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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Beschichten eines Werkstücks mit einer Beschichtung.
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Um Werkstücke vor bspw. Korrosion zu schützen, werden diese häufig beschichtet. Insbesondere beim Konservieren von Hohlräumen werden Wachse eingesetzt, die in flüssigem Zustand durch jeweilige Hohlräume geleitet werden, um sich an Wänden im Innern der Hohlräume abzulagern. Dabei kommt es häufig zu Materialanhäufungen im Bereich sensibler Positionen, wie bspw. Schraubverbindungen oder Aufnahmen für weitere Werkstücke, die einem bestimmungsgemäßen Gebrauch der sensiblen Positionen entgegenstehen. Entsprechend besteht Bedarf für ein automatisches Verfahren zum Entfernen von Beschichtungsmaterial von einem Werkstück.
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In der deutschen Druckschrift
DE 295 081 26 U1 ist ein System zum Abtragen von nach einer Hohlraumkonservierung überschüssigem Wachs mittels rotatorisch antreibbarer Abtragelemente beschrieben.
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Die deutsche Druckschrift
DE 10 2010 024591 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile mittels Klebstoff, wobei überschüssiger Klebstoff nach dem Verbinden abgesaugt wird.
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Ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile mittels Klebstoff ist in der deutschen Druckschrift
DE 10 2011 115414 A1 offenbart. Dabei ist vorgesehen, dass überschüssiger Klebstoff nach dem Verbinden mittels eines automatischen Spachtels abgeschabt wird.
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Die deutsche Druckschrift
DE 20 2008 013092 U1 offenbart ein Verfahren zum Reinigen von rotierenden Bürstenköpfen.
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Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren zum selektiven Beschichten eines Werkstücks mit einer Beschichtung vorgestellt, bei dem das Werkstück zumindest teilweise mit einer flüssigen Beschichtung umgeben wird, die an dem Werkstück aushärtet, wobei die Beschichtung, noch bevor die Beschichtung an dem Werkstück ausgehärtet ist, unter Verwendung von Druckluft automatisch teilweise von dem Werkstück entfernt wird.
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Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen.
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Das vorgestellte Verfahren dient insbesondere zum selektiven Entfernen bzw. Abtragen einer Beschichtung, d. h. eines Beschichtungsmaterials, von einem Werkstück. Dies bedeutet, dass Beschichtungsmaterial lediglich an bestimmten vorgegebenen Positionen eines jeweiligen Werkstücks entfernt wird und eine Integrität der Beschichtung an weiteren Positionen nicht beschädigt wird. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jeweiliges Beschichtungsmaterial an jeweiligen vorgegebenen Positionen auf dem Werkstück unter Verwendung von Druckluft selektiv entfernt wird.
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Unter dem Begriff „Beschichten“ ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Auftragen einer Beschichtung, d. h. eines Beschichtungsmaterials, auf ein Werkstück zu verstehen.
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Unter dem Begriff „Beschichtung“ ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Material zu verstehen, das zum Beschichten bzw. zum Schutz vor Umwelteinflüssen auf ein Werkstück aufgetragen wird. Insbesondere ist unter einer Beschichtung im Kontext der vorliegenden Erfindung eine Hohlraumversiegelung, wie bspw. ein Wachs, zu verstehen.
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Unter dem Begriff „ausgehärtet“ ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Zustand zu verstehen, in den eine Beschichtung übergeht, nachdem sie im flüssigen Zustand auf ein jeweiliges Werkstück aufgetragen wurde und in dem sich eine Dichte der Beschichtung nicht mehr ändert. Insbesondere ist unter einem ausgehärteten Zustand ein fester Zustand zu verstehen, in dem sich eine Dichte der Beschichtung nicht mehr ändert.
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Das vorgestellte Verfahren basiert auf der Verwendung von Druckluft zum Entfernen von überschüssigem Beschichtungsmaterial. Entsprechend ist vorgesehen, dass Druckluft an vorgegebenen Positionen derart auf ein Werkstück aufgeblasen bzw. auf das Werkstück geleitet wird, dass das Beschichtungsmaterial zumindest teilweise von den vorgegebenen Positionen verdrängt wird. Vorteilhafterweise erfolgt die Verdrängung des Beschichtungsmaterials in einem flüssigen Zustand, so dass großvolumige Ablagerungen und entsprechende aufwendige Reinigungsarbeiten vorzeitig vermieden werden.
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Durch eine Kombination eines Beschichtungsvorgangs mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen druckluftbasierten Verfahren ist es ferner möglich, nicht verwendetes bzw. verdrängtes Beschichtungsmaterial aufzufangen und für weitere Beschichtungsvorgänge wiederzuverwenden.
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Über das erfindungsgemäß vorgesehene teilweise Entfernen von Beschichtungsmaterial ist es möglich, komplexe Strukturen, wie bspw. Gitterrohrrahmen, mit einer Vielzahl von Aufnahmen selektiv zu beschichten und somit gegen Umwelteinflüsse zu schützen, ohne dass eine Weiterverarbeitung, wie bspw. ein Verschrauben mit weiteren Strukturen durch aufwendige Reinigungsarbeiten erschwert wird.
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In einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass die Druckluft selektiv auf vorgegebene Positionen des Werkstücks geleitet wird, so dass lediglich an diesen Positionen die Beschichtung zumindest teilweise von dem Werkstück entfernt wird.
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Durch Auswahl geeigneter Düsen zum Erzeugen eines Druckluftstroms mit bestimmten Eigenschaften, wie bspw. Dauer, Stärke und Pulszahl, ist es möglich, auf einen Verdrängungsvorgang eines jeweiligen Beschichtungsmaterials einzuwirken. Dies bedeutet, dass das Beschichtungsmaterial bspw. derart entfernt wird, dass an den jeweiligen vorgegebenen Positionen eine dünne, d. h. bspw. wenige µm (Mikrometer) starke, Schicht Beschichtungsmaterial verbleibt, die bei einer Weiterverwendung eines jeweiligen Werkstücks nicht stört, d. h. einer bestimmungsgemäßen Verwendung jeweiliger Verbindungselemente, wie bspw. Schraubverbindungen, nicht entgegensteht, jedoch zum Schutz gegenüber Umwelteinflüssen, wie bspw. feuchtigkeitsbedingter Korrosion, geeignet ist.
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Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Druckluft während eines Übergangszustands von einem flüssigen zu einem festen Zustand eines jeweiligen Beschichtungsmaterials verwendet wird, um das Beschichtungsmaterial teilweise von dem Werkstück zu entfernen. Insbesondere bei Wachsen erfolgt in der Regel ein schnelles Erstarren, wodurch sich Konglomerate bilden, die besonders effizient mittels Druckluft verdrängt werden können.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass die Druckluft durch eine Vielzahl Düsen auf das Werkstück geleitet wird, wobei in Abhängigkeit des zu beschichtenden Werkstücks jeweilige Düsen der Vielzahl Düsen zu verschiedenen Zeitpunkten ggf. mit variierender Blaskraft gemäß einer vorgegebenen Sequenz von Steuerzeiten aktiviert werden.
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Um einen jeweiligen Druckluftstrom auf eine jeweilige Position an einem jeweiligen Werkstück zu begrenzen, ist vorgesehen, dass der Druckluftstrom durch eine Düse geleitet wird, die physikalische Eigenschaften des Druckluftstroms, wie bspw. Blaskraft oder Durchflussvolumen, an die jeweilige Position des jeweiligen Werkstücks anpasst. Entsprechend können durch Auswahl geeigneter Düsen eine Vielzahl unterschiedlicher Druckluftströme bereitgestellt werden, die entsprechend unterschiedlich auf das Werkstück bzw. die jeweilige Beschichtung einwirken. So können bspw. Düsen mit großem Querschnitt verwendet werden, um große Flächen von Beschichtungsmaterial zu befreien und kleine Querschnitte, um einen besonders starken Druckluftstrom zu erzeugen, der auch dichtes bzw. schweres Beschichtungsmaterial verdrängt.
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Weiterhin ist es unter Verwendung unterschiedlicher Steuerzeiten möglich, Beschichtungsmaterial von verschiedenen Positionen auf einem Werkstück mittels einer jeweiligen Düse zu verdrängen, wenn sich das Werkstück relativ zu der jeweiligen Düse bewegt. Entsprechend ist in einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens vorgesehenen, dass das Werkstück an den Düsen vorbei geführt wird.
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Selbstverständlich kann in einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens auch vorgesehen sein, dass die Düsen an dem Werkstück vorbei geführt werden.
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Je nach Werkstück eignen sich bspw. Laufbänder, um das Werkstück an jeweiligen Düsen vorbei und/oder jeweilige Düsen an dem Werkstück vorbei zu führen. Insbesondere bei der Verwendung von Tauchbädern zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial ist ein schnelles Einwirken von Druckluft entscheidend, um jeweiliges Beschichtungsmaterial an jeweiligen Positionen zu entfernen. Dabei kann bspw. das Werkstück entlang seiner Längs- und/oder Querachse gedreht werden, während jeweilige Düsen an dem Werkstück entlang geführt werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass als Werkstück ein Fahrzeug gewählt wird.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Beschichtungsanlage zum selektiven Beschichten eines Werkstücks, wobei die Beschichtungsanlage Mittel zum zumindest teilweisen Beschichten des Werkstücks mit einer flüssigen Beschichtung sowie Mittel zum teilweisen Entfernen der Beschichtung von dem Werkstück umfasst, wobei die Mittel zum teilweisen Entfernen der Beschichtung von dem Werkstück dazu konfiguriert sind, die Beschichtung unter Verwendung von Druckluft zumindest teilweise von dem Werkstück zu entfernen, bevor die Beschichtung an dem Werkstück aushärtet.
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Die vorgestellte Beschichtungsanlage dient insbesondere zur Ausführung des vorgestellten Verfahrens.
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In einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass die Beschichtungsanlage mindestens eine Düse zum Leiten von Druckluft auf das Werkstück und ein Steuergerät umfasst, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, die mindestens eine Düse derart anzusteuern, dass lediglich vorgegebene Bereiche des Werkstücks mit Druckluft angeblasen werden und die Beschichtung entsprechend lediglich an den vorgegebenen Bereichen des Werkstücks zumindest teilweise entfernt wird.
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Durch Verwendung eines Steuergeräts zum Ansteuern jeweiliger Düsen können Sequenzabfolgen erzeugt werden, die in Kombination mit einer Relativbewegung zwischen Düsen und Werkstück zu einer selektiven Entfernung von Beschichtungsmaterial an exakt vorbestimmten Positionen des Werkstücks führen. Ferner bedingt ein selektives Aktivieren jeweiliger Düsen eine Energieeinsparung gegenüber einem Dauerbetrieb.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Beschichtungsanlage ist vorgesehen, dass die Beschichtungsanlage mindestens einen Sensor zum Erfassen eines Identifikationsmerkmals des Werkstücks umfasst, wobei das Steuergerät weiterhin dazu konfiguriert ist, die mindestens eine Düse in Abhängigkeit des Identifikationsmerkmals anzusteuern.
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Insbesondere bei großen Produktionsstraßen zur Fertigung einer Vielzahl von Produkten, wie bspw. unterschiedlichen Fahrzeugen, ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtungsanlage schnell und einfach an ein jeweiliges Produkt angepasst werden kann. Dazu ist vorgesehen, dass ein Sensor an der Beschichtungsanlage angeordnet wird, der ein jeweiliges Produkt, wie bspw. einen Kleinwagen, erkennt und die Düsen zu exakt denjenigen Zeitpunkten ansteuert, die ein Entfernen von Beschichtungsmaterial von entsprechend für den Kleinwagen vorbestimmten Positionen führen. Entsprechend werden die Zeitpunkte zum Aktivieren der Düsen, d. h. die Steuerzeiten der Düsen, beim Erkennen einer Großraumlimousine an die entsprechenden Vorgaben zum Entfernen von Beschichtungsmaterial von jeweiligen Positionen der Großraumlimousine angepasst.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer Düse zur Ausführung des vorgestellten Verfahrens.
- 2 zeigt Diagramme mit Kennlinien zu physikalischen Eigenschaften einer möglichen Ausgestaltung einer Düse zur Ausführung des vorgestellten Verfahrens.
- 3 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Beschichtungsanlage.
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In 1 ist eine Düse 1 dargestellt, die von einem nicht dargestellten Gebläse mit Druckluft versorgt wird und die Endstücke 3 umfasst, die die Druckluft auf ein jeweiliges Werkstück leiten, um dort jeweiliges Beschichtungsmaterial zu verdrängen.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Endstücke 3 sequentiell aktiviert werden, um verschiedene Positionen des Werkstücks unterschiedlich stark mit Druckluft zu versorgen.
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In 2 sind physikalische Eigenschaften der Düse 1 dargestellt. Eine Änderung einer Blaskraft der Düse 1 ist mittels einer Kennlinie 9 dargestellt, die in ein Diagramm eingezeichnet ist, das sich über eine Achse 7, die eine Blaskraft in [N] und eine Achse 5, die einen Luftdruck in [bar] angibt, aufspannt. Die Kennlinie 9 deutet auf einen linearen Zusammenhang von Luftdruck und Blaskraft hin, so dass eine Reduktion bzw. Verstärkung von Luftdruck in der Düse 1, bspw. durch entsprechendes Ansteuern eines mit der Düse verbundenen Gebläses, eine entsprechende Änderung der Blaskraft und, dadurch bedingt, einen entsprechend geänderten Effekt auf ein jeweiliges zu verdrängendes Beschichtungsmaterial nimmt.
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Eine Kennlinie 10, die in einem Diagramm eingetragen ist, das sich über eine Achse 8, die einen Geräuschpegel in [dB(A)] angibt und eine Achse 6, die einen Luftdruck in [bar] angibt, aufspannt, zeigt eine Geräuschbelastung die beim Betrieb der Düse 1 entsteht.
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Eine Kennlinie 15, die in einem Diagramm eingetragen ist, das sich über eine Achse 13, die einen Luftverbrauch in [m3/h i.N.] angibt und eine Achse 11, die einen Luftdruck in [bar] angibt, aufspannt, zeigt, wie viel Luft beim Betrieb der Düse 1 zur Verfügung zu stellen ist.
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In 3 ist eine Beschichtungsanlage dargestellt, die Gebläse 21, Düsen mit Endstücken 25 und ein Transportband 20 umfasst. Mittels einer Beschichtungsvorrichtung 27, die ein Wachs versprüht, wird ein auf dem Transportband 20 angeliefertes Werkstück 22 mit flüssigem Wachs besprüht und dadurch beschichtet. Sobald das Werkstück 22 vollständig mit Wachs beschichtet ist, wird das Werkstück 22 entlang des Transportbands 20 weiter transportiert, wie durch Pfeil 26 angedeutet, und passiert die Endstücke 25 der Düsen. Die Endstücke 25 der Düsen werden durch die Gebläse 21 mit Druckluft versorgt, die durch die Endstücke 25 auf das Werkstück 22 geleitet wird, so dass das noch flüssige Wachs an ausgewählten Positionen auf dem Werkstück 22 verdrängt wird.
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Über eine nicht dargestellte Sensoreinrichtung wird das Werkstück 22 vor dem Weiterleiten zu den Endstücken 25 der Düsen identifiziert. Die Düsen werden daraufhin mittels eines Steuergeräts an das Werkstück 22 angepasst, d. h. bspw. in ihrem Abstrahlwinkel und/oder ihrer Blaskraft angepasst, so dass das Wachs lediglich an vorbestimmten Positionen von dem Werkstück 22 verdrängt wird.
