DE3725172A1 - Verfahren und anlage zum elektrostatischen beschichten mit leitfaehigem material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Beschichtungsanlage zum Durchführen des Verfahrens nach P 37 17 929.2.

Wenn bei dem in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Verfah­ ren ein Vorratsbehälter mit gegebenem unveränderbarem Volumen verwendet wird, muß der Behälter offensichtlich so groß bemessen werden, daß er für das bzw. die größtmöglichen jeweils zu be­ schichtenden Werkstücke ausreichend ist. In vielen Fällen soll die Beschichtungsanlage aber für Werkstücke unterschiedlicher Größe verwendet werden, also einmal für größere und zu anderen Zeiten für kleinere Werkstücke. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Serienbeschichtung unterschiedlicher Kraftfahrzeug-Roh­ karossen. Bei der Verwendung für kleinere Werkstücke muß der Vorratsbehälter also immer nur zum Teil mit Farbe gefüllt wer­ den, während nach der sich zyklisch anschließenden Entleerung das gesamte Volumen zur Reinigung des Behälters mit Lösemitteln gefüllt wird. Infolgedessen wird insbesondere bei der zyklischen Einfüllung und Entnahme einer relativ geringen Beschichtungs­ materialmenge mehr Lösemittel verbraucht, als eigentlich nötig wäre, was schon wegen der damit verbundenen Umweltbelastung (Immission) unerwünscht ist, und außerdem nimmt die Reinigung wegen der größeren Fülldauer entsprechend mehr Zeit in An­ spruch, die für den eigentlichen Serienbeschichtungsbetrieb verlorengeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine dafür geeignete Beschichtungsanlage zu schaffen, durch die der Aufwand an Lösemittel und Zeit beim Reinigen des Vor­ ratsbehälters auf ein Minimum herabsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren bzw. durch die im Anspruch 3 gekennzeichnete Be­ schichtungsanlage gelöst.

An einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch ein System zur zwangsdosierten Versorgung einer elektrostatischen Spülvorrichtung mit Wasserlack oder einem ähnlich leitfähigen Beschichtungsmaterial und

Fig. 2 eine zweckmäßige Ausführungsform eines Vorratsbehälters für das System nach Fig. 1.

Wie im einzelnen in der Hauptpatentanmeldung P 37 929.2 be­ schrieben ist, soll das Hauptnadelventil HNV eines in Betrieb auf Hochspannungspotential beispielsweise in der Größenordnung von 100 kV gelegten Zerstäubers Z (nicht dargestellten) Wasserlackvorräten unterschiedlicher Farbe über einen Farb­ wechsler FW gespeist werden. An den Farbwechsler ist ein Ver­ teilerventil VV angeschlossen, über das der vom Farbwechsler FW kommende Wasserlack wahlweise in eine von zwei Versorgungs­ leitungen LVA bzw. LVB gelenkt wird. Jede der Versorgungslei­ tungen LVA und LVB führt über eine erste Spülventilanordnung SP 1 in einen unter Druck setzbaren Vorratsbehälter in Form eines noch näher zu beschreibenden Dosierzylinders DZ, dessen Ausgang über eine zweite Spülventilanordnung SP 2 und eine Verbindungsleitung LZA bzw. LZB an ein Umschaltventil UV an­ geschlossen ist. Das Umschaltventil UV verbindet die zueinander parallelen, die Leitungen LVA, LZA bzw. LVB, LZB enthaltenden Kreise oder Zweige mit dem Hauptnadelventil HNV des Zerstäubers Z.

Im Betrieb liegen der Farbwechsler FW und das Verteilerventil VV ständig auf Erdpotential, während der Zerstäuber Z mit seinem Hauptnadelventil HNV und das Umschaltventil UV ständig an Hochspannung liegen. Die dazwischengeschalteten parallelen Zweige mit ihrem jeweiligen Dosierzylinder DZ wechseln ihr Potential dagegen ständig taktweise zwischen dem hohen und dem niedrigen Potential, je nach der durch das leitende Be­ schichtungsmaterial hergestellten elektrischen Verbindung mit dem geerdeten Versorungssystem und dem Zerstäuber. Durch das abwechselnde Füllen und Entleeren der Versorgungs- und Verbindungsleitungen auf den Eingangs- bzw. Ausgangsseiten der Dosierzylinder DZ werden der Farbwechsler und die Sprüh­ vorrichtung ständig voneinander isoliert gehalten.

Vor Beginn des Beschichtungsbetriebes soll das Volumen der beiden Dosierzylinder entsprechend der jeweils benötigten Farbmenge, d. h. entsprechend der Flächengröße der jeweils zu beschichtenden Karossen eingestellt werden. Zu diesem Zweck besteht der Dosierzylinder DZ gemäß Fig. 2 aus einem Zylin­ dergefäß 1 und einem darin verschiebbaren Kolben 2, der am Ende einer abdichtend durch die eine Stirnwand des Gefäßes geführten Kolbenstange 3 angeordnet ist. In seiner der Kolben­ stange 3 abgewandten anderen Stirnwand hat das Zylindergefäß 1 eine Auslaßöffnung 4, die in die Spülventilanordnung SP 2 (Fig. 1) führt. Der mit der ersten Spülventilanordnung SP 1 verbundene Einlaß des Dosierzylinders DZ befindet sich in dem Kanal 5 im Inneren der Kolbenstange 3, die als hohles Rohr ausgebildet ist. Der Kanal 5 mündet im Inneren des Kolbens 2 in einen Verbindungskanal 6, der zu einem in der Nähe der Um­ fangsfläche des Kolbens 2 konzentrisch zu dessen Verschiebungs­ achse umlaufenden Ringkanal 7 führt. Von dem Ringkanal 7 gespeiste Ausströmdüsen 8 verlaufen in der dargestellten Richtung allgemein zu der Gefäßinnenwandung hin mit einer leichten Neigung nach vorne in die Verschiebungsrichtung (zur Auslaßöffnung 4) und münden in der Stirnfläche des Kolbens 2 nahe an der Gefäßinnenwandung, auf die sie gerichtet sind. Statt einer Vielzahl von Düsen 8 kann auch ein ringförmiger Spalt vorgesehen sein. Der Kolben 2 kann darstellungsgemäß zweiteilig sein, wobei der eine Teil mit der Kolbenstange 3 einstückig verbunden sein und der daran befestigte andere Teil die Kanäle 6, 7 enthalten kann. In seiner Umfangsfläche hat der Kolben Dichtungsringe 9, mit denen er abdichtend an der in Verschie­ bungsrichtung geradlinigen Innenwandung des Zylindergefäßes 1 gleitet. Der Raum zwischen der in Fig. 2 unteren Stirnfläche des Kolbens 2 und der Auslaßöffnung 4 bildet das einstellbare Farbmengenvolumen. In den auf der anderen Kolbenseite befind­ lichen Raum mündet ein Druckluftanschluß 10, dessen Zweck noch erläutert wird.

Zum Einstellen des Farbmengenvolumens kann ein mit der Kolben­ stange 3 verbundener Spindelantrieb SM (Fig. 1) mit einem Schrittmotor dienen, der von Impulsen gespeist wird, welche das elektronische Steuersystem der Anlage vor Beschichtungs­ beginn aufgrund der in Form von Daten gespeicherten Karossen­ größe erzeugt. Statt eines Spindelantriebs läßt sich auch ein Zahnstangen- oder sonstiges Antriebssystem verwenden.

Das Füllen, Entleeren und Reinigen der Dosierzylinder DZ er­ folgt im wesentlichen in der in der Hauptpatentanmeldung be­ schriebenen Weise. Zunächst wird also über den Farbwechsler FW der Dosierzylinder DZ eines der beiden Zweige gefüllt. Da einfach das zuvor eingestellte Volumen des Dosierzylinders ganz gefüllt werden kann, ist hierbei keine Dosierpumpe er­ forderlich. Nach Spülen und Trocknen des Farbwechslers FW und der betreffenden Versorgungsleitung LVA oder LVB wird die Farbe dem Dosierzylinder DZ entnommen und dem Zerstäuber Z zugeführt.

Sodann soll der Dosierzylinder DZ gespült werden. Zu diesem Zweck würde es genügen, Lösemittel über die Spülventilanordnung SP 1 durch den zwischen dem Kolben 2 (Fig. 2) und der Auslaß­ öffnung 4 eingestellten Raum zu leiten. Vorzugsweise wird aber zur weiteren Einsparung von Lösemittel dieses aus den Aus­ strömdüsen 8 gegen die Innenwandung des Zylindergefäßes 1 gesprüht, während gleichzeitig der die Düsen enthaltende Kol­ ben 2 in Richtung zur Auslaßöffnung 4 bewegt wird. An der Wandung haftende Farbe wird hierbei mit dem Lösemittel von der mit den Dichtungsringen 9 versehenen Umfangsfläche des Kolbens 2 abgestreift und in Richtung zur Auslaßöffnung 4 gefördert. Die Bewegung des Kolbens kann bis zum Anschlag der Kolbenstirn­ fläche an der zweckmäßig entsprechend geformten Endwand des Zylindergefäßes 1 erfolgen. Zur Beschleunigung kann diese Rei­ nigungsbewegung durch Druckluft bewirkt werden, die durch den erwähnten Druckluftanschluß 10 auf die antriebsseitige Stirn­ fläche des Kolbens 2 wirkt. Steuerventile DLV für den Druck­ luftantrieb sind in Fig. 1 dargestellt. Anschließend wird der Kolben 2 in die vom Steuersystem vorgegebene Stellung zurück­ bewegt. Die für diese Betriebsweise erforderliche Änderung der Antriebskonstruktion für die Kolbenstange 2 mit dem Spindelan­ trieb SM ist nicht dargestellt und nicht Gegenstand der Erfindung.

Verschiedene Möglichkeiten bestehen auch für das Entlüften des Dosierzylinders beim Füllen und Reinigen. Beispielsweise kann die Entlüftung über eines der zu der Entsorgung führenden Ventile der Spülventilanordnungen SP 2 oder des Umschaltventils UV oder eventuell auch über den Zerstäuber selbst erfolgen.

Claims (6)

1. Verfahren zum serienweisen elektrostatischen Beschichten von Werkstücken mit elektrisch leitfähigem Beschichtungsmaterial, bei dem zunächst ein gegen Erde isoliert angeordneter Vorrats­ behälter mit dem Beschichtungsmaterial gefüllt wird,
das Beschichtungsmaterial dann von dem Vorratsbehälter über eine Verbindungsleitung einer auf Hochspannungspotential liegenden Sprühvorrichtung zugeführt wird, wobei der Behälter durch das leitende Beschichtungsmaterial in der Verbindungsleitung mit der Sprühvorrichtung elektrisch verbunden wird,
und der Behälter nach dem Beschichtungsvorgang durch Entleeren der Verbindungsleitung von der Sprühvorrichtung elektrisch isoliert wird,
und bei dem insbesondere das Beschichtungsmaterial von einem auf niedrigem oder Erdpotential liegenden Vorratssystem über eine Versorgungsleitung in den Vorratsbehälter geleitet wird, während die zu der Sprühvorrichtung führende Verbindungsleitung entleert ist,
der das Beschichtungsmaterial enthaltende Vorratsbehälter durch Entleerung der Versorgungsleitung von dem Vorratssystem elektrisch isoliert wird,
der Vorratsbehälter mit einer genau dosierten Menge des Be­ schichtungsmaterials gefüllt wird, die im wesentlichen nur zum Beschichten eines einzigen Werkstücks oder einer vorbestimmten geringen Anzahl von Werkstücken ausreicht,
und der Vorratsbehälter nach dem Entleeren mit einem Lösungsmittel für das Beschichtungsmaterial gespült wird, nach P 37 17 929.2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Vorratsbehälters vor dem Einfüllen des Beschichtungsma­ terials entsprechend der zum Beschichten jeweils benötigten Menge eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Volumen des Vorratsbehälters beim Reinigen verkleinert wird.

3. Beschichtungsanlage zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem zwischen das Vorratssystem und die Sprühvorrichtung geschalteten Vorratsbehälter zur Aufnahme einer dosierbaren Menge des Beschichtungsmaterials, da­ durch gekennzeichnet, daß der Vorrats­ behälter aus einem Dosierzylinder (DZ) mit einem verschieb­ baren Kolben (2) besteht.

4. Beschichtungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leitungskanal (5, 6, 7) für Farbe und Lösemittel durch eine auf der einen Stirnseite des Kolbens (2) befindliche, aus dem Dosierzylinder (DZ) heraus­ reichende verschiebbare Kolbenstange (3) und durch den Kolben (2) hindurch bis zu mindestens einer Öffnung (8) auf dessen anderer Stirnseite führt.

5. Beschichtungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere mit dem Leitungskanal (5, 6, 7) in Verbindung stehende Ausströmdüsen (8), die in der Nähe des seitlichen Randes des Kolbens (2) an­ geordnet sind, auf die Innenwandung des Dosierzylinders (DZ) gerichtet sind.

6. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein impuls­ gesteuerter Schrittmotor zum Verschieben des Kolbens (2) vor­ gesehen ist.