DE102009033200A1

DE102009033200A1 - Verfahren und Anlage zum Aushärten einer Beschichtung eines Körpers

Info

Publication number: DE102009033200A1
Application number: DE200910033200
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing.(Fh) Deger; Werner Dr.-Ing. Swoboda
Original assignee: Daimler AG; Eisenmann SE
Current assignee: Eisenmann SE
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2011-04-21

Abstract

Verfahren zum Aushärten einer Beschichtung (14) eines Körpers (10), bei welchem wenigstens eine elekle (21, 22) zum Aushärten zumindest eines Bereichs (16, 18) der Beschichtung (14) des Körpers (10) relativ zu dem jeweiligen Bereich (16, 18) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder der Abstand der Strahlungsquelle (21, 22) in Abhängigkeit des jeweiligen Bereichs (16, 18) der Beschichtung (14) des Körpers (10) in der Weise variiert wird, dass die Strahlungsintensität und/oder Strahlungsdosis über den gesamten Bereich der Beschichtung innerhalb eines Toleranzbereichs konstant eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aushärten einer Beschichtung eines Körpers der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Es sind verschiedene Verfahren zum Aushärten einer Beschichtung eines Körpers beschrieben. Beispielsweise ist aus der EP 1 447 144 A1 bekannt, dass ein Härtungsgerät mit einem UV-Strahler zum Aushärten eines Beschichtungsstoffs ausgestattet ist. Der UV-Strahler wird dabei mittels eines antreibbaren Fahrgestells relativ zu der den Beschichtungsstoff tragenden Oberfläche bewegt.
Um eine durch UV-Strahlung aushärtbare Beschichtung, insbesondere einen durch UV-Strahlung härtenden Klarlack oder Farblack, eines Körpers gleichmäßig, bzw. mit nahezu gleicher Qualität auszuhärten ist es erforderlich, über die gesamte Oberfläche des Körpers möglichst identische Aushärtebedingungen, insbesondere hinsichtlich Strahlungsintensität und Strahlungsdosis zu erhalten. Bei komplex geformten insbes. dreidimensionalen Körpern mit Oberflächen, die gewölbt sind beziehungsweise in verschiedene Raumrichtungen ausgerichtete Oberflächen. Wird hier beispielsweise nur eine ortsfeste Belichtungsquelle zur Aushärtung gewählt, ist es offensichtlich, dass die Strahlungsintensität und Strahlungsdosis auf die komplex gewölbte Oberfläche je nach Orientierung und Abstand sehr unterschiedlich ausfällt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Aushärten einer Beschichtung eines Körpers der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welches auf einfache Weise eine Aushärtung der Beschichtung mit möglichst gleichbleibender Qualität und unter. Bildung einer möglichst homogenen Beschichtung des Körpers ermöglicht ist sowie eine hierzu geeignete Anlage bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 2 gelöst. Die Aufgabe wird außerdem durch eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass durch Anpassung der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder Abstand und/oder Strahlungsleistung von einer oder mehreren Strahlungsquellen eine im wesentlichen konstante, bzw. innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs befindliche Strahlungsintensität und/oder Strahlungsdosis über den gesamten Bereich erreicht wird. Je nach Kontur des Körpers kann die auf die jeweilige Fläche auftreffende Strahlungsintensität und/oder Strahlungsdosis dadurch angepasst werden, dass die Geschwindigkeit der Strahlungsquelle, die über das Flächenelement geführt wird, verändert wird und/oder der Abstand zum Flächenelement verändert wird und/oder die Strahlungsleistung der Strahlungsquelle verändert wird.
Dabei ist unter der Strahlungsintensität die pro Flächenelement der Beschichtung auftreffende Strahlungsleistung zu verstehen; bspw. messbar in W/cm². Die Strahlungsleistung der Strahlungsquelle ist die als Strahlung abgegebene Leistung. Die Strahlungsdosis ist die auf das Flächenelement oder auch Volumeneinheit der Beschichtung auftreffende Strahlungsenergie; bspw. messbar in J/cm². oder J/cm³.
Somit ist zum Aushärten einer Beschichtung eines Körpers, bei welchem wenigstens eine elektromagnetische Strahlung erzeugende Strahlungsquelle zum Aushärten zumindest eines Bereichs der Beschichtung des Körpers relativ zu dem jeweiligen Bereich bewegt wird, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder der Abstand der Strahlungsquelle in Abhängigkeit zum jeweiligen Bereich der Beschichtung des Körpers in der Weise variiert wird vorgesehen, dass die Strahlungsintensität und/oder Strahlungsdosis über den gesamten Bereich innerhalb eines Toleranzbereichs konstant bleibt.
Alternativ ist zum Aushärten einer Beschichtung eines Körpers, bei welchem mehrere elektromagnetische Strahlung erzeugende Strahlungsquellen zum Aushärten zumindest eines Bereichs der Beschichtung des Körpers relativ zu dem jeweiligen Bereich bewegt werden, wobei mindestens eine der Strahlungsquellen relativ zu mindestens einer weiteren Strahlungsquelle mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, und/oder Abstand und/oder Strahlungsleistung entlang dem Körper so bewegt werden vorgesehen, dass die Strahlungsintensität und/oder Strahlungsdosis über den gesamten Bereich innerhalb eines Toleranzbereichs konstant eingestellt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
Für eine gleichmäßige Beschichtungsqualität müssen die beschichteten Oberflächen des Körpers idealerweise mit gleicher Geschwindigkeit, gleichem Abstand, zeitgleich und mit gleich bleibender Strahlungsintensität und -dosis von einer elektromagnetischen Strahlungsquelle überstrichen werden. Weist der Körper nun Konturen auf, welche in allen drei Dimensionen des Raumes ausgebildet sind, so sind diese Maßnahmen zum gleichmäßigen Aushärten der Beschichtung mit den herkömmlichen Verfahren und Anlagen nicht oder nur sehr aufwändig durchführbar. Beispielsweise müssen Strahlungsquellen zum Beibehalten des jeweils gleichen Abstands zu der beschichteten Oberfläche des Körpers an unterschiedlichen Bereichen des Körpers über unterschiedlich lange Strecken bewegt werden, um der jeweiligen dreidimensionalen Kontur folgen zu können. Auch der Abstand der Oberfläche des Körpers zur Strahlungsquelle kann sich beim Abfahren des Körpers verändern. Die Folge ist eine ungleichmäßige Strahlungsdosis und Strahlungsleistung zum Aushärten der Beschichtung und damit ungleich ausgehärtete Beschichtungen von Körpern mit dreidimensionalen Konturen bzw. Strukturen.
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens eine elektromagnetische Strahlung erzeugende Strahlungsquelle zum Aushärten zumindest eines Bereichs der Beschichtung des Körpers relativ zu dem jeweiligen Bereich bewegt, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlungsquelle in Abhängigkeit des jeweiligen Bereichs der Beschichtung des Körpers variiert wird. So kann auch die Beschichtung eines Körpers mit Konturen in allen drei Richtungen des Raumes gleichmäßiger und besser ausgehärtet werden. Das Variieren der Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlungsquelle in Abhängigkeit des jeweiligen Bereichs bewirkt, dass beispielsweise konturbedingte unterschiedlich lange Strecken an der Oberfläche des Körpers durch eine an die Kontur des Bereichs und damit die unterschiedliche lange Strecke angepasste Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlungsquelle mit einer gleichen Energiemenge beaufschlagt wird. Dies gewährleistet eine einheitliche Aushärtung der Beschichtung.
Dabei kann in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung, die Leistung der einzelnen Strahler konstant gehalten werden. Auf eine aufwändige Leistungsregelung der Strahler kann somit verzichtet werden. Allein durch die Entfernung und Geschwindigkeit der Strahler kann hier die Strahlungsdosis oder die Strahlungsintensität angepasst werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere unabhängig voneinander regelbare bzw. verfahrbare Strahlungsquellen verwendet. Hier kann sich aufgrund der Kontur des Körpers ergeben, dass die einzelnen Strahler mit unterschiedlicher relativer Geschwindigkeit zueinender bewegt werden müssen.
Es ist jedoch besonders vorteilhaft für die Qualität des Lacks, wenn sich die Belichtungsfront auf einer näherungsweise, zusammenhängenden Linie fortbewegt. Würden einzelne Strahler beispielsweise deutlich vorauseilen, so würde deren unvermeidliche Streustrahlung Beschichtungsbereiche belichten, bevor der diesen Bereichen zugewiesene Strahler bzw. Bestrahlungsquelle diesen erreicht. Da bereits Streustrahlung Härtungseffekte auslöst, führt dies zu einer ungleichmäßigen Lackqualität. Die Bewegung der Strahlungsquellen unterliegt bei dieser Verfahrensvariante einer Synchronisation.
Die Bestrahlungsquellen oder Strahlergruppen sollten, um die Gefahr einer möglichen Vorbelichtung zu reduzieren, ein möglichst nahe zusammenbleibendes Belichtungsfeld bilden. Gleichzeitig sollte aber auch die spezifische Strahlungsleistung, die auf die Oberfläche auftrifft, konstant sein. Hierzu gibt es beispielsweise auch die Möglichkeit, den Start der Bewegung der einzelnen Strahler, bzw. Bestrahlungsquellen und/oder Strahlergruppen zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu starten und die Bewegung zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu beenden. Die Strahler und/oder Strahlergruppen können auch teilweise und oder zeitweise ganz aus- und wieder eingeschaltet werden.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden die Strahler daher so geführt, dass sich entlang dem abgefahrenen Körper eine gemeinsame und gleichmäßig voranschreitende Belichtungsfront ergibt. Hierzu werden die Bestrahlungsquellen, hinsichtlich der Achse des Abfahrens des Körpers in gleicher Geschwindigkeit, die auch als Bahn-Geschwindigkeit bezeichnet werden kann, geführt. Die Achse des Körpers ist in der Regel die Längsachse, bspw. bei Kraftfahrzeugen die Längsachse des Kraftfahrzeugs. Je nach Geometrie des Körpers sind selbstverständlich auch andere Raumrichten der Achse denkbar. Hierdurch ergeben sich in Abhängigkeit der räumlichen Ausrichtung der Körperflächen jeweils unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten in Bezug auf die zu bestrahlende Fläche. Um eine in Bezug auf die Längsachse einer Kraftfahrzeugkarosserie gleichmäßige von vorne nach hinten entlanglaufende Bestrahlungsfront zu erreichen, müssen bspw. diejenigen Strahler, welche schräg nach oben über die Fläche der Windschutzscheibe gefahren werden, schneller bewegt werden als diejenigen, welche seitlich über die ebenen Kotflügel bzw. Türen bewegt werden. Zum Ausgleich hierfür kann bspw. die Strahlungsleistung der Bestrahlungsquellen für den Bereich der Windschutzscheibe erhöht werden, oder auch deren Abstand zur Oberfläche verringert werden. Umgekehrt ist es möglich, die Vorschub-Geschwindigkeit der seitlichen Bestrahlungsquellen zu verringern, damit sie nicht den anderen Strahlern vorauseilen und/oder deren Strahlungsleistung zu drosseln und/oder den Abstand zur Oberfläche zu erhöhen.
Dabei ist es von Vorteil, dass wenigstens zwei elektromagnetische Strahlung erzeugende Strahlungsquellen voneinander unabhängig relativ zu den jeweiligen Bereichen des Körpers bewegt werden. So können aufgrund einer unterschiedlich geformten Kontur unterschiedlich lang ausgebildete beschichtete Bereiche an der Oberfläche des Körpers gleichzeitig durch jeweilige Strahlungsquellen ausgehärtet werden, wobei durch jeweilige an die Kontur des Körpers in dem jeweiligen Bereich angepasste Bewegungsgeschwindigkeiten der Strahlungsquellen eine gleichmäßige Strahlungsdosis gewährleistet ist. Die Strahlungsdosis ist dabei die eingestrahlte Strahlungsenergie pro Flächeneinheit oder pro Volumeneinheit.
Unter der elektromagnetischen Strahlung sind insbesondere Licht, UV-Licht, IR-Licht. Mikrowellenstrahlung, sowie Elektronenstrahlung, bzw Beta-Strahlung zu verstehen. Im Prinzip ist jede elektromagnetische Strahlung geeignet, die zur gezielt steuerbaren Aushärtung der Beschichtung bzw. des Lacks führt. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von UV-Strahlung in Verbindung mit radikalisch härtenden UV-Lacken. Des weitern sind auch Kombinationen unterschiedlicher Strahlungsarten wie UV- und IR-Strahlung für thermisch/lichthärtende Beschichtungs-Systeme möglich.
Auch Elektronenstrahlung kann insbesondere für UV-Lacksysteme eingesetzt werden. Hierbei kann auch der für Elektronenstrahlung typische geringe Einfluss des Abstandes auf die Strahlungsstärke vorteilhaft genutzt werden.
Für die Erzielung einer optimalen Lackqualität soll die Strahlungsintensität und die Strahlungsdosis möglichst für alle Flächenelemente des Bereichs, bzw. über einen gesamten zusammenhängenden Bereich gleich sein. Die Abweichungen dürfen sich gleichwohl innerhalb eines Toleranzbereichs bewegen, der sich im Prinzip hauptsächlich nach der Art des Beschichtungssystems richtet. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Einstellung der Strahlungsstärke, oder -dosis müssen sich daher innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs bewegen. Die Abweichungen vom Mittelwert sollen dabei unterhalb 50%, bevorzugt unterhalb 30% und besonders bevorzugt unter 15% liegen. Ein Toleranzbereich von bspw. 45% bedeutet somit, dass die Bestrahlungsstärke, oder -dosis bis zu maximal 45% nach oben oder unten vom Mittelwert abweichen darf.
Bei der Bestrahlung von UV-härtenden Beschichtungen ist dabei zu beachten, dass für eine qualitativ hochwertige Lackierung immer ein minimaler Schwellwert der Bestrahlungsstärke überschritten werden muss. Bei thermisch härtenden Systemen, wie bspw. Wasserbasislacken, kommt es insbesondere auf einen Schwellwert der Strahlungsdosis an Wärmestrahlung an.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung mit mindestens zwei Strahlungsquellen wird erreicht, wenn die wenigstens zwei elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahlungsquellen in an die Oberflächenkrümmung angepassten Bahnen relativ zu jeweiligen Bereichen des Körpers bewegt werde. Hier ist die bessere Aushärtung der Beschichtung des Körpers besonders einfach erreichbar. Die Bahnen werden insbes. äquidistant zur Oberfläche geführt, so dass die Bestrahlungsstärke gleichbleibt. Die jeweiligen Bahnen können beispielsweise so ausgewählt sein, dass die gesamte beschichtete Oberfläche des Körpers durch gleichzeitiges unabhängig schnelles Bewegen der wenigstens zwei Strahlungsquellen gleichzeitig ausgehärtet wird. In den jeweiligen Bahnen wird hierzu die Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlungsquelle in Abhängigkeit von der Kontur des jeweiligen Bereichs der Beschichtung des Körpers variiert.
Sowohl bei den Ausführungen mit mindestens zwei Strahlungsquellen, als auch mit nur einer Strahlungsquelle sind robotisch geführte Strahlungsquellen bzw. Strahler von Vorteil. Die robotische Führung ist so ausgestaltet, dass die Bestrahlung in nahezu alle Raumrichtungen ausrichtbar ist. Die Anordnung der Strahlungsquellen auf jeweils einzelnen Roboterarmen kann hier zu einem sehr effizienten Umsetzen des erfinderischen Prinzips der an die Kontur des beschichteten Körpers angepassten Bestrahlung genutzt werden. Die Roboter werden bevorzugt so eingestellt, dass Geschwindigkeit und Abstand relativ zur Oberfläche des Körpers variiert werden können. Es ist auch möglich die Roboter selbst am Körper vorbei zu bewegen, oder den Körper zu bewegen, um bei größeren Körpern den Arbeitsbereich auf die gesamte zu bestrahlende Oberfläche zu erstrecken.
In weiterer Ausgestaltung werden mehrere Strahlungsquellen in einem Strahlungsblock einheitlich bewegt. Der Strahlungsblock kann dabei als einheitliche Strahlungsquelle geschaltet werden, oder aber können einzelne Strahler mit unterschiedlicher Strahlungsleistung versehen werden. So kann durch Zusammenfassen mehrerer Strahlungsquellen eine gute Qualität der Aushärtung gewährleistet werden. Mehrere Strahlungsblöcke können somit wie einzelne Strahlungsquellen ebenfalls voneinander unabhängig relativ zu jeweiligen Bereichen des Körpers bewegt werden und selbst ein konturabhängiges Profil der Strahlungsleistung aufweisen.
Werden mehrere Strahlungsquellen zu einem Strahlungsblock zusammengefasst, wobei einzelne Strahlungsquellen unterschiedliche Strahlungsleistungen aufweisen ergibt sich für den Block zwar eine gleiche Bahn-Geschwindigkeit bzw. gleicher Abstand, aber die Strahlungsstärke ist über die einzeln ansteuerbaren Strahlungsquellen individuell anpassbar.
In einer weiteren Variante der Erfindung wird der Abstand zum Bereich der Beschichtung durch Verschwenken der Bestrahlungsquelle eingestellt. Die maximale Lichtausbeute wird dann erreicht, wenn der Strahler senkrecht auf die Oberfläche ausgerichtet ist. In dieser Ausrichtung wird der kürzeste Abstand zwischen Lichtquelle und Oberfläche erreicht. Entsprechend kann der Abstand und somit die Strahlungsintensität verringert werden, wenn die Strahlungsquelle aus der senkrechten geschwenkt und der Winkel auf kleiner 90° eingestellt wird. Dies ist beispielweise mit robotisch geführten Bestrahlungsquellen sehr einfach umzusetzen
Außerdem kann das Verschwenken der Bestrahlungsquellen aus der Flächennormalen der Oberfläche des Bereichs zur besseren Ausleuchtung von Schattenbereichen genutzt werden.
Die Erfindung stellt des Weiteren eine Anlage zum Aushärten einer Beschichtung eines Körpers mit wenigstens einer, elektromagnetische Strahlung erzeugende Strahlungsquelle zum Aushärten zumindest eines Bereichs der Beschichtung des Körpers bereit, welche relativ zu dem jeweiligen Bereich bewegbar ist,, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlungsquelle in Abhängigkeit des jeweiligen Bereichs der Beschichtung des Körpers variierbar ist. Durch eine solche Anlage ist auf einfache Weise ein besseres, gleichmäßiges Aushärten der Beschichtung des Körpers mit einer dreidimensionalen Kontur erreichbar.
Vorteilhafterweise sind wenigstens zwei elektromagnetische Strahlung erzeugende Strahlungsquellen voneinander unabhängig relativ zu jeweiligen Bereichen des Körpers bewegbar. Hierdurch können unterschiedliche Konturen aufweisende Bereiche der auszuhärtenden Beschichtung an der Oberfläche des Körpers zum gleichmäßigen Aushärten von unterschiedlich schnell bewegten Strahlungsquellen bestrahlt werden. Hierdurch sind einheitliche Energiedosen zum Aushärten aller beschichteten Bereiche des Körpers einstellbar.
Wenn die wenigstens zwei elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahlungsquellen in jeweiligen Bahnen relativ zu jeweiligen Bereichen des Körpers bewegbar sind, sind besonders einfach innerhalb der Bahnen unterschiedliche Bewegungen jeweiliger Strahlungsquellen einstellbar. So kann innerhalb jeweiliger linearer Bahnen eine sehr gute Anpassung der Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlungsquellen an die Kontur des Körpers erfolgen. Innerhalb unterschiedlicher Bahnen können Strahlungsquellen einfach mit unterschiedlicher Geschwindigkeit verfahren werden.
In weiterer Ausgestaltung ist wenigstens eine Strahlungsquelle in alle Richtungen bewegbar angeordnet. Dadurch kann zusätzlich zu einem äquidistanten Bewegen der Strahlungsquelle relativ zu dem jeweiligen beschichteten Bereich des Körpers an einer dreidimensionalen Struktur bzw. Kontur zum besseren Aushärten der Beschichtung gegebenenfalls auch eine Annäherung beziehungsweise eine Entfernung der Strahlungsquelle von der auszuhärtenden Beschichtung vorgenommen werden. Auch hierdurch kann die Strahlendosis pro Flächeneinheit variiert und an gegebenenfalls unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten jeweiliger Strahlungsquellen angepasst werden. Die Kombination aus hohem Bewegungsfreiheitsgrad der Strahlungsquellen und unterschiedlichen Geschwindigkeiten ermöglicht eine einheitliche, gleichmäßige Aushärtung der Beschichtung.
Vorteilhafterweise ist die Strahlungsleistung, wenigstens einer Strahlungsquelle während des Bewegens relativ zu dem jeweiligen Bereich des Körpers veränderbar. So kann zusätzlich auch durch Variation der Leistung eine Anpassung an verschiedene Konturen des dreidimensionalen, zu beschichtenden Objekts erfolgen. Die Steuerung der Strahlungsleistung ist zum optimalen Aushärten der Beschichtung einfach mit der in Abhängigkeit des jeweiligen Bereichs der Beschichtung variierten Bewegungsgeschwindigkeit kombinierbar. In vorteilhafter Ausgestaltung werden einzelne oder auch mehrere Strahlungsquellen an Robotern geführt, welche eine nahezu beliebige räumliche Ausrichtung der Strahlung zulassen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
1 eine schematische Perspektivansicht einer Anlage zum Aushärten einer Beschichtung eines Körpers, mit wenigstens einer elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahlungsquelle zum Aushärten zumindest eines Bereichs der Beschichtung des Körpers, welche relativ zu dem jeweiligen Bereich bewegbar ist, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlungsquelle in Abhängigkeit des jeweiligen Bereichs der Beschichtung des Körpers variierbar ist.
In 1 erkennt man einen Körper 10, welcher an seiner Oberfläche 12 eine durch elektromagnetische Strahlung aushärtbare Beschichtung 14 aufweist. Dabei weist der Körper 10 eine dreidimensionale Struktur auf. Vorliegend umfasst der Körper 10 sowohl einen flächigen Bereich 16, dessen beschichtete Oberfläche 12 im Wesentlichen innerhalb einer Ebene liegt und welcher keine in eine dritte Richtung des Raumes ausgebildete Kontur aufweist, als auch einen eine dreidimensionale Struktur aufweisenden Bereich 18. Als dreidimensionale Struktur ist dabei in dem Bereich 18 eine giebelartige Kontur aus der Ebene heraus in einer Hochrichtung des Raumes (y-Richtung) ausgebildet. Die dargestellte Form bzw. Ausbildung des Körpers 10 soll dabei rein beispielhaft sein, prinzipiell ist jede beliebige Ausformung für den Körper 10 denkbar.
Eine Anlage 20 zum Aushärten der Beschichtung 14 des Körpers 10 umfasst vorliegend zwei schematisch dargestellte Strahlungsquellen 21, 22. Im einfachsten Fall kann die Anlage 20 jedoch auch eine einzelne Strahlungsquelle 21 oder 22 umfassen. Prinzipiell ist jede beliebige Anzahl von Strahlungsquellen 21, 22 für die Anlage 20 denkbar. Die weitere Ausgestaltung der Anlage 20 ist in 1 nicht weiter dargestellt. Prinzipiell ist die Anlage 20 zum Aushärten der Beschichtung 14 des Körpers 10 aber in an sich bekannter Weise ausstattbar.
Die Strahlungsquellen 21, 22 werden vorliegend in linearen Bahnen 24, 26 zum Bestrahlen der Beschichtung 14 relativ zu dem Körper 10 bewegt. Hierfür können die Strahlungsquellen 21, 22 beispielsweise in an sich bekannter Weise durch in 1 nicht dargestellte Transportmittel wie beispielsweise Transportroboter entlang den Bahnen 24, 26 verfahren werden. Es sind aber auch andere Bewegungen der Strahlungsquellen 21, 22 relativ zu dem Körper 10 denkbar.
Vorliegend handelt es sich bei den Strahlungsquellen 21, 22 um in an sich bekannter Weise ausgestaltete UV-Strahler 28. Es ist auch möglich, dass anstelle eines UV-, Strahlers 28 viele verschiedene UV-Strahler beziehungsweise Strahlungsquellen 21, 22 zu einem Strahlungsblock zusammengeschlossen sind und einheitlich relativ zu dem Körper 10 bewegt werden. Solche zu einem Strahlungsblock zusammengefasste Strahlungsquellen 21, 22 werden dann jeweils mit einer gleichen Geschwindigkeit relativ zu dem Körper 10 bewegt beziehungsweise verfahren.
Werden die Strahlungsquellen 21, 22 äquidistant, also in gleichem Abstand zu der Oberfläche 12 des Körpers 10 entlang der linearen Bahn 24 beziehungsweise entlang der linearen Bahn 26 relativ zu dem Körper 10 verfahren, so müssen unterschiedliche Strecken zurückgelegt werden, um die Beschichtung 14 in den Bereichen 16, 18 auszuhärten. Wie in 1 schematisch durch Pfeile dargestellt, beträgt beispielsweise die durch Bewegung der Strahlungsquelle 21 zurückzulegende Distanz auf der linearen Bahn 24 3a Längeneinheiten, während sie auf der linearen Bahn 26 3,82a Längeneinheiten entspricht. Dies bedeutet, dass die Strahlungsquellen 21, 22 bei gleicher Fortbewegungsgeschwindigkeit relativ zu dem Körper 10 entlang ihrer jeweiligen linearen Bahnen 24, 26 unterschiedlich lange brauchen, um die Beschichtung 14 in den Bereichen 16 beziehungsweise 18 an der Oberfläche 12 des Körpers 10 auszuhärten.
Vorliegend wird deshalb die Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlungsquellen 21, 22 zum Aushärten der Beschichtung 14 des Körpers 10 in Abhängigkeit der Konturen des Körpers 10 in den jeweiligen Bereiche 16, 18 variiert. Mit anderen Worten gesagt, wird die Geschwindigkeit der Strahlungsquelle 21, 22 relativ zu dem Körper 10 derart eingestellt, dass die Beschichtung 14 an der Oberfläche 12 in den jeweiligen Bereichen 16, 18 jeweils mit einer gleichen Strahlungsdosis beaufschlagt wird. Hierdurch ist eine sehr gute gleichmäßige Aushärtung der Beschichtung 14 erreichbar.
Alternativ ist es auch denkbar, dass eine einzige Strahlungsquelle 21 oder 22 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten relativ zu jeweiligen Bereiche 16, 18 der Beschichtung 14 des Körpers 10 bewegt beziehungsweise innerhalb der Bahnen 24, 26 verfahren wird, um jeweils gleiche Strahlungsdosen pro Flächeneinheit in den Bereichen 16, 18 zum Aushärten der Beschichtung 14 zu erreichen.
Dabei sind die Strahlungsquellen 21, 22 in der vorliegenden Ausführungsform in alle Richtungen des Raumes bewegbar innerhalb der Anlage 20 angeordnet. So ist es möglich, zum Gewährleisten einer gleichen Energiedosis pro beschichteter Oberflächeneinheit des Körpers 10 in den unterschiedlichen Bereichen 16, 18 auch beispielsweise die Distanz oder auch einen Strahlungswinkel der Strahlungsquellen 20, 21 relativ zu der Beschichtung 14 auf der Oberfläche 12 des Körpers 10 zu verändern. In Kombination mit der in Abhängigkeit von der Kontur des Körpers 10 variierbaren Bewegungsgeschwindigkeit der Strahlungsquellen 21, 22 ist so eine gleichmäßige Aushärtung der Beschichtung 14 gewährleistet. Zusätzlich kann in an sich bekannter Weise auch eine Leistung der Strahlungsquellen 21, 22 regelbar sein, so dass auch über die an die Kontur des Körpers 10 angepasste Regelung der Strahlungsleistung die Energiedosis pro beschichteter Oberflächeneinheit in den Bereichen 16, 18 des Körpers 10 vereinheitlichbar ist. Beispielsweise kann die Strahlungsleistung während des Prozesses geregelt werden und auf Abweichungen der Distanz zwischen der Strahlungsquelle 21, 22 und der Beschichtung 14 beziehungsweise auf unterschiedliche Geschwindigkeiten der Strahlungsquellen 21, 22 beim Bewegen relativ zu dem Körper 10 reagieren. Hierzu kann beispielsweise eine Steuereinheit vorhanden sein, in welcher Kennlinien hinterlegt sind, welche zur Regelung der Leistung der Strahlungsquelle 21, 22 verwendet werden.
Eine bevorzugte Anwendung des Verfahrens und der Anlage ergibt sich bei der Lackierung von Kraftfahrzeugen. Hierbei ist insbesondere die Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien mit UV-Lacken als mono-cure oder auch dual-cure Varianten von Bedeutung.
Bezugszeichenliste

10: Körper
12: Oberfläche
14: Beschichtung
16: Bereich
18: Bereich
20: Anlage
21: Strahlungsquelle
22: Strahlungsquelle
24: Bahn
26: Bahn
28: UV-Struktur

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

EP 1447144 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Aushärten einer Beschichtung (14) eines Körpers (10), bei welchem wenigstens eine elektromagnetische Strahlung erzeugende Strahlungsquelle (21, 22) zum Aushärten zumindest eines Bereichs (16, 18) der Beschichtung (14) des Körpers (10) relativ zu dem jeweiligen Bereich (16, 18) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder der Abstand der Strahlungsquelle (21, 22) in Abhängigkeit des jeweiligen Bereichs (16, 18) der Beschichtung (14) des Körpers (10) in der Weise variiert wird, dass die Strahlungsintensität und/oder Strahlungsdosis über den gesamten Bereich der Beschichtung innerhalb eines Toleranzbereichs konstant eingestellt wird.
Verfahren zum Aushärten einer Beschichtung (14) eines Körpers (10), bei welchem mehrere elektromagnetische Strahlung erzeugende Strahlungsquellen (21, 22) zum Aushärten zumindest eines Bereichs (16, 18) der Beschichtung (14) des Körpers (10) relativ zu dem jeweiligen Bereich (16, 18) bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Strahlungsquellen relativ zu mindestens einer weiteren mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, Abstand und/oder Strahlungsleistung entlang dem Körper so bewegt wird, dass die Strahlungsintensität und/oder Strahlungsdosis über den gesamten Bereich der Beschichtung innerhalb eines Toleranzbereichs konstant eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Strahlungsquellen in Form einer zusammenhängenden Strahlungsfront über den Körper bewegt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Geschwindigkeit und Strahlungsleistung, oder Abstand und Strahlungsleistung oder nur die Strahlungsleistung einer einzigen Strahlungsquelle variiert werden.
Verfahren nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Toleranzbereich von Strahlungsintensität und/oder Strahlungsdosis von 50%, insbesondere 30% eingehalten wird.
Verfahren nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei elektromagnetische Strahlung erzeugende Strahlungsquellen (21, 22) voneinander unabhängig relativ zu jeweiligen Bereichen (16, 18) des Körpers (10) bewegt werden.
Verfahren nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation des Abstands zumindest einer Strahlungsquelle zum jeweiligen Bereich durch Verschwenken der Strahlungsquelle relativ zur Flächennormale der Oberfläche erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahlungsquellen (21, 22) in an die Oberflächenkrümmung angepassten Bahnen (24, 26) relativ zu jeweiligen Bereichen (16, 18) des Körpers (10) bewegt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahlungsquellen (21, 22) in einem Strahlungsblock einheitlich bewegt werden.
Verfahren nach einem der voran gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Strahlungsquellen innerhalb eines Strahlungsblocks mit unterschiedlicher und veränderbarer Strahlungsleistung betrieben werden.
Anlage (20) zum Aushärten einer Beschichtung (14) eines Körpers (10), mit wenigstens einer elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahlungsquelle (21, 22) zum Aushärten zumindest eines Bereichs (16, 18) der Beschichtung (14) des Körpers (10), welche relativ zu dem jeweiligen Bereich (16, 18) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder der Abstand zum jeweiligen Bereich der Strahlungsquelle (21, 22) in Abhängigkeit der Kontur des Körpers (10) mit dem jeweiligen Bereich (16, 18) der Beschichtung (14) variierbar ist.
Anlage (20) zum Aushärten einer Beschichtung (14) eines Körpers (10), mit mehreren elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahlungsquellen (21, 22) zum Aushärten zumindest eines Bereichs (16, 18) der Beschichtung (14) des Körpers (10), welche relativ zu dem jeweiligen Bereich (16, 18) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder der Abstand zum jeweiligen Bereich und/oder die Strahlungsleistung jeder einzelnen Strahlungsquelle (21, 22) in Abhängigkeit der Kontur des Körpers (10) mit dem jeweiligen Bereich (16, 18) der Beschichtung (14) unabhängig von den anderen Strahlungsquellen variierbar ist.
Anlage (20) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei elektromagnetische Strahlung erzeugende Strahlungsquellen (21, 22) voneinander unabhängig relativ zu jeweiligen Bereichen (16, 18) des Körpers (10) bewegbar sind.
Anlage (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahlungsquellen (21, 22) in jeweiligen Bahnen (24, 26) relativ zu jeweiligen Bereichen (16, 18) des Körpers (10) bewegbar sind.
Anlage (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strahlungsquelle (21, 22) in alle Richtungen bewegbar angeordnet ist.
Anlage (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsleistung wenigstens einer Strahlungsquelle (21, 22) während des Bewegens relativ zu dem jeweiligen Bereich (16, 18) des Körpers (10) veränderbar ist.