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"Anlage zur elektrophoretischen Oberflächenbeschichtung"
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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur elektrophoretischen Oberflächenbeschichtung,
insbesondere Lackierung, metallischer Werkstücke wie Karosserien od.dgl., die durch
mehrere Stationen eines das Beschichtungsmittel enthaltenden Tauchbades geführt
werden, wobei Tauchbeckenwandung und Werkstücke am negativen Pol der Stromquelle
anliegen, den einzelnen Stationen am positiven Pol der Stromquelle anliegen de Elektroden,
z.B. in Form von Dialysezellen, zugeordnet und die in den einzelnen Stationen befindlichen
Werkstücke unter unterschiedliche Spannungen setzbar sind.
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Bei bekannten Anlagen zur elektrophoretischen Oberflächenbeschichtung
(z.B. DE-PS 1 577 934) sind die Werkstücke an den positiven Pol des Stromnetzes
angeschlossen, also anodisch geschaltet, wobei die Stromzuführungsschiene zwischen
den einzelnen Stationen unter Bildung einzelner Schienenabschnitte unterbrochen
ist, so daß jeder Abschnitt unter
einer von den anderen Abschnitten
unterschiedlichen positiven Spannung stehen kann.
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Es sind ferner Anlagen mit von der Tauchbeckenwandung gesonderten
Elektroden in Form von Dialysezellen bekannt, die zwischen den Werkstücken und der
Tauchbeckenwandung angeordnet sind. Die Tauchbeckenwandung steht im allgemeinen
auch hierbei unter negativer Spannung, während die Werkstücke wieder - entsprechend
den einzelnen Stationen - unter wechselnder, z.B. in Transportrichtung mit wachsender
Beschichtung zunehmender anodischer Spannung stehen und die zusätzlichen Elektroden
(Dialysezellen) der einzelnen Stationen gleiches negatives Potential haben.
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Üblich ist es ferner, zum Innenbeschichten von hohlräumigen Werkstücken
wie Karosserien tod dgl Hilfselektroden im Innern der Werkstücke unter dem gleichen
elektrischen Potential wie die Dialysezellen anzubringen, so daß ein gleicher Materialteilchenaustausch
einerseits von den Außenwandelektroden, z.B.
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Dialysezellen, zu der Außenfläche des Werkstückes und andererseits
von den Hilfselektroden zu der Innenwandung des Hohlraumes stattfindet.
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Werkstücke statt an den positiven
Pol an den negativen Pol des Stromnetzes anzuschließ die Werkstücke also kathodisch
zu schalten. Demgemäß ist die
positive Stromschiene, unter deren
Spannung die anodischen Elektroden (Dialysezellen) stehen, unter Bildung einzelner
Schienenabschnitte zwischen den Stationen unterbrochen. Die negative Stromschiene,
die die Werkstücke mit Strom beliefert, läuft dagegen durch die einzelnen Stationen
zusammenhängend hindurch, da aus Gründen eines Korrosionsschutzes die Tauchbeckenwandung
mit dem Negativpol aller Stromnetze verbunden ist.
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Eine solche Schaltung hat insbesondere folgende Nachteile: Da eine
Steuerung des Spannungsprogrammes nur huber die anodisch geschalteten Dialysezellen
möglich ist, ergibt sich infolge der geringen Abstände derselben in Bewegungsrichtung
der Werkstücke eine gegenseitige Beeinflussung der Dialysezellen untereinander.
Ein stromloses Durchführen eines Werkstückes ist nicht möglich, da durch die Abschaltung
der jeweils gegenüberliegenden Anode trotzdem eine Beeinflussung durch Teilbeschichtung
von den benachbarten Stationen her erfolgt.
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Tritt die Notwendigkeit einer stromlosen Durchführung eines WerkstUckes
durch die Anlage auf, z.B. infolge eines Kurzschlusses, etwa bei Anordnung von Hilfselektroden
im Innern der Werkstücke, schaltet sich auch die Stromzuführung zu der betreffen
den anodischen Elektrode ab. Das Werkstück bleibt jedoch unter Spannung gegenüber
den anodischen Elektroden der jeweils benachbarten Stationen. Es kann dadurch eine
unerwünschte und unkontro:
lierte Teilbeschichtung des Werkstückes
von Seiten dieser benachbarten Elektroden stattfinden.
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Um diesen Nachteilen zu begegnen, wurde ferner bereirs vorgeschlagen,
den Abstand zwischen den einzelnen Stationen und damit zu den anodischen Elektroden
der jeweils benach.oarten St'-tion zu vergrößern. Dieses erfordert jedoch, um die
unerwünschte Teilbeschichtung aus den anderen Stationen wirksam auszuschalten, eine
wesentliche Vergrößerung der Anlage in Lufrichtung der Werkstücke.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz einer kathodischen
Schaltung der Werkstücke die Vorteile der anodischen Schaltung zu erhalten, insbesondere
die Teilbeschichtung des Werkstückes von einer benachbarten anodischen Elektrode
her und/oder eine gegenseitige Beeinflussung der anodischen Elektroden zu vermeiden.
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Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß die negativen
Stromleitungen zwischen den einzelnen Stationen unterbrochen sind und die Tauchbeckenwandung
zur Erzielung eines kathodischen Korrosionsschutzes an die negativen Leitungsabschnitte
aller Stationen unter Zwischenschaltung Je eines, einei Stromschluß von einem größeren
negativen Potential zu einem kleineren negativen Potential unterbrechenden Organ,
insbesondere einer Diode, angeschlossen ist.
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Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: Dadurch, daß die
Tauchbeekenwand an die negativen Pole einer Jeden Station angeschlossen und gegen
eine in positivem Sinne höhere Spannung gesichert ist, steht sie ständig unter der
tiefsten negativen Spannung, so daß in allen Behandlungsstufen und -zuständen ein
kathodischer Korrosionsschutz gesichert ist.
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Da die anodischen Elektroden der verschiedenen Stationen unter gleicher
anodischer Spannung stehen, indem sie - über die zugeordnete Stromschiene oder auch
gesondert hiervon - untereinander elektrisch verbunden sind, bestehen 3kelne Spannungsdifferenzen
zwischen ihnen, so daß auch eine Teilbeschichtung aus einer benachbarten Station
heraus nicht stattfinden kann. Zugleich wird eine unerwünschte Ablagerung des Beschichtungsstoffes
auf der Membran der Dialysezellen der betreffenden Station vermieden.
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Die anodischen Elektroden der einzelnen Stationen und damit diese
selbst kennen unter Vermeidung einer Übermäßigen Baulänge der Anlage und eines erhöhten
elektrischen Widerstandes nahe aneinandergerückt werden, no daß eine kompakte Bauart
in Laufrichtung der Werkstücke erzielbar ist.
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Insgesamt werden also trotz der kathodischen Schaltung der Werkstücke
alle diejenigen Vorteile wiederhergestellt, die bei der üblichen anodischen Schaltung
der Werkstücke erzielt wurden und
bei bisher vorgeschlagenen kathodischen
Schaltungen der Werkstuecke nicht erreicht werden konnten.
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Auch im Falle eines inneren Kurzschlusses zwischen Hilfselektrode
und Werkstück werden Einwirkungen benachbarter Dialysezellen vermieden, da das negative
Potential des kurzschlußbehafteten Werkstückes abgeschaltet wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Anlage schematisch dargestellt. Hierbei zeigen Fig. 1 ein -Schema für eine Längsansicht
der erfindungsgemäßen Anlage und Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine Station dieser
Anlage.
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Das mit der BehandlungsflUssigReit, insbesondere Lackflüssigkeit,angefüllte
Tauchbecken B mit der Tauchbeckenwand B1 enthält - entsprechend den z.B. in der
Zeichnung vorgesehenen drei Stationen S1,S2 und S3 - die für die elektrophoretische
Oberflächenbeschichtung erforderlichen als Gegenelektroden zu den Werkstücken W,
z.B. Autokarosserien, dienenden Elektrodenl insbesondere in Form von Dialysezellen
D1,D2 und D3.
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Diese sind in bekannter Weise, z.B. mit Hohlmembranen, ausgebildet
und beiderseits der WerkstUcke W nahe der Tauchbeckenwand B1 angeordnet. Sie sind
an eine positive Stromschiene s+ bzw. an ein Paar solcher Stromschienen gleicher
positiver Spannung angeschlossen, die sich durchgehend über die Länge des Tauchbeckens
B erstrecken. Die Werkstücke W sind dagegen an voneinander getrennte Stromschienenabschnitte
92 ~ und s angeschlossen. Die Stromschienen erhalten ihren Strom über Transformatoren
Tl,T2 und T3 sowie über Gleichrichter Gl,G2 und G5, derart, daß mit dem jeweils
positiven Pol P1+,P2+,P3+ die durchgehende Stromschiene s+ und die
Dialysezellen
D1,D2 und D3 und mit dem jeweils negativen Pol Pl-,P2-,P3- der Gleichrichter die
Stromschienenabschnitte bzw. S3-, die Tauchbeckenwand B1 und die Werkstücke W verbunden
sind. Hilfselektroden H1,H2 und H3 im Innern der Werkstücke W zur Hohlraumbeschichtung
derselben können angeordnet sein und mit der Stromschiene s+ bzw. dem positiven
Pol P1+, P2+,P3+ verbunden sein.
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Würden - wie bei bisherigen Anlagen - eine durchgehende, negativ geschaltete
Stromschiene für die Werkstücke und positiv geschaltete Stromschienenabschnitte
für die Gegenelektroden (Dialysezellen und Hilfselektroden) vorgesehen sein, ergäben
sich zwischen den einzelnen Dialysezellen Spannungsdifferen zen, welche eine gegenseitige
Beeinflussung der Dialysezellen untereinander und/oder eine unkontrollierte Teilbeschichtung
der Werkstücke zur Folge hätten.
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Dieser Nachteil ist erfindungsgemäB dadurch ausgeschlossen, daß die
Dialysezellen D1>D2 und D3 an eine durchgehende Stromschiene s+ gleichen Potentials
angeschlossen sind, so daß Spannungsdifferenzen zwischen ihnen nicht bestehen, und
zwar auch dann nicht, wenn bei einem stromlos durch das Tauchbecken zu führenden
Werkstück die Stromzufuhr innerhalb einer Station abgeschaltet wird.
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Andererseits variierten die negativen Spannungen an den Minuspolen
P1-,P2 und P3-. Würde die Tauchbeckenwand B1 nur an einen
dieser
Pole angeschlossen werden, wäle der erforderliche kathodische Korrosionsschutz der
Tauchbeckenwand nicht mehr gewährleistet, da diese ein kleineres negatives Potential
als eines der Werkstücke erhalten könnte. Erfindungsgemäß ist nun, um trotzdem einen
ständigen kathodischen Korrosionsschutz der Tauchbeckenwand sicherzustellen, die
Tauchbeckenwand Bl durch Leitungen L1,L2 und L3 mit dem jeweiligen Minuspol P1-,P2-
und P3- der verschiedenen Stationen verbunden, wobei jedoch in Jeder dieser Leitungen
eine Diode d1 ,d2 und d3 zwischengeschaltet ist. Infolge dieser Dioden wird erreicht,
daß die Tauchbeckenwand B1 Jeweils unter dem tiefsten, d.h. größten negativen Potential
der den einzelnen Stationen zugeordneten elektrischen Einheiten steht.
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Die Tauchbeckenwand B1 weist in üblicher Weise z.B. eine Gummierung
auf, welche sie gegen die ihr benachbarte, insbesondere als Dialysezelle ausgebildete
Elektrode isoliert.
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Zur Uberwachung der Dioden können Sicherungseinrichtungen an sich
bekannter Art vorgesehen sein, die bei Störung der Dioden funktion die Anlage vom
elektrischen Stromnetz abschaltet.
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Besteht beispielsweise relativ zu einer gleichen positiven eine Spannung
an den Pluspolen P1+,P2+,P3+/unterschiedliche negative Spannung an den Minuspolen
Pl-P2-,P3- von - 100 V, - 200 V und - 300 V, wird der Minuspol P1- mit 100 V und
P2 - mit
200 V je von den zugeordneten Gleichrichtern G bzw. G2
entkuppelt, so daß die Tauchbeckenwand B1 eine negat;ve Spannung von - 300 V allein
über den Minuspol P3 - am Gleichrichter G3 erhält.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbei spiel
beschränkt. Anstelle von Stromschienen kann die Stromzuführung bzw. der Spannungsanschluß
gegebenenfalls auch durch andere elektrische Anschlußmittel vorgesehen sein. Ebenso
können die Elektroden statt als Dialysezellen auf andere Weise ausgebildet sein.
Auch können anstelle von Gleichrichtern oder Dioden entsprechend oder ähnlich wirkende
Vorrichtungen verwendet werden, wie auch die Stromzufuhr bzw. die Erzeugung des
erforderlichen Potentials in anderer Weise erfolgen kann.