WO2012167885A1

WO2012167885A1 - Lackieranlage

Info

Publication number: WO2012167885A1
Application number: PCT/EP2012/002304
Authority: WO
Inventors: Carlos Ribeiro
Original assignee: Oerlikon Trading Ag, Trübbach
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2012-12-13
Also published as: CN103717318B; DE102011106196A1; EP2718024A1; US20140123894A1; KR20140034899A; PL2718024T3; JP2014523799A; CN103717318A; US10016774B2; JP2017094331A; PT2718024T; EP2718024B1; JP6251423B2; ES2609856T3; HUE032887T2; KR102017351B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lackieranlage deren einzelne, für unterschiedliche Prozessschritte notwendigen Apparaturen in einzelnen abtrennbaren Modulen untergebracht sind, wodurch die Installation der Lackieranlage und die diesbezüglich Wartung und Instandhaltung erheblich vereinfacht wird.

Description

Lackieranlage

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Beschichten eines Substrates mit zumindest einer organischen Lackschicht. Mit der erfindungsgemässen Anlage kann insbesondere eine Lackschicht mittels Aufsprühen appliziert werden.

Um eine solche Lackschicht auf ein Substrat aufzubringen bedarf es in der Regel eine Anzahl von Prozessschritten. In einem ersten Schritt wird die Substratoberfläche typischerweise gereinigt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Luftdruck und/oder mit Mitteln zum ionisieren der Oberfläche gemacht werden bzw. mittels Bestrahlen der Oberfläche mit einem flüssigem Medium, wie Wasser oder wässrige bzw. alkoholische oder lösemittelhaltige Lösung, oder mit einem Festkörper, wie Strahlgut oder C02, oder mittels Tauchen der Substrate in einer wässrige bzw. alkoholische oder lösemittelhaltige Lösung, eventuell unter Einwirkung von Wellen, wie Ultraschall- oder Mikrowellen.

In einem zweiten Schritt wird dann die eigentliche Lackschicht beispielsweise mittels Aufsprühen einer Lackdispersion aufgebracht. Es folgt ein Schritt während dessen das bereits belackte Substrat ausgebacken wird. Dies kann mittels Erwärmung in Umluft und/oder mittels Beaufschlagung mit Infrarotstrahlung (IR) bei zum Beispiel 50-80°C erfolgen. Dabei wird im Wesentlichen das üblicherweise in der Lackdispersion vorhandene Lösungsmittel verdunstet. Im Falle eines heute sehr weit verbreiteten UV-härtenden Lacks, d.h. eines Lackes, der mittels Ultraviolettem Licht vernetzt wird erfolgt diese Härtung in einem der Lösungsmittelverdunstung sich anschliessenden Schritt.

Meistens sind Lacke im Einsatz welche auf in Lösungsmittel dispergierten organischen Substanzen basieren. Als Lösungsmittel kommen wässrige Lösungen, organische oder auch anorganische Lösungsmittel in Betracht. Die Lacke können auch wasserbasierend sein. Die Vernetzung kann thermisch oder strahlenhärtend erfolgen.

Alle die oben beschriebenen Schritte können in einer einzigen Kammer bei im Wesentlichen ruhenden Substrat vollzogen werden. Allerdings besteht bei einer solchen Multifunktionskammer mit Batchbetrieb das Problem, dass Gerätschaften welche zur

BESTÄTIGUNGSKOPIE Reinigung und zur Härtung des Lackes verwendet werden, Gefahr laufen mit Lackdispersion kontaminiert und oder von den verdunsteten Lösungsmitteln angegriffen zu werden.

Aus diesem Grund ist es heute üblich die oben beschriebenen Schritte an unterschiedlichen Orten und in räumlich getrennten Abschnitten im Inline-Betrieb durchzuführen. Figur 1 zeigt eine dementsprechende Anlage mit zu lackierenden Substraten 31, 33, 35, 37, 39 und 41. Dabei wird eine langgezogene Kammer 1 in mehrere, durch Türen 3, 5, 7, 9 getrennte Abschnitte 1 1, 13, 15, 17, 19 aufgeteilt, wobei in jedem Abschnitt die für den dort zu tätigenden Schritt benötigten Apparaturen vorgesehen sind. Am Anfang der Kammer befindet sich eine Eingangsschleuse 21 und am Ende der Kammer befindet sich eine Ausgangsschleuse 23. Die zu lackierenden Substrate werden mittels einer Transporteinrichtung 25 in die Kammer und zu den unterschiedlichen Stationen, sowie aus der Kammer heraus transportiert. Die Transporteinrichtung 25 wird in der Regel kontinuierlich bzw. intermittierend betrieben, wobei die Substrate 31, 33, 35, 37, 39 und 41 alle gleichzeitig bewegt werden. Im Fall, dass manche Substrate in einem der getrennten Abschnitte 1 1 , 13, 15, 17 oder 19 ohne Fortbewegung behandelt werden sollen, solange andere weiterhin transportiert werden, sind jene stillzulegende Substrate durch geeignete Mechanismen von der Transporteinrichtung 25 zu trennen; dadurch wird die Transporteinrichtung 25 wesentlich komplizierter und aufwendiger. Diese Transporteinrichtung 25 bildet eine untrennbare Einheit über die gesamte Lackieranlage mit einem weiteren Nachteil, dass die aufgeteilte Abschnitte 1 1, 13, 15, 17 und 19 nur unzureichend voneinander getrennt werden; dementsprechende werden die einzelne Abschnitte 1 1, 13, 15, 17 und 19 vergrößert, mit dem Nachteil, dass die gesamte Anlage deutlich größer gestaltet werden muss.

Im oberen Bereich jedes Abschnittes 11, 13, 15, 17 und 19 ist in der Regel die Frischluftzufuhr- und im unteren Bereich eine Abzugsvorrichtung vorgesehen, welche Luft und Gase aus den Kammerabschnitten abzieht und einem Reinigungssystem (nicht gezeigt) zuführt. Durch die Trennung der Abschnitte für die unterschiedlichen Prozessschritte gemäss Stand der Technik wird zwar erreicht, dass sich die unterschiedlichen Prozessschritte nicht gegenseitig negativ beeinflussen. Allerdings hat eine solche Lackieranlage aufgrund ihrer Grösse den Nachteil, nur mit erheblichem logistischem Aufwand transportiert werden zu können. Die Montage und Installation dieser Anlage ist damit ebenfalls mit grossem Aufwand verbunden; insbesondere ist es zu berücksichtigen, dass diese Anlagen aus diesem Grund nicht vollständig beim Anlagenhersteller aufgebaut werden, was den großen Nachteil mit sich bringt, dass die vollständige und endgültige Abstimmung aller Anlagenfunktionen und der entsprechenden Prozessschritte erst beim Anlagenabnehmer erfolgen kann.

Eine weitere Ausführung einer Lackieranlage 301, siehe Figur 3, nach dem Stand der Technik, die einige der oben genannten Nachteile versucht zu überwinden, wird wie folgt erläutert:

Die im Wesentlichen voneinander zu trennende Abschnitte der Reinigung, des Lackauftrags und der Härtung werden nicht inline angeordnet, sondern unmittelbar neben der Transporteinrichtung 303 z.B. als getrennte Prozesskammern 305, 307, 309, 31 1 mit Bearbeitungsstationen. Dafür sind entsprechende Handhabungsvorrichtungen 313, 315, 317, 319 erforderlich, die die Substrate bzw. mit Substraten beladenen Träger von der Transporteinrichtung 303 abnehmen und in die jeweilige Bearbeitungsstation innerhalb jeder getrennten Prozesskammer positioniert. Die Transportvorrichtung 303 wird in diesem Fall intermittierend betrieben, d.h. der Transport der Substrate bzw. der Träger erfolgt nicht kontinuierlich.

Die einzelnen Prozesskammern 305, 307, 309, 31 1 können in diesem Fall sehr gut voneinander getrennt werden, aber andere wesentliche Nachteile bleiben erhalten, wie die Größe der gesamten Lackieranlage und dass die Transporteinrichtung weiterhin eine untrennbare Einheit bildet. Es kommen andere Nachteile hinzu, wie der erforderliche Mehraufwand für Handhabungsvorrichtungen, die erweiterte Anlagengröße zur Aufstellung dieser Handhabungsvorrichtungen und insbesondere die Notwendigkeit der Bildung eines größeren Raumes 321 im Bereich der kompletten Transporteinrichtung mit einer außerordentlichen Raumqualität in Bezug auf Staubfreiheit und Reinheit der Luft. Die entsprechende Luftaufbereitung ist sehr kostspielig, nicht nur Investitionen für die Anschaffung der Gerätschaft, sondern auch die erhöhten Betriebskosten, im Wesentlichen für Energie und im Bereich der Filtertechnik. Es besteht also das Bedürfnis nach einer Lackieranlage welche die oben erwähnten Nachteile des Stand der Technik überwindet. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lackieranlage anzugeben, mit welcher die oben erwähnten Nachteile überwunden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine modulare Lackieranlage gemäss Anspruch 1 gelöst. Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten einzelnen langgezogenen Prozesskammer bzw. der Aufstellung von parallelen Prozesskammern wird erfindungsgemäss die Kammer entsprechend der Anzahl der Prozessschritte in einzelne, völlig getrennt arbeitende Module unterteilt. Jedes dieser Module umfasst vorzugsweise in seinem oberen Teil eine Frischluftzufuhr- und im unteren Bereich eine Abzugsvorrichtung für Luft und Gase und ebenfalls in seinem unteren Teil eine Transportvorrichtung. Jedes dieser Module umfasst eine Eingangstüre sowie eine Ausgangstüre. Mit dem Begriff„Türe" ist im Zusammenhang dieser Beschreibung jeder Art von Verschlussmechanismus für eine Öffnung gemeint, durch die die Substrate aus dem jeweiligen Modul hinein oder heraus transportiert werden sollen.

Die einzelnen Module werden dann so aneinandergereiht, dass die Ausgangstüre eines Modules jeweils Verbindung mit der Eingangstüre des sich anschliessenden Moduls hat. Mit Verbindung ist hierbei gemeint, dass ein mit Substraten beladene Träger aus der Ausgangstüre eines Moduls zu Eingangstüre eines nachfolgenden Moduls transportiert werden kann. Vorzugsweise ist die Ausgangstüre eines Moduls in unmittelbarer Nachbarschaft zur Eingangstüre des sich anschliessenden Moduls angeordnet bzw. bilden Ausgangs- und Eingangstüre eine Einheit mit einem gemeinsamen Antrieb. Lediglich die Eingangstüre des ersten Moduls der Anlage und die Ausgangstüre des letzten Moduls der Anlage stehen isoliert da, d.h. stehen nicht in Verbindung mit einer Türe eines anderen Moduls. Auf Eingangs- und/oder Ausgangstüre kann nach dem Sinne dieser Erfindung in einzelnen Modulen eventuell verzichtet werden, falls der jeweilige Prozessschritt es erlaubt und oder die Luftströmungs Verhältnisse so ausgewählt werden, dass eine gegenseitige Kontamination bzw. Verschmutzung oder Verschleppung von Verunreinigungen zwischen den einzelnen Modulen vermieden werden kann.

Die Module werden jeweils einzeln von einer zentralen Steuereinheit gesteuert. Vorzugsweise erhält jedes Modul seine eigene Steuerungskomponenten, wo alle zu steuerende Anlagenbestandteile angeschlossen werden; die so dezentral angeordnete Steuerungskomponenten sind dann mit der zentralen Steuerung über ein einfaches Kabel zu verbinden bzw. über drahtlose Kommunikation oder eventuell über eine Master-Slave Konfiguration zu steuern.

Diese erfindungsgemässe Bauweise hat den wesentlichen Vorteil, dass nur die zu jedem Modul gehörenden Komponenten miteinander elektrisch verbunden und daher deutlich weniger Kabelmaterial und Montageaufwand erforderlich sind; ein weiterer Vorteil ist, dass die Notwendigkeit der Aufstellung eines zentralen Schaltschrankes entfällt. Aufgrund der modularen Bauweise der Lackieranlage mit völlig eigenständigen Modulen lässt sich diese Einfach und mit wenig Aufwand zu ihrem Bestimmungsort in Einzelmodulen transportieren. Auch die Aufstellung, Montage und Inbetriebnahme wird dadurch erheblich vereinfacht. Die Vorteile sind u.a. die Kosten- und Zeitersparnisse, aber auch die durch die im Betrieb des Anlagenherstellers bereits zusammengebaute und getestete Lackieranlage gewonnene Betriebssicherheit innerhalb kürzester Aufenthaltsdauer bei Anlagenabnehmer.

Die Erfindung wird nun im Detail anhand eines Beispiels und mit Hilfe der Figuren beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Lackieranlagen in Inlinebauweise gemäss dem Stand der Technik

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemässe Lackieranlage in modularer Bauweise

Figur 3 zeigt eine Lackieranlage in modularer Bauweise mit diskontinuierlichem Betrieb.

Die Lackieranlagen gemäss Stand der Technik (Figuren 1 und 2) wurde bereits oben besprochen. Figur 2 zeigt eine Lackieranlage 201 erfindungsgemäss in modularer Bauweise. Gezeigt sind die Module für die Eingangsreinigung 203 unter anderem mittels ionisierender Strahlen 21 1 , für die Lackierung 205 mittels einer Spritzdüse an einem Roboterarm 213, für das Entfernen der Lösungsmittel (Ausbacken) 207 durch Erwärmen mittels IR-Strahler 215 und für das Vernetzen des Lackes (Aushärten) 209 mittels UV Licht von einer Lampe 217. Jedes dieser Module umfasst jeweils eine eigene Steuerung 221 , 223, 225, 227, welche ihrerseits durch eine Zentrale Steuerung 229 gesteuert werden. Durch die Modulsteuerungen werden die im unteren Bereich des Moduls angeordneten Transporteinrichtungen 231, 233, 235 und 237 sowie die Eingangstüren 241, 243, 245, 247 und die Ausgangstüren 251, 253, 255, 257 gesteuert. Sollten sich die Bearbeitungsschritte zweier benachbarter Module nicht negativ beeinflussen, so kann eventuell auf die entsprechenden Türen verzichtet werden. Auch ist es nicht unbedingt notwendig, dass dort wo sich ein Modul an das andere Modul reiht sowohl Ausgangstüre des einen Moduls als auch Eingangstüre des anderen Moduls realisiert sind. Ausserdem werden durch die Modulsteuerungen die Funktionseinheiten wie Spritzdüse und Roboterarm 213, IR-Strahler 215, UV-Lampe 217und auch die an jedem Modul vorgesehenen Belüftungseinrichtungen 261, 263, 265 und 267 gesteuert. Damit ist jedes Modul ein für sich im Wesentlichen autark funktionierendes Modul, deren Zusammenwirken durch die zentrale Steuerung 229 gesteuert wird. Die zu lackierenden Substrate sind in der Figur 1 nicht mit Referenzzeichen belegt, sind aber dort durch Flächenschraffur gekennzeichnet. Am Substrat, welches zwischen Modul 207 und Modul 209 eingezeichnet ist, ist zu sehen, wie der Transport von einem Modul zum anderen bewerkstelligt wird: Das Substrat gleitet aufgrund des Antriebs von Transporteinrichtung 235 aus dem Modul 207 heraus und wird auf die Transporteinrichtung 237 des Moduls 209 geschoben. Dies findest natürlich bei geöffneten Türen 255 und 247 statt.

Auch für das Einschleusen in das erste Modul kann eine Transporteinrichtung wie gezeigt verwendet werden. Entsprechendes gilt für das Ausschleusen aus der Lackieranlage. Insbesondere kann die ganze Anlage inklusive Ein- und Ausschleusevorrichtung als Kreisprozess ausgestaltet sein, so dass an einer Stelle, eventuell durch einen Roboter und/oder Automaten bewerkstelligt das Bestücken der zu lackierenden Substrate und die Entnahme der lackierten Substrate erfolgen kann. Diese reine Transportstrecke muss nicht in Reinraumumgebung realisiert sein.

Aufgrund der modularen Bauweise der Lackieranlage ist es sehr einfach, dies Auf- und Abzumontieren. Ist ein Modul der Lackieranlage defekt, so kann es in einfacher Weise durch ein baugleiches anderes Modul ersetzt werden, ohne dass die ganze Lackieranlage demontiert werden müsste. Ausserdem ist es in einfacher Weise möglich, die Lackieranlage durch weitere Module und damit durch weitere Prozessschritte wie zum Beispiel PVD Beschichtung zu ergänzen. Andererseits können auch Module, sollten der entsprechende Prozessschritt vom Kunden nicht benötigt werden, weggelassen werden. Der Hersteller der Lackieranlage wird es dadurch möglich, auf der Basis standardisierter Module kundenspezifische Gesamtkonzepte für eine Lackieranlage zu erstellen.

Claims

Ansprüche:

1. Lackieranlage welche zumindest folgende Mittel umfasst:

a) Mittel zur Reinigung von zu lackierenden Substraten

b) Mittel zum Lackieren der Substrate

c) Mittel zum Aushärten der lackierten Substrate

wobei die Lackieranlage in Modularbauweise ausgestaltet ist und für die Mittel a) bis c) jeweils ein eigenes Modul vorgesehen ist und jedes Modul eine eigenständige Transporteinrichtung umfasst derart, dass beim Zusammenwirken der Module ein im Sinne der Bewegungsrichtung kontinuierlicher Inlinetransport durch die Module hindurch realisiert ist.

2. Lackieranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem der Module Türen vorgesehen sind die einen dichten Abschluss des Modulinnenraums gegenüber der Umgebung erlauben.

3. Lackieranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anlage vorgesehen ist, dass das Aushärten der lackierten Substrate in zumindest zwei Stufen nämlich i) Entfernen der Lösungsmittel aus dem Lack und ii) Vernetzen des Lackes und dass die Lackieranlage für den Schritt i) ein Modul mit Mitteln zu dessen Durchführung umfasst, vorzugsweise Umluft, besonders bevorzugt Heizmittel wie zum Beispiel eine Glühwendel, heisse Luft oder eine Infrarotlampe und dass die Lackieranlage für den Schritt ii) ein Modul mit Mitteln zu dessen Durchführung umfasst mit vorzugsweise zumindest einer Strahlenquelle und besonders bevorzugt mit einer UV-Lampe.

4. Lackieranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Modul eine Steuereinheit und die dazugehörende Elektrik umfasst mit welchem Belüftungssystem und Bearbeitungsmittel und Transportmittel des Moduls gesteuert werden können und eine zentrale Steuerung vorgesehen ist durch welche die Steuereinheiten der Module koordiniert werden können.

5. Lackieranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtungen der Module jeweils so ausgelegt sind, dass die Substrate von einer Transporteinrichtung eines Moduls auf eine andere Transporteinrichtung eines anderen Moduls übergeben werden kann.

6. Lackieranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie Transporteinrichtungen als Laufbänder ausgestaltet sind und die Übergabe der Substrate durch hinausschieben der Substrate über den Rand der Transporteinrichtung geschoben werden kann.

7. Lackieranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das das Be- und Entladen der Lackieranlage ein Automat vorgesehen ist und eine Transporteinrichtung vom Automat zur Eingangstür des ersten Moduls und eine Transporteinrichtung von der Ausgangstür des letzten Moduls zum Automat vorgesehen ist.