WO2009103512A1 - Verfahren und vorrichtung zum zumindest teilweisen entfernen einer beschichtung sowie oberflächenbehandlungsanlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum zumindest teilweisen entfernen einer beschichtung sowie oberflächenbehandlungsanlage Download PDF

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WO2009103512A1
WO2009103512A1 PCT/EP2009/001156 EP2009001156W WO2009103512A1 WO 2009103512 A1 WO2009103512 A1 WO 2009103512A1 EP 2009001156 W EP2009001156 W EP 2009001156W WO 2009103512 A1 WO2009103512 A1 WO 2009103512A1
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WO
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vehicle wheel
coating
functional surface
exposed
sleeve
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/001156
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Wein
Jürgen Hanf
Johann Halbartschlager
Original Assignee
Eisenmann Anlagenbau Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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Priority to EP09713637.8A priority patent/EP2244846B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/0042—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for at least partially removing a coating from a functional surface of a vehicle wheel formed by a countersink, a cap seat or a hub ring, and to a surface treatment installation for applying and processing coatings on vehicle wheels.
  • Such vehicle wheels are provided with a coating which comprises one or more layers.
  • the coating serves as corrosion protection for the metallic material and possibly to improve the aesthetic effect of the vehicle wheels.
  • Wet coating methods and powder coating methods are usually used as coating methods for the vehicle wheels; these can also be combined with one another.
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • the vehicle wheel has, for attachment to a hub, in particular a motor vehicle axle, serving functional surfaces.
  • a first group of functional surfaces is formed by subsidence.
  • the countersinks can be conical or dome-shaped in shape and serve for the areal contact of wheel fasteners or parts thereof, eg heads of Wheel bolts or wheel nuts.
  • a hub ring may be provided in which, when the vehicle wheel is attached to the hub, a circumferential centering collar provided on the hub side engages in a form-fitting manner to ensure exact centering of the vehicle wheel with respect to the hub.
  • Another functional surface is referred to as a cap seat and serves to receive a cap for covering a central bore on the vehicle wheel.
  • the functional surfaces should, in contrast to the other surface regions of the vehicle wheel, be at least substantially free of coating after the coating of the vehicle wheel has been carried out.
  • the mating geometry between the wheel bolt or nut and the vehicle wheel in the region of the countersink can ensure the necessary frictional engagement during operation.
  • the surface pressure between the wheel bolt and the vehicle wheel changes, in particular as a result of setting processes, so that functional reliability could be impaired.
  • the covering means By means of the covering means, the closer environment of the depression, in particular a recess for receiving When the coating process is carried out, at least some of the wheel attachment means, at the bottom of which the reduction is arranged, are shaded so that, where appropriate, no satisfactory coating is achieved there and quality criteria with regard to optics and corrosion protection are not met.
  • the recesses may even be designed as a cylindrical screw hole, which may have a substantially elongated shape and protrude deeply into the vehicle wheel.
  • a method for the extraction of functional surfaces on vehicle wheels which are provided with a powder coating.
  • the paint powder serving for coating is first applied over the entire surface of the vehicle wheels.
  • the functional surfaces are again freed from the loosely adhering powder with the aid of a suitable suction device, before the powder is burnt in an oven.
  • the mode of action of this process is limited to powder coatings. In the case of wet coatings or other coating processes, the coating material adheres significantly more strongly to the vehicle wheels and can not be removed by suction.
  • the object of the invention is to provide a method, a device and a surface treatment plant which makes it possible to largely treat depressions. layers and a cost-effective and independent from the coating process exemption of functional surfaces on vehicle wheels guaranteed.
  • a method with the features of claim 1 is provided.
  • the functional surface is exposed to a radiation beam generated by a radiation source until the coating in the region of the functional surface at least partially as a result of heating by the
  • Beam is transferred into a gas mixture.
  • the radiation source is in particular a laser source in question, which emits high-energy electromagnetic waves, which in turn leads to local heating of the coating when hitting the coating in the region of the functional surface of the vehicle wheel, in particular by radiation absorption.
  • the radiation beam emitted by the radiation source has such a high energy density that the coating can locally be heated so strongly that it evaporates. Surrounding coating areas, which are not exposed to the beam undergo no significant heating, the coating applied there remains unimpaired. In the evaporation process, molecules of the coating are released into the environment and form a gas mixture with the ambient atmosphere, in particular ambient air.
  • the functional surface is exposed to the beam of radiation until a metal surface of the vehicle wheel covered by the coating is at least partially exposed in the area of the functional surface.
  • the functional surfaces are metallic bright. Rather, it is sufficient if the thickness of the remaining coating is only a few 1/1000 mm, since such thin coatings do not adversely affect the function of the radio impact areas.
  • the gas mixture formed by the heating is sucked off.
  • suction which takes place in particular directly in the area of the functional surface to be processed.
  • precipitation of such coating components in other areas of the vehicle wheel can be effectively prevented, which could otherwise affect the surface quality of the remaining coating.
  • the beam has a non-zero divergence, and that the dimensions of a beam spot arising when the beam strikes the vehicle wheel are determined by changing the relative arrangement of the vehicle wheel and the beam.
  • Usual radiation sources like
  • Laser light sources emit bundles of rays whose marginal rays are at an acute angle to each other and thus have a non-zero divergence.
  • a beam spot with a preferably circular extent results, which, for a given divergence, depends in particular on the distance between the light source and the vehicle wheel.
  • the functional surface is exposed to the radiation beam after all the coatings have been applied to the driving surface. were applied.
  • the coatings in question are coatings that remain permanently on the surface when the vehicle wheel is used.
  • anti-corrosion or high-gloss layers are not included, since these usually do not have any layer thickness relevant for the use of the vehicle wheel.
  • the functional surface is exposed to the beam after all coatings have been applied to all surfaces of the vehicle wheel. This can ensure that when applying the coatings no consideration must be taken of the coating freedom of functional surfaces. Rather, a cost-effective coating application can be carried out on all surfaces without costly cover measures. Subsequently, the functional surfaces are selectively stripped.
  • the coating comprises a primer and a clearcoat applied to the primer.
  • the primer can be applied both as a spray paint, in particular as a water-soluble paint, as a powder coating or as a CVD coating or PVD coating.
  • any further layers which may be provided, in particular one which is responsible for the visual appearance of the vehicle. rads important decorative layer and a layer applied to protect the decorative layer can act.
  • the vehicle wheel is usually provided with a powder-based primer onto which a decorative layer based on water-based paint is applied after the powder coating has been baked. This is then covered with a protective layer of transparent powder coating.
  • the vehicle wheel is moved along a predeterminable path, while a part of the functional surface is exposed to the radiation beam.
  • the coating is removed by moving the functional surface with the beam spot along a predetermined path. The metallurgy of the vehicle wheel is not changed due to the gentle, partial heating. The energy is absorbed almost completely by the coating to be removed.
  • the web is predetermined as a function of a contour of the functional surface and the size of the beam spot.
  • the web is predetermined such that each surface portion of the functional surface only once has to be swept by the beam to ensure rapid and efficient processing of the vehicle wheel. Since the beam spot can have an inhomogeneous distribution of the radiation intensity, it is provided according to the invention to arrange adjacent tracks in such a way that there is an overlap of the surface areas respectively processed with the beam spot. Thus, also in the possibly processed with less removal capacity edge regions of the web a sufficient exemption of the functional surface achieved.
  • the vehicle wheel is moved and / or pivoted relative to the spatially stationary beam.
  • the supply of the beam from the light source to the surface of the vehicle wheel can be kept simple.
  • the radiation beam emitted by the radiation source is directed onto the functional surfaces in the free jet, where appropriate using deflecting means such as deflecting mirrors.
  • the beam may be at least partially guided in a light guide, in particular in a glass fiber bundle or a fluid light guide. The movement of the beam spot on the surface of the vehicle wheel necessary for processing larger surface areas is effected exclusively by movements of the vehicle wheel in this embodiment of the invention.
  • the direction and / or position of the beam is changed relative to the stationary vehicle wheel. This is done before ⁇ preferably by moving a deflection device for Strah ⁇ lenbündel.
  • the beam may be at least partially guided in a flexible light guide, for example a glass fiber bundle or a fluid light guide, which is deflected and / or displaced according to the trajectory to be traveled on the surface of the vehicle wheel.
  • a flexible light guide for example a glass fiber bundle or a fluid light guide
  • Body edges of the vehicle are determined to determine the spatial position of the vehicle wheel relative to the radiation source. From the determined position, the travel path necessary for machining the functional surfaces can then be determined in order to move the vehicle wheel into the working range of the
  • the image processing device can preferably determine the position of the vehicle wheel with respect to a rotational symmetry axis, so that no rotational alignment of the vehicle wheel about the axis of rotational symmetry must be carried out before the machining process is carried out.
  • the image processing device is set up in such a way that it can differentiate between differently dimensioned vehicle wheels and can retrieve the paths necessary for processing the corresponding functional surfaces from a memory.
  • the beam emerges from a sleeve which is retracted into a recess of the vehicle wheel, at the bottom of which is designed as a lowering functional surface is arranged.
  • the sleeve serves to protect the coating of the recess adjoining the layer to be stripped, which is provided for receiving the wheel fastening means. Furthermore, the use of such a sleeve for compliance with safety guidelines is advantageous because of radiation protection reasons
  • the sleeve for this purpose can be arbitrary, for example, as an elliptical tube, a square tube or a polygon tube with a polygonal cross-section, formed.
  • hen hen provided that the sleeve has an elongated, hollow cylindrical shape. This allows the sleeve to be inserted deeply into the recesses.
  • the outer diameter of the hollow cylindrical sleeve is adapted to the dimension of the recesses, so that the sleeve can be inserted into the recess, without this touches the wall of the recess.
  • a device for at least partially removing a coating from a functional surface of a vehicle wheel formed by a countersink, a cap seat or a hub ring.
  • the device has a radiation source, with which a radiation beam which can be directed onto the functional surface can be generated, so that the coating in the region of the functional surface can be converted into a gas mixture at least partially as a result of the heating by the radiation beam.
  • the relative arrangement between the vehicle and the beam can be changed.
  • the radiation source is preferably a laser source which comprises a continuous or pulsed, in particular monochromatic, laser beam having a wavelength or wavelength distribution in the region of the middle infrared, preferably in a range between 350 nm and 2500 nm, particularly preferably between 900 nm and 1500 nm.
  • a sleeve in which the beam is guided and which has an outlet opening for the beam.
  • the sleeve serves the protection of the side and above the coating to be coated adjacent to the functional surfaces to be coated, in particular on the wall of the recess for receiving the wheel fastening means. It also complies with safety guidelines and prevents high-energy radiation from escaping uncontrollably and resulting in damage or injury.
  • the sleeve is preferably adapted to the divergence of beam, such that the cross-section not limited ⁇ of the beam in order to avoid undesirable attenuation of the radiation intensity.
  • a path length for the at least partially guided in the sleeve beam depending on the divergence of the beam is selected such that the end present at the outlet opening of the sleeve beam spot at least almost corresponds to the minimum beam spot to be used for processing the vehicle wheel.
  • the sleeve can be moved and / or pivoted by the adjusting device. Since the sleeve only has to have a low weight in order to fulfill its protective function for the beam, it can be moved with low forces and high accelerations, so that a rapid sweeping of the working surfaces to be machined with the beam to the vehicle wheel and thus short cycle time for processing can be achieved.
  • the vehicle wheel can be moved and / or pivoted by the adjusting device.
  • the adjusting device serves in a dual function both the supply and removal of the vehicle wheel as well as the movement of the vehicle wheel during the processing operation. Also combinations of the adjustment of the Beam with the adjustment of the vehicle wheel are possible.
  • the adjusting device preferably comprises a robot arm which is equipped with at least two arm sections which can be adjusted relative to one another by pivoting drives and which can bring about a movement of the vehicle wheel in at least one travel plane and / or at least one pivot plane.
  • the traversing table can be set up for translatory and possibly also for rotational movements and picks up the vehicle wheel during processing.
  • the traversing table is designed at least as an XY table, which allows movements in a, preferably horizontally oriented, traversing plane.
  • the traversing in addition a positioning device for a ⁇ Z-axis that is orthogonal to the position determined by the X and Y-axis traverse plane permits an adjustment.
  • a rotary adjustment of the movement. tables can be provided by a rotary drive, wherein a rotation axis is preferably aligned orthogonal to the XY traverse plane.
  • a suction device for sucking off the gas mixture released during the irradiation.
  • the suction device comprises a suction fan, on the suction side of a suction hose is attached. This is led to shortly before the functional surface to be machined and thus allows extraction of the
  • the exhaust fan can device with a filter "be provided to restrain the extracted flue gas Parti ⁇ angle and only filtered particle-free surrounding air express to the outside. Or will the entire corresponds supplied gas mixture of an oxidative, thermal gas cleaning, which is provided in a device comprising the device for removing coatings coating system anyway for exhaust air purification.
  • an image processing device for determining a positioning of a radiation source with respect to thejansflä ⁇ surface to be processed. With the aid of the image processing device can be determined, in which way a movement and / or pivoting movement of the vehicle wheel and / or the radiation source must be made to the exit opening of the sleeve in which the beam is guided, in the correct distance and the correct position to bring to the functional surface to be processed.
  • a surface treatment system is provided with an application device for applying a coating to a vehicle wheel, a dryer for curing the applied coating and a device for at least partially removing a coating from a functional surface of a vehicle wheel.
  • the application device may comprise one or more coating devices, in which a coating of the vehicle wheel with powder coating and / or wet paint is carried out. At least one of the coating devices is followed by a dryer which enables curing and / or crosslinking of the applied coating by temperature or by radiation, in particular by infrared radiation or ultraviolet radiation.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a stripping station
  • FIG. 2 shows the stripping station according to FIG. 1 in a side view
  • FIG. 3 shows a detailed view from the view according to FIG. 2,
  • FIG. 4 is a perspective view of a second embodiment of a stripping station with a travel table for handling the vehicle wheel during the stripping process;
  • Figure 5 is a perspective view of another embodiment of a Entlackungsstation.
  • FIG. 6 shows a side view of the Entlackungsstation according to Figure 5.
  • the illustrated in Figures 1 to 3 first embodiment of Entlackungsstation 10 includes a Laserstrahlungsguelle 12 which is fixedly mounted on a support frame 14. On the support frame 14 also two cameras 16 of an image processing device are arranged. An industrial robot 20 is used to handle the designed as aluminum wheels 18 and the entire surface provided with a coating vehicle wheels. Furthermore, the Entlackungsstation 10 comprises a suction device 22 for exhaust air extraction, a rail transport system 24 for supplying aluminum wheels 18 and a conveyor belt 26 for the removal of aluminum wheels 18th The laser radiation source 12 provides a non-illustrated radiation beam, which is guided for safety reasons in an angled square tube 28.
  • an unillustrated deflecting mirror is arranged at a kink between a substantially horizontally extending square tube section 28a and a substantially vertically extending square tube section 28b. This deflects the slightly divergent beam from the horizontal in the vertical direction down to the surface of the aluminum wheel 18.
  • an L-shaped holder 30 is mounted on the support frame 14, which supports the end portion of the square tube section 28b.
  • the square tube 28 is provided with a hollow cylindrical protective sleeve 32, as shown in more detail in Figures 2 and 3.
  • the protective sleeve 32 has an outer diameter which is adapted to the introduced in the aluminum wheels 18 cylindrical screw holes or screw holes, which serve as recesses for receiving screw heads not shown wheel bolts.
  • An inner diameter of the protective sleeve 32 is selected such that it at least substantially corresponds to a largest diameter of the provided in the aluminum wheels 18 dome-shaped screw depressions 34 (also called screw calotte), but is smaller than the cylindrical bore.
  • the length of the square tube sections 28a, 28b and the protective sleeve 32 and the free inner cross section of the square tube 28 and the inner diameter of the protective sleeve 32 are matched to the divergence of the beam provided by the laser radiation source 12 such that the cross section of the beam at the end of the protective sleeve 32nd in a cross-sectional plane orthogonal to the beam direction substantially corresponds to the inner diameter of the protective sleeve 32.
  • the protective sleeve 32 is coated on its outer surface with a plastic layer, which offers high strength and good sliding properties, so that 32 damage to the coating in the screw holes can be avoided in a random, undesirable contact between aluminum wheel 18 and sleeve.
  • the image processing device which is mounted on the support frame 14 and has two cameras 16 and an unillustrated control unit, makes it possible to detect the spatial position of the aluminum wheel 18, which is movable relative to the laser radiation source 12 by the industrial robot 20, in order to retract or extend the protective sleeve 32 To allow screw holes of the A-luminal wheel 18.
  • the image processing device thus permits a freely selectable angular orientation of the aluminum wheel 18 with respect to the laser radiation source 12 with respect to the rotational symmetry axis 19 of the aluminum wheel 18.
  • the industrial robot 20 is designed as a four-axis robot and carries on the fourth axis a U-shaped holder 36 to which two downwardly open U-profiles 38 are mounted. These are provided with plastic-coated, movable by a drive not shown holding pins 40 which engage the rim flange of the aluminum wheel 18 and cause its exact positioning tion on the holder 36.
  • the suction device 22 comprises a suction fan 42, on whose suction side an at least partially flexible suction hose 44 is mounted, which opens into a suction mouthpiece 46.
  • the suction mouthpiece 46 and the attached suction hose 44th are adjustably mounted in the vertical direction at the foot of the support frame 14 by means of an adjusting cylinder 47 to allow easy feeding and removal of the aluminum wheel 18 and still be able to take the smallest possible distance to the site of action of the beam during the Abtragvorgangs.
  • the suction mouthpiece 46 has a conical section-shaped inlet region 48, which is arranged centrally below the aluminum wheel 18 to be machined.
  • the suction nozzle 46 is provided on its inner surfaces with a high-temperature resistant absorption coating, which serves to absorb not incident on the aluminum wheel 18 radiation of the beam and thus uncontrolled reflections of this radiation, in particular on rear surfaces of the aluminum wheel 18 to prevent.
  • a filter device 50 is mounted, which filters the particles released during the machining process by the beam of the laser radiation source 12 from the suctioned by means of the suction nozzle 46 and the suction hose 44 ambient air and thus prevents uncontrolled escape of these particles into the environment.
  • the exhaust air sucked in by the suction fan 42 is subjected to a thermal after-treatment of the exhaust gas, in particular an afterburning, so that the filter device 50 can be dispensed with if necessary.
  • the stripping station 110 according to FIG. 4 differs from the stripping station 10 according to FIGS. 1 to 3 by another form of feeding the aluminum wheels 18 to the laser radiation source 12.
  • the industrial robot 120 shown in FIG 4 is equipped with a support plate 152, on the two pivotable by actuators 154 in a pivoting gripper 156 gripping and reliable lifting of the aluminum wheel 18 of a Enable roller conveyor 158.
  • the aluminum wheels 18 are stored and fixed by the industrial robot 120 on a holder 136 formed by U-profiles 138 and adjustable holding pins 140 and attached to a three-axis table 160.
  • the three-axis table 160 has actuators for moving the rim holder 136 in the three mutually perpendicular spatial directions X, Y and Z.
  • the aluminum wheel 18 can thus be arranged with its screw counterbores 34 in such a way in relation to the laser radiation source 12 that the coating can be removed in the area of the screw counterbores 34.
  • Another difference between the stripping station 110 and the stripping station 10 shown in FIGS. 1 to 3 is that the suction device 122 has a suction mouthpiece 146 fixedly attached to the holder 136.
  • the laser radiation source 212 is equipped with variable length square tube sections 228a and 228b and thus can be length-adjusted in and against the X and Z directions.
  • the variable-length square tube section 228a is assigned a linear divider 264 fastened to the carrier frame 214 by means of a U-profile 262.
  • the variable-length square tube section 228b has a linear divider 265 attached to the linear adjuster 265.
  • the beam can be adjusted in the X and Z directions with respect to the aluminum wheel 18, while the adjustment of the aluminum wheel 18 in the Y direction takes place through the conveyor belt 226, as will be described below.
  • the provision of the aluminum wheels 18 for processing by the laser radiation source 212 is ensured in the embodiment according to FIGS. 5 and 6 by a conveyor belt 226 which has three conveyor belt sections 22 ⁇ a, 226b and 226c operable independently of one another.
  • the conveyor belt section 226a serves to lift the aluminum wheels 18 of centering spindles 266 brought about by a rail transport system 224, this being an S-shaped one
  • the conveyor belt section 226b respectively includes laterally taken on guide rails and provided with centering rollers 270 linear actuators 272, the axes of movement are aligned in pairs in parallel.
  • the linear drives 272 are each attached to angle plates 274, which in turn are connected by coupling means with circulating conveyor belts 276 of the conveyor belt section 226b.
  • the linear drives 272 can be brought into a pick-up position across the conveyor belt section 226a and into a delivery position spanning the conveyor belt section 226c to permit transfer of the aluminum wheel 18 between the respective conveyor belt sections 226a, 226b and 226c.
  • the suction device 226 is equipped with a suction mouthpiece 246 arranged in the shape of a pyramid section, whose longitudinal extension visible in FIG. 6 substantially corresponds to the outer diameter of the aluminum wheels 18 to be machined and whose in FIG recognizable transverse extent corresponds to the distance between the guide rails of the conveyor belts 276.
  • the visible in the figure 3 kegelabsacrificingsförmigen hub ring 50 and / or the cylindrical peripheral cap seat 51, which were also provided with the Be Anlagenungs.With the Laserstrahlungsguelle.-12 decoat.
  • the cap seat 51 may be stripped in the same orientation of the aluminum wheels 18 as the counterbores 34.
  • the retaining pins 40 of the holder 36 may be modified so that they can carry the aluminum wheel 18 even with reversal of the support plate 52 and thus hanging arrangement of the aluminum wheel 18.
  • the hub ring 50 can face the beam emitted from the laser radiation source 12 and accordingly be stripped.
  • the square tube is replaced by a tube with a circular, elliptical or polygonal cross-section.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zumindest teilweisen Entfernen einer Beschichtung von einer durch eine Senkung, einen Kappensitz oder einen Nabenring gebildeten Funktionsfläche (34, 50, 51) eines Fahrzeugrads (18) sowie eine Oberflächenbehandlungsanlage mit einer Auftrageinrichtung zum Auftragen einer Beschichtung auf ein Fahrzeugrad (18) und einem Trockner zum Aushärten der aufgetragenen Beschichtung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Funktionsfläche (34, 50, 51) einem von einer Strahlungsquelle (12, 212) erzeugten Strahlenbündel so lange ausgesetzt wird, bis die Beschichtung im Bereich der Funktionsfläche (34, 50, 51) zu mindest teilweise infolge der Erhitzung durch das Strahlenbündel in ein Gasgemisch überführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum zumindest teilweisen Entfernen einer Beschichtung von einer durch eine Senkung, einen Kappensitz oder einen Nabenring gebildeten Funktionsfläche (34, 50, 51) kann in eine Oberflächenbehandlungsanlage integriert werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum zumindest teilweisen Entfernen einer Beschichtung sowie Oberflächenbehandlungsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zumindest teilweisen Entfernen einer Beschichtung von einer durch eine Senkung, einen Kappensitz oder einen Nabenring gebildeten Funktionsfläche eines Fahrzeugrads sowie eine Ober- flächenbehandlungsanlage zum Auftragen und Bearbeiten von Be- schichtungen auf Fahrzeugrädern.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Fahrzeugräder, wie sie insbesondere für den Einsatz an Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, aus metallischen Werkstoffen wie Stahl Aluminium oder
Magnesium herzustellen. Derartige Fahrzeugräder werden mit einer Beschichtung versehen, die eine oder mehrere Schichten um- fasst. Die Beschichtung dient als Korrosionsschutz für den metallischen Werkstoff und gegebenenfalls zur Verbesserung der ästhetischen Wirkung der Fahrzeugräder. Als Beschichtungsver- fahren für die Fahrzeugräder kommen üblicherweise Nasslackie- rungsverfahren und Pulverbeschichtungsverfahren zum Einsatz, diese können auch miteinander kombiniert werden.
In jüngster Zeit werden auch Beschichtungsverfahren .wie CVD
(Chemical Vapor Deposition) oder PVD (Physical Vapor Deposition) für die Beschichtung von Fahrzeugrädern vor einem Klarlackauftrag eingesetzt.
Das Fahrzeugrad weist zur Anbringung an eine Nabe, insbesondere einer Kraftfahrzeugachse, dienende Funktionsflächen auf. Eine erste Gruppe von Funktionsflächen wird durch Senkungen gebildet. Die Senkungen können dabei konisch oder kalottenför- mig geformt sein und dienen der flächigen Anlage von Radbefes- tigungsmitteln oder deren Teilen, z.B. von Köpfen von Radschrauben oder Radmuttern. Als weitere Funktionsfläche kann ein Nabenring vorgesehen sein, in den bei Anbringung des Fahrzeugrads an der Nabe ein nabenseitig vorgesehener, umlaufender Zentrierbund formschlüssig eingreift, um eine exakte Zentrie- rung des Fahrzeugrads gegenüber der Nabe zu gewährleisten. Eine weitere Funktionsfläche wird als Kappensitz bezeichnet und dient der Aufnahme einer Abdeckkappe zur Abdeckung einer zentralen Bohrung an dem Fahrzeugrad. Die Funktionsflächen sollen, im Gegensatz zu den übrigen Oberflächenbereichen des Fahrzeug- rads, nach Durchführung der Beschichtung des Fahrzeugrads zumindest im Wesentlichen beschichtungsfrei sein. Dadurch wird beispielsweise erreicht, dass die Paarungsgeometrie zwischen der Radschraube oder -mutter und dem Fahrzeugrad im Bereich der Senkung den notwendigen Reibschluss im Betrieb gewährleis- ten kann. Bei einer im Bereich der Senkung verbleibenden Beschichtung verändert sich, insbesondere durch Setzvorgänge, die Flächenpressung zwischen Radschraube und Fahrzeugrad, so dass die Funktionssicherheit beeinträchtigt werden könnte.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Funktionsflächen während der Durchführung des oder der zur Beschichtung des gesamten Fahrzeugrads vorgesehenen Beschichtungsvorgänge abzudecken, um dort ein Auftreffen und Anhaften von Beschichtungsma- terial zu verhindern. Hierzu werden vor der Durchführung der Beschichtung geeignete Abdeckmittel wie Kugeln oder Stopfen auf die Funktionsflächen aufgebracht und nach Durchführung der Beschichtung wieder entfernt. Dies bringt einen erheblichen Zusatzaufwand mit sich, der die Anbringung und Entfernung sowie gegebenenfalls eine Aufbereitung der entsprechenden Stop- fen umfasst. Zudem ergeben sich in Grenzbereichen zwischen den Stopfen und der am Fahrzeugrad anhaftenden Beschichtung unerwünschte Anhäufungen und Bruchstellen von Beschichtungsmateri- al, die gegebenenfalls in einem Nachbearbeitungsschritt entfernt werden müssen. Durch die Abdeckmittel wird die nähere Umgebung der Senkung, insbesondere eine Ausnehmung zur Aufnah- me der Radbefestigungsmittel, an deren Grund die Senkung angeordnet ist, bei der Durchführung der Beschichtungsverfahren zumindest teilweise abgeschattet, so dass dort gegebenenfalls keine zufriedenstellende Beschichtung erreicht wird und Quali- tätskriterien im Hinblick auf Optik und Korrosionsschutz nicht eingehalten werden.
Verstärkt wird dieses Abschattungsproblem durch die Tatsache, dass die Ausnehmung, an deren Grund die Senkung angeordnet ist und die den Radschraubenkopf oder die Radmutter aufnimmt, oft einen nur unwesentlich größeren Durchmesser als diese Radbefestigungsmittel aufweist, so dass gerade genug Platz zum Ansetzen eines Werkzeugs vorhanden ist. Je nach Design der Fahrzeugräder können die Ausnehmungen sogar als zylindrische Schraubenbohrung ausgeführt sein, die eine im Wesentlichen längliche Form haben können und tief in das Fahrzeugrad hineinragen.
Aus der DE 102 49 999 B3 ist ein Verfahren zur Absaugung von Funktionsflächen an Fahrzeugrädern bekannt, die mit einer Pulverbeschichtung versehen werden. Bei diesem Verfahren wird zunächst das zur Beschichtung dienende Lackpulver vollflächig auf die Fahrzeugräder aufgebracht. In einem nachfolgenden Prozessschritt werden die Funktionsflächen mit Hilfe einer geeig- neten Absaugeinrichtung wieder von dem nur locker anhaftenden Pulver befreit, bevor ein Einbrennen des Pulvers in einem Ofen erfolgt. Die Wirkungsweise dieses Verfahrens ist auf Pulverbeschichtungen beschränkt, bei Nasslackierungen oder anderen Be- schichtungsverfahren haftet das Lackmaterial deutlich stärker an den Fahrzeugrädern an und kann nicht durch Absaugen entfernt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Oberflächenbehandlungsanlage bereitzu- stellen, die es ermöglicht, Vertiefungen weitgehend zu be- schichten und eine kostengünstige und vom Beschichtungsverfah- ren unabhängige Freistellung von Funktionsflächen an Fahrzeugrädern gewährleistet.
Zur Lösung der das Verfahren betreffenden Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Bei der Verfahrensdurchführung wird die Funktionsfläche einem von einer Strahlungsquelle erzeugten Strahlenbündel so lange ausgesetzt, bis die Beschichtung im Bereich der Funktionsflä- che zumindest teilweise in Folge der Erhitzung durch das
Strahlenbündel in ein Gasgemisch überführt wird. Als Strahlungsquelle kommt insbesondere eine Laserquelle in Frage, die hochenergetische elektromagnetische Wellen abgibt, die ihrerseits beim Auftreffen auf die Beschichtung im Bereich der Funktionsfläche des Fahrzeugrads, insbesondere durch Strahlungsabsorption, zu einer lokalen Erwärmung der Beschichtung führt. Das von der Strahlungsquelle abgegebene Strahlenbündel weist eine derartig hohe Energiedichte auf, dass die Beschichtung lokal so stark erwärmt werden kann, dass sie verdampft. Umliegende Beschichtungsbereiche, die nicht mit dem Strahlenbündel beaufschlagt werden, erfahren keine signifikante Erwärmung, die dort aufgebrachte Beschichtung bleibt unbeeinträchtigt. Bei dem Verdampfungsvorgang werden Moleküle der Beschichtung in die Umgebung freigesetzt und bilden mit der Um- gebungsatmosphäre, insbesondere Umgebungsluft, ein Gasgemisch.
Vorteilhaft ist es, wenn die Funktionsfläche so lange dem Strahlenbündel ausgesetzt wird, bis im Bereich der Funktionsfläche eine von der Beschichtung verdeckte Metalloberfläche des Fahrzeugrads zumindest teilweise freigelegt ist. Für eine ordnungsgemäße Funktion des Fahrzeugrads ist es nicht zwingend, dass die Funktionsflächen metallisch blank sind. Vielmehr ist es ausreichend, wenn die Dicke der verbleibenden Beschichtung nur noch wenige 1/1000 mm beträgt, da sich derart dünne Beschichtungen nicht negativ auf die Funktion der Funk- tionsflächen auswirken.
In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das durch die Erhitzung entstehende Gasgemisch abgesaugt wird. Durch ei- ne Absaugung, die insbesondere unmittelbar im Bereich der zu bearbeitenden Funktionsfläche stattfindet, wird einerseits ein unerwünschtes Austreten von gegebenenfalls schädlichen Bestandteilen der abgelösten Beschichtung in die Umgebung vermieden. Andererseits kann ein Niederschlag derartiger Be- Schichtungsbestandteile in anderen Bereichen des Fahrzeugrads wirksam unterbunden werden, wodurch ansonsten eine Beeinträchtigung der Oberflächenqualität der verbleibenden Beschichtung auftreten könnte.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strahlenbündel eine von Null verschiedene Divergenz hat, und dass die Abmessungen eines beim Auftreffen des Strahlenbündels auf das Fahrzeugrad entstehenden Strahlflecks durch Veränderung der relativen Anordnung des Fahrzeugrads und des Strah- lenbündels festgelegt werden. Übliche Strahlungsquellen wie
Laserlichtquellen senden Strahlenbündel aus, deren Randstrahlen in einem spitzen Winkel zueinander stehen und somit eine von Null abweichende Divergenz aufweisen. Somit ergibt sich beim Auftreffen des Strahlenbündels auf das Fahrzeugrad ein Strahlfleck mit einer vorzugsweise kreisrunden Ausdehnung, die bei gegebener Divergenz insbesondere vom Abstand zwischen Lichtquelle und Fahrzeugrad abhängt. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird gewährleistet, dass nur die zu entschichtenden Oberflächenbereiche des Fahrzeugrads mit dem Strahlenbündel beaufschlagt werden, während angrenzende
Bereiche, insbesondere die beschichtete Ausnehmung zur Aufnahme der Radbefestigungsmittel, bestrahlungsfrei bleiben.
Vorteilhaft ist es, wenn die Funktionsfläche dem Strahlenbün- del ausgesetzt wird, nachdem alle Beschichtungen auf das Fahr- zeugrad aufgebracht wurden. Bei den in Frage stehenden Be- schichtungen handelt es sich um bei der Nutzung des Fahrzeugrads dauerhaft an der Oberfläche verbleibende Beschichtungen . Aus Produktions-, Lagerungs- oder Präsentationsgründen aufge- brachte Korrosionsschutz- oder Hochglanzschichten sind hiervon nicht umfasst, da diese üblicherweise keine für die Nutzung des Fahrzeugrads relevante Schichtdicke aufweisen. Somit wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass die Funktionsfläche für eine Nutzung bereit ist und keine zusätzlichen Vorbereitungs- handlungen bei der Anbringung des Fahrzeugrads an einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, notwendig sind. Möglicherweise nach dem Abtrag der Beschichtung von den Funktionsflächen auf das Fahrzeugrad aufgebrachte Schutzwachsschichten sind ebenfalls nicht zum Verbleib auf dem Fahrzeugrad bei der Nutzung bestimmt und sind ebenfalls nicht umfasst.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Funktionsfläche dem Strahlenbündel ausgesetzt wird, nachdem alle Beschichtungen auf sämtliche Oberflä- chen des Fahrzeugrads aufgebracht wurden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass beim Auftragen der Beschichtungen keine Rücksicht auf die Beschichtungsfreiheit von Funktionsflächen genommen werden muss. Vielmehr kann ein kostengünstiger Be- schichtungsauftrag auf allen Oberflächen ohne aufwendige Ab- deckmaßnahme vorgenommen werden. Anschließend werden die Funktionsflächen selektiv entschichtet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine Grundierung und einen auf die Grundierung aufgebrachten Klarlack umfasst. Die Grundierung kann sowohl als Spritzlack, insbesondere als wasserlöslicher Lack, als Pulverbeschichtung oder als CVD-Beschichtung oder PVD-Beschichtung aufgebracht werden. Gleiches gilt für gegebenenfalls vorgesehene weitere Schichten, bei denen es sich insbesondere um eine für die optische Anmutung des Fahrzeug- rads wichtige Dekorschicht und eine zum Schutz der Dekorschicht aufgetragene Deckschicht handeln kann. Üblicherweise wird das Fahrzeugrad mit einer Grundierung auf Pulverbasis versehen, auf die nach Einbrennen des Pulverlacks eine Dekor- Schicht auf Wasserlackbasis aufgebracht wird. Diese wird anschließend mit einer Schutzschicht aus transparentem Pulverlack überzogen.
Vorteilhaft ist es, wenn das Fahrzeugrad entlang einer vorgeb- baren Bahn bewegt wird, während ein Teil der Funktionsfläche dem Strahlenbündel ausgesetzt wird. Zur Einhaltung der gewünschten Strahlungsintensität für den Strahlfleck auf der Oberfläche des Fahrzeugrads kann es erforderlich sein, das Strahlenbündel derart an die Oberfläche des Fahrzeugrads anzu- nähern, dass der Strahlfleck eine kleinere Ausdehnung als die zu bearbeitende Funktionsfläche hat. In diesem Fall wird die Beschichtung durch Abfahren der Funktionsfläche mit dem Strahlfleck entlang einer vorgegebenen Bahn abgetragen. Die Metallurgie des Fahrzeugrades wird aufgrund der schonenden, partiellen Erwärmung nicht verändert. Die Energie wird fast vollständig von der abzutragenden Beschichtung absorbiert.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bahn in Abhängigkeit von einer Kontur der Funktionsfläche und der Größe des Strahlflecks vorgegeben wird. Vorzugsweise wird die Bahn derart vorgegeben, dass jeder Flächenabschnitt der Funktionsfläche lediglich ein einziges Mal vom Strahlenbündel überstrichen werden muss, um eine rasche und effiziente Bearbeitung des Fahrzeugrads zu gewährleisten. Da der Strahl- fleck eine inhomogene Verteilung der Strahlungsintensität aufweisen kann, wird erfindungsgemäß vorgesehen, nebeneinander liegende Bahnen derart anzuordnen, dass es zu einer Überschneidung der jeweils mit dem Strahlfleck bearbeiteten Flächenbereiche kommt. Somit wird auch in den möglicherweise mit geringerer Abtragleistung bearbeiteten Randbereichen der Bahn eine ausreichende Freistellung der Funktionsfläche erreicht.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeugrad relativ zu dem räumlich feststehenden Strahlenbündel verfahren und/oder verschwenkt wird. Dadurch kann die Zuführung des Strahlenbündels von der Lichtquelle bis zur Oberfläche des Fahrzeugrads einfach gehalten werden. Vorzugsweise wird das von der Strahlungsquelle abgegebene Strahlenbündel im Freistrahl, gegebenenfalls unter Verwendung von Umlenkmitteln wie Umlenkspiegeln, auf die Funktionsflächen gerichtet. Ergänzend oder alternativ kann das Strahlenbündel zumindest abschnittsweise in einem Lichtleiter, insbesondere in einem Glasfaserbündel oder einem Fluidlichtleiter, geführt sein. Die zur Bearbeitung größerer Flächenbereiche notwendige Verfahrbewegung des Strahlflecks auf der Oberfläche des Fahrzeugrads wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung ausschließlich durch Bewegungen des Fahrzeugrads bewirkt.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Richtung und/oder Lage des Strahlenbündels gegenüber dem feststehenden Fahrzeugrad verändert wird. Dies erfolgt vor¬ zugsweise durch Bewegen einer Umlenkeinrichtung für das Strah¬ lenbündel. Ergänzend oder alternativ kann das Strahlenbündel zumindest abschnittsweise in einem flexiblen Lichtleiter, bei- spielsweise einem Glasfaserbündel oder einem Fluidlichtleiter, geführt werden, welcher entsprechend der auf der Oberfläche des Fahrzeugrads abzufahrenden Bahn ausgelenkt und/oder verschoben wird. Dadurch können hochdynamische Relativbewegungen zwischen Strahlenbündel und Fahrzeugrad mit hoher Präzision erzielt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Masse der Umlenkreinrichtung und/oder des flexiblen Lichtleiters gering ist und mit ebenfalls geringen Kräften die zur Durchführung der geforderten Bewegungen notwendigen Beschleunigungen hervorgerufen werden können. Vorteilhaft ist es, wenn eine Positionierung der Strahlungsquelle gegenüber der zu bearbeitenden Funktionsfläche von einer Bildverarbeitungseinrichtung bestimmt wird. Mit einer Bildverarbeitungseinrichtung, die wenigstens eine Kamera und eine damit verbundene Verarbeitungseinheit umfasst, können
Körperkanten des Fahrzeugrads ermittelt werden, um die räumliche Lage des Fahrzeugrads gegenüber der Strahlungsquelle zu ermitteln. Aus der ermittelten Lage kann anschließend der für die Bearbeitung der Funktionsflächen notwendige Verfahrweg be- stimmt werden, um das Fahrzeugrad in den Arbeitsbereich der
Strahlungsquelle zu bringen. Bevorzugt kann die Bildverarbeitungseinrichtung die Lage des Fahrzeugrads bezogen auf eine Rotationssymmetrieachse bestimmen, so dass keine rotatorische Ausrichtung des Fahrzeugrads um die Rotationssymmetrieachse vor der Durchführung des Bearbeitungsvorgangs erfolgen muss. Besonders bevorzugt ist die Bildverarbeitungseinrichtung derart eingerichtet, dass sie unterschiedlich dimensionierte Fahrzeugräder voneinander unterscheiden kann und die jeweils zur Bearbeitung der entsprechenden Funktionsflächen notwendi- gen Bahnen aus einem Speicher abrufen kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strahlenbündel aus einer Hülse austritt, die in eine Ausnehmung des Fahrzeugrads eingefahren wird, an deren Grund die als Senkung ausgebildete Funktionsfläche angeordnet ist. Die Hülse dient dem Schutz der an die zu entschichtende Senkung angrenzenden Beschichtung der Ausnehmung, die zur Aufnahme der Radbefestigungsmittel vorgesehen ist. Ferner ist die Verwendung einer solchen Hülse zur Einhaltung von Sicherheits- richtlinien vorteilhaft, da aus Strahlenschutzgründen das
Strahlenbündel möglichst nur kurze Distanzen als Freistrahl überbrücken sollte und das Einfahren der Hülse in die Ausnehmung verhindert, dass hochenergetische Strahlung unkontrolliert austritt und zu Beschädigungen oder Verletzungen führt. Grundsätzlich kann die Hülse hierfür beliebig, beispielweise als elliptisches Rohr, als Vierkantrohr oder als Vieleckrohr mit einem polygonalen Querschnitt, ausgebildet sein. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgese- hen, dass die Hülse eine längliche, hohlzylindrische Form hat. Dadurch kann die Hülse tief in die Ausnehmungen eingebracht werden. Der Außendurchmesser der hohlzylindrischen Hülse ist dabei an die Abmessung der Ausnehmungen angepasst, sodass die Hülse in die Ausnehmung eingeführt werden kann, ohne dass die- se die Wandung der Ausnehmung berührt.
Zur Lösung der die Vorrichtung betreffenden Aufgabe ist eine Vorrichtung zum zumindest teilweisen Entfernen einer Beschich- tung von einer durch eine Senkung, einen Kappensitz oder einen Nabenring gebildeten Funktionsfläche eines Fahrzeugrads vorgesehen. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Strahlungsquelle auf, mit der ein auf die Funktionsfläche richtbares Strahlenbündel erzeugbar ist, so dass die Beschichtung im Bereich der Funktionsfläche zumindest teilweise in Folge der Er- hitzung durch das Strahlenbündel in ein Gasgemisch überführbar ist. Zudem ist mit Hilfe einer Stelleinrichtung die relative Anordnung zwischen dem Fahrzeugrad und dem Strahlenbündel veränderbar. Mit einer derartigen Vorrichtung kann vorzugsweise das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden. Bei der Strahlungsquelle handelt es sich vorzugsweise um eine Laserquelle, die einen kontinuierlichen oder gepulsten, insbesondere monochromatischen, Laserstrahl mit einer Wellenlänge oder Wellenlängenverteilung im Bereich des mittleren Infrarots, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 350 nm und 2500 ran, be- sonders bevorzugt zwischen 900 nm und 1500 nm, abgibt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Hülse vorgesehen, in der das Strahlenbündel geführt ist und die eine Austrittsöffnung für das Strahlenbündel hat. Wie oben bereits er- wähnt dient die Hülse dem Schutz der seitlich und oberhalb der zu entschichtenden Funktionsflächen angrenzenden Beschichtung, insbesondere an der Wandung der Ausnehmung zur Aufnahme der Radbefestigungsmittel. Sie dient ferner der Einhaltung von Sicherheitsrichtlinien und verhindert, dass hochenergetische Strahlung unkontrolliert austritt und zu Beschädigungen oder Verletzungen führt. Die Hülse ist vorzugsweise auf die Divergenz des Strahlenbündels angepasst, so dass sie den Quer¬ schnitt des Strahlenbündels nicht begrenzt, um unerwünschte Abschwächungen der Strahlungsintensität zu vermeiden. Vorzugs- weise ist eine Weglänge für das zumindest bereichsweise in der Hülse geführte Strahlenbündel abhängig von der Divergenz des Strahlenbündels derart gewählt, dass der endseitig an der Austrittsöffnung der Hülse vorliegende Strahlfleck zumindest nahezu dem minimalen Strahlfleck entspricht, der zur Bearbeitung des Fahrzeugrads eingesetzt werden soll.
Vorteilhaft ist es, wenn die Hülse durch die Stelleinrichtung verfahren und/oder verschwenkt werden kann. Da die Hülse lediglich ein geringes Gewicht aufweisen muss, um ihrer Schutz- funktion für das Strahlenbündel gerecht zu werden, kann sie mit geringen Kräften und hohen Beschleunigungen bewegt werden, so dass ein rasches Überstreichen der mit dem Strahlenbündel zu bearbeitenden Funktionsflächen am Fahrzeugrad und somit eine kurze Taktzeit für die Bearbeitung erreicht werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Fahrzeugrad durch die Stelleinrichtung verfahren und/oder verschwenkt werden. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn die am Fahrzeugrad zu bearbeitenden Funktionsflächen eine große Ausdehnung haben oder weit voneinander beabstandet sind und eine Verstellmöglichkeit für das Strahlenbündel überschritten wird. Insbesondere dient die Stelleinrichtung in einer Doppelfunktion sowohl der Zu- bzw. Abfuhr des Fahrzeugrades wie auch der Bewegung des Fahrzeugrades während des Bear- beitungsvorgangs . Auch Kombinationen der Verstellung des Strahlenbündels mit der Verstellung des Fahrzeugrads sind möglich.
Vorzugsweise umfasst die Stelleinrichtung einen Roboterarm, der mit wenigstens zwei relativ zueinander durch Schwenkantriebe verstellbaren Armabschnitten ausgerüstet ist und der eine Bewegung des Fahrzeugrads in wenigstens einer Verfahrebene und/oder wenigstens einer Schwenkebene bewirken kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die
Stelleinrichtung einen Verfahrtisch. Der Verfahrtisch kann für translatorische und gegebenenfalls auch für rotatorische Bewegungen eingerichtet sein und nimmt das Fahrzeugrad während der Bearbeitung auf. Vorzugsweise ist der Verfahrtisch zumindest als XY-Tisch ausgebildet, der Bewegungen in einer, vorzugsweise horizontal ausgerichteten, Verfahrebene ermöglicht. Besonders bevorzugt weist der Verfahrtisch zusätzlich eine Stell¬ einrichtung für eine Z-Achse auf, die eine Verstellung orthogonal zu der durch die X- und die Y-Achse bestimmten Verfahr- ebene ermöglicht. Eine rotatorische Verstellung des Verfahr- . tischs kann durch einen Rotationsantrieb vorgesehen sein, wobei eine Rotationsachse vorzugsweise orthogonal zur X-Y- Verfahrebene ausgerichtet ist.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Absaugeinrichtung zum Absaugen des bei der Bestrahlung freigesetzen Gasgemischs vorgesehen. Vorzugsweise umfasst die Absaugeinrichtung ein Absauggebläse, an dessen Saugseite ein Saugschlauch angebracht ist. Dieser ist bis kurz vor die zu bearbeitende Funk- tionsfläche geführt und ermöglicht somit eine Absaugung des
Gasgemischs in unmittelbarer Nähe der bearbeiteten Funktionsfläche. Druckseitig kann das Absauggebläse mit einer Filter- "einrichtung versehen werden, um die abgesaugten Rauchgasparti¬ kel zurückzuhalten und lediglich gefilterte, partikelfreie Um- gebungsluft ins Freie abzugeben. Oder es wird das gesamte ent- stehende Gasgemisch einer oxidativen, thermischen Gasreinigung zugeführt, die bei einer die Vorrichtung zum Abtragen von Be- schichtungen umfassenden Beschichtungsanlage ohnehin zur Ab- luftreinigung vorgesehen ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Bildverarbeitungseinrichtung zur Bestimmung einer Positionierung einer Strahlungsquelle gegenüber der zu bearbeitenden Funktionsflä¬ che vorgesehen. Mit Hilfe der Bildverarbeitungseinrichtung kann ermittelt werden, in welcher Weise eine Verfahrbewegung und/oder Verschwenkbewegung des Fahrzeugrads und/oder der Strahlungsquelle vorgenommen werden muss, um die Austrittsöffnung der Hülse, in der das Strahlenbündel geführt ist, in den korrekten Abstand und die korrekte Lage gegenüber der zu bear- beitenden Funktionsfläche zu bringen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Oberflächenbehandlungsanlage mit einer Auftrageinrichtung zum Auftragen einer Beschichtung auf ein Fahrzeugrad, einem Trockner zum Aushärten der aufgetragenen Beschichtung und einer Vorrichtung zum zumindest teilweisen Entfernen einer Beschichtung von einer Funktionsfläche eines Fahrzeugrads vorgesehen. Die Auftrageinrichtung kann eine oder mehrere Beschichtungseinrich- tungen umfassen, in denen eine Beschichtung des Fahrzeugrads mit Pulverlack und/oder Nasslack vorgenommen wird. Wenigstens einer der Beschichtungseinrichtungen ist ein Trockner nachgeschaltet, der eine Aushärtung und/oder Vernetzung der aufgetragenen Beschichtung durch Temperatur oder durch Strahlung, insbesondere durch Infrarotstrahlung oder ultraviolette Strah- lung, ermöglicht. Diejenigen Bereiche des Fahrzeugrads, die als Funktionsflächen beschichtungsfrei sein sollen, werden mit Hilfe der in einem Bearbeitungsfluss stromab der Auftrageinrichtung und dem Trockner angeordneten Vorrichtung zum zumindest teilweisen Entfernen der Beschichtung bearbeitet. Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Entlackungsstation,
Figur 2 die Entlackungsstation gemäß Figur 1 in einer Seitenansicht,
Figur 3 eine Detaildarstellung aus der Ansicht gemäß Figur 2,
Figur 4 perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Entlackungsstation mit einem Verfahrtisch zur Handhabung des Fahrzeugrads während des Entlackungsvorgangs,
Figur 5 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Entlackungsstation, und
Figur 6 eine Seitenansicht der Entlackungsstation gemäß Figur 5.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte erste Ausführungsform einer Entlackungsstation 10 umfasst eine Laserstrahlungsguelle 12, die an einem Trägerrahmen 14 ortsfest angebracht ist. Am Trägerrahmen 14 sind zudem zwei Kameras 16 einer Bildverarbeitungseinrichtung angeordnet. Ein Industrieroboter 20 dient zur Handhabung der als Aluminiumräder 18 ausgeführten und vollflächig mit einer Beschichtung versehenen Fahrzeugräder. Weiterhin umfasst die Entlackungsstation 10 eine Absaugeinrichtung 22 zur Abluftabsaugung, ein Schienentransportsystem 24 zur Zufuhr von Aluminiumrädern 18 sowie ein Förderband 26 zur Abfuhr von Aluminiumrädern 18. Die Laserstrahlungsquelle 12 stellt ein nicht näher dargestelltes Strahlenbündel bereit, das aus Sicherheitsgründen in einem abgewinkelten Vierkantrohr 28 geführt ist. Im Inneren des Vierkantrohrs 28 ist an einer Knickstelle zwischen einem im Wesentlichen horizontal verlaufenden Vierkantrohr-Abschnitt 28a und einem im Wesentlichen vertikal verlaufenden Vierkantrohr-Abschnitt 28b ein nicht dargestellter Umlenkspiegel angeordnet. Dieser lenkt das leicht divergierende Strahlenbündel aus der horizontalen in die vertikale Richtung nach unten auf die Oberfläche des Aluminiumrads 18 um. Zur Stabilisierung des Vierkantrohrs 28 ist an dem Trägerrahmen 14 ein L-förmiger Halter 30 angebracht, der den Endbereich des Vierkantrohr- Abschnitts 28b abstützt.
Endseitig ist das Vierkantrohr 28 mit einer hohlzylindrischen Schutzhülse 32 versehen, wie sie in den Figuren 2 und 3 näher dargestellt ist. Die Schutzhülse 32 weist einen Außendurchmesser auf, der auf die in den Aluminiumrädern 18 eingebrachten zylindrischen Schraubenbohrungen oder Schraubenlöcher ange- passt ist, die als Ausnehmungen zur Aufnahme von Schraubenköpfen nicht dargestellter Radschrauben dienen. Ein Innendurchmesser der Schutzhülse 32 ist derart gewählt, dass er zumindest im Wesentlichen einem größten Durchmesser der in den Aluminiumrädern 18 vorgesehenen kalottenförmigen Schraubensenkungen 34 (auch Schraubenkalotte genannt) entspricht, aber kleiner als die zylindrische Bohrung ist.
Die Länge der Vierkantrohr-Abschnitte 28a, 28b und der Schutzhülse 32 sowie der freie Innenquerschnitt des Vierkantrohrs 28 und der Innendurchmesser der Schutzhülse 32 sind derart auf die Divergenz des von der Laserstrahlungsquelle 12 bereitgestellten Strahlenbündels abgestimmt, dass der Querschnitt des Strahlenbündels am Ende der Schutzhülse 32 in einer Querschnittsebene orthogonal zur Strahlrichtung im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Schutzhülse 32 entspricht. Dadurch kann ein Abtrag der Beschichtung in der jeweiligen Schraubensenkung 34 ohne Verfahren des Aluminiumrads 18 erfolgen, da der Strahlfleck des Strahlenbündels die gesamte Oberfläche der Schraubensenkung 34 erfasst.
Die Schutzhülse 32 ist an ihrer ümfangsflache mit einer Kunststoffschicht überzogen, die eine hohe Festigkeit und gute Gleiteigenschaften bietet, so dass bei einer zufällig auftretenden, unerwünschten Berührung zwischen Aluminiumrad 18 und Schutzhülse 32 Beschädigungen der Beschichtung in den Schraubenbohrungen vermieden werden.
Die am Trägerrahmen 14 angebrachte, zwei Kameras 16 sowie eine nicht dargestellte Steuerungseinheit umfassende Bildverarbei- tungseinrichtung ermöglicht die Erfassung der räumlichen Lage des Aluminiumrads 18, das vom Industrieroboter 20 relativ zur Laserstrahlungsquelle 12 bewegbar ist, um ein Einfahren bzw. Ausfahren der Schutzhülse 32 in die Schraubenbohrungen des A- luminiumrads 18 zu ermöglichen. Die Bildverarbeitungseinrich- tung erlaubt somit eine bezogen auf die Rotationssymmetrieachse 19 des Aluminiumrads 18 frei wählbare Winkelausrichtung des Aluminiumrads 18 gegenüber der Laserstrahlungsquelle 12.
Der Industrieroboter 20 ist als Vierachsroboter ausgeführt und trägt an der vierten Achse einen U-förmigen Halter 36, an dem zwei nach unten offene U-Profile 38 angebracht sind. Diese sind mit kunststoffummantelten, durch einen nicht dargestellten Antrieb verfahrbaren Haltezapfen 40 versehen, die am Felgenhorn des Aluminiumrads 18 angreifen und dessen exakte Posi- tionierung auf dem Halter 36 bewirken.
Die Absaugeinrichtung 22 umfasst ein Sauggebläse 42, an dessen Saugseite ein zumindest abschnittsweise flexibler Saugschlauch 44 angebracht ist, der in einem Saugmundstück 46 mündet. Das Saugmundstück 46 und der daran angebrachte Saugschlauch 44 sind mit Hilfe eines Stellzylinders 47 in vertikaler Richtung verstellbar am Fuß des Tragrahmens 14 angebracht, um ein leichtes Zuführen und Entnehmen des Aluminiumrads 18 zu ermöglichen und dennoch während des Abtragvorgangs einen möglichst geringen Abstand zum Wirkort des Strahlenbündels einnehmen zu können.
Das Saugmundstück 46 weist einen kegelabschnittsförmigen Einlassbereich 48 auf, der zentrisch unterhalb des zu bearbeiten- den Aluminiumrads 18 angeordnet ist. Das Saugmundstück 46 ist an seinen Innenflächen mit einer hochtemperaturfesten Absorp- tionsbeschichtung versehen, die dazu dient, nicht auf das Aluminiumrad 18 auftreffende Strahlung des Strahlenbündels zu absorbieren und somit unkontrollierte Reflexionen dieser Strah- lung, insbesondere an rückwärtige Flächen des Aluminiumrads 18, zu verhindern. An der Druckseite des Sauggebläses 42 ist eine Filtereinrichtung 50 angebracht, die die während des Bearbeitungsvorgangs durch das Strahlenbündel der Laserstrahlungsquelle 12 freigesetzten Partikel aus der mittels des Saugmundstücks 46 und des Saugschlauchs 44 abgesaugten Umgebungsluft filtert und somit ein unkontrolliertes Entweichen dieser Partikel in die Umgebung verhindert. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die vom Sauggebläse 42 angesaugte Abluft einer thermischen Abgasnachbe- handlung, insbesondere einer Nachverbrennung, unterzogen, so dass gegebenenfalls auf die Filtereinrichtung 50 verzichtet werden kann.
Bei der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei- spiele werden für funktionsgleiche Komponenten die selben Bezugszeichen verwendet, funktionsähnliche Komponenten werden mit um 100 oder 200 erhöhten Bezugsziffern versehen.
Die Entlackungsstation 110 gemäß der Figur 4 unterscheidet sich von der Entlackungsstation 10 gemäß den Figuren 1 bis 3 durch eine andere Form der Zuführung der Aluminiumräder 18 zur Laserstrahlungsquelle 12. Der Industrieroboter 120 gemäß der Figur 4 ist mit einer Tragplatte 152 ausgerüstet, auf der zwei von Stellantrieben 154 in einer Schwenkebene verschwenkbare Greifer 156 ein Ergreifen und ein zuverlässiges Abheben des Aluminiumrads 18 von einer Rollenförderbahn 158 ermöglichen. Die Aluminiumräder 18 werden vom Industrieroboter 120 auf einem von U-Profilen 138 und von verstellbaren Haltezapfen 140 gebildeten, an einem Dreiachstisch 160 angebrachten Halter 136 abgelegt und fixiert.
Der Dreiachstisch 160 weist Stellantriebe zum Verfahren des Felgenhalters 136 in die drei zueinander senkrechten Raumrichtungen X, Y und Z auf. Damit kann das Aluminiumrad 18 mit sei- nen Schraubensenkungen 34 derart gegenüber der Laserstrahlungsquelle 12 angeordnet werden, dass die Beschichtung im Bereich der Schraubensenkungen 34 abgetragen werden kann. Ein weiterer Unterschied der Entlackungsstation 110 gegenüber der aus den Figuren 1 bis 3 dargestellten Entlackungsstation 10 liegt darin, dass die Absaugeinrichtung 122 ein fest am Halter 136 angebrachtes Saugmundstück 146 aufweist.
Bei der in den Figuren 5 und 6 dargestellten dritten Ausführungsform einer Entlackungsstation 210 ist die Laserstrah- lungsquelle 212 mit längenvariablen Vierkantrohr-Abschnitten 228a und 228b ausgestattet und kann somit in und gegen die X- und Z-Richtung längenverstellt werden. Dem längenvariablen Vierkantrohr-Abschnitt 228a ist ein am Trägerrahmen 214 mittels eines U-Profils 262 befestigter Linearsteiler 264 zuge- ordnet. Dem längenvariablen Vierkantrohr-Abschnitt 228b ist ein am Linearsteller 264 angebrachter Linearsteiler 265 zugeordnet. Damit kann das Strahlenbündel in X- und Z-Richtung gegenüber dem Aluminiumrad 18 verstellt werden, während die Verstellung des Aluminiumrads 18 in Y-Richtung durch das Förder- band 226 stattfindet, wie nachstehend beschrieben wird. Die Bereitstellung der Aluminiumräder 18 für die Bearbeitung durch die Laserstrahlungsguelle 212 ist bei der Ausführungs- form gemäß den Figuren 5 und 6 durch ein Förderband 226 ge- währleistet, das drei voneinander unabhängig betreibbare Förderbandabschnitte 22βa, 226b und 226c aufweist.
Der Förderbandabschnitt 226a dient dazu, die von einem Schienentransportsystem 224 herbeigeförderten Aluminiumräder 18 von Zentrierspindeln 266 abzuheben, was durch einen S-förmigen
Verlauf des Förderbandabschnitts 226a gewährleistet wird. Sobald die Aluminiumräder 18 mittels des Förderbandabschnitts 226a von dem kontinuierlich betriebenen Schienentransportsystem 224 abgehoben sind, werden sie in eine Warteposition un- mittelbar vor den Förderbandabschnitt 22 βb gebracht.
Der Förderbandabschnitt 226b umfasst jeweils seitlich an Führungsschienen aufgenommene und mit Zentrierrollen 270 versehene Linearantriebe 272, deren Bewegungsachsen jeweils paarweise parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Linearantriebe 272 sind jeweils an Winkelblechen 274 angebracht, die ihrerseits durch Koppelmittel mit umlaufenden Fördergurten 276 des Förderbandabschnitts 226b verbunden sind. Somit können die Linearantriebe 272 in eine auf den Förderbandabschnitt 226a über- greifende Abholstellung und in eine auf den Förderbandabschnitt 226c übergreifende Abgabestellung gebracht werden, um eine Übergabe des Aluminiumrads 18 zwischen den jeweiligen Förderbandabschnitten 226a, 226b und 226c zu ermöglichen.
Während der Bearbeitung des Aluminiumrads 18 findet eine Verstellung der Vierkantrohr-Abschnitte 228a, 228b durch die Li- nearsteller 264, 265 statt, um die Schutzhülse 232 am Ende des Vierkantrohr-Abschnitts 228b jeweils in der gewünschten Position auf die gewünschte Tiefe in die Schraubenbohrungen der Aluminiumräder 18 einzufahren. Wie der Darstellung der Figur 6 entnommen werden kann, ist die Absaugeinrichtung 226 mit einem pyramidenabschnittsförmig gestalteten, zwischen den beiden Fördergurten 276 angeordneten Saugmundstück 246 ausgerüstet, dessen in Figur 6 sichtbare Längserstreckung im Wesentlichen dem Außendurchmesser der zu bearbeitenden Aluminiumräder 18 entspricht und dessen in Figur 5 erkennbare Quererstreckung dem Abstand zwischen den Führungsschienen der Fördergurte 276 entspricht.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist es überdies vorgesehen, den in der Figur 3 sichtbaren, ke- gelabschnittsförmigen Nabenring 50 und/oder den zylindrisch umlaufenden Kappensitz 51, die ebenfalls mit der Beschichtung.versehen wurden, mit Hilfe der Laserstrahlungsguelle.-12 zu entschichten. Der Kappensitz 51 kann in der gleichen Orientierung der Aluminiumräder 18 wie die Schraubensenkungen 34 entschichtet werden. Für die Entschichtung des Nabenrings 50 können die Haltezapfen 40 des Halters 36 derart modifiziert sein, dass sie das Aluminiumrad 18 auch bei Umkehrung der Tragplatte 52 und somit hängender Anordnung des Aluminiumrads 18 tragen können. Somit kann der Nabenring 50 dem von der Laserstrahlungsquelle 12 abgegebenen Strahlenbündel zugewandt werden und dementsprechend entschichtet werden.
Bei einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das Vierkantrohr durch ein Rohr mit kreisförmigem, elliptischen oder vieleckigem Querschnitt ersetzt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum zumindest teilweisen Entfernen einer
Beschichtung von einer durch eine Senkung, einen Kappensitz oder einen Nabenring gebildeten Funktionsfläche (34, 50, 51) eines Fahrzeugrads (18) , dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche (34, 50, 51) einem von einer Strah- lungsquelle (12, 212) erzeugten Strahlenbündel so lange ausgesetzt wird, bis die Beschichtung im Bereich der Funktionsfläche (34, 50, 51) zumindest teilweise infolge der Erhitzung durch das Strahlenbündel in ein Gasgemisch überführt wird. ' '
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche (34, 50, 51) so lange dem
Strahlenbündel ausgesetzt wird, bis im Bereich der Funktionsfläche (34, 50, 51) eine von der Beschichtung verdeckte Metalloberfläche des Fahrzeugrads (18) zumindest teilweise freigelegt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Erhitzung entstehende Gas- gemisch abgesaugt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlenbündel eine von null verschiedene Divergenz hat, und dass die Abmessun- gen eines beim Auftreffen des Strahlenbündels auf das Fahrzeugrad (18) entstehenden Strahlflecks durch Verändern der relativen Anordnung des Fahrzeugrads (18) und des Strahlenbündels festgelegt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche (34, 50, 51) dem Strahlenbündel ausgesetzt wird, nachdem alle Be- schichtungen auf das Fahrzeugrad (18) aufgebracht wurden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche (34, 50, 51) dem Strahlenbündel ausgesetzt wird, nachdem alle Be- schichtungen auf sämtliche Oberflächen des Fahrzeugrads (18) aufgebracht wurden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine
Grundierung und einen auf die Grundierung aufgebrachten Klarlack umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugrad (18) entlang einer vorgebbaren Bahn bewegt wird, während ein Teil der Funktionsfläche (34, 50, 51) dem Strahlenbündel ausge- setzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn in Abhängigkeit von einer Kontur der
Funktionsfläche (34, 50, 51) und der Größe des Strahlflecks vorgegeben wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugrad (18) relativ zu dem räumlich feststehenden Strahlenbündel verfahren und/oder verschwenkt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung und/oder Lage des
Strahlenbündels gegenüber dem feststehenden Fahrzeugrad (18) verändert wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionierung des
Strahlenbündels gegenüber der zu bearbeitenden Funktionsflä- che (34, 50, 51) von einer Bildverarbeitungseinrichtung (16) bestimmt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlenbündel aus einer Hülse austritt, die in eine Ausnehmung des Fahrzeugrads eingefahren wird, an deren Grund die als Senkung ausgebildete Funktionsfläche angeordnet ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse eine längliche, hohlzylindrische Form hat.
15. Vorrichtung zum zumindest teilweisen Entfernen einer Beschichtung von einer durch eine Senkung, einen Kappensitz oder einen Nabenring gebildeten Funktionsfläche (34, 50, 51) eines Fahrzeugrads (18), gekennzeichnet durch eine Strahlungsquelle (12, 212), mit der ein auf die Funktionsfläche (34, 50, 51) richtbares Strahlenbündel erzeugbar ist, so dass die Beschichtung im Bereich der Funktionsfläche (34, 50, 51) zumindest teilweise infolge der Erhitzung durch das Strahlenbündel in ein Gasgemisch überführbar ist, und durch eine Stelleinrichtung (20, 120, 160, 264, 265), mit der die relative Anordnung zwischen dem Fahrzeugrad (18) und dem Strahlenbündel veränderbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine
Hülse (32, 232), in der das Strahlenbündel geführt ist und die eine Austrittsöffnung für das Strahlenbündel hat.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Stelleinrichtung (264, 265) die Hülse (32, 232) verfahren und/oder verschwenkt werden kann.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Stelleinrichtung (20, 120, 160) das Fahrzeugrad (18) verfahren und/oder verschwenkt werden kann.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung einen Roboterarm (20, 120) umfasst.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung einen Verfahrtisch (160) umfasst .
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, gekennzeichnet durch eine Absaugeinrichtung (22, 122, 222) zum Absaugen des bei der Bestrahlung freigesetzten Gasgemischs .
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, gekennzeichnet durch eine Bildverarbeitungseinrichtung (16) zur Bestimmung einer Positionierung des Strahlenbündels gegenüber der zu bearbeitenden Funktionsfläche (34, 50, 51) .
23. Oberflächenbehandlungsanlage mit einer Auftrageinrichtung zum Auftragen einer Beschichtung auf ein
Fahrzeugrad (18), einem Trockner zum Aushärten der aufgetragenen Beschichtung und einer Vorrichtung nach einem der An- sprüche 15 bis 22.
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