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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK ´
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hohlraumkonservierung eines Hohlraums einer Fahrzeugkarosserie mit Schutzwachs, insbesondere mit erhitztem Schutzwachs.
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Gattungsgemäße Verfahren finden bei der Automobilherstellung seit Langem Verwendung. Um Hohlräume der Fahrzeugkarosserie gegen Umwelteinflüsse und zu schützen und an Wandungen dieser Hohlräume beginnende Korrosionen zu verhindern, werden die Innenoberflächen solcher Hohlräume mit einem Schutzwachs überzogen. Die fraglichen Hohlräume, bei denen diese Verfahren angewendet werden, sind insbesondere die Schweller, Hohlräume an den Radläufen sowie Längs- und Querträger des Fahrzeugs.
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Das Schutzwachs, welches hierbei meist Verwendung findet, hat üblicherweise einen Schmelzpunkt von 60° bis 70° und wird in flüssiger Form verarbeitet. Die bekannten Verfahren zur Aufbringung dieses Schutzwachses sehen vor, dass die Fahrzeugkarosserie zunächst in der Wachsverarbeitungskabine oder einem dem vorgeschalteten Erwärmungsbereich auf etwa 60° bis 70° erwärmt wird, damit nachfolgend eingebrachtes Schutzwachs nicht unmittelbar und vor Erreichen aller zu benetzender Oberflächen aushärtet. Sobald die erforderliche Temperatur erreicht wurde, wird das Schutzwachs in flüssiger Form in den betreffenden Hohlraum eingeleitet, wobei üblicherweise in etwa jene Menge eingeleitet wird, die dem Volumen des Hohlraums entspricht. Anschließend wird das überschüssige Schutzwachs, welches üblicherweise zwischen 95% und 99% der eingebrachten Menge ausmacht, aus dem Hohlraum abgeleitet, wobei entweder ein aktives Heraussaugen des Heißwachses stattfindet oder aber das Wachs aufgrund seiner Masse aus einer Öffnung des Hohlraums hinausläuft.
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Das überschüssige Wachs wird üblicherweise in einem in der Wachsverarbeitungskabine angeordneten Auffangbecken aufgenommen, von wo aus es später, gegebenenfalls nach einer Aufbereitung, wieder dem Prozess zugeführt wird.
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Bei dem bekannten Verfahren bestehen einige Nachteile. So ist insbesondere der Energieverbrauch zur Erwärmung der Fahrzeugkarosserie recht hoch, da diese als Ganzes erwärmt wird und da neben der Fahrzeugkarosserie auch üblicherweise die gesamte Kabine, in der die Schutzwachsverarbeitung erfolgt, ebenfalls auf ähnliche Temperatur erwärmt wird. Die Erwärmung der Kabine erfolgt, damit die Fahrzeugkarosserie nicht nach Einbringen in die Kabine schnell wieder auskühlt und damit das überschüssige Wachs im Auffangbecken nicht aushärtet.
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Neben dem hohen Energieverbrauch ist am bisherigen Vorgehen auch nachteilig, dass erhebliche Probleme mit der hohen Temperatur in der Wachsverarbeitungskabine einhergehen, wobei diese Probleme insbesondere die Verwendung von Industrierobotern in der Kabine betrifft. Die hohen Temperaturen führen dazu, dass übliche Roboter nicht verwendet werden können oder aber einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sein können. Es wurde in der Vergangenheit bereits vorgeschlagen, diesem Problem dadurch zu begegnen, dass die Roboter phasenweise aus der Kabine herausgefahren werden. Die hiermit einhergehenden schnellen Wechsel in der Umgebungstemperatur, in der sich der Roboter befindet, sind jedoch auch als solche schädlich.
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Neben dem genannten Schutzwachs mit hohem Schmelzpunkt gibt es auch solche Schutzwachse, die bei Raumtemperatur (< 35°C) flüssig sind und verarbeitet werden können. Diese Schutzwachse müssen zum Zwecke der Verfestigung erwärmt werden. Die bei Erwärmung stattfindende Verfestigung beruht je nach Art des Schutzwachses auf verschiedenen Prinzipien. So gibt es Schutzwache, die bei Verarbeitung durch einen hohen Wasseranteil flüssig sind und die durch Erwärmen verfestigt werden können, indem diese Erwärmung zum Verdunsten / Verdampfen des Wassers führt. Daneben gibt es auch Schutzwachse, die bei Wärmezufuhr auf Basis physikalischer oder chemischer Effekte verfestigt werden. Dieser Effekt wird „drop stop“ genannt.
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Auch bei der Hohlraumkonservierung mit solchen bei Raumtemperatur zunächst flüssigen Schutzwachsen, die nach Verarbeitung durch Wärmezufuhr verfestigen, ist es bislang üblich in oben genannter Art die Karosserie als Ganzes zu erwärmen und so einen hohen Energieverbrauch zu verursachen.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass dieses mit geringerem Energieverbrauch und/oder geringerer Belastung der verwendeten Industrieroboter einhergeht.
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Erfindungsgemäß ist hierfür vorgesehen, dass die Erwärmung der Fahrzeugkarosserie selektiv im Bereich des zu schützenden Hohlraums erfolgt, wobei die hierfür zugeführte Erwärmungsenergie primär, also zum überwiegenden Teil, durch Zuführung eines Erwärmungsfluids in die Hohlräume erfolgt und/oder durch induktive Erwärmung von den Hohlraum umgebende Wandungen erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Besonderheit liegt somit darin, dass nicht die gesamte Fahrzeugkarosserie als solche in der bekannten Weise mittels Umluft erwärmt wird, sondern stattdessen nur jene Teile der Fahrzeugkarosserie auf die gewünschte Temperatur von mindestens 60° erwärmt werden, die tatsächlich mit dem Schutzwachs versehen werden sollen. Die Erwärmung erfolgt daher nicht primär von außen bzw. ungerichtet, wie es bislang üblich ist, sondern primär, also mit einem Anteil der eingebrachten Energie von mehr als 50%, durch das Erwärmungsfluid oder durch induktive Erwärmung oder durch eine Kombination des Erwärmungsfluids und induktiver Erwärmung.
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Erfolgt die Erwärmung über die genannte Wirkungskombination, so ist es von Vorteil, wenn das Erwärmungsfluid und die Induktion jeweils mindestens 10% der erforderlichen Erwärmungsenergie beitragen.
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Die Erwärmung über das Erwärmungsfluid erfolgt dadurch, dass dieses bei der Schutzwachszuführung oder vor der Schutzwachszuführung den Hohlräumen zugeführt wird und aus diesen wieder abgeleitet wird.
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Die Erwärmung induktiver Art erfolgt mittels einer oder mehrerer Induktionsspulen, die vorzugsweise von außen in die Nähe der Hohlräume und der sie umgebenden Wandungen gebracht wird. Durch Stromfluss in der Spule bzw. in den Spulen werden Wirbelströme in die Wandungen induziert.
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Die Angabe des überwiegenden Energieanteils, der durch das Erwärmungsfluid und/oder durch Induktion auf die Karosserie übertragen wird, bezieht sich auf das üblicherweise bei gattungsgemäßen Verfahren stattfindende Erwärmen von 30°C (übliche Temperatur der Karosserie vor Hohlraumkonservierung) auf 60°C. Es bezieht sich darüber hinaus auf jene Karosserieteile, die zumindest mit einer Oberfläche unmittelbar an den Hohlraum angrenzen, also mindestens eine Oberfläche aufweisen, die bestimmungsgemäß mit dem Schutzwachs überzogen werden soll.
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Grundsätzlich ist es denkbar, die Schutzwachskabine als solche ebenfalls und auch über separate ungerichtete Wärmeerzeuger zu erwärmen. Es wird jedoch als vorteilhaft angesehen, wenn hierauf verzichtet wird, so dass die Lufttemperatur in der Verarbeitungskabine allenfalls geringfügig über die erwärmten Karosserieabschnitte mit erwärmt wird. Da diese Wärmeeinbringung gering ist, lässt sich die Temperatur in der Verarbeitungskabine unproblematisch unter 40°C halten, was in Hinblick auf die in der Kabine vorgesehenen Roboter einen unproblematischen Temperaturwert darstellt. Auch der vollständige Verzicht auf eine isolierte Kabine ist durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
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Bei Verwendung eines Erwärmungsfluids ist grundsätzlich denkbar, dass das Erwärmungsfluid im Vorfeld der Wachseinbringung einmalig in den fraglichen Hohlraum eingebracht wird, dessen Wandungen erwärmt und anschließend wieder abgeleitet wird. Da sich durch eine solche nur einmalige Befüllung des fraglichen Hohlraums mit dem Erwärmungsfluid jedoch im Normalfall keine ausreichende Erwärmung der Oberflächen wird erzielen lassen, ist es von Vorteil, wenn das Erwärmungsfluid im Zuge des Erwärmens der Fahrzeugkarosserie in einem Kreislauf erhitzt wird, nachfolgend in die Hohlräume der Karosserie eingeleitet wird, aus diesen abschließend wieder abgeführt wird und dann zum Zwecke der Wiedereinleitung in die Karosserie erneut erwärmt wird. Es wird also als vorteilhaft angesehen, wenn im Zuge des Erwärmens Teile des Erwärmungsfluids bereits wieder aus dem fraglichen Hohlraum herausgeleitet werden, während zu diesem Zeitpunkt immer noch und auch weiterhin fortgesetzt Erwärmungsfluid in den fraglichen Hohlraum eingeleitet wird.
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Während bei bekannten Verfahren die eingeleitete Schutzwachsmenge in die Hohlräume üblicherweise nicht größer ist als das Hohlraumvolumen als Ganzes, ist beim Erwärmungsfluid vorzugsweise vorgesehen, dass im Zuge des Erwärmens mindestens das doppelte Volumen des Hohlraums in diesen eingeleitet und zumindest zum weit überwiegenden Teil aus diesem wieder herausgeleitet wird. Von Vorteil ist es, wenn das zum Erwärmen in den Hohlraum eingeleitete und zum überwiegenden Teil wieder herausgeleitete Erwärmungsfluid hinsichtlich seines Volumens mindestens fünfmal so groß ist wie das Innenvolumen des Hohlraums, insbesondere vorzugsweise mindestens zehnmal so groß.
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Was das Erwärmungsfluid angeht, so handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit. Zwar ist grundsätzlich auch die Erwärmung mit einem heißen Gasstrom, insbesondere einem Luftstrom, möglich. Die Erwärmungsdauer wäre jedoch in der getakteten Fahrzeugherstellung problematisch. Durch ein flüssiges Erwärmungsfluid lässt sich eine schnellere Erwärmung der fraglichen Karosserieteile erreichen.
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Als flüssiges Erwärmungsfluid kommt grundsätzlich jede Flüssigkeit in Frage, die entsprechend erwärmt werden kann. Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn das Schutzwachs selbst das Erwärmungsfluid bildet. Der Vorteil liegt darin, dass ein Umschaltvorgang zwischen einem Erwärmungsfluid und dem nachfolgend zugeführten Schutzwachs nicht erforderlich ist. Vielmehr wird bereits bei beginnender Erwärmung der noch nicht erwärmten Karosserie flüssiges Schutzwachs verwendet, welches dann naturgemäß zunächst schnell an den noch kühlen Wandungen der Hohlräume erstarrt. Es wurde jedoch festgestellt, dass diese Erstarrung in der Regel nicht so stattfindet, dass eine Kreislaufbewegung des zunächst als Erwärmungsfluid agierenden Schutzwachses verhindert wird. Vielmehr gelangt das zugeführte Schutzwachs auch bei noch kalter Karosserie von seinem Zulaufpunkt im Hohlraum bis zu seinem Ablaufpunkt. Jene Teile des Schutzwachses, die zunächst zu Beginn des Erwärmens sofort an Wandungen erstarrt sind, werden mit zunehmender Dauer der Erwärmung wieder verflüssigt. Sobald die Karosserie im Bereich der Wandungen des fraglichen Hohlraums die gewünschte Temperatur von mindestens etwa 60° erreicht hat, endet die Erwärmungsphase. Das bis dahin zugeführte und noch im Hohlraum befindliche sowie nachfolgend noch zugeführte Schutzwachs dient dann dem Zweck, in üblicher Weise die Wandungen zu benetzen. Das überschüssige Schutzwachs wird wieder abgesogen oder läuft ab.
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Die unmittelbare Zuführung des Schutzwachses, welches zunächst als Erwärmungsfluid arbeitet und von dem ein geringer Anteil anschließend in der Karosserie verbleibt, ist zwar in Hinblick auf eine schnelle Erwärmung der Karosserie sehr von Vorteil. Je nach innerer Geometrie der Hohlräume kann es jedoch passieren, dass das in die kalte Karosserie einströmende Schutzwachs unmittelbar tropfenähnliche Strukturen entwickelt, durch die Teile des Hohlraums isoliert werden und daher nicht die gewünschte Schutzwachsschicht erhalten. Es kann daher von Vorteil sein, nacheinander mehrere Erwärmungsfluide in einen solchen Hohlraum zuzuführen, insbesondere zunächst ein gasförmiges Fluid, welches die Oberflächen zumindest um einige Grad erwärmt. Anschließend folgt ein zweites Erwärmungsfluid, welches mit dem Schutzwachs identisch sein kann, jedoch nicht muss. Dieses erwärmt die Karosserie weiter bis zu jener Temperatur, bei der das Wachs zuverlässig jeden Teil der Oberfläche erreicht.
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Auch zur Verhinderung des beschriebenen ungewünschten Effektes, dass das als Erwärmungsfluid agierende Schutzwachs zu isolierten Hohlraumabschnitten führt, kann eine Kombination aus induktiver Erwärmung und Erwärmung per Erwärmungsfluid von Vorteil sein.
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Bei Fahrzeugkarosserien, die sowohl solche problematischen Hohlräume aufweisen, die vorzugsweise in der beschriebenen Art zweistufig erwärmt werden, als auch geometrisch einfachere Hohlräume, kann es von Vorteil sein, nur bei den komplexeren Hohlräumen das zweistufige Verfahren anzuwenden, während bei den einfacheren Hohlräumen nur ein Erwärmungsfluid, vorzugsweise Schutzwachs, Verwendung findet.
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Sofern das beschriebene zweistufige Verfahren mit zwei unterschiedlichen Erwärmungsfluiden Verwendung findet, ist es weiterhin von Vorteil, wenn jedes der beiden Erwärmungsfluide hinsichtlich seines Volumens, welches dem Hohlraum zugeführt und zumindest zum Teil wieder abgeführt wird, doppelt so groß ist, wie der Hohlraum selbst.
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Je wärmer das Erwärmungsfluid ist, welches zum Erwärmen der Fahrzeugkarosserie zugeführt wird, desto schneller findet der Erwärmungsvorgang statt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, eine Temperatur des Erwärmungsfluids bzw. des Schutzwachses in der Erwärmungsphase von mindestens 130° C bei der Zuführung zu den Hohlräumen vorzusehen. Grundsätzlich sind jedoch auch geringere Temperaturen möglich, können dann jedoch gegebenenfalls auch die Taktzeiten negativ beeinflussen.
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Die Erwärmungsphase und die Phase der Oberflächenbedeckung durch dort verbleibendes Schutzwachs müssen sich hinsichtlich der Prozessparameter nicht klar voneinander unterscheiden. Wenn als Erwärmungsfluid das Schutzwachs selbst verwendet wird, so kann dieses während der Erwärmungsphase und der Phase der Ablagerung des Schutzwachses zum Zwecke des Verbleibs auf den Wandungen identisch bleiben. Von Vorteil kann es jedoch sein, die Temperatur des Schutzwachses zwischen der Erwärmungsphase und der nachfolgenden Bedeckungsphase zu variieren, insbesondere in der Bedeckungsphase eine geringere Temperatur vorzusehen, so dass das Bedecken der Oberflächen und das dort stattfindende Aushärten des Wachses beschleunigt wird. Auch kann es von Vorteil sein, während der Erwärmungsphase zumindest abschnittsweise einen gegenüber der späteren Bedeckungsphase höheren Volumenstrom vorzusehen, um zu verhindern, dass das Schutzwachs in der anfangs noch kalten Karosserie in der Lage ist, eine Verbindung zwischen dem Einlasspunkt und dem Auslasspunkt des Hohlraums zu verschließen. Ein höherer Volumenstrom in Verbindung mit einem höheren Druck des zugeführten Fluids, insbesondere Schutzwachses, verhindert eine solche Bildung eines prozessstörenden Pfropfens. Von Vorteil ist es, wenn nicht nur mindestens 50% der für die Erwärmung zwischen 30°C und 60°C erforderlichen Energie über das Erwärmungsfluid zugeführt wird, sondern mindestens 70%, insbesondere vorzugsweise mindestens 80%. Im Idealfalle kann auf jede weitere Wärmequelle verzichtet werden, wobei eine mittelbare Erwärmung der Luft in der Verarbeitungskabine durch Leitungen für das Erwärmungsfluid und/oder das Wachs stattfindet und mittelbar dadurch auch die Fahrzeugkarosserie als Ganzes in geringem Maße erwärmt wird.
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Im Zusammenhang mit dieser Beschreibung und den Ansprüchen zu dieser Erfindung wird Bezug genommen auf die Mehrzahl von Hohlräumen, da mehrere voneinander getrennte Hohlräume üblicherweise gleichzeitig mit Schutzwachs bearbeitet werden. Grundsätzlich beziehen sich die Erfindung und die Ansprüche jedoch auch auf Verfahren, die der Hohlraumkonservierung lediglich eines einzelnen Hohlraums dienen.
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Wenn das Verfahren mit einem gasförmigen Fluid als Erwärmungsfluid durchgeführt wird, ergibt sich ein besonderer Vorteil, wenn die hierfür vorgesehene Zuführungseinrichtung für einen weiteren Anwendungszweck genutzt wird, nämlich für das Nachblasen eines gasförmigen Fluids, insbesondere von Luft. Hierbei wird nach Zuführung des Schutzwachses, welches zum Verbleib im jeweiligen Hohlraum vorgesehen ist, nochmals Luft zugeführt, die kälter als das Heißwachs sein kann, jedoch nicht muss. Über diesen Luftstrom, der insgesamt vorzugsweise ebenfalls mindestens die doppelte Luftmenge verglichen mit dem Volumen des Hohlraums aufweist, kann der Abkühlvorgang des im Hohlraum verbleibenden Wachses beschleunigt oder verzögert werden, ein Abtransport überschüssiger Wachsmengen verursacht werden und im geringen Umfang auch die Abdeckung der Oberflächen durch das Schutzwachs noch verbessert werden.
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Findet das erfindungsgemäße Verfahren unter Nutzung induktiver Erwärmung statt, kann vorgesehen sein, dass die Erwärmung der Hohlraum begrenzenden Wandungen stattfindet, bevor und/oder während das Schutzwachs zugeführt wird.
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Für die induktive Erwärmung findet vorzugsweise ein automatisiert verfahrbarer Spulenträger vorgesehen, der nach Zuführung der Fahrzeugkarosserie an diese heranbewegt wird, so dass der Abstand der Induktionsspulen von den Wandungen der Karosserie so gering wie möglich beabstandet ist.
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Der Spulenträger kann getrennt von einem Flutbalken vorgesehen sein, der die Anschlussstutzen zur Verbindung der Schutzwachsleitungen mit dem Hohlraum schafft. Vorzugsweise jedoch ist Flutbalken gleichzeitig auch Spulenträger, wobei in diesem Falle bevorzugt ist, wenn der Flutbalken aus nicht oder nur gering ferromagnetischem Material besteht und somit eine Erwärmung des Flutbalkens vermieden wird.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Verfahren zur Hohlraumkonservierung eines Hohlraums einer Fahrzeugkarosserie mit einem Schutzwachs, das durch Wärmezuführung verfestigt werden kann, mit einem ersten Verfahrensschritt des Zuführens des Schutzwachses bei Raumtemperatur (< 35°C) in den Hohlraum der Fahrzeugkarosserie, wobei das Schutzwachs zum Teil im Hohlraum verbleibt und dort die Fahrzeugkarosserieoberflächen schützend bedeckt. Anschließend erfolgt die Erwärmung des im Hohlraum befindlichen Schutzwachses zum Zwecke der Verfestigung.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Erwärmung des im Hohlraum befindlichen Schutzwachses nach dessen Zuführung und zum Zwecke der Verfestigung desselben eine Erwärmung mittels eines Erwärmungsfluids erfolgt, das in den Hohlraum eingeleitet wird, oder dass die den Hohlraum umgebende Wandungen induktiv erwärmt werden.
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Ähnlich wir bei der oben beschriebenen Erwärmung vor der Zuführung von erhitztem Schutzwachs ist auch bei diesem Verfahren, bei dem das Schutzwachs in Raumtemperatur zugeführt wird, eine selektive Erwärmung der Hohlräume vorgesehen, allerdings nachdem das Schutzwachs in die Hohlräume eingeleitet wurde. Durch die Erwärmung des bereits im Hohlraum auf den Wandungen anhaftenden Schutzwachses wird dieses verfestigt, insbesondere durch Verdunstung / Verdampfung von Wasser aus dem Schutzwachs oder durch chemische / physikalische Aktivierung eines hierfür ausgebildeten Schutzwachses. Bei Erwärmung von wasserhaltigen Wachsen tritt zudem vor dem Verfestigen eine Senkung der Viskosität ein, die der gleichmäßigen Verteilung des Schutzwachses förderlich ist, bevor es zur Verfestigung desselben kommt.
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Im Falle eines Erwärmungsfluids handelt es sich insbesondere um ein Gas, vorzugsweise Luft. Je nach verwendetem Schutzwachs hat das durch den Hohlraum zum Verfestigen des Schutzwachses hindurchgeleitete Gas eine Temperatur von vorzugsweise mindestens 60°C (zur chemischen / physikalischen Aktivierung) oder von vorzugsweise 70°C oder mehr (zum Verdunsten/Verdampfen von Wasserbestandteilen im Schutzwachs). Die Verdunstung kann jedoch auch bereits durch eine Gastemperatur von mindestens 40° beschleunigt werden.
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Alle in Hinblick auf die Erwärmung genannten optionalen und vorteilhaften Aspekte im Zusammenhang mit oben beschriebenem Verfahren zur Verarbeitung erhitzten Schutzwachses gelten auch für das Verfahren mit bei Raumtemperatur verarbeitetem Schutzwachs.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Hohlraumkonservierung von Hohlräumen einer Fahrzeugkarosserie, umfassend mindestens eine Fördereinrichtung zur Förderung von Schutzwachs und einen Flutbalken mit einem Anschlussstutzen zum Ansetzen an einen Hohlraum und zur Zuführung von Schutzwachs in den Hohlraum. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, eine zusätzliche Fördereinrichtung zur Förderung eines Erwärmungsfluids in den Hohlraum und/oder eine induktive Erwärmungseinrichtung zum Zwecke der selektiven Erwärmung der Fahrzeugkarosserie im Bereich des Hohlraums vorzusehen.
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Besonders von Vorteil ist es, wenn eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, die mit der Fördereinrichtung zur Förderung von Schutzwachs und mit der Fördereinrichtung zur Förderung von heißem Gas verbunden ist und schaltbar eine der beiden Fördereinrichtungen mit dem Anschlussstutzen am Flutbalken verbindet, so dass ohne weitere Anpassungen von der Zuführung eines vom Schutzwachs unterschiedlichen Erwärmungsfluids zur Zuführung des Schutzwachses umgeschaltet werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche nachfolgend erläutert werden. In den Figuren zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Erwärmung der Karosserie mittels Erwärmungsfluid bewirkt wird,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Erwärmung der Karosserie mittels Erwärmungsfluid bewirkt wird,
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Erwärmung der Karosserie durch Induktionserwärmung erfolgt und
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4 und 4a ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Erwärmung der Karosserie durch Induktionserwärmung erfolgt und.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren. Das Verfahren dient dem Zweck, die Hohlräume einer Fahrzeugkarosserie 10, vorliegend exemplarisch einen Hohlraum 22 an einem Schweller 20 der Fahrzeugkarosserie 10 mit einem korrosionsvermeidenden Schutzwachs zu fluten, um die Oberflächen des Hohlraums 22 zu schützen.
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Hierfür ist ein Flutbalken 40 vorgesehen, der einen Einlassstutzen 42 und einen Auslassstutzen 44 aufweist, die durch Öffnungen 24 des Schwellers 20 hindurch mit dem Hohlraum 22 verbunden sind. Die Darstellung mit nur zwei solchen Öffnungen ist rein exemplarisch. Es sind auch Gestaltungen mit mehr Öffnungen denkbar. In solchen Fällen wären weitere Einlassstutzen 42 und/oder Auslassstutzen 44 vorzusehen.
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Der Flutbalken 40 ist an ein Erwärmungs- und Flutungssystem 50 angeschlossen, welches neben zwei Flüssigkeitsspeichern 52a, 52b auch zwei Pumpen 54a, 54b aufweist. Komponenten 52a, 54a und 52b, 54b sind zum Zwecke der sequentiellen Nutzung parallel geschaltet. Hier zusätzlich vorgesehen sind zwei Dreiwegeventile 56, 57. Das System 50 bildet gemeinsam mit dem Hohlkörper, vorliegend dem Schweller 20, einen Kreislauf, welcher wie folgt betrieben wird.
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Die Fahrzeugkarosserie 10 wird etwa mit Raumtemperatur (20°C) an einen Bearbeitungsort für die Hohlraumkonservierung verfahren. Der Flutbalken 40 wird in die in der 1 dargestellte Position verbracht. Anschließend werden die Ventile 56, 57 von einer Steuereinrichtung 70 so gestellt, dass das von der Pumpe 54a aus dem Flüssigkeitsspeicher 52a geförderte Fluid über den Einlassstutzen 42 in den Hohlraum 22 gepumpt werden kann und dass das durch den Auslaufstutzen 44 wieder austretende Fluid zurück in den Flüssigkeitsspeicher 52a gefördert wird. Nach Ansetzen des Flutbalkens 40 an den Hohlraum 22 beginnt der Erwärmungsvorgang. Das im Flüssigkeitsspeicher 52a gelagerte Fluid stellt eine Erwärmungsflüssigkeit dar, die beispielsweise auf etwa 130°C erwärmt sein kann. Zur Erwärmung dieser Flüssigkeit ist der Flüssigkeitsspeicher 52a vorzugsweise mit einer Erwärmungseinrichtung versehen. Die Erwärmungsflüssigkeit wird in den Hohlraum 22 gepumpt und gelangt im Zuge der Füllung des Hohlraums 22 durch den Auslaufstutzen 44 zurück in den Flüssigkeitsspeicher 52a. Dieser Pumpvorgang erfolgt über eine längere Dauer. Erst wenn eine Flüssigkeitsmenge der Erwärmungsflüssigkeit in den Hohlraum 22 gefördert und aus diesem wieder herausgeführt wurde, die mindestens etwa die doppelte Menge des Innenvolumens des Hohlraums 22 aufweist, ist die von der Wärme dieser Flüssigkeit erzeugte Erwärmung der Wandungen des Hohlraums 22 ausreichend hoch, dass der Vorgang abgeschlossen werden kann. Die Temperatur dieser Wandungen wird durch ein Pyrometer 72 kontinuierlich gemessen. Die Erwärmung der Wandungen durch das Erwärmungsfluid findet ausschließlich im Bereich der unmittelbar in Flüssigkeitskontakt tretenden Flächen des Hohlkörpers 20 statt. Zwar pflanzt sich diese Erwärmung in weitere Teile der Karosserie fort. Eine vollständige Erwärmung der Karosserie oder gar ihrer Umgebung ist jedoch nicht erforderlich. Die Temperatur der die Karosserie 10 umgebenden Luft 90 überschreitet daher den Wert von 40°C nicht. Sobald eine ausreichende Temperatur des Hohlkörpers 20 gemessen wurde, beispielsweise 60°, wird die Förderung durch die Pumpe 54a gestoppt und die Ventile 56, 57 werden umgeschaltet. Anschließend wird die Pumpe 54b aktiviert, welche Schutzwachs aus dem Schutzwachsbehälter 52b in den erwärmten Hohlraum 22 fördert. Das Schutzwachs hat dabei eine Temperatur von etwa 100°C. Es benetzt die Innenwandungen des Hohlkörpers 20. Überschüssiges Schutzwachs wird durch den Auslassstutzen 44 zurück in den Schutzwachsspeicher 52b gefördert.
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Die Zuführung und Abführung des Schutzwachses ist bei dieser Ausgestaltung der 1 im Wesentlichen identisch zu bekannten Verfahren. Der wesentliche Unterschied in Hinblick auf die Ausführungsform der 1 liegt darin, dass die Erwärmung der Fahrzeugkarosserie 10 selektiv im Bereich des Hohlraums 22 stattfindet und auf eine Erwärmung der umgebenden Luft 90 verzichtet werden kann. Es ist daher möglich, im Bereich der Hohlraumkonservierungsanlage Roboter zu verwenden, ohne dass diese durch die hohen Temperaturen geschädigt werden. Es kann je nach Einzelfall sogar auf die Anordnung der Hohlraumkonservierungsanlage in einer hierfür eigens vorgesehenen getrennten Zelle verzichtet werden.
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Die in 2 dargestellte Hohlraumkonservierungsanlage unterscheidet sich von der der 1 dadurch, dass kein separater Flüssigkeitsspeicher für ein Erwärmungsfluid vorgesehen ist.
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Der einzige Flüssigkeitsspeicher des Ausführungsbeispiels der 2 ist der Flüssigkeitsspeicher 152, der mit auf etwa 130° erhitztem Schutzwachs befüllt ist. Dieses Schutzwachs wird über die Pumpe 154 in an sich bekannter Weise in den Hohlkörper 22 gefördert. Da dieser eingangs dieses Vorgangs noch nicht erwärmt ist und somit in etwa Raumtemperatur aufweist, erstarrt das heiße Wachs schnell an den Wandungen des Hohlkörpers 20. Anders als bei bekannten Verfahren wird die Förderung des Schutzwachses aus dem Flüssigkeitsspeicher 152 jedoch fortgesetzt, so dass die nachströmende thermische Energie die zu Beginn des Prozesses erstarrten Wachsabschnitte im Hohlkörper 20 zunächst wieder aufschmilzt. Die durch die Pumpe 154 in den Hohlkörper 20 gepumpte Flüssigkeitsmenge entspricht wiederum mindestens dem Doppelten des Innenvolumens des Hohlkörpers 20. Es stellt sich nach und nach ein kontinuierlicher Fördervorgang ein, bei dem über einen längeren zeitlichen Abschnitt die zugeführte Flüssigkeitsmenge in den Hohlkörper 20 der aus diesem abgeführten Flüssigkeitsmenge entspricht. Sobald das Pyrometer 72 erfasst, dass die Wandungen des Hohlkörpers 20 ausreichend erwärmt wurden, beispielsweise auf etwa 60°, beginnt der Abschluss des Hohlraumkonservierungsprozesses. Das Hineinpumpen von Schutzwachs mittels der Pumpe 154 kann unmittelbar oder kurze Zeit später enden. Überschüssiges Wachs wird aus dem Hohlkörper entfernt und in den Flüssigkeitsspeicher 152 zurückgeführt.
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Es kann zweckmäßig sein, in der letzten Phase des Hohlraumkonservierungsvorgangs den durch die Pumpe 154b geförderten Volumenstrom zu verringern, um die Bildung der gewünschten Wachsschicht an den Wandungen des Hohlkörpers 20 zu begünstigen. Aus dem gleichen Grund kann es auch zweckmäßig sein, die Temperatur des Schutzwachses etwas abzusenken, beispielsweise auf 110°.
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Bei dieser zweiten Variante der Erfindung wird somit wie auch bei der ersten Variante die Erwärmung der Fahrzeugkarosserie selektiv im Bereich der zu konservierenden Hohlräume vorgenommen. Anders als bei der Ausgestaltung der 1 erfolgt dies jedoch nicht mittels eines weiteren Erwärmungsfluides. Stattdessen wird das Schutzwachs selbst zunächst als Erwärmungsfluid verwendet und das mehrfache Volumen des Hohlraums durch diesen zum Zwecke des Erwärmens hindurchgeleitet. Erst nach Erreichen der gewünschten Temperaturverhältnisse endet diese Erwärmung mittels Schutzwachs, welches dann zu einem geringen Anteil zum Schutz der Oberflächen im Hohlraum verbleibt.
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Bei der dritten Variante der Erfindung, die in 3 dargestellt ist, entspricht der Grundaufbau dem der 2. Allerdings wird hier die Wärme nur in geringerem Maße über das Schutzwachs selbst zugeführt. Stattdessen ist eine Induktionsspule 80a am Flutbalken 40 vorgesehen, die sich vorliegend schraubenförmig entlang der Haupterstreckungsrichtung des Flutbalkens 40 erstreckt. Diese Induktionsspule ist mit einem elektrischen Wechselrichter 82 verbunden, der die Induktionsspule 80a mit einem insbesondere nieder- oder mittelfrequenten Wechselstrom beaufschlagt. Dieser wiederum erzeugt Wirkbelströme im Schweller 22, durch die dieser erwärmt wird. Der Flutbalken 40 selbst ist vorzugsweise aus einem nicht ferromagnetischen Material, so dass es hier zu keiner nennenswerten Erwärmung kommt.
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Der Ablauf ist vorzugsweise der folgende: Nach Zuführung der noch nicht erwärmten Karosserie wird zunächst der Flutbalken 40 mit der Spule 80a an den Hohlkörper 20 herangefahren. Dann beginnt die induktive Erwärmung, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist und dies durch das Pyrometer 72 erfasst wurde. Anschließend beginnt die Zuführung des Schutzwachses durch Anlaufen der Pumpe 154.
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Alternativ kann schon während der induktiven Erwärmung auch Schutzwachs zugeführt werden und dieses in der zu 2 beschriebenen Weise zunächst zirkulieren, um zu einer schnellen Erwärmung beizutragen. Hierdurch lassen sich nochmals verkürzte Taktzeiten erzielen.
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Die Ausgestaltung der 4 ist gegenüber 3 nur leicht modifiziert. Hier findet eine in Draufsicht in 4a dargestellte spiralförmige Induktionsspule 80b Verwendung, deren Windungen in einer gemeinsamen Ebene liegen. Je nach Formgebung des Hohlkörpers können diese Formgebungen der Induktionsspulen 80a, 80b sowie andere, hier nicht dargestellte Formgebungen vorteilhaft sein.
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Die beschriebenen Vorrichtungen der 1, 3 und 4 können auch für Schutzwachs verwendet werden, das bei Raumtemperatur verarbeitet wird. In diesem Falle erfolgt die Schutzwachszuführung vorzugsweise ohne vorherige Erwärmung der Karosserie. Erst anschließend wird über die Zuführung von erhitztem Gas oder über induktive Erwärmung bewirkt, dass das bereits im Hohlraum 22 angeordnete Schutzwachs verfestigt bzw. ausgehärtet wird.
