DEP0048456DA - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbringung von Überzugsschichten auf zwei Fertigteile. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Überziehen, z.B. Lackieren von Fertigteilen. Genauer gesagt, betrifft sie Verfahren und Vorrichtungen zum Spritzlackieren von Fertigteilen, bei denen ein elektrostatisches Feld ohne den Gebrauch von ionisierenden Elektroden zur Anwendung kommt, und zwar ein elektrostatisches Feld zwischen den beiden zu lackierenden Teilen.

Vorgänger auf dem Gebiete der elektrostatischen Spritzlackierung haben es meistens für notwendig gefunden, ionisierende Entladungselektroden zur Erzeugung einer Entladungskorona und bzw. oder Ionisierung für die Ladung der Lackteilchen zu benutzen. Eine Ausnahme von diesem allgemein anerkannten Verfahren ist in der amerikanischen Patentschrift 1855869 offenbart. In der von ihm vorgeschlagenen Vorrichtung hielt der Erfinder es für notwendig, die Spritzkabine auf ein hohes Potential zu laden und die zu spritzenden Teile auf ein hohes Potential entgegengesetzter Polarität zu bringen.

Es wurden nun Mittel für eine elektrostatische Zerstäubung gefunden, die es unnötig machen, Entladungselektroden zu verwenden oder die Spritzkabine auf ein hohes Potential zu bringen und zu halten. Dieses neue Verfahren für elektrostatische Spritzlackierung ermöglicht eine weit bessere Ausnut- zung der ausgespritzten Farbe, da gleichzeitig zwei Teile gespritzt werden anstatt eines Teiles und der Entladungselektrode. Versuche habe gezeigt, dass die Anziehung zwischen Farbtöpfchen und den zu lackierenden Teilen und ferner der Wirkungsgrad des Spritzverfahrens eine direkte Funktion des Potentials sind, das zwischen zwei zu lackierenden Teilen gelegt wird. Es wurde beobachtet, dass diese Funktion zwischen dem Grad des Potentials und der Farbanziehung sich bis zu einem Potential von nur einigen Volt und einem Potentialgefälle von nur einigen Volt pro Zoll fortsetzt. So ist die Vorrichtung gemäss Erfindung nicht von einer Ionisierung oder Korona-Entladung abhängig.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein wirksames Verfahren und eine Vorrichtung zum Spritzlackieren von Fertigteilen unter Benutzung eines elektrostatischen Feldes zu schaffen.

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und Vorrichtungen für das Spritzlackieren von Fertigteilen zu schaffen, bei dem ein elektrostatisches Feld zwischen zwei der zu lackierenden Teile verwendet wird.

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und Vorrichtungen für elektrostatische Spritzlackierung zu schaffen, bei der die Notwendigkeit ionisierender Entladungselektroden ganz fortfällt.

Weitere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen und werden in den Ansprüchen beansprucht.

In den Zeichnungen ist: Fig. 1 eine Ansicht, teilweise im

Schnitt, der für die Erfindung verwendeten Vorrichtung,

Fig. 2 ein Schnitt längs der Linie 2 - 2 der Fig. 1,

Fig. 3 ein Stromkreis,durch den eine hohe Gleichstromspannung erzeugt wird und

Fig. 4 eine Abänderung der Fig. 3, die nötig ist, um eine hohe Gleichstromspannung entgegengesetzter Polarität zu erzeugen.

Im einzelnen stellen in den Figuren 1 und 2 die Teile 4 und 6 eingleisige Transportbänder üblicher Bauart dar, die an darüber befindlichen Konstruktionen 8 durch die Teile 10, 12 und 14 aufgehängt sind. 16 ist eine Spritzkabine, die an beiden Enden offen sein kann, um die zu lackierenden Teile ein- und wieder auszulassen. Die Ketten 18 und 19 des Transportbandes haben in vorherbestimmten Abständen Tragglieder 20, 22 und 32. An diesen Traggliedern sind Gehäuse 24, 26 und 34 befestigt, in denen sich kleine Stromlieferer für hohe Gleichstromspannung befinden. Dieses Stromlieferer werden in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 im einzelnen näher besprochen werden. Die Traghaken 28, 30 und 36 sind mechanisch mit den Gehäusen 24, 26 und 34 verbunden, aber elektrisch von ihnen isoliert.

Die Traghaken sind elektrisch mit den Ausgangspolen der Stromlieferer, die sich in den Gehäusen befinden, verbunden, wie genauer in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 beschrieben werden wird. Die oben erwähnten Stromlieferer erhalten ihre Energie durch Stromabnehmerwicklungen 38, 40 und 42. Die Wicklungen 42 und 40 werden durch den Elektromagneten 46 durch magnetische Induktion erregt, der seinerseits von einer Stromquelle 45 und mit der Frequenz von 60 erregt wird. Die Wicklung 38 und weitere von dem Transportband 6 getragenen Stromlieferer werden durch eine ähnliche elektromagnetische Strom- quelle 44 erregt, die ebenfalls von einer elektrischen Stromquelle mit der Frequenz 60 gespeist wird. Die zu überziehenden oder zu lackierenden Teile, welche hier beispielsweise als Automobiltüren 48, 50 und 52 gezeichnet sind, hängen an den Haken 28, 36 und 30. Diese zu lackierenden Teile werden so auf einem hohen Gleichstrompotential gehalten, und zwar derart, dass die Teile, die an dem Transportband 4 hängen, von einer Polarität und die Teile, die an dem anderen Transportband 6 hängen, von entgegengesetzter Polarität sind. Dadurch wird ein starkes elektrostatisches Feld zwischen den zu lackierenden Teilen aufgebaut. In dieses elektrostatische Feld wird der Spritzlack durch die Spritzpistolen 54, 56 und 58 üblicher Bauart eingebracht, die in bestimmten Abständen voneinander von dem Ständer 60 getragen werden. Diese Spritzpistolen können im allgemeinen parallel zur Bewegungsrichtung der zu lackierenden Teile 48 und 52 und der Transportbänder 6 und 4 gerichtet sein. Die Spritzpistolen können in der horizontalen Ebene so geneigt sein, dass sie die Farbteilchen gegen die zu lackierenden Teile schleudern, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.

In Fig. 3 ist ein üblicher Stromkreis dargestellt, der in der Lage ist, ein brauchbares hohes Gleichstrompotential zu erzeugen. In dieser Fig. bedeutet die gestrichelte Linie 24 das in Fig. 2 gezeigte Gehäuse.44 ist das elektromagnetische Glied und 38 die Abnehmerwicklung, die beide in Fig. 2 gezeigt sind. Die der Wicklung 38 induzierte Spannung wird der Wicklung 62 eines Unterbrechers zugeführt, der einen beweglichen Kontakt 78 und einen feststehenden Kontakt 80 hat. Während der Zeit der Entladung der Wicklung 62, die auf die Öffnung der Kontakte folgt, wird der Kondensator 64 auf das Potential, das der Wicklung 38 induziert wird, aufgeladen.

Wenn sich die Kontakte schliessen, entlädt sich der Kondensator 64 über die Wicklung 66. Diese Kontakte sind geschlossen wenn die Wicklung 62 entladen wird. Der so durch den Unter- brecher erzeugte unterbrochene Strom erscheint an der Wicklung 66, und Energie wird in der Wicklung 68 durch gegenseitige Induktion M der beiden Wicklungen 66 und 68 induziert. Die Spannung, die auf diese Weise auf der Sekundärwicklung 68 erzeugt wird, liegt in der Grössenordnung von 50 Kilovolt.

Dieser Wechselstrom wird durch den Gleichrichter 70 gerichtet und erscheint am Pol 28 als hohe, positive Gleichstromspannung, die den zu lackierenden Teil auflädt. Um die Ladung von den Teilen 48 und 52 abzuleiten, nachdem sie die Farbnebel durchlaufen haben und die Wicklungen 38 nicht mehr mit dem Magnet 44 magnetisch verbunden sind, ist ein hoher Widerstand 72 vorgesehen. Dieser hohe Widerstand behindert die Ladung der Teile nicht ernstlich, gestattet aber die Ladung zu erden, nachdem die Teile die Sprühatmosphäre verlassen haben.

In Fig. 4 wird ein Teil des Gehäuses 26 gezeigt und der Stromverlauf in demselben. Mit Ausnahme der Tatsache, dass der Gleichrichter 74 gegenüber dem in der Fig. 3 mit 70 bezeichneten umgepolt ist, sind die beiden Fig. gleich. Der hohe Widerstand 76 entspricht dem Widerstand 72 in Fig. 3 und dient demselben Zweck. Durch die Umkehrung des Gleichrichters wird ein hohes negatives Potential in dem Haken 30 erzeugt. Wenn also ein Energielieferer, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, an einem Transportband und ein solcher nach Fig. 4 an dem anderen Transportband angewendet wird, so werden die an den Transportbändern hängenden Teile mit Potentialen entgegengesetzter Polarität geladen, und es baut sich ein starkes elektrisches Feld zwischen den Teilen 48 und 52 auf.

Um Teile unter Benutzung der vorliegenden Erfindung zu lackieren oder sonstwie mit einer Überzugsschicht zu versehen, ist es notwendig, ein Potential entgegengesetzter Polarität auf zwei Teile aufzubringen und das Überzugsmaterial in das so zwi- schen den Teilen geschaffene elektrostatische Feld zu sprühen.

Wie besonders in den Fig. 1 und 2 angegeben, sind die zu lackierenden Teile 48 und 52 an den Polen 28 und 30 der Energielieferer 24 und 26 aufgehängt. Auf diese Weise wird ein Potential einer Polarität auf dem Teil 48 und ein Potential entgegengesetzter Polarität auf dem Teil 52 erzeugt.

Die Energielieferer 26 und 24 sind an den Transportbändern 4 und 6 in üblicher Weise mechanisch befestigt. Wenn diese Transportbänder, die ungefähr mit der gleichen Geschwindigkeit wandern, sich der Spritzkabine nähern, treten die Stromabnehmerwicklungen 42 und 38 in das magnetisches Feld ein, das zwischen den Polen jedes Elektromagneten 46 und 44 besteht. In diesen Stromabnehmerwicklungen wird dadurch ein Wechselstrom von 60 Frequenzen induziert. Dieser Strom von niedrigem Potential und 60 Frequenzen wird in den Kraftaggregaten 26 und 24 in einen Gleichstrom hoher Spannung umgeformt, wobei die in dem Haken 28 erzeugt wird, von entgegengesetzter Polarität wie diejenige, die in dem Haken 30 erzeugt wird. Das gewünschte Potential für diese Spannung hängt von verschiedenen Faktoren ab und nicht zuletzt von dem Abstand der Teile 48 und 52 voneinander. Es hat sich gezeigt, dass die Anziehung der Farbteilchen und damit der Wirkungsgrad des Verfahrens bis zu einem Potentialgefälle von mehreren Kilovolt pro Zoll eine direkte Funktion des Potentialgefälles zwischen den Teilen 48 und 52 ist. Es ist wichtig, ein grosses Potentialgefälle zu erhalten, ohne eine Koronaentladung zu erzeugen.

Aus diesem Grunde ist es eines der Ziele der vorliegenden Erfindung, die zu lackierenden Teile mit entgegengesetzter Polarität zu laden, so dass das Potential jedes Teiles so niedrig wie möglich gehalten wird. Auf dieses Weise wird ein hohes Potentialgefälle bei niedrigem Höchstpotential erhal- ten. Während die Teile 48 und 52 in die Spritzkabine eintreten, wird ein Nebel von Farbe oder anderem Überzugsmaterial durch die Spritzpistolen 54, 56 und 58 zwischen sie gebracht. Die Spritzpistolen werden auf dem Potential null gehalten. Während die Farbteilchen in das Feld, das zwischen zwei zu lackierenden Teilen erzeugt ist, eintreten, werden sie durch das zwischen diesen erzeugte elektromagnetische Feld von den Teilen angezogen. Die Farbteilchen werden dadurch gezwungen, einen Kurvenweg zu beschreiben, nachdem sie die Spritzpistolen verlassen haben, und sich auf einem der zu lackierenden Teile niederzuschlagen. Da mehrere der zu lackierenden Teile gleichzeitig in der Spritzkabine sind, werden sich die Farbteilchen, die am stärksten angezogen werden, auf dem Teil niederlassen, der am nächsten an der Spritzpistole ist, und andere Farbteilchen werden sich auf anderen Teilen absetzten je nach dem Krümmungsradius des Weges der Farbteilchen. Während die zu lackierenden Teile so durch die Spritzkabine wandern, werden sie vollständig und mit hohem Wirkungsgrad mit Farbe überzogen.

Wenn die Teile aus dem Sprühnebel herauskommen, verlassen die Stromabnehmerwicklungen 38 und 42 die Elektromagnete 44 und 46, so dass in den Teilen 48 und 52 kein Potential mehr erzeugt wird. Um die Ladung, die vorher auf diese Teile aufgebracht wurde, zu beseitigen, wird ein hoher Widerstand verwendet, der im Nebenschluss zum Gleichrichter liegt. Dieser hohe Widerstand ist in Fig. 3 und 4 bei 72 und 76 gezeigt. Wenn daher die Teile den Sprühnebel verlassen, wird die elektrostatische Ladung von den Teilen abgeleitet, so dass das Teil ohne Gefahr einer elektrischen Entladung mit ihren Folgeerscheinungen in den Trockenofen wandern oder von Arbeitern behandelt werden kann.

Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, und dass beliebige Änderungen innerhalb des Rahmens der Erfindung vorgenommen werden können.

Claims (6)

1. Verfahren zur Aufbringung von Überzugsschichten auf zwei Fertigteile, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Teilen ein elektrostatisches Feld erzeugt, fein verteiltes Anstrichmittel in das elektrostatische Feld eingebracht und die beiden Fertigteile für eine vorbestimmte Zeitdauer dem elektrostatischen Feld ausgesetzt werden, so dass die Teilchen des Anstrichmittels von den Teilen angezogen werden können und sich auf ihnen niederschlagen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fertigteile auf ein hohes elektrostatisches Potential entgegengesetzter Polarität geladen werden und das Anstrichmittel in die Umgebung der zu überziehenden Teile gespritzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überziehenden Teile an getrennten Transportbändern aufgehängt werden, die das Potential null haben, zwischen einem der Transportbänder und einem der Teile eine Gleichstromquelle geschaltet wird, um das zu überziehende Teile auf ein hohes negatives Potential zu laden, eine zweite Gleichstromquelle zwischen das zweite Transportband und den zweiten zu überziehenden Teil geschaltet wird, um dieses Teil auf ein hohes positives Potential zu laden, beide Teile in paralleler Richtung bewegt werden, und ein Sprühnebel des Überzugsmittels, z.B. eines Lackes zwischen die Teile in einer Richtung gespritzt wird, die im allgemeinen parallel zur Bewegungsrichtung der Teile liegt, so dass infolgedessen die Teile von dem Überzugsmittel durch elektrostatische Anziehung überzogen werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 - 3, gekennzeichnet durch zwei Transportbänder, die sich im wesentlichen in paralleler Richtung bewegen können, Mittel zum Befestigen eines der Teile an einem der Transportbänder, Mittel zum Befestigen des anderen Teiles an dem zweiten Transportband, Mittel zur Aufbringung eines negativen Potentials auf eines der Teile, Mittel zur Aufbringung eines positiven Potentials auf das andere der Teile und Mittel zum Sprühen des Überzugmaterials zwischen die Teile für eine bestimmte Zeitdauer.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen des Sprühnebels des Lackiermaterials Spritzpistolen dienen, die das Lackiermatarial im wesentlichen in paralleler Richtung zur Bewegungsrichtung der beiden Transportbänder einstäuben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Laden der beiden Teile auf ein negatives und positives Potential aus Gleichstromquellen bestehen, die zwischen den beiden Transportbändern und den Fertigteilen, die zwischen den beiden Transportbändern und den Fertigteilen liegen.