Stand der Technik/Beschreibung der ErfindungState of the art / description of the invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten gekrümmter Substratoberflächen mit adaptiv biegbaren Beschichtungswalzen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Beschichten gekrümmter Substratoberflächen mit adaptiv biegbaren Beschichtungswalzen.The invention relates to a device for coating curved substrate surfaces with adaptively bendable coating rollers. The invention further relates to a method for coating curved substrate surfaces with adaptively bendable coating rolls.
Es ist bekannt, plane Oberflächen mit rotierenden Walzen zu beschichten. Diese Walzen bestehen aus einer starren zylindrischen Achse und sind in der Regel aus Stahl gefertigt mit einer Ummantelung aus Elastomeren. Die bekannten Ummantelungsmaterialien sind beispielsweise Gummi, Polyurethan, etc. Der Lack wird mit Hilfe einer Dosiervorrichtung gleichmäßig auf die Auftragswalze aufgebracht und in einer rotierenden Bewegung gleichmäßig auf die Substratoberfäche übertragen. Als Dosiervorrichtung werden beispielsweise verchromte, zylindrische Dosierwalzen mit starrer Achse eingesetzt, die den Beschichtungsstoff aus einem Vorratsbehälter schöpfen. Optional kann eine Rakelvorrichtung eingesetzt werden. Der Anpressdruck bzw. die Spaltbreite zwischen Dosier- und Auftragswalze beeinflusst die Auftragsmenge. Die Dosierwalze kann sich mitläufig oder gegenläufig zur Auftragswalze bewegen. Bei gegenläufigem Betrieb benötigt die Dosierwalze einen separaten Antrieb. Dieses Verfahren wird beispielsweise in der Möbelindustrie zur Beschichtung ebener Holzwerkstücke eingesetzt. Diese Holzwerkstücke werden mit einem Transportband unter der Auftragswalze hindurchgeführt. Um eine gleichmäßige Schichtdicke auf der gesamten Werkstückoberfläche zu erreichen, muss die Auftragswalze exakt parallel zur Substratoberfläche eingestellt werden. Diese Walzen sind hierzu in einer Maschine stationär eingebaut. Mit dieser Anordnung können sehr hochwertige und gleichmäßige Beschichtungen produziert werden.It is known to coat flat surfaces with rotating rollers. These rollers consist of a rigid cylindrical axis and are usually made of steel with a sheathing of elastomers. The known cladding materials are, for example, rubber, polyurethane, etc. The varnish is uniformly applied to the application roller with the aid of a dosing device and transferred uniformly to the substrate surface in a rotating movement. As a metering device, for example, chrome-plated, cylindrical metering rollers with a rigid axis are used, which scoop the coating material from a storage container. Optionally, a squeegee device can be used. The contact pressure or the gap width between metering and application roller influences the order quantity. The metering roller can move with or opposite to the applicator roll. In reverse operation, the metering roller requires a separate drive. This method is used for example in the furniture industry for the coating of flat wooden workpieces. These wooden workpieces are passed with a conveyor belt under the applicator roll. In order to achieve a uniform layer thickness on the entire workpiece surface, the application roller must be set exactly parallel to the substrate surface. These rollers are for this purpose installed in a stationary machine. With this arrangement very high quality and uniform coatings can be produced.
Die Auftragswalze kann mit einer glatten oder profilierten Oberfläche versehen sein. In DE4021843A1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zum Auftragen eines Lackes mit profilierten Auftragswalzen beschrieben. Bei profilierten Auftragswalzen können größere Lackauftragsmengen mit nur einem einmaligen Auftrag erreicht werden, wobei auch relativ lösungsmittelarme bzw. lösemittelfreie und relativ hochviskose Lacksysteme verarbeitet werden können.The applicator roll can be provided with a smooth or profiled surface. In DE4021843A1 For example, a device for applying a paint with profiled applicator rollers is described. In profiled applicator rollers larger amounts of paint can be achieved with only a single order, which also relatively low-solvent or solvent-free and relatively high viscosity paint systems can be processed.
Eine andere Ausführung ist in DE11 2004 000 417T5 beschrieben. Hierbei handelt es sich um ein Beschichtungssystem für ein schutzschichtbildendes Material. Die Walze besteht in diesem Verfahren aus einer starren Drehachse, auf der eine Ummantelung aus porösem Schaum drehbar gelagert ist. Die Drehachse verfügt über Austrittsöffnungen, durch die das schutzschichtbildende Material auf die sich drehende Ummantelung übertragen wird. Die poröse Ummantelung saugt das Beschichtungsmaterial auf und überträgt es auf die Substratoberfläche. Die Beschichtungswalze wird in dieser Anordnung mit einer definierten Andrückkraft mittels eines Roboters über das zu beschichtende Werkstück bewegt.Another version is in DE11 2004 000 417T5 described. This is a coating system for a protective layer-forming material. The roll consists in this method of a rigid axis of rotation on which a sheath of porous foam is rotatably mounted. The axis of rotation has outlet openings through which the protective layer-forming material is transferred to the rotating shell. The porous sheath soaks up the coating material and transfers it to the substrate surface. The coating roller is moved in this arrangement with a defined pressing force by means of a robot over the workpiece to be coated.
Aus DE10 2006 004 644B4 ist ein Werkzeug und Verfahren zum Erzeugen einer Schicht mit mikrostrukturierter Außenfläche auf einer Substratoberfläche bekannt. Hierbei wird eine bahnförmige, elastische Matrize mit einem Negativ einer zu erzeugenden Mikrostruktur in einer rollenden Bewegung mit Hilfe von Walzen über das Werkstück geführt. Die Matrizenbahn wird mit einer Dosiervorrichtung mit aushärtbarem Beschichtungsmaterial benetzt. Bei der abrollenden Bewegung wird die Matrizenbahn mit dem Beschichtungsmaterial mittels einer gesteuerten, elastischen Andrückwalze auf die Substratoberfläche gedrückt und nach dem Vernetzen des Beschichtungsstoffes mit einer Abnehmerwalze wieder entfernt. Auch bei diesem Verfahren wird die Möglichkeit eines Robotereinsatzes beschrieben. Ferner werden verschiedene Möglichkeiten zur Veränderung der Andrückfläche und der Andrückkraft aufgezeigt.Out DE10 2006 004 644B4 For example, a tool and method for producing a microstructured outer surface layer on a substrate surface is known. Here, a web-shaped, elastic matrix is guided with a negative of a microstructure to be generated in a rolling movement by means of rollers over the workpiece. The die path is wetted with a dosing device with curable coating material. During the rolling movement, the matrix web is pressed with the coating material by means of a controlled, elastic pressure roller on the substrate surface and removed after crosslinking of the coating material with a doffer roll again. Also in this method the possibility of a robotic use is described. Furthermore, various possibilities for changing the pressing surface and the pressing force are shown.
Bei keinem der oben genannten Verfahren ist eine Möglichkeit dargestellt, wie man die Kontur der Drehachse der Werkstückoberfläche anpasst. Lediglich die Ummantelung kann sich der Werkstückkontur anpassen, da die Ummantelung aus einem elastischen Material besteht. Dem Fachmann wird es unmittelbar einleuchten, dass eine elastische Ummantelung der Beschichtungswalze kleinere Unebenheiten der Substratoberfläche, beispielsweise die von Schweißnähten, ausgleichen kann. Eine gleichmäßige Beschichtung starker gekrümmter Substratoberflächen ist mit den oben beschriebenen Verfahren jedoch nicht bzw. nur eingeschränkt möglich. Die Verformung der elastischen Ummantelung durch die Werkstückkontur hat zur Folge, dass die Ummantelung zwischen starrer Drehachse und Werkstückkontur lokal stärker zusammengepresst wird, wobei eine ungleichmäßige Verteilung der Andrückkraft entsteht. Dieses hat wiederum zur Folge, dass der Lack ungleichmäßig aus der Kontaktzone herausgedrückt wird, wodurch eine ungleichmäßige Verteilung der Schichtdicke entsteht. Abhängig von der Elastizität der Walzenummantelung, können Werkstücke mit Krümmungen nur eingeschränkt beschichtet werden. Natürlich ist es möglich, anstelle von Walzen mit zylindrischer Außenkontur, konturierte Walzen in beliebiger Form (ballenförmig, konisch, etc.) einzusetzen. Dies setzt allerdings voraus, dass sich die zu beschichtende Formkontur der Substratoberfläche in Vorschubrichtung nicht ändert. Komplexe Werkstücke mit sich ändernder Kontur, zum Beispiel Rotorblätter von Windkraftanlagen, können auf diese Weise nur bedingt beschichtet werden. Es wird eine spezielle Vorrichtung und ein Verfahren benötigt, mit dem die Kontur des gesamten Walzenaufbaus flexibel an die jeweilige Kontur des Werkstücks angepasst werden kann. Die Kontur der Walze muss dabei kontinuierlich während der Vorschubbewegung adaptiert werden. Damit eine gleichmäßige Andrückkraft der Walze auf die Substratoberfläche gewährleistet ist, muss sowohl die Geometrie der Walzenummantelung, als auch die Form der Achse permanent an die Werkstückkontur angepasst sein. Für ein konstantes Beschichtungsergebnis ist entscheidend, dass sich nicht nur der Walzenmantel durch Elastizität verformt, sondern dass sowohl der Walzenmantel als auch die Drehachse entsprechend der Werkstückkrümmung durch entsprechende Einstellungen geformt werden können. Wenn diese Eigenschaften bei gekrümmten Substratoberflächen nicht gegeben sind, ist die Andrückkraft über die Breite der Walze nicht konstant. An der Stelle der höchsten Erhebung der Werkstückoberfläche wäre bei einer starren Drehachse der Druck in der Kontaktzone der Walzenummantelung zur Substratoberfläche am größten und die Schichtdicke am kleinsten. Umgekehrt wäre an der tiefsten Stelle der Druck in der Kontaktzone der Walzenummantelung am geringsten und die Schichtdicke am größten. An Stellen, an denen der Kontakt der Walze mit der Werkstückoberfläche auf Grund zu hoher Konturabweichungen fehlt, würde das Werkstück gar nicht beschichtet. Es ist somit eine Walze notwendig, bei der der gesamte Walzenaufbau einschließlich Drehachse gebogen werden kann.In none of the above methods is presented a way how to adjust the contour of the axis of rotation of the workpiece surface. Only the sheathing can adapt to the workpiece contour, since the sheath consists of an elastic material. It will be immediately apparent to those skilled in the art that an elastic sheath of the coating roll can compensate for minor imperfections in the substrate surface, such as those of welds. A uniform coating of strong curved substrate surfaces is not or only partially possible with the methods described above. The deformation of the elastic sheath by the workpiece contour has the consequence that the sheath between the rigid axis of rotation and workpiece contour is compressed locally stronger, with an uneven distribution of the pressing force. This in turn means that the paint is pressed out of the contact zone unevenly, resulting in an uneven distribution of the layer thickness. Depending on the elasticity of the roll cover, workpieces with bends can only be coated to a limited extent. Of course, it is possible, instead of rollers with a cylindrical outer contour, to use contoured rollers in any shape (bale-shaped, conical, etc.). However, this presupposes that the shape contour of the substrate surface to be coated does not change in the feed direction. complex Workpieces with changing contours, for example rotor blades of wind turbines, can only be coated to a limited extent in this way. A special device and a method is needed with which the contour of the entire roller assembly can be adapted flexibly to the respective contour of the workpiece. The contour of the roller must be continuously adapted during the feed movement. So that a uniform pressure force of the roller is ensured on the substrate surface, both the geometry of the roll casing, as well as the shape of the axis must be permanently adapted to the workpiece contour. For a constant coating result is crucial that not only the roll shell deformed by elasticity, but that both the roll shell and the axis of rotation can be shaped according to the workpiece curvature by appropriate settings. If these properties are not given in curved substrate surfaces, the contact pressure across the width of the roller is not constant. At the location of the highest elevation of the workpiece surface, in the case of a rigid axis of rotation, the pressure in the contact zone of the roll jacket to the substrate surface would be the greatest and the layer thickness the smallest. Conversely, at the lowest point, the pressure in the contact zone of the roll jacket would be lowest and the layer thickness largest. In places where the contact of the roller with the workpiece surface is missing due to excessive contour deviations, the workpiece would not be coated at all. It is thus necessary to have a roller in which the entire roller structure including the axis of rotation can be bent.
Eine derartige Walze ist prinzipiell in der DE60115977T2 beschrieben. Diese Erfindung offenbart eine biegsame Rolle mit einer Verbundschale. Die Walze wird hierbei aus einem kontinuierlichen, röhrenartigen Mantel aus Verbundmaterial gebildet, wobei der genaue Aufbau des Verbundmaterials nicht näher beschrieben ist. Der Walzenmantel samt Drehachse wird durch ein Moment gebogen, welches an den beiden Enden durch einen Verstellmechanismus eingeleitet wird. Dieser Verstellmechanismus ist ein einstellbarer Zapfen. In der Patentschrift wird darauf hingewiesen, dass anstelle dieses Zapfens auch Hydraulikzylinder verwendet werden können. Die Biegung der Walze wird entsprechend den jeweiligen Bearbeitungsaufgaben eingestellt. Diese Walzenausführung wird als Breitstreckwalze zur Streckung bahnartiger Materialien, beispielsweise in der Papierindustrie eingesetzt.Such a roller is in principle in the DE60115977T2 described. This invention discloses a flexible roll having a composite shell. The roll is hereby formed from a continuous, tubular shell of composite material, wherein the exact structure of the composite material is not described in detail. The roll shell including the axis of rotation is bent by a moment which is initiated at the two ends by an adjusting mechanism. This adjustment mechanism is an adjustable pin. In the patent it is noted that instead of this pin and hydraulic cylinders can be used. The bending of the roller is adjusted according to the respective machining tasks. This roll design is used as a spreader roll for stretching sheet-like materials, for example in the paper industry.
Um eine derartige Walzenausführung zur Beschichtung gekrümmter Oberflächen mit variabler Geometrie, zum Beispiel von Rotorblättern von Windkraftanlagen, einsetzen zu können, ist eine Vielzahl unterschiedlicher Einstellungen der Walzenbiegemomente entlang des Rotorblattes notwendig. Beispielsweise hat das Rotorblatt in der Nähe der Rotorblattnabe eine andere Krümmung bzw. Geometrie als weiter außen im Bereich der Flügelspitzen. Um ein gleichmäßiges Beschichtungsergebnis beim Beschichten entlang des Rotorblattes zu gewährleisten, muss die Einstellung der Biegemomente kontinuierlich verändert werden.In order to use such a roller design for coating curved surfaces with variable geometry, for example, rotor blades of wind turbines, a variety of different settings of the roll bending moments along the rotor blade is necessary. For example, the rotor blade in the vicinity of the rotor blade hub has a different curvature or geometry than further out in the region of the wing tips. In order to ensure a uniform coating result when coating along the rotor blade, the setting of the bending moments must be continuously changed.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass sich bei zahlreichen Beschichtungsaufgaben die geometrische Kontur der Substratoberfläche entlang eines Bauteils in Vorschubrichtung stetig ändert und daher die Kontur der Walze verschiedener Einstellungen bedarf, um eine gleichmäßige Schichtdicke zu erreichen. Beispielsweise verändert sich der Profilquerschnitt des Rotorblattes einer Windkraftanlage kontinuierlich von der Nabe bis zu den Flügelspitzen. Dieses Problem wird hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Patentanspruch 1, sowie im Hinblick auf das Verfahren, durch die im Patentanspruch 8 genannten Merkmale gelöst.The indicated in claim 1 invention is based on the problem that in many coating tasks, the geometric contour of the substrate surface along a component in the feed direction constantly changes and therefore the contour of the roller requires different settings in order to achieve a uniform layer thickness. For example, the profile cross section of the rotor blade of a wind turbine continuously changes from the hub to the wing tips. This problem is solved in terms of the device by the in claim 1, as well as in terms of the method by the features mentioned in claim 8.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass Bauteile mit veränderlicher Krümmung, beispielsweise Rotorblätter von Windenergieanlagen, im Walzverfahren automatisiert beschichtet werden können. Mit diesem Walzverfahren können große Flächen ganzflächig oder in Teilbereichen ohne Maskierung mit einem sehr hohen Auftragswirkungsgrad (nahezu 100%) beschichtet werden. Im sogenannten Reverse Coating Verfahren können Walzapplikationen in einem großen Viskositätsbereich von 1 bis 500.000 mPas beschichtet werden. Desweiteren können in diesem Verfahren Schichtdicken von 5 bis 1.000 μm und Bahngeschwindigkeiten von 3 bis 600 m/min. erreicht werden. Beispielsweise wird eine Beschichtung zur Vermeidung von Erosionsschäden an Rotorblättern von Windkraftanlagen nur im Bereich der Vorderkanten der Flügel benötigt. Der bei einer Spritzapplikation auftretende Farbnebel (Overspray), würde sich auch auf den Bereichen niederschlagen, welche nicht beschichtet werden sollen. Um dies zu vermeiden, müssten die nicht zu beschichtenden Rotorblattbereiche maskiert werden. Der Spritznebel hat ferner einen höheren Materialverbrauch zur Folge. Außerdem müsste die komplette Lackieranlage mit einer Kabine eingehaust werden, um den Spritznebel von anderen Produktionsbereichen fernzuhalten. Der Aufwand bei einer Spritzapplikation ist demzufolge gegenüber einer Walzenapplikation wesentlich höher.The advantages achieved by the invention are, in particular, that components with variable curvature, for example, rotor blades of wind turbines, can be coated automatically in the rolling process. With this rolling process, large areas can be coated over the whole area or in subareas without masking with a very high application efficiency (almost 100%). In the so-called reverse coating process rolling applications can be coated in a large viscosity range from 1 to 500,000 mPas. Furthermore, in this method layer thicknesses of 5 to 1,000 microns and web speeds of 3 to 600 m / min. be achieved. For example, a coating to avoid erosion damage to rotor blades of wind turbines is required only in the region of the leading edges of the wings. The paint spray (overspray) that occurs during a spray application would also be reflected on the areas that should not be coated. To avoid this, the non-coated rotor blade areas would have to be masked. The spray mist also has a higher material consumption. In addition, the entire paint shop would have to be housed with a cabin to keep the spray mist from other production areas. The cost of a spray application is therefore much higher compared to a roller application.
Derartige biegbare Walzen könnten die in der DE10 2006 004 644B4 beschriebenen Walzen ersetzen und zur Mikrostrukturierung stärker gekrümmter Oberflächen verwendet werden. Damit könnte das Einsatzspektrum der Mikrostrukturierung deutlich erweitert werden.Such bendable rollers could be in the DE10 2006 004 644B4 replace rolls described and used for microstructuring more curved surfaces. That could be Range of application of microstructuring be significantly extended.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert, jedoch soll die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf die Einzelheiten dieser Zeichnungen beschränkt sein.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings, however, the present invention should not be limited solely to the details of these drawings.
Dabei zeigen:Showing:
1 schematisch eine grundsätzliche Ansicht einer biegbaren Beschichtungswalze 1 dargestellt über einer gekrümmten Substratoberfläche 2 eines Werkstücks 1 schematically a basic view of a flexible coating roller 1 represented over a curved substrate surface 2 a workpiece
2 schematisch eine erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung 9 zur Beschichtung gekrümmter Substratoberflächen 2 mit adaptiv biegbaren Beschichtungswalzen 1 2 schematically a coating device according to the invention 9 for coating curved substrate surfaces 2 with adaptively bendable coating rollers 1
3 schematisch die Detaildarstellung einer Biegevorrichtung 3 der Beschichtungswalze 1 in einem Schnitt 3 schematically the detailed representation of a bending device 3 the coating roller 1 in a cut
4 schematisch eine adaptive Regelung als offener Regelkreis 4 schematically an adaptive control as an open loop
5 schematisch eine adaptive Regelung als geschlossener Regelkreis 5 schematically an adaptive control as a closed loop
6 schematisch eine Dosiervorrichtung 8 mit einer biegbaren Dosierwalze 8.2 6 schematically a metering device 8th with a bendable dosing roller 8.2
7 schematisch eine Dosiervorrichtung 8 mit einem elastischen Riemen 8.4 7 schematically a metering device 8th with an elastic strap 8.4
8 schematisch einen Riemen 8.4 mit Profilierung 8.7 8th schematically a belt 8.4 with profiling 8.7
9 schematisch die Konturanpassung der Beschichtungswalze 1 an die sich verändernde Substratoberfläche 2 eines Werkstückes 9 schematically the contour adjustment of the coating roller 1 to the changing substrate surface 2 a workpiece
10 schematisch die Aufteilung einer lokal zu beschichtenden Substratoberfläche 2 in mehrere Beschichtungsbahnen 2.1 bis 2.n 10 schematically the division of a locally to be coated substrate surface 2 in several coating paths 2.1 to 2.n
11 schematisch eine Beschichtungsvorrichtung 9 mit einer mitlaufenden Trocknungseinheit 11 für strahlungsvernetzende Beschichtungen Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. 11 schematically a coating device 9 with a following drying unit 11 for radiation-crosslinking coatings Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.
1 zeigt schematisch das Prinzip einer biegbare Beschichtungswalze 1 auf einer zu beschichtenden Substratoberfläche 2 in Vorschubrichtung V senkrecht zur Projektionsebene. Beispielsweise ist diese Substratoberfläche 2 wie in der Zeichnung dargestellt konvex gekrümmt. Die Beschichtungswalze 1 ist in 1 so gebogen, dass sich die Kontur des Walzenmantels 1.1 an die Substratoberfläche 2 anschmiegt. Diese Biegung der Beschichtungswalze 1 wird durch Aufbringen von Biegemomenten M1 und M2 an den Achslagern 1.2 an den beiden Enden der Walze aufgebracht. Ebenso könnte die Substratoberfläche 2 konkav gekrümmt sein. Durch Biegemomente M1 und M2 in entgegengesetzt wirkender Richtung, wird die Walze so gebogen, dass sich die Kontur des Walzenmantels 1.1 an die konkav gekrümmte Substratoberfläche 2 anschmiegt. Bei einer nicht gekrümmten Substratoberfläche 2 sind die Biegemomente M1 und M2 an den Enden der Walze gleich Null. Die Beschichtungswalze 1 wird in diesem Fall nicht gebogen und schmiegt sich an die ebene Substratoberfläche 2 an. Die Beschichtungswalze 1 wird an den Achslagern 1.2 an den beiden Enden der Beschichtungswalze 1 drehbar gelagert, wobei diese Lager in 1 nicht dargestellt sind. Die Beschichtungswalze 1 wird in 1 mit der Andrückkraft F auf die Substratoberfläche 2 gedrückt. Die Beschichtungswalze 1 besteht aus einem zylinderförmigen Walzenmantel 1.1 aus einem Verbundmaterial, gebildet aus einem elastisch biegsamen Kern 1.1.1 und elastischen Umhüllungen 1.1.2 und 1.1.4. Der zylinderförmige biegsame Kern 1.1.1 besteht beispielsweise aus gewickelten CFK Fasern 1.1.3, wobei die CFK Fasern vorzugsweise radial oder diagonal gewickelt sind. Der Zusammenhalt der CFK Fasern 1.1.3 wird über eine Matrix aus Elastomeren, Thermoplasten oder Epoxidharzen erreicht, wobei die Biegeeigenschaften des elastisch biegsamen Kerns 1.1.1 über die Wahl des Matrixmaterials, des Fasergehalts, der Wicklungsdichte/Wicklungsrichtung bzw. der Geometrie des Kerns 1.1.1 gezielt verändert werden können. Der elastisch biegsame Kern 1.1.1 ist von einem Walzenmantel 1.1 umgeben, der den Kontakt zwischen dem Beschichtungsmaterial und der Substratoberfläche 2 herstellt. Dieser Walzenmantel 1.1 muss elastisch genug sein, um einerseits die Biegung der Beschichtungswalze 1 zu ermöglichen und andererseits Konturanpassungen der Walzenoberfläche zu unterstützen. Für eine Konturanpassung des Walzenmantels 1.1 an die Substratoberfläche 2 wird ein entsprechend weiches Elastomer benötigt. Damit der Walzenmantel 1.1 insbesondere bei größerem Walzendurchmesser nicht zu instabil wird, ist der Walzenmantel 1.1 erfindungsgemäß zweischichtig, bestehend aus zwei Elastomeren unterschiedlicher Härte, Beschaffenheit und Dicke, aufgebaut. Diese beiden Schichten, die äußere Umhüllung 1.1.2 und die innere Umhüllung 1.1.4 sind untereinander fest mit dem Kern 1.1.1 verbunden. Durch diese Anordnung sind unterschiedliche Hart-/Weichkombinationen möglich, zum Beispiel äußere Umhüllung 1.1.2 weich, innere Umhüllung 1.1.4 hart. Hierdurch kann sich die Walzenoberfläche optimal an Unebenheiten anpassen, ohne dass der gesamte Walzenmantel 1.1 zu instabil wird. Es ist auch eine Kombination äußere Umhüllung 1.1.2 hart, innere Umhüllung 1.1.4 welch möglich. Durch Variation der Dicke der beiden Elastomerschichten ergeben sich weitere Möglichkeiten der Einflussnahme auf das Elastizitätsverhalten. Auch könnte die innere Umhüllung 1.1.4 beispielsweise aus einem elastischen Schaum bestehen, der zur Erzielung einer besseren Beschichtungsqualität mit einer äußeren Umhüllung 1.1.2 aus einem glatten, nicht geschäumten Material umgeben ist. Als Elastomer eignen sich insbesondere lackierverträgliche Polyurethane mit einer Shore A-Härte im Bereich von 20 bis 80. Weitere hier nicht dargestellte Ausführungen sind denkbar, beispielsweise eine Beschichtungswalze mit einem Kern aus Bimetall, welcher sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung erwärmt und in die gewünschte Kontur biegt. Die Biegemomente M1 und M2 an den beiden Enden der Beschichtungswalze 1 können gleich groß oder unterschiedlich sein. Bei gleich großen Biegemomenten ergibt sich ein symmetrischer Krümmungsverlauf der Beschichtungswalze 1, bei ungleich großen Biegemomenten M1 und M2 ergibt sich ein unsymmetrischer Krümmungsverlauf. Auf diese Weise, d. h. durch Wahl entsprechender Biegemomente, kann die Kontur in einem weiten Bereich dem Profil der Substratoberfläche 2 angepasst werden. Abweichungen des Krummungsverlaufs der Beschichtungswalze 1 vom Krümmungsverlauf der Substratoberfläche 2 können durch die elastische Umhüllung 1.1.2 kompensiert werden. Beispielsweise können hierdurch Unebenheiten in der Substratoberfläche 2, welche in 1 nicht dargestellt sind, ausgeglichen werden. Die Achslager 1.2 sind an den Enden der Beschichtungswalze 1 fest mit dem zylinderförmigen Walzenverbundmaterial verbunden. 1 schematically shows the principle of a flexible coating roller 1 on a substrate surface to be coated 2 in the feed direction V perpendicular to the projection plane. For example, this substrate surface 2 as shown in the drawing convex curved. The coating roller 1 is in 1 so bent that the contour of the roll mantle 1.1 to the substrate surface 2 snugly. This bend of the coating roller 1 is achieved by applying bending moments M1 and M2 to the axle bearings 1.2 applied to the two ends of the roller. Likewise, the substrate surface could 2 be concavely curved. By bending moments M1 and M2 in the opposite direction, the roller is bent so that the contour of the roll shell 1.1 to the concavely curved substrate surface 2 snugly. For a non-curved substrate surface 2 the bending moments M1 and M2 at the ends of the roll are equal to zero. The coating roller 1 is not bent in this case and nestles against the flat substrate surface 2 at. The coating roller 1 will be at the axle boxes 1.2 at the two ends of the coating roller 1 rotatably mounted, these bearings in 1 are not shown. The coating roller 1 is in 1 with the pressing force F on the substrate surface 2 pressed. The coating roller 1 consists of a cylindrical roll shell 1.1 made of a composite material, formed from an elastically flexible core 1.1.1 and elastic sheaths 1.1.2 and 1.1.4 , The cylindrical flexible core 1.1.1 consists, for example, of wound CFRP fibers 1.1.3 , wherein the CFK fibers are preferably wound radially or diagonally. The cohesion of CFK fibers 1.1.3 is achieved via a matrix of elastomers, thermoplastics or epoxy resins, wherein the bending properties of the elastically flexible core 1.1.1 on the choice of the matrix material, the fiber content, the winding density / winding direction or the geometry of the core 1.1.1 can be changed specifically. The elastically flexible core 1.1.1 is from a roll jacket 1.1 surrounding the contact between the coating material and the substrate surface 2 manufactures. This roll jacket 1.1 must be elastic enough, on the one hand, the bending of the coating roller 1 on the other hand to assist contour adjustments of the roll surface. For a contour adjustment of the roll shell 1.1 to the substrate surface 2 a correspondingly soft elastomer is needed. So that the roll shell 1.1 especially with larger roll diameter does not become too unstable, the roll shell 1.1 according to the invention two-layered, consisting of two elastomers of different hardness, texture and thickness constructed. These two layers, the outer covering 1.1.2 and the inner cladding 1.1.4 are fixed to each other with the core 1.1.1 connected. By this arrangement, different hard / soft combinations are possible, for example, outer wrapper 1.1.2 soft, inner cladding 1.1.4 hard. As a result, the roll surface can optimally adapt to unevenness without the entire roll shell 1.1 becomes too unstable. It is also a combination outer cladding 1.1.2 hard, inner wrapping 1.1.4 which possible. By varying the thickness of the two elastomer layers, further possibilities of influencing the elasticity behavior result. Also could the inner cladding 1.1.4 For example, consist of an elastic foam to achieve a better coating quality with an outer wrapper 1.1.2 is surrounded by a smooth, non-foamed material. Suitable elastomers are in particular paint-compatible polyurethanes having a Shore A hardness in the range from 20 to 80. Further embodiments not shown here are conceivable, for example a coating roll with a bimetal core which heats up when an electrical voltage is applied and into the desired contour bends. The bending moments M1 and M2 at the two ends of the coating roll 1 can be the same size or different. For the same bending moments results in a symmetrical curvature of the coating roller 1 , with unequal bending moments M1 and M2 results in an asymmetrical curvature. In this way, ie by selecting appropriate bending moments, the contour can in a wide range of the profile of the substrate surface 2 be adjusted. Deviations of the curve course of the coating roller 1 from the curvature of the substrate surface 2 can through the elastic cladding 1.1.2 be compensated. For example, this can cause unevenness in the substrate surface 2 , what a 1 not shown, are balanced. The axle bearings 1.2 are at the ends of the coating roller 1 firmly connected to the cylindrical roll composite material.
2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung 9 zur Beschichtung gekrümmter Substratoberflächen 2 mit adaptiv biegbaren Beschichtungswalzen 1. Die Beschichtungsvorrichtung 9 besteht aus einer biegbaren Beschichtungswalze 1, mit je einer Biegevorrichtung 3 an den beiden Enden der Walze, einer Energieversorgung, beispielsweise in Form einer hydraulischen Pumpe 4, zur Erzeugung der Biegemomente M1 und M2 mit den Biegevorrichtungen 3, einer Steuer- oder Regeleinheit 5 zum Regeln der Biegemomente M1 und M2, einem Sensor 6, der mit der Steuer- bzw. Regeleinheit 5 verbunden ist, einer Andrückvorrichtung 7 und einer Dosiervorrichtung 8. In der hier beispielhaft dargestellten Ausführungsform wird die von der Biegevorrichtung 3 benötigte Energie zum Aufbringen der Biegemomente M1 und M2 über eine hydraulische Pumpe 4 zugeführt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird hierbei als Hydraulikflüssigkeit ein beschichtungsverträgliches Medium, wie zum Beispiel HFA (Polyglykol in Wasser Emulsion) verwendet. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn durch Verschleiß Leckagen auftreten und dadurch die Gefahr besteht, das Beschichtungsmaterial zu verunreinigen. Natürlich können auch andere hydraulische Medien oder andere Formen der Energiezufuhr, beispielsweise Druckluft oder elektrische Energie, eingesetzt werden. Die Biegevorrichtung 3 erzeugt aus der über die hydraulische Pumpe 4 bereitgestellten Energie entsprechend den Steuerbefehlen aus der Steuereinheit 5 die Biegemomente M1 und M2 an den Enden der Beschichtungswalze 1. Die Größe der Biegemomente M1 und M2 wird von der Steuer- bzw. Regeleinheit 5 zum Beispiel anhand von programmierten Daten errechnet. Die Steuer bzw. Regeleinheit 5 überträgt entsprechende Signale an die Biegevorrichtung 3. Die Beschichtungswalze 1 wird signalabhängig mehr oder weniger stark gebogen. Wenn die Beschichtungswalze 1 über die Substratoberfläche 2 bewegt wird, kann sich die Krümmung der Substratoberfläche 2 ändern. Die Änderung dieser Krümmung wird von der Steuer- bzw. Regeleinheit 5 bei der Berechnung der Biegung der Beschichtungswalze 1 berücksichtigt. Die Andrückvorrichtung 7 drückt die Beschichtungswalze 1 mit einer definierten Kraft F auf die Substratoberfläche 2. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Andrückvorrichtung 7 aus einer Feder. Alternative Ausführungsformen der Andrückvorrichtung 7, zum Beispiel pneumatische Andrückzylinder, die von der Steuer- bzw. Regeleinheit 5 geregelt werden, sind ebenfalls möglich und abhängig von der Beschichtungsaufgabe, von Vorteil. Über die Dosiereinheit 8 wird der Beschichtungswalze 1 kontinuierlich Beschichtungsmaterial in der genau benötigten Menge zugeführt. In dem hier dargestellten Beispiel wird die Beschichtungswalze 1 senkrecht zur Projektionsebene in einer abrollenden Bewegung über die Substratoberfläche 2 bewegt. Diese Vorschubbewegung V kann beispielsweise in einer besonders bevorzugten Ausführung über einen hier nicht dargestellten 6-Achsen Roboter erfolgen, der vorteilhafterweise über die Steuer- bzw. Regeleinheit 5 gesteuert werden kann. Die Dosiervorrichtung 8 führt der sich drehenden Beschichtungswalze 1 fortlaufend Beschichtungsmaterial zu. Durch die abrollende Bewegung der Beschichtungswalze 1 gelangt das Beschichtungsmaterial auf die Substratoberfläche 2. Die Beschichtungswalze 1 wird während der Vorschubbewegung V über die Andrückvorrichtung 7 kontinuierlich auf die Substratoberfläche 2 gedrückt, so dass die gesamte Substratoberfläche 2 gleichmäßig mit Beschichtungsmaterial beschichtet werden kann. In einer hier nicht dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungsform wird diese Andrückkraft F von der Steuer- bzw. Regeleinheit 5 geregelt. Durch diese Regelung wird eine besonders gleichmäßige Schichtdickenverteilung in Vorschubrichtung V erreicht. Prozessabweichungen zum Beispiel Änderungen der Schichtdicke S auf der Substratoberfläche 2 werden vom Sensor 6 und der Steuer- bzw. Regeleinheit 5 erkannt und durch ständiges Nachjustieren der Biegevorrichtungen 3 kompensiert. Diese kontinuierliche Nachjustierung wird im Folgenden adaptives Biegen oder adaptive Regelung genannt. Die Funktionsweise wird in den Beschreibungen zu 4 und 5 dargestellt. 2 schematically shows a coating device according to the invention 9 for coating curved substrate surfaces 2 with adaptively bendable coating rollers 1 , The coating device 9 consists of a flexible coating roller 1 , each with a bending device 3 at the two ends of the roller, a power supply, for example in the form of a hydraulic pump 4 , for generating the bending moments M1 and M2 with the bending devices 3 , a control unit 5 for controlling the bending moments M1 and M2, a sensor 6 that with the control unit 5 is connected, a pressing device 7 and a metering device 8th , In the embodiment shown here by way of example, that of the bending device 3 required energy for applying the bending moments M1 and M2 via a hydraulic pump 4 fed. In a particularly advantageous embodiment, a coating-compatible medium, such as, for example, HFA (polyglycol in water emulsion), is used here as the hydraulic fluid. This is particularly advantageous if leaks occur due to wear and thus there is a risk of contaminating the coating material. Of course, other hydraulic media or other forms of power supply, such as compressed air or electrical energy, can be used. The bending device 3 generated from the via the hydraulic pump 4 provided energy according to the control commands from the control unit 5 the bending moments M1 and M2 at the ends of the coating roll 1 , The magnitude of the bending moments M1 and M2 is determined by the control unit 5 for example calculated on the basis of programmed data. The tax or regulation unit 5 transmits corresponding signals to the bending device 3 , The coating roller 1 is bent more or less depending on the signal. When the coating roller 1 over the substrate surface 2 is moved, the curvature of the substrate surface can be 2 to change. The change of this curvature is made by the control unit 5 in the calculation of the bending of the coating roller 1 considered. The pressing device 7 pushes the coating roller 1 with a defined force F on the substrate surface 2 , In the embodiment shown here, the pressing device 7 from a spring. Alternative embodiments of the pressing device 7 , for example, pneumatic pressure cylinders, by the control unit 5 are regulated, are also possible and depending on the coating task, an advantage. About the dosing unit 8th becomes the coating roller 1 continuously supplied coating material in the exact amount required. In the example shown here, the coating roller 1 perpendicular to the projection plane in a rolling motion over the substrate surface 2 emotional. This feed motion V, for example, in a particularly preferred embodiment via a 6-axis robot, not shown here, which advantageously via the control unit 5 can be controlled. The dosing device 8th guides the rotating coating roller 1 continuous coating material. By the rolling movement of the coating roller 1 the coating material reaches the substrate surface 2 , The coating roller 1 is during the feed movement V on the Andrückvorrichtung 7 continuously on the substrate surface 2 pressed so that the entire substrate surface 2 can be uniformly coated with coating material. In a particularly advantageous embodiment, not shown here, this pressing force F is produced by the control unit 5 regulated. By this regulation, a particularly uniform layer thickness distribution in the feed direction V is achieved. Process deviations, for example, changes in the layer thickness S on the substrate surface 2 be from the sensor 6 and the control unit 5 recognized and by constant readjustment of the bending devices 3 compensated. This continuous readjustment is hereafter adaptive bending or adaptive Called regulation. The functionality is described in the descriptions 4 and 5 shown.
3 zeigt schematisch die Detaildarstellung einer Biegevorrichtung 3 der Beschichtungswalze 1 in einem Schnitt. Dargestellt ist hier nur die linke Seite der Beschichtungswalze 1. Die rechte Seite ist entsprechend symmetrisch aufgebaut und funktioniert analog. Die Beschichtungswalze 1 ist im Bereich der Achslager 1.2 über die Drehlager 3.1 und 3.3 drehbar gelagert. Das Drehlager 3.1 stützt sich über das konzentrisch angeordnete Biegelager 3.2 am Lagergehäuse 3.7 ab. Das Drehlager 3.3 stützt sich über einen Stützring 3.4 an der Kolbenstange 3.5 des Zylinders 3.6 ab, dessen Gehäuse fest mit dem Lagergehäuse 3.7 verbunden ist. Der Zylinder 3.6 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Hydraulikzylinder. Das Lagergehäuse 3.7 ist mit der Andrückvorrichtung 7 verbunden. Die Steuer- bzw. Regeleinheit 5 steuert über einen Steuerimpuls das Proportionalventil 3.8. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei diesem Steuerimpuls um ein analoges Signal, beispielsweise um eine bestimmte elektrische Spannung. Anhand der Höhe dieser elektrischen Spannung wird dem Zylinder 3.6, proportional zur Höhe der elektrischen Spannung des Steuerimpulses, über das Proportionalventil 3.8 eine bestimmte Energiemenge zugeführt. Ein Steuerimpuls mit einer hohen elektrischen Spannung betätigt das Proportionalventil 3.8 in der Weise, dass dem Zylinder 3.6 eine hohe Energiemenge zur Verfügung gestellt wird. Eine niedrige elektrische Spannung des Steuerimpulses von der Steuer- bzw. Regeleinheit 5 betätigt das Proportionalventil 3.8 in der Weise, dass dem Zylinder 3.6 eine niedrige Energiemenge zur Verfügung gestellt wird. Derartige Proportionalventile sind vom Stand der Technik her bekannt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel steuert das Proportionalventil 3.8 den Druck einer Hydraulikflüssigkeit, der über die Pumpe 4 erzeugt wird. Im Gehäuse des Zylinders 3.6, welcher mit dem Lagergehäuse 3.7 fest verbunden ist, baut sich ein Druck P entsprechend dem Steuerimpuls von der Steuer- bzw. Regeleinheit 5 auf. Der Druck P im Zylinder 3.6 wirkt auf die Kolbenfläche der Kolbenstange 3.5 und kann mit einem Sensor 6, der mit der Steuer- bzw. Regeleinheit 5 verbunden ist, überwacht werden. Die Kolbenstange 3.5 überträgt die Druckkraft P auf den Stützring 3.4. Der Stützring 3.4 überträgt diese Druckkraft über das Drehlager 3.3 auf das Achslager 1.2 der Beschichtungswalze 1. Ein höherer Druck P auf die Kolbenstange 3.5 verschiebt den Stützring 3.4 relativ zur Mittelachse des Lagergehäuses 3.7. Hierdurch verschiebt sich auch das Achslager 1.2 im Bereich des Drehlagers 3.3. Demgegenüber verschiebt sich das Achslager 1.2 im Bereich des Drehlagers 3.1 nicht, da es sich über das konzentrisch angeordnete Biegelager 3.2 am Lagergehäuse 3.7 abstützt. Über den Hebelarm zwischen den Drehlagern 3.1 und 3.3 baut sich ein Biegemoment M1 auf, welches die Beschichtungswalze 1 auf dem dargestellten linken Teil biegt. Der rechte Teil der Beschichtungswalze 1 kann in gleicher Weise über das Biegemoment M2 gebogen werden und ist hier nicht dargestellt. Das Drehlager 3.2 dient dabei als Drehpunkt für das Biegemoment M1. Die Drehlager 3.1 und das Biegelager 3.2 sind in dem hier dargestellten Beispiel konzentrisch übereinander angeordnet. Diese Lagerkombination aus 3.1 und 3.2 kann beispielsweise als Pendelkugellager ausgeführt sein. Solche Pendelkugellager sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden üblicherweise verwendet, um Fluchtungsfehler einer sich drehenden Welle auszugleichen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel bewirkt ein solches Lager, dass sich die Beschichtungswalze 1 beim Biegeprozess ohne zu klemmen drehen kann. Je größer der Druck P im Zylinder 3.6 ist, desto mehr verschiebt die Kolbenstange 3.5 das Achslager 1.2 im Bereich des Drehlagers 3.3 und desto größer ist das Biegemoment M1 und die dadurch resultierende Biegung der Beschichtungswalze 1. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen kann der Zylinder 3.6 durch einen Druckluftzylinder oder durch eine elektrische Verstelleinheit ersetzt werden, welche auf den Stützring 3.4 drücken. Aufgrund der benötigten Kräfte zur Biegung der Beschichtungswalze 1 hat sich gezeigt, dass ein hydraulischer Verstellmechanismus besonders vorteilhaft ist. In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform kann ein weiterer Zylinder 3.6 dazu benutzt werden, ein Biegemoment M1 zu erzeugen, dass dem Biegemoment M1 in 3 entgegengesetzt wirkt. Dieser Zylinder 3.6 müsste hierzu spiegelsymmetrisch auf der gegenüberliegenden Seite der Beschichtungswalze 1 angeordnet werden. 3 schematically shows the detail of a bending device 3 the coating roller 1 in a cut. Shown here is only the left side of the coating roller 1 , The right side is correspondingly symmetrical and works analogously. The coating roller 1 is in the area of axle bearings 1.2 over the pivot bearings 3.1 and 3.3 rotatably mounted. The pivot bearing 3.1 is supported by the concentrically arranged bending bearing 3.2 on the bearing housing 3.7 from. The pivot bearing 3.3 is supported by a support ring 3.4 on the piston rod 3.5 of the cylinder 3.6 whose housing is fixed to the bearing housing 3.7 connected is. The cylinder 3.6 is a hydraulic cylinder in the embodiment shown here. The bearing housing 3.7 is with the pressing device 7 connected. The control unit 5 controls the proportional valve via a control pulse 3.8 , In a particularly preferred embodiment, this control pulse is an analog signal, for example a specific electrical voltage. Based on the amount of this electrical voltage is the cylinder 3.6 , proportional to the magnitude of the electrical voltage of the control pulse, via the proportional valve 3.8 supplied a certain amount of energy. A control pulse with a high electrical voltage actuates the proportional valve 3.8 in the way that the cylinder 3.6 a large amount of energy is made available. A low electrical voltage of the control pulse from the control unit 5 actuates the proportional valve 3.8 in the way that the cylinder 3.6 a low amount of energy is provided. Such proportional valves are known from the prior art. In the embodiment shown here controls the proportional valve 3.8 the pressure of a hydraulic fluid passing through the pump 4 is produced. In the housing of the cylinder 3.6 , which with the bearing housing 3.7 is firmly connected, builds a pressure P corresponding to the control pulse from the control unit 5 on. The pressure P in the cylinder 3.6 acts on the piston surface of the piston rod 3.5 and can with a sensor 6 that with the control unit 5 connected to be monitored. The piston rod 3.5 transfers the pressure P to the support ring 3.4 , The support ring 3.4 transfers this pressure force via the pivot bearing 3.3 to the axlebox 1.2 the coating roller 1 , A higher pressure P on the piston rod 3.5 moves the support ring 3.4 relative to the central axis of the bearing housing 3.7 , This also shifts the axle box 1.2 in the area of the pivot bearing 3.3 , In contrast, the axlebox shifts 1.2 in the area of the pivot bearing 3.1 not, because it is about the concentrically arranged Biegelager 3.2 on the bearing housing 3.7 supported. About the lever arm between the pivot bearings 3.1 and 3.3 builds a bending moment M1, which is the coating roller 1 bends on the left part shown. The right part of the coating roller 1 can be bent in the same way on the bending moment M2 and is not shown here. The pivot bearing 3.2 serves as a fulcrum for the bending moment M1. The pivot bearings 3.1 and the flexure bearing 3.2 are arranged concentrically one above the other in the example shown here. This camp combination 3.1 and 3.2 can for example be designed as a self-aligning ball bearings. Such self-aligning ball bearings are known from the prior art. They are commonly used to compensate for misalignment of a rotating shaft. In the embodiment shown here causes such a bearing that the coating roller 1 can turn during the bending process without jamming. The greater the pressure P in the cylinder 3.6 is, the more the piston rod shifts 3.5 the axlebox 1.2 in the area of the pivot bearing 3.3 and the greater is the bending moment M1 and the resulting bending of the coating roll 1 , In further embodiments, not shown, the cylinder 3.6 be replaced by a pneumatic cylinder or by an electric adjustment, which on the support ring 3.4 to press. Due to the forces required to bend the coating roller 1 It has been found that a hydraulic adjusting mechanism is particularly advantageous. In an embodiment not shown here, another cylinder 3.6 be used to generate a bending moment M1 equal to the bending moment M1 in 3 acts opposite. This cylinder 3.6 this would have mirror symmetry on the opposite side of the coating roller 1 to be ordered.
4 zeigt schematisch eine adaptive Regelung als offener Regelkreis, nachfolgend Steuerung genannt, bestehend aus Steuereinheit 5, Biegevorrichtung 3 bzw. Andrückvorrichtung 7. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit 5 eine programmierbare Steuerung. Aufgabe der Steuerung ist, den Beschichtungsprozess zu steuern. Insbesondere sind von dieser Steuereinheit 5 die Biegung der Walzen entsprechend der Ist-Kontur der Substratoberfläche 2 und/oder die Schichtdicke S der erzeugten Beschichtung auf der Substratoberfläche 2 und/oder die Andrückkraft F der Beschichtungswalze 1 auf die Substratoberfläche 2 zu steuern. Aufgaben der in 2 dargestellten Beschichtungsvorrichtung 9 sind die gleichmäßige Beschichtung einer sich ändernden Substratoberfläche 2 mit definierter Schichtdicke S. Die Schichtdicke S und deren Verteilung hängt davon ab, mit welcher Andrückkraft F die Beschichtungswalze 1 auf die Substratoberfläche 2 gedrückt wird, sowie von der Genauigkeit, mit der sich die Kontur der Beschichtungswalze 1 an die Substratoberfläche 2 anschmiegt. Die Kontur der Beschichtungswalze 1 ergibt sich in der bereits beschriebenen Art und Weise durch Erzeugung bestimmter Biegemomente M1 und M2 an den Enden der Beschichtungswalze 1 über die Biegevorrichtung 3 (vergleiche 3). Die Biegemomente M1 und M2, werden durch entsprechende Drücke P im Zylinder 3.6 erzeugt. Durch Beschichtungsversuche wird ermittelt, welche Andrückkraft F, bzw. welcher Druck P im Zylinder 3.6 (siehe 3) zu einer definierten, möglichst gleichmäßigen Schichtdickenverteilung in Vorschubrichtung V der Beschichtungswalze 1 führt. Alternativ können diese Werte (F und P) auch beispielsweise durch Simulation anhand eines CAD Konstruktionsmodells des Werkstückes ermittelt werden. Der Druck P und die Andrückkraft F werden in Abhängigkeit von der Position X der Beschichtungswalze 1 auf der Substratoberfläche 2 vorteilhafterweise in einem Software Programm dokumentiert. Dieses Programm liefert der Steuereinheit 5 die nötigen Informationen, insbesondere bei welcher Position der Beschichtungswalze 1 auf der Substratoberfläche 2 welcher Druck P und welche Andrückkraft F eingestellt werden sollen. Das Programm beinhaltet insbesondere die Daten der Sollwerte für den Beschichtungsprozess, wie in 4 dargestellt. Anhand dieser Sollwerte errechnet die Steuereinheit 5 für jede Position X der Beschichtungswalze 1 auf der Substratoberfläche 2 die nötigen Einstellwerte für die Biegevorrichtung 3 und die Andrückvorrichtung 7. Außerdem kann die Steuereinheit 5 einen hier nicht dargestellten 6-Achsen Roboter steuern. Die Steuereinheit 5 teilt dem Roboter mit, welche Position K die Beschichtungswalze 1 ansteuern soll und liefert hierzu die benötigten Einstellungen des Drucks P und der Andrückkraft F. Vorteilhafterweise wird als Steuereinheit 5 eine Robotersteuerung verwendet, die den gesamten Beschichtungsprozess steuert. Die Biegevorrichtung 3, sowie die Andrückvorrichtung 7 und der hier nicht dargestellte Roboter zum Positionieren der Beschichtungswalze 1, stellen den Beschichtungsprozess ein. Der Dosierprozess des Beschichtungsmaterials kann abhängig von der Ausführung der Dosiervorrichtung 8 selbstdosierend sein, oder über die Steuereinheit 5 gesteuert werden. 4 schematically shows an adaptive control as open loop, hereinafter called control, consisting of control unit 5 , Bending device 3 or pressing device 7 , In a particularly preferred embodiment, the control unit 5 a programmable controller. The task of the controller is to control the coating process. In particular, from this control unit 5 the bending of the rolls according to the actual contour of the substrate surface 2 and / or the layer thickness S of the produced coating on the substrate surface 2 and / or the pressing force F of the coating roller 1 on the substrate surface 2 to control. Tasks of in 2 illustrated coating device 9 are the uniform coating of a changing substrate surface 2 with a defined layer thickness S. The layer thickness S and its distribution depend on which pressing force F the coating roller 1 on the substrate surface 2 is pressed, as well as the accuracy with which the contour of the coating roller 1 to the substrate surface 2 snugly. The contour of the coating roller 1 results in the manner already described by generating certain bending moments M1 and M2 to the Ends of the coating roller 1 over the bending device 3 (see 3 ). The bending moments M1 and M2, by corresponding pressures P in the cylinder 3.6 generated. Coating tests determine which pressing force F or which pressure P in the cylinder 3.6 (please refer 3 ) to a defined, uniform as possible layer thickness distribution in the feed direction V of the coating roller 1 leads. Alternatively, these values (F and P) can also be determined, for example, by simulation using a CAD design model of the workpiece. The pressure P and the pressing force F become dependent on the position X of the coating roller 1 on the substrate surface 2 advantageously documented in a software program. This program supplies the control unit 5 the necessary information, especially at which position of the coating roller 1 on the substrate surface 2 which pressure P and which pressing force F should be set. In particular, the program contains the data of the setpoints for the coating process, as in 4 shown. Based on these setpoints, the control unit calculates 5 for each position X of the coating roller 1 on the substrate surface 2 the necessary settings for the bending device 3 and the pressing device 7 , In addition, the control unit 5 control a 6-axis robot, not shown here. The control unit 5 tells the robot what position K the coating roller 1 should control and supplies the required settings of the pressure P and the pressing force F. Advantageously, as a control unit 5 uses a robot controller that controls the entire coating process. The bending device 3 , as well as the pressing device 7 and the robot not shown here for positioning the coating roller 1 , set the coating process. The metering process of the coating material may depend on the design of the metering device 8th be self-dosing, or via the control unit 5 to be controlled.
Der Beschichtungsprozess wird in dieser Anordnung von der Steuereinheit 5 nicht überwacht. Es wird nicht berücksichtigt, ob die eingestellten Sollwerte auch tatsächlich erreicht sind. Vorteil der hier dargestellten Ausführungsform ist der einfache Aufbau. Nachteil dieser Anordnung ist die fehlende Kontrolle der Schichtdicke S und deren Verteilung. Es wird unter anderem nicht berücksichtigt, dass jedes Werkstück in der Praxis Fertigungstoleranzen, wie beispielweise Formabweichungen hat. Die Steuereinheit 5 stellt für jede Position X der Beschichtungswalze 1 fest vorgegebene Sollwerte ein, ohne auf die Fertigungstoleranzen Rücksicht zu nehmen. Sollten diese Fertigungstoleranzen zu groß sein, können Beschichtungsschwankungen oder sogar unbeschichtete Stellen auf der Substratoberfläche 2 entstehen. Daraus ergibt sich, dass bei zu großen Fertigungstoleranzen die Anordnung aus 4 nicht geeignet ist.The coating process is performed in this arrangement by the control unit 5 not monitored. It is not taken into account whether the set target values have actually been reached. Advantage of the embodiment shown here is the simple structure. Disadvantage of this arrangement is the lack of control of the layer thickness S and their distribution. It is not taken into account, among other things, that each workpiece in practice has manufacturing tolerances, such as form deviations. The control unit 5 For each position, X represents the coating roller 1 fixed preset values, without taking into account the manufacturing tolerances. Should these manufacturing tolerances be too great, coating variations or even uncoated spots on the substrate surface may occur 2 arise. It follows that if too large manufacturing tolerances, the arrangement of 4 not suitable.
5 zeigt schematisch eine adaptive Regelung als geschlossener Regelkreis. Der zusätzliche Sensor 6 in dieser Anordnung ermöglicht eine Überwachung des Beschichtungsprozesses. 5 schematically shows an adaptive closed-loop control. The additional sensor 6 in this arrangement allows monitoring of the coating process.
Zur Überwachung des Beschichtungsprozesses eignen sich verschiedene Prozessparameter, insbesondere der Druck P, die Andrückkraft F, die Schichtdicke S und die Position der Beschichtungswalze X. Es können ein oder mehrere Sensoren 6 zur Überwachung des Beschichtungsprozesses eingesetzt werden. In 5 ist beispielhaft nur ein Sensor 6 zur Überwachung eines Prozessparameters schematisch dargestellt. In einer hier nicht dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführung werden mehrere Sensoren 6 für die Überwachung mehrerer Prozessparameter eingesetzt. Beispielsweise kann mit dem in 3 dargestellten Drucksensor 6 der Druck P in der Biegevorrichtung 3 überwacht werden. Ferner kann mit einer nicht dargestellten Drucksensorik die Andrückvorrichtung 7 überwacht werden. Sowohl der Druck P, als auch die Andrückkraft F, liefern nur indirekt Aufschluss über die Qualität der Beschichtung. Besonders vorteilhaft ist es daher, wenn insbesondere die Schichtdicke S über den Sensor 6 überwacht wird, da diese Information unmittelbar Aufschluss über die Beschichtungsqualität gibt. Schichtdickenmesssysteme zur Online-Überwachung des Beschichtungsprozesses sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ferner kann beispielsweise über Wegmesssysteme am nicht dargestellten Roboter die tatsächliche Position X der Beschichtungswalze 1 überwacht werden. Derartige Wegmesssysteme sind beispielsweise Inkremental-Wegmesssysteme mit sehr hoher Auflösung, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Die vom Sensor 6 bzw. von den Sensoren 6 ermittelten Ist-Werte P, F, S bzw. X werden am Eingang der Regeleinheit 5 mit den jeweiligen Sollwerten verglichen. Abweichungen der Ist-Werte von diesen Sollwerten werden von der Regeleinheit 5 erkannt und der Beschichtungsprozess wird über die Biegevorrichtung 3 und die Andrückvorrichtung 7 bzw. über den hier nicht dargestellten Roboter zur Steuerung der Vorschubbewegung der Beschichtungswalze 1 nachgeregelt. Hierdurch können auch Formabweichungen der Werkstückoberfläche von der programmierten Sollkontur erkannt und ausgeglichen werden. Dies führt zu gleichmäßigeren Schichtdicken und damit zu einer höheren Qualität der Beschichtung, allerdings auch zu einem technisch höheren Aufwand.Various process parameters, in particular the pressure P, the pressing force F, the layer thickness S and the position of the coating roller X are suitable for monitoring the coating process. One or more sensors may be used 6 be used to monitor the coating process. In 5 is an example only a sensor 6 to monitor a process parameter shown schematically. In a particularly advantageous embodiment not shown here, several sensors are used 6 used for monitoring several process parameters. For example, with the in 3 illustrated pressure sensor 6 the pressure P in the bending device 3 be monitored. Furthermore, with a pressure sensor, not shown, the pressing device 7 be monitored. Both the pressure P, and the pressing force F, provide only indirect information about the quality of the coating. It is therefore particularly advantageous if in particular the layer thickness S via the sensor 6 is monitored, since this information gives immediate information about the coating quality. Coating thickness measurement systems for online monitoring of the coating process are known from the prior art. Furthermore, the actual position X of the coating roller can be used, for example, via path measuring systems on the robot (not shown) 1 be monitored. Such path measuring systems are, for example, very high-resolution incremental displacement measuring systems, which are known from the prior art. The from the sensor 6 or from the sensors 6 determined actual values P, F, S or X are at the input of the control unit 5 compared with the respective setpoints. Deviations of the actual values from these nominal values are determined by the control unit 5 detected and the coating process is via the bending device 3 and the pressing device 7 or via the robot, not shown here, for controlling the advancing movement of the coating roller 1 readjusted. As a result, form deviations of the workpiece surface from the programmed nominal contour can be detected and compensated. This leads to more uniform layer thicknesses and thus to a higher quality of the coating, but also to a technically higher cost.
6 zeigt schematisch eine Dosiervorrichtung 8 mit einer biegbaren Dosierwalze 8.2. Der Anpressdruck bzw. der Dosierspalt 8.3 zwischen der Dosierwalze 8.2 und der Beschichtungswalze 1 beeinflusst die Lackauftragsmenge auf die Substratoberfläche 2. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Dosierung des Beschichtungsmaterials über eine biegbare Dosierwalze 8.2. Da die Beschichtungswalze 1 sich kontinuierlich in Vorschubrichtung V an die Kontur der Substratoberfläche 2 anpasst und weil der Dosierspalt 8.3 zwischen der Beschichtungswalze 1 und der Dosierwalze 8.2 zu Erzielung einer gleichmäßigen Schichtdicke S ein konstantes Maß in Längsrichtung der beiden Walzen 1 und 8.2 haben muss, ist auch die Kontur der Dosierwalze 8.2 kontinuierlich an die Kontur der Beschichtungswalze 1 anzupassen. Hierzu kann eine Biegevorrichtung mit entsprechender Regelung analog zu 3 verwendet werden. Das Beschichtungsmaterial wird mit einer hier nicht näher dargestellten Zuführeinheit (Rakelkasten oder Gießkopf) 8.1 auf die Dosierwalze 8.2 gleichmäßig aufgetragen. Die Dosierwalze 8.2 wird hierbei kontinuierlich gedreht. Diese Drehbewegung kann gleich oder gegenläufig zur Beschichtungswalze 1 erfolgen. Für den Reverse Lauf der Dosierwalze 8.2 wird ein zusätzlicher, hier nicht dargestellter Drehantrieb benötigt. Durch den Reverse Lauf oder durch unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten zwischen der Beschichtungswalze 1 und der Dosierwalze 8.2, kann der Materialabriss zwischen den beiden Walzen 1 und 8.2 reduziert werden und es entsteht ein Glättungseffekt der Beschichtungsoberfläche. Um die Walzstruktur der Beschichtungsoberfläche weiter zu reduzieren, kann zusätzlich die Beschichtungswalze 1 gegenläufig zur Vorschubrichtung V betrieben werden. Durch dieses sogenannte Reverse Coating Verfahren erzielt man sehr glatte, nahezu strukturfreie Beschichtungsoberflächen. In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform können zur Verarbeitung von zweikomponentigen Beschichtungsmaterialien zwei hintereinander geschaltete Dosierwalzen eingesetzt werden. 6 shows schematically a metering device 8th with a bendable dosing roller 8.2 , The contact pressure or dosing gap 8.3 between the metering roller 8.2 and the coating roller 1 influences the amount of paint applied to the substrate surface 2 , In the embodiment illustrated here, the metering of the coating material takes place via a bendable metering roller 8.2 , There the coating roller 1 continuously in the feed direction V to the contour of the substrate surface 2 adapts and because of the metering gap 8.3 between the coating roller 1 and the metering roller 8.2 to obtain a uniform layer thickness S a constant measure in the longitudinal direction of the two rolls 1 and 8.2 must have, is also the contour of the metering roller 8.2 continuously to the contour of the coating roller 1 adapt. For this purpose, a bending device with appropriate control analogous to 3 be used. The coating material is mixed with a feed unit not shown here (doctor box or pouring head) 8.1 on the metering roller 8.2 evenly applied. The metering roller 8.2 is rotated continuously. This rotational movement can be equal or opposite to the coating roller 1 respectively. For the reverse run of the metering roller 8.2 an additional, not shown here, rotary drive is required. By reverse running or by different peripheral speeds between the coating roller 1 and the metering roller 8.2 , the material may tear between the two rollers 1 and 8.2 be reduced and there is a smoothing effect of the coating surface. In order to further reduce the rolling structure of the coating surface, the coating roller may additionally be used 1 operated in opposite directions to the feed direction V. This so-called reverse coating process achieves very smooth, almost structure-free coating surfaces. In an embodiment not shown here, two metering rollers connected in series can be used for processing two-component coating materials.
7 zeigt schematisch eine Dosiervorrichtung 8 mit einem Riemen 8.4. Bei dem Riemen 8.4 handelt es sich insbesondere um einen elastischen Endlosflachriemen, der über die biegbare Beschichtungswalze 1 und die Dosierwalze 8.2 geführt ist. Bei Materialien mit sehr kurzer Topfzeit könnte es von Vorteil sein, anstelle des umlaufenden geschlossenen Riemens 8.4 ein nicht geschlossenes Rollenmaterial einzusetzen. Dieses Rollenmaterial wird in einer hier nicht dargestellten Ausführungsform im Bereich der Dosierwalze 8.2 zugeführt und nach der Beschichtungswalze 1 wieder abgeführt und entsorgt. Im Gegensatz zum umlaufenden Riemen 8.4 ist bei Einsatz von Rollenmaterial anstelle eines Riemens 8.4 die Verschmutzung durch ausgehärtetes Material geringer. Somit ist die Gefahr von Beschichtungsstörungen ausgeschlossen. Aus Gründen der Anschaulichkeit des Dosierprozesses wird im Folgenden der Beschichtungsprozess mit einem umlaufenden Riemen 8.4 beschrieben. Die Dosierwalze 8.2 ist aus Vereinfachungsgründen mit einer starren Drehachse ausgerüstet, kann aber auch als biegbare Walze ausgeführt sein. Der elastische Riemen 8.4 wird mit einer Spannvorrichtung 8.5 auf Spannung gebracht, so dass sich der Riemen 8.4 an die Kontur der biegbaren Beschichtungswalze 1 anschmiegen kann. Die Spannvorrichtung 8.5 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine federbelastete Spannrolle 8.6 gebildet. Die Dosierwalze 8.2 und die Beschichtungswalze 1 drehen sich gleichlaufend. Die Beschichtungswalze 1 kann im Gleich- oder Gegenlaufbetrieb zur Vorschubrichtung V betrieben werden, wodurch auf die Glattheit der Beschichtungsoberfläche Einfluss genommen werden kann. Das Beschichtungsmaterial wird über eine hier nicht näher dargestellte Zuführeinheit (Rakelkasten oder Gießkopf) 8.1 zugeführt. In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsformen, kann die Spannung des Riemens 8.4 über eine regelbare Spannvorrichtung 8.5, welche von der Steuer- bzw. Regeleinheit 5 geregelt wird, verändert werden. Bei der Spannrolle 8.6 kann es sich um eine starre oder biegbare Walze handeln. Mit einer biegbaren Spannrolle 8.6 können eventuelle Faltenbildungen im Riemen 8.4 kompensiert werden. Natürlich sind alternativ Ausführungsformen ohne Spannrolle 8.6 möglich. Die Riemenspannung muss in einem solchen Fall durch Regulierung des Abstandes zwischen der Beschichtungswalze 1 und der Dosierwalze 8.2 geregelt/variiert werden. 7 shows schematically a metering device 8th with a belt 8.4 , At the belt 8.4 In particular, it is an endless elastic flat belt that passes over the pliable coating roller 1 and the metering roller 8.2 is guided. For materials with a very short pot life it could be an advantage, instead of the revolving closed belt 8.4 to use a non-closed roll material. This roll material is in an embodiment not shown here in the dosing roller 8.2 fed and after the coating roller 1 discharged again and disposed of. In contrast to the rotating belt 8.4 is when using roll material instead of a belt 8.4 less soiling due to hardened material. Thus, the risk of coating problems is excluded. For reasons of clarity of the dosing process, the coating process with a rotating belt will be described below 8.4 described. The metering roller 8.2 is equipped for reasons of simplification with a rigid axis of rotation, but can also be designed as a bendable roller. The elastic belt 8.4 comes with a tensioning device 8.5 put on tension, so that the belt 8.4 to the contour of the flexible coating roller 1 can cling to. The tensioning device 8.5 is in the embodiment shown here by a spring-loaded tensioner 8.6 educated. The metering roller 8.2 and the coating roller 1 turn concurrently. The coating roller 1 can be operated in the same or in opposite operation to the feed direction V, whereby the smoothness of the coating surface can be influenced. The coating material is fed via a feed unit, not shown here (doctor box or pouring head) 8.1 fed. In further, not shown embodiments, the tension of the belt 8.4 via a controllable tensioning device 8.5 which of the control unit 5 is regulated, changed. At the tension roller 8.6 it can be a rigid or bendable roller. With a bendable tension pulley 8.6 can any wrinkles in the belt 8.4 be compensated. Of course, alternative embodiments are without tension roller 8.6 possible. The belt tension must in such a case by regulation of the distance between the coating roller 1 and the metering roller 8.2 be regulated / varied.
8 zeigt schematisch einen Riemen 8.4 mit Profilierung 8.7 in einem Schnitt. Der Riemen 8.4 kann auf der Außenseite entweder glatt oder mit einem Profil versehen sein. Mit einem glatten Profil kann eine sehr hohe Oberflächenqualität erreicht werden. Mit einer profilierten Außenseite, wie im Schnitt A-A dargestellt, können größere Lackauftragsmengen und höhere Lackschichtdicken pro Auftragsvorgang realisiert werden, da über die sägezahnförmigen Rillen zusätzliches Lackmaterial aufgenommen werden kann. Allerdings führen diese Rillen zu einer möglicherweise unerwünschten Struktur in der Beschichtungsoberfläche. Je nach Geometrie der Profilierung 8.7 können auch vorteilhafte Oberflächenstrukturen dargestellt werden. Über die Oberflächenstruktur der Riemenaußenseite können sowohl die Eigenschaften der Beschichtungsoberfläche, als auch die Eigenschaften der Riemenoberfläche gezielt beeinflusst werden. Beispielsweise könnten über eine entsprechende Mikrostrukturierung auch die Trenneigenschaften beim Abrollen der Beschichtungswalze 1 vom Beschichtungsmaterial positiv beeinflusst werden. Optional könnte eine hier nicht dargestellte zusätzliche Beschichtung auf der Riemenaußenseite die Trennwirkung zwischen Riemen 8.4 und Beschichtungsmaterial beim Applizieren weiter verbessert werden. Das Riemenmaterial wird entsprechend den Anforderungen aus der Beschichtungsaufgabe ausgewählt. Insbesondere können die Elastizitätseigenschaften und die Oberflächenenergie des Riemenmaterials den Anforderungen des Beschichtungsprozesses entsprechend gewählt werden. 8th schematically shows a belt 8.4 with profiling 8.7 in a cut. The belt 8.4 can be either smooth or profiled on the outside. With a smooth profile, a very high surface quality can be achieved. With a profiled outside, as shown in section AA, larger amounts of paint application and higher coating thickness per order process can be realized because on the sawtooth grooves additional paint material can be added. However, these grooves lead to a possibly undesirable structure in the coating surface. Depending on the geometry of the profiling 8.7 also advantageous surface structures can be represented. The surface structure of the outside of the belt can be used to influence the properties of the coating surface as well as the properties of the belt surface. For example, via a corresponding microstructuring, the release properties during unrolling of the coating roller could also be achieved 1 be positively influenced by the coating material. Optionally, an additional coating (not shown here) on the outside of the belt could have the separating effect between the belts 8.4 and coating material during application further improved. The belt material is selected according to the requirements of the coating task. In particular, the elasticity properties and the surface energy of the belt material can be selected according to the requirements of the coating process.
9 zeigt schematisch die Konturanpassung einer Beschichtungswalze 1 an die sich verändernde Substratoberfläche 2 eines Werkstückes. Das Prinzip der Konturanpassung wird in der Prinzipdarstellung anhand von zwei unterschiedlichen Positionen A und B der Beschichtungswalze 1 auf der Substratoberfläche 2 dargestellt. Die Beschichtungswalze 1 wird in diesem Beispiel in Vorschubrichtung V über das Werkstück geführt. Schnitt A-A zeigt die Kontur der Substratoberfläche 2 in der Position A. In diesem Fall ist die Substratoberfläche 2 in der Position A konkav gekrümmt. Die Beschichtungswalze 1 ist über die Biegevorrichtung 3 so gebogen, dass sie sich der Kontur der Substratoberfläche 2 anschmiegt. Beim Erreichen der Position B ist die Substratoberfläche 2 konvex gekrümmt. Die Beschichtungswalze 1 wird über die Biegevorrichtung 3 so gebogen, dass sich die Kontur der Beschichtungswalze 1 an die konvexe Substratoberfläche 2 anschmiegt. Die Biegemomente M1 und M2 wirken in Position B in der entgegengesetzten Richtung zu Position A. Ein Werkstück mit sich ändernder Kontur der Substratoberfläche könnte beispielsweise das Rotorblatt einer Windenergieanlage sein. Der Profilquerschnitt eines solchen Rotorblattes ändert sich stetig, ausgehend von der Rotornabe bis zur Flügelspitze. Die beschriebene Erfindung ermöglicht eine Konturanpassung der Beschichtungswalze 1 an den jeweiligen Profilquerschnitt. 9 shows schematically the contour adjustment of a coating roller 1 to the changing substrate surface 2 a workpiece. The principle of contour adjustment is shown in the schematic representation of two different positions A and B of the coating roller 1 on the substrate surface 2 shown. The coating roller 1 is guided over the workpiece in the feed direction V in this example. Section AA shows the contour of the substrate surface 2 in position A. In this case, the substrate surface is 2 concavely curved in position A. The coating roller 1 is about the bending device 3 bent so that they conform to the contour of the substrate surface 2 snugly. When reaching position B, the substrate surface is 2 convexly curved. The coating roller 1 is about the bending device 3 bent so that the contour of the coating roller 1 to the convex substrate surface 2 snugly. The bending moments M1 and M2 act in position B in the opposite direction to position A. A workpiece with a changing contour of the substrate surface could for example be the rotor blade of a wind energy plant. The profile cross-section of such a rotor blade changes continuously, starting from the rotor hub to the wing tip. The invention described enables a contour adjustment of the coating roller 1 at the respective profile cross section.
10 zeigt eine lokal zu beschichtende Substratoberfläche 2 eines beliebigen Werkstückes, beispielsweise das Rotorblatt einer Windkraftanlage. Häufig ist es die Aufgabe, nur Teilbereiche eines Werkstückes zu beschichten. Solche Teilbeschichtungen können besonders vorteilhaft mit den erfindungsgemäßen Beschichtungswalzen durchgeführt werden. Bei einer Walzenbeschichtung tritt kein Spritznebel (Overspray) auf, wie dieser zum Beispiel beim Airless-Verfahren bekannt ist. Um zu vermeiden, dass Spritznebel auf Bereiche gelangt, die nicht beschichtet werden sollen, müssen die nicht zu beschichtenden Flächen aufwändig maskiert werden. Beim Einsatz von Beschichtungswalzen entsteht kein Spritznebel. Eine Maskierung ist daher nicht erforderlich. Die lokal zu beschichtende Fläche muss abhängig von der Breite der Beschichtungswalze 1, sowie abhängig von den Elastizitätseigenschaften des Walzenmaterials (Biegbarkeit) und vom Profilquerschnitt der Substratoberfläche 2, in ein oder mehrere Beschichtungsbahnen 2.1 bis 2.n aufgeteilt werden. Diese Bahnen können beispielsweise, wie in 10 oben dargestellt, in Längsrichtung des Werkstückes, oder wie in 10 unten dargestellt, in Querrichtung des Werkstückes verlaufen. Die Aufteilung der zu beschichtenden Substratoberfläche 2 in Bahnen erfolgt so, dass die Beschichtung mit einem Geringstmaß an Beschichtungsaufwand und Prozesszeit durchgeführt werden kann. Die Aufteilung in möglichst wenige, lange Bahnen, wie in 10 oben dargestellt, ist im Hinblick auf die Prozesszeit besonders vorteilhaft, da das Werkzeug in diesem Prozess nur in geringem Maße neu angesetzt werden muss. Abhängig vom Profilquerschnitt der Substratoberfläche 2, insbesondere bei sehr stark gekrümmten Oberflächen und wenn die Elastizitätseigenschaften der Beschichtungswalze 1 nicht ausreichen, kann es notwendig sein, die Bahnen quer zu legen. Die Aufteilung der zu beschichtenden Substratoberfläche 2 wird vorteilhafterweise so durchgeführt, dass die Beschichtung mit einem Minimum an Prozesszeit durchgeführt werden kann. Eine andere Bahnenaufteilung, in einer für die Prozesszeit ungünstigeren Art und Weise, wird nur dann durchgeführt, wenn die Elastizität der Beschichtungswalze 1 keine ausreichende Anpassung an die Krümmung der Substratoberfläche 2 gestattet. 10 shows a substrate surface to be coated locally 2 any workpiece, such as the rotor blade of a wind turbine. It is often the task to coat only parts of a workpiece. Such partial coatings can be carried out particularly advantageously with the coating rollers according to the invention. In a roll coating, no spray mist occurs (overspray), as is known for example in the airless method. To avoid spray mist reaching areas that are not to be coated, surfaces that are not to be coated must be carefully masked. The use of coating rollers produces no spray mist. Masking is therefore not required. The area to be coated locally depends on the width of the coating roller 1 , as well as the elasticity properties of the roll material (bendability) and the profile cross-section of the substrate surface 2 , in one or more coating webs 2.1 to 2.n be split. These tracks can, for example, as in 10 shown above, in the longitudinal direction of the workpiece, or as in 10 shown below, run in the transverse direction of the workpiece. The division of the substrate surface to be coated 2 in webs is done so that the coating can be carried out with a minimum amount of coating and process time. The division into as few, long tracks, as in 10 shown above, is particularly advantageous in terms of process time, since the tool must be recalculated in this process only to a small extent. Depending on the profile cross section of the substrate surface 2 , especially in the case of very curved surfaces and if the elasticity properties of the coating roller 1 not sufficient, it may be necessary to lay the tracks across. The division of the substrate surface to be coated 2 is advantageously carried out so that the coating can be carried out with a minimum of processing time. Another web splitting, in a process less favorable for the process time, is only performed if the elasticity of the coating roller 1 insufficient adaptation to the curvature of the substrate surface 2 allowed.
11 zeigt schematisch das Prinzip einer mitlaufenden Trocknungseinheit 11 für strahlungsvernetzende Beschichtungsmaterialien. Insbesondere bei zweikomponentigen Beschichtungsmaterialien kann es vorkommen, dass Systeme mit besonders kurzer Topfzeit eingesetzt werden müssen. Eine kurze Topfzeit kann dazu führen, dass das Material in der Dosiereinheit 8 vernetzt, noch bevor es auf die Substratoberfläche 2 gelangt, bzw. es kann die verschiedenen Bauteile der Beschichtungsvorrichtung 9 derart verschmutzen, dass diese unbrauchbar werden und gewechselt werden müssen. Außerdem kann sich die Materialviskosität so weit erhöhen, dass keine befriedigende Beschichtungsqualität mehr erreicht werden kann. In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden Beschichtungsmaterialien eingesetzt, die strahlungsvernetzbar sind. Die Strahlungsenergie der Trocknungseinheit 11 wird auf die Bereiche der Substratoberfläche 2 gelenkt, die von der Beschichtungswalze 1 bereits beschichtet wurden. Die Vernetzung des Beschichtungsmaterials erfolgt erst, nachdem das Beschichtungsmaterial von der Beschichtungswalze 1 auf die Substratoberfläche 2 appliziert worden ist und nicht schon während des Dosier- oder Applikationsvorgangs. Die Trocknungseinheit 11 wird dabei vorteilhafterweise entweder mit der Beschichtungswalze 1 kontinuierlich mitgeführt, oder zum Beispiel mittels eines hier nicht dargestellten separaten Roboters nachgeführt. Über die Abschirmung 12 wird verhindert, dass die Beschichtungsvorrichtung 9 bestrahlt wird. Somit wird eine unkontrollierte Aushärtung des Materials in der Beschichtungsvorrichtung 9 vermieden. Strahlungsvernetzende Beschichtungsmaterialien sind Stand der Technik. Beispielsweise gibt es Beschichtungsmaterialien, die mit Hilfe von UV Strahlung vernetzt werden können. 11 schematically shows the principle of a running drying unit 11 for radiation-crosslinking coating materials. Especially with two-component coating materials, it may happen that systems with a particularly short pot life must be used. A short pot life can cause the material in the dosing unit 8th cross-linked even before it reaches the substrate surface 2 passes, or it can be the various components of the coating device 9 dirty so that they are unusable and must be changed. In addition, the viscosity of the material can increase to such an extent that satisfactory coating quality can no longer be achieved. In a particularly advantageous embodiment of the invention, coating materials are used which are radiation-crosslinkable. The radiant energy of the drying unit 11 is applied to the areas of the substrate surface 2 directed by the coating roller 1 already coated. The crosslinking of the coating material takes place only after the coating material from the coating roll 1 on the substrate surface 2 has been applied and not already during the dosing or application process. The drying unit 11 is advantageously either with the coating roller 1 continuously entrained, or tracked for example by means of a separate robot not shown here. About the shield 12 prevents the coating device 9 is irradiated. Thus, an uncontrolled curing of the material in the coating apparatus 9 avoided. Radiation-crosslinking coating materials are state of the art. For example, there are coating materials that can be crosslinked by means of UV radiation.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Beschichtungswalzecoating roll
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1.11.1
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Walzenmantelroll shell
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1.1.11.1.1
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elastisch biegsamer Kernelastically flexible core
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1.1.21.1.2
-
elastische Umhüllung außenelastic cladding outside
-
1.1.31.1.3
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CFK FasernCFRP fibers
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1.1.41.1.4
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elastische Umhüllung innenelastic cladding inside
-
1.21.2
-
AchslagerAchslager
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22
-
Substratoberflächesubstrate surface
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2.12.1
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Beschichtungsbahncoating line
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2.n2.n
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Beschichtungsbahnencoating tracks
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33
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Biegevorrichtungbender
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3.13.1
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Drehlager innenSwivel inside
-
3.23.2
-
Biegelagerflexure pivot
-
3.33.3
-
Drehlager außenPivot bearing outside
-
3.43.4
-
Stützringsupport ring
-
3.53.5
-
Kolbenstangepiston rod
-
3.63.6
-
Zylindercylinder
-
3.73.7
-
Lagergehäusebearing housing
-
3.83.8
-
Proportionalventilproportional valve
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44
-
hydraulische Pumpehydraulic pump
-
55
-
Steuer- bzw. RegeleinheitControl unit
-
66
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Sensorsensor
-
77
-
Andrückvorrichtungpressure device
-
88th
-
Dosiervorrichtungmetering
-
8.18.1
-
Zuführeinheit (Rakelkasten/Gießkopf)Feeding unit (doctoring box / pouring head)
-
8.28.2
-
Dosierwalzemetering
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8.38.3
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Dosierspaltmetering
-
8.48.4
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Riemenbelt
-
8.58.5
-
Spannvorrichtungjig
-
8.68.6
-
Spannrolle federbelastetTension pulley spring loaded
-
8.78.7
-
Profilierungprofiling
-
99
-
Beschichtungsvorrichtungcoater
-
1010
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Wechselvorrichtungchanging device
-
1111
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Trocknungseinheitdrying unit
-
1212
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Abschirmungshielding
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AA
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Position A der BeschichtungswalzePosition A of the coating roller
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BB
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Position B der BeschichtungswalzePosition B of the coating roller
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A-AA-A
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Schnitt A-ASection A-A
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B-BB-B
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Schnitt B-BSection B-B
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FF
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Andrückkraftpressing force
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M1M1
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Biegemoment M1Bending moment M1
-
M2M2
-
Biegemoment M2Bending moment M2
-
PP
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Druckprint
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SS
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Schichtdickelayer thickness
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VV
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Vorschubrichtung/VorschubbewegungFeed direction / feed motion
-
XX
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beliebige Position der BeschichtungswalzeAny position of the coating roller
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 4021843 A1 [0003] DE 4021843 A1 [0003]
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DE 112004000417 T5 [0004] DE 112004000417 T5 [0004]
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DE 102006004644 B4 [0005, 0012] DE 102006004644 B4 [0005, 0012]
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DE 60115977 T2 [0007] DE 60115977 T2 [0007]
