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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Übertragen eines Lacks.
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Eine Vorrichtung zum Übertragen eines Lacks ist aus der Veröffentlichung
WO 2015/155 128 A1 bekannt. Diese Veröffentlichung offenbart eine Vorrichtung, die zum Übertragen von Lack auf eine Arbeitsfläche konfiguriert ist. Die Vorrichtung umfasst einen Rahmen, eine Übertragungsrolle mit einer sich über den Umfang erstreckenden Außenkontaktfläche mit mehreren Vertiefungen und eine Antriebseinheit. Die Übertragungsrolle ist um eine Drehachse drehbar am Rahmen befestigt. Die Antriebseinheit ist konfiguriert, die Drehung der Übertragungsrolle um die Drehachse anzutreiben. Die Vorrichtung kann mit einem Roboterarm verbunden sein und über den Roboterarm parallel zur Arbeitsfläche bewegt werden, so dass die Übertragungsrolle mit ihrer Außenkontaktfläche zum Übertragen von Lack von der Außenkontaktfläche und insbesondere von den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche auf der Arbeitsfläche rollt. Bevor die Außenkontaktfläche oder Lack auf der Außenkontaktfläche mit der Arbeitsfläche in Kontakt kommt, muss der Lack auf die Außenkontaktfläche und in die Vertiefungen ausgegeben werden, so dass der Lack danach auf die Arbeitsfläche übertragen werden kann, insbesondere als ein Lackfilm, während die Übertragungsrolle auf der Arbeitsfläche rollt.
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Vorzugsweise füllt der Lack des Lackfilms die Vertiefungen und erstreckt sich der Lackfilm in der axialen Richtung und zum Teil in der Umfangsrichtung der Übertragungsrolle. Der Lackfilm kann integral aus mehreren Bereichen ausgebildet sein, von denen ein Bereich ein Vertiefungsbereich sein kann, der die Vertiefungen füllt, und einer ein verbleibender Bereich, der auch als Volumen oder Volumenteil bezeichnet wird. Die Übertragungsrolle kann konfiguriert sein, mit der Außenkontaktfläche der Übertragungsrolle auf der Arbeitsfläche des Werkstücks zum Übertragen von Lack von der Außenkontaktfläche und von den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche des Werkstücks zu rollen, so dass der Lackfilm auf die Arbeitsfläche übertragen wird. Das Übertragen des Lackfilms auf die Arbeitsfläche kann Übertragen des Lacks aus den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche sowie Übertragen des Volumenteils auf die Arbeitsfläche umfassen.
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Während des Übertragens des Lacks von der Außenkontaktfläche, und insbesondere von den Vertiefungen, auf die Arbeitsfläche ist es wünschenswert, dass der Lack einen gewissen Grad an Verformungsfestigkeit aufweist, so dass der Vertiefungsbereich des Lackfilms beim Übertragen auf die Arbeitsfläche seine Form behält. Des Weiteren ist es wünschenswert, dass der Lack an der Arbeitsfläche anhaftet, so dass sich der Lack von der Außenkontaktfläche und aus den Vertiefungen löst, so dass der Lack zuverlässig auf die Arbeitsfläche übertragen werden kann.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, die zum zuverlässigen Übertragen von Lack über eine Übertragungsrolle auf eine Arbeitsfläche eines Werkstücks als ein Lackfilm mit einem Vertiefungsbereich konfiguriert ist.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung, die die Merkmale von Anspruch 1 aufweist, gelöst. Die Vorrichtung ist zum Übertragen eines Lacks konfiguriert. Die Vorrichtung umfasst einen Rahmen, eine Antriebseinheit, eine Düse mit einem Ausgabeende zum Ausgeben von Lack, eine Übertragungsrolle mit einer umlaufenden lateralen Wandung und mindestens zwei Härtungseinheiten. Die Düse und jede Härtungseinheit der mindestens zwei Härtungseinheiten sind jeweils zumindest indirekt mit dem Rahmen verbunden. Die Übertragungsrolle ist drehbar an dem Rahmen befestigt, so dass die Übertragungsrolle bezüglich des Rahmens um eine Drehachse drehbar ist. Die Antriebseinheit ist konfiguriert, die Drehung der Übertragungsrolle um die Drehachse anzutreiben. Eine sich über den Umfang erstreckende Außenkontaktfläche der lateralen Wandung umfasst mehrere Vertiefungen. Die Düse und die Übertragungsrolle sind derart angeordnet, dass Lack aus dem Ausgabeende auf die Außenkontaktfläche und in die Vertiefungen ausgegeben werden kann, wenn sich die Übertragungsrolle um die Drehachse dreht. Die Übertragungsrolle ist konfiguriert, mit der Außenkontaktfläche auf einer Arbeitsfläche eines Werkstücks zum Übertragen des Lacks von der Außenkontaktfläche und von den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche des Werkstücks in einer Rollrichtung zu rollen. Eine erste Härtungseinheit der mindestens zwei Härtungseinheiten ist als eine UV-Lichteinheit ausgebildet, die konfiguriert ist, den Lack berührungslos durch Ausstrahlen von UV-Licht teilweise zu härten. Die erste Härtungseinheit ist in einem Innenraum angeordnet, der von der Übertragungsrolle definiert ist. Die laterale Wandung der Übertragungsrolle ist für UV-Licht durchlässig. Die erste Härtungseinheit ist derart angeordnet, dass UV-Licht in Richtung der Arbeitsfläche in einem ersten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche ausgestrahlt werden kann, um den Lack in dem ersten Arbeitsbereich teilweise zu härten. Der Lack ist auf die Arbeitsfläche in dem ersten Arbeitsbereich übertragbar. Eine zweite Härtungseinheit der mindestens zwei Härtungseinheiten ist konfiguriert, den Lack berührungslos zumindest teilweise zu härten.
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Die zweite Härtungseinheit ist derart angeordnet, dass der Lack von der zweiten Härtungseinheit in einem zweiten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche, in dem der Lack auf die Arbeitsfläche übertragen wurde und von der ersten Härtungseinheit teilweise gehärtet wurde, zumindest teilweise härtbar ist.
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Die Vorrichtung umfasst den Rahmen. Der Rahmen kann zur lösbaren Verbindung mit einer Handhabungsvorrichtung, wie z. B. einem Roboter, konfiguriert sein. Wenn die Handhabungsvorrichtung ein Roboter ist, kann der Rahmen mit einem Roboterarm des Roboters lösbar verbunden sein. Die Vorrichtung kann translatorisch parallel zur Arbeitsfläche, vorzugsweise von dem Roboterarm oder einer anderen Handhabungsvorrichtung, bewegt werden, während sich die Übertragungsrolle um die Drehachse dreht, so dass die Übertragungsrolle zum Übertragen von Lack auf die Arbeitsfläche auf der Arbeitsfläche rollt.
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Die Vorrichtung umfasst die Antriebseinheit. Die Antriebseinheit kann direkt oder indirekt mit dem Rahmen verbunden sein. Die Antriebseinheit kann lösbar mit dem Rahmen verbunden sein. Eine lösbare Verbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Rahmen erleichtert den Austausch der Antriebseinheit. Die Vorrichtung kann Verbindungsmittel zur Verbindung der Antriebseinheit mit dem Rahmen umfassen. Die Antriebseinheit ist konfiguriert, die Drehung der Übertragungsrolle um die Drehachse anzutreiben. Die Antriebseinheit kann die Drehung der Übertragungsrolle um die Drehachse, wenn die Vorrichtung im Gebrauch ist, antreiben, so dass sich die Übertragungsrolle bezüglich des Rahmens um die Drehachse dreht und mit der Außenkontaktfläche auf der Arbeitsfläche rollt.
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Die Vorrichtung umfasst die Düse mit dem Ausgabeende zur Ausgabe von Lack. Die Düse kann direkt oder indirekt mit dem Rahmen verbunden sein. Die direkte oder indirekte Verbindung der Düse mit dem Rahmen gewährleistet, dass die Düse zumindest indirekt mit dem Rahmen verbunden ist. Die Düse kann lösbar mit dem Rahmen verbunden sein. Eine lösbare Verbindung zwischen der Düse und dem Rahmen erleichtert den Austausch der Düse. Die Vorrichtung kann Verbindungsmittel zur Verbindung der Düse mit dem Rahmen umfassen. Die Düse kann von dem Rahmen gelöst werden, insbesondere zu Wartungszwecken. Die Düse kann automatisch von dem Rahmen gelöst werden. Weiterhin kann die Düse automatisch mit dem Rahmen verbunden und/oder wieder verbunden werden. Die Düse kann derart mit dem Rahmen verbunden sein, dass die Düse in einer Arbeitsstellung lösbar verriegelt ist. Wenn diese Verriegelung gelöst ist, kann die Düse über ein Gelenk, das die Düse an dem Rahmen halten kann, aus der Arbeitsstellung in eine Nicht-Arbeitsstellung geschwenkt werden. Die Düse kann in der Nicht-Arbeitsstellung gewartet werden. Die Düse kann über das Gelenk automatisch aus der Arbeitsstellung in die Nicht-Arbeitsstellung sowie aus der Nicht-Arbeitsstellung in die Arbeitsstellung geschwenkt werden.
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Die Vorrichtung umfasst die Übertragungsrolle mit einer umlaufenden lateralen Wandung. Die Übertragungsrolle ist drehbar an dem Rahmen befestigt. Durch die drehbare Befestigung der Übertragungsrolle an dem Rahmen wird gewährleistet, dass sich die Übertragungsrolle bezüglich des Rahmens um die Drehachse dreht. Die Antriebseinheit ist konfiguriert, die Drehung der Übertragungsrolle anzutreiben, so dass sich die Übertragungsrolle um die Drehachse dreht. Die laterale Wandung erstreckt sich vorzugsweise ringförmig um einen zylindrischen Stützkörper der Übertragungsrolle. Die laterale Wandung kann elastisch verformbar sein. Die elastische Verformbarkeit der lateralen Wandung stellt sicher, dass die laterale Wandung aus einem unverformten Zustand in einen elastisch verformten Zustand gebracht werden kann, wenn eine Kraft auf die laterale Wandung wirkt, und dass der Reifen aus dem elastisch verformten Zustand zurück in den unverformten Zustand gebracht werden kann, wenn die Kraft nicht mehr auf die laterale Wandung wirkt. Vorzugsweise weist die laterale Wandung eine geringere Steifigkeit als die Steifigkeit des Stützkörpers auf. Zur Bereitstellung der lateralen Wandung mit einer geringen Steifigkeit kann die laterale Wandung aus einem Elastomer, insbesondere aus Silikon, ausgebildet sein. Beispielsweise beträgt der Elastizitätsmodul der lateralen Wandung höchstens 10 GPa. Vorzugsweise verformt sich die laterale Wandung, wenn die Übertragungsrolle mit der Außenkontaktfläche auf der Arbeitsfläche rollt, so dass die Außenkontaktfläche ihre Form in einem Kontaktstellenbereich der lateralen Wandung an die Form der Arbeitsfläche anpasst.
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Die Vorrichtung umfasst mindestens zwei Härtungseinheiten. Jede Härtungseinheit der mindestens zwei Härtungseinheiten kann direkt oder indirekt mit dem Rahmen verbunden sein. Die direkte oder indirekte Verbindung jeder Härtungseinheit mit dem Rahmen gewährleistet, dass jede Härtungseinheit zumindest indirekt mit dem Rahmen verbunden ist.
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Eine sich über den Umfang erstreckende Außenkontaktfläche der lateralen Wandung umfasst mehrere Vertiefungen. Die Außenkontaktfläche weist vorzugsweise in eine radiale Richtung der Übertragungsrolle. Jede der Vertiefungen kann Lack von dem Ausgabeende der Düse aufnehmen und Lack auf die Arbeitsfläche des Werkstücks freigeben. Die Düse und die Übertragungsrolle sind derart angeordnet, dass Lack aus dem Ausgabeende in die Vertiefungen ausgegeben werden kann. Wenn Lack aus dem Ausgabeende in die Vertiefungen ausgegeben wird, kann der Lack später aus den Vertiefungen und auf die Arbeitsfläche des Werkstücks freigegeben werden. Die Vertiefungen können gleichmäßig über die Außenkontaktfläche verteilt sein. Die Vertiefungen können durch auf der Außenkontaktfläche angeordnete Vertiefungen gebildet sein. Die Vertiefungen können eine vorbestimmte Größe und/oder Struktur aufweisen. Eine durchschnittliche Strukturgröße der Vertiefungen kann im Bereich von 0,1 Mikrometer bis 1000 Mikrometer liegen. Jede der Vertiefungen kann zur Umgebung der Übertragungsrolle in der radialen Richtung geöffnet und zu dem Innenraum, der von der Übertragungsrolle definiert ist, geschlossen sein.
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Die Düse und die Übertragungsrolle sind derart angeordnet, dass Lack aus dem Ausgabeende auf die Außenkontaktfläche und in die Vertiefungen ausgegeben werden kann, wenn sich die Übertragungsrolle um die Drehachse dreht. Insbesondere kann ein Lackfilm aus dem Ausgabeende auf die Außenkontaktfläche und in die Vertiefungen ausgegeben werden. Vorzugsweise füllt der Lack des Lackfilms die Vertiefungen und erstreckt sich der Lackfilm in der axialen Richtung und zum Teil in der Umfangsrichtung der Übertragungsrolle. Der Lackfilm kann integral aus mehreren Bereichen ausgebildet sein, von denen ein Bereich ein Vertiefungsbereich sein kann, der die Vertiefungen füllt, und einer ein verbleibender Bereich, der auch als Volumen oder Volumenteil bezeichnet wird. Die Übertragungsrolle kann konfiguriert sein, mit der Außenkontaktfläche der Übertragungsrolle auf der Arbeitsfläche des Werkstücks zum Übertragen von Lack von der Außenkontaktfläche und von den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche des Werkstücks zu rollen, so dass der Lackfilm auf die Arbeitsfläche übertragen wird. Das Übertragen des Lackfilms auf die Arbeitsfläche kann Übertragen des Lacks aus den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche sowie Übertragen des Volumenteils auf die Arbeitsfläche umfassen. Wenn das Übertragen des Lacks aus den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche im Hinblick auf die vorliegende Erfindung beschrieben wird, kann das Übertragen des Lacks aus den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche das mögliche Übertragen des Volumenteils auf die Arbeitsfläche und/oder das mögliche Übertragen des Lacks aus den Vertiefungen auf dem Volumenteil auf die Arbeitsfläche umfassen.
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Die Übertragungsrolle ist konfiguriert, mit der Außenkontaktfläche auf der Arbeitsfläche des Werkstücks zu rollen. Diese Konfiguration der Übertragungsrolle gewährleistet das Übertragen des Lacks von der Außenkontaktfläche und von den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche des Werkstücks. Die Übertragungsrolle ist konfiguriert, in der Rollrichtung zu rollen. Vorzugsweise rollt die Übertragungsrolle parallel zu einer Erstreckung der Arbeitsfläche, wenn die Übertragungsrolle in der Rollrichtung rollt. Wenn Lack in den Vertiefungen der Außenkontaktfläche aufgenommen ist und die Übertragungsrolle mit der Außenkontaktfläche auf der Arbeitsfläche des Werkstücks in der Rollrichtung rollt, kann der Lack aus den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche übertragen werden.
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Eine erste Härtungseinheit der mindestens zwei Härtungseinheiten ist als eine UV-Lichteinheit ausgebildet, die konfiguriert ist, den Lack berührungslos durch Ausstrahlen von UV-Licht teilweise zu härten. Die erste Härtungseinheit ist in einem Innenraum, der von der Übertragungsrolle definiert ist, angeordnet. Die laterale Wandung der Übertragungsrolle ist für UV-Licht durchlässig. Von der ersten Härtungseinheit ausgestrahltes UV-Licht kann durch die laterale Wandung der Übertragungsrolle hindurch und in Richtung der Arbeitsfläche übertragen werden. Die erste Härtungseinheit ist derart angeordnet, dass UV-Licht in Richtung der Arbeitsfläche in einem ersten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche ausgestrahlt werden kann, um den Lack in dem ersten Arbeitsbereich teilweise zu härten. In dem ersten Arbeitsbereich kann Lack auf die Arbeitsfläche übertragen werden. Der Lack wird von der ersten Härtungseinheit in dem ersten Arbeitsbereich nur teilweise gehärtet. Ein Teil des Lacks kann während eines Zeitraums teilweise gehärtet werden, während dem der Teil des Lacks zunächst auf der Außenkontaktfläche und in den Vertiefungen, dann auf der Außenkontaktfläche und in den Vertiefungen sowie auf der Arbeitsfläche und letztlich auf der Arbeitsfläche als ein übertragener Teil des Lacks angeordnet ist. Der teilweise gehärtete Lack in dem ersten Arbeitsbereich weist einen gewissen Grad an Verformungsfestigkeit auf, so dass der Vertiefungsbereich des Lackfilms seine Form während des Übertrags auf die Arbeitsfläche und danach beibehält. Weiterhin weist der lediglich teilweise gehärtete Lack, insbesondere der Volumenteil des Lackfilms, genügend Flexibilität auf, um sich plastisch zu verformen, um sich an die Form der Arbeitsfläche anzupassen. Weiterhin kann der teilweise gehärtete Lack an der Arbeitsfläche anhaften, so dass starke Haftungskräfte zwischen der Arbeitsfläche und dem Lack wirken, so dass sich der Lack von der Außenkontaktfläche und aus den Vertiefungen löst.
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Eine zweite Härtungseinheit der mindestens zwei Härtungseinheiten ist konfiguriert, den Lack berührungslos zumindest teilweise zu härten. Die zweite Härtungseinheit ist derart angeordnet, dass der Lack von der zweiten Härtungseinheit in einem zweiten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche, in dem der Lack auf die Arbeitsfläche übertragen wurde und von der ersten Härtungseinheit teilweise gehärtet wurde, zumindest teilweise härtbar ist. Der Lack wird von der zweiten Härtungseinheit in dem zweiten Arbeitsbereich zumindest teilweise gehärtet, so dass der Lack von der zweiten Härtungseinheit in dem zweiten Arbeitsbereich teilweise oder vollständig gehärtet wird. Aufgrund der zweiten Härtungseinheit muss der Lack von der ersten Härtungseinheit nicht vollständig gehärtet werden.
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Der Lack wird also in zwei aufeinanderfolgenden Schritten gehärtet. In einem ersten Schritt wird der Lack von der ersten Härtungseinheit teilweise gehärtet, was auch als Vorverfestigen oder Vorhärten des Lacks bezeichnet werden kann. In einem zweiten Schritt wird der Lack von der zweiten Härtungseinheit zumindest teilweise gehärtet, was auch als Nachverfestigen oder Nachhärten bezeichnet werden kann. Das Vorverfestigen des Lacks gewährleistet, dass der Lack einen gewissen Grad an Verformungsfestigkeit, jedoch noch genügend Flexibilität, aufweist und an der Arbeitsfläche anhaften kann. Das Nachverfestigen des Lacks gewährleistet, dass der Lack weiter gehärtet wird, so dass letztlich ein vollgehärteter Lack auf der Arbeitsfläche mithilfe der zweiten Härtungseinheit oder mithilfe der zweiten Härtungseinheit und weiteren Härtungseinheiten der mindestens zwei Härtungseinheiten bereitgestellt werden kann.
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Zusammengefasst wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die zum zuverlässigen Übertragen von Lack über eine Übertragungsrolle auf eine Arbeitsfläche eines Werkstücks als ein Lackfilm mit einem Vertiefungsbereich konfiguriert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die zweite Härtungseinheit als eine UV-Lichteinheit ausgebildet, die konfiguriert ist, den Lack berührungslos durch Ausstrahlen von UV-Licht zumindest teilweise zu härten, wobei die zweite Härtungseinheit derart angeordnet ist, dass UV-Licht in Richtung der Arbeitsfläche in dem zweiten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche ausgestrahlt werden kann, um den Lack in dem zweiten Arbeitsbereich zumindest teilweise zu härten. Wenn die zweite Härtungseinheit als eine UV-Lichteinheit ausgebildet ist, kann der Lack in zwei aufeinanderfolgenden Schritten durch UV-Licht gehärtet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die zweite Härtungseinheit als eine IR-Lichteinheit ausgebildet, die konfiguriert ist, den Lack berührungslos durch Ausstrahlen von IR-Licht zumindest teilweise zu härten, wobei die zweite Härtungseinheit derart angeordnet ist, dass IR-Licht in Richtung der Arbeitsfläche in dem zweiten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche ausgestrahlt werden kann, um den Lack in dem zweiten Arbeitsbereich zumindest teilweise zu härten. Wenn die zweite Härtungseinheit als eine IR-Lichteinheit ausgebildet ist, kann der Lack in zwei aufeinanderfolgenden Schritten durch UV-Licht und IR-Licht gehärtet werden. UV-Licht bezieht sich im Bedeutungsumfang der vorliegenden Erfindung auf jegliche Art von UV-Strahlung. Gleichermaßen bezieht sich IR-Licht im Bedeutungsumfang der vorliegenden Erfindung auf jegliche Art von IR-Strahlung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die zweite Härtungseinheit als eine Heizlüfter-Einheit ausgebildet, die konfiguriert ist, den Lack berührungslos durch Ausgeben von erwärmter Luft zumindest teilweise zu härten, wobei die zweite Härtungseinheit derart angeordnet ist, dass erwärmte Luft in Richtung der Arbeitsfläche in dem zweiten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche ausgegeben werden kann, um den Lack in dem zweiten Arbeitsbereich zumindest teilweise zu härten. Wenn die zweite Härtungseinheit als eine Heizlüfter-Einheit ausgebildet ist, kann der Lack in zwei aufeinanderfolgenden Schritten durch UV-Licht und erwärmte Luft gehärtet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Vorrichtung einen Schutz, wobei der Schutz zumindest indirekt mit dem Rahmen verbunden ist und sich von dem Rahmen weg zu einem distalen Ende eines Endbereichs des Schutzes erstreckt, wobei der Schutz zwischen der ersten Härtungseinheit und der zweiten Härtungseinheit angeordnet ist, so dass der zweite Arbeitsbereich vor dem von der ersten Härtungseinheit ausgestrahlten UV-Licht geschützt ist. Der Schutz gewährleistet, dass die erste Härtungseinheit nur den Lack in dem ersten Arbeitsbereich härtet und dass von der ersten Härtungseinheit ausgestrahltes UV-Licht nicht den Lack in dem zweiten Arbeitsbereich härtet. Daher kann die zweite Härtungseinheit den Lack in dem zweiten Arbeitsbereich ohne Einwirkung des von der ersten Härtungseinheit ausgestrahlten UV-Lichts härten. Der Schutz kann auch als ein Lichtschutz bezeichnet werden.
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Wie zuvor erwähnt wurde, kann die zweite Härtungseinheit als eine UV-Lichteinheit, als eine IR-Lichteinheit oder als ein Heizlüfter ausgebildet sein. Falls die zweite Härtungseinheit als eine UV-Lichteinheit ausgebildet ist, kann der Schutz zwischen der ersten Härtungseinheit und der zweiten Härtungseinheit angeordnet sein, so dass der erste Arbeitsbereich vor dem von der zweiten Härtungseinheit ausgestrahlten UV-Licht geschützt ist. In diesem Fall gewährleistet der Schutz, dass die zweite Härtungseinheit nur den Lack in dem zweiten Arbeitsbereich härtet und dass von der zweiten Härtungseinheit ausgestrahltes UV-Licht nicht den Lack in dem ersten Arbeitsbereich härtet. Daher kann die erste Härtungseinheit den Lack in dem ersten Arbeitsbereich ohne Einwirkung des von der zweiten Härtungseinheit ausgestrahlten UV-Lichts härten. Gleichermaßen kann, wenn die zweite Härtungseinheit als eine IR-Lichteinheit ausgebildet ist, der Schutz zwischen der ersten Härtungseinheit und der zweiten Härtungseinheit angeordnet sein, so dass der erste Arbeitsbereich vor dem von der zweiten Härtungseinheit ausgestrahlten IR-Licht geschützt ist. In diesem Fall stellt der Schutz sicher, dass die zweite Härtungseinheit nur den Lack in dem zweiten Arbeitsbereich härtet und dass von der zweiten Härtungseinheit ausgestrahltes IR-Licht nicht den Lack in dem ersten Arbeitsbereich härtet. Daher kann die erste Härtungseinheit den Lack in dem ersten Arbeitsbereich ohne Einwirkung des von der zweiten Härtungseinheit ausgestrahlten IR-Lichts härten. Gleichermaßen kann, wenn die zweite Härtungseinheit als ein Heizlüfter ausgebildet ist, der Schutz zwischen der ersten Härtungseinheit und der zweiten Härtungseinheit angeordnet sein, so dass der erste Arbeitsbereich vor der von der zweiten Härtungseinheit ausgegebenen erwärmten Luft geschützt ist. In diesem Fall gewährleistet der Schutz, dass die zweite Härtungseinheit nur den Lack in dem zweiten Arbeitsbereich härtet und dass von der zweiten Härtungseinheit ausgegebene erwärmte Luft nicht den Lack in dem ersten Arbeitsbereich härtet. Daher kann die erste Härtungseinheit den Lack in dem ersten Arbeitsbereich ohne Einwirkung der von der zweiten Härtungseinheit ausgegebenen erwärmten Luft härten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist das distale Ende des Endbereichs des Schutzes in einem vorbestimmten Abstand von der Arbeitsfläche angeordnet, wenn die Übertragungsrolle mit der Außenkontaktfläche auf der Arbeitsfläche rollt. Der vorbestimmte Abstand zwischen dem distalen Ende und der Arbeitsfläche ermöglicht, dass die Übertragungsrolle derart über die Arbeitsfläche rollt, dass sich der Schutz entlang der Rollrichtung über den übertragenen Lack in einem Abstand zu dem Lack bewegen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist der Endbereich des Schutzes flexibel, so dass der Endbereich gegen die Rollrichtung elastisch verformbar ist. Die Flexibilität des Endbereichs gewährleistet, dass der Endbereich seine Form anpassen kann, wenn der Endbereich mit dem übertragenen Lack in Berührung kommt, während sich der Schutz entlang der Rollrichtung über den übertragenen Lack bewegt. Also gewährleistet die Flexibilität des Endbereichs, dass die Form des vorverfestigten Lacks selbst dann beibehalten wird, wenn der Endbereich mit dem übertragenen Lack in Berührung kommt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine dritte Härtungseinheit der mindestens zwei Härtungseinheiten, wobei die dritte Härtungseinheit konfiguriert ist, den Lack berührungslos zumindest teilweise zu härten, wobei die dritte Härtungseinheit derart angeordnet ist, dass der Lack von der dritten Härtungseinheit in einem dritten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche, in dem der Lack auf die Arbeitsfläche übertragen wurde und von der ersten Härtungseinheit und von der zweiten Härtungseinheit teilweise gehärtet wurde, zumindest teilweise härtbar ist. Der Lack kann von der dritten Härtungseinheit teilweise gehärtet oder vollständig gehärtet werden. Aufgrund der dritten Härtungseinheit muss die zweite Härtungseinheit den Lack nicht vollständig härten. Die dritte Härtungseinheit kann als eine UV-Lichteinheit, als eine IR-Lichteinheit oder als eine Heizlüfter-Einheit ausgebildet sein. Die Merkmale, technischen Wirkungen und/oder Vorteile, die in Verbindung mit der ersten Härtungseinheit und der zweiten Härtungseinheit beschrieben werden, treffen mindestens analog auch auf die dritte Härtungseinheit und jede weitere Härtungseinheit der mindestens zwei Härtungseinheiten zu, so dass hier keine entsprechende Wiederholung erfolgt.
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Wie zuvor erwähnt wurde, kann die dritte Härtungseinheit als eine UV-Lichteinheit, als eine IR-Lichteinheit oder als eine Heizlüfter-Einheit ausgebildet sein. Falls die dritte Härtungseinheit als eine UV-Lichteinheit ausgebildet ist, kann der Schutz zwischen der ersten Härtungseinheit und der dritten Härtungseinheit angeordnet sein, so dass der erste Arbeitsbereich vor dem von der dritten Härtungseinheit ausgestrahlten UV-Licht geschützt ist. In diesem Fall gewährleistet der Schutz, dass die dritte Härtungseinheit den Lack in dem dritten Arbeitsbereich härtet und dass von der dritten Härtungseinheit ausgestrahltes UV-Licht nicht den Lack in dem ersten Arbeitsbereich härtet. Daher kann die erste Härtungseinheit den Lack in dem ersten Arbeitsbereich ohne Einwirkung des von der dritten Härtungseinheit ausgestrahlten UV-Lichts härten. Gleichermaßen kann, wenn die dritte Härtungseinheit als eine IR-Lichteinheit ausgebildet ist, der Schutz zwischen der ersten Härtungseinheit und der dritten Härtungseinheit angeordnet sein, so dass der erste Arbeitsbereich vor dem von der dritten Härtungseinheit ausgestrahlten IR-Licht geschützt ist. In diesem Fall stellt der Schutz sicher, dass die dritte Härtungseinheit den Lack in dem dritten Arbeitsbereich härtet und dass von der dritten Härtungseinheit ausgestrahltes IR-Licht nicht den Lack in dem ersten Arbeitsbereich härtet. Daher kann die erste Härtungseinheit den Lack in dem ersten Arbeitsbereich ohne Einwirkung des von der dritten Härtungseinheit ausgestrahlten IR-Lichts härten. Gleichermaßen kann, wenn die dritte Härtungseinheit als ein Heizlüfter ausgebildet ist, der Schutz zwischen der ersten Härtungseinheit und der dritten Härtungseinheit angeordnet sein, so dass der erste Arbeitsbereich vor der von der dritten Härtungseinheit ausgegebenen erwärmten Luft geschützt ist. In diesem Fall gewährleistet der Schutz, dass die dritte Härtungseinheit den Lack in dem dritten Arbeitsbereich härtet und dass von der dritten Härtungseinheit ausgegebene erwärmte Luft nicht den Lack in dem ersten Arbeitsbereich härtet. Daher kann die erste Härtungseinheit den Lack in dem ersten Arbeitsbereich ohne Einwirkung der von der dritten Härtungseinheit ausgegebenen erwärmten Luft härten.
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Vorzugsweise kann die Vorrichtung einen weiteren Schutz umfassen, der ähnlich dem Schutz konfiguriert sein kann. Der weitere Schutz kann zwischen der zweiten Härtungseinheit und der dritten Härtungseinheit angeordnet sein, so dass der dritte Arbeitsbereich vor UV-Licht und/oder IR-Licht und/oder erwärmter Luft, das bzw. die von der zweiten Härtungseinheit ausgestrahlt bzw. ausgegeben wird, geschützt ist und/oder so dass der zweite Arbeitsbereich vor UV-Licht und/oder IR-Licht und/oder erwärmter Luft, das bzw. die von der dritten Härtungseinheit ausgestrahlt bzw. ausgegeben wird, geschützt ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren, das die Merkmale von Anspruch 9 aufweist, gelöst. Das Verfahren eignet sich zum Übertragen eines Lacks unter Verwendung der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Übertragungsrolle dreht sich bezüglich des Rahmens um die Drehachse. Die Antriebseinheit treibt die Drehung der Übertragungsrolle um die Drehachse an. Lack wird aus dem Ausgabeende auf die Außenkontaktfläche und in die Vertiefungen ausgegeben. Die Übertragungsrolle rollt mit der Außenkontaktfläche auf der Arbeitsfläche des Werkstücks in der Rollrichtung, so dass der Lack von der Außenkontaktfläche und aus den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche in dem ersten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche übertragen wird. Der Lack wird in dem ersten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche durch von der ersten Härtungseinheit in Richtung der Arbeitsfläche in dem ersten Arbeitsbereich ausgestrahltes UV-Licht teilweise gehärtet. Der Lack wird in dem zweiten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche von der zweiten Härtungseinheit zumindest teilweise gehärtet. Die Merkmale, technischen Wirkungen und/oder Vorteile, die in Verbindung mit der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, treffen zumindest analog auch auf das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zu, so dass hier keine entsprechende Wiederholung erfolgt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung können aus der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen und/oder den Figuren abgeleitet werden. Dabei können alle beschriebenen und/oder visuell dargestellten Merkmale selbst und/oder in Kombination einen vorteilhaften Gegenstand und/oder vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung unabhängig von ihrer Kombination in den einzelnen Ansprüchen oder ihren Abhängigkeiten darstellen. Des Weiteren können in den Figuren dieselben Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Gegenstände angeben.
- 1 stellt schematisch einen Teil eines Flugzeugs mit einem Flügel und eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Übertragen von Lack auf eine obere Flügelfläche des Flügels dar.
- 2 stellt schematisch die Ausführungsform der Vorrichtung in 1 in einer Querschnittsansicht dar.
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1 stellt schematisch einen Teil eines Flugzeugs 1, das einen Rumpf 3 und einen Flügel 5 umfasst, dar. Ein Roboter 7 sitzt auf einem Gestell 9. Der Roboter 7 umfasst einen beweglichen Roboterarm 11. Eine Vorrichtung 13 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist an einem Ende des Roboterarms 11 befestigt, so dass die Vorrichtung 13 von dem Roboter 7 bewegt werden kann. Die Vorrichtung 13 ist zum Übertragen von Lack, der durch UV-Licht und/oder IR-Licht und/oder erwärmte Luft gehärtet werden kann, auf eine Arbeitsfläche 15 eines Werkstücks 17 konfiguriert. Gemäß dem in 1 gezeigten Beispiel kann das Werkstück 17 durch den Flügel 5 des Flugzeugs 1 gebildet sein und eine obere Flügelfläche 19 des Flügels 5 kann die Arbeitsfläche 15 bilden.
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2 stellt schematisch die Ausführungsform der Vorrichtung 13 in 1 in einer Querschnittsansicht dar. Die Vorrichtung 13 umfasst einen Rahmen 21, eine Antriebseinheit 23, eine Düse 25 und eine Übertragungsrolle 27. Die Vorrichtung 13 kann über den Rahmen 21 an dem Roboterarm 11 angebracht sein. Statt eines Roboters 7 kann jedoch eine beliebige andere Handhabungsvorrichtung, die zur Bewegung der Vorrichtung 13 im Raum konfiguriert ist, verwendet werden. Der Rahmen 21 kann zur lösbaren Verbindung mit einer Handhabungsvorrichtung, wie z. B. dem Roboter 7, konfiguriert sein.
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Die Übertragungsrolle 27 ist, insbesondere durch mindestens ein Lager, um eine Drehachse 29 am Rahmen 21 drehbar befestigt, so dass die Übertragungsrolle 27 um die Drehachse 29 bezüglich des Rahmens 21 drehbar ist. Die Übertragungsrolle 27 umfasst eine umlaufende laterale Wandung 31, die für UV-Licht durchlässig ist und elastisch verformbar sein kann, insbesondere in und gegen eine Radialrichtung R. Die laterale Wandung 31 umfasst eine sich über den Umfang erstreckende Außenkontaktfläche 33 mit mehreren Vertiefungen. Die Düse 25, die mit dem Rahmen 21 verbunden ist, umfasst ein Ausgabeende 35 zur Ausgabe von Lack auf die Außenkontaktfläche 33 und in die Vertiefungen. Die Düse 25 und die Übertragungsrolle 27 sind derart angeordnet, dass Lack aus dem Ausgabeende 35 auf die Außenkontaktfläche 33 und in die Vertiefungen ausgegeben werden kann, insbesondere wenn sich die Übertragungsrolle 27 um die Drehachse 29 dreht.
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Die Antriebseinheit 23 ist konfiguriert, die Drehung der Übertragungsrolle 27 um die Drehachse 29 anzutreiben, so dass sich der Reifen 31 kontinuierlich um die Drehachse 29 dreht, wenn die Drehung der Übertragungsrolle 27 von der Antriebseinheit 23 angetrieben wird. Wenn Lack aus dem Ausgabeende 35 der Düse 25 auf die Außenkontaktfläche 33 und in die Vertiefungen ausgegeben wird, dreht sich der Lack um die Drehachse 29 in einer Drehrichtung U. Wenn der Lack die Arbeitsfläche 15 des Werkstücks 17 erreicht, wird der Lack aus den Vertiefungen und von der Außenkontaktfläche 33 auf die Arbeitsfläche 15 übertragen. Somit ist die Übertragungsrolle 27 konfiguriert, mit der Außenkontaktfläche 33 auf der Arbeitsfläche 15 des Werkstücks 17 zum Übertragen des Lacks von der Außenkontaktfläche 33 und von den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche 15 des Werkstücks 17 in einer Rollrichtung 37 zu rollen.
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Die Vorrichtung 13 umfasst eine erste Härtungseinheit 39 und eine zweite Härtungseinheit 40. Die erste Härtungseinheit 39 und die zweite Härtungseinheit 40 sind jeweils mit dem Rahmen 21 verbunden. Die erste Härtungseinheit 39 ist in einem Innenraum 41, der von der Übertragungsrolle 27 definiert ist, angeordnet. Die zweite Härtungseinheit 40 ist außerhalb des Innenraums 41 angeordnet.
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Die erste Härtungseinheit 39 ist als eine UV-Lichteinheit ausgebildet, die konfiguriert ist, den Lack berührungslos durch Ausstrahlen von UV-Licht teilweise zu härten. Die erste Härtungseinheit 39 ist derart angeordnet, dass UV-Licht in Richtung der Arbeitsfläche 15 in einem ersten Arbeitsbereich 43 der Arbeitsfläche 15 ausgestrahlt werden kann, um den Lack in dem ersten Arbeitsbereich 43 teilweise zu härten. In dem ersten Arbeitsbereich 43 wird der Lack auf die Arbeitsfläche 15 übertragen. Die Vorrichtung 13 kann konfiguriert sein, die Antriebseinheit 23 und/oder die erste Härtungseinheit 39 derart anzusteuern, dass der auf die Arbeitsfläche 15 übertragene Lack über das von der ersten Härtungseinheit 39 ausgestrahlte UV-Licht teilweise gehärtet wird.
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Die zweite Härtungseinheit 40 ist konfiguriert, den Lack berührungslos zumindest teilweise zu härten. Die zweite Härtungseinheit 40 ist derart angeordnet, dass der Lack von der zweiten Härtungseinheit 40 in einem zweiten Arbeitsbereich 45 der Arbeitsfläche 15 zumindest teilweise gehärtet werden kann. Der erste Arbeitsbereich 43 und der zweite Arbeitsbereich 45 sind nacheinander in der Rollrichtung 37 angeordnet. In dem zweiten Arbeitsbereich 45 wurde der Lack auf die Arbeitsfläche 15 übertragen und wurde von der ersten Härtungseinheit 39 teilweise gehärtet.
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Ähnlich wie die erste Härtungseinheit 39 ist die zweite Härtungseinheit 40 als eine UV-Lichteinheit ausgebildet, die konfiguriert ist, den Lack berührungslos durch Ausstrahlen von UV-Licht zumindest teilweise zu härten. Die zweite Härtungseinheit 40 ist derart angeordnet, dass UV-Licht in Richtung der Arbeitsfläche 15 in dem zweiten Arbeitsbereich 45 der Arbeitsfläche 15 ausgestrahlt werden kann, um den Lack in dem zweiten Arbeitsbereich 45 zumindest teilweise zu härten. Die zweite Härtungseinheit 40 kann jedoch auch als eine IR-Lichteinheit ausgebildet sein und kann konfiguriert sein, den Lack berührungslos durch Ausstrahlen von IR-Licht zumindest teilweise zu härten. In diesem Fall kann die zweite Härtungseinheit 40 derart angeordnet sein, dass IR-Licht in Richtung der Arbeitsfläche 15 in dem zweiten Arbeitsbereich 45 der Arbeitsfläche 15 ausgestrahlt werden kann, um den Lack in dem zweiten Arbeitsbereich 45 zumindest teilweise zu härten. Alternativ dazu kann die zweite Härtungseinheit 40 auch als eine Heizlüfter-Einheit ausgebildet sein, die konfiguriert ist, den Lack berührungslos durch Ausgeben von erwärmter Luft zumindest teilweise zu härten. Falls die zweite Härtungseinheit 40 als eine Heizlüfter-Einheit ausgebildet ist, ist die zweite Härtungseinheit 40 derart angeordnet, dass erwärmte Luft in Richtung der Arbeitsfläche 15 in dem zweiten Arbeitsbereich 45 der Arbeitsfläche 15 ausgegeben werden kann, um den Lack in dem zweiten Arbeitsbereich 45 zumindest teilweise zu härten.
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Wenn die Übertragungsrolle 27 mit der Außenkontaktfläche 33 auf der Arbeitsfläche 15 des Werkstücks 17 zum Übertragen von Lack von der Außenkontaktfläche 33 und aus den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche 15 des Werkstücks 17 in der Rollrichtung 37 rollt, wird ein erster Teil des Lacks auf die Arbeitsfläche 15 in dem ersten Arbeitsbereich 43 übertragen. Während der erste Teil des Lacks auf die Arbeitsfläche 15 in dem ersten Arbeitsbereich 43 übertragen wird, wird der erste Teil des Lacks von der ersten Härtungseinheit 39 teilweise gehärtet. Während die Übertragungsrolle 27 in der Rollrichtung 37 rollt, bewegen sich der erste Arbeitsbereich 43 und der zweite Arbeitsbereich 45 beide zusammen mit der Übertragungsrolle 27 in der Rollrichtung 37, so das der erste Teil des Lacks von dem ersten Arbeitsbereich 43 in den zweiten Arbeitsbereich übergeht. In dem zweiten Arbeitsbereich 45 wird der erste Teil des Lacks dann von der zweiten Härtungseinheit 40 zumindest teilweise gehärtet. Gleichermaßen wird jeder Teil des Lacks auf die Arbeitsfläche 15 übertragen und von der ersten Härtungseinheit 39 in dem ersten Arbeitsbereich 43 teilweise gehärtet, von dem ersten Arbeitsbereich 43 zu dem zweiten Arbeitsbereich 45 übergeben und dann von der zweiten Härtungseinheit 40 zumindest teilweise gehärtet.
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Die Vorrichtung 13 in 2 umfasst einen Schutz 47 mit einem Endbereich 49. Der Schutz 47 ist mit dem Rahmen 21 verbunden und erstreckt sich von dem Rahmen 21 weg zu einem distalen Ende 51 des Endbereichs 49 des Schutzes 47. Der Schutz 47 ist zwischen der ersten Härtungseinheit 39 und der zweiten Härtungseinheit 40 angeordnet, so dass der zweite Arbeitsbereich 45 vor dem von der ersten Härtungseinheit 39 ausgestrahlten UV-Licht geschützt wird. Das distale Ende 51 des Endbereichs 49 des Schutzes 47 ist in einem vorbestimmten Abstand von der Arbeitsfläche 15 angeordnet, wenn die Übertragungsrolle 27 mit der Außenkontaktfläche 33 auf der Arbeitsfläche 15 rollt. Weiterhin ist der Endbereich 49 des Schutzes 47 flexibel, so dass der Endbereich 49 entgegen der Rollrichtung 37 elastisch verformbar ist.
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Zusätzlich zu der ersten Härtungseinheit 39 und der zweiten Härtungseinheit 40 kann die Vorrichtung 13 eine dritte Härtungseinheit umfassen. Die dritte Härtungseinheit kann konfiguriert sein, den Lack berührungslos zumindest teilweise zu härten. Die dritte Härtungseinheit kann derart angeordnet sein, dass der Lack von der dritten Härtungseinheit in einem dritten Arbeitsbereich der Arbeitsfläche 15, in dem der Lack auf die Arbeitsfläche 15 übertragen wurde und von der ersten Härtungseinheit 39 und von der zweiten Härtungseinheit 40 teilweise gehärtet wurde, zumindest teilweise gehärtet werden kann.
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Die in 2 gezeigte Vorrichtung 13 kann in einem Verfahren zum Übertragen eines Lack verwendet werden. Während dieses Verfahrens dreht sich die Übertragungsrolle 27 bezüglich des Rahmens 21 um die Drehachse 29. Die Antriebseinheit 23 treibt die Drehung der Übertragungsrolle 27 um die Drehachse 29 an. Lack wird aus dem Ausgabeende 35 auf die Außenkontaktfläche 33 und in die Vertiefungen ausgegeben. Die Übertragungsrolle 27 rollt mit der Außenkontaktfläche 33 auf der Arbeitsfläche 15 des Werkstücks 17 in der Rollrichtung 37, so dass der Lack von der Außenkontaktfläche 33 und aus den Vertiefungen auf die Arbeitsfläche 15 in dem ersten Arbeitsbereich 43 der Arbeitsfläche 15 übertragen wird. Der Lack wird in dem ersten Arbeitsbereich 43 der Arbeitsfläche 15 durch von der ersten Härtungseinheit 39 auf die Arbeitsfläche 15 in dem ersten Arbeitsbereich 43 ausgestrahltes UV-Licht teilweise gehärtet. Während die Übertragungsrolle 27 in der Rollrichtung 37 rollt, wird jeder Teil des Lacks auf die Arbeitsfläche 15 übertragen und von der ersten Härtungseinheit 39 in dem ersten Arbeitsbereich 43 teilweise gehärtet, dann von dem ersten Arbeitsbereich 43 zu dem zweiten Arbeitsbereich 45 übergeben und dann von der zweiten Härtungseinheit 40 in dem zweiten Arbeitsbereich 45 der Arbeitsfläche 15 zumindest teilweise gehärtet.
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Es wird darüber hinaus angemerkt, dass „umfassend“ andere Elemente nicht ausschließt, und „ein/e/er“ keine Multiplizität ausschließt. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der obigen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurden, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener beispielhafter Ausführungsformen verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkungen aufzufassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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