DE19811085A1

DE19811085A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Auftragen von elektrostatisch aufgeladenem Pulver auf einen geerdeten, elektrisch leitfähigen Gegenstand

Info

Publication number: DE19811085A1
Application number: DE19811085A
Authority: DE
Inventors: Horst Adams; Otmar Goebl
Original assignee: Wagner International AG
Current assignee: Wagner International AG
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 1999-09-23
Also published as: EP0941768A2; EP0941768A3

Abstract

Eine Vorrichtung zum Auftragen von elektrisch aufgeladenem Pulver auf einen geerdeten elektrisch leitfähigen Gegenstand hat einen Auftragkopf mit einem Hohlraum, der eine Pulveraustrittsöffnung aufweist. In den Hohlraum münden eine Speiseleitung zum Zuführen eines Pulverluftgemisches und eine Absaugleitung für das Pulverluftgemisch. Wird die Vorrichtung nahe genug an eine zu beschichtende Oberfläche eines Gegenstandes gebracht, so tritt aufgrund der elektrostatischen Anziehungskraft zwischen dem geerdeten, elektrisch leitfähigen Gegenstand und den elektrostatisch aufgeladenen Pulverpartikeln Pulver aus der Pulveraustrittsöffnung aus und gelangt auf die Oberfläche. Bei Vergrößern des Abstandes der Pulveraustrittsöffnung von der Oberfläche nimmt die elektrostatische Anziehungskraft mit dem Quadrat des Abstandes ab. Die Absaugleistung ist so bemessen, daß nach Überschreiten eines Sicherheitsabstandes von der Oberfläche überhaupt kein Pulver mehr aus der Pulveraustrittsöffnung austritt, sondern das über die Speiseleitung zugeführte Pulver vollständig abgesaugt wird.

Description

Es sind elektrostatische Sprühvorrichtungen, wie Sprühpi stolen, seit langem bekannt und im Einsatz.

Bei Arbeiten mit Sprühpistolen, bei denen das elektrosta tisch aufgeladene Pulver über eine Düse mit oder ohne Druckluftunterstützung auf eine Werkstückoberfläche ge sprüht wird, ist praktisch nicht möglich, Pulver ohne den Einsatz von Schablonen oder dergleichen scharfkonturiert wie mit einem Pinsel aufzutragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen ein exakter scharfkonturierter Pulverauftrag frei von Verwirbelungen auf einen Gegenstand, wie ein Werkstück, ermöglicht ist. Zur Lösung dieser Aufgabe dienen eine Vor richtung gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 8.

Die Erfindung nutzt die umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes a zwischen Werkstückoberfläche und Pulveraus trittsöffnung der Vorrichtung sich verändernde elektrosta tische Anziehungskraft F aus. Da diese Kraft auch beidsei tig von der Austrittsöffnung quadratisch mit dem Abstand abnimmt, läßt sich durch Einstellen des Abstandes von der Austrittsöffnung Pulver auf einen seitlich scharf begrenz ten Bereich auftragen, wenn die Vorrichtung relativ zu der mit Pulver zu besprühenden Oberfläche des Gegenstandes un ter Einhaltung eines "Auftragabstandes" bewegt wird.

Ist eine genügend dicke Pulverschicht auf dem Gegenstand gebildet, wird eine elektrostatische Abstoßkraft zwischen gleich geladenen Teilchen wirksam, so daß keine weiteren Pulverpartikel aus der Pulveraustrittsöffnung der Vorrich tung gezogen werden. Der Pulveraustritt wird also selbst tätig eingestellt, wobei die entstehende Pulverschichtdicke auf dem Gegenstand allein vom Auftragabstand abhängt.

Verwirbelungen der Pulverschicht, wie sie beispielsweise bei zu nahe der Oberfläche des Gegenstandes positioniertem Auftragkopf entstehen, werden durch die erfindungsgemäße Absaugung des Pulvers aus dem Hohlraum des Auftragkopfes verhindert. Somit ermöglicht die Vorrichtung nach der Er findung eine elektrostatische Pulverbeschichtung bei sehr kleinem Auftragabstand, wie er beispielsweise bei der In nenbeschichtung von Hohlkörpern zweckmäßig ist. Dabei wird der bei Pulversprühpistolen unerwünschte Effekt eines über mäßigen Pulveraustrittes, das sogenannte "Overspraying", vollständig vermieden.

Die Erfindung schafft also eine Vorrichtung, die das kon turenscharfe Auftragen von Pulver auf die Oberfläche eines Werkstückes so exakt wie mit einem für den flüssigen Farb auftrag einzusetzenden Pinsel ermöglicht. Die neue Vorrich tung kann deshalb auch als "Pulverpinsel" bezeichnet wer den.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich nungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung im Auf tragabstand von der Oberfläche eines mit Pulver zu beschichtenden Gegenstandes;

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine abge wandelte Vorrichtung nach der Erfindung in um 90° gegenüber Fig. 1 gedrehter Position, wobei die Schnittebene parallel zur Pulver austrittsrichtung aus einer hier nicht ge zeigten Pulveraustrittsöffnung verläuft.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung hat einen Auftragkopf 10, der einen Hohlraum 1 enthält. In den Hohlraum 1 wird über eine Pulverspeiseleitung 2 mit einer Düse 20 am freien Ende ein Pulverluftgemisch in Pfeilrichtung 3 eingeblasen. Eine parallel zur Speiseleitung 2 in den Hohlraum einge führte Absaugleitung 4 dient zum Absaugen von Pulverluftge misch. Die Speiseleitung 2 kommuniziert mit einem nicht gezeigten Pulvertank, während die Absaugleitung das Pulver in Richtung des Pfeiles 5 zu einer nicht gezeigten Rückge winnungseinheit führt, welche ein Filter und/oder einen Zyklon bekannter Bauart umfassen kann.

An seinem unteren Ende hat der Auftragkopf 10 eine Pulver austrittsöffnung 6, die in Richtung des Pfeiles 11 auf die Oberfläche 12 eines bei 13 geerdeten, elektrisch leitfähi gen Gegenstandes oder Werkstückes 8 gerichtet ist und über ihre gesamte Öffnungsfläche gleichen Auftragabstand a von der Oberfläche 12 hat. Der Auftragkopf 10 ist in dem kon stanten Auftragabstand a in Richtung des Doppelpfeiles 14 parallel zur Oberfläche 12 beweglich. Die Bewegung des Auf tragkopfes 10 kann manuell oder motorisch erzeugt werden.

In die Wand des Auftragkopfes 10 ist eine Hochspannungs elektrode 7 zum Aufladen des über die Düse 20 in den Hohl raum 1 eingeblasenen Pulvers eingebaut. Alternativ kann das Pulver auch in oder vor der Speiseleitung 2 elektrostatisch aufgeladen werden.

Bei dem im Betrieb konstant zu haltenden Auftragabstand a wird Pulver aus dem Hohlraum 1 durch die der Pulveraus trittsöffnung 6 des Auftragkopfes 10 aufgrund der elektro statischen Anziehungskraft F zur Oberfläche 12 gesaugt. Diese Anziehungskraft F ist umgekehrt proportional zum Qua drat des Abstandes a von der Oberfläche gemäß der folgenden Beziehung: F ∼ 1/a². Die Anziehungskraft F nimmt selbstver ständlich auch in seitlicher Richtung, d. h. in Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 zu beiden Seiten des Auftragkopfes hin, im Quadrat des zunehmenden Abstandes ab, so daß ein abhängig von der Dimensionierung der Pulveraus trittsöffnung 6 seitlich exakt begrenzter Bereich der Pul verablagerung auf der Oberfläche entsteht. Wird der Auf tragkopf 10 von der Oberfläche 12 entfernt, so daß der Ab stand a größer wird, nimmt die elektrostatische Anzie hungskraft mit dem Quadrat des zunehmenden Abstandes ab, so daß weniger Pulver entsprechend der oben genannten Bezie hung aus der Pulveraustrittsöffnung 6 austritt. Vorteilhaf terweise ist die Pulveraustrittsöffnung 6 so bemessen, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Sicherheitsabstandes von der Oberfläche 12 überhaupt kein Pulver mehr austritt, sondern vielmehr die gesamte, aus der Düse 20 in den Hohl raum 1 austretende Pulvermenge über die Absaugleitung 4 wieder abgesaugt wird. So geht kein Pulver verloren.

Wenn eine Schicht gewünscht er Dicke auf der Oberfläche 12 des Gegenstandes 8 ausgebildet ist, werden die elektrosta tischen Abstoßkräfte zwischen gleich geladenen Pulverparti keln so groß, daß keine weiteren Pulverpartikel aus der Pulveraustrittsöffnung 6 gezogen werden. Dann tritt also auch bei unverändert eingehaltenem Abstand a kein Pulver mehr aus der Pulveraustrittsöffnung aus.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung, bei der der Auftragkopf 10 mit einem Abstandhalter 30 versehen ist, der beispielweise die Form einer Führung 30 annehmen kann. Die Führung 30 umfaßt bei dem gezeigten Beispiel ortsfeste Schienen und an einer mit dem Auftragkopf 10 festen Aufhängung 32 montierte Führungsräder oder Gleitkufen 9, so daß der Auftragkopf 10 unter konstantem Abstand a zum Werkstück verfahrbar ist. Selbstverständlich sind anstelle einer hier gezeigten Füh rung auf Schienen und Gleitkufen/Rädern auch beliebige an dere, dem Fachmann bekannte Ausführungen von Abstandhaltern einsetzbar, sofern diese nur eine Bewegung des Auftragkop fes über die Oberfläche 12 mit konstantem Abstand a ermög lichen. Diese Bewegung kann auch eine "freie" Bewegung, d. h. eine gradlinige oder gekrümmte oder abrupt abgewinkel te Bewegung in beliebigen Richtungen in einer zur Oberflä che im Auftragabstand a parallelen Ebene sein.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

1. Vorrichtung zum Auftragen von elektrostatisch aufgeladenem Pulver auf einen geerdeten, elektrisch leitfähigen Gegenstand (8), gekennzeichnet durch
einen Auftragkopf (10) mit einem Hohlraum (1), der eine Pulveraustrittsöffnung (6) aufweist,
eine in den Hohlraum (1) mündende Pulverspeiselei tung (2) und
eine in den Hohlraum mündende Absaugleitung (4).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hochspannungselektrode (7) in den Hohlraum (1) eingebaut ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverspeiseleitung (2) elektrostatisch aufgeladenes Pulver fördert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Pulver speiseleitung (2) an ihrem hohlraumseitigen Ende eine Düse (20) zum Einblasen des Pulvers in den Hohlraum (1) hat.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß der Auftrag kopf (10) relativ zu einer zu beschichtenden Ober fläche (12) des Gegenstandes (8) in einem vorgegebe nen Abstand (a) der Pulveraustrittsöffnung (6) von der Oberfläche (12) beweglich ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftragkopf (10) mittels eines Abstandhalters (30) zum Konstanthalten des vorgegebenen Auftragabstandes (a) beweglich geführt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftragkopf (10) manuell oder mit Hilfskraft längs einer gewünschten Bahn (31) relativ zur Oberfläche (12) beweglich ge führt ist.

8. Verfahren zum Auftragen von elektrisch aufgeladenem Pulver auf einen geerdeten, elektrisch leitfähigen Gegenstand (8), gekennzeichnet durch
Einspeisen von Pulver mit einer vorgegebenen Pulver speiseleistung in einen Hohlraum (1) eines Auftrag kopfes (10), der eine Pulveraustrittsöffnung (6) auf weist,
Absaugen von Pulver aus dem Hohlraum (1) mit einer so auf die Speiseleistung abgestimmten Absauglei stung, daß bei ausreichend bemessenem Sicherheits abstand der Pulveraustrittsöffnung (6) von dem Ge genstand (8) kein Pulver austritt,
Einstellen des Abstandes der Pulveraustrittsöffnung (6) von dem Gegenstand (8) auf einen Auftragabstand (a), der kleiner als der Sicherheitsabstand ist, und Bewegen des Auftragkopfes (10) relativ zum Gegen stand (8) im Auftragabstand (a).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Auftragkopfes (10) manuell oder motorisch erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Auftragkopfes geführt ist.