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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung, insbesondere
Lackieren, eines Werkstücks,
insbesondere einer Fahrzeugkarosserie oder eines Karosseriebauteils,
mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen sowie
ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung
mit den im Oberbegriff des Anspruchs 8 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 Vorrichtung angebracht ist, durch Drehung der Vorrichtung
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 Drehbewegung.
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. Nachteilig ist ferner, dass
die Oberflächenbehandlung
unter stetiger Führung
der Vorrichtung in Förderrichtung
als auch stetiger Führung
der Drehung der Drehachse durchgeführt wird. Damit einhergehend
reduziert sich ein Zeitfenster für
die Behandlung, so dass unter Umständen eine Flutung des Werkstücks unvollständig und
ungleichmäßig erfolgt.
Zudem kann es durch die zwangsweise Führung zu Erschütterungen
im Bereich des zu behandelnden Werkstücks kommen, die ebenfalls eine
Qualität
der Oberflächenbehandlung mindern
können.
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Der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Betrieb der Vorrichtung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst
vollständige
und gleichmäßige Benetzung des
Werkstücks
bei hoher Anlagenkapazität
und ohne Verlängerung
der Tauchbeckenstrecke zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung eines Werkstücks mit
den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie das Verfahren zur Oberflächenbehandlung
mit den im Anspruch 8 genannten Merkmalen gelöst. Im Unterschied zum Stand
der Technik erfolgt erfindungsgemäß keine Drehung des Werkstücks bezüglich der
Fördervorrichtung,
sondern eine Schwenkung des Werkstücks bezüglich der Fördervorrichtung, wobei die
Schwenkung derart erfolgt, dass das geschwenkte Werkstück von der
Fördervorrichtung getrennt
wird. Dieses erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass Mittel vorgesehen
sind, mit denen während
der Oberflächenbehandlung
in einem Tauchbecken, insbesondere während des Schwenkens einer Aufnahmevorrichtung
im Tauchbecken, eine Verbindung der Aufnahmevorrichtung mit der
Fördervorrichtung
unterbrochen und danach wieder aufgenommen wird. Dadurch, dass nach
dem Verfahren während
der Oberflächenbehandlung
im Tauchbecken, insbesondere während
des Schwenkens einer Aufnahmevorrichtung im Tauchbecken, die Verbindung der
Aufnahmevorrichtung mit der Fördervorrichtung unterbrochen
und danach wieder aufgenommen wird, kann die Oberflächenbehandlung
im Tauchbecken diskontinuierlich und mit erhöhten Freiheitsgraden durchgeführt werden.
Durch die weitestgehend erschütterungsfreie
Schwenkung und die Möglichkeit,
eine Bewegung des Werkstücks
im Tauchbecken frei von der Förderrichtung
einer Fördervorrichtung
zu gestalten, kann die Benetzung individuell den jeweiligen Konturen
des Werkstücks
und den für
die Oberflächenbehandlung
vorgesehenen Behandlungsmedien angepasst werden. Durch den freien Schwenkvorgang
des Werkstücks
im Tauchbecken, bei der das Werkstück ohne Zwangsführung durch die
Badflüssigkeit
gleitet, werden Beulenbildungen am Werkstück, die bei einer geführten, mit
einer bestimmten Geschwindigkeit durchgeführten Schwenkung durch die
Badflüssigkeit
hervorgerufen werden können,
vermieden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand der
Bolzenaufnahme zur Unterbrechung der Verbindung zwischen der Fördervorrichtung
und der Aufnahmevorrichtung zur Bolzenaufnahme der Fangvorrichtung
beziehungsweise der Zeitraum der freien Teilschwenkung der Aufnahmevorrichtung
mit dem darauf befestigten Werkstück im Tauchbecken einstellbar.
Dadurch, dass an der Fördervorrichtung
die Fangvorrichtung in unterschiedlichen Abständen zu der jeweiligen davor
befindlichen Aufnahmevorrichtungsmitnahme angeordnet werden kann,
ist der Zeitraum der freien Teilschwenkung der Aufnahmevorrichtung
mit dem darauf befestigten Werkstück im Tauchbecken einstellbar.
Durch einen entsprechend vergrößerten Abstand
wird der Zeitraum der freien Teilschwenkung der Aufnahmevorrichtung
im Tauchbecken vergrößert, beziehungsweise
durch Verkleinerung des Abstandes verkleinert. Somit kann der Behandlungszeitraum
des Werkstücks
in dem Behandlungsbad den für
das Werkstück
bestimmenden optimalen Bedingungen angepasst werden.
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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
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Oberflächenbehandlung
eines Werkstücks
und
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2 die schematische Darstellung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Oberflächenbehandlung
eines Werkstücks
nach einer Schwenkung um 180°.
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Die 1 zeigt eine Vorrichtung,
wie sie zur Oberflächenbehandlung
eines Werkstücks 10 genutzt
werden kann. Das Werkstück 10 kann
beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie oder ein Karosseriebauteil
für ein
Kraftfahrzeug sein, welches in einem nun anstehenden Prozessschritt
lackiert werden soll. Das Werkstück 10 ist
dazu vor Beginn des eigentlichen Lackierungsprozesses entweder direkt auf
einer Aufnahmevorrichtung 14 oder – wie hier dargestellt – über ein
Halterungsgestell 12 mit dieser lösbar verbunden. Das Halterungsgestell 12 kann beispielsweise
ein Gleitschlitten oder ähnliches
sein und dient dann neben der Arretierung des Werkstücks 10 in
den vorhergehenden einzelnen Behandlungsschritten zum Transport
mittels einer Fördervorrichtung 16.
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Der
Transport der Aufnahmevorrichtung 14 mit dem darauf befindlichen
Werkstück 10 zur
anschließenden
Oberflächenbehandlung
in ein mit einem Behandlungsmedium gefülltes Tauchbecken 24 erfolgt
mittels der Fördervorrichtung 16.
Die Förder- beziehungsweise
Transportrichtung ist dabei in den Zeichnungen durch einen Pfeil
gekennzeichnet. Die Fördervorrichtung 16 kann
als Kette, Getriebestangen oder dergleichen ausgebildet sein. Die
Verbindung zwischen Fördervorrichtung 16 und
der Aufnahmevorrichtung 14 erfolgt durch einen fest mit
der Aufnahmevorrichtung 14 verbundenen Bolzen 22,
der in eine Bolzenaufnahme 18 der Fördervorrichtung eingreift.
Während
des Transportes der Aufnahmevorrichtung 14 durch die Fördervorrichtung 16 ist
der Bolzen 22 durch eine Arretierung 26 gegen
ein unbeabsichtigtes Herausrutschen aus der Bolzenaufnahme 18 gesichert.
In einem bestimmten Abstand zu der Bolzenaufnahme 18 ist,
entgegen der Förder-
beziehungsweise in Transportrichtung gesehen, an der Fördervorrichtung 16 eine
weitere Bolzenaufnahme 19 mit einer Fangvorrichtung 20 angeordnet,
deren Einsatz im Folgenden noch näher erläutert wird.
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Die
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Oberflächenbehandlung,
insbesondere zum Lackieren, von Werkstücken ist folgende. Mittels
der Fördervorrichtung 16 wird
die Aufnahmevorrichtung 14 mit dem darauf befindlichen
Werkstück 10 bis
zum Rand des mit einem Behandlungsmedium gefüllten Tauchbeckens 24 transportiert.
Die Aktivierung der Schwenkbewegung der Aufnahmevorrichtung 14 um
den Bolzen 22 erfolgt mit an sich bekannten Mitteln, wie
beispielsweise durch Entriegelung oder durch Anordnung von bekannten Schwenk-
oder Führungseinrichtungen
zur Durchführung
der Schwenkbewegung. Mit der Einleitung der Schwenkbewegung der
Aufnahmevorrichtung 14 mit dem darauf befindlichen Werkstück 10 erfolgt
gleichzeitig die Entriegelung der Arretierung 26, so dass
die Verbindung der Aufnahmevorrichtung 14 mit der Fördervorrichtung 16 unterbrochen
wird. Das hat zur Folge, dass durch die eingeleitete Schwenkbewegung die
Aufnahmevorrichtung 14 mit dem darauf befindlichen Werkstück 10 in
der Badflüssigkeit
des Tauchbeckens 24 eine ohne Zwangsführung freie Schwenkung durchführt. Die
Schwenkbewegung der Aufnahmevorrichtung 14 mit dem darauf
befindlichen Werkstück 10 in
dem Tauchbecken 24 ist dabei abhängig vom Widerstand des Tauchmediums.
Je nach Eintrittsgeschwindigkeit der Aufnahmevorrichtung 14 in die
Badflüssigkeit
und entsprechend der Viskosität des
Behandlungsmediums stellt sich eine entsprechende Winkelgeschwindigkeit
für die
Drehung ein. Eine solche Drehung kann nahezu erschütterungsfrei erfolgen,
so dass die Benetzung des Werkstücks 10 mit
dem Behandlungsmedium sehr gleichmäßig stattfinden kann. Durch
die Entkopplung der Aufnahmevorrichtung 14 mit dem darauf
befindlichen Werkstück 10 von
der Fördervorrichtung 16 erfolgt
gleichzeitig eine Entkopplung der Aufnahmevorrichtung 14 von
der Transportgeschwindigkeit der Fördervorrichtung 16.
Die Aufnahmevorrichtung 14 mit dem darauf befindlichen
Werkstück 10 bewegt
sich in der Regel in Transportrichtung langsamer durch die im Tauchbecken 24 befindliche
Badflüssigkeit,
als wenn sie noch mit der Fördervorrichtung 16 verbunden
wäre. Dadurch
tritt ein diskontinuierlicher Transport der Aufnahmevorrichtung 14 mit
dem darauf befindlichen Werkstück 10 gegenüber der
Fördervorrichtung 16 auf.
Das hat zur Folge, dass bei gleichbleibender Transportgeschwindigkeit
der Fördervorrichtung 16 längere Verweilzeiten
des Werkstücks 10 im
Tauchmedium erzielt werden.
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Die
Verweilzeit des Werkstücks 10 im
Tauchmedium des Tauchbeckens 24 wird aber maßgeblich durch
die Wiederaufnahme der Aufnahmevorrichtung 14 mit dem darauf
befindlichen Werkstück 10 durch die
Fördervorrichtung 16 bestimmt.
In 2 ist eine Schwenkung
der Aufnahmevorrichtung 14 in dem Tauchbecken 24 um
zirka 180° gegenüber der
Ausgangsstellung dargestellt. Der Schwenkvorgang der Aufnahmevorrichtung 14 ist
aber noch nicht beendet, sondern wird, wie nachfolgend dargelegt,
weitergeführt.
Die Aufnahme der Aufnahmevorrichtung 14 mit dem darauf
befindlichen Werkstück 10 durch
die Fördervorrichtung 16 erfolgt
durch die an der Fördervorrichtung 16 befestigte
Fangvorrichtung 20. Durch die Vorwärtsbewegung der Fördervorrichtung 16 in Transportrichtung
bewegt sich die Fangvorrichtung 20 auf die Aufnahmevorrichtung 14 zu.
Dabei wird durch die Fangvorrichtung 20 der Bolzen 22 der
im Tauchbecken 24 frei beweglichen Aufnahmevorrichtung 14 erfasst
und durch den Transport der Fördervorrichtung 16 gleitet
der Bolzen 22 in der Fangvorrichtung 20 in die
Bolzenaufnahme 19. Die Schwenkbewegung der Aufnahmevorrichtung 14 mit
dem darauf befindlichen Werkstück 10 wird
dabei fortgesetzt.
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Die
entsprechende Verweilzeit der Aufnahmevorrichtung 14 mit
dem darauf befindlichen Werkstück 10 in
der Badflüssigkeit
des Tauchbeckens 24 wird dabei durch den Abstand der Bolzenaufnahme 18 zur
Unterbrechung der Verbindung zwischen der Fördervorrichtung 16 und
der Aufnahmevorrichtung 14 zur Bolzenaufnahme 19 der
Fangvorrichtung 20 bestimmt. Um so größer der Abstand der Bolzenaufnahme 18 zur
Bolzenaufnahme 19 gewählt
wird, um so länger
ist die Verweilzeit der Aufnahmevorrichtung 14 mit dem
darauf befindlichen Werkstück 10 in
der Badflüssigkeit
des Tauchbeckens 24 beziehungsweise umgekehrt, je kürzer der
Abstand um so kürzer
die Verweilzeit. Damit ist es möglich,
die Verweilzeit des Werkstückes 10 im
Behandlungsmedium den jeweils entsprechenden Bedingungen anzupassen.
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Die
Fangvorrichtung 20 ist dabei so ausgebildet, dass sie im
vorderen Bereich eine gegenüber
der Bolzenaufnahme 19 größere Winkelöffnung aufweist, so dass eine
Aufnahme des Bolzens 22 der Aufnahmevorrichtung 14 problemlos
erfolgen kann. Außerdem
kann die Fangvorrichtung 20 an der Fördervorrichtung 16 schwenkbar
angeordnet werden, um somit während
des Transportes störende
Behinderungen zu vermeiden.
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Nach
dem Wiederaufnehmen der Aufnahmevorrichtung 14 mit dem
darauf befindlichen Werkstück 10 durch
die Fangvorrichtung 20, und somit einer Wiederherstellung
der Verbindung der Aufnahmevorrichtung 14 mit der Fördervorrichtung 16,
erfolgt ein Ausschwenken der Aufnahmevorrichtung 14 mit
dem Werkstück 10 aus
dem Tauchbecken 24. Dabei wird, der bisherigen Schwenkrichtung
folgend, die Aufnahmevorrichtung 14 mit dem darauf befindlichen
Werkstück 10 in
eine Lage geschwenkt, die der Ausgangsstellung entspricht. Das Ausschwenken wird
unterstützt
durch Anordnung von ebenfalls an sich bekannten Schwenk- oder Führungseinrichtungen
zur Durchführung
der Schwenkbewegung.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung, der Entkopplung
der Aufnahmevorrichtung 14 mit dem Werkstück 10 von
der Fördervorrichtung 16 während der
Oberflächenbehandlung
des Werkstücks 10 im Tauchbecken 24 und
deren Wiederaufnahme, wird eine gleichmäßige Benetzung des Werkstückes 10 mit
dem Behandlungsmedium bei einer einstellbaren Verweilzeit des Werkstücks 10 im
Behandlungsmedium erreicht. Dadurch kann eine den geforderten Bedingungen
entsprechende Lackierung des Werkstücks 10, in dem speziellen
Fall einer Fahrzeugkarosserie oder eines Karosseriebauteils, durchgeführt werden.
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- 10
- Werkstück
- 12
- Halterungsgestell
- 14
- Aufnahmeeinrichtung
- 16
- Fördervorrichtung
- 18
- Bolzenaufnahme
- 19
- Bolzenaufnahme
- 20
- Fangvorrichtung
- 22
- Bolzen
- 24
- Tauchbecken
- 26
- Arretierung