DE19649888A1 - Verfahren und Einrichtung zum Steuern des Materialflusses in einer Beschichtungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern des Materialflusses in einer Beschichtungsanlage gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.

Ein typisches Anwendungsbeispiel hierfür ist die automatische Farbversorgung von Lackieranlagen zur Serienbeschichtung von Werkstücken wie z. B. Kraftfahrzeugkarossen, die als Ringleitungs-Farbumlaufsysteme ausgeführt sind, um möglichst weitgehend das Absetzen der Farbe während Beschichtungspausen zu vermeiden. Die bekannten Kabinen-Ringleitungssysteme bestehen pro Farbe aus einer Vorlaufleitung vom Farbbehälter und der Förderpumpe im Farbmischraum zur Lackierkabine und einer Rücklaufleitung von der Lackierkabine über ein in den meisten Fällen regelbares Rücklaufkontrollventil zurück zum Farbbehälter. Mit der Druckdifferenz zwischen dem Ausgang der Förderpumpe und dem einstellbaren Rücklaufkontrollventil wird ein kontinuierlicher Farbumlauf erzeugt. In der Lackierkabine sind in der Regel mehrere Zerstäuber oder sonstige Beschich­ tungsvorrichtungen verteilt, für die mehrere Farbabnahme- oder Anschlußstellen (sogenannte Farbnischen) an verschiedenen Orten längs der Kabine vorgesehen sind. Die automatischen Bewegungs­ maschinen der Beschichtungsvorrichtungen wie z. B. sogenannte Seitenmaschinen sind nahe an oder in der Kabinenwand angeordnet, und es können weitere Maschinen wie z. B. die sogenannten Dachmaschinen vorgesehen sein. Hierbei wird unter­ schieden zwischen innenliegenden Maschinen und außenliegenden Maschinen.

Bei neueren Anlagen dieser Art befinden sich die zum Wechsel der Lackierfarben erforderlichen Ventilanordnungen (Farbwechsler) beispielsweise im Maschinenarm bzw. im "Dachbalken" der Dachmaschine und damit in unmittelbarer Nähe der Zerstäuber, weil dadurch die u. a. wegen Entsorgungs­ problemen unerwünschten Farb- und Lösemittelverluste beim Farbwechsel auf ein Minimum reduziert werden. Da hierbei die von den außerhalb der Kabine verlaufenden Hauptleitungen zum Farbwechsler führenden Versorgungsleitungen erhebliche Längen erreichen können (z. B. bis 15 m), ist es zweckmäßig, auch diese Leitungen zur Vermeidung des Absetzens der Farbe als Farb­ umlaufleitungen auszuführen. Da zu den Farbwechslern der zahlreichen (typisch mindestens neun) Sprühvorrichtungen je eine Farbumlaufleitung gehört, sind entsprechend viele parallele Vorlauf- und Rücklaufleitungen pro Farbton erforderlich.

Bisher mußten alle diese Umlaufsystems über eigene Vordruckregler und ggf. zusätzlich installierte spezielle Rücklaufregler jeweils so eingestellt werden, daß am Farbwechsler noch der für die Applikation ausreichende Farbdruck ansteht, gleichzeitig aber zumindest in Lackierpausen eine für jedes Lacksystem und jeden Farbton spezifische Fließgeschwindigkeit gewährleistet ist. Diese Einstellarbeiten sind sehr arbeits- und zeitaufwendig und werden überdies dadurch erschwert, daß die gefundenen Einstellungen in der Regel über längere Zeiträume nicht stabil sind, u. a. da zu viele gegenseitige Abhängigkeiten bestehen. In der Praxis wurde deshalb das Farbversorgungssystem von der Farbnische zum Farbwechsler bei Farbumlauf ohne individuellen Rücklaufregler installiert und das Hauptleitungssystem vom Farbmischraum zur Lackierkabine mit einem um mindestens 25% höherem Druck gefahren, als zum Lackieren normalerweise notwendig wäre. Dies bedeutet aber neben einer unerwünscht hohen Scherbelastung für das Lackmaterial auch einen wesentlich höheren Energie­ verbrauch. Zudem variieren die am Farbwechsler anstehenden Farbdrücke entsprechend unterschiedlicher Abnahmemengen durch die ständig wechselnde Anzahl der lackierenden Zerstäuber und können somit die Reproduzierbarkeit der Ausflußraten beein­ trächtigen, insbesondere beim Einsatz von Farbmengenregelungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Probleme zu vermeiden und ein Verfahren und eine entsprechende Einrichtung anzugeben, die bei einfacher Bedienung und Wartung die reproduzierbare Einstellung des gewünschten Farbdrucks ohne unerwünschte Erhöhung des erforderlichen Versorgungsdrucks ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Durch den zuverlässig reproduzierbaren Farbvordruck an den Zerstäubern oder ggf. an Farbdosiersystemen kann die Lackierqualität wesentlich erhöht werden, während die Reduzierung des Versorgungsdrucks zu einer Energieeinsparung führt und außerdem eine unerwünscht hohe Scherbelastung des Lackmaterials vermeidet.

Im Vergleich mit bekannten Anlagen, in denen die Ringleitung des Versorgungssystems mit den Verbindungsstellen der Beschichtungsvorrichtungen über einfache Stichleitungen verbunden sind, hat die Erfindung den Vorteil, daß Lacksedimentationen in Farbschläuchen vermieden werden. Außerdem werden Farbverluste vermieden, die bei dem sonst erforderlichen "Abziehen" der Farbe aus den Stichleitungen vor Produktionsbeginn auftreten würden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung; und

Fig. 2 eine zweckmäßige Ausführungsform eines erfindungsgemäß verwendeten Ventils.

Fig. 1 zeigt eine Ringleitung 1, die zu einem beispielsweise in einem Farbmischraum befindlichen Versorgungssystem gehört und in typischen Beschichtungsanlagen um eine Lackierkabine herumgeführt ist, und in der sich das Beschichtungsmaterial in kontinuierlichem Umlauf befindet. Zur Versorgung einer (nicht dargestellten) Beschichtungsvorrichtung zweigt an der entsprechenden Anschlußstelle von der Ringleitung 1 eine Vorlaufleitung 2 ab, die bis zu der Ventilanordnung 3 der Beschichtungsvorrichtung führt. Die Ventilanordnung 3 kann als Teil eines Farbwechslers (nicht dargestellt) ausgebildet oder mit einem Farbwechsler verbunden sein, der an der Verbindungsstelle eine Mehrzahl von Vor- und Rücklaufleitungen für unterschiedliche Beschichtungsmaterialien selektiv mit der Beschichtungsvorrichtung verbindet. Über ein erstes automatisch gesteuertes Ventilelement 3A ist die Verbindungsstelle der Hinlaufleitung 2 mit der Beschichtungsvorrichtung verbindbar.

Die Vorlaufleitung 2 von der Anschlußstelle an der Ringleitung 1 zum Farbwechsler ist in an sich bekannter Weise entsprechend der erforderlichen Lackausflußrate und der daraus resultierenden Druckverlustberechnung für die jeweilige Beschichtungsvorrichtung und den jeweiligen Lacktyp dimensioniert.

Ein zweites automatisch gesteuertes Ventilelement 3B der Anordnung 3 ist in eine Rücklaufleitung 4 geschaltet, die von der Verbindungsstelle zurück in die Ringleitung 1 führt. Das Ventilelement 3B dient zum Sperren dieser Rücklaufleitung 4.

Das Sperrventilelement 3B der Rücklaufleitung 4 ist von einem Signal steuerbar, das auch zur Steuerung des zwischen die Verbindungsstelle und die Beschichtungsvorrichtung geschalteten Ventilelements 3A dient. Da es zu dem ohnehin notwendigen Ventilelement 3A, z. B. einem der Farbventile eines Farbwechslers, gegenläufig schaltet, wird zum Steuern der Rücklaufleitung keine zusätzliche Steuerungsfunktion benötigt.

Wie in Fig. 1 angedeutet ist, können an weiteren Abzweigstellen weitere, in derselben Weise gesteuerte Hinlauf- und Rücklaufleitungen 2', 4' für weitere Beschichtungsvorrichtungen vorgesehen sein.

Wenn im Betrieb der Beschichtungsanlage die an die Ventilanordnung 3 angeschlossene Beschichtungsvorrichtung, z. B. ein Zerstäuber oder eine Spritzpistole, arbeitet und mit dem Beschichtungsmaterial versorgt wird, ist das Ventil­ element 3A geöffnet, während sich das Ventilelement 3B in seiner Sperrstellung befindet. Hierbei steht an der Ventil­ anordnung 3, also z. B. am Farbwechsler, vor jedem Lackier­ vorgang "frisches", nicht sedimentiertes Lackmaterial an, und während des Lackiervorganges steht ein definierter, repro­ duzierbarer und einfach berechenbarer Farbdruck analog einer Stichleitung zur Verfügung. In Beschichtungspausen wird dagegen automatisch das Ventilelement 3A gesperrt und gleichzeitig das Ventilelement 3B geöffnet, so daß ein kontinuierlicher Materialumlauf durch die nun als Ringleitung geschalteten Hinlauf- und Rücklaufleitungen 2, 4 erfolgt und das Material sich nicht in einer dieser Leitungen absetzen kann.

Die Funktionen der beiden Ventilelemente 3A, 3B können von einer gemeinsamen Ventilkonstruktion realisiert werden, z. B. als 2/2-Wegeventil.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rücklaufsperrfunktion in das Farbsteuerventil des in Beschichtungsanlagen der betrachteten Art üblichen Farbwechslers integriert. Dies bedeutet eine direkt über die Ventilnadel des Farbsteuerventils gesteuerte Sperrfunktion des Farbumlaufs beim Zustand "Farbsteuerventil geöffnet" durch einen zweiten, gegenläufigen Dichtsitz an der Nadel, wie nachfolgend erläutert wird.

Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Die Ventilkonstruktion enthält einen zum Zerstäuber führenden Farbkanal 10, einen an die Vorlaufleitung 2 angeschlossenen Einlaßkanal 12 und einen an die Rücklaufleitung 4 ange­ schlossenen Auslaßkanal 14. Der Einlaßkanal 12 kann selektiv entweder mit dem zum Zerstäuber führenden Kanal 10 oder mit dem Auslaßkanal 14 verbunden werden, wobei der Weg zum jeweils anderen Kanal gesperrt wird. Zur Realisierung der beiden Ventilfunktionen und zum Öffnen und Schließen der genannten Verbindungswege dient ein einziges Bauteil in Gestalt der dargestellten, längs ihrer Achse verschiebbar gelagerten Ventilnadel 16, die zwei koaxiale, jeweils ein Schließorgan bildende Kegelflächen 17 bzw. 18 aufweist. Die in der Zeichnung oberste, nach oben gerichtete Kegelfläche 17 paßt in einen Ventilsitz am Eingang des Auslaßkanals 14, während die am unteren Stirnende der Nadel vorgesehene, in die entgegen­ gesetzte Richtung weisende Kegelfläche 18 in einen Ventilsitz für den Kanal 10 paßt. Ein an der Ventilnadel 16 angeordnetes Dichtelement 19 schließt die beschriebenen Farbwege nach außen ab, um ein Austreten von Beschichtungsmaterial zu verhindern.

Die Zeichnung zeigt das Ventil 3 (Fig. 1) in seiner Stellung, in der es den Weg von der Vorlaufleitung 2 zum Zerstäuber freigibt, während der Weg zum Kanal 14, also zur Rücklauf­ leitung 4 durch die Kegelfläche 17 gesperrt ist. Zum Umschalten des Ventils in seine andere Stellung wird die Ventilnadel 16 nach unten bewegt, so daß der Weg vom Vorlaufkanal 12 zum Rück­ laufkanal 14 freigegeben und damit die Rücklaufleitung 4 geöffnet wird, während die Kegelfläche 18 den Weg zum Zer­ stäuber sperrt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Steuern des Materialflusses in einer Beschichtungsanlage zum selbsttätigen Beschichten von Werkstücken, in der das Beschichtungsmaterial von einem Versorgungssystem (1) durch eine Vorlaufleitung (2) zu einer Verbindungsstelle fließt, von wo es über ein gesteuertes Ventil (3A) einer Beschichtungsvorrichtung zugeführt wird, während das nicht benötigte Beschichtungsmaterial von der Verbindungsstelle durch eine Rücklaufleitung (4) zu dem Versorgungssystem (1) zurückfließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (4) für den Materialfluß zurück zum Versorgungssystem (1) gesperrt wird, während das Beschichtungsmaterial von der Verbindungsstelle der Beschichtungsvorrichtung zugeführt wird, und daß die Rücklaufleitung (4) wieder geöffnet wird, wenn das zu der Beschichtungsvorrichtung führende Ventil (3A) geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuersignal, mit dem ein zwischen die Verbindungsstelle und die Beschichtungsvorrichtung geschaltetes Ventil (3A) geöffnet wird, zugleich ein die Rücklaufleitung (4) sperrendes Ventil (3B) betätigt, und daß das Ventil (3B) der Rücklaufleitung (4) selbsttätig beim Sperren des der Beschichtungsvorrichtung vorgeschalteten Ventils (3A) geöffnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial aus einer Ringleitung (1), in der es durch das Versorgungssystem zirkuliert, durch die Hinlaufleitung (2) zu der Ventilanordnung (3) an der Verbindungsstelle und von dort durch die Rücklaufleitung (4) zurück in die Ringleitung (1) geleitet wird.

4. Einrichtung zum Steuern des Materialflusses in einer Beschichtungsanlage zum selbsttätigen Beschichten von Werkstücken, in der das Beschichtungsmaterial von einem Versorgungssystem (1) durch eine Vorlaufleitung (2) zu einer Verbindungsstelle fließt, von wo es über ein gesteuertes Ventil (3A) einer Beschichtungsvorrichtung zuführbar ist, während das nicht benötigte Beschichtungsmaterial von der Verbindungsstelle durch eine Rücklaufleitung (4) zu dem Versorgungssystem (1) zurückfließt, insbesondere mit einer von dem Versorgungssystem gespeisten Ringleitung (1), aus der die Vorlaufleitung (2) zu der Verbindungsstelle abzweigt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rücklaufleitung (4) stromabwärts hinter der Verbindungsstelle ein gesteuertes Ventil (3B) zum Sperren der Rücklaufleitung (4) vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (3B) der Rücklaufleitung (4) von einem Signal zur Steuerung des zwischen die Verbindungsstelle und die Beschichtungsvorrichtung geschalteten Ventils (3A) steuerbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (3B) der Rücklaufleitung (4) ein 2/2-Wegeventil ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (3B) der Rücklaufleitung (4) und das zwischen die Verbindungsstelle und die Beschichtungsvorrichtung geschaltete Ventil (3A) mechanisch miteinander verbundene Schließorgane (17, 18) haben, die derart gemeinsam bewegbar sind, daß jeweils nur eines der beiden Ventile (3A, 3B) geöffnet bzw. geschlossen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (3B) der Rücklaufleitung (4) als Teil eines Farbwechslers ausgebildet oder mit einem Farbwechsler verbunden ist, der an der Verbindungsstelle eine Mehrzahl von Vor- und Rücklaufleitungen für unterschiedliche Beschichtungsmaterialien selektiv mit der Beschichtungsvorrichtung verbindet.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbwechsler eine Ventilnadel (16) zum Öffnen und Schließen der beiden Ventile (3A, 3B) enthält, die bei geschlossenem Sperrventil (3B) der Rücklaufleitung (4) ein Farbventil (3A) für die Beschichtungsvorrichtung öffnet und bei geöffnetem Sperrventil (3B) das Farbventil (3A) schließt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließorgane der Ventilnadel (16) durch zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Kegelflächen (17, 18) gebildet sind.