Rotationszerstäuber zum Beschichten von Werkstücken mit Effektlack

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum serienweisen Beschichten von Werkstücken wie beispielsweise Kraftfahrzeug-Karossen mit Effektpartikel enthaltendem Lackmaterial, eine entsprechende Beschichtungsanlage sowie den Glockenteller eines hierfür zu verwendenden elektrostatischen Rotationszerstäubers.

[0002] Für die Serienbeschichtung von Kraftfahrzeugen werden bekanntlich elektrostatische Rotationszerstäuber mit Glockentellern verwendet, deren dem zu beschichtenden Werkstück zugewandte Stirnfläche von einer Mittelöffnung aus kontinuierlich bis zu der Absprühkante oder wenigstens im Bereich vor der Absprühkante konkav gewölbt ist (EP 0 294 606, EP 0 463 742, DE-G 93 19 555, DE 43 06 800). Ein Zweck dieser Richtungsänderung ist eine Vergrößerung der axialen Komponente der Absprührichtung und eine Verringerung der radialen Komponente. Über der das Beschichtungsmaterial zuführenden Mittelöffnung des Glockentellers sitzt ein auch als Verteilerscheibe bezeichnetes Umlenkteil, das den Materialfluss in Teilströme aufteilt, von denen der eine direkt auf die zur Absprühkante führende Überströmfläche des Glockentellers gelangt, während der andere Teilstrom durch zentrale Öffnungen des Umlenkteils auf dessen Vorderseite und erst von dort auf die Überströmfläche des Glockentellers fließt. Der Materialfluss zur Abströmkante wird durch relativ starke Umlenkungen im Bereich vor der Absprühkante mehr oder weniger turbulent, was u.a. beträchtliche Unterschiede der Lacktröpfchengröße des abgesprühten und zerstäubten Beschichtungsmaterials zur Folge hat. Die Unterschiede können mehr als 100 µm betragen.

[0003] JP 55-011064 A offenbart einen für Metallic-Lack od. dgl. zu verwendenden Rotationszerstäuber mit einem Glockenteller, in dem der aus einer zentralen Düse austretende Lack an einer vor dieser Mittelöffnung angeordneten Scheibe radial umgelenkt und auf eine Überströmfläche gesprüht wird, die mit der Rotationsachse einen in Richtung zur Absprühkante konstant bleibenden Winkel von etwa 25° bildet. Bei einer anderen Ausführungsform bildet die Überströmfläche mit der Achse einen Winkel von etwas mehr als 50°, doch tritt das Beschichtungsmaterial hier nicht aus einer auf der Rotationsachse liegenden, d.h. mit ihr koaxialen Mittelöffnung aus, sondern es wird von außen auf die Rückseite der Umlenkscheibe gesprüht.

[0004] Die am 27.10.1999 veröffentlichte EP 0 951 945 A offenbart einen Glockenteller, dessen Überströmfläche zunächst von der vor einer zentralen Düse angeordneten Umlenkscheibe radial verläuft und dann in einen konischen Teil mit einem bis zur Absprühkante konstant bleibenden Winkel mit der Rotationsachse von etwa 65° übergeht. Die in Richtung zur Absprühkante gemessene Länge des konischen Bereichs ist kleiner als die Länge der Überströmfläche zwischen der Mittelöffnung der Umlenkscheibe und dem konischen Bereich.

[0005] Aus GB 2 177 026 A ist ein Rotationszerstäuber mit einem Glockenteller bekannt, auf dessen Stirnseite flüssiges Lackmaterial von einem exzentrisch neben der Glockentellerwelle angeordneten Rohr in einen Spaltraum zwischen einer quer zur Rotationsachse verlaufenden Stirnfläche des Glockentellers und einem gegenüberliegenden Umlenkteil geleitet wird. Zwischen der quer verlaufenden Stirnfläche und der Absprühkante des Glockentellers erstreckt sich eine im Vergleich mit dem Umlenkteil relativ lange Überströmfläche, die einen bis in die Nähe der Absprühkante konstant bleibenden Winkel mit der Rotationsachse bildet, der sich dann aber in dem an die Absprühkante angrenzenden Bereich stark ändert, um an der Absprühkante sogenanntes roll-over des Lackmaterials sowie Luftblasenbildung zu vermeiden.

[0006] Glockenteller mit Bereichen konstanten Winkels zwischen der Überströmfläche und der Rotationsachse sind auch aus DE 35 08 970, US 2 764 712, DE 195 06 968 und US 5 707 009 bekannt.

[0007] Aus US 4 909 180 ist eine Beschichtungsanlage für serienweise durch eine Sprühkabine geförderte Fahrzeugkarossen bekannt, die in längs der Förderrichtung aufeinanderfolgenden Beschichtungsstufen von verschiedenen Gruppen aus jeweils mehreren elektrostatischen Rotationszerstäubern lackiert werden.

[0008] Elektrostatische Rotationszerstäuber zeichnen sich durch hohen Auftragungswirkungsgrad (Verhältnis der abgesprühten Menge zur applizierten Menge) von etwa 80 % aus und haben sich zum Applizieren normaler Lackmaterialien seit langem bewährt.

[0009] Dagegen war eine befriedigende Beschichtung mit Effektpartikel enthaltendem Lackmaterial (z.B. Metalliclack) bei ausschließlicher Verwendung der bekannten Rotationszerstäuber nicht möglich. Ein Grund hierfür liegt darin, dass die relativ großen Effektpartikel dazu neigen, sich in den sehr unterschiedlich großen Lacktröpfen zusammenzuballen und sich beim Auftreffen auf die zu beschichtende Oberfläche aufzurichten oder "aufzuschwimmen". Die Folge ist eine deutliche Verschlechterung der angestrebten Oberflächeneffekte, die als Nesterbildung der Effektpigmente sowie als je nach Sichtwinkel unterschiedliche Helligkeit ("Flip-Flop"), und Farbtonänderungen bei verschieden schrägen Sichtwinkeln sichtbar wird. Deshalb war bisher ein doppelter Farbauftrag üblich und notwendig, bei dem nur die erste Schicht mit elektrostatischen Rotationszerstäubern aufgetragen wurde, während für den die Effekt- und Farbtonausbildung maßgeblich bestimmenden zweiten Auftrag pneumatische Lackierpistolen verwendet wurden. Damit mussten aber prinzipielle Nachteile der pneumatischen Lackierpistolen wie die als Wolkenbildung bekannten unerwünschten Bereiche ungleichmäßiger Beschichtung im applizierten Lackfilm und vor allem ein im Vergleich mit Rotationszerstäubern wesentlich geringerer Auftragungswirkungsgrad von oft nur 30 bis 35 % in Kauf genommen werden. Die damit verbundenen Lackverluste sind nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen unerwünscht, sondern bedeuten vor allem eine erhebliche Umweltbelastung.

[0010] Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Beschichtungsanlage bzw. den Glockenteller eines Rotationszerstäubers anzugeben, die eine qualitativ einwandfreie, insbesondere wolkenbildungsfreie Applikation von Effektlacken mit wesentlich größerem Auftragungswirkungsgrad ermöglichen als bisher.

[0011] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 4 oder 13 gelöst.

[0012] Durch die Erfindung wird eine qualitativ optimale Effektlackierung mit größtmöglichem Auftragungswirkungsgrad ermöglicht. Hierbei wird nicht nur eine weitgehende Vereinzelung der Effektpigmente und deren sehr gleichmäßige Verteilung im Lackfilm erreicht, sondern vor allem auch eine flache Ausrichtung der Effektpartikel auf der beschichteten Oberfläche.

[0013] Wesentlich hierfür ist die Erkenntnis, dass die applizierten Tröpfchen einen (nach dem Absprühen und vor dem Auftreffen gemessenen) Tröpfchendurchmesser von 60 µm nicht überschreiten und möglichst zwischen 10 bis 60 µm liegen sollen und ein bis zwei Effektpigmente enthalten sollen, um eine Zusammenballung der Effektpigmente zu vermeiden. Die applizierten Tröpfchen sollen beim Auftreffen auf das Objekt einen möglichst hohen Festkörperanteil erreicht haben, um ein Aufrichten oder Aufschwimmen der Effektpigmente zu vermeiden.

[0014] Es wurde festgestellt, dass die Tröpfchengröße nicht nur von der dynamischen Viskosität des Lacks abhängt, sondern u.a. beeinflusst wird durch Größe des längs der Überströmfläche konstant bleibenden Farbflusswinkels des Glockentellers sowie Durchmesser und Geometrie der Absprühkante und ferner durch die Lackausflussmenge und die Glockentellerdrehzahl. Veränderungen und Zusammenballungen der Effektpigmente werden durch lackschonenden Lackfluss verhindert. Der gewünschte hohe Festkörperanteil der applizierten Tröpfchen wird vor allem durch Lösemittelverluste beim Überströmen über den Glockenteller und auf dem Weg zum Werkstück erreicht.

[0015] In Hinblick auf diese Zusammenhänge soll der Flusswinkel zwischen der Rotationsachse und der Überströmfläche zumindest im Bereich zwischen der üblichen Verteilerscheibe und der Absprühkante konstant bleiben und zwischen 50 und 85° betragen. Der Verteilerscheibendurchmesser soll vorzugsweise weniger als 40 % des Glocken- oder Absprühkantendurchmessers betragen, wodurch im Vergleich mit bisher üblichen Glockentellern der freiliegende Oberflächenbereich der Überströmfläche durch Verkleinerung der Verteilerscheibe vergrößert wird, damit möglichst viel Lösungsmittel aus dem über die Überströmfläche fließenden Lack verdampfen kann. Auch der Durchmesser der Absprühkante ist vorzugsweise größer als bisher üblich, insbesondere 63 bis 75 mm, wodurch die Oberfläche vergrößert und zugleich die Dicke des die Absprühkante erreichenden Lackfilms verringert wird. Durch den konstanten Flusswinkel mit möglichst wenig Umlenkungen des von der Mittelöffnung zur Absprühkante fließenden Lacks wird weitgehend laminare Strömung und entsprechend lackschonende Farbführung erreicht. Aus ähnlichen Gründen ist es zweckmäßig, die Absprühkante scharfkantig mit kleiner Fase zur Außenseite des Glockentellers auszubilden. Zur Verringerung der Masse des Glockenkörpers kann dieser zweiteilig mit einem inneren Hohlraum und vorzugsweise aus Metall geringer Dichte wie Al oder Ti gefertigt werden.

[0016] An den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine Schnittansicht eines Rotationszerstäubers mit einem Glockenteller gemäß der Erfindung;

Fig. 2

eine vergrößerte Ansicht des Glockentellers gemäß Fig. 1;

Fig. 3

eine Draufsicht auf die Frontseite des Glockentellers nach Fig. 2;

Fig. 4

eine vergrößerte Ansicht der Verteilerscheibe des Glockentellers nach Fig. 2;

Fig. 5

eine andere Ausführungsform eines Glockentellers gemäß der Erfindung; und

Fig. 6

eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Anlage zur Beschichtung von Kraftfahrzeugen mit den hier beschriebenen Rotationszerstäubern.

[0017] Der in Fig. 1 dargestellte Rotationszerstäuber 20 kann bis auf seinen erfindungsgemäß ausgebildeten Glockenteller 22 an sich bekannter Art sein (vgl. z.B. DE 43 06 800 C2) und muß deshalb insoweit nicht näher beschrieben werden. Lediglich ein Ring von um die Rotationsachse verteilten, die konische Außenfläche des Glockenteller 22 beaufschlagenden axialen Luftdüsen 23 ist zu erwähnen, die zur Formung des abgesprühten Beschichtungsmaterials dienen. Zweckmäßig können in der Größenordnung von 30 Düsen vorhanden sein, die Luftströme mit z.B. 100 m/min erzeugen.

[0018] Gemäß Fig. 2 hat der rotationssymmetrisch geformte Glockenteller 22 eine mit der Rotationsachse koaxiale Mittelöffnung 24, durch die das von einem Farbrohr 25 (Fig. 1) zugeführte zu versprühende Lackmaterial auf die dem Werkstück zugewandte Stirnfläche des Hauptkörpers des Glockenteller 22 gelangt. Diese Stirnfläche besteht aus einem an die Mittelöffnung 24 angrenzenden relativ kleinen Flächenbereich 28, der quer zur Rotationsachse verläuft, und eine sich anschließende konischen Überströmfläche 30, die darstellungsgemäß vom Bereich 28 aus kontinuierlich glatt und mit konstant bleibenden Winkel bezüglich der Rotationsachse bis zur Absprühkante 32 verläuft. Anders gesagt bildet die Überströmfläche in der die Rotationsachse enthaltenden Schnittebene gemäß Fig. 2 eine gerade Linie bis zur Absprühkante. Der konstante Winkel der Überströmfläche liegt bei dem dargestellten Beispiel in der Größenordnung von 60°, entsprechend dem dargestellten Winkel α von ungefähr 30° bezüglich der Absprühkante.

[0019] In Achsrichtung vor der Mittelöffnung 24 ist ein als Verteilerscheibe dienendes Umlenkteil 40 angeordnet, das eine allgemein parallel zu dem Flächenbereich 28 des Glockentellers 22 verlaufende Rückfläche 42 und anschließend hieran eine vorzugsweise parallel zu der Überströmfläche 30 verlaufende konische Rückfläche 44 hat. Das Umlenkteil ist mit zentralen Öffnungen versehen (Fig. 4) und dient in bekannter Weise zur Aufteilung des aus der Mittelöffnung 24 austretenden Beschichtungsmaterials in Teilströme, von denen der eine direkt zwischen dem Flächenbereich 28 und der Rückfläche 42 auf die Überströmfläche 30 fließt während der andere Teilstrom über die Vorderseite des Umlenkteils 40 auf die Überströmfläche 30 gelangt und sich dort mit dem ersten Teilstrom vermischt.

[0020] Die Draufsicht der Fig. 3 zeigt die Größenverhältnisse der Uberströmfläche 30 und des Umlenkteils 40. Der Durchmesser des Umlenkteils kann beispielsweise etwa 1/3 des Durchmessers der Absprühkante 32 betragen. Bei dem dargestellten Beispiel kann die Absprühkante einen Durchmesser von ungefähr 65 mm haben, das Umlenkteil 40 einen Durchmesser von ungefähr 22 mm.

[0021] Auf seiner dem Werkstück abgewandten Rückseite hat der Glockenteller 22 eine Befestigungsnabe 31 zur Montage im Rotationszerstäuber und einen die Befestigungsnabe ringförmig umgebenden Kragenteil 33 mit einem Außengewinde 34. Auf das Außengewinde 34 ist eine kegelstumpfförmige Seitenwand 35 geschraubt, die hinter der Absprühkante 32 an der Rückseite des Glockenkörpers z.B. angeschweißt oder angeklebt sein kann. Infolgedessen und darstellungsgemäß ist der Hauptkörper des Glockentellers also im Raum 38 hinter der Überströmfläche 30 hohl, wodurch die Masse des Glockentellers reduziert wird. Die Überströmfläche bildet mit der Außenfläche des Glockentellers, d.h. der Seitenwand 35 einen spitzen Winkel von weniger als 45°, bei dem dargestellten Beispiel etwa 30°. Wesentlich ist ferner, daß die zwischen der Überströmfläche 30 und einer zu der konischen Außenfläche der Seitenwand 35 führenden kleinen Fase gebildete Absprühkante 32 möglichst scharfkantig sein soll.

[0022] Wenn der hier beschriebene Rotationszerstäuber 20 zur Applikation von Basislack (basecoat) dient, kann sein Glockenteller 20 zweckmäßig aus einer Titanlegierung bestehen, vorzugsweise einer TiAl-Legierung. Es können aber auch andere leichte Metalle auf A1-Basis verwendet werden, insbesondere wenn anderes Material wie z.B. Klarlack appliziert werden soll. Insbesondere zum Versprühen von Klarlack kann die Überströmfläche 30 im Bereich vor der Absprühkante 32 die an sich üblichen Längsnuten enthalten.

[0023] Das Umlenkteil 40 ist vergrößert in Fig. 4 dargestellt. Sein labyrinthartig von der Rückfläche auf die Stirnfläche 52 führendes zentrales Öffnungssystem 50 enthält z.B. vier axiale Kanäle 54 und ein über deren Mündungen darstellungsgemäß quer zur Achse angeordnetes inneres Umlenkelement. Am Hauptkörper des Glockentellers ist das Umlenkteil 40 mit vorzugsweise drei mit gleichmäßigen Winkelabständen um die Achse verteilten Haltestiften 56 mit Preßsitz lösbar befestigt. Der spaltförmige Zwischenraum zwischen dem Umlenkteil 40 und der ihm zugewandten Stirnfläche.des Glockentellers 22 (Fig. 2) ist nur durch die mittleren scheibenförmigen Abstandhalter 58 der Haltestifte 56 unterbrochen.

[0024] Wie schon erläutert wurde, sorgt der beschriebene Glockenteller 22 für geringere Größenabweichungen der abgesprühten Lacktröpfchen als bei konventionellen Rotationszerstäubern, wodurch eine Lagesteuerung der Effektpartikel erleichtert wird. Wenn die Größe der von der Absprühkante 32 abgesprühten zerstäubten Lacktröpfchen bekannt ist, können die Geschwindigkeit der Formgebungsluft sowie die Drehzahl des Glockentellers und der Farbfluß so eingestellt werden, daß die Effektpartikel gezwungen werden, sich flach auf die zu beschichtende Oberfläche zu legen. Aufgrund der geringen Größenunterschiede der Lacktröpfchen können diese Parameter für einen hohen Prozentsatz des Lackmaterials für den gewünschten Farbeffekt optimiert werden.

[0025] Wie ebenfalls schon erläutert wurde, ist die geringere Tröpfchengrößenabweichung ein Ergebnis verschiedener wesentlicher Aspekte des Glockentellers 22 und des Umlenkteils 40. Erstens wird durch die größere ringförmige Überströmfläche 30 ein höherer Anteil des Lösemittels (bei dem es sich im Fall von Wasserlack bekanntlich zum großen Teil um Wasser handelt) verdampft, bevor das Lackmaterial die Absprühkante 32 erreicht. Durch den relativ großen Durchmesser der Absprühkante 32 bildet sich an dieser ein vorteilhaft dünner Lackfilm. Das geringe Verhältnis des Durchmessers des Umlenkteils 40 zu dem der Absprühkante 32 sorgt für konstanteren, laminaren Materialfluß über die Überströmfläche 30 zur Absprühkante 32. Da die konische Überströmfläche 30 vom Umlenkteil 40 bis zur Absprühkante 32 kontinuierlich und glatt ist und einen konstanten Winkel α mit der Absprühkante bildet, ist auch die Lackflußrate bis zur Absprühkante konstant, d.h. es treten keine Oszillationen auf. Als Ergebnis ergibt sich eine bessere Kontrolle der Lacktröpfchengröße. Da außerdem gemäß Fig. 2 der beschriebene Glockenteller 22 nur wenig Strömungsrichtungsabweichungen zwischen der Mittelöffnung 24 und der Absprühkante 32 bewirkt, und zwar nur relativ nahe an der Mit-telöffnung 24, ergeben sich konstanter, im wesentlichen laminarer Lackfluß an der Absprühkante 32 und daher auch geringere Tröpfchengrößenabweichungen.

[0026] In Fig. 5 ist ein Glockenteller 100 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, der auch ein etwas anderes Umlenkteil 110 hat und noch weniger Richtungsabweichungen zwischen der Mittelöffnung 112 und der Absprühkante 132 bewirkt als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Der die Überströmfläche 126 bildende geradlinig konische Teil der Stirnfläche des Glockenkörpers erstreckt sich hier nämlich direkt von der Mittelöffnung 112 bis zur Absprühkante 132. Die Überströmfläche 126 enthält also keinen senkrecht zur Achse verlaufenden Teil (wie den Flächenbereich 28 in Fig. 2). Hierdurch werden der laminare Lackfluß weiter verbessert und Tröpfengrößenabweichungen weiter verringert. Das Umlenkteil 110 hat hier eine im wesentlichen geradlinig konische Rückfläche 144 angrenzend an einen zentralen abgerundeten Rückflächenteil, wodurch Richtungsänderungen des Lackflusses auf ein Minimum verringert werden. Auch hier verläuft die Rückfläche 144 des Umlenkteils parallel zur Stirnfläche des Glockenkörpers, und der ringspaltförmige Zwischenraum ist nur durch achsparallele Haltestifte zur lösbaren Befestigung des Umlenkteils 110 unterbrochen, von denen einer schematisch bei 56' dargestellt ist. Im Unterschied zu dem labyrinthartigen Öffnungssystem 50 gemäß Fig. 4 bestehen die von der Rückseite zur Stirnfläche des Umlenkteils 110 führenden Öffnungen aus einfachen bezüglich der Rotationsachse geneigten Bohrungen 154.

[0027] Zur Erläuterung des beschriebenen Beschichtungsverfahrens ist in Fig. 6 eine mögliche Anordnung der verwendeten Rotationszerstäuber 20 (Fig. 1) in der Beschichtungszone 150 einer Sprühkabine für die Beschichtung von Kraftfahrzeug-Karossen mit Basislack dargestellt. Die Karosse 152 bewegt sich in Richtung des dargestellten Pfeils. Die Beschichtungszone 150 enthält darstellungsgemäß 13 Rotationszerstäuber für doppelten. Farbauftrag. In vergleichbaren bekannten Systemen würde der Basislack mit neun Rotationszerstäubern und sechs Luftzerstäubern aufgetragen, so daß die Länge der Beschichtungszone 150 demgegenüber um etwa 1/3 reduziert werden kann. Genauer gesagt sind an einer Dachmaschine 156 zwei Rotationszerstäuber 20 für den ersten Farbauftrag vorgesehen. Am ersten Seitenmaschinenpaar 158 werden Rotationszerstäuber für den ersten Farbauftrag vertikal auf- und abbewegt. Die nächsten Seitenmaschinen 160 haben jeweils zwei vertikal und horizontal gegeneinander versetzte Rotationszerstäuber, die an Armen 161a für dreiachsige Konturbewegungen bzw. an ortsfesten Armen 161b für die Beschichtung weiterer Karossenteile angeordnet sind. Ein weiteres Paar von Seitenmaschinen 162 ist für eine zweite Seitenbeschichtung insbesondere der Fahrzeugtüren vorgesehen. Schließlich sorgt eine zweite Dachmaschine 164 mit drei Rotationszerstäubern 20 für eine zweite Beschichtung der horizontalen Fahrzeugflächen.

[0028] Für den einen Teil der Zerstäuber einer Doppelbeschichtungsanlage können auch konventionelle Rotationszerstäuber verwendet werden, deren Auftragungswirkungsgrad u.U. noch etwas höher sein kann als derjenige der Zerstäuber gemäß der hier beschriebenen Erfindung. In jedem Fall ist aber der Gesamtwirkungsgrad wesentlich höher (z.B. etwa 75 %) als derjenige bekannter Systeme für die Applikation von Effektpartikel enthaltendem Lackmaterial bei noch verbesserter Qualität.

[0029] In einem praktischen Versuch wurde mit einer Anlage gemäß Fig. 6 handelsüblicher Metalliclack im Doppelbeschichtungsbetrieb mit folgenden Parametern appliziert. Die Glockendrehzahl betrug 60.000 U/min. Lackfluß und Lenkluftfluß betrugen 200 cc/min bzw. 200 L/min bei der ersten Beschichtung und 75 cc/min bzw. 50 L/min bei der zweiten Beschichtung. Es wurde dafür gesorgt, daß bei den Zerstäuberlagern keine Resonanzfrequenzen auftraten. Abweichungen der Lacktröpfchengröße waren gering, typisch sind 80 % der Tröpfchen beim Auftreffen innerhalb eines Bereiches von 8-50 µm. Die Größe der Tröpfchen kann z.B. mit einem Lasermeßverfahren auf dem Weg zwischen der Absprühkante und dem Werkstück gemessen werden. Aufgrund der geringen Größenabweichung der Lacktröpfchen konnten alle anderen Parameter so eingestellt werden, daß die Effektpartikel beim Auftreffen flach aufliegen und die gewünschte gute Farbkoinzidenz gewährleisten. Es gelang, die Tröpfchengrößenabweichung vorteilhaft auf weniger als 30 µm zu reduzieren.

Ansprüche

1. Verfahren zum serienweisen Beschichten von Werkstücken wie beispielsweise Kraftfahrzeug-Karossen mit Effektpartikel enthaltendem Lackmaterial unter Verwendung von elektrostatischen Rotationszerstäubern (20) mit einem rotierenden Glockenteller (22, 100), auf dessen Stirnseite das Effektpartikel enthaltende Lackmaterial über eine Überströmfläche (30, 126) zu einer Absprühkante (32, 132) geleitet wird, von wo die abgesprühten, Effektpartikel enthaltenden Lacktröpfchen zu dem Werkstück wandern,
wobei das Lackmaterial der Absprühkante auf der Überströmfläche (30, 126) in dem an die Absprühkante (32, 132) angrenzenden Flächenbereich in einer Richtung zugeleitet wird, die mit der Rotationsachse einen in Richtung zur Absprühkante im wesentlichen konstant bleibenden Winkel von 50° bis 85° bildet,
und wobei der konstante Winkel zwischen der Überströmfläche (30, 126) und der Rotationsachse, der Durchmesser der Absprühkante (32, 132), die Glockentellerdrehzahl und die Fließmenge des Lackmaterials so gewählt werden, dass die applizierten Lacktröpfchen wenigstens zum überwiegenden Teil kleiner sind als 60 µm.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Glockenteller (22, 100) mit 60.000 bis 80.000 U/min rotiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Lackmaterial mit maximal 250 ml/min zu der Absprühkante (32, 132) fließt.

4. Glockenteller für einen elektrostatischen Rotationszerstäuber zum serienweisen Beschichten von Werkstücken wie beispielsweise Kraftfahrzeug-Karossen mit Effektpartikel enthaltendem Lackmaterial, der auf seiner dem Werkstück zugewandten Stirnseite eine sich von einer das Lackmaterial auf die Stirnfläche (28) des Glockentellers leitenden mit der Rotationsachse koaxialen Mittelöffnung (24, 112) allgemein konisch zu einer ringförmigen Absprühkante (32, 132) erstreckende Überströmfläche (30, 126) für das Lackmaterial hat,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Überströmfläche (30, 126) in dem an die Absprühkante (32, 132) angrenzenden Bereich mit der Rotationsachse einen bis zur Absprühkante (32, 132) konstant bleibenden Winkel von 50° bis 85° bildet,
und dass die in Richtung zur Absprühkante (32, 132) gemessene Länge des an die Absprühkante angrenzenden Bereichs konstanten Winkels wesentlich größer ist als diejenige der Überströmfläche (28) zwischen der Mittelöffnung (24) und dem Bereich konstanten Winkels
oder der Bereich konstanten Winkels sich von der Absprühkante (132) bis zu der Mittelöffnung (112) erstreckt.

5. Glockenteller nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der konstante Winkel in der Größenordnung von 60° liegt.

6. Glockenteller nach Anspruch 4 oder 5 mit einem axial vor der Mittelöffnung (24, 112) angeordneten Umlenkteil (40, 110),
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bereich konstanten Winkels sich von der Absprühkante (32, 132) bis zu dem oder unter das Umlenkteil (40, 110) erstreckt.

7. Glockenteller nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Werkstück abgewandte Innenfläche (42) des Umlenkteils (40) im wesentlichen parallel zu der ihr gegenüberliegenden Überströmfläche (28, 30) verläuft.

8. Glockenteller nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der spaltförmige Zwischenraum zwischen der dem Werkstück abgewandten Innenfläche (42) des Umlenkteils (40) und der Überströmfläche (28, 30) nur durch axiale Stiftelemente (56) unterbrochen ist, mit denen das Umlenkteil (40) lösbar am Glockenteller (22) befestigt ist.

9. Glockenteller nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser des kreisförmigen Umfangs des Umlenkteils (40) weniger als 40 % des Durchmessers der Absprühkante (32) beträgt.

10. Glockenteller nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser der Absprühkante (32) etwa 63 bis 75 mm beträgt.

11. Glockenteller nach einem der Ansprüche 4 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überströmfläche (30, 126) mit der seitlichen Außenfläche (35) des Glockentellers (22) oder einer zu der seitlichen Außenfläche führenden Fase oder Übergangsfläche eine scharfkantige Absprühkante (32) bildet.

12. Glockenteller nach einem der Ansprüche 4 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die allgemein konische Außenfläche (35) des Glockentellers (22) mit der konischen Überströmfläche (30) einen spitzen Winkel von weniger als 45° bildet und der Glockenteller (22) zwischen diesen Flächen einen Hohlraum (38) enthält.

13. Beschichtungsanlage zum serienweisen Beschichten von Werkstücken wie beispielsweise Kraftfahrzeug-Karossen mit Effektpartikel enthaltendem Lackmaterial unter Verwendung von elektrostatischen Rotationszerstäubern (20) mit einem rotierenden Glockenteller (22, 100), der auf seiner dem Werkstück zugewandten Stirnseite eine sich von einer das Lackmaterial auf die Stirnfläche (28) des Glockentellers (22, 100) leitenden, mit der Rotationsachse koaxialen Mittelöffnung (24, 11) allgemein konisch zu einer ringförmigen Absprühkante (32, 123) erstreckende Überströmfläche (30, 126) für das Lackmaterial hat,
mit zwei in einer Beschichtungszone (150) in Förderrichtung der Werkstücke (152) hintereinander angeordneten Gruppen aus jeweils mehreren Rotationszerstäubern (20),
die an Beschichtungsmaschinen (156-164) zur Doppelbeschichtung unterschiedlicher Bereiche der Werkstücke (152) montiert sind,
wobei die Zerstäuber (20) der einen Gruppe, denen das Effektpigmentpartikel enthaltende Lackmaterial zuleitbar ist, mit Glockentellern (22, 100) ausgerüstet sind, deren Überströmfläche (130, 126) in dem an die Absprühkante (32, 132) angrenzenden Bereich mit der Rotationsachse einen bis zur Absprühkante (32, 132) konstant bleibenden Winkel von 50° bis 85° bildet.

Claims

1. A method of serially coating workpieces, such as motor vehicle bodies, with paint material containing effect particles using electrostatic rotary atomisers (20) with a rotating bell plate (22, 100), onto whose end surface the paint material containing effect particles is conducted over a transfer surface (30, 126) to a spray edge (32, 132), from which the sprayed paint droplets containing effect particles move to the workpiece, wherein the paint material is supplied to the spray edge on the transfer surface (30, 126) in the surface region adjoining the spray edge (32, 132) in a direction which defines with the axis of rotation an angle, which remains substantially constant in the direction towards the spray edge, of 50° to 85°, and wherein the constant angle between the transfer surface (30, 126) and the axis of rotation, the diameter of the spray edge (32, 132), the speed of rotation of the bell plate and the flow rate of the paint material are so selected that the applied paint droplets are smaller than 60 µm, at least predominantly.

2. A method as claimed in Claim 1, characterised in that the bell plate (22, 100) rotates at 60,000 to 80,000 RPM.

3. A method as claimed in Claim 1 or 2, characterised in that the paint material flows at a maximum rate of 250 ml/min to the spray edge (32, 132).

4. A bell plate for an electrostatic rotary atomiser for serially coating workpieces, such as motor vehicle bodies, with paint material containing effect particles, which, on its end face directed towards the workpiece, has a transfer surface (30, 126) for the paint material, which extends from a central opening (24, 112), which is coaxial with the axis of rotation and conducts the paint material onto the end face (28) of the bell plate, generally conically to an annular spray edge (32, 132), characterised in that the transfer surface (30, 126) defines, in the region adjoining the spray edge (32, 132), together with the axis of rotation, an angle, which remains constant to the spray edge (32, 132), of 50° to 85° and that the length, measured in the direction towards the spray edge (32, 132), of the region, adjoining the spray edge, of constant angle is substantially greater than that of the transfer surface (28) between the central opening (24) and the region of constant angle or the region of constant angle extends from the spray edge (132) to the central opening (112).

5. A bell plate as claimed in Claim 4, characterised in that the constant angle is of the order of 60°.

6. A bell plate as claimed in Claim 4 or 5 with a deflecting member (40, 110) arranged axially in front of the central opening (24, 112), characterised in that the region of constant angle extends from the spray edge (32, 132) to the deflecting member (40, 110) or beneath it.

7. A bell plate as claimed in Claim 6, characterised in that the inner surface (42), directed away from the workpiece, of the deflecting member (40) extends substantially parallel to the transfer surface (28, 30) opposed to it.

8. A bell plate as claimed in Claim 6 or 7, characterised in that the gap-shaped space between the inner surface (42), directed away from the workpiece, of the deflecting member (40) and the transfer surface (28, 30) is interrupted only by axial peg elements (56), with which the deflecting member (40) is releasably secured to the bell plate (22).

9. A bell plate as claimed in one of Claims 6 to 8, characterised in that the diameter of the circular periphery of the deflecting member (40) is less than 40% of the diameter of the spray edge (32).

10. A bell plate as claimed in one of Claims 4 to 9, characterised in that the diameter of the spray edge (32) is about 63 to 75 mm.

11. A bell plate as claimed in one of Claims 4 to 10, characterised in that the transfer surface (30, 126) defines a sharp edged spray edge (32) with the lateral surface (35) of the bell plate (22) or a bevel or transition surface leading to the lateral outer surface.

12. A bell plate as claimed in one of Claims 4 to 11, characterised in that the generally conical outer surface (35) of the bell plate (22) defines together with the conical transfer surface (30) an acute angle of less than 45° and the bell plate (22) includes a cavity (38) between these two surfaces.

13. A coating installation for serially coating workpieces, such as motor vehicle bodies, with paint material containing effect particles using electrostatic rotary atomisers (20) with a rotating bell plate (22, 100) which, on its end face directed towards the workpiece, has a transition surface (30, 126) for the paint material, which extends generally conically from a central opening (24, 11), which is coaxial with the axis of rotation and conducts the paint material onto the end face (28) of the bell plate (22, 100) to an annular spray edge (32, 123), with two groups, which are arranged behind one another in the conveying direction of the workpieces (152) in a coating zone (150) and consist in each case of a plurality of rotary atomisers (20), which are mounted on coating machines (156-164) for the double coating of different regions of the workpieces (152), wherein the atomisers (20) of the one group, to which the paint material containing effect pigment particles may be supplied, are equipped with bell plates (22, 100), the transfer surface (130, 126) of which, in the region adjoining the spray edge (32, 132), defines together with the axis of rotation an angle, which remains constant to the spray edge (32, 132), of 50° to 85°.

Revendications

1. Procédé pour le revêtement en série de pièces telles que des carrosseries de véhicules automobiles avec une peinture contenant des particules à effets en utilisant un pulvérisateur rotatif électrostatique (20), comportant un plateau à cloche (200, 100) tournant, sur sa face frontale duquel la peinture contenant les particules à effets est guidée par une surface de trop-plein (30, 126) vers un bord de pulvérisation (32, 132) d'où les gouttelettes de peinture, contenant des particules à effets, pulvérisées vont sur la pièce travaillée,
la peinture du bord de pulvérisation sur la surface de trop-plein (30,126) étant dirigée, dans la zone de surface voisine du bord de pulvérisation (32, 132) dans une direction qui forme avec l'axe de rotation un angle de 50° à 85° qui reste essentiellement constant en direction du bord de pulvérisation,
et l'angle constant entre la surface de trop-plein (30,126) et l'axe de rotation, le diamètre du bord de pulvérisation (32, 132), la vitesse de rotation du plateau à cloche et le débit d'écoulement de la peinture sont choisis de telle façon que les gouttelettes de peinture appliquées sont, pour la plus grande part, plus petits que 60 µm.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau à cloche (22, 100) tourne à une vitesse de 50.000 à 80.000 t/mn.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la peinture s'écoule vers le bord de pulvérisation (32, 132) à au maximum 250 ml/ mn.

4. Plateau à cloche pour un pulvérisateur rotatif électrostatique pour le revêtement en série de pièces telles que des carrosseries de véhicules automobiles avec une peinture contenant des particules à effets, qui présente sur sa face frontale tournée vers la pièce une surface de trop-plein (30, 126) pour le matériau de revêtement, laquelle s'étend généralement coniquement entre une ouverture centrale (24, 112) coaxiale à l'axe de rotation, guidant le matériau de revêtement sur la face frontale du plateau à cloche, et un bord de pulvérisation (32, 132) de forme annulaire
caractérisé en ce que
la surface de trop-plein (30, 126) forme, dans la zone attenante au bord de pulvérisation (32, 132), avec l'axe de rotation, un angle de 50° à 85° qui reste sensiblement constant en direction du bord de pulvérisation, et en ce que la longueur, mesurée en direction du bord de pulvérisation (32, 132), de la zone attenante au bord de pulvérisation d'angle constant est sensiblement supérieure à celle de la surface de trop-plein (28) entre l'ouverture centrale (24) et la zone d'angle constant, ou la zone d'angle constant s'étend depuis le bord de pulvérisation (132) sensiblement jusqu'à l'ouverture centrale (112).

5. Plateau à cloche selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle constant est d'un ordre de grandeur de 60°.

6. Plateau à cloche selon la revendication 4 ou 5, comportant une partie de déflexion (40, 110) disposée axialement devant l'ouverture centrale (24, 112), caractérisé en ce que la zone d'angle constant s'étend depuis le bord de pulvérisation (32, 132) jusqu'à la partie de déflexion (40, 110) ou au-dessous de celle-ci.

7. Plateau à cloche selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface intérieure (42) tournée à l'opposé de la pièce, de la partie de déflexion (40), s'étend sensiblement parallèlement à la surface de trop-plein (28, 30) opposée.

8. Plateau à cloche selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'interstice en forme de fente entre la surface intérieure (42) tournée à l'opposé de la pièce, de la partie de déflexion (40) et la surface de trop-plein (28, 30), n'est interrompu que par des éléments à broche axiaux (56) par lesquels la partie de déflexion (40) est fixée de manière amovible au plateau à cloche (22).

9. Plateau à cloche selon la revendication 6 à 8, caractérisé en ce que
le diamètre de la circonférence circulaire de la partie de déflexion (40, 110) est inférieur à 40 % du diamètre du bord de pulvérisation (32, 132).

10. Plateau à cloche selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le diamètre du bord de pulvérisation (32) est d'environ 63 à 75 mm.

11. Plateau à cloche selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que la surface de trop-plein (30, 126) forme un bord de pulvérisation (32) à arête vive avec la surface extérieure latérale (35) du plateau à cloche (22) ou un biseau ou surface de transition menant à la surface extérieure latérale.

12. Plateau à cloche selon l'une des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que la surface extérieure (35) généralement conique du plateau à cloche (22) avec la surface de trop-plein (30) conique forme un angle aigu inférieur à 45° et le plateau à cloche (22) contient une cavité (38) entre ces surfaces.

13. Installation de revêtement pour le revêtement en série de pièces telles que par exemple des carrosseries de véhicules automobiles avec une peinture contenant des particules à effet en utilisant un pulvérisateur rotatif électrostatique (20), avec un plateau à cloche (22, 100), lequel possède, sur sa face frontale tournée vers la pièce, une surface de trop-plein (30, 126) pour le matériau de revêtement, laquelle s'étend généralement coniquement entre une ouverture centrale (24, 11) coaxiale à l'axe de rotation, guidant le matériau de revêtement sur la face frontale (28) du plateau à cloche (22, 100), et un bord de pulvérisation (32, 123) de forme annulaire,
avec deux groupes comprtant chacun plusieurs pulvérisateurs rotatifs (20) disposés les uns derrière les autres dans le sens du déplacement des pièces (152), dans une zone de revêtement (150) qui sont montés sur des machines de revêtement (156, 164) pour le revêtement double de différentes zones des pièces (152),
Les pulvérisateurs (20) d'un groupe, auxquel la peinture contenant des pigments à effets est amenée, sont équipés de plateau à cloche (22, 100) dont la surface de trop plein (130, 126) forme, dans la zone attenante au bord de pulvérisation (32, 132), avec l'axe de rotation vers le bord de pulvérisation (32, 132) un angle de 50° à 85° qui reste constant.

Zeichnung