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Dokumentenidentifikation DE102004057139A1 08.06.2006
Titel Vorrichtung zum Aushärten einer auf einem Bauteil aufgebrachten Beschichtung
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Bischof, Markus, 88447 Warthausen, DE;
Groitl, Volker, 76532 Baden-Baden, DE;
Gruber, Thomas, Dr.rer.nat., 89231 Neu-Ulm, DE;
Fellhauer, Hermann, 69231 Rauenberg, DE;
Helm, Guido, 73760 Ostfildern, DE;
Maier, Hans, 76593 Gernsbach, DE
DE-Anmeldedatum 26.11.2004
DE-Aktenzeichen 102004057139
Offenlegungstag 08.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.06.2006
IPC-Hauptklasse B05D 3/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (1) zum Aushärten einer auf einem Bauteil oder Karosserieteil (7) aufgebrachten Beschichtung mit mindestens einer Härtungskammer (14), die im Wesentlichen gegen Außenluft abgeschlossen ist und mithilfe eines das Bauteil bzw. Karosserieteil (7) aufnehmenden Förderorgans beschickbar ist, wobei im Bereich der Härtungskammer (14) mindestens eine UV-Lampe (8) platziert ist und zumindest die Härtungskammer (14) mithilfe einer Fördereinrichtung (3 bzw. 11) mit Inertgas versorgt wird. Dies wirkt sich bei den bekannten Verfahren als nachteilig aus, da nicht alle Teile der Oberfläche einwandfrei gehärtet werden können.
Dies wird dadurch erreicht, dass zumindest die Härtungskammer (14) und/oder auch weitere von dem Bauteil bzw. dem Karosserieteil (7) durchlaufbare Kammern (12 bis 16) mithilfe der Fördereinrichtung (3 bzw. 11) im Umlaufverfahren fortlaufend mit Inertgas versorgt und/oder vom Inertgas entsorgt werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aushärten einer auf einem Bauteil oder Karosserieteil aufgebrachten Beschichtung mit mindestens einer Härtungskammer, die im Wesentlichen gegen Außenluft abgeschlossen ist und mit Hilfe eines das Bauteil bzw. Karosserieteil aufnehmenden Förderorgans beschickbar ist, wobei im Bereich der Härtungskammer mindestens eine UV-Lampe platziert ist und zumindest die Härtungskammer mit Hilfe einer Fördereinrichtung mit Inertgas versorgt wird.

Es ist bereits ein Verfahren bekannt zum Lackieren eines Trägers (DE 102 24 514 A1), der eine Kontur aufweist, und zwar die eines Karosserieteils eines Automobils. Der Lack wird auf den Träger aufgebracht und durch Gaskonzentrationsmittel werden Teilbereiche einer Inertgasatmosphäre ausgesetzt. Der jeweils gerade unter der Inertgasatmosphäre befindliche Lack wird mit UV-Strahlung von einer Lichtquelle bestrahlt, wobei die Lichtquelle oder das Gaskonzentrationsmittel abschnittsweise an die Kontur des Trägers anpassbar ist. Das bekannte Verfahren sowie die Vorrichtung zum Lackieren eines Trägers zeichnet sich dadurch aus, dass der Lack von UV-Strahlung gehärtet wird, wobei der jeweils mit UV-Strahlung bestrahlte Lack von einer Inertgasatmosphäre geschützt wird. Da lediglich nur ein Härtungsbecken mit einer Inertgasfüllung vorliegt, dauert eine gleichmäßige schnelle Reduzierung des Restsauerstoffgehalts an der Lackoberfläche, insbesondere bei Einbringen größerer Bauteile mit schöpfenden Stellen in die Anlage, sehr lange.

Ferner ist eine Einrichtung zur Herstellung eines ausgehärteten Kunstharzüberzugs auf der Oberfläche eines dreidimensionalen Gegenstands bekannt (EP 0 559 500 B1), der zuvor mit einer Harzlösung beschichtet worden ist. In einer Harzaushärtekammer, die gegen die Außenluft im Wesentlichen abgeschlossen ist, wird durch die Kammer über einen Einlass und einen Auslass mit Hilfe eines Förderorgans ein Bauteil bewegt. Ein Bestrahlungsorgan dient zum Bestrahlen des Inneren der Kammer. Der Einlass und der Auslass sind jeweils mit Führungselementen versehen, so dass das ein Plattenteil aufnehmende Transportorgan während des Durchlaufs der Wirkung des Bestrahlungsorgans bzw. eines Ultraviolett-Bestrahlers ausgesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung zur Lackierung von Bauteilen, insbesondere von Bauteilen aus dem Kraftfahrzeugbau derart zu verbessern, dass auch komplizierte, stark verwinkelte, Schattenzonen aufweisende Bauteile einwandfrei und in kurzer Zeit mit einer Beschichtung bzw. einer Lackschicht versehen und gehärtet werden können.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass(1) zumindest die Härtungskammer und/oder weitere von dem Bauteil bzw. Karosserieteil beschickbare oder durchlaufbare Kammern mit Hilfe der Fördereinrichtungen im Umlaufverfahren fortlaufend mit Inertgas versorgt und/oder vom Inertgas entsorgt werden. Hierdurch wird erreicht, dass eine komplette Beschleierung der zu härtenden Oberfläche der Bauteile bzw. der Karosserieteile erfolgt. Durch die Wiederverwendung des Inertgases können ferner die Kosten der Härtung der Bauteile bzw. der Karosserieteile gesenkt werden, zumal das Inertgas dosiert an die erforderlichen Stellen herantransportiert werden kann. Das Spülen der Bauteile in der entsprechenden Kammer führt auch zur Herabsetzung des Restsauerstoffgehalts unter die gewünschten Grenzwerte.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass(2) die Fördereinrichtungen zumindest nach der Härtungskammer an eine weitere Kammer bzw. die Absaugkammer angeschlossen sind, die über eine Versorgungsleitung mit einer in Strömungsrichtung gesehen vor der Härtungskammer angeordneten Zwischenkammer versorgungsmäßig verbunden ist. Hierdurch kann auf einfache und kostengünstige Weise das Inertgas erneut zum Einsatz gebracht werden. Ferner wird durch die vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung sichergestellt, dass an allen Flächen die Aushärtung des Lacks gewährleistet ist.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, dass(3) die Vorrichtung zum Härten bzw. Aushärten eines Bauteils bzw. Karosserieteils aus den strömungsmäßig miteinander in Wirkverbindung stehenden Kammern besteht, die nacheinander über einen Förderkanal mit den zu härtenden Bauteilen bzw. Karosserieteilen beschickbar sind. Durch den Einsatz mehrerer untereinander in Wirkverbindung stehenden Kammern ist eine Optimierung des Härtungsprozesses auf wirtschaftliche Weise möglich.

Ferner ist es vorteilhaft, dass(4) an die in Strömungsrichtung gesehen letzte Kammer die Versorgungsleitung angeschlossen ist, über die das Inertgas abgesaugt und zumindest der ersten Kammer und/oder der Zwischenkammer zugeführt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass kein Inertgas verloren geht, sondern wieder dem Verfahrensprozess zugeführt wird.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass(5) die Vorrichtung aus den über Schleusen strömungsmäßig miteinander verbundenen Kammern besteht, die einzeln oder gemeinsam über eine oder mehrere Versorgungsleitungen mit Inertgas beaufschlagbar sind und/oder aus denen Inertgas absaugbar ist. Ferner kann auch ausgeströmtes Inertgas sowohl seitlich neben der Haupthärtungszone als auch unterhalb oder oberhalb einer Härtungshaube abgesaugt und dadurch der Inertgasverlust reduziert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass(6) die UV-Lampen zumindest innerhalb der Härtungskammer platziert und dem Inertgas ausgesetzt sind. Dadurch wird ein einwandfreier Härtungsprozess an der lackierten Oberfläche des Bauteils sichergestellt.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass(7) die UV-Lampen außerhalb der Kammern, zumindest aber außerhalb der Härtungskammer platziert sind.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass(8) die Transporteinrichtung zumindest ein rotierendes Aufnahmeteil für das Bauteil bzw. Karosserieteil aufweist. Durch die rotierenden, die Bauteile aufnehmenden Aufnahmeteile kann an allen Flächen eine gleichmäßige Aushärtung der Bauteile bzw. Karosserieteile gewährleistet werden. während der Bestrahlung kann der Inertgasstrom aufrecht erhalten werden, so dass nur während der Bauteileinbringung die Inertgasumspülung des Werkstücks vorgenommen werden muss.

Vorteilhaft ist es ferner, dass(9) um das rotierende Aufnahmeteil für das Bauteil bzw. Karosserieteil eine oder mehrere UV-Lampen platziert sind. Durch den Einsatz mehrerer UV-Lampen im Bereich der Härtungszone wird weiterhin eine Optimierung des Härtungsprozesses erreicht. Werden Inertgase eingesetzt, die leichter als Sauerstoff sind, so wird eine kriechende Bodenbedeckung mit Inertgas minimiert und gewährleistet, dass das Bauteil während des Einbringens kontinuierlich und gleichmäßig mit Inertgas umspült wird.

Vorteihaft ist es ferner, dass(10) die UV-Lampen beweglich innerhalb und/oder außerhalb der Kammern angeordnet sind. Die UV-Lampen können linearbeweglich oder rotierend in einer Kammer, insbesondere in oder außerhalb der Härtungskammer derart platziert werden, dass kein Ozon gebildet wird. Durch die bewegliche Anordnung der UV-Lampen wird sichergestellt, dass alle Bereiche der Bauteile auch an den kritischen, schwer zugänglichen Stellen dem Aushärtungsprozess optimal ausgesetzt werden können.

Vorteilhaft ist es auch, dass(11) der Inertgasstrom derart gesteuert durch die Anlage geleitet wird, dass er als konstanter und/oder als variabler Strom über das Bauteil streift. Auf diese Weise kann sauerstoffhaltige Luft von der Oberfläche des Bauteils verdrängt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung bzw. einer Lackierungsanlage zum Aushärten einer Beschichtung bzw. von Lack auf einem Bauteil,

2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aushärten von Lack auf einem Bauteil,

3 die gesamte Vorrichtung bzw. Härtungsanlage mit den einzelnen Verfahrensschritten und den Bearbeitungszonen zum Härten der Bauteile bzw. Karosserieteile, wobei einer jeden Bearbeitungszone eine Kammer zugeordnet werden kann.

In 1 und 2 ist eine Vorrichtung bzw. eine Anlage 1 zur UV-Härtung von Beschichtungen, insbesondere von Lacken mit Inertisierung nur schematisch dargestellt und die nicht wesentlichen Teile der Anlage sind fortgelassen. Als Inertgas bzw. Schutzgas wird vorteilhafter Weise ein Gas eingesetzt, das leichter oder auch schwerer als Sauerstoff ist, beispielsweise kann als leichteres Gas N2 oder Helium und als schweres Gas Argon oder CO2 eingesetzt werden. Die zu härtenden Bauteile können Karosserieteile eines Kraftfahrzeugs sein.

Gemäß 1 und 2 bzw. 3 gelangt das Inertgas N2 gemäß Pfeil 2 über eine Versorgungsleitung 2.1 sowie eine Fördereinrichtung bzw. Umwälzpumpe 3 als Inertgasstrom 3.1 aus einem in der Zeichnung nicht dargestellten Behälter in eine Vorspülzone 4, in der sich eine Inertgas-Spüldusche 6 befindet. In diesem Bereich der Vorspülzone 4 ist auf einer rotierenden Transporteinrichtung bzw. einem Hängeskid 5 ein Bauteil bzw. ein Karosserieteil 7 gelagert, so dass es der Inertgasspülung ausgesetzt werden kann, um auf diese Weise auf den hinterschnittenen Bauteilen oder schöpfenden Bauteilen eine vorinertisierte Oberfläche zu bilden. Durch das Einbringen von Bauteilen in die Gegenstromanlage bzw. in den Gegenstrom mit Inertgas wird ein schneller kompletter Inertisierungszustand mit einem Restsauerstoffgehalt von < 1–5 % Sauerstoff, vorzugsweise < 1 %, an der zu härtenden Lackoberfläche bzw. dem zu härtenden Bauteil im Bereich der Strahlerquelle, beispielsweise einer UV-Lampe 8, erreicht.

Hierdurch kann auch eine hohe Taktfrequenz für das Bauteil bzw. die Karosserieteile 7 erzielt werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Wände im Bereich der Härtungszone aus Aluminiumlegierung beispielsweise aus AlMg1 bzw. aus einer anderen Al-Legierung bestehen und eine hochglänzende bzw. matte Oberfläche aufweisen. Ferner können die im Bereich der Härtungszone vorgesehenen UV-Lampen 8 gemäß 1 aus eloxiertem Aluminium bestehen oder einen Aluminiumspiegel aufweisen, der als Fe/Hg oder Ga/Hg dotierter Strahler ausgebildet ist.

Gemäß 1 sind die UV-Lampen 8 in dem Innenbereich der Vorspülzone 4 bzw. gemäß 2, 3 in einer Inertbox 9 oder gemäß 2 in einer eine Härtungshaube 19 aufweisende Härtungskammer 14 um das Bauteil bzw. das Karosserieteil 7 verteilt angeordnet, so dass insbesondere auch die hirnterschnittenen Teile des Bauteils sehr gut mit Inertgas beaufschlagt werden können. Ferner können die UV-Lampen 8 auch außerhalb der Inertbox 9 vor einer in die Wand der Inertbox 9 eingelassenen, aus Quarzmaterial gebildeten, UV-durchlässigen, in der Zeichnung nicht dargestellten Glasscheibe platziert werden. Die UV-Lampen 8 sollen zur Vermeidung von Ozonbildung ohne Abstand direkt auf die Scheibe aufgesetzt werden.

In der Härtungskammer 14 bzw. in der Inertbox 9 findet eine Spülung und eine Inertgasumwälzung statt, die, wie bereits erwähnt, für einen gleichmäßigen Inertisierungszustand an den betroffenen Flächen der Bauteile bzw. der Karosserieteile 7 sorgen.

Es besteht gemäß 2 und 3 die Möglichkeit, mit Hilfe einer Fördereinrichtung bzw. einer Absaugvorrichtung 11 die Inertbox 9 zur Aufnahme der gehärteten Bauteile 7 abzusaugen, um das dort entnommene bzw. abgeschöpfte Inertgas in den Umwälzprozess zurückzuführen und wieder zu verwenden. Hierdurch kann eine Verbrauchsreduzierung erzielt werden.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel in 2 wird das Bauteil bzw. das Karosserieteil 7 in eine Vorkammer 12 eingebracht. In der Vorkammer 12 erfolgt das Absaugen der Luft und ein Belüften mit sauerstoffreduziertem Inertgas bzw. Schutzgas, wie N2 oder CO2, oder ein Belüften mit gegen UV-Licht beständigen inerten Gasen.

In einer mit der ersten Vorkammer 12 über eine Schleuse 17 und einen Förderkanal 18 wirkungsmäßig verbundenen Zwischenkammer 13 erfolgt eine Reduzierung des Restsauerstoffgehalts N2 oder CO2 unter 3,5 %, vorzugsweise unter 1 % des Inertgases zur Spülung des Bauteils bzw. des Karosserieteils 7.

Nach Ausbringen des Bauteils 7 aus einer Zwischenkammer 13, die wirkungsmäßig mit der Härtungskammer 14 verbunden ist, erfolgt in der Härtungskammer 14 das Aushärten des Bauteils bzw. des Karosserieteils 7 unter UV-, UV-A-, UV-B- oder UV-C-Licht bzw. mit Blitzlichtlampen. Die UV-Lampen 8 können in einem Wellenlängenbereich zwischen 100 nm und 450 nm arbeiten.

Nach dem Ausbringen des Bauteils bzw. des Karosserieteils 7 aus der Härtungskammer 14 erfolgt ein Absaugen aus einer mit der Härtungskammer 14 wirkungsmäßig verbundenen Absaugkammer 15 bzw. einer Ansaugkammer 16. Danach erfolgt das Reinigen des Inertgases, das sauerstoffreduziert über die Fördereinrichtung bzw. Umwälzpumpe 3 und die Versorgungsleitung 2.1 in einem kleinen Förderzyklus und/oder über die Absaugungsvorrichtung 11 und die Versorgungsleitung 2.2 über den zweiten Förderzyklus der Zwischenkammer 13 wieder zugeführt und auf diese Weise recycelt wird.

Die gesamte Vorrichtung zum Härten eines Bauteils bzw. eines Karosserieteils 7 besteht aus mehreren Kammern 12 bis 16, die über die Schleusen 17 und die Förderkanäle 18 strömungsmäßig miteinander verbunden sind.

In der letzten Kammer bzw. in der Ansaugkammer 16 wird das Inertgas über die Absaugvorrichtung 11 abgesaugt und wieder der ersten Kammer bzw. der Vorkammer 12 zugeführt. Durch die vorteilhafte Anordnung der einzelnen Kammern 12 bis 16 ist ein kontinuierlicher Arbeitsprozess möglich, wobei das Inertgas leichter oder schwerer als Sauerstoff sein kann. Mit der vorteilhaft gestalteten Vorrichtung bzw. Gesamtanlage 1 ist ein kontinuierlicher Arbeitsprozess mit einem Inertgas möglich, das leichter oder schwerer als eine Sauerstoffatmosphäre ist. Ferner kann mit dieser Anlage eine Verschleppung des Inertgases in der Anlage vermindert werden. In vorteilhafter Weise ist eine vollständige Beschleierung der Bauteile bzw. der Karosserieteile 7 mit Inertgas auf einfache Weise möglich. Durch die vorteilhafte Platzierung der UV-Lampen 8 oder auch der Blitzlichtlampen und den Einsatz der erwähnten UV-A-Röhren können Energiekosten gesenkt werden.

1Vorrichtung oder Anlage zur UV-Härtung von Lacken mit Inertisierung, Gesamtanlage 2Pfeil 2.1Versorgungsleitung 2.2Versorgungsleitung 3Fördereinrichtung, Umwälzpumpe 3.1Inertgasstrom 4Vorspülzone 5Transporteinrichtung, Hängeskid 6Inertgas-Spüldusche 7Bauteil, Karosserieteil 8UV-Lampe 9Inertbox 11Fördereinrichtung, Absaugvorrichtung 12Vorkammer 13Zwischenkammer 14Härtungskammer 15Absaugkammer 16Ansaugkammer 17Schleuse 18Förderkanal 19Härtungshaube

Anspruch[de]
  1. Vorrichtung (1) zum Aushärten einer auf einem Bauteil oder Karosserieteil (7) aufgebrachten Beschichtung mit mindestens

    einer Härtungskammer (14), die im Wesentlichen gegen Außenluft abgeschlossen ist und mit Hilfe eines das Bauteil bzw. Karosserieteil (7) aufnehmenden Förderorgans beschickbar ist, wobei im Bereich der Härtungskammer (14) mindestens eine UV-Lampe (8) platziert ist und zumindest die Härtungskammer (14) mit Hilfe einer Fördereinrichtung (3 bzw. 11) mit Inertgas versorgt wird,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass zumindest die Härtungskammer (14) und/oder weitere von dem Bauteil bzw. Karosserieteil (7) beschickbare oder durchlaufbare Kammern (12 bis 16) mit Hilfe der Fördereinrichtungen (3 bzw. 11) im Umlaufverfahren fortlaufend mit Inertgas versorgt und/oder vom Inertgas entsorgt werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtungen (3 bzw. 11) zumindest nach der Härtungskammer (14) an eine weitere Kammer bzw. die Absaugkammer (15) abgeschlossen sind, die über eine Versorgungsleitung (2.1) mit einer in Strömungsrichtung gesehen vor der Härtungskammer (14) angeordneten Zwischenkammer (13) versorgungsmäßig verbunden ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zum Härten bzw. Aushärten eines Bauteils bzw. Karosserieteils (7) aus den strömungsmäßig miteinander in Wirkverbindung stehenden Kammern (12 bis 16) besteht, die nacheinander über einen Förderkanal (18) mit den zu härtenden Bauteilen bzw. Karosserieteilen (7) beschickbar sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die in Strömungsrichtung gesehen letzte Kammer (16) die Versorgungsleitungen (2.1, 2.2) angeschlossen sind, über die das Inertgas abgesaugt und zumindest der ersten Kammer (12) und/oder der Zwischenkammer (13) in gereinigtem Zustand sauerstoffreduziert zugeführt wird.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus den über Schleusen (17) strömungsmäßig miteinander verbundenen Kammern (12 bis 16) besteht, die einzeln oder gemeinsam über eine oder mehrere Versorgungsleitungen (2.1) mit Inertgas beaufschlagbar sind und/oder aus denen Inertgas absaugbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampen (8) zumindest innerhalb der Härtungskammer (14) platziert und dem Inertgas ausgesetzt sind.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampen (8) außerhalb der Kammern (12 bis 14), zumindest aber außerhalb der Härtungskammer (14) platziert sind.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (5) zumindest ein rotierendes Aufnahmeteil für das Bauteil bzw. Karosserieteil (7) aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass um das rotierende Aufnahmeteil für das Bauteil bzw. Karosserieteil (7) eine oder mehrere UV-Lampen (8) platziert sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampen (8) beweglich innerhalb und/oder außerhalb der Kammern (12 bis 14) angeordnet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inertgasstrom derart gesteuert durch die Anlage geleitet wird, dass er als konstanter und/oder variabler Strom über das Bauteil streift.
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