DE102021206031A1 - Paint stand and method for its manufacture - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Lackiergestell (10) für die Verwendung als Bauteilträger in Lackieranlagen, insbesondere bei der Lackierung von Karosseriebauteilen und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Lackiergestells (10). Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte: Zuschneiden passender Segmente (11) geeigneter Länge aus einem Draht oder Rohr geeigneter Stärke, wobei aus den Segmenten (11) das Lackiergestell (10) hergestellt wird, Freiformbiegen zumindest eines Segments (11) und Verbinden der einzelnen Segmente (11). Das erfindungsgemäße Lackiergestell (10) besteht aus mehreren Segmenten (10) eines Rohrs und/oder Drahts geeigneter Stärke, wobei wenigstens ein Segment (11) dazu konfiguriert ist als Auflage für ein zu lackierendes Bauteil zu fungieren und durch Freiformbiegen geformt ist.The invention relates to a painting frame (10) for use as a component carrier in painting systems, in particular when painting bodywork components, and to a method for producing such a painting frame (10). The method according to the invention comprises the following steps: cutting suitable segments (11) of a suitable length from a wire or tube of suitable thickness, the painting frame (10) being produced from the segments (11), free-form bending of at least one segment (11) and connecting the individual segments (11). The painting stand (10) according to the invention consists of several segments (10) of a tube and/or wire of suitable thickness, wherein at least one segment (11) is configured to act as a support for a component to be painted and is formed by free-form bending.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lackiergestell (auch Lackierträger) und/oder Transportgestell für die Verwendung als Bauteilträger in Lackieranlagen, insbesondere bei der Lackierung von Karosseriebauteilen und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Lackiergestells. Es sei angemerkt, dass im Rahmen der Anmeldung unter dem Begriff Lackiergestell ebenfalls ein Transportgestell zum Transport von Bauteilen zu verstehen ist.The invention relates to a painting frame (also painting carrier) and/or transport frame for use as a component carrier in painting systems, in particular when painting bodywork components, and a method for producing such a painting frame. It should be noted that within the scope of the application, the term painting frame is also to be understood as meaning a transport frame for transporting components.
Um Karosseriebauteile, wie beispielsweise Stoßfänger, Kotflügel oder Frontschürzen für die Automobilindustrie lackieren zu können, werden Lackiergestelle als Bauteilträger benötigt. Auf diese Lackiergestelle werden die Bauteile aufgehängt bzw. angebracht, wobei die Bauteile mit einer möglichst geringen Fläche auf den Lackiergestellen aufliegen und die Lackiergestelle zwar formwahrend, jedoch nicht formgebend sein sollen.In order to be able to paint body components such as bumpers, fenders or front aprons for the automotive industry, painting frames are required as component carriers. The components are hung or attached to these painting racks, with the components resting on the painting racks with as small a surface as possible and the painting racks should retain their shape, but not shape them.
Beim Lackieren und Härten müssen die Bauteile auf Temperaturen zwischen 80 und 100°C aufgeheizt und anschließend wieder heruntergekühlt werden. Durch die Erhitzung dehnen sich die Bauteile aus, um sich bei Abkühlung wieder auf ein kleineres Maß zusammenzuziehen (Schwindung). Bei diesem Vorgang sind die Bauteile besonders anfällig für Verformungen, Abdrücke und Abzeichnungen, welche durch die Auflagepunkte eines Lackiergestells hervorgerufen werden können.When painting and hardening, the components have to be heated to temperatures between 80 and 100°C and then cooled down again. The components expand as a result of heating, only to contract again to a smaller extent when they cool down (shrinkage). During this process, the components are particularly susceptible to deformation, imprints and markings, which can be caused by the support points of a painting frame.
Die Lackiergestelle sind gemäß dem Stand der Technik aus Stahlrohren und Drähten gebogene Gestelle. Mit bisherigen Fertigungsverfahren wurden gewölbte Konturen eines Karosseriebauteils anhand einer Vielzahl kleinerer Biegungen nachempfunden, sodass eine Vielzahl von Auflagepunkten für das Bauteil bereitgestellt werden konnte, auf die sich die Last des Bauteils möglichst gleichmäßig verteilt hat. Ein derartiges für diesen Anwendungsfall weit verbreitetes Fertigungsverfahren ist das Rotationszugbiegen, welches sowohl fertigungstechnisch als auch messtechnisch als ausgereift und prozesssicher gilt.According to the state of the art, the painting frames are bent frames made of steel tubes and wires. With previous manufacturing processes, curved contours of a body component were simulated using a large number of smaller bends, so that a large number of support points could be provided for the component, over which the load of the component was distributed as evenly as possible. A production method of this type that is widespread for this application is rotary draw bending, which is considered to be mature and process-reliable in terms of both production technology and measurement technology.
Im Zuge erhöhter Anforderungen an den Umweltschutz und die damit einhergehenden immer dünner werdenden Materialdicken von Karosseriebauteilen, insbesondere für die E-Mobilität, um das Fahrzeuggewicht zu reduzieren, ergibt sich jedoch vermehrt das Problem, dass sich die Karosseriebauteile aufgrund der einzelnen Auflagepunkte auf den Lackiergestellen leicht verformen und es damit zu Abzeichnungen der Lackiergestelle kommen kann. Dieser Effekt ist insbesondere bei Metalliclacken zu beobachten, da die in diesen speziellen Lacken enthaltenen Metallicteilchen, welche den Metalliceffekt ausmachen, eine andere Ausrichtung erhalten und somit zu einem ungleichmäßigen Lackbild führen können.In the course of increased requirements for environmental protection and the associated ever thinner material thicknesses of body components, especially for e-mobility, in order to reduce vehicle weight, there is an increasing problem that the body components tend to move slightly due to the individual contact points on the painting racks deform and this can lead to markings on the painting racks. This effect can be observed in particular with metallic paints, since the metallic particles contained in these special paints, which make up the metallic effect, are aligned differently and can therefore lead to an uneven paint finish.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die derartig gefertigten Lackiergestelle eine vergleichsweise große Draht-/bzw. Rohrstärke (Materialdicke) und damit selbst eine hohe Masse aufweisen, um die nötige Stabilität des Gestells zu gewährleisten. Dies ist deswegen nachteilig, da dadurch eine vergleichsweise hohe Energiemenge gebraucht wird, um die Bauteile und damit auch die Lackiergestelle selbst in dem oben beschriebenen Prozess zu erhitzen und anschließend wieder herunterzukühlen, was hohe Energiekosten und einen hohen Zeitaufwand nach sich zieht.Another disadvantage is that the painting frames manufactured in this way require a comparatively large amount of wire or Tube thickness (material thickness) and thus itself have a high mass in order to ensure the necessary stability of the frame. This is disadvantageous because it requires a comparatively high amount of energy to heat the components and thus also the painting racks themselves in the process described above and then to cool them down again, which entails high energy costs and a great deal of time.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also ein Lackiergestell, welches die oben genannten Nachteile nicht aufweist, sowie ein Herstellungsverfahren für ein derartiges Lackiergestell bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.The object of the present invention is therefore to provide a painting stand which does not have the disadvantages mentioned above, and also to provide a manufacturing method for such a painting stand. This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are contained in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Lackiergestells für die Verwendung als Bauteilträger in Lackieranlagen, weist die folgenden Schritte auf. Zunächst werden Segmente passender Länge aus einem Rohr oder Draht geeigneter Stärke (im Rahmen dieser Anmeldung als „Materialdicke“ zu verstehen) zugeschnitten. Aus diesen Segmenten wird das erfindungsgemäße Lackiergestell hergestellt. In einem weiteren Schritt wird wenigstens eines der zugeschnittenen Segmente, welches im fertigen Lackiergestell zur Auflage des zu lackierenden Bauteils dient, mittels Freiformbiegen umgeformt. Unter Freiformbiegen ist ein Biegeverfahren zu verstehen, anhand dessen ein Rohr oder Draht derart umgeformt werden kann, dass es einer nahezu beliebigen dreidimensionalen Kurve entspricht, deren Krümmung und Richtung sich in jedem Punkt ändern kann. Die Biegekontur ist dabei nicht werkzeuggebunden, sondern wird allein durch die Werkzeugkinematik beeinflusst. Bei werkzeuggebundenen Biegekonturen muss für eine Änderung des Biegeradius das Werkzeug getauscht werden. Bei werkzeugungebundenen Biegekonturen können unterschiedlichste Radien hergestellt werden ohne einen Werkzeugwechsel vorzunehmen. Die Änderungen im Radius werden allein durch eine veränderte Anordnung der Werkzeuge erreicht.The method according to the invention for producing a painting frame for use as a component carrier in painting systems has the following steps. First, segments of the appropriate length are cut from an appropriate gauge of tubing or wire (referred to as “material thickness” for the purposes of this application). The painting frame according to the invention is produced from these segments. In a further step, at least one of the cut segments, which serves to support the component to be painted in the finished painting frame, is formed by means of free-form bending. Free-form bending is a bending process that allows a tube or wire to be formed into almost any three-dimensional curve, the curvature and direction of which can change at any point. The bending contour is not tool-related, but is influenced solely by the tool kinematics. In the case of tool-related bending contours, the tool must be exchanged to change the bending radius. In the case of tool-independent bending contours, a wide variety of radii can be produced without having to change tools. The changes in the radius are achieved solely by changing the arrangement of the tools.
Nach dem Biegen werden die einzelnen Segmente zum Lackiergestell verbunden. Das erfindungsgemäße Lackiergestell für die Verwendung als Bauteilträger in Lackieranlagen, besteht also aus mehreren Segmenten eines Rohrs und/oder Drahts geeigneter Stärke, wobei es wenigstens ein durch Freiformbiegen geformtes Segment aufweist.After bending, the individual segments are connected to form the painting frame. The painting frame according to the invention for use as a component carrier in painting systems therefore consists of several segments of a tube and/or wire of suitable thickness, it having at least one segment formed by free-form bending.
Durch das wenigstens eine freigeformte Segment, welches zur Auflage des zu lackierenden Bauteils dient, kann erzielt werden, dass die Last des Bauteils im Auflagebereich auf dem Gestell gleichmäßig und nicht nur an einzelnen Auflagestellen punktförmig verteilt werden kann. Durch die gleichmäßige Unterstützung des Bauteils entlang der Auflagelinie durch das Lackiergestell können bestmögliche Bedingungen für ein optimales und gleichmäßiges Lackierergebnis geschaffen werden und damit auch Ungleichmäßigkeiten im Lack durch das Phänomen der Schwindung verhindert werden.The at least one free-form segment, which serves to support the component to be painted, can ensure that the load of the component in the support area on the frame can be distributed evenly and not just at individual support points. The uniform support of the component along the support line by the painting frame creates the best possible conditions for an optimal and even painting result and thus also prevents unevenness in the paint caused by the phenomenon of shrinkage.
Weiterhin können ebenfalls die Übergänge zwischen den Segmenten gleichmäßig mit ansteigenden Radien ausgeführt werden, damit auch hier keine Punktlasten entstehen können und somit die Stabilität des Gestells an sich verbessert werden kann. Durch die erhöhte Stabilität und die damit verbundene Erhöhung der Steifigkeit können geringere Materialstärken des Lackiergestells zum Einsatz kommen, um das Gewicht des Gestells zu reduzieren. Dies wiederum hat den Vorteil, dass die Energie bei der Aufheizphase und der Abkühlphase des Bauteils und des Lackiergestells während des Lackierprozesses verringert werden kann, da lediglich eine geringere Masse des Lackiergestells mit aufgeheizt und wieder abgekühlt werden muss.Furthermore, the transitions between the segments can also be made uniformly with increasing radii, so that no point loads can arise here either and thus the stability of the frame itself can be improved. Due to the increased stability and the associated increase in rigidity, lower material thicknesses of the painting frame can be used in order to reduce the weight of the frame. This in turn has the advantage that the energy during the heating phase and the cooling phase of the component and the painting frame can be reduced during the painting process, since only a smaller mass of the painting frame has to be heated up and cooled down again.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Freiformbiegen des wenigstens einen Segments mittels eines Walzbiegeverfahrens durchgeführt. Das Walzbiegeverfahren ist ein Freiformbiegeverfahren, bei dem das Werkstück durch eine Anordnung von Stützrollen gedrückt wird und somit einen Vorschub in eine Richtung erfährt, wobei eine in Vorschubrichtung nach den Stützrollen angeordnete Biegerolle beliebig CNC (Computerized Numerical Control) gesteuert angestellt werden kann. Anhand der Biegerolle erfährt das Werkstück eine Biegung. Je nach Anstellung der Rolle während des Vorschubs können beliebige Radien und Bögen im Werkstück erzeugt werden. Durch Rotation des Werkstücks können beliebige dreidimensionale Freiformgeometrien erzeugt werden, wobei ein hohes Maß an Formtreue realisiert werden kann. Somit stellt das Verfahren ein Freiformbiegeverfahren dar, welches mit vergleichsweise einfachen Mitteln auskommt und eine hohe Prozessgenauigkeit verspricht.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the free-form bending of the at least one segment is carried out by means of a roll bending method. The roll bending process is a free-form bending process in which the workpiece is pressed through an arrangement of support rollers and thus experiences a feed in one direction, whereby a bending roller arranged after the support rollers in the feed direction can be adjusted as required under CNC (Computerized Numerical Control) control. The workpiece is bent using the bending roller. Depending on the position of the roller during the feed, any radii and arcs can be created in the workpiece. By rotating the workpiece, any three-dimensional free-form geometries can be generated, with a high degree of shape accuracy being achieved. Thus, the method represents a free-form bending method, which manages with comparatively simple means and promises a high level of process accuracy.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens ein Segment des Lackiergestells durch Rotationszugbiegen umgeformt. Dabei kann es sich sowohl um das bereits im zweiten Verfahrensschritt mittels Freiformbiegen umgeformte Segment als auch um ein gänzlich anderes Segment handeln. Auf diese Weise ist es möglich Segmente an den Stellen, an denen sie keine Auflage für das zu lackierende Bauteil bieten, mit dem vergleichsweise günstigen und bereits im Stand der Technik weit verbreiteten Verfahren des Rotationszugbiegens umzuformen und somit die Prozesskosten zu senken. Insbesondere Segmente, welche zur Stabilisierung des Gestells als Stützgeometrie notwendig sind, sogenannte Stützsegmente, können auf diese Weise einfach und kostengünstig hergestellt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, at least one segment of the painting stand is formed by rotary bending. This can be either the segment that was formed in the second process step using free-form bending or a completely different segment. In this way, it is possible to reshape segments at the points where they do not provide support for the component to be painted using the comparatively inexpensive method of rotary draw bending, which is already widespread in the prior art, and thus reduce the process costs. In particular, segments which are necessary for stabilizing the frame as a support geometry, so-called support segments, can be produced easily and inexpensively in this way.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kommen verschiedene Drähte bzw. Rohre unterschiedlicher Stärken zum Einsatz. Auf diese Weise kann an den für die Stabilität wichtigen Stellen des Lackiergestells eine stärkere Verbindung vorgesehen werden als an anderen Stellen. Auf diese Weise lässt sich weiter das Gewicht des Lackiergestells reduzieren, was zu oben beschriebenen Vorteilen hinsichtlich der Aufheizung und Abkühlung des Bauteils und des Lackiergestells führt.In a further advantageous embodiment of the invention, different wires or tubes of different thicknesses are used. In this way, a stronger connection can be provided at the points of the paint stand that are important for stability than at other points. In this way, the weight of the painting stand can be further reduced, which leads to the advantages described above with regard to the heating and cooling of the component and the painting stand.
Darüber hinaus ist es weiterhin vorteilhaft bestimmte, für die Verbindung mit anderen Segmenten vorgesehene Abschnitte, bspw. Endabschnitte, von Segmenten durch Freiformbiegen zu formen und damit einen exakt formgetreuen Übergang zwischen den Segmenten zu erreichen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass zwei Abschnitte, bspw. Enden von Segmenten, welche miteinander verbunden werden sollen, exakt zueinander passend hergestellt werden können und die Entstehung von Punktlasten auch hier verhindert werden kann. Die Formulierung „zueinander passend“ bezieht sich dabei auf die jeweiligen Formen der zu verbindenden Abschnitte der jeweiligen Segmente. Diese zueinander passenden Abschnitte weisen jeweils eine derartige Form auf, dass bei Verbindung der beiden Abschnitte sich der Abschnitt des einen Segments an den Abschnitt des anderen Segments anschmiegt ohne dass zwischen den Segmenten Hohlräume entstehen und es damit nicht zu einzelnen Punktlasten kommt. Die Verwendung unterschiedlicher Materialstärken (Materialdicken) der Segmente lassen sich insbesondere durch die Verwendung von freiformgebogenen Segmenten realisieren, da auf diese Weise die für die Stabilität des Gestells essentiellen Verbindungen zwischen den Segmenten aufgrund der exakten Formgleichheit besonders stabil ausgeführt werden können, sodass die Materialstärke reduziert und trotzdem noch die geforderte Stabilität gewährleistet werden kann.In addition, it is also advantageous to shape certain sections of segments intended for connection to other segments, for example end sections, by free-form bending and thus to achieve a transition between the segments that is exactly true to shape. In this way it can be ensured that two sections, e.g. ends of segments, which are to be connected to one another, can be manufactured to fit one another exactly and that point loads can also be prevented here. The phrase "matching" refers to the respective shapes of the sections of the respective segments to be connected. These matching sections each have a shape such that when the two sections are connected, the section of one segment nestles against the section of the other segment without cavities being formed between the segments and individual point loads thus not occurring. The use of different material thicknesses (material thicknesses) of the segments can be realized in particular by using free-form bent segments, since in this way the connections between the segments, which are essential for the stability of the frame, can be made particularly stable due to the exact same shape, so that the material thickness is reduced and the required stability can still be guaranteed.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung in der die Verbindung der einzelnen Segmente mittels Steckverbinden, Verschweißen, Kleben und/oder Verschrauben durchgeführt wird. Auf diese Weise können einfach zu fertigende aber dennoch sichere Verbindungen hergestellt werden, welche die Anforderungen an ein Lackiergestell hinsichtlich Stabilität auch bei höheren Temperaturen erfüllen.Also advantageous is an embodiment of the invention in which the individual segments are connected by means of plug-in connections, welding, gluing and/or screwing. In this way, easy-to-manufacture but nevertheless secure connections can be made that meet the requirements for a painting frame in terms of stability even at higher temperatures.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert:
-
1 zeigt ein Lackiergestell nach dem Stand der Technik -
2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lackiergestells -
3 zeigt schematisch ein Walzbiegeverfahren
-
1 shows a paint stand according to the prior art -
2 shows an embodiment of the painting stand according to the invention -
3 shows schematically a roll bending process
In
Die Auflagesegmente 15 sind durch Rotationszugbiegen geformt und der Form des zu lackierenden Bauteils nachempfunden, was durch viele kleinere Einzelbiegungen im Segment erreicht wird. Durch die Einzelbiegungen entsteht jedoch ein nicht exakt rundes Segment, wodurch das Bauteil lediglich in Auflagepunkten 12 auf dem Lackiergestell aufliegt. Auf diese Weise wird keine verteilte Last des Bauteilgewichts auf das Lackiergestell erzielt, wodurch die Gefahr von geringen Verformungen im Bauteil besteht und das Lackierergebnis sichtbar beeinflusst werden kann.The
Dagegen zeigt
Ebenso sind die Enden der Segmente 11 durch Freiformbiegen geformt, wodurch die Stabilität der Segmentverbindungen erhöht werden kann, da auch hier punktförmige Lasten vermieden und die Lastverteilung gleichmäßig gestaltet werden kann. Auf diese Weise ist es möglich zumindest an bestimmten Stellen des Lackiergestells dünnere Materialien für die Segmente zu verwenden ohne die Gesamtstabilität im Vergleich zum Stand der Technik zu verringern. Dadurch kann sowohl Material beim Bau des Lackiergestells, als auch Energie im Lackierprozess gespart werden.Likewise, the ends of the
Ein erfolgsversprechendes Verfahren um die in
Bezugszeichenlistereference list
- 1010
- Lackiergestellpainting rack
- 1111
- Segmentsegment
- 1212
- Auflagepunktsupport point
- 1313
- Auflageliniesupport line
- 1414
- Abdeckungcover
- 1515
- Auflagesegmentsupport segment
- 2121
- Stützrollesupport roller
- 2222
- Biegerollebending roll
- 2323
- Werkstückworkpiece
- 2424
- Anstellrichtungendirections of attack
- xx
- Vorschubrichtungfeed direction
Claims (10)
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Legal Events
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