WO2005011878A2 - Vorrichtung 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 - Google Patents

Vorrichtung 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 Download PDF

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Eisenmann Maschinenbau Gmbh & Co. Kg
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    • F26B21/14—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects using gases or vapours other than air or steam, e.g. inert gases
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    • F26B15/10—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions
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    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • Device for curing a coating of an object consisting of a material that cures under electromagnetic radiation, in particular a UV lacquer or a thermosetting lacquer
  • 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 a UV lacquer or a thermosetting lacquer
  • Varnishes that cure under UV light have hitherto been used mainly for painting sensitive objects, for example wood or plastic.
  • These varnishes comes into play in particular that they 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 other advantages which this coating method now interesting for use in other areas. This is particularly the short curing time, which is reflected in a reduction in the length of the system, particularly in coating processes that work in a continuous process. This is associated with enormous cost savings.
  • the device with which the gases to be introduced into the interior of the device are conditioned can be downsized, which also contributes to cost savings.
  • 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.
  • coatings have recently been developed which cure when exposed to heat in an inert gas atmosphere and form very hard surfaces.
  • the heat can be supplied in various ways, for example by convection or by infrared emitters. In the latter case, there are similar problems as described above for the use of UN radiators. In particular, all surface areas of the object to be painted should 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.
  • This object is achieved in that the spatial position of the at least one radiator or a reflector assigned to it can be changed by a motor.
  • the changeability of the spatial position of the at least one radiator or of a reflector assigned to it allows the position of the radiation sources, which in this context also means a reflector is to be adapted to the spatial shape of the coated object in such a way that even complicated three-dimensional surfaces are uniformly exposed to a radiation quantity and a radiation intensity, as are required for the hardening of the material.
  • Complete hardening only occurs 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.
  • the spatial position of the radiator (s) or associated reflectors is preferably automatically tracked according to the outer contours of the object. This makes it possible in a simple manner to cure all surface areas of the object in question in the area of action of the electromagnetic radiation uniformly and completely.
  • a first radiator preferably extends within a plane which runs essentially parallel to a transport plane of the conveyor system, the first Radiator can be moved in a direction perpendicular to the transport plane by motor.
  • Numerous objects to be coated such as bodies of minibuses, have at least approximately parallel flat side surfaces, while a boundary surface facing away from the transport plane is more contoured and therefore uneven. If in such a case the parallel side surfaces of the object are also coated and therefore have to be cured, the device preferably comprises at least two further emitters which are arranged on both sides of a conveyor path of the conveyor system.
  • the at least two further emitters can be moved by motor in directions perpendicular to a conveying direction of the conveying system. In this way, the distance between the side surfaces of the object and the at least two further emitters can be changed automatically while the object is being passed between the emitters.
  • the at least two further emitters can each be tilted or pivoted by a motor about an axis parallel to the conveying direction.
  • the easiest way to arrange the emitters within the device is to attach them to a portal scaffold that bridges over a conveyor section of the conveyor system. In this way, a similar arrangement is achieved as is known, for example, from car washes.
  • the device can also be controlled manually if an operator observes the object while driving past the at least one emitter.
  • the device comprises a control by means of which the spatial position of the at least one radiator or the reflector assigned to it can be automatically adapted to the contours of the object.
  • the control enables the spatial position of the at least one emitter or the reflector assigned to it to be changed such that during a conveying movement of the object past the at least one emitter, the amount of electromagnetic radiation and the intensity of each incident on the material and their intensity, which can be predetermined, for Curing does not fall below the required threshold values.
  • This amount is referred to as radiation in photometry and is given in units of Ws / m 2 or J / cm 2 .
  • the required radiation is a few J / cm 2 . Since a slight "overexposure" of the coating generally does not harm it, this control criterion suffices to cure the entire surface uniformly.
  • the control can change the spatial position of the at least one radiator or a reflector assigned to it in the manner described above, the spatial shape data of the object must be known to it.
  • This spatial shape data can be made available, for example, by a higher-level data processing system.
  • the control can also include a memory for storing spatial shape data of the object, so that this data is also available locally.
  • a measuring station can be provided upstream of the at least one emitter in the conveying direction, possibly also directly, by means of which the spatial shape data of the object can be recorded.
  • the measuring station comprises only one or more light barriers, which are preferably arranged in the immediate vicinity of the at least one emitter and interact with the control. If the object to be irradiated interrupts a light barrier, a corresponding evasive movement of the emitter concerned is triggered, as is similarly known from car washing or collision protection systems.
  • the measuring station then has a video camera and a device for digital image recognition.
  • the measuring station has at least one optical scanner, which can contain, for example, an infrared light source, through which the object can be scanned in at least one direction.
  • optical scanner which can contain, for example, an infrared light source, through which the object can be scanned in at least one direction.
  • the device has an at least approximately gas-tight housing which is impermeable to electromagnetic radiation, in the interior of which the object can be inserted and in which the at least one radiator is arranged.
  • This housing ensures that there is no electromagnetic radiation in the lateral direction and no gases can escape, which is necessary for the operating personnel for health reasons.
  • a protective gas can be supplied to the interior of the housing.
  • the protective gas has the primary function of preventing the presence of oxygen in the radiation area of the radiators, since this oxygen could be converted into harmful ozone, in particular under the influence of UV light, and is also harmful in the polymerization reaction.
  • the protective gas can be heavier than air, especially carbon dioxide, or lighter than air, especially helium.
  • At least one inlet can also be aligned in such a way that the protective gas emerging from the inlet is directed directly onto the currently irradiated surface. In this way it is ensured that the proportion of undesirable foreign gases is very low at the reaction site where the electromagnetic radiation causes the curing.
  • the housing can be close to the at least one radiator on its inner surfaces with a reflective Layer. This allows spotlights with lower power to be used.
  • the reflective effect is enhanced by the fact that the layer has a large number of unevenness. Under these circumstances, the reflections take place at very different angles, as a result of which undesired radiation bundles are avoided.
  • the reflective layer consists of aluminum foil. This has a very good reflectivity for electromagnetic radiation and is available inexpensively.
  • an aluminum foil can be easily crumpled, as a result of which the unevenness described above can be achieved in a simple manner.
  • a container which is open to a transport plane and which can be filled with the protective gas can also be arranged in the housing. If the container is open at the top, the shielding gas should be heavier than air; lighter when the hood-like container is open at the bottom. Whether a container that is open upwards or downwards is preferable in individual cases also depends on the type of conveyor system used. In the case of overhead conveyors, for example, a container open at the top will be cheaper, since the object can then be introduced into the container from above relatively easily.
  • a lock can be provided for the introduction and removal of the object. These locks prevent larger quantities of air from the outside atmosphere from entering the housing when the object is being introduced into and removed from the housing. In addition, the locks protect operators from harmful radiation, such as UV light.
  • 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 shape of a reflector assigned to this radiator can also be used to change the beam. bundling can be changeable.
  • a reflector can be constructed, for example, from several reflecting segments that can be adjusted individually.
  • 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 device for removing the solvent from the material of the coating can have a preheating zone.
  • the device for gelling this powdery material can have a corresponding preheating zone.
  • the device for completing the curing can have a post-heating zone.
  • the electromagnetic radiation is preferably UV light or infrared radiation.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified and not to scale longitudinal section through a device for curing a UV lacquer on vehicle bodies
  • FIG. 2 shows a portal frame of the device shown in FIG. 1 in a front view
  • Figure 3 shows a UV lamp with an associated reflector in a cross section.
  • FIG. 1 shows a device for curing UV lacquers in a greatly simplified longitudinal section, which is not to scale, and is designated overall by 10.
  • the curing device 10 shown as an example is part of a painting system which is intended to apply a multi-layer coating to pre-assembled vehicle bodies 12.
  • the curing device comprises a known conveyor system for the vehicle bodies 12, which in the exemplary embodiment shown comprises a roller conveyor 14, skid carriers 16 placed thereon, and a first lifting table 18 and a second lifting table 20.
  • the vehicle bodies 12 of the hardening device 10 supplied and transported through the individual stations of the curing device 10. These stations are a preheating zone 22, a measuring station 19, an irradiation tunnel 24 and a post-heating zone 26.
  • the preheating zone 22 and the post-heating zone 26 each contain heating devices, indicated by 28 and 30, respectively, which are designed as hot air heaters, by means of which the temperature in the preheating zone 22 and the post-heating zone 26 can be increased. Alternatively, heating by IR emitters or with the help of a magnetron can be used to generate microwaves.
  • the preheating zone 22 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 zone 22 serves to gel the powder and in this way prepare it for the polymerization reaction.
  • the radiation tunnel 24 is a largely sealed air and UV light cabin, the interior 32 of which is only accessible to the vehicle bodies 12 via an inlet lock 34 and an outlet lock 36.
  • the inlet lock 34 and the outlet lock 36 are each designed as double locks with two movable roller doors 341, 342 and 361, 362, respectively.
  • the interior 32 of the irradiation tunnel 24 can be filled with a protective gas, which is stored in a gas container 38 and can be introduced into the interior 32 via a line 40 opening into the bottom of the interior 32.
  • the protective gas is carbon dioxide. Since gaseous carbon dioxide is heavier than air, it completely fills the interior 32 of the radiation tunnel 24 from bottom to top. If a gas that is lighter than air, e.g. B. helium, the protective gas should preferably be introduced into the interior 32 from above.
  • the amount of the protective gas supplied via the lines 14 is in dynamic equilibrium with the amount of the protective gas which escapes, inter alia, via the inlet and outlet locks 34 and 36.
  • the interior 32 is connected to a regeneration circuit 42, with which oxygen can be removed from the atmosphere contained in the interior 32.
  • FIG. 2 shows the portal scaffold 44 with UV lamps attached to it in a highly schematic front view.
  • the portal frame 44 spans the roller conveyor 14 in a bridge-like manner, on which the skid carriers 16 with the vehicle bodies 12 fastened thereon can be guided through the portal frame 44.
  • the roof radiator 46, a pair of lower side radiators 48a, 48b arranged on both sides of the roller conveyor 14 and a pair of upper side radiators 52a, 52b arranged on both sides of the roller conveyor 14 are fastened to the portal frame 44.
  • the roof emitter 46 and the four side emitters 48a, 48b and 52a, 52b each contain a rod-shaped light source 53, to which a reflector 55 arranged behind them is assigned.
  • the spatial position of the lower side radiators 48a, 48b and the upper side radiators 52a, 52b can be changed in a wide variety of ways with the aid of servomotors (not shown). This will be explained using the example of the lower emitter 48b shown on the right.
  • This side emitter 48b can be adjusted both in the vertical direction, ie in the direction of the double arrow 54, and parallel to the transverse axis of the vehicle body 12, ie in the direction of the double arrow 56.
  • the side emitter 48b can be pivoted about an axis parallel to the conveying direction, which is indicated by a double arrow 58.
  • the roof radiator 46 can be moved in the vertical direction (arrow 62) and can also be rotated about an axis 64, as indicated by double arrows 66.
  • the lateral suspensions of the roof radiator 46 are held in vertically running slot-like guides and are suspended from belts 68a, 68b on a shaft 70 which extends over the entire width of the portal 4.
  • the shaft 70 can be set in rotation about its longitudinal axis via a drive 72, as a result of which the belts 68a, 68b can be rolled up or unrolled and their length can thereby be changed.
  • the roof radiator 46 lowers accordingly or moves upwards.
  • a roof radiator divided into two or more individual segments can also be provided.
  • a roof radiator divided into two or more individual segments can also be provided.
  • UV lacquer which is located on the inner surfaces of the vehicle body 12 and cannot be reached from the outside by the UV lamps 46, 48a, 48b, 52a, 52b, is to be cured
  • an additional UV lamp can be used , which is located on a movable arm that can be inserted into the interior of the vehicle body 12.
  • the UV lamps 46, 48a, 48b, 52a, 52b can be aligned with the vehicle body 12 via a control device 74, which is connected to the individual servomotors via control lines indicated by dashed lines in FIG be evenly irradiated from all sides with UV light.
  • the distance between the outer contour of the vehicle body 12 and the UV emitters 46, 48a, 48b, 52a, 52b is selected so that the total amount of UV light, ie the radiation to which the painted surface is exposed, the threshold required for polymerization of the paint surface. Since modern vehicle bodies 12 often have a relatively strongly curved outer contour, the positions of the roof emitter 46, the side emitters 48a, 48b and 52a, 52b and, if necessary, the reflectors 55 are continuously matched to that during the passage of the vehicle body 12 through the portal frame 44 Portal frame 44 adapted outer contour of the vehicle body 12.
  • the spatial shape data of the vehicle body 12 required for this are stored in the controller 74 in a memory 78.
  • This spatial shape data can e.g. B. be retrieved from a higher-level data processing system in which relevant data such as type and color of the paint and body type and shape are stored for all vehicle bodies 12 passing through the curing device 10. Then only a reader is required. This recognizes the type of vehicle body 12 entering the radiation tunnel 24, so that the spatial shape data associated with this type can be called up.
  • the measuring station 19 upstream of the portal frame 44, which is arranged within the inlet lock 34 (see FIG. 1).
  • the measuring station 19 also has a portal-like frame on which a large number of optical scanners 80 with infrared light sources are fastened both in the vertical direction and transversely to the conveying direction 82.
  • the scanners 80 record the outer contour of the vehicle body 12 as it passes through the measuring station 19.
  • the function of the curing device 10 is described below.
  • the top lacquer layer is a clear lacquer that is applied as a powder to the already existing lacquer layers.
  • the clear lacquer polymerizes under the influence of UV light and cures in this way.
  • the prerequisite for this is, on the one hand, that the powdered lacquer is first converted into a quasi-liquid, gel-like state becomes.
  • the preheating zone 22 is used for this purpose, in which a vehicle body 12 inserted therein is heated to a temperature of approximately 90 ° C. At this softening temperature, the powder changes into the gel-like state mentioned.
  • the skid carrier 16 with the vehicle body 12 applied thereon is lowered over the first lifting table 18 and placed on a lower section of the roller conveyor 14.
  • the roller doors 341, 342 of the inlet lock 34 By gradually opening and closing the roller doors 341, 342 of the inlet lock 34, the vehicle body 12 is introduced into the radiation tunnel 24 without allowing significant amounts of the protective gas contained therein to escape to the outside.
  • the actual hardening of the now gel-like clear lacquer takes place in the interior 32 of the radiation tunnel 24 with the aid of UN radiation.
  • the protective gas displaces the air originally present in the interior 32 and thus prevents the UN light from converting the molecular atmospheric oxygen into ozone, which would slow down the polymerization reaction.
  • the regeneration circuit 42 has the task of removing oxygen which is introduced into the interior 32 via the vehicle bodies 12 or which penetrates when the inlet lock 34 or the outlet lock 36 is opened, from the atmosphere in the interior 32.
  • protective gas is continuously removed from the interior 32 via a line 90 and passed, for example, over a catalyst 92 which catalytically binds the oxygen.
  • Part of this protective gas is returned to the interior 32 of the irradiation tunnel 24 via line 94, while another part is released into the outside atmosphere via line 96.
  • the regeneration circuit 42 can also contain an oxygen adsorbing or oxygen absorbing filter.
  • the vehicle body 12 After passing through the portal frame 44, the vehicle body 12 leaves the radiation tunnel 24 and is raised via the second lifting table 20 to a higher section of the roller conveyor 14 and introduced into the reheating zone 26.
  • the vehicle body 12 lingers in this post-heating zone, in which the temperature is about 105 ° C., for about 5 to 10 minutes, in which the polymerization reaction comes to an end completely.
  • FIG. 3 shows the roof radiator 46 in an enlarged cross section.
  • the assigned to the roof radiator 46 reflector 55 is subdivided into a plurality of individual segments 100 which can be individually adjusted with the aid of actuators which are not shown in detail in FIG. In this way, the directional characteristic of the roof radiator 46 can be specifically changed, whereby the radiation effect of the roof radiator 46 z. B. can be adapted to different surface inclinations.
  • the above exemplary embodiments are used for curing lacquers under UN light. However, they can also be used in the case of paints which cure under the action of heat, in particular in an inert gas atmosphere, for example in a CO 2 or nitrogen atmosphere. In this case, essentially only the UV radiators described need to be replaced by IR radiators. Other structural adaptations associated with the change in electromagnetic radiation are known to the person skilled in the art and need not be explained in more detail here.

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Abstract

Eine Vorrichtung 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, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie (12), weist mindestens einen elektromagnetische Strahlung erzeugenden Strahler (46, 48a, 48b, 52a, 52b) sowie ein Fördersystem (14, 16) auf, welches den Gegenstand (12) in die Nähe des Strahlers (46, 48a, 48b, 52a, 52b) und von diesem wieder weg führt. Die räumliche Lage des mindestens einen Strahlers (46, 48a, 48b, 52a, 52b) oder eines diesem zugeordneten Reflektors (55) ist motorisch veränderbar. Auf diese Weise können auch Gegenstände (12) mit stark unebenen und dreidimensional gekrümmten Oberflächen so in den Strahlungsbereich der Strahler (46, 48a, 48b, 52a, 52b) eingebracht werden, daß die Oberflächen gleichmäßig einer zur Aushärtung erforderlichen Strahlungsmenge und Strahlungsintensität ausgesetzt werden.

Description

Vorrichtung 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
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 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, 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 Be- schichtungsmaterialien 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. Gleichzeitig kann die Einrichtung, mit welcher die in den Innenraum der Vorrichtung einzubringenden 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 Aushärttemperaturen vertragen könnten, aus Gründen der Einsparung von Energie, und zwar insbesondere thermischer Energie, von Vorteil.
Viele der Gegenstände, die man gerne mit UV-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 einzu- bringen, 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 Holzindustrie eingesetzt werden, sind hierfür ungeeignet, da hier der oder die UN-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 Ausbil- düng sehr harter Oberflächen aushärten. Die Wärme kann dabei auf unterschiedliche Weise, so etwa durch Konvekti- on oder durch Infrarot-Strahler, zugeführt werden. Im letzteren Falle stellen sich ähnliche Probleme, wie sie oben für den Einsatz von UN-Strahlern beschrieben sind. Insbesondere sollten also alle Oberflächenbereiche 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 die räumliche Lage des mindestens einen Strahlers oder eines diesem zugeordneten Reflektors motorisch veränderbar ist.
Die Veränderbarkeit der räumlichen Lage des mindestens einen Strahlers oder eines diesem zugeordneten Reflektors erlaubt es, die Position der Strahlungsquellen, worunter in diesem Zusammenhang auch ein Reflektor verstanden wird, so an die Raumform des beschichteten Gegenstandes anzupassen, daß auch komplizierte dreidimensionale Oberflächen gleichmäßig einer Strahlungsmenge und einer Strahlungsintensität ausgesetzt werden, wie sie zur Aus- härtung des Materials erforderlich sind. Eine vollständige Aushärtung tritt nämlich nur ein, wenn die elektromagnetische Strahlung einerseits mit einer über einem Schwellenwert liegenden Intensität auf die Beschichtung auftrifft und andererseits diese Intensität auch über ei- nen bestimmten Zeitraum hinweg aufrecht erhalten wird.
Bei zu geringer Intensität kommt eine Polymerisationsreaktion nicht in Gang oder läuft nur unvollständig ab; bei zu kurzer Bestrahlung wird - selbst bei ausreichender Intensität - ebenfalls nur eine unvollständige Aushärtung erzielt.
Wenn nun erfindungsgemäß der beschichtete Gegenstand an dem oder den Strahlern mit Hilfe des Fördersystems vorbeigeführt wird, so wird vorzugsweise programmgesteuert die räumliche Lage des oder der Strahler bzw. zugeordne- ter Reflektoren automatisch den Außenkonturen des Gegenstandes nachgeführt. Damit wird es auf einfache Weise möglich, alle Oberflächenbereiche des betreffenden Gegenstands im Einwirkungsbereich der elektromagnetischen Strahlung gleichmäßig und vollständig auszuhärten.
Vorzugsweise erstreckt sich ein erster Strahler innerhalb einer Ebene, die im wesentlichen parallel zu einer Transportebene des Fördersystems verläuft, wobei der erste Strahler in einer Richtung senkrecht zu der Transportebene motorisch verfahrbar ist. Zahlreiche zu beschichtende Gegenstände, etwa Karosserien von Kleinbussen, haben nämlich zumindest annähernd parallele ebene Seitenflächen, während eine der Transportebene abgewandte Begrenzungs- fläche stärker konturiert und somit uneben ist . Falls in einem solchen Fall auch die parallelen Seitenflächen des Gegenstandes beschichtet sind und deswegen ausgehärtet werden müssen, umfaßt die Vorrichtung vorzugsweise min- destens zwei weitere Strahler, die zu beiden Seiten einer Förderstrecke des Fördersystems angeordnet sind.
Falls diese Seitenflächen jedoch ebenfalls stärker konturiert sind, so ist es weiter bevorzugt, wenn die mindestens zwei weiteren Strahler in Richtungen senkrecht zu einer Förderrichtung des Fördersystems motorisch verfahrbar sind. Auf diese Weise läßt sich der Abstand zwischen den Seitenflächen des Gegenstandes und den mindestens zwei weiteren Strahlern automatisch verändern, während der Gegenstand zwischen den Strahlern hindurchgeführt wird.
Eine noch bessere Anpassung an die seitlichen Außenkonturen des Gegenstandes läßt sich erreichen, wenn die mindestens zwei weiteren Strahler jeweils um eine zur Fδr- derrichtung parallele Achse motorisch verkipp- oder verschwenkbar sind. Am einfachsten lassen sich die Strahler innerhalb der Vorrichtung anordnen, wenn sie an einem Portalgerüst befestigt werden, das eine Förderstrecke des Fördersystems brückenartig übergreift. Auf diese Weise wird eine ähnli- ehe Anordnung erzielt, wie sie beispielsweise von Autowaschanlagen her bekannt ist.
Im Prinzip läßt sich die Vorrichtung auch manuell steuern, wenn der Gegenstand während des Vorbeifahrens an dem mindestens einen Strahler von einer Bedienperson beobach- tet wird. Bevorzugt ist es allerdings, wenn die Vorrichtung eine Steuerung umfaßt, durch die die räumliche Lage des mindestens einen Strahlers oder des diesem zugeordneten Reflektors automatisch an die Konturen des Gegenstandes anpaßbar ist.
Vorzugsweise ist durch die Steuerung die räumliche Lage des mindestens einen Strahlers oder des diesem zugeordneten Reflektors derart veränderbar, daß während einer Förderbewegung des Gegenstands an dem mindestens einen Strahler vorbei die pro Flächeneinheit auf das Material auftreffende Menge an elektromagnetischer Strahlung und deren Intensität jeweils vorgebbare, zur Aushärtung erforderliche Schwellenwerte nicht unterschreitet. Diese Menge wird in der Photometrie als Bestrahlung bezeichnet und wird in der Einheit Ws/m2 oder J/cm2 angegeben. Für gängige UV-Lacke beispielsweise beträgt die erforderliche Bestrahlung einige wenige J/cm2. Da eine geringe "Überbelichtung" der Beschichtung dieser im allgemeinen nicht schadet, genügt dieses Steuerungskriterium, um die gesamte Oberfläche gleichmäßig auszuhärten. Bei besonders empfindlichen Beschichtungen kann es allerdings auch zweckmäßig sein, die Steuerung so auszulegen, daß die pro Flächeneinheit auf das Material auf- treffende Menge an elektromagnetischer Strahlung im wesentlichen konstant ist. Liegt dieser konstante Wert nur geringfügig über dem für die Aushärtung erforderlichen Schwellenwert, so wird eine stärkere "Überbelichtung", die z. B. zu einem Verspröden oder einer Verfärbung führen kann, vermieden.
Damit die Steuerung die räumliche Lage des mindestens einen Strahlers oder eines diesem zugeordneten Reflektors in der vorstehend geschilderten Weise verändern kann, müssen ihr die Raumformdaten des Gegenstandes bekannt sein. Diese Raumformdaten können beispielsweise von einer übergeordneten Datenverarbeitungsanlage zur Verfügung gestellt werden. Die Steuerung kann aber auch einen Spei- eher zum Speichern von Raumformdaten des Gegenstandes umfassen, so daß diese Daten auch lokal zur Verfügung stehen.
Zur Ermittlung der Raumformdaten kann eine dem mindestens einen Strahler in Förderrichtung - ggf. auch unmittelbar - vorgelagerte Meßstation vorgesehen sein, durch die die Raumformdaten des Gegenstandes erfaßbar sind. In einer besonders einfachen Ausführung umfaßt die Meßstation lediglich eine oder mehrere Lichtschranken, die vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des mindestens einen Strahlers angeordnet sind und mit der Steuerung zu- sammenwirken. Unterbricht der zu bestrahlende Gegenstand eine Lichtschranke, so wird eine entsprechende Ausweichbewegung des betroffenen Strahlers ausgelöst, wie dies ähnlich von Autowasch- oder Kollisionsschutzanlagen her bekannt ist.
Eine genauere Möglichkeit, die Raumform präzise zu erfassen, bietet die digitale Bildverarbeitung und -erkennung von Videobildern des Gegenstandes. Die Meßstation weist dann eine Videokamera und eine Einrichtung zur digitalen Bilderkennung auf .
Eine noch genauere Erfassung der Raumform ist möglich, wenn die Meßstation mindestens einen optischen Abtaster aufweist, der beispielsweise eine Infrarotlichtquelle enthalten kann, durch den der Gegenstand in mindestens einer Richtung scannerartig abtastbar ist.
Besonders bevorzugt wird diejenige Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Vorrichtung ein zumindest annähernd gasdichtes und für elektromagnetische Strahlung undurchlässiges Gehäuse aufweist, in dessen Innenraum der Gegenstand einführbar ist und in dem der mindestens eine Strahler angeordnet ist. Dieses Gehäuse sorgt dafür, daß in seitlicher Richtung keine elektromagnetische Strahlung und keine Gase entweichen können, was aus Gesundheitsgründen für das Bedienungspersonal notwendig ist.
Besonders bevorzugt wird, wenn dem Innenraum des Gehäuses ein Schutzgas zuführbar ist. Das Schutzgas hat primär die Funktion, die Anwesenheit von Sauerstoff im Strahlungsbereich der Strahler zu verhindern, da dieser Sauerstoff insbesondere unter dem Einfluß von UV-Licht in schädliches Ozon umgewandelt werden könnte und außerdem bei der Polymerisationsreaktion schädlich ist.
Das Schutzgas kann schwerer als Luft, insbesondere Kohlendioxid, oder auch leichter als Luft, insbesondere Helium, sein.
Wenn in unmittelbarer Nähe des mindestens einen Strahlers ein Einlaß für das Schutzgas ist, so läßt sich dieses zugleich als Kühlgas für den Strahler nutzen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann jedoch auch mindestens ein Einlaß so ausgerichtet werden, daß das aus dem Einlaß austretende Schutzgas unmittelbar auf die augenblicklich bestrahlte Oberfläche gerichtet wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß am Reaktionsort, an dem die elektromagnetische Strahlung die Aushärtung bewirkt, der Anteil an unerwünschten Fremdgasen sehr gering ist.
Das Gehäuse kann in der Nähe des mindestens einen Strahlers an seinen Innenflächen mit einer reflektierenden Schicht versehen sein. Hierdurch können Strahler mit geringerer Leistung eingesetzt werden.
Die Reflektionswirkung wird dadurch verstärkt, daß die Schicht eine Vielzahl von Unebenheiten aufweist. Die Re- flektionen erfolgen unter diesen Umständen unter sehr verschiedenen Winkeln, wodurch unerwünschte Strahlungs- bündelungen vermieden werden.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die reflektierende Schicht aus Aluminiumfolie besteht . Diese hat ein sehr gutes Reflektions ermögen für elektromagnetische Strahlung und ist preiswert erhältlich. Außerdem kann eine A- luminiumfolie leicht zerknittert werden, wodurch sich auf einfache Weise die vorstehend beschriebenen Unebenheiten erzielen lassen.
Anstatt das gesamte Gehäuse mit Schutzgas zu befüllen, kann in dem Gehäuse auch ein zu einer Transportebene offener Behälter angeordnet sein, der mit dem Schutzgas be- füllbar ist. Bei einem nach oben offenen Behälter sollte das Schutzgas schwerer als Luft sein; bei einem nach un- ten offenen haubenartigen Behälter leichter. Ob ein nach oben oder nach unten offener Behälter im Einzelfall vorzuziehen ist, hängt unter anderem auch von der Art des verwendeten Fördersystems ab. Bei Hängebahnen beispielsweise wird ein nach oben offener Behälter günstiger sein, da sich der Gegenstand dann relativ einfach von oben in den Behälter einbringen läßt . Am Ein- und am Auslaß des Gehäuses kann jeweils eine Schleuse für das Einbringen bzw. Ausbringen des Gegenstandes vorgesehen sein. Diese Schleusen verhindern, daß beim Einbringen und Ausbringen des Gegenstandes in das Gehäuse oder aus diesem größere Luftmengen aus der Außenatmosphäre in das Gehäuse gelangen. Außerdem schützen die Schleusen Bedienpersonen vor gesundheitsgefährdender Strahlung, beispielsweise vor UV-Licht.
Bei Gegenständen mit Hohlräumen kann es im übrigen zweck- mäßig sein, einen weiteren Einlaß für Schutzgas innerhalb der eingangsseitigen Schleuse derart anzuordnen, daß die Hohlräume mit Schutzgas durchspült werden, wodurch darin enthaltene Luft verdrängt wird.
Da sich jedoch auch mit Schleusen das Eindringen von Luft, insbesondere von Sauerstoff, in den Innenraum des Gehäuses nicht vollständig unterdrücken läßt, ist zweckmäßigerweise eine Einrichtung zur Entfernung des Sauerstoffes aus der innerhalb des Gehäuses befindlichen Atmosphäre vorgesehen. Diese Einrichtung kann einen Katalysa- tor zur katalytischen Bindung des Sauerstoffes, ein Filter zur Absorption oder auch ein Filter zur Adsorption von Sauerstoff umfassen.
Anstatt den mindestens einen Strahler selbst zu verfahren, zu verschwenken oder in sonstiger Weise in seiner Lage zu verändern, kann auch die Form eines diesem Strahler zugeordneten Reflektors zur Veränderung der Strah- lungsbündelung veränderbar sein. Ein solcher Reflektor kann beispielsweise aus mehreren reflektierenden Segmenten aufgebaut sein, die sich einzeln verstellen lassen.
Wenn mindestens einem der Strahler auf der dem Gegenstand abgewandten Seite ein beweglicher Reflektor zugeordnet ist, ist eine zusätzliche Anpassung der Strahlungsrichtung an den Verlauf der Oberfläche des zu behandelnden Gegenstandes möglich.
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 pul- verför igen Materials eine entsprechende Vorwärmzone besitzen.
Ausgangsseitig kann die Vorrichtung zur Vervollständigung der Aushärtung eine Nachwärmzone aufweisen.
Die elektromagnetische Strahlung ist vorzugsweise UV- Licht oder Infrarotstrahlung. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei- spiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
Figur 1 einen stark vereinfachten und nicht maßstäbli- chen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Aushärtung eine UV-Lackes auf Fahrzeugkarosserien;
Figur 2 ein Portalgerüst der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung in einer Vorderansicht;
Figur 3 einen UV-Strahler mit zugeordnetem Reflektor in einem Querschnitt .
In der Figur 1 ist eine Vorrichtung zur Aushärtung von UV-Lacken in einem stark vereinfachten und nicht maßstäblichen Längsschnitt gezeigt und insgesamt mit 10 bezeich- net. Die beispielhaft dargestellte AushärtVorrichtung 10 ist Teil einer Lackieranlage, die dazu vorgesehen ist, eine Mehrschichtlackierung auf vormontierte Fahrzeugkarosserien 12 aufzubringen.
Die Aushärtvorrichtung umfaßt ein an sich bekanntes För- dersystem für die Fahrzeugkarosserien 12, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Rollenbahn 14, darauf aufgesetzte Skid-Träger 16 sowie einen ersten Hubtisch 18 und einen zweiten Hubtisch 20 umfaßt. Mit Hilfe dieses Fördersystems werden die Fahrzeugkarosserien 12 der Aus- härtvorrichtung 10 zugeführt und durch die einzelnen Stationen der Aushärtvorrichtung 10 transportiert. Bei diesen Stationen handelt es sich um eine Vorwärmzone 22, eine Meßstation 19, einen Bestrahlungstunnel 24 und eine Nachwärmzone 26.
Die Vorwärmzone 22 und die Nachwärmzone 26 enthalten jeweils mit 28 bzw. 30 angedeutete und als Heißluftheizungen ausgeführte Heizeinrichtungen, durch die sich die Temperatur in der Vorwärmzone 22 bzw. der Nachwärmzo- ne 26 erhöhen läßt. Alternativ kommt eine Beheizung durch IR-Strahler oder mit Hilfe eines Magnetrons zur Erzeugung von Mikrowellen in Frage. Die Vorwärmzone 22 kann je nach Art des Beschichtungsmaterials unterschiedliche Funktionen ausführen: Handelt es sich bei diesem Material um lö- semittelbasierte Stoffe, beispielsweise um Wasserlack, werden hier die Lösemittel weitestgehend entfernt. Handelt es sich um Pulvermaterial, dient die Vorwärmzone 22 dazu, das Pulver anzugelieren und auf diese Weise bereit zur Polymerisationsreaktion zu machen.
Bei dem Bestrahlungstunnel 24 handelt es sich um eine für Luft und UV-Licht weitgehend dichte Kabine, deren Innenraum 32 für die Fahrzeugkarosserien 12 nur über eine Einlaßschleuse 34 und eine Auslaßschleuse 36 zugänglich ist. Die Einlaßschleuse 34 und die Auslaßschleuse 36 sind in dem dargestellen Ausführungsbeispiel jeweils als Doppel- schleusen mit zwei beweglichen Rolltoren 341, 342 bzw. 361, 362 ausgebildet. Der Innenraum 32 des Bestrahlungstunnels 24 ist mit einem Schutzgas befüllbar, das in einem Gasbehälter 38 gespeichert und über eine in den Boden des Innenraums 32 mündende Leitung 40 in diesen einleitbar ist. Im dargestell- ten Ausfuhrungsbeispiel handelt es sich bei dem Schutzgas um Kohlendioxid. Da gasförmiges Kohlendioxid schwerer als Luft ist, füllt es den Innenraum 32 des Bestrahlungstunnels 24 vollständig von unten nach oben aus. Falls als Schutzgas ein Gas verwendet wird, das leichter ist als Luft, z. B. Helium, so sollte das Schutzgas vorzugsweise von oben in den Innenraum 32 eingeleitet werden. Die Menge des über die Leitungen 14 zugeführten Schutzgases steht mit der Menge des Schutzgases, das unter anderem über die Einlaß- und Auslaßschleusen 34 bzw. 36 ent- weicht, in einem dynamischen Gleichgewicht.
Ferner ist der Innenraum 32 mit einem Regenerationskreislauf 42 verbunden, mit dem sich Sauerstoff aus der in dem Innenraum 32 enthaltenen Atmosphäre entfernen läßt.
In dem Innenraum 32 ist ferner ein Portalgerüst 44 ange- ordnet, das sich brückenartig über die Rollenbahn 14 erstreckt. An dem Portalgerüst 44 sind mehrere UN-Strahler befestigt, nämlich ein horizontal ausgerichter Dachstrahler 46 sowie mehrere vertikal ausgerichtete Seitenstrahler 48. Die Anordnung der UV-Strahler 46, 48 wird nach- folgend anhand der Figur 2 erläutert . Die Figur 2 zeigt das Portalgerüst 44 mit daran befestigten UV-Strahlern in einer stark schematisierten Vorderansicht. Das Portalgerüst 44 überspannt brückenartig die Rollenbahn 14, auf der die Skid-Träger 16 mit den darauf befestigten Fahrzeugkarosserien 12 durch das Portalgerüst 44 hindurchgeführt werden können. An dem Portalgerüst 44 sind der Dachstrahler 46, ein Paar zu beiden Seiten der Rollenbahn 14 angeordnete untere Seitenstrahler 48a, 48b sowie ein Paar zu beiden Seiten der Rollenbahn 14 ange- ordnete obere Seitenstrahler 52a, 52b befestigt. Der Dachstrahler 46 sowie die vier Seitenstrahler 48a, 48b und 52a, 52b enthalten jeweils eine stabförmige Lichtquelle 53, der ein dahinter angeordneter Reflektor 55 zugeordnet ist .
Wie durch die Doppelpfeile in Figur 2 angedeutet ist, läßt sich die räumliche Lage der unteren Seitenstrahler 48a, 48b und der oberen Seitenstrahler 52a, 52b mit Hilfe von nicht näher dargestellten Stellmotoren in unterschiedlichster Weise verändern. Dies sei am Beispiel des unteren rechts dargestellten Seitenstrahlers 48b erläutert. Dieser Seitenstrahler 48b kann sowohl in der Vertikalrichtung, d. h. in Richtung des Doppelpfeils 54, als auch parallel zur Querachse der Fahrzeugkarosserie 12, d. h. in Richtung des Doppelpfeils 56, verstellt werden. Darüber hinaus kann der Seitenstrahler 48b um eine zur Förderrichtung parallele Achse verschwenkt werden, was durch einen Doppelpfeil 58 angedeutet ist. Der Dachstrahler 46 ist in Vertikalrichtung (Pfeil 62) verfahrbar und überdies um eine Achse 64 drehbar, wie dies durch Doppelpfeile 66 angedeutet ist. Die seitlichen Aufhängungen des Dachstrahlers 46 sind in vertikal ver- laufenden schlitzartigen Führungen gehalten und an Bändern 68a, 68b an einer sich über die gesamte Breite des Portals 4 erstreckenden Welle 70 aufgehängt. Über einen Antrieb 72 ist die Welle 70 um ihre Längsachse in eine Drehung versetzbar, wodurch die Bänder 68a, 68b auf- oder abgerollt und dadurch in ihrer Länge verändert werden können. Der Dachstrahler 46 senkt sich dabei entsprechend ab bzw. verfährt nach oben.
Anstelle eines einstückig ausgebildeten Dachstrahlers 46 kann auch ein in zwei oder mehrere EinzelSegmente unter- teilter Dachstrahler vorgesehen sein. Durch Anpassung der Anordnung der Einzelsegmente an den Verlauf der nach oben weisenden Oberfläche der Fahrzeugkarosserie 12 kann auch dann, wenn diese Oberfläche stärker gewölbt ist, ein weitgehend konstanter Bestrahlungsabstand eingehalten werden.
Soll UV-Lack, der sich an Innenflächen der Fahrzeugkaros- serie 12 befindet und von außen her durch die UV-Strahler 46, 48a, 48b, 52a, 52b nicht erreichbar ist, ausgehärtet werden, kann ein zusätzlicher UV-Strahler eingesetzt wer- den, der sich an einem beweglichen, in den Innenraum der Fahrzeugkarosserie 12 einführbaren Arm befindet. Über eine Steuerungseinrichtung 74, die mit den einzelnen Stellmotoren über in Figur 2 gestrichelt angedeutete und insgesamt mit 76 bezeichnete Steuerleitungen verbunden ist, können die UV-Strahler 46, 48a, 48b, 52a, 52b so zu der Fahrzeugkarosserie 12 ausgerichtet werden, daß deren Außenkonturen gleichmäßig von allen Seiten mit UV-Licht bestrahlt werden. Der Abstand zwischen der Außenkontur der Fahrzeugkarosserie 12 und den UV-Strahlern 46, 48a, 48b, 52a, 52b ist dabei so gewählt, daß die gesamte Menge an UV-Licht, d. h. die Bestrahlung, der die lackierte O- berflache ausgesetzt ist, den für eine Polymerisation der Lackoberfläche erforderlichen Schwellenwert überschreitet . Da moderne Fahrzeugkarosserien 12 häufig eine relativ stark geschwungene Außenkontur aufweisen, werden die Positionen des Dachstrahlers 46, der Seitenstrahler 48a, 48b und 52a, 52b und ggfs. der Reflektoren 55 während des Durchfahrens der Fahrzeugkarosserie 12 durch das Portal- gerüst 44 kontinuierlich an die das Portalgerüst 44 durchmessende Außenkontur der Fahrzeugkarosserie 12 ange- paßt .
In der Steuerung 74 sind in einem Speicher 78 die hierfür erforderlichen Raumformdaten der Fahrzeugkarosserie 12 hinterlegt. Diese Raumformdaten können z. B. von einer übergeordneten Datenverarbeitungsanlage abgerufen werden, in der für sämtliche die AushärtVorrichtung 10 durchlaufende Fahrzeugkarosserien 12 einschlägige Daten wie Art und Farbe der Lackierung und Karosserietyp und -form hinterlegt sind. Es ist dann lediglich ein Lesegerät erfor- derlich, welches den Typ der in den Bestrahlungstunnel 24 einlaufenden Fahrzeugkarosserie 12 erkennt, so daß die diesem Typ zugeordneten Raumformdaten abgerufen werden können.
Alternativ oder zu Kontrollzwecken zusätzlich hierzu ist es möglich, die notwendigen Raumformkoordinaten auch mit der dem Portalgerüst 44 vorgelagerten Meßstation 19 zu ermitteln, die innerhalb der Einlaßschleuse 34 angeordnet ist (siehe Figur 1) . Die Meßstation 19 weist ebenfalls ein portalartiges Gerüst auf, an dem eine Vielzahl optischer Abtaster 80 mit Infrarotlichtquellen sowohl in Vertikalrichtung als auch quer zur Förderrichtung 82 befestigt sind. Die Abtaster 80 erfassen scannerartig die Außenkontur der Fahrzeugkarosserie 12 bei deren Durchtritt durch die Meßstation 19.
Im folgenden wird die Funktion der Aushärtvorrichtung 10 beschrieben.
Es sei angenommen, daß in einer vorgeschalteten Beschich- tungseinrichtung der Lackieranlage bereits mehrere Lack- schichten aufgetragen worden sind. Bei der obersten Lackschicht handelt es sich um einen Klarlack, der als Pulver auf die bereits vorhandenen Lackschichten aufgebracht ist. Unter dem Einfluß von UV-Licht polymerisiert der Klarlack und härtet auf diese Weise aus. Voraussetzung hierfür ist zum einen, daß der pulverförmige Lack zuvor in einen quasi-flüssigen, gelartigen Zustand überführt wird. Hierfür dient die Vorwärmzone 22, in der eine darin eingebrachte Fahrzeugkarosserie 12 auf eine Temperatur von etwa 90° C erhitzt wird. Bei dieser Erweichungstemperatur geht das Pulver in den erwähnten gelartigen Zustand über.
Von der Vorwärmzone 22 wird der Skid-Träger 16 mit darauf aufgebrachter Fahrzeugkarosserie 12 über den ersten Hubtisch 18 abgesenkt und auf einen tiefer gelegenen Abschnitt der Rollenbahn 14 aufgesetzt. Durch sukzessives Öffnen und Schließen der Rollentore 341, 342 der Einlaßschleuse 34 wird die Fahrzeugkarosserie 12 in den Bestrahlungstunnel 24 eingebracht, ohne nennenswerte Mengen des darin enthaltenen Schutzgases nach außen dringen zu lassen.
In dem Innenraum 32 des Bestrahlungstunnels 24 erfolgt die eigentliche Aushärtung des nunmehr gelartigen Klarlacks mit Hilfe von UN-Bestrahlung . Das Schutzgas verdrängt die ursprünglich in dem Innenraum 32 vorhandene Luft und verhindert somit, daß das UN-Licht den molekula- ren Luftsauerstoff in Ozon umwandelt, welches die Polymerisationsreaktion verlangsamen würde.
Da insbesondere durch das Öffnen der Einlaßschleuse 34 und der Auslaßschleuse 36 Schutzgas verloren geht, wird während des Betriebs der Aushärtvorrichtung 10 laufend Schutzgas über den Gaskanal 40 in den Innenraum 32 eingeleitet . Der Regenerationskreislauf 42 hat die Aufgabe, Sauerstoff, der über die Fahrzeugkarosserien 12 in den Innenraum 32 eingebracht wird oder beim Öffnen der Einlaßschleuse 34 oder der Auslaßschleuse 36 eindringt, aus der Atmosphäre in dem Innenraum 32 zu entfernen. Hierzu wird dem Innenraum 32 über eine Leitung 90 ständig Schutzgas entnommen und beispielsweise über einen Katalysator 92 geführt, der den Sauerstoff katalytisch bindet. Ein Teil dieses Schutzgases wird über die Leitung 94 wieder in den Innenraum 32 des Bestrahlungstunnels 24 zurückgegeben, während ein anderer Teil über eine Leitung 96 in die Außenatmosphäre entlassen wird.
Statt eines Katalysators 90 kann der Regenerationskreislauf 42 auch ein Sauerstoff adsorbierendes oder Sauer- stoff absorbierendes Filter enthalten.
Nach dem Durchfahren des Portalgerüstes 44 verläßt die Fahrzeugkarosserie 12 den Bestrahlungstunnel 24 und wird über den zweiten Hubtisch 20 auf einen höher gelegenen Abschnitt der Rollenbahn 14 angehoben und in die Nacher- wärmzone 26 eingebracht. In dieser Nachwärmzone, in der eine Temperatur von etwa 105° C herrscht, verweilt die Fahrzeugkarosserie 12 etwa 5 bis 10 Minuten lang, in denen die Polymerisationsreaktion vollständig zum Abschluß kommt .
Die Figur 3 zeigt den Dachstrahler 46 in einem vergrößerten Querschnitt. Der dem Dachstrahlers 46 zugeordnete Re- flektor 55 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in mehrere Einzelsegmente 100 unterteilt, die mit Hilfe von in Figur 3 nicht näher dargestellten Stellantrieben einzeln verstellt werden können. Auf diese Weise läßt sich die Richtcharakteristik der Dachstrahlers 46 gezielt verändern, wodurch die Strahlungswirkung des Dachstrahlers 46 z. B. an unterschiedliche Oberflächenneigungen angepaßt werden kann.
Die obigen Ausführungsbeispiele werden zum Aushärten von Lacken unter UN-Licht eingesetzt. Sie lassen sich aber auch bei solchen Lacken verwenden, die unter Wärmeeinwirkung, insbesondere in einer Inertgasatmosphäre, also beispielsweise in einer C02- oder Stickstoffatmosphäre, aushärten. Es brauchen dann im wesentlichen nur die be- schriebenen UV-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

Patentansprüche
1. Vorrichtung 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, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie (12) , mit
a) mindestens einem elektromagnetische Strahlung er- zeugenden Strahler (46, 48a, 48b, 52a, 52b) ;
b) einem Fördersystem (14, 16), welches den Gegenstand (12) in die Nähe des Strahlers (46, 48a, 48b, 52a, 52b) und von diesem wieder weg führt;
dadurch gekennzeichnet,
daß die räumliche Lage des mindestens einen Strahlers (46, 48a, 48b, 52a, 52b) oder eines diesem zugeordneten Reflektors (55) motorisch veränderbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein erster Strahler (46) innerhalb einer Ebene erstreckt, die im wesentlichen parallel zu einer Transportebene des Fördersystems (14, 16) verläuft, und daß der erste Strahler (46) in einer Richtung (62) senkrecht zu der Transportebene motorisch verfahrbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens zwei weitere Strahler (48a, 48b, 52a, 52b) umfaßt, die zu beiden Seiten einer Förderstrecke (14) des Fördersystems (14, 16) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei weiteren Strahler (48a, 48b, 52a, 52b) in Richtungen (54, 56) senkrecht zu einer Förderrichtung des Fördersystems (14, 16) motorisch verfahrbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei weiteren Strahler (48a, 48b, 52a, 52b) jeweils um eine zur Förderrichtung parallele Achse motorisch verkipp- oder verschwenkbar (58) sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler (46, 48a,
48b, 52a, 52b) an einem Portalgerüst (44) befestigt sind, das eine Förderstrecke (14) des Fördersystems (14, 16) brückenartig übergreift.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine
Steuerung (74) umfaßt, durch die die räumliche Lage des mindestens einen Strahlers (46, 48a, 48b, 52a, 52b) oder des diesem zugeordneten Reflektors (55) automatisch an die Konturen des Gegenstandes (12) anpaßbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerung (74) die räumliche Lage des mindestens einen Strahlers (46, 48a, 48b, 52a, 52b) oder des diesem zugeordneten Reflektors (55) derart veränderbar ist, daß während einer Förderbewegung des Gegenstands (12) an dem mindestens einen Strahler (46, 48a, 48b, 52a, 52b) vorbei die pro Flächeneinheit auf das Material auftreffende Menge an elektromagnetischer Strahlung und deren Intensität jeweils vorgebbare, zur Aushärtung erforderliche Schwellenwerte nicht unterschreitet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (74) so ausgelegt ist, daß die pro
Flächeneinheit auf das Material auftreffende Menge an elektromagnetischer Strahlung im wesentlichen konstant ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Steuerung (74) einen Speicher (76) zum Speichern von Raumformdaten des Gegenstandes (12) umfaßt.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem mindestens einen Strahler (46, 48a, 48b, 52a, 52b) in Förderrichtung eine Meßstation (19) vorgelagert ist, durch die Raumformdaten des Gegenstandes (12) erfaßbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstation mindestens eine Lichtschran- ke umfaßt .
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstation eine Videokamera und eine Einrichtung zur digitalen Bilderkennung umfaßt .
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, da- durch gekennzeichnet, daß die Meßstation (19) mindestens einen optischen Abtaster (80) umfaßt, durch den der Gegenstand (12) in mindestens einer Richtung scannerartig abtastbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich- net, daß der optische Abtaster (80) eine Infrarot- lichtquelle umfaßt.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein zumindest annähernd gasdichtes und für elektromagnetische Strahlung un- durchlässiges Gehäuse (24) aufweist, in dessen Innenraum (32) der Gegenstand (12) einführbar und in dem der mindestens eine Strahler (46, 48a, 48b, 52a, 52b) angeordnet ist .
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Innenraum (32) des Gehäuses (24) ein
Schutzgas zuführbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich- net, daß das Schutzgas schwerer als Luft, insbesondere Kohlendioxid, ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas leichter als Luft, insbesondere Helium, ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, da durch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nähe des mindestens einen Strahlers (46, 48a, 48b, 52a, 52b) ein Einlaß (40) für das Schutzgas ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, da durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (24) in der
Nähe des mindestens einen Strahlers (46, 48a, 48b, 52a, 52b) mit einer reflektierenden Schicht ausgekleidet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht eine Vielzahl von Unebenheiten auf eist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, da durch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht aus einer Aluminiumfolie besteht.
24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (24) ein zu einer Transportebene offener Behälter angeordnet ist, der mit dem Schutzgas befüllbar ist.
25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Eingang und an einem Ausgang des Gehäuses (24) eine Schleuse (34, 36) zum Einbringen bzw. Ausbringen des Gegenstandes (12) angeordnet ist .
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der eingangsseitigen Schleuse ein Einlaß für Schutzgas derart angeordnet ist, daß ein in dem Gegenstand vorhandener Hohlraum mit Schutzgas durchspült wird.
27. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (42) zur Entfernung von Sauerstoff aus der innerhalb des Gehäuses (24) befindlichen Atmosphäre vorgesehen ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeich- net, daß die Einrichtung (42) zur Entfernung von
Sauerstoff einen Katalysator (92) zur katalytischen Bindung des Sauerstoffs aufweist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (42) zur Entfer- nung von Sauerstoff ein Filter zur Absorption von Sauerstoff aufweist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, da durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ent- fernung von Sauerstoff ein Filter zur Adsorption von Sauerstoff aufweist.
31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem mindestens einen
Strahler (46) ein Reflektor (55, 100) zur Strahlungsbün- delung zugeordnet ist, dessen Form zur Veränderung der Strahlungsbündelung veränderbar ist .
32. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem mindestens einen
Strahler (46, 48a, 48b, 52a, 52b) auf der dem Gegenstand abgewandten Seite ein beweglicher Reflektor zugeordnet ist .
33. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Entfernung von
Lösemitteln aus dem Material der Beschichtung eine Vor- wärmzone (22) aufweist.
34. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Angelierung von pulver- förmigem Material der Beschichtung eine Vorwärmzone (22) aufweist .
35. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Vervollständigung der Aushärtung eine Nachwärmzone (26) aufweist.
36. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische
Strahlung UV-Licht ist.
37. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische
Strahlung IR-Strahlung ist.
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