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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatisierten
Applizieren von Lackfolie auf Karosserieteile. Dabei geht die Erfindung
von der älteren,
nicht vorveröffentlichten
Patentanmeldung der Anmelderin gemäß der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 30 034 A1 aus.
Ein daraus als bekannt geltendes Verfahren ist in dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und eine entsprechende Vorrichtung im Oberbegriff
des Anspruchs 12 wiedergegeben.
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Bei
Fahrzeugen soll häufig
die zwischen zwei benachbarten Glasflächen liegende Karosserieoberfläche aus
stilistischen Gründen
mit einer unabhängig
von der sonstigen Wagenfarbe schwarz oder dunkelfarbig getönten, häufig hochglänzenden
Lackfolie überklebt
werden, um dadurch an dieser Stelle den Eindruck einer durchgehenden
Glasfläche
zu vermitteln. Zwar kommen hier meist die beiden benachbarten vertikalen
Rahmenholme der Fensterrahmen im Bereich der Mittelsäule des
Fahrzeugs in Betracht, jedoch wird auch bei Fahrzeugen mit Lamellendach
oder Glasdach der horizontal liegende Karosseriestreifen oberhalb
der Windschutzscheibe aus stilistischen Gründen gerne mit einer dunkel
getönten Lackfolie
versehen, um auch hier den optischen Eindruck einer einheitlich
durchgehenden Fläche
zu schaffen.
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Bei
der Seitenapplikation der Lackfolie wird diese an den Rahmenholmen
des Fensterrahmens der Seitentüren
appliziert.
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Da
diese Karosserieflächen
in der Regel nur schmale und kurze Streifen darstellen, ist auch
der Zuschnitt der zu applizierenden länglichen Lackfolie nicht besonders
groß und
ließe
sich im Notfall auch noch manuell applizieren. Anders ist es hingegen
bei dem horizontal liegende Karosseriestreifen im Dachbereich oberhalb
der Windschutzscheibe. Ein hierfür vorgesehener
Lackfolienzuschnitt ist nicht nur relativ lang und unhandlich und
könnte
von einer Person alleine gar nicht gehandhabt werden; sondern die
Applikationsstelle im Dachbereich eines Fahrzeuges ist zudem recht
schwer zugänglich.
Im Falle einer manuellen Applikation einer Lackfolie im vorderen
Dachbereich könnte
dies nur mit vier Personen durchgeführt werden, die alle sehr gut
aufeinander eingespielt sein müssten,
um ein annähernd
falten- und blasenfreies Applikationsergebnis zu erzielen. Nachdem
die Lackfolie während
der gesamten Gebrauchsdauer des Fahrzeuges an diesem verbleibt,
muss die Lackfolie entsprechend dauerhaft an der Karosserie festgeklebt
sein, wobei zu berücksichtigen
ist, dass die so überklebte
Dachpartie im Sichtbereich der Fahrzeugbenutzer zumindest beim Einsteigen
liegt und somit die Anforderungen an eine einwandfreie Folienapplikation
besonders hoch sind.
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Für das aus
der eingangs genannten, älteren Patentanmeldung
(
DE 102 30 034 A1 )
bekannte, automatisierte Applikationsverfahren wird ein dafür geeigneter,
dreilagiger Folienverbund vorgeschlagen, der beiderseits des eigentlichen
Lackfolienzuschnittes jeweils eine flächendeckende Schutzfolie oder ein
Schutzpapier trägt.
Zur maschinellen Handhabung des länglichen Folienverbundes ist
an dessen beiden Enden jeweils ein sog. Anfasser angebracht, d.h.
die Schutzfolienstreifen stehen an den Enden über. An diesen längsseitig überstehenden
Anfassern, und nur an diesen, wird der Folienverbund mittels steuerbarer
flacher Sauggreifer eines Roboterwerkzeuges aus einer flachen Bereitstellungslage
erfasst, wobei die Sauggreifer nach dem Aufnehmen des Folienverbundes
aus der Aufnahmeebene herausgekippt werden. Der Folienverbund wird
bei dem bekannten Verfahren also nur an den beiden gegenüber lie gend
Schmalseiten erfasst und so gehandhabt. Durch das Abkippen der Sauggreifer
kann der ausgespannt gehaltene, auf die Karosserie aufzurakelnde
Folienverbund aus der Aufnahmeebene V-förmig herausgedrückt werden,
ohne dass die Kontaktfläche
an den Sauggreifern partiell freigelegt werden. An einem Ende des
Folienverbundes ist darüber
hinaus ein zweiter, gesonderter Anfasser für die klebeseitige Schutzfolie
vorgesehen, der über
den ersten Anfasser übersteht.
Unter Verwendung dieses weiteren Anfassers kann die klebeseitige
Schutzfolie vor der eigentlichen Lackfolienapplikation automatisiert vom
Folienverbund entfernt, d.h. die Klebeseite der Lackfolie freigelegt
werden.
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Zwar
ist es mit der Technik nach der älteren Patentanmeldung
DE 102 30 034 A1 nach
Wissen der Anmelderin erstmals möglich,
Lackfolien automatisiert auf Karosserieteile zu applizieren, was
neben dem Vorteil einer Entlastung von anstrengender und monotoner
Handarbeit den weiteren, wesentlichen Vorteil einer stets lagegenauen
und blasen- sowie faltenfreien Lackfolienapplikation hat. Andererseits zeigt
sich jedoch beim Versuch, das ältere
Verfahren und das zugehörige
Applikationswerkzeug für
das Applizieren größerer und/oder
gekrümmt
verlaufender Lackfolienzuschnitte auf größere Karosseriepartien, z.B.
auf den Dachbereich oberhalb der Windschutzscheibe eines Fahrzeuges
mit Lamellendach oder Glasdach einzusetzen, dass damit gewisse Probleme
und/oder Nachteile verbunden sind. Zum einen wirkt sich bei sehr
großen
Folien eine Eigensteifigkeit des Folienverbundes so gut wie gar
nicht mehr im Sinne eines Vermeidens von Faltenbildung bei der Applikation
aus. Vielmehr würden
große
Lackfolienzuschnitte der hier angesprochenen Art sich mit der älteren Technologie
nicht ohne weiteres faltenfrei applizieren lassen. Darüber hinaus
können
gekrümmt verlaufende
Lackfolienzuschnitte von gegenüber
liegenden Enden her nicht faltenfrei in einer Richtung, z.B. in
der Längsrichtung
ausgespannt werden. Zum anderen wären die Roboterwerkzeuge, würde man sie
nach dem Vorbild der älteren
Anmeldung bauen und entsprechend der Größe der hier angesprochenen Lackfolienzuschnitte
bemessen, nicht nur unvertretbar groß und sperrig, sondern auch
sehr schwer, was das Roboterwerkzeug in der Bewegungsfreiheit einschränkt. Außerdem wären die
Roboterwerkzeuge dadurch sehr teuer.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, das gattungsgemäß zugrunde gelegte Verfahren
bzw. die entsprechende Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass
auch große
und/oder gekrümmt
verlaufende Lackfolienzuschnitte und/oder räumlich gekrümmte Oberflächen ohne weiteres faltenfrei
appliziert bzw. beklebt werden können,
dass das Roboterwerkzeug bezüglich
Gewicht, baulichem Aufwand und Kosten innerhalb vertretbarer Grenzen
bleibt und dass trotz der unvermeidbaren baulichen Größe die Beweglichkeit
des Roboters nicht unzumutbar beeinträchtigt ist.
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Diese
Aufgabe wird bei Zugrundelegung des gattungsgemäßen Applikationsverfahrens
bzw. der entsprechenden Vorrichtung erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 (Verfahren) und durch die
kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 12 (Vorrichtung) gelöst.
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Danach
wird ein rechteckiger Folienverbund verwendet, der die zu überklebende
Karosseriepartie allseits um mehr als bloß einen Umbug überragt.
Dieser Folienverbund wird an allen vier Seiten mittels eines im
Applikationswerkzeug angeordneten rechteckigen Saugrahmens festgehalten,
so dass während der
Applikation der Lackfolie diese in Längs- und in Querrichtung Zugspannung
gehalten werden kann. Durch Wegfall einer werkzeugintegrierten Schutzfolien-Abziehvorrichtung
ist das Applikationswerkzeug baulich einfacher, leichter, handlicher
und kostengünstiger.
Dementsprechend wird der klebeseitige Schutzstreifen stationär von der
Lackfolie abgezogen.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung können
den Unteransprüchen
entnommen werden; im übrigen
ist die Erfindung an hand verschiedener, in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsbeispiele
nachfolgend noch erläutert;
dabei zeigen:
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1 die Draufsicht auf eine
Station zum automatisierten Applizieren von Lackfolie,
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2 die Seitenansicht auf
ein Applikationswerkzeug mit aufgenommenem, zweilagigen Folienverbund,
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3 bis 6 vier verschiedene Phasen beim Abziehen
des Schutzstreifens von der Lackfolie unter Zuhilfenahme einer stationären Abziehvorrichtung,
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7 das Applikationswerkzeug
beim Ausrichten der aufgenommenen Lackfolie über dem zu beklebenden Karosserieteil
vor und während
der Applikation,
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8 und 9 Querschnitt durch (8) und partielle Draufsicht (9) auf das Applikationswerkzeug
nach den 1 bis 7,
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10 den Vorgang des Andrückens der Lackfolie
auf das Karosserieteil mittels einer Andrückrolle,
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11 ein vergrößert gezeichnetes
Detail bezüglich
der Kammerunterteilung der Rahmenschenkel des Saugrahmens und deren
Vakuumversorgung sowie eine ausklappbare Beschneide-Schablone,
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12 eine partielle Draufsicht
auf ein Applikationswerkzeugen, bei denen die zu applizierende Lackfolie
mittels einer einteiligen Andrückrakel
mit gebogener Arbeitskante angedrückt wird,
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13 und 14 Draufsicht (13) und Seitenansicht ( 14) auf einen dreilagigen Folienverbund,
wobei bestimmte Details aus 14 vergrößert gezeichnet
sind, und
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15 eine Draufsicht auf das
Applikationswerkzeug nach den 1 bis 7, wobei die ausklapparen
Beschneide-Schablonen
hier besonders dargestellt sind.
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Durch
die vorliegende Erfindung soll eine selbsthaftende Lackfolie automatisiert
auf ein lagedefiniert festgehaltenes Karosserieteil 3 einer
Fahrzeugkarosserie 1 reproduziergenau bezüglich der Relativlage
auf dem Karosserieteil sowie falten- und blasenfrei appliziert werden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um eine Karosserie mit lediglich zwei Türen 4 und
mit einem abnehmbaren Dach, bei dem die oberen Enden der beiden A-Säulen 2 durch
einen Dachquerholm 3 verbunden sind. Dessen Oberfläche stellt
optisch die Verbindung zwischen der Windschutzscheibe und der Dachfläche dar.
Aus diesem Grund kann es stilistisch wünschenswert sein, wenn die
Sichtseite des Dachquerholms unabhängig von der Wagenfarbe dunkelfarbig,
vorzugsweise schwarz ist, was durch das Aufkleben einer selbsthaftende
Lackfolie am einfachsten erreicht werden kann. Eine automationsgerecht
applizierbare Lackfolie muss in einem Folienverbund integriert sein,
der zweilagig (2 bis 10) oder dreilagig (13 und 14) ausgebildet sein kann.
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Zum
automatisierten Applizieren einer solchen Lackfolie wird ein frei
programmierbarer Industrieroboter 30 verwendet, der ein
Applikationswerkzeug 33 trägt. Der die zu applizierende
Lackfolie enthaltende Folienverbund ist lagedefiniert im Arbeitsbereich
des Industrieroboters bereitgestellt (Vorratsstapel 65),
so dass er mittels eines Sauggreifers in das Applikationswerkzeug
aufgenommen werden kann. Der Folienverbund ist endseitig mit einem
Anfasser 13 bzw. 25 versehen, so dass vor der
eigentlichen Applikation ein klebeseitiger Schutzstreifen 11 bzw. 24 daran
ergriffen, vom ausgespannt gehaltenen Folienzuschnitt abgezogen
(Phasenfolge der 3 bis 6) und so dessen Klebeseite
freigelegt werden kann. Der ausgespannt gehaltene Lackfolienzuschnitt
wird über
dem zu beklebenden Karosserieteil bei geringem Abstand zu ihm lagege nau
ausgerichtet (7). Aus
der beabstandeten Ausspannlage heraus wird dann die Lackfolie bei
im wesentlichen ortsfest über
dem zu überklebenden
Karosserieteil gehaltener Lackfolie von deren Sichtseite her aufgrund einer über die
Lackfolie hinweg bewegten Drucklinie auf das Karosserieteil fortschreitend
angedrückt (8 bis 10).
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Um
auch große
und/oder gekrümmt
verlaufende Lackfolienzuschnitte ohne weiteres faltenfrei applizieren
und/oder räumlich
gekrümmte
Oberflächen
faltenfrei bekleben und gleichwohl baulich einfache, kostengünstige und
leichte Roboterwerkzeuge verwenden zu können, wird erfindungsgemäß ein rechteckiger
Folienverbund 10, 20 verwendet, der die zu überklebende
Karosseriepartie 3 allseits überragt und der von einem entsprechend
rechteckigen Saugrahmen 35 an allen vier Seiten im Applikationswerkzeug 33 festgehalten
und unter Zugspannung gehalten wird. Der klebeseitige Schutzstreifen 11, 23 wird vor
dem Applikationsvorgang stationär
und vollständig
von der Lackfolie 12, 22 abgezogen. Während des
fortschreitenden Andrückens
der Lackfolie 12, 22 wird diese insbesondere quer
zur Fortschreitrichtung des Andrückens
unter Zugspannung gehalten. Letzteres ist für ein faltenfreies Applizieren
besonders wichtig, insbesondere dann, wenn die zu beklebende Oberfläche räumlich gekrümmt ist.
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Bevor
auf weitere verfahrensmäßige Aspekte
eingegangen wird, seien zunächst
die Vorrichtungsteile für
das automationsgerechte Applizieren der Lackfolie erläutert. Bei
den meisten Darstellungen ist die Verwendung eines zweilagigen Folienverbundes 10 zugrunde
gelegt, worauf vorab näher
eingegangen werden soll. Bei diesem einfacheren Folienverbund ist
außer
der eigentlichen, rechteckigen Lackfolie 12 lediglich noch
ein Schutzstreifen 11 vorgesehen, der die Klebeseite der
Lackfolie vollflächig abdeckt.
An einer Schmalseite des rechteckigen Folienverbundes ist ein sich über die
gesamte Schmalseite erstreckender, kurzer Anfasser 13 angebracht, der
durchgehend mit dem Schutzstreifen verbunden ist. Soweit im Bereich
des Anfassers auch Lackfolie anhaftet, muss dieses Lackfolienstück 14 vom
Nutzteil 12 der Lackfolie aufgrund einer schmalen Unterbrechung 15 vollständig getrennt
sein. Auf den dreilagigen Folienverbund 20 soll weiter
unten im Zusammenhang mit den 14 und 15 näher eingegangen werden. In
jedem Fall ist der die Lackfolie 12, 21 enthaltende
Folienverbund 10, 20 bezüglich seiner Außenkonturen
als ein Rechteck ausgebildet, das die zu überklebende Karosseriepartie 3 allseits,
d.h. auch an den Längsseiten überragt,
und zwar um mehr als bloß um
die Breite eines seitlichen Umbugs. Der nicht benötigte Überstand
der Lackfolie wird gegen Ende des Applikationsvorganges durch Fassonschneiden beseitigt,
was im noch Ausgespannten Zustand der Lackfolie erfolgt. Hierauf
soll weiter unten noch einmal eingegangen werden.
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Zum
automatisierten Applizieren der selbsthaftenden Lackfolie wird die
auf einem Karosserieträger 5 aufgesetzte
Karosserie 1 u.a. durch die in 1 im Grundriss dargestellte Applikationsstation hindurchgeführt, wobei
der Karosserieträger
auf Führungsschienen 6 verfahrbar
ist. Vor dem Durchführen des
Applikationsvorganges wird der Karosserieträger 5 und mit ihm
die Karosserie lagedefiniert fixiert. Das Applizieren erfolgt durch
einen frei programmierbaren Industrieroboter 30, an dessen
Arbeitsarm 31 bzw. Handgelenk 32 ein frei manipulierbares
Applikationswerkzeug 33 angebracht ist, mit dem die Lackfolie
bzw. der Folienverbund handhabbar und die Lackfolien-Applikation
durchführbar
ist.
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Im
Applikationswerkzeug ist ein rechteckiger Saugrahmen 35 enthalten,
der mit seinen saugwirksamen Flächen
eine Aufnahmeebene 41 bildet und der entsprechend der Größe des Folienverbundes ausgebildet
ist. Er vermag den Folienverbund 10, 20 an allen
vier Seiten pneumatisch festzuhalten. Mit einem solchen Saugrahmen
kann die Lackfolie bzw. der Folienverbund aus einer bereitgestellten
Flachlage heraus in das Applikationswerkzeug in ausgespannten Zustand
aufgenommen und so von ihm gehandhabt werden. Insbesondere kann
die Lackfolie mit dem Saugrahmen in Längs- und Querrichtung unter
Zugspannung gehalten werden, was für ein einwandfreies Applikationsergebnis
großer
und/oder – wie
vorliegend – gekrümmt verlaufender
Lackfolienstücke
und/oder – wie
ebenfalls gegeben – bei
räumlich
gekrümmter
Karosserieoberfläche
wichtig ist.
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Die
je eine Lackfolie enthaltenden Folienverbunde sind als Vorratsstapel 65 lagedefiniert
im Arbeitsbereich des Industrieroboters 30 auf einem Bereitstellungstisch 34 bereitgestellt,
so dass jeweils ein Folienverbund mittels des Sauggreifers in das
Applikationswerkzeug 33 aufgenommen werden kann.
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Zum
Freilegen der Klebeseite der im Applikationswerkzeug ausgespannt
gehaltenen Lackfolie ist ferner eine Einrichtung zum Ergreifen des
endseitigen Anfassers 13 bzw. 25 und zum Abziehen
des Schutzstreifen 11 bzw. 24 von der Klebeseite
vorgesehen, die zur Vereinfachung des Applikationswerkzeuges stationär angebracht,
d.h. nicht im Applikationswerkzeug integriert ist. Diese Abzieheinrichtung 66 ist
beim dargestellten Ausführungsbeispiel
ebenfalls auf dem Bereitstellungstisch 34 untergebracht, auf
dem auch der Vorratsstapel 65 an Folienverbunden lagedefiniert
bereitgehalten ist. In diesem Zusammenhang sei der Vollständigkeit
halber erwähnt, dass
wegen dieses stationären
und vollständigen
Abziehens des klebeseitigen Schutzstreifens die Applikationsstation
sorgfältig
staubfrei gehalten werden sollte. Durch das Abziehen des Schutzstreifens
können
nämlich
u.U. elektrostatische Potentiale an der Lackfolie freigesetzt werden,
wodurch Staubpartikel aus der Luft angezogen werden könnten. Diese
würden
an der Klebeseite der Lackfolie haften bleiben und könnten sich
später
auf der applizierten Lackfolie unschön abzeichnen.
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Zum
endseitigen Ergreifen des Anfassers 13, 25 des
Folienverbundes 10, 20 ist ein als stationärer Greifer
fungierendes Greifrollenpaar 73 vorgesehen, deren beide
Einzelrollen zum öffnen
des Greifers auseinander bewegt und zum Schließen auf einander zu bewegt werden
können.
Dadurch kann der Anfasser ortsfest festgehalten werden. Eine der
beiden Greifrollen ist außerdem
mittels eines Drehantriebes 74 in Richtung der Drehpfeile
drehantreibbar, so dass mit den zusammen geklemmten Greifrollen auch
ein Zug auf den erfassten Anfasser ausgeübt werden kann. Weiter unten
soll auf die Abziehvorrichtung noch näher eingegangen werden; an
dieser Stelle sei lediglich erwähnt,
dass der klebeseitige Schutzstreifen von der ausgespannt gehaltenen Lackfolie
aufgrund einer Relativbewegung des Applikationswerkzeuges 33 gegenüber dem
stationären Greifrollenpaar 73 und/oder
einem Zug an dem ergriffenen Anfasser 13, 25 abgezogen
werden kann.
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Beim
stationären
Abziehen des klebeseitigen Schutzstreifens 13, 24 wird
zumindest anfänglich ein
enger Krümmungsradius
r im Schutzstreifen 13, 24 erzwungen, indem an
der voranschreitenden Abzugstelle ein bewegliches Gegenhalteschwert 67 mit definiert
gerundeter Querkante 68 gegengehalten wird. Dadurch wird
beim Abziehen des Schutzstreifens von der Lackfolie verhindert,
dass diese vom Saugrahmen 35 mit abgezogen wird. Das eben
ausgebildete Gegenhalteschwert ist neben dem stationären Greifrollenpaar 73 angeordnet,
wobei die Schwertebene in geringem Abstand oberhalb des Greifrollenpaares
angeordnet ist. Das aus einem 2 bis 3 mm starken Blech gebildete
Gegenhalteschwert ist von einem Schlitten 69 gehaltert,
der seinerseits auf Führungsschienen 70 beweglich
gelagert und durch einen Verschiebeantrieb 71 verschiebbar
ist. Der vordere Teil des Gegenhalteschwertes ist durch eine Stützrolle 72 in
definierter Höhenposition,
d.h. in geringem Abstand oberhalb des Greifrollenpaares abgestützt. Dadurch
ist das Gegenhalteschwert parallel zu sich selber innerhalb seiner
eigenen Ebene an der Öffnung
des Greifrollenpaares mit voreinstellbarer Kraft vorbeibewegbar.
Die vordere Querkante 68 des Gegenhalteschwertes ist im
Querschitt verrundet und gibt einen kleinen Krümmungsradius r von höchstens
der halben Blechdicke des Gegenhalteschwertes vor. Dieser Krümmungsradius
wird dem über die
Querkante 68 mit einer bestimmten Zugspannung hinweg gezogenen,
flexiblen Bahnmaterial aufgezwungen.
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Nachfolgend
soll die Arbeits- und Wirkungsweise der Abziehvorrichtung 66 im
Zusammenhang mit den in den 3 bis 6 dargestellten Arbeitsphasen
erläutert
werden: Der vom Vorratsstapel 65 übernommene Folienverbund 10 wird
so in den Saugrahmen des Applikationswerkzeuges 33 aufgenommen, dass
der Anfasser 13 an dem dem Roboter-Handgelenk 32 gegenüber liegenden
Ende des Saugrahmens übersteht.
Dieser überstehende
Anfasser wird bei steil abfallend gehaltenem Saugrahmen in die Öffnung zwischen
den Greifrollen 73 abgesenkt, was in 3 rechts in vollen Linien dargestellt
ist. Anschließend
wird das Greifrollenpaar geschlossen und das Applikationswerkzeug
mit dem Saugrahmen um die freie, untere Endkante des Saugrahmens
als virtuellem Schwenkzentrum in die strichpunktiert angedeutete
Flachlage geschwenkt. Anschließend
wird entsprechend der Darstellung in 4 das
Gegenhalteschwert 67 so weit vorgeschoben, dass die gerundete
Schwertkante 68 oberhalb des den Anfasser einklemmenden
Rollenspaltes zu liegen kommt. Wenn die Klemmrollen nun in Richtung
der Drehpfeile angetrieben werden, wird auf den Anfasser ein Zug ausgeübt, so dass
der Folienverbund stramm um die Rundung der Schwertkante herumgezogen
und ihm der relativ kleine Krümmungsradius
r aufgezwungen wird. Zu Beginn des Abziehvorganges liegt die Unterbrechung 15 noch
im ebenen Bereich des Gegenhalteschwertes noch vor der Endkante
des Saugrahmens. Sobald das Applikationswerkzeug 33 horizontal
in Pfeilrichtung verschoben wird, wird der Anfasser 13 und
der anfängliche
Bereich des klebeseitigen Schutzstreifens 11 durch das
drehangetriebene Greifrollenpaar über die Schwertkante 68 nach
unten abgezogen. Die vom Saugrahmen bis in den Endbereich festgehaltene
Lackfolie macht jedoch die starke Abwinklung um die Schwertkante
herum nicht mit, sondern fährt – wie in
der Phase gemäß 5 angedeutet ist – horizontal
mit dem Saugrahmen weiter. Dies ist beim Abziehen des klebeseitigen
Schutzstreifens der kritischste Augenblick. Verantwortlich für ein sicheres
Trennen von Lackfolie und Schutzstreifen ist vor allem die Größe des Krümmungsradius
r; je kleiner dieser ist, umso sicherer werden die Lagen getrennt.
Anschließend
wird durch horizontales Weiterbewegen des Applikationswerkzeuges über das
Gegenhalteschwert und das Greif rollenpaar hinweg der klebeseitige
Schutzstreifen 11 vollständig von der durch den Saugrahmen
festgehaltenen Lackfolie 12 abgezogen; eine Phase kurz
vor Beendigung dieses Vorganges ist in 6 veranschaulicht.
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Prinzipell
gleichartig verläuft
auch das Abziehen des klebeseitigen Schutzstreifens 24 von
einem dreilagigen, in das Applikationswerkzeug aufgenommenen Folienverbund 20.
Hierbei wird allerdings nicht nur der klebeseitige Schutzstreifen 24,
sondern auch der Abfallteil 22 der Lackfolie außerhalb
der linienförmig
umlaufenden Unterbrechung 27 vom oberseitigen Schutzstreifen
und vom Nutzteil 21 der Lackfolie abgezogen.
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Im
Applikationswerkzeug ist ferner wenigstens eine, in Längsrichtung
der Lackfolie 12 bzw. 21 beweglichen Andrückrolle 45 oder
eine Andrückrakel 55 enthalten,
die aus einer von der Aufnahmeebene 41 abgerückten Ruheposition
in eine im Bereich der Aufnahmeebene liegende Arbeitsposition absenkbar ist.
Dabei kann die in geringem Abstand über dem Karosserieteil 3 gehaltene
Lackfolie mittels der Andrückrolle
oder der Andrückrakel
aus der Abstandslage heraus mit vorbestimmter Kraft auf das Karosserieteil
fortschreitend angedrückt
werden.
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Wie
in 2 erkennbar, ist
eine Andrückrolle 45 bzw. 45' auf einem Hubschlitten 46, 46' gehaltert, der
in einer Gleitführung
verfahrbar und mittels eines Hubantriebes 47 in Hubrichtung
antreibbar ist, wobei die Gleitführung
nahezu quer, d.h. unter einem stumpfen Winkel zur Aufnahmeebene 41 geneigt
angeordnet ist. Aufgrund dieser Anordnung ist die Andrückrolle
in die in 2 dargestellte
Ruheposition anhebbar bzw. in die in den 8 bis 10 dargestellte Arbeitsposition absenkbar.
Die Gleitführung
für den Hubschlitten 46, 46' ist ihrerseits
an einem Verfahrschlitten 48, 48' angebracht, die auf Führungsstangen 49 in
Längsrichtung
des Saugrahmens 35 und parallel zu dessen Aufnahmeebene
verschiebbar sind. Selbstverständlich
ist auch jedem der Verfahrschlitten jeweils ein Verfahrantrieb zugeordnet,
so dass jeder dieser Schlitten bzw. das zugeordnete Andrückorgan
gezielt in Längsrichtung
verschoben werden kann; dieser Veschiebeantrieb ist jedoch zeichnerisch
nicht dargestellt.
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Für die automatisierte
Lackfolienapplikation kann ein nur zwei Lagen, nämlich die sichtseitig ungeschützte Lackfolie 12 und
einen klebeseitig an ihr anhaftenden Schutzstreifen 11 enthaltender
Folienverbund 10 verwendet werden, welcher insgesamt als
ein die zu überklebende
Karosseriepartie 3 allseits überragender, rechteckiger Zuschnitt
ausgebildet ist. Dabei wird die Lackfolie 12, nachdem von
dieser der Schutzstreifen 11 abgezogen worden ist, unmittelbar
und alleine durch das Applikationswerkzeug 33 gehandhabt
und auf das Karosserieteil 3 appliziert. Allerdings muss
die Lackfolie im Anschluss an das Applizieren auf Fasson geschnitten
werden.
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Wenn
ein zweilagiger Folienverbund verwendet werden soll, bei dem die
Lackfolie auf ihrer Sichtseite freiliegt, so muss diese bei der
Applikation schonend behandelt werden und darf nicht mit einer gleitenden
Rakel auf das Karosserieteil angedrückt werden. Vielmehr ist in
einem solchen Fall eine zylindrisch oder leicht bombiert ausgebildete
Andrückrolle 45 zu
verwenden, die mit einem elastischen Belag 50 versehen
ist. Bei Anlage der Lackfolie und der Andrückrolle am Karosserieteil 3 unter
der Andrückkraft flacht
sich der elastische Belag aufgrund der leichten Wölbung der
Karosseriefläche
in Richtung der Mantellinien der Andrückrolle in der Mitte stärker ab
als an den Enden, d.h. es bildet sich eine linsenförmige Abplattungszone 51,
die in der Rollenmitte breiter ist als an den Rollenenden. Die in
Fortschreitrichtung vordere Begrenzungskante 52 der Abplattungszone
ist im wesentlichen symmetrisch und verläuft leicht bogenförmig, wobei
die Mitte der Begrenzungskante gegenüber den Enden vorausläuft.
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Bei
Verwendung der einfacheren, zweilagigen Folienverbunde 10 muss
nach dem Applizieren der Lackfolie 12 auf dem Karosserieteil 3 der
nicht nutzbare, überstehende
Teil der Lackfolie, der nur dem Zweck diente, Zugspannung auf den
nutzbaren Lackfolienteil ausüben
zu können,
abgeschnitten, d.h. die Lackfolie muss auf Fasson geschnitten werden.
Dies erfolgt zweckmäßigerweise
in noch ausgespanntem Zustand der Lackfolie. Zu diesem Zweck sind
im Applikationswerkzeug vier Beschneideschablonen 76, 76', 77, 77' zum Fassonschneiden
der applizierten Lackfolie integriert. An deren Führungskanten 78, 79, 79' können bewegliche
Messer lagegenau entlang geführt
werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Beschneideschablonen an der Innenseite des Saugrahmens über Scharniere 80 verschwenkbar
befestigt. Aus einer durch Haftmagnet 81 gesicherten Abklapplage
können
die Beschneideschablonen auf die ausgespannte Lackfolie abgesenkt
werden und die frei liegende Führungskante
der Schablonen mit einem beweglichen Messer nachgefahren werden.
Der Bewegungsantrieb zum Verschwenken der Beschneideschablonen von der
Ruheposition in die Arbeitsposition und umgekehrt ist allerdings
ebenso wenig dargestellt, wie die den Führungskanten entlangführbaren
Messer und deren Bewegungsantrieb. Bei den Messern kann es sich
beispielsweise um ein flexibles Stahlband handeln, welches senkrecht
zur Schabloneneben geführt ist
und welches an seiner Längsseite – ähnlich wie ein
Sägeband – eine Vielzahl
kleiner scharfer Schneidzacken trägt. Ein solches bandförmiges Messer
braucht nur kleine Schneidhübe
auszuführen,
da sämtliche
benachbarten Schneidzacken simultan im Einsatz sind. Die Beschneideschablonen
können
in einem Fall geringeren Mechanisierungsgrades auch manuell zwischen
ihrer Abklapplage und der Arbeitslage hin und her geschwenkt werden.
Ebenso können
in einem solchen Fall handgeführte
Messer zum Fassonschneiden verwendet werden. Dies würde das
Applikationswerkzeug wesentlich erleichtern, macht aber das Arbeiten von
Menschen in der unmittelbaren Nähe
des Roboterwerkzeuges erforderlich.
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Die
beiden den Schmalseiten des Saugrahmens zugeordneten, im Prinzip
formgleichen Beschneideschablonen 76 und 76' mit annähernd geradliniger
Führungskante 78 werden
als erstes eingesetzt, und zwar kurz vor vollständiger Beendigung des Applikationsvorganges,
so dass die endseitige Schnittlinie der Lackfolie noch einen gewissen
Abstand zur Karosserieoberfläche
aufweist. Die den Längsseiten
des Saugrahmens zugeordneten Beschneideschablonen 77 und 77' werden erst
nach Beendigung des Applikationsvorganges eingesetzt. Deren Führungskanten 79 bzw. 79' liegen angenähert äquidistant
zu den entsprechenden Rändern
des Karosserieteiles 3, so dass ein in die applizierte
Lackfolie eintauchendes Messer neben der Karosserieoberfläche verläuft.
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Anstelle
der in den 2 und 7 bis 10 gezeigten Andrückrollen 45 kann das
Andrückelement auch
in Form einer einteiligen 55 ausgebildet sein, wie dies
in, 12 angedeutet ist.
Das einteilige, vorzugsweise aus einem harten Filz bestehende Rakelblatt
der Andrückrakel 55 weist
eine bogenförmige Arbeitskante 56 auf,
mit der beim voranschreitenden Andrücken ein gewisser Breitstreicheffekt
auf die Lackfolie ausgeübt
werden kann.
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Unabhängig vom
Typ des verwendeten Andrückelementes
ist dieses jedenfalls derart auszubilden und/oder anzuordnen, dass
die mit ihnen ausübbare,
voranschreitende Drucklinie 52 oder 56 annähernd symmetrisch
bogenförmig
verläuft,
wobei die Mitte der Drucklinie 52, 56 gegenüber ihren
Enden vorauseilt. Dadurch lässt
sich beim Voranschreiten der Drucklinie der erwähnte Breitstreicheffekt auf
die Lackfolie ausüben,
was für
ein Falten- und blasenfreies Applikationsergebnis wichtig ist.
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Eine
gleitend arbeitende Rakel 55 als Andrückelement kommt lediglich in
den Fällen
in Betracht, bei denen ein zu applizierender Lackfolienzuschnitt 21 in
einem dreilagigen Folienverbund 20 nach den 13 und 14 integriert ist. Ein solcher Folienverbund
weist nicht nur auf der Klebeseite der Lackfolie 21, 22 einen
Schutzstreifen (klebeseitiger Schutzstreifen 24), sondern
einen solchen auch auf deren Sichtseite auf (außenseitiger Schutzstreifen 23).
Der dreilagige Folienverbund 20 ist nicht nur wegen des zusätzlichen
Schutzstreifens 23 aufwändiger
als der zweilagige Folienverbund 10, sondern- der Nutz-Zuschnitt 21 der
Lackfolie ist auch bereits vorkonfektioniert in dem Folienverbund
enthalten. Trotz der vorkonfektionierten Form des Lackfolienzuschnitts 21 ist zumindest
der außenseitige
Schutzstreifen 23 rechteckig ausgebildet und in seinen
Außenabmessungen deutlich
größer als
der nutzbare Lackfolienzuschnitt, so dass letzterer mittelbar, d.h.
unter Zwischenfügung
des außenseitigen
Schutzstreifens 23 in dem Saugrahmen 35 des Applikationswerkzeuges
aufgenommen und auch Zugspannung in Längs- und Querrichtung mittelbar über den
Schutzstreifen auf die Lackfolie ausgeübt werden kann.
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Damit
der solcherart zusammengesetzte Folienverbund sich in größerer Anzahl
flachliegend zu einem Vorratsstapel aufstapeln lässt, ist in dem den Nutz-Zuschnitt 21 der
Lackfolie umgebenden Bereich bis zum Rand des außenseitigen Schutzstreifens 23 hin
ein ebenfalls aus selbstklebender Lackfolie bestehendes Bahnmaterial
gleicher Dicke vorgesehen, welches den Nutz-Zuschnitt 21 entlang
einer umlaufenden, äquidistanten
Unterbrechung 26 umgibt. Diese den Nutzteil 21 der
Lackfolie umgebende Lackfolienteil stellt ein Abfallstück 22 dar,
welches vor der eigentlichen Applikation gemeinsam mit dem klebeseitigen
Schutzstreifen 24 und dem Anfasser 25 von dem
im Saugrahmen ausgespannten außenseitigen Schutzstreifen 23 und
vom Lackfolien-Nutzteil 21 abgezogen wird. Auch im Bereich
des Anfassers 25 des dreilagigen Folienverbundes ist – ähnlich wie
beim zreilagigen Folienverbund – aus
Gründen
ei ner gleichmäßigen Dicke
ein kurzes Teilstück
des außenseitigen
Schutzstreifens angebracht, welches jedoch im Übergangsbereich zu dem vom
Saugrahmen überdeckten
Teil des Folienverbundes hin aufgrund einer geradlinigen, durchgehenden
Unterbrechung 27 vollständig
vom außenseitigen
Schutzstreifen 23 getrennt ist.
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Der
rechteckige, außenseitige
Schutzstreifen 23 wird nach dem vollständigen Andrücken des Lackfolienzuschnitts 21 aufgrund
einer geeigneten Bewegung des Applikationswerkzeuges 33 von
der auf dem Karosserieteil 3 applizierten Lackfolie 21 abgezogen
und anschließend über einem
Abfallsammelbehälter
abgeworfen.
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Ein
Vorteil des dreilagigen Folienverbundes gegenüber dem zweilagigen besteht
zum einen darin, dass das nachträgliche
Fassonschneiden der applizierten Lackfolie entfällt. Ein weiterer Vorteil liegt
in den im Vergleich zu Andrückrollen
höheren,
mit einer Filzrakel ausübbaren
Liniendrücken.
Höhere
Liniendrücke
können
u.U. für
ein sichereres Haften der Lackfolie auf der Karosserieoberfläche verantwortlich sein.
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Bei
dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Karosserieteil 3 gewölbt und
in soweit symmetrisch ausgebildet. Dies macht es erforderlich, dass
das Andrücken
der Lackfolie an die Oberfläche
des Karosserieteils symmetrisch durchgeführt wird. Demgemäß sind die
beweglichen Andrückelemente – in 2 sind Andrückrollen 45 und 45' vorgesehen – doppelt
und spiegelsymmetrisch zueinander innerhalb des Applikationswerkzeuges angeordnet.
Bedarfsweise könnten
auch zwei gesondert bewegliche Andrückrakel 55 spiegelsymmetrisch
im Applikationswerkzeug vorgesehen werden. Beim Applizieren der
Lackfolie werden diese Andrückelemente
gleichzeitig von der Längsmitte
des Applikationswerkzeuges 33, d.h, von Punkt der ersten Berührung der
Lackfolie 12, 21 am Karosserieteil 3 aus
(siehe 7, die in vollen
linien dargestellte Werkzeugstellung), zu den Enden des Applikationswerkzeuges 33 hin bewegt.
Allerdings kommt dabei zunächst
nur eines der Andrückelemente
zum Einsatz. Erst wenn das als erstes zum Einsatz gelangende Andrückelement
ein gewisses Teilstück
aus der Mitte herausbewegt worden ist und die Mittenposition freigegeben
hat, kann auch das zweite Andrückelement
in Arbeitsposition und anschließend
auf eine zum ersten, wartenden Andrückelement spiegelbildliche
Position gebracht werden. Von da an werden beide Andrückelemente
gemeinsam und spiegelbildlich zueinander zu den gegenüber liegenden
Enden des Karosserieteils hin verschoben, wobei anhaltend eine Andrückkraft
auf die zu applizierende Lackfolie ausgeübt wird.
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Während des
Applizierens der Lackfolie muss in Längs- und in Querrichtung eine
Zugspannung auf die Lackfolie ausgeübt werden, damit sie falten-
und blasenfrei auf das Karosserieteil aufgeklebt wird. Die quer
zur Fortschreitrichtung des Andrückens
gerichtete Zugspannung in der Lackfolie wird durch fortschreitendes
Annähern
der Ausspannebene 41 des Saugrahmens an das zu überklebende
Karosserieteil 3 ausgeübt,
wobei letzteres 3 immer tiefer in die Ausspannebene, also
in die Öffnung des
Saugrahmens eintaucht. Hierbei muss allerdings beachtet werden,
dass an der voranschreitenden Einwirkungsstelle der Drucklinie zwischen
der ausgespannten Lackfolie 12 und der Oberfläche des
Karosserieteils 3 ein in Fortschreitrichtung der Drucklinie sich öffnender
Keilspalt 53 (10)
erhalten bleibt. Es muss unbedingt verhindert werden, dass die Lackfolie
die Karosserieoberfläche
vorauseilend berührt,
also bevor die voranschreitende Drucklinie die Kontaktstelle erreicht
hat. Vielmehr muss sichergestellt werden, dass der lokal erstmalige
Kontakt zwischen Lackfolie und Karosserieoberfläche ausschließlich durch
die Wirkung der voranschreitenden Drucklinie hergestellt wird.
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Durch
das beschriebene "Eintauchen" des gewölbten Karosserieteils
in die Öffnung
des Saugrahmens wird selbstverständlich
auch eine Zugspannung in Längsrichtung
auf die Lackfolie ausgeübt.
Wie durch die 7 veranschaulicht
ist, wird die ausgespannt gehaltene Lackfolie bzw. die Aufnahmeebene 41 während des
Andrückens
an das zu überklebende
Karosserieteils 3 außerdem
entsprechend der Oberflächenneigung
des Karosserieteils 3 an der Stelle der Drucklinie geneigt,
d.h. tangential zu ihr ausgerichtet und in der Neigung entsprechend nachgeführt.
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Die
auf die Lackfolie einwirkende Zugspannung darf nicht zu hoch sein,
weil eine gedehnte Lackfolie sich nach dem Applizieren kontrahieren will,
was bei sehr hohen Kontraktionskräften zu einem Kriechen der
applizierten Lackfolie auf der Karosserieoberfläche führen kann. Während des
fortschreitenden Andrückens
der Lackfolie wird also die Zugspannung im ausgespannten Teil derselben
oder des Folienverbundes begrenzt, indem der Rand der Lackfolie 12 bzw.
des Folienverbundes 23, 21 mit begrenzter Kraft
festgehalten wird, so dass die Lackfolie 12 bzw. der Folienverbund 23, 21 aus
der Randeinspannung nachgleiten kann. Zu diesem Zweck sind die Rahmenschenkel
des Sauggreifers 35 in mehrere, gesondert mit Vakuum beaufschlagbare,
unmittelbar aneinander angrenzende Saugkammern 36 unterteilt,
die sich in Längsrichtung
des jeweiligen Rahmenschenkels erstrecken. Außerdem ist die Vakuumzufuhr
zu den Saugkammern 36 jeweils mit einem Bypass-Ventil 38 zur
Steuerung der Höhe
des Vakuums versehen (11).
Durch Öffnen
des Bypass-Ventils einer Saugkammer kann das darin wirksame Vakuum
auf einen voreinstellbaren Teilbetrag des durch die Vakuumquelle 40 verfügbaren vollen Vakuums
abgesenkt werden. Dadurch sinkt auch die mit dieser Saugkammer auf
die Lackfolie ausübbare Haltekraft,
so dass die unter Zugspannung stehende Lackfolie bei überschreiten
eines bestimmten Grenzwertes über
die Lochplatte 37 ein gewisses Stück nachgleiten kann. Beim Nachgleiten
der Lackfolie über
die Lochplatte werden die Saugkammern nach und nach, d.h. von außen nach
innen fortschreitend, freigelegt. Um dadurch nicht unnötig viel
Falschluft in die freigelegten Saugkammern einströmen zu lassen,
was u.U. zu einem Zusammenbrechen des Va kuums der Quelle 40 führen könnte, ist
in der Vakuumzufuhr zu jeder Saugkammer auch noch ein Absperrventil 39 vorgesehen.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen in folgendem:
- – Das
zur automatischen Lackfolienapplikation erforderliche Roboterwerkzeug
ist recht einfach aufgebaut und daher recht preisgünstig.
- – Es
können
einfache, nämlich
unkonfektionierte zweilagige, aber auch bereits in Form geschnittene,
dreilagige Lackfolienzuschnitte verarbeitet werden.
- – Es
können
sehr große
Lackfolienzuschnitte, die manuell von einer einzelnen Person nicht
mehr gehandhabt werden könnten,
ohne weiteres verarbeitet werden.
- – Die
zu verarbeitenden Lackfolienzuschnitte dürfen eine beliebige Form haben,
dürfen
insbesondere – wie
im dargestellten Ausführungsbeispiel zu
sehen ist – in
Längsrichtung
gekrümmt
verlaufen.
- – Die
zu beklebende Karosserieoberfläche
darf ohne weiteres räumlich
gekrümmt
sein.
- – Trotz
dieser für
eine sichere Folienapplikation widrigen Umstände – großer und/oder gekrümmter Folienzuschnitt
und/oder räumlich
gekrümmte Karosserieoberfläche – lässt sich
die Lackfolie blasen- und faltenfrei sowie lagegenau auf der Karosserieoberfläche applizieren.