CN107708928A - 用于借助固态二氧化碳进行清洁的方法 - Google Patents

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Abstract

用于借助固态二氧化碳进行清洁的方法，其中，在具有多个工作站的装配线中自动化地清洁车辆构件(102)的粘接面。

Description

用于借助固态二氧化碳进行清洁的方法
技术领域
本发明涉及一种用于借助固态二氧化碳进行清洁的方法。
背景技术
由DE19926119A1已知一种用于产生CO2雪射束的喷射工具，该喷射工具具有用于产生CO2雪射束的第一喷嘴并且具有用于产生支撑射束或者说压力射束的第二喷嘴，其中，第二喷嘴包围第一喷嘴，在此第二喷嘴是用于产生超音射束的喷嘴。此外，由DE19926119A1已知一种用于通过借助这样的喷射工具给物体(例如工件或试验台)的表面喷射CO2雪来处理、例如清洗该表面的设备。
由DE102004033728A1已知一种用于加工工件的粘接面的方法，其中，至少粘接面由带有水合氧化物层和/或水合氢氧化物层的金属或金属合金制成，在该方法中：对粘接面进行清洁，对粘接面进行活化，给粘接面至少局部地涂覆增粘剂并且通过后处理在化学上改变该增粘剂。
由DE102005002365B3已知一种用于清洁表面的喷射法，在该喷射法中，在喷射管中将二氧化碳输送至流动的运载气体并且该二氧化碳由于降压而转变为干雪，其中，所述二氧化碳在静态压力小于总压力的70％的混合区域中膨胀到运载气体中。此外，由DE102005002365B3已知一种用于产生干冰的设备，该设备包括用于二氧化碳的供给管、用于运载气体的输送管、用于干雪-气体混合的喷射管并且包括混合区域，二氧化碳在该混合区域中膨胀到运载气体中，其中，在混合区域中产生小于总压力的70％的静态压力。
发明内容
本发明的任务在于，改进开头提及的方法。
该任务利用一种借助固态二氧化碳进行清洁的方法来解决，其中，在具有多个工作站的装配线中自动化地清洁车辆构件的粘接面。
所述方法可以是喷射法。所述方法可以是压缩空气喷射法。固态二氧化碳可以微粒状地、颗粒状地或晶体状地使用。二氧化碳可以以固态形式被供应。所述方法可以是干冰喷射法。二氧化碳可以首先以液态形式被供应并且随后凝固。所述方法可以是CO2雪喷射法。固态二氧化碳(CO2)也可以称为干冰。
固态二氧化碳微粒可以借助压缩空气在流过喷嘴时加速。固态二氧化碳微粒能够以非常高的速度撞击到待清洁粘接面上。待去除的层能够局部冷却并且变脆。接下来的二氧化碳微粒能够渗透到脆性裂缝中并且在撞击时突然升华。二氧化碳可以是气态的并且此时其体积剧烈变大。此时能够去除粘接面的脏物。
可以对被涂层和/或被涂漆的车辆构件的粘接面进行清洁。可以对由金属合金(如钢合金或铝合金)和/或由纤维复合材料(如碳纤维增强塑料(CFK))制成的车辆构件的粘接面进行清洁。
可以利用特定适配的清洁参数对车辆构件的粘接面进行清洁。为了清洁车辆构件的粘接面，可以在可获得的粘附力、过程时间和/或经济性方面对清洁参数进行适配。
为了特定适配用于车辆构件的粘接面的清洁参数，首先可以交替地改变相应一个清洁参数，而其余清洁参数保持不变，以便相应地求取最佳的一个参数值，并且接着可以选出各清洁参数的组合。
为了清洁车辆构件的粘接面，可以特定适配下列清洁参数中的至少一个清洁参数：喷嘴与待清洁粘接面的距离；喷嘴相对于待清洁粘接面的运动速度；固态二氧化碳的质量流量；用于使固态二氧化碳加速的压力；喷嘴与待清洁粘接面之间的角度。
为了以粘附力最优的方式清洁由被涂漆的金属合金(如钢合金或铝合金)制成的车辆构件的粘接面而可以：自由地选择喷嘴与待清洁粘接面的距离；使喷嘴相对于待清洁粘接面以大约45mm/s至大约55mm/s、尤其是大约50mm/s的速度运动；将固态二氧化碳的质量流量设定为大约30kg/h至大约40kg/h、尤其是设定为大约35kg/h；将用于使固态二氧化碳加速的压力设定为大约5巴至大约7巴、尤其是设定为大约6巴；并且将喷嘴与待清洁粘接面之间的角度设定为大约62.5°至大约72.5°、尤其是设定为大约67.5°。
为了以粘附力最优的方式清洁由纤维复合材料(如碳纤维增强塑料)制成的车辆构件的粘接面而可以：将喷嘴与待清洁粘接面的距离设定为大约60mm至大约70mm、尤其是设定为大约65mm；使喷嘴相对于待清洁粘接面以大约20mm/s至大约30mm/s、尤其是大约25mm/s的速度运动；将固态二氧化碳的质量流量设定为大约15kg/h至大约25kg/h、尤其是设定为大约20kg/h；将用于使固态二氧化碳加速的压力设定为大约3.5巴至大约5.5巴、尤其是设定为大约4.5巴；并且将喷嘴与待清洁粘接面之间的角度设定为大约10°至大约20°、尤其是设定为大约15°。
为了以过程时间最优的方式和/或以经济最优的方式清洁由被涂漆的金属合金(如钢合金或铝合金)制成的车辆构件的粘接面而可以：自由地选择喷嘴与待清洁粘接面的距离；使喷嘴相对于待清洁粘接面以大约70m/s至大约80mm/s、尤其是大约75mm/s的速度运动；将固态二氧化碳的质量流量设定为大约10kg/h至大约20kg/h、尤其是设定为大约15kg/h；将用于使固态二氧化碳加速的压力设定为大约5巴至大约7巴、尤其是设定为大约6巴；并且将喷嘴与待清洁粘接面之间的角度设定为大约55°至大约65°、尤其是设定为大约60°。
为了以过程时间最优的方式和/或以经济最优的方式清洁由纤维复合材料(如碳纤维增强塑料)制成的车辆构件的粘接面而可以：将喷嘴与待清洁粘接面的距离设定为大约60mm至大约70mm、尤其是设定为大约65mm；使喷嘴相对于待清洁粘接面以大约30mm/s至大约40mm/s、尤其是大约35mm/s的速度运动；将固态二氧化碳的质量流量设定为大约10kg/h至大约20kg/h、尤其是设定为大约15kg/h；将用于使固态二氧化碳加速的压力设定为大约3.5巴至大约5.5巴、尤其是设定为大约4.5巴；并且将喷嘴与待清洁粘接面之间的角度设定为大约80°至大约90°、尤其是大约为85°。
在喷射固态二氧化碳之后，可以消除车辆构件的静电荷。
所述方法可以借助如下设备来实施，所述设备用于借助固态二氧化碳对车辆构件的粘接面进行清洁，其中，为了在具有多个工作站的装配线中进行自动化清洁，所述设备具有用于车辆构件的腔室状清洁空间并且具有喷射装置、运送装置和电荷导出装置，所述喷射装置具有用于将固态二氧化碳喷射到车辆构件上的喷嘴，所述运送装置用于将车辆构件运送穿过清洁空间，所述电荷导出装置用于消除车辆构件的静电荷。
所述设备可以是具有多个工作站的装配线的一部分。所述设备可以在装配线中布置在实施粘接过程的工作站上游。
车辆构件可以是机动车构件。车辆构件可以是组件。车辆构件可以是车身件。车辆构件可以是车辆车顶。车辆构件可以至少部分由金属合金、如钢合金或铝合金制成。车辆构件可以至少部分被涂层和/或被涂漆。车辆构件可以至少部分由纤维复合材料、如碳纤维增强塑料制成。
粘接面可以用于借助粘接剂将所述车辆构件与其它车辆构件材料锁合地连接。固态二氧化碳(CO2)也可以称为干冰。
清洁空间可以具有侧壁。清洁空间可以具有盖。清洁空间可以具有可关闭的入口和/或可关闭的出口。所述入口可以用于将车辆构件输送到清洁空间中。所述出口可以用于将车辆构件从清洁空间中运出。
喷射装置可以是干冰喷射装置。喷射装置可以是CO2喷射装置。喷射装置可以具有空气压缩机。喷射装置可以具有可补充和/或可更换的用于固态二氧化碳的储存器。喷射装置可以具有用于将空气压缩机与喷嘴连接的连接软管。喷射装置可以具有用于将固态二氧化碳储存器与喷嘴连接的连接软管。
清洁空间可以至少局部具有被动的防噪音装置。该防噪音装置可以具有用于消音和/或减音的机构。防噪音装置可以布置在侧壁和/或盖上。清洁空间的入口和/或出口可以借助卷帘门关闭。卷帘门可以是快速卷帘门。
所述设备可以具有用于自动化引导喷嘴的工业机器人。该工业机器人可以具有操纵器、执行器和控制装置。工业机器人可以被编程以便清洁车辆构件的粘接面。执行器可以具有喷嘴。
工业机器人可以是可合作的。工业机器人可以适于与工人合作。所述设备可以具有龙门式的支承装置。车辆构件可以被引导穿过该支承装置以便清洁。工业机器人可以布置在支承装置上。工业机器人可以被悬挂地布置在支承装置上。
运送装置可以具有装配支架。电荷导出装置可以具有电离器。该电离器可以沿运送方向布置在喷射装置下游。电离器可以布置在清洁空间的出口区域中。电离器可以用于部分电离空气。电荷导出装置可以具有鼓风机，以便将被电离的空气吹到车辆构件上。
因此概括地并且换句话说，通过本发明还实现利用干冰来清洁表面的喷射法的在参数方面的质量优化。粘接面、例如机动车全景车顶的车顶口的粘接面可以首先通过干冰喷射来清洁。在此，可以通过改变不同参数来优化清洁过程。这些参数可以根据材料特征而有所不同。
距离：喷嘴与待清洁表面的距离。该距离可以用mm来度量。速度：喷嘴在待清洁表面上运动的速度。该速度可以用mm/s来度量。质量流量：在确定时间段内用于清洁的干冰量。这可以用kg/h来度量。压力：使干冰朝向表面加速的压力。该压力可以用巴来度量。角度：喷嘴与表面之间的以度为单位的角度。
在该方法中可以改变相应一个参数并且接着这样选择该参数，使得在接下来的粘接过程中使粘附力最大化。接着可以这样选择各个不同的参数，使得相应地得到最大粘附力。在此，这些值可以是材料相关的。例如，对于金属板可以得到与对于CFK完全不同的值和趋势。
利用本发明使得自动化变得容易或变得可能。降低或消除工人的负荷、尤其是人类工程学负荷和/或由于溶剂和/或清洁剂造成的健康负荷。降低用于清洁的耗费、尤其是溶剂和/或清洁剂耗费和/或时间耗费。降低或消除人工耗费。降低噪音生成。能够实现所述设备和工人的配合使用。降低或消除静电荷。可以取消用于待清洁粘接面的测量系统。在车身制造和/或车辆装配中能够实现在封闭的空间中利用干冰进行完全自动化的清洁。改善清洁效果。改善污染物(尤其是空腔涂漆残留物、输送机构油)、由工人带来的油脂、灰尘的去除。通过机械式清洁和热学式清洁的组合而改善清洁效果。
附图说明
以下参考附图更详细地说明本发明的实施例。由该说明得出其它特征和优点。
示意性且示例性的附图如下：
图1以俯视图示出用于借助固态二氧化碳来清洁车辆构件的粘接面的设备，
图2以入口侧的视图示出用于借助固态二氧化碳来清洁车辆构件的粘接面的设备，
图3示出针对由金属合金(如钢合金或铝合金)制成的车辆构件的粘接面进行清洁参数的特定适配，以及
图4示出针对由纤维复合材料(如碳纤维增强塑料)制成的车辆构件的粘接面进行清洁参数的特定适配。
具体实施方式
图1以俯视图示出用于借助固态二氧化碳来清洁车辆构件102粘接面的设备100。图2以入口侧的视图示出该设备。
设备100是在此未进一步示出的具有多个工作站的装配线的一部分。设备100在装配线中布置在实施粘接过程的工作站上游。
车辆构件102当前是车辆车身，所述车辆车身由金属合金(如钢合金或铝合金)或由纤维复合材料(如碳纤维增强塑料)制成并且至少局部被涂层和/或被涂漆。这些车辆车身分别具有车顶口，在该车顶口的边缘上布置有粘接面，以便将全景车顶粘接在该车顶口中。
设备100具有腔室状的清洁空间104，该清洁空间具有侧壁106、108、盖110、入口112和出口114。入口112和出口114能分别借助快速卷帘门来关闭。清洁空间104具有被动的防噪音装置，该防噪音装置具有用于消音和/或减音的机构，这些机构布置在侧壁106、108和盖110上。
设备100具有带有输送装置和装配支架的运送装置116，其用于将车辆构件102运送穿过清洁空间104。运送装置116用于将车辆构件102通过入口112运送到清洁空间104中、穿过该清洁空间104并且通过出口114从清洁空间104运送出来。
设备100具有喷射装置118，该喷射装置具有用于将固态二氧化碳喷射到车辆构件102上的喷嘴120。喷射装置118当前是干冰喷射装置。干冰喷射是压缩空气喷射法，在该压缩空气喷射法中，也称为干冰的温度为-78.9℃的固态二氧化碳被用作喷射剂。为了清洁，借助压缩空气使固态二氧化碳微粒在流过喷嘴120时加速并且这些固态二氧化碳微粒以非常高的速度撞击到待清洁粘接面上。由此，待去除的层局部冷却并且变脆。接下来的二氧化碳微粒渗透到脆性裂缝中并且在撞击时突然升华。该二氧化碳变成气态的并且此时其体积剧烈变大。此时去除粘接面的脏物。喷射装置118布置在运送装置116上。
喷射装置118具有用于固态二氧化碳的可补充和/或可更换的储存器122。储存器122是可更换的，以便再次提供固态二氧化碳。喷射装置118具有连接软管，以便将压缩空气和固态二氧化碳输送至喷嘴120。
设备100具有龙门式的支承装置124，车辆构件102可以借助运送装置116被引导穿过该支承装置以便清洁。支承装置124当前以脚手架形式由具有横向支撑的铝型材构造成。
设备100具有用于自动引导喷嘴120的工业机器人126。该工业机器人126具有操纵器和控制装置并且能被编程以便清洁车辆构件102的粘接面。喷嘴120布置在操纵器上并且用作工业机器人126的执行器。工业机器人126被悬挂地布置在支承装置124上。工业机器人126适于与工人合作。
设备100具有电荷导出装置128，该电荷导出装置具有用于消除车辆构件102的静电荷的电离器。电荷导出装置128沿运送方向a布置在工业机器人126及喷嘴120下游并且用于消除车辆构件102的由于干冰喷射而产生的静电荷。所述电离器是可控的电离器，在该可控的电离器中通过对高压的测量和针对性再调整来调节电场。电荷导出装置128具有鼓风机，以便将被电离的空气吹到车辆构件102上。
各车辆构件102的粘接面分别利用特定适配的清洁参数来清洁。这些清洁参数相应在可获得的粘附力、过程时间和/或经济性方面进行适配。为了特定适配清洁参数，首先交替地改变相应一个清洁参数，而其余清洁参数保持不变，以便相应地求取最佳的一个参数值。接着选出各清洁参数的组合。
图3示出针对由金属合金(如钢合金或铝合金)制成的车辆构件的粘接面进行清洁参数在粘附力方面的特定适配。
在图3中以N/cm为单位绘制相应获得的粘附力。为了确定粘附力，在清洁参数改变时相应地将一个材料带粘接到已清洁的粘接面上并且在剥离试验中在测量粘附力的情况下将该材料带剥下。
首先改变喷嘴与待清洁粘接面的距离200，而其余清洁参数保持不变。接着改变喷嘴相对于待清洁粘接面的运动速度202，而其余清洁参数保持不变。然后改变固态二氧化碳的质量流量204，而其余清洁参数保持不变。接着改变用于使固态二氧化碳加速的压力206，而其余清洁参数保持不变。然后，改变喷嘴与待清洁粘接面之间的角度208，而其余清洁参数保持不变。也可以以其它顺序改变各个参数。
参考线210示出在利用异丙醇清洁粘接面时获得的粘附力。可看出的是，在借助固态二氧化碳进行清洁时能够比在利用异丙醇清洁粘接面时获得普遍更高的粘附力。
图4示出针对由纤维复合材料(如碳纤维增强塑料)制成的车辆构件的粘接面进行清洁参数在粘附力方面的特定适配。
在图4中以N/cm为单位绘制相应获得的粘附力。为了确定粘附力，在清洁参数改变时相应地将一个材料带粘接到已清洁的粘接面上并且在剥离试验中在测量粘附力的情况下将该材料带剥下。
首先改变喷嘴与待清洁粘接面的距离300，而其余清洁参数保持不变。接着改变喷嘴相对于待清洁粘接面的运动速度302，而其余清洁参数保持不变。然后改变固态二氧化碳的质量流量304，而其余清洁参数保持不变。接着改变用于使固态二氧化碳加速的压力306，而其余清洁参数保持不变。然后，改变喷嘴与待清洁粘接面之间的角度308，而其余清洁参数保持不变。也可以以其它顺序改变各个参数。
参考线310示出在利用异丙醇清洁粘接面时获得的粘附力。可看出的是，在借助固态二氧化碳进行清洁时能够比在利用异丙醇清洁粘接面时获得普遍更高的粘附力。
附图标记
100 设备
102 车辆构件
104 清洁空间
106 侧壁
108 侧壁
110 盖
112 入口
114 出口
116 运送装置
118 喷射装置
120 喷嘴
122 储存器
124 支承装置
126 工业机器人
128 电荷导出装置
200 距离
202 运动速度
204 质量流量
206 压力
208 角度
210 参考线
300 距离
302 运动速度
304 质量流量
306 压力
308 角度
310 参考线

Claims (11)

1.用于借助固态二氧化碳进行清洁的方法，其特征在于，在具有多个工作站的装配线中自动化地清洁车辆构件(102)的粘接面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对被涂层和/或被涂漆的车辆构件(102)的粘接面进行清洁。
3.根据上述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，对由金属合金、如钢合金或铝合金制成的车辆构件(102)的粘接面进行清洁，和/或对由纤维复合材料、如碳纤维增强塑料制成的车辆构件的粘接面进行清洁。
4.根据上述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，以特定适配的清洁参数对车辆构件(102)的粘接面进行清洁。
5.根据上述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，为了清洁车辆构件(102)的粘接面，在能获得的粘附力、过程时间和/或经济性方面对清洁参数进行适配。
6.根据上述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，为了特定适配用于车辆构件(102)的粘接面的清洁参数，首先交替地改变相应一个清洁参数，而其余清洁参数保持不变，以便相应地求取最佳的一个参数值，并且接着选出各清洁参数的组合。
7.根据上述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，为了清洁车辆构件(102)的粘接面，特定地适配下列清洁参数中的至少一个清洁参数：喷嘴(120)与待清洁粘接面的距离(200、300)；喷嘴(120)相对于待清洁粘接面的运动速度(202、302)；固态二氧化碳的质量流量(204、304)；用于使固态二氧化碳加速的压力(206、306)；喷嘴(120)与待清洁粘接面之间的角度(208、308)。
8.根据上述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，为了以粘附力最优的方式清洁由被涂漆的金属合金、如钢合金或铝合金制成的车辆构件(102)的粘接面：自由地选择喷嘴(120)与待清洁粘接面的距离(200、300)；使喷嘴(120)相对于待清洁粘接面以大约45mm/s至大约55mm/s、尤其是大约50mm/s的速度(202、302)运动；将固态二氧化碳的质量流量(204、304)设定为大约30kg/h至大约40kg/h、尤其是设定为大约35kg/h；将用于使固态二氧化碳加速的压力(206、306)设定为大约5巴至大约7巴、尤其是设定为大约6巴；并且将喷嘴(120)与待清洁粘接面之间的角度(208、308)设定为大约62.5°至大约72.5°、尤其是设定为大约67.5°。
9.根据上述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，为了以粘附力最优的方式清洁由纤维复合材料、如碳纤维增强塑料制成的车辆构件(102)的粘接面：将喷嘴(120)与待清洁粘接面的距离(200、300)设定为大约60mm至大约70mm、尤其是设定为大约65mm；使喷嘴(120)相对于待清洁粘接面以大约20mm/s至大约30mm/s、尤其是大约25mm/s的速度(202、302)运动；将固态二氧化碳的质量流量(204、304)设定为大约15kg/h至大约25kg/h、尤其是设定为大约20kg/h；将用于使固态二氧化碳加速的压力(206、306)设定为大约3.5巴至大约5.5巴、尤其是设定为大约4.5巴；并且将喷嘴(120)与待清洁粘接面之间的角度(208、308)设定为大约10°至大约20°、尤其是设定为大约15°。
10.根据上述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，为了以过程时间最优的方式和/或以经济最优的方式清洁由被涂漆的金属合金、如钢合金或铝合金制成的车辆构件(102)的粘接面：自由地选择喷嘴(120)与待清洁粘接面的距离(200、300)；使喷嘴(120)相对于待清洁粘接面以大约70m/s至大约80mm/s、尤其是大约75mm/s的速度(202、302)运动；将固态二氧化碳的质量流量(204、304)设定为大约10kg/h至大约20kg/h、尤其是设定为大约15kg/h；将用于使固态二氧化碳加速的压力(206、306)设定为大约5巴至大约7巴、尤其是设定为大约6巴；并且将喷嘴(120)与待清洁粘接面之间的角度(208、308)设定为大约55°至大约65°、尤其是设定为大约60°。
11.根据上述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，为了以过程时间最优的方式和/或以经济最优的方式清洁由纤维复合材料、如碳纤维增强塑料制成的车辆构件(102)的粘接面：将喷嘴(120)与待清洁粘接面的距离(200、300)设定为大约60mm至大约70mm、尤其是设定为大约65mm；使喷嘴(120)相对于待清洁粘接面以大约30mm/s至大约40mm/s、尤其是大约35mm/s的速度(202、302)运动；将固态二氧化碳的质量流量(204、304)设定为大约10kg/h至大约20kg/h、尤其是设定为大约15kg/h；将用于使固态二氧化碳加速的压力(206、306)设定为大约3.5巴至大约5.5巴、尤其是设定为大约4.5巴；并且将喷嘴(120)与待清洁粘接面之间的角度(208、308)设定为大约80°至大约90°、尤其是大约为85°。
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