EP2143500B1

EP2143500B1 - Method and spraying apparatus for coating workpieces in series

Info

Publication number: EP2143500B1
Application number: EP09013580.7A
Authority: EP
Inventors: Hans-Jürgen Dr. Nolte; Harry Krumma; Peter Marquardt; Thomas Dürr; Rainer Laufer; Roland Felka; Siegfried Lüdtke
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: HUE029862T2; DE50312226D1; ATE451177T1; DE10202712A1; ES2309244T3; EP1923138B1; EP1331037A2; SI1923138T1; ES2584238T3; EP1331037B1; EP2143500A3; DE50310023D1; ATE399060T1; EP1923138A1; ES2336631T3; EP1331037A3; EP2143500A2

Abstract

The method involves controlling the spray jet of the sprayer of the spray cones of the sprayed coating material by limiting adjustable gas flow that is encircled circularly. Two independently adjustable gas flows are generated that emerge in different radial distances from the spraying cone axis and are set as a function of the workpiece areas that are to be coated. An independent claim is also included for sprayer for serial coating.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Werkstücks und einen Zerstäuber für die Serienbeschichtung von Werkstücken mit Auslassöffnungen für eine den Sprühkegel eingrenzende Gasströmung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. Insbesondere handelt es sich um die Steuerung der Lenkluft von elektrostatischen Rotationszerstäubern, wie sie für die Serienbeschichtung von Werkstücken wie z.B. Fahrzeugkarossen üblich sind. Es kann sich aber auch um andere Arten von Zerstäubern handeln. Die Erfindung eignet sich für beliebiges Beschichtungsmaterial einschließlich Nasslack und Pulverlack.The invention relates to a method for coating a workpiece and an atomizer for the series coating of workpieces with outlet openings for a gas flow confining the spray cone according to the preamble of the independent claims. In particular, it is the control of the shaping air of electrostatic rotary atomizers, as used for the serial coating of workpieces such as e.g. Vehicle bodies are common. But it can also be other types of atomizers. The invention is suitable for any coating material including wet paint and powder paint.

In üblichen Rotationszerstäubern ( DE 4306800 ), die das Beschichtungsmaterial durch die Wirkung einer mit überlicherweise mehr als 40000 U/min rotierenden Glocke zerstäuben, wird bekanntlich aus dem Zerstäuber auf die konische Glockenaußenfläche Lenkluft gerichtet, die nicht nur den an der Glockentellerabrisskante an sich radial abgesprühten Lackpartikeln zusätzlich zu den elektrostatischen Kräften einen Impuls in Richtung zum Werkstück gibt, sondern zur Sprühstrahlformung und teilweise auch zur Unterstützung beim Zerstäuben dient. Die Lenkluft tritt aus einem Kranz von Bohrungen in der Stirnfläche eines am vorderen Ende des Zerstäubergehäuses angeordneten Lenkluftrings aus. Anzahl, Durchmesser, Form und Richtung der Bohrungen können zur Optimierung der Luftgeschwindigkeit, Luftmenge und Sprühstrahlbreite unterschiedlich sein. Die jeweils gewünschte Lenkluftmenge, aus der sich auch die Sprühstrahlbreite ergibt, wird als Parameter des Beschichtungsprozesses vorgegeben und im geschlossenen Regelkreis geregelt.In conventional rotary atomizers ( DE 4306800 ), which atomize the coating material by the action of a bell rotating at more than 40,000 rpm, is known to be directed from the atomizer to the conical bell outer face directing air, which not only causes the paint particles radially sprayed on the bell-plate rupture edge in addition to the electrostatic forces gives an impulse towards the workpiece, but serves for spray jet forming and partly also for assisting in atomizing. The shaping air exits from a ring of bores in the end face of a shaping air ring arranged at the front end of the atomizer housing. The number, diameter, shape and direction of the holes may be different for optimizing air velocity, air flow and spray jet width. The respective desired Lenkluftmenge, which also results in the spray jet width is specified as a parameter of the coating process and controlled in a closed loop.

Statt Bohrungen können auch ringspaltförmige Auslassöffnungsanordnungen für die Lenkluft vorgesehen sein. Bei einem aus der EP 0092043 bekannten Rotationszerstäuber ist zusätzlich zu einem radial inneren Ringspalt für die eigentliche Lenkluft ein äußerer Ringspalt vorgesehen, der von derselben Druckluftquelle gespeist wird wie der innere Ringspalt. Die Spaltbreite eines oder beider Ringspalte ist verstellbar. Der von dem zusätzlichen Ringspalt gelieferte äußere Luftmantel hat die Aufgabe, die von der Farbwolke in Zusammenwirken mit dem inneren Luftmantel entstehenden Randturbulenzen auszugleichen und ausbrechende Farbpartikel in die Wolke zurückzuführen.Instead of holes and annular gap-shaped Auslassöffnungsanordnungen can be provided for the shaping air. At one of the EP 0092043 Known rotary atomizer, an outer annular gap is provided in addition to a radially inner annular gap for the actual steering air, which is fed by the same source of compressed air as the inner annular gap. The gap width of one or both annular gaps is adjustable. The supplied by the additional annular gap outer air jacket has the task to compensate for the resulting from the color cloud in cooperation with the inner air jacket edge turbulence and due to the color particles breaking out into the cloud.

Es sind auch Rotationszerstäuber bekannt, bei denen zusätzlich zu radial inneren Luftöffnungen radial äußere Hilfs-Auslassöffnungen für Luft vorgesehen sind, die eine Rückwärtsbewegung der Farbpartikel in den Zerstäuber verhindern soll.Rotary atomisers are also known in which, in addition to radially inner air openings, radially outer auxiliary air outlet openings are provided to prevent backward movement of the paint particles into the atomizer.

Generell besteht bei Zerstäubern das Problem, dass für unterschiedliche Werkstückbereiche verschieden breite Sprühkegel erforderlich sind. Bekannte Hochgeschwindigkeits-Rotationszerstäubungssysteme beispielsweise für die Lackierung von Fahrzeugkarossen werden vorzugsweise so ausgelegt, dass für Bereiche der Flächenlackierung Glockenteller mit größerem Durchmesser eingesetzt und Sprühstrahlbreiten (definiert als "SB 50%", d.h. als Breite bei 50% der maximalen Schichtdicke des Einzelprofils) von ca. 300 bis 550 mm eingestellt werden. Für die Detail- und Innenraumlackierung sowie für Anbau- und Kleinteile wie Spiegel, Leisten und Stoßfänger sind dagegen kleinere Glockenteller und Strahleinstellungen von 180 - 300 mm zweckmäßiger. Bei kleineren oder schmaleren Sprühbildern ist der als Verhältnis zwischen abgesprühtem Material und sich niederschlagendem Material definierte Lackauftragungswirkungsgrad höher als bei breiteren Sprühbildern, wodurch erhebliche Lack- und Kostenersparnisse erreicht werden.In general, there is the problem with atomizers that different width spraying cones are required for different workpiece areas. Known high-speed Rotationszerstäubungssysteme, for example, for the painting of vehicle bodies are preferably designed so that used for areas of surface coating bell cup with a larger diameter and spray jet widths (defined as "SB 50%", ie as width at 50% of the maximum layer thickness of the single profile) of approx 300 to 550 mm. For the detail and interior painting as well as for attachments and small parts such as mirrors, strips and bumpers, however, smaller bell plates and jet settings of 180 - 300 mm are more expedient. In the case of smaller or narrower spray patterns, the coating application efficiency defined as the ratio between the sprayed material and the precipitating material is higher than with wider spray patterns, as a result of which considerable paint and cost savings are achieved.

Aus der EP 1114677 sind Zerstäuber mit auswechselbaren Glocken bekannt, die sich hinsichtlich Durchmesser, Sprührichtung und Lenkluftmenge unterscheiden und je nach Form des zu beschichtenden Gegenstands und der verwendeten Farbe usw. gewählt werden sollen, beispielsweise mit großem Durchmesser für Außenflächen und mit kleinem Durchmesser für Innenflächen von Fahrzeugkarossen.From the EP 1114677 are interchangeable bells known nebulizers, which differ in diameter, spray direction and Lenkluftmenge and should be selected depending on the shape of the object to be coated and the color used, etc., for example, large diameter for outer surfaces and small diameter for interior surfaces of vehicle bodies.

In der Praxis werden die Innenflächen von Fahrzeugkarossen wie z.B. Türeinsteigbereiche, Türfalze, Kofferraum, Motorraum und Deckel- bzw. Haubeninnenseiten usw. bisher allerdings nicht mit Rotationszerstäubern beschichtet, sondern üblicherweise mit Sprühpistolen, die den Lack nicht durch Rotation, sondern mit Druckluft zerstäuben. Diese Sprühpistolen erzeugen ein längliches, relativ scharf konzentriertes Sprühbild, welches für die Beschichtung der schmaleren Oberflächen im Innenbereich besser ist als die bisher üblichen großflächigen runden Sprühbilder der Rotationszerstäuber. Vor allem bei der Innenlackierung mit Pulver können diese Sprühpistolen aber Beschichtungsfehler durch Pulveransinterungen (sogenannte Spucker) verursachen, die aufwendig nachgearbeitet werden müssen. Außer der Lackierqualität ist auch der Auftragungswirkungsgrad der Sprühpistolen schlechter als bei Rotationszerstäubern.In practice, the interior surfaces of vehicle bodies such as e.g. Door entrance areas, door rabbets, trunk, engine compartment and lid or hood inner sides, etc. hitherto, however, not coated with rotary atomizers, but usually with spray guns that atomize the paint not by rotation, but with compressed air. These spray guns produce an elongated, relatively sharply focused spray pattern, which is better for coating the narrower surfaces indoors than the conventional large-area circular spray patterns of the rotary atomizers. Especially in the interior painting with powder, these spray guns but can cause coating defects by Pulveransinterungen (so-called spit), which must be reworked consuming. Apart from the quality of the coating, the application efficiency of the spray guns is also worse than with rotary atomizers.

Wenn bei der Gesamtlackierung eines Werkstücks für hohen Auftragswirkungsgrad und gleichmäßige Gesamtlackschicht sowohl breite als auch schmale Sprühstrahleinstellungen notwendig sind und der Beschichtungsbetrieb nicht durch einen Sprühkopfwechsel unterbrochen werden soll, muss man mangels der Möglichkeit, den Sprühstrahl genügend klein einzustellen, Kompromisse zwischen Glockentellergröße mit entsprechender Lenkluftzuführung und Strahlbreite bezüglich Wirkungsgrad, Lackverbrauch und Farbton eingehen. Durch Drehzahlherabsetzung lässt sich zwar eine bessere Einschnürung des Sprühstrahls erreichen, doch wird damit eine geringere Zerstäubungsfeinheit und eine Verschlechterung der Beschichtungsqualität in Kauf genommen. Da es bisher nicht möglich war, mit der Lenkluft eines gegebenen Zerstäubers den Sprühstrahl sowohl in dem einen wie auch in dem anderen der oben erwähnten Breitenbereiche für optimalen Betrieb einzustellen, ergeben sich in der Praxis erhebliche Nachteile wie unzureichende oder unmögliche Innen- oder Detaillackierung, erhöhter Overspray (der am Objekt vorbeigesprühte Lackanteil), niedriger Auftragungswirkungsgrad, erhöhter Lackverbrauch und unzueichender Lackierqualität.If in the overall painting of a workpiece for high order efficiency and uniform overall coating both wide and narrow spray jet settings are necessary and the coating operation should not be interrupted by a Sprühkopfwechsel, you have the lack of the possibility to set the spray sufficiently small, compromises between bell plate size with appropriate Lenkluftzuführung and Beam width regarding efficiency, paint consumption and color. Reducing the speed will allow you to achieve a better constriction of the spray jet, but will result in lower atomization fineness and degradation the coating quality accepted. Since it has hitherto not been possible to use the shaping air of a given atomizer to set the spray jet in both the width ranges mentioned above for optimum operation, considerable disadvantages arise in practice, such as insufficient or impossible interior or detail painting, increased Overspray (the proportion of paint sprayed past the object), low application efficiency, increased paint consumption and unsatisfactory coating quality.

Aus JP-A 07024367 und US-A 5 954 275 sind elektrostatische Rotationszerstäuber mit zwei die Rotationsachse konzentrisch in unterschiedlichen radialen Abständen umgebenden kreisringförmigen Luftdüsenanordnungen bekannt, wobei die Luftströmung aus den radial inneren Luftdüsen als Formluft für den Sprühkegel dient und von der radial äußeren Luftströmung beaufschlagt werden kann, um den Sprühkegel zur Vermeidung von Overspray bei der Beschichtung kleiner und schmaler Werkstückbereiche zu verkleinern. Die Luftströmungen sind durch Druckstellglieder steuerbar.Out JP-A 07024367 and US Pat. No. 5,954,275 are known electrostatic rotary atomizer with two concentric the rotational axis at different radial distances annular annular air nozzle assemblies, the air flow from the radially inner air nozzles serves as shaping air for the spray cone and can be acted upon by the radially outer air flow to the spray cone to avoid overspray in the Reduce coating of small and narrow workpiece areas. The air flows are controllable by pressure actuators.

JP 08099052 A beschreibt Rotationszerstäuber, deren Lenkluftring konzentrische Düsenanordnungen für eine auf die Glockentellerkante gerichtete erste Luftströmung und eine auf den Glockentellerumfang gerichtete zweite Luftströmung hat, die gleichzeitig von Luftquellen mit zweckdienlich einstellbaren Luftmengen erzeugt werden. Zweck der auf die Glockentellerkante gerichteten ersten Luftströmung ist eine als Mikrozerstäubung bezeichnete Unterstützung der Lackzerstäubung, während die auf den Glockentellerumfang gerichtete zweite Luftströmung den Sprühkegel aufweiten soll. JP 08099052 A describes rotary atomizers whose directing air ring has concentric nozzle arrangements for a first air flow directed towards the bell-setter edge and a second airflow directed towards the bell-tower circumference which are simultaneously generated by air sources of conveniently adjustable air volumes. The purpose of the first air flow directed at the bell-shaped edge is a support of paint atomization, referred to as micro-atomization, while the second air flow directed towards the circumference of the bell cup is intended to expand the spray cone.

JP 09094488 A beschreibt verschiedene Rotationszerstäuber, deren Lenkluftringe zwei oder mehr konzentrische Düsenanordnungen für einander in zweckmäßigen Richtungen kreuzende Luftströmungen enthalten, die für im Sprühkegel gleichmäßige Mikrozerstäubung insbesondere von Metalliclack und guten Applikationswirkungsgrad sorgen sollen. Bei einigen Ausführungsbeispielen werden alle Düsen aus einem gemeinsamen Luftkanal gespeist. Bei anderen Ausführungsbeispielen werden verschiedene separate Luftströmungen für die Zerstäubungsfunktion bzw. zur Sprühstrahlformung erzeugt, deren Versorgungskanäle an eigene, individuell einstellbare Luftquellen angeschlossen sind. Zur Verbesserung der Zerstäubungswirkung können die Luftdüsen als Überschalldüsen ausgebildet sein. JP 09094488 A describes various rotary atomizers whose shaping air rings contain two or more concentric nozzle arrangements for air flows which intersect in suitable directions and which are intended to ensure uniform micro atomization in the spray cone, in particular of metallic paint and good application efficiency. In some embodiments, all nozzles are fed from a common air channel. In other embodiments, different separate air streams are generated for the atomization function or for spray jet forming, the supply channels are connected to their own, individually adjustable air sources. For improvement the atomizing effect, the air nozzles may be formed as supersonic nozzles.

Aus EP 0 695 582 A1 ist ein insbesondere zum Applizieren von Effektlack bestimmter Hochrotationszerstäuber bekannt, der eine Ringdüse zur Erzeugung von zu dem Sprühkegel parallelen Luftströmen besitzt, und bei dem radial außerhalb des Glockentellers auf nur einer Seite beispielsweise schlitzförmige oder halbkreisförmige zusätzliche Luftdüsen zum Umformen des Sprühkegels in eine unsymmetrische Form vorgesehen sind.Out EP 0 695 582 A1 For example, a slit-shaped or semi-circular additional air nozzle for forming the spray cone into an asymmetrical shape is provided on the radially outside of the bell cup on one side only are.

Aus EP-A 0 878 238 ist ferner ein Rotationszerstäuber mit radial äußeren Lenkluftbohrungen und radial inneren Hilfsluftbohrungen bekannt. Die Hilfsluft aus den radial inneren Bohrungen wird beim Spülen der Außenfläche des Glockentellers in Beschichtungspausen verwendet.Out EP-A 0 878 238 Furthermore, a rotary atomizer with radially outer shaping air holes and radially inner auxiliary air holes is known. The auxiliary air from the radially inner holes is used in flushing the outer surface of the bell cup in coating pauses.

US-A 4792094 offenbart einen Rotationszerstäuber mit einer radial inneren ringförmigen Anordnung von Lenkluftdüsen und zwei zusätzlichen Lenkluftdüsenpaaren, die einander radial außerhalb der ringförmigen Düsenanordnung diametral gegenüberliegen. Durch die auf die innere Luftströmung gerichtete äußere Luftströmung kann der Sprühstrahl des Zerstäubers aus einer Kreisform in eine ovale oder hantelähnliche Querschnittsform gebracht werden. Eine ähnliche Düsenanordnung ist auch in JP H0291656 U beschrieben. US-A 4792094 discloses a rotary atomizer having a radially inner annular array of shaping air nozzles and two additional shaping air nozzle pairs diametrically opposed to one another radially outwardly of the annular nozzle assembly. By the directed on the inner air flow outer air flow, the spray of the atomizer can be brought from a circular shape in an oval or dumbbell-like cross-sectional shape. A similar nozzle arrangement is also in JP H0291656 U described.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren bzw. ein Steuersystem für einen Zerstäuber anzugeben, der die Einstellung der Sprühstrahlbreite auch ohne mechanische Steuerung der Auslassöffnungsanordnung in einem wesentlich größeren Breitenbereich ermöglicht als bisher und dennoch optimalen Beschichtungsbetrieb mit guten Auftragswirkungsgrad und guter Lackierqualität gewährleistet.The invention has for its object to avoid the previous disadvantages and to provide a method or a control system for an atomizer, which allows the adjustment of the spray jet width without mechanical control of Auslassöffnungsanordnung in a much wider range of widths than before and yet optimal coating operation with good order efficiency and good paint quality guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.This object is solved by the features of the claims.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dies auch ohne Wechsel des Sprühkopfes und ohne mechanische Änderung der Auslassöffnungsanordnung ermöglicht. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel kann es dagegen zweckmäßig sein, je nach den zu beschichtenden Bereichen die Zerstäuberglocke und/oder die Auslassöffnungsanordnung für die Lenkluftströmungen zu wechseln.In a first embodiment of the invention, this is also possible without changing the spray head and without mechanical change of Auslassöffnungsanordnung. In a second embodiment, however, it may be appropriate, depending on the areas to be coated to change the atomizer bell and / or the Auslassöffnungsanordnung for the shaping air flows.

Die mindestens zwei im geschlossenen Regelkreis geregelten Lenkluftströmungen (oder sonstigen demselben Zweck dienenden Gasströmungen) werden bei dem ersten Ausführungsbeispiel im Normalfall nicht gleichzeitig erzeugt, sondern wahlweise in Abhängigkeit von den zu beschichtenden Werkstücken oder Werkstückbereichen eingesetzt. Es ist aber auch der gleichzeitige kombinierte Einsatz beider jeweils von dem anderen getrennt geregelter Luftströmungen möglich.In the first exemplary embodiment, the at least two shaping air flows (or other gas flows having the same purpose) which are regulated in the closed loop are normally not generated simultaneously, but are optionally used as a function of the workpieces or workpiece areas to be coated. It is also the simultaneous one Combined use of both separately from the other separately regulated air currents possible.

Die Erfindung ermöglicht das Lackieren von komplexen Werkstückgeometrien und namentlich von Gesamtkarossen einschließlich Innen-, Außen- und Detaillackierung mit demselben Rotationszerstäuber bei maximal erreichbarem Lackauftragswirkungsgrad durch gezielt eingestellte Sprühstrahlbreiten im gesamten benötigten Bereich. Durch zwei getrennt voneinander regelbare Lenklüfte können die Sprühstrahlbreiten jeweils optimal an das zu beschichtende Objekt angepasst werden.The invention enables the painting of complex workpiece geometries and especially of complete bodies including interior, exterior and detail painting with the same rotary atomizer with maximum achievable paint application efficiency by specifically set spray jet widths throughout the required range. By means of two separately controlled steering joints, the spray jet widths can each be optimally adapted to the object to be coated.

Durch den optimal angepassten Sprühstrahl entsteht insgesamt weniger Overspray als bisher mit der Folge höheren Auftragungswirkungsgrads und geringeren Lackverbrauchs. Durch diese Optimierung wird zugleich die Lackierqualität verbessert.Due to the optimally adapted spray jet, overall less overspray is produced than previously, resulting in higher application efficiency and lower paint consumption. This optimization also improves the quality of the painting.

An den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Rotationszerstäuber mit einem erfindungsgemäßen Lenkluftring;
Fig. 2a: einen Schnitt durch den Lenkluftring des Zerstäubers nach Fig. 1;
Fig. 2b: eine Draufsicht auf den in Fig. 2a von links gesehenen Lenkluftring;
Fig. 3: einen Rotationszerstäuber für Pulverlack; und
Fig. 4: eine schematische Frontansicht des Zerstäubers nach Fig. 3.

At the embodiment shown in the drawing, the invention is explained in detail. Show it:

Fig. 1: a rotary atomizer with a shaping air ring according to the invention;
Fig. 2a: a section through the shaping air ring of the atomizer after Fig. 1 ;
Fig. 2b: a top view of the in Fig. 2a from the left seen
Fig. 3: a rotary atomizer for powder coating; and
Fig. 4: a schematic front view of the atomizer after Fig. 3 ,

Abgesehen von der hier beschriebenen Lenkluftsteuerung des Sprühstahls kann der in Fig. 1 dargestellte elektrostatische Hochrotationszerstäuber dem Stand der Technik entsprechen, beispielsweise gemäß der schon erwähnten DE 4306800 . In der an sich bekannten Weise sitzt an dem dem Glockenteller 1 zugewandten Stirnende des Zerstäubergehäuses 2 koaxial zu der Zerstäuberachse 3 ein Lenkluftring 4. In der radial verlaufenden Stirnfläche 5 des Lenkluftrings 4, die dem Glockenteller 1 und somit dem durch das abgesprühte Beschichtungsmaterial gebildeten Sprühkegel zugewandt ist, münden die nachfolgend beschriebenen Bohrungen 12, 13 für die zur Einstellung der Sprühstrahlbreite austretende Lenkluft. Die sich darstellungsgemäß konisch nach hinten erweiternde Umfangsfläche 7 des Ringkörpers 4 fluchtet stufenlos mit der angrenzenden Umfangsfläche 8 des Gehäuses 2. Durch die unterbrechungsfrei stetige Außenform des gesamten Zerstäuberumfangs werden Luftverwirbelungen um den Zerstäuber und unerwünschte Beeinflussung des Absprühvorgangs an dem Glockenteller 1 sowie Verschmutzungen des Zerstäubergehäuses vermieden.Apart from the steering air control of the spray steel described here, the in Fig. 1 illustrated electrostatic high-speed rotary atomizer correspond to the prior art, for example, according to the already mentioned DE 4306800 , In the on In the known manner sits on the bell cup 1 facing the front end of the atomizer 2 coaxially with the Zerstäuberachse 3 a shaping air ring 4. In the radially extending end face 5 of the shaping air ring 4, which faces the bell cup 1 and thus the spray cone formed by the sprayed coating material, open the bores 12, 13 described below for the leaving air for adjusting the spray jet width. Due to the uninterrupted continuous outer shape of the entire Zerstäuberumfangs Luftverwirbelungen be avoided around the atomizer and undesirable influence of Absprühvorgangs on the bell cup 1 and contamination of the atomizer housing ,

Die Stirnfläche 5 des Lenkluftrings 4 kann sich wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel axial hinter dem Glockenteller 1 befinden, wobei sie sich darstellungsgemäß radial nach innen bis nahe an die Hohlwelle der den Glockenteller antreibenden Luftturbine erstrecken kann. Der Lenkluftring könnte auch ganz in das offene Stirnende des Zerstäubergehäuses eingesetzt sein. Bei anderen Ausführungsformen kann sich der Lenkluftring aber mit seiner Auslassöffnungsanordnung auch axial weiter nach vorn bis über den Glockenteller erstrecken.The end face 5 of the shaping air ring 4 can be located axially behind the bell cup 1 as in the illustrated embodiment, wherein it can extend as shown radially inwardly to close to the hollow shaft of the bell cup driving air turbine. The shaping air ring could also be inserted completely into the open front end of the atomizer housing. In other embodiments, however, the shaping air ring may also extend with its outlet opening arrangement axially further forward beyond the bell cup.

Fig. 2a und Fig. 2b zeigen den Lenkluftring 4 für sich. In seiner Stirnfläche 5 münden auf zwei zu der Zerstäuberachse 3 (Fig. 1) und somit zu der mit ihr übereinstimmenden Sprühkegelachse konzentrischen Teilkreisen 10 bzw. 11 mit verschiedenen Durchmessern jeweils Kränze von mit gleichmäßigen Winkelabständen verteilten Lenkluftbohrungen 12 bzw. 13. Fig. 2a and Fig. 2b show the directing ring 4 for themselves. In its end face 5 open onto two to the Zerstäuberachse 3 ( Fig. 1 ) and thus to the coinciding with them Sprühkegelachse concentric pitch circles 10 and 11 with different diameters each of wreaths distributed with uniform angular intervals Lenkluftbohrungen 12 and 13 respectively.

Bei dem dargestellten Beispiel können die Bohrungen 12 und 13 jeweils achsparallel in der Stirnfläche münden, doch sind auch andere Anordnungen möglich. Die radial inneren Bohrungen 13 werden von einem Ringkanal 14 innerhalb des Lenkluftrings 4 gespeist, der an eine (nicht dargestellte) Druckluftleitung des Zerstäubers angeschlossen ist, während die äußeren Bohrungen 12 des Lenkluftrings 4 von der Stirnfläche 5 aus zunächst axial und dann wie dargestellt mit einem hinteren Teil 16 etwa parallel zu der Umfangsfläche 7 radial nach außen bis zu einem Ringkanal 17 verlaufen, der bei eingebautem Lenkluftring zwischen dessen Rückseite und den benachbarten Teilen des Zerstäubers gebildet ist und von einer anderen Druckluftleitung des Zerstäubers gespeist wird.In the example shown, the bores 12 and 13 each open parallel to the axis in the end face, but are also other arrangements possible. The radially inner bores 13 are fed by an annular channel 14 within the shaping air ring 4, which is connected to a (not shown) compressed air line of the atomizer, while the outer bores 12 of the shaping air ring 4 from the end face 5 from first axially and then as shown with a rear part 16 extend approximately parallel to the peripheral surface 7 radially outwardly to an annular channel 17 which is formed with built-in shaping ring between the back and the adjacent parts of the atomizer and is fed by another compressed air line of the atomizer.

Anstelle der beiden Kränze von Bohrungen 12 bzw. 13 könnten auch ringspaltartige Auslassöffnungsanordnungen in einem Lenkluftring oder eventuell auch in voneinander getrennten Bauteilen des Zerstäubers vorgesehen sein.Instead of the two rings of holes 12 and 13 could also annular gap-like Auslassöffnungsanordnungen be provided in a shaping air ring or possibly also in separate components of the atomizer.

Die erwähnten beiden Druckluftleitungen können beispielsweise mit je einem Druckluftanschluss des Zerstäubers für externe Leitungen verbunden sein, die jeweils zu einem eigenen Luftregelsystem führen können. Z.B. wenn der Aufwand für zwei separate Luftregler unerwünscht ist, können die Druckluftleitungen auch über ein in Abhängigkeit von dem jeweils zu beschichtenden Werkstückbereich gesteuertes Umschaltventil an ein den Bohrungen 12 und 13 gemeinsames Luftregelsystem angeschlossen sein. Das Umschaltventil muss sich nicht außerhalb des Zerstäubers befinden, sondern kann auch in den Zerstäuber eingebaut sein, beispielsweise in der Ventileinheit 18, so dass dann nur ein einziger externer Lenkluftanschluss erforderlich ist. Die Lenkluft könnte auch innerhalb des Zerstäubers geregelt werden.The two compressed air lines mentioned can be connected, for example, each with a compressed air connection of the atomizer for external lines, which can each lead to its own air control system. For example, If the effort for two separate air regulator is undesirable, the compressed air lines can also be connected via a switching valve controlled as a function of the workpiece area to be coated in each case to a bore 12 and 13 common air control system. The switching valve need not be located outside of the atomizer, but may also be installed in the atomizer, for example in the valve unit 18, so that then only a single external steering air connection is required. The shaping air could also be regulated within the atomizer.

Bei der Beschichtung von Werkstücken wie z.B. Fahrzeugkarossen wird vorzugsweise die erste geregelte Lenkluft aus den radial inneren Bohrungen 13 zum Einstellen breiterer Sprühstrahlen (beispielsweise für SB 50% von 250 bis 300 mm) für die Außenlackierung verwendet, während mit der getrennt von der ersten Lenkluft geregelten zweiten Lenkluft aus den Bohrungen 12 auf dem größeren Teilkreis 10 schmalere Sprühstrahlen (beispielsweise SB 50% von 50 bis ca. 300 mm) zur Detail- und Innenlackierung eingestellt werden, wobei es zweckmäßig sein kann, wenn sich die beiden Bereiche (wie bei dem betrachteten Beispiel) überlappen. Mit ein und demselben Zerstäuber kann also ohne Unterbrechung des Beschichtungsbetriebes und ohne Inkaufnahme wesentlicher Nachteile die Sprühstrahlbreite im gesamten für die Außen-, Innen- und Detaillackierung erforderlichen Bereich (bei dem betrachteten Beispiel 50 bis 550 mm) eingestellt werden. Die beiden Lenklüfte können getrennt voneinander eingesetzt und geregelt werden, d.h. während der Zerstäuber mit der einen Lenkluft arbeitet, kann die jeweils andere Lenkluft abgeschaltet sein. Die hinter dem Glockenteller 1 austretende erste Lenkluft aus den inneren Bohrungen 13 trifft relativ weit hinten auf die sich konisch nach hinten verjüngende Umfangsfläche des Glockentellers 1 auf, wobei um den Glockenteller ein Luftpolster erzeugt und dadurch bei der Zerstäubung vorteilhaft eine gleichmäßige Luftverteilung bewirkt wird. Die zweite Lenkluft aus den äußeren Bohrungen 12 kann dagegen so gerichtet sein, dass sie in einem geringen radialen Abstand (beispielsweise in der Größenordnung von 1 mm) außerhalb der Absprühkante des Glockentellers auf das zu zerstäubende oder schon durch die Rotation teilweise zerstäubte Lackmaterial auftrifft, wodurch eine stärkere Einschnürung des Sprühstrahls bewirkt wird als durch die Lenkluft aus den inneren Bohrungen, so daß maximaler Auftragswirkungsgrad erzielt wird und auch schwer erreichbare oder kleine Werkstückbereiche gut beschichtet werden können.In the coating of workpieces such as vehicle bodies, the first controlled shaping air is preferably obtained from the radially inner bores 13 for setting wider spray jets (for example for SB 50% from 250 to 300 mm) for exterior painting used, while with the separated separately from the first shaping air second shaping air from the holes 12 on the larger pitch circle 10 narrower spray jets (for example SB 50% from 50 to 300 mm) are set for detail and interior painting, it may be appropriate when the two areas overlap (as in the example considered). Thus, with one and the same atomizer, the spray jet width can be adjusted in the entire area required for exterior, interior and detail painting (in the example under consideration 50 to 550 mm) without interrupting the coating operation and without accepting significant disadvantages. The two steering joints can be used and controlled separately, ie while the atomizer works with one lenkluft, the other steering air can be switched off. The emerging behind the bell cup 1 first steering air from the inner bores 13 is relatively far back on the conically tapering rear peripheral surface of the bell cup 1, wherein the bell cup an air cushion generated and thereby advantageously a uniform air distribution is effected during atomization. On the other hand, the second shaping air from the outer bores 12 can be directed so that it impinges on the paint material to be sputtered or already partially atomized by the rotation at a small radial distance (for example of the order of 1 mm) outside the spray edge of the bell cup a stronger constriction of the spray is caused than by the shaping air from the inner bores so that maximum application efficiency is achieved and difficult to reach or small workpiece areas can be coated well.

Als anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 der vordere Teil eines beispielsweise am Handgelenk eines Roboters montierten elektrostatischen Rotationszerstäubers für Pulverlack oder sonstiges pulverförmiges Beschichtungsmaterial im Längsschnitt dargestellt. Wie der elektrostatische Nasslackzerstäuber nach Fig. 1 enthält der Zerstäuber eine beispielsweise mit Druckluft betriebene Antriebsturbine 30 für die im vorderen Ende der Hohlwelle 31 befestigte rotierende Zerstäuberglocke 33. Durch die Hohlwelle 31 erstreckt sich koaxial ein als Pulverkanal des Zerstäubers dienendes zylindrisches Rohr 32 bis in den Nabenteil 35 der Glocke 33 hinein, wo er darstellungsgemäß axial außerhalb des Zerstäubergehäuses 36 mündet. Das Pulverrohr 32 ist in dem Zerstäuber an einen von einer externen Luft- und Pulverversorgung kommenden Pulverschlauch (nicht dargestellt) angeschlossen. Die Zerstäuberglocke 33 besteht in bekannter Weise ( EP 1238710 ; US 5353995 ) im Wesentlichen aus einem an dem Nabenteil 35 angebrachten äußeren Teil 38, das eine innere konische Fläche 40 der dargestellten Form hat, und einem in dem Raum vor der Fläche 40 sitzenden inneren Teil 42, das eine der Fläche 40 unter Bildung eines Spaltkanals 44 gegenüberliegende Innenfläche 46 hat und mit dem äußeren Teil 38 starr verbunden ist. Der Spaltkanal 44 wird also von den beiden konischen Flächen 40 und 46 begrenzt. Die radial äußere Umfangsfläche 49 des äußeren und axial hinteren, d.h. dem Hauptteil des Zerstäubers zugewandten Glockenteils 38 verläuft darstellungsgemäß (und im Gegensatz zu den erwähnten bekannten Pulverglocken) sich nur schwach konisch nach vorne erweiternd, so dass sie mit der Rotationsachse einen spitzen Winkel von vorzugsweise weniger als 20° bildet, bei dem dargestellten Beispiel etwa 5°. Auf seinem Weg durch das Rohr 32 und durch den Spaltkanal 44 kann das Beschichtungspulver in der üblichen Weise auf Hochspannung aufgeladen werden.As another embodiment of the invention is in Fig. 3 the front part of a mounted for example on the wrist of a robot electrostatic rotary atomizer for powder coating or other powder coating material shown in longitudinal section. Like the electrostatic wet sprayer to Fig. 1 The atomizer contains a powered by compressed air drive turbine 30 for example, in the front end of the hollow shaft 31 fixed rotating atomizer 33. Through the hollow shaft 31 extends coaxially serving as a powder channel of the atomizer cylindrical tube 32 into the hub portion 35 of the bell 33 into where he presents as shown axially outside of the atomizer 36 opens. The powder tube 32 is connected in the atomizer to a powder hose (not shown) coming from an external air and powder supply. The atomizer 33 is in a known manner ( EP 1238710 ; US 5353995 ) substantially of an outer part 38 attached to the hub part 35, which has an inner conical surface 40 of the form shown, and an inner part 42 seated in the space in front of the surface 40, which faces one of the surface 40 to form a gap channel 44 Inner surface 46 and is rigidly connected to the outer part 38. The gap channel 44 is thus bounded by the two conical surfaces 40 and 46. The radially outer peripheral surface 49 of the outer and axially rear, ie the main part of the atomizer facing bell member 38 is shown extending (and in contrast to the mentioned known powder bells) only slightly conically widening forward so that they with the axis of rotation at an acute angle of preferably less than 20 °, in the illustrated example about 5 °. On its way through the tube 32 and through the gap channel 44, the coating powder can be charged to high voltage in the usual way.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 tritt radial außerhalb der Umfangsfläche 49 der Glocke 33 eine den Sprühkegel ringförmig umgebende oder beaufschlagende regelbare Lenkluftströmung 50 (oder andere Gasströmung) aus, die etwa achsparallel gerichtet sein kann. Radial außerhalb der Strömung 50 tritt eine weitere Luft- oder Gasströmung 51 aus, deren Austrittsrichtung ebenfalls axial, aber darstellungsgemäß gegen die Achsrichtung um einen spitzen Winkel nach innen geneigt ist, so dass sie die Richtung der inneren Strömung 50 schneidet. Die durch die dargestellten Pfeile angegebenen Richtungen können so verlaufen, dass sie die Außenfläche der Glocke 33 nicht schneiden, sondern nahe an der Glocke vorbeilaufen. Zweckmäßig kann die radial äußere Gasströmung 51 etwa auf die Pulveraustrittsstelle der Zerstäuberglocke 33 gerichtet sein.As in the embodiment according to Fig. 1 Radially outside the circumferential surface 49 of the bell 33, a controllable shaping air flow 50 (or other gas flow) which surrounds or surrounds the spray cone in an annular manner acts, which can be directed approximately parallel to the axis. Radially outside the flow 50 exits a further air or gas flow 51, the exit direction also axially, but as shown against the Axial direction is inclined inwardly at an acute angle, so that it intersects the direction of the inner flow 50. The directions indicated by the illustrated arrows may be such that they do not intersect the outer surface of the bell 33, but pass close to the bell. Suitably, the radially outer gas flow 51 may be directed approximately to the powder exit point of the atomizer 33.

Die radial äußere Strömung 51 ist hier nicht kreisringförmig wie die Strömung 50, sondern besteht aus voneinander getrennten, z.B. ebenen oberen und unteren Teilen, die beim Auftreffen auf die innere Strömung 50 und auf den Sprühkegel diesen in eine ovale Querschnittsform flachdrücken (ovalisieren) sollen. Die zu diesem Zweck vorgesehenen Austrittsöffnungen sind in der schematischen Darstellung der Fig. 4 erkennbar. Während die kreisringförmige Lenkluftströmung 50 aus dem die Rotationsachse konzentrisch umgebenden Kranz einer Vielzahl von Öffnungen 52 austritt, können für die beiden ebenen Teile der Strömung 51 zwei gerade Schlitze 53 bzw. 53' vorgesehen sein, die einander tangential zu dem durch die Öffnungen 52 gebildeten Kreisring auf entgegengesetzten Seiten der Rotationsachse parallel gegenüberliegen. Die Schlitze 53, 53' liegen derart symmetrisch zu der Rotationsachse, dass die senkrecht zu der Längsrichtung ihrer Mündungsöffnung deren Mittelpunkte verbindende Linie die Rotationsachse schneidet. Die Schlitze 53, 53' werden an ihrer zerstäuberseitigen Innenseite von Druckluftleitungen 54 gespeist. Statt der beiden Schlitze könnten auch parallele Reihen von jeweils ausreichend vielen Öffnungen zielführend sein.The radially outer flow 51 is not circular in shape here as the flow 50, but consists of separate, for example, flat upper and lower parts that flatten (ovalize) when hitting the inner flow 50 and the spray cone in an oval cross-sectional shape. The provided for this purpose outlet openings are in the schematic representation of Fig. 4 recognizable. While the annular shaping air flow 50 emerges from the ring concentrically surrounding the axis of rotation of a plurality of openings 52, two straight slots 53 and 53 'can be provided for the two planar parts of the flow 51, which are tangent to one another to the circular ring formed by the openings 52 on opposite sides of the axis of rotation are parallel. The slots 53, 53 'are so symmetrical to the axis of rotation that the perpendicular to the longitudinal direction of its mouth opening connecting its center line intersects the axis of rotation. The slots 53, 53 'are fed by compressed air lines 54 on their atomizer side. Instead of the two slots and parallel rows of each sufficiently large openings could be effective.

Die Lenkluftöffnungen 52 und/oder die Ovalisierungsschlitze 53, 53' können sich in einem Ringkörper 55 befinden, der lösbar und schnell und einfach gegen einen anderen Lenkluftring mit einer anderen Auslassöffnungsanordnung austauschbar an dem Zerstäuber befestigt ist. Mit dem Lenkluftring kann auch die Zerstäuberglocke 33 zur Anpassung an den jeweils zu beschichtenden Werkstückbereich gegen eine andere Glocke ausgewechselt werden. Der übrige Teil des Rotationszerstäubers kann hierbei unverändert bleiben. Die Glocken und Lenkluftringe können z.B. durch Steuerung des Roboters automatisch gewechselt werden.The shaping air openings 52 and / or the ovalization slots 53, 53 'may be located in an annular body 55 which is removably and quickly and easily fastened to another atomizing air ring with another outlet opening arrangement interchangeable with the atomizer. With the shaping air ring, the atomizing bell 33 can also be adapted to the workpiece area to be coated be replaced with another bell. The remaining part of the rotary atomizer can remain unchanged. The bells and Lenkluftringe can be changed automatically, for example by controlling the robot.

Ein wesentlicher Vorteil des hier beschriebenen Rotationszerstäubers besteht darin, dass der selbe Basiszerstäuber beispielsweise bei der programmgesteuerten Karossenlackierung sowohl für die Außenflächen als auch für die automatische Innenlackierung verwendet werden kann. Für die Innenlackierung wird zweckmäßig ein Rundstahl mit kleinerem Durchmesser als bei der Außenlackierung erzeugt, der durch die an der Pulveraustrittsstelle der Zerstäuberglocke 33 ebenflächig wirkenden Luftströmung aus den Schlitzen 53, 53' ovalisiert wird.A significant advantage of the rotary atomizer described here is that the same base atomizer can be used for example in the program-controlled body painting both for the outer surfaces and for the automatic interior painting. For the interior painting, it is expedient to produce a round steel with a smaller diameter than in the exterior painting, which is ovalized from the slits 53, 53 'by the plane-effect air flow acting on the powder discharge point of the atomizing bell 33.

Durch die Verwendung eines Rotationszerstäubers für alle Außenund Innenbereiche des Werkstückes kann nicht nur der automatisch gesteuerte Beschichtungsablauf vereinfacht, sondern auch die Lackierqualität gegenüber den bisher üblichen Sprühpistolen verbessert und der Beschichtungswirkungsgrad erhöht werden. Außerdem ist es einfacher als bisher möglich, bei Ausfall eines Roboters dessen Arbeiten mit einem anderen Roboter durchzuführen.By using a rotary atomizer for all exterior and interior areas of the workpiece, not only the automatically controlled coating process can be simplified, but also the quality of the coating can be improved compared with the previously customary spray guns and the coating efficiency can be increased. In addition, it is easier than previously possible to perform its work with another robot in case of failure of a robot.

In anderen Fällen kann aber auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 der Rotationszerstäuber alle oder zumindest unterschiedliche Werkstückflächen mit derselben Glocke und derselben Auslassöffnungsanordnung beschichten, wobei zur Anpassung an die jeweiligen Werkstückbereiche lediglich die Gasströmungen 50, 51 mittels der Regelkreise verändert werden.In other cases, but also in the embodiment 3 and 4 the rotary atomizer coat all or at least different workpiece surfaces with the same bell and the same outlet opening arrangement, wherein only the gas flows 50, 51 are changed by means of the control circuits for adaptation to the respective workpiece areas.

Claims

Method of controlling the guide air of rotary atomizers for the serial coating of workpieces, particulary of vehicle bodies,
wherein, in order to control the shape of the spray jet from the atomiser, the spray cone of the sprayed coating material is localized by a controllable air flow, which annularly surrounds it and which discharges from the atomizer concentrically with the axis (3) of the spray cone,
wherein different regions of the workpiece are coated with respectively different shapes of spray jet,
and wherein at least two air flows are generated, which are controllable independently from each other, discharge at different radial spacings from the axis (3) of the spray cone and are used in dependence on the workpiece regions to be coated, and of which the first controlled air flow is used for setting wider spray jets for the exterior coating of the workpiece.
characterised in that narrower spray jets for detail and interior coating of the workpiece are set with the second air flow, which is controlled separately from the first air flow.
Method according to claim 1, characterised in that outer regions of a motor vehicle body or of the workpiece are coated with the one shape of the sprayed jet and inner regions of this body or of the workpiece are coated using the same atomiser or essential components of the same atomiser with the other shape of the sprayed jet.
Method according to claim 1 or claim 2, characterised in that a high speed rotary atomiser is used.
Method according to claim 1, 2 or 3, characterised in that a rotary atomiser is used, the radially outer air flow (51) of which, directed onto the annular air flow (50), forming the spray cone into an oval or flattened shape at coating the inner regions.
Method according to one of the preceding claims, characterised in that each air flow is controlled in an individual, closed loop circuit.
Method according to one of the preceding claims, characterised in that a controlled air flow is supplied to the radially outer or the radially inner discharge openings (12, 13) via a change over valve controlled in dependence on the workpiece regions to be coated.
Method according to one of the preceding claims, characterised in that only the one air flow is used for coating with a wider spray cone and only the other air flow is used for coating with a narrower spray cone.
Method according to claim 7, characterised in that the two regions, in which the width of the spray cone is adjustable, overlap one another.
Method according to one of the preceding claims, characterised in that the workpiece is coated with paint in powder form.
Control system adapted for controlling at least two guide air flows of rotary atomisers, the air flows being controllable independently from each other, at serial coating of workpieces, particulary of vehicle bodies,
comprising an air control system connected to a pressure air connection of the atomiser,
the spray cone of the sprayed coating material being localized, for controlling the shape of the spray jet of the atomiser, by a controllable air flow which annularly surrounds it and which discharges from the atomiser concentrically with the axis (3) of the spray cone,
different regions of the workpiece being coated with respectively different shapes of spray jet,
the at least two air flows controllable independently from each other discharging at different radial spaces from the axis (3) of the spray cone and being useable in dependence on the regions of the workpiece to be coated, and the control system controlling the first controlled air flow for setting wider spray jets at the exterior coating of the workpiece,
characterised in that the control system is adapted to control the second air flow, controlled separately from the first air flow, for setting narrower spray jets at the detail and interior coating of the workpiece.