EP0899019A1 - Verfahren zum werkstückabhängigen Steuern eines elektrostatischen Beschichtungsgerätes und elektrostatische Beschichtungsanlage - Google Patents

Verfahren zum werkstückabhängigen Steuern eines elektrostatischen Beschichtungsgerätes und elektrostatische Beschichtungsanlage Download PDF

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EP0899019A1
EP0899019A1 EP98113511A EP98113511A EP0899019A1 EP 0899019 A1 EP0899019 A1 EP 0899019A1 EP 98113511 A EP98113511 A EP 98113511A EP 98113511 A EP98113511 A EP 98113511A EP 0899019 A1 EP0899019 A1 EP 0899019A1
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EP
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coating
powder
speed
workpiece
air
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EP98113511A
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Kurt Seitz
Markus Hasler
Horst Dr. Adams
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Wagner International AG
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Publication date
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/085—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to flow or pressure of liquid or other fluent material to be discharged
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B12/12—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus
    • B05B12/122—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus responsive to presence or shape of target

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an electrostatic Coating device, which is a coating medium like spraying powder or wet paint on a workpiece, as well an electrostatic coating system, which according to this Procedure can work.
  • Coating booth with vertical slots in the side wall are provided. Coating guns spray through these slots the coating medium on the workpiece.
  • the workpieces to be coated can have different sizes and have shapes, with narrow webs, large closed ones Surfaces, cavities, undercuts etc.
  • Ensuring cavities can change the shape of the cloud from a coating gun dispensed coating medium can be varied. This is usually done through selection a suitable nozzle, e.g. a slot nozzle, the use a baffle or the like. The nozzles will replaced by hand in the prior art. To exchange operation of the coating system must be interrupted become. This is understandably time and labor-intensive.
  • the invention has for its object a method for controlling an electrostatic coating device and Specify a new electrostatic powder coating system in which the cloud shape of the coating powder dispensed can be changed with the least possible effort and adapted to the shape of the workpiece.
  • the invention takes advantage of the fact that the powder cloud shape by changing the amount or speed or influenced the mass flow of the applied coating medium can be, so that an automatic adjustment of the Cloud shape is possible without changing the spray nozzle.
  • the cloud shape can also by setting special form vents (air coat) can be influenced.
  • the speed and / or the quantity is preferred and / or the mass flow of the delivered coating medium or the shaped air volume flow measured.
  • the cloud shape can be based on the quantity and speed or the mass flow of the coating medium in connection with the nozzle and, if necessary, the shaped air can be characterized.
  • the workpiece to be coated is also preferably automatic recorded and identified.
  • the coating installation according to the invention preferably has a measuring device and an actuating device for the Coating medium or the shaped air volume flow as well a part recognition and identification device at the entrance the coating booth.
  • the part recognition and identification device recognizes the approach of a workpiece to be coated and its shape and nature. This is e.g. around an optical recognition device.
  • the measuring device and the adjusting device are preferred integrated in the coating device or close to it arranged.
  • Devices for measuring a powder mass flow which are for the purposes of the present invention are suitable in DE-A-4 406 046 and DE-A-195 50 112 to which reference is made.
  • FIG. 1 shows an electrostatic powder coating system, in which the inventive method for controlling the Coating equipment can be applied.
  • This powder coating machine is more detailed in the German patent application "Control system of a coating system" the same Applicant described with the same filing date. On the Disclosure of this patent application and in particular the explanation the network structure is referred to.
  • Fig. 1 there are several (five) coating modules each a digital control device 60, an injector actuator 64 and a spray gun 66 shown are connected via a gun bus 62. These coating modules form self-regulating functional units, which their respective control signals from the digital control device 60 received. Information necessary for the regulation about the control unit receives the operating state of the coating system 60 via an internal bus 80.
  • the multiple coating modules are via the internal bus 80 with each other, with a central control unit 82 and connected to other components of the system. Additional, modules that can be connected to the internal bus are e.g. a gap control module 86, a powder level control module 88, a position control module 90 and a motion control module 92.
  • the central control unit 82 supplies the powder coating system with electrical power and compressed air. Further can the entire system in this control unit Emergency shutdown.
  • the gap control module 86 is used to switch off the spray guns in the gaps between workpieces 200 or workpiece parts.
  • the powder level control module 88 monitors the Level in a powder storage container
  • the position control module 90 controls the position of the spray guns in the z direction, i.e. the distance from spray gun 66 to workpiece 200.
  • the motion control module 92 controls vertical stroke and speed the up and down movement of the spray guns 66 depending on the height and speed of the coating Workpiece 200.
  • Additional modules can be connected via an external bus 100 the central control unit 82; these include e.g. a powder center 102 with a powder storage container 104, a layer thickness measuring and control device 107, 108 and an air quantity control device 109 for a Powder recovery system 110, a parts detection and Identification device 111, a conveyor clock 112, a controller 106 for cabin cleaning and one associated cleaning device 116 and others
  • the individual components configured as LON nodes are able to register themselves in the system, other system components recognize, adjust to them and with them communicate. You can see the information about each Operating conditions of the coating system they received via bus 80 or 100, evaluated automatically and use.
  • FIG. 2 shows schematically an embodiment of a coating device 66 with integrated quantity sensor 50, integrated Speed sensor 52 and integrated high-voltage cascade 58.
  • a set metered powder-air flow supplied with a nozzle 46 with a baffle 48 is issued.
  • a high voltage generator which is shown schematically as a high-voltage cascade 58, a high voltage is generated and via a line 56 and an electrode (not shown) in the powder-air flow, to electrically charge the powder particles.
  • a ground line 54 for grounding the Coating device 66 shown.
  • the quantity sensor 50 and the speed sensor 52 serve to determine the powder density or powder speed in the conveyor line 10. They are below with reference to Figures 3 and 4 explained in more detail.
  • FIGS. 3a and 3b show an embodiment of a microwave resonator 36 of the powder quantity sensor for determination the amount of powder per unit volume in the delivery line 10.
  • the conveyor line is not electrically conductive, it will from the powder-air flow in the direction of the arrows in FIG. 3a flows through.
  • the resonator 36 has shielding against interference fields a metal cylinder 38 to which an RF input 40 and a RF output 42 for coupling microwaves or for taking off the resonator voltage are provided.
  • the resonator 44 is in the form of a Helix or coil, which is wound around the delivery line 10 is. This resonator takes up very little space, so that it can be integrated directly into the spray gun 66 can. With the helical resonator, a very precisely defined resonance and thus achieve a high quality.
  • the helix resonator can e.g. as a thin film metal layer 44 are evaporated onto the delivery line 10, or a wire helix can be used.
  • the resonance frequency of the resonator is measured and his goodness. These sizes are from the dielectric constant and the absorption (the loss factor) in the Resonance range dependent. The changes in the dielectric constant and the absorption are proportional to the change the amount of powder in the resonance range or resonance volume. It follows that a change in the amount of powder in Resonance volume to shift the resonance frequency and leads to a change in goodness. By measuring the Resonance frequency or the quality, can thus directly on the Powder quantity in the resonance volume can be inferred.
  • the Method for determining the powder mass in the resonance volume is with further details in DE-A-44 06 046 and DE-A-196 50 112.
  • Figure 4 shows schematically the structure of the speed measuring device.
  • On the delivery line 10 are at a distance D two measuring electrodes 12, 14 attached, which over Signal lines 16, 18 and an amplifier 20 connected are.
  • the outputs 22, 24 of the amplifier 20 are with a Measured value evaluation device 26 connected.
  • the measuring electrodes consist of 12, 14 of copper rings around the delivery line 10 are laid around.
  • the signal line 16, 18 and the amplifier 20 are grounded Shields 30, 32 and 34 respectively.
  • the powder particles of the transported through the plastic line 10 Powder-air flow is charged by friction electrostatically with the plastic tubing.
  • the speed measurement method is in more detail described in DE-A-44 06 046.
  • the amount sensor 50 and the Speed sensor 52 can thus the amount of powder and the powder speed can be determined to the cloud shape to characterize the coating powder dispensed. From the measured speed and the measured amount of powder and the known dimensions of the delivery line 10 can also the powder mass flow of the coating powder be calculated, also for characterization the powder cloud can be used.
  • the measurement signals are fed back to the digital control device 60 and with setpoints for powder quantity and speed compared for a workpiece to be coated.
  • the actuator shown in FIG Powder-air flow and thus the desired powder cloud shape can be set.
  • Figure 5 shows the actuator 64 for setting the Powder-air flow with an injector 120, a powder suction line 122, an air supply line 124, a proportional valve (No. 1) 126 for conveying air via a conveying air line 132 connected to the injector 120, one Proportional valve (No. 2) 128 for dosing air, which via a Dosing air line 134 is connected to the injector, and a proportional valve (No. 3) 130 for shaped air, which via a molded air line 136 directly to the spray gun 66 (Fig. 1) is connected.
  • the conveying air line 132, the dosing air line 134 and the molded air line 136 are one Conveying air sensor 138, a metering air sensor 140 or a Shaped air sensor 142 assigned to the respective air volume flows to eat.
  • Signal return lines 144 from the Sensors 138, 140 and 142 lead to an interface circuit 146, via an adapter 138 with a signal measuring line 62, such as the gun bus, can be connected.
  • Control lines 150 lead from the interface circuit 146 the proportional valves 126, 128, 130.
  • the sensor signals become digital via the gun bus 62 Control unit 60 performed and with the setpoints for the setting of proportional valves 126, 128 and 130 compared, and corresponding control signals are over the Gun bus 62 and the interface circuit 146 to the Valves guided to a desired powder-air flow adjust. If the cloud shape is additional or exclusive is influenced by regulating the shape air, the signal from the compressed air sensor 142 in the control unit 60 evaluated, and depending on the current workpiece shape a corresponding control signal is sent to the proportional valve No. 3 130.
  • the outlet 152 of the injector 120 is via the delivery line 10 connected to the coating device 66.
  • the speed and the density of the powder mass flow is recorded. These signals too become a digital control unit via the gun bus 62 returned and for the regulation of the powder-air flow used.
  • FIGS. 6a to 6d show different powder cloud shapes, those with different nozzles as well as with different ones Powder-air flows can be obtained.
  • the powder cloud automatically by changing the amount of powder and / or the powder speed become.
  • the cloud shape can be influenced via the separately controlled shaping air.

Landscapes

  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Beschichtungsgerätes, das ein Beschichtungsmedium, wie Pulver oder Naßlack, an ein Werkstück (200) abgibt, bei dem abhängig von der Gestalt des Werkstücks (200) die Wolkenform des abgegebenen Beschichtungsmediums automatisch durch Verändern der Geschwindigkeit und/oder der Menge und/oder des Massenstroms des abgegebenen Beschichtungsmediums oder einer Formluft eingestellt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Beschichtungsanlage, die mit diesem Verfahren arbeiten kann. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektrostatischen Beschichtungsgerätes, das ein Beschichtungsmedium wie Pulver oder Naßlack auf ein Werkstück sprüht, sowie eine elektrostatische Beschichtungsanlage, die gemäß diesem Verfahren arbeiten kann.
Bei den üblichen elektrostatischen Pulver-Beschichtungsanlagen läuft ein Werkstück in horizontaler Richtung durch eine Beschichtungskabine, in deren Seitenwand vertikale Schlitze vorgesehen sind. Durch diese Schlitze sprühen Beschichtungspistolen das Beschichtungsmedium auf das Werkstück.
Die zu beschichtenden Werkstücke können verschiedene Größen und Formen haben, mit schmalen Stegen, großen geschlossenen Flächen, Hohlräumen, Hinterschneidungen etc. Um den Wirkungsgrad beim Auftragen des Beschichtungsmediums zu optimieren, d.h. um möglichst wenig Beschichtungspulver oder - lack an dem Werkstück vorbeizusprühen und das Eindringen in Hohlräume sicherzustellen, kann die Form der Wolke des von einer Beschichtungspistole abgegebenen Beschichtungsmediums variiert werden. Dies geschieht in der Regel durch die Auswahl einer geeigneten Düse, z.B. einer Schlitzdüse, die Verwendung eines Prallkörpers oder dergleichen. Die Düsen werden im Stand der Technik von Hand ausgewechselt. Zum Austauschen der Düsen muß der Betrieb der Beschichtungsanlage unterbrochen werden. Dies ist verständlicherweise zeit- und personalaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern eines elektrostatischen Beschichtungsgerätes und
eine neue elektrostatische Pulver-Beschichtungsanlage anzugeben, bei denen die Wolkenform des abgegebenen Beschichtungspulvers mit geringst möglichem Aufwand verändert und an die Gestalt des Werkstücks angepaßt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Beschichtungsanlage mit den Merkmalen von Anspruch 4 gelöst.
Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß die Pulver-Wolkenform durch Verändern der Menge oder der Geschwindigkeit oder des Massenstroms des ausgebrachten Beschichtungsmedium beeinflußt werden kann, so daß eine automatische Anpassung der Wolkenform ohne Wechseln der Sprühdüse möglich ist. Die Wolkenform kann ferner durch Einstellen von speziellen Formlüften (air coat) beeinflußt werden.
Dazu wird vorzugsweise die Geschwindigkeit und/oder die Menge und/oder der Massenstrom des abgegebenen Beschichtungsmediums bzw. der Formluft-Volumenstrom gemessen. Die Wolkenform kann anhand der Menge und Geschwindigkeit oder des Massenstroms des Beschichtungsmediums in Verbindung mit der Düse und gegebenenfalls der Formluft charakterisiert werden. Vorzugsweise wird auch das zu beschichtende Werkstück automatisch erfaßt und identifiziert.
Die Beschichtungsanlage gemäß der Erfindung weist vorzugsweise eine Meßeinrichtung und eine Stelleinrichtung für das Beschichtungsmedium oder den Formluft-Volumenstrom sowie eine Teileerkennungs- und Identifikationseinrichtung am Eingang der Beschichtungskabine auf.
Die Teileerkennungs- und Identifikationseinrichtung erkennt die Annäherung eines zu beschichtenden Werkstückes sowie dessen Form und Beschaffenheit. Dabei handelt es sich z.B. um eine optische Erkennungseinrichtung.
Die Meßeinrichtung und die Stelleinrichtung sind vorzugsweise in das Beschichtungsgerät integriert oder nahe bei diesem angeordnet. Einrichtungen zum Messen eines Pulver-Masse-Stroms, die sich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eignen, sind in der DE-A-4 406 046 und der DE-A-195 50 112 beschrieben, auf die Bezug genommen wird.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigt:
Figur 1
eine elektrostatische Pulverbeschichtungsanlagemäß der Erfindung;
Figur 2
zeigt ein Beschichtungsgerät mit integriertem Mengensensor und Geschwindigkeitssensor für die Pulverbeschichtungsanlage der Figur 1;
Figuren 3a und 3b
zeigen eine Außenansicht bzw. eine schematische Teilschnittdarstellung eines Mikrowellenresonators des Mengensensors der Figur 2;
Figur 4
zeigt eine detailiertere Darstellung des Geschwindigkeitssensors der Figur 2;
Figur 5
zeigt eine Stelleinrichtung zur Einstellung der Pulverwolkenform gemäß der Erfindung; und
Figuren 6a bis 6d
zeigen verschiedene Pulverwolkenformen, die mit unterschiedlichen Düsenformen und Pulvermasseströmen erhalten werden.
Figur 1 zeigt eine elektrostatische Pulverbeschichtungsanlage, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern der Beschichtungsgeräte angewendet werden kann. Diese Pulverbeschichtungsanlage ist ausführlicher in der deutschen Patentanmeldung "Steuersystem einer Beschichtungsanlage" derselben Anmelderin mit demselben Anmeldetag beschrieben. Auf die Offenbarung dieser Patentanmeldung und insbesondere die Erläuterung der Netzwerkstruktur wird Bezug genommen.
In Fig. 1 sind mehrere (fünf) Beschichtungsmodule aus jeweils einem digitalen Steuergerät 60, einer Injektor-Stelleinrichtung 64 und einer Sprühpistole 66 dargestellt, die über einen Pistolenbus 62 verbunden sind. Diese Beschichtungsmodule bilden selbstregelnde Funktionseinheiten, welche ihre jeweiligen Steuersignale von dem digitalen Steuergerät 60 erhalten. Für die Regelung notwendige Informationen über den Betriebszustand der Beschichtungsanlage erhält das Steuergerät 60 über einen internen Bus 80.
Über den internen Bus 80 sind die mehreren Beschichtungsmodule miteinander, mit einer zentralen Steuereinheit 82 sowie mit weiteren Komponenten des Systems verbunden. Zusätzliche, an den internen Bus anschließbaren Module sind z.B. ein Lückensteuermodul 86, ein Pulverpegelsteuermodul 88, ein Positionssteuermodul 90 und ein Bewegungssteuermodul 92.
Der Bus 80 ist ebenso wie der Pistolenbus 62 vorzugsweise ein LON-Bus, die digitale Steuereinheiten 62 und die Module sind als LON-Netzwerkknoten konfiguriert und besitzen eine LON-Schnittstelle für die Verbindung mit dem LON-Bus (LON = local area network).
Die zentrale Steuereinheit 82 versorgt die Pulverbeschichtungsanlage mit elektrischer Leistung und Druckluft. Ferner läßt sich über diese Steuereinheit die gesamte Anlage im Störfalle notabschalten.
Das Lückensteuermodul 86 dient zum Ausschalten der Sprühpistolen in den Lücken zwischen Werkstücken 200 oder Werkstückteilen. Das Pulverpegelsteuermodul 88 überwacht den Pegelstand in einem Pulvervorratsbehälter Das Positionssteuermodul 90 steuert die Position der Sprühpistolen in z-Richtung, d.h. den Abstand von Sprühpistole 66 zu Werkstück 200. Das Bewegungssteuermodul 92 steuert Vertikalhub und Geschwindigkeit der Auf- und Abwärtsbewegung der Sprühpistolen 66 abhängig von der Höhe und Geschwindigkeit des zu beschichtenden Werkstücks 200.
Es können weitere Baugruppen über einen externen Bus 100 mit der zentralen Steuereinheit 82 verbunden werden; diese umfassen z.B. ein Pulverzentrum 102 mit einem Pulvervorratsbehälter 104, eine Schichtdickenmeß- und Regeleinrichtung 107, 108 und eine Luftmengenregeleinrichtung 109 für ein Pulverrückgewinnungssystem 110, eine Teileerkennungs- und Identifikationseinrichtung 111, ein Fördertaktgeber 112, eine Steuereinrichtung 106 für die Kabinenreinigung und eine zugehörige Reinigungseinrichtung 116 u.a.
Die einzelnen Komponenten, die als LON-Knoten konfiguriert sind, können sich im System selbst anmelden, andere Systemkomponenten erkennen, sich auf diese einstellen und mit diesen kommunizieren. Sie können die Information über die jeweiligen Betriebszustände der Beschichtungsanlage, die sie über den Bus 80 oder 100 erhalten, selbsttätig auswerten und nutzen.
Figur 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Beschichtungsgerätes 66 mit integriertem Mengensensor 50, integriertem Geschwindigkeitssensor 52 und integrierter Hochspannungskaskade 58. Über eine Förderleitung 10 wird dem Beschichtungsgerät 66 ein eingestellter, dosierter Pulver-Luft-Strom zugeführt, der bei einer Düse 46 mit einem Prallkörper 48 ausgegeben wird. In einem Hochspannungserzeuger, der schematisch als Hochspannungskaskade 58 dargestellt ist, wird eine Hochspannung erzeugt und über eine Leitung 56 und eine Elektrode (nicht gezeigt) in den Pulver-Luft-Strom geführt, um die Pulverteilchen elektrisch aufzuladen. Ebenfalls in Figur 2 ist eine Masseleitung 54 für die Erdung des Beschichtungsgerätes 66 gezeigt.
Der Mengensensor 50 und der Geschwindigkeitssensor 52 dienen zur Bestimmung der Pulverdichte bzw. der Pulvergeschwindigkeit in der Förderleitung 10. Sie sind unten mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 näher erläutert.
Die Figuren 3a und 3b zeigen eine Ausführungsform eines Mikrowellenresonators 36 des Pulvermengensensors zur Bestimmung der Pulvermenge pro Volumeneinheit in der Förderleitung 10. Die Förderleitung ist elektrisch nicht leitend, sie wird von dem Pulver-Luft-Strom in Richtung der Pfeile in Figur 3a durchströmt.
Der Resonator 36 hat für die Abschirmung gegen Störfelder einen Metallzylinder 38, an dem ein HF-Eingang 40 und ein HF-Ausgang 42 zur Einkopplung von Mikrowellen bzw. zum Abnehmen der Resonatorspannung vorgesehen sind. Im Inneren des Abschirmzylinders 38 liegt der Resonator 44 in Form einer Helix oder Spule, welche um die Förderleitung 10 gewickelt ist. Dieser Resonator hat einen sehr geringen Platzbedarf, so daß er direkt in die Sprühpistole 66 integriert werden kann. Mit dem helixförmigen Resonator läßt sich eine sehr genau abgegrenzte Resonanz und somit eine hohe Güte erzielen. Der Helix-Resonator kann z.B. als Dünnfilm-Metallschicht 44 auf die Förderleitung 10 aufgedampft werden, oder es kann eine Drahthelix verwendet werden.
Ein Teil des vom Resonator erzeugten Mikrowellenfeldes dringt durch die Wand der Förderleitung 10 in das Pulver-Luft-Gemisch. Gemessen werden die Resonanzfrequenz des Resonators und seine Güte. Diese Größen sind von der Dielektrizitätskonstante und der Absorption (dem Verlustfaktor) im Resonanzbereich abhängig. Die Änderungen der Dielekrizitätskonstante und der Absorption sind proportional zur Änderung der Pulvermenge im Resonanzbereich oder Resonanzvolumen. Daraus ergibt sich, daß eine Änderung der Pulvermenge im Resonanzvolumen zur einer Verschiebung der Resonanzfrequenz und zu einer Veränderung der Güte führt. Durch Messen der Resonanzfrequenz bzw. der Güte, kann somit direkt auf die Pulvermenge im Resonanzvolumen zurückgeschlossen werden. Das Verfahren zum Bestimmen der Pulvermasse im Resonanzvolumen ist mit weiteren Einzelheiten in der DE-A-44 06 046 und der DE-A-196 50 112 beschrieben.
Figur 4 zeigt schematisch den Aufbau der Geschwindigkeitsmeßvorrichtung. An der Förderleitung 10 sind mit einem Abstand D zwei Meßelektroden 12, 14 angebracht, welche über Signalleitungen 16, 18 und einen Verstärker 20 verbunden sind. Die Ausgänge 22, 24 des Verstärkers 20 sind mit einer Meßwert-Auswertungsvorrichtung 26 verbunden. Die Meßelektroden bestehen 12, 14 aus Kupferringen, die um die Förderleitung 10 herumgelegt sind. Ferner ist im Meßbereich eine geerdete Abschirmung 48 um die Förderleitung 10 gelegt. Auch die Signalleitung 16, 18 und der Verstärker 20 weisen geerdete Abschirmungen 30, 32 bzw. 34 auf.
Die Pulverpartikel des durch die Kunststoffleitung 10 transportierten Pulver-Luft-Stromes laden sich durch die Reibung mit dem Kunststoff-Schlauchmaterial elektrostatisch auf.
Diese Ladungen influenzieren, oder induzieren, in den Meßelektroden 12, 14 Spannungen, die an den Meßverstärker 20 geleitet werden. Der Verstärker mißt und verstärkt die bei den beiden Elektroden 12, 14 erzeugten Influenzspannungen. Der Verlauf dieser zwei Signale stimmt weitgehend überein (Korrelation). Da die Signalverläufe weitgehend übereinstimmen, ist eine eindeutige Bestimmung der Zeitspannen zwischen zwei entsprechenden Signalspitzen möglich, so daß aus der zeitlichen Verzögerung Δt zwischen zwei Signalspitzen und dem Abstand D zwischen den Meßelektroden die Geschwindigkeit v der Pulverpartikel in der Förderleitung 10 berechenbar ist: v = D/Δt.
Das Geschwindigkeitsmeßverfahren ist mit weiteren Einzelheiten in der DE-A-44 06 046 beschrieben.
Mit Hilfe des oben beschriebenen Mengensensors 50 und des Geschwindigkeitssensors 52 können somit die Pulvermenge und die Pulvergeschwindigkeit bestimmt werden, um die Wolkenform des ausgegebenen Beschichtungspulvers zu charakterisieren. Aus der gemessenen Geschwindigkeit und der gemessenen Pulvermenge sowie den bekannten Abmessungen der Förderleitung 10 kann ferner der Pulver-Masse-Strom des Beschichtungspulvers berechnet werden, der ebenfalls zur Charakterisierung der Pulverwolke herangezogen werden kann.
Die Meßsignale werden zu dem digitalen Steuergerät 60 zurückgeführt und mit Sollwerten für die Pulvermenge und Geschwindigkeit für ein zu beschichtendes Werkstück verglichen. Über die in Figur 5 gezeigte Stelleinrichtung kann der Pulver-Luft-Strom und somit die gewünschte Pulverwolkenform eingestellt werden.
Figur 5 zeigt die Stelleinrichtung 64 zur Einstellung des Pulver-Luft-Stromes mit einem Injektor 120, einer Pulveransaugleitung 122, einer Luftzuführleitung 124, einem Proportionalventil (Nr. 1) 126 für Förderluft, das über eine Förderluftleitung 132 mit dem Injektor 120 verbunden, einem Proportionalventil (Nr. 2) 128 für Dosierluft, das über eine Dosierluftleitung 134 mit dem Injektor verbunden ist, und einem Proportionalventil (Nr. 3) 130 für Formluft, das über eine Formluftleitung 136 direkt mit der Sprühpistole 66 (Fig. 1) verbunden ist. Der Förderluftleitung 132, der Dosierluftleitung 134 und der Formluftleitung 136 sind ein Förderluftsensor 138, ein Dosierluftsensor 140 bzw. ein Formluftsensor 142 zugeordnet, um die jeweiligen Luftvolumenströme zu messen. Signalrückführungsleitungen 144 von den Sensoren 138, 140 bzw. 142 führen zu einer Schnittstellenschaltung 146, die über eine Adapter 138 mit einer Signal-Meßleitung 62, wie dem Pistolenbus, verbindbar ist. Steuerleitungen 150 führen von der Schnittstellenschaltung 146 zu den Proportionalenventilen 126,128, 130.
Die Sensorsignale werden über den Pistolenbus 62 zu dem digitalen Steuergerät 60 geführt und mit den Sollwerten für die Einstellung der Proportionalenventile 126, 128 und 130 verglichen, und entsprechende Stellsignale werden über den Pistolenbus 62 und die Schnittstellenschaltung 146 zu den Ventilen geführt, um einen gewünschten Pulver-Luft-Strom einzustellen. Wenn die Wolkenform zusätzlich oder ausschließlich durch Regelung der Formluft beeinflußt wird, wird das Signal vom Formluftsensor 142 im Steuergerät 60 ausgewertet, und abhängig von der aktuellen Werkstückform wird ein entsprechendes Stellsignal an das Proportionalventil Nr. 3 130 geschickt.
Der Ausgang 152 des Injektors 120 ist über die Förderleitung 10 mit dem Beschichtungsgerät 66 verbunden. In dem Beschichtungsgerät 66 werden, wie erläutert, die Geschwindigkeit und die Dichte des Pulver-Masse-Stroms erfaßt. Auch diese Signale werden über den Pistolenbus 62 zum digitalen Steuergerät zurückgeführt und für die Regelung des Pulver-Luft-Stroms verwendet.
Die Figuren 6a bis 6d zeigen unterschiedliche Pulverwolkenformen, die mit verschieden Düsen sowie mit unterschiedlichen Pulver-Luft-Strömen erhalten werden.
Mit der in Figur 6a angezeigten Schlitzdüse erhält man einen relativ schmalen ellipsenförmigen Pulver-Luft-Strahl, der bei hoher Pulverdichte und geringer Pulvergeschwindigkeit schmaler und gerichteter und bei geringerer Pulverdichte und höherer Geschwindigkeit des Pulver-Luft-Stromes breiter ist, siehe Figuren 6a und 6b. Bei Verwendung eines Prallkörpers erhält man grundsätzlich eine rundere Pulverwolke, die bei großer Pulverdichte und geringer Pulvergeschwindigkeit schmaler, d.h. gerichteter, und bei geringerer Pulverdichte und größerer Geschwindigkeit des Pulver-Luft-Stromes breiter ist, siehe Figuren 6c und 6d.
Bei einer gegebenen Düsenform kann gemäß der vorliegenden Erfindung somit die Pulverwolke automatisch durch Verändern der Pulvermenge und/oder der Pulvergeschwindigkeit eingestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Wolkenform über die getrennt geregelte Formluft beeinflußt werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Steuern eines elektrostatischen Beschichtungsgerätes (66), das ein elektrostatisches geladenes Beschichtungspulver an ein Werkstück (200) abgibt, bei dem abhängig von der Gestalt des Werkstücks die Wolkenform des abgegebenen Beschichtungsmediums automatisch durch Regeln der Geschwindigkeit und/oder der Menge und/oder des Massen-stroms des abgegebenen Beschichtungsmediums und/oder durch Regeln eines Formluftstromes eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit und/oder die Menge und/oder der Massenstrom des abgegebenen Beschichtungsmediums gemessen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formluft-Volumenstrom gemessen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt des Werkstücks (200) automatisch erfaßt wird.
  5. Elektrostatische Beschichtungsanlage mit mindestens einem Beschichtungsgerät zum Abgeben eines elektrostatisch geladenen Beschichtungspulvers dadurch gekennzeichnet, daß jedem Beschichtungsgerät eine Meßeinrichtung (36, 142) zur Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder der Menge und/oder des Massenstroms des dem Beschichtungsgerät zugeführten Beschichtungsmediums und/oder eines Formluft-Volumenstromes, eine Stelleinrichtung (38, 130) zur Einstellung der Geschwindigkeit und/oder der Menge und/oder des Massenstroms des von dem Beschichtungsgerät abzugebenden Beschichtungsmediums und/oder des Formluft-Volumenstromes, um abhängig von der Gestalt eines Werkstücks die Wolkenform des abgegebenen Beschichtungsmediums automatisch einzustellen, und ein digitales Steuergerät (60) zugeordnet sind.
  6. Beschichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (60), die Meßeinrichtung (36) und die Stelleinrichtung (38) über eine Busstruktur (62; 80) verbunden sind.
  7. Beschichtungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Beschichtungsgeräte (66) vorhanden sind, die jeweils über einen Pistolenbus (62) mit ihrem zugeordneten digitalen Steuergerät (60) verbunden sind und einen Netzwerk-Knoten bilden, und daß die digitalen Steuergeräte (60) über einen Beschichtungsbus (80) mit weiteren Komponenten der Beschichtungsanlage verbunden sind.
  8. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine Werkstückerkennungseinrichtung, die als ein Netzwerk-Knoten konfiguriert ist.
  9. Beschichtungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzwerk-Knoten LON-Knoten sind.
  10. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine Geschwindigkeitsmeßvorrichtung (12-26) aufweist, mit zwei mit Abstand zueinander an einer Pulverförderleitung angebrachten Meßelektroden (12, 14), die von dem geförderten Pulver-Luft-Gemisch erzeugte Ladungsschwankungen an der Pulverförderleitung (10) erfassen und entsprechende Spannungssignale (A, B) bilden und an eine Meßwertverarbeitungsvorrichtung (26) ausgeben, welche aus dem zeitlichen Abstand (Δt) der Spannungssignale und dem vorgegebenen Abstand (D) zwischen den Meßelektroden (12, 14) die Geschwindigkeit des Pulver-Luft-Gemisches ermittelt.
  11. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine Massenmeßvorrichtung (12-26) aufweist, mit einem Mikrowellenresonator (36; 38) in oder an der Pulverförderleitung (10), der von der in einem Resonanzvolumen vorhandenen Pulvermenge abhängige Änderungen der Dielektrizitätskonstante und/oder der Mikrowellenabsorption in der Förderleitung als eine Verschiebung der Resonanzfrequenz bzw. eine Änderung der Mikrowellenamplitude im Mikrowellenresonator (36; 38) erfaßt, und aus der Änderung der Dielektrizitätskonstante und/oder der Mikrowellenabsorption die Pulverdichte in dem Resonanzvolumen ableitet.
  12. Beschichtungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellenresonator (36; 38) eine Spule (44) aufweist, die außen auf die Pulverförderleitung (10) aufgebracht ist.
  13. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Formluftsensor (142) zum Erfassen eines dem oder jedem Beschichtungsgerät (66) zugeführten Formluft-Volumenstrom aufweist, und daß die Stelleinrichtung eine Proportionalventileinheit (130) zum Einstellen des Formluft-Volumenstroms aufweist.
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