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Die
Erfindung betrifft eine Schwenkvorrichtung zur Oberflächenbehandlung,
insbesondere Lackieren, eines Werkstückes, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie
oder eines Karosseriebauteils, mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen
sowie ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung
des Werkstückes
mit den im Anspruch 9 genannten Merkmalen.
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Werkstückoberflächen werden
häufig
zur Passivierung gegenüber
aggressiven Medien oder auch aus ästhetischen Gründen mit
Pulvern, Gasen, Flüssigkeiten
oder Aerosolen behandelt. So werden beispielsweise Fahrzeugkarosserien
und Karosseriebauteile für
den Kraftfahrzeug-Außenbau
mit Lacken beschichtet. Fertigungstechnisch sind dazu kontinuierliche
und statische Behandlungsverfahren entwickelt worden. Allgemein
werden die zu behandelnden Werkstücke durch eine Hebe- oder Drehvorrichtung
in ein mit einem geeigneten Badmedium gefülltes Tauchbecken eingetaucht
und nach einer prozessabhängigen
Behandlungszeit wieder herausgehoben.
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Als
statisches Verfahren beziehungsweise Vorrichtung zur Durchführung eines
solchen Verfahrens sei hier die Patentschrift
DE 43 04 145 C1 genannt.
Hierin wird eine Fahrzeugkarosserie, die auf einer direkt am Tauchbecken
befestigten Drehvorrichtung angebracht ist, durch Drehung der Drehvorrichtung
um ungefähr
180° in
das Tauchbecken geschwenkt. Anschließend wird die Fahrzeugkarosserie
durch eine weitere Drehung um 180° wieder
aus dem Tauchbecken herausgeführt.
Eine derartige Anlage kommt zwar ohne einen Ein- und Auslaufbereich aus
und hat daher gegenüber
kontinuierlich fördernden
Anlagen einen Platzvorteil, jedoch ist seine Anlagenkapazität relativ
gering.
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Zur
Abhilfe sind kontinuierlich fördernde
Behandlungsanlagen entwickelt worden, bei denen Werkstücke durch
ein oder mehrere aneinander gereihte Tauchbecken geführt werden.
Ein Ein- beziehungsweise Ausgangsbereich der Tauchbecken ist dazu
in Förderrichtung
schräg
auszubilden, was zwar zu einer erheblichen Verlängerung des Tauchbeckens führt, jedoch
eine Automatisierung und kontinuierliche Behandlung erlaubt. Zum
Ein- und Austauchen der Werkstücke
sind Absenk- beziehungsweise Anhebemittel vorgesehen. Insbesondere
beim Eintauchen von Fahrzeugkarosserien oder Karosseriebauteilen
kann es aufgrund konstruktiv bedingter Hohlräume zu Lufteinschlüssen in
dem im Tauchbecken eingetauchten Werkstück kommen. In den genannten
Bereichen kann es dann zu einer nur unvollständigen oder unter Umständen fehlenden
Oberflächenbehandlung
kommen. Als zusätzliche
Maßnahmen
wurden beim Stand der Technik daher verschiedene Lösungen erarbeitet.
So wird beispielsweise in der
GB
1 434 348 vorgeschlagen, die in das Behandlungsbad eingetauchte
Fahrzeugkarosserie hin und her zu bewegen. Allerdings ist die dazu
aufgeführte Vorrichtung
relativ aufwendig und die alternierenden Auf- und Abbewegungen der
zu benetzenden Fahrzeugkarosserie können insbesondere bei Behandlungsbädern mit
niederviskosen Flüssigkeiten
zur Bildung von Blasen und Schaum führen.
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Weiterhin
können
der den nächstliegenden Stand
der Technik aufzeigenden Patentanmeldung
DE 196 41 048 A1 eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung von Werkstücken entnommen
werden. Die besagte Vorrichtung umfasst dazu ein Halterungsgestell,
auf dem das zu bearbeitende Werkstück arretiert wird. Ferner ist
dem Halterungsgestell eine Drehachse zugeordnet, die horizontal
zur Förderrichtung
verläuft.
Entlang dieser Drehachse wird das Werkstück in Förderrichtung um etwa 180° gedreht – es kommt
also zu einer Superposition der Förderbewegung mit der Schwenkbewegung.
Allerdings ist auch bei einer solchen Verfahrensführung noch
mit Lufteinschlüssen zu
rechnen, da durch eine Rotation um eine zum Werkstück feste
Achse gegebenenfalls die Luft nicht schnell genug aus Hohlräumen entweichen
kann. Wird die Rotationsgeschwindigkeit aber gesenkt, so kann die
Anlagenkapazität
nur durch wesentlich längere
Tauchbecken aufrechterhalten werden.
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Der
erfindungsgemäßen Schwenkvorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst vollständige und
gleichmäßige Benetzung
des Werkstückes bei
hoher Anlagenkapazität
und ohne Verlängerung der
Tauchbeckenstrecke zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Schwenkvorrichtung zur Oberflächenbehandlung eines Werkstückes mit
den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie das Verfahren zur Oberflächenbehandlung
mit den im Anspruch 9 genannten Merkmalen gelöst. Im Unterschied zum Stand
der Technik erfolgt erfindungsgemäß keine Drehung des Werkstückes bezüglich des
Transportbandes, sondern eine Schwenkung derart, dass das geschwenkte
Werkstück
bezüglich
des Transportbandes (entgegen der Transportrichtung) versetzt ist.
Dadurch, dass nach dem Verfahren eine Führungsvorrichtung für den Mitnehmer
vorhanden ist, in der der Mitnehmer während der Oberflächenbehandlung
im Tauchbecken in einer Translationsbewegung relativ zum Werkstück verschoben
wird, kann dieses bereits im Zuge der Schwenkbewegung annähernd senkrecht
in die Badflüssigkeit
eingetaucht werden. Durch das teilweise senkrechte Eintauchen kann
die Luft besonders schnell aus Innenräumen des Werkstückes entweichen
und das Werkstück
an seinem zur Förderrichtung
hinteren Ende langsamer auf dem Badspiegel auftreffen, da der Abstand
zum Mitnehmer verlängert wurde.
Daher können
auch höhere
Fördergeschwindigkeiten
ohne Gefahr einer Beulenbildung am Werkstück vorgegeben werden.
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Die
erfindungsgemäße Schwenkvorrichtung zeichnet
sich demnach durch die Führungsvorrichtung
und den darin angeordneten Mitnehmer aus. In bevorzugter Ausgestaltung
umfasst die Führungsvorrichtung
Mittel zur Arretierung des Mitnehmers. Die Arretierungsmittel werden
dann vorzugsweise unmittelbar vor Beginn der Translationsbewegung
gelöst beziehungsweise
der Mitnehmer wird am Ende der Translationsbewegung wieder durch
die Arretierungsmittel festgelegt.
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Ferner
ist bevorzugt, dem Mitnehmer zur Durchführung der Translationsbewegung
einen Antrieb zuzuordnen. Durch geeignete Antriebssteuerung kann
dann eine Geschwindigkeit der Translationsbewegung durch Vorgabe
einer Vorschubgeschwindigkeit des Antriebs bestimmt werden. Alternativ
hierzu kann die Führungsvorrichtung
derart ausgelegt werden, dass nach Erreichen eines anwendungsspezifischen
Schwenkwinkels an dem Mitnehmer die Translationsbewegung schwerkraftbedingt
eingeleitet wird. Auch hier lässt
sich die Geschwindigkeit der Translationsbewegung beeinflussen,
indem ein Gleitwiderstand entsprechend vorgegeben wird.
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In
einer ebenfalls weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
wird die Translationsbewegung des Mitnehmers mit der Führungsvorrichtung zugeordneten
Mitteln in vorgebbaren Behandlungsschritten unterbrochen. Dabei
erfolgt die Unterbrechung der Translationsbewegung durch in der
Führungsvorrichtung
angeordnete Arretierungselemente. Durch die Unterbrechung der Translationsbewegung
kann das Werkstück
in verfahrenstechnisch besonders günstigen Zeitpunkten zumindest
teilweise senkrecht in die Badflüssigkeit
eingetaucht werden. Diesen Arretierungselementen ist dann vorzugsweise
ein Steuergerät
zur Steuerung eines Löse- oder Verriegelungsvorgangs
beigeordnet, so dass es möglich
ist, die Translationsbewegung zu jedem Zeitpunkt der Oberflächenbehandlung
zu unterbrechen oder wieder aufzunehmen. Alternativ oder in Ergänzung zu
den Arretierungselementen ist es auch denkbar, dem Mitnehmer zur
Durchführung
der Translationsbewegung einen Antrieb zuzuordnen, der durch Aktivierung
beziehungsweise Deaktivierung als Mittel zur Unterbrechung der Translationsbewegung
agiert. In bevorzugter Ausführung
ist dem Antrieb ein Steuergerät
zur Regelung eines Vorschubs des Mitnehmers in der Führungsvorrichtung
beigeordnet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Schwenkvorrichtung
weist die Führungseinrichtung
Mittel auf, mit denen ein Ausgangs- und Endpunkt für die Translationsbewegung
der Mitnehmer in der Führungseinrichtung
und damit eine Weglänge der
Translationsbewegung festlegbar ist. Die aufgezeigte Schwenkvorrichtung
ermöglicht
demnach eine individuelle Anpassung der Verfahrensführung an
die jeweils vorliegenden Werkzeuggeometrien und -eigenschaften.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen,
in den Unteransprüchen
genannten Merkmalen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
des Ablaufs eines Verfahrens zur Oberflächenbehandlung eines Werkstückes in
ausgewählten
Teilschritten (a) bis (h) und
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2 eine schematische Darstellung
einer Schwenkvorrichtung zur Oberflächenbehandlung eines Werkstückes.
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Die 1 zeigt einen Ablauf eines
Verfahrens zur Oberflächenbehandlung
eines Werkstückes 12 in
insgesamt acht schematisch dargestellten Teilschritten (a) bis (h).
In einem ersten Verfahrensschritt (a) wird das zu behandelnde Werkstück 12 mit
bekannter Fördertechnik
auf einem Transportband 28 einer Schwenkvorrichtung 10 zugeführt. Das
Werkstück 12 kann
beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie oder ein Karosseriebauteil
für ein
Kraftfahrzeug sein, welches in einem nun anstehenden Prozessschritt
lackiert werden soll. Ferner ist das Werkstück 12 lösbar auf
einem Halterungsgestell 14, beispielsweise einem Gleitschlitten
oder ähnlichem,
montiert. Das Halterungsgestell 14 wird in Förderrichtung
auf die Schwenkvorrichtung 10 geführt. Zur Arretierung des Halterungsgestells 14 weist
die Schwenkvorrichtung 10 eine hier nicht dargestellte
Aufnahmevorrichtung mit Mitteln zur lösbaren Aufnahme des Werkstückes 12 auf.
Der Transport der Schwenkvorrichtung 10 mit dem darauf
befindlichen Halterungsgestell 14 und dem Werkstück 12 erfolgt
mit hier ebenfalls nicht dargestellten Antriebsmitteln, wie beispielsweise
angetriebenen Ketten, Zugseile, Getriebestangen oder dergleichen.
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Die
Schwenkvorrichtung 10 besitzt einen horizontal zur Förderrichtung
angeordneten Mitnehmer 16, der in einer Führungsvorrichtung 18 gelagert
ist und mit dem Antriebsmittel zum Transport der Schwenkvorrichtung 10 in
Verbindung steht. Somit erfolgt, wie später noch näher erläutert, während des Schwenkvorganges
zur anschließenden
Oberflächenbehandlung
des Werkstückes 12 in
dem Tauchbecken 30 eine Translationsbewegung zwischen dem
Mitnehmer 16 und der Führungsvorrichtung 18, so
dass eine Relativverschiebung zwischen der Förderung in der Behandlungsanlage
und dem Werkstück 12 erfolgt.
Das heißt,
der Mitnehmer 16 wird während
der Translationsbewegung zum Werkstück 12 versetzt.
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Nach
der Montage des Werkstückes 12 beziehungsweise
des Halterungsgestells 14 auf der Schwenkvorrichtung 10 kann
die eigentliche Oberflächenbehandlung
durch Eintauchen des Werkstückes 12 in
ein mit einem Behandlungsmedium gefülltes Tauchbecken 30 erfolgen.
In diesem und den folgenden Schritten wird dabei die Translations-
und Schwenkbewegung der Schwenkvorrichtung 10 von der Bewegung
der Schwenkvorrichtung 10 in Förderrichtung überlagert.
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Im
Teilschritt (b) ist die Zuführung
der Schwenkvorrichtung 10 mit dem darauf befindlichen Werkstück 12 zum
Tauchbecken 30 dargestellt. Der Mitnehmer 16 befindet
sich, in Transportrichtung der Schwenkvorrichtung 10 gesehen,
in einer vorderen Position in der Führungsvorrichtung 18.
In dieser Stellung beginnt die Einleitung des Schwenkvorganges der
Schwenkvorrichtung 10.
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Im
Teilschritt (c) erfolgt ein Einschwenken der Schwenkvorrichtung 10 in
das Tauchbecken 30, indem der Mitnehmer 16 in
der Führungsvorrichtung 18 der
Schwenkvorrichtung 10 entgegengesetzt der Transportrichtung
der Schwenkvorrichtung 10 verschoben wird. Durch die Verschiebung
des Mitnehmers 16 in der Führungsvorrichtung 18 wird
der Abstand des Schwerpunktes der Schwenkvorrichtung 10 mit
dem darauf befindlichen Werkstück 12 zu
dem Mitnehmer 16 dahingehend verringert, dass ein entsprechender
Schwenkvorgang eingeleitet wird. Eine Schwenkungseinleitung kann
auch mit anderen an sich bekannten Mitteln erfolgen, bei der sich
der Mitnehmer 16 noch in der vorderen Position in der Führungsvorrichtung 18 befindet.
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Sobald
ein anwendungsspezifischer Schwenkwinkel erreicht ist, gleitet der
Mitnehmer 16 entlang einer durch die Führungsvorrichtung 18 gegebenen
Ebene.
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Im
Teilschritt (c) wird demnach die Schwenkvorrichtung 10 durch
insgesamt drei unabhängig
voneinander verlaufende Teilbewegungen in ihrer relativen Lage zum
Tauchbecken 30 verschoben. Neben der Bewegung in Förderrichtung
und der dazu verlaufenden Absenkbewegung durch Verschiebung der Schwenkvorrichtung 10 in
der Führungsvorrichtung 18 erfolgt
eine Schwenkung der Schwenkvorrichtung 10 entlang des sich
in der Führungsvorrichtung 18 verschiebenden
Mitnehmers 16. Durch das Verschieben des Mitnehmers 16 in
der Führungsvorrichtung 18 erfolgt
auch zwangsläufig
eine Versetzung des Werkstückes 12 gegenüber dem
Angriffspunkt der Förderkette
an der Schwenkvorrichtung 10 und zwar entgegen der Förderrichtung
der Schwenkvorrichtung 10 durch das Tauchbecken 30.
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Im
Teilschritt (d) ist eine Schwenkung der Schwenkvorrichtung 10 um
zirka 90° dargestellt,
in der das Werkstück 12 dann
nahezu senkrecht in die Badflüssigkeit
eingetaucht. Gleichzeitig erfolgt dabei ein Absenken der Schwenkvorrichtung 10 mit
dem Werkstück 12 durch
Abgleiten der Schwenkvorrichtung 10 in der Führungsvorrichtung 18.
Das Absenken wird beendet, indem der Mitnehmer 16 in der Führungsvorrichtung 18 seinen
Endpunkt erreicht hat (siehe Teilschritt e).
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Die
Schwenkbewegung ist aber noch nicht beendet, sondern wird bis zu
einem Schwenkwinkel von zirka 180° weitergeführt (siehe
Teilschritt f). Der Schwenkvorgang wird dabei durch den Transport
der Schwenkvorrichtung 10 in Richtung Transportrichtung
unterstützt.
In dieser Position verharrt die Schwenkvorrichtung 10 entsprechend
einer gewünschten
Prozesszeit und wird anschließend,
der bisherigen Schwenkrichtung folgend, wieder um zirka 180° geschwenkt
und in ihre im Teilschritt (a) ursprüngliche eingenommene Lage verbracht
(Teilschritte f bis h). Unterstützt
wird dieser Schwenkvorgang durch das Verschieben der Schwenkvorrichtung 10 in
der Führungsvorrichtung 18 und
durch den Transport der Schwenkvorrichtung 10 in Richtung Transportrichtung.
Damit einhergehend wird auch der Mitnehmer 16 wieder in
seinen Ausgangspunkt verbracht. Denkbar ist aber auch, dies erst
zu einem späteren
Zeitpunkt nach Beendigung der Lackierung durchzuführen.
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In
der 2 ist eine Variante
der erfindungsgemäßen Schwenkvorrichtung 10 mit
darauf befestigtem Halterungsgestell 14 und Werkstück 12 dargestellt.
Im Bereich der Führungsvorrichtung 18 sind dabei
Arretierungselemente 20, 22 angeordnet, deren
Löse- beziehungsweise
Verriegelungsvorgang mit Hilfe eines Steuergerätes 24 beeinflusst
werden kann. Die Arretierungselemente 20, 22 können beispielsweise
Metallstifte sein, die in die Führungsvorrichtung 18 verlagerbar
sind und dann einen Anschlag für
den Mitnehmer 16 bilden. Denkbar ist auch, anders geartete
Klemmelemente und Arretierungsmechanismen zu nutzen. Die Anzahl
der Arretierungselemente 20, 22 richtet sich dabei
nach der gewünschten
Verschiebung des Mitnehmers 16 in der Führungsvorrichtung 18.
Die Arretierungselemente 20, 22 sind dabei über die
Länge der
Führungsvorrichtung
verteilt angeordnet. Prinzipiell soll mit Hilfe der Arretierungselemente 20, 22 die
Möglichkeit
geschaffen werden, eine Bewegung der Mitnehmer 16 in der
Führungsvorrichtung 18 in
ausgesuchten Punkten zu unterbrechen und daher ist es auch denkbar,
zusätzlich
oder alternativ zu den hier dargestellten Arretierungselementen 20, 22 ein gleichwirkendes
Element direkt in die Mitnehmer 16 zu integrieren, dessen
Sperr- beziehungsweise Lösewirkung
ebenfalls über
das Steuergerät 24 koordinierbar
ist.
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Ferner
ist dem Mitnehmer 16 ein Antrieb 26 zugeordnet,
der es ermöglicht,
einen Vorschub der Mitnehmer 16 in der Führungsvorrichtung 18 mit
Hilfe einer motorischen Kraft zu bewirken. Durch Regelung des Antriebs 26 lässt sich
dann die Translationsbewegung der Mitnehmer 16 an beliebigen
Punkten im Bereich der Führungsvorrichtung 18 unterbrechen beziehungsweise
wieder aufnehmen. Ein solcher Antrieb 26 könnte also,
sofern er regelbar ist, für
sich genommen bereits die erwünschte
Steuerung der Translationsbewegung der Schwenkvorrichtung 10 gegenüber dem
Mitnehmer 16 ermöglichen.
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Das
in den oben beschriebenen Teilschritten erfolgende Gleiten der Mitnehmer 16 entlang
einer durch die Führungsvorrichtung 18 gegebenen
Ebene kann beispielsweise erst eingeleitet werden, wenn ein anwendungsspezifischer
Schwenkwinkel erreicht ist. Neben einem rein schwerkraftbedingten
Auslösen
der Translationsbewegung ist es auch denkbar, die Mitnehmer 16 zunächst in
ihrem Ausgangspunkt durch geeignete Arretierungsmittel festzulegen.
Erst nach einem Lösen
der Arretierungselemente 20, 22 kann dann der
Mitnehmer 16 in Richtung eines hier durch einen Anschlag
der Führungsvorrichtung 18 gegebenen
Endpunktes gleiten. Eine Geschwindigkeit der Translationsbewegung
kann durch Beeinflussung des Gleitwiderstands der Führungsvorrichtung 18 verstellt
werden. Auch lässt
sich durch geeignete Vorgabe des Ausgangs- und Endpunktes eine Weglänge der
Translationsbewegung vorgeben. Auf diese Weise kann eine sehr individuelle
Abstimmung auf die Eigenschaften und die Geometrie des Werkstückes 12 erfolgen.
Alternativ zu der als Initiator und Aktuator der Translationsbewegung
genutzten Schwerkraft kann auch ein motorischer Antrieb 26, wie
er der 2 zu entnehmen
ist, vorgesehen sein. Durch Vorgabe einer Vorschubgeschwindigkeit
des Antriebs 26 kann wiederum die Geschwindigkeit der Translationsbewegung
bestimmt werden. Der Antrieb 26 wird üblicherweise dann aktiviert,
wenn ein anwendungsspezifischer Schwenkwinkel erreicht wird.
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Wenn
der Mitnehmer 16 eine vorbestimmte Position erreicht hat,
wird die Translationsbewegung unterbrochen. Dazu können die
in der 2 gezeigten Arretierungselemente 20, 22 durch
das Steuergerät 24 angesprochen
werden oder der Antrieb 26 wird unterbrochen. Als Kriterium
zur Aktivierung der Unterbrechung kann der Schwenkwinkel der Mitnehmer 16 herangezogen
werden. Weiterhin kann eine zur Steuerung des Vorgangs im Steuergerät 24 hinterlegte
Routine eine relative Position der Schwenkvorrichtung 10 im
Tauchbecken 30 berücksichtigen
und damit den Prozessfortschritt mit einfließen lassen.
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- 10
- Schwenkvorrichtung
- 12
- Werkstück
- 14
- Halterungsgestell
- 16
- Mitnehmer
- 18
- Führungsvorrichtung
- 20,
22
- Arretierungselemente
- 24
- Steuergerät
- 26
- Antrieb
- 28
- Transportband
- 30
- Tauchbecken