EP3703866A1 - Elektrostatischer zerstäuber zur elektrostatischen beschichtung von werkstücken - Google Patents

Elektrostatischer zerstäuber zur elektrostatischen beschichtung von werkstücken

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EP3703866A1
EP3703866A1 EP18723473.7A EP18723473A EP3703866A1 EP 3703866 A1 EP3703866 A1 EP 3703866A1 EP 18723473 A EP18723473 A EP 18723473A EP 3703866 A1 EP3703866 A1 EP 3703866A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrostatic
high voltage
atomizer
coating system
control unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18723473.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Reichler
Jannis TOMASCHKO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eisenmann SE
Original Assignee
Eisenmann SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eisenmann SE filed Critical Eisenmann SE
Publication of EP3703866A1 publication Critical patent/EP3703866A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/043—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns using induction-charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/053—Arrangements for supplying power, e.g. charging power
    • B05B5/0533—Electrodes specially adapted therefor; Arrangements of electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/08—Plant for applying liquids or other fluent materials to objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B16/00—Spray booths

Definitions

  • Electrostatic atomizer for the electrostatic coating of workpieces
  • the invention relates to an electrostatic atomizer for the electrostatic coating of workpieces, in particular for coating vehicle bodies or parts thereof, with a coating material.
  • electrostatic atomizers which are a coating material, in particular paints such.
  • paints such as paints
  • Wet paint or powder paint spray and electrically charged.
  • the atomized paint droplets or paint particles are ionized and accelerated toward the workpiece by means of an electric field established between the electrostatic atomizer and the workpiece, thereby increasing the deposition efficiency during coating.
  • this is a triboelectric charging, in which the atomized particles rub against a non-conductive material and are charged electrostatically, similar to the charging of a balloon with the help of animal skins.
  • the so-called internal charging is known in which the coating material is charged directly before the atomization inside the atomizer via an inner electrode.
  • paint robots are arranged with different atomizers, or arranged in a paint booth several painting robots.
  • a painting robot can also accommodate different electrostatic atomizers as a tool to obtain the desired Lackiertex.
  • this requires corresponding changeover times during the overall coating process.
  • an electrostatic atomizer of the type mentioned in which the electrostatic atomizer for electrostatic charging of the coating material has both an inner electrode and an outer electrode.
  • the inventors have recognized that, despite the increased cabling effort, which is difficult to design due to the high voltages used in the range of up to about 150kV, it may be useful to provide both an inner electrode and an outer electrode for charging, to provide an electrostatic atomizer for one combined indoor and outdoor charging. Because such an electrostatic atomizer with inner and outer electrode allows switching between the different chargeability Auflademechanismen on the atomizer itself. This eliminates known disadvantages such as increased space requirements or changeover times for a tool change to Lackierrobtoren. In addition, there are further advantages through the combined internal and external charging. Thus, already the application of the same high voltage to the inner electrode and the outer electrode via a common electrical lead can be advantageous. Because it can be achieved by a higher throughput of the charged coating material.
  • the inner electrode and the outer electrode can each be controlled separately via their own electrical supply line, as a result of which further diverse control schemes can be carried out and, above all, switching between different charging mechanisms can be realized.
  • the electrostatic atomizer may have a plurality of external electrodes, which are each controlled by a separate electrical supply line.
  • a ring of outward-facing external electrodes is provided for external charging at the front head end of the atomizer, surrounding the front part of the atomizer.
  • the outer electrodes protrude thereby in the vicinity of the spray cone or into this.
  • the outer electrode may be adapted to be brought into at least two different positions with respect to the front end of the atomizer.
  • the outer electrode may have a mechanism with which it can be applied to the atomizer head or spread apart from it. This will reduce the outside dimensions of the nebulizer when, for example, external charging is turned off. This can be advantageous, for example, when painting the interior of a vehicle body.
  • the position change of the outer electrode can be caused by actuators on the atomizer, such as air actuators.
  • the outer electrode has two latching positions and from the outside corresponding actuating forces acting on the outer electrode, for example by the painting robot moves the atomizer with the outer electrode at a stop along.
  • an electrostatic coating system can be provided with the electrostatic atomizer according to the invention.
  • the electrostatic coating system may comprise at least one high voltage source connected to the inner electrode, the outer electrode or both, and a control unit configured to drive the at least one high voltage source.
  • control unit can control different charging constellations.
  • the electrostatic coating system may comprise two high voltage sources, wherein one of the two high voltage source is connected to the inner electrode and the other of the two high voltage sources to the outer electrode.
  • control unit may be configured to apply high voltage of the same height or different height to the inner electrode and the outer electrode.
  • this can also include complete switching off of the high voltage at the inner electrode or at the outer electrode.
  • the control unit can also be set up to switch off and on the high voltage at the inner electrode and the outer electrode simultaneously or else at the same time.
  • control unit may be configured to change the respective high voltage of one or both of the high voltage sources continuously or quasi-continuously, in particular in opposite directions, with two high voltage sources, from one end value to another final value.
  • the control unit may preferably be designed to control the plurality of external electrodes separately.
  • an asymmetric external charging can be generated, which in turn generates an asymmetric spray cone.
  • the effect of the spray pattern change can be enhanced by a corresponding individual control of the high voltage at the individual electrodes. Because the higher the voltage applied to an outer electrode high voltage, the more spreads the spray cone in that section plane in which the outer electrode is located with respect to a central axis.
  • the associated high-voltage source can have a plurality of switchable outputs, which are controlled by the control unit.
  • the control unit for the individual leads each drive its own high voltage sources.
  • individual outer electrodes can be combined into groups, which can be acted upon in each case via a supply line together with a common high voltage.
  • control unit may preferably be set up such that initially a basic charge is generated via the inner electrode and the spray pattern is changed by connecting or disconnecting individual outer electrodes.
  • an electrostatic atomizer according to the invention and / or an electrostatic coating system according to the invention can be used for painting vehicle bodies or parts thereof. This increases the efficiency of the overall coating process over the previously known prior art.
  • Figure 1 shows an electrostatic atomizer according to the invention with an inner electrode and a ring of outer electrodes with two separate high voltage sources
  • Figure 2 shows an electrostatic atomizer according to the invention with an inner electrode and a ring of separately controllable outer electrodes
  • FIG. 3 shows an electrostatic atomizer according to the invention with an inner electrode and a ring of separately controllable and can be hinged to the atomizer outer electrodes;
  • FIG. 4 shows an electrostatic atomizer according to the invention with an inner electrode and a ring of outer electrodes with a common high-voltage source;
  • FIG. 1 shows an electrostatic coating system, denoted as a whole by 10, with an electrostatic atomizer 11, here in the form of a rotary atomizer.
  • the electrostatic atomizer 1 1 has a paint line 12, via which a rotary bell cup 14 at the front distal end of the electrostatic atomizer 1 1, a paint 16 is supplied as a coating material.
  • the electrostatic atomizer 1 1 then generates an initially rotationally symmetrical spray cone 18 of atomized paint 16, which is directed onto a workpiece 20.
  • the workpiece 20 for electrostatic coating via a holding device, not shown here, such as a skid for the promotion of vehicle bodies, electrically connected to ground potential 22.
  • the electrostatic atomizer 1 1 in the paint line 12 an electrically conductive region as an inner electrode 24 for the internal charging of the paint 16 before sputtering of the coating material.
  • This inner electrode 24 is connected via an electrical supply line 26 to a first high-voltage source 28, which in turn is in turn driven by a control unit 30.
  • the electrostatic atomizer 1 1 in addition to the inner electrode 24 at its front end a ring of a plurality of outer electrodes 32 a, 32 b and 32 c, of which only three are shown in the drawing.
  • the exact number of external electrodes 32a, 32b and 32c generally depends on the configuration of the nebulizer 11.
  • the outer electrodes 32a, 32b and 32c are each connected via an electrical lead 34 to a second high voltage source 36.
  • the second high-voltage source 36 is also actuated by the control unit 30.
  • the electrostatic coating system 10 of Figure 1 operates as follows:
  • control unit 30 drives either the first high voltage source 28 or the second high voltage source 36 or both to set the inner electrode 24 or the outer electrodes 32a, 32b, 32c under high voltage against the workpiece 20 and thereby to achieve an electrostatic charge of the paint 16.
  • control unit 30 for painting the inside of a vehicle body can only activate the internal charging via the first high-voltage source 28 and only activate the external charging via the second high-voltage source 36 for the painting process on the outside of the vehicle body.
  • control unit 30 is also configured, for example, to activate a basic charge via the first high-voltage source 28 by specifying a high-voltage value there.
  • the external charging can then additionally be activated via the second high-voltage source 36.
  • the control unit 30 may also be configured to continuously change from the internal charging via the first high voltage source 28 into an external charging via the second high voltage source 36 by gradually reducing the charge via the internal electrode 24 while charging via the external electrodes 32a, 32b and 32c is gradually increased.
  • the control unit 30 can also be operated in reverse tung generating a corresponding transition. In this way, with the electrostatic atomizer 1 1 most different transitions between internal charging and external charging of the coating material are conceivable and possible.
  • FIG. 2 shows an electrostatic coating system 10, which differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 in that individual electrical supply lines 34a, 34b and 34c are provided for the individual outer electrodes 32a, 32b and 32c of the atomizer 11, which are connected to the second high-voltage source 36 are connected.
  • the second high-voltage source 36 and the control unit 30 are arranged so that the individual outer electrodes 32a, 32b and 32c can be misted separately from one another with high voltage.
  • control unit 30 by respective driving of the second high voltage source 36 respectively drive certain of the outer electrodes 32 a, 32 b or 32 c to generate an external charging, which generates an asymmetric shape for the spray cone 18.
  • FIG. 3 shows an electrostatic coating system 10, which differs from the exemplary embodiment according to FIG. 2 in that the individual outer electrodes 32a, 32b and 32c of the atomizer 11 are each connected to the front end of the atomizer 11 via a latching joint 33.
  • this allows the outer electrodes 32a, 32b and 32c to be brought into different positions.
  • This makes it possible, for example, for the painting of the interior of a vehicle body, the high voltage on the outer electrodes 32a, 32b and 32c turn off and reduce the outer dimensions of the nebulizer 1 1 by folding the same.
  • the embodiment shown in Figure 3 also differs in the design of the high voltage source 36 for the outer electrodes 32a, 32b and 32c and their control via the control unit 30th
  • the local high-voltage source 36 has at its output a type of multiplex switch which switches the respective outputs for the electrical leads 34a, 34b and 34c on or off in order to activate different outer electrodes 32a, 32b and 32c.
  • This multiplex switch can then be controlled via the control line between the control unit 30 and the high voltage source 36.
  • Figure 3 shows a modification with several high voltage sources 36 for the respective leads 34a, 34b and 34c. This makes it possible to apply the individual outer electrodes 34a, 34b and 34c even with different high voltages.
  • individual outer electrodes 34a, 34b and 34c can also be fed in groups, in each case via a common supply lines 34a, 34b and 34c.
  • FIG. 4 shows an electrostatic coating system 10, which differs from the previous exemplary embodiments in that for the inner electrode 24 and the ring of outer electrodes 32a, 32b and 32c only one common first high-voltage source 28 is provided by the two electrical leads 26 and 34, preferably within the Zerstäuberkopfes, are interconnected. As a result, the internal charging and the external charging can only be switched on and off together.
  • Another variation, not shown, of the invention comprises a nebulizer, which in addition to the paint line 12 described above, also has a further paint line, which is optionally equipped with or without internal electrode. In this way, different types of paint can be used even more easily with both internal charging and external charging.

Landscapes

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

Abstract

Ein elektrostatischer Zerstäuber (11) zur elektrostatischen Beschichtung eines Werkstückes (20), insbesondere zur Beschichtung von Fahrzeugkarosserien oder Teilen davon, mit einem Beschichtungsmaterial (16) weist zur elektrostatischen Aufladung des Beschichtungsmaterials (16) sowohl eine Innenelektrode (24) als auch eine Außenelektrode (32a, 32b, 32c) aufweist.

Description

Elektrostatischer Zerstäuber zur elektrostatischen Beschichtung von Werkstücken
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Zerstäuber zur elektrostatischen Beschichtung von Werkstücken, insbesondere zur Beschichtung von Fahrzeugkarosserien oder Teilen davon, mit einem Beschichtungsmaterial.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es ist bekannt zur Beschichtung von Werkstücken elektrostatische Zerstäuber zu verwenden, welche ein Beschichtungsmaterial, insbesondere Lacke wie z.B. Nasslack oder Pulverlack, zerstäuben und elektrisch aufladen. Dadurch sind die zerstäubten Lacktröpfchen oder Lackpartikel ionisiert und werden mit Hilfe eines elektrischen Feldes, das zwischen dem elektrostatischen Zerstäuber und dem Werkstück aufgebaut wird, zum Werkstück beschleunigt, wodurch sich die Auftrageffizienz während des Beschichtens erhöht.
Zur elektrostatischen Aufladung sind dabei im Wesentlichen drei Aufladungsmechanismen bekannt.
Zum einen ist dies eine triboelektrische Aufladung, bei welcher die zerstäubten Partikel an einem an sich nicht leitfähigen Material entlang reiben und dabei - ähnlich wie bei der Aufladung eines Luftballons mit Hilfe von Tierfellen - elektrostatisch geladen werden.
Des Weiteren ist die sogenannte Innenaufladung bekannt, bei welcher das Beschichtungsmaterial direkt vor der Zerstäubung im Inneren des Zerstäubers über eine Innenelektrode aufgeladen wird.
Schließlich kennt man noch die sogenannte Außenaufladung, bei welcher das Beschichtungsmaterial nach dem Zerstäuben über mindestens eine Außenelektrode, welche sich in der Nähe oder im Sprühkegel des Zerstäubers befindet, aufgeladen wird. Die einzelnen Auflademechanismen haben unterschiedliche Vor- und Nachteile. Daher werden häufig für unterschiedliche Lackiervorgänge innerhalb eines Gesamtbeschich- tungsprozesses unterschiedliche Auflademechanismen eingesetzt.
Bei teil- oder vollautomatisierten Beschichtungsanlagen werden daher häufig entweder mehrere aufeinanderfolgende Lackierkabinen vorgesehen, in welchen Lackierroboter mit unterschiedlichen Zerstäubern angeordnet sind, oder in einer Lackierkabine mehrere Lackierroboter angeordnet. Ferner kann ein Lackierroboter auch unterschiedliche elektrostatische Zerstäuber als Werkzeug aufnehmen, um das gewünschte Lackierergebnis zu erhalten. Dies erfordert jedoch entsprechende Umrüstzeiten während des Gesamtbeschich- tungsprozesses.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen bekannten elektrostatischen Zerstäuber hinsichtlich des Auflademechanismus zu verbessern, insbesondere um unterschiedliche Effekte bei der Aufladung zu erhalten, ohne dabei die bisherigen Nachteile des erhöhten Platzbedarfs oder der Umrüstzeiten in Kauf zu nehmen.
Erfindungsgemäß wird dies durch einen elektrostatischen Zerstäuber eingangs genannter Art erreicht, bei welchem der elektrostatische Zerstäuber zur elektrostatischen Aufladung des Beschichtungsmaterials sowohl eine Innenelektrode als auch eine Außenelektrode auf weist.
Die Erfinder haben erkannt, dass es trotz des erhöhten Verkabelungsaufwands, welcher aufgrund der verwendeten Hochspannungen im Bereich von bis zu etwa 150kV schwierig zu gestalten ist, sinnvoll sein kann, sowohl eine Innenelektrode als auch eine Außenelektrode zur Aufladung vorzusehen, um einen elektrostatischen Zerstäuber für eine kombinierte Innen- und Außenaufladung bereitzustellen. Denn ein solcher elektrostatischer Zerstäuber mit Innen- und Außenelektrode erlaubt ein Umschalten zwischen den unterschied liehen Auflademechanismen am Zerstäuber selbst. Dadurch entfallen bekannte Nachteile wie erhöhter Platzbedarf oder Umrüstzeiten für einen Werkzeugwechsel an Lackierrobtoren. Zudem ergeben sich weitere Vorteile durch die kombinierte Innen- und Außenaufladung. So kann bereits das Anlegen derselben Hochspannung an die Innenelektrode und die Außenelektrode über eine gemeinsame elektrische Zuleitung vorteilhaft sein. Denn es kann dadurch ein höherer Durchsatz des aufgeladenen Beschichtungsmaterials erreicht werden.
Vorzugsweise sind die Innenelektrode und die Außenelektrode jedoch jeweils über eine eigene elektrische Zuleitung getrennt ansteuerbar, wodurch sich weitere vielfältige An- steuerungsschemen durchführen lassen und sich vor allem das Umschalten zwischen unterschiedlichen Auflademechanismen realisieren lässt.
Vorzugsweise kann der elektrostatische Zerstäuber mehrere Außenelektroden aufweisen, die jeweils über eine eigene elektrische Zuleitung ansteuerbar sind. Üblicherweise wird zur Außenaufladung am vorderen Kopfende des Zerstäubers ein Kranz von nach außen gerichteten Außenelektroden vorgesehen, die den vorderen Teil des Zerstäubers umgeben. Die Außenelektroden ragen dadurch in die Nähe des Sprühkegels oder in diesen hinein. Durch eigene elektrische Zuleitungen können unterschiedliche Bereiche des Sprühkegels unterschiedlich aufgeladen werden.
Vorzugsweise kann die Außenelektrode dazu eingerichtet sein, in zumindest zwei unterschiedliche Positionen bezüglich des vorderen Endes des Zerstäubers gebracht zu werden. Insbesondere kann die Außenelektrode einen Mechanismus aufweisen, mit welchem sie an den Zerstäuberkopf anlegbar oder von diesem abspreizbar ist. Dadurch lassen sich die Außenabmessungen des Zerstäubers verringern, wenn beispielsweise die Außenaufladung ausgeschaltet ist. Dies kann beispielsweise beim Lackieren des Innenbereiches einer Fahrzeugkarosserie vorteilhaft sein.
Der Positionswechsel der Außenelektrode kann durch Aktuatoren am Zerstäuber, wie beispielsweise Druckluftaktuatoren, veranlasst werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Außenelektrode zwei Rastpositionen hat und von außen entsprechende Betätigungskräfte auf die Außenelektrode wirken z.B. indem der Lackierroboter den Zerstäuber mit der Außenelektrode an einem Anschlag entlang bewegt. Vorzugsweise kann ein elektrostatisches Beschichtungssystem mit dem erfindungsgemäßen elektrostatischen Zerstäuber vorgesehen sein. Dabei kann das elektrostatische Beschichtungssystem mindestens eine Hochspannungsquelle, die mit der Innenelektrode, der Außenelektrode oder beiden verbunden ist, und eine Steuereinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Hochspanungsquelle anzusteuern.
Auf diese Weise kann die Steuereinheit unterschiedliche Aufladekonstellationen steuern.
Vorzugsweise kann das elektrostatische Beschichtungssystem zwei Hochspannungsquellen aufweisen, wobei eine der beiden Hochspannungsquelle mit der Innenelektrode und die andere der beiden Hochspanungsquellen mit der Außenelektrode verbunden ist.
Dies erlaubt durch Anschalten beider Hochspannungsquellen eine größere Ladungsmenge pro Zeit auf das Beschichtungsmaterial zu übertragen.
Vorzugsweise dabei kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, die Innenelektrode und die Außenelektrode mit Hochspannung gleicher Höhe oder unterschiedlicher Höhe zu beaufschlagen.
Insbesondere kann dies auch ein vollständiges Abschalten der Hochspannung an der Innenelektrode oder an der Außenelektrode umfassen.
Auch kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, die Hochspannung an der Innenelektrode und der Außenelektrode gleichzeitig oder aber auch ungleichzeitig ab- und anzuschalten.
Vorzugsweise kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, die jeweilige Hochspannung der einen oder beider Hochspannungsquelle kontinuierlich oder quasikontinuierlich, bei zwei Hochspannungsquellen insbesondere gegenläufig, von einem Endwert zu einem anderen Endwert zu verändern.
Auf diese Weise kann sanfter von einem Auflademechanismus zu einem anderen umgeschaltet werden, wodurch sich Übergänge zwischen Lackiervorgängen besser durchführen lassen. Vorzugsweise kann die Steuereinheit bei mehreren Außenelektroden mit eigenen elektrischen Zuleitungen dazu eingerichtet sein, die mehreren Außenelektroden getrennt anzusteuern. Dadurch kann z.B. eine asymmetrische Außenaufladung erzeugt werden, welche ihrerseits einen asymmetrischen Sprühkegel erzeugt. Dabei kann der Effekt der Sprühbildänderung durch eine entsprechende Einzelregelung der Hochspannung an den Einzelelektroden verstärkt werden. Denn je höher die an einer Außenelektrode anliegende Hochspannung ist, desto weiter spreizt sich der Sprühkegel in jener Schnittebene auf, in welcher die Außenelektrode bezüglich einer Zentralachse liegt.
Hierzu kann die zugehörige Hochspannungsquelle über mehrere schaltbare Ausgänge verfügen, die von der Steuereinheit angesteuert werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Steuereinheit für die einzelnen Zuleitungen jeweils eigene Hochspannungsquellen ansteuert. Zudem können auch einzelne Außenelektroden zu Gruppen zusammengefasst werden, die jeweils über einen Zuleitung zusammen mit einer gemeinsamen Hochspannung beaufschlagbar sind.
Vorzugsweise kann dabei die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, dass zunächst eine Grundlaufladung über die Innenelektrode erzeugt und über ein Zu- oder Abschalten einzelner Außenelektroden das Sprühbild verändert wird.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann ein erfindungsgemäßer elektrostatischer Zerstäuber und/oder ein erfindungsgemäßes elektrostatisches Beschichtungssystem zur Lackierung von Fahrzeugkarosserien oder Teilen davon verwendet werden. Dies erhöht die Effizienz des Gesamtbeschichtungsprozesses gegenüber des bisher bekannten Standes der Technik.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen elektrostatischen Zerstäuber mit einer Innenelektrode und einem Kranz von Außenelektroden mit zwei getrennten Hochspannungsquellen; Figur 2 einen erfindungsgemäßen elektrostatischen Zerstäuber mit einer Innenelektrode und einem Kranz von getrennt ansteuerbaren Außenelektroden;
Figur 3 einen erfindungsgemäßen elektrostatischen Zerstäuber mit einer Innenelektrode und einem Kranz von getrennt ansteuerbaren sowie an den Zerstäuberkopf anklappbaren Außenelektroden;
Figur 4 einen erfindungsgemäßen elektrostatischen Zerstäuber mit einer Innenelektrode und einem Kranz von Außenelektroden mit einer gemeinsamen Hochspannungsquelle;
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Figur 1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes elektrostatisches Beschichtungssystem mit einem elektrostatischen Zerstäuber 1 1 , hier in Form eines Rotationszerstäubers.
Der elektrostatische Zerstäuber 1 1 weist eine Lackleitung 12 auf, über welche einem Rotationsglockenteller 14 am vorderen distalen Ende des elektrostatischen Zerstäubers 1 1 ein Lack 16 als Beschichtungsmaterial zuführbar ist. Der elektrostatische Zerstäuber 1 1 erzeugt dann einen zunächst rotationssymmetrische Sprühkegel 18 aus zerstäubtem Lack 16, welcher auf ein Werkstück 20 gerichtet wird.
Wie symbolisch in den Figuren angedeutet, ist das Werkstück 20 zur elektrostatischen Be- schichtung über eine hier nicht gezeigte Haltevorrichtung, wie beispielsweise einen Skid zur Förderung von Fahrzeugkarosserien, elektrisch mit Erdpotential 22 verbunden.
Demgegenüber weist der elektrostatische Zerstäuber 1 1 in der Lackleitung 12 einen elektrisch leitfähigen Bereich als Innenelektrode 24 zur Innenaufladung des Lacks 16 vor dem Zerstäuben des Beschichtungsmaterials auf.
Diese Innenelektrode 24 ist über eine elektrische Zuleitung 26 mit einer ersten Hochspannungsquelle 28 verbunden, die ihrerseits wiederum von einer Steuereinheit 30 angesteuert wird. Darüber hinaus weist der elektrostatische Zerstäuber 1 1 zusätzlich zur Innenelektrode 24 an seinem vorderen Ende einen Kranz von mehreren Außenelektroden 32a, 32b und 32c auf, wovon hier nur drei in der Zeichnung gezeigt sind. Die genaue Anzahl der Außenelektroden 32a, 32b und 32c hängt im Allgemeinen jedoch von der Ausgestaltung des Zerstäubers 1 1 ab. Die Außenelektroden 32a, 32b und 32c sind jeweils über eine elektrische Zuleitung 34 mit einer zweiten Hochspannungsquelle 36 verbunden. Auch die zweite Hochspannungsquelle 36 wird von der Steuereinheit 30 angesteuert.
Das elektrostatische Beschichtungssystem 10 nach Figur 1 arbeitet wie folgt:
Je nach gewünschtem Auflademechanismus für einen anstehenden Lackiervorgang eines Gesamtbeschichtungsprozesses steuert die Steuereinheit 30 entweder die erste Hochspannungsquelle 28 oder die zweite Hochspannungsquelle 36 oder beide an, um die Innenelektrode 24 oder die Außenelektroden 32a, 32b, 32c unter Hochspannung gegenüber dem Werkstück 20 zu setzen und dadurch eine elektrostatische Aufladung des Lacks 16 zu erreichen.
Beispielsweise kann die Steuereinheit 30 zum Lackieren der Innenseite einer Fahrzeugkarosserie nur die Innenaufladung über die erste Hochspannungsquelle 28 aktivieren und für den Lackiervorgang auf der Außenseite der Fahrzeugkarosserie nur die Außenaufladung über die zweite Hochspannungsquelle 36 aktivieren.
Darüber hinaus ist die Steuereinheit 30 jedoch auch dazu eingerichtet, beispielsweise eine Grundaufladung über die erste Hochspannungsquelle 28 zu aktivieren, indem dort ein Hochspannungswert vorgegeben wird. Über die zweite Hochspannungsquelle 36 kann dann zusätzlich die Außenaufladung aktiviert werden.
Die Steuereinheit 30 kann auch dazu eingerichtet sein, von der Innenaufladung über die erste Hochspannungsquelle 28 kontinuierlich in eine Außenaufladung über die zweite Hochspannungsquelle 36 zu wechseln, indem die Aufladung über die Innenelektrode 24 nach und nach reduziert wird während die Aufladung über die Außenelektroden 32a, 32b und 32c nach und nach erhöht wird. Die Steuereinheit 30 kann auch in umgekehrter Rieh- tung einen entsprechenden Übergang erzeugen. Auf diese Weise sind mit dem elektrostatischen Zerstäuber 1 1 unterschiedlichste Übergänge zwischen Innenaufladung und Außenaufladung des Beschichtungsmaterials denkbar und möglich.
Figur 2 zeigt ein elektrostatisches Beschichtungssystem 10, welches sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 dadurch unterscheidet, dass für die einzelnen Außenelektroden 32a, 32b und 32c des Zerstäubers 1 1 jeweils eigene elektrische Zuleitungen 34a, 34b und 34c vorgesehen sind, die mit der zweiten Hochspannungsquelle 36 verbunden sind. Die zweite Hochspannungsquelle 36 und die Steuereinheit 30 sind dabei so eingerichtet, dass sich die einzelnen Außenelektroden 32a, 32b und 32c getrennt voneinander mit Hochspannung beschlagen lassen.
Auf diese Weise kann die Steuereinheit 30 durch entsprechende Ansteuerung der zweiten Hochspannungsquelle 36 jeweils bestimmte der Außenelektroden 32a, 32b oder 32c ansteuern, um eine Außenaufladung zu erzeugen, welche eine asymmetrische Form für den Sprühkegel 18 erzeugt.
Figur 3 zeigt ein elektrostatisches Beschichtungssystem 10, welches sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 dadurch unterscheidet, dass die einzelnen Außenelektroden 32a, 32b und 32c des Zerstäubers 1 1 jeweils über ein Rastgelenk 33 mit dem vorderen Ende des Zerstäubers 1 1 verbunden sind.
Wie durch die bogenförmigen Pfeile angedeutet, erlaubt dies, die Außenelektroden 32a, 32b und 32c in unterschiedliche Positionen zu bringen. Beispielsweise kann man die Außenelektroden 32a, 32b und 32c über nicht gezeigte Aktuatoren oder durch externe Betätigung an das vordere Ende des Zerstäubers 1 1 anklappen oder von diesem abspreizen. Dadurch kann man beispielsweise für die Lackierung des Innenraumes einer Fahrzeugkarosserie die Hochspannung an den Außenelektroden 32a, 32b und 32c ausschalten und durch Anklappen derselben die Außenabmessungen des Zerstäubers 1 1 verringern. Unabhängig von den anklappbaren Außenelektroden 32a, 32b und 32c unterscheidet sich das in Figur 3 gezeigte Ausführungsbeispiel auch in der Ausgestaltung der Hochspannungsquelle 36 für die Außenelektroden 32a, 32b und 32c und deren Ansteuerung über die Steuereinheit 30.
Zur Figur 2 ist denkbar, dass die dortige Hochspannungsquelle 36 am Ausgang eine Art Multiplex-Schalter aufweist, der die jeweiligen Ausgängen für die elektrischen Zuleitungen 34a, 34b und 34c an- oder ausschaltet, um unterschiedliche Außenelektroden 32a, 32b und 32c zu aktivieren. Dieser Multiplex-Schalter kann dann über die Steuerleitung zwischen Steuereinheit 30 und der Hochspannungsquelle 36 angesteuert werden.
Im Gegensatz dazu zeigt Figur 3 eine Abwandlung mit mehreren Hochspannungsquellen 36 für die jeweiligen Zuleitungen 34a, 34b und 34c. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Außenelektroden 34a, 34b und 34c sogar mit unterschiedlich hohen Hochspannungen zu beaufschlagen.
Selbstverständlich können die beiden Konzepte auch kombiniert werden. Zudem können einzelne Außenelektroden 34a, 34b und 34c auch in Gruppen zusammengefasst über jeweils eine gemeinsame Zuleitungen 34a, 34b und 34c gespeist werden.
Figur 4 zeigt ein elektrostatisches Beschichtungssystem 10, welches sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen dadurch unterscheidet, dass für die Innenelektrode 24 und den Kranz von Außenelektroden 32a, 32b und 32c nur eine gemeinsame erste Hochspannungsquelle 28 vorgesehen ist indem die beiden elektrischen Zuleitungen 26 und 34, vorzugsweise innerhalb des Zerstäuberkopfes, miteinander verbunden sind. Dadurch können die Innenaufladung und die Außenaufladung nur gemeinsam ein- und ausgeschaltet werden.
Eine weitere nicht dargestellte Abwandlung der Erfindung umfasst einen Zerstäuber, der zusätzlich zur oben beschriebenen Lackleitung 12 noch eine weitere Lackleitung aufweist, die wahlweise mit oder ohne Innenelektrode ausgestattet ist. Auf diese Weise können unterschiedliche Lacksorten noch einfacher sowohl mit Innenaufladung als auch Außenaufladung verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Elektrostatischer Zerstäuber (1 1 ) zur elektrostatischen Beschichtung von Werkstücken (20), insbesondere zur Beschichtung von Fahrzeugkarosserien oder Teilen davon, mit einem Beschichtungsmaterial (16), dadurch gekennzeichnet, dass der elektrostatische Zerstäuber (1 1 ) zur elektrostatischen Aufladung des Beschich- tungsmaterials (16) sowohl eine Innenelektrode (24) als auch eine Außenelektrode (32a, 32b, 32c) aufweist.
2. Elektrostatischer Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenelektrode (24) und die Außenelektrode (32a, 32b, 32c) jeweils über eine eigene elektrische Zuleitung (26, 34) getrennt ansteuerbar sind.
3. Elektrostatischer Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrostatische Zerstäuber (1 1) mehrere Außenelektroden (32a, 32b, 32c) aufweist, die jeweils über eine eigene elektrische Zuleitung (34a, 34b, 34c) ansteuerbar sind.
4. Elektrostatischer Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenelektrode (32a, 32b, 32c) dazu eingerichtet ist, in zumindest zwei unterschiedliche Positionen bezüglich des vorderen Endes des Zerstäubers (1 1 ) gebracht zu werden.
5. Elektrostatisches Beschichtungssystem (10) mit einem elektrostatischen Zerstäuber (1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrostatische Beschichtungssystem (10) mindestens eine Hochspannungsquelle (28, 36), die mit der Innenelektrode (24), der Außenelektrode (32a, 32b, 32c) oder beiden verbunden ist, und eine Steuereinheit (30) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Hochspanungsquelle (28, 36) anzusteuern.
6. Elektrostatisches Beschichtungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrostatische Beschichtungssystem (10) zwei Hochspannungsquellen (28, 36) aufweist, wobei eine der beiden Hochspannungsquelle (28) mit der Innenelektrode (24) und die andere der beiden Hochspannungsquellen (36) mit der Außenelektrode (32a, 32b, 32c) verbunden ist.
7. Elektrostatisches Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, die Innenelektrode (24) und die Außenelektrode (32a, 32b, 32c) mit Hochspannung gleicher Höhe oder unterschiedlicher Höhe zu beaufschlagen.
8. Elektrostatisches Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, die jeweilige Hochspannung der einen oder beider Hochspannungsquelle (28, 36) quasikontinuierlich, bei zwei Hochspannungsquellen (28, 36) insbesondere gegenläufig, von einem Endwert zu einem anderen Endwert zu verändern.
9. Elektrostatisches Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8 mit einem elektrostatischen Zerstäuber (1 1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) dazu eingerichtet ist, die mehreren Außenelektroden (32a, 32b, 32c) getrennt anzusteuern.
10. Verwendung eines elektrostatischen Zerstäubers (1 1) und/oder eines elektrostatischen Beschichtungssystems (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Lackierung von Fahrzeugkarosserien (20) oder Teilen davon.
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