DE10333149A1

DE10333149A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Werkstücks

Info

Publication number: DE10333149A1
Application number: DE2003133149
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Wilgeroth; Uwe Kusian; Ralf Knigge; Volker Lewanowski; Bettina Dr. Merschkötter; Robert Schmidt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2005-02-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung, insbesondere Lackieren, eines Werkstücks, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie oder eines Karosseriebauteils, sowie ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung, bei der
- schwenkbare Aufnahmeeinrichtungen zur lösbaren Aufnahme und Schwenken der Werkstücke oder das Werkstück tragender Halterungsgestelle vorhanden sind,
- eine kontinuierlich fördernde Fördervorrichtung vorgesehen ist zur Förderung der Aufnahmeeinrichtungen, und
- eine Betätigungseinrichtung zur Durchführung einer Schwenkbewegung der Aufnahmevorrichtung vorhanden ist.
Erfindungsgemäß ist eine während der Behandlung, insbesondere während des Schwenkens, in und außer Eingriff bringbare Kopplung der Aufnahmevorrichtungen (14) mit der Fördervorrichtung (16) vorgesehen beziehungsweise dass die Aufnahmevorrichtung (14) während der Behandlung, insbesondere während des Schwenkens, in und außer Eingriff mit der Fördervorrichtung (16) gebracht wird.

Description

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 6 genannten Merkmalen.

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.

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.

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.

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 mit Hilfe einer Betätigungseinrichtung kontinuierlich und mit konstanter Geschwindigkeit bewegt und 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.

Der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines Werkstücks liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst vollständige und gleichmäßige Benetzung des Werkstücks bei hoher Anlagenkapazität und ohne Verlängerung der Tauchbeckenstrecke zu ermöglichen, sowie beim Eintauchen des Werkstücks in die Badflüssigkeit eine Blasen- und Schaumbildung weitestgehend zu vermeiden und eine Beulenbildung am Werkstück zu verhindern.

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 6 genannten Merkmalen gelöst. Im Unterschied zum Stand der Technik erfolgt erfindungsgemäß eine Schwenkung (die auch eine reine Drehung sein kann) des Werkstücks bezüglich des Transportbandes, wobei die Schwenkung auch derart erfolgen kann, dass das geschwenkte Werkstück bezüglich des Transportbandes (entgegen der Transportrichtung) versetzt ist. Dieses erfolgt erfindungsgemäß durch eine während der Behandlung, insbesondere während des Schwenkens, in und außer Eingriff bringbare Kopplung der Aufnahmevorrichtungen mit der Fördervorrichtung. Dadurch, dass nach dem Verfahren die Aufnahmevorrichtung während der Behandlung, insbesondere während des Schwenkens, in und außer Eingriff mit der Fördervorrichtung gebracht wird, ist die Förderbewegung des Werkstücks von der Schwenkbewegung teilweise getrennt. Es erfolgt keine kontinuierliche Förderbewegung des Werkstücks im Tauchbecken in Transportrichtung gesehen. Die Entkopplung der Förderbewegung von der Schwenkbewegung des Werkstücks hat zur Folge, dass das Eintauchen des Werkstücks mit Hinsicht auf Geometrien und andere Eigenschaften optimiert werden kann. So erfolgt in verfahrenstechnisch besonders günstigen Zeitpunkten ein zumindest teilweise senkrechtes Eintauchen des Werkstücks in die Badflüssigkeit. Durch das teilweise senkrechte Eintauchen kann die Luft besonders schnell aus Innenräumen des Werkstücks entweichen. Durch die Entkopplung der Förderbewegung von der Schwenkbewegung des Werkstücks wird gleichzeitig erreicht, dass das Werkstück mit einer relativ langsameren Fördergeschwindigkeit in die Badflüssigkeit eintaucht. Beulenbildungen am Werkstück werden dadurch vermieden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der Führungsvorrichtung eine oder mehrere Arretierungen zum Fixieren der Aufnahmeeinrichtung an der Fördervorrichtung angeordnet, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten lösbar sind. Damit wird erreicht, dass beim Eintauchen des Werkstücks der Transportvorgang der Vorrichtung in Transportrichtung gezielt reduziert wird. Neben der bereits erwähnten Verhinderung von Beulenbildungen am Werkstück durch das Auftreffen auf die Flüssigkeitsoberfläche des Behandlungsbades wird eine Schaum- und Blasenbildung im Behandlungsbad, insbesondere bei Behandlungsbädern mit niederviskosen Flüssigkeiten, beim Eintauchen des Werkstücks weitestgehend vermieden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung eines Werkstücks und
2 die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung eines Werkstücks nach einer Schwenkung um 180°.
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.
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 Förderbeziehungsweise 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 verschiebbar in einer Führungsvorrichtung 18 der Fördervorrichtung 16 angeordnet ist. Durch die verschiebbare Anordnung des Bolzens 22 in der Führungsvorrichtung 18 der Fördervorrichtung 16 ist die Aufnahmevorrichtung 14 insgesamt gegenüber der Fördervorrichtung 16 verschiebbar.
In der Führungsvorrichtung 18 ist eine Arretierung 20 angeordnet, die dafür sorgt, dass die Aufnahmevorrichtung 14 während des Transportes zum Tauchbecken 24 sich in einer in Transportrichtung gesehen vorderen Stellung in der Führungsvorrichtung 18 befindet. (siehe 1). Durch die Arretierung 20 wird die Lage der Aufnahmevorrichtung 14 zur Fördervorrichtung 16 fixiert. Durch einen Betätigungsmechanismus erfolgt eine Lösung der Arretierung 20, so dass eine Verschiebung der Aufnahmevorrichtung 14 gegenüber der Fördervorrichtung 16 erfolgt.
Durch Anordnung von mehreren Arretierungen 20 in der Führungsvorrichtung 18 der Fördervorrichtung 16 wird erreicht, dass die Verschiebung der Aufnahmevorrichtung 14 gegenüber der Fördervorrichtung 16 gesteuert und in mehrere Teilabschnitte unterteilt erfolgen kann.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung, insbesondere zum Lackieren, von Werkstücken ist folgende. Mittels der Fördervorrichtung 16 wird die Aufnahmevorrichtung mit dem darauf befindlichen Werkstück 10 bis zum Rand des mit einem Behandlungsmedium gefüllten Tauchbeckens 24 transportiert. Die Aufnahmevorrichtung 14 befindet sich in Transportrichtung gesehen in der vorderen Stellung der in der Fördervorrichtung 14 angeordneten Führungsvorrichtung 18. 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. Die Aufnahmevorrichtung 14 schwenkt in Transportrichtung gesehen um zirka 90°, bevor das Werkstück 10 in die Badflüssigkeit des Tauchbeckens 24 eintaucht.
Während des Schwenkens der Aufnahmevorrichtung 14 erfolgt eine in und außer Eingriff bringbare Kopplung der Aufnahmevorrichtung 14 mit der Fördervorrichtung 16. Dieses wird durch Lösung der in der Führungsvorrichtung 18 der Fördervorrichtung 16 angeordneten Arretierung 20 erreicht. Durch Anordnung von mehreren Arretierungen 20 in der Führungsvorrichtung 18, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten lösbar sind, kann gezielt auf die Verschiebung der Aufnahmevorrichtung 14 gegenüber der Fördervorrichtung 16 Einfluss genommen werden. Durch die Entkopplung der Aufnahmevorrichtung 14 von der Fördervorrichtung 16 erfolgt gleichzeitig eine Entkopplung des Transports der Aufnahmevorrichtung 14 durch die Fördervorrichtung 16 während der Schwenkbewegung der Aufnahmevorrichtung 14, da die Aufnahmevorrichtung 14 relativ gegenüber der Führungsvorrichtung 18 verschoben wird. Das Verschieben der Aufnahmevorrichtung 14 gegenüber der Fördervorrichtung 16 durch die entsprechende Entkopplung bewirkt, dass das Werkstück 10 mit einer gegenüber der Fördervorrichtung 16 geringeren Fördergeschwindigkeit in das Behandlungsbad eintaucht. Blasen- und Schaumbildung der Behandlungsflüssigkeit sowie die Gefahr einer Beulenbildung am Werkstück 10 werden dadurch beim Eintauchen des Werkstücks 10 in die Behandlungsflüssigkeit weitestgehend vermieden.
Der Eintauchvorgang des Werkstücks 10 in das Tauchbecken 24 kann durch Verschiebung der Aufnahmevorrichtung 14 gegenüber dem Bolzen 22 weiter verbessert werden. In dem Tauchbecken 24 erfolgt aufgrund der wirkenden Massenkräfte eine fortgesetzte Schwenkung der Aufnahmevorrichtung 14 mit dem darauf befindlichen Werkstück 10 um den in der Führungsvorrichtung 18 verschobenen Bolzen 22. In 2 ist eine Schwenkung der Aufnahmevorrichtung 14 um zirka 180° gegenüber der Ausgangsstellung dargestellt. Der Bolzen 22 befindet sich in Transportrichtung der Fördervorrichtung 16 gesehen aufgrund der gelösten Arretierungen 20 in der hinteren Position, so dass die Aufnahmevorrichtung 14 gegenüber der Fördervorrichtung 16 in Förderrichtung nach hinten versetzt ist. In dieser Position verharrt die Aufnahmevorrichtung 14 entsprechend einer gewünschten Prozesszeit. Dabei wird die Aufnahmevorrichtung 14 mit dem Werkstück 10 durch die Fördervorrichtung 16 durch das Tauchbecken 24 transportiert. Anschließend erfolgt ein Ausschwenken der Aufnahmevorrichtung 14 mit dem Werkstück 10 aus dem Tauchbecken 24, wobei die Vorrichtung, der bisherigen Schwenkrichtung folgend, wieder um zirka 180° geschwenkt wird. Das Ausschwenken wird unterstützt durch Anordnung von ebenfalls an sich bekannten Schwenk- oder Führungseinrichtungen zur Durchführung der Schwenkbewegung.

10: Werkstück
12: Halterungsgestell
14: Aufnahmevorrichtung
16: Fördervorrichtung
18: Führungsvorrichtung
20: Arretierung
22: Bolzen
24: Tauchbecken

Claims

Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung, insbesondere Lackieren, von Werkstücken, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie oder eines Karosseriebauteils, in einem Tauchbecken einer während der Behandlung fördernden Behandlungsanlage, bei der – schwenkbare Aufnahmeeinrichtungen zur lösbaren Aufnahme und Schwenken der Werkstücke oder das Werkstück tragender Halterungsgestelle vorhanden sind, – eine kontinuierlich fördernde Fördervorrichtung vorgesehen ist zur Förderung der Aufnahmeeinrichtungen, und – eine Betätigungseinrichtung zur Durchführung einer Schwenkbewegung der Aufnahmevorrichtung vorhanden ist, gekennzeichnet durch eine während der Behandlung, insbesondere während des Schwenkens, in und außer Eingriff bringbare Kopplung der Aufnahmevorrichtungen (14) mit der Fördervorrichtung (16).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung eine Führungsvorrichtung (18) beinhaltet, in der die Aufnahmevorrichtung (14) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Führungsvorrichtung (18) eine Arretierung (20) zum Fixieren der Aufnahmevorrichtung (14) an der Fördervorrichtung (16) angeordnet ist, die insbesondere zu Beginn der Behandlung im Tauchbecken (24) lösbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Führungsvorrichtung (18) eine oder mehrere Arretierungen (20) zum Fixieren der Aufnahmevorrichtung (14) an der Fördervorrichtung (16) angeordnet sind, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten lösbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Führungsvorrichtung (18) ein verschiebbarer Bolzen (22) angeordnet ist, der mit der Aufnahmevorrichtung (14) verbunden ist.
Verfahren zur Oberflächenbehandlung, insbesondere Lackieren, eines Werkstücks, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie oder eines Karosseriebauteils, in einem Tauchbecken einer während der Behandlung fördernden Behandlungsanlage, bei dem – das Werkstück oder ein das Werkstück tragendes Halterungsgestell in einer schwenkbaren Aufnahmevorrichtung lösbar aufgenommen wird, – die Aufnahmevorrichtung von einer kontinuierlich fördernden Fördervorrichtung befördert wird und – die Aufnahmevorrichtung in und/oder aus der Behandlungsanlage geschwenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (14) während der Behandlung, insbesondere während des Schwenkens, in und außer Eingriff mit der Fördervorrichtung (16) gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das In- und Außereingriffbringen der Aufnahmevorrichtung (14) mit der Fördervorrichtung (16) geregelt erfolgt.