DE10312381A1

DE10312381A1 - Verfahren zur Trocknung einer Lackierung auf einem Objekt

Info

Publication number: DE10312381A1
Application number: DE2003112381
Authority: DE
Inventors: Peter Jattke; Susanne Stein
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung einer Lackierung auf einem Objekt, bei dem mindestens eine Einrichtung zur Trocknung vorgesehen ist, die mindestens teilweise entsprechend der Form des zu trocknenden Objekts beweglich ist, wobei die Trocknung der Lackierung mittels eines im Hinblick auf die Form des Objekts (10) konturbezogenen programmierbaren Roboters (11) erfolgt, der um mindestens eine Drehachse beweglich ausgebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Trocknung einer Lackierung auf einem Objekt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung einer Lackierung auf einem Objekt, bei dem mindestens eine Einrichtung zur Trocknung vorgesehen ist, die mindestens teilweise entsprechend der Form des zu trocknenden Objekts beweglich ist.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Trocknung von Lacken mittels Infrarotstrahlern bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 195 03 775 C1 ein Verfahren zur Trocknung einer Lackierung mittels Infrarotstrahlern, bei dem Infrarotstrahlereinheiten in einer Trocknerkabine teilweise der Kontur des zu trocknenden Objekts angepasst angeordnet sind. Neben stationär angeordneten Infrarotstrahlereinheiten werden dabei auch solche verwendet, die entlang von Führungseinrichtungen in der Höhe verfahrbar sind. Andere Strahlereinheiten sind um eine horizontale Achse schwenkbar angeordnet, so dass sie an zu trocknende Bereiche des Objekts herangeschwenkt werden können. Für verschiedene Bereiche des zu trocknenden Objekts, welches beispielsweise eine lackierte Kraftfahrzeugkarosserie ist, sind dabei jedoch einzelne Strahlereinheiten notwendig, die von vornherein den jeweiligen Teilbereichen des Objekts in der Kontur teilweise angepasst sind. Diese einzelnen Strahlereinheiten haben in der Regel maximal zwei Bewegungsfreiheitsgrade, das heißt sie sind höhenverfahrbar und gegebenenfalls noch um eine Achse schwenkbar, um beispielsweise Heckbereiche oder Frontbereiche der Karosserie zu trocknen. Dabei verbleiben Bereiche, die mit diesen Strahlereinheiten schlecht erreichbar sind, beispielsweise zum Boden hin ausgerichtete Flächen im unteren Bereich der Karosserie. Zudem ist die aus dieser Druckschrift vorbekannte Einrichtung nicht sehr flexibel, da die Anordnung der Strahlereinheiten für eine bestimmte Objektgröße eingerichtet ist. Das Verfahren eignet sich in der Regel auch nur dann, wenn ein vollständig lackiertes Objekt zu trocknen ist. Starke Abweichungen in der Kontur der zu trocknenden Objekte können nicht berücksichtigt werden.

Aus der DE 37 37 455 A1 ist ein Verfahren zur Trocknung einer Lackierung auf einem Objekt bekannt, bei dem ein Farbüberzug mittels Ultraviolettstrahlung gehärtet wird. Eine mittels UV-Licht härtbare Farbe wird mittels eines Manipulatorsystems mit drei senkrechten Achsenverschiebevorrichtungen zunächst in einem bestimmten Muster auf die Oberfläche eines Gegenstands, beispielsweise einer Automobilkarosserie aufgebracht. Anschließend erfolgt die Aushärtung mittels UV-Strahlung, wobei die dazu verwendete Lichtquelle über einen Roboterarm manipulierbar sein soll. Die verwendete Einrichtung dient jedoch in erster Linie für die Aufbringung der Farbe, wobei das dazu eingesetzte Manipulatorsystem konstruktiv sehr aufwendig ist. Es handelt sich um eine Art Krangerüsttyp mit mehreren Schlitten, die in der X-, Y-, und Z-Richtung verfahrbar sind. Für den Transport werden Spindeln und Servomotoren verwendet. Das gezielte Anfahren bestimmter zu trocknender Bereiche eines Objekts ist zeitaufwendig und kostenintensiv. Die Bewegung des Manipulatorsystems erfolgt linear entlang der jeweiligen Achse und nicht durch Schwenkbewegung.

Aus der DE 37 37 455 A1 ist es auch bekannt, anstelle einer herkömmlichen UV-Lichtquelle zur Trocknung der Farbe Laserstrahlung zu verwenden.

Aus der DE 42 24 886 A1 ist es bekannt, bei der Pulverbeschichtung von Oberflächen Laserstrahlung einzusetzen, um das Beschichtungspulver aufzuschmelzen. Die dazu verwendete Einrichtung umfasst eine Düse, mit der man das Beschichtungspulver in einem Pulverstrahl auf die Oberfläche des Objekts aufbringt, wo es dann mittels Laserstrahlung eingebrannt wird. Das bekannte Verfahren ist für die Trocknung flüssiger Lacke nicht geeignet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Trocknung einer Lackierung auf einem Objekt der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welches eine höhere Flexibilität im Hinblick auf die Anpassung an die Kontur des zu trocknenden Objekts aufweist bei gleichzeitiger Reduzierung der Komplexität und vorzugsweise auch der Baugröße der zur Trocknung verwendeten Einrichtungen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, ein Verfahren zur Trocknung einer Lackierung auf einem Objekt zur Verfügung zu stellen, welches eine Verkürzung der Trocknungszeit zulässt.

Die Lösung der vorgenannten Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß erfolgt die Trocknung der Lackierung mittels eines im Hinblick auf die Form des Objekts konturbezogen programmierbaren Roboters, der um mindestens eine Drehachse beweglich ausgebildet ist. Vorzugsweise wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Roboter verwendet, der bezüglich mindestens zweier Achsen drehbar und/oder schwenkbar ausgebildet ist. Weiter vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Roboter so variabel beweglich, dass beispielsweise auch Umgriffe des Objekts zur Trocknung entsprechend bestrahlt werden können.

Während die bislang verwendeten Umlufttrockner und Infrarottrockner aufgrund ihrer Form, ihrer Baulänge und der hohen Temperaturen, die zur Aushärtung herkömmlicher Lackmaterialen notwendig sind, sehr energie- und kostenintensiv sind, hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass die Baugröße der Trocknungseinrichtung reduziert werden kann und damit auch die zur Verfügung zu stellende Fläche für deren Unterbringung sich verringert. Aufgrund der konturbezogenen Trocknung, die der Form des Objekts folgt und der damit verbundenen kurzen Abstände zwischen Strahlungsquelle und zu trocknender Lackschicht können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Energiekosten reduziert werden. Das Verfahren ist sehr flexibel und nicht mehr an eine bestimmte Grundform des zu trocknenden Objekts gebunden.

Nach einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden insbesondere UV-Strahler oder Laserstrahler für die Lacktrocknung eingesetzt, wodurch sich die Trocknungszeit verkürzen lässt, da die Trocknung UV-härtbarer Lacke in sehr kurzer Zeit, beispielsweise in nur wenigen Sekunden erfolgen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren hat weiterhin den Vorteil, dass sich die Trocknung in einem Reinraum leicht realisieren lässt, da für die Trocknungseinrichtung nur eine relativ kleine Fläche beansprucht wird. Dadurch kann die Lackierqualität verbessert werden und die Nacharbeit aufgrund mangelhafter Lackierung lässt sich reduzieren.

Gemäß einer bevorzugten Variante des Verfahrens ist der zur Trocknung verwendete Roboter mit einem Aufsatz oder dergleichen versehen, der die zur Trocknung verwendete Strahlung aussendet, insbesondere UV-Strahlung oder Laserstrahlung. Ein solcher Aufsatz kann beispielsweise aus einzelnen ansteuerbaren Strahlungsplatten bestehen, so dass eine Konturanpassung an die Form des Objekts leicht realisiert werden kann. Der verwendete Roboter kann aufgrund der vorhandenen Bewegungsfreiheitsgrade so flexibel sein, dass auch schwer erreichbare Bereiche des Objekts, insbesondere auch Umgriffe bestrahlt werden können. Die zu bestrahlenden Flächen können rasch angefahren werden.

Um eine Härtung der Lackierung mittels UV-Strahlung zu ermöglichen, sollten die Lackmaterialien in der Regel entsprechende härtbare Bindemittel enthalten. Geeignete UV-härtbare Lacke sind am Markt erhältlich. Insbesondere UV-härtbare Klarlacke, die die zur Verwendung bei der Lackierung von Karosserien in der Automobilindustrie geforderten Anforderungen erfüllen, sind bekannt.

Eine Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die Trocknung der Lackierung mittels Laserstrahlung vor. Beispielsweise kann die Laserstrahlung, die zur Trocknung verwendet wird, in etwa kegelförmig ausgerichtet sein. Eine derartige kegelförmig streuende Laserstrahlung kann beispielsweise von dem vorgenannten Aufsatz des Roboters ausgesandt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen eine Lackierung aufweisenden Gegenstand, insbesondere eine Karosserie oder ein Karosserieteil, welches) eine gemäß einem Verfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 11 getrocknete Lackierung aufweist.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zur Trocknung einer Lackierung auf einem Objekt gemäß Anspruch 13, welche mindestens einen im Hinblick auf die Form des Objekts konturbezogen programmierbaren Roboter umfasst, der um mindestens eine Drehachse beweglich ausgebildet ist. Die Unteransprüche 14 bis 28 betreffen weitere bevorzugte Ausführungsformen dieser Einrichtung.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
1 eine schematisch vereinfachte Ansicht eines erfindungsgemäßen Roboters;
2 eine vergrößerte Detailansicht im oberen Bereich des Roboters.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Die Darstellung zeigt schematisch vereinfacht einen erfindungsgemäßen mehrachsigen Roboter, der insgesamt mit 11 bezeichnet ist. Dieser Roboter 11 umfasst einen vorzugsweise in sich drehbar angeordneten Fuß 16 sowie einen mehrgliedrigen Arm, der auf dem Fuß 16 angeordnet ist. Dieser mehrgliedrige Arm setzt sich aus mehreren einzelnen in sich drehbaren bzw. schwenkbar angeordneten Armen zusammen, zunächst einem ersten Arm 12, der drehbar auf dem Fuß 16 angeordnet ist. Mit diesem Arm 12 ist ein weiterer in sich drehbarer oder schwenkbarer (kippbarer) Arm 13 verbunden, der ein abgewinkelter Arm ist. Mit diesem abgewinkelten Arm 13 ist am anderen Ende ein weiterer etwas längerer Arm verbunden, der in sich etwas bogenförmig gekrümmt und außerdem um seine eigene Achse ebenfalls drehbar ist, wie jeweils durch die Pfeile angedeutet ist. Mit diesem Arm 14 ist an dem anderen hier oberen Ende ein kürzerer ebenfalls in sich drehbarer Arm 15 verbunden. Am anderen Ende des drehbaren Arms 15 ist ein weiterer drehbarer Arm 18 angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung von mehreren drehbaren und/oder schwenkbaren teilweise abgewinkelten oder in sich gekrümmt ausgebildeten Armen 12, 13, 14, 15, 18 ergibt sich eine große Beweglichkeit mit einem hohen Maß an Freiheitsgraden für den Roboter 11. Nähere Einzelheiten im oberen Bereich des Roboters 11, in dem dieser mit einer Anordnung von Strahlungsplatten 17 versehen ist, ergeben sich aus der Detaildarstellung von 2. In 1 ist angedeutet, dass es mittels des erfindungsgemäßen Roboters 11 möglich ist, eine Lackierung auf einer Karosserie 27 konturbezogen so zu trocknen, dass alle zu trocknenden Bereiche der Karosserie 27, insbesondere auch schwer zugängliche Stellen und Umgriffe erreichbar sind.
2 zeigt das obere Ende des drehbaren etwas bogenförmig ausgebildeten Arms 14, mit dem an diesem angeordneten ebenfalls drehbaren Arm 15 sowie dem endseitig angeordneten in dem Ausführungsbeispiel konisch ausgebildeten vorzugsweise ebenfalls drehbaren Arm 18. Wie durch Pfeile angedeutet ist, kann der Arm 15 drehbar und zusätzlich auch schwenkbar sein. An dem dem Roboter abgewandten Ende des Arms 18 ist eine Achse 21 angeordnet, an der zwei Gruppen von jeweils acht Strahlungsplatten 17 befestigt sind, die jeweils gruppenweise um die Achse 21 flügelartig geschwenkt werden können. Dies ist in der Zeichnung durch entsprechende gestrichelte Linien angedeutet. Außerdem sind die einzelnen Strahlungsplatten 17 jeweils separat ansteuerbar und in sich beweglich. Dabei können die einzelnen Strahlungsplatten 17 jeweils aus der Ebene der Gruppe 19, 20 der Strahlungsplatten herausgekippt werden, wobei sie dann eine Schwenkbewegung beispielsweise um die Achse 22 vollführen, die zur Schwenkachse der Gruppe parallel verläuft. Außerdem kann jede einzelne Strahlungsplatte 17 um eine zu dieser Achse 22 etwa senkrecht verlaufende Drehachse 22 gedreht werden. Dabei können die Befestigungspunkte 24 im Prinzip wie Kardangelenke ausgebildet sein, so dass eine Drehung bzw. Schwenkbewegung der jeweiligen Strahlungsplatte 17 um zwei zueinander senkrechte Achsen 22, 23 möglich ist. Um die Bewegung der der gemeinsamen Schwenkachse 21 der Gruppe nahegelegenen Reihe von in dem Ausführungsbeispiel jeweils vier Strahlungsplatten 17 oberhalb und unterhalb der Schwenkachse 21 zu ermöglichen, sind die Halterungselemente 25 vorgesehen. Für die Bewegung der in der oberen Reihe von der gemeinsamen Schwenkachse 21 entfernt angeordneten Strahlungsplatten 17 sind die Halterungselemente 26 vorgesehen, die von der Achse 21 ausgehen und daher länger ausgebildet sind, als die Halterungselemente 25 der darunter liegenden Strahlungsplatten 17, wobei die Halterungselemente 26 durch die Gelenke 24 eine Abknickbewegung der von der Schwenkachse 21 entfernt angeordneten Strahlungsplatten 17 ermöglichen.

10: Objekt
11: Roboter
12, 13, 14, 15, 18: Arm
16: Fuß
17: Strahlungsplatte
19, 20: Gruppen von Strahlungsplatten
21,22: Schwenkachse
23: Drehachse
24: Kardangelenk
25, 26: Halterungselemente
27: Karosserie

Claims

Verfahren zur Trocknung einer Lackierung auf einem Objekt, bei dem mindestens eine Einrichtung zur Trocknung vorgesehen ist, die mindestens teilweise entsprechend der Form des zu trocknenden Objekts beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung der Lackierung mittels eines im Hinblick auf die Form des Objekts (10) konturbezogen programmierbaren Roboters (11) erfolgt, der um mindestens eine Drehachse beweglich ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (11) bezüglich mindestens zweier Achsen drehbar und/oder schwenkbar ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (11) so variabel beweglich ist, dass insbesondere auch Umgriffe des Objekts zur Trocknung bestrahlt werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter mit einem Aufsatz versehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter vorzugsweise im Bereich eines Aufsatzes UV-Strahlung und/oder Laserstrahlung aussendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter eine vorzugsweise kegelförmig ausgerichtete Laserstrahlung und/oder UV-Strahlung aussendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Trocknung der Lackierung eine kurze Trocknungszeit von vorzugsweise weniger als einer Minute, weiter vorzugsweise weniger als 30 Sekunden vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung in einem Reinraum erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz mindestens eine, vorzugsweise mehrere einzeln ansteuerbare Strahlungsplatten aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zur Härtung einer Lackierung eingesetzt wird, die Lackmaterialien mit härtbaren Bindemitteln umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zur Härtung einer Lackierung dient, die mindestens eine UV-härtbare Klarlackschicht umfasst.
Eine Lackierung aufweisender Gegenstand, insbesondere Karosserie oder Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine gemäß einem Verfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 11 getrocknete Lackierung aufweist.
Einrichtung zur Trocknung einer Lackierung auf einem Objekt, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens einen im Hinblick auf die Form des Objekts konturbezogen programmierbaren Roboter (11) umfasst, der um mindestens eine Drehachse beweglich ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (11) mindestens einen Arm (12, 13, 14, 15) umfasst, der um seine eigene Achse drehbar und/oder um eine zur eigenen Achse in einem Winkel stehende Achse schwenkbar ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Arm (12) des Roboters (11) auf mindestens einem Fuß (16) angebracht ist, der drehbar angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (11) mindestens einen Arm (13) aufweist, der in sich abgewinkelt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (11) mindestens einen Arm (14) aufweist, der bogenförmig geformt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (11) mindestens zwei Arme (12, 14) aufweist, die miteinander einen Winkel einschließen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (11) mindestens zwei in sich drehbare Arme (12, 13, 14, 15) aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (11) mindestens drei jeweils separat um die eigene Achse drehbare Arme (12, 13, 14) aufweist, von denen vorzugsweise mindestens ein Arm (13) ein abgewinkelter Arm oder mindestens ein Arm (14) ein in sich bogenförmiger Arm ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mit wenigstens einem Arm (18) oder Aufsatz des Roboters (11) wenigstens eine bewegliche Strahlungsplatte (17) verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung mit mehreren beweglichen Strahlungsplatten (17) vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung (19) von mehreren gemeinsam gruppenweise beweglichen Strahlungsplatten (17) vorgesehen ist, die gegebenenfalls einzeln in sich beweglich sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung (19) mit wenigstens zwei Gruppen (19, 20) von jeweils gruppenweise beweglichen Strahlungsplatten (17) vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsplatten (17) gruppenweise um eine Achse (21) schwenkbar sind.
Einrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Strahlungsplatten (17) um eine parallel zur Schwenkachse (21) der Gruppe verlaufende Schwenkachse (22) einzeln schwenkbar sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Strahlungsplatten (17) um eine etwa senkrecht zur Schwenkachse (21) der Gruppe der Strahlungsplatten (17) verlaufende Drehachse (23) drehbar sind oder dass die Strahlungsplatten (17) ein Kardangelenk (24) aufweisen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Roboter (11) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.