EP0559608A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Sprühstromes in einer Pulverbeschichtungsanlage - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Sprühstromes in einer Pulverbeschichtungsanlage Download PDF

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EP0559608A2
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/08—Plant for applying liquids or other fluent materials to objects
    • B05B5/10—Arrangements for supplying power, e.g. charging power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
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    • B05D1/06—Applying particulate materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder

Definitions

  • the application relates to a method for monitoring the spray flow in an electrostatically operating powder coating system according to the preamble of claim 1.
  • the application also relates to a device for monitoring the spray current in an electrostatically operating powder coating system according to the preamble of claim 3.
  • Optical monitoring devices can therefore only suffice poorly because they are soiled very quickly by the electrically charged powder particles. For example, when coating the weld seams on the body of the can, it is made more difficult that the entire coating device takes place within a closed, narrow space that is inaccessible from the outside. It is also very difficult to check the coated workpieces there, ie the can bodies, because the coating is not visible from the outside.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device with which the charging of the powder particles and thus the quality of the coating can be continuously monitored.
  • a spray space or area 5 and a feed line 7 for powder particles 17 are visible.
  • the spray head 1 is connected at its end on the left side to a welding machine.
  • a can body 11 is guided by a transport device, for example a pair of transport belts 13, in the direction of arrow A from left to right at a constant speed past the spray chamber 5.
  • Magnets 15 can be arranged below the transport belts 13, which hold the can body 3 pressed against the transport belts.
  • Powder particles 17 are conveyed through the feed line 7 into the spray chamber 5 at an angle to the surface of the can body by a powder processing system (not shown) carried by transport air. As a result of their kinetic energy, which they have received from the transport air, the powder particles 17 move through the spray chamber 5 to the can body 3. When the spray chamber 5 is crossed, the powder particles 17 are positively charged by the electrode or electrodes 9.
  • the can body 3 is connected by a contact bracket 19 and a connecting line 21 with the ground 23, which has negative polarity.
  • An ammeter 25 is used in the connecting line 21, which measures the current flowing from the can body 3 via the contact bracket 19.
  • the powder particles 17 are electrostatically drawn onto the fuselage 3 and held there. After the impact of the powder particles 17, their charge flows at least partially over the can body 3.
  • the quantity of powder particles fed through the supply line 7 per unit of time must be constant and on the other hand the voltage at the electrode 9 or the spray current generated by the electrode 9 must also remain constant.
  • the amount of powder particles delivered per unit of time can be measured outside the spray head 1. It is not the subject of this invention. The measurement of the spray current, on the other hand, must be scanned within the application range of the particles 17.
  • a measurement of the voltage at the electrode 9 may not be sufficient, since, for example, deposits of powder particles on the tip of the electrode falsify the result.
  • the invention takes advantage of the fact that the electrical charge which is carried by the powder particles 17 charged in the spray chamber 5 has to be dissipated after striking the wall of the fuselage 3. This takes place through the contact bracket 19 and the connecting line 21 to the ground 23. The current flowing out there is proportional to the spray current through which the powder particles 17 in the spray chamber 5 have been charged. Contamination of the electrode tip of the electrode 9 can consequently be determined by a decrease in the derived current, because the contamination of the electrode 9 reduces the charge on the powder particles 17 flying past it with increasing contamination.
  • an open coating system for coating workpieces 103 is shown.
  • the workpieces 103 are guided past a spray head 101, which is held by a robot or by an operator, with a transport carriage 127 which rolls on the rail 131 on the ceiling 131.
  • the spray head 101 in the form of a conventional powder spray gun is connected to the powder feed device by a feed line 107 and to a high-voltage source by an electrical connection line 119.
  • the high-voltage source also represents the positive pole in this exemplary embodiment.
  • Suspension hooks 133 which on the one hand carry the workpieces 103 and on the other hand establish an electrically conductive connection to the earth 123, are fastened to the transport carriage 127 by an insulator 128, insulated from the transport carriage 127.
  • the suspension hooks 133 come into contact with a contact strip 135 during the spraying process.
  • the contact strip 135 is connected to the ground 123 via the line 119.
  • the connection between the transport carriage 127 and the rail 129 is electrically insulated .
  • a current measuring device 125 is inserted into the line, with which the charge flowing off the workpiece 103 via the suspension hook 133 and the contact strip 135 can be measured.
  • the electrostatic charge could of course be derived from the workpiece 103 by a direct connection to the measuring device 125.

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Abstract

Zur Ueberwachung des Sprühstromes in Pulverbeschichtungsanlagen wird der vom Werkstück (3) abfliessende (I) Strom gemessen. Veränderungen der Stromstärke (I) sind proportional mit der Veränderung des Sprühstromes an der Elektrode (9) im Sprühbereich (5). Die Aenderungen können hervorgerufen werden durch eine Verschmutzung der Elektrode (9), einen Abfall der Spannung an der Elektrode (9) oder der Kontakterdung des Werkstückes (3). <IMAGE>

Description

  • Gegenstand der Anmeldung ist ein Verfahren zur Ueberwachung des Sprühstromes in einer elektrostatisch arbeitenden Pulverbeschichtungsanlage gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.
    Gegenstand der Anmeldung ist weiter eine Vorrichtung zur Ueberwachung des Sprühstromes in einer elektrostatisch arbeitenden Pulverbeschichtungsanlage gemäss Oberbegriff des Anspruches 3.
  • In der industriellen Fertigung für die Beschichtung von Werkstücken aus Metall wird immer häufiger zur Technologie der elektrostatischen Pulverbeschichtung gegriffen. Damit ein Auftrag von Pulverteilchen auf die Oberfläche des Werkstückes erfolgen kann müssen die Pulverteilchen elektrostatisch aufgeladen werden. Dies geschieht meist dadurch, dass die in einem Luftstrom transportierten Pulverteilchen an der oder den Spitzen von Elektroden vorbeigeführt werden, welche mit einer Hochspannungsquelle verbunden sind. Die auf diese Weise aufgeladenen Pulverteilchen werden vom Transportluftstrom danach an die Oberfläche des zu beschichtenden Werkstückes herangetragen und von diesem, weil entgegengesetzt geladen bzw. mit der Erde verbunden, angezogen und darauf abgelagert. Damit eine einwandfreie Beschichtung der Werkstücke erfolgen kann, sind dessen Förderelemente, z.B. Aufhängehaken, Klemmbacken, etc., blank ausgeführt und durch eine Verbindungsleitung mit der Erde verbunden. Die Aufhängehaken, Klammern, etc., müssen in kurzen Abständen gereinigt werden, damit durch Pulverablagerungen keine Isolation entsteht und dadurch der Abfluss der von den Pulverteilchen getragenen Ladung verunmöglicht wird. Erfolgt keine einwändfreie Ableitung (Erdung), so nimmt die Haftung der geladenen Teilchen auf dem Werkstück rapid ab, und es kann keine einwandfreie Beschichtung mehr erfolgen. Die Qualität der Beschichtung hängt nicht nur von der einwandfreien Ableitung der von den Pulverteilchen herangetragenen Ladung vom Werkstück ab, sondern auch von der einwandfreien Aufladung der Pulverteilchen durch die Elektroden. Eine Verschlechterung der Aufladung tritt auch dann ein, wenn sich auf der Elektrode Pulverteilchen ansammeln, einen Isolationsmantel bilden und dadurch die Aufladung der übrigen Pulverteilchen verschlechtert wird. Die Kontrolle des sogenannten Sprühstromes, d.h. der Ladekapazität der Elektroden lässt sich im Betrieb beim Beschichten bisher nur sehr schlecht bewerkstelligen. Optische Ueberwachungseinrichtungen können deshalb nur schlecht genügen, weil sie durch die elektrisch geladenen Pulverteilchen sehr schnell verschmutzt werden. Z.B. bei der Beschichtung der Schweissnähte an Dosenrümpfen kommt erschwerend hinzu, dass die ganze Beschichtungsvorrichtung innerhalb eines geschlossenen, von aussen unzugänglichen, engen Raumes stattfindet. Auch ist es dort eine Kontrolle der beschichteten Werkstücke, d.h. der Dosenrümpfe, nur sehr schwierig zu erreichen, weil die Beschichtung von aussen nicht sichtbar ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchem bzw. welcher die Aufladung der Pulverteilchen und damit die Qualität der Beschichtung kontinuierlich überwacht werden kann.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 3.
  • Ueberraschenderweise gelingt es durch Messung des vom Fördermittel bzw. vom Werkstück abfliessenden Entladestromes den Sprühstrom zwischen der Elektrode und dem Werkstück exakt zu bestimmen. Es genügt, zwischen dem Werkstück und der Erde ein den abfliessenden Strom messendes Element einzusetzen und die gemessenen Werte anzuzeigen und/oder zur Ausgabe eines Alarmes oder zur Steuerung des Sprühstromes heranzuziehen, wenn ein Sollwert unterschritten wird.
  • Anhand zweier illustrierter Ausführungsbeispiele für ein offenes und für ein geschlossenes System wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Ausschnitt aus einer Pulverbeschichtungsanlage für Dosenrümpfe und
    Figur 2
    einen Ausschnitt aus einer Beschichtungsanlage für hängend transportierte Werkstücke.
  • Im ausschnittsweise dargestellten Sprühkopf 1 einer Pulverbeschichtungsvorrichtung für die Beschichtung von Dosenrümpfen 3, welche zuvor auf einer nicht dargestellten Dosenschweissmaschine aus Blechplatten hergestellt worden sind, ist ein Sprühraum oder -bereich 5 und eine Zuführleitung 7 für Pulverpartikel 17 sichtbar. In den Sprühraum 5 ragt das Ende einer Elektrode 9, die mit dem positiven Pol einer nicht dargestellten Hochspannungsquelle verbunden ist. Der Sprühkopf 1 ist mit seinem Ende auf der linken Seite mit Schweissmaschine verbunden. Ein Dosenrumpf 11 wird durch eine Transportvorrichtung, z.B. ein Transportriemenpaar 13, in Richtung des Pfeiles A von links nach rechts mit konstanter Geschwindigkeit am Sprühraum 5 vorbeigeführt. Unterhalb der Transportriemen 13 können Magnete 15 angeordnet sein welche den Dosenrumpf 3 an die Transportriemen angepresst halten. Durch die Zuführleitung 7 werden von einer Pulveraufbereitungsanlage (nicht dargestellt), getragen durch Transportluft, Pulverpartikel 17 in einem Winkel zur Oberfläche des Dosenrumpfes in den Sprühraum 5 hineingefördert. Infolge ihrer kinetischen Energie, die sie von der Transportluft erhalten haben, bewegen sich die Pulverpartikel 17 durch den Sprühraum 5 hindurch zum Dosenrumpf 3. Beim Durchqueren des Sprühraumes 5 werden die Pulverpartikel 17 durch die Elektrode oder Elektroden 9 positiv aufgeladen. Der Dosenrumpf 3 steht durch einen Kontaktbügel 19 und eine Verbindungsleitung 21 in Verbindung mit der Erdung 23, welche negative Polarität aufweist. In der Verbindungsleitung 21 ist ein Ampèremeter 25 eingesetzt, das den vom Dosenrumpf 3 über den Kontaktbügel 19 abfliessenden Strom misst.
    Infolge der gegensätzlichen Ladungen der Pulverpartikel 17 und der zu beschichtenden Wand des Rumpfes 3 werden die Pulverpartikel 17 elektrostatisch an den Rumpf 3 herangezogen und dort festgehalten.
    Nach dem Auftreffen der Pulverpartikel 17 fliesst deren Ladung über dem Dosenrumpf 3 mindestens teilweise ab.
    Für eine Beschichtung mit gleichbleibender Auftragsmenge pro Zeit- und Flächeneinheit muss zum einen die durch die Zuführleitung 7 pro Zeiteinheit eingespeisten Pulverpartikelmenge konstant sein und zum anderen muss auch die Spannung an der Elektrode 9 bzw. der von der Elektrode 9 erzeugte Sprühstrom konstant bleiben. Die Messung der pro Zeiteinheit geförderten Pulverpartikelmenge kann ausserhalb des Sprühkopfes 1 erfolgen. Sie ist nicht Gegenstand dieser Erfindung. Die Messung des Sprühstromes hingegen muss innerhalb des Auftragsbereiches der Partikel 17 abgetastet werden. Eine Messung der Spannung an der Elektrode 9 kann nicht genügen, da z.B. durch Ablagerungen von Pulverpartikeln auf der Spitze der Elektrode eine Verfälschung des Resultates eintritt. Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, dass die elektrische Ladung, welche durch die im Sprühraum 5 aufgeladenen Pulverpartikel 17 mit sich tragen, nach dem Auftreffen auf der Wandung des Rumpfes 3 abgeführt werden muss. Dies geschieht durch den Kontaktbügel 19 und die Verbindungsleitung 21 zur Erdung 23. Der dort abfliessende Strom ist proportional zum Sprühstrom, durch welchen die Pulverpartikel 17 im Sprühraum 5 aufgeladen worden sind. Eine Verschmutzung der Elektrodenspitze der Elektrode 9 kann demzufolge durch ein Absinken des abgeleiteten Stromes festgestellt werden, weil durch die Verschmutzung der Elektrode 9 die Aufladung der an ihr vorbeifliegenden Pulverpartikel 17 mit zunehmender Verschmutzung verringert wird.
  • Im Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Figur 2 wird eine offene Beschichtungsanlage für die Beschichtung von Werkstücken 103 dargestellt.
  • Die Werkstücke 103 werden mit einem Transportwagen 127, der auf einer Schiene 129 an der Decke 131 rollt, an einem Sprühkopf 101, der von einem Roboter oder von einer Bedienungsperson gehalten wird, vorbeigeführt. Der Sprühkopf 101 in Gestalt einer herkömmlichen Pulversprühpistole ist durch eine Zuführleitung 107 mit der Pulverspeisevorrichtung und durch eine elektrische Verbindungsleitung 119 mit einer Hochspannungsquelle verbunden. Die Hochspannungsquelle stellt auch in diesem Ausführungsbeispiel den positiven Pol dar. An dem Transportwagen 127 sind durch einen Isolator 128 elektrisch isoliert vom Transportwagen 127 Aufhängehaken 133 befestigt, welche zum einen die Werkstücke 103 tragen und zum anderen eine elektrisch leitende Verbindung zur Erde 123 herstellen. Damit eine einwandfreie Erdung während des Beschichtungsvorganges erfolgt, gelangen die Aufhängehaken 133 während des Sprühvorganges in Kontakt mit einer Kontaktleiste 135. Die Kontaktleiste 135 steht über die Leitung 119 in Verbindung mit der Erde 123. Die Verbindung der Transportwagen 127 mit der Schiene 129 ist elektrisch isoliert. In die Leitung ist ein Strommessgerät 125 eingesetzt, mit welchem die vom Werkstück 103 über den Aufhängehaken 133 und die Kontaktleiste 135 abfliessende Ladung gemessen werden kann. Alternativ könnte selbstverständlich die Ableitung der elektrostatischen Ladung vom Werkstück 103 durch eine direkte Verbindung zum Messgerät 125 erfolgen.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Ueberwachung des Sprühstromes in einer elektrostatisch arbeitenden Pulverbeschichtungsanlage, bei der durch ein Fördergas transportiertes Pulver in einem Sprühraum durch eine Elektrode aufgeladen und die elektrostatisch geladenen Pulverteilchen auf ein mit der Erde verbundenes Werkstück aufgebracht und auf diesem elektrostatisch haftend abgelagert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Werkstück (3,103) zur Erdung (23,123) fliessende Strom (I) gemessen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen des Stromes (I) angezeigt und/oder zur Steuerung des Sprühstromes herangezogen werden.
  3. Vorrichtung zur Ueberwachung des Sprühstromes in einer elektrostatisch arbeitenden Pulverbeschichtungsanlage mit einem Sprühbereich am Ende einer Transportleitung für die Pulverteilchen und einer im Sprühbereich angeordneten Elektrode zum Aufladen der Pulverteilchen, mit einer Fördereinrichtung zum Vorbeiführen von Werkstücken am Sprühbereich und einer elektrisch leitenden Verbindungsleitung, welche die Fördereinrichtung mit der Erde verbindet und welche zum Ableiten der elektrostatischen Ladung der auf das Werkstück aufgebrachten geladenen Pulverteilchen bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (21,121) ein den abfliessenden Strom (Ia) zu messen geeignetes Messinstrument (25,125) eingesetzt ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Messinstrument (25, 125) ein Ampèremeter eingesetzt ist.
EP93810109A 1992-03-06 1993-02-19 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Sprühstromes in einer Pulverbeschichtungsanlage Expired - Lifetime EP0559608B1 (de)

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