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Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung zur insbesondere zerstäubungsfreien Applikation eines Beschichtungsmittels, z. B. eines Lacks, eines Dichtstoffs, eines Trennmittels, einer Funktionsschicht oder eines Klebstoffs, auf ein Bauteil, insbesondere auf eine Kraftfahrzeugkarosserie und/oder ein Anbauteil hierfür.
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Zur Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosserien werden üblicherweise sogenannte Rotationszerstäuber eingesetzt. Rotationszerstäuber sind vorteilhaft, weil sie ein breites Sprühbild erzeugen und somit die Kraftfahrzeugkarosserien schnell und gleichmäßig mit einer Lackschicht überziehen können. Allerdings sind Rotationszerstäuber zur Herstellung von Mustern oder zum Herstellen randscharfer Applikationen ungeeignet, weil sie das Beschichtungsmittel in Form einer diffusen Sprühwolke applizieren.
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Aus der
DE 10 2010 019 612 A1 ist ein Applikationsgerät zur Beschichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie bekannt, das nicht mittels Zerstäubung beschichtet, sondern zusammenhängende, mit einer Schwingung beaufschlagte Beschichtungsmittelstrahlen ausgibt, die aufgrund der Schwingungseinkopplung zwischen dem Applikationsgerät und der Kraftfahrzeugkarosserie in Tropfen zerfallen. Dadurch ist zwar ein randschärferes Applizieren als mittels Rotationszerstäubern möglich, allerdings sind insbesondere Muster nicht oder zumindest nicht optimal erzielbar. Das ergibt sich vor allem daraus, dass zur Erzeugung eines Musters der das Applikationsgerät führende Roboter sehr genaue und aus Effektivitätsgründen zudem sehr schnelle Bewegungen ausführen müsste, was z. B. aufgrund vorhandener Toleranzen technisch nicht oder nur mit nachteilhaft hohem Aufwand erzielbar wäre.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beschichtungsvorrichtung zu schaffen, die sich vor allem zur Muster-, Firmenlogo- oder Piktogrammapplikation auf ein Bauteil eignet, z. B. auf eine Kraftfahrzeugkarosserie und/oder ein Anbauteil hierfür.
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Diese Aufgabe kann mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen oder der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.
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Die Erfindung schafft eine Beschichtungsvorrichtung zur vorzugsweise zerstäubungsfreien Applikation eines Beschichtungsmittels, z. B. eines Lacks, eines Dichtstoffs, eines Trennmittels, einer Funktionsschicht oder eines Klebstoffs, auf ein Bauteil, insbesondere eine Kraftfahrzeugkarosserie (z. B. eine oder mehrere Teilflächen der Karosserie) und/oder ein Anbauteil hierfür (z. B. Stoßfänger, Stoßleisten, Fensterscheiben, etc.). Die Beschichtungsvorrichtung umfasst ein Applikationsgerät, das zumindest eine Austrittsöffnung aufweist und zur Abgabe zumindest eines Beschichtungsmittelstrahls ausgeführt ist, vorzugsweise eines zumindest abschnittsweise zusammenhängenden Beschichtungsmittelstrahls, eines zumindest abschnittsweise (z. B. durch Schwingungseinkopplung) in Tropfen zerfallenden Beschichtungsmittelstrahls und/oder eines durch einzelne Tropfen gebildeten Beschichtungsmittel-Tropfenstrahls.
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Unter die Kategorie Funktionsschicht fallen Schichten, die eine Oberflächenfunktionalisierung zur Folge haben, wie zum Beispiel Haftvermittler, Primer oder auch Schichten zur Verringerung der Transmission.
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Die Beschichtungsvorrichtung zeichnet sich insbesondere durch eine Ablenkeinrichtung aus, die zum Ablenken des Beschichtungsmittelstrahls ausgeführt ist. Mittels der Ablenkeinrichtung kann der Beschichtungsmittelstrahl z. B. so abgelenkt werden, dass auf dem Bauteil ein Muster, ein Firmenlogo und/oder ein Piktogramm erzeugt wird.
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Die Ablenkeinrichtung ist insbesondere zum Ablenken des Beschichtungsmittelstrahls nach z. B. seitlich außen ausgeführt, vorzugsweise so, dass der Auftreffpunkt des Beschichtungsmittelstrahls auf dem Bauteil vom fiktiven Auftreffpunkt der Mittelachse der Austrittsöffnung abweicht oder mit anderen Worten die Mittelachse des Beschichtungsmittelstrahls eine Richtungsänderung erfährt und z. B. von der Mittelachse der Austrittsöffnung abweicht.
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Es ist möglich, dass die Ablenkeinrichtung zum akustischen, elektrostatischen und/oder pneumatischen (z. B. mittels eines Gas- oder Luftstroms) Ablenken des Beschichtungsmittelstrahls ausgeführt ist.
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Vorzugsweise ist die Ablenkeinrichtung zur zumindest temporär kontinuierlichen Ablenkung des Beschichtungsmittelstrahls ausgeführt. Alternativ oder ergänzend kann die Ablenkeinrichtung aber auch zur zumindest temporär stoßweisen, zyklischen oder periodischen Ablenkung des Beschichtungsmittelstrahls ausgeführt sein. Die Ablenkbeaufschlagung auf den Beschichtungsmittelstrahl kann z. B. rechteckförmig, dreieckförmig, impulsförmig, sinusförmig und/oder cosinusförmig sein.
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Wie schon zuvor erwähnt, ist die Ablenkeinrichtung vorzugsweise zur Erzeugung eines Musters, eines Piktogramms und/oder eines Firmenlogos auf dem Bauteil ausgeführt. Das Muster kann insbesondere zumindest eines von Folgenden umfassen: zumindest einen Streifen, vorzugsweise einen geradlinigen, gekrümmten und/oder zumindest einen Versatz aufweisenden Streifen, zumindest ein Rechteck, vorzugsweise ein Karomuster (z. B. ein Zielflaggenmuster), zumindest ein Polygon, zumindest eine Polygonfläche, zumindest einen Kreisring, zumindest eine Kreisfläche und/oder zumindest eine durch eine Bewegungsüberlagerung entstehende Swirl-Applikation, wobei die Bewegungsüberlagerung eine durch die Ablenkeinrichtung erzeugte Kreis- oder Bogenbewegung des Beschichtungsmittelstrahls und eine linienförmige, insbesondere geradlinige Bewegung des Applikationsgeräts umfasst.
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Das Muster, das Piktogramm oder das Firmenlogo ist zweckmäßig randscharf mit einer maximalen Abweichung von einem vorgegebenen Randverlauf von z. B. höchstens 3 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,2 mm oder höchstens 0,1 mm, wobei vorzugsweise außerhalb des Musters, des Piktogramms oder des Firmenlogos keine Beschichtungsmittelspritzer vorhanden sind.
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Es ist möglich, dass die Beschichtungsvorrichtung, insbesondere das Applikationsgerät einen Schwingungserzeuger umfasst, der zur Schwingungseinkopplung in das Beschichtungsmittel ausgeführt ist. Dadurch kann zweckmäßig ermöglicht werden, dass ein zunächst zusammenhängender Beschichtungsmittelstrahl vor dem Auftreffen auf das Bauteil in Einzeltropfen zerfällt.
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Die Ablenkeinrichtung kann so ausgeführt sein, dass sie auf einen zusammenhängenden Beschichtungsmittelstrahl einwirkt oder dass sie auf einen bereits in Tropfen zerfallenen Beschichtungsmittelstrahl einwirkt.
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Die Ablenkeinrichtung kann zum zumindest eindimensionalen Ablenken des Beschichtungsmittelstrahls ausgeführt sein und z. B. zumindest eine Ablenkungseinheit aufweisen, vorteilhafterweise aber zwei Ablenkungseinheiten aufweisen. Die zwei Ablenkungseinheiten sind zweckmäßig einander gegenüberliegend angeordnet.
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Mit Ausnahme der elektrostatischen Ablenkung reicht eine Ablenkungseinheit aus, um den Beschichtungsmittelstrahl auf eine Seite in Bezug zur Mittelachse (Strahlachse) abzulenken. Werden zwei Ablenkungseinheiten eingesetzt, ist das Applikationsgerät flexibler einsetzbar.
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Es ist aber auch möglich, dass die Ablenkeinrichtung zum zweidimensionalen Ablenken des Beschichtungsmittelstrahls ausgeführt ist und vorzugsweise zumindest vier Ablenkungseinheiten aufweist, z. B. zwei erste einander gegenüberliegende Ablenkungseinheiten und zwei zweite einander gegenüberliegende Ablenkungseinheiten, deren Wirkrichtungen sich vorzugsweise rechtwinklig kreuzen.
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Die Anzahl der Ablenkungseinheiten ist aber nicht auf eine paarweise Anordnung begrenzt. Es kann auch eine ungerade Anzahl Ablenkungseinheiten zum Beispiel 3 oder 5 Stück eingesetzt werden.
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Die Ablenkungseinheiten müssen nicht zwangsweise gegenüber liegen, sie können zum Beispiel auch untereinander angeordnet sein.
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Es ist möglich, dass die Amplitude(n) und/oder die Frequenz(en) der mittels der Ablenkeinrichtung erzeugten Ablenkbeaufschlagung(en) auf den Beschichtungsmittelstrahl vorzugsweise sogar während eines Applikations- und/oder Ablenkvorgangs verändert werden kann (können). Hiermit sind z. B. Ausführungsformen umfasst, bei denen eine auf den Beschichtungsmittelstrahl wirkende Ablenkbeaufschlagung, die sich z. B. wie eine harmonische Schwingung verhält, durch zumindest eine zusätzliche, z. B. höher- oder niederfrequente Schwingung überlagert wird. Dadurch kann z. B. eine Phasenverschiebung der überlagerten Schwingung zur Grundschwingung erzielt werden.
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Das Applikationsgerät kann mehrere Austrittsöffnungen umfassen, wobei der Abstand zwischen den unmittelbar benachbarten Austrittsöffnungen vorzugsweise so bemessen ist, dass die benachbarten Beschichtungsmittelstrahlen zwischen dem Applikationsgerät und dem Bauteil nicht zusammentreffen, sich allerdings die Beschichtungsmittel der benachbarten Beschichtungsmittelstrahlen auf dem Bauteil vereinen, z. B. miteinander verfließen.
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Ebenso kann das Applikationsgerät mehrere Austrittsöffnungen mit einem bestimmten Düseninnendurchmesser und einem bestimmten Düsenabstand umfassen, wobei der Düsenabstand mindestens gleich dem Dreifachen, Vierfachen oder Sechsfachen des Düseninnendurchmessers ist.
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Es ist möglich, dass die Beschichtungsvorrichtung eine Bewegungseinheit aufweist, die vorzugsweise während eines Applikations- und/oder Ablenkvorgangs zum Bewegen des Applikationsgeräts relativ zu dem Bauteil ausgeführt ist. Die Bewegungseinheit kann z. B. ein Mehrachsroboter sein.
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Vorzugsweise sind die Bewegungseinheit, das Applikationsgerät und die Ablenkeinrichtung so konfiguriert, dass das Applikationsgerät während eines Applikations- und/oder Ablenkvorgangs zumindest temporär durch die Bewegungseinheit entlang einer vordefinierten Bahn relativ zu dem Bauteil bewegt wird. Alternativ oder ergänzend können das Applikationsgerät, die Ablenkeinrichtung und die Bewegungseinheit so konfiguriert sein, dass das Applikationsgerät während eines Applikations- und Ablenkvorgangs zumindest temporär durch die Bewegungseinheit statisch oder ortsfest gehalten wird und z. B. das Bauteil relativ zum Applikationsgerät bewegt wird. Letztgenannte Ausführungsform eignet sich insbesondere für das Kleben von Fensterscheiben in Kraftfahrzeugkarosserien.
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Ebenso ist es möglich, dass das Applikationsgerät per se ortsfest montiert ist, z. B. in einer Lackierkabine und das Bauteil relativ zum Applikationsgerät bewegt wird.
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Es ist möglich, dass das Applikationsgerät und die Bewegungseinheit so konfiguriert sind, dass die Abgabe des Beschichtungsmittels temporär unterbrochen wird, während die Bewegungseinheit das Applikationsgerät relativ zu dem Bauteil bewegt, und anschließend die Abgabe des Beschichtungsmittels auf einer anderen Bauteilposition wieder aufgenommen wird.
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Die Beschichtungsvorrichtung kann außerdem eine Handhabungseinheit zum Handhaben des Bauteils relativ zu dem Applikationsgerät aufweisen.
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Es ist möglich, dass das Applikationsgerät, die Ablenkeinrichtung und die Handhabungseinheit so konfiguriert sind, dass das Bauteil während eines Applikations- und/oder Ablenkvorgangs zumindest temporär durch die Handhabungseinheit entlang einer vordefinierten Bahn relativ zu dem Applikationsgerät bewegt wird. Alternativ oder ergänzend kann das Applikationsgerät, die Ablenkeinrichtung und die Handhabungseinheit so konfiguriert sein, dass das Bauteil während eines Applikations- und/oder Ablenkvorgangs zumindest temporär durch die Handhabungseinheit statisch oder ortsfest gehalten wird. Letztgenannte Ausführungsform eignet sich insbesondere für das Kleben von Fensterscheiben in Kraftfahrzeugkarosserien.
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Das Applikationsgerät und die Handhabungseinheit können z. B. so konfiguriert sein, dass die Abgabe des Beschichtungsmittels temporär unterbrochen wird, während die Handhabungseinheit das Bauteil relativ zu dem Applikationsgerät bewegt, und anschließend die Abgabe des Beschichtungsmittels auf einer anderen Bauteilposition wieder aufgenommen wird.
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Es ist möglich, dass das Applikationsgerät so konfiguriert ist, dass die Abgabe des Beschichtungsmittels mit einer Umschaltdauer von weniger als 70 ms, 50 ms, 25 ms, 10 ms, 5 ms oder 1 ms eingeschaltet oder ausgeschaltet werden kann.
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Das Applikationsgerät ist vorzugsweise zur Abgabe zumindest eines zusammenhängenden Beschichtungsmittelstrahls ausgeführt. Im Rahmen der Erfindung kann der zusammenhängende Beschichtungsmittelstrahl aber relativ kurz sein, z. B. mit einer Länge ab Austrittsöffnung von kleiner 5 mm, kleiner 4 mm, kleiner 3 mm, kleiner 2 mm oder sogar kleiner 1 mm.
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Das Applikationsgerät ist insbesondere zur Abgabe eines zumindest zunächst zusammenhängenden Beschichtungsmittelstrahls ausgeführt ist. Das Applikationsgerät kann vorzugsweise so konfiguriert sein, dass der zunächst zusammenhängende Beschichtungsmittelstrahl z. B. aufgrund einer durch einen Schwingungserzeuger erzeugbaren Schwingungseinkopplung als ein einzelne Tropfen umfassender Tropfenstrahl auf das Bauteil auftrifft. Allerdings kann das Applikationsgerät auch so ausgeführt sein, dass der Beschichtungsmittelstrahl als zumindest abschnittsweise zusammenhängender Beschichtungsmittelstrahl auf das Bauteil auftrifft.
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Es ist außerdem möglich, dass das Applikationsgerät zur Abgabe einzelner, den Beschichtungsmittelstrahl bildenden Tropfen ausgeführt ist. Der Beschichtungsmittelstrahl könnte somit z. B. als Tropfenstrahl bezeichnet werden.
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Die Ablenkeinrichtung kann z. B. zumindest zwei Ablenkeinheiten umfassen, deren Ablenkbeaufschlagung auf den Beschichtungsmittelstrahl so eine Amplitudenvariation aufweist, dass ein abgelenkter Teil des Beschichtungsmittelstrahls mit einem unabgelenkten Teil des Beschichtungsmittelstrahls auf dem Bauteil zu einer Einheit verläuft. Alternativ kann ein abgelenkter Teil des Beschichtungsmittelstrahls auf dem Bauteil eine erste Beschichtung erzeugen und ein unabgelenkter Teil des Beschichtungsmittelstrahls auf dem Bauteil eine zweite Beschichtung erzeugen, wobei die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung voneinander separiert sind und somit Einzelbeschichtungen darstellen.
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Es ist möglich, dass die Ablenkeinrichtung zwei erste gegenüberliegende Ablenkeinheiten und zwei zweite gegenüberliegende Ablenkeinheiten umfasst, wobei die zwei ersten Ablenkeinheiten und die zwei zweiten Ablenkeinheiten quer, vorzugsweise senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
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Die ersten Ablenkeinheiten können z. B. zum Erzeugen einer sinusförmigen Ablenkbeaufschlagung auf den Beschichtungsmittelstrahl ausgeführt sein und die zweiten Ablenkeinheiten können zur Erzeugung einer cosinusförmigen Ablenkbeaufschlagung auf den Beschichtungsmittelstrahl ausgeführt sein.
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Das Applikationsgerät kann z. B. so ausgeführt sein, dass die Austrittsgeschwindigkeit des Beschichtungsmittels höchstens 30 m/s, 20 m/s oder 10 m/s beträgt, wodurch z. B. verhindert werden kann, dass das Beschichtungsmittel von dem Bauteil abprallt und somit zu Beschichtungsmittelspritzern führt.
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Es ist möglich, dass die Ablenkeinrichtung stromabwärts der Austrittsöffnung angeordnet ist.
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Es ist allerdings auch möglich, dass die Ablenkeinrichtung stromaufwärts der Austrittsöffnung angeordnet ist, z. B. innerhalb des Applikationsgeräts und/oder eine Taumelscheiben-, Kurvenscheiben- oder Nockenkonstruktion umfasst.
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Außerdem kann die Ablenkeinrichtung zumindest eine, die Austrittsöffnung aufweisende Ablenkdüse umfassen, deren Beschichtungsmittel-Ausgaberichtung zum Ablenken des Beschichtungsmittels verstellbar ist. Die Ablenkdüse ist vorzugsweise Teil des Applikationsgeräts.
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Die Erfindung umfasst somit nicht nur Ablenkeinrichtungen, die quasi mittels fernwirkender Ablenkbeaufschlagung (z. B. Luft, Schall, Elektrostatik) arbeiten, sondern auch Ablenkeinrichtungen, die zum physisch-mechanischen Einwirken auf das Beschichtungsmittel ausgeführt sind.
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Zu erwähnen ist noch, dass die Ablenkeinrichtung vorzugsweise so ausgeführt ist, dass sie zumindest nahezu rechtwinklig auf den Beschichtungsmittelstrahl einwirken kann.
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Die Erfindung ist nicht auf eine Beschichtungsvorrichtung beschränkt, sondern umfasst auch ein Beschichtungsverfahren zur Applikation eines Beschichtungsmittels, z. B. eines Lacks, eines Dichtstoffs, eines Trennmittels, einer Funktionsschicht oder eines Klebstoffs, auf ein Bauteil, z. B. eine Kraftfahrzeugkarosserie und/oder ein Anbauteil hierfür. Das Beschichtungsverfahren wird vorzugsweise mit einer Beschichtungsvorrichtung wie hierin beschrieben ausgeführt. Das Beschichtungsverfahren umfasst den Schritt des Ausgebens zumindest eines Beschichtungsmittelstrahls aus zumindest einer Austrittsöffnung eines Applikationsgeräts und zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass der Beschichtungsmittelstrahl mittels einer Ablenkeinrichtung abgelenkt wird. Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens ergeben sich aus der Funktions- und Strukturbeschreibung der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung.
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Die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart oder ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer Applikatorbahn und einer resultierenden Applikation in Bezug auf die Beschichtungsvorrichtung der 1,
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3 zeigt eine schematische Ansicht einer Ablenkeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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4 zeigt eine schematische Ansicht eines Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer Applikatorposition und einer resultierenden Applikation in Bezug auf die Ablenkeinrichtung der 3,
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5 zeigt eine schematische Ansicht eines Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer Applikatorbahn und einer resultierenden Applikation in Bezug auf die Ablenkeinrichtung der 3,
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6 zeigt eine schematische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
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7 zeigt eine schematische Ansicht eines Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer Applikatorbahn und einer resultierenden Applikation in Bezug auf die Beschichtungsvorrichtung der 6,
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8 zeigt eine schematische Ansicht einer Ablenkeinrichtung gemäß einer wiederum anderen Ausführungsform der Erfindung,
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9 zeigt eine schematische Ansicht eines Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer Applikatorposition und einer resultierenden Applikation in Bezug auf die Ablenkeinrichtung der 8,
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10 zeigt eine schematische Ansicht eines Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer Applikatorbahn und einer resultierenden Applikation in Bezug auf die Ablenkeinrichtung der 8,
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11 zeigt eine schematische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung,
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12 zeigt eine schematische Ansicht eines Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer Applikatorbahn und einer resultierenden Applikation in Bezug auf die Beschichtungsvorrichtung der 11,
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13 zeigt eine schematische Ansicht einer Ablenkeinrichtung gemäß einer wiederum anderen Ausführungsform der Erfindung,
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14 zeigt eine schematische Ansicht eines Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer Applikatorposition und einer resultierenden Applikation in Bezug auf die Ablenkeinrichtung der 13,
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15 zeigt eine schematische Ansicht eines Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer Applikatorbahn und einer resultierenden Applikation in Bezug auf die Ablenkeinrichtung der 13,
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16 zeigt eine schematische Ansicht einer Ablenkeinrichtung gemäß einer wiederum anderen Ausführungsform der Erfindung,
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17 zeigt eine schematische Ansicht eines Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer Applikatorbahn und einer resultierenden Applikation in Bezug auf die Ablenkeinrichtung der 16,
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18 zeigt eine schematische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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Die unter Bezugnahme auf die Figuren beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung stimmen teilweise überein, wobei ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung anderer Ausführungsformen oder Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
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1 zeigt eine Beschichtungsvorrichtung 1 zur Applikation eines Beschichtungsmittels, insbesondere eines Lacks, auf ein Bauteil B, insbesondere eine Kraftfahrzeugkarosserie und/oder ein Anbauteil hierfür.
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Die Beschichtungsvorrichtung 1 umfasst ein Applikationsgerät 10, das zumindest eine Austrittsöffnung 11 aufweist und zur Abgabe zumindest eines Beschichtungsmittelstrahls S1 ausgeführt ist. Zudem umfasst das Applikationsgerät 10 einen nicht gezeigten Schwingungserzeuger zur Einkopplung einer Schwingung in das Beschichtungsmittel, um den Beschichtungsmittelstrahl S1 in Tropfen zerfallen zu lassen.
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Das Applikationsgerät 10 ist so konfiguriert, dass es das Beschichtungsmittel in Form eines zunächst zusammenhängenden, kontinuierlichen Beschichtungsmittelstrahls ausgibt, der in der Folge aufgrund der Schwingungseinkopplung noch vor Auftreffen auf das Bauteil B in Tropfen zerfällt. Der Beschichtungsmittelstrahl S1 umfasst somit einen zunächst zusammenhängenden Bereich (vgl. Bereich unmittelbar hinter der Austrittsöffnung 11) und einen darauffolgenden Tropfen umfassenden Bereich. Zu erwähnen ist, dass der zusammenhängende Bereich äußerst kurz sein kann, z. B. kleiner als 5 mm oder sogar kleiner als 1 mm.
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Die Beschichtungsvorrichtung 1 umfasst ferner eine Ablenkeinrichtung 20 zum akustischen, eindimensionalen Ablenken des Beschichtungsmittelstrahls S1. Die Ablenkeinrichtung 20 ist stromabwärts der Austrittsöffnung 11 angeordnet und so ausgeführt, dass sie zumindest nahezu rechtwinklig auf den Beschichtungsmittelstrahl S1 einwirkt. Zu diesem Zweck umfasst die Ablenkeinrichtung 20 mindestens eine, vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende Ablenkeinheiten 21–22.
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Die Ablenkeinrichtung 20 lenkt den Beschichtungsmittelstrahl S1 nach seitlich außen ab. Dadurch wird ermöglicht, dass der Auftreffpunkt des Beschichtungsmittelstrahls S1 auf dem Bauteil B vom fiktiven Auftreffpunkt der Mittelachse M der Austrittsöffnung 11 abweicht oder mit anderen Worten die Mittelachse des Beschichtungsmittelstrahls S1 eine Richtungsänderung erfährt und somit von der Mittelachse M der Austrittsöffnung 11 abweicht, was durch den Versatz L in 1 gezeigt ist.
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Die Beschichtungsvorrichtung 1 umfasst außerdem eine Bewegungseinheit 30, z. B. einen Mehrachsroboter, mittels der das Applikationsgerät 10 relativ zu dem Bauteil B bewegt werden kann.
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Die Bewegungseinheit 30 dient insbesondere dazu, während eines Ablenk- und Applikationsvorgangs das Applikationsgerät 10 relativ zu dem Bauteil B zu bewegen. So sind das Applikationsgerät 10, die Ablenkeinrichtung 20 und die Bewegungseinheit 30 so konfiguriert, dass das Applikationsgerät 10 während eines Applikations- und Ablenkvorgangs durch die Bewegungseinheit 30 bedarfsgemäß entlang einer vordefinierten Bahn relativ zu dem Bauteil B bewegt werden kann und alternativ oder ergänzend bedarfsgemäß temporär statisch oder ortsfest gehalten werden kann.
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines mittels der Ablenkeinrichtung 20 der 1 erzeugbaren Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer durch die Bewegungseinheit 30 der 1 erzeugbaren Applikatorbahn für das in 1 gezeigte Applikationsgerät 10 und einer daraus resultierenden Applikation.
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Im Zeitraum t1 bis t3 wird das Applikationsgerät 10 durch die Bewegungseinheit 30 linear über das Bauteil B bewegt.
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Im Zeitraum t1 appliziert das Applikationsgerät 10 den Beschichtungsmittelstrahl S1 auf das Bauteil B, während keine Ablenkung des Beschichtungsmittelstrahls S1 erfolgt. Dadurch wird eine geradlinige Streifenapplikation erzeugt.
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Im Zeitraum t2 appliziert das Applikationsgerät 10 den Beschichtungsmittelstrahl S1 auf das Bauteil B, während die Ablenkeinrichtung 20 aktiviert wird, um den Beschichtungsmittelstrahl S1 nach seitlich außen abzulenken. Dadurch entsteht ebenfalls eine geradlinige Streifenapplikation, allerdings mit Versatz zur im Zeitraum t1 erzeugten Streifenapplikation.
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Im Zeitraum t3 appliziert das Applikationsgerät 10 den Beschichtungsmittelstrahl S1 auf das Bauteil B, während die Ablenkeinrichtung 20 deaktiviert wird. Dadurch entsteht erneut eine geradlinige Streifenapplikation, allerdings mit Versatz zur im Zeitraum t2 erzeugten Streifenapplikation.
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Mittels der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform kann z. B. ein durchgehender Zierstreifen mit zumindest einem Versatz erzeugt werden.
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3 zeigt eine schematische Ansicht einer Ablenkeinrichtung 20 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die anstatt der in 1 gezeigten Ablenkeinrichtung 20 verwendet werden kann.
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Die in 3 gezeigte Ablenkeinrichtung 20 ist zunächst ebenso zur akustischen Ablenkung des Beschichtungsmittelstrahls S1 ausgeführt, umfasst allerdings vier Ablenkeinheiten 21–24 und kann somit den Beschichtungsmittelstrahl S1 nicht nur eindimensional, sondern zweidimensional ablenken.
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Die Ablenkeinheiten 21–22 bilden ein erstes Paar und sind einander gegenüberliegend angeordnet. Die Ablenkeinheiten 23–24 bilden ein zweites Paar und sind einander gegenüberliegend angeordnet. Das erste Paar 21–22 und das zweite Paar 23–24 sind rechtwinklig zueinander ausgerichtet und wirken zumindest nahezu rechtwinklig auf den Beschichtungsmittelstrahl S1 ein.
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4 zeigt eine schematische Ansicht eines mittels der Ablenkeinrichtung 20 der 3 erzeugbaren Ablenkbeaufschlagungsverlaufs während einer statischen, ortsfesten Positionierung des Applikationsgeräts 10 und einer daraus resultierenden Applikation.
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Während des gesamten Zeitraums t0 bis t4 appliziert das Applikationsgerät 10 den Beschichtungsmittelstrahl S1 auf das Bauteil B.
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Während des gesamten Zeitraums t0 bis t4 erzeugen die Ablenkeinheiten 21–22 eine sinusförmige Ablenkbeaufschlagung auf den Beschichtungsmittelstrahl S1, während die Ablenkeinheiten 23–24 eine cosinusförmige Ablenkbeaufschlagung auf den Beschichtungsmittelstrahl S1 erzeugen.
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Ebenso wird während des gesamten Zeitraums t0 bis t4 das Applikationsgerät 10 statisch, ortsfest gehalten. Das kann z. B. dadurch realisiert werden, dass die Bewegungseinheit 30 das Applikationsgerät 10 während des Applikations- und Ablenkvorgangs ortsfest hält. Alternativ kann das dadurch realisiert werden, dass das Applikationsgerät 10 in einer Lackierkabine ortsfest montiert ist.
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Mittels der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform kann z. B. ein durchgehender Zierring erzeugt werden.
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5 zeigt eine schematische Ansicht eines mittels der Ablenkeinrichtung 20 der 3 erzeugbaren Ablenkbeaufschlagungsverlaufs, einer Applikatorbahn für das Applikationsgerät 10 und einer daraus resultierenden Applikation.
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Zunächst identisch zur 4 appliziert während des gesamten Zeitraums t0 bis t4 das Applikationsgerät 10 den Beschichtungsmittelstrahl S1 auf das Bauteil B.
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Ebenso zunächst identisch zur 4 erzeugen die Ablenkeinheiten 21–22 während des gesamten Zeitraums t0 bis t4 eine sinusförmige Ablenkbeaufschlagung auf den Beschichtungsmittelstrahl S1, während die Ablenkeinheiten 23–24 während des gesamten Zeitraums t0 bis t4 eine cosinusförmige Ablenkbeaufschlagung auf den Beschichtungsmittelstrahl S1 erzeugen.
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Allerdings wird in der in 5 gezeigten Ausführungsform das Applikationsgerät 10 während des Applikations- und Ablenkvorgangs nicht statisch gehalten, sondern mittels der Bewegungseinheit 30 linear über das Bauteil B bewegt.
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Dadurch kommt es zu einer Bewegungsüberlagerung der durch die Ablenkeinrichtung 20 erzeugten Kreisbewegung des Beschichtungsmittelstrahls S1 (vgl. 4 unten) und der linearen, mittels der Bewegungseinheit 30 erzeugten Bewegung des Applikationsgeräts 10. Die Bewegungsüberlagerung erzeugt eine in 5 unten dargestellte Swirl-Applikation.
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Mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wurden relativ einfache geometrische Muster erzeugt. Natürlich können auch andere kompliziertere Muster erzeugt werden, z. B. ein Zielflaggenmuster oder ein mehrere Zierlinien umfassendes Linienmuster, oder sogar Firmenlogos oder Piktogramme. So kann z. B. zwischen einzelnen Applikations- und Ablenkvorgängen das Applikationsgerät 10 ausgeschaltet und die Abgabe des Beschichtungsmittels unterbrochen werden, das Applikationsgerät 10 mittels der Bewegungseinheit 30 an die nächste Beschichtungsposition über dem Bauteil B positioniert werden und dann erneut ein Applikations- und Ablenkvorgang durchgeführt werden. Die Abgabe des Beschichtungsmittels kann mit einer Umschaltdauer von weniger als 50 ms, 20 ms, 10 ms, 5 ms oder 1 ms eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Außerdem kann bedarfsgemäß die Amplitude und die Frequenz der mittels der Ablenkeinrichtung 20 erzeugten Ablenkbeaufschlagung auf den Beschichtungsmittelstrahl S1 während eines Applikations- und Ablenkvorgangs verändert werden. Somit sind kompliziertere, dem zu erzeugenden Muster, Piktogramm oder Firmenlogo entsprechende Ablenkbeaufschlagungen erzeugbar.
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Die erzeugten Muster, Piktogramme und Firmenlogos zeichnen sich insbesondere durch ihre Randschärfe aus, die eine maximale Abweichung von einem vorgegebenen Randverlauf aufweisen, die mit dem bloßen Auge nicht mehr wahrgenommen werden kann. Ebenso ist die Austrittsgeschwindigkeit des Beschichtungsmittels so bemessen, dass es beim Auftreffen auf dem Bauteil B nicht zurückprallt und somit zu Beschichtungsmittelspritzern führen könnte.
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Die unter Bezugnahme auf die 6 bis 10 beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung entsprechen größtenteils der unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsformen. Eine Besonderheit ist allerdings, dass die Ablenkeinrichtung 20 zum pneumatischen Ablenken des Beschichtungsmittelstrahls S1 ausgeführt ist, z. B. mittels eines Luft- oder Gasstroms. Eine weitere Besonderheit ist, dass das Applikationsgerät 10 zur Abgabe einzelner Tropfen ausgeführt ist, die einen Beschichtungsmittel-Tropfenstrahl S1 erzeugen.
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Die unter Bezugnahme auf die 11 bis 15 beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung entsprechen größtenteils den unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschriebenen Ausführungsformen. Eine Besonderheit ist allerdings, dass die Ablenkeinrichtung 20 zum elektrostatischen Ablenken des Beschichtungsmittelstrahls S1 ausgeführt ist.
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16 zeigt eine schematische Ansicht einer Ablenkeinrichtung 20, die z. B. in einer in 11 gezeigten Beschichtungsvorrichtung 1 anwendbar ist. 17 zeigt eine schematische Ansicht eines Ablenkbeaufschlagungsverlaufs für die in 16 gezeigte Ablenkeinrichtung 20, eine Applikatorbahn für das zugeordnete, von der Bewegungseinheit 30 geführte Applikationsgerät 10 und eine resultierende Applikation.
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Während des gesamten Zeitraums t0 bis t4 wird das Applikationsgerät 10 durch die Bewegungseinheit 30 linear über das Bauteil B bewegt und zugleich das Beschichtungsmittel auf das Bauteil B appliziert.
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Im Zeitraum t0 bis t1 appliziert das Applikationsgerät 10 den Beschichtungsmittelstrahl S1 auf das Bauteil B, während keine Ablenkung des Beschichtungsmittelstrahls S1 erfolgt. Dadurch wird eine geradlinige Streifenapplikation erzeugt.
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Im Zeitraum t1 bis t2 appliziert das Applikationsgerät 10 den Beschichtungsmittelstrahl S1 auf das Bauteil B, während die Ablenkeinrichtung 20 aktiviert wird, um den Beschichtungsmittelstrahl S1 nach seitlich außen abzulenken und zwar mittels so einer Amplitudenvariation, dass ein abgelenkter Teil des Beschichtungsmittelstrahls S1 mit einem unabgelenkten Teil des Beschichtungsmittelstrahls S1 auf dem Bauteil B zu einer Einheit verläuft. Dadurch wird eine Streifenapplikation erzeugt, die breiter ist als im Zeitraum t0 bis t1.
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Im Zeitraum t2 bis t3 appliziert das Applikationsgerät 10 den Beschichtungsmittelstrahl S1 auf das Bauteil B, während keine Ablenkung des Beschichtungsmittelstrahls S1 erfolgt. Dadurch wird eine geradlinige Streifenapplikation wie im Zeitraum t0 bis t1 erzeugt.
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Im Zeitraum t3 bis t4 appliziert das Applikationsgerät 10 den Beschichtungsmittelstrahl S1 auf das Bauteil B, während die Ablenkeinrichtung 20 aktiviert wird, um den Beschichtungsmittelstrahl S1 nach seitlich außen abzulenken und zwar mittels so einer Amplitudenvariation, dass auf dem Bauteil B drei voneinander separierte, parallel zueinander verlaufende Streifenapplikationen erzeugt werden.
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18 zeigt eine schematische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung 1 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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Prinzipiell weist ein kontinuierlicher Beschichtungsmittelstrahl nach dem Austreten aus dem Applikationsgerät 10 bis zum Erreichen einer Zerfallslänge zunächst einen in Strahlrichtung zusammenhängenden Bereich auf. Nach der Zerfallslänge zerfällt der Beschichtungsmittelstrahl in Tröpfchen, die in der Strahlrichtung voneinander getrennt sind. Ist der Abstand zwischen dem Applikationsgerät und Bauteil geringer als die Zerfallslänge, erreicht der zusammenhängende Beschichtungsmittelstrahl das Bauteil.
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Das in 18 gezeigte Applikationsgerät 10 ist so ausgeführt, dass es das Beschichtungsmittel in Form eines zusammenhängenden Beschichtungsmittelstrahls S2 aus der Austrittsöffnung 11 ausgibt, der noch vor Erreichen seiner Zerfallslänge und somit in zusammenhängender Form auf das Bauteil B auftrifft. Der Beschichtungsmittelstrahl kann im Rahmen der Erfindung somit ein zumindest abschnittsweise zusammenhängender Strahl sein und/oder zumindest abschnittsweise ein Tropfenstrahl sein.
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Die Erfindung umfasst somit Ausführungsformen, in der ein einzelne Tropfen umfassender Beschichtungsmittelstrahl S1 auf das Bauteil B auftrifft, und Ausführungsformen, in denen ein zusammenhängender Beschichtungsmittelstrahl S2 auf das Bauteil B auftrifft.
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Zu erwähnen ist, dass die Erfindung zuvor zum Teil unter Bezugnahme auf die Bewegungseinheit 30 beschrieben worden ist. Alternativ oder ergänzend kann die Beschichtungsvorrichtung 1 eine nicht gezeigte Handhabungseinheit, z. B. einen Mehrachsroboter, zum Bewegen des Bauteils B relativ zu dem Applikationsgerät 10 umfassen. Das Applikationsgerät 10, die Ablenkeinrichtung 20 und die Handhabungseinheit können so konfiguriert sein, dass das Bauteil B während eines Applikations- und Ablenkvorgangs zumindest temporär durch die Handhabungseinheit entlang einer vordefinierten Bahn relativ zu dem Applikationsgerät 10 bewegt wird und alternativ oder ergänzend das Bauteil B während eines Applikations- und Ablenkvorgangs zumindest temporär durch die Handhabungseinheit statisch oder ortsfest gehalten wird. Ferner können das Applikationsgerät 10 und die Handhabungseinheit so konfiguriert sein, dass die Abgabe des Beschichtungsmittels temporär unterbrochen wird, während die Handhabungseinheit das Bauteil B relativ zu dem Applikationsgerät 10 bewegt, und anschließend die Abgabe des Beschichtungsmittels auf eine andere Bauteilposition wieder aufgenommen wird.
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Zu erwähnen ist ferner, dass die Ablenkeinrichtung 20 auch eine vorzugsweise im Applikationsgerät 10 integrierte Ablenkdüse umfassen kann, deren Beschichtungsmittel-Ausgaberichtung relativ zum Applikationsgerät 10 verstellbar ist, um den Beschichtungsmittelstrahl S1, S2 ablenken zu können. Die Erfindung umfasst somit auch Ablenkeinrichtungen 20, die zum physisch-mechanischen Einwirken auf das Beschichtungsmittel ausgeführt sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglichen, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Merkmalen und Ansprüchen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010019612 A1 [0003]
