DE4013942A1 - Anlage zum serienweisen beschichten von werkstuecken mit leitfaehigem beschichtungsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In üblichen elektrostatischen Beschichtungsanlagen, wie sie insbesondere zum Lackieren von Fahrzeugrohkarossen verwendet werden, legt man den Sprühkopf von Rotationszerstäubern od. dgl. an Hochspannung, um dadurch das die versprühten Beschichtungs­ partikel aufladende Feld zwischen dem Sprühkopf und dem geerde­ ten, zu beschichtenden Gegenstand zu erzeugen. Hierbei tritt das Problem auf, daß bei Verwendung eines Beschichtungsmaterials hoher elektrischer Leitfähigkeit wie namentlich der umwelt­ freundlichen wasserlöslichen Lacke der Isolationswiderstand über die den Sprühkopf mit dem Lackversorgungssystem verbindende Leitung zu gering ist, wenn das Versorgungssystem auf Erd­ potential liegt. Das gewöhnlich aus Ringleitungen für die einzelnen Farben bestehende Versorgungssystem soll geerdet sein, da andernfalls nicht nur erheblicher Isolationsaufwand erfor­ derlich wäre, sondern auch wegen der großen elektrischen Kapa­ zität die Gefahr explosionsartiger Entladungen bestehen würde.

Bei einer aus der DE-OS 30 14 221 bekannten Beschichtungsanlage für elektrisch leitfähige Materialien ist für jede Farbe ein eigener Vorratsbehälter vorgesehen, der gegen Erde und gegen die jeweils anderen Behälter isoliert angeordnet ist und über einen Farbwechsler und eine Verbindungsleitung die auf Hoch­ spannungspotential liegende Sprühvorrichtung speist. Die Ver­ bindungsleitung wird nach Beendigung des Beschichtungsbetriebes mit einer gegebenen Farbe und vor dem Wechsel zu einer anderen Farbe mit Lösungsmittel (Wasser) gespült und mit Druckluft getrocknet, um die erforderliche Isolierung zu dem anschließend mit der Sprühvorrichtung verbundenen Behälter aufrechtzuerhalten. Insbesondere bei einer großen Anzahl wählbarer Farben und ent­ sprechender Behälter ist diese Anlage baulich aufwendig und sperrig. Ferner ergeben sich Farbverluste beim Entleeren und Spülen der isolierenden Leitungen und die Notwendigkeit der Ent­ sorgung des Spülmittels. Dasselbe Problem tritt bei einem aus der DE-OS 37 17 929 bekannten Verfahren auf, bei dem vom Farbwechsler eines geerdeten Versorgungssystems zu einem Zwischenbehälter und von diesem zur Sprühvorrichtung führende Leitungen zur elektri­ schen Isolation gespült und getrocknet werden.

Dieses Problem wird teilweise bei einem aus der DE-PS 29 00 660 bekannten System vermieden, bei dem das Beschichtungsmaterial von einer geerdeten Ringleitung zunächst in einen isoliert angeordne­ ten ersten Zwischenbehälter gelangt und aus diesem dann in einen zweiten Zwischenbehälter, dessen Ausgang ständig mit der auf Hochspannung liegenden Sprühvorrichtung verbunden ist. Durch ausreichend großen Abstand und zweckmäßig bewegbare Verbindungs­ rohre oder durch Auf- und Abbewegen des ersten Zwischenbehälters wird beim Füllen des ersten Zwischenbehälters dessen Inhalt vom zweiten Zwischenbehälter elektrisch isoliert und beim Füllen des an Hochspannung liegenden zweiten Zwischenbehälters der erste Zwischenbehälter vom geerdeten Vorratssystem isoliert. Der erste Zwischenbehälter wird vor dem Entleeren in den zweiten Zwischen­ behälter elektrisch aufgeladen, um Spannungsüberschläge zu vermeiden. Das bekannte System ist aber baulich aufwendig und bereitet Schwierigkeiten wegen der offenen Anordnung des auf und ab bewegbaren Zwischenbehälters. Außerdem benötigt der mit der Beschichtungsvorrichtung verbundene Vorratsbe­ hälter eine nachgeschaltete Förderpumpe zum Entleeren.

Ausgehend von dem aus der erwähnten DE-PS 29 00 660 bekannten System liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun­ de, eine einfache Anlage zu schaffen, die mit geringem Platzbedarf und wenig Bau- und Steueraufwand auskommt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichne­ te Anlage gelöst.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß der bewegbare Zwischen­ behälter einfacher und auch schneller zwischen seinen Endpositionen auf und ab bewegt werden kann. Vorteilhaft ist auch der Abschluß des Bewegungsbereiches des Zwischen­ behälters nach außen durch ein isolierendes Rohr, das den Platzbedarf nicht vergrößert. Im übrigen ist wichtig, daß die Hochspannung während des Beschichtungsbetriebes nicht abgeschaltet werden muß, da die Beschichtungsvor­ richtung im Betrieb stets vom Versorgungssystem isoliert ist.

An einem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert.

Der dargestellte Teil der Anlage besteht im wesentlichen aus einer Zwischenbehälteranordnung, die in ihrer Gesamt­ heit in ihrem langgestreckten geschlossenen und druckfest ausgebildeten Rohr 1 untergebracht ist, das aus Isolier­ material wie z. B. Acrylglas gebildet ist. Das Rohr 1 kann einen kreiszylindrischen oder beliebigen sonstigen Querschnitt haben und mit vertikaler Längsachse aufge­ stellt oder an einer Wand beispielsweise einer Sprüh­ kabine montiert werden.

In seinem unteren Teil bildet das Rohr 1 einen Vorratsbe­ hälter 3. Am unteren Rohrende, also im Boden des Vorrats­ behälters 3, der sich trichterartig oder in sonstiger Weise schräg zu einer tiefsten Stelle absenkt, hat das Rohr 1 an dieser Stelle einen verschließbaren Auslaß 4 für das im Vorratsbehälter 3 befindliche Beschichtungs­ material. Der Auslaß 4 kann ein Ventil enthalten und ist an eine zu einer (nicht dargestellten) Beschichtungs­ vorrichtung führende Leitung 5 angeschlossen. Von der Leitung 5 kann eine oben in den Vorratsbehälter 3 führen­ de Rücklaufleitung 6 abzweigen. Da der Inhalt des Vorrats­ behälters 3 durch das leitfähige Beschichtungsmaterial elektrisch mit der Beschichtungsvorrichtung verbunden ist, liegt er im Betrieb wie diese ständig auf Hochspan­ nung. Nach oben ist der Vorratsbehälter 3 durch eine horizontale Trennwand 7 abgeschlossen, die eine den Behältereinlaß bildende axiale Öffnung 8 enthält.

Der über der Trennwand 7 liegende Teil des Rohrinnenraums enthält einen vertikal an der Rohrinnenwand gleitend verschiebbar gelagerten Füllkolben 10, der zum Füllen des Vorratsbehälters 3 dient. Der Füllkolben 10 kann aus einem oben offenen zylindrischen Behälter der darge­ stellten Form aus Isoliermaterial bestehen. Seine Seiten­ wand 11 liegt mit geringem Abstand parallel zur zylin­ drischen Innenwand des Rohres 1 und hat am oberen Rand sowie am Kolbenboden 12 je einen radial vorspringenden luftdicht an der Rohrinnenwand anliegenden Führungsflansch 14 bzw. 15. Der Füllkolben ist zwischen einer oberen Position, bei der er mit dem oberen Rand seiner Seiten­ wand 11 an einem das Rohr 1 verschließenden horizontalen Deckel anstößt und durch einen Einlaß 18 des Deckels gefüllt werden kann, und einer unteren Position bewegbar, bei der der Kolbenboden 12 auf der Trennwand 7 aufsitzt und der Füllkolben 10 in den Vorratsbehälter 3 entleert wird. An der tiefsten Stelle seines sich z. B. trichter­ förmig absenkenden Bodens hat der Füllkolben 10 ein Auslaßventil 20, das beim Erreichen der Entleerungsposi­ tion durch externe Steuerung selbsttätig geöffnet wird. Gemäß dem dargestellten Beispiel kann das Auslaßventil 20 einen nach unten weisenden Betätigungsstift 21 haben, der zum Öffnen des Ventils von einem nach oben weisenden Vorsprung auf der Oberseite der Trennwand 7 hochgedrückt wird, worauf das Beschichtungsmaterial durch Schwerkraft aus dem Füllkolben 10 durch die Einlaßöffnung 8 in den Vorratsbehälter 3 fließen kann.

Die vertikalen Auf- und Abbewegungen des Füllkolbens werden durch pneumatischen Antrieb und Schwerkraft be­ wirkt und in Abhängigkeit vom Materialverbrauch und Füllstand im Vorratsbehälter 3 gesteuert. Hierfür führt in das Rohr 1 ein Drucklufteinlaß 23, der in einer Ausneh­ mung am oberen Seitenrand der Trennwand 7, also direkt unter der als Kolbenfläche dienenden Unterseite des auf der Trennwand 7 aufsitzenden Füllkolbens 10 mündet. Der Drucklufteinlaß 23 ist über ein Ventil 24 an eine Druckluftleitung 25 angeschlossen. Im Bereich des Vorrats­ behälters 3 befinden sich an der Wand des Rohres 1 über­ einander zwei Füllstandsensoren an sich bekannter Art, von denen der obere Sensor 28 anspricht, sobald das Flüssigkeitsniveau im Vorratsbehälter 3 den gewünschten Maximalstand erreicht, während der untere Sensor 29 bei Ünterschreiten eines gewünschten Mindestniveaus anspricht. In dem bis auf den Füllkolben 10 leeren Be­ reich des Rohres 1 über der Trennwand 7 sind an der Rohrwand übereinander weitere Sensoren 30, 31 und 32 angebracht, die aus an sich bekannten Initiatoren beste­ hen können und bei Annäherung des Füllkolbens 10 anspre­ chen. Der obere Sensor 30 spricht an, wenn der Füllkolben 10 seine obere Endposition erreicht. Der etwas unterhalb vom Sensor 30 angebrachte Sensor 31 spricht an, wenn der Füllkolben 10 aus seiner oberen Endstellung etwas nach unten abgesunken ist. Der weiter unten in der Nähe der Trennwand 7 angebrachte Sensor 32 spricht an, wenn der Füllkolben auf der Trennwand 7 aufsitzt. Die Sensoren 28 bis 32 steuern (über die gestrichelt dargestellten Steuerleitungen) das Druckluftventil 24 und ein Füllven­ til 35, das in eine zum Einlaß 18 des Rohres 1 führende Leitung 36 des geerdeten Versorgungssystems geschaltet ist oder auch in den Einlaß 18 eingebaut sein könnte. Dem Sensor 32 kann ein Zeitglied 33 nachgeschaltet sein. Wenn im Betrieb der Vorratsbehälter 3 gefüllt ist, sitzt der Füllkolben 10 unten auf der horizontalen Trennwand 7. Sobald infolge des Materialverbrauchs der Sensor 29 ein Absinken des Füllstandes im Behälter bis zu einem Mindestniveau meldet, das nicht unterschritten werden soll, wird selbsttätig das Druckluftventil 24 geöffnet. Dadurch wird der Füllkolben 10 pneumatisch angehoben, wobei das Ventil 20 des Füllkolbens selbsttätig schließt, und bis in seine obere Endposition bewegt, in der er zunächst in Schwebe gehalten wird. Der auf diese Position ansprechende Sensor 30 öffnet das Füllventil 35, so daß der Füllkolben 10 durch die Öffnung 18 gefüllt wird. Im Deckel 17 befindet sich ferner ein Entlüftungsventil 38. Beim Füllen beginnt der Füllkolben nach kurzer Zeit durch seine zunehmende Masse abzusinken. Er ist voll, wenn er den Sensor 31 erreicht, der daraufhin das Füllven­ til 35 schließt und auch die Druckluft am Ventil 24 abschalten oder den Druck reduzieren kann. Der volle Füllkolben 10 sinkt wieder bis auf die Trennwand 7 und entleert sich in den Vorratsbehälter 3. Nach einer z. B. durch das Zeitglied 33 bestimmten Verzögerungszeit wieder­ holt sich der Vorgang, und zwar so oft, bis der Sensor 28 das Erreichen eines Maximalniveaus meldet, das nicht überschritten werden soll.

Es ist zweckmäßig, den im druckfesten, vollständig ver­ schließbaren Rohr 1 erzeugten Druck zum Entleeren des Vorratsbehälters 3 zu nutzn. Dadurch erübrigt es sich, dem Vorratsbehälter zum Entleeren eine eigens hierfür vorgesehene Förderpumpe od. dgl. nachzuschalten.

Der Vorratsbehälter 3 kann pausenlos auch während der oben beschriebenen Füllvorgänge entleert werden und mit seinem Inhalt ständig auf dem Hochspannungspotential der Sprühvorrichtung bleiben, mit der er über das leiten­ de Beschichtungsmaterial in der Leitung 5 verbunden ist. Durch den Abstand des erwähnten maximalen Füllni­ veaus im Behälter 3 von dem geerdeten Versorgungssystem an der Oberseite des Rohres 1, der ausreichend größer bemessen ist als die Überschlagweite der Hochspannung, sind die auf unterschiedlichen Potentialen liegenden Teile der Anlage ständig voneinander isoliert.

Die beschriebene Anordnung erfordert wenig Bauaufwand und läßt sich kompakt und raumsparend realisieren, was besonders im Fall einer großen Anzahl auswählbarer Beschichtungsmaterialien unterschiedlicher Farbe von Interesse ist, für die je eine isolierende Behälteranord­ nung der beschriebenen Art benötigt wird. In praktischen Anwendungsfällen kann ein relativ kleiner Füllkolben für einen Inhalt von etwa 1 l und ein entsprechend bemes­ senes Rohr 1 mit einem Durchmesser von etwa 15 cm aus­ reichend sein. Die den verschiedenen Farben entsprechen­ den Rohre 1 können in einer gemeinsamen Einheit zusammen­ gebaut werden.

Da man beim Füllen und Entleeren des Zwischenbehälters der beschriebenen Anlage unabhängig vom jeweiligen Be­ triebszustand der Beschichtungsvorrichtung und nicht auf Beschichtungspausen angewiesen ist, kann man auch eine einzige gemeinsame Zwischen- und Vorratsbehälteran­ ordnung (pro Farbe) beispielsweise für alle "Ebenen" aus jeweils mehreren Zerstäubern in einer Sprühkabine verwenden.

Claims (9)

1. Beschichtungsanlage zum serienweisen Beschichten von Werkstücken mit elektrisch leitfähigem Beschichtungs­ material mit
einem auf niedrigem Potential oder Erdpotential liegenden Versorgungssystem (36),
einer im Betrieb auf Hochspannung gelegten Beschichtungsvorrichtung
und einem zwischen zwei Positionen auf und ab bewegbaren Zwischenbehälter (10),
dem in einer ersten Position das Beschichtungs­ material von einem Auslaß des Versorgungssystems (36) zugeführt wird,
und der in seiner zweiten Position, in der sein Inhalt elektrisch vom Auslaß des Versorgungssystems (36) isoliert ist, das Beschichtungsmaterial in einen mit der Beschichtungsvorrichtung verbundenen Vorratsbehäl­ ter (3) abgibt, dadurch gekennzeichnet,
daß der auf und ab bewegbare Zwischenbehälter in einem geschlossenen Rohr (1) gelagert und als Füllkolben (10) ausgebildet ist, der durch ein in das Rohr (1) geleitetes Druckmedium anhebbar ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium Druckluft ist, die durch einen unter der Unterseite des sich in seiner unteren Endposition befindlichen Füllkolbens (10) mündenden Einlaß (23) in das Rohr (1) geleitet wird.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Vorratsbehälter (3) in einem Teil des den Füllkolben (10) enthaltenden Rohres (1) koaxial zum Füllkolben unterhalb einer horizontalen Trennwand (7) befindet, auf der der Füllkolben (10) in seiner unteren Endposition aufsitzt, und die eine Durchlaßöffnung (8) für das Beschichtungsmaterial enthält.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Boden des Füllkolbens (10) ein Auslaßventil (20) befindet, das sich beim Aufsitzen des Füllkolbens (10) selbsttätig in die Durchlaßöffnung (8) öffnet.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Wand des Rohres (1) Sensoren (28 bis 32) angeordnet sind, die auf maximale und/oder minimale Füllstände des Beschichtungsmaterials im Vorratsbehälter (3) und/oder auf die vertikale Position des Füllkolbens (10) ansprechen.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Vorratsbehälter (3) je ein Sensor (28, 29) für maximale und minimale Füllstände und am oberen Ende des Rohres (1) zwei Sensoren (30, 31) angebracht sind, von denen der eine Sensor (30) bei Erreichen der oberen Endposition des Füllkolbens (10) anspricht, während der andere Sensor (31) anspricht, wenn der Füllkolben (10) aus seiner oberen Endposition um ein Stück abgesunken ist, das wesentlich kleiner ist als sein Gesamthub.

7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (28 bis 32) ein dem Drucklufteinlaß (24) vorgeschaltetes Druckluftventil (24) und/oder ein dem Materialeinlaß (18) des Rohres (1) vorgeschaltetes Füllventil (35) des Versorgunssystems steuern.

8. Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkolben (10) ein oben offener zylindrischer Behälter ist und das Rohr (1) am oberen Ende durch einen Deckel (17) mit einem Einlaß (18) zum Füllen des Füllkolbens (10) geschlos­ sen ist.

9. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (3) druckfest ausgebildet und durch Druckbeaufschlagung des Behälters entleerbar ist.