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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen einer Beschichtung
auf eine Oberfläche
eines Gegenstandes mit einer Schablone, die eine mit der Oberfläche zusammenwirkende,
lösbare
Befestigungseinrichtung aufweist und die mindestens eine vorgegebene
Begrenzungslinie für
die Beschichtung bildet und deren Eigensteifigkeit so gering ist,
daß die Form
der Begrenzungslinie variiert, wobei die Befestigungseinrichtung
nach dem Befestigen der Schablone an der Oberfläche des Gegenstandes die Eigensteifigkeit
einer aus Gegenstand und Schablone gebildeten Einheit so weit erhöht, daß die Begrenzungslinie
der vorgegebenen Form entspricht.
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Eine
solche Vorrichtung ist aus
DE
44 00 602 C1 bekannt und wird verwendet zur Herstellung
von Bildern in Airbrushtechnik auf einem Träger, insbesondere Papier, Pappe
oder Karton, unter Verwendung einer Vielzahl von nacheinander auf
den Träger aufzulegenden
und zum Überspritzen
mit einer Airbrushpistole bestimmten Schablonen. Dabei ist eine Arbeitsunterlage
zum Aufspannen des Trägers
derart mit Halterungseinrichtungen für die mit Gegenhalterungseinrichtungen
ausgestatteten Schablonen versehen, daß diese reproduzierbar paßgenau umhängbar sind.
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US 4 915 058 beschreibt
eine Abdeckung, die zum Abdecken von Fahrzeugscheiben benutzt werden
kann, während
Metallteile des Fahrzeugs mit Farbe besprüht werden, so daß die Fahrzeugscheibe vor
Farbkontakt geschützt
wird. Die Abdeckung weist zur Fixierung an der Fahrzeugscheibe mindestens
einen Saugteller auf, der durch einen Griff betätigbar ist. Zwischen den Außenbegrenzungen
der Abdeckung und des Scheibenrahmens verbleibt ein Spalt, der mit
Klebeband abgedeckt wird, und somit die Begrenzungslinie bei einer
Beschichtung mit Farbe des benachbarten Metallteils vorgibt.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand einer Schutz-Beschichtung bei Automobilen beschrieben.
Sie ist jedoch in entsprechender Weise auch bei anderen Beschichtungsaufgaben
anwendbar.
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Die
Karosserie eines Automobils wird in der Regel im Bereich unterhalb
der Türen
mit einer Beschichtung versehen, bevor ein Lack aufgetragen wird.
Diese Beschichtung hat die Aufgabe, das Blech der Karosserie an
besonders korrosionsgefährdeten Stellen
besser zu schüt zen,
insbesondere gegen Beschädigungen
durch Steinschlag und Salz.
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Aus
optischen Gründen
möchte
man eine derartige Beschichtung möglichst genau begrenzen. Beispielsweise
sollte die Beschichtung mit der Unterseite der Türen enden. Andererseits möchte man auch
in einem derartigen Fall die Beschichtung möglichst automatisch vornehmen
können,
d.h. mit Handhabungsautomaten. Auch bei der Verwendung von Handhabungsautomaten
reicht aber die genaue Führung
einer Spritzeinrichtung in der Regel nicht aus, um die Begrenzungslinie
der Beschichtung mit der gewünschten
Genauigkeit erzeugen zu können.
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Um
genaue Begrenzungslinien beim Auftragen einer Beschichtung erreichen
zu können,
ist die Verwendung von Schablonen bekannt. Eine Schablone wird auf
die zu beschichtende Oberfläche
aufgelegt und deckt einen Bereich ab, der nicht beschichtet werden
soll. Dabei gelangt ein Teil des Beschichtungsmaterials zwar auf
die Oberseite der Schablone. Dies ist jedoch unkritisch, weil das
Beschichtungsmaterial von dort wieder entfernt werden kann.
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Wenn
der genannte Bereich der Karosserie eines Automobils beschichtet
werden soll, dann erhält
man eine relativ große
Beschichtungslänge
von in der Regel weit über
1 m. Bei einer derartig großen Länge ist
es relativ schwierig, die Schablone so stabil zu machen, daß sie die
Begrenzungslinie des Auftrags der Beschichtung genau genug definieren kann.
Dies liegt daran, daß eine
Schablone bei der großen
Länge in
der Regel nicht steif genug ist. Ihre Eigensteifigkeit ist so gering,
daß die Gefahr
besteht, daß sich
die Schablone verwindet oder verbiegt. In diesem Fall bekommt man
nicht die gewünschte
Begrenzungslinie, sondern beispielsweise eine Begrenzungslinie,
die in der Mitte durchhängt,
gewellt ist oder auf andere Weise gestört ist.
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Theoretisch
besteht zwar die Möglichkeit,
die Schablone dadurch zu stabilisieren, daß man sie größer macht,
also mit einer größeren Dicke
und/oder mit einer größeren Breite
versieht. Dies hat jedoch den Nachteil, daß damit auch das Eigengewicht
der Schablone im entsprechenden Umfang ansteigt, was wiederum höhere Anforderungen
an einen Handhabungsautomaten stellt. Je größer das Eigengewicht der Schablone
ist, desto schwieriger wird auch die genaue Positionierung der Schablone
an der Grenzlinie des zu beschichtenden Bereichs.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Handhabung der Schablone
bei großen
Schablonen zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß die
Befestigungseinrichtung einen Abstand zwischen der Schablone und
der Oberfläche
erzeugt.
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Mit
dieser Ausgestaltung verwendet man den zu beschichtenden Gegenstand
als "Stütze" für die Schablone.
Dadurch, daß die
Schablone mit der Oberfläche
des Gegenstandes verbunden wird, kann man die Schablone ansonsten
unverändert
belassen, d.h. man muß weder
ihre Dicke noch ihre Breite vergrößern. Die Schablone selbst
wird dadurch zwar nicht stabiler, d.h. ihre Handhabung ohne zusätzliche Maßnahme ist
schwierig. Erst dann, wenn die Schablone an der Oberfläche des
Gegenstandes befestigt ist, ist sie ausreichend stabil, um die Begrenzungslinie
des zu beschichtenden Bereichs mit der gewünschten Genauigkeit zu definieren.
Nur in diesem Fall ist die Genauigkeit aber auch erforderlich, d.h. nur
in diesem Fall ist es erforderlich, die Schablone so steif und stabil
auszubilden, daß die
gewünschte Flächenbegrenzung
gegeben ist. Dadurch, daß die Schablone
lösbar
an der Oberfläche
befestigt werden kann, läßt sie sich
leicht an der Oberfläche
ansetzen und nach erfolgtem Auftrag wieder von der Oberfläche entfernen.
Die Verbindung zwischen dem Gegenstand und der Schablone ist also
nur temporär oder
zeitweilig. Dadurch ist es möglich,
die Schablone nach wie vor von einem Handhabungsautomaten handhaben
zu lassen. Man kann die gleiche Schablone für eine Vielzahl von Beschichtungsvorgängen verwenden.
Die Befestigungseinrichtung erzeugt einen Abstand zwischen der Schablone
und der Oberfläche.
Damit erhält
die Befestigungseinrichtung eine weitere Aufgabe. Sie sorgt nämlich dafür, daß die Schablone
nicht unmittelbar auf der zu beschichtenden Oberfläche aufliegt.
Würde die
Schablone unmittelbar auf der zu beschichtenden Oberfläche aufliegen,
entstünde
ein Kapillarspalt, durch den das Beschichtungsmaterial auch unter
der Schablone vordringen könnte.
Dies wiederum hat das Risiko zur Folge, daß die Begrenzung der Beschichtung
nicht den gewünschten
Verlauf nimmt.
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Vorzugsweise
ist die Befestigungseinrichtung als Magnetanordnung ausgebildet.
Eine Magnetanordnung läßt sich
relativ leicht an einer Oberfläche befestigen,
so fern der Magnet an dieser Oberfläche haften kann. Dies ist beispielsweise
bei Eisenblechen problemlos der Fall. Da ein großer Teil der zu beschichtenden
Oberflächen
durch Eisenbleche gebildet ist, läßt sich eine Schablone mit
Magnetanordnung in den meisten Fällen
verwenden. Wenn die Magnetanordnung einen Elektromagneten aufweist, was
in einer Ausführungsform
bevorzugt ist, dann läßt sich
die Haltekraft an- und abschalten.
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Vorzugsweise
weist die Magnetanordnung mehrere flächig ausgebildete Magnete auf,
die mit Abstand voneinander angeordnet sind. Die Schablone wird
also zum einen an mehreren unterschiedlichen Positionen mit der
Oberfläche
des Gegenstandes verbunden. Jede Verbindungsstelle selbst hat eine
gewisse Flächenausdehnung,
so daß man
mit dieser relativ einfachen Maßnahme
eine stabile Verbindung zwischen der Schablone und der Oberfläche erreichen
kann.
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Vorzugsweise
sind die Magnete als Permanentmagnete ausgebildet. Man benötigt dann
keine externen Steuerungsmittel, um eine Verbindung zwischen dem
Gegenstand und der Schablone zu bewirken. Es reicht aus, die Schablone
mit ihren Magneten an die Oberfläche
anzusetzen, um die Verbindung so lange zu bewirken, wie sie erwünscht ist,
um die Beschichtung auftragen zu können.
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Vorzugsweise
weist die Magnetanordnung eine Auflagefläche auf, die mit einer Schutzschicht überzogen
ist. Man verhindert also, daß die
Magnete beim Ansetzen an die oder beim Abheben von der Oberfläche Markierungen
oder sonstige Beschädigungen
an der Oberfläche
hinterlassen.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, daß die Schutzschicht
aus einem textilen Material oder Kunststoff gebildet ist. Die Schutzschicht
bewirkt also, daß die
eigentliche Kontaktfläche
der Magnetanordnung etwas weicher ist als die zu beschichtende Oberfläche, so
daß Beschädigungen
nahezu ausgeschlossen sind. In Abhängigkeit von der Art der Schutzschicht
muß man
allerdings vorsehen, daß die Magnetanordnung
genügend
Kraft aufbringt, um die Schablone durch die Schutzschicht hindurch
an der Oberfläche
festzuhalten. Dies ist aber ohne Probleme möglich.
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Vorzugsweise
ist die Schablone an einem Handhabungsautomaten gehalten, der beim
Abheben der Schablone von der Oberfläche die Schablone gegenüber der
Oberfläche
kippt. Insbesondere bei der Verwendung von Magneten ist dies eine
relativ einfache Möglichkeit,
um die Schablone ohne größere Probleme
von der Oberfläche
abzuheben. Der Handhabungsautomat benötigt nur relativ geringe Kräfte.
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Vorzugsweise
ist die Schablone aus einem Flächenmaterial
mit einer Dicke von maximal 1 mm gebildet. Ein derartiges Flächenmaterial
hat ein entsprechend geringes Gewicht, so daß die Schablone durch den Handhabungsautomaten
leicht handhabbar ist.
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Auch
ist von Vorteil, wenn das Flächenmaterial
ein Blech aus Metall ist. Die Schablone wird also zum größten Teil
aus Metall gebildet. Metall ist zwar nicht verwindungssteif. Man
kann aber eine Begrenzungskante an einem Blech relativ klar definieren. Diese
Begrenzungskante hat dann die gewünschte Formgenauigkeit, wenn
das Blech mit dem Gegenstand an der Oberfläche verbunden ist.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
einer Beschichtungssituation und
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2 eine
schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Auftragen einer
Beschichtung.
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1 zeigt
schematisch eine Karosserie 1 eines Kraftfahrzeuges, die
in einem Bereich 2 unterhalb der Türen 3, 4 und
zwischen Aussparungen 5, 6, die für später anzubauende
Räder vorgesehen
sind, mit einer Beschichtung aus Bitumen oder einer vergleichbaren
zähen Masse
versehen werden soll. Der Auftrag dieser Beschichtung erfolgt in
der Regel, bevor die Karosserie 1 lackiert wird.
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Um
eine gerade Kante des Bereichs 2 zu erhalten, wird beim
Auftragen der Beschichtung eine Schablone 7 verwendet,
die aus einem relativ dünnen
Eisenblech mit einer Dicke von 1 mm oder weniger gebildet ist. Dieses
Eisenblech hat eine Länge
im Bereich von 1 bis 2 m und eine Höhe von etwa 10 cm. Eine derartige
Schablone 7 ist also an sich relativ instabil. Es ist relativ
schwierig, mit einer derartigen Schablone 7 eine Begrenzungskante 8 zu
erzeugen, die eine entsprechende Begrenzungslinie des Bereichs 2 definiert.
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Eine
Vergrößerung der
Dicke der Schablone oder der Höhe
der Schablone scheidet vielfach aus, weil dadurch das Gewicht der
Schablone 7 so weit ansteigen würde, daß sie für einen Handhabungsautomaten,
beispielsweise einen Roboter, nicht mehr mit der notwendigen Genauigkeit
gehandhabt werden könnte.
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Man
versieht daher die Schablone 7 mit mehreren Permanentmagneten 9–11,
die als flächige Elemente
ausgebildet sind und einen Abstand zueinander aufweisen. Jeder Permanentmagnet 9–11 kann
beispielsweise einen Durchmesser in der Größenordnung von 3 bis 6 cm aufweisen.
Man kann natürlich
auch Permanentmagnete 9–11 verwenden, die
keine kreisförmige
Grundfläche
aufweisen.
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Die
Permanentmagnete 9–11 sind
fest mit der Schablone 7 verbunden, beispielsweise durch Kleben
oder Schrauben.
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Alternativ
kann man anstelle oder zusätzlich zu
den Permanentmagneten 9–11 auch Elektromagnete
verwenden.
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In 2 ist
dargestellt, daß die
Schablone 7 mit Hilfe des Permanentmagneten 10 am
Blech 12 der Autokarosserie 1 zur Anlage gebracht
worden ist. Der Permanentmagnet 10 weist dabei eine Dicke
von ca. 5 mm auf, so daß die
Schablone 7 einen Abstand von etwa 5 mm zum Blech 12 hat.
Die anderen Permanentmagnete 9, 11 sind nicht
dargestellt, werden aber ebenfalls zum Befestigen der Schablone 7 verwendet.
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Der
Permanentmagnet 10 weist an seiner am Blech 12 anliegenden
Fläche
eine Schutzschicht 13 auf, beispielsweise einen Kunststoff
oder ein textiles Material. Die Schutzschicht 13 ist weicher
als das Blech 12, so daß durch die Anlage des Magneten 10 oder
durch das Abheben des Magneten 10 vom Blech 12 keine
Beschädigungen
der Oberfläche 14 des
Blechs 12 auftreten können.
Die Schutzschicht 13 ist allerdings vergleichsweise dünn, so daß die Kräfte des
Magneten 10 ausreichen, die Schablone 7 in einer
gewünschten
Position an der Oberfläche 14 der
Karosserie 1 festzuhalten.
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Wenn
die Schablone 7 in der dargestellten Weise an der Oberfläche 14 der
Karosserie 1 befestigt worden ist, kann mit Hilfe eines
Spritzkopfs 15 eine Beschichtung 16 aufgetragen
werden. Durch die Schablone 7 wird der Auftrag der Beschichtung 16 auf
den Bereich 2 begrenzt. Dabei gelangt zwar etwas Beschichtungsmaterial 17 auf
die Schablone 7. Dies ist jedoch weitgehend unkritisch,
weil die Schablone 7 zwischen einzelnen Beschichtungsvorgängen gereinigt
werden kann.
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Die
Schablone 7 wird von einem schematisch dargestellten Handhabungsautomaten 18 gehalten.
Der Handhabungsautomat 18 greift am oberen Rand der Schablone 7 an.
Beim Abheben der Schablone 7 von der Oberfläche 14 bewegt
der Handhabungsautomat 18 die Schablone 7 zunächst mit
ihrer Oberkante 19 von der Oberfläche 14 weg, wie dies
durch einen Pfeil 20 dargestellt ist. Dadurch wird die
Schablone 7 gegenüber
der Oberfläche 14 gekippt, wie
dies durch eine gestrichelte Schablone 7' dargestellt ist. Danach kann die
Schablone 7 in Richtung eines Pfeils 21 abgehoben
werden.
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Solange
die Schablone 7 von der Oberfläche 14 der Karosserie 1 abgehoben
ist, weist sie eine vergleichsweise geringe Stabilität und Eigensteifigkeit auf.
In dieser Situation würde
die Begrenzungskante 8 nicht in der Lage sein, die Grenze
des Beschichtungsbereichs 2 mit ausreichender Genauigkeit
zu definieren. Dadurch, daß die
Schablone 7 beim Auftragen der Beschichtung 16 auf
die Oberfläche 14 an der
Oberfläche 14 festgehalten
wird und zwar durch die Magnete 9–11, erhält sie in
genau dieser Situation aber die erforderliche Stabilität, um die
Grenze des Bereichs 2 mit der erforderlichen Genauigkeit
zu definieren.