CN109261409A - 将涂层涂敷到机动车轮的孔的内表面上的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于将涂层涂敷到机动车轮(12)的孔(42)的内表面上的设备(10)，所述设备包括涂覆枪(28)，该涂覆枪能被导入孔(42)中。涂覆枪(28)具有喷嘴(52)，该喷嘴将涂装介质的射流至少部分地引向孔的内表面。涂装介质能以这种方式从非常短的间距直接涂覆到孔的内表面上。由此，机动车轮(12)不必再像在现有技术中已知的那样经受来自无定向的涂装介质的大规模的尘雾。

Description

将涂层涂敷到机动车轮的孔的内表面上的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于将涂层涂敷到机动车轮的孔的内表面上的设备和方法。作为机动车轮表示由承载轮胎的轮辋(也称为轮箍)和轮盘组成的组合，其固定在端侧地形成在车轴处的轮缘上。
背景技术
机动车轮通常由金属材料、如钢或铝制成。车轮带有涂层，该涂层包括一个或多个层。涂层用于金属材料的防腐蚀并且经常也用于改进车轮的美观效果。作为用于车轮的涂装方法通常使用湿式喷漆方法和粉末涂装方法，这两种方法也可以相互结合。
机动车轮在轮盘的区域中具有多个孔，利用所述多个孔能将机动车轮固定在车轴的轮缘上。第一组孔通过车轮螺栓孔形成，该车轮螺栓孔具有用于车轮螺栓的头部的贴靠面。此外，轮盘具有中央的定心孔，该定心孔用于车轮在轮缘上的定心。
车轮螺栓孔和定心孔都应该——和其余的车轮表面相反——在完成车轮涂装之后至少基本上是无涂层的。由此特别实现了，即，在车轮螺栓和轮盘之间的配对几何结构在贴靠面的区域中确保了必要的摩擦连接。在涂层残留在贴靠面区域中的情况下，可以特别通过设定工序改变车轮螺栓和车轮之间的表面压力，这可能损害功能安全性。
由现有技术已知，在涂装工序的持续时间内遮蔽功能表面，以便在那里防止涂装介质的冲击和附着。为此，在完成涂装之前借助于例如可以形成为机器人的搬运装置将遮蔽元件、如球体或栓塞放置到固定孔上并且由此关闭该固定孔。在由DE 10 2015 013 117A1已知的遮蔽设备中，搬运装置例如是DeltaGrip(Delta机械手)，利用该机械手能非常快速地相继地将遮蔽元件放入孔中。
然而，遮蔽元件仅应该遮盖实际的功能表面。反之，固定孔的周围的内表面必须完全被涂装介质(漆或粉末)覆盖。迄今为止，要涂装的车轮经受来自涂装介质的尘雾，该尘雾例如由旋转式雾化器产生。涂装介质随后侵入到固定孔中并且覆盖内表面。在该尘雾中，涂装介质的微粒必须具有低的和无定向的速度，因此微粒可以均匀地沉积在孔的内表面上。
然而在此不利的是，相当大份额的涂装介质的作为过量喷涂物丢失。过量喷涂物必须花费多地从环境空气中滤出，这引起了对于过滤设施的高的投资费用并且由于需要清洁过滤设施以及清除废料而也提高了运行费用。此外，涂层的厚度能以该已知的涂装方法仅不准确地调节。因此尤其在孔区域中出现相对频繁的涂装错误，该涂装错误导致需要再加工并且甚至可能导致机动车轮报废。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于将涂层涂敷到机动车轮的孔的内表面上的设备和方法，利用该设备和方法可以减少过量喷涂物的量并且改进涂装质量。
所述目的在设备方面根据本发明通过一种用于将涂层涂敷到机动车轮的孔的内表面上的设备实现，所述设备包括涂覆枪，该涂覆枪能被导入孔中并且具有喷嘴，该喷嘴被设置为用于：将涂装介质的射流/涂装介质束至少部分地对准/引向孔的内表面。
本发明基于以下认识：如果涂覆枪被导入孔中，该涂覆枪从非常短的间距将涂装介质直接涂覆到孔的内表面上，那么最佳地达到精确涂装孔内表面。由此，机动车轮不必再经受来自无定向的涂装介质的大规模的尘雾。对于机动车轮的剩余表面的涂装可以使用涂装介质的定向流体流，其仅产生少量的过量喷涂物。
作为“孔”在权利要求的意义中视为所有贯通孔、阶梯孔或盲孔，并且和周部的形状(圆形，椭圆形，多边形，等等)以及制造类型无关。
在一个实施例中，设备包括运动单元，在该运动单元上固定有涂覆枪，该运动单元被设置为用于：将涂覆枪依次地导入机动车轮的不同的孔中，其中，运动单元优选地被设置为用于：使涂覆枪沿三个正交的空间方向移动。借助于这种运动单元能利用仅唯一一个涂覆枪依次地相继地对所有孔进行涂装。这和借助于机器人将相对较重的机动车轮运送(zustellen)到涂覆枪相比更简单。
如果需要非常高的加工速度，则可能更有利的是，设备包括多个涂覆枪，所述多个涂覆枪的布置结构符合于机动车轮的孔配置/孔格局/孔式样。也在这种情况下可以设置运动单元，该运动单元被设置为用于：将涂覆枪同步地导入机动车轮的孔中。
在另一个实施例中，涂覆枪能借助于调节驱动器摆动。由此可以在机动车轮的运送过程中以小的摆动运动补偿较小的公差。如果设置多个涂覆枪，则可以通过摆动运动在一定范围内进行对不同的孔配置的适配。
在另一个实施例中，设备包括压力产生单元，该压力产生单元与涂覆枪连接。涂覆枪具有管壁，在该管壁中形成有与压力产生单元连接的、用于引导流体的通道。管壁至少部分地由弹性材料制成，通道经过该弹性材料延伸或在该弹性材料中形成有与通道连接的空腔，因此，当流体的压力改变时，管壁变形并且喷嘴由此偏转。这种涂覆枪可以一体形成并且以3D打印方法制造并且因此能特别成本有利地制造。
该设计方案基于以下考虑：输出装置的管壁的弹性部分借助于处于压力下的流体发生变形。可能是压力升高或压力降低的后果的变形导致喷嘴被偏转。
优选地，多个喷嘴在涂覆枪的周部上分散布置。以这种方式可以特别均匀地对孔的内表面进行涂装。
本发明还涉及一种用于对机动车轮进行涂装的设施，该设施具有大面积涂装装置，该大面积涂装装置被设置为用于：利用涂装介质对位于孔之外的区域进行涂装。设施还具有：前述的设备；遮蔽装置，该遮蔽装置被设置为用于：利用遮蔽元件覆盖孔的功能表面；和输送装置，该输送装置被设置为用于：将机动车轮转移到对于涂覆枪可到达的加工位置。
在所述方法方面，上述目的通过一种用于将涂层涂敷到机动车轮的孔的内表面上的方法实现，在所述方法中，将涂覆枪导入孔中，形成在涂覆枪上的喷嘴将涂装介质的射流至少部分地引向孔的内表面。
关于设备所说明的构思和有利的设计方案相应地适用于所述方法。
特别地，在其上固定有涂覆枪的运动单元可以将涂覆枪依次地导入机动车轮的不同的孔中，其中优选地，运动单元使涂覆枪沿三个正交的空间方向移动。
在另一个实施例中，其布置结构符合于机动车轮的孔配置的多个涂覆枪被同步地导入机动车轮的孔中。
在另一个实施例中，涂覆枪具有管壁，在该管壁中形成有与压力产生单元连接的、用于引导流体的通道。管壁至少部分地由弹性材料制成，通道经过该弹性材料延伸或在该弹性材料中形成有与通道连接的空腔。通道中的流体的压力这样改变，即，管壁变形并且喷嘴由此偏转。
本发明还涉及一种用于对机动车轮进行涂装的方法，所述方法包括以下步骤：
a)利用遮蔽元件遮蔽孔的功能表面；
b)利用涂装介质对孔之外的区域进行涂装并且与此无关地/独立地根据上述方法将涂层涂敷到孔的内表面上；
c)移除遮蔽元件。
如果将已经沉积在功能表面上的涂装介质随后移除，则可以放弃遮蔽功能表面。为此可以例如将激光光线或另一种加工射流引向功能表面，如根据EP 2 244 846 B1已知的那样。
如果在涂装期间利用雾化器(或另一种涂装设备)和/或利用涂覆枪在和涂装侧相对的孔开口处施加超压，那么从孔里流出的空气(或另一种气体)就防止了涂装介质非故意地/偶然地沉积在功能表面上。以这种方式可以放弃遮蔽和事后的脱漆。
本发明因此还涉及一种用于对机动车轮进行涂装的方法，包括以下步骤：
a)利用涂装介质对贯通孔之外的涂装表面进行涂装；
b)根据上述方法将涂层涂敷到贯通孔的内表面的一部分上；
其中，在步骤a)和/或b)期间将空气或另一种气体混合物从和涂装表面相对的一侧吹入贯通孔中，以便防止涂装介质沉积在形成在贯通孔的区域中的功能表面上。
附图说明
下面根据附图详细说明本发明的实施例。其中示出：
图1：根据本发明的第一个实施例的涂装设备的侧视图，其中，仅设有一个单独的涂覆枪；
图2：图1所示的涂装设备的正视图；
图3a：在导入涂覆枪之前机动车轮的局部图；
图3b：根据图3a的局部图，但是是在导入涂覆枪之后；
图4：对应于图3b的视图，其中，利用遮蔽元件遮蔽车轮螺栓孔的功能表面；
图5：根据本发明的第二个实施例的涂装设备的侧视图，其中，设有多个可径向偏转的涂覆枪；
图6：图5所示的涂装设备的正视图；
图7a：根据第二个实施例在未偏转状态下涂覆枪的轴向剖视图以及横剖视图；
图7b：根据第二个实施例在偏转状态下涂覆枪的轴向剖视图以及横剖视图；
图8：对应于图3a的视图，在导入固定孔中之后偏转的涂覆枪。
具体实施方式
1.第一个实施例
在图1和图2中，在部分打开的侧视图中或者说在正视图中示出整体上用10表示的涂装设备，该涂装设备是用于机动车的车轮12的涂装系统的一部分。
车轮12被主轴输送器16的主轴14承载并且可以围绕主轴14的纵轴线18转动。为此目的，分别在主轴14的上端部处形成有锥形的顶头/心轴19，该心轴穿过车轮12的定心开口延伸。主轴14自身又分别固定在主轴输送器16的支架单元20上，该支架单元被链传动装置驱动。主轴14由此被同时地和同步地输送。关于主轴输送器16的其它细节可以由申请人的DE 10 2011 100 825 A1得出。主轴输送器16的输送方向21在图1中从右向左和在图2中垂直于纸面延伸。
涂装设备10还包括工件识别区域22、涂装区域24和控制区域26。在工件识别区域22和控制区域26中分别布置有摄像机28。由摄像机28在工件识别区域22中拍摄的图像或图像序列通过图像处理装置分析处理以用于实现以下目的：确定车轮12的车轮专用几何数据和空间位置。另选地或附加地为此可以设有数据交换器，该数据交换器和信息载体通信，该信息载体被固定在车轮12或接纳车轮12的主轴14上并且在该信息载体中存储车轮专用的数据。
在涂装区域24中布置有仅示意性表示的运动单元30，该运动单元特别可以是Delta机器人。Delta机器人能实现特别高的移动速度且同时高的移动精度。在运动单元30上这样固定涂覆枪28，即，涂覆枪可以借助于运动单元30沿三个正交的方向移动。
在图2中能识别涂料供给单元32，该涂料供给单元在示出的实施例中包括用于待涂覆的涂料的多个容器、涂料更换装置、过滤器单元以及清洗部件，如其本身在现有技术中已知的那样。涂料供给单元32通过涂装介质输入管道34——该涂装介质输入管道部分地通过运动单元30引导——与涂覆枪28连接。在涂料供给单元32上固定有抽吸装置36，借助于该抽吸装置能抽吸过量喷涂物，该过量喷涂物在涂层对车轮12的各部分进行涂装时产生。
在图3a和图3b中能识别车轮12和涂覆枪28的细节，也就是说在涂装过程期间在涂覆枪28没入车轮螺栓孔中之前或在导入车轮螺栓孔中之后的状态下。
在图3a中能识别，车轮12如何利用其定心开口38放置在心轴19上，该心轴形成在主轴14的上端部处。在轮盘40的区域中，在图3a和图3b的部分剖开的视图中能识别车轮螺栓孔42。如最佳地在图3b的放大视图中能识别的，从外向内看车轮螺栓孔42具有第一锥形的部段44、第二圆柱形的部段46、第三锥形的部段48和第四圆柱形的部段50。第二部段42的直径这样测定，即，车轮螺栓能以足够的侧向间隙从上方被导入。第三锥形的部段48显示出一功能表面，车轮螺栓的相应的配对表面贴靠在该功能表面上。该功能表面不应被涂装，从而不损害车轮螺栓和车轮12之间的表面压力。车轮螺栓的螺栓段穿过第四部段50并且借助于设置在轮缘上的螺纹孔拧紧。
在图3b的放大的视图中还能识别：涂覆枪28在端侧具有四个喷嘴52，所述四个喷嘴分布在涂覆枪28的导入尖端54的周部上。
涂装设备10如下所述地起作用：
在沿涂装设备10的输送方向21上设置在前方/上游的大面积涂装装置中，首先在车轮螺栓孔42之外的区域借助于涂装介质大面积地进行涂装。在那里优选地借助于来自短距离的定向的射流实现涂装，因此仅产生少量的过量喷涂物。大面积涂装装置因此仅需要小的过滤设施，借助于该过滤设施可以从环境空气中过滤出并且随后清除过量喷涂物。在这种涂装中，当然仅相对较少的涂装介质到达狭窄的车轮螺栓孔42中。
车轮12因此借助于主轴输送器16输送到图1和图2所示的涂装设备10。优选地，输送有节奏地进行，因此主轴14在涂装期间在大面积涂装装置中和在涂装装置10中不运动。在输送期间在工件识别区域22中摄像机28获取车轮12的转动位置。此外，数据交换器识别信息载体，该信息载体被固定在车轮12或接纳车轮12的主轴14上。存储在那里的车轮专用的数据由数据交换器读出并且输送给控制装置。基于该读出的数据，控制装置确定：应利用哪种涂装介质对接近加工位置的车轮12进行涂装。随后在涂料供给单元32中借助于涂料更换装置将用于选出的涂装介质的相应容器与涂装介质输入管道34连接。
同时，控制装置基于由摄像机28提供的图像和读出的数据确定移动路径，涂覆枪28应该沿该移动路径在各个涂装步骤之间借助于运动单元30移动。一旦待涂装的车轮12位于加工位置，则涂覆枪28借助于运动单元30直接通过车轮螺栓孔42之一引导，这在图3a中显示。随后，涂覆枪28的导入尖端54通过下降运动导入车轮螺栓孔42中。一旦涂覆枪28的喷嘴52位于车轮螺栓孔42的第一部段44的高度上，那么涂装介质以阀控制的方式通过喷嘴52沿径向方向引向车轮螺栓孔42的内壁。涂覆枪28现在缓慢地向下降低，因此车轮螺栓孔42的第一部段44和第二部段46的整个内表面被均匀地涂装。
由于涂装介质从非常短的距离被直接涂覆到内表面上，因此没有涂装介质到达车轮螺栓孔52的第三部段48或第四部段50中。如果在涂装期间在大面积涂装装置中或在涂装设备10中涂装介质到达第三部段48上，该第三部段具有不需要涂装的功能表面，则因此在那里涂覆的涂装介质可以在后续的脱漆站中被移除，这例如由上面已经提出的EP 2 244846 B1已知。
另一种通常优选的、用于阻止车轮螺栓孔42的第三部段48的涂装的可能性在图4中显示。已经在大面积涂装装置中的大面积涂装之前，在遮蔽装置中借助于遮蔽元件遮蔽车轮螺栓孔42的第三部段48和位于其下方的第四部段50，该遮蔽元件在图4中在所示出的实施例中用56表示并且具有球体的形状。这样选择遮蔽元件56的直径，即，遮蔽元件56可以一方面通过车轮螺栓孔42的第一部段44和第二部段46被导入并且另一方面与位于具有要保护的功能表面的第三部段48的上方的环绕边缘接触。由此，在第二部段46和第三部段48之间的开口被封闭，由此没有涂装介质能到达第三部段48和第四部段50中。
如在图4中能识别的，在这种情况下喷嘴52可以构造成：不仅沿径向向侧面也向下方输出涂装介质。由此，也可以利用涂装介质覆盖在第二部段46和第三部段48之间形成的环绕的凸肩。
在对车轮螺栓孔42的内表面进行涂装之后重新移除遮蔽元件56。
在一个未示出的变型方案中，涂覆枪28在下方区域中具有弹簧加载的盖板，在涂覆过程期间该盖板遮盖功能表面48。盖板的清洁根据需要在涂料更换期间或在车轮12的涂装结束之后进行。
2.第二个实施例
图5和图6在类似于图1和图2的视图中示出根据本发明的第二个实施例的涂装设备10。和在图1和图2中示出的实施例不同的是，在图5和图6所示的涂装设备10的运动单元30上不是仅固定有唯一一个涂覆枪28，而是固定有四个涂覆枪28，这四个涂覆枪还能分别借助于调节驱动器摆动。这四个涂覆枪28均匀地分布在圆周上并且可以分别沿径向方向摆动。
和图1和图2所示的第一个实施例相反，可以因此同时对四个车轮螺栓孔42的内表面进行涂装。因此在具有四个车轮螺栓孔42的车轮12中，涂装设备10中的加工持续时间大约以4为因数减少/大约减少至四分之一。
由于许多车轮12不是具有四个、而是具有五个车轮螺栓孔42，因此优选地不是四个、而是五个涂覆枪28被固定在运动单元30上。
如果涂覆枪28的数量相当于固定孔42的数量，那么可以免除涂覆枪28平行于输送平面的可移动性。那么运动单元30仅必须将涂覆枪28降低到固定孔42中并且能在涂装之后重新从其中抬起。为了能将固定孔42朝向涂覆枪28运送到正确的转动位置，由摄像机28在工件识别区域22中获取固定孔42的布置结构，主轴14借助于外部的并且未示出的驱动器这样远地转动，直到固定孔42直接位于涂覆枪28下方。
由于涂覆枪28还能沿径向方向摆动，涂装设备10因此可以在一定的界限内适配于不同的分度圆直径的固定孔42的孔配置。
如果涂覆枪28向内摆动，如图5所示，那么涂覆枪28的导入尖端54可以导入被布置在和图6所示情况——其中涂覆枪28没有摆动——相比具有较小直径的较小的分度圆上的车轮螺栓孔42中。向外的摆动相应地促使适配于在其上布置有固定孔42的较大直径的分度圆。
图7a和图7b在竖直剖面(上方)和水平剖面(下方)示出处于未偏转和偏转状态下的涂覆枪28之一。在所示出的实施例中，涂覆枪28一体形成并且以3D打印方法制造。所使用的材料具有这样的弹性，即，基本上为管状的涂覆枪在壁厚度足够薄时通过压缩空气致动可以改变其形状，这在下面详细说明。
涂覆枪28基本上由管60组成，该管由弹性材料制成。在管60的上方部段中，在其外侧上形成有彼此对置的外肋条62a，62b，在所述外肋条中，第一通道64a和第二通道64b沿纵向方向延伸，所述第一通道和第二通道可以被彼此独立地加载压缩空气。两个通道64a，64b在图7a，图7b的剖面平面的高度处围绕空腔66a和66b被引导，所述空腔不和通道64a，64b连接。该弯曲的通道引导促使两个通道64a，64b将拉力施加到位于其下方的管壁60部段上。
如果在两个通道64a，64b中存在相同的压力，则由于对称的拉力涂覆枪28直线地取向。如果第一通道64a中的空气压力降低，则由通道64a，64b产生的力不再相互抵消。第二通道64b中的拉力随后促使位于通道64a，64b下方的部段侧向地偏转，如图7b所示。
在所示出的实施例中，两个同样柔性的涂料通道68，70在管壁60内部延伸，通过这两个涂料通道可以给导入尖端54输送不同的涂料。布置在涂料通道68，70和导入尖端54之间的阀单元72包含多个阀，利用所述多个阀可以将导入尖端54连接到涂料通道68，70之一上。在如这里所述的涂覆枪28的一体构造和以3D打印方法制造的情况下当然可能更有利的是：将阀单元72从涂覆枪28中移出并且例如布置在运动单元30中。取代第二涂料通道68，70也可以设置涂料通道和清洗通道，该清洗通道引导清洗液，利用该清洗液在涂料更换时清洗涂料管道。
图8在类似于图3a的视图中示出径向向外摆动的涂覆枪28如何对车轮螺栓孔42的内表面进行涂装。由视图可明确地看出，涂装结果不会由于涂覆枪28以及形成在涂覆枪端侧上的喷嘴52的倾斜而受损。

Claims (9)

1.一种用于将涂层涂敷到机动车轮(12)的孔(42)的内表面上的设备，所述设备包括涂覆枪(28)，该涂覆枪能被导入孔(42)中并且具有喷嘴(52)，该喷嘴被设置为用于将涂装介质的射流至少部分地引向孔(42)的内表面，其中，多个喷嘴(52)在涂覆枪(28)的周部上分散地布置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备包括运动单元(30)，在该运动单元上固定有涂覆枪(28)，该运动单元被设置为用于将涂覆枪依次地导入机动车轮(12)的不同的孔(42)中。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，运动单元(30)被设置为用于使涂覆枪沿三个正交的空间方向移动。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备包括多个涂覆枪(28)，所述多个涂覆枪的布置对应于机动车轮(12)的孔配置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，涂覆枪(28)能借助于调节驱动器(64a，64b)摆动。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述设备包括压力产生单元，该压力产生单元与涂覆枪(28)连接，其中，涂覆枪具有管壁(60)，在该管壁中形成有与压力产生单元连接的、用于引导流体的通道(64a，64b)，管壁(60)至少部分地由弹性材料制成，通道延伸经过该弹性材料或在该弹性材料中形成有与通道连接的空腔，因此，当流体的压力改变时，管壁(60)变形并且喷嘴(52)因此偏转。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，涂覆枪(28)一体形成并且以3D打印方法制造。
8.一种用于将涂层涂敷到机动车轮(12)的孔(42)的内表面上的方法，在所述方法中，将涂覆枪(28)导入孔(42)中，形成在涂覆枪(28)上的喷嘴(52)将涂装介质的射流至少部分地引向孔(42)的内表面，其中，多个喷嘴(52)在涂覆枪(28)的周部上分散地布置。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在其上固定有涂覆枪(28)的运动单元(30)将涂覆枪(28)依次地导入机动车轮(12)的不同的孔(42)中。
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