Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung, insbesondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien, sowie ein entsprechendes Betriebsverfahren gemäß dem Oberbegriff der Nebenansprüche.

In modernen Lackieranlagen zur Serienlackierung von Kraftfahrzeugkarosserien erfolgt die Lackierung meist durch Zerstäuber (z.B. Hochrotationszerstäuber), die nur einen einzigen Farbeingang aufweisen und deshalb eingangsseitig mit einem separaten Farbwechsler verbunden sind, damit ein bestimmter Zerstäuber verschiedenfarbige Lacke auftragen kann. Bei einem Farbwechsel muss dabei der gesamte Leitungsstrang zwischen dem Farbwechsler und dem Zerstäuber gespült werden, um den Leitungsstrang von verbliebenen Farbresten zu reinigen. Zum einen entstehen dadurch Farbwechselverluste im Bereich von 25–70 ml (je nach Ausführungsform), die in Ausnahmefällen auch über 100 ml betragen können. Zum anderen stört hierbei die für einen Farbwechsel erforderliche Farbwechselzeit, die im Bereich von 8–20 Sekunden liegt, wobei meist Farbwechselzeiten von 13–15 Sekunden erreicht werden. Die erforderliche Farbwechselzeit hängt hierbei von der Spülbarkeit der verwendeten Farben, dem eingesetzten Spülmittel, den Drücken der Medien sowie vom Aufbau der farbführenden Komponenten und der Position der Komponenten auf dem Applikationsgerät ab.

Darüber hinaus sind beispielsweise aus EP 1 502 658 A1 Zerstäuber mit einem integrierten Farbwechsler bekannt, die auch als ICC-Zerstäuber (ICC : Integrated Colour Changer) bezeichnet werden. Vorteilhaft an diesen bekannten Zerstäubern mit einem integrierten Farbwechsler ist das geringe Volumen des Leitungsstrangs zwischen dem integrierten Farbwechsler und dem Applikationselement (z.B. einem Glockenteller), was vorteilhaft zu wesentlich geringeren Farbwechselverlusten und einer kurzen Farbwechselzeit führt. Nachteilig an den bekannten Zerstäubern mit einem integrierten Farbwechsler ist jedoch die Tatsache, dass die mögliche Farbanzahl begrenzt ist, da der verfügbare Bauraum in dem Zerstäuber beschränkt ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend verbesserte Beschichtungseinrichtung zu schaffen, die insbesondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien und Anbauteilen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtungseinrichtung und ein entsprechendes Betriebsverfahren gemäß den Nebenansprüchen gelöst.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, in einer Beschichtungseinrichtung mit einem Zerstäuber sowohl eine interne, in den Zerstäuber integrierte Farbwechselventilanordnung vorzusehen als auch eine externe Farbwechselventilanordnung, die baulich von dem Zerstäuber getrennt ist.

Die in den Zerstäuber integrierte Farbwechselventilanordnung wird hierbei vorzugsweise für häufig verwendete Farben (engl. "High Runner") verwendet, da die Farbwechselzeit und die Farbwechselverluste bei einem Farbwechsel der integrierten Farbwechselventilanordnung äußerst gering sind.

Die separate externe Farbwechselventilanordnung wird dagegen vorzugsweise für seltener verwendete Farben (engl. "Low Runner") eingesetzt, da ein Farbwechsel an der externen Farbwechselventilanordnung aufgrund des längeren Leitungsstrangs zwischen der externen Farbwechselventilanordnung und dem Applikationselement mit größeren Farbwechselverlusten verbunden ist und eine längere Farbwechselzeit in Anspruch nimmt. Durch die Kombination aus High-Runner- und Low-Runner-Farben sinkt der durchschnittliche Farbverbrauch/-verlust des Systems deutlich.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Zerstäuber zusätzlich zu den Farbeingängen der internen Farbwechselventilanordnung mindestens einen weiteren Farbeingang auf, an den die externe Farbwechselventilanordnung angeschlossen ist.

Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die externe Farbwechselventilanordnung einen Farbeingang der internen Farbwechselventilanordnung speist, so dass die externe Farbwechselventilanordnung und die innere Farbwechselventilanordnung hintereinander geschaltet sind.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die externe Farbwechselventilanordnung als sogenannter A/B-Farbwechsler ausgebildet, der zwei getrennt spülbare Farbausgänge aufweist. Entsprechend weist der Zerstäuber zusätzlich zu den Farbeingängen der internen Farbwechselventilanordnung mindestens zwei entsprechende weitere Farbeingänge auf, an die die beiden Farbausgänge der externen Farbwechselventilanordnung angeschlossen sind. Durch die beiden getrennt spülbaren Farbausgänge der externen Farbwechselventilanordnung werden die Farbwechselverluste und die Farbwechselzeit auch bei der externen Farbwechselventilanordnung minimiert und auf den Stand des eingangs erwähnten ICC gebracht.

Hierbei ist vorzugsweise mindestens ein Rückführventil vorgesehen, das in dem einen Kanal einen Spülzyklus (z.B. bestehend aus Leerdrücken, Spülen, Befüllen bzw. Andrücken mit dem nächsten Farbmaterial, in die Rückführleitung drücken, d.h. Schmutzverdünner-Rückführung) während des Lackiervorgangs des anderen Kanals zulässt. Bei einer Ausführung der externen Farbwechselventilanordnung als A/B-Farbwechsler sind vorzugsweise zwei Rückführventile vorgesehen, die für jeden Farbausgang der externen Farbwechselventilanordnung eine Rückführung und damit einen Spülzyklus ermöglichen. Die Rückführventile können hierbei wahlweise in dem Zerstäuber oder außerhalb des Zerstäubers angeordnet sein. Eine Anordnung der Rückführventile in dem Zerstäuber ermöglicht hierbei ein Spülen bis in den Zerstäuber hinein, während die Spülung bei einer Anordnung der Rückführventile außerhalb des Zerstäubers nur bis zu dem dort angeordneten Rückführventil erfolgt.

Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die externe Farbwechselventilanordnung nur einen einzigen Farbausgang aufweist, was mit geringeren Investitionskosten, einem kleineren Bauraum und einer geringeren Masse verbunden ist. In dieser Variante werden vorzugsweise abwechselnd High-Runner und Low-Runner appliziert, so dass während der Applikation eines High-Runners über die interne Farbwechselventilanordnung genügend Zeit bleibt, um die externe Farbwechselventilanordnung zu spülen und mit dem nächsten Low-Runner anzudrücken.

Die in den Zerstäuber integrierte Farbwechselventilanordnung wird vorzugsweise von einer ersten Dosiereinrichtung mit den verschiedenfarbigen Beschichtungsmitteln gespeist, wobei die erste Dosiereinrichtung vorzugsweise baulich von dem Zerstäuber getrennt ist.

Bei einem Lackierroboter ist die erste Dosiereinrichtung für die integrierte Farbwechselventilanordnung vorzugsweise an dem sogenannten "Arm 1" des Lackierroboters angebracht, wobei es sich um den proximalen Arm des Lackierroboters handelt. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die erste Dosiereinrichtung für die in den Zerstäuber integrierte Farbwechselventilanordnung an dem sogenannten "Arm 2" des Lackierroboters angebracht ist, wobei es sich um den distalen Roboterarm des Lackierroboters handelt. Ferner besteht die Möglichkeit, dass die erste Dosiereinrichtung für die in den Zerstäuber integrierte Farbwechselventilanordnung an einem Grundkörper des Lackierroboters angebracht ist, wobei der Grundkörper entlang einer Schiene (Achse 7) verfahrbar sein kann und eine Drehachse (Achse 1) enthält, die eine Drehung um die Z-Koordinate ermöglicht. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die erste Dosiereinrichtung für die integrierte Farbwechselventilanordnung innerhalb oder außerhalb einer Lackierkabine feststehend angeordnet ist, was jedoch in den meisten Fällen schwieriger ist.

Darüber hinaus wird die externe Farbwechselventilanordnung in der Regel durch eine zweite Dosiereinrichtung gespeist, die herkömmlich ausgebildet sein kann und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.

Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die externe Farbwechselventilanordnung und/oder die dieser zugeordnete zweite Dosiereinrichtung an dem sogenannten "Arm 1" oder an dem sogenannten "Arm 2" des Lackierroboters angebracht ist. Vorzugsweise sind die vorstehend genannten Bauteile in unmittelbarer Nähe des Zerstäubers montiert und deshalb vorzugsweise auf dem "Arm 2" montiert.

Ferner ist zu erwähnen, dass der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Zerstäubers allgemein zu verstehen ist und beispielsweise Rotationszerstäuber in Form von Glockenzerstäubern oder Scheibenzerstäubern umfasst sowie Ultraschallzerstäuber, Luftzerstäuber, Airless-Geräte oder Airmix-Geräte. Entsprechend kann es sich bei dem Applikationselement im Rahmen der Erfindung beispielsweise um einen Glockenteller, eine Rotationsscheibe oder einfach eine Düse handeln.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung Wasserlack, Lösemittellack, Nahtabdichtwerkstoffe, wie z.B. PVC, oder auch Pulverlack applizieren kann, so dass die Erfindung hinsichtlich des Typs des zu applizierenden Beschichtungsmittels nicht beschränkt ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Beschichtungsmittel um Füller, Basislack oder Klarlack handeln.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren ersichtlich. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung mit einem Zerstäuber mit einem integrierten Farbwechsler und einem zusätzlichen separaten Farbwechsler,

2 eine Abwandlung der Beschichtungseinrichtung gemäß 1,

3 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Lackierroboters mit der in 1 dargestellten Beschichtungseinrichtung,

4 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 2 mit einem externen Farbwechsler, der nur einen einzigen Farbausgang aufweist, sowie

5 ein Zeitdiagramm, das den Betrieb des Ausführungsbeispiels gemäß 4 verdeutlicht.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lackiereinrichtung, die zur Serienlackierung von Kraftfahrzeugkarosserien und deren Anbauteilen eingesetzt werden kann.

Hierzu weist die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung einen Zerstäuber 1 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel als Hochrotationszerstäuber ausgebildet ist und einen Glockenteller 2 als Applikationselement aufweist.

Zur Farbversorgung mit häufig verwendeten Farben (engl. "High Runner") weist der Zerstäuber 1 eine integrierte Farbwechselventilanordnung 3 mit vier Farbventilen F1, F2, F3, F4 auf. Die Farbventile F1–F4 der integrierten Farbwechselventilanordnung 3 sind mit jeweils einem Farbeingang 4–7 verbunden, wobei die Farbeingänge 4–7 an dem Anschlussflansch des Zerstäubers 1 zur Verfügung stehen.

An die Farbeingänge 4–7 der integrierten Farbwechselventilanordnung 3 ist eine Dosiereinrichtung 8 angeschlossen, die von dem Zerstäuber 1 baulich getrennt ist und für jeden der Farbeingänge 4–7 jeweils eine volumetrisch arbeitende Dosierpumpe 9–12 und einen gemeinsamen Antriebsmotor 13 aufweist.

Der Dosiereinrichtung 8 werden die häufig verwendeten Farben ("High Runner") zugeführt, da die integrierte Farbwechselventilanordnung 3 aufgrund des kurzen Leitungsstrangs zwischen der integrierten Farbwechselanordnung 3 und dem Glockenteller 2 nur geringe Farbwechselverluste aufweist und eine kurze Farbwechselzeit benötigt.

Die integrierte Farbwechselventilanordnung 3 ist deshalb ausgangsseitig über ein gemeinsames Hauptnadelventil HN mit dem Glockenteller 2 verbunden, was in der Zeichnung nur schematisch dargestellt ist.

Zwischen dem Hauptnadelventil HN und dem Glockenteller 2 zweigt ferner ein Kurzspülventil KS ab, das in einen Spülanschluss V an dem Anschlussflansch des Zerstäubers 1 mündet. Über den Spülanschluss V und das Kurzspülventil KS kann der Glockenteller 2 mit einem Spülmittel gespült werden, was an sich bekannt ist.

Darüber hinaus ist der gemeinsame Knotenpunkt am Ausgang der integrierten Farbwechselventilanordnung 3 und am Eingang des Hauptnadelventils HN über ein Pulsluftventil PL mit einem Pulsluftanschluss verbunden, der an dem Anschlussflansch des Zerstäubers 1 bereitsteht. Über das Pulsluftventil PL kann der Leitungsstrang des Zerstäubers 1 mit Pulsluft gereinigt werden, was an sich ebenfalls bekannt ist.

Darüber hinaus zweigt von dem gemeinsamen Knotenpunkt der Farbwechselventilanordnung 3 und des Hauptnadelventils HN ein Spülmittelventil VV ab, das in den Spülanschluss V am Anschlussflansch des Zerstäubers 1 mündet, so dass über das Spülmittelventil VV eine herkömmliche Lösemittelspülung möglich ist.

Zusätzlich zu der in den Zerstäuber 1 integrierten Farbwechselventilanordnung 3 weist die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage eine separate Farbwechselventilanordnung 14 auf, die baulich von dem Zerstäuber getrennt ist und in herkömmlicher Weise ausgebildet sein kann, wie beispielsweise in EP 1 502 657 A2 beschrieben ist. An dieser Stelle ist lediglich zu erwähnen, dass die externe Farbwechselventilanordnung 14 als sogenannter A/B-Farbwechsler ausgebildet ist und zwei Farbausgänge aufweist, die getrennt voneinander spülbar sind, wodurch die Farbwechselzeit und die Farbwechselverluste reduziert werden.

Ausgangsseitig ist die externe Farbwechselventilanordnung 14 mit einer Dosiereinrichtung 15 verbunden, die für jeden der beiden Farbausgänge der externen Farbwechselventilanordnung 14 jeweils eine volumetrisch arbeitende Dosierpumpe 16, 17 aufweist, wobei die beiden Dosierpumpen 16, 17 von jeweils einem Antriebsmotor 18, 19 unabhängig voneinander angetrieben werden.

Zur Verbindung mit der Dosiereinrichtung 15 weist der Zerstäuber 1 zusätzlich zu den Farbeingängen 4–7 für die integrierte Farbwechselventilanordnung 3 zwei separate Farbeingänge 20, 21 auf, die über separat ansteuerbare Farbventile FA, FB mit dem Hauptnadelventil HN verbunden sind.

Die externe Farbwechselventilanordnung 14 wird hierbei mit selten benötigten Farben (engl. "Low Runner") versorgt, bei denen die höhere Farbwechseldauer und die größeren Farbwechselverluste eine geringere Rolle spielen.

Darüber hinaus zweigt von den zusätzlichen Farbeingängen 20, 21 für die externe Farbwechselventilanordnung 14 jeweils ein Rückführventil RA, RB ab, wobei die beiden Rückführventile RA, RB in diesem Ausführungsbeispiel in den Zerstäuber 1 baulich integriert sind. Auf diese Weise können die Farbeingänge 20, 21 bis in den Zerstäuber 1 hinein gespült werden.

Wenn nun die High-Runner 65% der Gesamtkapazität ausmachen und die Farbwechselverluste bei der externen Farbwechselventilanordnung 14 49 ml und bei der internen Farbwechselventilanordnung 3 5 ml betragen, so ermöglicht die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung eine Verringerung der durchschnittlichen Farbwechselverluste von 49 ml auf 20,4 ml, was einer Einsparung von 28,6 ml entspricht.

2 zeigt eine geringfügige Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die beiden Rückführventile RA, RB außerhalb des Zerstäubers 1 angeordnet sind.

3 zeigt eine Perspektivansicht von zwei Lackierrobotern 22, 23, die entlang einer Schiene 24 linear verschiebbar sind, was an sich bekannt ist. Die beiden Lackierroboter 22, 23 weisen jeweils einen verschiebbaren Grundkörper 25 und zwei Roboterarme 26, 27 auf, wobei der Roboterarm 26 als "Arm 1" bezeichnet wird, während der Roboterarm 27 als "Arm 2" bezeichnet wird.

An dem distalen Ende des Roboterarms 27 ist eine herkömmliche Roboterhandachse 28 angebracht, die den Zerstäuber 1 führt.

Die Dosiereinrichtung 8 (vgl. 1) für die in den Zerstäuber 1 integrierte Farbwechselventilanordnung 3 ist hierbei in dem Roboterarm 26 ("Arm 1") angeordnet, während die externe Farbwechselventilanordnung 14 in dem Roboterarm 27 ("Arm 2") angeordnet ist.

Ferner ist zu erwähnen, dass das Pulsluftventil PL und das Spülmittelventil VV auch außerhalb des Zerstäubers 1 angeordnet sein können, beispielsweise auf dem Roboterarm 27 ("Arm 2"). Die Umschaltung erfolgt dann außerhalb des Zerstäubers 1.

4 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 2, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die externe Farbwechselventilanordnung 14 nicht als A/B-Farbwechsler ausgebildet ist, sondern nur einen einzigen Farbausgang aufweist, was mit geringeren Investitionskosten, einem kleineren Bauraum und einer geringeren Masse verbunden ist.

In dieser Variante werden abwechselnd High-Runner und Low-Runner appliziert, wie in dem Zeitdiagramm in 5 dargestellt ist, so dass während der Applikation eines High-Runners über die interne Farbwechselventilanordnung 3 genügend Zeit bleibt, um die externe Farbwechselventilanordnung 14 zu spülen und mit dem nächsten Low-Runner anzudrücken. Die größere Farbwechseldauer der externen Farbwechselventilanordnung 14 wirkt dann nicht störend, jedoch ist die Produktionsplanung aufwändiger, um sicherzustellen, dass der Zerstäuber 1 abwechselnd High-Runner und Low-Runner applizieren kann.

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.

1

Zerstäuber

2

Glockenteller

3

Integrierte Farbwechselventilanordnung

4–7

Farbeingänge

8

Dosiereinrichtung

9–12

Dosierpumpe

13

Antriebsmotor

14

Farbwechselventilanordnung

15

Dosiereinrichtung

16, 17

Dosierpumpe

18, 19

Antriebsmotor

20, 21

Farbeingängen

22, 23

Lackierroboter

24

Schiene

25

Grundkörper

26, 27

Roboterarme

28

Roboterhandachse

F1–F4

Farbventile

FA, FB

Farbventile

HN

Hauptnadelventil

KS

Kurzspülventil

PL

Pulsluftventil

RA, RB

Rückführventile

V

Spülanschluss

VV

Spülmittelventil