WO1994014545A1 - Verfahren zum aufbringen eines lacküberzugs auf ein werkstück - Google Patents

Verfahren zum aufbringen eines lacküberzugs auf ein werkstück Download PDF

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WO1994014545A1
WO1994014545A1 PCT/DE1993/001181 DE9301181W WO9414545A1 WO 1994014545 A1 WO1994014545 A1 WO 1994014545A1 DE 9301181 W DE9301181 W DE 9301181W WO 9414545 A1 WO9414545 A1 WO 9414545A1
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workpiece
lacquer
spray jet
jet
paint
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PCT/DE1993/001181
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Guenther Bensch
Hans-Ruediger Proehl
Franz Baritsch
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Robert Bosch Gmbh
Wiedenbach Apparatebau Gmbh
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    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/16—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for controlling the spray area
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    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
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    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
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    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/002—Processes for applying liquids or other fluent materials the substrate being rotated

Definitions

  • the invention is based on a method for applying a lacquer coating according to the preamble of the main claim.
  • the lacquer is applied in the form of a spray jet and the exact positioning and sharp side delimitation of the lacquer coating is achieved by covering elements which are placed over the workpiece before the lacquer is sprayed on and then removed again from the latter. This process is cumbersome, especially since the cover elements have to be stripped at short intervals if the requirements placed on the positioning and side limitation of the lacquer coating are to be met reliably.
  • the known method is not suitable for automated production, in which a rapid changeover to the painting of different workpieces or different areas of workpieces should be possible.
  • the prior art also includes a method in which an ink-like liquid is applied to a workpiece in the form of a bundled spray jet which is position-controlled by electrode plates in order to produce a typeface.
  • the method according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that it does not require cover elements and can therefore be easily automated.
  • the targeted application of the varnish in the form of a sharply bundled jet minimizes the varnish consumption and largely prevents contamination of the surrounding areas of the work place and the resulting odor nuisance, so that the process according to the invention is also more environmentally friendly than the one above known method mentioned.
  • a particularly uniform and homogeneous surface of the lacquer coating results when the spray jet and / or the workpiece are moved back and forth in an oscillating manner.
  • the oscillating movement of the spray jet can be caused, for example, by mechanically moving the spray nozzle or the spray head.
  • the oscillating movement of the spray jet is generated in that an electrically conductive and / or ionizable lacquer is used and the spray jet is passed between electrode plates which are connected to a device for oscillating jet control.
  • Appropriate programming of the control unit allows the movement characteristics to be easily adapted to the particulars of the particular application, even when the spray nozzle is stationary.
  • the method according to the invention can advantageously also be used to process two component paints, the two components of the paint being sprayed onto the same target point or target area "wet on wet" simultaneously or briefly in succession.
  • a preferred area of application of the method according to the invention is the painting of sections delimited in the axial direction or ring areas of rotationally symmetrical workpieces, for example of injection valves for motor vehicles, the two end areas of which should have a bright metallic surface.
  • the spray jet of the lacquer can be guided in an oscillating manner over the entire axial width of the ring area.
  • the device for oscillating beam control can advantageously also control a drive for the rotation and the axial feed of the workpiece.
  • the method according to the invention can of course also be used to apply precisely position-oriented and limited lacquer layers on flat surfaces on workpieces or substrates.
  • a workpiece 1 namely an injection valve, is provided with a closed lacquer coating in the rotationally symmetrical region 2 identified by a double arrow.
  • the paint is fed via a feed line 3 to a spray head 4, in which the paint is electrostatically charged or processed and shaped into a sharply focused spray jet.
  • the spray nozzle of the spray head 4, which is not visible in the drawing, is coaxially opposite a collecting funnel 5, from which a return line 6 leads back to a paint container.
  • an electrode plate 8, 9 are arranged on both sides of the common axis 7 of these parts at different distances, which are connected via lines 10, 11 to a programmable control device 12.
  • the workpiece 1 is clamped in a device, which is indicated in the drawing by two coaxially opposite centering and clamping elements 14, 15.
  • the device is provided with a motor drive 16, which is able to rotate the clamped workpiece 1 in the direction of arrow 17 and to move it back and forth in the direction of the double arrow 18.
  • the drive 16 is controlled by the control device 12 synchronously with the two electrode plates 8, 9 in the manner described below.
  • the two electrode plates 8, 9 generate an electrostatic field which directs a spray jet 20 of the paint emerging from the spray head 4 out of the axis 7 and towards the area 2 of the workpiece 1 to be painted.
  • the electrode plates 8, 9 are switched in an oscillating manner via the control unit 12 in such a way that the spray jet 20 oscillates back and forth between the position drawn with a solid line and the position indicated with a broken line 20a.
  • the workpiece 1 is rotated by the drive 16 and axially displaced from an initial position to such an extent that the spray jet 20 sweeps over the entire area 2 of the workpiece 1 without gaps. With each revolution of the workpiece 1, a paint strip 21 is applied to the workpiece surface, the width of which corresponds to the oscillation stroke of the spray jet 20.
  • the spray jet 20 hits multiple points on the area 2 to be painted, so that despite the sharp bundling of the spray jet 20, a homogeneous coating of paint with an exact edge limitation results.
  • the electrostatic field between the two electrode plates 8, 9 is switched off in the event of a further, optionally throttled, paint supply, whereupon the spray jet emerging as an idle jet arrives in the collecting funnel 5 and from there into the return line 6.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Bei dem Verfahren der gattungsmäßigen Art wird der Lack in Form eines scharf gebündelten Spritzstrahls (20) auf das Werkstück (1) aufgetragen und durch gesteuertes Bewegen beziehungsweise Oszillieren des Spritzstrahls (20) und/oder des Werkstücks (1) der Spritzstrahl (20) über den gesamten zu lackierenden Bereich (2) der Werkstückoberfläche geführt. Das hat gegenüber dem bekannten Verfahren, bei denen der Lack als Sprühstrahl auf das Werkstück aufgebracht wird, den Vorteil, daß Abdeckelemente entfallen, der Lackverlust minimiert und das Verfahren einfach automatisiert werden kann. Bevorzugtes Anwendungsgebiet: Verfahren zum Teilumspritzen rotationssymmetrischer Werkstücke, wie Einspritzventile von Kraftfahrzeugen.

Description

Verfahren zum Aufbringen eines Lacküberzugs auf ein Werkstück
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Aufbringen eines Lacküberzuges nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Verfahren dieser Gattung wird der Lack in Form eines Sprühstrahls aufgetragen und die exakte Positionierung und scharfe Seitenbe¬ grenzung des Lacküberzugs durch .Abdeckelemente erreicht, die vor dem Aufspritzten des Lacks über das Werkstück gelegt und danach wieder von diesem entfernt werden. Dieses Verfahren ist umständlich, zumal die Abdeckelemente in kurzen Zeitabständen entlackt werden müssen, wenn die an die Positionierung und Seitenbegrenzung des Lacküberzugs gestellten Forderungen sicher erfüllt werden sollen. Außerdem eignet sich das bekannte Verfahren nicht für eine automatisierte Fertigung, in welcher eine rasche Umstellung auf das Lackieren unterschied¬ licher Werkstücke beziehungsweise unterschiedlicher Bereiche von Werkstücken möglich sein soll.
Zum Stand der Technik zählt ferner ein Verfahren, bei welchem eine tintenähnliche Flüssigkeit in Form eines gebündelten, durch Elektro¬ denplatten lagegesteuerten Spritzstrahls zum Erzeugen eines Schrift¬ bildes auf ein Werkstück aufgebracht wird. Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß es ohne .Abdeckelemente auskommt und sich daher einfach automatisieren läßt. Durch das gezielte Auf¬ bringen des Lacks in Form eines scharf gebündelten Strahls wird der Lackverbrauch minimiert und eine Verschmutzung der umliegenden Be¬ reiche der Arbeitsstelle sowie eine dadurch bedingte Geruchsbe¬ lästigung weitgehend vermieden, so daß das erfindungsgemäße Ver¬ fahren auch umweltfreundlicher als das vorstehend angeführte be¬ kannte Verfahren ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch möglich.
Eine besonders gleichmäßige und homogene Oberfläche des Lacküberzugs ergibt sich, wenn der Spritzstrahl und/oder das Werkstück oszil¬ lierend hin- und herbewegt werden.
Die oszillierende Bewegung des Spritzstrahls kann beispielsweise durch mechanisches Bewegen der Spritzdüse beziehungsweise des Spritzkopfes hervorgerufen werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die oszil¬ lierende Bewegung des Spritzstrahls dadurch erzeugt, daß ein elektrisch leitfähiger und/oder ionisierbarer Lack verwendet und der Spritzstrahl zwischen Elektrodenplatten hindurchgeführt wird, die an ein Gerät zur oszillierenden Strahlsteuerung angeschlossen sind. Durch entsprechende Programmierung des Steuergerätes kann die Be¬ wegungscharakteristik auch bei feststehender Spritzdüse den Beson¬ derheiten des jeweiligen Anwendungsfalles einfach angepaßt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich vorteilhaft auch zwei Komponentenlacke fertigungsgerecht verarbeiten, wobei die beiden Komponenten des Lacks gleichzeitig oder kurzzeitig aufeinan¬ derfolgend jeweils auf ein- und denselben Zielpunkt beziehungsweise Zielbereich "naß in naß" aufgespritzt werden.
Um ein Verkleben der Spritzdüse zu vermeiden, wird weiter vorge¬ schlagen, daß beim Werkstückwechsel ein Leerlaufstrahl des Lacks in einer Rückführeinrichtung aufgefangen wird.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Lackieren von in Achsrichtung begrenzten Abschnitten be¬ ziehungsweise Ringbereichen von rotationssymmetrischen Werkstücken, beispielsweise von Einspritzventilen für Kraftfahrzeuge, deren beide Stirnbereiche eine metallisch blanke Oberfläche haben sollen. Bei relativ schmalen Ringbereichen kann der Spritzstrahl des Lacks oszillierend über die ganze axiale Breite des Ringbereichs geführt werden. Beim Aufbringen von in Achsrichtung breiten Lacküberzügen kann es zweckmäßig sein, den Oszillationshub des Spritzstrahls kleiner als die axiale Erstreckung des zu lackierenden Werkstückab¬ schnitts zu bemessen und dem Werkstück einen axialen Vorschub zu erteilen. In diesem Fall kann vorteilhaft das Gerät zur oszillieren¬ den Strahlsteuerung auch einen Antrieb für die Drehung und den axialen Vorschub des Werkstücks steuern.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann selbstverständlich auch zum Auftragen von exakt lageorientierten und begrenzten Lackschichten auf ebenen Flächen an Werkstücken beziehungsweise Substraten abge¬ wendet werden. Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des er- findungsge äßen Verfahrens ist in der Zeichnung schematisch darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der dargestellten Einrichtung wird ein Werkstück 1, nämlich ein Einspritzventil, in dem durch einen Doppelpfeil gekennzeichneten, rotationssymmetrischen Bereich 2 mit einem geschlossenen Lacküberzug versehen. Der Lack wird über eine Zuleitung 3 einem Spritzkopf 4 zugeführt, in welchem der Lack elektrostatisch aufgeladen be¬ ziehungsweise aufbereitet und zu einem scharf gebündelten Spritz¬ strahl geformt wird. Der in der Zeichnung nicht sichtbaren Spritz¬ düse des Spritzkopfes 4 liegt koaxial ein Auffangtrichter 5 gegen¬ über, von dem eine Rückleitung 6 zurück zu einem Lackbehälter führt.
Zwischen dem Spritzkopf 4 und dem Auffangtrichter 5 sind zu beiden Seiten der gemeinsamen Achse 7 dieser Teile mit unterschiedlichem Abstand je eine Elektrodenplatte 8, 9 angeordnet, die über Leitungen 10, 11 an ein programmierbares Steuergerät 12 angeschlossen sind. Das Werkstück 1 ist in eine Vorrichtung eingespannt, die in der Zeichnung durch zwei sich koaxial gegenüberliegende Zentrier- und Spannelemente 14, 15 angedeutet ist. Die Vorrichtung ist mit einem motorischen Antrieb 16 versehen, der das eingespannte Werkstück 1 in Richtung des Pfeils 17 zu drehen und in Richtung des Doppelpfeiles 18 hin- und her zu bewegen vermag. Der Antrieb 16 wird vom Steuer¬ gerät 12 synchron mit den beiden Elektrodenplatten 8, 9 in der nach¬ stehend beschriebenen Weise gesteuert. Bei einem Lackiervorgang erzeugen die beiden Elektrodenplatten 8, 9 ein elektrostatisches Feld, das einem aus dem Spritzkopf 4 aus¬ tretenden Spritzstrahl 20 des Lackes aus der Achse 7 aus- und auf den zu lackierenden Bereich 2 des Werkstücks 1 hinlenkt. Dabei werden die Elektrodenplatten 8, 9 über das Steuergerät 12 derart oszillierend geschaltet, daß sich der Spritzstrahl 20 zwischen der mit einer vollen Linie gezeichneten Lage in die mit einer ge¬ strichelten Linie 20a angedeuteten Lage oszillierend hin- und her¬ bewegt. Gleichzeitig wird das Werkstück 1 durch den Antrieb 16 ge¬ dreht und axial aus einer Anfangsstellung heraus soweit verschoben, daß der Spritzstrahl 20 den gesamten Bereich 2 des Werkstücks 1 spaltfrei überstreicht. Dabei wird bei jeder Umdrehung des Werk¬ stücks 1 ein Lackstreifen 21 auf die Werkstückoberfläche aufge¬ tragen, dessen Breite dem Oszillierhub des Spritzstrahls 20 ent¬ spricht.
Bei dem beschriebenen Verfahren trifft der Spritzstrahl 20 mehrfach auf jeden Punkt des zu lackierenden Bereichs 2 auf, so daß sich trotz der scharfen Bündelung des Spritzstrahls 20 ein homogener Lacküberzug mit exakter Kantenbegrenzung ergibt. Während des Werk¬ stückwechsels wird bei weiterer, gegebenenfalls gedrosselter Lack¬ zufuhr das elektrostatische Feld zwischen den beiden Elektroden¬ platten 8, 9 abgeschaltet, worauf der weiter austretende Spritz¬ strahl als Leerlaufstrahl in den Auffangtrichter 5 und von dort in die Rückleitung 6 gelangt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Aufbringen eines Lacküberzugs auf ein Werkstück, der einen vorgegebenen Bereich der Werkstückoberfläche exakt mit scharfer seitlicher Begrenzung überdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack in Form eines gebündelten Spritzstrahls (20) auf das Werkstück (1) aufgetragen wird, und daß durch gesteuertes Bewegen des Spritzstrahls (20) und/oder des Werkstücks (1) der Spritzstrahl (20) über den gesamten zu lackierenden Bereich (2) der Werkstück¬ oberfläche geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzstrahl (20) und/oder das Werkstück (1) oszillierend hin- und herbewegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch leitfähiger und/oder ionisierbarer Lack verwendet und der Spritzstrahl (20) zwischen Elektrodenplatten (8, 9) hindurchgeführt wird, die an ein Gerät (12) zur oszillierenden Strahlsteuerung angeschlossen sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß ein Zweikomponentenlack verwendet wird und die beiden Komponenten "naß in naß" aufgespritzt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß beim Werkstückwechsel ein Leerlaufstrahl des Lacks in einer Rückführeinrichtung (5, 6) aufgefangen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß es zum Lackieren von in Achsrichtung begrenzten Abschnitten beziehungsweise Ringbereichen (2) von rotationssymme¬ trischen Werkstücken (1) verwendet wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (12) zur oszilierenden Strahlsteuerung auch einen An¬ trieb (16) für die Drehung und den axialen Vorschub des Werkstücks (1) steuert.
PCT/DE1993/001181 1992-12-19 1993-12-10 Verfahren zum aufbringen eines lacküberzugs auf ein werkstück WO1994014545A1 (de)

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