EP0668811B1 - Verfahren zum abkühlen von flächenteilen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to methods for cooling partial areas of larger, painted areas for subsequent processing.
- Cooling partial areas of the surface of a workpiece, in particular also at temperatures below the ambient temperature, in an energetically favorable, quick and low-effort manner is a task that at first glance appears to be very simple.
- this task has been occurring more and more frequently recently, since components of all kinds - for example in the automotive industry - are coated with special, highly elastic paints, and punctual paintwork defects that occur repeatedly in the painting process are not readily caused by well-known ones Polishing can be touched up because these varnishes do not allow satisfactory polishing at normal temperatures. In these cases, effective and clean polishing is only possible when the said defects have cooled significantly below ambient temperature.
- the object of the present invention is therefore to provide an advantageous possibility for cooling partial areas of painted surfaces, which is particularly suitable even if the surface area to be cooled is permanently moved with a workpiece - for example in a continuous production.
- contour-flexible elements are cooled to cryogenic temperatures with the help of cryogenic liquid gases, for example by immersion and / or spraying, liquid nitrogen preferably being used for reasons of cost and manageability.
- cryogenic liquid gases for example by immersion and / or spraying
- liquid nitrogen preferably being used for reasons of cost and manageability.
- other cryogenic liquid gases for example liquid argon or liquid air, can also be used.
- cooling the cooling elements using CO 2 ice or snow.
- the objective can be to cool a part coming directly from a painting process - for example dip coating - back to about room temperature, and on the other hand
- further cooling of a paint spot is necessary for subsequent processing, such as sanding or polishing.
- Temperatures of below 0 ° to -150 ° C., preferably -20 to -60 ° C., are advantageously produced for preparation of processing for highly elastic paints.
- a favorable embodiment of the invention with regard to the contour-flexible element consists in that as such one with small-sized solid bodies, preferably with metal balls or metal granules - e.g. bags filled with steel, copper or aluminum granules. Cloth bags made of silk, felt and other cold-flexible materials can be used as bags. Bag-like containers made of soft wire mesh are also possible.
- a flexible container that is filled with a liquid that remains liquid in the relevant temperature range, e.g. Calcium chloride brine, filled, is used.
- a particularly advantageous possibility in the case of magnetic substrates for fastening the cooling elements according to the invention to the surface parts to be cooled is that they are attached by means of magnets.
- the magnets can be arranged on or in the cooling bag, for example in corresponding pockets.
- the contour-flexible element can be attached with the aid of suction cups - that is to say under negative pressure - with or adhesive elements at the location of the cooling effect to be exerted.
- the cooling element is attached or held at the location of its cooling effect with the aid of additional tools, for example clamps.
- cooling of a partial area with a defect has hitherto often been accomplished by inflating cold gas.
- a cloth bag filled with steel grains - diameter of the grains advantageously about 1 mm - is applied to the flaw to be polished.
- This bag was previously cooled in a liquid nitrogen bath and is now to be left on the partial surface to be cooled for about 5 to 30 seconds.
- An advantageously designed bag has a flat outer shape, which can be obtained by appropriate sewing of corresponding fabric parts forming several chambers, this bag design also ensuring a uniform distribution of the filling.
- Favorable external dimensions of this cooling element are about 10 to 30 cm side length and 1 to 2 cm thickness.
- the pouch can be attached to the paint at the desired location, for example with suction cups attached to the pouch, and an orientation of the pouch and component which increases the pouch pressure is also favorable with respect to gravity.
- the bag can also be held and pressed onto the respective component with various types of clamps, so that there is no constraint with regard to the orientation of the component to be processed.
- a magnetic adhesive mechanism is particularly advantageous.
- a corresponding cooling bag can also be pressed onto a point to be cooled by hand or lie on it following gravity.
- the surfaces underneath the cooling bags are cooled as required and can be polished perfectly, and the fault is then usually corrected in a polishing phase until they are reheated.
- the procedure according to the invention is - as can be easily understood - particularly advantageous in assembly line production, since the corresponding cooling elements only have to be fitted once, then move with the component until they can finally be removed again at the processing point. If necessary, the cooling and polishing process can also be repeated more often.
- the proposal according to the invention thus provides a further possibility for the partial cooling of surface areas of workpieces or components, which has particular advantages in a number of applications.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
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Description
- Die Erfindung betrifft Verfahren zum Abkühlen von Teilflächen von größeren, lackierten Flächen für eine nachfolgende Bearbeitung.
- Die Abkühlung von Teilbereichen der Oberfläche eines Werkstücks, insbesondere auch auf Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur energetisch günstig, schnell und aufwandsarm durchzuführen ist eine, nur auf den ersten Blick sehr einfach erscheinende Aufgabe. Diese Aufgabe tritt zudem in jüngerer Zeit immer häufiger auf, da Bauteile verschiedenster Art - z.B. in der Autoindustrie - mit speziellen, hochelastischen Lacken lackiert werden und dabei im Lackierungsprozeß immer wieder auftretende, punktuelle Lackierungsfehler nicht ohne weiteres durch altbekanntes Polieren ausbesserbar sind, weil diese Lacke bei Normaltemperaturen kein befriedigendes Polieren zulassen. Erst wenn die besagten Fehlstellen deutlich unter Umgebungstemperatur abgekühlt sind, ist in diesen Fällen ein wirksames und sauberes Polieren möglich.
- Die geschilderte Abkühlaufgabe ist also gerade in der heutigen Automobilfertigungstechnik, aber auch in verwandten Gebieten von nicht unerheblicher Bedeutung. Bislang wurde dieses Problem zum Teil - wie es relativ naheliegenden Überlegungen entspricht - dadurch gelöst, daß Bauteile im Ganzen in einer Kühlkammer im erforderlichen Maß abgekühlt wurden und im Anschluß daran der Polier- oder auch ein Schleifvorgang erfolgte. Das Abkühlen des gesamten Bauteils stellt aber eine aufwendige, energetisch ungünstige und zeitraubende Lösung dar.
- Eine wesentliche Verbesserung der Umstände wurde dann durch den Vorschlag gemäß der EP-A 0 332 956 erreicht, nämlich eine Abkühlung nur eines relevanten Teilbereichs eines lackierten Werkstücks dadurch zu erzielen, daß dieser mit einem sehr kalten Gas - Gastemperatur unterhalb -50°C - angeblasen wird. Diese Vorgehensweise mit dem Einsatz eines Kaltgases, welches in günstiger Weise aus tiefkalten Flüssiggasen gewonnen werden kann, bedingt zwar eine Kaltgasversorgung, sie ermöglicht jedoch eine schnelle und gezielte Abkühlung der betreffenden Flächenteile einer größeren, lackierten Fläche.
- Ein gewisser Nachteil bei diesem Verfahren hat sich nun allerdings dadurch ergeben, daß es mit der in der Regel aus einem fahrbaren Flüssiggasbehälter mit zugehöriger Gasentnahmevorrichtung und entsprechenden Gasleitungen aufgebauten Kaltgasversorgung zu Schwierigkeiten insofern kommt, als diese Gasversorgung im Fließbandbetrieb häufig auf Teilstücken mit den zu bearbeitenden und fortbewegten Bauteilen mitzubewegen ist und dies aufgrund von Gewicht, Größe und Aufbau solcher Versorgungseinheiten nicht ohne Probleme möglich ist.
- Die Aufgabenstellung zu vorliegender Erfindung besteht daher darin, eine vorteilhafte Möglichkeit zur Abkühlung von Teilflächen von lackierten Flächen anzugeben, die sich insbesondere gerade auch dann eignet, wenn der abzukühlende Flächenbereich mit einem Werkstück - beispielsweise in einer Fließfertigung - permanent fortbewegt wird.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine betreffende Teilfläche mit einem von seinen Abmessungen geeignet ausgelegten, konturflexiblen Element beaufschlagt wird, das vorausgehend abgekühlt und geeignet auf der zu kühlenden Fläche befestigt wird.
- Besonders effektiv ist es dabei, wenn die konturflexiblen Elemente mit Hilfe von tiefkalten Flüssiggasen auf tiefkalte Temperaturen beispielsweise durch Eintauchen und/oder Besprühen abgekühlt werden, wobei hierzu aus Kosten- und Handhabbarkeitsgründen bevorzugt Flüssigstickstoff zur Anwendung kommt. Es sind jedoch auch andere, tiefkalte Flüssiggase, z.B. Flüssigargon oder Flüssigluft, einsetzbar. Ebenso besteht die Möglichkeit eine Abkühlung der Kühlelemente durch CO2-Eis oder -Schnee zu bewirken.
- In der Praxis sind nun hinsichtlich der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf lackierte Bauteile zwei etwas unterschiedliche Fälle gegeben. Zum einen kann es die Zielsetzung sein, ein unmittelbar aus einem Lackierprozeß - z.B. einer Tauchlackierung - kommendes Teil wieder auf etwa Raumtemperatur abzukühlen, zum anderen ist gerade im Falle hochelastischer Lacke eine weitergehende Unterkühlung einer Lackstelle für eine darauf folgende Bearbeitung, z.B. ein Abschleifen oder ein Polieren, notwendig. Mit Vorteil werden zur Bearbeitungsvorbereitung bei hochelastischen Lacken Temperaturen von unter 0° bis -150°C, vorzugsweise -20 bis -60°C, hergestellt.
- Eine günstige Ausbildung der Erfindung hinsichtlich des konturflexiblen Elementes besteht darin, daß als solches ein mit kleinteiligen Festkörpern, vorzugsweise mit Metallkugeln oder Metallgranulat - z.B. mit Stahl-, Kupfer- oder Aluminiumgranulat - gefüllter Beutel angewendet wird. Als Beutel können Stoffbeutel aus Seide, Filz und anderen, kälteflexiblen Materialien zur Anwendung kommen. Ebenso sind beutelartige Behältnisse aus weichen Drahtgeweben möglich.
- Eine weitere, vorteilhafte Möglichkeit in diesem Zusammenhang besteht darin, daß als konturflexibles Element ein flexibles Behältnis, das mit einer, in dem relevanten Temperaturbereich flüssig bleibenden Flüssigkeit, z.B. Calciumchloridsole, gefüllt ist, zur Anwendung kommt.
- Eine im Falle magnetischer Untergründe besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Befestigung der erfindungsgemäßen Kühlelemente an den zu kühlenden Flächenteilen besteht darin, daß diese mit Hilfe von Magneten angeheftet werden. Die Magnete können dabei am oder im Kühlbeutel angeordnet sein, beispielsweise in entsprechenden Taschen. In anderen, "nichtmagnetischen" Einsatzfällen kann das konturflexible Element mit Hilfe von Saugnäpfen - also unter Unterdruckanwendung - mit oder Klebeelementen am Ort der auszuübenden Kühlwirkung befestigt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß das Kühlelement mit Hilfe von zusätzlichen Werkzeugen, z.B. Klemmen, am Ort seiner Kühlwirkung befestigt oder gehalten wird.
- Im folgenden wird beispielhaft eine Ausführungsvariante der Erfindung im Detail beschrieben.
- Bei der Lackierung von z.B. Auto-Stoßfängern, die aus Kunststoff bestehen, werden insbesondere auch die eingangs angesprochenen, hochelastischen Lacke, beispielsweise 2K-Polyurethan-Lacke oder Lacke auf Acrylatbasis, angewendet (hochelastische Lacke kommen im Regelfall eben auch auf besonders elastischen Bauteilen zum Einsatz). Auch bei der Lackierung dieser Teile treten immer wieder kleinere Fehlstellen in den Lackierungen auf, beispielsweise aufsitzende Staubkörner oder sonstige Flecken, die nach dem Aushärten der Lackierung gewöhnlich durch eine punktuelle Behandlung beseitigbar sind. Bei den hochelastischen Lacken gelingt dies einwandfrei dadurch, daß man das gegebenenfalls vorhandene Staubkorn entfernt, dann die vorhandene Fehlstelle mit umliegendem Flächenbereich auf Temperaturen von -20 bis -60°C abkühlt und die Stelle schließlich mit einer Poliermaschine, z.B. mit einer Lammfellpoliermaschine und gegebenfalls unter Anwendung eines Poliermittels poliert.
- Wie eingangs beschrieben, wurde die Abkühlung einer Teilfläche mit einer Fehlstelle bislang häufig durch Aufblasen von Kaltgas bewerkstelligt. Demgegenüber wird jetzt - gemäß vorliegender Erfindung - beispielsweise ein mit Stahlkörnern gefüllter Stoffbeutel - Durchmesser der Körner mit Vorteil ca. 1 mm - auf die zu polierende Fehlstelle aufgebacht. Dieser Beutel wurde zuvor in einem Flüssigstickstoffbad abgekühlt und ist jetzt ca. 5 bis 30 sec. auf der zu kühlenden Teilfläche zu belassen. Ein vorteilhaft ausgebildeter Beutel besitzt eine flache Außenform, die durch entsprechende, mehrere Kammern bildende Vernähung von entsprechenden Stoffteilen erhaltbar ist, wobei mit dieser Beutelausbildung auch eine gleichmäßige Verteilung der Füllung gewährleistet wird. Günstige Außenmaße dieses Kühlelements liegen bei etwa 10 bis 30 cm Seitenlänge und 1 bis 2 cm Dicke.
- Der Beutel kann an der gewünschten Stelle etwa mit am Beutel befestigten Saugnäpfen auf der Lackierung angeheftet werden, wobei außerdem eine, den Beutelandruck erhöhende Orientierung von Beutel und Bauteil hinsichtlich der Schwerkraft günstig ist. Andererseits kann der Beutel auch mit Klemmen verschiedenster Art auf dem jeweiligen Bauteil festgehalten und angepreßt werden, so daß keinerlei Zwang hinsichtlich der Ausrichtung des zu bearbeitenden Bauteils besteht. Im Falle von Blechbauteilen ist im übrigen ein magnetischer Haftmechanismus besonders vorteilhaft. In der einfachsten Variante kann ein entsprechender Kühlbeutel auch von Hand auf eine abzukühlende Stelle aufgepreßt werden oder der Schwerkraft folgend aufliegen.
- Schließlich sind, nach einer geeigneten Abkühldauer, die je nach Anwendungsfall durch einige Versuche problemlos ermittelt werden kann, die unter den Kühlbeuteln befindlichen Flächen wunschgemäß abgekühlt und einwandfrei polierbar, wobei die Fehlerbeseitigung dann in aller Regel in einer Polierphase bis zur Wiedererwärmung gelingt. Das erfindungsgemäße Vorgehen ist dabei - wie ohne weiteres nachvollziehbar - insbesondere bei der Fließbandfertigung vorteilhaft, da die entsprechenden Kühlelemente nur einmal aufgesetzt werden müssen, sich dann mit dem Bauteil mitbewegen, bis sie schließlich an der Bearbeitungsstelle wieder zu entfernen sind. Falls erforderlich, kann der Kühl- und Poliervorgang auch öfter wiederholt werden.
- Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag ist also eine weitere Möglichkeit für das partielle Abkühlen von Oberflächenbereichen von Werkstücken oder Bauteilen gegeben, das in einer Reihe von Anwendungsfällen besondere Vorteile aufweist.
Claims (9)
- Verfahren zum Abkühlen von Teilflächen von größeren, lackierten Flächen für eine nachfolgende Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß
die betreffenden Teilflächen mit einem von seinen Abmessungen geeignet ausgelegten, konturflexiblen Element beaufschlagt werden, das vorausgehend abgekühlt und geeignet auf der Fläche befestigt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das konturflexible Elemente mit Hilfe eines tiefkalten Flüssiggases beispielsweise durch Eintauchen, Auflegen oder Besprühen auf entsprechende Temperaturen abgekühlt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß lackierte Teilflächen, insbesondere vom Lackierungsvorgang erwärmte Teilflächen, auf eine Temperatur im Bereich der Raumtemperatur abgekühlt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß lackierte Teilflächen, insbesondere mit hochelastischen Lacken lackierte Teilflächen, auf eine Temperatur von unter 0° bis -150°C, vorzugsweise auf -20 bis -60°C, abgekühlt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als konturflexibles Element ein mit kleinteiligen Festkörpern, vorzugsweise mit Metallkugeln oder Metallgranulat - z.B. mit Stahl-, Kupfer- oder Aluminiumgranulat - gefüllter Beutel zur Anwendung kommt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als konturflexibles Element ein flexibles Behältnis zur Anwendung kommt, das mit einer, in den relevanten Temperaturbereichen flüssig bleibenden Flüssigkeit, z.B. Calciumchloridsole, gefüllt ist,
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das konturflexible Element mit Hilfe von Magneten am Ort seiner Kühlwirkung befestigt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das konturflexible Element mit Hilfe von Schwerkraft, Saugnäpfen oder Klebeelementen am Ort seiner Kühlwirkung gehalten wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das konturflexible Element mit Hilfe von zusätzlichem Werkzeug, z.B. Klemmen, am Ort seiner Kühlwirkung befestigt oder gehalten wird.
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