DE4300013C2 - Vorrichtung zum Tauchlackieren von hohlkörperförmigen Werkstücken - Google Patents

Description

Stand der Technik:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tauchlackieren von hohlkörperförmigen Werkstücken nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der Literaturstelle Lüger: Lexikon der Technik, Taschenbuchausgabe, Rowohlt Verlag, Band 34, Seite 959, 960 ist das Tauchlackieren bekannt. Demzufolge werden die zu lackierenden Werkstücke kontinuierlich oder durch ihr senkrechtes Eintauchen im Taktverfahren einem Tauchbecken mit Lack zugeführt. Dabei wird in der Literaturstelle hervorgehoben, daß eine Reihe von wichtigen Parametern für ein gutes Lackierungsergebnis zu beachten sind. Dies sind beispielsweise die richtige Geschwindigkeit beim Herausziehen des Gutes aus dem Tauchbecken. Probleme gibt es weiterhin beim Tauchvorgang durch Lackreste in Hohlräumen. Zur Beseitigung dieser Lackreste in Hohlräumen wird vorgeschlagen, Auslauflöcher für die Lackreste vorzusehen. Das Lackieren von Hohlräumen kann weiterhin Probleme dahingehend verursachen, daß die verdunstenden Lösungsmittel aus einem weitgehend geschlossenen Hohlraum nur sehr langsam entweichen können. Es wird deshalb vorgeschlagen, durch große Öffnungen an solche Hohlkörpern ein Ausblasen mit erwärmter Luft vorzunehmen.

Das Lackieren von Werkstücken mit einem Innenraum hat demnach zur Folge, daß das Innere des Werkstücks gesondert behandelt werden muß. Sofern weiterhin Eintrittsöffnungen für den Lack in das Innere des Werkstücks vorgesehen sind, muß dafür gesorgt werden, daß der Innenraum nach dem Lackieren entsprechend nachbehandelt wird. Dies hat aber zur Folge, daß das Werkstück gesondert bearbeitet werden muß. Beachtet man die Regeln der genannten Literaturstelle, so könnte beispielsweise das topfförmige Gehäuse eines Anlaßers für einen Motor mit einer großen stirnseitigen Öffnung und mehreren an der Außenmantelfläche befindlichen Befestigungsbohrungen nur schwierig im Tauchlackierverfahren lackiert werden. Führt man das leere topfförmige Gehäuse in ein Tauchbad, so müßten mehrere Bewegungen durchgeführt werden, damit der Restlack aus dem Inneren des Gehäuses entfernt werden kann. Dabei ist es unter Umständen unnötig, den Innenraum des topfförmigen Gehäuses zu lackieren. Durch die vorhandenen Öffnungen würde jedoch stets Lackmaterial in den Innenraum eintreten. Derartige Gehäuse werden deshalb bisher im Spritzlackierverfahren behandelt.

Weiterhin muß das Gehäuse nach dem Lackieren montiert werden. Bei dieser Montage kann eine Beschädigung des Lackes eintreten. Als Lösung hierfür könnte eine nach der Montage vorzunehmende Tauchlackierung vorgeschlagen werden. Dies ist jedoch aufgrund der zum Teil vorhandenen Öffnungen an einem montierten Anlaßergehäuse ohne ein Eindringen von Lack in das Gehäuseinnere nicht möglich.

Aus der Japanischen Patentanmeldung JP 61-25660 (siehe Patent Abstracts of Japan, C-355, 21.07.1996, Vo. 10/No. 178) ist eine Tauchvorrichtung zum Beschichten der Oberfläche von Hohlkörpern bekannt, bei der ein mit Druckluft betätigter Abschlußkörper im Innern des Hohlkörpers aufgeblasen wird, um ein Eindringen von Flüssigkeit in den Werkstückhohlraum zu verhindern. Diese Vorrichtung ist jedoch nicht geeignet, um das Eindringen von Lack, z. B. in einen Anlassermotor, beim Tauchbadbeschichten zu vermeiden.

Vorteile der Erfindung:

Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst die angesprochenen Probleme äußerst wirkungsvoll. Hierfür schlägt die Erfindung vor, daß ein solches Werkstück oder Gehäuse mit einem Innenraum an einer Einrichtung anflanschbar ist, welche den Innenraum mit einem solchen Überdruck versieht, daß kein Lack in den Innenraum eindringen kann. Dies wird insbesondere bei einem weitgehend fertig montierten Gehäuse dadurch erreicht, daß die im nicht montierten Zustand vorhandenen Öffnungen weitestgehend schon durch Schraubverbindungen oder dergleichen verschlossen sind, so daß nur noch gegebenenfalls geringe Spalte oder Öffnungen vorhanden sind. Die Beaufschlagung des Innenraums mit einem Überdruck bewirkt demzufolge, daß kein Lack in das Innere des Gehäuses einlaufen kann. Dies vereinfacht die Lackierung und die Handhabung derartiger Werkstücke außerordentlich, da der Lackierungsprozeß nach erfolgter Montage am fertig montierten Gehäuse erfolgen kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch ausgeführt, daß die Überdruckeinrichtung über einen angepaßten Anschlußflansch an das zu lackierende Werkstück angebracht wird. Der Anschlußflansch kann dabei als Adapterglied an verschiedene Werkstückgrößen angepaßt werden.

Unter Verwendung der Erfindung kann das Lackierverfahren auf einer automatisierten Fertigungsstraße mit Werkstückträgern durchgeführt werden. Dabei ist an der Unterseite jedes Werkstückträgers ein Anschlußflansch für das Werkstück als Adapterelement vorgesehen. Der in den Innenraum einzubringende Überdruck wird dann mittels einer Überdruckglocke auf der Oberseite des Werkstückträgers angelegt.

Eine Anpassung an bestimmte Geometrien des zu lackierenden Gehäuses kann auf vorteilhafte Weise dadurch erfolgen, daß das Tauchbecken an seiner Oberfläche wellenförmige Bewegungen ausführt, um Hinterschneidungen oder Hohlräume an der Außenfläche des zu lackierenden Werkstücks mit Lack zu versehen, ohne daß Lufteinschlüsse entstehen.

Die Vorrichtung wird auf vorteihafte Weise dadurch weitergebildet, daß einer Eintauchphase eine nachfolgende Nachtropfphase und dieser eine elektrostatische Tropfenabziehphase nachgeschaltet ist. Schließlich kann das Werkstück in einer nachfolgenden Trocknungsanlage und insbesondere einem Infrarotofen getrocknet werden.

Die erfindungsgemäße Lackiervorrichtung ermöglicht deshalb bei Werkstücken oder Gehäusen eine sehr gleichmäßige Schichtdicke und insbesondere eine Eliminierung von Problemen bei der Lackierung von schwierigen Stellen. Solche Problemstellen sind bei einem fertig montierten Kraftfahrzeugmotor-Anlaßer der Bördelrand, das Relais bzw. die Zone zwischen dem Relais und dem Polgehäuse.

Vorteilhaft ist weiterhin die hohe Umweltfreundlichkeit dieser Tauchlackierungsvorrichtung, da wenig Lackschlämme anfallen und ein hoher Ausnutzungsgrad vorliegt. Gegenüber dem herkömmlichen Spritzlackieren wird ein Auftragswirkungsgrad von 95% anstelle von nur 25% beim Spritzlackieren erzielt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch eine genaue Prozeßführung bzw. Prozeßüberwachung durchgeführt werden, wobei eine Regelung der Temperatur und der Viskosität im Tauchbecken sowie eine Temperaturregelung und Prozeßzeitsteuerung im Infrarotofen erfolgen kann. Beschädigungen des Werkstücks beim Transport im Werkstückträger können durch die erfindungsgemäße Behandlung ebenfalls vermieden werden.

Durch das elektrostatische Tropfenabziehen wird eine sehr gleichmäßige Lackoberfläche bei Vermeidung von Nasen und Schlieren erreicht, wobei die Optik verbessert und die Gefahr des Verklebens mit der Verpackung vermindert wird.

Die Infrarotbestrahlung ergibt einen zuverlässigen Trocknungsprozeß.

Eine Nacharbeitung nach der Lackierung ist aufgrund der kompletten Bearbeitung nicht mehr erforderlich. Durch die genaue Positionierung des Werkstücks am Werkstückträger werden weitere Qualitätsverbesserungen und Rationalisierungsmaßnahmen erzielt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer gesamten Fertigungsanlage mit der Darstellung der Lackierungsstationen,

Fig. 2 eine Darstellung einer einzelnen Lackierungstation aus Fig. 1 und

Fig. 3 eine elektrostatische Abtropfstation zur Beseitigung von Tropfen.

Beschreibung der Erfindung:

Die in der Fig. 1 dargestellte Lackierungsstation 1 ist Teil einer gesamten, nicht näher dargestellten Montagelinie mit einem umlaufenden Werkstückträgersystem. Diese Montagelinie arbeitet in zwei Ebenen, wobei in der Fig. 1 eine untere Förderbandebene 2 und eine obere Förderbandebene 3 schema­ tisch angedeutet sind. Die jeweilige Förderbandebene 2, 3 besteht jeweils aus einer Förderbandeinrichtung mit zwei parallel verlaufenden Förderbändern (Doppelgurtband), auf welche im Querschnitt rechteckförmige oder quadratische Werkstückträger 4 aufgelegt sind. Aufgrund des Abstandes der seitlichen Förderbänder kann jeder Werkstückträger 4 auch an seiner Unterseite ein hängendes Werkstück 5 aufnehmen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Lackierungsstation sind in einem Rahmengestell 6 drei nebeneinanderliegende Werkstückträger 4 angeordnet, die auf dem unteren Förderband 2 aufgelegt sind.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Werkstückträger 4 an seiner Unterseite ein Adapterelement 8 mit einem austausch­ baren Anschlußflansch 9 auf. Das Werkstück, z. B. ein Anlas­ sermotor 5, wird von unten an den Anschlußflansch 9 einge­ hängt. Dabei weist der Werkstückträger 4 ein Halteelement mit einer Feder 10 auf, wobei das Halteelement durch den In­ nenraum 12 des Werkstücks greift und mittels der Feder 10 das Werkstück gegen einen auswechselbaren Dichtring 11 preßt. Der Anschlußflansch 9 kann dabei verschiedene Flanschdurchmesser für verschiedene Motorengrößen bzw. Werk­ stückgrößen aufweisen.

Der Innenraum 12 des Anlaßermotors 5 ist über das Adaptere­ lement 8 mit einer entsprechenden Innenbohrung 13 mit einer konischen Durchgangsbohrung 14 im Werkstückträger 4 verbun­ den. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 und 2 kann nun eine Überdruck-Glocke 15 auf den Werkstückträger 4 aufgesetzt werden und über eine Anschlußleitung 16 kann ein Überdruck von P ≈ 180 bis 220 mm WS (Wassersäule) beaufschlagt werden. Der in der Überdruck-Glocke 15 befindliche Überdruck PÜ pflanzt sich über die Durchgangsbohrung 14 im Werkstückträ­ ger 4, die Innenbohrung 13 im Adapterelement 8 fort und be­ aufschlagt in gleichem Maße den Innenraum 12 des Anlassermo­ tors 5.

Bei der Darstellung in Fig. 1 sind die drei nebeneinander angeordneten Überdruck-Glocken 15 vom jeweiligen, darunterliegenden Werkstückträger 4 abgehoben und befinden sich in der darüberliegenden Stellung.

Das Auf- und Absenken der Überdruck-Glocken 15 geschieht mittels eines Hubzylinders 17, der über eine Quertraverse 18 auf alle drei Glocken 15 einwirkt.

In der Lackierungsstation 1 befinden sich unterhalb der jeweiligen Werkstücke bzw. Anlaßermotoren 5 jeweils ein Tauchbecken 19, in welchem sich der aufzutragende Lack 20 befindet.

Nachdem der Innenraum 12 des jeweils zu lackierenden Werkstücks mit einem Überdruck versehen ist, wird das Werkstück 5, d. h. der Anlaßermotor 5 in das jeweilige Tauchbecken 19 eingebracht. Hierfür kann gemäß der Darstellung in Fig. 1 entweder das Werkstück 5 abgesenkt oder die Tauchbecken 19 angehoben werden, was beispielsweise durch einen Hubzylinder 21 geschieht.

Aus Taktzeitgründen und um ein erstes Abtropfen der Anlaßermotoren über den jeweiligen Becken zu leisten, werden jeweils drei Motoren gleichzeitig getaucht. Dabei werden die getrennten Tauchbecken 19 so klein als möglich gestaltet, um die im Prozeß befindliche Lackmenge so gering als möglich zu halten. Die Viskosität, die Temperatur und das Mischverhältnis des Lacks werden automatisch geregelt.

Die Darstellung des Anlassermotors 5 in Fig. 2 zeigt an seiner unteren Gehäusestirnseite 22 eine kreisringförmige Vertiefung 23, die bei einem Eintauchen des Werkstücks in den Lack 20 zu Lufteinschlüssen führen könnte. Um zu gewährleisten, daß sich bei diesem Eintauchvorgang keine Luftblasen an diesem Kollektordeckel bilden, wird die Lackzuführung in das Tauchbecken über die untere Zuführungsöffnung 24 so geregelt, daß sich an der Lackoberfläche 25 eine Art Welle 26 bildet. Die Form und die Höhe dieser Welle 26 wird durch den Druck und den Volumenstrom des in das Tauchbecken 19 eingebrachten Lacks bestimmt. Dies ist durch den Pfeil 27 angedeutet. Die Form und die Höhe der Welle 26 sind ausschlaggebend für eine hundertprozentige Benetzung derartiger Hohlräume 23, so daß Stellen ohne Lackbenetzung entfallen.

Die Eintauchzeit sowie die Eintauch- und Austauchgeschwindigkeit des Werkstücks 5 in bzw. aus dem Tauchbecken 19 sind einstellbar. Nach dem Austauchen des Werkstücks 5 verbleibt dieses in einer ersten Abtropfphase ca. 30 sec. oberhalb des Tauchbeckens 19. Danach werden die lackierten Werkstücke bzw. Anlaßermotoren 5 in Pfeilrichtung 28 aus der Lackierungsstation 1 auf dem Förderband 2 heraustransportiert und gelangen zu einer nachfolgenden elektrostatischen Tropfen- Abziehstation 29 (Fig. 3). Hier wird zwischen dem vertikal unterhalb dem Werkstückträger 4 eingehängten Werkstücke 5 und einer Lack-Auffangeinrichtung 30 eine hohe Gleichspannung der Größenordnung zwischen 100 und 150 kV angelegt. Das entstehende inhomogene elektrische Feld erzeugt an den jeweiligen Abtropfkanten eine Feldstärke, so daß die unten am Werkstück ankommenden Lacktropfen schnell vom Werkstück abgezogen und über eine Fördereinrichtung 31 wegtransportiert werden. Anstelle der Fördereinrichtung 31 kann auch eine Lack-Auffangschale vorgesehen sein.

Das Abziehen des Lackes erfolgt in mehreren Intervallen. Die Kombination der Parameter aus Spannung, Intervalldauer, Abstand und Lackeigenschaften führt zu guten Ergebnissen.

Nach dem Abziehen der Tropfen in der Tropfen-Abziehstation 29 werden die Werkstücke einem nicht näher dargestellten Infrarotofen mit einer großen Länge von beispielsweise 10 m zugeführt. In dem Trockenofen sind die Parameter Transportgeschwindigkeit und damit die Zeit und die Strahlungsleistung und mit ihr die Temperatur einstellbar. Innerhalb des Ofens kann der Anlassermotor um 90° gedreht werden, um eine gleichmäßige Erwärmung aller Seiten zu gewährleisten. Dabei eignet sich insbesondere eine mattschwarze Lackierung des Starters für eine optimale Wirkungsweise des Infrarotofens. Dies führt zu einer sehr hohen Energieausnutzung gegenüber einer Heißluft- Trockenanlage.

Nach einer nachgeschalteten Abkühlstrecke wird das auf dem Werkstückträger angeordnete Werkstück einer Werkstück- Entnahmestation zugeführt und der Anlaßer-Motor vom Werkstückträger getrennt. Der Werkstückträger 4' kehrt getrennt auf der oberen Förderbandebene 3 auf dem Doppelgurtband zur Werkstückaufgabestation, d. h. zur Beladestation zurück. Die Verbindung der übereinander liegenden Förderbandebenen geschieht über eine Werkstückträger-Hubeinrichtung.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und Verbesserungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Tauchlackieren von Werkstücken mit einem Innenraum, wobei das Werkstück mittels eines Werkstückträgers transportierbar und verschiedenen Bearbeitungsstationen zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (5) an eine Überdruck-Einrichtung (15) anflanschbar und der Innenraum (12) während des Tauchlackierens mit einem Überdruck beaufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (12) des Werkstücks (5) über ein Adapterelement (8) mit einer Durchgangsbohrung (13) mit einer Überdruckeinrichtung (15) am Werkstückträger (4) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (5) an der Unterseite (7) eines flächigen Werkstückträgers (4) über ein Adapterelement (8) mit Anschlußflansch (9) angeflanscht und daß eine Überdruck-Einrichtung (15) auf der Oberseite des Werkstückträgers (4) zur Druckbeaufschlagung des Innenraums (12) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführung (24) des Lackes (20) in ein Tauchbecken (19) hinsichtlich Druck und/oder Volumenstrom derart regelbar ist, daß sich die Lackoberfläche (25) in Form einer Welle (25) derart ausprägt, daß Hohlräume (23) oder Vertiefungen (23) an der Werkstückunterseite (22) ohne Lufteinschlüsse beim Eintauchen stets benetzt sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Eintauchen in das Tauchbecken (19) eine Abtropfphase oberhalb des Tauchbeckens (19) ermöglicht und daß der Werkstückträger (4) mit dem Werkstück (5) anschließend einer elektrostatischen Tropfen- Abziehstation (29) zuführbar ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der elektrostatischen Tropfen-Abziehstation ein Infrarot- Trockenofen für die Werkstücke anschließt.