DE19518308A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines großen Gegenstandes, insbesondere einer Kraftfahrzeugkarosserie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines großen Gegenstandes gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 sowie eine Beschichtungsstraße nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

Beschichtungsstraßen, bei denen der zu beschichtende Gegen­ stand in eine Rotationsbewegung oder eine Schaukelbewegung versetzt wird, sind beispielsweise aus DE 90 04 814 U, DE 41 10 149, 42 09 115 A und den US-A 4,874,639, 4,919,977, 4,968,530, 4,988,537 und 5,063,085 bekannt. Hierbei wird fest­ gestellt, daß eine Rotationsbewegung einer Schaukelbewegung hinsichtlich der Qualität der erhaltenen Lackschicht überlegen ist (US-A 4,968,530). Je nach Vorrichtung werden bei den be­ kannten Verfahren die zu beschichtenden Gegenstände, insbeson­ dere Karosserien, mittels eines am jeweiligen Transportwagen angeordneten unabhängigen Antriebs oder eines vom Fahrbetrieb des Transportwagens gespeisten Antriebs in Schwenk- oder Rota­ tionsbewegung versetzt. Mit solchen Vorrichtungen bzw. Verfah­ ren läßt sich je nach aufgetragenem Lack und aufgetragener Lackstärke die Bildung von Läufern reduzieren oder vermeiden, die Beschichtungsstraße muß jedoch hinsichtlich ihrer Einrich­ tungen dem Platzbedarf der rotierenden Gegenstände angepaßt werden, wobei auf den ungünstigsten, d. h. größten Platzbedarf abzustellen ist. Bei der Umrüstung bestehender Beschichtungs­ straßen können hierbei Probleme hinsichtlich des Raumbedarfes der rotierenden Gegenstände auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Be­ schichten großer Gegenstände, insbesondere in einer Beschich­ tungsstraße, wobei die Bildung von Läufern und ähnlichen Lack­ beeinträchtigungen während der Verfestigung des Lackes vermie­ den oder verringert werden soll und wobei das neue Verfahren einen nur geringen Platzbedarf haben und gegebenenfalls auch in bestehenden Anlagen nachrüstbar sein soll. Aufgabe ist außerdem eine entsprechende Beschichtungsstraße.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens gelöst mit den Maßnahmen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Hinsicht­ lich der Beschichtungsstraße wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 13.

Erfindungsgemäß wird der zu beschichtende Gegenstand in Schwingungen versetzt, die sich gegenüber dem Stand der Tech­ nik dadurch unterscheiden, daß sie mit einer viel höheren Fre­ quenz bei Durchführung einer Bewegungsumkehr und/oder durch eine verhältnismäßig kleine Amplitude auszeichnen. Vorteilhaft hat die Schwingung eine Frequenz von mindestens 0,5 Hz, vor­ zugsweise von mindestens 1 Hz und insbesondere von mindestens 3 Hz. Die Obergrenze der Schwingungsfrequenz liegt üblicher­ weise bei 1 kHz und insbesondere bei 100 Hz. Die Schwingungs­ amplitude beträgt vorzugsweise höchstens 10 cm und insbeson­ dere höchstens 5 cm, besonders bevorzugt höchstens 10 mm, wobei die Mindestamplitude üblicherweise 0,01 mm und insbeson­ dere 0,1 mm betragen sollte. Die Amplitude wird üblicherweise an einem Punkt des Gegenstandes/der Karosserie bestimmt, der eine maximale Amplitude beschreibt. Bestimmt wird hierbei die Strecke von Umkehrpunkt zu Umkehrpunkt, wobei bei einer nicht­ linearen Richtung (bogen- oder kreisförmige Schwingung) der zurückgelegte Weg (nicht die kürzeste Entfernung) die Ampli­ tude bestimmt. Alle Bestimmungen erfolgen dabei ohne Berück­ sichtigung der Translationsbewegung des Gegenstandes durch die Beschichtungsstraße. Vorteilhaft ist die Schwingung linear, d. h. der Gegenstand beschreibt eine Hin- und Herbewegung ohne Drehung. Bevorzugt erfolgt die Schwingung auch derart, daß keine Drehung des Gegenstandes um eine durch den Gegenstand verlaufende Achse erfolgt. Insbesondere hierin unterscheidet sich die vorliegende Erfindung auch vom Stand der Technik, in dem der Gegenstand mittels verhältnismäßig großem Aufwand um eine seiner Achsen gedreht wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Schwingungserregung vorteilhaft über die Träger oder Halteele­ mente, auf denen der Gegenstand aufsitzt bzw. von denen dieser gehalten wird. Vorteilhaft wird ein Teil einer Transportvor­ richtung in Schwingung versetzt, wobei die Schwingung über die feste Verbindung mit dem Gegenstand auf diesen übertragen wird. Die Schwingung ist hierbei vorteilhaft eine Erregung senkrecht und/oder quer zum Gegenstand, so daß keine Drehachse durch den Gegenstand verläuft. Dies hat den Vorteil, daß eine gleichmäßigere Verteilung der Schwingungsenergie über den Ge­ genstand erfolgt, bei Drehung des Gegenstandes um eine durch ihn verlaufende Achse ist die Zentrifugalkraft größer und bedingt die Gefahr des Lackabschleuderns, je weiter ein Be­ reich des Gegenstandes von der Achse liegt. Außerdem erfordert das Drehen eines Gegenstandes aufgrund dessen Drehmoments außerordentlich hohe Kräfte, die erfindungsgemäß klein gehal­ ten werden können.

Vorteilhaft erfolgt auch schon während des Aufbringens der Be­ schichtung ein Schwingen des Gegenstandes, so daß sich bereits hierbei eine Vergleichmäßigung der Beschichtung ergibt.

Durch das erfindungsgemäße Schwingen wird gegenüber einem Ro­ tieren oder Schwenken um beispielsweise 90° oder mehr auch er­ reicht, daß nach einer Tauchbeschichtung noch enthaltene Flüs­ sigkeitsreste aus Hohlräumen oder Hinterschneidungen fließen können.

Vorteilhaft wird das Verfahren mit einer Vielzahl von Trans­ portwagen durchgeführt, die nacheinander durch eine Beschich­ tungsstraße fahren. Hierbei werden die Wagen bzw. der Teilbe­ reich des Wagens, der den Gegenstand hält oder trägt, in Schwingungen versetzt, wobei dies vorteilhaft durch die Fahrt selbst bewirkt wird. Hierzu ist der Teil des Wagens, der in Schwingung versetzt wird, mittels elastischer und/oder federn­ der Elemente vom übrigen Bereich des Transportwagens entkop­ pelt und wird beispielsweise über einen neben der Transport­ bahn mitlaufenden exzentrischen Läufer in Schwingungen ver­ setzt. Bei dem Läufersystem, wie es ohne Exzenter aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist eine Zwangserregung vor­ teilhaft. Alternativ kann die Schwingung beispielsweise mit­ tels eines mit dem Wagen verbundenen Motors erfolgen (Elektro- oder pneumatischer Antrieb), wobei hier insbesondere eine Schwingung mittels eines Vibrators geeignet ist, der eine Un­ wucht erzeugt, deren Trägheit sich auf den Gegenstand über­ trägt. Durch Verwendung mehrerer solcher Schwingungserreger können die unterschiedlichsten Schwingungsebenen und -richtun­ gen auf den Gegenstand übertragen werden, wobei auch ein Wech­ sel der Schwingungsrichtung während des Verfestigens möglich ist. So kann beispielsweise eine Schwingung in horizontaler Ebene um (beispielsweise 90°) in der Horizontalebene wechseln. Genauso ist ein Wechsel von einer horizontalen Schwingungs­ richtung in eine vertikale möglich. Hierdurch wird, insbeson­ dere wenn dieser Wechsel öfters erfolgt, eine besonders gute Vergleichmäßigung der Lackverteilung während des Verfestigens erreicht. Erfindungsgemäß wird durch gezieltes Versetzen der Gegenstände in Schwingungen unter Ausnutzung der physikali­ schen Fließeigenschaften von Lacken/Beschichtungen, wie z. B. Verlauf, Viskosität, Oberflächenspannung etc. eine bessere Qualität und eine Lackoptimierung erreicht. Das Verfahren eig­ net sich für Wasserlacke, 2K-Lacke, Lösungsmittellacke sowie auch für Abdicht- und Entdröhnungsmaterialien (Unterbodenbe­ schichtungen), für Endlacke und Grundierungsbeschichtungen. Die Beschichtungen können durch Sprühen (airless sowie gasun­ terstützt) und auch durch Tauchen aufgebracht werden. Grund­ sätzlich kann bei allen, zu Läufern oder Kocher neigenden Be­ schichtungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine verbes­ serte Beschichtungsqualität erreicht werden. Die Schwingungs­ parameter, wie z. B. Frequenz, Amplitude, Lage und Richtung der Schwingungserzeuger etc. werden entsprechend des Lackier­ prozesses und des zu lackierenden Gegenstandes eingestellt. Aufgrund der Masseträgheit besteht hierbei eine Wechselbezie­ hung zwischen Frequenz und Amplitude. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei einer Autolackierstraße beispielsweise ein­ gesetzt werden nach oder bereits auch in dem Kataphorese- Tauchbecken (KTL), nach oder auch bereits während des Unterbo­ denschutzauftrages, nach oder auch während des Füllerauftra­ ges, nach oder auch während des Basecoatauftrages sowie nach oder auch während des Clearcoatauftrages, wobei das Schwingen zweckmäßig nur so lange erfolgt, wie die Beschichtung noch verlaufen kann. Ab eines bestimmten Verfestigungsgrades der Beschichtung hat das Schwingen keinen wesentlichen Effekt mehr auf die Qualität der verfestigten Beschichtung.

Die zur Erfindung gehörende Vorrichtung (Beschichtungsstraße mit entsprechenden Transportwagen) enthält vorteilhaft die oben beschriebenen, zur Durchführung des Verfahrens verwendba­ ren Details.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispie­ len und zweier Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Transport­ wagen mit Vibrator; und

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Transport­ wagen mit Zwangsschwingungerzeugung.

Ein Transportwagen 1, von dem eine Vielzahl hintereinander an­ geordnet ist, ist vorgesehen zum Durchfahren einer Beschich­ tungsstraße (Fahrwerk und Beschichtungsstraße nicht darge­ stellt). Ein Gestell 2 des Transportwagens 1 trägt eine Ka­ rosse 3, die über Verankerungen 4 mit dem Gestell schwin­ gungsfest verbunden ist. Das Gestell 2 ist über Federlagerun­ gen 6 mit einem Wagenunterteil verbunden, an dem das (nicht dargestellte) Fahrwerk liegt. Zur Erzeugung von Schwingungen in die Karosse 3 ist im Gestell 2 ein Vibrator 7 vorgesehen, der eine Unwucht 12 in Drehung (Pfeil) versetzt, wobei sich die so erzeugten Schwingungen über das Gestell 2 auf die Ka­ rosse 3 übertragen. Bei dieser Art von Schwingungserzeugung kann durch Wahl der Drehzahl auch eine Resonanz der schwingen­ den Masse erreicht und gegebenenfalls ausgenutzt werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Schwingungserzeugung unterscheidet sich von der obigen Ausführung lediglich durch die Wahl eines anderen Schwingungserzeugers. Die Anregung der Schwingung er­ folgt hier mittels eines exzentrisch aufgehängten Zahnrades 8, das über eine Aufhängung 9 fest mit dem Gestell 2 verbunden ist. Das Exzenterzahnrad 8 läuft auf einer Zahnstange 10, die ortsfest mit dem Boden 11 der Beschichtungsstraße verbunden ist. Entsprechend der Wahl der Zahnradgröße und der Geschwin­ digkeit des Wagens 1 wird eine Schwingung bestimmter Frequenz erhalten.

Durch Wahl der Lage der Schwingungserzeuger (z. B. zeitliche Anordnung der Zahnstange) können unterschiedliche Schwingungen in die Karosse 3 eingeleitet werden, auch können mehrere Schwingungserzeuger an einem Wagen 1 vorgesehen sein, die wie­ derum gleichzeitig oder abwechselnd aktiv sein können. Bei ei­ ner mechanischen Schwingungserzeugung, wie sie in Fig. 2 dar­ gestellt ist, läßt sich durch Zwischenschalten eines Getriebes die Schwingungsfrequenz beeinflussen.

Claims (14)

1. Verfahren zum Beschichten eines großen Gegenstandes, ins­ besondere einer Kraftfahrzeug-Karosserie, mit den Schrit­ ten:
Aufbringen einer Beschichtung auf mindestens einen Teil der Oberfläche des Gegenstandes,
Verfestigen der Beschichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß während des Verfestigens der Beschichtung der Gegenstand in Schwingung versetzt wird, wobei die Schwingung eine Frequenz von mindestens 0,2 Hz und/oder ein äußerer Punkt des Gegenstandes eine maximale Amplitude von 50 cm hat, und daß die Schwingung zumindest wenn sie um eine durch den Gegenstand verlaufende Achse erfolgt wiederholte Bewegungsumkehr beinhaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit einer Frequenz von mindestens 0,5 Hz, vor­ zugsweise mindestens 1 Hz und insbesondere von mindestens 3 Hz in Schwingung versetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit einer Amplitude von höchstens 10 cm und insbesondere von höchstens 5 cm in Schwingung versetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (abgesehen von einer eventuell vorliegenden translatorischen Bewegung des Ge­ genstandes) im wesentlichen in einer linearen Richtung in Schwingung versetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand im wesentlichen ohne Drehung des Gegenstandes um eine durch den Gegenstand ver­ laufende Achse in Schwingung versetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand auch beim Aufbringen der Beschichtung in eine Schwingung, insbesondere eine der oben charakterisierten Schwingungen versetzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mittels eines Trans­ portwagens durch eine Beschichtungsstraße gefahren wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ei­ ne Vielzahl von Transportwagen hintereinander durch die Beschichtungsstraße gefahren werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Gegenstand verbundener Teil des Transport­ wagens in Schwingung versetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil durch den Fahrbetrieb des Transportwagens in Schwin­ gung versetzt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Schwingung während des Verfestigens der Beschichtung gewechselt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrfacher Richtungswechsel stattfindet.

13. Beschichtungsstraße mit zur Beschichtung großer Gegen­ stände, insbesondere Kraftfahrzeugkarosserien, eingerich­ teten Bearbeitungsstationen, zwischen denen sich eine Transportbahn zum Transport der Gegenstände auf Transport­ wagen erstreckt, wobei die Transportwagen Mittel aufwei­ sen, die die Gegenstände während der Fahrt in eine Bewe­ gung zusätzlich zur translatorischen Bewegung der Fahrt versetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel einen Schwingungserzeuger beinhalten, der mit dem Gegenstand verbunden ist und geeignet ist, diesen in eine Schwingung mit einer Frequenz von mindestens 0,2 Hz und/oder einer maximalen Amplitude eines äußeren Punktes des Gegenstandes von 50 cm zu versetzen, wobei die Schwingung eine wieder­ holte Bewegungsumkehr beinhaltet, und daß der Schwingungs­ erzeuger zumindest nach Durchfahren einer Bearbeitungs­ station, an der eine Beschichtung des Gegenstandes er­ folgt, und vor Verfestigen der Beschichtung aktiviert ist.

14. Beschichtungsstraße nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schwingungserzeuger eine Frequenz von minde­ stens 0,5 Hz, vorzugsweise mindestens 1 Hz und insbeson­ dere mindestens 3 Hz erzeugt.