DE69425023T2

DE69425023T2 - Pulverbeschichtungssystem und Pulverbeschichtungsdicke-Sensor

Info

Publication number: DE69425023T2
Application number: DE69425023T
Authority: DE
Inventors: John Binder; Ivan Frost; Peter M. Lambert
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1993-05-07
Filing date: 1994-04-29
Publication date: 2001-02-22
Anticipated expiration: 2014-04-30
Also published as: CA2122678A1; EP0629450A3; AU678216B2; BR9401911A; US5800615A; EP0629450A2; AU6185894A; DE69425023D1; EP0629450B1; JPH07222941A

Description

Diese Erfindung betrifft ein elektrostatisches Pulverbeschichten eines Teiles oder eines Gegenstandes. Insbesondere betrifft die Erfindung ein einfaches (flat line) Pulverbeschichtungssystem und ein Verfahren zum Betreiben des Systems zum Besprühen einer Pulverbeschichtung auf ein Teil, ein Gegenstand oder einen kontinuierlichen Streifen von Material wie beispielsweise eine Metallspirale, und im Falle des bevorzugten Ausführungsbeispiels ein nachfolgendes Messen der Dicke der Pulverbeschichtung während das Pulver sich immer noch in einem vorgehärtetem Zustand befindet.
Pulverkabinen für eine elektrostatische Anwendung von Pulvermaterialien auf kontinuierliche flache Streifen oder individuelle Teile oder Gegenstände aus Metall weisen üblicherweise eine Sprühkabine und einen Förderer zum Befördern des zu besprühenden Gegenstandes durch die Sprühkabine auf, wie in US 4,901,666 dargestellt ist. Beim Stand der Technik werden bei einfachen (flat line) elektrostatischen Pulversprühsystemen der in Fig. 1 veranschaulichten Art das Beschichtungspulver 8 typischerweise zumindest durch eine Sprühpistole 10 einer Koronabauart aufgetragen, welche senkrecht zu der Oberfläche 1 l eines elektrisch geerdeten zu sprühbeschichtenden Gegenstandes 12 angeordnet ist. Die senkrechte Anordnung der Sprühpistole 10 hinsichtlich der Oberfläche 1 l des Gegenstandes 12 ist wichtig, damit ein elektrostatisches Feld 14, welches durch eine externe Elektrode (nicht gezeigt) in der Sprühpistole 10 erzeugt wird, gleichförmig hinsichtlich des Gegenstandes 12 ist. Dadurch wurde sichergestellt, dass ein gleichförmiger Schirm von geladenem Beschichtungspulver 8 auf den elektrisch geerdeten Gegenstand 12 gesprüht wird. Solange der Gegenstand 12 durch einen Förderer 16 bei einer Betriebsgeschwindigkeit von ungefähr 0,05 bis 0,13 m/s (10 bis ungefähr 25 Fuß pro Meter (fpm)) befördert wird, wie es bei den Beschichtungssystemen gemäß dem Stand der Technik üblich war, war die Korona-Sprühpistole 10 in der Lage, eine adäquat gleichförmige Beschichtung 18 bereitzustellen. Um die Gleichförmigkeit der Beschichtung 18 besser sicherzustellen, kann die Sprühpistole 10 in Gruppierungen von identischen Pistolen eingefügt werden und/oder die Pistolen können in einer transversalen Richtung zu der Bewegungsrichtung eines Förderers 16 oszilliert werden.
Bei der gegenwärtigen Betonung auf eine verbesserte Produktionseffiziens bei geringeren Produktionskosten, ist ein kontinuierliches Bestreben der Erhöhung der Geschwindigkeit des Förderers 16 in einem Bereich zwischen 0,18 und 1,02 m/s (35 Fuß pro Meter (fpm) und 200 Fuß pro Meter (fpm)) vorhanden. Wenn der Förderer 16 bei diesen höheren Geschwindigkeiten betrieben wird, müssen die Pulverpartikel 8, welche sich normal zu der Oberfläche 11 des zu beschichtenden Teiles 12 bewegen, in der Lage sein, auf eine sich schnell bewegende Oberfläche 11 zu haften. Wenn eine oder mehrere aus dem Stand der Technik bekannten, externen Pulverbeschichtungspistolen 10 der Elektroden-Koronabauart verwendet werden, welche wie in Fig. 1 dargestellt angeordnet sind, ist die Betriebsgeschwindigkeit des Förderers 16 zwischen ungefähr 0,05 und 0,13 m/s (10 Fuß pro Meter (fpm) und 25 Fuß pro Meter (fpm)) beschränkt, da eine gleichförmige Beschichtung 18 bei höheren Geschwindigkeiten nicht erreichbar ist.
Um die Betriebsgeschwindigkeit des Förderers 16 zu erhöhen, hat der Erfinder des vorliegenden Falles anfänglich Pistolen 10 in einem geringen Winkel angeordnet, wobei die Sprühposition in Fig. 2 gezeigt ist. Bei der verwendeten Pulverbeschichtungspistole 10 der gegebenen Korona-Bauart ist das elektrostatische Feld 14 zwischen der Düse 20 der Pistole 10 und dem elektrisch geerdeten Gegenstand 12 jedoch unter der Pistole 10 zu dem Gegenstand 121 angeschrägt und ist nicht symmetrisch hinsichtlich der zentralen Lenkachse der Pistole. Da die Pulverpartikel 8 bei einer relativ hohen Geschwindigkeit gesprüht werden, werden sie aus der Düse 20 mit einem anderen Winkel als der Winkel des abgeschrägten elektrostatischen Feldes 14 gesprüht. Dies resultiert darin, dass die Pulverpartikel 8 nicht durch das Feld von geladenen Ionen wandert, welche durch die externe Ladeelektrode erzeugt werden, und daher nicht effektiv aufgeladen werden. Daher werden sie primär durch die Aerodynamik, anstatt durch das elektrostatische Feld 14 beeinflußt. Ohne dem elektrostatischen Feld 14, welches die Beschichtungspulverpartikel 8 zu der Oberfläche 1 l des zu besprühenden Gegenstandes 12, hinleitet, resultiert dies in einer ungleichförmigen Beschichtung 18 und in zuviel Überschuss (overspray).
Sobald das Teil mit dem Pulver besprüht wurde, wäre es sinnvoll, die Dicke der Pulverbeschichtung zu messen, während sich das Pulver in einem vorgehärteten Zustand befindet. Da das vorgehärtete Beschichtungspulver jedoch immer noch nur eine Schicht von losen Partikeln darstellt, kann es nicht physikalisch berührt werden, ohne die Beschichtungsdicke zu stören. Während der Stand der Technik wie beispielsweise US 4,456,379, 5,017,869 und 5,075,622 das Messen einer Schichtdicke mit verschiedenen Vorrichtungen und Verfahren zeigt, zeigt der Stand der Technik nicht, dass ein Beschichtungspulver gemessen wird, während es sich immer noch in einem vorgehärteten Zustand befindet.
Die Möglichkeit, die Dicke eines vorgehärteten Beschichtungspulvers bequem zu messen, ist sehr wichtig bei Hochgeschwindigkeitsbetriebsabläufen, um sicherzustellen, dass die Dicke des Pulvers gleichförmig bleibt und dass es sich um die gewünschte Dicke handelt. Wenn die Beschichtung nicht uniform bzw. gleichförmig ist oder wenn sie nicht die gewünschte Dicke aufweist, ist es vorteilhaft, das Problem zu korrigieren, bevor die Beschichtung ausgehärtet wird, so dass das Pulver von einem Teil mit Luft weggeblasen werden kann und das Teil einfach wieder beschichtet werden kann, ohne gestrippt oder weggeworfen zu werden.
Die vorliegende Erfindung soll ein einfaches (flat line) Pulverbeschichtungssystem vorsehen, wobei der mit Pulver zu beschichtende Gegenstand schnell durch das System befördert werden kann und mit einer gleichförmigen Pulverbeschichtung beschichtet werden kann, um die Probleme und Beschränkungen der Systeme gemäß dem Stand der Technik zu vermeiden. Ferner zielt die vorliegende Erfindung darauf, ein einfaches (flat line) Pulverbeschichtungssystem vorzusehen, welches den Pulver beschichtenden Gegenstand elektrisch erdet, ohne eine Anhäufung von Pulver auf einem Förderer zu bewirken, welcher den Gegenstand durch das Beschichtungssystem transportiert. Die vorliegende Erfindung soll ebenfalls ein einfaches (flat line) Pulverbeschichtungssystem vorsehen, wobei eine Vielzahl von Pulverbeschichtungspistolen zum Anordnen in verschiedenen Reihen vorgesehen wird, wobei die Pistolen nebeneinander in jeder Reihe angeordnet sind, so dass ein Beschichten mit einer gleichförmigen Dicke auf jedem zu beschichtenden Gegenstand durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung soll ebenfalls ein einfaches (flat line) Pulverbeschichtungssystem mit einem Dickesensor für vorgehärtetes Pulver vorsehen, welcher die Pulverdicke in dem vorgehärtetem Zustand kontinuierlich misst. Zusätzlich zielt die vorliegende Erfindung darauf, ein einfaches (flat line) Pulverbeschichtungssystem vorzusehen, welches triboelektrische Pulverbeschichtungspistolen oder Pulverbeschichtungspistolen mit interner Ladung verwendet, welche in einem flachen Winkel hinsichtlich des Förderers angebracht werden, welcher die zu beschichtenden Gegenstände durch eine Beschichtungssprühkabine transportiert.
Dievorliegende Erfindung ist auf ein Pulverbeschichtungssystem gerichtet, welches Fördermittel zum Transportieren eines Gegenstandes durch eine Pulverbeschichtungskabine in eine vorbestimmte Bewegungsrichtung und Mittel zum Aufbringen einer Schicht von Pulverbeschichtungsmaterial auf den Gegenstand aufweisen, die mindestens eine Pulversprühpistole mit einer Sprühdüse aufweist. Ein derartiges Pulverbeschichtungssystem ist aus FR-A-2 332067 bekannt. Gemäß der Erfindung weist zumindest eine Sprühpistole Mittel zum Aufladen des Pulverbeschichtungsmateriales stromaufwärts von dessen Düse auf, ist über den Fördermitteln in einem Winkel von weniger als 60º in Bezug auf die Fördermittel angeordnet, ist ausgerichtet, um Sprühpulverbeschichtungsmaterial im Wesentlichen in der Bewegungsrichtung zu sprühen, und eine Ablenkplatte ist zwischen der wenigstens einen Pulversprühpistole und dem Gegenstand zum Verhindern installiert, um dass Pulverbeschichtungsmaterial, welches sich an der wenigsten einen Pulversprühpistole ansammelt daran zu hindern, auf den zu beschichtenden Gegenstand zu fallen.
Das Pulverbeschichtungssystem kann ebenfalls eine Vorrichtung zum Befördern eines Gegenstandes in eine Pulverbeschichtungskabine, eine Vielzahl von Sprühpistolen zum Auftragen einer Schicht von Pulverbeschichtungsmaterial auf den durch die Pulverbeschichtungskabine transportierten Gegenstand und ein Abgassystem zum Sammeln von überschüssigem Pulver innerhalb der Pulverbeschichtungskabine aufweisen.
Ein Pulverbeschichtungs-Sensormittel misst vorzugsweise die Dicke der Schicht von Pulverbeschichtungsmaterial auf dem Gegenstand, während es sich immer noch in dem vorgehärteten Zustand befindet.
Das Pulver kann stromaufwärts zu der Sprühdüse entweder triboelektrisch oder unter Verwendung der internen Ladungselektroden aufgeladen werden. Vorzugsweise sind die Pistolen in einem flachen Sprühwinkel von zwischen ungefähr 5º und 45º hinsichtlich des Förderers positioniert, um die Sprühdüse im Wesentlichen in die Bewegungsrichtung des Gegenstandes auszurichten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist jede der Sprühpistolen eine Vielzahl von parallelen sich longitudinal erstreckenden Strömungsrohren auf, die mit ihren stromabwärtigen Enden zum Sprühen eines gleichförmigen horizontalen Musters von Pulverbeschichtungsmaterial verbunden sind, um die Beschichtungsschicht auf dem Gegenstand auszubilden. Die Sprühpistolen können nebeneinander angeordnet werden, so dass eine Linie von Strömungsrohren voneinander beabstandet über der Breite des Förderers angeordnet sind.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung schließt einen Pulver-Dickesensor ein, welcher zum Messen der Dicke einer Schicht von Pulverbeschichtungsmaterial geeignet ist, welches auf einer Oberfläche eines Gegenstandes abgeschieden wird, während das Beschichtungsmaterial sich immer noch in einem vorgehärteten Zustand befindet. Der Dickesensor kann einen ersten Sensor, vorzugsweise einen Lasersensor, aufweisen, welcher benachbart zu dem Gegenstand zum Messen einer ersten Distanz von dem Sensor zu der oberen Oberfläche der Schicht von auf dem Gegenstand abgeschiedenen Pulverbeschichtungsmaterial und zum Erzeugen eines Signals entsprechend der ersten Distanz positioniert ist. Der Dickesensor kann ebenfalls einen zweiten Sensor, vorzugsweise einen Wirbelstrom/- Induktionssensor aufweisen, welcher an dem ersten Sensor zum Messen einer zweiten Distanz von dem zweiten Sensor zu der Oberfläche des Gegenstandes und zum Erzeugen eines Signals entsprechend der zweiten Distanz befestigt ist. Ein Signalprozessor und ein Logiksteuermittel können dann zum Empfangen der Signale von diesen Sensoren und zum Subtrahieren dieser voneinander vorgesehen werden, wobei die Dicke der Schicht des Pulverbeschichtungsmaterials bestimmt werden kann.
Ferner kann das System erfindungsgemäß eine Pulverbeschichtungskabine mit niedrigem Profil mit einer Eingangsöffnung an einem Ende und einer Ausgangsöffnungen an dem anderen Ende aufweisen. Die Fördermittel weisen vorzugsweise zumindest erste und zweite Rollen, die jeweils außerhalb der Pulverbeschichtungskabine und benachbart zu den Eingangs- und Ausgangsöffnungen angeordnet sind, und ein Förderband auf, welches auf den ersten und zweiten Rollen montiert ist, so dass ein oberer Abschnitt des Bandes durch die Pulverbeschichungskabine wandert. Eine Abdichtungsstruktur zwischen den entgegengesetzten Seiten der Kabine und den oberen Abschnitten des Förderbandes verhindert, dass überschüssiges Pulverbeschichtungsmaterial zwischen den Seitenwänden der Pulverbeschichtungskabine und des oberen Abschnittes des Förderbandes entweicht.
Ein Gegenstand kann in einem einfachen (flat line) Pulverbeschichtungssystem gemäß der Erfindung durch Ausführen der folgenden Schritte beschichtet werden. Ein Gegenstand wird durch eine Pulverbeschichtungskabine befördert und eine Schicht von Pulverbeschichtungsmaterial wird auf den dadurch transportierten Gegenstand aufgebracht. Überschüssiges Pulver kann von dem Inneren der Pulver beschichtungskabine abgesaugt werden und die Dicke der Schicht des Pulverbeschichtungsmateriales auf dem Gegenstand wird dann vorzugsweise gemessen, während das Beschichtungsmaterial sich in einem vorgehärteten Zustand befindet.
Die Schicht von Pulverbeschichtungsmaterial kann auf den Gegenstand durch eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Sprühpistolen aufgebracht werden. Jede der Sprühpistolen weist vorzugsweise eine Vielzahl von Strömungsrohre auf, welche Seite an Seite angeordnet werden. Das Pulver wird im Wesentlichen in die Bewegungsrichtung zum Besprühen eines gleichförmigen horizontalen Musters von Pulverbeschichtungsmaterials auf den Gegenstand gesprüht.
Die Dicke der Schicht des Pulverbeschichtungsmaterials, welches auf der Oberfläche eines Gegenstandes abgeschieden ist, kann wie folgt gemessen werden. Eine erste Distanz von einem ersten Sensor zu einer oberen Oberfläche der Schicht von Pulverbeschichtungsmaterial, welche auf dem Gegenstand abgeschieden ist, wird gemessen und ein Signal wird entsprechend der ersten Distanz erzeugt. Dann wird eine zweite Distanz von einem zweiten Sensor zu der Oberfläche des Gegenstandes gemessen und ein Signal wird entsprechend der zweiten Distanz erzeugt. Danach werden die Signale voneinander subtrahiert, um die Dicke der Schicht des Pulverbeschichtungsmaterials zu bestimmen. Ein Steuersignal entsprechend der Schichtdicke kann erzeugt werden und einem Systemsteuermittel zugeführt werden, um das Aufbringen des Pulverbeschichtungsmaterials auf den Gegenstand zu steuern.
In einem zusätzlichen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein einfaches (flat line) Pulverbeschichtungssystem eine Pulverbeschichtungskabine mit einer verkleinerten Eingangsöffnung an einem Ende für den zu beschichtenden Gegenstand und eine vergrößerte Ausgangsöffnung, welche größer als die verkleinerte Öffnung ist, an dem anderen Ende auf, damit der Gegenstand, sobald er beschichtet ist, dort austreten kann. Zwei oder mehrere Pulverbeschichtungspistolen sind in Reihen angeordnet. Innerhalb der Pulverbeschichtungskabine angeordnerte Mittel saugen Luft durch die verkleinerte Eingangsöffnung und die vergrößerte Ausgangsöffnung. Die Luft extrahiert das überschüssige Pulverbeschichtungsmaterial aus der Kabine, ohne dabei das Strömungsmuster des Pulverbeschichtungsmaterials zu stören, welches von den Pulverbeschichtungspistolen aufgesprüht wird. Das Mittel zum Abziehen von Luft kann Abgasöffnungen auf gegenüberliegenden Seiten eines Förderbandes aufweisen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Ablenkplatte unter jeder Reihe von Pulverbeschichtungspistolen und oberhalb des zu beschichtenden Gegenstandes zum Aufrechterhalten einer guten Ausrichtung der Pulverbeschichtungspistolen und zum Verhindern angeordnet, dass überschüssiges Pulverbeschichtungsmaterial, welches sich auf den Beschichtungspistolen ansammelt, auf den Gegenstand fällt. Mittel zum Montieren der Ablenkplatten können vorgesehen werden, so dass die Reihe der Pulverbeschichtungspistolen und entsprechende Ablenkplatten aus der Pulverbeschichtungskabine als ein einzelner Zusammenbau zum Reinigen und/oder Warten entfernt werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in der zeigen:
Fig. 1 eine schematische Veranschaulichung des elektrostatischen Feldes gemäß dem Stand der Technik einer elektrostatischen Sprühpistole einer Korona-Bauart, welche hinsichtlich eines zu besprühenden Gegenstandes positioniert ist;
Fig. 2 eine schematische Veranschaulichung einer elektrostatischen Sprühpistole einer Korona-Bauart, welche in einem flachen Winkel hinsichtlich eines Gegenstandes angebracht ist, welcher auf einem Förderer getragen wird, um den Effekt auf das elektrostatische Feld und die Pulverpartikeln zu zeigen;
Fig. 3 eine schematische Veranschaulichung eines einfachen (flat line) Pulverbeschichtungssystem mit einem Pulverbeschichtungskabinenabschnitt, einem vorgehärteten Pulver-Dicke-Sensorabschnitt und einem Aushärtungsabschnitt;
Fig. 4 eine perspektivische Schnittansicht eines einfachen (flat line) Pulverbeschichtungskabine mit Reihen von Beschichtungspistolen, welche in die Kabine hineinragen;
Fig. 4A eine detaillierte perspektivische Ansicht der parallelen Strömungsrohre, welche an dem stromabwärtigen Ende einer Beschichtungspistole gemäß dem gepunkteten Kreis in Fig. 4 angebracht sind;
Fig. 5 eine Ansicht entlang des Schnittes 5-5 von Fig. 4 mit entfernten Sprühpistolen zum Veranschaulichen des Eingangsabschnittes der Pulverbeschichtungs kabine einschließlich eines Abdichtungsaufbaus in Kontakt mit dem oberen Förderband;
Fig. 6 eine schematische Veranschaulichung eines Dickesensors für vorgehärtetes Pulver gemäß der Erfindung;
Fig. 7 eine Ansicht entlang Linie 7-7 von Fig. 6, welche hinsichtlich der Größe reduziert wurde;
Fig. 8 eine schematische Veranschaulichung, teilweise im Querschnitt, eines Ausführungsbeispiels eines einfachen (flat line) Pulverbeschichtungssystem der Erfindung mit einer Pulverbeschichtungskabine, welche Reihen von Beschichtungspistolen, Ablenkplatten unter den Pistolen sowie Abgasöffnungen auf benachbarten Seiten des Förderbandes aufweist;
Fig. 9 eine perspektivische Schnittansicht einer einfachen (flat line) Pulverbeschichtungskabine von Fig. 8; und
Fig. 9A eine vergrößerte Ansicht des Bereiches 9A in Fig. 9.
Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Pulverbeschichtungssystems werden in Bezug auf Fig. 3 bis 7 beschrieben und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird in Bezug auf Fig. 8 bis 9A beschrieben.
Gemäß Fig. 3 ist eine schematische Veranschaulichung eines einfachen (flat line) Pulverbeschichtungssystem 24 zum Auftragen eines Pulverbeschichtungsmaterials 26 auf einer Produktionslinienbasis gezeigt, welches Fördermittel 28 zum Transportieren eines Gegenstandes oder eines Teiles 30, welches zu beschichten ist, durch eine Pulverbeschichtungskabine 32 aufweist. Die Mittel 34, wie beispielsweise eine herkömmliche Fördervorrichtung 35, ist zum Zuführen eines Gegenstandes 30 zu den Fördermitteln 28 vorgesehen. Die Mittel 36 bringen eine Schicht 25 von Pulverbeschichtungsmaterial 26 auf einen Gegenstand 30 auf, welcher durch die Pulverbeschichtungskabine 32 transportiert wird, und Mittel 38 sammeln überschüssiges Pulver in der Pulverbeschichtungskabine 32. Ein Fördermittel 39 ist zum Transportieren eines Gegenstandes oder Teiles 30, nachdem es pulverbeschichtet wurde, vom Fördermittel 28 vorgesehen. Ein Pulverbeschichtungs-Sensormittel 40, welches oberhalb des Fördermittels 39 angeordnet ist, misst die Dicke der Schicht 25 von vorgehärtetem Pulverbeschichtungsmaterial 26, welches auf einer Oberfläche 31 des Gegenstandes 30 abgeschieden wurde. Dann wird der Gegenstand 30 zu dem Fördersystem 42 transportiert und durch einen Ofen 44 zum Schmelzen des Pulverbeschichungsmaterials 26 getragen. Schließlich wird der mit ausgehärtetem Pulverbeschichtungsmaterial 26 beschichtete Gegenstand 30 zum Abkühlen aus dem Ofen 44 bewegt.
Gemäß Fig. 4 ist eine perspektivische Schnittansicht der Pulverbeschichtungskabine 32 gezeigt. Die Kabine 32 selbst weist ein einzigartiges Design mit niedrigem Profil ein Kabinendach 50 auf, welches oberhalb des Fördermittels 28 gehalten wird, und welches jeweils Eingangs- und Ausgangsabschnitte 52 und 54 an gegenüberliegenden Enden der Kabine aufweist, durch die der Gegenstand oder das Teil 30, welches zu beschichten ist, in und aus der Kabine 32 getragen wird. Die Fördermittel 28 weisen ein Förderband 56 auf, welches um erste und zweite zylindrische Rollen 58 und 60 angeordnet ist, welche außerhalb der Kabine 32 und benachbart zu den Eingangs- und Ausgangsabschnitten 52 und 54 angeordnet sind. Zumindest eine der Rollen 58 oder 60 ist eine Antriebsrolle und ist elektrisch geerdet. Der obere Abschnitt 62 des Bandes 56 bildet den Boden 64 der Pulverbeschichtungskabine 32. Das Förderband 56 ist hinsichtlich des Kabinendaches 50 derart angeordnet, dass Pulver 26 nicht aus der Beschichtungskabine 32 durch den Raum zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden 66 und 68 des Kabinendaches 50 und dem unteren Abschnitt 62 des Bandes 56 entweichen kann, wie nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben ist. Das Band 56 weist eine Vielzahl von halbleitenden kontinuierlichen Streifen 70 in beabstandeter, paralleler Relation zueinander auf, welche zum elektrischen Erden der Rollen 58 und 60 geeignet sind. Gegenstände 30 berühren die Streifen 70 und werden daher geerdet, während sie durch die Pulverbeschichtungskabine wandern. Das Band 56 kann aus einem flexiblen, polynitrilen Grundmaterial mit Streifen 70 aus Kohlenstoff-Fasern, konstruiert werden, welche mit der Oberfläche des Grundmaterials verbunden werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung betrifft das Förderband 56, welches um Rollen 58 und 60 derart angebracht ist, dass der obere Abschnitt 62 des Bandes 56 durch die Pulverbeschichtungskabine 32 läuft und dass ein unterer Abschnitt 74 des Bandes 56 außerhalb der Kabine 32 läuft. Das in Fig. 5 gezeigte Mittel 7 6 ist zwischen den entgegengesetzten Seiten 66 und 68 der Kabine 32 und dem oberen Abschnitt 62 des Förderbandes 56 angebracht und verhindert, dass überflüssiges Beschichtungspulvermaterial 26 zwischen dem oberen Abschnitt 62 des Förderban des 56 und den Seiten 66 und 68 der Kabine 32 entweicht. Das Mittel 76 weist erste und zweite Streifen 78 und 80 eines steifen Materials, wie beispielsweise das Grundmaterial, aus dem das Förderband 56 ausgebildet ist, auf. Streifen 78 und 80 werden jeweils an einem Ende an den Seiten 66 und 68 der Sprühkabine 32 befestigt und ein gegenüberliegendes Ende ruht gegen den oberen Abschnitt 62 des Bandes 56. Streifen 78 und 80 erstrecken sich längs der Kabine 32 und in Kombination mit Überschuss-Sammelkanälen 110, 112 (später beschrieben) verhindern sie, dass das Pulverbeschichtungsmaterial zwischen den Seiten 66 und 68 der Kabine 32 und dem oberen Abschnitt 62 des Bandes 56 entweicht.
Die Form des Kabinendaches 50 stellt ein weiteres signifikantes Merkmal der Pulverbeschichtungskabine 32 mit niedrigem Profil dar. Gemäß Fig. 3, 4 und 5 weist das Kabinendach 50 einen ersten im Wesentlichen rechteckförmigen Eingangsabschnitt 52 auf, weicher an einem Ende der Kabine 32 vorgesehen ist, Der rechteckförmige Eingangsabschnitt 52 weist eine obere Wand 84, Seitenwände 66 und 68 und eine Endwand 85 auf. Eine Einlassöffnung 71 zum Einlassabschnitt 52 kann relativ niedrig gehalten werden, solange flache Gegenstände 30 durch sie hindurchpassen. Direkt stromabwärts und benachbart zum rechteckförmigen Eingangsabschnitt 52 ist ein im Wesentlichen dreiecksförmiger Sprühabschnitt 86 vorhanden. Der dreiecksförmige Sprühabschnitt 86 weist eine stromaufwärtige nach oben geneigte Wand 88, welche bei einem Winkel zwischen ungefähr 120º und ungefähr 150º hinsichtlich der oberen Wand 84 des Eingangsabschnittes 52 angeordnet ist, und eine stromabwärtige Wand 90 auf, welche angrenzt und bei einem Winkel von ungefähr 90º hinsichtlich der stromaufwärtigen Wand 88 angeordnet ist. Während der Bereich der Winkel des dreieckförmigen Abschnittes 86 das bevorzugte Ausführungsbeispiel bildet, ist es innerhalb der Bedeutung der Erfindung, die Winkel des dreieckförmigen Abschnittes 86 in Abhängigkeit von dem benötigten Luftstromes zu ändern, welcher benötigt wird, damit das Pulverbeschichtungsmaterial 26 nicht auf der inneren Oberfläche der Wände 88 und 90 des dreieckförmigen Abschnittes 86 klebt. An dem stromabwärtigen Ende des dreieckförmigen Abschnittes 86 ist ein Mittel 38 zum Sammeln des überflüssigen Pulvers vorgesehen, welches einen Überschussabgasabschnitt 92 einschließt. Der Abschnitt 92 kann eine halbkreisförmige Kammer 94 angrenzend an dem unteren Ende der stromabwärtigen Wand 90 darstellen. Der Überschussabgasabschnitt 92 erstreckt sich entlang der Breite des Kabinendaches 50 und ist mit einem Ende mit einer Abgasleitung 96 verbunden, welche eine automatische Rückgewinnung und Rezirkulation des überschüssigen Pulvers vom System 10 vorsieht. Die Abgasleitung 96 weist typischerweise einen großen Ventilator auf, welcher Luft und überschüssiges Pulver aus der Pulverbeschichtungskabine 33 abzieht. Eine Ausgangsöffnung 115 ist in dem Kabinendach 50 vorgesehen, um zu ermöglichen, dass beschichtete Teile die Kabine verlassen.
Ein Längsschlitz 98 ist an der Schnittstelle der oberen Wand 84 des Eingangsabschnittes 52 und der aufwärtsgeneigten Wand 88 des dreiecksförmigen Abschnittes 86 vorgesehen. Der Schlitz 98 erstreckt sich über die Breite des Kabinendaches 50 zwischen den Seitenwänden 66 und 68. Das Mittel 36 zum Auftragen von Pulverbeschichtungsmaterial 26 weist eine Vielzahl von Sprühpistolen 100 auf, welche im Wesentlichen außerhalb der Pulverbeschichtungskabine 32 angeordnet sind, aber dessen Rohre bzw. Hülsen 102 in die Beschichtungskabine 32 durch den Schlitz 98 hineinragen. Das Anbringen der Pistolen 100 außerhalb der Pulverbeschichungskabine 32 verhindert es, dass sich eine Pulverbeschichtung auf den Pistolen 100 ansammelt und auf die zu beschichtenden Gegenstände fällt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Vielzahl von beabstandeten parallelen Schlitzen 101 vor, welche sich in einer Querrichtung zu der Bewegungsrichtung durch die Beschichtungskabine 32 erstrecken. Vorzugsweise erstrecken sich die beabstandeten parallelen Schlitze 101 entlang der Breite des Kabinendaches 50. Die Schlitze 101 können herkömmliche Mittel zum Justieren ihrer Breite aufweisen. Die Kombination der Luftströmung in die Kabine durch die Schlitze 101, die Einlassöffnung 71, die Auslassöffnung 115 und die Schlitze 98 sowie die Luftströmung, welche aus der Kabine durch Luftstrom-Kanalmittel 104, nachstehend beschrieben, und die Abgasleitungen 86 abgezogen wird, verhindern, dass überschüssiges, übersprühtes Beschichtungsmaterial sich auf der Innenoberfläche des Kabinendaches 50 ansammelt.
Gemäß Fig. 5 sind die Luftströmungs-Kanalmittel 104 oberhalb der Streifen 78 und 80 entlang ihrer gesamten Länge auf gegenüberliegenden Seiten und oberhalb des Förderbandes 56 angeordnet. Ein Ventilator ist diesen Kanälen 109 zugeordnet, um überschüssiges Pulver aus der Kabine abzuziehen. Die Kanalmittel 104 weisen parallele Wände 106 und 108 auf, welche jeweils von den Seitenwänden 66 und 68 beabstandet sind und welche sich entlang der Länge der Sprühpulverbeschichtungskabine 32 (nicht explizit gezeigt) erstrecken, um Lufteinlasskanäle 110 und 112 auszubilden. Die Luftströmung durch Kanäle 110 und 112 streift über Streifen 78 und 80, um sie gegenüber dem oberen Abschnitt 62 des Bandes 56 vorzuspannen, um eine Abdichtung zwischen dem Förderband 56 und den Seitenwänden 66 und 68 der Pulverbeschichtungskabine 32 sicherzustellen.
Das Kabinendach 50 kann weiter einen zweiten im Wesentlichen rechteckförmigen Eingangsabschnitt 52' aufweisen, welcher unmittelbar stromabwärts von Überschuss-Abgasabschnitt 92 angeordnet und daran angebracht ist. In der Beschreibung stellen Zahlen mit einem oder zwei Hochkommata (') strukturelle Elemente dar, welche im Wesentlichen identisch zu strukturellen Elementen sind, welche durch die gleiche Zahl ohne Hochkomma dargestellt werden. Unmittelbar stromabwärts und benachbart zu dem rechteckförmigen Eingangsabschnitt 54' ist ein im Wesentlichen dreiecksförmiger Sprühabschnitt 86' vorgesehen. Eine zweite Reihe 99' von Pistolen 100' ragen in das Kabinendach 50 durch einen Schlitz 98' zwischen dem Eingangsabschnitt 52' und dem Sprühabschnitt 86' hinein. An dem stromabwärtigen Ende des dreieckförmigen Abschnittes 86' ist ein Mittel 38' zum Sammeln von Überschuss vorhanden, welches einen Überschuss-Abgasabschnitt 92' und einen Auspuff 96' aufweist. Der Auspuff 96' ist typischerweise mit dem Auspuff 96 verbunden. Unmittelbar stromabwärts und benachbart zum Überschuss-Abgasabschnitt 92' ist ein rechteckförmiger Ausgangsabschnitt 54 vorgesehen. Der Ausgangsabschnitt 54 weist eine obere Wand 113, Seitenwände 66 und 68 und eine Endwand 114 auf. Die Ausgangsöffnung 115 erlaubt es, flachen Gegenständen 30 durch sie durchzupassen.
Überschüssiges Pulver, welches nicht aus der Kabine durch die Kanäle 110, 112 oder durch die Abgasleitungen 96, 96' abgezogen wird, bleibt an dem Förderer 28 haften. Dieses Pulver kann an der Unterseite 74 des Bandes 56 unter Verwendung einer Vorrichtung, wie beispielsweise in dem Patent 4,901,666 gezeigt, welches hierdurch in seiner Gesamtheit als Referenz eingefügt wird, weggesaugt werden.
Ein Merkmal dieser Erfindung ist die Konstruktion und das Anordnen der Vielzahl von Reihen 99 und 99' von Sprühpistolen 100, 100', welche in das Kabinendach 50 durch die Schlitze 98 und 98' hineinragen. Jede Pistole weist Mittel zum Aufladen des Pulvers stromabwärts von der Sprühdüse auf. Beispielsweise kann eine Pistole mit einer internen Ladungselektrode, wie beispielsweise in US 4,227652 gezeigt, verwendet werden.
Vorzugsweise ist jedoch jede Pistole 100, 100' ein triboelektrische Beschichtungspistole der Bauart, wie sie in US 4,399,945 beschrieben und veranschaulicht ist. Vorzugsweise kann jede Pistole 100, 100' eine Tribomatic II-Pistole von Nordson Corporation, Amherst, Ohio, wie in EP 592.137 beschrieben, darstellen. Da die Pistolen 100 und 100' im Wesentlichen identisch in ihrer Konstruktion sind, wird lediglich die Pistole 100 detailliert beschrieben. Gemäß Fig. 4A weist jede Pistole 100 eine röhrenförmige Hülse 102 auf, welche an einem Entladungsende 104 endet. Eine Gruppierung 105 von Parallelen, sich longitudinal erstreckenden, identischen Strömungsrohre 106 sind an einem ersten Ende 108 an einem gemeinsamen zylindrischen Einlass 110 verbunden, welcher wiederum an dem Entladungsende 104 der triboelektrischen Beschichtungspistole befestigt ist. Das zweite gegenüberliegende Ende 112 jeder Strömungsrohres kann eine Düse oder einen Sprühkopf (nicht gezeigt) aufweisen. Die Strömungsrohre 106 sind nebeneinander in angrenzender Weise zum Sprühen von gleichförmigen horizontalen Mustern von Beschichtungspulver auf den Gegenstand 30 angeordnet. Die Rohre 106 werden vorzugsweise aus einem Plastik-Material wie beispielsweise Teflon zum Aufrechterhalten der elektrostatischen Ladung des Pulvers vorgesehen, welche innerhalb der Pistole 100 erzeugt wird.
Typischerweise wird eine Vielzahl von triboelektrischen Beschichtungspistolen 100 nebeneinander angeordnet und in einer sich horizontal erstreckenden Linie ausgerichtet, so dass parallele Strömungsrohre 106 jeder Pistole 100 miteinander ausgerichtet sind und so dass Strömungsrohre 100 im Wesentlichen voneinander beabstandet sind. D. h. die Rohre 106 am äußeren Ende jeder Gruppierung 105 sind equidistant zu angrenzenden Rohre von angrenzenden Pistolen 100 auf jeder Seite angeordnet. Die Anordnung der Röhren 106 resultiert effektiv in eine kontinuierliche Düse, welche eine gleichförmige Sprühabdeckung über das Teil 30 sicherstellt.
Ein Merkmal der Erfindung gemäß Fig. 3 ist der flache, geringe Sprühwinkel "c", bei dem eine Längsachse 99 durch die Pistolen 100 und die Strömungsrohre 106 hinsichtlich der Ebene der oberen Oberfläche 62 des Fördermittels 28 angeordnet ist. Die Pistolen 100 werden vorzugsweise benachbart zum Förderband 56 zum Sprühen von Pulvermaterial 26 auf dem Gegenstand 30 bei einem Sprühwinkel von kleiner als 60º und typischerweise ungefähr zwischen 5º und 45º hinsichtlich des Förders 62 angeordnet und sprühen Pulver in der Bewegungsrichtung. Vorzugsweise ist der Winkel "c" ungefähr 15º bis 25º. Wenn der Winkel "c" über 45º erhöht wird, muss das Ende 112 jeder Strömungsrohre 106, aus dem Pulvermaterial 26 gesprüht wird, weiter und weiter von dem Gegenstand 30 beabstandet werden, da die Geschwindigkeit des Pulvermaterials 26 dazu neigt, dass die Materialpartikel 26 von der zu besprühenden Oberfläche abprallen. Da die Distanz von dem Ende 112 zu der zu besprühenden Oberfläche sich vergrößert, werden die Sprühmuster weniger vorhersagbar und tendieren dazu, eine nicht gleichförmige Beschichtung 25 auszubilden. Wenn der Winkel dagegen zu klein wird, d. h. kleiner als ungefähr 5º, tendiert das Pulvermaterial 26 dazu, in einer Längsrichtung ge sprüht zu werden und sich nicht auf der Oberfläche des Gegenstandes 30 niederzulassen. Wiederum werden die Sprühmuster weniger vorhersagbar und tendieren dazu, eine nicht gleichförmige Beschichtung 25 auszubilden. Die Enden 112 der Rohre 106 sind typischerweise zwischen 2,5 und 25 cm (1 inch und 10 inches) über dem zu beschichtenden Gegenstand angeordnet.
Die Positionierung der triboelektrischen Pistolen 100, 100' bei einem geringen Winkel und das Aufladen des Pulvers stromabwärts von der Sprühdüse in diesen Pistolen überwinden das Problem des Sprühens von Pulverbeschichtungsmaterial 26 auf die Gegenstände 30 mit vorstehend beschriebenen angewinkelten Korona- Pistolen, welche auf Hochgeschwindigkeitsfördern wandern, wie durch die Erfinder festgestellt. Die triboelektrischen Pistolen 100,100' bewirken eine elektrostatische Aufladung des Pulvermaterials 26, in dem das Material 26 einfach dadurch fließt und in Kontakt kommt mit den Teflon-Oberflächen innerhalb der Pistole, welche Reibungsaufladungsoberflächen darstellen. Keine Elektrode an dem Auslass einer Pistole wird in dem Fall von Korona-Pistolen benötigt und daher wird das oben beschriebene Problem eines abgeschrägten elektrostatischen Feldes vermieden. Ein weiterer Vorteil von triboelektrischen Pistolen 100, 100', welche bei einem kleinen Winkel angeordnet werden, ist das die Sprühmuster im wesentlichen breit und dünn sind. Somit wird jedes Teilchen des Pulvermateriales 26 zu dem elektrisch geerdeten, zu beschichtenden Gegenstand 30 angezogen. D. h. die vorliegende Erfindung erlaubt es, dass alle Teilchen des Pulvermaterials 26 eine starke elektrostatische Anziehung zu dem zu beschichtenden Gegenstand aufrechterhalten, da sich effektiv lediglich eine kleine Anzahl von anderen Pulvermaterial 26 zwischen ihnen und der zu sprühbeschichtenden Oberfläche befinden. Dies resultiert in eine verbesserten Transporteffizienz des geladenen Pulvers auf den Gegenstand im Vergleich zu einer in Fig. 1 gezeigten vertikalen Sprühanordnung, wobei eine große Wolke von Pulver zwischen den die Pistole verlassenden Partikeln und dem zu beschichtenden Gegenstand vorhanden ist.
Eine weiterer Vorteil des flachen Winkels ist, dass die Verweildauer des Pulvermaterials 26, d. h. die Zeit, in der das Pulvermaterial 26 über den Gegenstand 30 schwebt und die Möglichkeit hat, elektrostatisch daran zu kleben, erhöht wird. Daher weist die elektrostatische Kraft zwischen dem elektrisch geerdeten Gegenstand und dem elektrostatisch aufgeladenen Pulvermaterial 26 eine längere Zeit auf, die Partikel auf die zu beschichtenden Oberfläche anzulocken. Dies erhöht ebenfalls die Transporteffizenz. Eine verbesserte Transporteffizienz beinhaltet weniger überschüssiges Pulverbeschichtungsmaterial, welches gesammelt und entfernt werden muss, was zu sauberen Wänden und Decken der Kabinendächer 50 und zu einer geringeren Rezirkulation sowie einer geringeren Verschlechterung des Pulverbeschichtungsmaterials führt, welches von den Pistolen gesprüht wird.
Eine zweite Reihe 99' von Sprühpistolen 100' reicht durch den Schlitz 98' an der Schnittstelle der oberen Wand 84' des Eingangsabschnittes 54' und der aufwärts geneigten Wand 88' des dreieckförmigen Abschnittes 86' hinein. Da ein einfaches (flat line) Pulverbeschichtungssystem 10 bei einer hohen Geschwindigkeit in dem Bereich von ungefähr 0,18 bis 1,02 m/s (35 Fuß pro Meter (fpm) bis ungefähr 200 Fuß pro Meter (fpm)) betrieben werden soll, kann es vorkommen, dass die erste Reihe 99 von Sprühpistolen 100 nicht in der Lage ist, genügend Pulverbeschichtungsmaterial 26 abzuscheiden, um eine Schicht 25 mit einer gewünschten Dicke vorzusehen. Daher wird eine zweite Reihe 99' von Pistolen 100' stromabwärts zu der ersten Reihe 99 vorgesehen, um eine zweite Schicht von Pulvermaterial 26 direkt auf der oberen Oberfläche der ersten Schicht von Beschichtungsmaterial 26 aufzubringen. Während lediglich zwei Reihen 99 und 99' von Pistolen 100, 100' veranschaulicht werden, ist es innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung, zusätzliche Reihen von Pistolen vorzusehen, welche sich durch das Kabinendach zu Positionen stromabwärts von der Reihe 99' von Pistolen 100' erstrecken, wenn dies gewünscht wird.
Wenn die Beschichtung 25 des Gegenstandes 30 beendet ist, wird der Gegenstand 30 durch den rechteckförmigen Auslassabschnitt 54 bewegt und von dem Förderband 56 zu Fördermittel 39 transportiert. Ein in Fig. 6 veranschaulichstes Pulverbeschichtungs-Sensormittel ist oberhalb von den Fördermitteln 39 angeordnet und misst die Dicke der Schicht 25 von Beschichtungspulvermaterial 26, welche sich immer noch in einem vorgehärtetem Zustand befindet, und auf der Oberfläche 31 des Gegenstandes 30 abgeschieden wird. Die Pulverbeschichtungs-Sensormittel 40 weisen vorzugsweise einen Laser-Sensor 120 auf, welcher in der Nähe des Gegenstandes 30 zum Messen eines ersten Abstandes "a" vom Laser-Sensor 120 zu der oberen Oberfläche 122 der Beschichtungspulverschicht 25 angeordnet ist. Der Laser-Sensor 120 wie beispielsweise von einer LC Series "Laser Displacement Meter" von Keyence Corp. of America in Fairlawn, New Jersey weist einen Sensorkopf 124 auf, welcher einen sichtbaren Halbleiter-Laserstrahl 126 durch eine Transmitterlinse (nicht gezeigt) auf eine Position 128 auf der oberen Oberfläche 122 ermittelt. Ein von der oberen Oberfläche 122 reflektierter Strahl 130 wird durch eine Empfängerlinse (nicht gezeigt) im Sensorkopf 124 aufgefangen und ein entsprechendes Analog-Lasersignal wird erzeugt.
Das Analog-Lasersignal wird von dem Sensorkopf 124 durch eine Leitung 125 in einen Signalprozessor 132 geführt. Das verarbeitete Lasersignal wird als nächstes durch eine Leitung 133 an einen Analog-Digitalwandler 134 geführt. Der digitale Wert der Distanz "a", welcher dadurch erzeugt wird, wird durch die Leitung 135 in ein herkömmliches programmierbares Logik-Steuermittel 136 eingegeben.
Das Pulverbeschichtungs-Sensormittel 40 weist ferner vorzugsweise einen Wirbelstrom/Induktionssensor 141 auf, welcher auf dem Laser-Sensorkopf 124 zum Messen einer zweiten Distanz "b" von dem Wirbelstrom/Induktionssensor 141 zu der oberen Oberfläche 31 des Artikels 30 angebracht ist. Der Wirbelstrom/Induktionssensor 141, wie beispielsweise ein induktiver Verschiebungssensor der AS Series Inductives Displacement Sensor von Keyence Corp. of America in Fairlawn, New Jersey, weist einen analogen Verschiebungs-Sensorkopf 142 auf, welcher ein analoges lineares Ausgangsspannungssignal ausgibt, welches sich entsprechend der Distanz "b" zwischen dem analogen Verschiebungssensorkopf 142 und der oberen Oberfläche 31 des Gegenstandes 30 ändert. Ein resultierendes analoges lineares Ausgabe-Strom/Induktions-Spannungs-Signal wird durch die Leitung 143 an den A/D-Wandler 144 gerichtet, welcher einen digitalen Wert der Distanz "b" erzeugt. Dieser Wert wird dann über die Leitung 145 in das programmierbare Logiksteuermittel 136 eingegeben. Das Steuermittel 136 subtrahiert den "a"-Wert von dem "b"-Wert, um die Dicke der Schicht 25 zu bestimmen und stellt ein Signal entsprechend der Dicke an ein Systemsteuermittel 138 und/oder einem CRT 140 bereit, wie nachstehend detailliert beschrieben.
Wie in den Fig. 6 und 7 veranschaulicht, werden der Laser-Sensorkopf 124 und der Strom/Induktions-Sensorkopf 142 an einer lineare Antriebsvorrichtung 148 befestigt, welches die Köpfe 124 und 142 quer zu der Bewegungsrichtung des Förderers 39 hin und her bewegt. Der Stromhnduktions-Sensorkopf 142 weist einen zylinderförmigen Querschnitt 146 auf und misst die mittlere Distanz "b" einer kreisförmigen Fläche 147, welche 1,8 Mal dem Durchmesser des Sensorkopfes 142 entspricht. Der Laser-Sensorkopf 124 ist hinsichtlich des Sensorkopfes 142 positioniert, um die Distanz "a" von einem Punkt 128 auf der Oberfläche 122 der Beschichtung 25 innerhalb eines kreisförmigen Bereiches 147 zu messen, welcher durch den Strom/Induktionskopf 142 gemessen wurde. Das programmierbare Logik-Steuermittel 136 subtrahiert das digitale Lasersignal "a" von dem digitalen Strom/Induktionsspannungssignal "b" und erzeugt ein Steuersignal entsprechend der Dicke der Beschichtung 25, wie vorstehend beschrieben. Das programmierbare Logik-Steuermittel 136 führt das Steuersignal über die Leitung 137 an das System steuermittel 138, welches ein einfaches (flat line) System 10 betreibt. Das Systemsteuermittel 138 kann die Abgabe von Pulver 26 von den Pistolen 100, 100' erhöhen, senken oder komplett ausschalten, um eine gleichförmige Dicke der Beschichtung 25 vorzusehen. Da die Dicke der Beschichtung 25 kontinuierlich überwacht wird, während sich das Pulver immer noch in dem vorgehärtetem Zustand befindet, kann ein ungleichförmig beschichteter Gegenstand 30 aus der Linie entfernt werden, bevor die Beschichtung 25 ausgehärtet wird und das Teil 30 gekratzt werden muss. Ferner kann die gesamte Linie gestoppt werden, bevor eine große Anzahl von individuellen Gegenständen 30 oder ein langer kontinuierlicher Streifen von Gegenständen 30 mit einer defekten Beschichtung ausgehärtet wird.
Beim Prozess des Messens der Dicke der Beschichtung 25 muss das programmierbare Logik-Steuermittel 136 die geeigneten Signale vom Laser-Sensorkopf 124 und dem Strom/Induktionskopf 142 auswählen. D. h., wenn ein individueller Gegenstand 30 sich in der Bewegungsrichtung auf dem Förderband 39 bewegt, wird die vordere Kante des Gegenstandes 30 anfänglich durch den Strom/Induktionskopf 142 abgetastet. Da der Wirbelstrom/Induktionssensor 142 ein Spannungssignal entsprechend der mittleren Distanz zu der Oberfläche eines kreisförmigen Bereiches 147 erzeugt, wird das Spannungssignal von dem Zeitpunkt an, zu dem eine vordere Kante des Gegenstandes 30 sich in einen gemessenen Bereich 147 bewegt, bis dass der Gegenstand 30 sich unter dem Sensorkopf 142 befindet, erhöht, so dass der kreisförmige zu messende Bereich 147 komplett auf der Beschichtung 25 positioniert ist. Das Signal von dem Laser-Sensorkopf 124 misst andererseits die Distanz zu der oberen Oberfläche 122 der Beschichtungsschicht 25 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Beschichtungsschicht des Gegenstandes 30 sich unter den Punkt 128 des Laserstrahles 126 bewegt. Daher muss das programmierbare Logik- Steuermittel 136 programmiert werden, um die Zeitverzögerung mit zu berücksichtigen, bis der kreisförmige Bereich 147 sich komplett auf dem zu messenden Gegenstand befindet, um die Dicke der Beschichtungsschicht 25 genau zu bestimmen.
Nachdem der Gegenstand 30 mit einer Schicht 25 von Beschichtungspulvermaterial 26 der gewünschten Dicke beschichtet ist, aber noch während das Material 26 sich in einem vorgehärtetem Zustand befindet, wird der Gegenstand 30 auf einem Fördersystem 42 transportiert. Dann wird der Gegenstand 30 durch einen Ofen 44 transportiert, um das Beschichtungspulvermaterial 26 zu schmelzen und auszuhärten. Schließlich wird der Gegenstand 30, welcher mit einem ausgehärtetem Pulverbeschichtungsmaterial 26 beschichtet ist, zum Abkühlen aus dem Ofen 44 bewegt.
In der oben beschriebenen Pulverbeschichtungskabine 32 werden verschiedene Reihen von Sprühpistolen 100 und 100' außerhalb des Kabinendaches 50 angeordnet. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches in den Fig. 8 und 9 veranschaulicht wurde, wurde eine Anzahl von Verbesserungen hinsichtlich einer verbesserten Pulverbeschichtungskabine 200, wie beispielsweise ein Kabinendach 202 eingebracht, welches geformt ist, um das Anordnen der Sprühpistolen 100 und 100' innerhalb der Kabine 200', die Aufnahme von Ablenkplatten 204 und 204A unter jeder Reihe von Sprühpistolen 100', Mittel 208 zum justierbaren Befestigen der Sprühpistolen 100' an den Ablenkplatten 204 und 204A, Abgasöffnung 210 benachbart zu den gegenüberliegenden Seiten des Förderbandes 56', eine verkleinerte Einlassöffnung 212, und eine vergrößerte Auslassöffnung 214 aufzunehmen. Bezugszeichen mit einem Großbuchstaben sind im Wesentlichen identisch mit den Elementen ohne Großbuchstaben.
Gemäß Fig. 8 ist eine schematische Veranschaulichung einer einfachen (flat line) Pulverbeschichtungskabine 200 gezeigt, welche zum Aufbringen von Pulverbeschichungsmaterial auf eine Produktionslinienbasis vorgesehen ist. Förderband 56' ist zum Transportieren des Teiles 30 durch das Kabinendach 202 der Pulverbeschichtungskabine 200 zum Beschichten mit Pulver vorgesehen. Eine Anzahl von signifikanten Merkmalen ist in die Form des Kabinendaches 202 eingebracht worden. Zunächst ist das Kabinendach 202 im Wesentlichen derart geformt, dass eine oder mehrere Reihen 216 und 218 von Sprühpistolen 100' darin eingeschlossen sind. Beispielsweise kann das Kabinendach 202 eine rechteckförmige, kastenfönmige Form mit einem offenen Boden aufweisen, welcher sich unter dem Dach des Förderers 56' erstreckt. Durch völliges Umschliessen der Reihen 216 und 213 der Pistolen 100' wird ein Lecken von Pulver in die Atmosphäre durch Öffnungen zwischen den Pistolen 100' und dem Kabinendach verhindert. Um zu verhindern, dass überschüssiges Pulver zwischen den Aussenkanten des Bandes 56' und den Seitenwänden 230 der Kabine 200 passiert, können Streifen (nicht gezeigt) wie die Streifen 78 und 80 des Ausführungsbeispiels von Fig. 5 an den Seitenwänden 230 angebracht werden, um das Band 56' hinsichtlich der Wände 230 abzudichten. Ebenso kann Pulver, welches sich auf dem Band ansammelt, an der Unterseite des Bandes, wie vorstehend beschrieben, abgesaugt werden.
Unter jeder Reihe 216 und 218 von Sprühpistolen 100' ist jeweils eine Ablenkplatte 204 und 204A angebracht. Die Ablenkplatten 204 und 204A verhindern, dass Pulver, welches sich auf den Pistolen 100' angesammelt hat, auf die Teile 30 fällt. Die Ablenkplatten 204 und 204A sind im Wesentlichen rechteckförmig und haben vordere und hintere parallele Kanten 220, 220A und 222, 220A. Die Länge der Ablenkplatten 204 und 204A ist größer als die Breite des Förderbandes 56', so dass Seitenkanten 224, 224A und 226, 226A sich entlang der Längskanten des Bandes 56' erstrecken. Die Länge der Platten 204, 204A ist vorzugsweise derart ausgewählt, dass die Platten 204, 204A abnehmbar durch konventionelle Mechanismen (nicht gezeigt) an die Seitenwände 230 des Kabinendaches 202 befestigt werden. Ferner erstreckt sich die Breite der Ablenkplatten 204, 204A, d. h. die Distanz zwischen Frontkante 220, 220A und Rückkante 222, 220A, vor der rückwärtigen Position der Pistole 100' bis genau vor dem Ende der Strömungsrohre 106'. Alternativ dazu kann sich die Frontkante 220, 220A jeder Platte 204, 204A jeweils eine Distanz ein wenig über die Spitze jedes Strömungsrohres 106' erstrecken. Typischerweise sind die Ablenkplatten 204, 204A aus einem Plastik-Material konstruiert, von dem das angesammelte Pulver leicht gereinigt werden kann.
Mittel 232 zum Montieren von Reihen 216 und 218 von Pistolen 100' auf den Ablenkplatten 204 und 204A ermöglichen es, dass eine Reihe von Pistolen und eine entsprechende Ablenkplatte aus dem Kabinendach 202 als ein einzelner Aufbau entfernt wird. Die Mittel 232 weisen äußere Eckbleche 234 und 236 auf, welche an gegenüberliegenden Seitenenden der Ablenkplatten 224 und 226 angebracht sind. Es ist ebenfalls im Bereich der Erfindung, ein oder mehrere zusätzliche Eckbleche (nicht gezeigt) zwischen den Kanten 224 und 226 einer Ablenkplatte zu befestigen, wenn zusätzlicher Halt benötigt wird. Ein ovaler Montierstab 238 wird fest an den Enden der Eckbleche 234 und 236 befestigt. Wie am besten aus Fig. 9 und 9A ersichtlich, ist eine Vielzahl von Pistolen 100' zueinander beabstandet entlang der Länge des Montierstabes 238 befestigt. Ein einstellbares Montiermittel 208 kann jede Pistole 100' an einem gewünschten Ort und einer Position montieren. Das Mittel 208 ermöglicht es ferner, dass individuelle Pistolen 100' schnell und einfach justiert, hinzugefügt oder entfernt werden, ohne die Position von anderen Pistolen 100' zu beeinflussen. Das justierbare Montiermittel 208 weist einen Montierblock 242 mit einem Schlitz 244 mit einem gebogenen geschlossen Ende auf, welches geeignet ist, einen Gleitsitz mit dem ovalen Montierstab 238 zu bilden. Ein Verriegelungsstift 246 ist vorgesehen, um die Montierblöcke 242 an einem gewünschten Ort entlang der Länge des Montierstabes 238 zu sichern. Eine Pistolen-Montierstange 250, welche die Pistolen 100' an den Montierblock 242 befestigt, kann justiert werden, um die vertikale Position der Pistole 100' hinsichtlich der oberen Oberfläche der Ablenkplatte 204 einzustellen. Die Pistolen-Montierstange 250 kann an einer Stelle mit dem Verriegelungsstift 252 befestigt werden und jede Pistole 100' kann drehbar hinsichtlich des unteren horizontalen Endes der Stange 250 mittels einer Einstellschraube (nicht gezeigt) drehbar eingestellt werden. Unter Verwendung dieser Montieranordnung kann jede Pistole 100' hinsichtlich des Gegenstandes 30 justiert werden, um den Winkel zu steuern, indem bei dem Pulver auf die obere Oberfläche des Gegenstandes 30 gesprüht wird. Typischerweise ist der Sprühwinkel zwischen der Längsachse der Pistole 100' und den Strömungsrohren 106' und der Ebene, in der die obere Oberfläche des Gegenstandes 30 liegt, kleiner als ungefähr 60º und ist vorzugsweise ungefähr 5 bis 60º und insbesondere 10 bis ungefähr 40º.
Während eine Freigabestruktur vorgesehen ist, um die Pistolen 100' auf den Ablenkplatten 204, 204A zu montieren, ist es innerhalb der Bedeutung der Erfindung, jede beliebige gewünschte Montierstruktur zu verwenden, welche es ermöglicht, dass die Pistolen justiert und als ein einzelner Aufbau mit den Ablenkplatten entfernt werden können.
Eine weitere Ausgestaltung des Kabinendaches 202 bezieht sich auf das Einfügen eines Mittels 260 zum Ziehen von Luft primär von der Auslassöffnung 214 in die Pulverbeschichtungskabine 200, um mit dem überschüssigen Pulverbeschichtungsmaterial vermischt zu werden, und das Abgeben der Mischung aus Luft und dem überschüssigen Pulvermaterial vom Kabinendach 202. Das Mittel 260 kann Überschuss-Abgasöffnungen aufweisen, welche stromabwärts von der zweiten Reihe 218 der Pistolen 100' und auf gegenüberliegenden Seiten des Beförderers 56' angeordnet sind. Abgasöffnungen 210 verbinden eine Abgasleitung 96', welche eine automatische Rückführung und Rezirkulation des überschüssigen Pulvers vorsehen, mit den Pistolen 100' unter der Verwendung von herkömmlichen Bestandteilen. Die Abgasleitung 96' ist typischerweise mit einem großen Ventilator (nicht gezeigt) verbunden, welcher überschüssiges Pulver aus der Pulverbeschichtungskabine 200 abzieht.
Während die Abgasöffnungen 210 stromabwärts von der zweiten Reihe 218 der Pistolen 100' angeordnet gezeigt werden, ist es innerhalb der Bedeutung der Erfindung, ähnlich platzierte Abgasöffnungen direkt stromabwärts von jeder Reihe von Pistolen 100' in dem Kabinendach 202 vorzusehen.
Gemäß den Fig. 8 und 9 ist die verkleinerte Eingangsöffnung 212 des Kabinendaches 202 typischerweise rechteckförmig und so niedrig wie möglich ausgebildet. D. h., die Einlassöffnung 212 ist vorzugsweise ein wenig höher als das Teil 30, um lediglich die notwendige Freiheit zur nicht einschränkenden Bewegung des Teiles 30 in die Pulverbeschichtungskabine 200 vorzusehen. Diese Ausdehnungen reduzieren oder ersticken die Luftmenge, welche durch die Einlassöffnung 21 2 hineinfließt. Auf diese Weise wird die Transporteffizienz des Pulvers auf das Teil 30 vergrößert, da lediglich ein minimaler Luftstrom entlang des Förderbandes getragen wird, um den Auftrag des Pulvers auf die Teile 30 zu stören. Eine uneingeschränkte Luftströmung von der Eingangsöffnung 212 würde die Sprühmuster durch Aufnehmen von Pulverteilchen und durch Tragen dieser zu den Abgasöffnungen 210 eher stören, als ihnen zu erlauben, sich auf den Teilen 30 zu sammeln. Selbst mit der geringen Größe des Einlasses 212 könnte der große Ventilator jedoch, welcher überschüssiges Pulver in die Abgasleitung 96' zieht, zu viel Luft durch die gedrosselte Einlassöffnung 212 ziehen und die Sprühmuster des Beschichtungspullvers stören, welche von der Pistole 100' emittiert werden, wenn die Kabine nicht geeignet konfiguriert ist. Um dieses potentielle Problem zu eliminieren, sieht eine vergrößterte Auslassöffnung 214 eine im Wesentlichen uneingeschränkte Luftquelle vor, so dass lediglich ein minimaler Luftstrom durch die Einlassöffnung 212 gezogen wird.
Die in die Abgasöffnung 210 durch den Ventilator gezogene Luft zieht das sich in der Luft befindliche überschüssige Pulver im Wesentlichen ganz von der großen Auslassöffnung 214 und lediglich zu einem geringen Teil von der eingeschränkten Einlassöffnung 212. Da die Abgasöffnung 210 sich stromabwärts von der stromabwärtigsten Reihe von Pistole 100' befindet, wo die endgültige Beschichtung des Pulvers auf den Teil 30 aufgesprüht wird, wird eine minimale Störung der Sprühmuster durch die enthaltene Luft verursacht. Dieses Design eliminiert daher jegliches Entweichen des übersprühten Pulvers, da die Luftströmung durch den Auslass 214 verhindert, dass das Pulver an diesem Ende entkommt, und das Pulver bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung von dem gedrosselten Einlassende 212, so dass der minimale Luftstrom in den Einlass 212 ausreichend ist, die kleine Menge von Pulver innerhalb der Kabine zu halten, welches durch den Einlass 212 entweichen könnte. Beim Betrieb wird die Luftgeschwindigkeit von der Ausgangsöffnung 214 zu der Abgasöffnung 210 als eine Funktion der Geschwindigkeit des Förderers 56' und der Anzahl der Pistolen 100' in der Kabine 200 gewählt. Die Luftgeschwindigkeit beträgt typischerweise zwischen 1,02 und 5,08 m/s (200 und 1000 fpm) und beträgt vorzugsweise zwischen ungefähr 1,02 und 2,54 m/s (200 und 500 fpm).
In einem Ausführungsbeispiel weist die Sprühkabine ein Design mit einem niedrigen Profil mit den Pulverbeschichtungspistolen, welche außerhalb der Kabine angeordnet sind, und in die Kabine bei einem kleinen Winkel hinsichtlich des Beförderers, hineinragen, welcher die zu beschichtenden Gegenstände durch die Beschichtungssprühkabine transportiert. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Pulverbeschichtungspistolen innerhalb der Sprühkabine angeordnet und sind an den Ablenkplatten befestigt, Übersprühmaterial, welches sich an den Pistolen ansammelt, daran hindert, auf den zu beschichtenden Gegenstand zu fallen. Die in diesem Design verwendete Sprühkabine weist eine eingeschränkte Einlassöffnung, eine vergrößerte Auslassöffnung und eine Abgasöffnung stromabwärts von den Pistolen auf, um das überschüssige Pulver ohne Beeinflussung der Sprühmuster des auf die Teile aufzutragenden Pulvers auf.

Claims

1. Pulverbeschichtungssystem (24) mit Fördermitteln (28, 56') zum Transportieren eines Gegenstands (30) durch eine Pulverbeschichtungskabine (32, 200) in einer vorbestimmten Bewegungsrichtung und Mitteln zum Aufbringen einer Schicht (25) aus Pulverbeschichtungsmaterial (26) auf den Gegenstand (30), die mindestens eine Pulver-Sprühpistole (100, 100') mit einer Sprüh-Düse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Sprühpistole (100, 100') Mittel zum Laden des Pulverbeschichtungsmaterials (26) stromaufwärts von dessen Düse aufweist, über den Fördermitteln (28, 56') in einem Winkel von weniger als 60º in Bezug auf die Fördermittel angeordnet ist und ausgerichtet ist, um Sprühpulverbeschichtungsmaterial (26) in wesentlichen in Bewegungsrichtung zu sprühen, und daß eine Ablenkplatte (204, 204A) zwischen der wenigstens einen Pulver-Sprühpistole (100') und den Gegenstand (30) installiert ist zum Verhindern, daß Pulverbeschichtungsmaterial (26), das sich an der wenigstens einen Pulver-Sprühpistole (100') ansammelt, auf den zu beschichtenden Gegenstand (30) fällt.

2. Pulverbeschichtungssystem (24) nach Anspruch 1,

bei dem die Mittel zum Laden des Pulverbeschichtungsmaterial (26) stromaufwärts von der Sprüh-Düse triboelektrische Lademittel innerhalb der Pulver-Sprühpistole (100, 100') aufweisen.

3. Pulverbeschichtungssystem (24) nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Kabinendach (50, 202), daß über den Fördermitteln (28, 56') installiert ist um wenigstens den Teil der Fördermittel zu umhüllen, an dem das Pulverbeschichtungsmaterial (26) auf den Gegenstand (30) aufgebracht wird.

4. Pulverbeschichtungssystem (24) nach Anspruch 3,

bei den die wenigstens eine Pulver-Sprühpistole (100') innerhalb des Kabinendachs (202') angeordnet ist.

5. Pulverbeschichtungssystem (24) nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das Kabinendach (202) eine begrenzte Eintrittsöffnung (212) für unbeschichtete Gegenstände (30) an einem Ende und eine vergrößerte Ausgangsöffnung (214) für beschichtete Gegenstände (30) an dem anderen Ende aufweist,

wobei die vergrößerte Öffnung größer ist als die begrenzte Öffnung, und wobei mittels (260) innerhalb der Pulverbeschichtungskabine (200) zwischen der Pulver- Sprühpistole (100') und der vergrößerten Ausgangsöffnung (214) zum Abziehen von übergesprühtem Pulver von dem Kabinendach (202) angeordnet sind.

6. Pulverbeschichtungssystem (24) nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Pulverbeschichtungskabine (200) mit einer begrenzten Eintrittsöffnung (212) an einem Ende und einer vergrößerten Ausgangsöffnung (214) an dem anderen Ende, wobei die vergrößerte Öffnung größer ist als die begrenzte Öffnung, und wobei mittels (260) innerhalb der Pulverbeschichtungskabine (200) zwischen der Pulver-Sprühpistole (100) und der vergrößerten Ausgangsöffnung (214) zum Abziehen von übergesprühtem Pulverbeschichtungsmaterial (26) von der Pulverbeschichtungskabine (200) angeordnet sind.

7. Pulverbeschichtungssystem (24) nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die mittels (260) zum Abziehen von übergesprühtem Pulver Auslassöffnungen (210) benachbart zu den gegenüberliegenden Seiten der Fördermittel (56') enthalten.

8. Pulverbeschichtungssystem (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit Mitteln (34) zum Fördern eines Artikels (30) zu einer Pulverbeschichtungskabine (32, 200), zwei oder mehrere in einer Reihe angeordnete Sprühpistolen (100, 100'), die jeweils zwei oder mehrere Strömungsrohre (106) aufweisen, die mit einem stromabwärts liegenden Ende der Sprühpistolen verbunden sind, wobei die Strömungsrohre nebeneinander angeordnet sind, um eine Beschichtung aus Pulver (26) aufzusprühen, und mit Mitteln (38, 38', 260) zum Sammeln von übergesprühtem Pulverbeschichtungsmaterial innerhalb der Pulver-Beschichtungskabine (32, 200).

9. Pulverbeschichtungssystem (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Pulver-Dicke-Sensor (40), der angepasst ist zum Messen der Dicke einer Schicht (25) aus vorgehärtetem Pulverbeschichtungsmaterial (26), daß auf einer Oberfläche eines Gegenstandes (30) aufgebracht worden ist, wobei der Pulver- Dicke-Sensor (40) einen ersten Sensor (120) aufweist, der benachbart zu dem Gegenstand angeordnet ist, um eine erste Distanz (a) von dem ersten Sensor zu einer oberen Oberfläche (122) der Schicht (25) aus auf dem Gegenstand (30) aufgebrachten Pulverbeschichtungsmaterial (26) zu messen, und zum Erzeugen eines ersten Signals, daß der ersten Distanz entspricht, und einen zweiten Sensor (141) der an dem ersten Sensor (120) befestigt ist zum Messen einer zweiten Distanz (b) von den zweiten Sensor i(i 41) zu der Oberfläche (31) des Gegen standes (30) auf den die Schicht (25) aus Pulverbeschichtungsmaterial (26) aufgebracht worden ist und zum Erzeugen eines zweiten Signals, daß der zweiten Distanz entspricht, und mit Mitteln (132, 134, 144, 136) zum Verarbeiten des ersten und des zweiten Signals, um die Dicke der Schicht aus Pulverbeschichtungsmaterial (26) zu bestimmen.