Lackieranlage und Greifer

Die Erfindung betrifft eine Lackieranlage zum Aufbringen einer Lackschicht auf ein Werkstück, insbesondere ein Ventilgehäuse. Außerdem betrifft die Erfindung einen Greifer zur Positionierung eines Werkstücks in einer Lackieranlage.

Herkömmliche Lackieranlagen, insbesondere automatische Lackieranlagen, sind mit einer Positioniereinrichtung zum Positionieren eines Werkstücks und einer Lackspritzpistole zum Erzeugen eines auf das Werkstück gerichteten Spritzstrahls ausgestattet. Die Positioniereinrichtung besteht beispielsweise aus einer drehbaren Trägerplatte, auf der das Werkstück aufsitzt und einem Greifer. Der Greifer greift am Werkstück an, um dieses relativ zur Spritzpistole zu drehen, damit es von allen Seiten lackiert werden kann. Während des Lackiervorgangs hält der Greifer das Werkstück in Position. Beim Lackieren eines Ventilgehäuses deckt der Greifer außerdem den Bereich um eine zent- rale Ventilbohrung ab, so dass die Bohrungsöffnungen frei von Lack bleiben. Dazu ist der Greifer mit zwei kegelförmigen Greiferfingern ausgestattet, die in die Öffnungen der Ventilbohrung eingreifen und die Öffnungen und einen Randbereich um die Öffnungen abdecken. Um eine umweltfreundliche Produktion zu gewährleisten, wird für die Lackierung ein UV-Lack eingesetzt, der keine Lösemittel enthält. Die Aushärtung des Lackes erfolgt, indem das Werkstück nach dem Spritzvorgang mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird.

Nachteilig an der herkömmlichen Lackieranlage ist, dass sich nach wenigen Lackierzyklen auf dem Greifer und insbesondere den Greiferfinger eine zunehmende Menge zähflüssigen Lacks ansammelt. Der an dem Greifer, anhaftende Lack kann zu Lackier- fehlem an den Werkstücken führen. Daher muss der Greifer, in regelmäßigen Abständen einer Reinigung unterzogen werden. Die Reinigung erfolgt durch Eintauchen des Greifers in einen separaten mit Lösemittel gefüllten Behälter und' Abbürsten des Greifers. Eine solche Reinigung führt jedoch selbst bei Verwendung eines an sich lösemittelfreien Lacks zu einem hohen Verbrauch an Lösemittel, teils durch Verdunstung, teils durch Verunreinigung des Lösemittels mit dem Lack.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einer Lackieranlage den Einsatz von Lösemittel möglichst vollständig zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lackieranlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen Greifer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Hilfsteil der Lackieran- läge, das vom Spritzstrahl erfasst wird, insbesondere ein Greifer für die Positionierung . eines Werkstücks, mit einer gegenüber dem Lack antiadhäsiven Beschichtung versehen ist.

Durch diese Maßnahme wird ein Anhaften von Lack auf einem Hilfsteil deutlich verringert. Anstatt die Oberfläche des Hilfsteils vollständig zu benetzen, bildet der aufgespritzte Lack Tropfen, die sich leicht von der Oberfläche entfernen lassen. Eine Reinigung kann ohne den Einsatz eines Lösemittels durchgeführt werden, da der Lack beispielsweise einfach von dem Hilfsteil abtropft oder von diesem abgeschleudert werden kann. Zudem lässt sich der Lack weitgehend rückstandsfrei von der Oberfläche entfernen, da er diese - wie gesagt - nur wenig benetzt. Somit ist eine einfache und effiziente Reinigung des Hilfsteils gewährleistet. Die vorliegende Erfindung ermöglicht auf diese Weise den lösemittelfreien Betrieb einer Lackieranlage. Außerdem kann der bei der Reinigung vom Hilfsteil entfernte Lack aufgefangen und wiederverwendet werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine bestehende herkömmliche Lackieranlage lediglich durch das Aufbringen der antiadhäsiven Beschichtung auf das Hilfsteil auf einen lösemittelfreien Betrieb umgestellt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung verwendet die Lackieranlage einen UV-Lack, der in einem separaten Arbeitsgang durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet wird. So bleibt der auf den Hilfsteilen aufgespritzte Lack flüssig und lässt sich auch nach mehreren Lackierzyklen noch von diesen entfernen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich durch Verwendung einer nach dem Sol-Gel Verfahren, durch Auftragen und Aushärten des SoIs, gefertigten antiadhä- siven Beschichtung. Entsprechende Sole sind am Markt verfügbar. Eine solche Beschichtung lässt sich somit besonders einfach auf die üblicherweise verwendeten Hilfsteile aufbringen. Außerdem zeichnet sich die so gefertigte Schicht durch eine hohe

mechanische Belastbarkeit aus, die der Belastbarkeit von z.B. einer Teflonschicht überlegen ist.

Eine, noch bessere antiadhäsive Wirkung der Beschichtung lässt sich durch vorheriges Polieren einer Metalloberfläche, auf die die Beschichtung aufgebracht wird, erzielen.

Nachfolgend werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile unter Bezugnahme auf das in den Figuren dargestellte Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Positioniereinrichtung für ein Ventilgehäuse in einer Lackieranlage und

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Lackieranlage mit der in Fig. 1 dairge- stellten Positioniereinrichtung in Draufsicht.

Die in Figur 1 dargestellte Positioniereinrichtung 10 einer Lackieranlage umfasst einen drehbaren Teller 12 auf dem — als Beispiel für ein zu lackierendes Werkstück — ein Ventilgehäuse 14 angeordnet ist. Das Ventilgehäuse 14 weist eine durchgängige Ventilbohrung 16 in seiner Längsrichtung und mehrere in der Anschlussfϊäche 18 des Ventilgehäuses 14 vorgesehene Anschlussbohrungen 20 auf. Auf dem Teller 12 angeordnete Dornen 22 greifen in die Anschlussbohrungen 20 ein. Auf diese Weise ist das Ventilgehäüse 14 auf dem Teller 12 zentriert.

Ein Greifer 28 umgreift das Ventilgehäuse 14 an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen. Der Greifer 28 besteht aus zwei senkrecht von einer (nicht dargestellten) Halten und Manipulations Vorrichtung herabragenden Rohrstangen 30, 31. Daran ist jeweils ein Halterungselement 32, 33, das ebenfalls rohrformig ausgeführt ist, befestigt. In die Halterungselemente 32, 33 sind Greiferfinger 34, 35 eingesetzt. Die Greiferfinger 34, 35, im Folgenden auch Greiferkegel genannt, sind rotationssymmetrisch und im Wesentlichen kegelförmig gebildet. Ein werkstückseitiger Endabschnitt 34a ist konisch zulaufend geformt, um ein Einsetzen in die Ventilbohrung 16 des Ventilgehäuses 14 zu erleichtern. Daran schließt ein flanschartig ausgebildeter Abschnitt 34b in Form eines Kegelstumpfes an, der werkstückseitig über den Endabschnitt 34a vorsteht und auf der Seite der Halterungselemente 32, 33 den selben Durchmesser besitzt wie die Halterungselemente 32, 33. Eine am Flanschabschnitt 34b angebrachte Stange 34c ist zur

Befestigung des Greiferkegels 34 in eine entsprechende Bohrung des Halterungselements 32 eingesetzt. Mit Sicherungsringen 36, 37 sind die Greiferkegel 34, 35 an den Halterungselementen 32, 33 befestigt.

Die Figur 2 zeigt eine Lackieranlage während des Spritzvorgangs in der Draufsicht. Die Positioniereinrichtung 10 entspricht der in Figur 1 dargestellten Positioniereinrichtung. Über den dargestellten Greifer 28 lässt sich das Werkstück 14 auf dem Teller 12 drehen und in einer bestimmten Winkelposition halten. Eine Spritzpistole 40 erzeugt einen auf das Werkstück gerichteten Spritzstrahl 41. Ein Prallblech 44 fängt eine Lackmenge, die am.Werkstück 14 vorbeigespritzt wird, auf.

Die Hilfsteile der Lackieranlage, die von dem Spritzstrahl 41 erfasst werden, also insbe- sondere die Bestandteile des Greifers, die Greiferkegel 34, 35, die Halterungselemente 32, 33 und die Rohrstangen 30, 31, sowie das Prallblech 44 sind erfindungsgemäß mit einer antiadhäsiven Beschichtung versehen.

Die antiadhäsive Beschichtung ist nach dem Sol-Gel Verfahren hergestellt. Beim SoI- GeI Verfahren werden hydrolysierbare anorganische Verbindungen als Ausgangsmate- rial verwendet. Ein sehr verbreitetes Ausgangsmaterial' sind Siliziumalkoxide. Durch Hydrόlysieren dieser Verbindung erhält man ein SoI als reaktives Zwischenprodukt. In dem SoI liegen die hydrolisierten Verbindungen als kolloidale Teilchen vor. Verschiedene modifizierte Sole auf Siliziumoxid-Basis* mit denen sich eine antiadhäsive Beschichtung herstellen lässt, sind beispielsweise von der Firma FEW Chemicals unter der Bezeichnung „Antiadhäsive Topcoats" erhältlich. Das SoI wird auf das entsprechende Werkstück aufgebracht und geliert bei Verdunstung des im SoI enthaltenen Lösemittels. Die so erzeugte Gel-Schicht wird ausgehärtet, in dem das mit dem SoI behandelte Hilfsteil eine bestimmte Zeit erwärmt wird. Für größere Flächen, wie z.B. , das Prallblech 44 ist es wünschenswert, das SoI so zu modifizieren, dass es bei Raum- temperatur aushärtet.

Das verwendete SoI ist so auf den UV-Lack abgestimmt, dass sich die gebildete Be-

• Schichtung gegenüber dem UV-Lack antiadhäsiv verhält, der Lack die Oberfläche also nicht vollständig benetzten kann. Somit bildet der Lack auf der beschichteten Oberfläτ che einzelne Tropfen. Da diese Tropfen zudem nur schwach an der Oberfläche haften, laufen sie leicht von der Oberfläche ab bzw. sind einfach von der Oberfläche abzu-

schleudern. Dadurch lässt sich der Lack einfach vom Greifer 28 oder vom Prallblech 44 entfernen. Die ausgehärtete Beschichtung weist zudem eine hohe mechanische Belastbarkeit auf.

Die Bestandteile des Greifers 28 - die Greiferkegel 34, 35, die Halterungselemente 32, 33 und die Rohrstangen 30, 31 - sind aus Metall gefertigt. Die Oberfläche dieser Greiferbestandteile 30, 31, 32, 33, 34 und 35 wird vor dem Auftragen des SoIs poliert. Dadurch erzielt man eine Beschichtung mit einer noch besseren Antiadhäsionswirkung.

Im Folgenden wird der Lackiervorgang eines Werkstücks 14 in der Lackieranlage kurz dargestellt. Ein Ventilgehäuse 14 wird auf den Drehteller 12 aufgesetzt und zusammen mit diesem in eine Lackierkammer gefahren. Der Greifer 28 umgreift das Ventilgehäuse 14, indem die Greiferkegel 34, 35 von beiden Seiten auf das Ventilgehäuse 14 zugeführt werden und in die Ventilbohrung 16 eingreifen. Das Ventilgehäuse.14 wird nacheinan- , der in mehrere vorbestimmte Winkelpositionen gedreht, so dass verschiedene Seiten des Ventilgehäuses 14 nacheinander der Spritzpistole 40 zugewandt sind. Während der Greifer 28 das Ventilgehäuse 14 in einer bestimmten Position hält, wird jeweils eine vorgegebene Menge Lack aufgespritzt. Nach dem Spritzvorgang gibt der Greifer 28 das Ventilgehäuse 14 frei. Auf dem Drehteller 12 fährt das Ventilgehäuse 14 in eine Bestrahlungskammer, in der . der Lack durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet wird.

Nach mehreren Spritzvorgängen, jedoch bevor sich eine Lackmenge auf dem Greifer 28 bzw. den Greiferkegeln 34, 35 ansammeln kann, die das Lackierergebnis beeinträchtigt, wird der Greifer 28 gereinigt. Dazu wird der Greifer 28 in einen Auffangbehälter positioniert und in Rotation versetzt. Dabei wird der auf die Greiferkegel 34, . 35, die Halterungselemente 32, 33 und die Rohrstangen 30, 31 aufgespritzte Lack in Richtung der Greiferaußenseite abgeschleudert. Während des Reinigungsvorganges kann der Spritzvorgang mit einem zweiten Satz Greifer durchgeführt werden, so dass sich keine Unterbrechungen ergeben.

Dadurch dass der Flanschabschnitt 34b des Greiferkegels 34 auf der Seite des Halterungselements 32 den gleichen Durchmesser besitzt wie die das Halterungselement 32 verbessert sich der Übertritt der Lacktropfen vom Flanschabschnitt 34b auf das Halte- rungselement 32. So wird ein sauberes Abschleudern des Lacks erzielt. Des Weiteren ist

der Flanschabschnitt 34b so ausgebildet, dass er die Öffnung der Ventilbohrung 16 beim Spritzvorgang abdeckt. Dadurch bleibt das Innere des Ventilgehäuses 14 und der Bereich um die Öffnung frei von Lack, so dass eine zuverlässige Ventilfunktion sichergestellt ist.

Der in den Auffangbehälter abgeschleuderte Lack ist frei von Verunreinigungen und Lösemitteln und kann unmittelbar wieder für die Lackierung verwendet werden. Um den abgeschleuderten Lack effizient zu sammeln, kann der Auffangbehälter innen eben- falls antiadhäsiv beschichtet sein.

Eine auf das Prallblech 44 aufgespritzte Lackmenge sammelt sich an diesem an. Durch die antiadhäsive Beschichtung des Prallblechs 44 bildet der Lack auf diesem Tropfen, die infolge der Schwerkraft nach unten ablaufen. Mit einem Sammelbehälter kann der Lack aufgefangen und einer Weiterverwendung abgeführt werden. Ohne die antiadhäsive Beschichtung würde der Lack auf dem Prallblech 44 anhaften und schließlich antrocknen.

Bezugszeichenliste

10 Positioniereinrichtung

12 Teller

14 Ventilgehäuse

16 Ventilbohrung

18 Anschlussfläche

20 Anschlussbohrungen

22 Dornen

28 Greifer

30 Rohrstange

31 Rohrstange

32 Halterungselement

33 Halterungselement

34- Greiferfinger / Greiferkegel

34a werkstückseitiger Endabschnitt

34b Flanschabschnitt

34c Stange

35 Greiferfinger / Greiferkegel

36 Sicherungsring

37 Sicherungsring

40 Spritzpistole

41 Spritzstrahl

44 Prallblech