Spritzvorrichtung

Abstract

 Die Spritzvorrichtung zum Beschichten von Materialflächen mit einem spritzbaren Medium wie z.B. Farbe enthält wenigstens eine Spritzpistole (4), die unter hohem Druck einen in Richtung des Beschichtungsvorganges schmalen Strahl des Mediums gegen die Materialfläche (9) richtet. Damit die Beschichtungsfläche (9) einen exakten, scharfen Rand erhält, ist eine Abdeckeinrichtung (7) erforderlich. Wenn die zu beschichtende Materialfläche (9) von einem vorangegangenen Lackiervorgang noch naß ist, muß zwischen der Abdeckeinrichtung (7) und der Beschichtungsfläche (9) ein kleiner Spalt (10) verbleiben, der im Falle einer langgestreckten Abdeckleiste einen Venturi-Effekt hervorrufen würde, wobei in dem Spalt (10) die beschleunigte Luft Mediumpartikel mit sich führen würde. Ein derartiger Venturi-Effekt wird dadurch vermeiden, daß als Abdeckeinrichtung eine kreisförmige Abdeckscheibe (17) verwendet wird, die während des Spritzvorganges um ihre Achse rotiert und stets so positioniert ist, daß sie den Mediumstrahl "abschneidet". Die Abdeckscheibe (17) wird während eines Spritzvorganges so gedreht, daß die maximal eine volle Umdrehung ausführt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Spritzvorrichtung zum Beschichten von Materialflächen mit einem spritzbaren Medium wie z.B. Lackfarbe, wobei die Spritzvorrichtung grundsätzlich für alle Arten spritzbarer Medien verwendbar ist. Eine Spritzvorrichtung der betrachteten Art hat eine Spritzeinrichtung, die in einem vorgegebenen, im allgemeinen einstellbaren Abstand von der Materialfläche relativ zu dieser bewegbar ist, wobei dies sowohl die Fälle einschließt, in denen entweder die Spritzeinrichtung oder die Materialfläche stationär verbleibt, als auch eine Anordnung, bei der sich sowohl Spritzeinrichtung als auch Materialfläche bewegen, was bei gegenläufigen Bewegungsrichtungen zu besonders kurzen Taktzeiten eines Spritzvorganges führt.

[0002] Mit einer Spritzvorrichtung der hier betrachteten Art wird ein Mediumstrahl gegen die Materialfläche gespritzt, der in Bewegungsrichtung des Beschichtungsvorganges eine geringe Breite in der bevorzugten Größenordnung von ca. 3-20 mm haben kann, während er in hierzu senkrechter Richtung verhältnismäßig langgestreckt sein kann. Der Mediumstrahl kann aber auch eine andere Querschnittsform haben.

[0003] Häufig soll ein Objekt mit einer Spritzvorrichtung der vorstehend skizzierten Art in der Weise beschichtet werden, daß die beschichtete Fläche einen genau vorgesehenen Rand erhält, über den sich das aufgespritzte Medium nicht hinaus erstrecken soll. Als Beispiel eines solchen Beschichtungsvorganges, bei dem eine exakte Beschichtungskante gefordert ist, sei das Aufspritzen schwarzer Farbe auf die sogenannten Schweller einer Kraftfahrzeugkarosserie genannt, wobei die schwarze Farbe keinesfalls über die obere Randkante des Schwellers hinaus in den Zwischenraum zwischen Fahrzeugtür und Schweller oder gar auf die angrenzenden Bereiche der bereits fertig lackierten Tür geraten darf.

[0004] Wenn bei diesem selbstverständlich nur beispielhaften, jedoch typischen Anwendungsfall die bei dem vorangegangenen Lackiervorgang der Karosserie auch auf den Schweller aufgetragene Farbe in einem anschließenden Trocknungsvorgang getrocknet wurde, läßt sich eine exakte Oberkante der anschließend aufgespritzten schwarzen Farbe dadurch sicherstellen, daß die angrenzenden Bereiche mit einem Klebeband abgedeckt werden, das nach dem Spritzvorgang wieder abgenommen wird. Das Abdecken mit Klebeband ist jedoch ein zeitaufwendiger Vorgang und -wie gesagt- nur bei einem trockenen Untergrund möglich.

[0005] Es ist auch bereits versucht worden, bei einer Beschichtungsfläche mit geradliniger Randkante, wie sie z.B. bei einem Schweller gefordert ist, eine sich über die Länge der Randkante erstreckende Abdeckleiste in einem minimalen Abstand von der noch von einem vorhergehenden Lackiervorgang nassen Beschichtungsfläche anzuordnen, um auf diese Weise den Mediumstrahl zu begrenzen. Da der Mediumstrahl jedoch unter hohem Druck ausgestoßen wird und demzufolge die davor befindliche Luft verdrängt, wird diese teilweise in den langgestreckten Spalt zwischen der Abdeckleiste und dem zu beschichtenden Objekt gedrückt, wobei hier ein Venturi-Effekt auftritt und die Luft Medium-Partikel mitreißt. Dies hat zur Folge, daß keine scharfe Randkante der Beschichtungsfläche entsteht, vielmehr wird das aufgespritzte Medium, beispielsweise schwarze Farbe, von der durch den Venturi-Effekt beschleunigten Luft in die angrenzenden Bereiche mitgerissen und dort abgelagert.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzvorrichtung der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, daß sie einen Beschichtungsvorgang mit exakt eingehaltener Randbegrenzung ausführen kann.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0008] Die erfindungsgemäße Spritzvorrichtung enthält als Abdeckeinrichtung zur Begrenzung des beschichteten Bereichs eine kreisförmige Abdeckscheibe, die während desSpritzvorgangs um ihre Achse rotiert und stets so positioniert ist, daß sie mit einem der zu beschichtenden Materialfläche am nächsten liegenden Kreisabschnitt den Mediumstrahl begrenzt. Wenn der Mediumstrahl im Verlaufe des Beschichtungsvorganges die zu beschichtende Fläche überstreicht, folgt die kreisförmige Abdeckscheibe hierbei der Bewegung des Mediumstrahls und begrenzt dessen oberen oder unteren Randbereich, wodurch die angestrebte exakte Randkante aus dem nachfolgend angegebenen Grund erzielt wird.

[0009] Da die kreisförmige Abdeckscheibe keinenlanggestreckten Spalt zwischen sich und der zu beschichtenden Materialfläche bildet, sondern -im Falle einer nassen Materialfläche- einen punktförmigen Zwischenraum minimaler Breite, zu dessen beiden Seiten der Abstand der Abdeckscheibe von der zu beschichtenden Materialfläche zunehmend ansteigt, tritt zwischen der kreisförmigen Abdeckscheibe und der Materialfläche kein Venturi-Effekt auf, so daß keine Medium-Partikel in den Zwischenraum zwischen der Abdeckscheibe und der Materialfläche mitgerissen werden können. Dies bedeutet, daß die Abdeckscheibe den schmalen, scharfen Mediumstrahl exakt "abschneidet", wodurch eine haarscharfe Randbegrenzung der Beschichtungsfläche entsteht.

[0010] Hierbei ist wichtig, daß die kreisförmige Abdeckscheibe während des Spritzvorganges rotiert, da sich an ihrer Abdeckfläche das abgeschirmte Medium anlagert. Wenn - wie dies erfindungsgemäß vorgeschlagen wird- die Abdeckscheibe während eines Spritzvorganges von einem zugehörigen Motor mit einer solchen Geschwindigkeit um ihre Achse gedreht wird, daß sie dabei maximal eine volle Umdrehung ausführt, ist gewährleistet, daß stets ein neuer, von Medium freier Umfangsabschnitt der Abdeckscheibe den Mediumstrahl begrenzt, so daß eine fehlerlose Randkante entsteht.

[0011] Die vorliegende Erfindung umfaßt selbstverständlich auch eine solche Ausgestaltung, bei der zwei Abdeckscheiben angeordnet sind, die dann eine haarscharfe Oberkante und Unterkante des Beschichtungsbereiches gewährleisten können.

[0012] Die Abdeckscheibe muß nach jedem einzelnen Beschichtungsvorgang gereinigt werden, damit keine Ablagerungen die Exaktheit der Randbegrenzung beeinträchtigen können. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Spritzvorrichtung mit einer Reinigungsstation für die Abdeckscheibe versehen ist, in der die Scheibe vorzugsweise mittels Bürsten und gegebenenfalls unter Einsatz eines Reinigungsmittels gereinigt wird.

[0013] In näherer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Spritzvorrichtung einen Rahmen mit in Längsrichtung verlaufenden Schienen aufweist, auf denen ein Schlitten verfahrbar ist, an dem die Spritzeinrichtung und die Abdeckscheibe gehalten sind. Der Schlitten wird zweckmäßigerweise von einem Motor angetrieben, und zwar beim Spritzvorgang vorzugsweise entgegen der Bewegungsrichtung des zu beschichtenden Objektes.

[0014] Der Rahmen kann aber auch stationär neben einem Förderband oder einer Lackierstraße angeordnet sein, auf der beispielsweise in einem bestimmten Takt Kraftfahrzeugkarosserien durchlaufen, deren Schweller nach einem vorausgegangenen Lackiervorgang schwarz beschichtet werden. Wenn die Spritzvorrichtung nach einem Vorschlag der Erfindung eine Sensoreinrichtung, beispielsweise mit zwei Ultraschallsensoren hat, von denen einer unter das Objekt fährt, um dessen Höhenlage zu erfassen, während der andere Sensor den seitlichen Abstand des Objektes erfaßt, kann eine mit der Sensoreinrichtung verbundene Rechnereinheit mit einer Steuereinrichtung vor Beginn eines Spritzvorgangs die Spritzeinrichtung und die Abdeckscheibe positionieren, beispielsweise auf die der jeweiligen (im gewissen Umfang variablen) Lage entsprechende Höhe einstellen, wozu die Spritzeinrichtung und die Abdeckscheibe vertikal und horizontal bewegbar angeordnet sind. Wenn dann die Karosserie eine bestimmte Startposition erreicht hat, kann der Schlitten mit der Spritzeinrichtung und der Abdeckscheibe in entgegengesetzter Richtung zur Förderrichtung der Karosserie entlang des Rahmens verfahren werden, woraus eine hohe Auftragsgeschwindigkeit und eine kurze Taktzeit resultiert.

[0015] Die Spritzeinrichtung enthält wenigstens eine Spritzpistole, die den schmalen, langgestreckten Mediumstrahl erzeugt, der die Beschichtung im Bereich der angestrebten scharfen Randkante vornimmt. Abgesehen davon, daß zur Erzeugung einer weiteren scharfen Ober- oder Unterkante eine weitere, derartige Spritzpistole vorgesehen sein kann, kann die Spritzeinrichtung auch eine oder mehrere weitere Spritzpistolen enthalten, die in einem mittleren Bereich einen großflächigen Mediumstrahl abgibt, wobei dieser Strahl keine scharfe Randbegrenzung erfahren soll.

[0016] Um die Abdeckscheibe nach jedem Spritzvorgang schnell und einfach reinigen zu können, kann an einem Endbereich des Rahmens eine Reinigungsstation vorzugsweise mit einer rotierenden Bürste vorgesehen sein, an die sich die Abdeckscheibe mit der zu reinigenden Fläche mit geringem Druck anlegt, woraufhin die Abdeckscheibe von ihrem Motor mit im Vergleich zum Spritzvorgang erheblich erhöhter Drehzahl gedreht wird, wobei die anhaftenden Mediumreste in kürzester Zeit entfernt werden. Bei dieser schnellen und wirkungsvollen Reinigung der Abdeckmaske erweist sich wiederum die Scheibenform als äußerst vorteilhaft, so daß die Taktzeit des Spritzvorgangs durch den Reinigungsvorgang praktisch nicht verlängert ist. Die gereinigte Abdeckscheibe wird zweckmäßigerweise mit einem Luftstrom getrocknet, bevor sie wieder zurückverfahren wird.

[0017] Mit der erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung läßt sich ein Beschichtungsvorgang mit einer oder zwei in Bewegungsrichtung des Beschichtungsvorgang verlaufenden exakt scharfen Randkanten ausführen, auch wenn die zu beschichtende Materialfläche sich in einem nassen Zustand befindet, so daß sie nicht abgeklebt werden könnte. Der scharfe Rand wird automatisch durch die mit geeigneter Geschwindigkeit rotierende kreisförmige Abdeckscheibe erzeugt, die anschließend schnell und einfach wieder gereinigt werden kann und erneut einsatzbereit ist. Die Spritzvorrichtung ist für alle spritzbaren Medien geeignet und kann nicht nur auf ebenen Beschichtungsflächen eine scharfe Randkontur erzeugen, sondern auch auf gewölbten Flächen oder einem kreiszylindrischen Objekt, das während des S pritzvorganges um seine Achse gedreht wird, während Spritzeinrichtung und Abdeckscheibe in ihren Positionen verbleiben. Da die Spritzvorrichtung mit einer Rechner- und Steuereinheit für die Abdeckscheibe und Spritzpistolen versehen ist, können nicht nur geradlinie, sondern in Bewegungsrichtung des Spritzvorganges beliebig gewölbte, scharfe Randkanten erzeugt werden.

[0018] Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung naher erläutert. Dabei zeigen auf weitgehend schematische Weise:

Fig. 1

in einer reinen Schemaskizze das erfindungsgemäße Prinzip beim Spritzen eines Schwellers einer Kraftfahrzeugkarosserie;

Fig. 2

die ungefähre Querschnittsform des schmalen Mediumstrahls einer Hochdruck-Spritzpistole der erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung;

Fig. 3

eine Seitenansicht wesentlicher Teile einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung;

Fig. 4

eine Aufsicht A-A auf die Ausführungsform gemäß Fig. 3;

Fig. 5

eine Stirnansicht B der Ausführungsform gemäß den Figuren 3 und 4 und

Fig. 6

eine Seitenansicht einer Reinigungsstation der Spritzvorrichtung gemäß Fig. 3.

[0019] Es wird zunächst auf die Schemaskizze der Figur 1 Bezug genommen, in der ein Schweller 1 einer Kraftfahrzeugkarosserie im Querschnitt angedeutet ist, über dem sich eine Fahrzeugtür 2 befindet. Zwischen beiden Bauteilen verbleibt ein kleiner Spalt 3.

[0020] Üblicherweise wird der Schweller 1 mit der übrigen Karosserie zunächst fertig lackiert, bevor er mit schwarzer Farbe übersprüht wird. Bei diesem Sprühvorgang kann die Lackfarbe auf dem Schweller bei Anwendung der erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung noch naß sein, so daß kein vorausgegangener Trocknungsvorgang erforderlich ist.

[0021] Die erfindungsgemäße Spritzvorrichtung enthält eine obere Spritzpistole 4, die unter hohem Druck von beispielsweise 150 bar einen Mediumstrahl 5 abgibt, der in etwa die in Figur 2 dargestellte Querschnittsform hat. Unterhalb der Spritzpistole 4 ist eine weitere Spritzpistole 6 gehalten, deren Mediumstrahl nicht schmal, sondern großflächig ist.

[0022] Um im Bereich des oberen Randes des Schwellers 1 eine exakt geradlinige Beschichtungsbegrenzung zu erhalten, die -anders als in der schematischen Darstellung der Figur 1- mit der Oberkante des Schwellers 1 übereinstimmen kann, ist als Sprühstrahlbegrenzung eine kreisförmige Abdeckscheibe 7 angeordnet, deren Zentrum mit einem zugehörigenMotor 8 versehen ist, der die Abdeckscheibe 7 während eines Spritzvorganges mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit um ihre Achse dreht. Zwischen der zu beschichtenden Materialfläche 9 und der Abdeckscheibe verbleibt dabei ein minimaler Spalt 10, in den jedoch aus den weiter oben dargelegten Gründen keine Mediumpartikal eingesaugt werden, da an diesem Spalt 10 kein Venturi-Effekt auftritt. Die Abdeckscheibe 10 "schneidet" mit einem infolge ihrer Rotation stets neuen Umfangsabschnitt den Mediumstrahl 5 derart ab, daß ein haarscharfer, exakt geradlinier Beschichtungsrand entsteht.

[0023] Vor Beginn des Spritzvorgangs wird mittels zweier nicht dargestellter Ultraschallsensoren die Lage der sich auf die Spritzvorrichtung zu bewegenden Karosserie erfaßt, indem diese am Anfangs- und Endbereich des Schwellers 1 den seitlichen Abstand von einem Bezugspunkt 19 und den Höhenabstand von einem Bezugspunkt 20 erfassen, und zwar auf beiden Seiten der Karosserie. Die Ausgangswerte der Ultraschallsensoren werden einer nicht dargestellten Rechner- und Steuereinheit zugeführt, die in Abhängigkeit von diesen Meßwerten die Position der Spritzpistolen 4, 6 und Abdeckscheibe 7 einstellt.

[0024] Wie die Figuren 3 bis 5 zeigen, enthält die Spritzvorrichtung einen stationären Rahmen 11 mit zwei Stirnwänden 12, zwischen denen horizontale Schienen 13 verlaufen.

[0025] Auf den Schienen 13 ist ein Schlitten 14 verschieblich geführt, der hierzu antriebsmäßig mit einem Motor verbunden ist. An dem Schlitten 14 befindet sich eine Gestängeanordnung 15, an der zwei Spritzpistolen, sogenannte Mini airless Spritzpistolen 4, 6, sowie die kreisförmige Abdeckscheibe 7 mit ihrem Motor 8 gehalten sind. Die Abdeckscheibe 7 ist mit ihrem Motor 8 über eine Schwenkarmeinrichtung 16 an der Gestängeanordnung 15 gehalten, wobei ein Schwenkantrieb zum Verschwenken der kreisförmigen Abdeckscheibe 7 angeordnet ist.

[0026] Die Spritzpistolen 4, 6 und die Abdeckscheibe 7 sind in vertikaler und horizontaler Richtung verstellbar, und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des zu beschichtenden Objekts.

[0027] Der Druck, mit dem die Spritzpistolen das spritzbare Medium ausstoßen, ist mittels Druckregler 18 einstellbar.

[0028] An einem Endbereich der Schienen 13 befindet sich die Reinigungsstation 21, die ein Gehäuse 22 mit einem Reinigungsmittelbad aufweist. In das Gehäuse greift eine Bürste 23 ein, die mittels einer Kolben/Zylindereinheit 24 aus der gestrichelt dargestellten, nach unten in das Reinigungsmittelbad geneigten Lage angehoben und leicht gegen die nicht dargestellte, zu reinigende Abdeckscheibe 7 angedrückt wird, woraufhin diese mit erhöhter Geschwindigkeit gedreht wird. Die gereinigte Scheibe wird dann mittels eines Lufttrockners getrocknet, so daß der gesamte Reinigungsvorgang in 2-3 s beendet ist. Beim Spritzvorgang werden die Abdeckscheibe 7 und die Spritzpistole 4, 6 in einer Richtung A bewegt (siehe Fig. 4), die der Bewegungsrichtung B der Karosserie entgegengesetzt ist, wobei sich die Abdeckscheibe in Richtung des Pfeils C dreht. Auf dieseWeise kann ein Schweller in ca. 1,6 s mit schwarzer Farbe lackiert werden.

[0029] Die Erfindung ist nicht auf den eingangs genannten, bevorzugten Bereich der Breite des Mediumstrahls begrenzt, sondern auch bei Mediumstrahlen größerer Breite, z.B. mit Luftzerstäubung, anwendbar, wobei erforderlichenfalls eine Abdeckscheibe eines größeren Durchmessers angeordnet wird.

[0030] Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, daß die Abdeckscheibe nicht-schwenkbar an dem Schlitten gehalten ist.

Ansprüche

1. Spritzvorrichtung zum Beschichten von Materialflächen mit einem spritzbaren Medium wie z.B. Farbe, mit einer Spritzeinrichtung, die in einem vorgegebenen Abstand von der Materialfläche relativ zu dieser bewegbar ist und beim Spritzvorgang einen in Richtung der Relativbewegung schmalen Strahl des Mediums gegen die Materialfläche richtet, und mit einer Abdeckeinrichtung zur Begrenzung des mit dem Medium beschichteten Bereichs der Materialfläche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckeinrichtung eine kreisförmige Abdeckscheibe (7) ist, die während des Spritzvorgangs um ihre Achse (18) rotiert und stets so positioniert ist, daß sie mit einem der Materialfläche (9) benachbarten Flächenabschnitt den schmalen Mediumstrahl (5) begrenzt, wobei ein kleiner Spalt (10) zwischen ihrem Rand und der zu beschichtenden Materialfläche (9) verbleibt.

2. Spritzvorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch einen Rahmen (11) mit Schienen (13), auf denen ein Schlitten (14) verfahrbar ist, an dem die Spritzeinrichtung (4, 6) und die Abdeckscheibe (7) gehalten sind.

3. Spritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzeinrichtung eine in Bewegungsrichtung des Beschichtungsvorganges schmalen, in hierzu senkrechter Richtung langgestreckten Mediumstrahl (5) erzeugende Spritzpistole (4) und gegebenenfalls eine oder mehrere weitere Spritzpistolen (4, 6) aufweist.

4. Spritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
ferner gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Lage des zu beschichtenden Objektes (1) und eine mit der Sensoreinrichtung verbundene Rechner- und Steuereinrichtung, die vor Beginn eines Spritzvorganges die Spritzpistolen (4, 6) und die Abdeckscheibe (7) positioniert.

5. Spritzvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung zwei Ultraschallsensoren aufweist, die den seitlichen Abstand und den Höhenabstand von zwei Bezugspunkten (19, 20) des zu beschichtenden Objektes (1) in dessen Anfangsbereich und Endbereich messen, wodurch die räumliche Lage des zu beschichtenden Objektes relativ zu der Spritzvorrichtung ermittelt wird.

6. Spritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (7) während eines Spritzvorgangs von einem zugehörigen Motor (8) mit einer solchen Geschwindigkeit um ihre Achse (18) gedreht wird, daß sie dabei maximal eine Drehung von 359° ausführt.

7. Spritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (7) und die Spritzpistole(n) (4, 6) beim Spritzvorgang entgegen der Bewegungsrichtung (B) des zu beschichtenden Objektes (1) verfahren werden, und daß die Abdeckscheibe (7) entgegen dieser Bewegungsrichtung des Objektes rotiert.

8. Spritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Medium auf eine von einem vorangegangenen Beschichtungsvorgang,z.B. Lackiervorgang, nasse Fläche oder aber auf eine trockene Fläche aufgespritzt wird.

9. Spritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
ferner gekennzeichnet durch eine Reinigungsstation (21) für die Abdeckscheibe.

10. Spritzvorgang nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsstation (21) eine schwenkbare Bürste (23) aufweist, die sich an die Abdeckscheibe (7) mit leichtem Druck anlegt, und daß die Abdeckscheibe (7) beim Reinigungsvorgang mit erhöhter Geschwindigkeit rotiert.

Zeichnung