專利名稱：用于旋轉噴霧器的涂覆元件和所屬的工作方法
用于旋轉噴霧器的涂覆元件和所屬的工作方法
技術領域：
本發明涉及根據并列權利要求的涂覆元件以及所屬的工作方法，該涂 覆元件用于旋轉噴霧器，該涂覆元件尤其是呈鐘形碟或旋轉盤的形式。
為了對構件、例如機動車車體進行系列涂裝，眾所周知地使用高速旋 轉噴霧器，這種高速旋轉噴霧器具有快速旋轉的鐘形碟作為涂覆元件。待 涂覆的漆通常通過中心的顏料管輸送給旋轉的鐘形碟，然后在鐘形碟上經 由過流面流動到處于外部并且環狀地環繞的噴射棱邊，在那里，漆由于離 心力而甩出。
由EP0 951 942 A2公知了這樣一種鐘形碟，該鐘形碟專門設置用于美 飾漆的涂裝，所述美飾漆包含固態的美飾微粒，這種美飾微粒也被稱為美 飾色素或"絮片(Flakes)"。
但在使用傳統鐘形碟來涂覆美飾漆時，與經典的壓力空氣噴霧相比在 色調方面以及在色調效果方面產生不期望的偏差，這種不期望的偏差通過 在噴霧過程中材料處理不同而造成。尤其是在過流面的區域中膜形成和漆 膜流動期間產生高的摩擦力和剪切力，這種摩擦力和剪切力可損害漆混合 物的反射光的美飾微粒。在白車身(例如表面缺陷或基底缺陷)的表面加 工過程(例如污物夾入，表面缺陷)期間以及在進一步的加工步驟、例如 最終裝配期間，在被涂層好的車身上可產生損壞或這些損壞在加工過程中 被識別出。這些損壞必須排除。這種事后的、局部的、手工修補通常借助 于空氣噴霧器來進行。因此，在借助于高速旋轉噴霧器自動涂裝與借助于 空氣噴霧器手工修補的組合中，盡管涂覆技術不同，但視覺形象對于兩種 涂敷方法必須等值。
這種混合工作的原因在于，存在的漆(配制品)不應變化。另外，在 涂裝線中(在自動化的單元/區之間)還存在手工的涂裝范圍，在那里，例 如內部涂裝借助于空氣噴霧器來實施。此外，當前的涂裝線的改裝或自動 化逐步地進行，由此又產生混合工作。
因此，為了預防性地避免通過不同涂覆技術引起的色調偏差，所使用的漆材料預先在其配方方面這樣適配，使得在這些漆材料被不同地處理之 后也存在等值的結果。由此所需的預先的色素校正成為材料和組織方面的 顯著的附加投入。尤其是色調適配能力在供應漆的批次變換時必須得到控 制。此外，手工修補所需的修復漆是具有有限耐久性的最低量并且是難于 計算的需求量，由此，每升的成本明顯高于通過高速旋轉噴霧器正常自動 涂敷漆的材料成本。另外，手工修補的需求不可從通常的生產環形管路取 出，由此，對于全部生產漆而言相應的修復漆必須隨時準備好并且為了混 合而通過攪拌裝置保持運動。
根據EP0 951 942A2的在前面所述的鐘形碟的缺點在于， 一方面，期 望的色調通過高轉速實現，該高轉速對效率起消極作用。另一方面，在此 獲得提高的轉向空氣值(Lenkluftwert)。
另外，由DE 101 12 854 Al公知了一種用于高速旋轉噴霧器的傳統鐘 形碟，在該鐘形碟中，過流面被涂層以表面層，以便改善過流面的磨損特 性并且由此改善鐘形碟的壽命。但具有被涂層的過流面的所述公知鐘形碟 在涂覆美飾漆時也具有前面所述的缺點。
另外，由JP08155348公知了一種鐘形碟，該鐘形碟的過流面被涂層以 用氟樹脂制成的表面層，該表面層應改善沖刷特性。但該鐘形碟在涂覆美 飾漆時也具有前面所述的缺點。
另夕卜，例如由DE93 15 890U1公知了旋轉噴霧器，在這種旋轉噴霧器 中，待涂覆的涂層粉末通過在塑料表面上摩擦而摩擦帶電地充電。為此， 鐘形碟的過流面具有用聚四氟乙烯(PTFE)制成的表面層，該表面層由于 一方面流過過流面的涂層粉末與另一方面用PTFE制成的表面層之間的摩 擦而負責使涂層粉末良好地摩擦帶電地充電。但所述公知的鐘形碟也僅僅 有限地適用于涂覆美飾漆，因為在此產生前面所述的缺點。
由DE44 39 924A1公知，涂裝鐘被罩上抗磨損且低摩擦的含碳涂層， 該含碳涂層也改善涂裝外觀，因為涂裝鐘的表面的可潤濕性得到改善。但 這種被涂層的涂裝鐘在涂覆美飾漆時也表現出前面所述的問題。
最后，EP 0 087 836 Al也公知，固態的表面上的表面摩擦通過降低摩 擦的涂層來減小，這種降低摩擦的涂層例如具有鱗片狀晶體結構或包含氮 化物。因此，本發明的任務在于，提供一種鐘形碟，該鐘形碟盡可能良好地
適用于對于美飾微粒低損害地涂覆美飾漆。
該任務通過根據并列權利要求的涂覆元件或相應的工作方法來解決。 本發明基于新獲得的技術知識前面所述的問題在涂覆美飾漆時通過
一方面鐘形碟的過流面上的漆膜與另一方面過流面之間的邊界面摩擦造成。
一方面，發明人首次認識到，漆膜與過流面之間的邊界面摩擦導致漆 膜中的大的摩擦力和剪切力，這種摩擦力和剪切力使美飾漆的薄的、扁平 的美飾微粒變形并且損壞其表面，這導致前面描述的干擾性色調偏差。
另一方面，漆膜與過流面之間的邊界面摩擦導致漆膜相對厚，由此，
薄的、扁平的美飾微粒(英語為"Flakes")在漆膜內部聚集。另外，邊界 面摩擦也可導致美飾微粒尤其是在長度為例如10(Him以及厚度為約lpm時 運動。在此，美飾微粒可由于表面磨損和破裂而損壞，這損害期望的色調 (所涂覆的漆的視覺效果)。而根據本發明降低漆膜與過流面之間的邊界面 摩擦可防止美飾微粒的由摩擦和剪切引起的損壞。
因此，與現有技術中的開頭所述的被涂層的鐘形碟不同，表面涂層在 本發明中有目的地使得邊界面摩擦降低，而表面涂層在公知鐘形碟中僅要 提高磨損強度或對于摩擦帶電的充電是必需的。
在本發明的一個變型中，漆膜與過流面之間的邊界面摩擦這樣來減小 過流面上的表面層的表面粗糙度減小。優選過流面的表面層的表面粗糙度 在此小于涂層介質膜的膜厚度。過流面的表面層的表面粗糙度例如可小于 200|xm、 100|im 、 50|im、 10|im或甚至5|im。
在本發明的另一個變型中， 一方面漆膜與另一方面過流面的表面層之
間的邊界面摩擦這樣來減小過流面具有降低摩擦的構造，其中，例如可 涉及所謂的肋條結構或所謂的人造鯊魚皮，所述人造鯊魚皮本身已經公知，
因此不必詳細描述。這種降低摩擦的鯊魚皮薄膜例如可從3M公司以名稱 "Scotchcal Marine Drag Reduction Tape"購得。
前面己經提到，涂層介質(待被噴霧的材料)是美飾漆，該美飾漆包 含具有確定的微粒長度的扁平的、固態的美飾微粒(英語為"Flakes")并 且在過流面的表面層上形成漆膜，其中，邊界面摩擦這種程度地減小，使得漆膜具有膜厚度，該膜厚度小于美飾微粒的微粒長度。這提供優點美 飾漆的各個美飾微粒在漆膜內部不可聚集，因此以有序的空間取向流過過 流面。過流面上的漆膜因此在工作中具有膜厚度，該膜厚度優選小于
200降100拜、50, 10(im或甚至5(im。
優選過流面上的表面層至少部分地由氮化物構成，其中，例如鈦-氮化 物、鉻-氮化物、鈦-碳-氮化物、鋯-氮化物、鎢-碳-氮化物和鋁-鈦-氮化物適
合作為用于過流面的表面層的材料。但在本發明的范圍內也存在可能性 過流面上的表面層至少部分地由玻璃、陶瓷、金屬或所謂的納米微粒構成。 但原則上化學上中性、機械上穩定且附著性的全部物質適合作為用于降低 摩擦的表面層的材料。
另外要提到的是，降低摩擦的表面層優選局部受限制地施加在整個過 流面上和/或其它漆流動面上。但作為替換方案存在可能性降低摩擦的表 面層限制到過流面的這樣的區域，這些區域在工作中經受高的離心力。另 外存在可能性整個旋轉的涂覆元件被涂層以降低摩擦的表面層。
另外，過流面的表面層優選比未被涂層的過流面更抗磨損和/或更硬， 以便改善過流面的磨損特性并且由此改善涂覆元件的壽命。過流面的表面
層因此優選具有大于500HV 、 IOOOHV、 1500 HV、 2000 HV或甚至大于 3000HV的維氏硬度。
另外要提到的是，過流面的表面層優選由與處于該表面層下面的過流 面不同的材料構成。
但作為替換方案也存在可能性過流面的表面層由與處于該表面層下 面的過流面相同的材料構成。在該變型中，邊界面摩擦例如可通過表面層 的合適的表面構造來減小。
過流面的表面層例如可由施加在該過流面上的薄膜構成，其中，例如 可涉及所謂的鯊魚皮薄膜，該鯊魚皮薄膜在飛機制造業中用于降低摩擦阻 力并且在前面已經提到。
從前面的說明中己經可看出，根據本發明的涂覆元件優選涉及用于高 速旋轉噴霧器的鐘形碟。但本發明在涂覆元件的類型方面不局限于鐘形碟， 而是例如也包括用于盤形噴霧器的所謂旋轉盤。這種旋轉盤和所屬的盤形
噴霧器例如己由Vincentz出版社2003年出版的、Pavd Svejda的"現代涂裝技術、工藝和涂覆方法"的第75頁及下頁公知。
此外，本發明不僅包括作為單個構件的前面所描述的根據本發明的涂 覆元件，而且包括具有這種涂覆元件的旋轉噴霧器和具有這種旋轉噴霧器 的涂裝機、尤其是多軸涂裝機器人。
最后，本發明也包括用于這種旋轉噴霧器的相應的工作方法，在該工 作方法中，過流面上的涂層介質膜與過流面本身之間的邊界面摩擦通過降 低摩擦的表面層來有目的地減小。
優選邊界面摩擦在根據本發明的工作方法中這種程度地減小，使得在 過流面上漆膜的厚度這種程度地降低，使得膜厚度小于美飾微粒(所謂的 "Flakes",為了與色素區別)的微粒長度，由此，美飾微粒在漆層內部不 可聚集。
因此，本發明提供優點，美飾漆可自動地由旋轉噴霧器涂敷，而不需 要專用漆，不使效率變差，不使空氣消耗由于提高的轉向空氣值而提高， 由此，色調結果在漆材料相同時在無需校正漆配方的情況下可適配于壓力 空氣噴霧的質量。
本發明的其它有利的進一步構型在從屬權利要求中表明或者由下面借
助于附圖對本發明優選實施例的說明詳細描述。附圖表示
圖1根據本發明的用于涂覆美飾漆的鐘形碟的橫剖面視圖，以及
圖2圖1中的鐘形碟的過流面的極其放大的橫剖面視圖。 附圖的圖1中示出了用于高速旋轉噴霧器的鐘形碟l，該高速旋轉噴霧 器用于涂覆美飾漆。鐘形碟1的結構和工作方式在很大程度上是傳統的并 且在EP0 951 942A2中已經描述，因此，該公開文獻的內容在鐘形碟1的 結構和工作方式方面應全部歸入本說明書。
為了使鐘形碟1固定在高速旋轉噴霧器的鐘形碟軸上，鐘形碟1具有 一個固定輪轂2，固定輪轂設置有外螺紋，該外螺紋旋入到鐘形碟軸的相應 適配的內螺紋中。
在此通過固定輪轂2和鐘形碟1中的中間孔3進行美飾漆到鐘形碟1 的輸送。
在中間孔3的端面側的輸出嘴部上存在一個偏轉件4,該偏轉件具有一 個設置在中心并且在徑向上延伸的背面5和一個外部的錐狀地延伸的背面6。偏轉件4的兩個背面5、 6形成間隙的一個邊界面，該間隙在對置側上 由在其它處錐狀地延伸的過流面8的一個區域7形成。過流面8與鐘形碟1 的端面夾有一個幾乎恒定的角度a并且通到一個環狀地環繞的噴射棱邊9。
美飾漆因此通過固定輪轂2在軸向上輸送給鐘形碟l，然后穿過鐘形碟 l中的中間孔3。偏轉件4然后使美飾漆在徑向方向上轉向，由此，美飾漆 流過過流面8并且最后在噴射棱邊9上甩出。
從圖2中的橫剖面視圖中可看到鐘形碟1的根據本發明的特點，該橫 剖面視圖示出了過流面8，該過流面帶有一個處于其上的漆膜10和一個處 于它們之間的降低摩擦的表面層11。另外，從該橫剖面視圖可看到，漆膜 IO具有多個長的、扁平的美飾微粒12，所述美飾微粒具有確定的微粒長度
LpARTIKEL0
過流面8上的降低摩擦的表面層11在此這種程度地減小漆膜10與表 面層11或過流面8之間的邊界面摩擦，使得防止美飾微粒的通過磨損現象 和破裂現象引起的損壞，以便與其它噴霧方法相比防止由此造成的色調偏 差并且避免所需的適配花費。
另外，從該橫剖面視圖可看到，降低摩擦的表面層11具有層厚度 dSCHICHT，該層厚度dSCHICHT明顯小于漆層10的膜厚度dLACK。
例如微粒大小LpAi^KEL可處于LpAimKm^l0…40iam的范圍內，而膜厚
度4;^例如可處于4八^=5...2(^111的范圍內。降低摩擦的表面層11的層
厚度dscHT在此可處于dSCHICHT=1...4]nm的范圍內。但本發明不局限于
上述值，而是也可通過微粒大小LPARTIKEL、膜厚度4ACK和層厚度dscHicHT
的其它值來實現。
另外要提到的是，降低摩擦的表面層11在該實施例中由鈦-氮化物構
成，漆層10與過流面8之間的邊界面摩擦減小了因子4。
本發明不局限于前面描述的優選實施例。而是可進行多種變型和變化， 這些變型和變化也利用本發明構思，因此落入保護范圍內。 參考標號清單
1 鐘形碟
2 固定輪轂
3 中間孔5 偏轉件的徑向的背面
6 偏轉件的錐狀的背面
7 過流面的區域
8 過流面
9 噴射棱邊
10 漆層
11 表面層
12 美飾微粒
權利要求
1. 涂覆元件(1)，用于旋轉噴霧器，該涂覆元件尤其是呈鐘形碟或旋轉盤的形式，該涂覆元件具有a)一個過流面(8)，該過流面在涂層工作中隨著該涂覆元件(1)旋轉并且被待涂覆的涂層介質流過，以及b)一個處于該過流面(8)上的表面層(11)，在該表面層上在工作中形成一個具有確定的膜厚度(dLACK)的薄的涂層介質膜(10)，其中，在該涂層介質膜(10)與該表面層(11)之間存在邊界面摩擦并且該表面層(11)減小該涂層介質膜(10)與該過流面(8)之間的邊界面摩擦，c)其中，該涂層介質是漆、尤其是美飾漆，該漆包含具有確定的微粒長度(LPARTIKEL)的扁平的、固態的漆微粒(12)并且在該表面層(11)上形成漆膜(10)，其特征在于d)該漆膜(10)在該過流面(8)的表面層(11)上具有膜厚度(dLACK)，該膜厚度小于所述漆微粒(12)的微粒長度(LPARTIKEL)。
2. 根據權利要求1的涂覆元件(1)，其特征在于該過流面(8)的表 面層(11)的表面粗糙度小于該涂層介質膜(10)的膜厚度(dLACK)。
3. 根據上述權利要求中一項的涂覆元件(1)，其特征在于該過流面(8) 的表面層(11)的表面粗糙度小于200pm、 50|im、 10nm或5pm。
4. 根據權利要求1的涂覆元件(1)，其特征在于該過流面(8)的表 面層(11)具有降低摩擦的構造、尤其是肋條結構。
5. 根據上述權利要求中一項的涂覆元件(1 )，其特征在于:該表面層(11 )至少部分地由氮化物構成。
6. 根據權利要求5的涂覆元件(1)，其特征在于該表面層(11)至少 部分地由下列材料構成a) 鈦-氮化物，b) 鉻-氮化物，c) 鈦-碳-氮化物，d) 鋯-氮化物，e) 鎢-碳-氮化物，f) 鋁-鈦-氮化物。
7.根據上述權利要求中一項的涂覆元件(1 )，其特征在于:該表面層(11)至少部分地由下列材料之一構成a) 玻璃，b) 陶瓷，c) 金屬，d) 納米微粒。
8.根據上述權利要求中一項的涂覆元件(l)，其特征在于該過流面(8)的表面層(11)比未被涂層的過流面(8)更抗磨損和/或更硬。
9. 根據上述權利要求中一項的涂覆元件(1 )，其特征在于:該表面層(11 )具有大于1000HV、 1500HV或2000HV的維氏硬度。
10. 根據上述權利要求中一項的涂覆元件(1)，其特征在于該過流面(8)的表面層(11)由與處于該表面層下面的過流面(8)不同的材料構成。
11. 根據權利要求1至9中一項的涂覆元件(1)，其特征在于該過流面(8)的表面層(11)由與處于該表面層下面的過流面(8)相同的材料構成。
12. 根據上述權利要求中一項的涂覆元件(1)，其特征在于該過流面(8)的表面層(11)是施加在該過流面(8)上的薄膜。
13. 旋轉噴霧器、尤其是鐘形噴霧器或盤形噴霧器，具有根據上述權利 要求中一項的涂覆元件(1)。
14. 涂裝機、尤其是涂裝機器人，具有根據權利要求13的旋轉噴霧器。
15. 用于旋轉噴霧器的工作方法，該旋轉噴霧器具有一個旋轉的涂覆元 件(1)、尤其是鐘形碟或旋轉盤，在該工作方法中，涂層介質流過該旋轉 的涂覆元件(1)上的過流面(8)并且在該過流面(8)上形成具有確定的 膜厚度(dLACK)的涂層介質膜(10)，其中，該涂層介質膜(10)與該過流 面(8)之間的邊界面摩擦通過該過流面(8)上的降低摩擦的表面層(11) 來減小，而該涂層介質是漆，該漆包含具有確定的微粒長度(LPARTIKEl)的固態的、扁平的漆微粒(12)并且在該過流面(8)的表面層(11)上形成 具有確定的膜厚度(dLACK)的漆膜(10)，其特征在于該過流面(8)的 表面層(11)與該漆膜(10)之間的邊界面摩擦這樣小，使得該漆膜(10) 的膜厚度(dLACK)小于所述漆微粒(12)的微粒長度(LPARTIKEL)。
16. 根據權利要求15的工作方法，其特征在于a) 用該旋轉噴霧器涂覆美飾漆，該美飾漆包含固態的、扁平的漆微粒(12)，以及b) 在涂覆該美飾漆之后通過該旋轉噴霧器不進行所涂敷的美飾漆的 手工的或機器的修補。
17. 根據權利要求15或16的工作方法，其特征在于a) 用該旋轉噴霧器涂覆美飾漆，該美飾漆包含固態的、扁平的漆微粒(12)，以及b) 該美飾漆借助于旋轉噴霧器的涂覆可與其它噴霧方法這樣組合，使 得在色調和色調效果方面獲得等值的結果而無需適配漆材料。
18. 根據權利要求1至12中一項的涂覆元件(1)的應用，該涂覆元件 用于涂覆美飾漆，該美飾漆包含固態的、扁平的漆微粒(12)。
全文摘要
本發明涉及一種涂覆元件(1)，用于旋轉噴霧器，該涂覆元件尤其是呈鐘形碟或旋轉盤的形式，該涂覆元件具有一個過流面(8)，該過流面在涂層工作中隨著該涂覆元件(1)旋轉并且被待涂覆的涂層介質流過，該涂覆元件具有一個處于該過流面(8)上的表面層，在該表面層上在工作中形成一個具有確定的膜厚度的薄的涂層介質膜，其中，在該涂層介質膜與該表面層之間存在邊界面摩擦。本發明提出，該表面層減小該涂層介質膜與該過流面(8)之間的邊界面摩擦。另外，本發明包括所屬的工作方法。
文檔編號B05B5/04GK101443127SQ200780017114
公開日2009年5月27日 申請日期2007年5月7日 優先權日2006年5月11日
發明者H·古姆利希, H-J·諾爾特 申請人:杜爾系統有限責任公司