DE29506043U1

DE29506043U1 - Vorrichtung zum Beschichten von Werkstücken mit flüssigem Auftragsmittel

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Publication number: DE29506043U1
Application number: DE29506043U
Authority: DE
Original assignee: JOSEF SCHIELE FA
Current assignee: JOSEF SCHIELE FA
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2005-04-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten von Werkstücken mit flüssigem Auftragsmittel, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches flüssiges Auftragsmittel ist insbesondere Lack.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind etwa aus der DE 39 33 405 C2 bekannt und haben den Zweck, die Beschichtung eines Werkstücks auf eine solche Art und Weise durchzuführen, daß kein Auftragsmittel in die Umgebungsluft gelangt und daß alles überschüssige Auftragsmittel zur erneuten Verwendung wieder zurückgewonnen wird.

Zu diesem Zweck ist eine geschlossene Unterdruckkammer vorgesehen, in der eine in der Regel als Förderband ausgebildete Werkstückaufnahme vorgesehen ist, auf die ein Werkstück aufgebracht wird. Ferner ist bei der bekannten Vorrichtung eine Sprühdüsenanordnung innerhalb der Unterdruckkammer angeordnet .

Luft hat nur über Förderschlitze Zugang, die zum Durchlaß von Förderband und Werkstücken in der Vorder- und Rückwand der Unterdruckkammer ausgebildet sind.

An die Unterdruckkammer ist unter Zwischenschaltung einer Abscheideeinrichtung eine Absaugeinrichtung angeschlossen, die von einem starken Sauggebläse gebildet wird. Dieses sorgt für einen kräftigen, stark verwirbelten Luftstrom von außen in die Unterdruckkammer, mindestens teilweise um das Werkstück herum und durch die Abscheideeinrichtung hindurch.

Wird nun das in der Unterdruckkammer befindliche Werkstück mittels der Sprühdüseneinrichtung etwa mit Lack angesprüht, dann soll dieser Lack durch die starken Wirbel der Strömung

über die Oberfläche des Werkstücks verteilt werden; soweit er in der Strömung verbleibt, wenn sie abgesaugt wird, dann wird er abgeschieden.

Nachteilig ist bei diesem Verfahren die große Menge an Lack, die wiedergewonnen werden muß, zusammen mit allen Nachteilen (Energiebedarf, Lärm usw.), die das starke Sauggebläse mit sich bringt. Außerdem erschwert das geschlossene Unterdruckgehäuse die Beobachtung und Justierung der Sprühdüseneinrichtung. Schließlich führen die kräftigen Luftwirbel dazu, daß in der Luft mitgeführter Lack manchmal an gänzlich unerwarteten und ungeeigneten Stellen ausgetragen wird, was zu einer mitunter recht ungleichen Beschichtung des Werkstücks führen kann.

Um dem letztgenannten Nachteil abzuhelfen, wurde im deutschen Gebrauchsmuster G 93 16 759.8 eine besonders aufwendige Sprühdüseneinrichtung vorgeschlagen, aber die Grundnachteile, die ihren Grund im außerordentlich starken Sauggebläse haben, konnten dadurch nicht gemindert werden.

Ein gänzlich anderer Weg, die Beschichtung eines Werkstücks auf eine solche Art und Weise durchzuführen, daß kein Auftragsmittel in die Umgebungsluft gelangt und daß alles überschüssige Auftragsmittel zur erneuten Verwendung wieder zurückgewonnen wird, liegt in der Verwendung einer hohen, elektrostatischen Spannung zwischen der Sprühdüseneinrichtung einerseits und dem Werkstück andererseits. Der aufgeladene Lack-Sprühnebel wird vom geerdeten Werkstück angezogen und im Idealfall nur auf dieses aufgetragen; in diesem Idealfall gibt es kein überschüssiges Auftragsmittel, wenn man von abtropfendem Auftragsmittel absieht, das mit einfachen Mitteln aufgefangen werden kann.

Allerdings läßt sich der Idealfall selten praktizieren; eine starke Anziehung der Lackpartikel erfordert sehr hohe Spannungen, so daß die Gefahr eines Funkenüberschlages steigt, der zu einer Beschädigung der bereits lackierten Oberfläche und damit zu Ausschuß führt; außerdem wird der Lack bevorzugt an kantigen Vorsprüngen abgelagert, während nach außen offene Höhlungen im Werkstück nur ungenügend beschichtet werden. Die Anlegung einer niedrigeren Spannung führt zu einer besseren und zuverlässigeren Beschichtung des Werkstückes, verhindert aber, daß aller oder im wesentlichen aller versprühter Lack auf das Werkstück gelangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den genannten Stand der Technik zu verbessern und die eingangs genannte Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß bei einem verbesserten Auftrag des Auftragsmittels auf das Werkstück gleichzeitig die Entfernung von Auftragsmittel aus der Luft verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die beiden bisher bekannten, alternativen Prinzipien, nämlich die Luftabsaugung und der elektrostatische Auftrag, kurz gesagt, kombiniert werden.

Diese Maßnahme war durchaus nicht naheliegend, denn man hätte eigentlich nur erwarten können, daß die starken Strömungen der abgesaugten Luft die elektrostatische Farbauftragung gründlich stören.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt es jedoch zu, die Strömungsgeschwindigkeit der Luft soweit zu senken, daß die elektrostatische Auftragung im wesentlichen ungestört erfolgt; nur über vorspringende Werkstückkanten hinweg wird sich bei deren Umströmung eine Strömungsgeschwindigkeit ein-

stellen, die den übermäßigen Farbauftrag an diesen Stellen verhindert, und in Werkstückhöhlungen stellt sich noch eine gewisse Verwirbelung ein, die dafür sorgt, daß Auftragsmittel, das durch die abgesaugte'Luft mitgerissen wird, auch dorthinein gelangt und dort ausgetragen wird.

Die erfindungsgemäße Kombination ermöglicht demnach ein Merkmal,das seinerseits erst diese Kombination ermöglicht. Wirbel aber, die Strömungsbereiche aufweisen, die vom Werkstück mit hoher Geschwindigkeit wegführen, sind infolge der erfindungsgemäßen Auslegung der Absaugeinrichtung vermieden.

Gleichzeitig kann die Absaugeinrichtung viel schwächer ausgelegt werden als es bisher der Fall war, was die einer starken Absaugeinrichtung inhärenten Nachteile ausräumt.

Gewissermaßen als Nebenprodukt der Erfindung ergibt es sich, daß die Durchführungen für die Werkzeugaufnahme, etwa ein Förderband, und für die Werkstücke offenbleiben kann, da nicht mehr, wie bisher, ein möglichst niedriger Druck innerhalb der Unterdruckkammer angestrebt zu werden braucht. Die bisher bei Unterdruckkammern üblichen, aufwendigen und verschleißanfälligen Abdichtungen entfallen bei der Erfindung.

Insbesondere ist es gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung möglich, die obere Deckwand der Unterdruckkammer völlig wegzulassen, was nicht nur der laminaren Umströmung des Werkstückes zuträglich ist, sondern auch die Beobachtung des Beschichtungsvorganges und dabei die besonders einfache und zweckmäßige Justierung der Sprühdüsenanordnung ermölgicht, deren Bauhöhe und/oder Höhenlage über dem Werkstück gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nicht mehr, wie bisher, von den Abmessungen der Unterdruckkammer festgelegt ist.

Aus diesem Grund ist der oder jeder Sprühdüse der Sprühdüsenanordnung bevorzugt auch eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der Höhen- und Seitenlage zugeordnet, was es ermöglicht, für jedes Werkstück eine besonders zweckmäßige Düsenanordnung zu wählen.

Bevorzugt sind Hand-Sprühpistolen vorgesehen, die an der oder jeder Einstelleinrichtung befestigt werden können, aber auch von Hand geführt werden können, was bei besonders problematisch geformten Werkstücken vorteilhaft ist. Dabei ist die statische Spannung einstellbar, so daß etwa bei Führung einer Sprühpistole von Hand die Gefahr des Funkenüberschlages verringert ist, oder ganz allgemein der Auftrag optimiert werden kann. Es ist auch eine Einstelleinrichtung in form eines steuerbaren Roboterarmes sinnvoll.

Bevorzugt ist auch die Saugleistung der Absaugeinrichtung einstellbar, um den Farbauftrag noch weiter optimieren zu können.

Saugleistung, Höhe der statischen Spannung sowie Positionen und Ausrichtungen der Sprühdüsen, aber auch die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstückes durch die Unterdruckkammer können nach ihrer Optimierung auf einem Datenträger festgehalten werden, der im Betrieb dann der Steuerung oder Regelung der genannten Parameter dient, so daß es im Betrieb letztlich genügt, nur die Art des Werkstückes und gegebenenfalls des Auftragsmittels in eine Anlagensteuerung einzugeben, um dadurch den optimierten Betrieb zu erhalten. Diese Eingabe kann selbsttätig erfolgen, etwa durch Abtastung des ankommenden Werkstückes, so daß unterschiedliche Werkstücke in beliebiger Folge jeweils optimal beschichtet werden können .

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Die Abscheidekammer, die an die Unterdruckkammer angeschlossen ist, liegt bei der gattungsbildenden Vorrichtung seitlich neben der Unterdruckkammer, erstreckt sich weit nach oben und weist an der Oberseite den Anschluß für die Absaugeinrichtung auf. Die Absaugeinrichtung sitzt dabei auf der Abscheidekammer, wohl um lange Leitungen und die damit verbundenen Strömungsverluste zu verhindern, die wegen der allgemein hohen Strömungsgeschwindigkeiten sonst auftreten wurden .

Außerdem muß die bekannte Abscheidekammer recht hoch sein, um zu erreichen, daß möglichst viel vom Auftragmittel, das mit der raschen Luftströmung mit nach oben gerissen wird, vor Erreichen des oberen Endes der Abscheidekammer ausfällt.

Die allgemeine Anordnung der bekannten Abscheidekammer hat auch noch den Zweck, die Berührung von abtropfendem Auftragsmittel und Luftstrom möglichst zu verhindern, um zu vermeiden, daß bereits abgeschiedenes Auftragsmittel wieder mitgeri ssen wi rd.

Bei der Erfindung ist es infolge der geringen Luftgeschwindigkeit dagegen möglich, die Abscheidekammer unter der Unterdruckkammer anzuordnen, was alleine wegen des geringen Raumbedarfes bereits vorteilhaft ist. Außerdem wird der Luftstrom bevorzugt um die freien Endkanten von Prallblechen herumgeleitet, wo wegen der Richtungsänderung der Luftströmung das mitgeführte Auftragsmittel ausgetragen wird.

Der Anschluß der Absaugeinrichtung ist in einer der Seitenwände der Abscheidekammer angeordnet; die eigentliche Absaugeinrichtung kann dieser gegenüber räumlich abgesetzt werden, da wegen des viel geringeren Luftdurchsatzes, verglichen mit dem Stand der Technik, auch die auftretenden

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Verluste viel geringer sind.

Der Gegenstand der Erfindung wir anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung beispielsweise noch näher erörtert, in deren einziger Figur der Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt ist.

Die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung ist aufgebaut aus einem Unterteil mit einer Abscheidekammer 8 und einem Oberteil mit einer Unterdruckkammer 10 und einer Höhen- und Seiteneinstelleinrichtung 11, an der zwei Spritzpistolen 1 getragen sind.

Das Oberteil weist einen tragenden Rahmen auf, der in seinem unteren Abschnitt eine Unterdruckkammer 10 umgrenzt, die die Form einer oben offenen Schachtel aufweist, bei der an den einander gegnüberllegenden Seiten jeweils eine offene Durchführung 12 ausgespart ist, die beide von einer Werkstückaufnahme, etwa einem Förderband, dessen Förderrichtung senkrecht zur Bildebene verläuft, durchsetzt sind.

Die Kontur der Durchführungen 12 ist so ausgebildet, daß sie von den Werkstücken 2 unbehindert passiert werden können.

In der Zeichnung ist ein Werkstück 2 in der Bearbeitungsposition gezeigt.

Oberhalb des Werkstückes 2 und außerhalb der Unterdruckkammer 10 ist am Rahmen eine Höhen- und Seiten-Einstelleinrichtung 11 angebracht, an deren Unterseite zwei elektrostatische Spritzpistolen 1 bekannter Bauart angebracht sind, die auf das Werkstück 2 gerichtet sind.

Die Spritzpistolen 1 können während des laufenden Betriebes

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einfach justiert werden, wobei auch an den Spritzpistolen 1 angebrachte Bedienungselemente, wie etwa die Bedienungselemente zur Sprühbildeinstellung oder zur Spannungswahl, ständig zugänglich bleiben. Gleichzeitig kann der Sprühvorgang von oben her über den oberen Rand der Seitenwände der Unterdruckkammer 10 hinweg beobachtet werden.

Der Boden der Unterdruckkammer 10 sitzt auf einer Dichtung 3, die ihrerseits auf der Deckplatte einer Abscheidekammer sitzt.

Im Boden der Untrerdruckkammer 10, der Dichtung 3 und der genannten Deckplatte ist mindestens eine übereinstimmende, durchgehende öffnung so ausgebildet, daß eine Strömung von oben durch die Unterdruckkammer 10 nach unten in die Abscheidekammer 8 durch diese Öffnung(en) möglichst wenig behindert wird.

Die Abscheidekammer 8 selbst ist als ein in einem Rahmen gehaltener, geschlossener Kasten ausgebildet, dessen Grundriß mit dem der Unterdruckkammer 10 im wesentlichen übereinstimmt, dessen Boden aber zur einen Seitenwand hin nach unten abfällt.

Unter der oder den genannten Öffnung(en) sind ein oberes Prallblech 6 und ein unteres Prallblech 4 angeordnet, die von jeweils einer der beiden gegenüberliegenden Seitenwände der Abscheidekammer 8 in unterschiedlichen Höhen ausgehen, nach unten geneigt sind und sich mit ihren freien Enden ein wenig überdecken, wobei über diesen freien Enden ein verhältnismäßig breiter, weitgehend vertikaler Durchlaß gebildet ist.

In der Höhe, in der die untere Seitenkante des geneigten

Bodens gegen die eine Seitenwand (in der Zeichnung die linke Seitenwand) angrenzt, ist diese von einem Lackauslaß 5 durchsetzt, der somit in die tiefste Stelle des Innenraumes der Abscheidekammer 8 einmündet.

Die gegenüberliegende Seitenwand ist knapp über der Höhe, in der die obere Seitenkante des Bodens mit dieser zusammentrifft, von einem Absauganschluß 7 durchsetzt, an den eine (nicht gezeigte) Absaugeinrichtung angeschlossen ist.

Im Verlauf des Sprühvorganges sorgt die statische Spannung zwischen den Spritzpistolen 1 und dem Werkstück 2 dafür, daß die aus den Spritzpistolen austretenden Lacktröpfchen vom Werkstück 2 angezogen werden. Die von den Lacktröpfchen zurückgelegten Bahnen sind punktiert gezeigt. Dabei ist ersichtlich, daß die äußersten Bahnen das Werkstück verfehlen, weil sie von einem Luftstrom (verdeutlicht durch ausgezogene Linien) abgelenkt und mitgenommen werden.

Der Luftstrom geht aus vom Raum über der offenen Oberseite der Unterdruckkammer 10, umströmt im wesentlichen laminar, also ohne Verwirbelung, das Werkstück und tritt zusammen mit den nicht auf dem Werkstück aufgetragenen Lacktröpfchen durch die beschriebene(n) öffnung(en) in der Dichtung 3 hindurch in die Abscheidekammer 8, umrundet dort die freien Endkanten der beiden Prallbleche 4, 6 und strömt in den sich einengenden, vom oberen Prallblech 6 und vom Boden begrenzten Abschnitt der Abscheidekammer 8 in den Absauganschluß hinein.

Die punktiert dargestellten Lacktröpfchen werden dort, wo die Strömung die Endkanten der Prallbleche 4, 6 umrundet, ausgetragen, treffen auf das untere Prallblech 4 und laufen längs diesem nach unten. Dort tropft der angesammelte Lack

• ·

auf den Boden ab und läuft diesen entlang bis zum Lackabfluß 5, in dessen Bereich er sich sammelt. Dieser Bereich und der Bereich, in dem der Lack vom unteren Prallblech 4 abtropft, werden dabei nicht von der Luft durchströmt, so daß diese nicht Lacktröpfchen, die schon abgeschieden sind, wieder mitreißen kann.

Alle in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder der Zeichnung dargestellten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Der Schutzumfang der Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die Merkmale der einzelnen Ansprüche, sondern auch auf deren Komb ination.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr stellt dieses nur eine vorteilhafte Ausgestaltungsform des Erfindungsgedankens dar.

Bezugszeichenliste

1 elektrostatische Spritzpistolen

2 Werkstück

3 Dichtung zwischen Unterdruckkammer 10 und Ab· scheidekammer 8

4 PralIbleche

5 Ablauf für zurückgewonnenen Lack

6 Prallblech

7 Absauganschluß

8 Abscheidelkammer

9 Werkstückaufnahme

Unterdruckkammer Höhen- und Seiteneinstellung Durchführung

Claims

• · • ·1 PATENTANWALT DIPL-ING. P. HENTSCHEL Hohenzollernstr. 21, Tel. 0261-34333 56088 KOBLENZ Firma Josef Schiele Brohtalstraße 153 D-56651 Niederzissen Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Beschichten von Werkstücken mit flüssigem Auftragsmittel, mit

mindestens einer Sprühdüsenanordnung, die über einen Druckerzeuger mit einem Auftragsmittel vorrat in Verbindung steht,

einer Werkstückaufnahme,

einer Unterdruckkammer, in der die Werkstückaufnahme angeordnet ist,

einer Absaugeinrichtung, die an die Unterdruckkammer angeschlossen ist, und bevorzugt

einer Abscheideeinrichtung mit einer Abscheidekammer, die zwischen der Unterdruckkammer und der Absaugeeinrichtung angeschlossen ist und dazu eingerichtet ist, dem aus der Unterdruckkammer abgesaugten Luftstrom überschüssiges Auftragsmittel zu entziehen, dieses bevorzugt zu reinigen und es bevorzugt an den Auftragsmittel vorrat weiterzuleiten ,
dadurch gekennzeichnet, daß

das Werkstück (2) geerdet ist,

die Sprühdüsenanordnung als elektrostatische Sprühdüsenanordnung (1) ausgebildet ist , und

die Absaugeinrichtung so ausgebildet ist, daß das Werkstück (2) von einer mindestens teilweise laminaren Strömung umspült wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckkammer (10) an ihrer Oberseite offen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der elektrostatischen Sprühdüsenanordnung (1) oberhalb der offenen Oberseite der Unterdruckkammer

(10) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Sprühdüsenanordnung mindestens eine Sprühdüse (1) aufweist, die an einer Einstelleinrichtung (11) zur Einstellung der Höhenlage und/oder Seitenlage der Sprühdüse (1) angebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens und bevorzugt zwei Sprühdüsen (1) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oder mindestens eine der Sprühdüsen an einer elektrostatischen Hand-Sprühpistole angebracht (1) ist, die bevorzugt an der Einstelleinrichtung

(11) anbringbar i st.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Sprühdüsenanordnung (1) an eine Spannungsquelle mit regulierbarer Spannung angeschlossen ist.

8. Vorichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleistung der Absaugeinrichtung einstellbar ist.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckkammer (10) auf die Abscheidekammer (8) aufgesetzt ist und in ihrem Boden mindestends eine öffnung aufweist, die mit einer öffnung in der Oberseite der Abscheidekammer (8) zusammenfällt oder auf diese ausgerichtet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidekammer (8)

an ihrer Unterseite einen zu ihrer einen Seitenwand hin abfallenden Boden aufweist,

zwischen Oberseite und Boden mindestens ein nach unten geneigtes Prallblech (4) aufweist, welches oder welche unterhalb der Öffnung(en) angeordnet ist bzw. sind, in ihrer an die tiefste Stelle des Bodens angrenzenden Seitenwand einen Auftragsmittel ablauf (5) aufweist, und in ihrer dieser Seitenwand gegenüberliegenden Seitenwand einen Absauganschluß (7) aufweist, der an die Absaugeinrichtung angeschlossen ist.