DE1938589C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Fahrzeugkarosserien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Fahrzeugkarosserien, bestehend aus einer Vorbehandlung, z. B. Entfetten und Phosphatieren, einem anschließenden in lotrechter Lage der Karosserie vorgenommenen Lackieren und eventuell einem Nachbehandeln.

Hierbei sind in der Regel eine große Zahl von Einzelstufen erforderlich, da zwischen den einzelnen Hauptbehandlungsvorgängen Zwischenbehandlungen wie Spülen, Kühlen, Trocknen od. dgl. eingeschaltet werden müssen und die einzelnen Behandlungen meist in mehreren Stufen oder Stationen stattfinden.

Im allgemeinen findet hierbei die Vorbehandlung wie Entfetten oder Phosphatieren im Spritzverfahren statt, während das Lackieren im Spritzverfahren oder Tauchverfahren geschieht. Beispielsweise folgt einem Zinkphosphatieren im Spritzverfahren ein Lackieren im Elektrotauchverfahren (Elektrophorese). Eine solche Behandlungsweise hat vielfache Vorteile, jedoch den wesentlichen Nachteil, daß zwar die Hohlräume der Karosserie beim Farbauftrag im Tauchverfahren voll beaufschlagt werden, nicht aber bei der vorhergehenden Reinigung und Phosphatierung. Ein einwandfreier Korrosionsschutz gerade auch der Innenräume ist aber für die Korrosionsbeständigkeit einer Karosserie von entscheidender Bedeutung. Wie die Erfahrung zeigt, beginnt die Korrosion einer Karosserie an diesen dem Spritzverfahren nicht oder unvollkommen zugänglichen Oberflächenteilen, etwa an Türschwellen, Rückverstärkungen usw. Die Hohlräume dieser Teile wirken wie Dampfräume, in denen die starken klimatischen Schwankungen, denen ein Kraftfahrzeug unterworfen ist, voll zur Auswirkung kommen. Versuche, hier durch verzinktes Material, Ausspritzen mit Kunststoff oder Spezialfarbe oder auch eine naßchemische Vorbehandlung im sogenannten »Slipperdip«-Verfahren, bei dem die Karosserie bis oberhalb der Türschwellen getaucht, oberhalb derselben jedoch gespritzt wird, Abhilfe zu schaffen, ergaben kenne entscheidenden Vorteile. Die weitere Möglichkeit, alle Einzelteile oder Karosserie vor dem Zusammenbau zu entfetten und zu zinkphosphatieren, bedeutet einen erheblichen apparativen und organisatorischen Aufwand, abgesehen von den Verunreinigungen der phosphatierten Oberfläche bei den Zwischenoperationen.
Durch die Zeitschrift »Industrie-Lackierbetrieb« aus dem Jahre 1962, Seite 195, ist es bekannt, Karosserien von Kinderautos im Spritzverfahren zu lackieren. Doch ist ein Lackieren der Karosserien in lotrecht hängender Lage der Veröffentlichung nicht zu entnehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, die Nachteile der bisherigen Behandlungsweisen zu vermeiden, d. h. einen einwandfreien, auch schwer zugängliche Oberflächenteile erfassenden Korrosionsschutz der Karosserie unter wirtschaftlichen Bedingungen zu erreichen. Die

Erfindung geht des weiteren von der Überlegung aus, daß hierfür die Anwendung des Tauchverfahrens auch für die Vorbehandlung zwar eine erstrebenswerte Lösung dieses Problems ist, daß jedoch diese Maßnahme allein nicht ausreicht, sondern noch weitere Maßnahmen erforderlich sind, damit die Wirtschaftlichkeit einer solchen Behandlungsart derjenigen des bisher wirtschaftlicheren Spritzverfahrens gleich- oder nahezu gleichkommt.

Diese Bedenken gegen das Tauchverfahren auch für ι ο die Vorbehandlung sind vor allem darin begründet, daß wegen der wesentlich längeren Behandlungszeiten in den einzelnen Behandlungsstufen auch ein erhöhter apparativer Aufwand erforderlich ist und ferner infolge des Arbeitens mit höheren Konzentrationen auch der Chemikalienverbrauch höher als im Spritzverfahren ist. Außerdem besteht die Gefahr, daß bei der Vorbehandlung in den Kapillaren des Karosseriematerials verbleibende Chemikalien-Rückstände zu nachträglicher Korrosion führen. Da außerdem die Bäder beim Tauchen wesentlich heißer sein müssen als beim Spritzen, trocknet die Metalloberfläche beim Austauchen an und eine glatte Schichtbildung wird gestört.

Die Erfindung berücksichtigt diese Bedenken und besteht darin, daß die Karosserien sowohl durch die Vorbehandlungszone als auch durch die Lackierzone und eventuelle Nachbehandlungszone in an sich bekannten Tauchverfahren in lotrechter Lage hindurchgeführl werden. Vorzugsweise erfolgt hierbei das Vorbehandeln im elektrochemischen Tauchverfahren, das Lackieren im Elektrotauchverfahren nach dem elektrophoretischen Prinzip, wobei die Anwendung dieses Prinzips nicht ausschließt, daß auch gleichzeitig andere Verfahren angewendet werden.

Durch das Zusammenwirken der beiden wesentlichen Merkmale, lotrechte Lage der Karosserie und Tauchbehandlung derselben, werden wesentliche verfahrenstechnische und wirtschaftliche Vorteile erzielt:

1. Durch das Tauchen der Karosserie in lotrechter Lage wird ein wesentlich schnelleres Ablaufen der Behandlungsflüssigkeiten beim Ausheben aus den Tauchbädern erreicht, so daß die Aushebegeschwindigkeit wesentlich, d. h. bis auf das 2- bis 3fache der bisherigen Aushebegeschwindigkeit gesteigert werden kann, wie s'e bisher bei Tauchbehandlung der Karosserie in horizontaler Lage üblich und notwendig war, bei der die Karosserie die Neigung hat, die Badflüssigkeit zurückzuhalten und nur relativ langsam abfließen zu lassen.

2. Die Hohlräume der Karosserie können einwandfrei entfettet und phosphatiert werden, da die Badflüssigkeit auch an äußerlich unzugängliche Stellen der Karosserie gelangt. Zugleich ermöglicht das Tauch-Phosphatierungsverfahren in der Regel eine wesentlich bessere Haftung und einen besseren Korrosionsschutz als das Spritzverfahren.

3. Durch das Tauchen der Karosserie in lotrechter Lage können die einzelnen Badbehälter entsprechend dem gegenüber der Länge geringeren Querschnitt der Karosserie in Transportrichtung erheblich verkürzt werden, so daß auch die gesamte Anlage wesentlich kürzer gebaut und an Bodenfläche sowie an den damit zusammenhängenden Kosten "espart werden kann.

4. Durch die kleinere freie Oberfläche der Tauchbäder wird ferner auch der wärmetechnische Haushalt verbessert, da die Wärmeverluste entsprechend der kleineren Badoberfläche vermindert werden.

5. Im Falle der Anwendung des elektrophoretischen Tauchverfahrens ist es ferner möglich, die für dieses Verfahren ohnehin erforderlichen Hilfseinrichtungen, wie insbesondere die im Inneren der Hohlräume anzubringenden Hilfselektroden, zugleich auch für die elektrochemische Vorbehandlung zu verwenden. Indem diese Hilfseinrichtungen jeweils zusammen mit den Karosserien durch die Anlage laufen, können die elektrochemischen Vorgänge beschleunigt und die für die Vorbehandlung erforderlichen Zeiten herabgesetzt und damit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens auch in dieser Hinsicht erhöht werden.

Insgesamt kann somit ein Verfahren erreicht werden, das bei wesentlich verbesserter Qualität des Enderzeugnisses mit nicht oder kaum höheren Kosten als die bisherigen kombinierten Spritz-Tauchverfahren verbunden ist.

Eine weitere Verbesserung des Verfahrens läßt sich dadurch erzielen, daß die Vorbehandlung im Tauchverfahren auch eine Behandlung mittels Neutralreinigers oder Korrosionsschutzmittels umfaßt. Hierdurch kann die Gefahr eines Festsetzens von Rückständen in den Kapillaren der Metalloberflache praktisch vollkommen ausgeschlossen werden, so daß die Badflüssigkeit auch späterer, stärker konzentrierter Bäder aus den Kapillaren verdrängt bleibt.

Mit besonderem Vorteil kann ferner eine zwangsläufige Führung der Karosserie beim Einsetzen in den Badbehälter bzw. beim Ausheben aus diesem vorgesehen sein, indem beispielsweise ein die Karosserie in lotrechter Lage tragender Gestellrahmen an der Innenwandung des Behälters durch Führungsschienen oder entsprechende Führungselemente geführt wird. Hierdurch wird verhindert, daß die Karosserie beim Ein- oder Ausheben innerhalb des Behälters hin- und herpendelt und auch bei einem die Karosserie eng umschließenden Behälter nicht gegen die Behälterwand anschlägt. Der Querschnitt des Behälters, dessen Erstreckung in Transportrichtung sowie der Aufwand an Material und Badflüssigkeit können dadurch auf ein Mindestmaß reduziert werden.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, der Karosserie innerhalb des Tauchbades eine Bewegung, vorzugsweise eine hin- und hergehende Bewegung in lotrechter Richtung, zu erteilen, um ein möglichst intensives Bespülen der Karosserie mit der Badflüssigkeit zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann als sogenanntes »starres« Verfahren mit gleichen Teilbehandlungszeiten in den einzelnen Behandlungsstufen oder, was im allgemeinen vorteilhafter ist und eine besonders weitgehende Ausnutzung der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht, als »unstarres« Verfahren mit differenzierten Teilzeiten zur Behandlung in den einzelnen Behandlungsistufen durchgeführt werden. Es kann in einer ringförmig geschlossenen Anlage oder in einer offenen Anlage mit in Reihe hintereinander folgenden Behandlungszonen bzw. Behandlungsstationen ausgeführt werden.

Außer für Karosserien kann die Erfindung auch bei ähnlichen Werkstücken ähnlicher Größenabmessungen angewandt werden, bei denen für ein Tauchen in lotrechter Lage, insbesondere zwecks schnelleren Ablaufes der Badflüssigkeil:, entsprechende Voraussetzungen wie bei Karosserien gegeben sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können den Ansprüchen sowie — anhand von Ausführungsbeispielen — der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung entnommen werden. Hierbei zeigt S

F i g. 1 das Schema einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehenen Anlage in Seitenansicht,

F i g. 2 eine Draufsicht zu F i g. 1,

F i g. 3 einen schematischen Querschnitt durch einen Behandlungsbehälter mit in diesem lotrecht geführter Karosserie und

F i g. 4 einen schematischen Längsschnitt durch einen solchen Behandlungsbehälter.

In den Figuren ist mit 10 ein Behandlungstunnel bzw. eine in Linie angeordnete Reihe von Behandlungskammern bezeichnet. Den Kammern werden die Karosserien 11, von denen einige an der Eingangsseite und einige an der Ausgangsseite des Behandlungstunnels angedeutet sind (sie sind im Betriebe je nach Bedarf _ro über die ganze Reihe der Kammern laufend verteilt), auf einer Zuleitungsbahn 12 einem endlos umlaufenden Laufband 13 zugeleitet. Sie werden hierbei, sofern dieses nicht bereits vorher geschehen ist, mit einem Tragrahmen verbunden und zusammen mit diesem aus der in F i g. 1 links dargestellten horizontalen Lage in eine lotrechte Lage gebracht, was z. B. durch Verschwenken des Tragrahmens um eine waagerechte Schwenkachse, durch Führungsbahnen oder durch einen der Laufkräne 14, von denen in der Zeichnung vier angedeutet sind, geschehen kann, die auf seitlichen Schienen 15 geführt sind. Die Laufkräne können die Karosserien in lotrechter Lage derselben, d. h. mit dem Heckteil oder Frontteil nach unten hängend, aufnehmen, wobei die Führungsschienen 15 etwa in halber Höhe der innerhalb von den Laufkränen 14 hochgezogenen und in höchster Lage befindlichen Karosserien verlaufen.

In diesem Zustande werden die Karosserien 11 von dem Transportband 13, von den Laufkränen 14 durch abwechselndes Heben und Senken nacheinander in die einzelnen Tauchbehälter 16 gehoben.

Beispielsweise folgen etwa die nachstehend angegebenen Behandlungsstufen aufeinander:

Neutralbad A, Entfetten B mit Nachentfetten, Spülen C Phosphatieren D, Kalt- und Nachspülen mit Abblasen E, Einbauzone F für den Einbau von Hilfselektroden, elektrophoretisches Grundlackieren G, Spülen und Abblasen H, Ausbauzone / für Hilfselektrodenausbau, Nachbehandlungszone K mit Trocknen, Kühlen, gegebenenfalls PVC-Spritzen zum Unterbodenschutz oder zur Herstellung einer schalldämmenden Schicht, anschließendem nochmaligem Trocknen, Kühlen od. dgl. Die Karosserien durchlaufen diese Nachbehandlungszone beispielsweise auf einem endlosen Förderband 17 und werden am Ausgangsende der Anlage durch einen der Laufkräne 14 in ähnlicher Weise wie vorn, nur umgekehrt, oder auch durch eine besondere Schwenkvorrichtung 18 wieder aus einer Lotrechten in eine waagerechte Lage übergeführt, und, z. B. nach Lösen von seinem Tragrahmen, von einem ableitenden Förderband 19 od. dgl. in geeigneter Weise abtransportiert.

Bei der vorbeschriebenen Reihenfolge der Verfahrensstufen ist angenommen, daß die Hilfselektroden erst in der Zone F nach der Vorbehandlung eingebaut werden. Der Einbau kann jedoch auch, wie bereits erwähnt, schon am Anfang der Vorbehandlung, insbesondere vor dem Phosphatieren, stattfinden, so daß auch für die Vorbehandlung die für das Elektrophoreseverfahren notwendigen Hilfselektroden verwendet werden können.

An sich können ;auch die Karosserien in einer oder einigen Stufen bzw. Stationen am Eingangsende der Vorbehandlungszone bzw. am Ausgangsende der Nachbehandlungszone in waagerechter oder anderer Lage behandelt werden, doch ist es aus Gründen der Einfachheit der Anlage, der baulichen Länge der Anlage sowie auch aus Behandlungsgründen zur Erzielung eines Enderzeugnisses hoher Qualität vorteilhaft, sämtliche Behandlungen mittels Badflüssigkeit oder hiermit im Zusammenhang stehende Behandlungsarten wie Kühlen oder Trocknen, durchgehend in lotrecht hängender Lage der Karosserien durchzuführen. Gegebenenfalls kann auch eine besondere Stapelzone, z. B. anschließend an den Ausbau der Hilfselektrode, in die Behandlungsvorgänge eingeschaltet sein.

Die einzelnen Behälter können gemeinsam eingesetzt, ausgehoben und weitertransportiert werden oder je nach dem gewünschten Arbeitsablauf im unstarren System mit unterschiedlichen Verweilzeiten in den einzelnen Behältern verbleiben und weitertransportiert werden, wobei z. B. die einzelnen Laufkräne jeweils bestimmte Abschnitte der Anlage bedienen. Die Behälter können sämtlich gleich groß oder — insbesondere in Transportrichtung — unterschiedlich bemessen bzw. in gleichen oder in unterschiedlichen Abständen voneinander angeordnet sein, so daß es — auch bei einem grundsätzlichen kontinuierlichen Transport — möglich ist, ohne Störung des Ablaufes der Vorgänge die Karosserien in einzelnen Behältern länger als in anderen Behältern zu belassen.

In F i g. 3 ist ein Schnitt durch einen der Behälter 16 mit eingesetzter Karosserie 11 dargestellt Die Karosserie ist auf einem Tragrahmen 20 in beliebig geeigneter Weise vorteilhaft in einer Schwerpunktebene, aufgespannt, wobei der Tragrahmen in lotrechten Führungsschienen 21 zum pendelfreien Ein- und Ausheben geführt ist F i g. 3 zeigt ferner, wie in Anwendung auf das elektrophoretische Verfahren einzelne Elektroden 22, die auch im Innern der Karosserie angebracht sein können, um die Karosserie herum und in Anpassung an den Umriß derselben verteilt sind. Sie werden z. B. an der Karosserie oder am Tragrahmen angebracht und können gegebenenfalls auch bereits in der elektrochemischen Vorbehandlung verwendet werden, so daß sie z. B. zusammen mit der jeweiligen Karosserie die gesamten Behandlungsvorgänge mit durchlaufen und zur Verbesserung und Beschleunigung auch der elektrochemischen Vorgänge beitragen. Sie können auch verstellbar, insbesondere radial zur Behälterachse verstellbar angeordnet sein.

F i g. 4 zeigt einen beispielsweisen Axialschnitt durch einen der zylindrischen Behandlungsbehälter 16. Der Tragrahmen 20, der wieder entsprechend Fig.3 in lotrechter Richtung geführt sein kann und die Karosserie 11 in lotrechter Lage trägt, ist an der Hebevorrichtung 23 des auf den Schienen 15 geführten Laufkranes 14 aufgehängt, wie dieses in Fig.4 schematiseh angedeutet ist, wobei die Führungsschienen, wie ersichtlich, nur einen verhältnismäßig kleinen Abstand vom oberen Behälterrand über diesem angeordnet sind, wodurch die auf ein seitliches Schwenken der Karosserien hinwirkenden Kräfte besonders stabil aufgenommen werden können.

In Fig.4 sind des weiteren nahe über dem Badflüssigkcitsspicgcl und über den Umfang des

Behälters 16 verteilt einzelne, einen Hochdruckspritzring bildende Spritzdüsen 24 in beliebiger Zahl angeordnet, derart, daß die aus dem Tauchbad auftauchende Karosserieoberfläche allseitig von den unter hohem Druck aus den Düsen austretenden Spritzstrahlen angespritzt wird. Damit die Strahllänge

bis zum Auftreffen auf der Oberfläche stets einei günstigsten Wert hat, können die Düsen radial zu Zylinderachse verstellbar gelagert sein. Sie könne hierfür gewünschtenfalls auch in Abhängigkeit vor Durchgang der Karosserie durch den Hochdruckspritz ring selbsttätig gesteuert sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Fahrzeugkarosserien, bestehend aus einer Vorbehandlung, z.B. Entfetten und Phosphatierei .em anschließenden in lotrechter Lage der Ka; berie vorgenommenen Lackieren und eventuell einem Nachbehandeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Karosserien sowohl durch die Vorbehandlungszone als auch durch die Lackierzone und evtl. Nachbehandlungszone in an sich bekannten Tauchverfahren in lotrechter Lage hindurchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Karosserien in der Vorbehandlungszone im elektrochemischen Tauchverfahren und iii der Lackierzone im Elektrotauchverfahren nach dem elektrophoretischen Prinzip behandelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlung im Tauchverfahren auch eine Behandlung mittels Neutralreinigers oder Korrosionsschutzmittels umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im elektrophoretischen Lackierverfahren benötigten Hilfselektroden zur beschleunigten Vorbehandlung auch im elektrochemischen Tauchverfahren benutzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausheben der Karosserien aus den Tauchbädern mit erhöhter Geschwindigkeit von 0,3 bis 0,5 m/sek und darüber vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Karosserien beim Ausheben aus den Bädern zwangsläufig geführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Karosserie innerhalb des Tauchbades in Bewegung, insbesondere in eine hin- und hergehende Bewegung in lotrechter Richtung, versetzt wird.

8. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Tauchbäder Behälter (16) vorgesehen sind, die die in lotrechter Lage eingehängten Karosserien verhältnismäßig eng umschließen und die an der Innenseite ihrer Wandung mit Führungselementen (22) zur lotrechten Führung der Karosserien bzw. von die jeweilige Karosserie aufnehmenden Rahmen (20) versehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (16) als zylindrische Behälter ausgebildet sind.

10. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 7 bzw. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, durch die der im Bad hängenden Karosserie eine hin- und hergehende Bewegung in lotrechter Richtung erteilt wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die Karosserie transportierende Hebefahrzeug in einer nur einen Teil der Karosserielänge betragenden Höhe oberhalb der Behälter in Längsrichtung der Anlage eeführt ist.

12. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bzw. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch eine Schwenkvorrichtung (14,18) am Eingang und/oder Ausgang der Behandlungsanlage, durch ,iit: ein die Karosserie (11) aufnehmender Aufnahrnerahmen (20) zusammen mit der Karosserie aus einer etwa horizontalen Lage in eine etwa lotrechte Lage oder umgekehrt schwenkbar ist.