Title:
Beschichtungsanlage und entsprechendes Betriebsverfahren
Kind Code:
A1
Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Bauteilen mit einem Beschichtungsmittel, insbesondere eine Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen, mit einer ersten Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13), die im Betrieb als Nebenprodukt Abwärme produziert und eine Wärmequelle bildet und einer zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5), die im Betrieb erwärmt wird und eine Wärmesenke bildet. Die Erfindung sieht vor, dass die Abwärme der ersten Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5) zur Erwärmung zugeführt wird. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Betriebsverfahren.



Inventors:
Imle, Matthias (74385, Pleidelsheim, DE)
Application Number:
DE102015009214
Publication Date:
01/19/2017
Filing Date:
07/15/2015
Assignee:
Dürr Systems AG, 74321 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102013006334A1N/A2014-10-16
DE19536626A1N/A1997-03-27
DE3907437A1N/A1989-07-13
Foreign References:
200602611922006-11-23
Other References:
DIN EN ISO 60079
Attorney, Agent or Firm:
v. Bezold & Partner Patentanwälte - PartG mbB, 80799, München, DE
Claims:
1. Beschichtungsanlage, insbesondere Lackieranlage, zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen, mit einem Beschichtungsmittel, insbesondere mit einem Lack, mit
a) einer ersten Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13), die im Betrieb als Nebenprodukt Abwärme produziert und eine Wärmequelle bildet und
b) einer zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5), die im Betrieb erwärmt wird und eine Wärmesenke bildet,
dadurch gekennzeichnet,
c) dass die Abwärme der ersten Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5) zur Erwärmung zugeführt wird.

2. Beschichtungsanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass ein Wärmetauscher (17) vorgesehen ist, der die Abwärme der ersten Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) aufnimmt und der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5) zugeführt, und/oder
b) dass der Wärmetauscher (17) auf seiner Warmseite mit der Abwärme erzeugenden ersten Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) verbunden ist und die aufgenommene Abwärme auf seiner Kaltseite an einen gasförmigen oder flüssigen Stoffstrom abgibt.

3. Beschichtungsanlagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die zu erwärmende zweite Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5) mit einem flüssigen oder gasförmigen Prozessmedium arbeitet, insbesondere mit Druckluft, und
b) dass die Abwärme der ersten Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) das Prozessmedium der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5) erwärmt,
c) dass das Prozessmedium vorzugsweise zunächst den Wärmetauscher (17) durchströmt und dann der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5) zugeführt wird.

4. Beschichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Abwärme liefernde erste Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) eine mechanische Komponente der Beschichtungsanlage ist, und/oder
b) dass die Abwärme liefernde erste Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) ein Roboterantrieb eines Roboters (6) der Beschichtungsanlage oder ein Teil eines Roboterantriebs ist, insbesondere eines Lackierroboters (6) oder eines Handhabungsroboters der Beschichtungsanlage, und/oder
c) dass der die Abwärme liefernde Teil des Roboterantriebs (12, 13) einen Motor (12) und/oder ein Getriebe (13) des Roboterantriebs (12, 13) umfasst.

5. Beschichtungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboterantrieb (12, 13) folgendes aufweist:
a) einen Motor (12), insbesondere einen Elektromotor (12),
b) ein Getriebe (13), das antriebsseitig von dem Motor (12) angetrieben wird und abtriebsseitig den Roboter (6) mechanisch antreibt, und
c) einen Kühlflansch (17) zur Abfuhr der Abwärme von dem Motor und/oder dem Getriebe, wobei der Kühlflansch (17)
c1) zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist,
c2) thermisch mit dem Motor und/oder dem Getriebe verbunden ist, und
c3) die Abwärme von dem Motor und/oder dem Getriebe abführt, insbesondere mit dem Wärmetauscher (17).

6. Beschichtungsanlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass der Kühlflansch (17) zwei Gehäuseteile aufweist, die im montierten Zustand aufeinander liegen und einen Gehäuseinnenraum dichtend einschließen oder dass der Kühlflansch (17) einteilig ist, und/oder
b) dass die beiden Gehäuseteile jeweils eine zylindrische Bohrung (23) zur Durchführung einer Welle des Motors (12) oder des Getriebes (13) aufweisen, wobei die beiden Bohrungen (23) im montierten Zustand koaxial ausgerichtet und gegenüber dem Gehäuseinnenraum abgedichtet ist, und/oder
c) dass der Kühlflansch (17) einen Einlass (19) aufweist, um das zu erwärmende Prozessmedium in den Gehäuseinnenraum einzuleiten, und/oder
d) dass der Kühlflansch (17) einen Auslass (20) aufweist, um das erwärmte Prozessmedium aus dem Gehäuseinnenraum auszuleiten, und/oder
e) dass der Kühlflansch (17) innen mindestens eine Rippe (22) aufweist, die in den Gehäuseinnenraum hineinragt, um den Wärmekontakt zwischen dem Kühlflansch (17) einerseits und dem Prozessmedium in dem Gehäuseinnenraum andererseits zu verbessern, und/oder
f) dass das Prozessmedium zwischen dem Einlass (19) und dem Auslass (20) von den Rippen (22) um die Bohrungen (23) herum geleitet wird, so dass sich in dem Gehäuseinnenraum eine ringförmige Strömung des Prozessmediums um die Bohrungen (23) ausbildet, und/oder
g) dass der Kühlflansch (17) eine Trennwand (24) aufweist, die zwischen dem Einlass (19) und dem Auslass (20) angeordnet ist.

7. Beschichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die zweite Beschichtungsanlagenkomponente (1) ein Rotationszerstäuber (1) ist, der einen Sprühstrahl (3) des Beschichtungsmittels abgibt,
b) dass die Abwärme der ersten Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) Druckluft erwärmt, die einer Druckluftturbine (5) des Rotationszerstäubers (1) zugeführt wird, um Kondenswasserbildung in der Druckluftturbine (5) zu vermeiden, und/oder
c) dass die Abwärme der ersten Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) Lenkluft erwärmt, die dem Rotationszerstäuber (1) zugeführt wird und die der Rotationszerstäuber (1) zur Formung des Sprühstrahls (3) abgibt.

8. Beschichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Beschichtungsanlage mindestens einen Roboter (6) aufweist mit einer Roboterbasis (7), einem drehbaren Roboterglied (8), einem proximalen Roboterarm (9) und einem distalen Roboterarm (10), und
b) die Abwärme liefernde erste Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) und/oder der Wärmetauscher (17) in der Roboterbasis (7) oder in dem drehbaren Roboterglied (8) montiert sind.

9. Beschichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Abwärme liefernde erste Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13), die zweite Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5) und/oder der Wärmetauscher (17) in einer Kapselung (16) eingekapselt sind, und/oder
b) dass die Kapselung (16) eine Explosionsschutzkapselung (16) ist, insbesondere eine druckfeste Kapselung, eine Überdruckkapselung oder eine Ölkapselung gemäß DIN ISO 60079, und/oder
c) dass das zu erwärmende Prozessmedium in die Kapselung (16) eingeleitet, dann innerhalb der Kapselung (16) erwärmt und schließlich wieder aus der Kapselung (16) ausgeleitet wird, und/oder
d) dass die Einleitung des Prozessmediums in die Kapselung (16) und die Ausleitung des Prozessmediums aus der Kapselung (16) den Anforderungen an eine Explosionsschutzkapselung genügt, insbesondere gemäß DIN ISO 60079.

10. Beschichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Erwärmung der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5) ohne einen zusätzlichen Erhitzer ausschließlich durch die Abwärme der ersten Beschichtungsanlagenkomponente erfolgt, oder
b) dass zur Erwärmung der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5) zusätzlich ein Erhitzer vorgesehen ist, insbesondere ein elektrischer Lufterhitzer.

11. Betriebsverfahren für eine Beschichtungsanlage, insbesondere für eine Lackieranlage, zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen, mit einem Beschichtungsmittel, insbesondere mit einem Lack, mit den folgenden Schritten:
a) Betrieb einer ersten Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13), wobei die erste Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) als Nebenprodukt Abwärme erzeugt,
b) Betrieb einer zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5), wobei der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5) Wärme zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
c) dass die Abwärme der ersten Beschichtungsanlagenkomponente (12, 13) zur Erwärmung der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (1, 5) zugeführt wird.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere in Form einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Betriebsverfahren für eine solche Beschichtungsanlage.

In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden als Applikationsgerät üblicherweise Rotationszerstäuber eingesetzt, die mittels eines rotierenden Glockentellers einen Sprühstrahl des zu applizierenden Lacks abgeben, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der mechanische Antrieb des rotierenden Glockentellers erfolgt üblicherweise durch eine Druckluftturbine, die in dem Rotationszerstäuber angeordnet ist und von Druckluft angetrieben wird.

Problematisch hierbei ist die Tatsache, dass die Druckluft in der Druckluftturbine expandiert und dadurch abkühlt, was zu einer störenden Kondenswasserbildung in der Druckluftturbine führen kann.

Zur Lösung dieses Problems ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Druckluft vor der Zuführung zu der Druckluftturbine zu erwärmen, beispielsweise mittels einer elektrischen Heizung. Nachteilig an dieser Problemlösung sind jedoch die zusätzlichen Investitionskosten für die elektrische Heizung und die Betriebskosten für den Betrieb der elektrischen Heizung, da hierfür elektrische Energie bereitgestellt werden muss.

Bei den bekannten Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden die Rotationszerstäuber üblicherweise durch mehrachsige Lackierroboter geführt, wobei die Lackierroboter von Roboterantrieben angetrieben werden, die üblicherweise einen Elektromotor und ein Getriebe umfassen.

Problematisch an derartigen Roboterantrieben ist die Tatsache, dass in den Elektromotoren und in den Getrieben unerwünschte Abwärme entsteht, die abgeführt werden muss, um ein übermäßiges Ansteigen der Betriebstemperatur zu verhindern. Das Abführen der Abwärme von den Roboterantrieben ist jedoch schwierig, weil derartige Roboterantriebe üblicherweise in einer explosionsgeschützten Kapselung untergebracht sind, wobei die Kapselung nicht nur den erwünschten Effekt hat, dass ein Austreten von Zündfunken in die explosionsgefährdete Lackierkabine verhindert wird. Vielmehr erschwert die Kapselung der Roboterantriebe auch die Abfuhr der unerwünschten Abwärme von den Roboterantrieben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend verbesserte Beschichtungsanlage und ein entsprechendes Betriebsverfahren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtungsanlage bzw. ein Betriebsverfahren gemäß den Nebenansprüchen gelöst.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die Abwärme von Roboterantrieben zur Erwärmung von Prozessmedien (z. B. Druckluft) eines Rotationszerstäubers zu nutzen. Dadurch lassen sich im Rahmen der Erfindung zwei Probleme lösen. Zum einen werden dadurch die Roboterantriebe gekühlt, weil die Abwärme der Roboterantriebe abgeführt wird. Zum anderen kann durch die Nutzung der Abwärme der Roboterantriebe auf eine elektrische Heizung zur Erwärmung der Prozessmedien verzichtet werden, wodurch die Investitionskosten und die Betriebskosten der Beschichtungsanlage verringert werden können.

Die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage weist also zunächst eine erste Beschichtungsanlagenkomponente auf, die im Betrieb als Nebenprodukt Abwärme produziert und somit eine Wärmequelle bildet. Bei dieser ersten Beschichtungsanlagenkomponente kann es sich beispielsweise um einen Roboterantrieb handeln, der Abwärme produziert, wie bereits vorstehend beispielhaft erwähnt wurde.

Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Abwärme liefernden ersten Beschichtungsanlagenkomponente nicht auf Roboterantriebe beschränkt. Vielmehr kann es sich bei der Abwärme liefernden ersten Beschichtungsanlagenkomponente im Rahmen der Erfindung auch um ein anderes Bauteil handeln, das als Nebenprodukt Abwärme produziert, die im Rahmen der Erfindung genutzt werden kann. Lediglich beispielhaft sind Antriebe der Fördertechnik oder Antriebe einer Verfahrachse der Lackierroboter zu nennen.

Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Abwärme erzeugenden ersten Beschichtungsanlagenkomponente ist zu unterscheiden von der eingangs erwähnten herkömmlichen Heizung zur Erwärmung der Antriebsluft des Rotationszerstäubers, die zwar auch Abwärme produziert, aber ansonsten keine Funktionen in der Beschichtungsanlage erfüllt. Der Begriff der Abwärme erzeugenden ersten Beschichtungsanlagenkomponente stellt also auf Bauteile, Baugruppen oder Bauelemente der Beschichtungsanlage ab, die zusätzlich zur Heizfunktion eine weitere Funktion (z. B. Antrieb eines Lackierroboters) in der Beschichtungsanlage erfüllen und die Abwärme lediglich als Nebenprodukt erzeugen.

Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage eine zweite Beschichtungsanlagenkomponente, die im Betrieb erwärmt werden muss und somit eine Wärmesenke bildet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei dieser zweiten Beschichtungsanlagenkomponente um eine Druckluftturbine, deren Zuluft erwärmt wird, um eine Kondenswasserbildung in der Druckluftturbine zu vermeiden.

Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der zu erwärmenden zweiten Beschichtungsanlagenkomponente nicht auf eine Druckluftturbine beschränkt. Beispielsweise besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass Lenkluft erwärmt wird, die von dem Rotationszerstäuber abgegeben wird, um den Sprühstrahl des Rotationszerstäubers zu formen, wobei Lenklüfte an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind und deshalb nicht weiter beschrieben werden müssen.

Die Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass die bisher ungenützte Abwärme der ersten Beschichtungsanlagenkomponente (z. B. Roboterantrieb) der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (z. B. Druckluftturbine bzw. Zuluft der Druckluftturbine) zugeführt wird, um diese zu erwärmen.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Wärmetauscher vorgesehen, der die Abwärme der ersten Beschichtungsanlagenkomponente (z. B. Roboterantrieb) aufnimmt und der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (z. B. Antriebsluft für Druckluftturbine) zuführt.

Vorzugsweise ist der Wärmetauscher auf seiner Warmseite mit der Abwärme erzeugenden ersten Beschichtungsanlagenkomponente (z. B. Roboterantrieb) verbunden und gibt die aufgenommene Abwärme auf seiner Kaltseite an einen gasförmigen oder flüssigen Stoffstrom (z. B. Druckluftstrom) ab. Der Wärmeübergang von der Abwärme erzeugenden ersten Beschichtungsanlagenkomponente (z. B. Rotationszerstäuber) auf den Wärmetauscher erfolgt also vorzugsweise vorrangig oder ausschließlich durch Wärmeleitung. Der Wärmeübergang von dem Wärmetauscher auf den Stoffstrom (z. B. Antriebsluft) an der Kaltseite des Wärmetauschers erfolgt dagegen vorzugsweise durch Wärmeleitung und Konvektion.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die zu erwärmende zweite Beschichtungsanlagenkomponente (z. B. Rotationszerstäuber) vorzugsweise mit einem flüssigen oder gasförmigen Prozessmedium (z. B. Druckluft) arbeitet. Beispielsweise verwenden herkömmliche Rotationszerstäuber Druckluft als Antriebsluft zum Antrieb der Druckluftturbine, als Lenkluft zur Formung des Sprühstrahls und als Lagerluft zur Lagerung der Glockentellerwelle in der Druckluftturbine. Im Rahmen der Erfindung kann dann die Abwärme der ersten Beschichtungsanlagenkomponente (z. B. Roboterantrieb) genutzt werden, um das Prozessmedium (z. B. Antriebsluft, Lenkluft) der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (z. B. Rotationszerstäuber) zu erwärmen. Das zu erwärmende Prozessmedium durchströmt hierzu vorzugsweise zunächst den Wärmetauscher und wird dann im erwärmten Zustand der zweiten Beschichtungsanlagenkomponente (z. B. Rotationszerstäuber) zugeführt.

Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass es sich bei der Abwärme erzeugenden ersten Beschichtungsanlagenkomponente beispielsweise um einen Roboterantrieb handeln kann, der einen Roboter (z. B. Lackierroboter, Handhabungsroboter) der Beschichtungsanlage mechanisch antreibt. Derartige Roboterantriebe weisen üblicherweise einen Elektromotor und ein Getriebe auf, die im Betrieb beide Abwärme erzeugen, die im Rahmen der Erfindung genutzt werden kann.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen dem Motor und dem Getriebe ein Kühlflansch angeordnet, der die Abwärme von dem Motor und/oder von dem Getriebe abführt und dadurch den Roboterantrieb kühlt. Der Kühlflansch ist hierbei thermisch mit dem Motor und/oder mit dem Getriebe verbunden und führt die Abwärme von dem Motor und/oder von dem Getriebe ab, insbesondere durch den Wärmetauscher, der in dem Kühlflansch integriert sein kann. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Kühlflansch einerseits mit dem Getriebe und andererseits mit dem Motor verbunden ist, da auf diese Weise ein guter Wärmekontakt zu dem Motor und zu dem Getriebe hergestellt wird.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Kühlflansch zwei Gehäuseteile auf, die im montierten Zustand aufeinanderliegen und einen Gehäuseinnenraum dichtend einschließen. Die beiden Gehäuseteile weisen dann vorzugsweise jeweils eine zylindrische Bohrung auf, durch den die Abtriebswelle des Motors bzw. die Antriebswelle des Getriebes durchgeführt werden kann, wobei die Bohrungen gegenüber dem Gehäuseinnenraum abgedichtet sind. Der Kühlflansch weist vorzugsweise einen Einlass und einen Auslass auf, wobei das zu erwärmende Prozessmedium (z. B. Druckluft) durch den Einlass in den Gehäuseinnenraum eingeleitet und durch den Auslass wieder aus dem Gehäuseinnenraum ausgeleitet wird.

Im Betrieb erwärmt sich dieser Kühlflansch durch Wärmeübergang von Getriebe und dem Motor, wobei die Wärme von der Innenwand des Kühlflanschs auf das Prozessmedium (z. B. Druckluft) in dem Gehäuseinnenraum übergeht. Es ist deshalb wünschenswert, einen möglichst guten Wärmeübergang von der Innenwand des Kühlflanschs auf das Prozessmedium (z. B. Druckluft) in dem Gehäuseinnenraum zu ermöglichen. Hierzu weist der Kühlflansch innen vorzugsweise mindestens eine Rippe auf, die in den Gehäuseinnenraum hineinragt und dadurch die Kontaktfläche zwischen dem Kühlflansch einerseits und dem Prozessmedium andererseits vergrößert, was den Wärmeübergang erleichtert. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Kühlflansch in dem Gehäuseinnenraum zahlreiche Rippen auf, um den Wärmeübergang zu verbessern.

Darüber hinaus sind die Rippen und der Einlass und der Auslass vorzugsweise so angeordnet, dass das Prozessmedium zwischen dem Einlass und dem Auslass des Kühlflanschs eine ringförmige Strömung ausbildet, die um die Bohrung für die Antriebswelle bzw. Abtriebswelle herum verläuft. Dadurch wird erreicht, dass sich das Prozessmedium relativ lange in dem Gehäuseinnenraum aufhält, was ebenfalls zu einer guten Erwärmung des Prozessmediums (z. B. Druckluft) in dem Kühlflansch beiträgt.

Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage mindestens einen Roboter (z. B. Lackierroboter, Handhabungsroboter) aufweisen kann, wobei die Abwärme des zugehörigen Roboterantriebs ausgenutzt werden kann, um die zweite Beschichtungsanlagenkomponente (z. B. Druckluft für Druckluftturbine) zu erwärmen. Vorzugsweise umfasst ein solcher Roboter eine feststehende oder entlang einer Verfahrachse verschiebbare Roboterbasis, ein drehbares Roboterglied, einen schwenkbaren proximalen Roboterarm (in der Fachsprache auch als ”Arm 1” bezeichnet), einen schwenkbaren distalen Roboterarm (in der Fachsprache auch als ”Arm 2” bezeichnet) und eine mehrachsige Roboterhandachse, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Abwärme liefernde Roboterantrieb mit Motor und Getriebe kann hierbei beispielsweise in der Roboterbasis oder in dem drehbaren Roboterglied montiert sein.

Es wurde bereits eingangs zum Stand der Technik erwähnt, dass der Roboterantrieb eines Lackierroboters in einer Kapselung eingekapselt sein kann, was aus Explosionsschutzgründen erforderlich sein kann, da in der Lackierkabine eine explosionsgefährdete Atmosphäre entstehen kann. Die Kapselung des Roboterantriebs kann also als druckfeste Kapselung, als Überdruckkapselung oder als Ölkapselung gemäß DIN ISO 60079 ausgebildet sein. Im Rahmen der Erfindung ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen, dass das zu erwärmende Prozessmedium (z. B. Druckluft) in die Kapselung eingeleitet, dann innerhalb der Kapselung erwärmt und schließlich wieder aus der Kapselung ausgeleitet wird. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Einleitung des Prozessmediums in die Kapselung und die Ausleitung des Prozessmediums aus der Kapselung den Explosionsschutz der Kapselung nicht beeinträchtigt und ebenfalls den gesetzlichen Anforderungen an einen Explosionsschutz erfüllt, insbesondere den Anforderungen gemäß DIN EN ISO 60079.

Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass die Ausnutzung der Abwärme des Roboterantriebs für die Erwärmung der Druckluft einen zusätzlichen Erhitzer entbehrlich macht, wodurch die Investitions- und Betriebskosten der Beschichtungsanlage verringert werden können. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass zusätzlich ein elektrischer Erhitzer verwendet wird, der beispielsweise zum Einsatz kommen kann, wenn der Roboterantrieb zu Betriebsbeginn noch nicht genügend Abwärme liefert.

Schließlich ist zu erwähnen, dass die Erfindung auch ein entsprechendes Betriebsverfahren umfasst, wie es sich bereits aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, sodass auf eine separate Beschreibung des Betriebsverfahrens verzichtet werden kann.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lackieranlage, bei der die Abwärme eines Roboterantriebs zur Erwärmung der Druckluft für den Rotationszerstäuber verwendet wird,

2 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Lackierroboters mit einem Wärmetauscher in dem drehbaren Roboterglied, sowie

3 eine vereinfachte Darstellung eines Gehäuseteils des Kühlflansches zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe gemäß 1.

Die Zeichnungen zeigen verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen.

So weist die Lackieranlage einen Rotationszerstäuber 1 auf, der mittels eines rotierenden Glockentellers 2 einen Sprühstrahl 3 des zu applizierenden Lacks abgibt, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Zur Formung des Sprühstrahls 3 kann der Rotationszerstäuber einen Lenkluftstrahl 4 von hinten auf den Sprühstrahl 3 abgeben, was an sich aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt ist.

Der Antrieb des rotierenden Glockentellers 2 erfolgt in herkömmlicher Weise durch eine Druckluftturbine 5 in dem Rotationszerstäuber 1.

Der Rotationszerstäuber 1 wird in herkömmlicher Weise von einem mehrachsigen Lackierroboter 6 geführt, der in 2 dargestellt ist. Der Lackierroboter 6 umfasst eine feststehende oder entlang einer Verfahrachse verfahrbare Roboterbasis 7, ein drehbares Roboterglied 8, einen proximalen Roboterarm 9 und einen distalen Roboterarm 10, wobei ein solcher Aufbau aus dem Stand der Technik an sich bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben wird.

Hierbei ist zu erwähnen, dass der Lackierroboter 6 mit dem Rotationszerstäuber 1 in einer Lackierkabine angeordnet ist, sodass der Kabineninnenraum der Lackierkabine einen explosionsgefährdeten Bereich bildet, wie in 1 durch das übliche Warnsymbol dargestellt ist.

Der Antrieb der Druckluftturbine 5 in dem Rotationszerstäuber 1 erfolgt durch eine Druckluftquelle 11, welche die notwendige Druckluft bereitstellt.

In 1 ist weiterhin dargestellt, dass der mechanische Antrieb des Lackierroboters 6 durch einen Roboterantrieb erfolgt, der einen Elektromotor 12 und ein Getriebe 13 umfasst. Der Elektromotor 12 weist hierbei eine Abtriebswelle 14 auf, die mit dem Getriebe 13 verbunden ist, wobei das Getriebe 13 seinerzeit eine Abtriebswelle 15 aufweist.

Hierbei ist zu erwähnen, dass der Elektromotor 12 grundsätzlich die Gefahr birgt, dass durch Funkenflug die explosionsgefährdete Atmosphäre in der Lackierkabine entzündet wird. Der gesamte Roboterantrieb mit dem Elektromotor 12 und dem Getriebe 13 ist deshalb in einer Explosionsschutzkapselung 16 angeordnet, wobei die Explosionsschutzkapselung 16 den Normanforderungen gemäß DIN ISO 60079 genügt.

Zwischen dem Elektromotor 12 und dem Getriebe 13 ist hierbei ein Kühlflansch 17 angeordnet, der die Aufgabe hat, die an sich störende Abwärme des Elektromotors 12 und des Getriebes 13 abzuführen, um eine übermäßige Erwärmung des Roboterantriebs zu verhindern. Hierzu ist die Druckluftquelle 11 über eine Druckluftleitung 18 mit einem Einlass 19 des Kühlflanschs 17 verbunden. Die Druckluft von der Druckluftquelle 11 wird also zunächst durch die Druckluftleitung 18 in den Kühlflansch 17 eingeleitet, wobei die zugeführte Druckluft eine Temperatur TIN aufweist. Die zugeführte Druckluft wird dann in dem Kühlflansch 17 von der Abwärme des Elektromotors 12 und des Getriebes 13 erwärmt und verlässt den Kühlflansch 17 wieder über einen Auslass 20. Die erwärmte Druckluft wird dann über eine Druckluftleitung 21 dem Rotationszerstäuber 1 zugeführt, wobei die erwärmte Druckluft in der Druckluftleitung 21 eine Temperatur TOUT > TIN aufweist.

Hierbei ist zu erwähnen, dass der Kühlflansch 17 zwischen dem Elektromotor 12 und dem Getriebe 13 angeordnet ist und deshalb sowohl von dem Getriebe 13 als auch von dem Elektromotor 12 erwärmt wird. Die Anordnung des Kühlflanschs 17 zwischen dem Elektromotor 12 und dem Getriebe 13 führt vorteilhaft auch zu einem guten Wärmeübergang zwischen dem Kühlflansch 17 einerseits und dem Elektromotor 12 bzw. dem Getriebe 13 andererseits.

Darüber hinaus zeigt 3, dass sich in dem Kühlflansch 17 zahlreiche Rippen 22 befinden, die von der Innenwand des Kühlflanschs 17 in den Gehäuseinnenraum hineinragen.

Zum einen führen die Rippen 22 zu einer Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen der Innenwand des Kühlflanschs 17 einerseits und der in dem Gehäuseinnenraum befindlichen, zu erwärmenden Druckluft andererseits, was zu einem guten Wärmeübergang beiträgt.

Zum anderen erzwingen die Rippen 22 in dem Gehäuseinnenraum des Kühlflanschs 17 aber auch eine ringförmige Strömung, die in der Zeichnung gemäß 3 entgegen dem Uhrzeigersinn ausgerichtet ist und von dem Einlass 19 um eine Bohrung 23 zu dem Auslass 20 führt. Diese ringförmige Strömung in dem Gehäuseinnenraum des Kühlflanschs 17 stellt sicher, dass die Druckluft für eine ausreichend lange Zeit in dem Kühlflansch 17 verbleibt und deshalb hinreichend stark erwärmt wird.

Zu der Bohrung 23 in dem Kühlflansch 17 ist zu erwähnen, dass diese zur Durchführung der Abtriebswelle 14 des Elektromotors 12 dient, wobei die Bohrung 23 gegenüber dem Gehäuseinnenraum des Kühlflanschs 17 abgedichtet wird.

Dem Rotationszerstäuber 1 wird also erwärmte Druckluft zugeführt, die zum Antrieb der Druckluftturbine 5 oder zur Abgabe des Lenkluftstrahls 4 verwendet werden kann. Die Erwärmung der zugeführten Druckluft verhindert hierbei vorteilhaft eine störende Kondenswasserbildung in dem Rotationszerstäuber 1.

Ferner zeigt 3 eine optionale Trennwand 24 zwischen dem Einlass 19 und dem Auslass 20, wobei die Trennwand 24 die Strömungsrichtung zwischen dem Einlass 19 und dem Auslass 20 festlegt. Hierbei ist zu bemerken, dass die Trennwand 24 optional ist, d. h. die Trennwand 24 ist für die Funktion der Erfindung nicht zwingend erforderlich.

Schließlich ist aus 2 ersichtlich, dass der Elektromotor 12, das Getriebe 13 und der Kühlflansch 17 in dem drehbaren Roboterglied 8 montiert sind.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs.

Bezugszeichenliste

1
Rotationszerstäuber
2
Glockenteller
3
Sprühstrahl
4
Lenkluftstrahl
5
Druckluftturbine
6
Lackierroboter
7
Roboterbasis
8
Drehbares Roboterglied
9
Proximaler Roboterarm
10
Distaler Roboterarm
11
Druckluftquelle
12
Elektromotor
13
Getriebe
14
Abtriebswelle des Elektromotors
15
Abtriebswelle des Getriebes
16
Explosionsschutzkapselung
17
Kühlflansch
18
Druckluftleitung
19
Einlass des Kühlflanschs
20
Auslass des Kühlflanschs
21
Druckluftleitung
22
Rippen
23
Bohrung zur Durchführung der Abtriebswelle des Elektromotors
24
Trennwand
TIN
Drucklufttemperatur am Einlass des Kühlflanschs
TOUT
Drucklufttemperatur am Auslass des Kühlflanschs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • DIN ISO 60079 [0025]
  • DIN EN ISO 60079 [0025]
  • DIN ISO 60079 [0040]