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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aushärtung einer aus einem Material,
das unter elektromagnetischer Strahlung aushärtet, insbesondere aus einem
UV-Lack oder thermisch aushärtendem Lack,
bestehenden Beschichtung eines Gegenstandes, insbesondere einer
Fahrzeugkarosserie, mit
- a) mindestens einem
elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahler;
- b) einem Fördersystem,
welches den Gegenstand in die Nähe
des Strahlers und von diesem wieder wegführt.
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Unter
UV-Licht aushärtende
Lacke werden bisher hauptsächlich
zur Lackierung von empfindlichen Gegenständen, beispielsweise Holz oder Kunststoff,
eingesetzt. Dort kommt besonders der Vorteil dieser Lacke zum Tragen,
daß sie
bei sehr niedrigen Temperaturen polymerisiert werden können. Hierdurch
wird das Material der Gegenstände vor
Zersetzung oder Ausgasung bewahrt. Die Aushärtung von Beschichtungsmaterialien
unter UV-Licht besitzt jedoch noch weitere Vorteile, welche dieses
Beschichtungsverfahren nunmehr auch für die Anwendung in anderen
Gebieten interessant macht. Dabei handelt es sich insbesondere um
die kurze Aushärtzeit,
die sich insbesondere bei solchen Beschichtungsverfahren, die im
kontinuierlichen Durchlauf arbeiten, unmittelbar in einer Verkürzung der
Anlagenlänge
niederschlägt.
Dies ist mit enormen Kosteneinsparungen verbunden. Aufgrund der geringeren
Abmessungen kann zudem die Einrichtung, mit welcher die im Innenraum
der Vorrichtung befindlichen Gase konditioniert werden, verkleinert werden,
was ebenfalls zu Kosteneinsparungen beiträgt. Schließlich ist die niedrige Betriebstemperatur auch
bei solchen Gegenständen,
die an und für
sich höhere
Aushärttemperaturen
vertragen könnten,
aus Gründen
der Einsparung von Energie, insbesondere von thermischer Energie,
von Vorteil.
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Viele
der Gegenstände,
die man gerne mit UV-härtenden
Materialien beschichten würde,
so z.B. Fahrzeugkarosserien, weisen eine stark unebene, oft dreidimensional
gekrümmte
Oberfläche
auf, so daß es
schwierig ist, diese Gegenstände
in den Strahlungsbereich eines UV-Strahlers so einzubringen, daß alle Oberflächenbereiche
etwa denselben Abstand von dem UV-Strahler aufweisen und die UV-Strahlung
etwa unter einem rechten Winkel auf den jeweiligen Oberflächenbereich
des Gegenstandes auftrifft.
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Bekannte
Vorrichtungen der eingangs genannten Art, wie sie bisher in der
Holz- oder Druckindustrie eingesetzt werden, sind hierfür ungeeignet, da
hier der oder die UV-Strahler
unbeweglich angeordnet waren und die Gegenstände von dem Fördersystem
in eine mehr oder weniger fixen Orientierung an dem oder den UV-Strahlern
vorbeigeführt
wurden.
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In
jüngster
Zeit wurden zudem Lacke entwickelt, die bei Wärmeeinwirkung in einer Inertgasatmosphäre unter
Ausbildung sehr harter Oberflächen aushärten. Die
Wärme kann
dabei auf unterschiedliche Weise, so etwa durch Konvektion oder
durch Infrarot-Strahler, zugeführt
werden.
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Im
letzteren Falle stellen sich ähnliche
Probleme, wie sie oben für
den Einsatz von UV-Strahlern beschrieben sind. Insbesondere sollten
also alle Oberflächenbreiche
des zu lackierenden Gegenstandes in etwa dem gleichen Abstand an
dem Infrarot-Strahler vorbeigeführt
werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art so auszugestalten, daß auch Beschichtungen auf kompliziert
geformten, stark unebenen Gegenständen, insbesondere Fahrzeugkarosserien,
mit gutem Ergebnis ausgehärtet
werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß das
Fördersystem
umfaßt:
- c) mindestens einen Transportwagen, der auf mindestens
einer Lauffläche
translatorisch verfahrbar ist und aufweist:
- ca) einen Antriebsmotor für
die Translationsbewegung;
- cb) ein Halterungsgestell, an welchem der Gegenstand befestigbar
ist und das um eine quer zur Richtung der Translationsbewegung verlaufende Dreh-
oder Schwenkachse unabhängig
von der Translationsbewegung verdreh- oder verschwenkbar ist.
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Erfindungsgemäß werden
Fördersysteme eingesetzt,
die an und für
sich bisher schon für
die Tauchlackierung von Fahrzeugkarosserien oder anderen Gegenständen eingesetzt
werden. Mit der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß sich diese Fördersysteme
auch dazu eignen, kompliziert geformte Gegenstände im Strahlungsbereich von Strahlern
derart unter einer Überlagerung
von Schwenkungen oder Drehungen und Translationen so zu verfahren,
daß alle Oberflächenbereiche
des Gegenstandes einer Strahlungsmenge und einer Strahlungsintensität ausgesetzt
sind, die zur Aushärtung
des Materials ausreicht. Eine vollständige Aushärtung tritt nämlich nur
ein, wenn die elektromagnetische Strahlung einerseits mit einer über einem Schwellwert
liegenden Intensität
auf die Beschichtung auftrifft und andererseits diese Intensität auch über einen
bestimmten Zeitraum aufrechterhalten wird. Bei zu geringer Intensität kommt
eine Polymerisationsreaktion nicht in Gang oder läuft nur
langsam ab; bei zu kurzer Bestrahlung wird nur eine unvollständige Aushärtung erzielt.
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Die
erforderliche Strahlungsmenge wird in der Photometrie auch "Bestrahlung" genannt und in der
Einheit J/cm2 angegeben. Für gängige Lacke
beträgt
die erforderliche Bestrahlung im Falle von UV-Licht einige J/cm2.
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Eine
geringe "Überbelichtung" der Beschichtung über die
erforderliche Bestrahlung hinaus ist im allgemeinen nicht schädlich. Vorzugsweise
sollte die Bewegungsführung
der Gegenstände
aber so sein, daß die
pro Flächeneinheit
auf die Beschichtung auftreffende integrierte Strahlungsmenge überall auf
der Oberfläche
des Gegenstandes etwa konstant ist. Dieser konstante Wert sollte
möglichst
nur geringfügig über dem
zur Aushärtung
erforderlichen Wert liegen, da starke Überbelichtungen zu einer Versprödung oder
auch Verfärbung
des Lackes führen
können.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Transportwagen mindestens
einen Arm aufweist, an dessen äußerem Ende
das Halterungsgestell verdreh- oder verschwenkbar angebracht ist
und der an seinem gegenüberliegenden,
inneren Ende um eine zweite Dreh- oder Schwenkachse verdreh- oder
verschwenkbar ist. Ein derartiges Fördersystem ist aus der
DE 201 05 676 U1 bekannt,
wird dort aber zum Eintauchen von Fahrzeugkarosserien in Behandlungsbäder verwendet.
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Der
Transportwagen ist zweckmäßigerweise auf
zwei parallelen Laufflächen
verfahrbar. Dadurch erhält
der Transportwagen ohne großen
konstruktiven Aufwand die erforderliche Stabilität.
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Besonders
bevorzugt wird diejenige Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher die Vorrichtung einen zur Transportebene
des Fördersystems
offenen Behälter
aufweist, in dessen Innenraum der Gegenstand unter einer Verdrehung
oder Verschwenkung des Halterungsgestelles einführbar ist und dessen Innenraum
von mindestens einem Strahler mit elektromagnetischer Strahlung
beaufschlagbar ist. Dieser Behälter
sorgt dafür,
daß in
seitlicher Richtung keine Strahlung und keine Gase entweichen können, was
aus Gesundheitsgründen
für das
Bedienungspersonal zu vermeiden ist. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung entfalten die Transportwagen, die zum Ein- und Austauchen
von Gegenständen
in Flüssigkeitsbehälter konstruiert
sind, ihre Vorteile besonders gut.
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Die
Anordnung der Strahler am oder im Behälter kann unterschiedlich sein:
So
ist es möglich,
daß mindestens
ein Strahler in eine Wand oder den Boden des Behälters eingebaut ist. Bei dreidimensional
gekrümmten
Oberflächen
von zu behandelnden Gegenständen
wird dabei diejenige Lösung
bevorzugt, bei welcher in den gegenüberliegenden, parallel zur
Translationsbewegung der Gegenstände
verlaufenden Seitenwänden
und in mindestens einer der beiden senkrecht zur Translationsbewegung
der Gegenstände
verlaufenden Stirnwände
oder in den Boden des Behälters
mindestens ein Strahler einge baut ist. Dann lassen sich alle Seiten bzw.
Oberflächenbereiche
des Gegenstandes von der elektromagnetischen Strahlung problemlos
erreichen.
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Am
universellsten einsetzbar ist selbstverständlich diejenige Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher an allen Wänden und in dem Boden des Behälters eine
Vielzahl von Strahlern angeordnet ist.
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Bei
den obigen Ausführungsformen,
bei denen die Strahler in den Wänden
oder im Boden des Behälters
angeordnet sind, bilden die Strahler im wesentlichen Flächenstrahler.
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Es
können
jedoch auch vorteilhaft Strahler eingesetzt werden, die als linienhafte
Strahler ausgestaltet sind. In diesem Falle ist insbesondere eine Ausführungsform
der Erfindung möglich,
bei welcher mehrere Strahler in einer U-förmigen Anordnung mit zwei im
wesentlichen vertikalen Schenkeln und einer im wesentlichen horizontalen
Basis vorgesehen sind. Der zu behandelnde Gegenstand wird hier durch
den von der U-förmigen
Anordnung gebildeten Innenraum "hindurchgefädelt".
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Die
annähernd
vertikalen Schenkel der U-förmigen
Anordnung aus Strahlern können
an den Verlauf der Seitenkontur des Gegenstandes angepaßt sein,
so daß auch
bei gekrümmter
Seitenkontur dieser Gegenstände
der gewünschte
senkrechte Einfall der elektromagnetischen Strahlung auf die Oberflächenbereiche
und der konstante Abstand zwischen Oberflächenbereich und Strahler eingehalten werden
können.
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Um
eine variable Anpassung zu ermöglichen,
können
die annähernd
senkrechten Schenkel der U-förmigen
Anordnung aus Strahlern segmentiert und die Segmente gegeneinander
verstellbar sein.
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Auch
die Basis der U-förmigen
Anordnung aus Strahlern kann an den Verlauf der Kontur der Gegenstände angepaßt sein.
Erneut ist diese Anpassung variabel, wenn Basis der U-förmigen Anordnung
aus Strahlern segmentiert ist und die Segmente gegeneinander verstellbar
sind.
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Besonders
bevorzugt wird, wenn dem Innenraum des Behälters ein Schutzgas zuführbar ist.
Das Schutzgas hat primär
die Funktion, die Anwesenheit von Sauerstoff im Strahlungsbereich
der Strahler zu verhindern, da dieser Sauerstoff unter dem Einfluß der elektromagnetischen
Strahlung, insbesondere im Falle von UV-Licht, in schädliches
Ozon umgewandelt werden könnte
und außerdem
bei der Polymerisationsreaktion schädlich ist.
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Das
Schutzgas kann schwerer als Luft, insbesondere Kohlendioxid, sein.
In diesem Falle ist der Behälter
nach oben offen. Der Behälter
wird von dem schweren Schutzgas ähnlich
wie von einer Flüssigkeit
angefüllt.
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Es
ist jedoch auch möglich,
daß das
Schutzgas leichter als Luft, insbesondere Helium, ist. In diesem
Falle ist der Behälter
als nach unten offene Haube ausgebildet, in der sich das Schutzgas
sammelt. Der "Boden" wird so zur Decke
des Behälters.
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Gleichgültig, ob
der Behälter
nach unten oder nach oben offen ist, können die beschichteten Gegenstände mit
Hilfe der erfindungsgemäß eingesetzten
Transportwagen problemlos in die Schutzgasatmosphäre innerhalb
des Behälters
ein- und ausgebracht
werden.
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Das
Schutzgas wird zweckmäßigerweise
zugleich als Kühlgas
für die
Strahler genutzt.
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Wenn
eine Einrichtung vorgesehen ist, welche Schutzgas gegen den vom
Strahler beaufschlagten Oberflächenbereich
richtet, ist es möglich,
am Reaktionsort für
eine besonders definierte, von Sauerstoff freie Atmosphäre zu sorgen.
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Insbesondere
bei Gegenständen,
welche Hohlräume
aufweisen, ist eine Einrichtung sinnvoll, welche den Gegenstand
vor dem Eintritt in das Strahlungsfeld des Strahlers oder die Schutzgasatmosphäre mit einem
gerichteten Schutzgasstrom abbläst,
um mitgeführte
Luft zu verdrängen.
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Wenn
mindestens einem der Strahler auf der dem Gegenstand abgewandten
Seite ein beweglicher Reflektor zugeordnet ist, ist eine zusätzliche
Anpassung der Strahlungsrichtung an den Verlauf der Oberfläche des
zu behandelnden Gegenstandes möglich.
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Der
Behälter
kann an seinen Innenflächen mit
einer reflektierenden Schicht versehen sein. Hierdurch können Strahler
mit geringerer Leistung eingesetzt werden.
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Besonders
günstig
ist es dabei, wenn die reflektierende Schicht aus Aluminiumfolie
besteht. Diese hat ein sehr gutes gutes Reflektionsvermögen für elektromagnetische
Strahlung und ist preiswert erhältlich.
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Die
Reflektionswirkung wird dadurch verstärkt, daß die Aluminiumfolie eine Vielzahl
von Unebenheiten aufweist, beispielsweise zerknittert ist. Die Reflektionen
erfolgen unter diesen Umständen
unter sehr verschiedenen Winkeln, so daß der Innenraum des Behälters sehr
gleichmäßig mit
elektromagnetischer Strahlung unterschiedlichster Propagationsrichtungen
ausgefüllt
ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
sollte ein Kabinengehäuse
aufweisen, das ein unkontrolliertes Austreten von Gasen und von
elektromagnetischer Strahlung unterbindet. Beides wäre für das Bedienungspersonal
gesundheitsgefährdend.
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Am
Ein- und am Auslaß zum
Kabinengehäuse
kann jeweils eine Schleuse für
den Transportwagen vorgesehen sein. Diese Schleusen verhindern, daß beim Einfahren
und Ausfahren des Transportwagens in das Kabinengehäuse oder
aus diesem größere Luftmengen
aus der Außenatmosphäre in das Kabinengehäuse gelangen,
und schützen
darüber
hinaus das Personal vor der elektromagnetischen Strahlung.
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Da
sich jedoch auch mit Schleusen das Eindringen von Luft, insbesondere
von Sauerstoff, in den Innenraum des Kabinengehäuses nicht vollständig unterdrücken läßt, ist
zweckmäßigerweise
eine Einrichtung zur Entfernung des Sauerstoffes aus der innerhalb
des Kabinengehäuses
befindlichen Atmosphäre
vorgesehen. Diese Einrichtung kann einen Katalysator zur katalytischen
Bindung des Sauerstoffes, ein Filter zur Absorption oder auch ein
Filter zur Adsorption von Sauerstoff umfassen.
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Wenn
das Beschichtungsmaterial zunächst noch
verhältnismäßig viel
Lösemittel
enthält,
wie dies beispielsweise bei wasserbasierten Lacken der Fall ist,
kann die Vorrichtung zur Entfernung des Lösemittels aus dem Material
der Beschichtung eine Vorwärmzone
aufweisen.
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Wenn
dagegen pulverförmige
Materialien verarbeitet werden sollen, kann die Vorrichtung zur Angelierung
dieses pulverförmigen
Materials eine entsprechende Vorerwärmungszone besitzen.
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In
beiden Vorwärmzonen
können
die Gegenstände
konvektiv, durch IR- oder Mikrowellenstrahlung oder auch in anderer
Weise erwärmt
werden.
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Dem
mindestens einen Strahler kann in Förderrichtung eine Meßstation
vorgelagert sein, durch die Raumformdaten des Gegenstandes erfaßbar sind.
Diese Daten können
dann zur Bewegungsführung
des Gegenstandes vor dem oder den Strahlern verwendet werden.
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Die
Meßstation
kann mindestens einen optischen Abtaster umfassen, durch den der
Gegenstand zumindest in einer Richtung scannerartig abtastbar ist.
Der optische Abtaster kann dabei eine Infrarotlichtquelle aufweisen.
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Alternativ
kann die Meßstation
auch eine Videokamera und eine Einrichtung zur digitalen Bilderkennung
umfassen.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung sind die von der Meßstation gewonnenen Daten in
einer Steuereinrichtung speicherbar, welche diese Daten bei der
nachfolgenden Bewegung des Gegenstandes an dem mindestens einen
Strahler vorbei wieder ausliest und zur Steuerung der Bewegung des Gegenstandes
heranzieht. Die Vermessung des Gegenstandes kann hier an einem beliebigen,
dem Bestrahlungsort vorgelagerten Ort und zu einem beliebigen, dem
Bestrahlungszeitpunkt vorausgehenden Zeitpunkt erfolgen.
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Alternativ
kann die Meßstation
in unmittelbarer Nähe
des mindestens einen Strahlers angeordnet und eine Steuereinrichtung
vorgesehen sein, welche die von der Meßstation gewonnenen Daten ohne zeitliche
Verzögerung
direkt zur Steuerung der Bewegung des Gegenstandes heranzieht.
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Diese
Meßstation
kann beispielsweise eine Lichtschranke enthalten.
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Unter
Umständen
kann auf eine Vermessung des Gegenstandes auch verzichtet werden,
wenn eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, in welcher die zu einem
bestimmten Typ des Gegenstandes gehörenden Raumdaten abspeicherbar
und bei Bedarf aus dieser auslesbar sind.
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Wenn
mehrere Strahler in unregelmäßiger Anordnung
vorgesehen sind, gelingt insbesondere die Beleuchtung von Kanten,
in der Karosserietechnik "Umgriff" genannt, besser.
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Die
elektromagnetische Strahlung ist vorzugsweise UV-Licht oder Infrarotstrahlung.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es
zeigen
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1 perspektivisch und teilweise
aufgebrochen eine Vorrichtung zur Aushärtung eines UV-Lackes auf Fahrzeugkarosserien;
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2 eine Ansicht, ähnlich der 1, jedoch bei abgenommener
Seitenwand eines Behälters
und eines Kabinengehäuses
der Vorrichtung;
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3 einen Schnitt durch die
Vorrichtung der 1 und 2 parallel zur Translationsrichtung
der Fahrzeugkarosserien;
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4 eine Draufsicht auf den
Behälter
sowie das Fördersystem
der Vorrichtung der 1 bis 3;
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5 einen Schnitt durch die
Vorrichtung der 1 bis 4 senkrecht zur Translationsrichtung der
Fahrzeugkarosserien;
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6 eine perspektivische Ansicht, ähnlich der 1, eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Vorrichtung zur Aushärtung
eines UV-Lackes auf Fahrzeugkarosserien;
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7 eine perspektivische Ansicht
des zweiten Ausführungsbeispiels, ähnlich der 2;
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8 einen Schnitt durch die
Vorrichtung der 6 und 7 parallel zur Translationsrichtung
der Fahrzeugkarosserien;
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9 eine Draufsicht auf den
Behälter
und das Fördersystem
der Vorrichtung der 6 bis 8;
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10 einen Schnitt durch die
Vorrichtung der 6 bis 9 senkrecht zur Förderrichtung
der Fahrzeugkarosserien;
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11 schematisch eine Gesamtansicht
der Vorrichtung der 1 bis 5 mit verschiedenen peripheren
Einrichtungen.
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Zunächst wird
auf die 1 bis 5 Bezug genommen. In diesen
ist der Kernbereich eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung
dargestellt, die zum Aushärten
eines UV-Lackes auf Fahrzeugkarosserien, der in einer vorangegangenen
Beschichtungsstation aufgetragen wurde, mit UV-Licht dient.
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Die
insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Vorrichtung
umfaßt
einen nach oben offenen Behälter 2,
der einem vom Tauchlackieren von Fahrzeugkarosserien her bekannten
Lacktank ähnelt.
Ein Fördersystem 3,
das weiter unten näher beschrieben
wird, erstreckt sich über
den Behälter 2 hinweg
und ist in der Lage, die von ihm beförderten Fahrzeugkarosserien 4 in
einer Weise in den Behälter 2 "einzutauchen" und in diesem zu
bewegen, die ebenfalls weiter unten näher beschrieben wird.
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Der
im wesentlichen quaderförmige
Behälter 2 enthält in seiner
Bodenfläche 5 ebenso
wie in den parallel zu der Förderrichtung
des Fördersystemes 3, die
durch den Pfeil 7 gekennzeichnet ist, verlaufenden Seitenwänden 8 und 9 sowie
in den hierzu senkrecht verlaufenden Stirnwänden 10 und 11 eine
Vielzahl von UV-Strahlern 12. Die Lichtaustrittsflächen der
Strahler 12 sind zum Inneren des Behälters 2 gerichtet
und durch ein IR-Filter abgedeckt, sodaß von den UV-Strahlern 12 erzeugte
Wärmestrahlung
nicht in das Innere des Behälters 2 gelangen
kann.
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Jedem
UV-Strahler 12 wird über
eine Leitung 14, von denen in den Figuren zu deren Entlastung nur
eine dargestellt ist, gasförmiges
Kohlendioxid zugeführt.
Dieses Kohlendioxid umspült
die im Betrieb heiß werdenden
Teile der UV-Strahler 12 und tritt sodann an der Innenseite
des Bodens 5 sowie der Wände 8, 9, 10, 11 des
Behälters 2 aus.
Das gasförmige Kohlendioxid,
das schwerer als Luft ist, füllt
auf diese Weise den Innenraum des Behälters 2 von unten nach
oben aus. Die Menge des über
die Leitungen 14 zugeführten
gasförmigen
Kohlendioxids steht mit der Menge des Kohlendioxids, das an der
offenen Oberseite des Behälters 2 entweicht
und sodann aus der Vorrichtung 1 in weiter unten erläuterter
Weise abgeführt
wird, in einem dynamischen Gleichgewicht.
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Das
Fördersystem
3 ist ähnlich aufgebaut wie
dasjenige, das in der oben erwähnten
DE 201 05 676 U1 beschrieben
ist, auf welche ergänzend
Bezug genommen wird. Es umfaßt
zwei Laufflächen
15,
16, die
sich beidseits des Behälters
2 parallel
zur Förderrichtung
7 erstrecken
und auf denen eine Vielzahl von Transportwagen
18 verfahrbar
ist. Jeder dieser Transportwagen
18 besitzt zwei Längstraversen
19,
20,
an deren Unterseite jeweils Räder
21 um
eine horizontale Achse drehbar gelagert sind. Zusätzlich sind
die Räder
21 mit
Hilfe eines im einzelnen nicht dargestellten Drehschemels um eine
vertikale Achse verdrehbar, so daß die Ausrichtung der Räder
21 gegenüber den
jeweiligen Längstraversen
19,
20 verändert werden
kann.
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Die
Räder
21 rollen
auf den erwähnten
Laufflächen
15,
16 und
werden von diesen mittels eines formschlüssigen Eingriffes, dessen Details
der
DE 201 05 676
U1 entnommen werden können,
geführt. Der
Transportwagen
18 wird mit Hilfe eines Friktionsantriebes,
der ebenfalls der oben genannten Druckschrift zu entnehmen ist und
an jeder Längstraverse
19,
20 einen
Antriebsmotor
22 umfaßt,
frei programmierbar entlang der Laufflächen
15,
16 bewegt,
kann also unabhängig
von allen anderen im selben Fördersystem
3 befindlichen
Transportwagen
18 beschleunigt, verzögert, mit konstanter Geschwindigkeit
gefahren oder auch angehalten werden.
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Die
beiden Längstraversen 19, 20 des
Transportwagens 18 sind über eine Schwenkwelle 23 miteinander
verbunden, die mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht erkennbaren
Antriebsmotors unabhängig von
der Translationsbewegung des Transportwagens 18 verdreht
werden kann. An der Schwenkwelle 23 sind die ersten Enden
zweier Schwenkarme 24 starr befestigt, die jeweils in der
Nähe einer
Längstraverse 19, 20,
parallel zu dieser etwas nach innen versetzt, verlaufen.
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An
den gegenüberliegenden
Enden der Schwenkarme 24 sind zwei Streben 25 eines
insgesamt mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichneten Halterungsgestelles
angelenkt, an dem die Fahrzeugkarosserie 4 dann, gegebenenfalls
gemeinsam mit einem die Fahrzeugkarosserie 4 tragenden
Skid, befestigt ist. Die Gelenkachsen, über welche die Schwenkarme 24 mit
den Streben 25 des Halterungsgestelles 26 verbunden
sind, sind motorisch in einer in der Zeichnung nicht erkennbaren
Weise angetrieben, so daß der
Winkel zwischen den Schwenkarmen 24 und den Streben 25 des
Halterungsgestelles 26 unabhängig von der Verschwenkung
der Schwenkarme 24 um die Schwenkwelle 23 und
unabhängig
von der Translationsbewegung des Transportwagens 18 in
Förderrichtung 7 verändert werden kann.
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Die
Oberseite des Behälters 2 ist
durch ein Kabinengehäuse 27 abgedeckt,
das Glas-Seitenwände 28 und
eine Dachkonstruktion 29 aufweist. Das Glas, aus dem die
Seitenwände 28 gebildet
sind, ist selbstverständlich
für UV-Licht undurchlässig.
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Die
Dachkonstruktion 29 ist mit verschiedenen parallel zur
Förderrichtung 7 verlaufenden
Hohlräumen 30 versehen, über welche
dem Innenraum des Kabinengehäuse 27 konditioniertes
Gas zugeführt
werden kann und aus dem Innenraum des Kabinengehäuses 27 Gas einschließlich des
aus dem Behälter 2 entweichendes
Kohlendioxids und gegebenenfalls Ozons kontrolliert abgeführt werden
kann.
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Der
Boden 5 sowie die Wände 8, 9, 10, 11 des
Behälters 2 sind
dort, wo sie nicht von den Austrittsflächen der UV-Strahler 12 belegt
sind, durch eine reflektierende Aluminiumfolie abgedeckt, die zusätzlich beispielsweise durch
Knittern oder durch sonstige unregelmäßige Erhebungen uneben gemacht
wurde.
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Die
oben beschriebene Vorrichtung 1 arbeitet wie folgt:
Im
Betrieb sind die UV-Strahler 12 in Funktion, so daß der gesamte
Innenraum des Behälters 2 mit UV-Licht
besetzt ist, das durch die an den Innenflächen der Behälterwände 8 bis 11 sowie
des Behälterbodens 5 angebrachte
zerknitterte Aluminiumfolie zusätzlich
in die unterschiedlichsten Richtungen reflektiert und auf diese
Weise vergleichmäßigt wird. Die
UV-Strahler 12 sind durch das über die Leitungen 14 zugeführte gasförmige Kohlendioxid
gekühlt.
Das auf diese Weise nur unwesentlich vorgewärmte Kohlendioxidgas tritt
in der oben schon geschilderten Weise in den Behälter 2 ein und füllt diesen
von unten nach oben auf. Das an der Oberseite aus dem Behälter 2 austretende
Kohlendioxid, das in geringfügigem Ausmaße mit Ausgasungen
aus dem auf der Fahrzeugkarosserie 4 aushärtenden
Lack sowie Ozon gemischt sein kann, gelangt in den Innenraum der
Kabine 27 und wird von dort über einen der Hohlräume 30 in
der Dachkonstruktion 29 abgesaugt. Eine Absaugung kann
auch unmittelbar an dem oberen Rand der Wände 8 bis 11 des
Behälters 2 erfolgen.
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Die
Fahrzeugkarosserien 4 werden jeweils einzeln mit Hilfe
eines Transportwagens 18 in 2 von
links unten dem Behälter 2 durchgeführt. Sie werden
sodann mit Hilfe einer Bewegungskurve, die durch gleichzeitige Translationsbewegung
des Wagens 18, Schwenkbewegung der Schwenkarme 24 und
Schwenkbewegung der Streben 25 individuell angepaßt werden
kann, in den Innenraum des Behälters 2 eingeführt und
dabei in das dort befindliche Kohlendioxidgas eingetaucht. Dieses
Kohlendioxidgas dient als Schutzgas und verhindert, daß Luft und insbeson dere
der in dieser enthaltene Sauerstoff in den Innenraum des Behälters 2 eintritt
und dort Ozon bildet. Diese Luft bzw. der in ihr enthaltene Sauerstoff wäre auch
bei der Polymerisationsreaktion innerhalb des Lackes, der sich auf
der Fahrzeugkarosserie 4 befindet, schädlich. Das Kohlendioxidgas
dagegen fördert
die genannte Polymerisationsreaktion, die nunmehr unter dem Einfluß des von
den UV-Strahlern 12 ausgesandten UV-Lichtes in sehr kurzer
Zeit stattfinden kann.
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Die
Fahrzeugkarosserie 4 weist ersichtlich in allen drei Raumrichtungen
stark gekrümmte
Flächen auf.
Um sicherzustellen, daß allen
Flächenbereiche beim
Durchgang durch die Vorrichtung etwa von derselben UV-Bestrahlung
getroffen werden, wird die Fahrzeugkarosserie 4 mit Hilfe
der Schwenkarme 24 und des Halterungsgestells 26 entsprechend
verschwenkt. Dies kann bei stillstehender Translationsbewegung des
Transportwagens 18 oder auch während einer Translationsbewegung
sowohl in Richtung des Pfeiles 7 als auch entgegengesetzt
zu diesem erfolgen.
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Soll
UV-Lack, der sich an Innenflächen
der Fahrzeugkarosserie 4 befindet und von außen her durch
die UV-Strahler 12 nicht erreichbar ist, ausgehärtet werden,
kann ein zusätzlicher
UV-Strahler 12 eingesetzt werden, der sich an einem beweglichen,
in den Innenraum der Fahrzeugkarosserie 4 einführbaren
Arm befindet.
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Ist
der Polymerisationsvorgang abgeschlossen, wird die Fahrzeugkarosserie
4 in
der Nähe
der in Bewegungsrichtung
7 hinten liegenden Stirnwand
11 des
Behälters
2 in
einer entsprechend angepaßten
Bewegungskurve aus dem Behälter
2 herausgehoben,
wie dies in der
DE
201 05 676 U1 beschrieben ist.
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In
den 6 bis 10 ist ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung 101 dargestellt, mit welcher der auf
einer Fahrzeugkarosserie 104 aufgebrachte UV-Lack unter
der Einwirkung von UV-Licht ausgehärtet werden kann. Diese Vorrichtung 101 ähnelt stark
der Vorrichtung 1 der 1 bis 5; entsprechende Teile sind
daher mit denselben Bezugzeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet.
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Die
Vorrichtung 101 enthält
einen nach oben offenen Behälter 102,
ein Fördersystem 103 mit
einer Vielzahl von Transportwagen 118 sowie ein Kabinengehäuse 127,
welche den Behälter 102 überdeckt.
Insofern stimmen die Verhältnisse
bei den beiden Ausführungsbeispielen
der Vorrichtung 1 bzw. 101 identisch überein.
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Anders
als beim Ausführungsbeispiel
der 1 bis 5 befinden sich jedoch im
Boden 105 sowie in den Seitenwänden 108 bis 111 des
Behälters 102 keine
UV-Strahler. Statt dessen ist etwa in der Mitte des Behälters 102,
in Förderrichtung 107 gesehen, eine
U-förmige
Anordnung aus UV-Strahlern 112 vorgesehen.
Die Basis dieses "U" wird von mindestens einem
sich etwa in horizontaler Richtung senkrecht zur Förderrichtung 107 erstreckenden "linienhaften" UV-Strahler 112 gebildet;
die beiden Schenkel des "U" werden in ähnlicher
Weise jeweils durch mindestens einen etwa vertikal verlaufenden, "linienhaften" UV-Strahler 112 gebildet.
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Der
Behälter 102 weist
eine etwas größere Länge als
der Behälter 2 des
Ausführungsbeispieles der 1 bis 5 auf. Auch der Innenraum des Behälters 102 wird
mit gasförmigem
Kohlendioxid ausgefüllt,
das als Kühlgas
für die
UV-Strahler 112 aber auch an anderer Stelle zugeführt werden
kann.
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Die
Funktionsweise des in den 6 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispieles
ist wie folgt:
Die mit UV-Lack beschichteten Fahrzeugkarosserien 104 werden
mit Hilfe der Transportwagen 118 in 6 von links unten kommend über den
Behälter 102 gefahren
und sodann in der Nähe
der in Förderrichtung 107 vorderen
Stirnwand 110 auf einer entsprechend angepaßten Bewegungskurve
in den Behälter 2 eingebracht.
Sodann bewegt sich der Transportwagen 18 in Richtung der
Pfeile 107, wobei die Fahrzeugkarosserie 104 zwischen
den beiden vertikalen Schenkeln der U-förmigen Anordnung aus UV-Strahlern 112 hindurch
und über
die Basis dieses U hinweggeführt
wird. Durch entsprechende Verschwenkungen der Schwenkarme 124 sowie
der Streben 125 des Halterungsgestells 126 wird
darauf geachtet, daß die
im Strahlungsbereich des horizontal verlaufenden UV-Strahlers 112 liegenden
Flächen von
diesem UV-Strahler 112 beim "Vorbeilauf" etwa denselben Abstand besitzen und
daß die
von diesem UV-Strahler 112 ausgesandte UV-Strahlung etwa
unter einem rechten Winkel auf den fraglichen Oberflächenbereich
gerichtet ist. Hierdurch wird die gewünschte etwa konstante Bestrahlung
aller Oberflächenbereiche
sichergestellt. Bei Bedarf kann die Translationsbewegung des Transportwagens 118 dabei
auch unterbrochen oder umgekehrt werden, so daß einzelne Oberflächenbereiche
länger
bestrahlt werden als andere.
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Nach
dem Durchgang der Fahrzeugkarosserie 104 durch die U-förmige Anordnung
aus Strahlern 112 ist die Polymerisationsreaktion im wesentlichen abgeschlossen.
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11 zeigt die oben anhand
der 1 bis 5 beschriebene Vorrichtung 1 schematisch
in Ihrer Gesamtheit mit verschiedenen peripheren Einrichtungen 40, 50, 60, 70, 80 und 90.
Wieder zu erkennen ist das Fördersystem 3 mit den
einzelnen Transportwagen 18, auf denen die Fahrzeugkarosserien 4 in
Richtung der Pfeile 7 translatorisch bewegt werden. Diese
Bewegung kann diskontinuierlich erfolgen, wobei auch Rückwärtsbewegungen
nicht ausgeschlossen sind.
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Die
Transportwagen 18 durchlaufen zunächst eine Vorwärmstation 40,
die im dargestellten Ausführungsbeispiel
heißluftbeheizt
ist. Alternativ kommt eine Beheizung durch IR-Strahler oder Mikrowellen
in Frage. Die Vorwärmstation 40 kann
je nach Art des Beschichtungsmaterials unterschiedliche Funktionen
ausführen:
Handelt es sich bei diesem Material um Lösemittel-basierte Stoffe, beispielsweise
um Wasserlack, werden hier die Lösemittel
weitestgehend entfernt. Handelt es sich um Pulvermaterial, dient
die Vorwärmstation 40 dazu,
das Pulver anzugelieren und auf diese Weise bereit zur Polymerisationsreaktion
zu machen.
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Die
Transportwagen 18 mit den Fahrzeugkarosserien 4 gelangen
sodann zu einer Einlaßschleuse 50,
welche dem oben beschriebenen Vorrichtungsteil, in welchem die Bestrahlung
mit UV-Licht stattfindet, vorgeschaltet ist. Die Einlaßschleuse 50 ist
eine Doppelschleuse mit zwei beweglichen Toren 51 und 52.
Die Fahrzeugkarosserien 4 werden zunächst bei geöffnetem Tor 51 und
geschlossenem Tor 52 in die Schleuse 50 eingefahren.
Innerhalb der Schleuse 50 befindet sich eine optische Scaneinrichtung 55,
mit welcher die Kontur der Fahrzeugkarosserie 4 abgetastet
wird. Die hierbei gewonnen Raumformdaten werden einer Steuerung 56 zugeleitet
und dort zunächst
gespeichert.
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Sodann
wird das Tor 51 geschlossen, das Tor 52 geöffnet und
die Fahrzeugkarosserie 4 weiter in den Innenraum des Kabinengehäuses 27 eingebracht.
Dort wird die Fahrzeugka rosserie 4, wie oben beschrieben,
unter Verschwenken der Arme 24 und des Halterungsgestelles 26 in
den Behälter 2 eingebracht,
der mit Kohlendioxidgas aus einer Kohlendioxid-Versorgungsquelle 60 gefüllt ist.
Die Fahrzeugkarosserie 4 bewegt sich in dem Behälter 2 an
einer Vielzahl von UV-Strahlern 12 vorbei,
von denen nur einer in 11 gezeigt
ist. Die Bewegungsführung erfolgt
durch die oben erwähnte
Steuerung nach den durch die Scaneinrichtung 55 gewonnenen
Daten.
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Statt
der Scaneinrichtung 55 kann die Bewegungsführung der
Fahrzeugkarosserie 4 im Behälter 2 auch nach Karosseriedaten
erfolgen, die in der Steuerung 56 abgespeichert sind. Es
ist dann nur eine Leseeinrichtung erforderlich, welche den Typ der
in den Behälter 2 gerade
einlaufenden Fahrzeugkarosserie 4 erkennt und die diesem
zugeordneten Raumformdaten abruft. Die Scaneinrichtung 55 kann in
diesem falle zusätzlich
als Kontrolle eingesetzt werden.
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Die
Fahrzeugkarosserie 4 verläßt den Behälter 2 erneut unter
Verschwenken der Arme 24 und des Halterungsgestelles 26 und
gelangt sodann zu einem ersten beweglichen Tor 71 einer
Auslaßschleuse 70,
deren zweites bewegliches Tor 72 zu diesem Zeitpunkt geschlossen
ist. Durch das geöffnete
Tor 71 fährt
der Transportwagen 18 mit der Fahrzeugkarosserie 4 in
den Innenraum der Auslaßschleuse 70 ein.
Sodann wird das innere bewegliche Tor 71 geschlossen und
das äußere bewegliche
Tor 72 geöffnet.
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Die
aus der Auslaßschleuse 70 ausfahrende Fahrzeugkarosserie 4 gelangt
in eine Nachwärmzone 80,
in welcher die Beschichtung der Fahrzeugkarosserie 4 für eine gewisse
Zeit auf einer erhöhten Temperatur
gehalten und dabei stabilisiert wird. Sodann verläßt der Transportwagen 18 mit
der Fahrzeugkarosserie 4 die Vorrichtung 1. An
geeigneter Stelle werden die Fahrzeugkarosserien 4 von
den Transportwagen 18 abgenommen und der weiteren Verwendung
zugeführt,
während
die Transportwagen 18 auf einem nicht dargestellten Wege
an diejenige Stelle zurückgebracht
werden, an der sie mit frisch beschichteten Fahrzeugkarosserien 4 erneut
beladen und wiederum in die in 11 dargestellte
Vorrichtung 1, von links her kommend, eingefahren werden.
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Die
Schleusen 50 und 70 dienen neben dem Schutz der
Bedienungspersonen vor UV-Licht dazu, das Eindringen von Luft in
den Innenraum des Kabinengehäuses 27 möglichst
weitgehend zu unterbinden, da der in der Luft enthaltene Sauerstoff
durch die UV-Strahlung, die im Innenraum des Kabinengehäuses 27 vorliegt,
zu schädlichem
Ozon umgewandelt würde.
Vollständig
läßt sich
der Eintrag von Luft und damit von Sauerstoff durch die Schleusen 50 und 70 jedoch
nicht verhindern. Aus diesem Grunde ist eine Einrichtung 90 vorgesehen,
welche der Entfernung von eingebrachtem Sauerstoff dient. Hierzu wird
dem Innenraum des Kabinengehäuses 27 über eine
Leitung 91 ständig
Gas entnommen und beispielsweise über einen in der Einrichtung 90 geführten Katalysator
geführt,
der den Sauerstoff katalytisch entfernt. Ein Teil dieses Gases wird über die
Leitung 92 wieder ins Innere des Kabinengehäuses 27 zurückgegeben,
während
ein anderer Teil über
eine Leitung 93 in die Außenatmosphäre entlassen wird.
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Statt
eines Katalysators kann die Einrichtung 90 ein Sauerstoff-adsorbierendes
oder Sauerstoff-absorbierendes Filter enthalten.
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Die
Meßstation
zur Ermittlung der Raumdaten umfaßt bei einem in der Zeichnung
nicht dargestellten Ausführungs beispiel
eine Videokamera mit einer digitalen Bilderkennungseinrichtung.
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Die
oben als "Strahler" bezeichneten Komponenten
können
aus einer Vielzahl einzelner linearer oder annähernd punktfömiger Lichtquellen
zusammengesetzt sein.
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Die
obigen Ausführungsbeispiele
werden zum Aushärten
von Lacken unter UV-Licht eingesetzt. Sie lassen sich aber auch
bei solchen Lacken verwenden, die unter Wärmeeinwirkung, insbesondere
in einer Inertgasatmosphäre,
also beispielsweise in einer CO2- oder Stickstoffatmosphäre, aushärten. Es
brauchen dann im wesentlichen nur die beschriebenen UV-Strahler
durch IR-Strahler ersetzt zu werden. Andere mit dem Wechsel der
elektromagnetischen Strahlung verbundene konstruktive Anpassungen
sind dem Fachmann bekannt und brauchen hier nicht näher erläutert zu
werden.