EP0642391B1

EP0642391B1 - Verfahren und vorrichtung zum pulverbeschichten

Info

Publication number: EP0642391B1
Application number: EP93907803A
Authority: EP
Inventors: Werner Harnisch; Horst Rettenmaier
Original assignee: Individual
Current assignee: Esser Saar Machinery GmbH; Esser Saar Machinery Gmbhlise-Meitner-Weg 1-3
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2013-04-16
Also published as: DE4217754C2; KR0127775B1; ATE155052T1; JPH07505337A; WO1993024242A1; KR950701844A; ES2105238T3; EP0642391A1; MX9303176A; DE4217754A1; TW239084B; CN1043906C; CA2136866A1; DE59306892D1; CN1083127A; AU3887693A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pulverbeschichten elektrisch leitfähiger Werkstücke mittels eines Beschichtungspulvers, insbesondere mittels eines Pulverlacks.
Verfahren und Vorrichtungen zum Pulverbeschichten sind seit Jahren aus der Praxis bekannt. Die Pulverbeschichtung ist grundsätzlich dem Bereich der Oberflächenbehandlung zuzuordnen, wobei hier eine Schicht auf umweltschonende Weise durch thermische Einwirkung auf die Oberfläche eines Werkstücks verbracht wird. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Lackieren mit lösungsmittelhaltigen Lacken wird hier ein Beschichtungspulver bzw. ein Pulverlack auf eine zu beschichtende Oberfläche verbracht, wo das Beschichtungspulver durch thermische Einwirkung geschmolzen wird, bis eine homogene Schicht auf der Oberfläche erzeugt ist.
Ein grundsätzliches Problem bei der Pulverbeschichtung ist jedoch das zwingend erforderliche Anhaften des Beschichtungspulvers an der zu beschichtenden Oberfläche. Dieses zwingend erforderliche Anhaften vor der die Schicht erzeugenden Wärmebehandlung wird durch die ebenfalls aus dem Stand der Technik bereits bekannte elektrostatische Pulverbeschichtung erreicht, die auf der Tatsache beruht, daß sich Teile mit entgegengesetzter elektrischer Ladung anziehen. Folglich eignen sich hier ausschließlich leitende oder thermisch stabile Festkörper für die Pulverbeschichtung. Bislang werden Haushaltsmaschinen, Büromöbel, Gartenmöbel, Autozubehör, Armaturen, Drahtwaren, Profile, Fassadenelemente, etc. auf diese Art und Weise beschichtet.
Das bislang bekannte Verfahren vollzieht sich derart, daß trockenes Beschichtungspulver in einen Vorratsbehälter gefüllt, fluidisiert oder umgerührt und mittels Druckluft zu einer Sprühpistole gefördert wird. In der Pistole entsteht aus einer Niederspannung von etwa 10 Volt nach dem Kaskadenprinzip Hochspannung und eine oder mehrere Elektroden laden hier das Pulver beim Sprühen mit 60 bis 100 Kilovolt auf. Zwischen der Pistole und dem geerdeten Werkstück bildet sich ein elektrisches Feld. Die Pulverpartikel folgen dessen Feldlinien und bleiben aufgrund der Restladung auf dem zu beschichtenden Objekt haften. Auf diese Weise veredelte Werkstücke können manuell oder automatisch zu einem nachgeschalteten Trockner gefördert werden, wo das ganz überwiegend aus Kunststoff bestehende Beschichtungspulver bei Temperaturen bis zu etwa 200 °C zu einem glatten Film geschmolzen und ausgehärtet wird. Im Falle der Verwendung von Emailpulver als Beschichtungspulver sind Temperaturen um etwa 800 °C erforderlich.
Als Beschichtungspulver kommen vor allem Thermoplaste und Duroplaste in Frage, wenn man eine Art Lackschicht erzeugen will. Grundsätzlich sind jedoch Beschichtungen mit solchen Pulvern möglich, deren Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes des zu beschichtenden Werkstücks liegt. Insbesondere Polyesterharz- und Polyuretanpulver sowie Epoxid-Pulver haben sich in der Vergangenheit bewährt.
Aus WO-A-9 007 984 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 9 bekannt.
Die bekannten Verfahren zur Pulverbeschichtung weisen jedoch das gemeinsame Problem auf, daß die zur Beschichtung dienenden Beschichtungspulver irgendwie auf das zu beschichtende Werkstück aufgebracht werden müssen. Die dazu erforderlichen Maßnahmen bzw. die dazu dienenden Verfahren erfordern einen meist hohen apparativen Aufwand bzw. führen zu der Verwendung sogenannter Haftungsvermittler, die entweder die Beschichtung selbst behindern oder im Hinblick auf die Umwelt bedenklich sind.
Des weiteren weisen die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Pulverbeschichten ein Problem dahingehend auf, daß die zu beschichtenden Werkstücke stets in einem Ofen, einer Kammer oder dgl. erwärmt werden, damit das auf der Oberfläche haftende Beschichtungspulver zu einer homogenen Schicht verschmelzen kann. Die Temperatur wirkt demnach von außen auf das Werkstück, wobei dieses je nach Heizdauer einen nach innen gerichteten Temperaturgradienten aufweist. Folglich sind zur Durchführung des bekannten Verfahrens zur Pulverbeschichtung aufgrund oftmals großdimensionierter Werkstücke, beispielsweise zur Beschichtung langer Rohre oder dgl., enorm große Industrieöfen erforderlich, die für sich gesehen aufgrund des dort hohen Energiebedarfs äußerst unwirtschaftlich sind.
Schließlich ist es nach den bekannten Verfahren äußerst schwierig, Rohre auf der Innenfläche wirksam zu beschichten, zumal die von außen einwirkende Wärme nur ungleichmäßig bis zur Innenwandung durchdringt. Allenfalls eine sehr lange Aufheizphase zur Erwärmung des gesamten Werkstücks könnte hier Abhilfe schaffen, was jedoch äußerst kostenintensiv ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, sowohl eine Vorrichtung als auch ein Verfahren zum Pulverbeschichten anzugeben, wonach das zur Beschichtung dienende Beschichtungspulver mit einfachen Mitteln auf das zu beschichtende Werkstück aufbringbar ist und die Beschichtung ohne weiteres auch auf der Innenseite eines Hohlkörpers, beispielsweise eines Rohres oder dgl., erfolgen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Pulverbeschichten elektrisch leitfähiger Werkstücke mittels eines Beschichtungspulvers, insbesondere eines Pulverlacks, bei dem die zuvor genannte Aufgabe gelöst ist, ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet. Danach vollzieht sich das erfindungsgemäße Verfahren in folgenden Verfahrensschritten: Zunächst einmal wird das zu beschichtende Werkstück, welches ggf. gereinigt und/oder oberflächenbehandelt ist, induktiv auf die Verarbeitungs- bzw. Schmelz- oder Erweichungstemperatur des Beschichtungspulvers erwärmt. Anschließend, d.h. gleich nach der Erwärmung, wird das Beschichtungspulver auf das induktiv erwärmte Werkstück mittels einer Sprüheinrichtung aufgebracht. Aufgrund des bereits erwärmten Zustandes des Werkstücks sind keine weiteren Haftungsvermittler erforderlich, da das Beschichtungspulver beim Auftreffen auf die Oberfläche des Werkstückes sofort angeschmolzen wird und so am Werkstück haftet. Die induktiv zu erreichende Temperatur an der Oberfläche des Werkstücks wird dabei derart eingestellt, daß das Beschichtungspulver nicht nur anschmilzt, sondern aufgrund der sich einstellenden Oberflächenspannung eine glatte bzw. homogene Oberfläche bildet.
Erfindungsgemäß ist demnach erkannt worden, daß einerseits das Problem des Haftens des Beschichtungspulvers am zu beschichtenden Werkstück und andererseits das Problem einer von außen auf das zu beschichtende Werkstück gerichteten Erwärmung, insbesondere im Hinblick auf sonst übliche große Industrieöfen, dadurch in quasi einem Arbeitsgang gelöst werden kann, indem nämlich das Werkstück bereits vor der eigentlichen Beschichtung - induktiv - aufgewärmt wird und gleich nach dem Aufwärmen - im aufgewärmten Zustand - mit dem Beschichtungspulver besprüht wird. In erfindungsgemäßer Weise ist weder ein aufwendiges Verfahren bzw. eine aufwendige Vorrichtung zum Anhaften des Beschichtungspulvers an dem Werkstück noch ein aufwendiger Industrieofen zum anschließenden Anschmelzen des aufgebrachten Beschichtungspulvers erforderlich. Vielmehr erfolgen die zuvor unabhängigen Vorgänge des Anhaftens und Anschmelzens in quasi einem Arbeitsgang, nämlich durch induktives Erwärmen und nachgeschaltetes Beschichten, wobei hier nur ein unwesentlicher zeitlicher Versatz zwischen Erwärmung und Beschichtung erfolgt. Beide miteinander quasi verschmolzenen Arbeitsvorgänge finden an einem Ort statt, so daß ein zeitraubender und daher kostenintensiver Transport von einer Bearbeitungsstation zur anderen entfällt.
Im Hinblick auf den eigentlichen Beschichtungsvorgang ist es von besonderem Vorteil, wenn das Aufsprühen des Beschichtungspulvers nach einer vorgeschalteten Erwärmungsphase durch den Induktor beginnt und dann mit der Erwärmung und dem Besprühen fortgeführt wird. Zur Beendigung des Beschichtungsverfahrens wird dann der Induktor deaktiviert und der verbleibende Bereich vollends besprüht.
Sofern es sich bei dem zu beschichtenden Werkstück um ein längliches Teil, beispielsweise um eine Welle oder gar um ein Rohr, handelt, kann dieses Werkstück während des induktiven Erwärmens und Besprühens aufgrund seiner rotationssymmetrischen Ausgestaltung vorzugsweise über eine Einspannvorrichtung in Drehbewegung um seine Längsachse verbracht werden. Folglich könnten hier der Induktor und die Sprüheinrichtung ortsfest angeordnet sein, so daß das längliche Teil bzw. das Rohr im Wirkungsbereich des Induktors und der Sprüheinrichtung dreht, um eine allseitige homogene Beschichtung zu erreichen.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn während des induktiven Erwärmens und Besprühens das Werkstück relativ zu dem Induktor und der Sprüheinrichtung oder der Induktor und die Sprüheinrichtung relativ zu dem Werkstück bewegbar ist bzw. sind. Diese Relativbewegung könnte in Längsrichtung zum Werkstück erfolgen, so daß sich die durch die Einspannvorrichtung hervorgerufene Drehbewegung des Werkstücks und die in Rede stehende Längsbewegung entweder des Werkstückes oder des Induktors mit der Sprüheinrichtung dahingehend ergänzen könnten, daß das Werkstück, beispielsweise das Rohr, insgesamt, d.h. auf seiner gesamten Länge, wirksam beschichtet werden kann.
Gerade bei zu beschichtenden Rohren ist es von Vorteil, wenn die Induktionserwärmung der Rohrwandung, insbesondere über die Einstellung der Frequenz des Induktorstromes, derart ausgelegt ist, daß eine komplette Durchwärmung der Rohrwandung bis hin zur Innenwandung bzw. zur Innenfläche erfolgt, so daß das Rohr auch von innen mittels einer weiteren Sprüheinrichtung besprühbar bzw. beschichtbar ist. Eine solche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hätte den großen Vorteil, daß das Rohr von außen - zonal - auf induktivem Wege erwärmt wird, wobei diese Erwärmung bis in das Rohrinnere hinein reicht. Eine dem Induktor nachgeschaltete Sprüheinrichtung könnte bei sowohl außerhalb als auch innerhalb des Rohres angeordneten Düsen das Beschichtungspulver innen wie auch außen auftragen, wobei das Beschichtungspulver gleich nach Auftreffen auf die jeweiligen Flächen anhaften würde.
Des weiteren wäre es denkbar, daß das Rohr sowohl von außen als auch von innen, vorzugsweise gleichzeitig, durch jeweils einen unabhängigen Induktor erwärmt und durch eine entsprechende Sprüheinrichtung besprüht bzw. beschichtet wird. Der in das Rohr einzufahrende Induktor müßte in Form einer Sonde, vorzugsweise stabförmig, ausgeführt sein, wobei die beiden Induktoren völlig unabhängig voneinander und auch an unterschiedlichen Stellen wirken könnten. Eine partielle Beschichtung des Rohres sowohl von außen als auch von innen ist ohne weiteres möglich.
In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die zu erzielende Schichtdicke über die Vorschubgeschwindigkeit des Induktors und der Sprüheinrichtung einstellen. Des weiteren können die Rotationsgeschwindigkeit des Werkstücks sowie die Aufheizgeschwindigkeit des Induktors zur Beeinflussung der Schichtdicke herangezogen werden.
Die bereits mit Beschichtungspulver besprühte Fläche des Werkstücks könnte in weiter vorteilhafter Weise durch den Induktor nochmals aufgeheizt werden, damit sich das zumindest bislang teilweise aufgeschmolzene Beschichtungspulver aufgrund seiner spezifischen Oberflächenspannung im schmelzflüssigen bzw. erweichten Zustand an der Oberfläche glätten kann. Ein solches nochmaliges Erwärmen könnte als Nachbehandlung verstanden werden, sofern im ersten Durchgang möglicherweise lediglich ein Anhaften des Beschichtungspulvers erreicht worden ist. Auf jeden Fall könnte beim weiteren Erwärmen eine definierte Oberflächenrauhigkeit bzw. Glätte der zu erzielenden Schicht eingestellt werden.
Beim Aufsprühen des Beschichtungspulvers auf das induktiv erwärmte Werkstück ist es stets von Vorteil, das Pulver nicht strahlförmig bzw. punktuell auf das Werkstück zu richten, sondern vielmehr das Pulver in Form eines Sprühnebels, d.h. mit einer gewissen Streubreite, auf das Werkstück zu richten. Dabei läßt es sich nicht vermeiden, daß wesentlich mehr Pulverpartikel in Richtung des Werkstücks gesprüht werden, als das Werkstück in der Lage ist aufzunehmen. Zur Vermeidung von Verschmutzungen und somit einer Umweltbelastung durch das Beschichtungspulver und zur Vermeidung enormer Pulververluste und somit zur Reduzierung der Kosten ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn die gesprühten und nicht an dem Werkstück angeschmolzenen Pulverteilchen über eine besondere Absaugeinrichtung abgesaugt werden. Die abgesaugten Pulverteilchen könnten dann wieder der Sprüheinrichtung zum weiteren Sprühen zugeführt werden, wobei diese von der Absaugeinrichtung zunächst in einen Sammel- oder Vorratsbehälter rückgeführt und und von dort aus wieder der Sprüheinrichtung zugeführt würden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des weiteren eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die die hier zugrundeliegende vorrichtungsbezogene Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 9 löst. Danach ist eine Vorrichtung zum Pulverbeschichten elektrisch leitfähiger Werkstücke mittels eines Beschichtungspulvers, insbesondere eines Pulverlacks, vorzugsweise zur Anwendung des zuvor erörterten erfindungsgemäßen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Induktor zum induktiven Erwärmen des Werkstücks und mindestens eine Sprüheinrichtung zum Besprühen des aufgeheizten Werkstückes mit dem Beschichtungspulver vorgesehen sind. Auch hier ist erfindungsgemäß erkannt worden, daß der kombinative Einsatz eines Induktors und einer Sprüheinrichtung sämtliche Nachteile ausgleicht, die bei bislang bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Pulverbeschichten aufgetreten sind.
Der Induktor ist vorzugsweise an einen Wechselrichter angeschlossen und mit einem Wechselstrom variabler Frequenz beaufschlagbar. Die Frequenz des Induktors ist zur Beeinflussung der Eindringtiefe der durch den Induktor im Werkstück induzierten Wirbelströme vorzugsweise stufenlos einstellbar. Die Vorgabe einzelner Stufen zur Einstellung unterschiedlicher Frequenzen ist jedoch ohne weiteres möglich.
Sofern es sich bei dem zu beschichtenden Werkstück um ein längliches Werkstück, vorzugsweise um ein Rohr, handelt, könnte der Induktor so ausgestaltet sein, daß er das Werkstück zumindest teilweise mit vorzugsweise einstellbarem Abstand umgreift. Dabei sollte der Induktor so ausgestaltet sein, daß er bereits ohne Relativbewegung zwischen Werkstück und Induktor einen relativ großen Bereich des Werkstücks beaufschlagt. In besonders vorteilhafter Weise könnte der Induktor in etwa halbkreisförmig ausgeführt sein. Eine kreisringförmige Ausgestaltung ist zumindest dann denkbar, wenn das zu beschichtende Werkstück rohrförmig ausgeführt ist und der Induktor das Werkstück von einer freien Seite her über das Rohr verbracht werden kann. Schließlich könnte der Induktor auch in etwa zangenförmig ausgeführt sein, wobei die jeweiligen Zangenteile wiederum bewegbar ausgeführt sein könnten, damit die Induktorhälften ohne Beeinflussung des zu beschichtenden Werkstücks um dieses herumgelegt und dort zum quasi kreisförmigen Induktor geschlossen werden können.
Zum sicheren Halt des zu beschichtenden Werkstückes ist es von weiterem Vorteil, wenn eine vorzugsweise zwei Aufnahmen aufweisende Einspannvorrichtung für das Werkstück vorgesehen ist. Zur Aufnahme eignen sich besonders zum Halten des Werkstücks dienende Aufnahmen, zumal dieses dann beidseitig, beispielsweise von den Stirnflächen her, gehalten werden kann.
In weiter vorteilhafter Weise ist die Einspannvorrichtung bzw. sind die Aufnahmen der Einspannvorrichtung drehangetrieben, so daß das eingespannte Werkstück in Rotation verbringbar ist. Eine Rotationsbewegung des zu beschichtenden Werkstücks hat den großen Vorteil, daß dieses ohne Bewegung des Induktors und auch bereits bei beispielsweise halbkreisförmiger Ausgestaltung des Induktors allseitig erwärmt und somit beschichtet werden kann.
Zur homogenen Beschichtung der gesamten Fläche des Werkstücks könnte die Einspannvorrichtung in Längsrichtung des Werkstücks verfahrbar sein, so daß in Ergänzung zu der Rotationsbewegung des Werkstücks dieses sowohl über den gesamten Umfang als auch über die gesamte Länge hinweg erwärmbar und danach beschichtbar ist. Die Anordnung der Einspannvorrichtung und somit die Einspannung des Werkstücks könnte derart realisiert sein, daß das Werkstück sich horizontal erstreckend einspannbar ist. Eine sich vertikal erstreckende Einspannung des Werkstückes wäre ebenfalls denkbar, wobei dann jeweils der Induktor auf die jeweilige Orientierung bzw. Einspannung des Werkstücks sowohl in seiner Anordnung als auch in seiner Bewegungsmöglichkeit angpaßt sein müßte.
Auch wäre es denkbar, daß der Induktor längs des Werkstücks linear verfahrbar ist, so daß die Einspannvorrichtung lediglich eine Drehbewegung zur Rotation des Werkstücks durchführen müßte. Auch könnte sowohl der Induktor als auch das Werkstück in Längsrichtung bewegbar sein, so daß sowohl vom Induktor als auch von der Einspanneinrichtung jeweils nur der halbe Verfahrweg durchzuführen wäre. Die maximale Verfahrbarkeit des Induktors und der Einspanneinrichtung wäre somit wirksam verringert.
Sowohl die Bewegung des Induktors als auch die lineare Bewegung der Einspannvorrichtung könnte im Hinblick auf die Geschwindigkeit variabel sein, um auch dadurch den Beschichtungsvorgang wirksam beeinflussen zu können.
Sofern es sich bei dem zu beschichtenden Werkstück um ein Rohr handelt, könnte eine weitere Sprüheinrichtung vorgesehen sein, die zum Besprühen bzw. Beschichten der Innenwandung des Rohrs vorzugsweise über eine Galgen und eine Lanze oder ein Seil in das Rohr einfahrbar ist. Dabei müßte jedoch gewährleistet sein, daß die von außen erfolgende induktive Erwärmung des Rohrs derart ausgelegt ist, daß die die Wärme verursachenden Wirbelströme eine hinreichende Eindringtiefe in das Rohr aufweisen, so daß auch tatsächlich eine hinreichende Erwärmung auf der Innenfläche des Rohrs stattfindet. Die zweite Sprüheinrichtung könnte dann parallel zu der außen arbeitenden ersten Sprüheinrichtung die Beschichtung von innerhalb des Rohrs bewirken, wobei beide Sprüheinrichtungen in etwa auf gleicher Höhe arbeiten und sich in etwa sich mit gleicher Vorschubgeschwindigkeit längs des Rohres bewegen würden. Eine dabei erfolgende Drehbewegung des Rohrs würde ein allseitiges Beschichten gewährleisten.
Alternativ zu der voranstehend erörterten Ausgestaltungsmöglichkeit könnte auch ein weiterer Induktor vorgesehen sein, der zum Erwärmen der Innenwandung des Rohrs vorzugsweise über einen Galgen und eine Lanze oder ein Seil in das Rohr einfahrbar wäre. Dieser zweite Induktor könnte die Heizleistung des außen wirkenden Induktors ergänzen, so daß die Wandung insgesamt homogen erwärmt würde.
Im Hinblick auf die Anordnung der Sprüheinrichtung ist es von Vorteil, wenn diese dem Induktor nachgeordnet ist, so daß stets der in Vorschubrichtung des Induktors gesehen hinter dem Induktor liegende, induktiv erwärmte Bereich des Werkstücks mit dem Beschichtungspulver besprühbar ist, so daß dieses aufgrund der Erwärmung des Werkstücks an diesem anhaftet bzw. dort anschmilzt und sich homogen verteilt. Die Sprüheinrichtung könnte dabei dem Induktor fest zugeordnet sein, d.h. beispielsweise gemeinsam mit dem Induktor auf einem Rahmen montiert sein. Auch hier wäre dann in Vorschubrichtung des Induktors gesehen stets der hinter dem Induktor liegende, induktiv erwärmte Bereich mit dem Beschichtungspulver besprühbar, wobei eine Bewegung des Induktors stets eine identische Bewegung der Sprüheinrichtung zur Folge hat, so daß sich der möglicherweise einstellbare und dadurch stets vorgegebene Abstand zwischen Induktor und Sprüheinrichtung zumindest während des Beschichtens nicht ändert.
Insbesondere im Hinblick auf eine Vermeidung von Umweltbelastungen bzw. Verschmutzungen sowie im Hinblick auf einen geringst möglichen Materialverbrauch des Beschichtungspulvers ist es von weiterem Vorteil, wenn der Sprüheinrichtung eine Absaugeinrichtung zugeordnet ist, die zum Absaugen der nicht an der Oberfläche des Werkstücks angeschmolzenen Pulverteilchen dient. Die Absaugeinrichtung könnte einen im wesentlichen trichterförmigen Absaugschirm aufweisen, wobei dieser sich zumindest teilweise um die Sprüheinrichtung herum erstrecken könnte, d.h. zumindest geringfügig um das Werkstück herum geformt bzw. gebogen sein könnte. Hier sind durchaus Absaugschirme denkbar, die den jeweiligen Formen der zu beschichtenden Werkstücke angepaßt sind, um ein absolut wirkungsvolles Absaugen bzw. Auffangen überschüssiger Teilchen des Beschichtungspulvers zu gewährleisten.
Die Absaugeinrichtung könnte das abgesaugte Pulver in einen Sammelbehälter hinein fördern. Ebenso könnte die Absaugeinrichtung mit einem Vorratsbehälter der Sprüheinrichtung strömungsverbunden sein, so daß das abgesaugte Beschichtungspulver erneut und dabei direkt der Sprüheinrichtung zuführbar ist.
Schließlich könnte die Düse der Sprüheinrichtung gerade im Hinblick auf die Werkstückgeometrie und zur Vermeidung großer Mengen abzusaugender Beschichtungspulver jeweils auf das zu beschichtende Werkstück abgestimmt sein. Dazu müßte die Düse der Sprüheinrichtung austauschbar sein, wobei über unterschiedliche Düsenformen und Vorschubgeschwindigkeiten der Sprüheinrichtung bzw. des Induktors wiederum die zu erzielende Schichtdicke einstellbar wäre.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 12 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
In der Zeichnung zeigt die einzige Figur in schematischer, blockmäßiger Darstellung, teilweise geschnitten, ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pulverbeschichten elektrisch leitfähiger Werkstücke mittels eines Beschichtungspulvers, wobei hier ein Induktor und zwei Sprüheinrichtungen vorgesehen sind.
Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Pulverbeschichten elektrisch leitfähiger Werkstücke, wobei es sich bei dem Werkstück um ein Rohr 1 handelt. Als Beschichtungspulver ist hier ein in der Figur nicht dargestellter Pulverlack vorgesehen, um an den Oberflächen des Rohrs 1 eine Lackschicht aufzubringen.
In erfindungsgemäßer Weise dient ein Induktor 2 zum induktiven Erwärmen des Rohrs 1. Mittels einer Sprüheinrichtung 3 wird das aufgeheizte Werkstück bzw. das Rohr 1 mit dem Beschichtungspulver besprüht.
In der einzigen Figur ist des weiteren angedeutet, daß der Induktor 2 an einen Wechselrichter 4 angeschlossen ist. Dadurch ist der Induktor 2 mit einem Wechselstrom variabler Frequenz beaufschlagbar. Die Einstellbarkeit der Frequenz des Induktors 2 dient zur Beeinflussung der Eindringtiefe der durch den Induktor 2 am Rohr 1 induzierten Wirbelströme und ist vorzugsweise stufenlos einstellbar.
In der einzigen Figur ist des weiteren angedeutet, daß der Induktor 2 das Rohr 1 teilweise umgreift. Der Abstand zwischen Rohr 1 und Induktor 2 ist einstellbar. Des weiteren ist der Induktor 2 in etwa halbkreisförmig ausgeführt, wobei eine kreisringförmige Ausgestaltung sowie eine zangenförmige Ausgestaltung mit zwei Induktorteilen ohne weiteres möglich ist.
Zur Halterung des Rohrs 1 ist eine Einspannvorrichtung 5 vorgesehen, die das Rohr 1 mit zwei Aufnahmen 6, 7 hält. Die Einspannvorrichtung 5 bzw. die Aufnahmen 6, 7 der Einspannvorrichtung 5 sind drehangetrieben, so daß das eingespannte Rohr 1 durch die Einspannvorrichtung 5 in Rotation verbringbar ist. Sowohl die Einspannvorrichtung 5 als auch der Induktor 2 können in Längsrichtung des Rohrs 1 verfahrbar sein, so daß das Rohr 1 im Verlaufe seiner gesamten Länge wirksam beschichtbar ist.
Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ist die Einspannvorrichtung 5 derart angeordnet, daß sich das Werkstück bzw. das Rohr 1 im eingespannten Zustand vertikal erstreckt. Der Induktor 2 ist hier längs des Werkstücks bzw. des Rohrs 1 linear verfahrbar. Die Bewegung des Induktors 2 erfolgt mit variabler bzw. einstellbarer Geschwindigkeit.
Weiterhin zeigt die einzige Figur, daß zu der Sprüheinrichtung 3 eine weitere Sprüheinrichtung 8 hinzukommt, die zum Besprühen bzw. Beschichten der Innenwandung des Rohrs 1 dient. Diese Sprüheinrichtung 8 ist über einen Galgen 9 und eine Lanze 10 in das Rohr 1 einfahrbar, wobei dies durch die obere Aufnahme 6 hindurch erfolgt.
Die Sprüheinrichtungen 3, 8 sind dem Induktor 2 in Vorschubrichtung des Induktors 2 gesehen nachgeordnet, so daß stets der in Vorschubrichtung des Induktors 2 gesehen hinter dem Induktor 2 liegende, induktiv erwärmte Bereich des Rohrs 1 mit dem Beschichtungspulver besprühbar ist. Des weiteren ist die Sprüheinrichtung 3 dem Induktor 2 auf einem gemeinsamen Rahmen bzw. Halter 11 fest zugeordnet, so daß die Sprüheinrichtung 3 dem Induktor 2 zwangsweise folgt.
Den Sprüheinrichtungen 3, 8 ist jeweils eine Absaugeinrichtung 12, 13 zugeordnet, die zum Absaugen der nicht an der Oberfläche des Werkstücks bzw. Rohrs 1 angeschmolzenen Pulverteilchen dient. Diese Absaugeinrichtungen 12, 13 weisen jeweils für sich einen im wesentlichen trichterförmigen Absaugschirm 14, 15 auf. Der Absaugschirm 14, 15 ist in Richtung des Rohrs 1 gerichtet, wobei dieser die Düse der Sprüheinrichtung 3, 8 auf der der Sprührichtung entgegensetzten Seite völlig umgibt.
Am unteren Ende des Rohrs 1 ist eine weitere Absaugeinrichtung 20 vorgesehen, die die Öffnung des Rohrs 1 insgesamt absaugt. Diese Absaugeinrichtung 20 ist der unteren Aufnahme 7 zugeordnet bzw. integraler Bestandteil der unteren Aufnahme 7.
Schließlich läßt die einzige Figur erkennen, daß die Absaugeinrichtungen 12, 13, 20 über Druckluftschläuche 16, 17, 21 mit einem Vorratsbehälter 18 der Sprüheinrichtung 3, 8 strömungsverbunden sind, so daß das abgesaugte Beschichtungspulver erneut den Sprüheinrichtungen 3, 8 zuführbar ist. Mittels in einem Druckbehälter 19 zur Verfügung gestellter Druckluft wird das Beschichtungspulver dann wieder den Sprüheinrichtungen 3, 8 über weitere Druckluftschläuche 22, 23 zugeführt.
Das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel dient lediglich zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Lehre, schränkt diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel ein.

Claims

Verfahren zum Pulverbeschichten elektrisch leitfähiger Werkstücke (1) mittels eines Beschichtungspulvers, insbesondere eines Pulverlacks, wobei das gereinigte und/oder oberflächenbehandelte Werkstück (1) auf die Verarbeitungs- bzw. Schmelz- oder Erweichungstemperatur des Beschichtungspulvers erwärmt und das Beschichtungspulver auf das induktiv erwärmte Werkstück (1) mittels einer Sprüheinrichtung (3) aufgesprüht wird und wobei während des induktiven Erwärmens und Sprühens das Werkstück (1) relativ zu dem Induktor (2) und der Sprüheinrichtung (3) oder der Induktor (2) und die Sprüheinrichtung (3) relativ zu dem Werkstück (1) bewegt wird bzw. werden,
dadurch gekennzeichnet, daß der in Vorschubrichtung gesehen unmittelbar hinter dem Induktor (2) liegende, induktiv erwärmie Bereich des Werkstücks (1) mit dem Beschichtungspulver besprüht wird, so daß die Beschichtung zeitlich versetzt nach der Erwärmung außerhalb des Induktionsbereichs erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsprühen des Beschichtungspulvers nach einer vorgeschalteten Erwärmungsphase durch den Induktor (2) beginnt und dann zeitgleich mit der Erwärmung fortgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem zu beschichtenden Werkstück (1) um ein längliches Teil, vorzugsweise um ein Rohr, handelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (1) während des induktiven Erwärmens und Besprühens vorzugsweise über eine Einspannvorrichtung (5) in Drehbewegung um seine Längsachse verbracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich bei dem Werkstück um ein Rohr (1) handelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionserwärmung der Rohrwandung, insbesondere über die Frequenz des Induktorstromes, derart ausgelegt ist, daß eine Durchwärmung bis hin zur Innenwandung erfolgt und daß das Rohr (1) auch von innen mittels einer weiteren Sprüheinrichtung (8) besprüht bzw. beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) sowohl von außen als auch von innen, vorzugsweise gleichzeitig, durch jeweils einen Induktor (2) erwärmbar und durch eine Sprüheinrichtung (3, 8) besprüht bzw. beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu erzielende Schichtdicke durch die Vorschubgeschwindigkeit des Induktors (2) und der Sprüheinrichtung (3, 8), und/oder durch die Rotationsgeschwindigkeit des Werkstücks (1) und/oder durch die Aufheizgeschwindigkeit gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bereits mit Beschichtungspulver besprühte Fläche des Werkstücks (1) durch den Induktor (2) nochmals aufgeheizt wird, damit sich das zumindest teilweise aufgeschmolzene Beschichtungspulver aufgrund seiner spezifischen Oberflächenspannung im schmelzflüssigen bzw. erweichten Zustand an der Oberfläche glätten kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gesprühten und nicht an dem Werkstück (1) angeschmolzenen Pulverteilchen über eine Absaugeinrichtung (12, 13) abgesaugt werden und daß die abgesaugten Pulverteilchen ggf. wieder der Sprüheinrichtung (3, 8) zum weiteren Sprühen zugeführt werden.
Vorrichtung zum Pulverbeschichten elektrisch leitfähiger Werkstücke (1) mittels eines Beschichtungspulvers, insbesondere eines Pulverlacks, wobei ein Induktor (2) zum induktiven Erwärmen des Werkstücks (1) und mindestens eine Sprüheinrichtung (3) zum Besprühen des aufgeheizten Werkstücks (1) mit dem Beschichtungspulver vorgesehen sind und wobei während des induktiven Erwärmens und Besprühens das Werkstück (1) relativ zu dem Induktor (2) und der Sprüheinrichtung (3) oder der Induktor (2) und die Sprüheinrichtung (3) relativ zu dem Werkstück (1) bewegbar ist bzw. sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung (3, 8) dem Induktor (2) in Vorschubrichtung gesehen nachgeordnet ist, so daß der hinter dem Induktor liegende, induktiv erwärmte Bereich des Werkstücks (1) mit dem Beschichtungspulver besprühbar ist und so die Beschichtung zeitlich versetzt nach der Erwärmung außerhalb des Induktionsbereichs erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (2) an einen Wechselrichter (4) angeschlossen ist und mit einem Wechselstrom variabler Frequenz beaufschlagbar ist, wobei die Frequenz des Induktors (2) zur Beeinflussung der Eindringtiefe der durch den Induktor (2) im Werkstück (1) induzierten Wirbelströme vorzugsweise stufenlos einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Werkstück (1) länglich, vorzugsweise in Form eines Rohres, ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (2) das Werkstück (1) zumindest teilweise mit vorzugsweise einstellbarem Abstand umgreift und etwa halbkreisförmig ist oder das Rohr (1) kreisringförmig umgreift und ggf. zweiteilig oder zangenförmig ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise zwei Aufnahmen (6, 7) aufweisende Einspannvorrichtung (5) für das Werkstück (1) vorgesehen ist, daß die Einspannvorrichtung (5) bzw. die Aufnahmen (6, 7) der Einspannvorrichtung (5) drehangetrieben ist bzw. sind, so daß das eingespannte Werkstück (1) in Rotation verbringbar ist, ggf. in Längsrichtung des Werkstücks (1) verfahrbar ist und derart angeordnet ist, daß das Werkstück (1) sich horizontal oder sich vertikal erstreckend einspannbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (2) längs des Werkstücks (1) linear mit variabler Geschwindigkeit verfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei es sich bei dem Werkstück um ein Rohr (1) handelt, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Sprüheinrichtung (8) vorgesehen ist, die zum Besprühen bzw. Beschichten der Innenwandung des Rohrs (1) vorzugsweise über einen Galgen (9) und eine Lanze (10) oder ein Seil in das Rohr (1) einfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei es sich bei dem Werkstück um ein Rohr (1) handelt, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Induktor vorgesehen ist, der zum Erwärmen der Innenwandung des Rohrs (1) vorzugsweise über einen Galgen (9) und eine Lanze (10) oder ein Seil in das Rohr (1) einfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprüheinrichtung (3, 8) eine Absaugeinrichtung (12, 13) zugeordnet ist, die zum Absaugen der nicht an der Oberfläche des Werkstücks (1) angeschmolzenen Pulverteilchen dient.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung (12, 13) einen im wesentlichen trichterförmigen Absaugschirm (14, 15) aufweist, und daß der Absaugschirm (14, 15) sich zumindest teilweise um die Sprüheinrichtung (3, 8) herum erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Rohrs eine weitere Absaugeinrichtung (20) vorgesehen ist, die die Öffnung des Rohrs (1) insgesamt absaugt und daß die Absaugeinrichtung (20) der unteren Aufnahme (7) zugeordnet und integraler Bestandteil der unteren Aufnahme (7) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtungen (12, 13, 20) mit einem Vorratsbehälter (18) der Sprüheinrichtung (3, 8) strömungsverbunden sind, so daß das abgesaugte Beschichtungspulver erneut der Sprüheinrichtung (3, 8) zuführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse der Sprüheinrichtung (3, 8) austauschbar ist und daß über die Düsenform und Vorschubgeschwindigkeit der Sprüheinrichtung (3, 8) bzw. des Induktors (2) die zu erzielende Schichtdicke einstellbar ist.