ПОКРАСОЧНАЯ КАБИНА С ТРУБОПРОВОДОМ ДЛЯ ПОКРОВНОГО СРЕДСТВА И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА ДЛЯ ПОКРОВНОГО СРЕДСТВА
PAINT BOOTH WITH COATING AGENT PIPELINE AND METHOD OF COATING AGENT PIPELINE MAKING

Изобретение относится к покрасочной кабине с трубопроводом подачи покровного средства, в частности в покрасочной установке с электростатической зарядкой покровного средства. Кроме того, изобретение относится к соответствующему способу изготовления такого трубопровода для покровного средства.
Современные покрасочные установки для покраски деталей кузова автомобилей, как правило, производят электростатическую зарядку покровных средств, при которой наносимый лак электростатически заряжается с тем, чтобы он лучше приставал к лакируемой детали кузова автомобиля, которая при этом электрически заземлена.
Возможность технической реализации такой электростатической зарядки покровного средства заключается в так называемой непосредственной зарядке, при которой электростатически заряжается сам наносимый лак, имеющий поэтому высокий электрический потенциал уже в трубопроводах для покровного средства внутри аппликационной техники (например, в распылителе и т.п.).
2
При этом собственно покраска, как правило, производится покрасочными роботами в покрасочной кабине, причем покрасочные роботы снабжаются наносимым лаком по трубопроводам для покровного средства. Эти трубопроводы для покровного средства проходят от источника краски, расположенного за пределами покрасочной кабины, до распылителя на покрасочном роботе, причем покрасочный робот дополнительно имеет каскад высокого напряжения для электростатической зарядки наносимого лака. Высокое напряжение, необходимое для электростатической зарядки покровного средства, в принципе имеет опасный потенциал, так что внутри покрасочной кабины установлено противопожарное устройство (например, спринклерная установка, углекислотная (СО) огнегасящая установка, противопожарный датчик), которые могут вступать в действие в случае пожара для предотвращения пожара или какого-либо иного повреждения, вызванного высоким напряжением электростатического заряда покровного средства.
Кроме того, эти обычные покрасочные установки, как правило, имеют место заземления, расположенное внутри покрасочной кабины или по меньшей мере в стенке кабины и электрически заземляющее там трубопроводы для покровного средства. Тем самым предотвращается выход наружу потенциала высокого напряжения, приложенного к трубопроводу для покровного средства внутри кабины вдоль трубопровода для покровного средства, что там могло бы вызвать пожар или какую-либо иную неисправность. Это тем более важно, поскольку противопожарное устройство установлено внутри покрасочной кабины и поэтому может вступать в действие только в случае таких неисправностей, обусловленных наличием высокого напряжения. Вышеупомянутые обычные места заземления, как правило, содержат так называемые заземленные противопожарные переборки, связанные с разными недостатками.
С одной стороны, такие места заземления имеют большое количество шланговых скреплений, по которым электростатически заряженное покровное средство соединяется с соответствующим заземлением, причем каждому покрасочному роботу могут потребоваться до 56 шланговых скреплений.
С другой стороны, для механического закрепления обычных мест заземления необходимы дополнительные детали, как, например, угловые пластины, противопожарные переборки, противопожарные соединения, редукторы растягивающего усилия, покрытия, пленки и т.п.
Кроме того, следует учесть, что для покрасочных роботов внутри покрасочных кабин в соответствии с полем действия имеют место разные возможности для монтажа (например, сверху, снизу, прямо на стенке кабины или на некотором расстоянии от нее), что затрудняет стандартизацию мест заземления или даже делает ее невозможной. На практике при монтаже покрасочной установки на месте часто требуются дополнительные согласующие конструкции, что осложняет монтаж.
Кроме того, в отношении уровня техники следует указать на патентную европейскую заявку № ЕР 1 500 435 А2, раскрывающую сущность саламандрового шланга для покровного средства, причем внутренняя поверхность шланга для покровного средства может быть электропроводящей. Однако при этом шланг для покровного средства является электропроводящим по всей своей длине, что в случае трубопровода для покровного средства согласно изобретению является нежелательным, поскольку электрическое заземление шланга для покровного средства должно действовать только со стороны заземления, а не со стороны высокого напряжения. Таким образом, этот обычный электропроводящий шланг для покровного средства не укладывается в рамки изобретения.
Из немецкого патента изобретения DE 35 26 013 С1 известна покрасочная кабина, в которой генератор высокого напряжения установлен за пределами покрасочной кабины.
Наконец, в отношении уровня техники следует указать на немецкие патенты №№ DE 24 55 161 OS, DE 1 965 509 OS, DE 1 246 478 AS и DE 973 208 PS.
Поэтому в основу изобретения положена задача создания лучшей возможности для электрического заземления трубопровода для покровного средства в покрасочной кабине.
Эта задача решается с помощью покрасочной кабины согласно изобретению в соответствии с основным пунктом формулы изобретения и с помощью соответствующего способа согласно дополнительному пункту формулы изобретения.
Изобретение содержит комплектную покрасочную кабину для нанесения покрытий на детали, в частности для покраски деталей кузова автомобилей, причем покрасочная кабина содержит трубопровод для покровного средства, снабжающий наносящее устройство (например, ротационный распылитель), находящийся внутри покрасочной кабины, наносимым покровным средством.
При этом трубопровод для покровного средства пропускается сквозь стенку покрасочной кабины из внешнего пространства кабины во внутреннее пространство кабины, причем элемент выравнивания потенциалов проходит внутри трубопровода для покровного средства из внешнего пространства кабины сквозь стенку кабины, так чтобы свободный конец элемента выравнивания потенциалов и тем самым начальный конец места заземления находился во внутреннем пространстве кабины. Это полезно, поскольку в этом случае можно отказаться от дополнительных противопожарных устройств во внешнем пространстве кабины, поскольку в этом случае там потенциал высокого напряжения отсутствует.
Изобретение предусматривает трубопровод для покровного материала (например, шлангопровод), пригодный для пропуска покровного средства (например, лака) в установке для нанесения покрытий, в частности в покрасочной установке с электростатическим зарядом покровного средства. Трубопровод для покровного материала согласно изобретению имеет в соответствии с уровнем техники полое внутреннее пространство трубопровода для пропуска покровного средства и стенку трубопровода, окружающую полое внутреннее пространство трубопровода снаружи. Кроме того, трубопровод для покровного средства согласно изобретению содержит электропроводящий элемент выравнивания потенциалов (например, заземляющий элемент) для электрического соединения покровного средства (например, лака), находящегося в полом внутреннем пространстве трубопровода, с опорным потенциалом (например, потенциалом земли, или массы), причем элемент выравнивания потенциалов в осевом направлении проходит вдоль трубопровода для покровного средства. Однако в отличие от упомянутого вначале трубопровода для покровного средства согласно европейскому патенту № ЕР 1 500 435 А2 элемент выравнивания потенциалов не интегрирован в стенку трубопровода для покровного средства, а установлен во внутреннем пространстве трубопровода отдельно от стенки последнего.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения элемент выравнивания потенциалов (например, заземляющий элемент) вытянут в длину и одним концом соединен с опорным потенциалом, а другим своим противоположным свободным концом входит во внутреннее пространство трубопровода для покровного средства. Таким образом, элемент выравнивания потенциалов согласно изобретению предпочтительно является копьеобразным и поэтому может называться также заземляющим копьем.
Во время работы электрически заземленный элемент выравнивания потенциалов входит своим свободным концом по направлению течения в трубопровод для покровного средства, так чтобы столбик покровного средства ближе по ходу электрически заземлялся впереди свободного конца элемента выравнивания потенциалов, в то время как напряжение покровного средства в столбике покровного средства дальше по ходу позади свободного конца элемента выравнивания потенциалов по мере удаления от свободного конца элемента выравнивания потенциалов по существу линейно возрастает. Таким образом, свободный конец элемента выравнивания потенциалов образует начальную точку места заземления согласно изобретению и должен был бы во время работы по мере возможности оставаться в постоянном положении. Однако во время работы на свободный конец элемента выравнивания потенциалов могут действовать разные силы и вызывать тем самым смещение свободного конца элемента выравнивания потенциалов. К такому смещению элемента выравнивания потенциалов может привести, например, изменение направления течения покровного средства внутри трубопровода для покровного средства. Однако элемент выравнивания потенциалов согласно изобретению, предпочтительно, выполнен таким образом, что длина элемента выравнивания потенциалов в осевом направлении не зависит от направления течения покровного средства. Кроме того, элемент выравнивания потенциалов в осевом направлении не является пластичным, т.е. в осевом направлении элемент выравнивания потенциалов предпочтительно является по существу жестким.
Кроме того, следует упомянуть, что трубопровод для покровного средства, как правило, пропускается высокоподвижным покрасочным роботом и поэтому при работе динамически испытывает нагрузку на изгиб, что относится также к элементу выравнивания потенциалов, находящемуся в трубопроводе для покровного средства.
Поэтому элемент выравнивания потенциалов, предпочтительно, является гибким, в частности упругогибким.
Кроме того, следует упомянуть, что элемент выравнивания потенциалов в одном из предпочтительных примеров выполнения изобретения состоит из электропроводящего материала. Возможность для этого заключается в том, что элемент выравнивания потенциалов изготовлен из массивного электротехнического материала. Другая возможность заключается в том, что элемент выравнивания потенциалов состоит из любого материала, который может быть даже электроизолирующим, причем в этом случае элемент выравнивания потенциалов по меньшей мере снабжен электропроводящим покрытием.
Кроме того, следует упомянуть, что элемент выравнивания потенциалов в одном из предпочтительных примеров выполнения состоит из материала, стойкого к растворителям и лакам, поскольку элемент выравнивания потенциалов во время работы подвергается воздействию растворителей и лаков. Поэтому элемент выравнивания потенциалов может состоять из нержавеющей стали (VA-Stahl).
Кроме того, следует упомянуть, что элемент выравнивания потенциалов в одном из предпочтительных примеров выполнения изобретения проходит лишь на часть длины трубопровода для покровного средства, так как столбик покровного средства со стороны высокого напряжения трубопровода для покровного средства не должен электрически заземляться. Элемент выравнивания потенциалов может иметь длину, например, более 50 см, 1, 1,50 м, 2 м и/или длину менее 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 или 3 м. Решающим для установления длины элемента выравнивания потенциалов в рамках изобретения является желательное положение начальной точки места заземления, т.е. свободного конца элемента выравнивания потенциалов. Так, например, начальная точка места заземления должна была бы располагаться внутри покрасочной кабины, поскольку только в этом случае противопожарное устройство, находящееся внутри покрасочной кабины, может вступать в действие в случае неисправности, обусловленной высоким напряжением. Если же начальная точка места заземления должна располагаться за пределами покрасочной кабины, то потребовались бы дополнительные противопожарные устройства за пределами покрасочной кабины. Следовательно, в рамках изобретения элемент выравнивания потенциалов обрезается таким образом, чтобы свободный конец элемента выравнивания потенциалов находился внутри покрасочной кабины.
В отношении конструктивного исполнения элемента выравнивания потенциалов в рамках изобретения существуют различные возможности. В простейшем случае речь в отношении элемента выравнивания потенциалов идет о простой проволоке, вставляемой в трубопровод для покровного средства. Другая возможность технической реализации элемента выравнивания потенциала заключается в спирали, вставляемой в трубопровод для покровного средства. Однако в отношении технической реализации элемента выравнивания потенциала изобретение не ограничено обоими вышеупомянутыми примерами.
В отношении самого трубопровода для покровного средства следует упомянуть, что он, предпочтительно, является гибким, в частности упругогибким. Таким образом, в случае трубопровода для покровного средства речь может идти об обычном шланге для покровного средства, известном из уровня техники и потому не нуждающемся в более подробном описании.
Стенка трубопровода для покровного средства согласно изобретению для электрической изоляции покровного средства, находящегося во внутреннем пространстве трубопровода и частично несущего электростатический заряд, снаружи частично или полностью может состоять из изолирующего материала.
Кроме того, необходимо упомянуть, что стенка трубопровода для покровного средства в одном из предпочтительных примеров выполнения изобретения по меньшей мере внутри состоит из материала, стойкого к растворителям и лакам, что является само собой разумеющимся.
Из вышеприведенного описания уже следует, что в случае элемента выравнивания потенциалов согласно изобретению речь идет, предпочтительно, о заземляющем элементе, причем опорным потенциалом является потенциал земли или массы. Однако изобретение претендует также на защиту для соответствующих трубопроводов для покровного средства, у которых элемент выравнивания потенциалов заряжает покровное средство внутри трубопровода для покровного средства до другого опорного потенциала, например до потенциала высокого напряжения.
В одном из предпочтительных примеров выполнения изобретения со стороны заземления предусмотрен дополнительный соединительный элемент, который электрически заземлен, а со стороны массы соединен с трубопроводом для покровного средства.
Кроме того, со стороны напряжения, предпочтительно, предусмотрен соединительный элемент, имеющий потенциал высокого напряжения и соединенный со стороной высокого напряжения трубопровода для покровного средства.
Соединение между соединительными элементами и трубопроводом для покровного средства может осуществляться, например, скреплением, известным, например, из патентных заявок DE 103 13 063 A1.
Выше уже было показано, что трубопровод для покровного средства согласно изобретению дает возможность гибкого установления начальной точки места заземления внутри покрасочной кабины.
Покровное средство покрасочной кабины согласно изобретению, предпочтительно, содержит электростатический заряд, являющийся результатом непосредственной электростатической зарядки покровного средства, что известно из уровня техники и поэтому не нуждается в более подробном описании.
Кроме того, покрасочная кабина согласно изобретению предпочтительно содержит противопожарное устройство, установленное во внутреннем пространстве покрасочной кабины, в частности, со спринклерной установкой, углекислотной огнегасящей установкой и/или с противопожарным датчиком.
Покраска деталей осуществляется в покрасочной кабине, предпочтительно, с помощью покрасочного робота с множеством подвижных элементов робота, причем трубопровод для покровного средства с помощью подвижных элементов робота подводится к наносящему устройству (например, к ротационному распылителю).
Наконец, изобретение включает также соответствующий способ изготовления вышеописанного трубопровода для покровного средства согласно изобретению. Способ изготовления согласно изобретению отличается прежде всего тем, что электропроводящий элемент выравнивания потенциалов вводится в полое внутреннее пространство трубопровода для покровного средства.
Кроме того, способ изготовления согласно изобретению предусматривает, чтобы элемент выравнивания потенциалов обрезался таким образом, чтобы свободный конец элемента выравнивания потенциалов и тем самым начальная точка места заземления находились внутри покрасочной кабины.
Другие предпочтительные усовершенствованные варианты осуществления изобретения содержатся в дополнительных пунктах формулы изобретения или поясняются ниже вместе с описанием предпочтительных примеров выполнения изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает схематически трубопровод для покровного средства для покрасочной кабины согласно изобретению,
фиг. 2 изображает модификацию трубопровода для покровного средства на фиг. 1,
фиг. 3 изображает характеристику потенциала вдоль трубопровода для покровного средства на фиг. 1 и 2, а
фиг. 4 изображает продольный вид покрасочной кабины согласно изобретению.
На фиг. 1 и 4 изображен трубопровод 1 для покровного средства, который может использоваться в покрасочной установке для покраски деталей кузова автомобилей для подачи наносимого лака от источника 2 краски к ротационному распылителю 3.
При этом ротационный распылитель 3 управляется обычным образом с помощью многоосевого покрасочного робота 4, содержащего ось 5 руки робота, две руки 6, 7 робота и вращаемый элемент 8 робота, причем элемент 8 робота перемещается вдоль рельсового пути 9 под прямым углом к плоскости чертежа.
При этом покрасочный робот 4 установлен во внутреннем пространстве покрасочной кабины, в то время как источник 2 краски находится во внешнем пространстве кабины. Поэтому трубопровод 1 для покровного средства пропущен сквозь стенку 10 покрасочной кабины, причем стенка 10 кабины отделяет внутреннее пространство кабины от внешнего пространства кабины, что само по себе известно из уровня техники.
На руке 6, 7 покрасочного робота 4 смонтирован каскад 11 высокого напряжения для электростатического заряда наносимого лака путем непосредственной электростатической зарядки, что само по себе известно из уровня техники.
Трубопровод 1 для покровного средства по существу состоит из самого обычного шланга 12, соединительного элемента 13 со стороны массы, соединительного элемента 14 со стороны напряжения и копьеобразного заземляющего элемента 15, исходящего из соединительного элемента 13 со стороны массы и заходящего в шланг 12 в осевом направлении последнего.
Соединительный элемент 14 со стороны напряжения соединен соединительным элементом с шлангом 12, причем соединительный элемент может быть выполнен, например, согласно заявке на патент № DE 103 13 063 А1. Кроме того, необходимо упомянуть, что соединительный элемент 14 со стороны напряжения соединен с каскадом 11 высокого напряжения и потому заряжается до электростатического напряжения заряда.
Соединительный элемент 13 со стороны массы также соединен соединительным элементом с шлангом 12, причем и этот соединительный элемент может быть выполнен вышеупомянутым образом. Кроме того, соединительный элемент 13 со стороны массы электрически заземлен.
ESTA
При этом заземляющий элемент 15 состоит из электропроводящего упругогибкого провода, одним своим концом соединенного с соединительным элементом 13 со стороны массы и заходящего в шланг 12 в осевом направлении последнего. Тем самым шланг 12 разделяется на участок 16 шланга со стороны высокого напряжения и на участок 17 шланга со стороны массы, причем столбик лака на участке 17 шланга со стороны массы электрически заземлен ближе по ходу впереди свободного конца 18 заземляющего элемента 15, в то время как электрическое напряжение на участке 16 шланга со стороны напряжения, начиная со свободного конца 18 заземляющего элемента 15, в направлении течения возрастает линейно, как это показано на фиг. 3. Так, например, столбик лака на участке 16 шланга имеет в точке х1 в соответствии со свободным концом 18 заземляющего элемента 15 напряжение U=0V, в то время как электрическое напряжение U в точке х2 в соответствии с соединительным элементом 14 со стороны напряжения определяется как U=U. Следовательно, между точками х1 и х2 напряжение U столбика лака на участке 16 шланга возрастает в направлении течения линейно.
При этом важно, чтобы заземляющий элемент 15 был обрезан таким образом, чтобы свободный конец 18 заземляющего элемента 15 и тем самым начальная точка места заземления находились во внутреннем пространстве кабины. Это важно, так как противопожарное устройство находится только во внутреннем пространстве кабины, в то время как от дополнительных противопожарных устройств во внешнем пространстве кабины можно отказаться. Это достигается за счет обеспечения заземляющим элементом 15 электрического заземления столбика лака за пределами покрасочной кабины.
Таким образом, трубопровод для покровного средства содержит электрически заземленный участок 19 трубопровода и участок 20 трубопровода, имеющий во время работы потенциал высокого напряжения.
На фиг. 2 изображена модификация примера выполнения на фиг. 1, причем этот пример выполнения в большой степени совпадает с вышеописанным примером выполнения, так что во избежание повторов делаются ссылки на вышеприведенное описание, причем для соответствующих деталей используются те же позиции.
Однако при этом вместо заземляющего элемента 15 в виде проволоки предусмотрен заземляющий элемент 15′ в виде спирали.
Однако общим как для заземляющего элемента 15 на фиг. 1, так и для заземляющего элемента 15′ на фиг. 2 является то, что длина заземляющего элемента 15, или 15′ по оси, во время работы по существу остается постоянной. Это важно для того, чтобы свободный конец 18 заземляющего элемента 15, или 15′, во время работы по возможности постоянно оставался на том же месте внутри покрасочной кабины независимо от движений покрасочного робота 4 и от направления течения в трубопроводе 1 для покровного средства. Во всяком случае необходимо воспрепятствовать тому, чтобы свободный конец 18 заземляющего элемента 15, или 15′, перемещался таким образом, чтобы свободный конец 18 в этом случае оказался за пределами покрасочной кабины, поскольку тогда за пределами покрасочной кабины потребовалось бы дополнительное противопожарное устройство.
Изобретение не ограничено вышеописанными предпочтительными примерами выполнения. Более того, возможно множество вариантов и модификаций, также использующих идею изобретения и потому подпадающих под действие патента. Кроме того, изобретение претендует также на защиту признаков и объектов зависимых пунктов формулы изобретения независимо от пунктов, на которые делаются ссылки.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ:
трубопровод для покровного средства
источник краски
ротационный распылитель
покрасочный робот
ось руки робота
рука робота
рука робота
вращаемый элемент робота
путевой рельс
стенка кабины
каскад высокого напряжения
шланг
соединительный элемент со стороны массы
соединительный элемент со стороны напряжения
заземляющий элемент
15′ заземляющий элемент
участок шланга со стороны высокого напряжения
участок шланга со стороны массы
свободный конец заземляющего элемента
заземленный участок трубопровода
участок трубопровода с потенциалом высокого напряжения
U напряжение
х1 точка, соответствующая свободному концу 18 заземляющего элемента
х2 точка, соответствующая соединительному элементу со стороны напряжения