DE2633179C3 - Vorrichtung zur elektrophoretischen Beschichtung eines eine krummlinige Oberfläche aufweisenden elektrisch leitfähigen Werkstücks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Beschichtung einer Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Werkstücks mit einer um eine Achse geführten krummünien Oberfläche, wobei die krummlinige Oberfläche eine lineare Ausdehnung besitzt, mit einem Vorratsbehälter für elektrophoretisches Beschichtungsmaterial, mit einer Düseneinrichtung zur Erzeugung einer geraden Strömung des elektrophoretischen Beschichtungsmaterials auf dem eine gerade Ausdehnung aufweisenden Teil des Werkstücks, mit einer Einrichtung, zur Zuführung des

ίο elektrophoretischen Beschichtungsmaterials aus dem Vorratsbehälter der Düsenanordnung zur Aufladung der linearen Strömung des elektrophoretischen Beschichtungsmaterials relativ zum Werkstück, und mit einer Einrichtung zur Lagerung und Bewegung des Werkstücks und der Düseneinrichtung nebeneinander.

Aus der DE-AS 12 61035 ist eine derartige Vorrichtung zum Aufbringen von elektrisch abscheidbaren organischen Überzügen auf kleine Metallgegenstände bekanntgeworden, die einen Vorratsbehälter mit einem Ausguß besitzt, in dem elektrisch isoliert ein unter Spannung stehender Draht eingesetzt ist, der aJs die eine Elektrode dient. Die andere Elektrode bildet ein auf einem Förderband vorbeigeführtes Werkstück. Beim Ausfließen des Beschichtungsmittels wird der Stromkreis geschlossen und das Werkstück beschichtet Mit der bekannten Vorrichtung lassen sich jedoch nur ebene Werkstücke beschichten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Beschichtung, von

Werkstücken mit krummlinigen Oberflächen, wie z. B. Rotationskörpern, zu schaffen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lager- und Bewegungseinrichtung entweder das Werkstück für die Bewegung um die Achse einspannt und gleichzeitig die

Düseneinrichtung in einer Halteposition festhält, oder die Düseneinrichtung für die Bewegung um die Achse einspannt und gleichzeitig das Werkstück in einer Halteposition festhält.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß das Werkstück die Düseneinrichtung bzw. die Düseneinrichtung des Werkstücks umkreist, um so auf einfache Weise Werkstücke mit krummlinigen Oberflächen elektrophoretisch zu beschichten.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in

den Unteransprüchen herausgestellt.

Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 ist eine schematisierte Draufsicht einer Vorrichtung zum Beschichten der Außenfläche eines

so Werkstücks und zeigt einen um Zahnräder laufenden Endlosförderer, der die Werkstücke in Form von Dosen durch Beschichtungs-, Spül- und Härtestationen trägt,

F i g. 2 ist ein geringfügig vergrößerter Teil der Draufsicht der F i g. 1 bei entferntem Dosen- und Werkstückhalter und zeigt die Ritzel-, Dehnungs- und Kettenanordnung zum Drehen der Werkstücke während des Beschichtens, Spülens und Härtens der Außenfläche,
F i g. 3 ist ein vergrößerter Seitenriß der Konstruktion, die den Werkstückhalter längs des Endlosförderers bewegt und dreht, wie in F i g. 2 gezeigt,

Fig.4 ist ein vergrößerter Seitenriß des Vorganges des Beschichtens der Außenfläche eines Werkstücks und zeigt eine Einrichtung, die die Konstruktion in einen elektrischen Stromkreis einbringt, wobei eine Düsenelektrode, eine Hilfselektrode sowie eine Drehrichtung ?.um Drehen des Werkstücks während des Beschichtens gezeigt sind,

Fig.5 ist eine Draufsicht der in Fig.4 gezeigten Konstruktion,

F i g. 6 ist ein schematisierter Seitenriß einer Vorrichtung zum Beschichten des Inneren eines Werkstücks mit einer isolierten Düsenelektrodeneinrichtung, mit der das Werkstück in einen elektrischen Stromkreis mit der Düsenelektrode eingebracht wird, mit einer Einrichtung, die den Behälter oder die Düse während des Beschichtens drehen kann, sowie einem Vorratsbehälter für das Beschichtungsmaterial mit einer zugeordneten Kühl-, Filter- und Pumpanordnung,

Fig.7 ist ein vergrößerter Schnitt eines Behälters entsprechend der F i g. 6 auf der Linie 7-7 der F i g. 8 mit elektrisch geladener Beschichtungsdüse und zeigt weiterhin den Ausdehnungsteil einer Düsenausführung und einen Isolierring, der einen Kurzschluß der geladenen Auftragsdüse verhindert,

Fig.8 ist ein vergrößerter Längsschnitt eines Werkstücks mit einer elektrisch geladenen Beschichtungsdüse in dessen Inneren, wobei die spezielle Düse eine Aufweitung an deren entferntem Ende, um eine vollständigere Abdeckung des Bodens zu gewährleisten, sowie Schlitze oder Durchbrüche zum gleichmäßigeren Auftrag der Beschichtung, Isolierringe zum Verhindern versehentlicher elektrischer Kurzschlüsse sowie eine Isoliereinrichtung zwischen der Düse und dem Vorratsbehälter ausweist, wobei die Strömungsrichtung des elektrophoretischen Beschichtungsmaterials mit Pfeilen angezeigt ist,

Fig.9 ist ein vergrößerter Längsschnitt einer weiteren Form einer Düse zum Beschichten des Inneren eines Werkstücks wie bspw. einer ausgepreßten Bierdose mit gesicktem Bodenteil und zeigt eine keilförmige Düse, die einen gleichmäßigen Auftrag des Beschichtungsmaterials auf diese Stücke im Boden des Behälters gewährleistet, sowie eine Abdeckung der Düsenöffnung in Form eines Maschennetzes aus nichtleitendem Material, die eine laminare Strömung fördert und die Blasenbildung verhindert,

Fig. 10 ist ein vergrößerter Längsschnitt des Vorgangs des Beschichtens einer Außenfläche eines sich drehenden Werkstücks unter Verwendung einer ortsfesten nicht geladenen Düse mit einem keilförmigen Oberteil und einer separaten Elektrode in Form eines leitfähigen Gitters oder Maschennetzes, weiterhin zeigt die Fig. 10 innerhalb des Werkstücks in einer schematisierten Darstellung einen unterdruckbetätigten Werkstückhalter,

Fig. 11 ist eint Endansicht auf der Linie 11-11 der Fig. 10,

Fig. 12 ist ein vergrößerter Längsschnitt, der das Beschichten der Außenfläche eines ortsfesten Werkstücks mittels einer rotierenden Auftragsdüse darstellt,

F i g. 13 ist ein Schnitt auf der Linie 13-13 der F i g. 12,

F i g. 14 ist ein vergrößerter Längsschnitt und zeigt das Beschichten der Innenfläche eines ortsfesten Werkstücks mittels einer rotierenden Auftragsdüse sowie einen unterdruckbetätigten Werkstückhalter zum Ergreifen einer Außenfläche,

Fig. 15 ist ein Schnitt auf der Linie 15-15 der F i g. 14 und

F i g. 16 ist ein vergrößerter schematisierter Seitenriß, der das Beschichten der Außenfläche eines konturierten Werkstücks wie bspw. eines Kfz-Rades mittels einer ortsfesten Auftragsdüse und/oder -elektrode mit einer der Kontur des Werkstücks angepaßten Oberflächengestaltung sowie eine Einrichtung zum Drehen dieses Werkstücks zeigt, wodurch e!n gleichmäßiger Auftrag des Beschichtungsmaterials erreicht wird.

Die Beschichtungsan'age 10 der F i g. 1 weist eine Beschichtungskammer 11 auf, die zwei aufeinanderfolgende Spülkammern 12,13 sowie eine Trockenkammer 14 speist, wobei die Kammern von den Wänden 17 getrennt sind, die jeweils Öffnungen 16 für den Durcngang eines Dosenkörpers aufweisen, der in den entsprechenden Kammern beschichtet, gespült bzw. gehärtet wird.

Die Bewegung der Dose erfolgt auf einer allgemein kreisförmigen Bahn, die an der Eintrittsöffnung 18 in die Beschichtungskammer 11 beginnt und an der öffnung 20 der Trockenkammer 14 endet. Diese Kreisbewegung während der Behandlung wird mittels eines Endlosförderers 21 erzeugt, der vorzugsweise um die beabstandeten Zahnräder 22 sowie ein Paar kleinerer Zwischenrollen 22 gelegt ist, die jeweils nahe dem Eingang

18 bzw. dem Ausgang 20 liegen. Der Endlosförderer 21 kann vorzugsweise in Form einer Lagereinrichtung oder Gliederkette mit Dornen 19 vorliegen, die an der Kette entlang beabstandet sind und den zu beschichtenden Dosenkörper aufnehmen und drehen. Eine Hilfselektrode — vergl. F i g. 4 — kann in der Beschichtungskammer 11 an den Dosenkörpern angeordnet sein.

Obgleich der Förderer der F i g. 1 horizontal angeordnet dargestellt ist, lassen sich selbstverständlich auch andere Ausführungen — wie bspw. eine vertikale Anordnung — wählen.

Wie nun in F i g. 2 und 3 dargestellt, sind die Lagereinrichtung oder Dorne 19 auf einer sich drehenden Welle 24 gelagert, auf der ein Ritzel 26 befestigt ist, das mit einer Zahnung 27 kämmt, um der Welle 24 des Doms 19 und damit dem Dosenkörper Drehung zu erteilen. Diese Drehung der Dosenkörper erfolgt auf Grund des Umstands, daß vor dem Eintritt in die Beschichtungskammer 11 die Dosenkörper in Richtung ihrer Längsachse auf die Lagereinrichtung oder Dorne 19 aufgesetzt wurden und von diesen getragen werden. Eine Druckplatte 28 kann am Endlosförderer 21 vorgesehen werden, die das Ritzel 26 in die Zahnung 27 drückt. Infolge der Bewegung des Endlosförderers 21 entlang der Zahnung 27 und des Eingriffs des Ritzels in dieselbe wird den auf den Dornen

19 sitzenden Dosenkörpern bei dem Durchlauf durch die Beschichtungskammer 11, die Spülkammern 12 und 13 eine Drehung erteilt. Die Drehgeschwindigkeit der Dorne läßt sich zwar einstellen, um sie auf die physikalischen Eigenschaften des im Einzelfall eingesetzten Beschichtungsmaterials und die angelegte Spannung abzustimmen. Es haben sich jedoch Drehgeschwindigkeiten im Bereich von etwa 60 bis 400 U/min, als geeignete herausgestellt. Mit dieser Drehgeschwindigkeit kann der Dosenkörper während des Beschichtungsvorgangs mindestens eine oder möglicherweise fast zwei Umdrehungen ausführen. Die Dosenkörper lassen sich auf die Dorne 19 von Hand oder durch weitere, hier nicht gezeigte Vorrichtungen aufsetzen. Desgleichen können Vorrichtungsteile, die hier nicht besonders gezeigt sind, vorgesehen sein, um die Dosenkörper von den Dornen 19 abzunehmen, nachdem sie durch den Ausgang an der Öffnung 20 gelaufen sind.

Desgleichen kann eine Sternförderermechanik' einer aus dem Stand der Technik bekannten Art eingesetzt wercbn, um die Werkstücke durch die Beschichtungs-, Spül- und Härtestationen zu führen.

Insbesondere ist in den Fig.4 und 5 eine Ausführungsform der Erfindung zum Beschichten der Außen-

fläche durch Drehen während des Durchlaufs desselben durch die Beschichtungskammer 11 dargestellt. Während des Beschichtens wird ein Dosenkörper mittels des Doms 19 gedreht. Flüssiges elektrophoretisches Beschichtungsmaterial wird der Außenfläche 40 eines Dosenkörpers durch die Auftragsdüse 29 zugeführt, die äquidistant zum Dosenkörper angeordnet und an eine Versorgungsleitung 31 angeschlossen ist, die dieses Beschichtungsmaterial aus einem unter ihr liegenden Vorratsbehälter zieht. Dieser Vorratsbehälter (nicht gezeigt) dient auch dazu, überschüssiges, von der Außenfläche 40 des Dosenkörpers abfließendes Beschichtungsmaterial aus Ersparnisgründen wieder aufzufangen.

Diese Düse 29 kann einen Düsenarm 32 aufweisen, der über den Boden der Außenfläche des umgekehrten Dosenkörpers reicht. Wo das eingesetzte Beschichtungsmaterial anodisch ist, ist die Welle 24 zum Drehen des Dorns 19 mit einer konzentrischen, elektrisch leitfähigen Anodeneinrichtung 35 versehen, wobei die Düse 29 kathodenseitig in den Anoden-Kathoden-Strom-Kreis eingefügt ist (bei einem hier nicht angesprochenen kathodischen Beschichtungsmaterial wird die Düse zur Anode und der zu beschichtende Gegenstand der Kathode). Weiterhin kann gegenüber der Düse 29 eine Hilfskathode 33 vorgesehen werden, die die Gleichmäßigkeit der Strömung und der Verteilung des elektrophoretischen Beschichtungsmaterials verbessert. Die Düsen 29 sind mit einer Vielzahl kleiner öffnungen 30 versehen, um die Gleichmäßigkeit der Strömungsverteilung des Beschichtungsmaterials zu verbessern. Der Abstand zwischen diesen öffnungen 30 und der Außenfläche 40 des Dosenkörpers liegt bevorzugt im Bereich von etwa 2 ... 15 mm.

Das Abspülen des überschüssigen elektrophoretischen Materials erfolgt in den Spülkammern 12, 13, die jeweils aus der Versorgungsleitung 37 gespeist werden, die an die Düse 36 angeschlossen ist — vergl. die Beschreibung zur Fig. 1. Das überschüssige Material kann so dem Vorratsbehälter wieder zugeführt werden. Zum Spülen wird entionisiertes Wasser verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Spülwasser als Permeat aus einer Feinstfilteranlage zugeführt. Das Spülwasser kann im Rahmen eines geschlossenen, umweltfreundlichen Kreislaufs aufbereitet und erneut verwendet werden. Der beschichtete und gespülte Dosenkörper läuft dann durch die Härte- bzw. Trockenkammer 14 an den Heizelementen 39 vorbei, die die gespülte Beschichtung aushärten sollen. Während des Härtens braucht der Dosenkörper nicht gedreht zu werden. Nach dem Härten kann man die beschichteten Behälter durch automatisierte Einrichtungen (nicht dargestellt) von den Dornen 19 abnehmen.

Die Fig.6 bis 9 zeigen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten der Innenfläche 50 eines Dosenkörpers bzw. Behälters. Die Vorrichtung die allgemein mit dem Bezugszeichen 49 bezeichnet ist, weist eine Beschichtungsdüse 51 auf, die als Zufuhrrohr für das elektrophoretische Beschichtungsmalerial und auch als Kathode in einem Anoden-Kathoden-Kreis mit dem Behälter dient, wenn ein anodisches Beschichtungsmaterial eingesetzt wird. Der Dosenkörper oder Behälter wird auf einer an eine Drehantriebseinheit (nicht dargestellt) angeschlossene Dorneinrichtung in seiner Längsrichtung gelagert und drehangetrieben. Alternativ kann der Düse 51 Drehung erteilt werden, wobei der Dosenkörper ortsfest bleibt. Die Dorneinrichtung 52 kann mittels eines Kragens 53 am Behälter befestigt werden, der über der Bodenaußenfläche 54 des Behälters sitzt. Alternativ kann man einen durch Unterdruck betätigten Werkstückhalter einsetzen, wie in Fig. 14 gezeigt. Die eingesetzte Spannungsversorgung 69 liefert typischerweise zwischen 50 und 350 V. Die Beschichtungsdüse 51 ist gegen den Vorratsbehälter 56 mit dem Beschichtungsmaterial mittels eines Isolators 57 isoliert. Das Beschichtungsmaterial 58 wird der Beschichtungsdüse 51 mittels einer Pumpe 59 aus dem Vorratsbehälter 56 zugeführt, in dem sich die Schnorcheleinrichtung 61 befindet. Nach dem Überfließen der Innenfläche 50 des Behälters fließt überschüssiges Beschichtungsmaterial in den Vorratsbehälter 56 zurück. Die Pfeile in Fig. 6 bis 9 zeigen die Bewegungsbahn des Beschichtungsmaterials 58 aus dem Vorratsbehälter 56 durch den Schnorchel 61, die vor der Pumpe liegende Leitung 62 zur Pumpe 59, die auf die Pumpe folgende Leitung 63 zur Düse 51 auf die geladene Innenfläche 50 des Behälters und den in den Vorratsbehälter 56 rückfließenden Überschuß. In einer bevorzugten Ausführungsform können an den Vorratsbehälter 56 ein Kühler 64 und ein Filter 65 angeschlossen sein, die das Beschichtungsmaterial kühlen und filtern.

F i g. 7, 8 und 9 zeigen weitere Einzelheiten der Gestalt, Anordnung und Bestandteile der Auftragsdüse 51. Beispielsweise weist nach Fig.8 die Düse 51 an ihrem entfernten Ende 51a einen aufgeweiteten Teil 66 auf, um eine vollständigere Abdeckung der inneren Bodenfläche 50/4 des Behälters zu gewährleisten. Die Isolierringe 67 sind untereinander beabstandet entlang der Düse vorgesehen, um ein versehentliches Kurzschließen der kathodischen Düse 51 zum anodischen Behälter zu verhindern. Im allgemeinen ist die Auftragsdüse 51 einstellbar in einem Abstand von etwa 2... 15 mm zur Behälterinnenfläche 50 angeordnet. In Abständen entlang der Auftragsdüse sind Schlitze oder Durchbrüche 68 angeordnet, die den Auftrag des Beschichtungsmaterials ergänzen, um die Beschichtung gleichmäßiger zu machen.

Die in der F i g. 9 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der F i g. 8 in der Form der Düse 51, die keilförmig ist, um einen gleichmäßigen Auftrag des Beschichtungsmaterials 58 in den Sicken 60 am Boden

•15 des Dosenkörpers — bspw. einer ausgepreßten Bierdose — zuzulassen. Weiterhin ist ein nicht leitfähiges Maschennetz 67a vorgesehen, das die öffnungen 68 der Düse 51 abdeckt und die Düse 51 gegen den Dosenkörper isoliert, eine laminare Strömung fördert und ein Schäumen des Beschichtungsmaterials verhindert. Vorzugsweise ist die Düse 51 einstellbar in einer Entfernung von 2... 15 mm zur Innenfläche 50 des Behälters angeordnet In der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist das offene Ende vorzugsweise aus der waagerechten leicht nach unten geneigt, damit überschüssiges Beschichtungsmaterial in das Bad zurückfließen kann, wie mit dem Pfeil A in F i g. 9 gezeigt.

Die in Fig. 6 bis 9 dargestellte Vorrichtung zum Beschichten der Innenfläche 50 eines sich drehenden Behälters mittels einer ortsfesten Düse läßt sich mit einem Endloskettenantrieb zusammen mit dem Ritzel- und Zahnungs-Antrieb zum Beschichten einer Außenfläche einsetzen, der zur F i g. 1 beschrieben ist. Die dort ausgeführten Grundsätze gelten auch für eine Anordnung zum Beschichten von Innenflächen.

Die Fig. 10 und 11 zeigen das Beschichten der Außenfläche 70 eines sich drehenden Werkstücks

mittels einer ortsfesten Düse 71, wobei das Prinzip dem in F i g. 4 und 5 dargestellten ähnlich ist. Die ortsfeste und ungeladene Düse 71 hat einen keilförmigen Oberteil 72, der der Kontur der Außenfläche 70 des Werkstücks (bei dem es sich um eine Bierdose handeln kann, wie dargestellt) entsprechend ausgestaltet ist. Die Düse enthält die Beschichtungsöffnungen 73 an dem Werkstück, durch die das Beschichtungsmaterial zu einem gleichmäßigen Auftrag auf das Werkstück fließt, wie mit den Pfeilen gezeigt. Ein entsprechend gestaltetes Elektrodengitter 74 liegt zwischen der Düse 71 und dem Werkstück, um das Beschichtungsmaterial mit einem elektrischen Strom zu beaufschlagen, während es von der Düse 71 zum Werkstück fließt Ein nichtleitendes Maschennetz bzw. Einrichtung 75 deckt das Gitter 74 ab und verhindert versehentliche Kurzschlüsse zwischen dem Werkstück und dem Gitter 74, fördert eine laminare Strömung und verhindert eine Blasenbildung. Das Gitter 74 weist einen keilförmigen Teil auf, der dicht an der Außenfläche des geschlossenen Endes des zu beschichtenden Behälters angeordnet ist und dazu dient, für eine gegebene Drehung des Werkstücks die Verweilzeit des Beschichtungsmaterials für jeden Punkt des geschlossenen Endes der Außenfläche 76 und damit eine gleichmäßige Beschichtung zu gewährleisten. Die F i g. 10 zeigt auch schematisch eine Saugeinrichtung 78 zum Halten der Dosen. Ein Saugnapf 80 liegt an der Bodeninnenfläche 81 des Werkstücks an und ist mit einer Unterdruckleitung 82 verbunden. Die Saugeinrichtung 78 hält das Werkstück auch mittels einer Feder 83, die sich an die Innenseitenfläche 84 anlegt und beiderseits durch die Federauflager 85, 85, die von der Unterdruckleitung 82 her vorstehen, gehalten wird.

Die Spannungsversorgung (Netzteil) 69 ist als an das Gitter 74 und das Werkstück angeschlossen dargestellt, und zwar über einen Schleifring 86 mit Bürsten 87, die auf der Unterdruckleitung 82 gleiten und elektrischen Strom über die elektrisch leitfähigen Federauflager 85, 85 und die Feder 83 zuführen. Von dort gelangt der elektrische Strom über die Feder 83 zum Werkstück. <to Wie vom Pfeil R angedeutet dreht die Saugeinrichtung 78 das Werkstück mittels einer nicht dargestellten Dreheinrichtung.

Die Fig. 12, 13 zeigen eine Vorrichtung zum Beschichten der Außenfläche 90 eines ortsfesten Werkstücks durch Drehen einer elektrisch geladenen Auftragsdüsen-Elektrode 91. Die Auftragsdüse 91 kann den zu beschichtenden Teil des Werkstücks vollständig umschließen, so daß während der Drehung das auf die Fläche 90 aufströniende Beschichtungsmaterial zentrifugal auf die Außenfläche 90 gedrückt und daher nicht verschwendet wird. Nach dem Beschichten fließt überschüssiges Beschichtungsmaterial in das Bad ab, wie mit dem Pfeil A angedeutet

Die Strömungsöffnungen 93 sind in der Düse 91 am Ende von Kanälen 94 für das Beschichtungsmittel in dieser dargestellt Obgleich die öffnungen 93 nur auf einer Seite und dem halben Boden der Düse 72 vorgesehen zu sein brauchen, ist eine symmetrische Anordnung wie die in Fig. 13 aus Gründen des Gleichgewichts während der Drehung bevorzugt

Die Kupplung 95, die Beschichtungsmaterial an die Düse 91 liefert, ist drehbar auf einem elektrisch geladenen Versorgungsrohr 96 für das Beschichtungsmaterial angeordnet Eine Dreheinrichtung (nicht dargestellt) ist an die Kupplung 95 angeschlossen und erteilt dieser sowie der Düse 91 eine Drehung, wie vom Pfeil R angedeutet Die Spannungsversorgung in Form eines Gleichrichters 69 liefert der Düse und auch dem Werkstück auf der Unterdruckleitung 82 der Saugeinrichtung 78 elektrischen Strom. Die Einzelheiten der Saugeinrichtung 78 und der von diesem hergestellten elektrischen Verbindung entsprechen den oben zur F i g. 10 beschriebenen.

Wie ebenfalls oben beschrieben, hängt die Richtung des im Einzelfall eingeprägten Stroms davon ab, ob die Beschichtung kathodisch oder anodisch ist. Nach der Drehbeschichtung können die Düse 91 und das Werkstück durch Entfernen eines von beiden — bspw. mittels einer Hin- und Herbewegung — voneinander getrennt werden.

Die Fig. 14 und 15 zeigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zum Beschichten der Innenfläche 50 eines ortfesten Werkstücks mittels einer sich drehenden Auftragsdüsen-Elektrode. Die sich drehende Auftragsdüsen-Elektrode 101, weist ein inneres Rohr 102 auf, das in einen oder mehrere Kanäle 103 für das Beschichtungsmittel mündet. Wie durch die Pfeile angezeigt, fließt das Beschichtungsmaterial durch das Gitter 104, das an das Netzteil 69 angeschlossen ist und ebenfalls als Elektrode arbeitet. Vorzugsweise deckt ein nicht leitendes Maschennetz bzw. Einrichtung 105 das Gitter 104 ab, um eine versehentliche Berührung zwischen der Düse 101 und dem Werkstück zu verhindern. Wie in der in F i g. 9 gezeigten Ausführungsform, kann die Düse 101 keilförmige Abschlußteile 106 aufweisen, um der Kontur eines umgebördelten Dosenbodens — bspw. einer Bierdose — näher zu kommen und damit einen gleichmäßigeren Auftrag zu erreichen.

Die Fig. 14. 15 zeigen desgleichen schematisch den Aufbau einer elektrisch leitenden Saugeinrichtung 107. Ein Saugnapf 108, der an eine Unterdruckleitung 109 angeschlossen ist, liegt an einem Teil der Bodenaußenfläche 110 des Werkstücks an und hält dieses fest. Eine nicht leitende konzentrisch um die Unterdruckleitung 109 herumgelegte Kragenanordnung 111 liegt an einem Teil der Außenwandfläche 112 des Werkstücks an und unterstützt die Haltewirkung des Saugnapfes 108. Eine elektrisch leitende Bodenplatte 100 befindet sich im Halter 107 und führt dem Werkstück elektrischen Strom zu.

Die Fig. 16 zeigt die elektrophoretische Beschichtung eines Werkstücks WPmit einer Oberfläche 113, die eine Symmetrieachse aufweist, bspw. ein Kfz-Rad. Elektrischer Strom wird in einer Polung vom Leistungsgleichrichter 69 an die Auftragsdüse und/oder Elektrode 114, in der entgegengesetzten Polung an einen leitenden Werkstückhalter 115 und damit an das Werkstück WP geiegt Die Düse 114 ist so gestaltet, uäu sis Sie« jeuer Kontur in der Oberfläche 113 des Werkstücks WP anpaßt, so daß jede Düsenöffnung 116 unmittelbar an der Oberfläche 113 liegt und alle öffnungen von dieser den gleichen Abstand haben und das Beschichtungsmaterial gleichmäßig aufgetragen wird.

Die Düse 114 läßt sich alternativ aus flexiblem leitfähigem Material für unterschiedlich konturierie Flächen einstellbar ausführen und ist vorzugsweise leicht auf eine bestimmte Oberflächenkontur einstellbar, indem man sie zunächst fest auf diese zu beschichtende Oberfläche aufdrückt und dann die angepaßte Düse in einer gewählten geringen Entfernung von der Oberfläche anordnet

Eine lineare Strömung 117 aus elektrophoretischem Beschichtungsmaterial wird auf die Oberfläche 113 in der gleichen Erstreckung wie deren lineare Längsab-

messung aufgebracht und zwischen der linearen Strömung 117 und der Oberfläche der Werkstücks wird eine Relativbewegung hergestellt. Diese Relativbewegung erfolgt seitlich zu der linearen Abmessung sowie in Umfangsrichtung zu der und um die Symmetrieachse der Werkstückoberfläche 113. Obgleich eine solche Relativbewegung sich erreichen läßt, indem man entweder das Werkstück WPoder die lineare Strömung bewegt, ist in Fig. 16 dargestellt, wie das Werkstück WPmittels eines Halters 115 gedreht wird, der ebenfalls als hin- und herbewegende Verbindungseinrichtung dienen kann, die das Werkstück nach beendetem Beschichtungsvorgang von der Auftragsdüse trennt. Alternativ läßt die Düse 114 sich mit hier nicht dargestellten Mitteln hin- und herbewegbar lagern.

Obgleich die gewählte lineare Ausdehnung des Werkstücks in den F i g. 1 —9 und 11 —15 als geradlinig und in anderen hier erläuterten Ausführungsformen als teilweise geradlinig dargestellt ist, kann eine solche gewählte lineare Ausdehnung auch teilweise oder vollständig gekrümmt sein. Wenn bspw. die gewählte lineare Ausdehnung des Werkstücks geradlinig ist, wie bspw. bei zylindrischen Rohrteilen, kann die Düse zum Auftragen der Beschichtung in Ring- oder teilweise Ringform relativ zu der zu beschichtenden Oberfläche und entweder die Düse oder das Werkstück axial (seitlich) zur Umfangs-(Linear-)Ausdehnung bewegt wenden, um die Oberfläche vollständig zu beschichten. In den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen kann der Abstand zwischen Kathode und Anode zwischen 2 und 15 mm variieren, wobei der bevorzugte Abstand 4 bis 5 mm beträgt. Die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks oder der Elektrode kann im Bereich von 60 bis 400 U/min Hegen; bevorzugt wird der Bereich von 120 bis 240 U/min eingesetzt.

Die Strömung des Beschichtungsmaterials kann pro Auftragsdüse 0,95 bis 18,9 l/min betragen. Ein absolutes Optimum läßt sich hier nicht angeben; vielmehr muß der Durchsatz für jedes zu beschichtende Werkstück getrennt ermittelt werden und variiert mit dessen Größe und Form.

Die Beschichtungsspannung kann 50 bis 350 V betragen. Auch die bevorzugte Spannung hängt von der Größe und der Gestalt des Werkstücks sowie von der Zusammensetzung der Beschichtung ab. Im allgemeinen sind jedoch 150 bis 180 V zufriedenstellend.

Die Beschichtungstemperatur kann 15,55 bis 60° C betragen; der günstigste Bereich ist 21 bis 32°C. Die Viskosität des Beschichtungsmaterials ist nicht kritisch, gewöhnlich jedoch etwa so groß wie die des Wassers. Der Feststoffanteil der Beschichtung kann zwischen 7 und 15% variieren, beträgt aber vorzugsweise etwa 12%.

Die Beschichtungszeit schwankt erheblich in Abhängigkeit von Faktoren wie der Spannung, der Temperatur des Beschichtungsmittels, der Art des Substrats sowie der gewünschten Schichtdicke. Es ist jedoch erwünscht, die Beschichtungsdauer so kurz wie möglich zu halten. In der Praxis wird man mit 0,1 bis 10 s arbeiten, wobei Zeiten von 0,3 bis 3 s gewöhnlich am praktischsten sind.

Ein typisches Beispiel für eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Beschichten des Inneren von Aluminiumbehältern, wie in den Fig.6—9 gezeigt, würde ausgelegt sein für das Beschichten von 300 Dosen/min bei einer Beschichtungsdauer und einer Spannung von 180 V. Die Farbtemperatur würde 27° C

bis 32° C betragen, der Feststoff anteil der Farbe 12 bis 14%. Die Drehgeschwindigkeit der Dose wäre 240 U/ min, der Farbdurchsatz 2,839 l/min pro Auftragsdüse und der Abstand der Elektrode zum Behälter wäre 4 mm. Nach dem Beschichten würde die Döse geSpüli werden, um überschüssiges Beschichtungsmaterial zu entfernen, und in einem Ofen mit der gewünschten Temperatur gebrannt werden, um die Beschichtung auszuhärten.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur elektrophoretischen Beschichtung einer Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Werkstückes mit einer um eine Achse geführten krummlinigen Oberfläche, wobei die krummlinige Oberfläche eine lineare Ausdehnung besitzt, mit einem Vorratsbehälter für elektrophoretisches Beschichtungsmaterial, mit einer Düseneinrichtung zur Erzeugung einer geraden Strömung des elektrophoretischen Beschichtungsmaterials auf dem eine gerade Ausdehnung aufweisenden Teil des Werkstücks mit einer Einrichtung, zur Zuführung des elektrophoretischen Beschichtungsmaterials aus dem Vorratsbehälter der Düsenanordnung zur Aufladung der linearen Strömung des elektrophoretischen Beschichtungsmaterials relativ zum Werkstück, und mit einer Einrichtung zur Lagerung und Bewegung des Werkstücks und der Düseneinrichtung nebeneinander, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager- und Bewegungseinrichtung entweder das Werkstück für die Bewegung um die Achse einspannt und gleichzeitig die Düseneinrichtung in einer Halteposition festhält, oder die Düseneinrichtung für die Bewegung um die Achse einspannt und gleichzeitig das Werkstück in einer Halteposition festhält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit der Lagereinrichtung (19) verbundenen Förderer (21), der das gelagerte Werkstück transportiert und gleichzeitig um seine Achse dreht.

3. Vorrichtung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung (19) eine Saugeinrichtung (78, 107) aufweist, die sich an eine Oberfläche des Werkstücks anlegt und das Werkstück während des elektrophoretischen Beschichtens festhält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugeinrichtung (107) außerhalb des Werkstücks angeordnet ist und weiterhin eine Kragenanordnung (111) aufweist, die das Werkstück während des Beschichtens desselben zusätzlich abstützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtleitende Einrichtung (6J^ra, 75, 105) zur Isolierung der geladenen Düseneinrichtung zwischen der Düseneinrichtung und der geladenen Werkstückoberfläche zur Vermeidung elektrischer Kurzschlüsse zwischen diesen angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitende Einrichtung ein isolierendes Maschennetz zur Förderung einer laminaren Strömung und zur Unterdrückung einer Blasenbildung aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinrichtung ein elektrisch leitfähiges Gitter (74,104) auf der Düseneinrichtung an der Werkstückoberfläche aufweist, das das Beschichtungsmaterial elektrisch auflädt, während es von der Düseneinrichtung auf die Werkstückoberfläche strömt.