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Die Erfindung betrifft das elektrische Kontaktieren und mechanische Befestigen von Behandlungsgut in einem Oberflächenbehandlungsprozess. Bei diesem Oberflächenbehandlungsprozess handelt es sich um einen elektrochemischen oder elektrostatischen Behandlungsprozess, beispielsweise eine Galvanisierung, Eloxierung, KTL, elektrostatische Lackierung oder Pulverbeschichtung. Bei dem Behandlungsgut handelt es sich um ein Metallbauteil, welches mit einer Beschichtung oder einer Oxidschicht, entsprechend einem der genannten Oberflächenbehandlungsprozesse versehen werden soll.
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Bei der Herstellung von Fahrzeugen, aber auch bei einer Vielzahl anderer Konsum- und Investitionsgütern kommen Blechformteile oder auch metallische Extrusionsbauteile zum Einsatz, welche aus Gründen des Erscheinungsbildes oder des Korrosionsschutzes mit einer Beschichtung oder Schutzschicht versehen werden. Für die Aufbringung einer solchen Beschichtung oder Schutzschicht steht eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren bereit. Einige dieser Verfahren beruhen darauf, dass die Beschichtung oder Schutzschicht elektrochemisch erzeugt wird, z. B. das Eloxieren von Aluminium oder die Kathodische Tauchlackierung (KTL), ebenso das Galvanisieren, oder Beschichtungspartikel mit Hilfe elektrostatischer Felder den zu beschichtenden Bauteilen zugeführt werden, z. B. bei der Pulverbeschichtung oder beim elektrostatischen Lackieren.
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Die der Erfindung entsprechenden Bauteile müssen einem Oberflächenbehandlungsverfahren unterzogen werden, welches das Fließen eines elektrischen Stromes zwischen Bauteil und einer Elektrode bedingt. Beispielsweise wird bei einer elektrostatischen Lackierung und auch bei der Pulverbeschichtung das Bauteil geerdet, während in einer Lackier- oder Pulverpistole zerstäubtes Beschichtungsmittel durch einen Hochspannungsgenerator aufgeladen wird. Das statisch aufgeladene Beschichtungsmittel bewegt sich zum geerdeten Bauteil und bildet auf diesem eine gleichmäßige Schicht. Bei nasschemischen Prozessen, wie beispielsweise dem Galvanisieren, dem Eloxieren oder der Kathodischen Tauchlackierung (KTL) wird das Bauteil als Anode oder Kathode geschaltet und befindet sich in einem Bad, welches als Elektrolyt dient.
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Zur Durchführung eines elektrochemischen oder elektrostatischen Behandlungsprozesses muss zwischen dem zu behandelnden Bauteil und der Stromquelle bzw. Erdung ein sicherer Kontakt bestehen. Zur Kontaktierung können am Bauteil selbst Elemente vorgesehen werden. Dies können bei einem Bauteil aus einer geprägten oder tiefgezogenen Blechplatine Kontaktfahnen sein, mit denen das Bauteil durch geeignete Klemmmittel an einem Warenträger befestigt wird. Üblicherweise wird eine Mehrzahl von Bauteilen an einem Warenträger befestigt und kontaktiert. Der Warenträger hängt beispielsweise an einer Stromschiene und durchfährt an dieser den Oberflächenbehandlungsprozess.
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Üblicherweise findet ein Schichtaufbau an den Kontaktierungsstellen des Bauteiles nicht statt, so dass diese in einen Bauteilbereich gelegt werden, welcher in einem späteren Einbauzustand nicht einsehbar ist. Die Kontaktfahnen werden üblicherweise nach dem Oberflächenbehandlungsprozess entfernt. Nachteilig bei dieser Variante ist, dass an den Schnittkanten keine Korrosionsschutzschicht vorhanden ist.
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An den Stellen, an denen Kontaktfahnen vom oberflächenbehandelten Bauteil entfernt wurden, besteht eine erhöhte Gefahr von Korrosion. Diese führt beispielsweise bei beschichteten Bauteilen dazu, daß die Beschichtung unterwandert wird und sich partiell ablöst. Insbesondere bei Bauteilen für den Automobil-Exterieur-Bereich wird dies nicht akzeptiert. Eine nachträgliche separate Versiegelung der Schnittkanten ist in der Regel weder praktikabel noch korrosionsbeständig. Neben dem elektrischen Kontakt müssen auch die mechanischen Beanspruchungen während des Oberflächenbehandlungsprozesses von den Kontaktierungsstellen ertragen werden. Bei größeren Blechstärken können Kontaktierungselemente aufgeschweißt werden, beispielsweise mit dem Bolzen- oder Ultraschallschweißverfahren. Dies können Gewindebolzen oder spezifisch gestaltete Kontaktfahnen sein. Bei dünnwandigen Bauteilen, welche auch eine dekorative Aufgabe haben, wie beispielsweise Aluminium-Zierteile an einem Fahrzeug, kommen die genannten Verfahren nicht in Frage, da auf der Sichtseite erkennbare Deformationen oder Gefügeveränderungen entstehen. Neben der sicheren Kontaktierung und mechanisch haltbaren Befestigung besteht die Anforderung, dass etwaige zusätzlich auf ein Bauteil, beispielsweise eine verformte Blechplatine, aufgebrachte Kontaktierungs- und Befestigungselemente nach dem Oberflächenbehandlungsprozess ohne großen Aufwand und ohne eine Verformung der Bauteilsichtseite entfernt werden können. Dies ist bei aufgeschweißten Elementen nur eingeschränkt möglich.
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Gelöst wird die Aufgabe, einen Stromübergang zu ermöglichen, die durch den Oberflächenbehandlungsprozess auftretenden mechanischen Beanspruchungen zu ertragen, keine Korrosionsinitiatoren durch ungeschützte Schnittkanten zu erhalten und auf der Sichtseite keinerlei optische Beeinträchtigung durch Verformung oder Gefügeveränderung zu haben, durch ein aufgeklebtes Kontaktierungselement gemäß der Patentansprüche 1 bis 3.
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Je nach Größe des Bauteiles werden ein oder mehrere Kontaktierungselemente vorgesehen. Die Kontaktierungselemente bestehen aus einem Blechstreifen, welcher entsprechend der Ausführungsbeispiele mit einem Klebstoff auf dem zu behandelnden Bauteil aufgeklebt wird. Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Varianten der Verklebung ermöglichten sowohl die mechanische Befestigung des Kontaktierungselementes durch eine für den verwendeten Klebstoff spezifische, ausreichend dimensionierte Klebefläche. Darüber hinaus gewährleisten die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Varianten einen Stromübergang zwischen Bauteil und Kontaktierungselement.
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Der für die Verklebung des Kontaktierungselementes verwendete Klebstoff weist eine Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit auf, die für den jeweils nachfolgenden Oberflächenbehandlungsprozess ausreichend ist. Bewährt hat sich ein Klebstoff mit einer Temperaturbeständigkeit bis 250°C. Nach dem Durchlaufen des Oberflächenbehandlungsschrittes werden die Kontaktierungselemente entfernt. Je nach gewählter Variante der Verklebung ist für das Entfernen des Kontaktierungselementes eine größere oder kleinere Kraft erforderlich.
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Erlaubt es er Bauraum und Verwendungszweck des oberflächenbehandelten Bauteiles, ist es ebenso möglich, das die Kontaktierungselemente am Bauteil zumindest partiell verbleiben. Hierzu können die Kontaktierungselemente mit einer Sollbruchstelle versehen sein. Der an das Bauteil verklebte Teil des Kontaktierungselementes verbleibt bei dieser Variante am Bauteil, während der Teil des Kontaktierungselementes, welcher während des Oberflächenbehandlungsprozesses der Befestigung und Kontaktierung gedient hat, entfernt wird.
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Das Kontaktierungselement wird in einer bevorzugten Ausführungsform auf die der Sichtseite des Bauteiles abgewandten Seite manuell oder mit Hilfe einer Vorrichtung aufgedrückt, so das der am Bauteil anliegende Teil des Kontaktierungselementes im Wesentlichen die Kontur des Bauteiles annimmt und so eine ausreichend große Kontaktfläche für den Stromübergang entsteht. Während das Kontaktierungselement manuell oder mit Hilfe einer Vorrichtung weiter am Bauteil fixiert wird, wird es von oben an zwei, drei oder, bei Senkrechtstellung des Befestigungsteils des Kontaktierungselementes, vier Seiten mit einer Klebstoffraupe belegt. Nach Erreichen der Handhabungsfestigkeit kann die Fixierung gelöst werden. Nach vollständiger Aushärtung des Klebstoffes kann der Oberflächenbehandlungsschritt durchgeführt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird Kontaktierungselement im Kontaktbereich mit mindestens einem bei der Anlage an die Bauteiloberfläche zurückgesetzten Bereich versehen. Das Kontaktierungselement wird dann manuell oder mit Hilfe einer Vorrichtung auf die der Sichtseite des Bauteiles abgewandten Seite aufgedrückt, damit es im Wesentlichen die Kontur des Bauteiles annimmt und dadurch eine elektrische Kontaktierung gewährleistet ist. Das Kontaktierungselement wird dann weiter manuell oder mit Hilfe einer Vorrichtung auf dem Bauteil fixiert. Nachfolgend wird Klebstoff auf das Kontaktierungselement oder auf das Bauteil so aufgetragen, dass dieser ausschließlich mit dem oder den zurückgesetzten Bereichen in Berührung kommt. Der oder die nicht zurückgesetzten und damit direkt am Bauteil anliegenden Bereiche stellen die elektrische Kontaktierung sicher.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Kontaktierungselement im an dem Bauteil anliegenden Bereich mit einem oder mehreren Löchern versehen. Optional kann jeweils um ein Loch noch ein von der Bauteiloberfläche zurückgesetzter Bereich in Form beispielsweise einer Kugelkalotte vorgesehen werden. Das Kontaktierungselement wird dann manuell oder mit Hilfe einer Vorrichtung auf die der Sichtseite des Bauteiles abgewandten Seite aufgedrückt, damit es im Wesentlichen die Kontur des Bauteiles annimmt und dadurch eine elektrische Kontaktierung gewährleistet ist. Das Kontaktierungselement wird dann weiter manuell oder mit Hilfe einer Vorrichtung auf dem Bauteil fixiert. Durch das mindestens eine Loch im Kontaktbereich des Kontaktierungselementes wird dann von oben solange Klebstoff eingefüllt, bis dieser aus dem Loch hervortritt und oberhalb des Loches eine pilz- oder kuppelförmige Geometrie annimmt. Nach Erreichen der Handhabungsfestigkeit kann die Fixierung gelöst werden. Nach vollständiger Aushärtung des Klebstoffes kann der Oberflächenbehandlungsschritt durchgeführt werden.
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Ein Kontaktierungselement kann sowohl ein bereits vor der Verklebung mit dem Bauteil durch einen Biegeprozess hergestelltes Hilfselement sein, als auch ein flacher Blechstreifen, dessen Befestigungsteil erst nach dem Verkleben des Kontaktierungsteils entsprechend winklig zur Oberfläche des Bauteiles gebogen wird.
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Für eine automatische Montage von Kontaktierungselementen auf Bauteile, welche einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden sollen ist es vorteilhaft, eine Applikationsvorrichtung zu verwenden, auf welcher sich sowohl die Klebstoffapplikationseinheit befindet, als auch der für die Kontaktierungselemente vorgesehene Werkstoff in Form von aufgewickeltem Flachmaterial. Je Kontaktierungselement wird das Material abgespult, manuell oder mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung an die Kontur des Bauteiles angepasst und fixiert. Dann wird das Flachmaterial mit Hilfe einer auf der Applikationseinheit befindlichen Schneidvorrichtung abgelängt und Klebstoff entsprechend der vorangegangenen Ausführungsbeispiele aufgetragen. Die beschriebene Applikationsvorrichtung kann beispielsweise auf einen Roboter montiert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den 2 bis 6 erläutert. 1 zeigt beispielhaft ein aus einer ebenen Blechplatine geformtes Bauteil, welches einem Oberflächenbehandlungsschritt unterzogen werden soll. An den Stellen 11, 12, 13 und 14 dieses Bauteiles können beispielsweise Kontakt- und Befestigungselemente aufgebracht werden, um das Bauteil während des Oberflächenbehandlungsprozesses zu positionieren und zu kontaktieren.
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Des Weiteren zeigen:
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2 ein auf einem Bauteil 1 aufgebrachtes Kontakt- und Befestigungselement 2, mit einem Kontaktierungsteil 3 und einem Befestigungsteil 4, welches an einer oder mehreren der Kanten 5, 6, 7 und 8 mittels Klebstoff mit dem Bauteil verbunden wurde.
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3 analog zu 2 einen Schnitt durch das Bauteil 1, auf dem ein Kontakt- und Befestigungselement 2 aufgebracht ist, welches mittels Verklebung entlang der Kanten 6 und 8 mit dem Bauteil verbunden ist. Der Befestigungsteil 4 ragt vom Bauteil weg.
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4 ein Kontakt- und Befestigungselement 2. Im Kontaktierungsteil 3 befinden sich Löcher 9, durch welche nach dem Positionieren des Kontakt- und Befestigungselementes 2 Klebstoff gespritzt wird, was eine bevorzugte Ausführungsform darstellt.
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5a) ein Kontakt- und Befestigungselement 2, welches vor dem Aufbringen noch flach ist und erst nach der Verklebung auf das Bauteil so gebogen wird, dass der Befestigungsteil 4 vom Bauteil abragt und am Warenträger befestigt werden kann, 5b). Im Kontaktierungsteil 3 befinden sich Löcher 9, durch welche nach dem Positionieren des Kontakt- und Befestigungselementes Klebstoff gespritzt wird, was eine bevorzugte Ausführungsform darstellt.
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5c) eine besonders bevorzugte Ausführungsform im Schnitt, bei der die Löcher mit einem zusätzlichen Durchzug 10 versehen sind. Hierdurch wird der wirksame Querschnitt bei der Verklebung vergrößert und die Haltbarkeit der Verbindung während des Oberflächenbehandlungsprozesses verbessert.
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6 ein Metallstreifen mit Löchern 9, welcher beispielsweise als Rolle von einer manuell oder automatisch geführten Vorrichtung an das Bauteil geführt wird und nach dem Abspulen einer für ein Kontakt- und Befestigungselement ausreichenden Länge manuell oder automatisch getrennt wird, während das abgetrennte Kontakt- oder Befestigungselement auf dem Bauteil manuell oder automatisch fixiert und verklebt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
