Aus
WO 2004/037436 A1 ist ein mehrachsiger Lackierroboter bekannt, der
als Applikationsgerät einen
Rotationszerstäuber
aufweist und beispielsweise zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen
eingesetzt werden kann. Die Zuführung
des zu applizierenden Lacks erfolgt hierbei durch einen Kolbendosierer,
der auf einem Arm des Lackierroboters angebracht ist und im Betrieb
auf einem Hochspannungspotential liegt, so dass der von dem Rotationszerstäuber applizierte
Lack elektrisch aufgeladen ist, was zu einem guten Auftragswirkungsgrad
gegenüber
den elektrisch geerdeten Kraftfahrzeugkarosserieteilen oder den
sonstigen zu lackierenden Bauteilen führt. Auf demselben Roboterarm
ist weiterhin ein Farbwechsler angeordnet, der über zahlreiche Farbzuleitungen
mit Lacken unterschiedlicher Farben versorgt wird, wobei der Farbwechsler
die Auswahl der gewünschten
Farbe ermöglicht
und den Kolbendosierer mit dem zugehörigen Lack versorgt. Im Betrieb liegt
der Farbwechsler auf einem elektrischen Massepotential, so dass
die zahlreichen Farbzuleitungen nicht elektrisch isolierend ausgeführt sein müssen. Die
Verbindung zwischen dem Farbwechsler und dem Kolbendosierer erfolgt
jedoch durch einen Isolationsschlauch, der eine elektrische Isolation zwischen
dem auf Erdpotential liegenden Farbwechsler und dem zum La ckieren
auf Hochspannungspotential liegenden Kolbendosierer sicherstellt. Die
elektrische Potentialtrennung zwischen dem Farbwechsler und dem
Kolbendosierer wird hierbei durch Spülen und Reinigen des Isolationsschlauchs erreicht.
Nachteilig
an diesem bekannten Lackierroboter ist zum einen die relativ lange
Farbwechseldauer, was insbesondere bei häufigen Farbwechseln zu einer
Verlangsamung der Lackierprozesse führt.
Zum
anderen muss der Kolbendosierer auch ohne einen Farbwechsel wieder
befüllt
werden, wenn das gesamte Füllungsvolumen
des Kolbendosierers von dem Rotationszerstäuber appliziert worden ist. Die
Wiederbefüllung
des Kolbendosierers durch den Farbwechsler ist hierbei jedoch ebenfalls
relativ zeitaufwändig,
was die Lackierprozesse verlangsamt.
Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den vorstehend beschriebenen
bekannten Lackierroboter entsprechend zu verbessern.
Diese
Aufgabe wird durch eine Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung
und durch ein zugehöriges
Betriebsverfahren gemäß den nebengeordneten
Ansprüchen
gelöst.
Die
Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, den Beschichtungsmittel-Dosierer
(z.B. einen Kolbendosierer) nicht direkt von dem Farbwechsler zu
befüllen,
sondern indirekt über
einen dazwischen befindlichen Beschichtungsmittel-Speicherbehälter. Dies
bietet die Möglichkeit, dass
der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter bereits während des
Lackierens mit Beschichtungsmittel befüllt wird und nicht erst in
den Farbwechselzeiten, was zu einer Reduzierung der Farbwechselzeiten
beiträgt.
Das Umfüllen
von dem Beschichtungs mittel-Speicherbehälter in den Beschichtungsmittel-Dosierer
kann aufgrund der kurzen und direkten Verbindung mit sehr großen Volumenstrom
erfolgen. Die kontinuierliche Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters während des
Lackierens bietet auch den Vorteil, dass aufgrund der zur Verfügung stehenden
Zeit für
die Befüllung
relativ kleine Lackvolumenströme
in den Versorgungsleitungen (z.B. Farb-Ringleitungen und Sonder-Farbversorgung) ausreichen,
so dass die zugehörigen
Leitungen einen kleineren Leitungsquerschnitt aufweisen können, wodurch
die Installations-Aufwendungen gesenkt werden.
Vorzugsweise
liegt der Beschichtungsmittel-Dosierer hierbei zum Lackieren auf
einem Hochspannungspotential, während
der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter auf einem erdnahen Potential (vorzugsweise
Massepotential) liegt, wobei der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter über eine
Isolierstrecke mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer verbunden ist,
um den auf Hochspannungspotential liegenden Beschichtungsmittel-Dosierer gegenüber dem
geerdeten Beschichtungsmittel-Speicherbehälter zu isolieren. Die elektrischen
Potentiale des Beschichtungsmittel-Dosierers und des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters sind
jedoch vorzugsweise schaltbar, so dass der Beschichtungsmittel-Dosierer nur
zum Lackieren auf Hochspannungspotential gebracht wird, wohingegen
die Hochspannung zum Befüllen
des Beschichtungsmittel-Dosierers abgeschaltet werden kann.
Die
Isolierstrecke kann hierbei aus einem Isolationsschlauch bestehen,
in dem ein Abstreifer (z.B. ein Abstreifkolben oder ein Dichtkopf)
verschiebbar ist, um Beschichtungsmittelreste von der Innenwand
der Isolierstrecke zu entfernen. Zum einen verhindert diese Reinigung
der Isolierstrecke, dass das Isolationsvermögen der Isolierstrecke durch
Beschichtungsmittel reste beeinträchtigt
wird, die in der Isolierstrecke verblieben sind. Zum anderen wird
durch die Reinigung der Isolierstrecke eine Verunreinigung durch
die in der Isolierstrecke verbliebenen Beschichtungsmittelreste
vermieden, was insbesondere bei einem Farbwechsel wichtig ist.
In
einer Variante der Erfindung erfolgt die Bewegung des Abstreifers
in der Isolierstrecke in einer Richtung oder in beiden Richtungen
durch eine Kolbenstange, die beispielsweise elektrisch, pneumatisch
oder hydraulisch angetrieben werden kann. Die Kolbenstange besteht
hierbei vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material,
um die gewünschte
Isolationswirkung zu erzielen. Als Material für die Kolbenstange eignet sich
besonders Keramik, da Keramik über
ein gutes elektrisches Isolationsvermögen verfügt und zusätzlich eine hohe mechanische
Starrheit aufweist, was für
die Dosiergenauigkeit wichtig ist. Darüber hinaus weist Keramik eine hohe
Abrieb- und Verschleißfestigkeit
auf. Standardmäßig wird
die Kolbenstange jedoch aus Stahl gefertigt. In diesem Fall muss
der Abstreifer mit der Kolbenstange zur Potenzialtrennung zurück gefahren werden.
In
einer andere Variante der Erfindung ist der Abstreifer nicht fest
mit der Kolbenstange verbunden, sondern in der Isolierstrecke frei
beweglich. Der Abstreifer kann hierbei in der Isolierstrecke von
der Kolbenstange nur geschoben werden. Die Bewegung des Abstreifers
in die andere Richtung erfolgt dagegen durch eine einseitige Druckluftbeaufschlagung des
Abstreifers.
Ferner
besteht auch die Möglichkeit,
dass der Abstreifer in der Isolierstrecke völlig frei beweglich ist, so
dass auf eine Kolbenstange zum Antrieb des Abstreifers verzichtet
wird. Die Bewegung des Abstreifers erfolgt hierbei ebenfalls durch eine
einseitige Druckluftbeaufschlagung des Abstreifers auf der gewünschten
Seite. In dieser Variante der Erfindung kann der Abstreifer also
beidseitig mit Druckluft beaufschlagt werden.
In
einer weiteren Variante der Erfindung wird der Abstreifer in der
einen Richtung hin zu dem Beschichtungsmittel-Dosierer mittels Druckluft
bewegt, während
der Abstreifer mit dem verbliebenen Beschichtungsmittel von dem
Beschichtungsmittel-Dosierer
zurückgeschoben
wird.
In
einer anderen Variante erfolgt die Verbindung zwischen dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter und
dem Beschichtungsmittel-Dosierer dagegen nicht permanent durch einen
Isolationsschlauch, sondern durch eine lösbare Andock-Schnittstelle.
Bei der Befüllung
des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters liegt dieser dann getrennt
von der Andock-Schnittstelle auf einem erdnahen Potential und wird
dann zur Befüllung
des Beschichtungsmittel-Dosierers von der Beschichtungsmittelzuleitung
abgetrennt und mit der Andock-Schnittstelle verbunden, wobei sich
der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter dann auf demselben Hochspannungspotential
befindet wie der Beschichtungsmittel-Dosierer. Der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter ist
in dieser Variante der Erfindung also zwischen dem Hochspannungspotential des
Beschichtungsmittel-Dosierers und dem erdnahen Potential der Beschichtungsmittel-Zuleitung
verfahrbar.
Der
Beschichtungsmittel-Speicherbehälter kann
auch direkt mit der Beschichtungsmittel-Zuleitung verbunden sein
und/oder auf der Achse 7 des Lackierroboters mitfahrend
montiert sein. In diesem Fall wird der Zerstäuber nach dem Lackieren (im
Fall mit Hochspannung) geerdet und am zwischenzeitlich gefüllten Beschichtungsmittel-Speicherbehälter zur Befüllung angedockt.
Nach
Abschluss des Befüllvorgangs
wird abgedockt. Nun kann lackiert werden (ggf. mit HS).
Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
dass die Verbindungsleitung zwischen dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter und
dem Beschichtungsmittel-Dosierer aus einem molchbaren Schlauch besteht,
der nach dem Umfüllvorgang
(Beschichtungsmittel-Speicherbehälter → Beschichtungsmittel-Dosierer)
mittels eines Molchs entleert wird. Damit findet auch die Potenzialtrennung
statt.
Die
Andock-Schnittstelle für
die Verbindung des Beschichtungsmittel-Dosierers mit dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter kann
hierbei in dem Lackierroboter angebracht sein, beispielsweise in
einem Roboterarm, so dass die Andock-Schnittstelle mit dem Lackierroboter
beweglich ist. Zusätzlich
zu der Andock-Schnittstelle kann hierbei auch ein Farbwechsler in
dem Lackierroboter angeordnet sein.
Es
besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Andock-Schnittstelle
außerhalb
des Lackierroboters stationär
angeordnet ist. Bei dieser Anordnung der Andock-Schnittstelle besteht
die Möglichkeit,
dass die Andock-Schnittstelle mit dem Lackierroboter mitfährt, indem
die Andock-Schnittstelle beispielsweise auf der Achse 7 des
Lackierroboters angebracht ist.
In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter ein
einstellbares Speichervolumen auf, wobei das Speichervolumen beispielsweise
durch einen druckluftbetätigten
Kolben einstellbar ist. Dies bietet bei einem Farbwechsel die Möglichkeit,
dass das in dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter nach der Befüllung des
Beschichtungsmittel-Dosierers verbliebene neue Beschichtungs mittel
wieder aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter zurück in die Beschichtungsmittel-Zuleitung
gedrückt
wird, was auch als "Reflow" bezeichnet wird.
Zum einen wird durch diesen "Reflow" der Beschichtungsmittelverbrauch gesenkt,
da das in dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter nach der Befüllung des
Beschichtungsmittel-Dosierers verbliebene neue Beschichtungsmittel
weiter genutzt werden kann. Zum anderen wird dadurch die Reinigung
des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters erleichtert,
so dass weniger Spülmittel
benötigt
wird.
Vorzugsweise
handelt es sich bei dem Beschichtungsmittel-Dosierer um einen Kolbendosierer, wie
er beispielsweise in der eingangs erwähnten Druckschrift WO 2004/037436
A1 beschrieben ist. Der Inhalt dieser Druckschrift ist deshalb der
vorliegenden Beschreibung hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise
eines Kolbendosierers. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des
Typs des Beschichtungsmittel-Dosierers nicht auf Kolbendosierer
beschränkt,
sondern grundsätzlich
auch mit anderen Typen von Dosierern realisierbar.
Bei
dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter handelt es sich vorzugsweise
um einen Zylinder mit einem Speicherkolben, der in dem Zylinder verschiebbar
angeordnet ist, wobei der Antrieb des Speicherkolbens beispielsweise
elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen kann. Die Stellung
des Speicherkolbens bestimmt dann das Speichervolumen des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters.
In
einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind der Beschichtungsmittel-Dosierer
und der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter in
einem gemeinsamen Zylinder integriert.
In
einem Ausführungsbeispiel
dieser Variante ist der gemeinsame Zylinder durch eine mittig in dem
Zylinder angeordnete Trennwand in zwei Teilzylinder getrennt, wobei
in dem einen Teilzylinder der Dosierkolben des Beschichtungsmittel-Dosierers verschiebbar
ist, während
in dem anderen Teilzylinder der Speicherkolben des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters verschiebbar
ist. Der Antrieb des Dosierkolbens erfolgt hierbei vorzugsweise durch
eine Kolbenstange, während
der Antrieb des Speicherkolbens vorzugsweise pneumatisch erfolgt.
In
einem anderen Ausführungsbeispiel
dieser Variante mit einem gemeinsamen Zylinder für den Beschichtungsmittel-Dosierer
und den Beschichtungsmittel-Speicherbehälter ist dagegen keine Trennwand
in dem gemeinsamen Zylinder angeordnet. Das Speichervolumen des
Beschichtungsmittel-Speicherbehälters
befindet sich hierbei auf der Rückseite
des Dosierkolbens, wobei in diesem Speichervolumen des gemeinsamen
Zylinders der Speicherkolben verschiebbar angeordnet ist, wobei
der Antrieb des Speicherkolbens vorzugsweise pneumatisch erfolgt.
Der Pneumatikdruck zum Antrieb des Speicherkolbens wirkt dann jedoch
nicht nur auf den Speicherkolben, sondern auch auf die Rückseite
des Dosierkolbens, so dass der Antrieb des Dosierkolbens mechanisch
hinreichend starr sein sollte und deshalb vorzugsweise durch eine
Kolbenstange erfolgt.
Die
Erfindung eignet sich besonders vorteilhaft zur Applikation von
Wasserlack, jedoch ist die Erfindung hinsichtlich des zu applizierenden
Beschichtungsmittels nicht auf Wasserlack beschränkt, sondern grundsätzlich auch
mit anderen Beschichtungsmitteltypen realisierbar.
Ferner
umfasst die Erfindung nicht nur die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung,
sondern auch einen kompletten Lackierroboter mit einer derartigen
Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung. In diesem Fall sind
der Beschichtungsmittel-Dosierer und der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter vorzugsweise
in oder auf einem oder mehreren Roboterarmen des Lackierroboters
angeordnet.
Schließlich umfasst
die Erfindung auch ein entsprechendes Betriebsverfahren, wie sich
bereits aus der vorliegenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung
ergibt.
Andere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
1 eine vereinfachte Darstellung
einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung
für einen
Lackierroboter, wobei ein Beschichtungsmittel-Speicherbehälter über eine
Isolierstrecke mit einem Beschichtungsmittel-Dosierer verbunden
ist,
2A, 2B ein alternatives Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung,
bei dem der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter zwischen einem Massepotential
und einem Hochspannungspotential verfahrbar ist und über eine
Andock-Schnittstelle
vorübergehend
mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer verbunden wird,
3 ein weiteres alternatives
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel- Versorgungseinrichtung,
bei der der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter zusammen mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer
in einem gemeinsamen Zylinder integriert ist, wobei sich in dem
gemeinsamen Zylinder eine Trennwand befindet,
4 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels
gemäß 3 ohne eine Trennwand in
dem gemeinsamen Zylinder,
5A–5J eine
Lackieranlage mit einem Farbwechsler, einem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter, einer
Isolierstrecke, einem Beschichtungsmittel-Dosierer und einem Rotationszerstäuber, wobei
verschiedene Phasen während
eines Farbwechsels dargestellt sind,
6 ein Flussdiagramm zur
Verdeutlichung der in den 5A–5J dargestellten verschiedenen Phasen
während
eines Farbwechsels,
7 ein Flussdiagramm eines
alternativen Betriebsverfahrens mit einer Direktaufladung von Wasserlack,
jedoch ohne "Reflow" aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter,
8 ein Flussdiagramm eines
alternativen Betriebsverfahrens mit einer Außenaufladung von Wasserlack
und mit "Reflow" aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter,
9 ein Flussdiagramm eines
alternativen Betriebsverfahrens mit einer Außenaufladung von Was serlack,
jedoch ohne "Reflow" aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter,
10 eine vereinfachte Darstellung
eines Lackierroboters mit einem beweglich geführten Beschichtungsmittel-Dosierer
und einem ortfest montierten Beschichtungsmittel-Speicherbehälter,
11 eine vereinfachte Darstellung
eines Lackierroboters zur Applikation eines hochohmigen 1-Komponenten-Lösemittellacks
mit Direktaufladung,
12 eine vereinfachte Darstellung
eines Lackierroboters zur Applikation eines hochohmigen 2-Komponenten-Lösemittellacks
mit Direktaufladung,
13 eine vereinfachte Darstellung
der Isolierstrecke mit einem Abstreifkolben, der durch eine Kolbenstange
zwangsgeführt
wird,
14 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer
Isolierstrecke, bei der der Abstreifkolben nur in eine Richtung
von der Kolbenstange geschoben und in die andere Richtung durch
Druckluftbeauschlagung bewegt wird,
15 ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Isolierstrecke, bei der der Abstreifkolben in beide Richtungen
durch Druckluftbeaufschlagung bewegt wird.
Im
Folgenden wird zunächst
das in 1 dargestellte
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung
beschrieben, das beispielsweise auf einem Roboterarm eines Lackierroboters
angeordnet sein kann, wie es in der bereits eingangs erwähnten Druckschrift
WO 2004/037436 A1 für
eine herkömmliche
Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung beschrieben
ist, so dass der Inhalt dieser Druckschrift hinsichtlich des Aufbaus
und der Funktionsweise des Lackierroboters und der sonstigen Komponenten
der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Die
dargestellte Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung weist einen
Beschichtungsmittel-Dosierer
1 auf, wobei es sich in diesem
Ausführungsbeispiel
um einen Kolbendosierer handelt. Der Beschichtungsmittel-Dosierer
1 weist
einen Zylinder
2 und einen in dem Zylinder
2 in
Pfeilrichtung verschiebbaren Dosierkolben
3 auf, wobei
der Antrieb des Dosierkolbens
3 mechanisch durch eine Schubstange
4 erfolgt,
die beispielsweise elektromotorisch, pneumatisch oder hydraulisch
angetrieben werden kann. In dem Zylinder
2 des Beschichtungsmittel-Dosierers
1 befindet
sich an der Vorderseite des Dosierkolbens
3 ein Dosiervolumen
5,
das durch eine Verschiebung des Dosierkolbens
3 in dem
Zylinder
2 einstellbar ist. Das Dosiervolumen
5 mit
dem darin befindlichen Beschichtungsmittel (z.B. Wasserlack) befindet
sich im Betrieb auf einem Hochspannungspotential, wie durch das
dargestellte Hochspannungszeichen symbolisiert wird. Das von der
Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung abgegebene Beschichtungsmittel
liegt deshalb ebenfalls auf einem Hochspannungspotential, was bei
einer elektrostatischen Lackierung zu einem guten Auftragswirkungsgrad
beiträgt.
Die dem Dosiervolumen
5 gegenüberliegende Seite des Zylinders
2 und
der Schubstange
4 liegt dagegen auf einem Massepotential,
wie durch das ebenfalls dargestellte Erdungszeichen symbolisiert
ist. Zur elektrischen Potentialtrennung bestehen der Zylinder
2 und
die Schubstange
4 deshalb aus einem elektrisch isolierenden
Material. Das Material des Zylinders
2 und der Schubstange
4 muss
jedoch andererseits hinreichend starr sein, um eine ausreichende
Dosiergenauigkeit zu erreichen. Die zur Potentialtrennung erforderlichen
Materialien und konstruktiven Einzelheiten sind beispielsweise in
der Druckschrift
DE
102 33 633 A1 beschrieben, so dass der Inhalt dieser Druckschrift
hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise des Beschichtungsmittel-Dosierers
1 der
vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Weiterhin
weist die erfindungsgemäße Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung
in diesem Ausführungsbeispiel
einen Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 auf, der im
Wesentlichen aus einem Zylinder 7 und einem in dem Zylinder 7 verschiebbaren
Speicherkolben 8 besteht, wobei der Speicherkolben 8 über eine
Druckluftleitung 9 pneumatisch angetrieben wird und somit
ein einstellbares Speichervolumen 10 in dem Zylinder 7 einschließt. Der
gesamte Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 befindet
sich hierbei auf einem Massepotential, wie durch das Erdungszeichen
symbolisch dargestellt wird.
Die
Versorgung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 erfolgt durch
eine Beschichtungsmittel-Zuleitung 11, die in das Speichervolumen 10 mündet und
beispielsweise von einem herkömmlichen
Farbwechsler ausgeht.
Aus
dem Speichervolumen 10 des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 zweigt
weiterhin ein Isolationsschlauch 12 ab, der in das Dosiervolumen 5 des
Beschichtungsmittel-Dosierers 1 mündet, wobei
der Isolationsschlauch 12 im ent leerten und gereinigten
Zustand den Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 gegenüber dem
Beschichtungsmittel-Dosierer 1 elektrisch
isoliert, was an sich aus der bereits eingangs erwähnten Druckschrift
WO 2004/037436 A1 bekannt ist, so dass deren Inhalt hinsichtlich
des Aufbaus und der Funktionsweise des Isolationsschlauchs 12 der
vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Der
Isolationsschlauch 12 weist jedoch einen größeren Leitungsquerschnitt
auf als die Beschichtungszuleitung 11, damit der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 möglichst
schnell aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 befüllt werden
kann, wie noch detailliert beschrieben wird. Der geringere Leitungsquerschnitt
der Beschichtungsmittelzuleitung 11 ist dagegen unschädlich, da
die Befüllung des
Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 während des
Lackierens erfolgt, so dass für
die Befüllung des
Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 genügend Zeit
zur Verfügung
steht. Vorteilhaft an dem geringeren Leitungsquerschnitt der Beschichtungsmittelzuleitung 11 sind
dagegen die geringeren Kosten, da kleinere Leitungen verwendet werden
können.
Zu
diesem Ausführungsbeispiel
und zu den folgenden Ausführungsbeispielen
ist ferner zu erwähnen,
dass vor und hinter dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 und
dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 weitere Bauelemente
angeordnet sein können,
wie beispielsweise steuerbare Ventile, die jedoch in der Zeichnung
zur Vereinfachung nicht dargestellt sind.
Die 2A und 2B zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung,
das weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel über einstimmt,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung
zu 1 verwiesen wird.
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 hierbei
nicht permanent über den
Isolationsschlauch 12 mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 verbunden
ist. Stattdessen ist der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 zwischen zwei
Stellungen verfahrbar, die in den 2A und 2B dargestellt sind.
In
der in 2A gezeigten
Stellung ist der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 mit der Beschichtungsmittel-Zuleitung 11 verbunden,
aber von dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 getrennt
und liegt dann auf einem elektrischen Massepotential. In dieser
Stellung erfolgt die Befüllung
des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 über die
Beschichtungsmittelzuleitung 11.
In
der in 2B gezeigten
Stellung ist der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 dagegen über eine
Andock-Schnittstelle 13 mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 verbunden,
aber von der Beschichtungsmittel-Zuleitung 11 getrennt
und liegt dann auf demselben Hochspannungspotential wie der Beschichtungsmittel-Dosierer 1.
In dieser Stellung erfolgt die Umfüllung des Beschichtungsmittels aus
dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 in den Beschichtungsmittel-Dosierer 1.
Für einen
Farbwechsel wird hierbei also zunächst der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 über die
Beschichtungsmittel-Zuleitung 11 mit dem neuen Beschichtungsmittel
befüllt,
wobei der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 von der Andock-Schnittstelle 13 abgetrennt
ist, wie in 2A dargestellt
ist. Während
dieser Befüllung
des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 kann der Beschichtungsmittel- Dosierer 1 weiterhin
das alte Beschichtungsmittel dosieren, so dass für die Befüllen des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 keine Unterbrechung
des Lackiervorgangs erforderlich ist und deshalb genügend Zeit
für die
Befüllung
zur Verfügung
steht.
Nach
der Befüllung
des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 wird
der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 dann
nach weiteren Zwischenschritten mit der Andockschnittstelle 13 verbunden,
was in 2B dargestellt
ist. Nach der Herstellung der Verbindung mit der Andock-Schnittstelle 13 kann
dann das in dem Speichervolumen 7 enthaltene neue Beschichtungsmittel
in das Dosiervolumen 5 des Beschichtungsmittel-Dosierers 1 überführt werden.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung,
das teilweise mit dem vorstehend beschriebenen und in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel übereinstimmt,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen teilweise auf die vorstehende
Beschreibung zu 1 verwiesen
wird.
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 in
den Zylinder 2 des Beschichtungsmittel-Dosierers 1 auf
der Rückseite
des Dosierkolbens 3 integriert ist. Hierzu ist in dem Zylinder 2 eine
Trennwand 14 angeordnet, die den Zylinder 2 in
zwei Teilzylinder trennt, wobei in dem in der Zeichnung rechts befindlichen
Teilzylinder der Speicherkolben 8 druckluftbetätigt verschiebbar
ist.
4 zeigt eine Abwandlung
des Ausführungsbeispiels
gemäß 3, so dass zur Vermeidung
von Wiederholungen weitgehend auf die vorstehende Beschreibung zu 3 verwiesen wird.
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass auf die Trennwand 14 zur Abtrennung
der beiden Teilzylinder verzichtet wird. Die Druckluft zum Antrieb
des Speicherkolbens 8 wirkt hierbei also auch auf die Rückseite
des Dosierkolbens 3, was einen mechanisch hinreichend starren
Antrieb des Dosierkolbens 3 voraussetzt.
Die 5A bis 5J zeigen eine Lackieranlage mit einer
erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung
in verschiedenen Phasen eines Farbwechsels, wobei der Farbwechselablauf
in dem Flussdiagramm in 6 dargestellt
ist und später
noch detailliert beschrieben wird.
Die
in den 5A bis 5J dargestellte Lackieranlage
weist den Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 und den Beschichtungsmittel-Dosierer 1 auf,
wobei deren Aufbau und Funktionsweise vorstehend unter Bezugnahme
auf 1 beschrieben wurde.
Eingangsseitig
ist der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter
6 über eine
Ventilanordnung
15 mit einem Farbwechsler
16 verbunden,
wobei der Farbwechsler
16 herkömmlich ausgeführt sein
kann, wie es beispielsweise in der Druckschrift
DE 103 35 358 A1 beschrieben
ist, so dass der Inhalt dieser Druckschrift der vorliegenden Beschreibung
in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Ausgangsseitig
ist der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 über eine weitere Ventilanordnung 17 mit
einem Rotationszerstäuber 18 verbunden,
wobei von dem Rotationszerstäuber 18 eine
Rückführleitung 19 abgeht, über die
restliches Beschichtungsmittel ausgespült werden kann.
Eine
weitere Rückführleitung 20 geht
von der Ventilanordnung 15 ab, wobei über die Rückführleitung 20 ebenfalls
verbliebenes Beschichtungsmittel abgeführt werden kann.
Im
Folgenden werden nun die in den 5A bis 5J dargestellten einzelnen
Phasen während
eines Farbwechsels beschrieben, wobei die fluidführenden Leitungen in den Zeichnungen
jeweils fett dargestellt sind.
5A zeigt zunächst den
normalen Lackierbetrieb, wenn der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 noch
mit dem alten Beschichtungsmittel gefüllt ist und dieses zu dem Rotationszerstäuber 18 dosiert. Der
Rotationszerstäuber 18 und
der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 liegen dann auf einem
Hochspannungspotential, um eine elektrostatische Bauteilbeschichtung
zu ermöglichen.
Zur elektrischen Isolierung des Beschichtungsmittel-Dosierers 1 gegenüber dem
Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 ist der
Isolationsschlauch dann gereinigt und entleert, was eine Potentialtrennung
bewirkt. Der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 ist dagegen
zunächst noch
leer, wobei über
die Druckluftleitung 9 nur ein relativ geringer Druck von
2 bar an den Speicherkolben 8 angelegt wird. Über den
Farbwechsler 16 und die Ventilanordnung 15 wird
der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 deshalb bereits
während
des Lackiervorgangs mit dem neuen Beschichtungsmittel gefüllt.
Nach
dem Beenden des Lackierens mit der alten Farbe wird dann die Hochspannung
an dem Rotationszerstäuber 18 und
dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 abgeschaltet und die
in dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 verbliebene alte
Farbe wird über
die Rückführleitung 19 ausgedrückt, was
in 5B gezeigt ist.
Nach
dem Ausdrücken
der in dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 verbliebenen
alten Farbe wird dann der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 zusammen mit dem
Rotationszerstäuber 18 und
dem Isolationsschlauch 12 gespült, was in 5C gezeigt ist.
In
der nächsten
Phase gemäß 5D öffnet die Ventilanordnung 15 dann
die Verbindung zwischen dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 und dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1,
so dass der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 und die Hauptleitung
mit der neuen Farbe angedrückt
werden.
Anschließend wird
dann in der in 5E gezeigten
Betriebsphase der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 aus dem
Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 über den
Isolationsschlauch 12 und die Ventilanordnung 17 mit
der neuen Farbe befüllt.
Nach
der Befüllung
des Beschichtungsmittel-Dosierers 1 wird dann die noch
in dem Isolationsschlauch 12 befindliche Farbe in den Beschichtungsmittel-Dosierer 1 aufgenommen,
was in 5F dargestellt
ist. Diese Entleerung des Isolationsschlauchs 12 ist wichtig,
damit der Isolationsschlauch 12 anschließend während des
Lackierbetriebs den dann auf Hochspannungspotential liegenden Beschichtungsmittel-Dosierer 1 elektrisch
gegenüber
dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 isolieren
kann.
Nach
dieser Entleerung des Isolationsschlauchs 12 wird dann
in der in 5G dargestellte Phase
die Hochspannung für
den Rotationszerstäuber 18 und
den Beschichtungsmittel-Dosierer 1 eingeschaltet,
wobei der Isolationsschlauch 12 dann den Beschichtungsmittel-Dosierer 12 gegenüber dem
Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 elektrisch
isoliert.
In
der in 5H dargestellten
nächsten
Betriebsphase wird dann die Hauptnadel des Rotationszerstäubers 18 mit
der neuen Farbe angedrückt
und der Lackiervorgang beginnt, was in 5H dargestellt ist.
In
der in 5I dargestellten
Betriebsphase wird dann die in dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 verbliebene
neue Farbe über
die Ventilanordnung 15 und den Farbwechsler 16 wieder
in die Beschichtungsmittelzuleitung 11 zurück gedrückt, was
auch als "Reflow" bezeichnet wird.
In
der letzten Betriebsphase eines Farbwechsels gemäß 5J wird dann der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 zusammen
mit der Ventilanordnung 15 und dem Farbwechsler 16 gespült, um anschließend ohne
Verunreinigungen durch Farbreste eine Befüllung mit einer neuen Farbe zu
ermöglichen.
7 zeigt ein alternatives
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, das
weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung
Bezug genommen wird.
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass der sogenannte "Reflow" gemäß 5I entfällt. Es wird also aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 kein
Beschichtungsmittel zurück
in die Beschichtungsmittelzuleitung 11 gedrückt. Dies
wird dadurch ermöglicht,
dass bei der Befüllung
des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 gemäß 5A exakt die benötigte Farbmenge
eingefüllt
wird, was durch einen Sensor überprüft werden
kann.
Dieses
Ausführungsbeispiel
eignet sich insbesondere für
die Lackierung mit Wasserlack und Direktaufladung.
8 zeigt ein alternatives
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, das
weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung
Bezug genommen wird.
Hierbei
erfolgt die Lackierung mit Wasserlack und Außenaufladung und "Reflow". Die Außenaufladung
bietet gegenüber
der Direktaufladung des Beschichtungsmittels den Vorteil, dass auf
die Belüftung
der Isolierstrecke 12 (vgl. 5G)
verzichtet werden kann, da das Isolationsvermögen der Isolierstrecke 12 nur
bei einer Direktaufladung des Beschichtungsmittels erforderlich
ist.
9 zeigt ein alternatives
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, das
weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung
Bezug genommen wird.
Hierbei
erfolgt eine Lackierung von Wasserlack mit Außenaufladung und ohne "Reflow", so dass die in
den 5G und 5I dargestellten Betriebsphasen
entfallen.
10 zeigt eine vereinfachte
Darstellung eines Lackierroboters 21 mit einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung, die
weitgehend mit den vorstehend beschriebenen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtungen ü bereinstimmt,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung
verwiesen wird.
Der
Beschichtungsmittel-Dosierer 1 ist hierbei als Kolbendosierer
ausgeführt
und in einen Zerstäuber 22 integriert,
der an einer Handachse 23 montiert ist und von einem hochbeweglichen
Roboterarm 24 geführt
wird.
Der
Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 ist
dagegen außerhalb
des Lackierroboters 21 ortsfest angeordnet und kann über die
Andock-Schnittstelle 13 mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 verbunden
werden. Hierzu bewegt der Lackierroboter 21 den Zerstäuber 22 so,
dass die Andock-Schnittstelle 13 an dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 andockt,
woraufhin der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 befüllt werden
kann.
Weiterhin
zeigt die Zeichnung eine alternative Variante, bei der der gestrichelt
gezeichnete Beschichtungsmittel-Dosierer 1 in den Roboterarm 24 integriert
ist.
Der
in 11 gezeigte Lackierroboter 21 stimmt
teilweise mit dem vorstehend beschriebenen und in 10 gezeigten Lackierroboter 21 überein, so
dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung
verwiesen wird, wobei für entsprechende
Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Hierbei
sind der Beschichtungsmittel-Dosierer 1, der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 und
ein Farbwechsler 25 in den Roboterarm 24 integriert,
wobei der Farbwechsler 25 ohne eine Isolierstrecke direkt
vorne an den Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 und den Beschichtungsmittel-Dosierer 1 angebaut
ist.
Der
Lackierroboter 21 dient in diesem Ausführungsbeispiel zur Applikation
eines hochohmigen 1-Komponenten-Lösemittellacks mit einer elektrischen
Direktaufladung des Lacks oder zum Lackieren ohne Hochspannung (reine
Hochrotationszerstäubung).
Der
in 12 dargestellte Lackierroboter 21 stimmt
weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 11 gezeigten Lackierroboter 21 überein,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung
verwiesen wird, wobei für
entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine
Besonderheit des Lackierroboters 21 besteht darin, dass
2-Komponenten-Lösemittellack mit
elektrischer Direktaufladung appliziert wird, wobei die eine Lackkomponente
von dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 dosiert wird, während die
andere Lackkomponente von einem Kolbendosierer 26 über eine
Schlauchleitung 27 dosiert wird. Der zusätzliche Kolbendosierer 26 ist
hierbei außerhalb
des Lackierroboters 21 ortsfest angeordnet.
13 zeigt eine vereinfachte
Darstellung einer Isolierstrecke 28, die anstelle des in
den 5A–5J gezeigten Isolationsschlauchs 12 eingesetzt
werden kann.
Die
Isolierstrecke 28 besteht im Wesentlichen aus einem elektrisch
nicht leitfähigen
Rohr 29, das zwischen den beiden Ventilanordnungen 15 und 17 verläuft.
In
dem Rohr 29 ist ein Abstreifkolben 30 linear verschiebbar,
wobei der Antrieb des Abstreifkolbens 30 durch eine Kolbenstange 31 erfolgt,
an deren Ende ein Antriebskolben 32 befestigt ist. Der
Antriebskolben 32 ist in einem Druckzylinder 33 verschiebbar
geführt,
wobei in den Druckzylinder 33 beiderseits des Antriebskolbens 32 zwei
Druckluftanschlüsse 34, 35 münden, über die
der Antriebskolben 32 einseitig mit Druckluft beaufschlagt
werden kann, um den Antriebskolben 32 mit der Kolbenstange 31 und
dem Abstreifkolben 30 zu verschieben.
Zum
einen dient die Verschiebung des Abstreifkolben 3 dazu,
Beschichtungsmittelreste an der Innenwand des Rohrs 29 abzustreifen,
um das gewünschte
elektrische Isolationsvermögen
der Isolierstrecke zu erreichen.
Zum
anderen verhindert das Abstreifen der Farbreste von der Innenwand
des Rohrs 29 bei einem Farbwechsel Verunreinigungen durch
Restfarbe.
Das
Beschichtungsmittel wird hierbei im geerdeten Zustand über einen
Einlass A und einen Auslass B übergeleitet,
wobei sich der Abstreifkolben 30 in seiner Ruheposition
befindet, die in 13 dargestellt
ist.
Nach
der Befüllung
des Beschichtungsmittel-Dosierers 1 aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 wird
das in dem Rohr 29 verbliebene Beschichtungsmittel dann
durch den vorfahrenden Abstreifkolben 30 aus dem Rohr 29 hinausgeschoben.
Falls
die Kolbenstange 31 aus einem elektrisch leitfähigen Material
besteht, wird die Kolbenstange 31 dann vor dem Einschalten
der elektrischen Spannung für
die Beschichtungsmittelaufladung wieder aus dem Rohr 29 herausgezogen.
Falls
die Kolbenstange 31 dagegen aus einem elektrisch isolierenden
Material besteht, bleibt die Kolbenstange 31 bei eingeschalteter
Spannung in dem vorgeschobenen Zustand und wird erst nach dem Ausschalten
der Spannung wird zurück
gezo gen. Dies ist vorteilhaft, weil das Zurückziehen des Abstreifkolbens 30 zu
Schlieren an der Innenwand des Rohrs 29 führen kann,
wodurch das Isolationsvermögen
beeinträchtigt
wird.
14 zeigt ein alternatives
Ausführungsbeispiel
einer Isolierstrecke, das weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen
und in 13 dargestellten
Ausführungsbeispiel übereinstimmt,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung
verwiesen wird, wobei für
entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass der Abstreifkolben 30 nicht fest mit
der Kolbenstange 31 verbunden ist, so dass die Kolbenstange 31 den
Abstreifkolben 30 nur in eine Richtung schieben kann, d.h.
in der Zeichnung nach links.
Die
Bewegung des Abstreifkolbens 30 in die andere Richtung
(d.h. in der Zeichnung nach rechts) erfolgt dagegen durch eine einseitige
Druckluftbeaufschlagung des Abstreifkolbens 30 über einen
weiteren Druckluftanschluss 36, der in das Rohr 29 mündet.
15 zeigt ein alternatives
Ausführungsbeispiel
einer Isolierstrecke, das weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen
und in 14 dargestellten
Ausführungsbeispiel übereinstimmt,
so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung
verwiesen wird, wobei für
entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass der Abstreifkolben 30 in beiden Richtungen
pneumatisch angetrieben wird, wozu ein zusätzlicher Druckluftanschluss 37 in
das Rohr mündet,
so dass der Antriebskolben 30 beidseitig mit Druckluft
beaufschlagt werden kann. Dies bietet den Vorteil, dass auf die
Kolbenstange 31 zum Antrieb des Abstreifkolbens 30 verzichtet
werden kann.
Die
Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten
Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die
ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in
den Schutzbereich fallen.