Verfahren zur Betriebssteuerung einer elektrostatischen Beschichtungsanlage

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei der elektrostatischen Beschichtung Von Werkstücken wie z.B. Fahrzeugrohkarossen ist es bekannt und üblich, die Werkstücke serienweise durch Sprühkabinen zu fördern, in denen einzeln oder gruppenweise an Hochspannungserzeuger angeschlossene Rotationszerstäuber installiert sind. In konventionellen Anlagen wurde das Beschichtungsmaterial direkt im oder am Zerstäuber auf das Hochspannungspotential gelegt. Damit die in neuerer Zeit bevorzugten Beschichtungsmaterialien relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit wie die sogenannten Wasserlacke verwendet werden können, ist es dagegen zweckmäßiger, das gesamte Lackzufuhrsystem und die Zerstäuberglocke od. dgl. zu erden und die mechanisch zerstäubten Farbpartikel durch die Zerstäuberglocke umgebende äußere Elektroden aufzuladen (vgl. DE-OS 34 29 075 und 36 09 240). Die Aufladung erfolgt durch Ionenanlagerung aufgrund der Koronaentladung durch die Elektrodenspitzen.

[0003] Im Betrieb einer derartigen Anlage war es bisher üblich, die an die Sprüheinrichtungen angelegte Spannung des Hochspanungserzeugers auf konstanten Werten zu stabilisieren, die zur Berücksichtigung der jeweiligen Betriebsbedingungen stufenweise beispielsweise im Bereich von 60 bis 100 kV eingestellt werden konnten. Wenn die Spannung auf einem konstanten Wert gehalten wird, treten aber insbesondere bei der erwähnten Außenaufladung des Beschichtungsmaterials durch Koronaentladung Probleme auf, da sich unter Umständen beträchtliche Schwankungen des Koronastroms im Betrieb ergeben können. Der Koronastrom ist deutlich höher als der bei der konventionellen Kontaktaufladung des Beschichtungsmaterials im Zerstäuber übliche Betriebsstrom und hängt nicht nur von der Elektrodenspannung ab, sondern auch von verschiedenen Umgebungsbedingungen wie Luftfeuchtigkeit und eventueller Verschmutzung des Elektrodenbereiches. Beispielsweise kann in einer typischen Beschichtungsanlage der erwähnten Art der Korona-Betriebsstrom zwischen 100 und 300 µA schwanken, wenn sich die Luftfeuchtigkeit zwischen 30% und 90% ändert, wie es in der Praxis ohne weiteres möglich ist. Sowohl zu geringe als auch zu hohe Betriebsströme müssen aber vermieden werden, weil im ersten Fall keine ausreichende Ionisierung zustande kommt mit der Folge eines unbefriedigenden Beschichtungswirkungsgrads (Verhältnis zwischen abgesprühtem Material und dem das Werkstück erreichenden Material), während im zweiten Fall die Gefahr einer Überladung des Farbnebels mit Raumladungseffekten besteht, die erfahrungsgemäß den Koronastrom und die Ionisierung fast vollständig unterdrücken können. In beiden Fällen kann es infolge der unzureichenden Aufladung der Farbpartikel zu einer schnellen Verschmutzung der Elektroden sowie ihrer Halteranordnung und sonstiger Teile des Zerstäubers durch das abgesprühte Material kommen. Zusätzliche Schwierigkeiten ergeben sich aus der starken Abhängigkeit des im Vergleich zum Betriebsstrom bei Kontaktaufladung relativ hohen Koronastroms von Schwankungen der Spannung, die wesentlich größere Stromänderungen zur Folge haben als im Fall eines kleineren Betriebsstroms. Derartige Stromänderungen sind in der Praxis unerwünscht.

[0004] Aus der DE-OS 34 45 946 ist es bekannt, beim elektrostatischen Beschichten von großen Werkstücken wie z.B. Fahrzeugkarossen die Anlage zur Vermeidung eines Spannungsdurchbruchs zwischen Werkstück und Beschichtungseinrichtung selbsttätig abzuschalten, wenn der Betriebsstrom auf einen Schwellwert ansteigt, der in Abhängigkeit von der in einem gewissen Bereich verstellbaren Betriebsspannung vorbestimmt wird. Zu diesem Zweck werden alle für die wählbaren Spannungswerte geltenden Stromschwellwerte gemeinsam insbesondere in einem Mikroprozessor gespeichert und im Betrieb entsprechend der jeweils eingestellten Spannung selbsttätig ausgewählt. Es kann auch zunächst nur ein Warnsignal erzeugt werden, wenn der während des Betriebes ständig gemessene Strom einen zwischen dem Normalwert und dem Abschaltschwellwert liegenden Zwischenschwellwert überschreitet.

[0005] Bei einem aus der DE-OS 24 51 818 bekannten Verfahren zum elektrostatischen Beschichten von Werkstücken, die mit veränderlichem Abstand an unter Hochspannung stehenden Sprühscheiben vorbeilaufen, wird so lange die Spannung konstantgehalten, bis ein bestimmter Abstand unterschritten und damit ein einstellbares Strommaximum erreicht wird. Dann wird zur Begrenzung der Feldstärke zwischen Sprühscheibe und Werkstück der Strom vorübergehend konstant gehalten, bis schließlich bei Unterschreiten eines einstellbaren Mindestabstands die angelegte Hochspannung abgeschaltet wird. Abgesehen davon, daß bei diesem Verfahren das Beschichtungsmaterial nicht beim Absprühen auf Erdpotential liegt und nicht durch Koronaentladung aufgeladen wird, erfolgt also bei dem bekannten Verfahren nur eine Begrenzung auf einen Strommaximalwert, der während des normalen Betriebes je nach Abstand beliebig unterschritten werden kann, so daß die oben erwähnten Verschmutzungsprobleme insbesondere bei Änderungen der Luftfeuchtigkeit und anderer Umgebungsbedingungen auftreten können.

[0006] Der hier beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben das die beim Betrieb einer mit Koronaentladung und mit konstanter Spannung arbeitenden Anlage festzustellende Gefahr einer Eigenverschmutzung der Sprüheinrichtung weitgehend vermeidet.

[0007] Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

[0008] Durch das Festhalten vorbestimmter, in der Regel konstanter Werte des Betriebsstroms während des normalen Betriebes, d.h. nicht in Abhängigkeit von bestimmten Abständen zwischen Werkstück und Sprüheinrichtung, kann insbesondere der Einfluß der Luftfeuchtigkeit (Wasserdampfgehalt) auf die Koronaentladung kompensiert werden. Infolgedessen wird im Betrieb stets optimale Koronaentladung gewährleistet, so daß die abgesprühten Farbpartikel zum größtmöglichen Anteil aufgeladen werden und zu dem zu beschichtenden Werkstück wandern, statt sich auf der Sprüheinrichtung selbst niederzuschlagen. Mit einem die Isolation herabsetzenden Niederschlag können zugleich Probleme der Strommessung vermieden werden, die sich aus Nebenschlußströmen ergeben können.

[0009] Im Normalfall erfordert die Konstanthaltung des Betriebsstroms einen geschlossenen Regelkreis, in dem der gemessene Strom die Regelgröße darstellt und der Regler je nach Abweichungen der Regelgröße vom Sollwert eine Stellgröße zur Steuerung der Versorgungsspannung der Elektroden erzeugt. In der Praxis wird also eine kontinuierliche Änderung der Spannung der den Hochspannungserzeuger bildenden Kaskade od. dgl. und damit der Feldstärke zwischen den Elektroden und dem zu beschichtenden Werkstück erfolgen. Diese Regelung ist aber nicht die einzige Möglichkeit zur Realisierung der Erfindung. Beispielsweise kann man den Hochspannungserzeuger auch in direkter Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit im Sinne eines konstanten Koronastroms steuern.

[0010] Ferner muß der vorbestimmte einzuhaltende Stromwert nicht für alle Betriebsbedingungen derselbe sein. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, bei extrem trockener Luft in der Sprühkabine einen anderen konstant bleibenden Wert einzustellen als bei extrem feuchter Luft. Ähnliches gilt für sonstige veränderliche Umgebungsbedingungen wie z.B. die räumliche Beziehung zwischen Sprüheinrichtung und Werkstück. Aus diesen Gründen kann es also zweckmäßig sein, den einzuhaltenden Stromwert in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit und/oder sonstigen Umgebungsbedingungen zu ändern.

[0011] Wenn die Versorgungsspannung der Elektroden zur Konstanthaltung des Betriebsstroms geändert werden muß, lassen diese Änderungen auch Rückschlüsse auf richtigen oder fehlerhaften Betrieb zu. Beispielsweise besteht bei einem Kurzschluß, bei zunehmender Verschmutzung oder bei einer in Hinblick auf einen Spannungsdurchbruch gefahrlichen Annäherung des Werkstücks an die Sprühvorrichtung die Tendenz zu einem steilen Stromanstieg, dem durch entsprechende Verminderung der Spannung gegengesteuert wird. Die Versorgungsspannung der Elektroden wird ständig gemessen, und wenn sie einen Grenzwert unterschreitet, kann ein Alarmsignal erzeugt und/oder die Beschichtungsanlage abgeschaltet werden. Der Spannungsgrenzwert kann unter Umständen in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen eingestellt und selbsttätig geändert werden. Ein Alarmsignal kann auch dann erzeugt werden, wenn die Versorgungsspannung sich bei der Regelung unzulässig schnell ändert, oder wenn sich der Betriebsstrom selbst innerhalb einer vorgegebenen Zeit um mehr als ein zulässiges Maß ändert, etwa wenn die Stromregelung versagt oder zu träge arbeitet. Schließlich kann auch eine zu hohe Betriebsspannung eine Fehlermeldung auslösen.

[0012] Die beschriebene Einregelung des Korona-Betriebsstroms auf einen bestimmten, in der Regel konstanten Wert erfolgt während des normalen Beschichtungsbetriebes. Bis bei Inbetriebnahme der Anlage der gewünschte Stromwert erreicht wird, kann dagegen zunächst der gemessene Betriebsstrom durch Vergleich mit vorgegebenen spannungsabhängigen Daten daraufhin überwacht werden, ob er zulässige Werte unter- oder insbesondere überschreitet, vorzugsweise in der aus der erwähnten DE-OS 34 45 946 an sich bekannten Weise. Bei unzulässigen Abweichungen des Stromes wird ein Alarmsignal erzeugt bzw. die Anlage abgeschaltet, während bei fehlerfreiem Erreichen des vorgesehenen Stromwertes die Stromregelung eingeschaltet wird, wobei nun zur Betriebsüberwachung festgestellt wird, ob die Versorgungsspannung über dem vorgeschriebenen Mindestwert bleibt. Die Umschaltung der Anlage vom Stromschwellwertbetrieb auf Konstantstrombetrieb kann selbsttätig beispielsweise bei Überschreiten einer vorbestimmten Spannung des Hochspannungserzeugers nach dessen Einschaltung erfolgen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Betriebssteuerung einer elektrostatischen Beschichtungsanlage
in der das von einer Sprühvorrichtung zerstäubte Beschichtungsmaterial durch Koronaentladung mit Hilfe von Elektroden aufgeladen wird, die an einen Hochspannungserzeuger mit änderbarer Hochspannung angeschlossen sind, für leitfähiges und beim Absprühen auf Erdpotential liegendes Beschichtungsmaterial,
wobei der der Koronaentladung entsprechende Betriebsstrom gemessen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß während des Betriebes der Beschichtungsanlage der Korona-Betriebsstrom auf einem vorbestimmten Wert durch einen geschlossenen Regelkreis festgehalten wird, in dem der gemessene Strom die Regelgröße darstellt und der Regler je nach Abweichungen der Regelgröße vom Sollwert eine Stellgröße zur Steuerung der Versorgungsspannung der Elektroden erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert konstant ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der festzuhaltende Stromwert in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit und/oder sonstigen Umgebungsbedingungen eingestellt oder geändert wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung der Elektroden in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit gesteuert wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betriebsüberwachung festgestellt wird, ob die Versorgungsspannung der Elektroden einen zulässigen Wert unterschreitet.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn die Versorgungsspannung sich bei der Stromregelung unzulässig schnell ändert.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn sich der Betriebsstrom innerhalb einer vorgegebenen Zeit um mehr als ein zulässiges Maß ändert.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Betriebsstrom durch Vergleich mit vorgegebenen spannungsabhängigen Werten Überwacht wird, bis er den vorgesehenen festzuhaltenden Wert erreicht, und daß bei unzulässigen Abweichungen des Stroms ein Alarmsignal erzeugt wird, während bei fehlerfreiem Erreichen des vorgesehenen Stromwertes die Beschichtungsanlage auf den Betrieb mit dem konstanten bzw. vorbestimmten Stromwert umgeschaltet wird.

Claims

1. Method of controlling the operation of an electrostatic coating installation,
in which the coating material, which has been atomised by a spraying device, is charged by corona discharge with the aid of electrodes which are connected to a high voltage generator with a variable high voltage, for conductive coating material which is at earth potential during spraying,
whereby the operating current corresponding to the corona discharge is measured,
characterised in that
the corona operating current is held at a predetermined value during the operation of the coating installation by a closed control circuit in which the measured current represents the control parameter and the controller produces a controlled parameter to control the supply voltage to the electrodes in dependence on deviations of the control parameter from the desired value.

2. Method as claimed in Claim 1, characterised in that the predetermined value is constant.

3. Method as claimed in Claim 1, characterised in that the current value which is to be held constant is adjusted or altered in dependence on the atmospheric humidity and/or other environmental conditions.

4. Method as claimed in one of the preceding claims, characterised in that the supply voltage of the electrodes is controlled in dependence on the atmospheric humidity.

5. Method as claimed in one of the preceding claims, characterised in that for the purpose of operational monitoring it is determined whether the supply voltage of the electrodes falls below an acceptable value.

6. Method as claimed in one of the preceding claims, characterised in that an alarm signal is produced if the supply voltage changes impermissibly rapidly during the current regulation.

7. Method as claimed in one of the preceding claims, characterised in that an alarm signal is produced if the operating current varies within a predetermined time by more than an unacceptable amount.

8. Method as claimed in one of the preceding claims, characterised in that the operating current is initially monitored by comparison with predetermined voltage-dependent values until it reaches the intended value to be held and that an alarm signal is produced in the event of impermissible variations of the current whilst the coating installation is switched over to operation with the constant or predetermined current value if the intended current value is reached without fault.

Revendications

1. Procédé pour commander le fonctionnement d'une installation de revêtement électrostatique, dans lequel le matériau de revêtement vaporisé par un dispositif de pulvérisation est chargé par décharges Corona à l'aide d'électrodes qui sont reliées à un générateur de haute tension à haute tension variable, pour un matériau de revêtement conducteur et se trouvant au potentiel de la terre lors de la pulvérisation le courant de service correspondant aux décharges Corona étant mesuré, caractérisé en ce que, pendant le fonctionnement de l'installation de revêtement, le courant de service est maintenu à une valeur prédéterminée par un circuit de régulation fermé, dans lequel le courant mesuré représente la grandeur de réglage et le régulateur produit, suivant les écarts entre la grandeur de réglage et la valeur de consigne, une grandeur de réglage destinée à la commande de la tension d'alimentation des électrodes.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur prédéterminée est constante.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de courant à maintenir est réglée ou modifiée en fonction de l'humidité de l'air et/ou de toutes autres conditions ambiantes.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension d'alimentation des électrodes est commandée en fonction de l'humidité de l'air.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour contrôle le fonctionnement, on détermine si la tension d'alimentation des électrodes descend en dessous d'une valeur autorisée.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on produit un signal d'alarme si la tension, d'alimentation varie avec une rapidité inacceptable lors du réglage du courant.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on produit un signal d'alarme si le courant de service varie, dans les limites d'un temps prédéterminé, de plus d'une quantité acceptable.

8. Procédé sel on l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on contrôle d'abord le courant de service par comparaison avec des valeurs prédéterminées dépendant de la tension, jusqu'à ce qu'il atteigne la valeur prévue qui doit être maintenue, et en ce que, en cas de variations inacceptables du courant, on produit un signal d'alarme, alors que une fois atteinte correctement la valeur de courant prévue, l'installation de revêtement est commutée sur le fonctionnement avec la valeur de courant constante ou prédéterminée.