-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Beschichtung von Werkstücken
mit Lacken, insbesondere das Gebiet der Serienbeschichtung von Karosserie-Bauteilen
mit Effektlacken.
-
Zur
Beschichtung von Werkstücken wie Fahrzeugkarosserien mit
gewöhnlichen Automobillacken werden oft aufgrund deren
hohen Auftragswirkungsgrades von etwa 80% elektrostatische Rotationszerstäuber
herangezogen. Die ausschließliche Verwendung von Rotationszerstäubern
zur Beschichtung von Werkstücken mit Effektlacken, welche
mit beispielsweise in den Druckschriften
DE 2502657 ,
DE 3938055 ,
DE 4313541 ,
DE 4419173 ,
DE 4340141 ,
DE 4225031 ,
DE 2313331 ,
DE 3732116 ,
DE 10114445 ,
DE 10114446 ,
DE 10 2006 008077 und
DE 10 2007 026503 beschriebenen
Effektpartikeln versehen sind, ist hingegen problematisch, weil
die Effektpartikel dazu neigen, sich beim Auftreten auf das zu beschichtende
Werkstück aufzurichten oder zusammenzuballen, was zu einer
Verschlechterung der Beschichtungsqualität führt.
-
Eine
Möglichkeit zur Verbesserung der Beschichtungsqualität
besteht darin, zunächst eine erste Lackschicht unter Verwendung
eines Rotationszerstäubers aufzutragen und daraufhin eine
Effektschicht mittels eines Luftzerstäubers zu erzeugen. Nachteilig
an diesem Mehrfachbeschichtungskonzept ist jedoch der insgesamt
erhöhte Beschichtungsaufwand.
-
Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizienteres
Konzept zur Beschichtung eines Werkstücks mit Effektpartikel
enthaltendem Effektlack zu schaffen.
-
Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen der Erfindung
sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die Erfindung umfasst jedoch auch einzelne Merkmale der abhängigen
Ansprüche ohne die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
-
Im
Folgenden wird mit dem Begriff „Beschichtung” neben
dem Beschichtungsprozess, bei welchem das Werkstück physikalisch
mit dem Effektlack beispielsweise durch eine Nassbeschichtung oder
durch eine Pulverbeschichtung beschichtet wird, auch die Ausrichtung
der Effektpartikel in dem Effektlack oder vor einer Vermischung
der Effektpartikel mit einem Grundlack zu dem Effektlack oder während
oder nach der Applikation der Effektpartikel verstanden.
-
Die
Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass zur Beschichtung eines
Werkstücks, insbesondere zur Serienbeschichtung eines Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils,
ein Effektlack mit permanent-magnetischen bzw. ferromagnetischen
oder magnetisierbaren Effektpartikeln herangezogen werden kann,
welche durch ein äußeres magnetisches Feld während
oder unmittelbar nach der Applikation des Effektlackes mit beispielsweise
einem Rotationszerstäuber oder einem Luftzerstäuber
ausgerichtet werden können.
-
Dadurch
wird erreicht, dass die Ausrichtung der Effektpartikel und somit
der erzielte optische Effekt bzw. der resultierende Farbton applikationsunabhängig,
insbesondere unabhängig von den applikationsbedingten Fließvorgängen,
ist. Ferner können insbesondere bei der Beschichtung von
Fahrzeug- Karosserien oder Karosseriebauteilen mit Effektlacken vielfältige
optische Effekte, wie beispielsweise Metallic- oder Flip-Flop- oder
Holographie-Effekte, bereits bei der Rotationszerstäubung
und nicht erst bei der anschließenden Luftzerstäubung
z. B. zur manuellen Nachbesserung eingestellt werden. Daher können
auch unterschiedliche Karosseriebereiche unter Verwendung von unterschiedlichen
Beschichtungstechniken beschichtet werden, weil zur Ausrichtung
der Effektpartikel keine weiteren Beschichtungsschritte notwendig
sind. Darüber hinaus wird auf diese Weise sichergestellt,
dass auch die seitens der Zulieferer beschichteten Karosserie- bzw.
Fahrzeugbauteile stets denselben optischen Effekt aufweisen.
-
Die
Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung
eines Werkstückes, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils,
mit Effektlack, welcher magnetisierbare oder permanent-magnetische,
d. h. einen magnetischen Nord- und einen magnetischen Südpol
enthaltende, Effektpartikel aufweist. Dadurch können dreidimensionale Effekte
erzeugt werden, weil neben einer räumlichen Ausrichtung
auch ein Ausrichtungsgrad bezüglich einer vorgegebenen
Ebene, insbesondere eine Vorzugsrichtung oder ein vorbestimmter
Winkel oder eine vorbestimmte Abweichung hiervon, durch eine Magnetfeldrichtung
und/oder durch eine Magnetfeldstärke und/oder durch eine
Magnetfeldfrequenz und/oder durch eine Dauer der Magnetfeldbeaufschlagung
beeinflusst werden kann.
-
Die
Beschichtungsvorrichtung kann beispielsweise, jedoch nicht notwendigerweise,
einen Lackapplikator, beispielsweise einen Rotationszerstäuber
bzw. einen elektrostatischen Rotationszerstäuber, insbesondere
einen Glockentellerzerstäuber oder einen Scheibenzerstäuber,
oder einen Luftzerstäuber bzw. einen pneumatischen Zerstäuber
oder einen Airless-Zerstäuber zur Applikation des Effektlackes
umfassen. Der Lackapplikator kann gemäß einer
Ausführungsform den die Effektpartikel bereits enthaltenden
Effektlack unmittelbar applizieren. Der Lackapplikator kann jedoch
gemäß einer weiteren Ausführungsform
einen Grundlack und getrennt hierzu die Effektpartikel, beispielsweise
gleichzeitig oder in einer beliebigen Reihenfolge nacheinander,
applizieren. Die Vermengung bzw. Vermischung der Effektpartikel
mit dem Grundlack zu einem Effektlack kann beispielsweise direkt
am Lackapplikator oder am Werkstück oder auf dem Wege dorthin
stattfinden.
-
Die
Beschichtungsvorrichtung umfasst ferner eine Feldbeaufschlagungseinrichtung
zum Beaufschlagen der Effektpartikel mit magnetischem Feld, um eine
vorbestimmte räumliche Ausrichtung der Effektpartikel in
dem Effektlack zu erzeugen. Die Feldbeaufschlagungseinrichtung kann
die Effektpartikel bereits bei deren Applikation mit Magnetfeld
unmittelbar oder in einer bestimmten Entfernung zum Lackapplikator
beaufschlagen. Die Feldbeaufschlagungseinrichtung kann ferner zur
Ausrichtung der Effektpartikel den Lackapplikator mit magnetischem Feld
beaufschlagen, um eine Applikation bereits ausgerichteter Effektpartikel
zu bewirken. Die Feldbeaufschlagungseinrichtung kann auch bereits
applizierte Effektpartikel mit magnetischem Feld unmittelbar an dem
Werkstück oder in einer vorbestimmten Entfernung hiervon
beaufschlagen. Die Feldbeaufschlagungseinrichtung kann ein Bestandteil
des Lackapplikators sein, um beispielsweise eine unmittelbare Beaufschlagung
der Effektpartikel zu bewirken. Die Feldbeaufschlagungseinrichtung
kann jedoch separat ausgeführt und kein Bestandteil des Lackapplikators
sein. Insbesondere in derartigen Fällen ist der Lackapplikator
optional und kein wesentliches Merkmal der Beschichtungsvorrichtung.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung
ein Felderzeugungselement, beispielsweise einen oder mehrere Permanentmagneten
oder Elektro-Magneten, zum Erzeugen des magnetischen Feldes, aufweisen.
Die Feldbeaufschlagungseinrichtung kann ferner ein feldführendes
oder feldverlängerndes Element, insbesondere ein ferromagnetisches
Element, aufweisen, das eine gezielte Führung des Magnetfeldes
zu einem Beaufschlagungsort ermöglicht.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung
ferner ein magnetisches Feld mit variierender Feldstärke
erzeugen. Hierzu kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung die Feldstärke
des magnetischen Feldes durch eine Änderung eines Abstandes
der Feldbeaufschlagungseinrichtung oder eines Felderzeugungselementes bezüglich
des Werkstücks oder bezüglich des Lackapplikators
oder durch eine Änderung einer Stromstärke eines
Aktivierungsstroms durch ein Felderzeugungselement, beispielsweise
durch einen Elektromagneten, oder durch eine Maskierung des magnetischen
Feldes mit einer bevorzugt nicht-ferromagnetischen Felddämpfungsmaske,
beispielsweise mit einer nicht-ferromagnetischen Felddämpfungsmaske
aus einer Mehrzahl von nicht-ferromagnetischen Felddämpfungsmasken
mit unterschiedlichen Felddämpfungscharakteristika bzw.
Felddämpfungsstärken, einstellen oder ändern.
Dadurch können in besonders einfacher und wirkungsvoller
Weise unterschiedliche Effekte durch eine gezielte Ausrichtung der
Effektpartikel realisiert werden.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung
eine Mehrzahl von Felderzeugungselementen, beispielsweise eine Mehrzahl
von Permanent-Magneten oder Elektro-Magneten, aufweisen, welche
matrixförmig angeordnet und/oder einzeln und/oder spaltenweise und/oder
reihenweise und/oder gruppenweise, insbesondere mittels eines Aktivierungsstroms
konstanter oder veränderlicher Stromstärke durch
einen Elektro-Magneten oder durch eine Felddämpfungsmaske, aktivierbar
oder deaktivierbar sind. Die Felddämpfungsmaske kann beispielsweise
zur Abdeckung des magnetischen Feldes herangezogen werden und aus
einem isotropen bzw. nicht-ferromagnetischem Material geformt sein.
Dadurch kann in besonders einfacher Weise eine selektive Ausrichtung der
Effektpartikel erreicht werden.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung
ein oder eine Mehrzahl von Felderzeugungselementen der vorgenannten
Art aufweisen, welche beispielsweise untereinander, nebeneinander
oder kreisförmig angeordnet und relativ zu dem Werkstück
translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar sind. Bevorzugt sind
eine erste Anzahl der Mehrzahl der Felderzeugungselemente gemäß einem
ersten Zeitschema aktivierbar oder deaktivierbar und eine zweite
Anzahl der Mehrzahl der Felderzeugungselemente gemäß einem
zweiten Zeitschema aktivierbar oder deaktivierbar, um beispielsweise
unterschiedliche Bereiche des Effektlackes oder des Werkstücks
zur räumlichen Ausrichtung der Effektpartikel mit magnetischem
Feld zu beaufschlagen. Die Zeitschemata können beispielsweise
angeben, zu welchen Zeitpunkten welche Felderzeugungselemente wie
vorstehend ausgeführt aktiviert oder deaktiviert werden
können. So kann das erste Zeitschema erste Zeitpunkte angeben
und das zweite Zeitschema zweite Zeitpunkte angeben, wobei die ersten
Zeitpunkte sich von den zweiten Zeitpunkten unterscheiden, zumindest
teilweise unterscheiden oder nicht unterscheiden. Durch diese Zeitsteuerung
wird in besonders einfacher Weise erreicht, dass vorbestimmte Flächenmuster,
beispielsweise Wellenmuster oder Linienmuster, einfach und effizient
erzeugt werden können.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung
zumindest ein Felderzeugungselement der vorgenannten Art aufweisen,
welches bezüglich des Werkstücks oder bezüg lich
des Lackapplikators rotatorisch, beispielsweise auf einer Kreis-
oder Ellipsenbahn, bewegbar ist. Das zumindest eine Felderzeugungselement
kann ferner gemäß einem vorbestimmten Zeitschema
wie vorstehend ausgeführt aktivierbar oder deaktivierbar sein.
Dadurch können die Effektpartikel in besonders einfacher
und effizienter Weise beispielsweise wellenartig ausgerichtet werden.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung
in einer vorbestimmten räumlichen Anordnung, insbesondere
seitlich, bezüglich des Lackapplikators oder bezüglich des
Werkstücks angeordnet sein oder den Lackapplikator oder
ein Bestandteil des Lackapplikators, beispielsweise einen Glockenteller
eines Rotationszerstäubers, zumindest teilweise, beispielsweise
ringförmig, umschließen. Dadurch wird in besonders
einfacher Weise erreicht, dass die Effektpartikel unmittelbar am
Lackapplikator mit magnetischem Feld beaufschlagt werden, oder dass
die Effektpartikel den Weg vom Lackapplikator zum Werkstück
hin unter Einfluss des magnetischen Feldes zurücklegen.
Dadurch ist eine besonders sichere und effiziente Ausrichtung der
Effektpartikel möglich.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung
ein Felderzeugungselement der vorgenannten Art aufweisen, das in
dem Lackapplikator, beispielsweise in einem Rotationszerstäuber,
angeordnet oder dessen Bestandteil, beispielsweise ein Gehäuseteil
oder ein Glockenteller oder ein Lenkluftring oder eine Überströmfläche
oder eine Sprühkante eines Rotationszerstäubers,
ist. Somit kann der Lackapplikator zumindest teilweise das Felderzeugungselement
der Feldbeaufschlagungseinrichtung bilden, wodurch eine besonders
wirkungsvolle Beaufschlagung der Effektpartikel mit magnetischem
Feld ermöglicht wird.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung
ein Felderzeugungselement mit einer vorbestimmten geometrischen
Form zur Erzeugung des magnetischen Feldes aufweisen, um die Effektpartikel
entsprechend dieser geometrischen Form auszurichten. Dadurch können
in einfacher Weise vorbestimmte Muster, wie beispielsweise Schriften,
Logos oder dergleichen, erzeugt werden. Wird das Felderzeugungselement
beispielsweise unmittelbar an dem Lackapplikator angebracht, so
können die Effektpartikel bereits bei der Applikation derselben
unter Einfluss des magnetischen Feldes nicht nur räumlich
ausgerichtet, sondern auch geeignet ausgelenkt werden, wodurch beliebige
geometrische Formen in besonders einfacher Weise insbesondere bei
einer Serienbeschichtung realisierbar sind.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung
ferner ein veränderliches, beispielsweise ein pulsierendes,
magnetisches Feld erzeugen, um die Effektpartikel vorteilhaft gemäß einem
vorbestimmten Muster, das beispielsweise wellenförmig sein
kann, auszurichten.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung
ferner das Werkstück beispielsweise mittels eines Felderzeugungselementes
der vorgenannten Art magnetisieren, so dass die Effektpartikel auch
unmittelbar am Werkstück ausgerichtet werden können.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann der Lackapplikator den bereits die
Effektpartikel enthaltenden Effektlack oder die Effektpartikel und
einen Grundlack beispielsweise mittels eines und desselben Rotationszerstäubers
applizieren. Der Lackapplikator kann ferner einen ersten Rotationszerstäuber zur
Ausgabe eines Grundlackes und einen zweiten Rotationszerstäuber
zur Ausgabe der Effektpartikel aufweisen. Durch die von dem Grundlack
getrennte Applikation der Effektpartikel wird eine besonders effiziente
Ausrichtung derselben ermöglicht, weil eine Verteilung
der Effektpartikel gezielt beeinflusst werden kann.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Beschichtungsvorrichtung eine
Trocknereinrichtung, beispielsweise eine Ultraviolettlampe oder
einen Infrarotstrahler oder ein Warmluftgebläse oder einen Laser,
zur Trocknung bzw. Härtung des Effektlackes aufweisen.
Bevorzugt ist die Feldbeaufschlagungseinrichtung ausgebildet, beispielsweise
einen ersten Bereich des Werkstücks mit einem ersten magnetischen
Feld zu beaufschlagen, woraufhin der Effektlack in dem ersten Bereich
des Werkstücks mittels der Trocknereinrichtung gehärtet
werden kann. Daraufhin kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung einen
zweiten Bereich des Werkstücks mit einem zweiten magnetischen
Feld beaufschlagen, um die Effektpartikel bereichsweise auszurichten.
Die Trocknereinrichtung kann daraufhin den Effektlack in dem zweiten
Bereich des Werkstücks trocknen, wodurch der Effektlack
gehärtet wird. Das erste magnetische Feld und das zweite
magnetische Feld können gleiche oder unterschiedliche Feldstärken
und/oder Richtungen aufweisen, so dass die Effektpartikel bereichsweise
gleich oder unterschiedlich ausgerichtet werden können.
Durch die bereichsweise Trocknung bzw. Härtung des Effektlackes
wird zudem in besonders einfacher Weise sichergestellt, dass bereits
ausgerichtete Effektpartikel bei erneuter Feldbeaufschlagung nicht
erneut ausgerichtet werden.
-
Die
Erfindung betrifft ferner eine Lackieranlage, beispielsweise einen
Lackierroboter, welche die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung
oder eine Mehrzahl der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtungen
aufweist.
-
Die
Erfindung betrifft ferner ein Beschichtungsverfahren zur Beschichtung
eines Werkstückes, beispielsweise eines Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils,
mit Effektlack, welcher permanent-magnetische oder magnetisierbare
Effektpartikel aufweist. Das Beschichtungsverfahren umfasst das
Applizieren des Effektlackes und das Beaufschlagen der Effektpartikel
mit magnetischem Feld, um eine vorbestimmte räumliche Ausrichtung
der Effektpartikel in dem Effektlack zu erzeugen. Weitere Verfahrensschritte
ergeben sich unmittelbar aus der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Beschichtungsvorrichtung.
-
Die
Erfindung betrifft ferner einen Effektlack zur Beschichtung eines
Werkstücks, beispielsweise eines Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils,
oder eine Effektlackschicht, wobei der Effektlack oder die Effektlackschicht
permanent-magnetische Effektpartikel, welche einstückig
sein können, aufweist. Dadurch wird in besonders einfacher
Weise sichergestellt, dass die Effektpartikel unter Einwirkung eines
magnetischen Feldes räumlich ausrichtbar sind. Die Effektpartikel
können beispielsweise Permanent-Magnete und kreisförmig,
tetraederförmig, dreieckig oder rechteckig sein. Die Lackschicht
kann beispielsweise eine Grundlackschicht aufweisen, in welcher
derartige Permanent-Magnete angeordnet bzw. ausgerichtet sind.
-
Die
Erfindung betrifft ferner ein Werkstück, insbesondere ein
Kraftfahrzeug-Karosseriebauteil, das mit dem erfindungsgemäßen
Effektlack oder mit der erfindungsgemäßen Effektlackschicht
beschichtet ist.
-
Weitere
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden bezugnehmend
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine
Beschichtungsvorrichtung;
-
2 eine Feldbeaufschlagungseinrichtung;
-
3 ein
zeitliches Aktivierungsschema einer Feldbeaufschlagungseinrichtung;
-
4 eine
Feldbeaufschlagungseinrichtung;
-
5 eine
räumliche Ausrichtung von Effektpartikein;
-
6 eine
beispielhafte Ausrichtung von permanent-magnetischen Effektpartikeln;
und
-
7 eine
beispielhafte Darstellung räumlich ausgerichteter Effektpartikel.
-
1 zeigt
eine Beschichtungsvorrichtung 100 zur Beschichtung eines
Werkstücks, beispielsweise zur Serienbeschichtung eines
Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils, mit Effektlack, welcher permanent-magnetische
oder magnetisierbare Effektpartikel aufweist. Die Beschichtungsvorrichtung
umfasst einen Lackapplikator 101, welcher optional sein kann,
zur Applikation des Effektlacks sowie eine Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 zum
Beaufschlagen der Effektpartikel mit magnetischem Feld. Die Beschichtungsvorrichtung
kann eine optionale Trocknereinrichtung 105 aufweisen,
welche zur Aushärtung des Effektlackes vorgesehen ist.
-
Die
Effektpartikel können beispielsweise permanent-magnetische
oder magnetisierbare Pigmente sein, welche durch ein mittels der
Feldbeaufschlagungseinrichtung 101 bereitgestelltes äußeres
Magnetfeld insbesondere automatisiert ausrichtbar sind, so dass
eine Serienlackierung von Kraftfahr zeugen oder von Kraftfahrzeugteilen
effizient durchgeführt werden kann. Die Ausrichtung der
Effektpartikel durch das äußere magnetische Feld
kann sowohl flächig als auch partiell erfolgen, was beispielsweise durch
eine gezielte Bereitstellung des Magnetfeldes mittels der Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 bewirkt
werden kann. Auf diese Weise können beispielsweise bei
einer partiellen Ausrichtung der Effektpartikel optische Effekte
eingestellt werden, welche mit den herkömmlichen Technologien
nur schwierig zu realisieren sind. So können beispielsweise
Designstreifen oder Logos oder auch Typenbezeichnungen direkt im
Effektlack erzeugt werden, wobei beispielsweise in Abhängigkeit
von der Feldstärke des magnetischen Feldes auch ein räumlicher Ausrichtungsgrad
der Effektpartikel beeinflussbar ist, so dass eine blickwinkelabhängige
Effektintensität erzielt werden kann. Darüber
hinaus können Effektpartikel in der Gestalt von permanent-
bzw. ferromagnetischen oder magnetisierbaren Pigmenten mit den herkömmlichen
Technologien ausgerichtet werden. Dadurch ergeben sich mehrere Freiheitsgrade
bei der Erzielung von optischen Effekten in Effektlacken.
-
Bei
einer flächigen Ausrichtung der Effektpartikel unter Verwendung
des äußeren Magnetfeldes kann beispielsweise unabhängig
von der jeweils verwendeten Applikationstechnologie eine gleichmäßige
Farbtoneinstellung erzielt werden, weil die Effektpartikel beispielsweise
nach dem Lackieren mittels des äußeren Magnetfeldes
ausgerichtet werden können. So können die Effektpartikel
im Falle einer mehrschichtigen Lackierung, insbesondere im Falle einer
Zweischichtlackierung, in den unterschiedlichen Lackschichten, beispielsweise
in einer ersten Schicht und/oder in einer zweiten Schicht, unterschiedlich
ausgerichtet werden, wodurch gezielt weitere optische Effekte realisierbar
sind.
-
Durch
die Ausrichtung der ferromagnetischen oder magnetisierbaren Effektpartikel
können jedoch auch die Materialeigenschaften der resultierenden
Effektlackschichten beeinflusst werden. So kann beispielsweise bei
einer Ausrichtung der Effektpartikel eine resultierende Härte
oder eine Viskosität oder eine UV-Beständigkeit
des Effektlackes bzw. dessen Oberfläche beeinflusst bzw.
verbessert werden.
-
Die
Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 kann, wie vorstehend
ausgeführt, beispielsweise einen oder mehrere Permanent-Magneten
oder Elektro-Magneten zur Erzeugung des äußeren
magnetischen Feldes aufweisen. Zur Variierung der Magnetfeldstärke
und/oder der Magnetfeldfrequenz und/oder der Magnetfeldrichtung
kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 ferner einen
oder mehrere Elektro-Magneten geeignet anregen. So kann beispielsweise
zur Erzielung einer variierenden Magnetfeldstärke ein Anregungsstrom
mit einer variierenden Stromamplitude eingestellt werden. Zur Einstellung einer
gewünschten Magnetfeldfrequenz kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 beispielsweise eine
Frequenz des Anregungsstromes in Übereinstimmung mit der
gewünschten Magnetfeldfrequenz einstellen. Ferner kann
die Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 eine räumliche
Ausrichtung des resultierenden Magnetfeldes durch eine Überlagerung
von mehreren magnetischen Feldern, welche durch mehrere Felderzeugungselemente
erzeugt werden können, bewirken. Darüber hinaus
kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 beispielsweise
ein magnetisches Feld durch beispielsweise eine Nichtaktivierung
oder eine Maskierung von Felderzeugungselementen mit beispielsweise
Felddämpfungsmasken, welche vorbestimmte Bereiche aussparen,
erzeugen.
-
Die
Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 kann ferner ein pulsierendes
und/oder ein veränderliches Magnetfeld erzeugen, um beispielsweise
eine vorbestimmte oder eine unregelmäßige Ausrichtung der
Effektpartikel, beispielsweise in der Gestalt eines Wolkenmusters
oder eines Eisblumenmusters oder eines ähnlichen Musters,
zu bewirken.
-
Die
Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 kann ferner ein mehrere
Permanent- oder Elektro-Magnete umfassendes Felderzeugungselement aufweisen,
sodass durch eine selektive Aktivierung oder Maskierung desselben
ein fortschreitendes oder ein wechselndes Magnetfeld zur Effekteinstellung
erzeugt werden kann.
-
Zur Änderung
einer Magnetfeldstärke kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung 103,
wie vorstehend ausgeführt, eine Stromstärke eines
Stroms durch zumindest einen Elektro-Magneten variieren. Darüber
hinaus kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 einen
Abstand eines Felderzeugungselements, beispielsweise eines Permanent-
oder eines Elektro-Magneten, zum zu beschichtenden Werkstück ändern
bzw. variieren. Ferner können Felddämpfungsmasken
vorgesehen sein, welche zur Magnetfeldabschirmung bzw. -dämpfung
eingesetzt werden. Vorzugsweise sind derartige Felddämpfungsmasken
aus isotropen bzw. nicht-ferromagnetischen Materialien geformt.
-
Zur
Ausrichtung der Effektpartikel kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 beispielsweise einen
oder mehrere Magneten der vorgenannten Art aufweisen, welche unmittelbar
an oder nach einer Lackierzone angeordnet sind, was vorteilhaft
bei einer Ausrichtung der Effektpartikel insbesondere in feuchtem
Effektlack ist. Ist das Felderzeugungselement der Feldbeaufschlagungseinrichtung,
beispielsweise ein Permanent- oder ein Elektro-Magnet, stationär angeordnet,
so kann ein Portal für eine flächige Ausrichtung
der Effektpartikel vorgesehen sein. Das Felderzeugungselement kann
jedoch auch seitlich des Werkstücks angeordnet sein, so
dass gezielt Effektstreifen auf einer Werkstückseite, beispielsweise auf
einer Karosserieseite, erzeugt werden können.
-
Die
Feldbeaufschlagungseinrichtung kann ferner deren Felderzeugungselement,
beispielsweise einen oder mehrere Magneten, beispielsweise gemäß einem
vorbestimmten Bewegungsablauf führen, um das Werkzeug gemäß diesem
Bewegungsablauf mit magnetischem Feld zur Ausrichtung der Effektpartikel
zu beaufschlagen. Das Felderzeugungselement kann beispielsweise
auf einem Roboterarm eines Roboters befestigt werden, wobei die
Führung des Roboterarms durch die Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 steuerbar
sein kann. Je nach Applikationstechnik, Lackmaterial oder Taktzeit
kann die Führung des Felderzeugungselementes effizient
derart gesteuert werden, dass stets die gewünschte Ausrichtung
der Effektpartikel erreicht werden kann.
-
Neben
dem Felderzeugungselement der Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 kann
auch der Lackapplikator 101 auf einem Roboter, insbesondere auf
einem Roboterarm, angebracht werden, so dass die Effektpartikel
direkt bei der Lackierung ausgerichtet werden können.
-
Die
Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 kann ferner ein Felderzeugungselement,
beispielsweise einen Permanent-Magneten oder einen Elektro-Magneten,
aufweisen oder als ein derartiges Felderzeugungselement geformt
sein, wobei das Felderzeugungselement beispielsweise ringförmig oder
zumindest teilweise ringförmig um den Lackapplikator 101 angeordnet
sein kann. Dadurch kann eine stets gleiche, d. h. im Bereich eines
Ausrichtungsbereichs liegende, Ausrichtung der Effektpartikel unabhängig
von einer jeweiligen Verfahrrichtung des Applikators 101 gewährleistet
werden.
-
Zum
Schutz der Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 oder des
Felderzeugungselementes vor Verschmutzung kann diese oder dieses
mit Luft beaufschlagt, beispielsweise gespült, werden.
Hierzu kann eine pneumatische Einrichtung vorgesehen sein, welche
einen die Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 oder das Felderzeugungselement
umspülenden Luftstrom erzeugt. Bei einer Ausbildung der Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 oder
des Felderzeugungselementes in der Gestalt von beispielsweise einem
Magnetring kann diese oder dieses auch die Lenkluftfunktion des
Lackapplikators 101 übernehmen. Darüber
hinaus kann ein Lenkluftring oder ein sonstiges Element des Lackapplikators 101 magnetisch
ausgeführt sein. Das Felderzeugungselement kann ferner
seitlich an dem Lackapplikator 101 oder an einem Rotationszerstäuber
desselben, bevorzugt in Bewegungsrichtung hinter einer Lackausflussöffnung,
angeordnet bzw. angebracht werden, wodurch eine unmittelbare Beaufschlagung der
Effektpartikel mit magnetischem Feld bewirkt werden kann.
-
Die
Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 bzw. deren Felderzeugungselement
kann beispielsweise in der Gestalt eines Magneten ein oder mehrere
Elemente des Lackapplikators 101 formen. Handelt es sich
bei dem Lackapplikator 101 beispielsweise um einen Rotationszerstäuber,
so kann es sich dabei beispielsweise um einen oder mehrere Lenkluftringe,
eine Glockenteller oder um ein oder mehrere Gehäuseteile
handeln.
-
Zum
Ausrichten der Effektpartikel kann das Felderzeugungselement der
Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 beispielsweise beim
Lackieren aktiv bzw. nicht-maskiert sein, so dass die Effektpartikel
direkt bei deren Applikation ausgerichtet werden. Das Felderzeugungselement
kann jedoch auch nach dem La ckieren in einem weiteren Verfahrensdurchgang aktiviert
werden.
-
Das
Felderzeugungselement der Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 kann
gemäß einer Ausführungsform eine vorbestimmte
geometrische Form aufweisen, die beispielsweise einem Logo oder
einer Typenbezeichnung entspricht. Hierzu kann das Felderzeugungselement
in der Gestalt eines Stempels aus einem magnetischen Material geformt
sein. Das Felderzeugungselement kann jedoch mehrere Permanent- und/oder
Elektro-Magneten aufweisen, die in einer Matrix angeordnet sind.
Zum Erzeugen eines vorbestimmten geometrischen Musters können die
Magneten nach Art einer LED-Anzeige selektiv, beispielsweise einzeln,
paarweise, gruppenweise, reihenweise oder spaltenweise, angesteuert
werden, um einen dieser geometrischen Form entsprechenden Verlauf
des magnetischen Feldes zu erzeugen. Ein derartiger vorbestimmter
Verlauf kann wie vorstehend erwähnt auch durch eine Maskierung
mittels einer Maske, beispielsweise mittels einer Felddämpfungsmaske,
erzielt werden. Eine derartige Maske besteht bevorzugt aus einem
beispielsweise nicht-ferromagnetischen oder einem isotropen Material,
das das Magnetfeld abschirmt. Die Maske kann beispielsweise eine
vorbestimmte geometrische Form aufweisen, welche die Verwendung
eines flächigen magnetischen Feldes ermöglicht.
Die Maske kann jedoch dazu dienen, einen Bewegungsablauf des Felderzeugungselementes
festzulegen. Hierzu kann beispielsweise eine Kontur der Maske mit
dem Felderzeugungselement abgefahren bzw. abgetastet werden, um
die Effektpartikel gemäß dieser Kontur auszurichten.
-
Gemäß einer
Ausführungsform können die Effektpartikel bei
einem Antrocknen oder bei einem An- bzw. Aushärten des
Effektlackes fixiert werden. Hierzu können die Effektpartikel
in einem vorbestimmten Bereich des Werkstücks in eine vorbe stimmte
Richtung ausgerichtet werden, woraufhin der Effektlack in dem vorbestimmten
Bereich angetrocknet bzw. angehärtet wird. Anschließend
können die Effektpartikel in den übrigen, nicht
angehärteten Bereichen der beschichteten Fläche
beispielsweise in eine andere Richtung ausgerichtet werden. Das Antrocknen
bzw. Anhärten des Effektlackes kann in Abhängigkeit
von der Art des verwendeten Effektlackes mittels der Trocknungseinrichtung 105,
welche einen Laser aufweisen kann, erfolgen. Dabei ist es möglich,
mittels des Lasers oder mittels einer Trocknungsmaske bestimmte
Bereiche des Effektlackes gezielt anzutrocknen.
-
Gemäß einer
Ausführungsform kann die Feldbeaufschlagungseinrichtung 103 das
Werkstück oder dessen Bestandteile magnetisieren, um die
Effektpartikel unmittelbar am Werkstück direkt auszurichten
oder um die Feldwirkung zu beeinflussen. Eine derartige Magnetisierung
kann bevorzugt vorgenommen werden, falls das Werkstück,
beispielsweise ein Karosseriebauteil, aus einem magnetisierbaren Material
geformt ist.
-
Gemäß einer
Ausführungsform können die Effektpartikel mittels
des Lackapplikators 101 beispielsweise partiell auf diejenigen
vorbestimmten Flächen des Werkstücks appliziert
werden, auf denen die Effektpartikel auszurichten sind. Dabei können
die Effektpartikel einem Grundlack gezielt beigemischt werden, wobei
für die vorbestimmten Flächen auch ein vorgemischter
Effektlack verwendet werden kann. Hierzu kann für die jeweiligen
Flächen bzw. Teilflächen beispielsweise ein Grundlack
im Vorfeld mit einer gewünschten Konzentration an Effektpartikeln
vorgemischt und dem Lackapplikator 101 über eine
separate Leitung zugeführt werden, so dass dieser den Effektlack
gezielt applizieren kann. Darüber hinaus können
die Effektpartikel in oder an dem Lackapplikator 101 einem
Grundlack gezielt zugemischt werden, was den Vorteil einer einzi gen
Farbversorgung und einer einzigen Effektpartikelzuleitung für
jeden Grundlack mit sich bringt. Ferner können die Effektpartikel
jedem Grundlack gezielt an dem Lackapplikator 101 zudosiert
werden, wobei eine Konzentration der Effektpartikel in Abhängigkeit
von einer gewünschten Stärke des mit der Ausrichtung der
Effektpartikel einhergehenden Effektes eingestellt werden kann.
-
In 2 ist ein beispielhaftes Aktivierungsschema
einer in 2a dargestellten Feldbeaufschlagungseinrichtung 201 mit
einer Mehrzahl von untereinander angeordneten, beispielsweise rechteckförmigen
Felderzeugungselementen 203, welche beispielsweise als
Permanent-Magnete oder als Elektro-Magnete ausgeführt sind.
Bevorzugt sind die Felderzeugungselemente 203 einzeln oder
paarweise aktivierbar, wie es beispielsweise in 2b anhand
der aktivierten Felderzeugungselemente 205 und der deaktivierten
Felderzeugungselemente 207 verdeutlicht ist.
-
In 3 ist
ein beispielhafter zeitlicher Ablauf eines Aktivierungsschemas von
Felderzeugungselementen 301, 303, 305 und 307 einer
Feldbeaufschlagungseinrichtung 309 dargestellt. Die Felderzeugungselemente 301–307 sind
beispielsweise wie in 2 dargestellt
spaltenförmig untereinander angeordnet und können
entlang der Zeitachse t jeweils nach oder für 0,125 Sekunden
eingeschaltet bzw. ausgeschaltet werden. Dieses zeitliche Aktivierungs-
bzw. Deaktivierungsschema kann bevorzugt bei einer Serienbeschichtung
mit einer in 3 dargestellten Verfahrrichtung
v mit einer beispielhaften Verfahrgeschwindigkeit eines die Beschichtungsvorrichtung
tragenden Roboters von 400 mm/s eingesetzt werden. Dabei werden
durch das Ein- bzw. Ausschalten unterschiedliche Zustände
der Magnete eingestellt, während sie beispielsweise eine beschichtete
bzw. lackierte Fläche 311 überstreichen.
Dabei werden die in dem Effektlack enthaltenen Effektpartikel der
geometrischen Form der jeweils aktivierten Felderzeugungselemente 301–307 ausgerichtet,
so dass sich beispielsweise rechteckförmige Effektbereiche 313 mit
ausgerichteten Effektpartikeln ergeben.
-
4 zeigt
eine Feldbeaufschlagungseinrichtung 401 mit einem exzentrisch
angeordneten Felderzeugungselement 403, das ein Permanent-Magnet
oder ein Elektro-Magnet sein kann. Die Feldbeaufschlagungseinrichtung 401 ist
bevorzugt rotierbar, so dass das Felderzeugungselement 403 die
in 4 rechts dargestellten Positionen auf einer Kreisbahn
annehmen kann. Die Feldbeaufschlagungseinrichtung 401 kann
dabei linear, beispielweise kontinuierlich, oder schrittweise rotierbar
sein, wobei eine Rotationsschrittweite fest vorgebbar oder einstellbar
sein kann. Die in 4 dargestellte Feldbeaufschlagungseinrichtung 401 kann
ferner translatorisch, beispielsweise unter Verwendung eines Roboters,
bewegbar sein, so dass das Felderzeugungselement 403 bei
einer rotatorischen und einer translatorischen Bewegung beispielsweise
entlang einer wellenförmigen oder einer spiralförmigen
Bahn bewegbar ist. Ein beispielhaft resultierender Effekt einer derartigen
Bewegung ist in 5 dargestellt. Dabei wird die
Feldbeaufschlagungseinrichtung 401 translatorisch in die
Richtung v mittels eines Roboters bewegt. Bei einer rotatorischen
Bewegung der Feldbeaufschlagungseinrichtung richtet das rotierende Felderzeugungselement 403 die
Effektpartikel 501 in einem Effektlack 503 beispielsweise
wellenförmig auf, wodurch sich das in 5 dargestellte
Effektmuster ergibt.
-
Die
Feldbeaufschlagungseinrichtung 403 kann beispielsweise
um 360° rotierbar gelagert sein. Darüber hinaus
kann vorgesehen sein, die Feldbeaufschlagungseinrichtung 401 abwechselnd
in unterschiedliche Richtungen rotieren zu lassen, wobei eine Rotationsauslenkung
der Feldbeaufschlagungseinrichtung 360° überschreitet
oder nicht überschreitet.
-
6 verdeutlicht
die Ausrichtung von beispielsweise permanent-magnetischen oder magnetisierbaren
Effektpartikeln 601 mittels eines Permanent-Magneten 603 einer
in 6 nicht dargestellten Feldbeaufschlagungseinrichtung.
Die Effektpartikel 601 sind in einer ersten Effektlackschicht 605 angeordnet,
wobei die erste Effektlackschicht 605 auf einem Substrat 607 angeordnet
ist. Unter Einwirkung des Magnetfeldes richten sich die Effektpartikel 601 in
Abhängigkeit von einer Feldpolarität auf. Bei
einer seitlichen Verschiebung des Magneten 603 können die
beispielhaft länglichen Effektpartikel 605 beispielsweise
schräg ausgerichtet werden, so dass unterschiedliche Ausrichtungsgrade
bewirkbar sind. Auf diese Weise können insbesondere mehrfarbige
oder mehrschichtige Effekte erzeugt werden.
-
Sind
die Effektpartikel 601 magnetisierbar bzw. ferromagnetisch,
so werden sie unter Einwirkung des Magnetfeldes richtungsunabhängig
nach oben ausgerichtet, da die die Effektpartikel 601 bildenden
Elementarmagnete ungeordnet und frei in der Effektlackschicht 603 angeordnet
sind. Bevorzugt ist dabei die Feldstärke des durch den
Magneten 603 erzeugten äußeren Magnetfeldes
stärker als eine Anziehungskraft der Effektpartikel 601 untereinander.
Diese Anziehungskraft kann jedoch gezielt eingesetzt werden, um
weitere Effekte zu erzielen. Ferner können die Effektpartikel 601 vor
dem Abschalten bzw. Deaktivieren des äußeren Magnetfeldes
in ihrer Lage beispielsweise mittels einer wie vorstehend beschrieben
ausgeführten Trocknereinrichtung fixiert werden.
-
7 verdeutlicht
eine beispielhafte Anordnung der Effektpartikel 601, bei
der diese schräg bezüglich einer Vertikalen ausgerichtet
sind, so dass die Normalen deren seitlichen Oberflächen
einen Winkel mit der Vertikalen bilden, welcher beispielsweise größer
als 0° und kleiner als 90° sein kann.
-
Durch
eine geeignete Beaufschlagung der Effektpartikel mit einem äußeren
Magnetfeld können partielle oder flächige Effekte
erzeugt werden, ohne dass weitere Lackschichten oder Folien benötigt
werden. Durch eine gezielte Ausrichtung der Effektpartikel kann
ferner eine Farbtoneinstellung vereinfacht werden. Darüber
hinaus können zusätzliche Effekte erzeugt werden,
welche neben einer äußeren, optischen Wirkung
auch die Materialeigenschaften einer resultierenden Effektlackschicht
beeinflussen können.
-
8 zeigt
eine Draufsicht auf eine Feldbeaufschlagungseinrichtung 801 mit
einem Felderzeugungselement 803, beispielsweise einem Magneten, dessen
Form ein geometrisches Muster darstellt. Durch das durch das Felderzeugungselement 803 erzeugte
magnetische Feld kann eine Ausrichtung der auf einer Oberfläche
eines Effektlackes 805 angeordneten Effektpartikel 807 bewirkt
werden, wie sie in 8 dargestellt ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 2502657 [0002]
- - DE 3938055 [0002]
- - DE 4313541 [0002]
- - DE 4419173 [0002]
- - DE 4340141 [0002]
- - DE 4225031 [0002]
- - DE 2313331 [0002]
- - DE 3732116 [0002]
- - DE 10114445 [0002]
- - DE 10114446 [0002]
- - DE 102006008077 [0002]
- - DE 102007026503 [0002]