CN114729465A - 用于在流水线中对工件进行表面处理的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在流水线中对工件进行表面处理的装置，所述装置具有用于待处理的工件的定位框架(1)，所述定位框架具有用于定位驱动器(4)的耦连件(3)。为了与表面处理无关地提高生产率，而不必忍受在覆层的表面质量方面的损失，在此建议，可密封地被封闭的罩壳(2)支撑在所述定位框架(1)上，所述罩壳具有连接管路(5)，用于与沿流水线布置的不同的作业材料供给单元(6)交换作业材料。

Description

用于在流水线中对工件进行表面处理的装置

技术领域

本发明涉及一种用于在流水线中对工件进行表面处理的装置，所述装置具有用于待处理的工件的定位框架，所述定位框架具有用于定位驱动器的耦连件。

背景技术

由文献US 20170246652 A1已知一种用于进行表面处理、尤其用于对工件进行着色的装置。该装置由容器构成，该容器能够借助盖子密封地封闭。容器在此被多个连接管路贯通，通过连接管路能够输入或者排出流体或者分装的表面处理介质并且施加超压或者负压。此外，可以通过安设在外周侧的温度调节元件加热或者冷却容器。尽管能够通过装置的复杂的设计和装备实现高的表面处理质量，然而在该装置中进行的覆层工艺尤其在生产率更高的情况下达到其极限。因此仅能够通过使多个装置并行来提高生产率，然而这由于装置的技术上的复杂性而导致巨大的投资成本。

为了提高在对工件进行表面处理时的生产率，在文献US 6471837中公开了一种流水线。流水线包括中心的分配室，分配室使工件导引通过不同的可密封地封闭的子腔室。子腔室能够被抽气并且能够根据表面处理工艺装配不同的装置、例如阴极雾化器和温度调节元件。然而不利的是，这种流水线在不同的表面处理工艺方面是极其不灵活的，因为子腔室与分配室固定地连接。此外，一方面由于子腔室设计得较大而产生相对较高的运行成本，以例如通过抽气或者温度调节在整个子腔室中产生均匀的运行条件，并且另一方面由于覆层介质的局限性的可触及性并且由此造成的不充分的施加使覆层的质量受到损害。

对于特别大的工件、例如汽车车身，由现有技术已知电化学的浸渍法。为此将汽车车身布置在能够通过定位驱动器旋转的定位框架上并且由此将汽车车身浸入能导电的浸漆中。通过在作为阴极的汽车车身和阳极之间施加直流电压使浸漆沉积在汽车车身上并且在那里保持附着。然而，主要在较大的生产周期中由此在每日的进程中由于浸漆的污染并且由此造成的浸漆池中的颗粒物浓度的变化使上漆的质量降低。此外，在这种浸渍法中例如由于气泡的进入产生同样使表面处理质量降低的两相混合物。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题在于，建议一种前述类型的用于进行表面处理的方法和装置，所述装置或者方法不依赖于表面处理的类型地提高生产率，而在此不必容忍覆层的表面质量方面的损失。

所述技术问题按照本发明如此解决，即，可密封地被封闭的罩壳支撑在所述定位框架上，所述罩壳具有连接管路，用于与沿流水线布置的不同的作业材料供给单元交换作业材料。

由于采取该措施，使得表面处理所需的全部方法步骤都能够在与周围环境相封闭的罩壳中进行，所述方法步骤是将工件运输通过流水线、对工件进行预处理、将不同的作业材料、例如用于进行表面处理的材料施加到工件上、对用于表面处理的材料的硬化等。罩壳在此根据工件这样设计尺寸，使得所述罩壳为容纳工件提供足够的空间，然而尽管如此仍可以尽可能节省能量地操控由罩壳包围的环境(压力、温度、湿度等)并且由此实现对过程条件的精确的控制。按照本发明，对封闭的环境的操控通过连接管路实现，所述连接管路实现了罩壳与沿流水线布置的作业材料供给单元交换作业材料。罩壳本身中的可能的有源的过程部件被保持在最低限度。罩壳构造为用于对工件进行表面处理和用于对罩壳的环境进行操控的反应室。原则上可以视为作业材料的是用于对工件进行预处理的材料、例如清洁剂、用于进行表面处理的材料、例如液体漆或者粉末漆、纳米颗粒，也可以是用于对环境产生影响的材料、例如热空气、水蒸气等。如果罩壳装备有简单的电气部件、例如温度调节元件，则将电流作为作业材料。在罩壳的相应的设计方案中，可以将用于操控环境或者工件的电磁射线作为作业材料，所述电磁射线在这种情况下不是通过连接管路导引。由于连接管路不仅适用于以作业材料填充罩壳，而是同样适用于排空所述罩壳，因此能够通过抽吸作为作业材料的空气在所述罩壳中产生负压或者真空。由于按照本发明地使用可密封地被封闭的罩壳产生了均匀的、清洁的反应室，所述反应室通过消除逸出的作业材料蒸气附加地提高了针对可能的操作者的工作安全性。作业材料由沿着流水线布置的作业材料供给单元提供，所述作业材料供给单元包括用于作业材料的输送装置并且根据表面处理的类型提供不同的作业材料。定位框架与支撑在该定位框架上的罩壳的输送通过定位驱动器实现，所述定位驱动器通过耦连件与定位框架连接。定位驱动器在此可以不依赖于定位框架地例如设计为牵引索驱动器或者轨道驱动器，并且仅通过耦连件与定位框架连接。定位驱动器也可以集成到定位框架中或者在特别优选的实施方式中构成独立于定位框架的单元。

罩壳也可以在浸渍工艺中用于浸入和移出。为此可以将工件布置在罩壳中并且通过连接管路对所述罩壳进行抽气。抽气后的罩壳可以通过定位驱动器浸入浸漆池中，之后通过运输装置将工件从罩壳穿过浸漆池向第二罩壳输送。接着可以将第二罩壳封闭、抽气并且通过定位驱动器从浸漆池中输送出来。通过在抽气的罩壳中将工件浸入或移出，可以防止气泡进入并因此防止形成降低表面处理质量的不期望的两相混合物。

为了无阻碍地定位罩壳或者将罩壳输送通过流水线并且尽管如此仍能够在作业材料供给单元上迅速并且可靠地耦连，在此建议，所述定位框架构造为用于与所述罩壳流体连接的连接管路。连接管路因此不是松弛地布置在罩壳上，而是被导引穿过框架。在本发明的一种在设计方面特别适宜的设计方案中，框架本身可以是连接管路，因此可以避免在作业材料供给单元和罩壳之间设置独立的连接管路并且由此降低所需的制造耗费。为了保护免受作业材料的影响、例如免受氧化，框架可以具有相应的内涂层。无论连接管路是被导引穿过框架还是由框架构成，与之无关地均可以防止连管路的扭曲或缠结，并且可以不受阻碍地接近罩壳，以便例如进行检查作业。

在此建议，所述连接管路延伸穿过用于定位驱动器的耦连件，由此使罩壳能够迅速并且可靠地耦连到作业材料供给单元上，而不会使罩壳的用于分配作业材料的可能的运动受到局限。机械的连接和作业材料供给由此能够通过连接点实现，所述连接点在其相对于作业材料供给单元的相对位置方面不依赖于罩壳或者定位框架的相对位置。在耦连件的相应的设计方案中，连接管路因此仅受到较低的弯曲力矩，由此实现了连接管路的特别高的寿命。

为了能够在耦连定位驱动器时使按照本发明的定位框架与支撑在该定位框架上的罩壳在各个单独的作业材料供给单元之间移动并且在每个作业材料供给单元处都能够简单地耦连，在此建议，所述连接管路延伸穿过所述定位驱动器。定位驱动器的与定位框架连接的驱动轴例如可以空心地设计，从而连接管路能够在该驱动轴内从定位框架导引穿过定位驱动器。

如果要在加载用于表面处理的作业材料期间操控罩壳中的环境，则所述定位框架可以具有将两个相互对置的耦连件相连的耦连轴，用于两个耦连件的所述耦连轴构造为两个彼此分隔的、用于不同作业材料的连接管路区段。因此，一个连接管路区段可以与第一作业材料供给单元相连接，所述第一作业材料供给单元为罩壳的内部空间供给用于对工件进行表面处理或者表面预处理的作业材料，而另一个连接管路区段可以与第二作业材料供给单元相连接，所述第二作业材料供给单元对罩壳进行抽气、供给温度调节流体和/或空气湿度。由此，在与两个相互对置的作业材料供给单元连接期间可以在一个加工位置上进行两个加工步骤。

为了使作业材料完全地施加在工件上并且防止作业材料中不同的颗粒沉积，在此建议，将两个相互对置的耦连件相连的耦连轴构造为用于所述定位框架的旋转轴，所述旋转轴用于使作业材料均匀地分布在罩壳中。定位框架的定位驱动器不仅可以用于使罩壳平移地运动通过流水线，而是也设置用于使罩壳围绕耦连轴旋转。为此可以设置两个分开的定位驱动器或者单独的定位驱动器，该单独的定位装置既实现了罩壳的平移运动也实现了围绕作为水平旋转轴的耦连轴进行的旋转。

所述定位框架具有独立于所述定位驱动器的底盘，由此能够节省能量地将罩壳输送通过流水线。定位驱动器例如可以在轨道上被导引，而定位框架可以具有成组的滚子以承接载荷，由此能够卸减耦连件的载荷并且提高耦连件的寿命。

罩壳上部件的高度超出支撑在所述定位框架上的罩壳下部件的高度，由此产生对于运送罩壳至待覆层的工件的特别有利的条件。定位框架在此优选地与罩壳下部件构成单元，工件放置到所述单元上并且在罩壳下部件内与定位框架固定，之后将罩壳上部件放置到罩壳下部件上并且由此密封地封闭罩壳。

为了能够实现对布置在罩壳内部空间中的可能的部件的供电而不影响罩壳的可拆卸性，适宜的是，所述罩壳上部件能够通过围绕所述罩壳的、具有电触头的法兰与所述罩壳下部件相连接。尽管如此通过按照本发明的布置结构仍保护接触部免受由于罩壳内部空间中的可能的作业材料或者其它环境影响而被加速的腐蚀。

为了在罩壳和作业材料供给单元之间工艺可靠地交换作业材料，所述罩壳上部件可以具有与所述连接管路相连的用于作业材料的输入阀，并且所述罩壳下部件可以具有与所述连接管路连接的用于作业材料的输出阀。由此使作业材料能够均匀地施加到工件上，同时使得作业材料能够被吸走而不会留下残留物。输入阀可以根据表面处理工艺改变。如果使用用于粉末覆层的装置，则输入阀例如可以具有旋转钟形罩、指状喷嘴、冲击板喷嘴(Pralltellerdüse)和/或扁平射流喷嘴。

所述定位框架嵌入所述罩壳下部件，由此不仅产生特别紧凑的构造条件，而且在连接管路的相应的设计结构中也能够以有利的方式将液态的作业材料从罩壳中运送出来。

本发明还涉及一种对流水线中的工件进行表面处理的方法，所述工件在定位框架上通过定位驱动器运动。为了在不降低生产率或制造质量的情况下使得用于所述方法的资源消耗最小化，在此建议，所述工件布置在可密封地被封闭的罩壳内，随后支撑在所述定位框架上的封闭的罩壳通过所述定位驱动器被逐步地输送至流水线的不同作业材料供给单元、分别与不同的作业材料供给单元耦连、加载作业材料并且再次脱耦。根据表面处理的类型，作业材料供给单元可以包括不同的作业材料。如果用于进行表面处理的方法例如是电泳沉积法，则第一作业材料供给单元可以以清洁剂加载罩壳内部空间，以去除附着在工件上的油脂或者漆残留物。在通过作业材料供给单元去除清洁剂后，使罩壳脱耦并且借助定位框架的定位驱动器将所述罩壳向其它作业材料供给单元输送，所述作业材料供应单元例如以电解质填充罩壳内部空间以例如在工件上产生转换层，接着再次排空所述罩壳内部空间。第三作业材料供给单元可以将能导电的用于对工件进行覆层的液体漆输入罩壳内部空间中。例如在连接作为阴极的工件和安设在罩壳中的阳极之间施加直流电压场，由此使漆颗粒在工件上沉积。当然，工件也可以连接为阳极。在该情况下必须在罩壳中布置阴极。在最后一个方法步骤中使施加的漆硬化。这例如可以通过由其它作业材料供给单元输入热空气或者通过温度调节元件实现。由于所述装置具有多个连接管路用于同时加载不同的作业材料，可以在每个方法步骤中影响工艺条件、即温度、压力和空气湿度。

为了即使在工件的难以触及的位置上也均匀地施加作业材料，被加载作业材料的罩壳可以围绕水平的旋转轴旋转。所述旋转可以在加载之前、在加载期间和/或在加载之后进行。

为了使施加在工件上的用于进行表面处理的作业材料均匀地并且节省能量地硬化，适宜的是，至少一种作业材料具有能够被介电地或感应地激发的颗粒，并且设计为可电磁渗透的罩壳被导引穿过电磁场，以便加热所述颗粒。原则上，所述颗粒可以作为表面处理的作业材料的一部分，例如粉末漆或者液体漆中的金属颜料。备选地在其它方法步骤中能够将可介电地或感应地激发的颗粒作为硬化剂的一部分输送到罩壳中。如果颗粒被电磁场的电磁辐射激发，那么所述颗粒会升温。由此产生的热量可用于固定漆、即蒸发液体漆中所含的溶剂或者使粉末漆硬化。业已证实，频率为30kHz至300MHz的电磁场由于其足够的穿透深度而特别良好地适合用于激发位于罩壳中的颗粒并产生所需的优选150至200℃的固化温度。通过按照本发明的方法不是加热工件，而是仅加热包含可介电地或感应地激发的颗粒的层，由此能够快速地达到期望的温度条件并且对其进行精确的调节。如果颗粒暴露在电磁场中大约5到50分钟，则能够完全地固定不同的漆。初步计算表明，与现有技术中已知的干燥方法相比可以节省90％的干燥能量。

附图说明

在附图中示例性地示出本发明的技术方案。在附图中：

图1示出流水线的俯视图，所述流水线具有多个按照本发明的用于表面处理的装置和作业材料供给单元，

图2以放大的尺寸示出沿剖切线II-II剖切所得的剖面示意图，

图3示出流水线的俯视图，所述流水线具有两个按照本发明的用于表面处理的装置和用于产生交变电磁场的发射器，并且

图4示出流水线的侧视图，所述流水线具有多个按照本发明的用于表面处理的装置和作业材料供给单元。

具体实施方式

按照本发明的用于对工件进行表面处理的装置如尤其图2所示的那样具有支撑在定位框架1上的罩壳2。为了能够将罩壳2沿着在图1中所示的流水线输送，定位框架1通过耦连件3与定位驱动器4连接。由图2还可知，也可以设置两个定位驱动器4，这两个定位驱动器分别通过耦连件3与定位框架1连接。罩壳2能够被密封地封闭，由此产生相对周围环境封闭的反应室。通过使反应空间保持得尽可能小，可以实现特别节省资源的表面处理，因为工艺条件通过较小的作业材料流就已经能够被影响和优化。通过连接管路5实现对反应室中的环境的操控或者对工艺条件的控制并且以用于表面处理的作业材料加载反应室，所述连接管路将罩壳2在流体技术上与沿着流水线布置的作业材料供给单元6相连接。作业材料供给单元能够根据表面处理的类型为罩壳2供给不同的作业材料，由此使流水线能够用于不同的表面处理工艺。而不必采取在设计方面耗费的措施。

如尤其在图2中所公开的，定位框架1本身可以是连接管路5的部件，由此实现了罩壳2和作业材料供给单元6之间的简单的流体连接。由于采取这些措施，没有暴露可能损害罩壳2的独立的定位、输送或者可接近性的连接管路5。

为了使罩壳2能够快速地耦连到作业材料供给单元6上并且尽管如此仍然实现罩壳2的自由移动，连接管路5导引穿过耦连件3和定位驱动器4。定位驱动器4可以支承在轨道7上，所述定位装置逐步地将装置输送通过流水线。

如果要同时为罩壳2供给多种作业材料，或者如果要在不损害罩壳2的自由移动性的情况下在供应作业材料期间同时影响工艺条件、例如压力、温度和/或湿度，则定位框架1可以具有使两个耦连件3机械地连接的耦连轴8。耦连轴8在此构成两个被关闭阀9相互分开的连接管路区段。

耦连轴8在此作为水平的旋转轴，由此使罩壳2能够通过定位驱动器4的旋转驱动器10旋转。由此能够使可能的作业材料在罩壳内部空间中、即在反应室中均匀地分布并且均匀地施加到未绘出的工件上。

为了支持按照本发明的装置沿着流水线的移动，定位框架1可以具有包括滚子的底盘11。

如果罩壳上部件12的高度H超出罩壳下部件13的高度h，则罩壳2与工件可以以特别简单的方式被运送。

因此，尽管罩壳上部件12和罩壳下部件13之间的连接是可拆卸的，仍可以实现可靠的电接触，而没有可能的线缆阻碍罩壳2的自由定位，罩壳上部件12罩壳下部件13通过法兰14相互连接。法兰14为此具有未绘出的电触头。

为了在运行方面可靠地向罩壳2输入或者从罩壳2输出作业材料，罩壳上部件12具有与连接管路5连接的输入阀15并且罩壳下部件具有输出阀16。在该实施方式中，关闭阀9也承担了输出阀16的功能。定位框架1可以连同输出阀16嵌入罩壳下部件13中。

图3示出了用于产生交变电磁场的发射器17，包含在作业材料中的能够被介电地或感应地激发的颗粒、例如粉末漆或者液体漆的金属颜料，或可能的纳米颗粒通过该发射器被激发并且因此被加热。产生的热量可以用于使施加到工件上的作业材料硬化。

图4例如示出了罩壳2围绕水平的旋转轴旋转的可行性。虚线18示出由作业材料供给单元6填充或泵出时作业材料的不同的填充水平。

Claims (14)

1.一种用于在流水线中对工件进行表面处理的装置，所述装置具有用于待处理的工件的定位框架(1)，所述定位框架具有用于定位驱动器(4)的耦连件(3)，其特征在于，可密封地被封闭的罩壳(2)支撑在所述定位框架(1)上，所述罩壳具有连接管路(5)，用于与沿流水线布置的不同的作业材料供给单元(6)交换作业材料。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定位框架(1)构造为用于与所述罩壳(2)流体连接的连接管路(2)。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述连接管路(5)延伸穿过用于定位驱动器(4)的耦连件(3)。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述连接管路(5)延伸穿过所述定位驱动器(4)。

5.根据权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于，所述定位框架(1)具有将两个相互对置的耦连件(3)相连的耦连轴(8)，用于两个耦连件(3)的所述耦连轴构造为两个彼此分隔的、用于不同作业材料的连接管路区段。

6.根据权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，将两个相互对置的耦连件(3)相连的耦连轴构造为用于所述定位框架(1)的旋转轴，所述旋转轴用于使作业材料均匀地分布在罩壳(2)中。

7.根据权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于，所述定位框架(1)具有独立于所述定位驱动器(4)的底盘(11)。

8.根据权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，罩壳上部件(12)的高度(H)超出支撑在所述定位框架(1)上的罩壳下部件(13)的高度(h)。

9.根据权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于，所述罩壳上部件(12)能够通过围绕所述罩壳(2)的、具有电触头的法兰(14)与所述罩壳下部件(13)相连接。

10.根据权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于，所述罩壳上部件(12)具有与所述连接管路(5)相连的用于作业材料的输入阀(15)，并且所述罩壳下部件(13)具有与所述连接管路(5)连接的用于作业材料的输出阀(16)。

11.根据权利要求1至10之一所述的装置，其特征在于，所述定位框架嵌入所述罩壳下部件(13)。

12.一种对流水线中的工件进行表面处理的方法，所述工件在定位框架(1)上通过定位驱动器(4)运动，其特征在于，所述工件布置在可密封地被封闭的罩壳(2)内，随后支撑在所述定位框架(1)上的封闭的罩壳(2)通过所述定位驱动器(4)被逐步地输送至流水线的不同作业材料供给单元(6)、分别与不同的作业材料供给单元耦连、加载作业材料并且再次脱耦。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，被加载作业材料的罩壳(2)围绕水平的旋转轴旋转。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，至少一种作业材料具有能够被介电地或感应地激发的颗粒，并且设计为可电磁渗透的罩壳(2)被导引穿过电磁场，以便加热所述颗粒。

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