DE102005050371B4

DE102005050371B4 - Anlage und Verfahren zum Strahlungshärten einer Beschichtung eines Werkstückes unter Schutzgas

Info

Publication number: DE102005050371B4
Application number: DE102005050371A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: STURM MASCHB GmbH; STURM MASCHINENBAU GmbH
Current assignee: STURM MASCHB GmbH; STURM MASCHINENBAU GmbH
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: JP2009512543A; EP1938033A1; PL1938033T3; US20090288310A1; CN101292128A; BRPI0617672A2; EA200800882A1; EA013578B1; WO2007045442A1; KR20080063516A; CN101292128B; UA90022C2; WO2007045442B1; DE102005050371A1; EP1938033B1

Abstract

Anlage zum Strahlungshärten einer Beschichtung eines Werkstückes (1) unter Schutzgas, mit — einer Härtungskabine (10), an der zumindest eine Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen des Kabineninneren vorgesehen ist, und — einer Fördereinrichtung (60) zum Transport des Werkstückes (1) in der Härtungskabine (10) entlang einer Transportbahn (63) durch einen Sammelbereich (5) für das Schutzgas, wobei — die mindestens eine Bestrahlungseinrichtung mit mindestens einem UV-Strahler zur Erzeugung einer UV-Strahlung entlang des Sammelbereiches (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, — dass im Bereich der Härtungskabine (10) an deren Decke (13) der Sammelbereich (5) gebildet ist, in dem sich verglichen mit der Umgebungsatmosphäre leichteres Schutzgas sammelt, — dass der mindestens eine UV-Strahler der Bestrahlungseinrichtung außerhalb der mit Schutzgas versehenen Härtungskabine (10) angeordnet ist, und — dass am Sammelbereich (5) die Härtungskabine (10) Fenster (11) mit strahlungsdurchlässigen Scheiben zum Eintritt der UV-Strahlung in die Härtungskabine (10) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Strahlungshärten einer Beschichtung eines Werkstückes unter Schutzgas gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anlage kann eine Härtungskabine aufweisen, an der zumindest eine Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen des im Kabineninneren vorgesehenen Werkstückes angeordnet ist, sowie eine Fördereinrichtung zum Transport des Werkstückes in der Härtungskabine.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Strahlungshärten einer Beschichtung eines Werkstückes unter Schutzgas gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11, bei dem das Werkstück in eine Härtungskabine gefördert und dort bestrahlt wird.
Eine gattungsgemäße Anlage sowie ein gattungsgemäßes Verfahren sind beispielsweise aus der DE 202 03 407 U1 bekannt. Bei der bekannten Anlage wird Kohlendioxid aufweisendes Schutzgas in eine Bodenwanne der Anlage eingefüllt, wodurch ein Schutzgasbad gebildet wird. An der Bodenwanne sind UV-Lichtquellen zum Bestrahlen des Werkstückes angeordnet.
Beim Betrieb der bekannten Anlage werden die Werkstücke entlang einer Förderbahn in die schutzgasgefüllte Bodenwanne eingetaucht. Anschließend durchlaufen die Werkstücke die Bodenwanne in horizontaler Richtung, wobei sie von den UV-Lichtquellen bestrahlt werden. Nach Durchlaufen der in der Bodenwanne angeordneten Bestrahlungszone werden die Werkstücke wieder aus der Bodenwanne und somit dem Schutzgas herausgehoben.
Als Schutzgas wird gemäß dem Stand der Technik bevorzugt Kohlendioxid verwendet. Bei Betriebsstörungen, insbesondere bei einer Überbefüllung der Bodenwanne, kann dieses Kohlendioxid im ungünstigen Fall aus der Bodenwanne herausfließen und von dort in benachbarte Anlagenteile gelangen oder gänzlich aus der Anlage herausströmen. In diesem Fall kann das Kohlendioxidgas unter Umständen zu einer Gesundheitsbeeinträchtigung Umstehender führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage und ein Verfahren zum Strahlungshärten einer Beschichtung eines Werkstückes unter Schutzgas anzugeben, die besonders sicher und zugleich wirtschaftlich und zuverlässig sind.
Die Aufgabe wird durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Härtungskabine an deren Decke ein Sammelbereich gebildet ist, in dem sich verglichen mit der Umgebungsatmosphäre leichteres Schutzgas sammelt, dass die Transportbahn des Werkstücks den Sammelbereich durchläuft und dass die mindestens eine Bestrahlungseinrichtung entlang des Sammelbereiches angeordnet ist.
Ein erster Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass ein Schutzgas verwendet wird, das verglichen mit der Umgebungsatmosphäre leichter, also weniger dicht ist. Dieses Schutzgas reichert sich nicht am Boden der Härtungskabine an sondern steigt in der Härtungskabine nach oben zur Decke hin auf. Dementsprechend erfolgt gemäß der Erfindung die Bestrahlung unter Schutzgas auch nicht in einer nach oben offenen Boden- oder Tauchwanne im Bodenbereich der Anlage sondern vielmehr in einem nach oben geschlossenen, in der Regel nach unten offenen Sammelbereich an der Decke der Härtungskabine. Hierzu durchläuft die Transportbahn des Werkstücks den deckenseitig angeordneten Sammelbereich und auch die Bestrahlungseinrichtung ist im Deckenbereich im Bereich des Sammelbereiches positioniert.
Die Verwendung eines Schutzgases, welches leichter als die Umgebungsatmosphäre ist, hat in arbeiterschutztechnischer Hinsicht erhebliche Vorteile. Kommt es beispielsweise aufgrund einer Betriebsstörung zu einer versehentlichen Überbefüllung der Anlage, so sammelt sich das austretende Gas in den umgebenden Räumen zunächst nicht am Raumboden sondern an der Raumdecke an. Hier stellt es für Arbeiter jedoch in der Regel zunächst keine Gefährdung dar und kann frühzeitig durch Deckensensoren nachgewiesen werden. Die erfindungsgemäße Anlage und das erfindungsgemäße Verfahren sind somit besonders sicher.
Der erfindungsgemäße Sammelbereich kann insbesondere durch eine Deckenwanne, also eine invertierte Bodenwanne, gebildet sein, die nach oben und zu den Seiten hin abgeschlossen und nach unten, zum Boden hin, offen ist. Der Sammelbereich kann zur noch besseren Konzentration des Schutzgases hierin auch teilweise zum Boden hin eine abgeschlossene Fläche aufweisen, wobei in dieser bodenseitigen Fläche dann zumindest eine Durchgangsöffnung für die Fördereinrichtung vorgesehen sein kann. Zum lateralen Einschluss des Gases kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Höhe der Decke bezüglich dem Erdboden im Sammelbereich größer ist als die Höhe der Decke in benachbarten, außerhalb des Sammelbereiches gelegenen Bereichen.
Die Erfindung kann insbesondere zum UV-Strahlungshärten verwendet werden, wobei die Bestrahlungseinrichtung dann zur Erzeugung von UV-Strahlung dient. Als Fördereinrichtung kann erfindungsgemäß beispielsweise ein Hängeförderer oder ein Flurförderer dienen.
Zum Einbringen des Werkstücks in den Sammelbereich ist es grundsätzlich möglich, seitlich am Sammelbereich Schleuseneinrichtungen vorzusehen, die einen seitlichen Schutzgasabfluss aus dem Sammelbereich verhindern, dabei jedoch einen Werkstückdurchgang zulassen. In diesem Fall kann die Transportbahn im Wesentlichen waagerecht in den Sammelbereich eintreten. Eine besonders einfach konstruierte Anlage ist nach der Erfindung jedoch dadurch gegeben, dass die Transportbahn in den Sammelbereich hinein ansteigt. In diesem Fall verläuft die Transportbahn nicht waagerecht sondern schräg zur Waagerechten aus der Sammelbereichsumgebung in den Sammelbereich hinein und gegebenenfalls wieder aus dem Sammelbereich hinaus. Hierdurch ist es möglich, den Sammelbereich mit massiven Seitenwänden zu versehen, ohne dass eine Schleuse notwendig wäre, wodurch bei einfacher Anlagengestaltung ein besonders sicherer Gaseinschluss im Sammelbereich gewährleistet wird. Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Transportbahn senkrecht in den Sammelbereich hinein ansteigt. Eine besonders zuverlässige und sichere Anlage wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, dass der Sammelbereich in einem oberen Scheitel der Transportbahn angeordnet ist, das heißt, dass die Transportbahn im Sammelbereich ihren höchsten Punkt erreicht.
Für einen besonders hohen Werkstückdurchsatz weist die Transportbahn geeigneterweise einen Einlaufbahnabschnitt auf, auf dem die Werkstücke in den Sammelbereich eintreten, sowie einen räumlich hiervon getrennten Auslaufbahnabschnitt, auf dem die Werkstücke aus dem Sammelbereich austreten. Hierdurch wird eine kontinuierliche Werkstückförderung durch den Sammelbereich gewährleistet. Bevorzugt verlaufen dabei sowohl der Einlaufbahnabschnitt als auch der Auslaufbahnabschnitt schräg zur Waagerechten. Die Werkstücke können aber auch auf ein und demselben Transportbahnabschnitt in den Sammelbereich hinein gefahren und wieder aus diesem heraus gefahren werden.
Eine besonders wirtschaftliche und zuverlässige Anlage wird nach der Erfindung dadurch erhalten, dass sich an die Härtungskabine mindestens ein Transporttunnel zum Zuführen und/oder Abführen des Werkstücks in die beziehungsweise aus der Härtungskabine anschließt. Diese Transporttunnel werden von der Transportbahn durchlaufen. Vorzugsweise sind an der Härtungskabine zwei Transporttunnel vorgesehen, von denen einer zum Zuführen des Werkstücks in die Härtungskabine und ein zweiter zum Abführen des Werkstücks aus der Härtungskabine dient.
Der erfindungsgemäße Sammelbereich kann in besonders einfacher Weise dadurch gebildet werden, dass die Höhe der Decke bezüglich dem Erdboden im Transporttunnel zur Härtungskabine hin zunimmt. Insbesondere steigt also die Deckenhöhe entlang der Transportbahn zum Sammelbereich hin an. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Sammelbereich in Lateralrichtung längs der Transportbahn durch schräg verlaufende Deckenelemente abgeschlossen. Vorteilhafterweise bilden dabei die Deckenelemente der beiden Transporttunnel und der Härtungskabine und/oder die Transportbahn im Bereich der Härtungskabine zumindest näherungsweise eine invertierte V-Form, wobei die Deckenelemente und die Bahn im Scheitel auch streckenweise etwa waagerecht verlaufen können. Zum lateralen Begrenzen des Sammelbereichs zum Transporttunnel hin können an der Decke der Härtungskabine und/oder des Transporttunnels auch von der Decke nach unten verlaufende Schottwände, beispielsweise etwa senkrecht nach unten verlaufende Begrenzungsbleche vorgesehen sein, wobei die Deckenhöhe beiderseits der Bleche dann etwa gleich groß sein kann.
Bevorzugterweise ist der Sammelbereich lateral in Richtung der Transportbahn durch schräg zur Senkrechten verlaufende Wandelemente abgeschlossen. Geeigneterweise verlaufen diese Wandelemente, die insbesondere durch die Deckenelemente des Transporttunnels gegeben sind, unter einem Winkel zwischen 30° und 60°, bevorzugt etwa 45°, zur Waagerechten. Hierdurch werden unerwünschte Gasverwirbelungen im Sammelbereich, die zu unerwünschten Konzentrationsschwankungen führen können, durch in den Sammelbereich rückströmendes Gas besonders wirksam unterbunden. Grundsätzlich kann der Sammelbereich lateral aber auch durch etwa senkrecht verlaufende Wandelemente begrenzt werden. Solche senkrecht verlaufenden Wandelemente können insbesondere zur Begrenzung quer zur Förderrichtung vorgesehen sein.
Eine besonders zuverlässige Gasbefüllung des Sammelbereichs kann dadurch gegeben sein, dass an der Härtungskabine, insbesondere an deren Deckenbereich, zumindest eine Zuführöffnung zum Zuführen von Schutzgas vorgesehen ist. Vorzugsweise wird das Schutzgas im Sammelbereich selbst, insbesondere deckenseitig, in die Kammer zugeführt, da hierdurch unerwünschte Gasverwirbelungen und/oder Durchmischungen mit Umgebungsgas besonders gut verhindert werden können. Das Schutzgas könnte aber grundsätzlich auch außerhalb des Sammelbereichs und gegebenenfalls der Härtungskabine zugeführt werden, von wo es dann aufgrund seines Auftriebes in den Sammelbereich strömt. Um unerwünschte Gasverwirbelungen zu verhindern, ist es ferner vorteilhaft, dass mehrere Zuführöffnungen vorgesehen sind, die insbesondere großflächig, beispielsweise als Zuführschlitze, ausgebildet sind. Grundsätzlich ist es möglich, das Schutzgas diskontinuierlich, insbesondere in Abhängigkeit von einer Konzentrations- und/oder Füllstandsmessung im Sammelbereich, einzuleiten. Es kann aber auch eine kontinuierliche Gaseinleitung erfolgen. Zum Vermeiden einer Überbefüllung des Sammelbereichs kann in diesem Fall auch eine kontinuierliche Gasabführung in der Umgebung des Sammelbereichs, insbesondere unterhalb des Sammelbereichs, vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass im Deckenbereich der Härtungskabine zumindest ein Gassensor angeordnet ist. Bei dem Gassensor kann es sich beispielsweise um einen Schutzgassensor und/oder um einen Umgebungsgassensor handeln. Der Gassensor kann im Sammelbereich und/oder dessen Umgebungsbereichen angeordnet werden, um den Füllzustand des Sammelbereichs zu überwachen. Insbesondere kann der Gassensor als Sauerstoffsensor ausgebildet sein. Eine Erfassung des Sauerstoffgehaltes im Sammelbereich kann deshalb von besonderer Bedeutung sein, da Sauerstoff den Strahlungshärtungsprozess stark behindern kann.
Bevorzugt ist entlang der Transportbahn mindestens eine Gasschleuse vorgesehen. Hierdurch kann ein Fremdgaseinbruch in den Sammelbereich besonders wirksam verhindert werden. Die Gasschleuse kann dabei beispielsweise im Transporttunnel vorgesehen sein, wo sie schädliche Gasströmungen durch den Transporttunnel in den Sammelbereich verhindern kann. Grundsätzlich kann der Sammelbereich aber auch selbst lateral unmittelbar durch eine Gasschleuse begrenzt werden. Die mindestens eine Gasschleuse kann beispielsweise einen Düsenvorhang aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise ein Vorhang aus flexiblen Lappen, beispielsweise Kunststofflappen, vorgesehen sein.
Geeigneterweise ist an der Transportbahn eine Lackierkabine angeordnet. In dieser Lackierkabine sind Lackiereinrichtungen zum Aufbringen der zu härtenden Beschichtung angeordnet. Vorzugsweise ist dabei eine Luftaufbereitungsanlage zum Einstellen der Feuchtigkeit des in der Lackierkabine enthaltenen Gases vorgesehen. Die Luftaufbereitungsanlage kann insbesondere als Trocknungsanlage ausgebildet sein. Diesem Ausführungsbeispiel liegt die Erkenntnis zugrunde, dass atmosphärische Feuchtigkeit besonders beim Aufbringvorgang der Beschichtung in diese hineingelangen kann, wo sie dann eine Art Sperrschicht bildet, die eine vollständige Aushärtung verhindern kann. Durch Kontrolle der Luftfeuchtigkeit in der Lackierkabine kann die Neigung zur Sperrschichtbildung verringert und/oder beseitigt werden. Insbesondere kann hierzu vorgesehen sein, in die Lackierkabine vorgetrocknete Luft einzublasen. Vorzugsweise beträgt die Luftfeuchtigkeit in der Lackierkabine etwa 40% oder weniger.
Da auch nach Abschluss des Beschichtungsvorgangs vor der endgültigen Aushärtung noch atmosphärische Feuchtigkeit in die Beschichtung eindringen kann, ist es vorteilhaft, dass die Gasfeuchtigkeit auch im Bereich zwischen Lackierkabine und Härtungskabine kontrolliert wird. Hierzu ist vorteilhafterweise auch eine Einrichtung zum Einstellen der Gasfeuchtigkeit im Transporttunnel vorgesehen. Geeigneterweise wird in den Transporttunnel und/oder die Lackierkabine kontinuierlich oder diskontinuierlich aufbereitete, das heißt vorgetrocknete Luft eingeblasen. Die Verwendung vorgetrockneter Luft ist insbesondere bei hohen Schichtdicken notwendig. Die Kontrolle der atmosphärischen Feuchtigkeit während des Beschichtungsvorganges und beim Transport zwischen Lackierkabine und Bestrahlungsbereich und/oder die Regulierung beziehungsweise Einstellung einer genau definierten Luftfeuchtigkeit kann als eigenständiger Erfindungsaspekt angesehen werden.
Als Schutzgas kann insbesondere Kohlendioxid (CO₂) und/oder Stickstoff (N₂) verwendet werden. Bei der Umgebungsatmosphäre handelt es sich typischerweise um Luft. Sofern ein Schutzgas verwendet wird, das bei gleicher Temperatur eine größere oder lediglich geringfügig geringere Dichte als die Umgebungsatmosphäre aufweist, wird nach der Erfindung das Schutzgas gegenüber der Umgebungsatmosphäre erwärmt, womit eine Dichteverminderung des Schutzgases relativ zum Umgebungsgas einhergeht. Hierzu ist geeigneterweise eine Heizvorrichtung zur Erwärmung des Schutzgases vorgesehen. Durch Erwärmen des Schutzgases ist es möglich, auch ein solches Schutzgas, das bei gleicher Temperatur schwerer als die Umgebungsatmosphäre ist, im deckenseitigen Sammelbereich zu sammeln.
Ein besonders zuverlässiger Betrieb der Anlage wird dadurch gewährleistet, dass das Schutzgas vor seiner Freisetzung in der Härtungskabine erwärmt wird, wofür die Heizvorrichtung geeigneterweise außerhalb der Härtungskabine angeordnet ist. Das Schutzgas kann aber grundsätzlich auch innerhalb der Härtungskabine erwärmt werden, wozu beispielsweise Lampen vorgesehen werden können. In diesem Fall kann das Schutzgas bei der Einleitung auch etwa dieselbe Temperatur wie das Umgebungsgas aufweisen. Insbesondere kann die Bestrahlungseinrichtung, die das Werkstück zum Beschichtungsaushärten bestrahlt, auch gleichzeitig zur Gaserwärmung verwendet werden. Ein besonders wirtschaftlicher Betrieb ist bei einer Schutzgastemperatur zwischen 40°C und 100°C, insbesondere zwischen 50°C und 80°C gegeben. Das Umgebungsgas hat bevorzugt Raumtemperatur.
Die Erfindung ist insbesondere geeignet für die Bearbeitung großer Werkstücke, beispielsweise ganzer Achsengruppen für Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen. Um die Beschichtung auch auf hinterschnittenen Werkstücken sicher aushärten zu können, ist es vorteilhaft, dass das Werkstück in der Härtungskabine relativ zum Strahler beweglich ist. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Fördereinrichtung zumindest einen verschwenkbaren Werkstückhalter zum Verschwenken des Werkstücks in der Härtungskabine aufweist. Vorteilhafterweise ist der Werkstückhalter zumindest in zwei, insbesondere in drei Achsen verschwenkbar. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Bestrahlungseinrichtung zumindest einen verfahrbaren Strahler zum Verändern des Bestrahlungswinkels des Werkstücks aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, den Strahler zur Änderung der Raumrichtung eines emittierten Strahlenbündels zu verschwenken. Zu diesem Zwecke kann der Strahler auch einen verschwenkbaren Reflektor aufweisen.
Für ein UV-Strahlungshärtverfahren weist die Bestrahlungseinrichtung UV-Strahler auf. Der zumindest eine Strahler der Bestrahlungseinrichtung ist außerhalb der Härtungskabine angeordnet, wobei diese Kabine dann Fenster aufweist, durch welche die Strahlung in die Kabine eintreten kann. Hierzu sind in den Fenstern im Sammelbereich strahlungsdurchlässige Scheiben angeordnet. Die Fenster sind geeigneterweise länglich ausgebildet und erstreckten sich in oder quer zur Transportrichtung des Werkstücks. Als Strahler werden vorteilhafterweise Röhrenstrahler eingesetzt. Geeigneterweise weisen die Strahler Reflektoren auf.
Zur Wirkungsgraderhöhung beim Härten ist es vorteilhaft, dass die Innenwände der Härtungskabine zumindest bereichsweise mit einem Reflexionsmaterial versehen sind. Für eine gute Aushärtung auch hinterschnittener Bauteile ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass durch das Reflexionsmaterial eine diffuse Reflexion erzeugt wird, bei der ein auf die Wand einfallender Lichtstrahl je nach Einfallsort in eine andere Richtung zurückreflektiert wird. Hierzu kann das Reflexionsmaterial eine Reflexionsschicht aufweisen, deren Winkelstellung entlang der Wand regelmäßig oder unregelmäßig variiert ist.
Vorteilhafterweise ist das Reflexionsmaterial nur im Sammelbereich vorgesehen, damit eine Strahlenreflexion aus diesem Bereich heraus und somit eine unkontrollierte Härtung außerhalb des Sammelbereichs vermieden wird. Vorzugsweise sind die Innenwände in Bereichen außerhalb des Sammelbereichs und/oder außerhalb der Härtungskabine Strahlen absorbierend, das heißt geschwärzt ausgeführt. Eine absorbierende Innenwand ist insbesondere im Zuführbereich zwischen Lackieranlage und Härtungskabine vorteilhaft, da in diesem Bereich die Beschichtung noch nicht ausgehärtet ist. Um Fremdlichteinflüsse zu verringern ist die Härtungskabine vorzugsweise ausgedunkelt.
In der Ausführung der Fördereinrichtung, der Bestrahlungseinrichtung und der Innenwände der Anlage können ebenfalls eigenständige Erfindungsaspekte gesehen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein verglichen zur Umgebungsatmosphäre weniger dichtes Schutzgas, insbesondere Stickstoff, in die Härtungskabine eingebracht wird, welches sich in einem an der Decke der Härtungskabine angeordneten Sammelbereich sammelt, und dass das Werkstück durch den deckenseitig angeordneten Sammelbereich gefördert wird und darin bestrahlt wird.
Das Verfahren kann insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Anlage durchgeführt werden, wobei die in diesem Zusammenhang erläuterten Vorteile erzielt werden.
Nach der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Werkstücke zumindest annähernd horizontal in die Härtungskabine transportiert und zum Aushärten zumindest annähernd vertikal in die Schutzgasatmosphäre im deckenseitig angeordneten Sammelbereich hochgehoben werden. Bei der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung zum Transport des Werkstückes kann es sich insbesondere um einen Rundtakt- und/oder Kettenautomaten handeln.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das schematisch in der einzigen Zeichnung dargestellt ist. Die einzige Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlage zum Strahlungshärten für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Eine Anlage zum Strahlungshärten der Beschichtung von Werkstücken unter Schutzgas ist in 1 dargestellt. Die Anlage weist eine als Hängeförderer ausgebildete Fördereinrichtung 60 auf, an der Werkstücke 1 über schwenkbare Werkstückhalter 67 aufgehängt sind. Die Fördereinrichtung 60 fördert die Werkstücke 1 entlang einer punktiert dargestellten Transportbahn 63 in Förderrichtung 80 durch die Anlage.
Eingangsseitig der Anlage ist eine Lackierkabine 40 vorgesehen, in welcher die Werkstücke 1 mittels einer Beschichtungseinrichtung 41 mit der auszuhärtenden Beschichtung versehen werden. An der Lackierkabine 40 ist ein Gebläse 32 zur Belüftung der Lackierkabine 40 vorgesehen. Dabei ist an der Belüftungsleitung ein Luftentfeuchter 34 zum Vortrocknen der in die Lackierkabine 40 eingeblasenen Luft angeordnet.
Von der Lackierkabine 40 gelangen die Werkstücke 1 auf der Transportbahn 63 in einen Verbindungskanal 50, in den ebenfalls vom Luftentfeuchter 34 vorgetrocknete Luft eingeblasen wird. Vom Verbindungskanal 50 gelangen die Werkstücke 1 weiter auf der Transportbahn 63 in einen ersten Transporttunnel 21 und von dort in eine Härtungskabine 10. In der Härtungskabine 10 werden die Werkstücke 1 zur Aushärtung der Beschichtung mit UV-Licht bestrahlt. Das UV-Licht wird dabei durch nicht dargestellte Strahler innerhalb der Härtungskabine 10 erzeugt und/oder außerhalb der Härtungskabine 10 erzeugt und durch Fenster 11 in das Innere der Härtungskabine 10 eingestrahlt. Über einen zweiten Transporttunnel 22 werden die Werkstücke 1 aus der Härtungskabine 10 abgeführt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Aushärtung, das heißt die UV-Bestrahlung, unter einer Schutzgasatmosphäre. Zum Zuführen des Schutzgases endet an der Decke 13 der Härtungskabine 10 eine Zuführleitung 17, die aus einem Reservoir 16 mit Schutzgas gespeist wird.
Ausgehend von der Lackierkabine 10 nimmt die Höhe der Decke 13 gegenüber dem Erdboden 8 entlang der Transportbahn 63 zur Härtungskabine 10 hin zu. In der Härtungskabine 10 verläuft die Decke 13 etwa waagerecht. Im anschließenden auslaufseitigen Transporttunnel 22 nimmt die Höhe der Decke 13 gegenüber dem Erdboden 8 mit zunehmender Entfernung von der Härtungskabine 10 wieder ab. Durch diese Deckenstruktur wird in der Anlage im Schnitt längs der Förderrichtung 80 eine umgekehrte Trogstruktur gebildet, in deren oberen Bereich ein Sammelbereich 5 für das Schutzgas ausgebildet ist. Seitlich, senkrecht zur Förderrichtung 80, dass heißt senkrecht zur Zeichenebene in der Figur, wird der Sammelbereich 5 durch nicht dargestellte, senkrecht zum Erdboden 8 verlaufende Seitenwandelemente der Transporttunnel 21, 22 und der Härtungskabine 10 begrenzt.
Erfindungsgemäß wird ein Schutzgas verwendet, das leichter als das in den verbleibenden Anlageteilen befindliche Umgebungsgas ist. Dieses Schutzgas steigt innerhalb der Anlage nach oben und sammelt sich im Sammelbereich 5 an. Es wird somit im Scheitel der Anlage eine Schutzgasblase ausgebildet, in der die UV-Aushärtung durchgeführt wird. Diese Schutzgasblase ist in den Transporttunneln 21 beziehungsweise 22 in Grenzbereichen 25 und 26 gegenüber der Umgebungsatmosphäre begrenzt. Da in den Grenzbereichen 25, 26 zwei unterschiedliche Gasphasen aufeinander treffen, sind diese Grenzbereiche 25, 26 in der Regel nicht scharf ausgebildet.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft der Boden in den Transporttunneln 21, 22 und der Härtungskabine 10 entlang der Transportbahn 63 etwa parallel zur Decke 13. Da erfindungsgemäß die Ausdehnung des Sammelbereichs jedoch im wesentlichen durch die Deckenform bestimmt ist, kann der Verlauf des Bodens in den Transporttunneln 21, 22 und der Härtungskabine 10 grundsätzlich ohne wesentlichen Funktionalitätsverlust frei variiert werden. Insbesondere kann die Höhe des Bodens bezüglich dem Erdboden 8 in den Transporttunneln 21, 22 und der Härtungskabine 10 etwa gleich bleibend sein.
Nach Durchlauf der Lackierkabine 40 steigt die Transportbahn 63 im Transporttunnel 21 nach oben hin an, so dass die Werkstücke 1 in die deckenseitig im Sammelbereich 5 ausgebildete Schutzgasblase eintreten. In der Härtungskabine 10, in der die Bestrahlung erfolgt, verläuft die Transportbahn 63 etwa waagerecht durch den Sammelbereich 5 am Fenster 11 entlang. Im auslaufseitigen Transporttunnel 22 nimmt die Höhe der Transportbahn mit zunehmendem Abstand von der Härtungskabine 10 wieder ab, so dass die Werkstücke 1 nach erfolgter Aushärtung wieder aus dem deckenseitig angeordneten, schutzgasgefülltem Sammelbereich 5 austreten.

Claims

Anlage zum Strahlungshärten einer Beschichtung eines Werkstückes (1) unter Schutzgas, mit – einer Härtungskabine (10), an der zumindest eine Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen des Kabineninneren vorgesehen ist, und – einer Fördereinrichtung (60) zum Transport des Werkstückes (1) in der Härtungskabine (10) entlang einer Transportbahn (63) durch einen Sammelbereich (5) für das Schutzgas, wobei – die mindestens eine Bestrahlungseinrichtung mit mindestens einem UV-Strahler zur Erzeugung einer UV-Strahlung entlang des Sammelbereiches (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass im Bereich der Härtungskabine (10) an deren Decke (13) der Sammelbereich (5) gebildet ist, in dem sich verglichen mit der Umgebungsatmosphäre leichteres Schutzgas sammelt, – dass der mindestens eine UV-Strahler der Bestrahlungseinrichtung außerhalb der mit Schutzgas versehenen Härtungskabine (10) angeordnet ist, und – dass am Sammelbereich (5) die Härtungskabine (10) Fenster (11) mit strahlungsdurchlässigen Scheiben zum Eintritt der UV-Strahlung in die Härtungskabine (10) aufweist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbahn (63) in den Sammelbereich (5) hinein schräg oder senkrecht ansteigt.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Härtungskabine (10) mindestens ein Transporttunnel (21, 22) zum Zuführen und/oder Abführen des Werkstücks (1) in die bzw. aus der Härtungskabine (10) anschließt und dass die Höhe der Decke (13) bezüglich dem Erdboden (8) im Transporttunnel (21, 22) zur Härtungskabine (10) hin zunimmt.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Härtungskabine (10), insbesondere an deren Deckenbereich, zumindest eine Zuführöffnung zum Zuführen von Schutzgas vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Deckenbereich der Härtungskabine (10) zumindest ein Gassensor angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Transportbahn (63) mindestens eine Gasschleuse vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, – dass an der Transportbahn (63) eine Lackierkabine (40) angeordnet ist und – dass eine Luftaufbereitungsanlage zum Einstellen der Feuchtigkeit des in der Lackierkabine (40) enthaltenen Gases vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Schutzgases vorgesehen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass die Fördereinrichtung (60) zumindest einen verschwenkbaren Werkstückhalter (67) zum Verschwenken des Werkstücks (1) in der Härtungskabine (63) aufweist und/oder – dass die Bestrahlungseinrichtung zumindest einen verfahrbaren Strahler zum Verändern des Bestrahlungswinkels des Werkstücks (1) aufweist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwände der Härtungskabine (10) zumindest bereichsweise mit einem Reflexionsmaterial versehen sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbereich (5) als eine Deckenwanne ausgebildet ist, welche nach oben und zu den Seiten hin abgeschlossen und nach unten hin offen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1) auf demselben Transportbahnabschnitt in den Sammelbereich (5) hinein und wieder herausfahrbar sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (60) als Hängeförderer, Flurförderer, Rundtaktautomat oder Kettenautomat ausgebildet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) relativ zu dem UV-Strahler beweglich gehaltert ist.
Verfahren zum Strahlungshärten einer Beschichtung eines Werkstücks (1) unter Schutzgas, insbesondere in einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem – das Werkstück in eine Härtungskabine (10) gefördert und dort bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, – dass ein verglichen zur Umgebungsatmosphäre weniger dichtes Schutzgas, insbesondere Stickstoff, in die Härtungskabine (10) eingebracht wird, welches sich in einem an der Decke der Härtungskabine (10) angeordneten Sammelbereich (5) sammelt, und – dass das Werkstück (1) durch den deckenseitig angeordneten Sammelbereich (5) gefördert wird und darin durch mindestens einen UV-Strahler bestrahlt wird, der außerhalb der Härtungskabine (10) angeordnet ist, wobei die UV-Strahlung des mindestens einen UV-Strahlers in die Härtungskabine (10) durch Fenster (11) mit strahlungsdurchlässigen Scheiben eintritt.