Die Erfindung betrifft eine Lackierkabine mit einer Beschichtungsmittelleitung zum Durchleiten eines Beschichtungsmittels, insbesondere in einer Lackieranlage mit einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Herstellungsverfahren zur Herstellung einer solchen Beschichtungsmittelleitung.
Moderne Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen weisen in der Regel eine elektrostatische Beschichtungsmittelaufladung auf, die den zu applizierenden Lack elektrostatisch auflädt, damit der Lack besser an dem zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteil anhaftet, das deshalb elektrisch geerdet ist.
Eine Möglichkeit zur technischen Realisierung einer derartigen elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung besteht in einer sogenannten Direktaufladung, bei welcher der zu applizierende Lack selbst elektrostatisch aufgeladen wird und deshalb bereits in den Beschichtungsmittelleitungen innerhalb der Applikationstechnik (z.B. Zerstäuber, etc.) auf einem hohen elektrischen Potential liegt.
Die eigentliche Lackierung erfolgt hierbei in der Regel durch Lackierroboter innerhalb einer Lackierkabine, wobei die Lackierroboter durch Beschichtungsmittelleitungen mit dem zu applizierenden Lack versorgt werden. Diese Beschichtungsmittelleitungen führen von einer außerhalb der Lackierkabine befindlichen Farbversorgung zu dem Zerstäuber auf dem Lackierroboter, wobei der Lackierroboter zusätzlich eine Hochspannungskaskade trägt, um den zu applizierenden Lack elektrostatisch aufzuladen. Die zur elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung erforderliche Hochspannung innerhalb der Lackierkabine birgt grundsätzlich ein Gefahrenpotential, so dass innerhalb der Lackierkabine auch eine Brandschutzeinrichtung (z.B. Sprinkleranlage, CO2-Löschanlage, Brandschutzsensor) installiert ist, die im Brandfall eingreifen kann, um zu verhindern, dass die Hochspannung der elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung einen Brand oder einen sonstigen Schaden verursacht.
Darüber hinaus weisen diese herkömmlichen Lackieranlagen in der Regel eine Erdungsschnittstelle auf, die innerhalb der Lackierkabine oder zumindest an der Kabinenwand angeordnet ist und die Beschichtungsmittelleitungen dort elektrisch erdet. Dadurch wird verhindert, dass das innerhalb der Lackierkabine an der Beschichtungsmittelleitung anliegende Hochspannungspotential entlang der Beschichtungsmittelleitung nach außen tritt, was dort zu einem Brand oder einer sonstigen Störung führen könnte. Dies ist um so beachtlicher, weil die Brandschutzeinrichtung innerhalb der Lackierkabine angeordnet ist und deshalb nur bei solchen hochspannungsbedingten Störfällen greifen kann, die innerhalb der Lackierkabine auftreten. Die vorstehend erwähnten herkömmlichen Erdungsschnittstellen für Beschichtungsmittelleitungen weisen in der Regel sogenannte Erdungsschottplatten auf, die mit verschiedenen Nachteilen verbunden sind.
Zum einen benötigen derartige Erdungsschnittstellen eine hohe Anzahl von Schlauchverschraubungen, über die das elektrostatisch aufgeladene Beschichtungsmittel eine Verbindung zu dem jeweiligen Erdungsanschluss bekommt, wobei für jeden Lackierroboter bis zu 56 Schlauchverschraubungen erforderlich sein können.
Zum anderen sind zur mechanischen Befestigung der herkömmlichen Erdungsschnittstellen zusätzliche Bauteile erforderlich, wie beispielsweise Winkelplatten, Schottplatten, Schottverschraubungen, Zugentlastungen, Abdeckungen, Folien, etc.
Darüber hinaus ist zu beachten, dass für die Lackierroboter innerhalb der Lackierkabine entsprechend dem jeweiligen Einsatzfeld unterschiedliche Montagemöglichkeiten (z.B. oben, unten, direkt an der Kabinenwand oder mit einem Abstand zur Kabinenwand) bestehen, so dass auch die Erdungsschnittstellen entsprechend angepasst werden müssen, was eine Standardisierung der Erdungsschnittstellen erschwert oder sogar unmöglich macht. In der Praxis werden bei der Montage einer Lackieranlage vor Ort oftmals zusätzliche Anpassungskonstruktionen erforderlich, was die Montage erschwert.
Ferner ist zum Stand der Technik hinzuweisen auf die Patentanmeldung
Aus
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Schließlich ist zum Stand der Technik noch hinzuweisen auf
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit zur elektrischen Erdung einer Beschichtungsmittelleitung in einer Lackierkabine zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Lackierkabine gemäß dem Hauptanspruch bzw. durch ein entsprechendes Herstellungsverfahren gemäß dem Nebenanspruch gelöst.
Die Erfindung umfasst eine komplette Lackierkabine zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen, wobei die Lackierkabine eine Beschichtungsmittelleitung aufweist, die ein innerhalb der Lackierkabine befindliches Applikationsgerät (z.B. Rotationszerstäuber) mit dem zu applizierenden Beschichtungsmittel versorgt.
Die Beschichtungsmittelleitung wird hierbei durch eine Kabinenwand der Lackierkabine hindurch aus einem Kabinenaußenraum in einen Kabineninnenraum geführt, wobei sich ein Potentialausgleichselement innerhalb der Beschichtungsmittelleitung von dem Kabinenaußenraum durch die Kabinenwand hindurch erstreckt, so dass sich das freie Ende des Potentialausgleichselements und damit der Startpunkt der Erdungsschnittstelle in dem Kabineninnenraum befindet. Dies ist vorteilhaft, weil dann in dem Kabinenaußenraum auf zusätzliche Brandschutzeinrichtungen verzichtet werden kann, da sich dann dort kein Hochspannungspotential befindet.
Die Erfindung sieht eine Beschichtungsmittelleitung (z.B. Schlauchleitung) vor, die zum Durchleiten eines Beschichtungsmittels (z.B. Lack) in einer Beschichtungsanlage geeignet ist, insbesondere in einer Lackieranlage mit einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung. Die erfindungsgemäße Beschichtungsmittelleitung weist in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen hohlen Leitungsinnenraum zum Durchleiten des Beschichtungsmittels und eine Leitungswandung auf, die den hohlen Leitungsinnenraum umgibt. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Beschichtungsmittelleitung ein elektrisch leitfähiges Potentialausgleichselement (z.B. ein Erdungselement) auf, um das in dem hohlen Leitungsinnenraum der Beschichtungsmittelleitung befindliche Beschichtungsmittel (z.B. Lack) elektrisch mit einem Referenzpotential (z.B. Erd- bzw. Massepotential) zu verbinden, wobei sich das Potentialausgleichselement in axialer Richtung entlang der Beschichtungsmittelleitung erstreckt. Im Gegensatz zu der eingangs erwähnten Beschichtungsmittelleitung gemäß
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Potentialausgleichselement (z.B. Erdungselement) langgestreckt und mit einem Ende an das Referenzpotential (z.B. Erd- bzw. Massepotential) angeschlossen und ragt mit seinem gegenüberliegenden freien Ende axial in den Leitungsinnenraum der Beschichtungsmittelleitung hinein. Das erfindungsgemäße Potentialausgleichselement ist also vorzugsweise lanzenförmig und kann deshalb auch als Erdungslanze bezeichnet werden.
Im Betrieb ragt das elektrisch geerdete Potentialausgleichselement mit seinem freien Ende in Strömungsrichtung in die Beschichtungsmittelleitung hinein, so dass die Beschichtungsmittelsäule stromaufwärts vor dem freien Ende des Potentialausgleichselements elektrisch geerdet ist, wohingegen die Spannung des Beschichtungsmittels in der Beschichtungsmittelsäule stromabwärts hinter dem freien Ende des Potentialausgleichselements im Wesentlichen linear zu dem Abstand gegenüber dem freien Ende des Potentialausgleichselements zunimmt. Das freie Ende des Potentialausgleichselements bildet also einen Startpunkt der erfindungsgemäßen Erdungsschnittstelle und sollte deshalb im Betrieb möglichst an einer konstanten Position verbleiben. Im Betrieb können jedoch verschiedene Kräfte auf das freie Ende des Potentialausgleichselements wirken und dadurch eine Verschiebung des freien Endes des Potentialausgleichselements bewirken. Beispielsweise kann eine Änderung der Strömungsrichtung des Beschichtungsmittels innerhalb der Beschichtungsmittelleitung zu einer solchen Verschiebung des Potentialausgleichselements führen. Das erfindungsgemäße Potentialausgleichselement ist jedoch vorzugsweise so ausgebildet, dass die axiale Länge des Potentialausgleichselements unabhängig von der Strömungsrichtung des Beschichtungsmittels der Beschichtungsmittelleitung ist. Darüber hinaus ist das Potentialausgleichselement vorzugsweise in axialer Richtung nicht stauchbar, d.h. das Potentialausgleichselement ist in axialer Richtung vorzugsweise im Wesentlichen starr.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Beschichtungsmittelleitung in der Regel durch einen hochbeweglichen Lackierroboter hindurchgeführt ist und deshalb im Betrieb dynamisch auf Biegung beansprucht wird, was auch für das in der Beschichtungsmittelleitung befindliche Potentialausgleichselement gilt. Das Potentialausgleichselement ist deshalb vorzugsweise biegsam, insbesondere biegeelastisch.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Potentialausgleichselement in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, dass das Potentialausgleichselement massiv aus einem elektrischen Material hergestellt ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Potentialausgleichselement aus einem beliebigen Material besteht, das auch elektrisch isolierend sein kann, wobei das Potentialausgleichselement dann zumindest mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen ist.
Ferner ist zu erwähnen, dass das Potentialausgleichselement in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem lösemittelbeständigen und lackbeständigen Material besteht, da das Potentialausgleichselement im Betrieb Lösemitteln und Lacken ausgesetzt ist. Beispielsweise kann das Potentialausgleichselement deshalb aus rostfreiem Stahl (VA-Stahl) bestehen.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass sich das Potentialausgleichselement in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur über einen Teil der Länge der Beschichtungsmittelleitung erstreckt, da die Beschichtungsmittelsäule innerhalb der Beschichtungsmittelleitung auf der Hochspannungsseite der Beschichtungsmittelleitung nicht elektrisch geerdet werden soll. Beispielsweise kann sich das Potentialausgleichselement über eine Länge von mehr als 50 cm, 1 m, 1,50 m, 2 m und/oder über eine Länge von weniger als 10 m, 9 m, 8 m, 7 m, 6 m, 5 m, 4 m oder 3 m erstrecken. Entscheidend für die Ablängung des Potentialausgleichselements ist im Rahmen der Erfindung die gewünschte Position des Startpunkts der Erdungsschnittstelle, d.h. des freien Endes des Potentialausgleichselements. So sollte der Startpunkt der Erdungsschnittstelle innerhalb der Lackierkabine liegen, da nur dann die innerhalb der Lackierkabine befindliche Brandschutzeinrichtung bei einem hochspannungsbedingten Störfall greifen kann. Falls der Startpunkt der Erdungsschnittstelle dagegen außerhalb der Lackierkabine liegen sollte, so wären außerhalb der Lackierkabine zusätzliche Brandschutzeinrichtungen erforderlich. Im Rahmen der Erfindung wird das Potentialausgleichselement also so abgelängt, dass sich das freie Ende des Potentialausgleichselements innerhalb der Lackierkabine befindet.
Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung des Potentialausgleichselements bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten. Im einfachsten Fall handelt es sich bei dem Potentialausgleichselement einfach um einen Draht, der in die Beschichtungsmittelleitung hineinragt. Eine andere Möglichkeit zur technischen Realisierung des Potentialausgleichselements besteht in einer Spiralwendel, die in die Beschichtungsmittelleitung hineinragt. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der technischen Realisierung des Potentialausgleichselements nicht auf die beiden vorstehend genannten Beispiele beschränkt.
Hinsichtlich der Beschichtungsmittelleitung selbst ist zu erwähnen, dass die Beschichtungsmittelleitung vorzugsweise biegsam ist, insbesondere biegeelastisch. Bei der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittelleitung kann es sich also um einen herkömmlichen Beschichtungsmittelschlauch handeln, wie er an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.
Die Leitungswandung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittelleitung kann teilweise oder vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, um das in dem Leitungsinnenraum befindliche und teilweise elektrostatisch aufgeladene Beschichtungsmittel nach außen hin elektrisch zu isolieren.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Leitungswandung der Beschichtungsmittelleitung in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zumindest innen aus einem lösemittelbeständigen und lackbeständigen Material besteht, was an sich selbstverständlich ist.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht bereits hervor, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen Potentialausgleichselement vorzugsweise um ein Erdungselement handelt, wobei das Referenzpotential ein Erdpotential oder ein Massepotential ist. Die Erfindung beansprucht jedoch auch Schutz für entsprechende Beschichtungsmittelleitungen, bei denen das Potentialausgleichselement das Beschichtungsmittel innerhalb der Beschichtungsmittelleitung auf ein anderes Referenzpotential auflädt, beispielsweise auf ein Hochspannungspotential.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zusätzlich ein erdungsseitiges Anschlusselement vorgesehen, das elektrisch geerdet und an der Masseseite mit der Beschichtungsmittelleitung verbunden ist.
Weiterhin ist vorzugsweise ein spannungsseitiges Anschlusselement vorgesehen, das auf einem Hochspannungspotential liegt und mit der Hochspannungsseite der Beschichtungsmittelleitung verbunden ist.
Die Verbindung zwischen den Anschlusselementen und der Beschichtungsmittelleitung kann beispielsweise durch eine Verschraubung erfolgen, wie sie beispielsweise aus der Patentanmeldung
Es wurde bereits vorstehend erläutert, dass die erfindungsgemäße Beschichtungsmittelleitung die Möglichkeit bietet, den Startpunkt der Erdungsschnittstelle flexibel innerhalb der Lackierkabine anzuordnen.
Die erfindungsgemäße Lackierkabine weist vorzugsweise eine elektrostatische Beschichtungsmittelaufladung auf, die das Beschichtungsmittel durch eine Direktaufladung elektrostatisch auflädt, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.
Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Lackierkabine vorzugsweise eine Brandschutzeinrichtung, die im Kabineninnenraum der Lackierkabine installiert ist, insbesondere mit einer Sprinkleranlage, einer Kohlendioxid-Löschanlage und/oder einem Brandschutzsensor.
Die Lackierung der Bauteile erfolgt in der Lackierkabine vorzugsweise durch einen herkömmlichen Lackierroboter mit mehreren beweglichen Robotergliedern, wobei die Beschichtungsmittelleitung durch die beweglichen Roboterglieder hindurch zu dem Applikationsgerät (z.B. Rotationszerstäuber) geführt ist.
Schließlich umfasst die Erfindung auch ein entsprechendes Herstellungsverfahren für die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Beschichtungsmittelleitung. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren zeichnet sich zunächst dadurch aus, dass das elektrisch leitfähige Potentialausgleichselement in den hohlen Leitungsinnenraum der Beschichtungsmittelleitung eingesetzt wird.
Darüber hinaus sieht das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren vor, dass das Potentialausgleichselement so abgelängt wird, dass sich das freie Ende des Potentialausgleichselements und damit der Startpunkt der Erdungsschnittstelle innerhalb der Lackierkabine befindet.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Die
Der Rotationszerstäuber 3 wird hierbei in herkömmlicher Weise von einem mehrachsigen Lackierroboter 4 geführt, der eine Roboterhandachse 5, zwei Roboterarme 6, 7 und ein drehbares Roboterglied 8 aufweist, wobei das Roboterglied 8 entlang einer Verfahrschiene 9 rechtwinklig zur Zeichnungsebene verfahrbar ist.
Der Lackierroboter 4 ist hierbei in einem Kabineninnenraum einer Lackierkabine angeordnet, wohingegen sich die Farbversorgung 2 in einem Kabinenaußenraum der Lackierkabine befindet. Die Beschichtungsmittelleitung 1 ist deshalb durch eine Kabinenwand 10 der Lackierkabine hindurchgeführt, wobei die Kabinenwand 10 den Kabineninnenraum von dem Kabinenaußenraum trennt, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Auf dem Roboterarm 6, 7 des Lackierroboters 4 ist eine Hochspannungskaskade 11 montiert, um den zu applizierenden Lack durch eine Direktaufladung elektrostatisch aufzuladen, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Die Beschichtungsmittelleitung 1 besteht im Wesentlichen aus einem weitgehend herkömmlichen Schlauch 12, einem masseseitigen Anschlusselement 13, einem spannungsseitigen Anschlusselement 14 und einem lanzenförmigen Erdungselement 15, das von dem masseseitigen Anschlusselement 13 ausgehend axial in den Schlauch 12 hineinragt.
Das spannungsseitige Anschlusselement 14 ist durch ein Verbindungselement mit dem Schlauch 12 verbunden, wobei das Verbindungselement beispielsweise gemäß der Patentanmeldung
Das masseseitige Anschlusselement 13 ist ebenfalls durch ein Verbindungselement mit dem Schlauch 12 verbunden, wobei auch dieses Verbindungselement in der vorstehend erwähnten Weise ausgebildet sein kann. Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass das masseseitige Anschlusselement 13 elektrisch geerdet ist. Das Erdungselement 15 besteht hierbei aus einem elektrisch leitfähigen, biegeelastischen Draht, der mit seinem einen Ende mit dem masseseitigen Anschlusselement 13 verbunden ist und axial in den Schlauch 12 hineinragt. Dadurch wird der Schlauch 12 in einen hochspannungsseitigen Schlauchabschnitt 16 und einen masseseitigen Schlauchabschnitt 17 aufgeteilt, wobei die Lacksäule in dem masseseitigen Schlauchabschnitt 17 stromaufwärts vor einem freien Ende 18 des Erdungselements 15 elektrisch geerdet ist, wohingegen die elektrische Spannung in dem spannungsseitigen Schlauchabschnitt 16 von dem freien Ende 18 des Erdungselements 15 ausgehend in Strömungsrichtung linear zunimmt, wie in
Wichtig ist hierbei, dass das Erdungselement 15 so abgelängt ist, dass sich das freie Ende 18 des Erdungselements 15 und damit der Startpunkt der Erdungsschnittstelle innerhalb des Kabineninnenraums befindet. Dies ist wichtig, weil sich nur innerhalb des Kabineninnenraums eine Brandschutzeinrichtung befindet, wohingegen in dem Kabinenaußenraum auf zusätzliche Brandschutzeinrichtungen verzichtet werden soll. Dies wird dadurch ermöglicht, dass durch das Erdungselement 15 sichergestellt wird, dass die Lacksäule außerhalb der Lackierkabine elektrisch geerdet ist.
Insgesamt weist die Beschichtungsmittelleitung also einen elektrisch geerdeten Leitungsabschnitt 19 und einen im Betrieb auf Hochspannungspotential liegenden Leitungsabschnitt 20 auf.
Anstelle des drahtförmigen Erdungselements 15 ist hierbei jedoch ein Erdungselement 15' in Form einer Drahtwendel vorgesehen.
Sowohl das Erdungselement 15 gemäß
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für die Merkmale und den Gegenstand der Unteransprüche unabhängig von in Bezug genommenen Ansprüchen.
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