DE102005037174B3

DE102005037174B3 - Elektro-Tauchlackiervorrichtung

Info

Publication number: DE102005037174B3
Application number: DE102005037174A
Authority: DE
Inventors: Thomas Noller
Original assignee: Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: EISENMANN ANLAGENBAU GMBH & CO. KG, 71032 BOEBLINGEN, DE
Priority date: 2005-08-06
Filing date: 2005-08-06
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2025-08-07
Also published as: US20080271993A1; RU2412286C2; EP1910589B1; EP1910589A1; US8016994B2; DE502006002089D1; PL1910589T3; CN101238245B; RU2008108300A; ES2314937T3; WO2007017153A1; CN101238245A

Abstract

Eine Elektro-Tauchlackiervorrichtung umfasst in bekannter Weise ein Lackband sowie eine Fördereinrichtung, mit der die zu lackierenden Werkstücke (1a, 1b, 1c) im Durchlaufverfahren in das Lackband eingetaucht, durch dieses hindurchbewegt und wieder herausgehoben werden können. In dem Lackband längs des Bewegungsweges der Werkstücke (1a, 1b, 1c) sind Elektroden angeordnet, die mit einem Pol einer Spannungsquelle (20) verbunden sind. Der zweite Pol dieser Spannungsquelle (20) ist mit einer Kontaktschiene (2) verbunden, die sich entlang des Bewegungsweges der Werkstücke (1a, 1b, 1c) erstreckt. Für jedes Werkstück (1a, 1b, 1c) gibt es eine Kontakteinrichtung (3a, 3b, 3c), die mit der Kontaktschiene (2) in Verbindung steht. Zwischen jeder Kontakteinrichtung (3a, 3b, 3c) und dem zugehörigen Werkstück (1a, 1b, 1c) ist eine steuerbare Spannungsregeleinheit (4a, 4b, 4c) angeordnet. Durch eine Positionsbestimmungseinrichtung (7, 8a, 8b, 8c) lässt sich die momentane Position jedes Werkstücks (1a, 1b, 1c) bestimmen. Eine Steuerung (5) sorgt dafür, dass durch Beaufschlagung der entsprechenden Spannungsregeleinheit (4a, 4b, 4c) durch ein Steuersignal jedes Werkstück (1a, 1b, 1c) an jeder Position seines Weges durch das Lackband auf einer gewünschten Spannung liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektro-Tauchlackiervorrichtung mit

a) einem Lackbad;
b) einer Fördereinrichtung, mit der die zu lackierenden Werkstücke im Durchlaufverfahren in das Lackbad eingetaucht, durch dieses hindurch bewegt und wieder herausgehoben werden können;
c) einer Spannungsquelle;
d) in dem Lackbad längs des Bewegungsweges der Werkstücke angeordneten Elektroden, die mit einem ersten Pol der Spannungsquelle verbunden sind;
e) einer Kontaktschiene, die sich entlang des Bewegungsweges der Werkstücke erstreckt und mit dem zweiten Pol der Spannungsquelle verbunden ist;
f) einer Kontakteinrichtung für jedes Werkstück, die mit der Kontaktschiene in Verbindung steht;
g) mindestens einer Steuerung, mit welcher die an jedem Werkstück liegende Spannung während dessen Bewegung durch das Lackbad einstellbar ist.

Beim Elektro-Tauchlackieren, auch elektrophoretisches Lackieren genannt, scheiden sich die Lackbestandteile im Lackbad unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes an den Werkstücken ab. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, das elektrische Feld während des Durchganges der Werkstücke durch das Lackbad nicht konstant zu halten, sondern längs des Bewegungsweges zu variieren, insbesondere mit der zurückgelegten Wegstrecke ansteigen zu lassen. Grund für diese Maßnahme ist u. a., daß die sich aufbauende Lackschicht einen elektrischen Widerstand darstellt, welcher den weiteren Aufbau der Lackschicht erschwert.

Es stellt sich somit das Problem, wie für jedes Werkstück die Spannung beim Durchgang durch das Lackbad verändert werden kann. Bei Elektro-Tauchlackiervorrichtungen der eingangs genannten Art, wie sie z. B. in der DE 199 42 556 C2 beschrieben sind, erfolgt die Stromzuführung zum Werkstück über eine in Bewegungsrichtung der zu lackierenden Werkstücke in einzelne Abschnitte geteilte Kontaktschiene; die Abschnitte sind galvanisch getrennt und mit einem Pol einer jedem Abschnitt zugeordneten Spannungsquelle verbunden. Die längs des Bewegungsweges der Werkstücke im Lackbad angeordneten Elektroden sind mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden. Nachteilig dabei ist, daß es verhältnismäßig schwierig ist; steuerungstechnisch den Weg jedes einzelnen Werkstückes entlang der verschiedenen Abschnitte der Kontaktschiene zu verfolgen und den Übergang des Werkstückes von einem Abschnitt zum anderen Abschnitt ohne "Sprung" im Potential zu bewerkstelligen. Da die zwischen Elektrode und Werkstück geflossene Ladung als Maß für die aufgebrachte Schichtdicke verwendet wird, ist es erforderlich, auch die Messung des zum Werkstück fließenden Stromes abschnittsweise mit der Bewegung des Werkstückes "mitzuschalten". Schließlich stellen die "Schnitte" in den Kontaktschienen, welche die galvanische Trennung bewirken, auch Unebenheiten in der Kontaktschiene dar, die zu einem Verschleiß der mit den Werkstücken mitbewegten Kontakteinrichtungen führen.

Bei Änderungen des Werkstücks, z. B. der Länge des Werkstücks, oder bei Änderung der Eintauchkurve ändern sich die Positionen der Schnitte zwischen den Kontaktschienen-Abschnitten, so daß für eine optimale Beschichtung eine Anlagenänderung erforderich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektro-Tauchlackiervorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie einfacher gesteuert werden kann, flexibel ist und einen geringeren Verschleiß an den Kontakteinrichtungen verursacht.

Diese Aufgabe wird bei einer Elektro-Tauchlackiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

h) die Kontaktschiene auf ihrer gesamten Erstreckung durch das Lackbad ununterbrochen ist;
i) zwischen jeder Kontakteinrichtung und dem zugehörigen Werkstück eine steuerbare Spannungseinstelleinheit angeordnet ist;
j) eine Positionsbestimmungseinrichtung vorgesehen ist, welche die momentane Position jedes Werkstückes bestimmt und ein entsprechendes Signal an die mindestens eine Steuerung abgibt;
k) die mindestens eine Steuerung so ausgelegt ist, daß sie aus dem ihr zugeleiteten Signal der Positionsbestimmungseinrichtung für jedes Werkstück eine Spannung zuordnet, auf welcher das Werkstück an dieser Position liegen soll, und an die Spannungseinstellein heit des entsprechenden Werkstückes ein entsprechendes Steuersignal abgibt.

Erfindungsgemäß wird also auf die abschnittsweise Unterteilung der Kontaktschiene, die mit Schienenschnitten verbunden ist, verzichtet und eine galvanisch durchgängige Kontaktschiene eingesetzt. Um nunmehr an die verschiedenen Werkstücke, die alle von derselben Kontaktschiene ihre Spannung beziehen, unterschiedliche und auch im Verlaufe der Bewegung sich verändernde Potentiale legen zu können, ist jedem Werkstück eine gesondere Spannungseinstelleinheit zugeordnet. Diese wird entsprechend der Position des Werkstückes so angesteuert, daß zu jedem Zeitpunkt das Werkstück auf dem gewünschten Potential liegt. Auf diese Weise läßt sich eine sehr viel feinfühligere Einstellung der Potentiale an den Werkstücken bewerkstelligen als bei der bekannten Einteilung der Kontaktschiene in einzelne Abschnitte. Eine Umstellung auf eine andere Art von Werkstücken ist problemlos allein durch programmiertechnische Maßnahmen möglich. Das Fehlen der Schnitte in der Kontaktschiene wirkt sich auf die Standzeit der Kontakteinrichtungen günstig aus.

Bei der mindesten einen Steuerung kann es sich um die Zentralsteuerung der Vorrichtung handeln. Dies kommt insbesondere dort in Frage, wo die Fördereinrichtung eine Förderkette umfasst und sich alle Werkstücke mit derselben Geschwindigkeit bewegen.

Moderne Vorrichtungen besitzen Fördersysteme mit sich selbständig bewegenden, jeweils mindestens ein Werkstück tragenden Wägen. Da diese Wägen im allgemeinen selbst "intelligent" sind, also eine dezentrale Steuerung aufweisen, kann diese auch für die erfindungsgemäßen Zwecke eingesetzt werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Positionsbestimmungseinrichtung eine Positionscodeschiene sowie für jedes Werkstück einen mit dem Werkstück mitbewegten Lesekopf auf, der den lokalen Code der Positionscodeschiene auszulesen in der Lage ist. Hierfür geeignete Positionscodeschienen sind im Handel verhältnismäßig preiswert erhältlich und besitzen eine hohe Genauigkeit.

Alternativ kann ein navigierendes System, beispielsweise ein lasergesteuertes oder GPS-basiertes System, als Positionsbestimmungseinrichtung verwendet werden.

Weiter ist es auch möglich, daß die Positionsbestimmungseinrichtung einen Anwesenheitssensor am Beginn des Bewegungsweges der Werkstücke durch das Lackbad und Geschwindigkeitssensoren für die Werkstücke umfasst, wobei die Steuerung so ausgelegt ist, daß sie aus den erfassten Geschwindigkeiten und der seit dem Ansprechen des Anwesenheitssensors verstrichenen Zeit für jedes Werkstück die momentane Position errechnen kann.

Statt der Geschwindigkeit und der Zeit, die seit dem Passieren des Anwesenheitssensors verstrichen ist, kann auch direkt die zurückgelegte Wegstrecke erfasst und hieraus die momentane Position jedes Werkstückes errechnet werden. Bei mit einer Transportkette arbeitenden Fördersystemen kann die Wegstreckenmessung durch Zählen der vorbeigelaufenen Kettenglieder, bei mit Rädern arbeitenden Fördersystemen durch Zählen der Umdrehungen der Räder erfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch die Spannungsversorgung von Fahrzeugkarosserien in einem Elektro-Tauchlackierbad.
Die Zeichnung zeigt insgesamt drei Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c, die man in ein mit Lackflüssigkeit gefülltes Lackbecken eingetaucht denken kann, wie es in der oben schon erwähnten DE 199 42 556 C2 beschrieben ist. Das Lackbecken ist in 1 nicht dargestellt, ebenso wenig die Fördereinrichtung, mit welcher die verschiedenen Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c durch das Lackbecken kontinuierlich oder intermittierend bewegt werden. In Frage kommt beispielsweise ein Hängeförderer, wie er als Fördereinrichtung 12 in der DE 199 42 556 C2 dargestellt ist, ein Kettenförderer, auf dem die Werkstücke beweglich gehaltert sind, aber auch eine Fördereinrichtung, die von einzelnen, selbständig bewegbaren und steuerbaren Wägen Gebrauch macht.
In dem nicht dargestellten Lackbecken sind in bekannter weise entlang des Bewegungsweges der Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c Gegenelektroden, insbesondere Anoden, platziert, wie dies ebenfalls der DE 199 42 556 C2 zu entnehmen ist. In dem elektrischen Feld, das sich innerhalb der Lackflüssigkeit zwischen den Gegenelektroden und den Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c einstellt, erfolgt die Abscheidung der Lackbestandteile auf den Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c. Die Amperestundenzahl, die zwischen den Gegenelektroden und den Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c beim Durchgang durch das Lackbecken geflossen ist, stellt ein direktes Maß für die Dicke der abgeschiedenen Lackschicht dar.
Um das für die elektrophoretische Abscheidung des Lackes erforderliche elektrische Feld zu erzeugen, müssen die Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c während ihrer Bewegung durch das Lackbad mit dem entsprechenden Pol einer Gleichspannungsquelle 20 verbunden werden, im geläufigen Falle der kataphoretischen Tauchlackierung mit deren Minuspol.
Diese Verbindung geschieht auf folgende Weise:
Entlang des durch das Lackbecken führenden Bewegungsweges der Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c, jedoch außerhalb der Lackflüssigkeit, erstreckt sich eine Kontaktschiene 2. Diese Kontaktschiene 2 ist auf ganzer Länge nicht unterbrochen, weist somit nicht die beim Stande der Technik gebräuchlichen "Schnitte" auf, also Stellen, an denen verschiedene Abschnitte der Kontaktschiene 2 elektrisch isoliert aneinander angefügt sind. Die Kontaktschiene 2 ist mit einem Pol, bevorzugt dem Minuspol, der Gleichspannungsquelle 20 verbunden. Es genügt im allgemeinen, wenn die Gleichspannungsquelle 20 eine konstante Ausgangsspannung abgibt, die der maximalen an die Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c anzulegenden Spannung entspricht. Der andere Pol der Gleichspannungsquelle 20 ist mit den entlang des Bewegungsweges angeordneten Elektroden, bevorzugt Anoden, verbunden.
Jeder Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c ist ein Kontaktschuh 3a, 3b, 3c zugeordnet, welcher, eine elektrische Verbindung herstellend, an der Kontaktschiene 2 entlang gleitet. Die Kontaktschuhe 3a, 3b, 3c sind mit den jeweiligen Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c nicht direkt sondern über eine steuerbare Spannungseinstelleinheit 4a, 4b, 4c verbunden. Die Spannungseinstelleinheiten 4a, 4b, 4c sind so ausgebildet, daß sie entsprechend einem ihnen von einer Steuerung 5 über eine Leitung 6a, 6b, 6c zugeführten Steuersignal die auf der Kontaktschiene 2 liegende Spannung unverändert oder verändert, im allge meinen verkleinert, an die entsprechende Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c weitergeben kann.
Parallel zur Kontaktschiene 2, ebenfalls außerhalb der Lackflüssigkeit, verläuft eine Positionscodeschiene 7. Diese trägt entlang ihrer Längserstreckung an allen Stellen einen auslesbaren Code, der für die Position der fraglichen Stelle steht. Jeder Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c ist ein Lesekopf 8a, 8b, 8c zugeordnet, der in der Lage ist, die augenblickliche Position der entsprechenden Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c von der Positionscodeschiene 7 abzulesen. Die von den Leseköpfen 8a, 8b, 8c ausgelesenen Signale werden über jeweils eine Leitung 9a, 9b, 9c der Steuerung 5 zugeführt.
Die Steuerung 5 enthält einen Speicher, in dem in geeigneter Weise für jede Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c oder jedenfalls für jeden Typ von Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c, der auf der Vorrichtung behandelt werden soll, abgespeichert ist, welche Spannung an welcher Stelle entlang des Bewegungsweges an die fragliche Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c anzulegen ist.
Die oben beschriebene Elektro-Tauchlackiervorrichtung arbeitet wie folgt:
Sobald eine der Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c in den Bereich der Kontaktschiene 2 und damit in den Bereich des Lackbeckens gelangt, wird mit Hilfe des Kontaktschuhes 3a, 3b, 3c eine elektrische Verbindung zur Kontaktschiene 2 hergestellt; der jeweilige Lesekopf 8a, 8b, 8c kommt in die Nähe der Positionscodierschiene 7 und stellt die momentane Position der Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c fest. Die entsprechende Information wird nunmehr an die Steuerung 5 abgegeben, die aus ihrem Speicher die Sollspannung ausliest, die an der fraglichen Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c an der jeweiligen Stelle herrschen soll. Die Steuerung 5 gibt nunmehr an die entsprechende Spannungseinstelleinheit 4a, 4b, 4c über die Leitung 6a, 6b, 6c ein entsprechendes Signal ab, welches dafür sorgt, daß die Spannungseinstelleinheit 4 tatsächlich die gewünschte Spannung aus der auf der Kontaktschiene 2 herrschenden Spannung erzeugt und an die Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c legt.
Dieser Vorgang wiederholt sich ständig während der Passage der Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c durch das Lackbecken. Der Lesekopf 8a, 8b, 8c übermittelt dabei entweder kontinuierlich oder nach Durchgang durch kleine Weginkremente die jeweilige Position und die Steuerung 5 regelt die an der zugehörigen Fahrzeugkarosserie 1a, 1b, 1c liegende Spannung über die Spannungseinstelleinheiten 4a, 4b, 4c nach.
Ersichtlich ist es auf diese Weise möglich, einen sehr präzisen Spannungsverlauf für alle Fahrzeugkarosserien 1a, 1b, 1c, die an dieselbe Kontaktschiene 2 angeschlossen sind, während ihrer Fahrt durch das Lackbecken einzustellen.
Die Positioniereinrichtung, welche beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Positionscodeschiene 7 und die Leseköpfe 8a, 8b, 8c gebildet wurde, kann selbstverständlich auch durch andere Positionsbestimmungseinrichtungen ersetzt werden. Beispielsweise ist ein navigierendes System auf der Basis einer Lasersteuerung oder von GPS verwendbar. Im einfachsten Falle kann auch am Eingang der Bewegungsstrecke durch das Lackbecken ein Sensor angeordnet werden, der das Einlaufen einer Fahrzeugkarosserie meldet. von dort aus wird die jeweilige Position der Fahrzeugkarosserie aus deren Geschwindigkeit, die ständig ermittelt und überwacht wird, und der verstrichenen Zeit errechnet.
Statt einer zentralen Steuerung können auch dezentrale Steuerungen eingesetzt werden, die den einzelnen Fahrzeugkarosserien zugeordnet sind und sich mit diesen mitbewegen.

Claims

Elektro-Tauchlackiervorrichtung mit a) einem Lackbad; b) einer Fördereinrichtung, mit der die zu lackierenden Werkstücke im Durchlaufverfahren in das Lackbad eingetaucht, durch dieses hindurchbewegt und wieder herausgehoben werden können; c) einer Spannungsquelle; d) in dem Lackbad längs des Bewegungsweges der Werkstücke angeordneten Elektroden, die mit einem ersten Pol der Spannungsquelle verbunden sind; e) einer Kontaktschiene, die sich entlang des Bewegungsweges der Werkstücke erstreckt und mit dem zweiten Pol der Spannungsquelle verbunden ist; f) einer Kontakteinrichtung für jedes Werkstück, die mit der Kontaktschiene in Verbindung steht; g) mindestens einer Steuerung (5) mit welcher die an jedem Werkstück liegende Spannung während dessen Bewegung durch das Lackbad einstellbar ist; dadurch gekennzeichnet, daß h) die Kontaktschiene (2) auf ihrer gesamten Erstreckung durch das Lackbad ununterbrochen ist; i) zwischen jeder Kontakteinrichtung (3a, 3b, 3c) und dem zugehörigen Werkstück (1a, 1b, 1c) eine steuerbare Spannungseinstelleinheit (4a, 4b, 4c) angeordnet ist; j) eine Positionsbestimmungseinrichtung (7, 8a, 8b, 8c) vorgesehen ist, welche die momentane Position jedes Werkstücks (1a, 1b, 1c) bestimmt und ein entsprechendes Signal an die mindestens eine Steuerung (5) abgibt; k) die mindestens eine Steuerung (5) so ausgelegt ist, daß sie aus dem ihr zugeleiteten Signal der Positionsbestimmungseinrichtung (7, 8a, 8b, 8c) für jedes Werkstück (1a, 1b, 1c) eine Spannung zuordnet, auf welcher das Werkstück (1a, 1b, 1c) an dieser Position liegen soll, und an die Spannungseinstelleinheit (4a, 4b, 4c) des entsprechenden Werkstücks (1a, 1b, 1c) ein entsprechendes Steuersignal abgibt.
Elektro-Tauchlackiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Steuerur (5) die Zentralsteuerung der Elektro-Tauchlackiervorrichtung ist.
Elektro-Tauchlackiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Werkstück eine dezentrale Steuerung vorgesehen ist, die sich mit dem Werkstück mitbewegt.
Elektro-Tauchlackiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung eine Positionscodeschiene (7) sowie für jedes Werkstück (1a, 1b, 1c) einen mit dem Werkstück (1a, 1b, 1c) mitbewegten Lesekopf (8a, 8b, 8c) aufweist, der den lokalen Code der Positionscodeschiene (7) auszulesen in der Lage ist.
Elektro-Tauchlackiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung ein navigierendes System ist.
Elektro-Tauchlackiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung ein lasergesteuertes System ist.
Elektro-Tauchlackiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung ein GPS-basiertes System ist.
Elektro-Tauchlackiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung einen Anwesenheitssensor am Beginn des Bewegungsweges der Werkstücke durch das Lackbad und Geschwindigkeitssensoren für jedes Werkstück umfasst, wobei die Steuerung (5) so ausgelegt ist, daß sie aus den erfassten Geschwindigkeiten und der seit dem Ansprechen des Anwesenheitssensors verstrichenen Zeit für jedes Werkstück die momentane Position berechnen kann.
Elektro-Tauchlackiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmungseinrichtung einen Anwesenheitssensor am Beginn des Bewegungsweges der Werkstücke durch das Lackbad und für jedes Werkstück eine Einrichtung zur Erfassung der zurückgelegten Wegstrecke umfasst, wobei die Steuerung (5) so ausgelegt ist, daß sie aus den erfassten Wegstrecken seit dem Ansprechen des Anwesenheitssensors für jedes Werkstück die momentane Position berechnen kann.
Elektro-Tauchlackiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung eine Transportkette umfasst und dass die Einrichtung zur Erfassung der zurückgelegten Wegstrecke eine Zähleinrichtung für die sich vorbeibewegenden Glieder der Transportkette aufweist.
Elektro-Tauchlackiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung für jedes Werkstück mindestens ein sich drehendes Rad umfasst und dass die Einrichtung zur Erfassung der zurückgelegten Wegstrecke eine Zähleinrichtung für die Zahl der Umdrehungen des Rades aufweist.