EP1651359A2 - Vorrichtung zur aushärtung einer aus einem material, das unter elektromagnetischer strahlung aushärtet, insbesondere aus einem uv-lack oder thermisch aushärtendem lack bestehenden beschichtung eines gegenstandes - Google Patents

Vorrichtung zur aushärtung einer aus einem material, das unter elektromagnetischer strahlung aushärtet, insbesondere aus einem uv-lack oder thermisch aushärtendem lack bestehenden beschichtung eines gegenstandes

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Publication number
EP1651359A2
EP1651359A2 EP04740906A EP04740906A EP1651359A2 EP 1651359 A2 EP1651359 A2 EP 1651359A2 EP 04740906 A EP04740906 A EP 04740906A EP 04740906 A EP04740906 A EP 04740906A EP 1651359 A2 EP1651359 A2 EP 1651359A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
radiator
radiators
electromagnetic radiation
oxygen
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04740906A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Swoboda
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Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Original Assignee
Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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Application filed by Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG filed Critical Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • the invention relates to a device for curing a coating of an object, in particular a vehicle body, consisting of a material that cures under electromagnetic radiation, in particular UV coating or thermosetting coating
  • Varnishes that cure under UV light have hitherto been used mainly for painting sensitive objects, for example wood or plastic.
  • these varnishes can be polymerized at very low temperatures. This prevents the material of the objects from decomposing or outgassing.
  • the curing of coating materials under UV light has further advantages, which now makes this coating process interesting for use in other areas. This is particularly the short curing time, which is particularly the case with such coating processes, which are carried out continuously work, directly results in a reduction in the length of the system. This is associated with enormous cost savings. Due to the smaller dimensions, the device with which the gases located in the interior of the device are conditioned can also be downsized, which also contributes to cost savings. Finally, the low operating temperature is also advantageous in the case of objects which, in and of themselves, could tolerate higher curing temperatures, in order to save energy, in particular thermal energy.
  • lacquers have recently been developed which cure when exposed to heat in an inert gas atmosphere with the formation of very hard surfaces.
  • the heat can be supplied in different ways, for example by convection or by infrared emitters. In the latter case, there are similar problems as described above for the use of UV lamps. In particular, all surface areas of the object to be painted should therefore be guided past the infrared radiator at approximately the same distance.
  • the object of the present invention is to design a device of the type mentioned at the outset so that even coatings on complicatedly shaped, highly uneven objects, in particular vehicle bodies, can be cured with good results.
  • the conveyor system comprises:
  • At least one transport carriage which can be moved in translation on at least one running surface and has: ca) a drive motor for the translation movement; cb) a mounting frame to which the object can be fastened and which can be rotated or pivoted independently of the translation movement about a rotation or swiveling axis running transversely to the direction of the translation movement.
  • conveyor systems are used which in and of themselves have hitherto been used for the dip coating of vehicle bodies or other objects.
  • these conveyor systems are also suitable for moving objects of complex shape in the radiation region of emitters in such a way that superimposed swings or rotations and translations are such that all Surface areas of the object are exposed to an amount of radiation and a radiation intensity that is sufficient to cure the material.
  • Complete hardening occurs only when the electromagnetic radiation hits the coating with an intensity above a threshold value on the one hand and on the other hand this intensity is maintained over a certain period of time. If the intensity is too low, a polymerization reaction does not start or takes place slowly; if the radiation is too short, incomplete curing will be achieved.
  • the required amount of radiation is also called “irradiation” in photometry 2 and is given in the unit J / cm.
  • the required 2 irradiation in the case of UV light is a few J / cm.
  • a slight "overexposure" of the coating beyond the required radiation is generally not harmful.
  • the movement of the objects should be such that the amount of integrated radiation striking the coating per unit area is approximately constant everywhere on the surface of the object. This constant value should, if possible, only be slightly above the value required for curing, since strong overexposures can lead to embrittlement or discoloration of the lacquer.
  • the device has a container which is open to the transport plane of the conveyor system, in the interior of which the object can be inserted by rotating or pivoting the mounting frame and in the interior of which at least one radiator can be exposed to electromagnetic radiation.
  • This container ensures that no radiation and no gases can escape in the lateral direction, which is to be avoided for the operator for health reasons.
  • the trolleys unfold, which are used to immerse and immerse
  • the arrangement of the emitters on or in the container can be different:
  • At least one radiator is built into a wall or the bottom of the container.
  • that solution is preferred in which at least one in the opposite side walls running parallel to the translation movement of the objects and in at least one of the two end walls running perpendicular to the translation movement of the objects or in the bottom of the container Spotlight is building. Then all sides or surface areas of the object can be easily reached by the electromagnetic radiation.
  • the radiators in which the radiators are arranged in the walls or in the bottom of the container, the radiators essentially form surface radiators.
  • radiators which are designed as linear radiators.
  • an embodiment of the invention is possible in which a plurality of radiators are provided in a U-shaped arrangement with two essentially vertical legs and a substantially horizontal base. The object to be treated is "threaded" through the interior formed by the U-shaped arrangement.
  • the approximately vertical legs of the U-shaped arrangement of emitters can be adapted to the course of the side contour of the object, so that even with a curved side contour of these objects, the desired vertical incidence of the electromagnetic radiation on the surface areas and the constant distance between the surface area and the emitter can be met.
  • the protective gas can be heavier than air, especially carbon dioxide.
  • the container is open at the top.
  • the container is filled with the heavy shielding gas similar to a liquid.
  • the protective gas is lighter than air, especially helium.
  • the container is designed as a hood open at the bottom, in which the protective gas collects.
  • the "bottom" becomes the ceiling of the container.
  • the coated objects can be easily introduced and removed into the protective gas atmosphere within the container with the aid of the transport trolleys used according to the invention.
  • a movable reflector is assigned to at least one of the emitters on the side facing away from the object, an additional adaptation of the radiation direction to the course of the surface of the object to be treated is possible.
  • the inside of the container can be provided with a reflective layer. This allows spotlights with lower power to be used.
  • a lock for the trolley can be provided at the inlet and at the outlet to the cabin housing. These locks prevent larger amounts of air from the outside atmosphere from entering the cabin housing when the trolley is being moved in and out, and also protect the personnel from electromagnetic radiation.
  • a device for removing the oxygen from the atmosphere located within the cabin housing is expediently provided.
  • This device can comprise a catalyst for the catalytic binding of oxygen, a filter for absorption or else a filter for adsorption of oxygen.
  • the device for gelling this powdery material can have a corresponding preheating zone.
  • a measuring station can be arranged upstream of the at least one radiator in the conveying direction, by means of which spatial shape data of the object can be recorded. This data can then be used to guide the movement of the object in front of the radiator or radiators.
  • the measuring station can comprise at least one optical scanner, through which the object can be scanned in at least one direction.
  • the optical scanner can have an infrared light source.
  • the measuring station can also include a video camera and a device for digital image recognition.
  • the data obtained from the measuring station can be stored in a control device which reads this data out again during the subsequent movement of the object past the at least one emitter and uses it to control the movement of the object.
  • the object can be measured here at any location upstream of the irradiation location and at any time preceding the irradiation time.
  • This measuring station can be a light barrier, for example contain.
  • a measurement of the object can also be dispensed with if a control device is provided in which the spatial data belonging to a specific type of the object can be stored and, if necessary, can be read from it.
  • the electromagnetic radiation is preferably UV light or infrared radiation.
  • Figure 1 is a perspective and partially broken open a device for curing a UV varnish on vehicle bodies
  • Figure 2 is a view similar to Figure 1, but with the side wall of a container and a cabin housing of the device removed;
  • FIG. 3 shows a section through the device of FIGS. 1 and 2 parallel to the direction of translation of the vehicle bodies
  • Figure 4 is a plan view of the container and the conveyor system of the device of Figures 1 to 3;
  • Figure 5 shows a section through the device of Figures 1 to 4 perpendicular to the translation direction of the vehicle bodies;
  • Figure 6 is a perspective view, similar to Figure 1, of a second embodiment of a device for curing a UN paint on vehicle bodies;
  • Figure 7 is a perspective view of the second embodiment, similar to Figure 2;
  • FIG. 8 shows a section through the device of FIGS. 6 and 7 parallel to the direction of translation of the vehicle bodies
  • Figure 9 is a plan view of the container and conveyor system of the device of Figures 6 to 8;
  • Figure 10 shows a section through the device of Figures 6 to 9 perpendicular to the conveying direction of the vehicle bodies
  • Figure 11 schematically shows an overall view of the device of Figures 1 to 5 with various peripheral devices.
  • FIGS. 1 to 5 show the core area of a first exemplary embodiment of a device which is used to cure a UN paint on vehicle bodies that was applied in a previous coating station with UV light.
  • the device comprises a container 2 which is open at the top and which is similar to a paint tank known from the dip painting of vehicle body series.
  • a conveyor system 3 which will be described in more detail below, extends over the container 2 and is capable of "immersing” and moving the vehicle bodies 4 it transports into the container 2 in a manner which is also below is described in more detail.
  • the essentially cuboid-shaped container 2 contains a large number in its bottom surface 5 as well as in the side walls 8 and 9 running parallel to the conveying direction of the conveyor system 3, which is indicated by the arrow 7, and in the end walls 10 and 11 running perpendicular thereto of UN emitters 12.
  • Gaseous carbon dioxide is supplied to each UN radiator 12 via a line 14, of which only one is shown in the figures to relieve it. This carbon dioxide flows around the parts of the UN radiator 12 that become hot during operation and then emerges from the inside of the base 5 and the walls 8, 9, 10, 11 of the container 2. The gaseous carbon dioxide, which is heavier than air, fills the interior of the container 2 from bottom to top in this way. The amount of the gaseous carbon dioxide supplied via the lines 14 is in dynamic equilibrium with the amount of carbon dioxide that escapes at the open top of the container 2 and is then discharged from the device 1 in a manner explained below.
  • the conveyor system 3 is constructed similarly to that which is described in the above-mentioned DE 201 05 676 Ul, to which reference is also made.
  • the Drive motor can be rotated independently of the translational movement of the transport carriage 18.
  • the first ends of two swivel arms 24 are rigidly fastened to the swivel shaft 23, each in the vicinity of a longitudinal cross member 19, 20, somewhat parallel to the latter offset inside, run.
  • two struts 25 are articulated on a mounting frame, identified overall by reference numeral 26, to which the vehicle body 4 is then attached, optionally together with a skid carrying the vehicle body 4.
  • the hinge axes, via which the pivot arms 24 are connected to the struts 25 of the support frame 26 are driven by a motor in a manner not recognizable in the drawing, so that the angle between the pivot arms 24 and the struts 25 of the support frame 26 is independent of the pivoting of the Swivel arms 24 can be changed around the swivel shaft 23 and independently of the translational movement of the transport carriage 18 in the conveying direction 7.
  • the top of the container 2 is covered by a cabin housing 27 which has glass side walls 28 and a roof structure 29.
  • the glass from which the side walls 28 are formed is, of course, impervious to UN light.
  • the roof structure 29 is provided with various cavities 30 running parallel to the conveying direction 7, via which conditioned gas can be supplied to the interior of the cabin housing 27 and gas from the interior of the cabin housing 27 including the carbon dioxide escaping from the container 2 and possibly ozone are removed in a controlled manner can be.
  • the bottom 5 and the walls 8, 9, 10, 11 of the container 2 are covered by a reflective aluminum foil where they are not occupied by the exit surfaces of the UN radiators 12, which additionally, for example was made uneven by wrinkling or by other irregular surveys.
  • the device 1 described above operates as follows:
  • the UN emitters 12 are in operation, so that the entire interior of the container 2 is filled with UN light, which, due to the crumpled aluminum foil attached to the inner surfaces of the container walls 8 to 11 and of the container base 5, additionally into a wide variety of different Directions reflected and in this way is evened out.
  • the UN radiators 12 are cooled by the gaseous carbon dioxide supplied via the lines 14. The carbon dioxide gas which is only slightly preheated in this way enters the container 2 in the manner already described above and fills it up from the bottom.
  • the carbon dioxide escaping from the top of the container 2 which can be mixed to a slight extent with outgassing from the paint hardening on the vehicle body 4 and ozone, reaches the interior of the cabin 27 and is from there via one of the cavities 30 in suctioned off the roof structure 29. Suction can also be carried out directly on the upper edge of the walls 8 to 11 of the container 2.
  • the vehicle body 4 clearly has curved surfaces in all three spatial directions. In order to ensure that all surface areas are hit by approximately the same UN radiation when passing through the device, the vehicle body 4 is covered with the aid of the
  • Swivel arms 24 and the support frame 26 are pivoted accordingly. This can take place with the translational movement of the transport carriage 18 at a standstill or also during a translational movement both in the direction of the arrow 7 and counter to it.
  • FIGS. 6 to 10 show a second exemplary embodiment of a device 101 with which the UN lacquer applied to a vehicle body 104 can be cured under the action of UV light.
  • This device 101 is very similar to device 1 of FIGS. 1 to 5; corresponding parts are therefore marked with the same reference symbols plus 100.
  • the device 101 contains a container 102 which is open at the top, a conveyor system 103 with a plurality of transport carriages 118 and a cabin housing 127 which covers the container 102.
  • a container 102 which is open at the top
  • a conveyor system 103 with a plurality of transport carriages 118
  • a cabin housing 127 which covers the container 102.
  • the conditions in the two exemplary embodiments of device 1 or 101 are identical.
  • the vehicle body series 104 coated with UN lacquer are moved over the container 102 from the bottom left using the transport vehicles 118 in FIG. 6 and are then introduced into the container 2 in the vicinity of the front end wall 110 in the conveying direction 107 on a correspondingly adapted movement curve ,
  • the transport carriage 18 then moves in the direction of the arrows 107, the vehicle body 104 being guided between the two vertical legs of the U-shaped arrangement of UV radiators 112 and over the base of this U.
  • FIG. 11 schematically shows the device 1 described above with reference to FIGS. 1 to 5 in its entirety with various peripheral devices 40, 50, 60, 70, 80 and 90.
  • the conveyor system 3 can also be seen with the individual transport wagons 18 on which the vehicle bodies 4 are moved in a translatory manner in the direction of the arrows 7. This movement can be discontinuous, although backward movements are not excluded.
  • the transport carts 18 first pass through a preheating station 40 which is heated by hot air in the exemplary embodiment shown. Alternatively, heating by IR emitters or microwaves can be considered.
  • the preheating station 40 can perform different functions depending on the type of coating material: If this material is solvent-based substances, for example water-based paint, the solvents are largely removed here. If it is powder material, the preheating station 40 serves to gel the powder and in this way to prepare it for the polymerization reaction.
  • the transport carts 18 with the vehicle bodies 4 then arrive at an inlet lock 50, which is connected upstream of the device part described above, in which the irradiation with UN light takes place.
  • the inlet lock 50 is a double lock with two movable gates 51 and 52.
  • the vehicle bodies 4 are first moved into the lock 50 with the gate 51 open and gate 52 closed.
  • Inside the lock 50 there is an optical scanning device 55, with which the contour of the vehicle body 4 is scanned.
  • the spatial shape data obtained in this way become one
  • Control 56 fed and initially stored there.
  • the gate 51 is then closed, the gate 52 is opened and the vehicle body 4 is further introduced into the interior of the cabin housing 27.
  • the vehicle Body 4 as described above, with pivoting the arms 24 and the support frame 26 introduced into the container 2, which is filled with carbon dioxide gas from a carbon dioxide supply source 60.
  • the vehicle body 4 moves in the container 2 past a multiplicity of UV emitters 12, only one of which is shown in FIG. 11. The movement is guided by the control mentioned above based on the data obtained by the scanning device 55.
  • the movement of the vehicle body 4 in the container 2 can also be carried out according to body data which are stored in the controller 56. All that is then required is a reading device that recognizes the type of vehicle body 4 that is just entering container 2 and retrieves the spatial shape data assigned to it.
  • the scanning device 55 can also be used as a control.
  • the vehicle body 4 leaves the container 2 again by pivoting the arms 24 and the support frame 26 and then arrives at a first movable gate 71 of an outlet lock 70, the second movable gate 72 of which is closed at this time.
  • a first movable gate 71 of an outlet lock 70 the second movable gate 72 of which is closed at this time.
  • the transport vehicle 18 moves with the vehicle body 4 into the interior of the outlet lock 70.
  • the inner movable gate 71 is closed and the outer movable gate 72 is opened.
  • the vehicle body 4 emerging from the outlet lock 70 arrives in a reheating zone 80, in which the coating of the vehicle body 4 is kept at an elevated temperature for a certain time and is thereby stabilized.
  • the trolley then leaves 18th with the vehicle body 4, the device 1.
  • the vehicle bodies 4 are removed from the transport vehicle 18 and used for further use, while the transport vehicle 18 is returned in a way not shown to the point where it is again with freshly coated vehicle bodies 4 loaded and in turn into the device 1 shown in FIG. 11, coming from the left.
  • the locks 50 and 70 serve to prevent the penetration of air as far as possible into the interior of the cabin housing 27, since the oxygen contained in the air is caused by the UN radiation which is in the interior of the cabin housing 27 is present, would be converted to harmful ozone.
  • the entry of air and thus of oxygen through the locks 50 and 70 cannot be completely prevented.
  • 'a device 90 is provided which serves to remove incorporated of oxygen.
  • gas is continuously withdrawn from the interior of the cabin housing 27 via a line 91 and, for example, passed over a catalyst guided in the device 90, which catalytically removes the oxygen. Part of this gas is returned to the interior of the cabin housing 27 via line 92, while another part is released into the outside atmosphere via line 93.
  • device 90 may include an oxygen adsorbing or oxygen absorbing filter.
  • the measuring station for determining the spatial data comprises in an embodiment not shown in the drawing. example a video camera with a digital image recognition device.
  • emitters can be composed of a large number of individual linear or approximately point-shaped light sources.

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Aushärtung einer aus einem Material, das unter elektromagnetischer Strahlung aushärtet, insbesondere aus einem UV-Lack oder aus einem thermisch aushärtenden Lack, bestehenden Beschichtung eines Gegenstandes (4), insbesondere einer Fahrzeugkarosserie, umfasst mindestens einen elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahler (12). Ein Fördersystem (3), welches den Gegenstand (4) in die Nähe des Strahlers (12) und von diesem wieder weg führt, besitzt mindestens einen Transportwagen (18), der auf mindestens einer Lauffläche (15, 16) translatorisch verfahrbar ist. Dieser Transportwagen (18) weist einen Antriebsmotor (22) für die Translationsbewegung auf. Ein Halterungsgestell (26) für den Gegenstand (4) ist an dem Transportwagen (18) befestigt und um eine quer zur Richtung der Translationsbewegung verlaufende Dreh- oder Schwenkachse unabhängig von der Translationsbewegung verdreh- oder verschwenkbar. Hierdurch wird es möglich, auch Gegenstände (4) mit kompliziert geformter Oberfläche, wie dies insbesondere Fahrzeugkarosserien sind, so an dem mindestens einen Strahler (12) vorbeizuführen, dass alle Oberflächenbereiche jedenfalls ungefähr mit der gleichen Strahlungsmenge beaufschlagt werden können.

Description

Vorrichtung zur Aushärtung einer aus einem Material, das unter elektromagnetischer Strahlung aushärtet, ins- besondere aus einem UV-Lack oder thermisch aushärtendem Lack bestehenden Beschichtung eines Gegenstandes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aushärtung einer aus einem Material, das unter elektromagnetischer Strahlung aushärtet, insbesondere aus einem UV-Lack oder thermisch aushärtendem Lack, bestehenden Beschichtung eines Gegenstandes, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie, mit
a) mindestens einem elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahler;
b) einem Fördersystem, welches den Gegenstand in die Nähe des Strahlers und von diesem wieder wegführt .
Unter UV-Licht aushärtende Lacke werden bisher hauptsächlich zur Lackierung von empfindlichen Gegenständen, beispielsweise Holz oder Kunststoff, eingesetzt. Dort kommt besonders der Vorteil dieser Lacke zum Tragen, daß sie bei sehr niedrigen Temperaturen polymerisiert werden können. Hierdurch wird das Material der Gegenstände vor Zersetzung oder Ausgasung bewahrt. Die Aushärtung von Beschichtungsmaterialien unter UV-Licht besitzt jedoch noch weitere Vorteile, welche dieses Beschichtungsverfahren nunmehr auch für die Anwendung in anderen Gebieten interessant macht. Dabei handelt es sich insbesondere um die kurze Aushärtzeit, die sich insbesondere bei solchen Beschichtungsverfahren, die im kontinuierlichen Durchlauf arbeiten, unmittelbar in einer Verkürzung der Anlagenlänge niederschlägt. Dies ist mit enormen Kosteneinsparungen verbunden. Aufgrund der geringeren Abmessungen kann zudem die Einrichtung, mit welcher die im Innenraum der Vorrich- tung befindlichen Gase konditioniert werden, verkleinert werden, was ebenfalls zu Kosteneinsparungen beiträgt. Schließlich ist die niedrige Betriebstemperatur auch bei solchen Gegenständen, die an und für sich höhere Aushärt- temperaturen vertragen könnten, aus Gründen der Einsparung von Energie, insbesondere von thermischer Energie, von Vorteil .
Viele der Gegenstände, die man gerne mit UN-härtenden Materialien beschichten würde, so z.B. Fahrzeugkarosserien, weisen eine stark unebene, oft dreidimensional gekrümmte Oberfläche auf, so daß es schwierig ist, diese Gegenstände in den Strahlungsbereich eines UV-Strahlers so einzubringen, daß alle Oberflächenbereiche etwa denselben Abstand von dem UV-Strahler aufweisen und die UV-Strahlung etwa unter einem rechten Winkel auf den jeweiligen Oberflächenbereich des Gegenstandes auftrifft.
Bekannte Vorrichtungen der eingangs genannten Art, wie sie bisher in der Holz- oder Druckindustrie eingesetzt werden, sind hierfür ungeeignet, da hier der oder die UV- Strahler unbeweglich angeordnet waren und die Gegenstände von dem Fördersystem in eine mehr oder weniger fixen Orientierung an dem oder den UV-Strahlern vorbeigeführt wurden.
In jüngster Zeit wurden zudem Lacke entwickelt, die bei Wärmeeinwirkung in einer Inertgasatmosphäre unter Ausbildung sehr harter Oberflächen aushärten. Die Wärme kann dabei auf unterschiedliche Weise, so etwa durch Konvektion oder durch Infrarot-Strahler, zugeführt werden. Im letzteren Falle stellen sich ähnliche Probleme, wie sie oben für den Einsatz von UV-Strahlern beschrieben sind. Insbesondere sollten also alle Oberflächenbreiche des zu lackierenden Gegenstandes in etwa dem gleichen Abstand an dem Infrarot-Strahler vorbeigeführt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auch Beschichtungen auf kompliziert geformten, stark unebenen Gegenständen, insbesondere Fahrzeugkarosserien, mit gutem Ergebnis ausgehärtet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Fördersystem umfaßt :
c) mindestens einen Transportwagen, der auf mindestens einer Lauffläche translatorisch verfahrbar ist und aufweist : ca) einen Antriebsmotor für die Translationsbewegung; cb) ein Halterungsgestell, an welchem der Gegenstand befestigbar ist und das um eine quer zur Richtung der Translationsbewegung verlaufende Dreh- oder Schwenkachse unabhängig von der Translationsbewegung verdreh- oder verschwenkbar ist .
Erfindungsgemäß werden Fördersysteme eingesetzt, die an und für sich bisher schon für die Tauchlackierung von Fahrzeugkarosserien oder anderen Gegenständen eingesetzt werden. Mit der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß sich diese Fördersysteme auch dazu eignen, kompliziert geformte Gegenstände im Strahlungsbereich von Strahlern derart unter einer Überlagerung von Schwenkungen oder Drehungen und Translationen so zu verfahren, daß alle Oberflächenbereiche des Gegenstandes einer Strahlungsmenge und einer Strahlungsintensität ausgesetzt sind, die zur Aushärtung des Materials ausreicht. Eine vollständige Aushärtung tritt nämlich nur ein, wenn die elektromagnetische Strahlung einerseits mit einer über einem Schwellwert liegenden Intensität auf die Beschichtung auftrifft und andererseits diese Intensität auch über einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten wird. Bei zu geringer Intensität kommt eine Polymerisationsreaktion nicht in Gang oder läuft nur langsam ab; bei zu kurzer Bestrahlung wird nur eine unvollständige Aushärtung erzielt.
Die erforderliche Strahlungsmenge wird in der Photometrie 2 auch "Bestrahlung" genannt und in der Einheit J/cm angegeben. Für gängige Lacke beträgt die erforderliche 2 Bestrahlung im Falle von UV-Licht einige J/cm .
Eine geringe "Überbelichtung" der Beschichtung über die erforderliche Bestrahlung hinaus ist im allgemeinen nicht schädlich. Vorzugsweise sollte die Bewegungsführung der Gegenstände aber so sein, daß die pro Flächeneinheit auf die Beschichtung auftreffende integrierte Strahlungsmenge überall auf der Oberfläche des Gegenstandes etwa konstant ist . Dieser konstante Wert sollte möglichst nur geringfügig über dem zur Aushärtung erforderlichen Wert liegen, da starke Überbelichtungen zu einer Versprödung oder auch Verfärbung des Lackes führen können.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Transportwagen mindestens einen Arm aufweist, an dessen äußerem Ende das Halterungsgestell verdreh- oder verschwenkbar angebracht ist und der an seinem gegenüberliegenden, inneren Ende um eine zweite Dreh- oder Schwenkachse verdreh- oder ver- schwenkbar ist. Ein derartiges Fördersystem ist aus der DE 201 05 676 Ul bekannt, wird dort aber zum Eintauchen von Fahrzeugkarosserien in Behandlungsbäder verwendet .
Der Transportwagen ist zweckmäßigerweise auf zwei paralle- len Laufflächen verfahrbar. Dadurch erhält der Transportwagen ohne großen konstruktiven Aufwand die erforderliche Stabilität.
Besonders bevorzugt wird diejenige Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Vorrichtung einen zur Transportebene des Fördersystems offenen Behälter aufweist, in dessen Innenraum der Gegenstand unter einer Verdrehung oder Verschwenkung des Halterungsgestelles einführbar ist und dessen Innenraum von mindestens einem Strahler mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagbar ist.
Dieser Behälter sorgt dafür, daß in seitlicher Richtung keine Strahlung und keine Gase entweichen können, was aus Gesundheitsgründen für das Bedienungspersonal zu vermeiden ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung entfalten die Transportwagen, die zum Ein- und Austauchen von
Gegenständen in Flüssigkeitsbehälter konstruiert sind, ihre Vorteile besonders gut .
Die Anordnung der Strahler am oder im Behälter kann unterschiedlich sein:
So ist es möglich, daß mindestens ein Strahler in eine Wand oder den Boden des Behälters eingebaut ist. Bei dreidimensional gekrümmten Oberflächen von zu behandeln- den Gegenständen wird dabei diejenige Lösung bevorzugt, bei welcher in den gegenüberliegenden, parallel zur Translationsbewegung der Gegenstände verlaufenden Seitenwänden und in mindestens einer der beiden senkrecht zur Translationsbewegung der Gegenstände verlaufenden Stirnwände oder in den Boden des Behälters mindestens ein Strahler einge- baut ist. Dann lassen sich alle Seiten bzw. Oberflächenbereiche des Gegenstandes von der elektromagnetischen Strahlung problemlos erreichen.
Am universellsten einsetzbar ist selbstverständlich diejenige Ausführungsform der Erfindung, bei welcher an allen Wänden und in dem Boden des Behälters eine Vielzahl von Strahlern angeordnet ist.
Bei den obigen Ausführungsformen, bei denen die Strahler in den Wänden oder im Boden des Behälters angeordnet sind, bilden die Strahler im wesentlichen Flächenstrahler.
Es können jedoch auch vorteilhaft Strahler eingesetzt werden, die als linienhafte Strahler ausgestaltet sind. In diesem Falle ist insbesondere eine Ausführungsform der Erfindung möglich, bei welcher mehrere Strahler in einer U-förmigen Anordnung mit zwei im wesentlichen vertikalen Schenkeln und einer im wesentlichen horizontalen Basis vorgesehen sind. Der zu behandelnde Gegenstand wird hier durch den von der U-förmigen Anordnung gebildeten Innenraum "hindurchgefädelt".
Die annähernd vertikalen Schenkel der U-förmigen Anordnung aus Strahlern können an den Verlauf der Seitenkontur des Gegenstandes angepaßt sein, so daß auch bei gekrümmter Seitenkontur dieser Gegenstände der gewünschte senkrechte Einfall der elektromagnetischen Strahlung auf die Oberflächenbereiche und der konstante Abstand zwischen Ober- flächenbereich und Strahler eingehalten werden können.
Um eine variable Anpassung zu ermöglichen, können die annähernd senkrechten Schenkel der U-förmigen Anordnung aus Strahlern segmentiert und die Segmente gegenein- ander verstellbar sein. Auch die Basis der U-förmigen Anordnung aus Strahlern kann an den Verlauf der Kontur der Gegenstände angepaßt sein. Erneut ist diese Anpassung variabel, wenn Basis der U-förmigen Anordnung aus Strahlern segmentiert ist und die Segmente gegeneinander verstellbar sind.
Besonders bevorzugt wird, wenn dem Innenraum des Behälters ein Schutzgas zuführbar ist. Das Schutzgas hat primär die Funktion, die Anwesenheit von Sauerstoff im Strahlungsbereich der Strahler zu verhindern, da dieser Sauerstoff unter dem Einfluß der elektromagnetischen Strahlung, insbesondere im Falle von UV-Licht, in schädliches Ozon umgewandelt werden könnte und außerdem bei der Polymeri- sationsreaktion schädlich ist .
Das Schutzgas kann schwerer als Luft, insbesondere Kohlendioxid, sein. In diesem Falle ist der Behälter nach oben offen. Der Behälter wird von dem schweren Schutzgas ähnlich wie von einer Flüssigkeit angefüllt.
Es ist jedoch auch möglich, daß das Schutzgas leichter als Luft, insbesondere Helium, ist. In diesem Falle ist der Behälter als nach unten offene Haube ausgebildet, in der sich das Schutzgas sammelt. Der "Boden" wird so zur Decke des Behälters .
Gleichgültig, ob der Behälter nach unten oder nach oben offen ist, können die beschichteten Gegenstände mit Hilfe der erfindungsgemäß eingesetzten Transportwagen problemlos in die Schutzgasatmosphäre innerhalb des Behälters ein- und ausgebracht werden.
Das Schutzgas wird zweckmäßigerweise zugleich als Kühlgas für die Strahler genutzt. Wenn eine Einrichtung vorgesehen ist, welche Schutzgas gegen den vom Strahler beaufschlagten Oberflächenbereich richtet, ist es möglich, am Reaktionsort für eine besonders definierte, von Sauerstoff freie Atmosphäre zu sorgen.
Insbesondere bei Gegenständen, welche Hohlräume aufweisen, ist eine Einrichtung sinnvoll, welche den Gegenstand vor dem Eintritt in das Strahlungsfeld des Strahlers oder die Schutzgasatmosphäre mit einem gerichteten Schutzgasstrom abbläst, um mitgeführte Luft zu verdrängen.
Wenn mindestens einem der Strahler auf der dem Gegenstand abgewandten Seite ein beweglicher Reflektor zuge- ordnet ist, ist eine zusätzliche Anpassung der Strahlungsrichtung an den Verlauf der Oberfläche des zu behandelnden Gegenstandes möglich.
Der Behälter kann an seinen Innenflächen mit einer reflek- tierenden Schicht versehen sein. Hierdurch können Strahler mit geringerer Leistung eingesetzt werden.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die reflektierende Schicht aus Aluminiumfolie besteht. Diese hat ein sehr gutes gutes Reflektionsvermogen für elektromagnetische Strahlung und ist preiswert erhältlich.
Die ReflektionsWirkung wird dadurch verstärkt, daß die Aluminiumfolie eine Vielzahl von Unebenheiten aufweist, beispielsweise zerknittert ist. Die Reflektionen erfolgen unter diesen Umständen unter sehr verschiedenen Winkeln, so daß der Innenraum des Behälters sehr gleichmäßig mit elektromagnetischer Strahlung unterschiedlichster Propagationsriehtungen ausgefüllt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sollte ein Kabinengehäuse aufweisen, das ein unkontrolliertes Austreten von Gasen und von elektromagnetischer Strahlung unterbindet . Beides wäre für das Bedienungspersonal gesundheitsgefährdend.
Am Ein- und am Auslaß zum Kabinengehäuse kann jeweils eine Schleuse für den Transportwagen vorgesehen sein. Diese Schleusen verhindern, daß beim Einfahren und Ausfahren des Transportwagens in das Kabinengehäuse oder aus diesem größere Luftmengen aus der Außenatmosphäre in das Kabinengehäuse gelangen, und schützen darüber hinaus das Personal vor der elektromagnetischen Strahlung.
Da sich jedoch auch mit Schleusen das Eindringen von Luft, insbesondere von Sauerstoff, in den Innenraum des Kabinen- gehäuses nicht vollständig unterdrücken läßt, ist zweckmäßigerweise eine Einrichtung zur Entfernung des Sauerstoffes aus der innerhalb des Kabinengehäuses befindlichen Atmosphäre vorgesehen. Diese Einrichtung kann einen Katalysator zur katalytischen Bindung des Sauerstoffes, ein Filter zur Absorption oder auch ein Filter zur Adsorption von Sauerstoff umfassen.
Wenn das Beschichtungsmaterial zunächst noch Verhältnis- mäßig viel Lösemittel enthält, wie dies beispielsweise bei wasserbasierten Lacken der Fall ist, kann die Vorrichtung zur Entfernung des Lösemittels aus dem Material der Beschichtung eine Vorwärmzone aufweisen.
Wenn dagegen pulverförmige Materialien verarbeitet werden sollen, kann die Vorrichtung zur Angelierung dieses pulverförmigen Materials eine entsprechende Vorerwärmungs- zone besitzen.
In beiden Vorwärmzonen können die Gegenstände konvektiv, durch IR- oder Mikrowellenstrahlung oder auch in anderer Weise erwärmt werden.
Dem mindestens einen Strahler kann in Förderrichtung eine Meßstation vorgelagert sein, durch die Raumformdaten des Gegenstandes erfaßbar sind. Diese Daten können dann zur Bewegungsführung des Gegenstandes vor dem oder den Strahlern verwendet werden.
Die Meßstation kann mindestens einen optischen -Abtaster umfassen, durch den der Gegenstand zumindest in einer Richtung scannerartig abtastbar ist. Der optische Abtaster kann dabei eine Infrarotlichtquelle aufweisen.
Alternativ kann die Meßstation auch eine Videokamera und eine Einrichtung zur digitalen Bilderkennung umfassen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die von der Meßstation gewonnenen Daten in einer Steuereinrichtung speicherbar, welche diese Daten bei der nachfolgenden Bewegung des Gegenstandes an dem mindestens einen Strahler vorbei wieder ausliest und zur Steuerung der Bewegung des Gegenstandes heranzieht. Die Vermessung des Gegenstandes kann hier an einem beliebigen, dem Bestrahlungsort vorgelagerten Ort und zu einem beliebigen, dem Bestrahlungszeitpunkt vorausgehenden Zeitpunkt erfolgen.
Alternativ kann die Meßstation in unmittelbarer Nähe des mindestens einen Strahlers angeordnet und eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, welche die von der Meßstation gewonnenen Daten ohne zeitliche Verzögerung direkt zur Steuerung der Bewegung des Gegenstandes heranzieht .
Diese Meßstation kann beispielsweise eine Lichtschranke enthalten.
Unter Umständen kann auf eine Vermessung des Gegenstandes auch verzichtet werden, wenn eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, in welcher die zu einem bestimmten Typ des Gegenstandes gehörenden Raumdaten abspeicherbar und bei Bedarf aus dieser auslesbar sind.
Wenn mehrere Strahler in unregelmäßiger Anordnung vorge- sehen sind, gelingt insbesondere die Beleuchtung von
Kanten, in der Karosserietechnik "Umgriff" genannt, besser.
Die elektromagnetische Strahlung ist vorzugsweise UV-Licht oder Infrarotstrahlung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
Figur 1 perspektivisch und teilweise aufgebrochen eine Vorrichtung zur Aushärtung eines UV- Lackes auf Fahrzeugkarosserien;
Figur 2 eine -Ansicht, ähnlich der Figur 1, jedoch bei abgenommener Seitenwand eines Behälters und eines Kabinengehäuses der Vorrichtung;
Figur 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung der Figuren 1 und 2 parallel zur Translationsrichtung der FahrZeugkarosserien;
Figur 4 eine Draufsicht auf den Behälter sowie das Fördersystem der Vorrichtung der Figuren 1 bis 3; Figur 5 einen Schnitt durch die Vorrichtung der Figuren 1 bis 4 senkrecht zur Translationsrichtung der Fahrzeugkarosserien;
Figur 6 eine perspektivische Ansicht, ähnlich der Figur 1, eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Aushärtung eines UN-Lackes auf Fahrzeugkarosserien;
Figur 7 eine perspektivische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels, ähnlich der Figur 2;
Figur 8 einen Schnitt durch die Vorrichtung der Figuren 6 und 7 parallel zur Translationsrichtung der FahrZeugkarosserien;
Figur 9 eine Draufsicht auf den Behälter und das Fördersystem der Vorrichtung der Figuren 6 bis 8;
Figur 10 einen Schnitt durch die Vorrichtung der Figuren 6 bis 9 senkrecht zur Förderrichtung der Fahrzeugkarosserien;
Figur 11 schematisch eine Gesamtansicht der Vorrichtung der Figuren 1 bis 5 mit verschiedenen peripheren Einrichtunge .
Zunächst wird auf die Figuren 1 bis 5 Bezug genommen. In diesen ist der Kernbereich eines ersten Ausführungs- beispiels einer Vorrichtung dargestellt, die zum Aushärten eines UN-Lackes auf Fahrzeugkarosserien, der in einer vorangegangenen Beschichtungsstation aufgetragen wurde, mit UV-Licht dient.
Die insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Vorrichtung umfaßt einen nach oben offenen Behälter 2, der einem vom Tauchlackieren von FahrzeugkarosSerien her bekannten Lacktank ähnelt . Ein Fördersystem 3 , das weiter unten näher beschrieben wird, erstreckt sich über den Behälter 2 hinweg und ist in der Lage, die von ihm beförderten Fahrzeugkarosserien 4 in einer Weise in den Behälter 2 "einzutauchen" und in diesem zu bewegen, die ebenfalls weiter unten näher beschrieben wird.
Der im wesentlichen quaderförmige Behälter 2 enthält in seiner Bodenfläche 5 ebenso wie in den parallel zu der Förderrichtung des Fördersystemes 3, die durch den Pfeil 7 gekennzeichnet ist, verlaufenden Seitenwänden 8 und 9 sowie in den hierzu senkrecht verlaufenden Stirn- wänden 10 und 11 eine Vielzahl von UN-Strahlern 12.
Die Lichtaustrittsflächen der Strahler 12 sind zum Inneren des Behälters 2 gerichtet und durch ein IR-Filter abgedeckt, sodaß von den UN-Strahlern 12 erzeugte Wärmestrahlung nicht in das Innere des Behälters 2 gelangen kann.
Jedem UN-Strahler 12 wird über eine Leitung 14, von denen in den Figuren zu deren Entlastung nur eine dargestellt ist, gasförmiges Kohlendioxid zugeführt. Dieses Kohlendioxid umspült die im Betrieb heiß werdenden Teile der UN-Strahler 12 und tritt sodann an der Innenseite des Bodens 5 sowie der Wände 8, 9, 10, 11 des Behälters 2 aus. Das gasförmige Kohlendioxid, das schwerer als Luft ist, füllt auf diese Weise den Innenraum des Behälters 2 von unten nach oben aus . Die Menge des über die Leitungen 14 zugeführten gasförmigen Kohlendioxids steht mit der Menge des Kohlendioxids, das an der offenen Oberseite des Behälters 2 entweicht und sodann aus der Vorrichtung 1 in weiter unten erläuterter Weise abgeführt wird, in einem dynamischen Gleichgewicht. Das Fördersystem 3 ist ähnlich aufgebaut wie dasjenige, das in der oben erwähnten DE 201 05 676 Ul beschrieben ist, auf welche ergänzend Bezug genommen wird. Es umfaßt zwei Laufflächen 15, 16, die sich beidseits des Behälters 2 parallel zur Fδrderrichtung 7 erstrecken und auf denen eine Vielzahl von Transportwagen 18 verfahrbar ist. Jeder dieser Transportwagen 18 besitzt zwei Längstraversen 19, 20, an deren Unterseite jeweils Räder 21 um eine horizontale Achse drehbar gelagert sind. Zusätzlich sind die Räder 21 mit Hilfe eines im einzelnen nicht dargestellten Drehschemels um eine vertikale Achse verdrehbar, so daß die Ausrichtung der Räder 21 gegenüber den jeweiligen Längstraversen 19, 20 verändert werden kann.
Die Räder 21 rollen auf den erwähnten Laufflächen 15, 16 und werden von diesen mittels eines formschlüssigen Eingriffes, dessen Details der DE 201 05 676 Ul entnommen werden können, geführt. Der Transportwagen 18 wird mit Hilfe eines Friktionsantriebes, der ebenfalls der oben genannten Druckschrift zu entnehmen ist und an jeder
Längstraverse 19, 20 einen Antriebsmotor 22 umfaßt, frei programmierbar entlang der Laufflächen 15, 16 bewegt, kann also unabhängig von allen anderen im selben Fördersystem 3 befindlichen Transportwagen 18 beschleunigt, verzögert, mit konstanter Geschwindigkeit gefahren oder auch angehalten werden.
Die beiden Längstraversen 19, 20 des Transportwagens
18 sind über eine Schwenkwelle 23 miteinander verbunden, die mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht erkennbaren
Antriebsmotors unabhängig von der Translationsbewegung des Transportwagens 18 verdreht werden kann. An der Schwenkwelle 23 sind die ersten Enden zweier Schwenkarme 24 starr befestigt, die jeweils in der Nähe einer Längstraverse 19, 20, parallel zu dieser etwas nach innen versetzt, verlaufen.
An den gegenüberliegenden Enden der Schwenkarme 24 sind zwei Streben 25 eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichneten Halterungsgestelles angelenkt, an dem die Fahrzeugkarosserie 4 dann, gegebenenfalls gemeinsam mit einem die Fahrzeugkarosserie 4 tragenden Skid, befestigt ist. Die Gelenkachsen, über welche die Schwenkarme 24 mit den Streben 25 des Halterungsgestelles 26 verbunden sind, sind motorisch in einer in der Zeichnung nicht erkennbaren Weise angetrieben, so daß der Winkel zwischen den Schwenkarmen 24 und den Streben 25 des Halterungsgestelles 26 unabhängig von der Verschwenkung der Schwenkarme 24 um die Schwenkwelle 23 und unabhängig von der Translationsbewegung des Transportwagens 18 in Förderrichtung 7 verändert werden kann.
Die Oberseite des Behälters 2 ist durch ein Kabinengehäuse 27 abgedeckt, das Glas-Seitenwände 28 und eine Dach- konstruktion 29 aufweist. Das Glas, aus dem die Seitenwände 28 gebildet sind, ist selbstverständlich für UN- Licht undurchlässig.
Die Dachkonstruktion 29 ist mit verschiedenen parallel zur Förderrichtung 7 verlaufenden Hohlräumen 30 versehen, über welche dem Innenraum des Kabinengehäuse 27 konditio- niertes Gas zugeführt werden kann und aus dem Innenraum des Kabinengehäuses 27 Gas einschließlich des aus dem Behälter 2 entweichendes Kohlendioxids und gegebenenfalls Ozons kontrolliert abgeführt werden kann.
Der Boden 5 sowie die Wände 8, 9, 10, 11 des Behälters 2 sind dort, wo sie nicht von den Austrittsflächen der UN-Strahler 12 belegt sind, durch eine reflektierende Alu- miniumfolie abgedeckt, die zusätzlich beispielsweise durch Knittern oder durch sonstige unregelmäßige Erhebungen uneben gemacht wurde .
Die oben beschriebene Vorrichtung 1 arbeitet wie folgt :
Im Betrieb sind die UN-Strahler 12 in Funktion, so daß der gesamte Innenraum des Behälters 2 mit UN-Licht besetzt ist, das durch die an den Innenflächen der Behälterwände 8 bis 11 sowie des Behälterbodens 5 angebrachte zerknit- terte Aluminiumfolie zusätzlich in die unterschiedlichsten Richtungen reflektiert und auf diese Weise vergleichmäßigt wird. Die UN-Strahler 12 sind durch das über die Leitungen 14 zugeführte gasförmige Kohlendioxid gekühlt . Das auf diese Weise nur unwesentlich vorgewärmte Kohlen- dioxidgas tritt in der oben schon geschilderten Weise in den Behälter 2 ein und füllt diesen von unten nach oben auf. Das an der Oberseite aus dem Behälter 2 austretende Kohlendioxid, das in geringfügigem Ausmaße mit Ausgasungen aus dem auf der Fahrzeugkarosserie 4 aus- härtenden Lack sowie Ozon gemischt sein kann, gelangt in den Innenraum der Kabine 27 und wird von dort über einen der Hohlräume 30 in der Dachkonstruktion 29 abgesaugt . Eine Absaugung kann auch unmittelbar an dem oberen Rand der Wände 8 bis 11 des Behälters 2 erfolgen.
Die Fahrzeugkarosserien 4 werden jeweils einzeln mit Hilfe eines Transportwagens 18 in Figur 2 von links unten dem Behälter 2 durchgeführt . Sie werden sodann mit Hilfe einer Bewegungskurve , die durch gleichzeitige Translationsbewegung des Wagens 18, Schwenkbewegung der Schwenkarme 24 und Schwenkbewegung der Streben 25 individuell angepaßt werden kann, in den Innenraum des Behälters 2 eingeführt und dabei in das dort befindliche Kohlendioxidgas eingetaucht . Dieses Kohlendioxidgas dient als Schutzgas und verhindert, daß Luft und insbeson- dere der in dieser enthaltene Sauerstoff in den Innenraum des Behälters 2 eintritt und dort Ozon bildet . Diese Luft bzw. der in ihr enthaltene Sauerstoff wäre auch bei der Polymerisationsreaktion innerhalb des Lackes, der sich auf der Fahrzeugkarosserie 4 befindet, schädlich. Das
Kohlendioxidgas dagegen fördert die genannte Polymerisationsreaktion, die nunmehr unter dem Einfluß des von den UN-Strahlern 12 ausgesandten UN-Lichtes in sehr kurzer Zeit stattfinden kann.
Die Fahrzeugkarosserie 4 weist ersichtlich in allen drei Raumrichtungen stark gekrümmte Flächen auf. Um sicherzustellen, daß allen Flächenbereiche beim Durchgang durch die Vorrichtung etwa von derselben UN-Bestrahlung getroffen werden, wird die Fahrzeugkarosserie 4 mit Hilfe der
Schwenkarme 24 und des Halterungsgestells 26 entsprechend verschwenkt. Dies kann bei stillstehender Translationsbewegung des Transportwagens 18 oder auch während einer Translationsbewegung sowohl in Richtung des Pfeiles 7 als auch entgegengesetzt zu diesem erfolgen.
Soll UN-Lack, der sich an Innenflächen der Fahrzeugkaros- serie 4 befindet und von außen her durch die UV-Strahler 12 nicht erreichbar ist, ausgehärtet werden, kann ein zusätz- licher UV-Strahler 12 eingesetzt werden, der sich an einem beweglichen, in den Innenraum der Fahrzeugkarosserie 4 einführbaren Arm befindet .
Ist der Polymerisationsvorgang abgeschlossen, wird die Fahrzeugkarosserie 4 in der Nähe der in Bewegungsrichtung
7 hinten liegenden Stirnwand 11 des Behälters 2 in einer entsprechend angepaßten Bewegungskurve aus dem Behälter 2 herausgehoben, wie dies in der DE 201 05 676 Ul beschrieben ist. In den Figuren 6 bis 10 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 101 dargestellt, mit welcher der auf einer Fahrzeugkarosserie 104 aufgebrachte UN-Lack unter der Einwirkung von UV-Licht ausgehärtet werden kann. Diese Vorrichtung 101 ähnelt stark der Vorrichtung 1 der Figuren 1 bis 5; entsprechende Teile sind daher mit denselben Bezugzeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet.
Die Vorrichtung 101 enthält einen nach oben offenen Behälter 102, ein Fördersystem 103 mit einer Vielzahl von Transportwagen 118 sowie ein Kabinengehäuse 127, welche den Behälter 102 überdeckt. Insofern stimmen die Verhältnisse bei den beiden Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 1 bzw. 101 identisch überein.
Anders als beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 5 befinden sich jedoch im Boden 105 sowie in den Seitenwänden 108 bis 111 des Behälters 102 keine UN-Strahler . Statt dessen ist etwa in der Mitte des Behälters 102, in Förder- richtung 107 gesehen, eine U-förmige Anordnung aus UN- Strahlern 112 vorgesehen. Die Basis dieses "U" wird von mindestens einem sich etwa in horizontaler Richtung senkrecht zur Fδrderrichtung 107 erstreckenden "linienhaf- ten" UN-Strahler 112 gebildet; die beiden Schenkel des "U" werden in ähnlicher Weise jeweils durch mindestens einen etwa vertikal verlaufenden, "linienhaften" UN- Strahler 112 gebildet .
Der Behälter 102 weist eine etwas größere Länge als der Behälter 2 des Ausführungsbeispieles der Figuren 1 bis 5 auf. Auch der Innenraum des Behälters 102 wird mit gasförmigem Kohlendioxid ausgefüllt, das als Kühlgas für die UN-Strahler 112 aber auch an anderer Stelle zugeführt werden kann. Die Funktionsweise des in den Figuren 6 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispieles ist wie folgt :
Die mit UN-Lack beschichteten FahrzeugkarosSerien 104 werden mit Hilfe der Transportwagen 118 in Figur 6 von links unten kommend über den Behälter 102 gefahren und sodann in der Nähe der in Förderrichtung 107 vorderen Stirnwand 110 auf einer entsprechend angepaßten Bewegungs- kurve in den Behälter 2 eingebracht . Sodann bewegt sich der Transportwagen 18 in Richtung der Pfeile 107, wobei die Fahrzeugkarosserie 104 zwischen den beiden vertikalen Schenkeln der U-förmigen Anordnung aus UV-Strahlern 112 hindurch und über die Basis dieses U hinweggeführt wird. Durch entsprechende Verschwenkungen der Schwenkarme 124 sowie der Streben 125 des Halterungsgestells 126 wird darauf geachtet, daß die im Strahlungsbereich des horizontal verlaufenden UV-Strahlers 112 liegenden Flächen von diesem UV-Strahler 112 beim "Vorbeilauf" etwa denselben Abstand besitzen und daß die von diesem UV-Strahler 112 ausgesandte UV-Strahlung etwa unter einem rechten Winkel auf den fraglichen Oberflächenbereich gerichtet ist. Hierdurch wird die gewünschte etwa konstante Bestrahlung aller Oberflächenbereiche sichergestellt. Bei Bedarf kann die Translationsbewegung des Transportwagens 118 dabei auch unterbrochen oder umgekehrt werden, so daß einzelne Oberflächenbereiche länger bestrahlt werden als andere.
Nach dem Durchgang der Fahrzeugkarosserie 104 durch die U-förmige Anordnung aus Strahlern 112 ist die Polymerisa- tionsreaktion im wesentlichen abgeschlossen.
Figur 11 zeigt die oben anhand der Figuren 1 bis 5 beschriebene Vorrichtung 1 schematisch in Ihrer Gesamtheit mit verschiedenen peripheren Einrichtungen 40, 50, 60, 70, 80 und 90. Wieder zu erkennen ist das Fördersystem 3 mit den einzelnen Transportwagen 18, auf denen die Fahrzeugkarosserien 4 in Richtung der Pfeile 7 translatorisch bewegt werden. Diese Bewegung kann diskontinuierlich erfolgen, wobei auch Rückwärtsbewegungen nicht ausgeschlos- sen sind.
Die Transportwagen 18 durchlaufen zunächst eine Vorwärmstation 40, die im dargestellten Ausführungsbeispiel heiß- luftbeheizt ist. Alternativ kommt eine Beheizung durch IR-Strahler oder Mikrowellen in Frage. Die Vorwärmstation 40 kann je nach Art des Beschichtungsmaterials unterschiedliche Funktionen ausführen: Handelt es sich bei diesem Material um Lösemittel-basierte Stoffe, beispielsweise um Wasserlack, werden hier die Lösemittel weitestgehend entfernt. Handelt es sich um Pulvermaterial, dient die Vorwärmstation 40 dazu, das Pulver anzugelieren und auf diese Weise bereit zur Polymerisationsreaktion zu mache .
Die Transportwagen 18 mit den Fahrzeugkarosserien 4 gelangen sodann zu einer Einlaßschleuse 50, welche dem oben beschriebenen Vorrichtungsteil, in welchem die Bestrahlung mit UN-Licht stattfindet, vorgeschaltet ist. Die Einlaßschleuse 50 ist eine Doppelschleuse mit zwei beweg- liehen Toren 51 und 52. Die Fahrzeugkarosserien 4 werden zunächst bei geöffnetem Tor 51 und geschlossenem Tor 52 in die Schleuse 50 eingefahren. Innerhalb der Schleuse 50 befindet sich eine optische Scaneinrichtung 55, mit welcher die Kontur der Fahrzeugkarosserie 4 abgetastet wird. Die hierbei gewonnen Raumformdaten werden einer
Steuerung 56 zugeleitet und dort zunächst gespeichert.
Sodann wird das Tor 51 geschlossen, das Tor 52 geöffnet und die Fahrzeugkarosserie 4 weiter in den Innenraum des Kabinengehäuses 27 eingebracht. Dort wird die Fahrzeugka- rosserie 4, wie oben beschrieben, unter Verschwenken der Arme 24 und des Halterungsgestelles 26 in den Behälter 2 eingebracht, der mit Kohlendioxidgas aus einer Kohlendioxid- Versorgungsquelle 60 gefüllt ist. Die Fahrzeugkarosserie 4 bewegt sich in dem Behälter 2 an einer Vielzahl von UV- Strahlern 12 vorbei, von denen nur einer in Figur 11 gezeigt ist. Die Bewegungsführung erfolgt durch die oben erwähnte Steuerung nach den durch die Scaneinrichtung 55 gewonnenen Daten.
Statt der Scaneinrichtung 55 kann die Bewegungsführung der Fahrzeugkarosserie 4 im Behälter 2 auch nach Karosseriedaten erfolgen, die in der Steuerung 56 abgespeichert sind. Es ist dann nur eine Leseeinrichtung erforder- lieh, welche den Typ der in den Behälter 2 gerade einlaufenden Fahrzeugkarosserie 4 erkennt und die diesem zugeordneten Raumformdaten abruft. Die Scaneinrichtung 55 kann in diesem falle zusätzlich als Kontrolle eingesetzt werden.
Die Fahrzeugkarosserie 4 verläßt den Behälter 2 erneut unter Verschwenken der Arme 24 und des Halterungsgestelles 26 und gelangt sodann zu einem ersten beweglichen Tor 71 einer Auslaßschleuse 70, deren zweites bewegliches Tor 72 zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist. Durch das geöffnete Tor 71 fährt der Transportwagen 18 mit der Fahrzeugkarosserie 4 in den Innenraum der Auslaßschleuse 70 ein. Sodann wird das innere bewegliche Tor 71 geschlossen und das äußere bewegliche Tor 72 geöffnet.
Die aus der Auslaßschleuse 70 ausfahrende Fahrzeugkaros- serie 4 gelangt in eine Nachwärmzone 80, in welcher die Beschichtung der Fahrzeugkarosserie 4 für eine gewisse Zeit auf einer erhöhten Temperatur gehalten und dabei stabilisiert wird. Sodann verläßt der Transportwagen 18 mit der Fahrzeugkarosserie 4 die Vorrichtung 1. An geeigneter Stelle werden die Fahrzeugkarosserien 4 von den Transportwagen 18 abgenommen und der weiteren Verwendung zugeführt, während die Transportwagen 18 auf einem nicht dargestellten Wege an diejenige Stelle zurückgebracht werden, an der sie mit frisch beschichteten Fahrzeugkarosserien 4 erneut beladen und wiederum in die in Figur 11 dargestellte Vorrichtung 1 , von links her kommend, eingefahren werden.
Die Schleusen 50 und 70 dienen neben dem Schutz der Bedienungspersonen vor UV-Licht dazu, das Eindringen von Luft in den Innenraum des Kabinengehäuses 27 möglichst weitgehend zu unterbinden, da der in der Luft enthaltene Sauerstoff durch die UN-Strahlung, die im Innenraum des Kabinengehäuses 27 vorliegt, zu schädlichem Ozon umgewandelt würde. Vollständig läßt sich der Eintrag von Luft und damit von Sauerstoff durch die Schleusen 50 und 70 jedoch nicht verhindern. Aus diesem Grunde ' ist eine Einrichtung 90 vorgesehen, welche der Entfernung von eingebrachtem Sauerstoff dient . Hierzu wird dem Innenraum des Kabinengehäuses 27 über eine Leitung 91 ständig Gas entnommen und beispielsweise über einen in der Einrichtung 90 geführten Katalysator geführt, der den Sauer- stoff katalytisch entfernt. Ein Teil dieses Gases wird über die Leitung 92 wieder ins Innere des Kabinengehäuses 27 zurückgegeben, während ein anderer Teil über eine Leitung 93 in die Außenatmosphäre entlassen wird. Statt eines Katalysators kann die Einrichtung 90 ein Sauerstoff-adsorbierendes oder Sauerstoff-absorbierendes Filter enthalten.
Die Meßstation zur Ermittlung der Raumdaten umfaßt bei einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungs- beispiel eine Videokamera mit einer digitalen Bilderkennungseinrichtung.
Die oben als "Strahler" bezeichneten Komponenten können aus einer Vielzahl einzelner linearer oder annähernd punktfömiger Lichtquellen zusammengesetzt sein.
Die obigen Ausführungsbeispiele werden zum Aushärten von Lacken unter UV-Licht eingesetzt. Sie lassen sich aber auch bei solchen Lacken verwenden, die unter Wärmeeinwirkung, insbesondere in einer Inertgasatmosphäre, also beispielsweise in einer CO - oder Stickstoffatmosphäre, aushärten. Es brauchen dann im wesentlichen nur die beschriebenen UN-Strahler durch IR-Strahler ersetzt zu werden. Andere mit dem Wechsel der elektromagnetischen Strahlung verbundene konstruktive Anpassungen sind dem Fachmann bekannt und brauchen hier nicht näher erläutert zu werden.

Claims

Pa t ent ansprüche
1. Vorrichtung zur Aushärtung einer aus einem Material, das unter elektromagnetischer Strahlung aushärtet, insbesondere aus einem UN-Lack oder aus einem thermisch aushärtenden Lack, bestehenden Beschichtung eines Gegen- Standes, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie, mit
a) mindestens einem elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahler,-
b) einem Fördersystem, welches den Gegenstand in die Nähe des Strahlers und von diesem wieder wegführt;
dadurch gekennzeichnet, daß
das Fördersystem (3; 103) umfaßt:
c) mindestens einen Transportwagen (18; 118), der auf mindestens einer Lauffläche (15, 16; 115, 116) translatorisch verfahrbar ist und aufweist: ca) einen Antriebsmotor (22; 122) für die Translationsbewegung; cb) ein Halterungsgestell (26; 126) , an welchem der ' Gegenstand (4; 104) befestigbar ist und das um eine quer zur Richtung der Translationsbewegung verlaufende Dreh- oder Schwenkachse unabhängig von der Translationsbewegung verdreh- oder verschwenkbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportwagen (18; 118) mindestens einen
Arm (24; 124) aufweist, an dessen äußerem Ende das Halterungsgestell (26; 126) verdreh- oder verschwenkbar ange- bracht ist und der an seinem gegenüberliegenden, inneren Ende um eine zweite Dreh- oder Schwenkachse (23; 123) verdreh- oder verschwenkbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Transportwagen (18; 118) auf zwei parallelen Laufflächen (15, 16; 115, 116) verfahrbar ist .
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zur Transportebene des Fördersystems (3; 103) hin offenen Behälter (2; 102) aufweist, in dessen Innenraum der Gegenstand (4; 104) unter einer Verdrehung oder Verschwenkung des Halterungsgestells (26; 126) einführbar ist und dessen Innenraum von mindestens einem Strahler (12; 112) mit elektromagnetischer Strahlung beaufschlagbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strahler (12) in eine Wand (8 bis 11) oder den Boden (5) des Behälters (2) eingebaut ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den gegenüberliegenden, parallel zur Translationsbewegung der Gegenstände (4) verlaufenden Seitenwänden (8, 9) und mindestens in einer der beiden senkrecht zur Translationsbewegung der Gegenstände (4) verlaufenden Stirnwände (10, 11) oder dem Boden (5) des Behälters (2) mindestens ein Strahler (12) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an allen Wänden (8 bis 11) und in dem Boden (5) des Behälters (2) eine Vielzahl von Strahlern (12) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strahler (112) in einer U-förmigen Anordnung mit zwei im wesentlichen vertikalen Schenkeln und einer im wesentlichen horizontalen Basis vorgesehen sind.
9 . Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die annähernd vertikalen Schenkel der U-förmigen
Anordnung aus Strahlern (112) an den Verlauf der Seitenkontur der Gegenstände (104) angepaßt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die annähernd vertikalen Schenkel der U-förmigen
Anordnung aus Strahlern (112) segmentiert und die Segmente gegeneinander verstellbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis der U-förmigen Anordnung aus Strahlern (112) an den Verlauf der Kontur der Gegenstände (104) angepaßt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis der U-förmigen Anordnung aus Strahlern (112) segmentiert ist und die Segmente gegeneinander verstellbar sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Innenraum des Behälters
(2; 102) ein Schutzgas zuführbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas schwerer als Luft, insbesondere Kohlendioxid, ist und der Behälter (2; 102) nach oben offen ist.
15. Vorrichtung nach -Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas leichter als Luft, insbesondere Helium, ist und daß der Behälter (2; 102) als nach unten offene Haube ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas zugleich Kühlgas für die Strahler (12; 112) ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche das Schutzgas gegen den vom Strahler (12; 112) beaufschlagten Oberflächenbereich des Gegenstands (4; 104) richtet .
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche den Gegenstand vor Eintritt in das Strahlungsfeld des Strahlers oder die Schutzgasatmosphäre mit einem gerichteten Schutzgasström abbläst.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Strahler
(12; 112) auf der dem Gegenstand (4; 104) abgewandten Seite ein beweglicher Reflektor zugeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2; 102) mit einer reflektierenden Schicht ausgekleider ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht aus Aluminiumfolie besteht .
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolie eine Vielzahl von Unebenheiten aufweist, beispielsweise zerknittert ist.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Kabinengehäuse (27; 127) aufweist, das ein unkontrolliertes Austreten von Gasen und von elektromagnetischer Strahlung unterbindet
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß am Ein- und am Auslaß des Kabinengehäuses (27) jeweils eine Schleuse (50, 70) für den Transportwagen (18) vorgesehen ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (90) zur Entfernung des Sauerstoffes aus der innerhalb des Kabinengehäuses (27) befindlichen Atmosphäre vorgesehen ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Entfernung des Sauerstoffes einen Katalysator zur katalytischen Bindung des Sauerstoffs aufweist .
27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Entfernung des Sauerstoffes ein Filter zur Absorption von Sauerstoff aufweist .
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Entfernung des Sauerstoffes ein Filter zur Adsorption von Sauerstoff aufweist.
29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Entfernung von Lösemittel aus dem Material der Beschichtung eine Vorwärmzone (40) aufweist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Angelierung von pulverfδrmigem Material der Beschichtung eine Vorwärmzone (40) aufweist.
31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem mindestens einen Strahler (12) in Förderrichtung eine Meßstation (55) vorgelagert ist, durch die Raumformdaten des Gegenstandes (4) erfaßbar sind.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstation (55) mindestens einen optischen Abtaster umfaßt, durch den der Gegenstand (4) in mindestens einer Raumrichtung scannerartig abtastbar ist.
3'3. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Abtaster eine Infrarotlichtquelle umfaßt .
34. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstation (55) eine Videokamera und eine -Einrichtung zur digitalen Bilderkennung unfaßt .
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Meßstation (55) gewonnenen Daten in einer Steuereinrichtung (56) speicherbar sind, welche diese Daten bei der nachfolgenden Bewegung des Gegenstandes (4) an dem mindestens einen Strahler (12) vorbei wieder ausliest und zur Steuerung der Bewegung des Gegenstandes (4) heranzieht.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstation in unmittelbarer Nähe des mindestens einen Strahlers angeordnet und eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche die von der Meßstation gewonnenen Daten ohne zeitliche Verzögerung direkt zur Steuerung der Bewegung des Gegenstandes heranzieht .
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstation mindestens eine Lichtschranke umfaßt .
38. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, in welcher die zu einem bestimmten Typ von Gegenstand gehörenden Raumformdaten abspeicherbar und bei Bedarf aus diesem abrufbar sind.
39. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strahler in unregelmäßiger Anordnung vorgesehen sind.
40. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische
Strahlung UV-Licht ist .
41. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung IR-Strahlung ist.
EP04740906A 2003-07-24 2004-07-10 Vorrichtung zur aushärtung einer aus einem material, das unter elektromagnetischer strahlung aushärtet, insbesondere aus einem uv-lack oder thermisch aushärtendem lack bestehenden beschichtung eines gegenstandes Withdrawn EP1651359A2 (de)

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