DE102007012897A1

DE102007012897A1 - UV-Belichtungsraum

Info

Publication number: DE102007012897A1
Application number: DE200710012897
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Röck (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-03-17
Filing date: 2007-03-17
Publication date: 2007-11-29
Also published as: DE102008014378B4; DE102008014378A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen UV-Belichtungsraum (1) zur Belichtung von lackierten Bauteilen, insbesondere von Fahrzeugen, mit mehreren UV-Strahlern (9), wobei der Belichtungsraum (1) einen Boden (2), eine Decke (3), zwei Seitenwände (4, 5), eine Vorderwand (6) und eine Rückwand (7) aufweist. Zur Verbesserung des Belichtungsprozesses sind der Boden (2), die Decke (3), die beiden Seitenwände (4, 5), die Vorderwand (6) und die Rückwand (7) jeweils mit mehreren UV-Strahlern (9) ausgestattet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen UV-Belichtungsraum zur Belichtung von lackierten Bauteilen, insbesondere von Fahrzeugen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2004 057 139 A1 ist ein Belichtungsraum bekannt. Er umfasst mehrere UV-Strahler, die es ermöglichen, das Bauteil, dessen Oberfläche belichtet werden soll, mit ultravioletter Strahlung zu beaufschlagen. Durch die Beaufschlagung mit UV-Licht kann eine auf die belichtete Oberfläche aufgebrachte Lackschicht aushärten. Dementsprechend kann ein derartiger Belichtungsraum auch als Härtungsraum oder Härtungskammer bezeichnet werden. Derartige Belichtungsräume oder Härtungskammern kommen beispielsweise bei der Fahrzeugherstellung zum Einsatz, um bei Fahrzeugteilen wie z.B. Hauben, Türen und Fahrzeugkarosserien die lackierte Oberfläche zu härten.
Aus der DE 102 24 514 A1 ist es bekannt, zur Verbesserung des Härtevorgangs einer Oberflächenlackierung mittels UV-Strahlung UV-Strahler an die Kontur des zu bestrahlenden Bauteils anzupassen.
Bekannte Einrichtungen zur UV-Bestrahlung von lackierten Bauteilen besitzen eine relativ hohe Leistungsaufnahme, erfordern eine intensive Kühlung und können zu einer ungleichmäßigen Belichtung führen, was den Härtungsprozess unsicher macht. Dies ist u.a. darauf zurückzuführen, dass die Belichtung und die Belichtungsdosis bei bekannten Einrichtungen stark vom Abstand zwischen der zu belichtenden Oberfläche und dem UV-Strahler abhängen. Zur Behebung dieser Problematik ist es grundsätzlich möglich, für die UV-Strahler und/oder für das zu belichtende Bauteil eine aufwändige Bewegungskinematik zu realisieren.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für das Belichten von lackierten Bauteilen einen Weg aufzuzeigen, der eine qualitativ verbesserte Belichtung ermöglicht, der insbesondere kürzere Belichtungszeiten ermöglicht und/oder der vorzugsweise weniger Energie benötigt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen UV-Belichtungsraum zu schaffen, bei dem Boden, Decke und alle Wände mit einer Vielzahl von UV-Strahlern ausgestattet sind. Hierdurch wird erreicht, dass einerseits die UV-Bestrahlung des jeweiligen Bauteils simultan von allen Seiten erfolgt und dass zum anderen die Strahlungsintensität durch die große Anzahl der UV-Strahler erhöht und somit die Bestrahlungswirkung verbessert werden kann. Die Erfindung nutzt hierbei die Überlegung, dass bei einzelnen Strahlern die Beleuchtungsintensität mit dem Abstand abnimmt, weil sich der jeweilige Beleuchtungsstrahl mit zunehmenden Abstand aufweitet. Bei einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Strahlern kompensiert sich dieser Effekt, da die durch Streuung reduzierte Beleuchtungsstärke des einzelnen Strahlers durch das Streulicht benachbarter Strahler wieder erhöht wird. Durch die allseitige Anordnung der UV-Strahler und ggf. durch die Verwendung einer geeigneten Reflektortechnik, nimmt die Belichtungsstärke der UV-Bestrahlung zur Raummitte hin im Unterschied zu Einzelstrahlern nicht ab und ermöglicht dadurch eine abstandsunabhängige Belichtung. Die Belichtung bzw. die Härtung der lackierten Oberflächen des jeweiligen Bauteils lassen sich dadurch gleichmäßiger realisieren, wodurch der Belichtungsprozess insgesamt zuverlässiger arbeitet. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass zur Realisierung einer vorbestimmten UV-Belichtungsstrahlungsdosis beim vorgeschlagenen Belichtungsraum die hierzu erforderliche Gesamtleistung aller UV-Strahler sowie die Einzelleistung der einzelnen UV-Strahler gegenüber der herkömmlichen Technologie mit singulären Strahlern deutlich reduziert werden kann. Durch die erreichte Leistungsreduzierung wird auch der Kühlbedarf erheblich reduziert. Im Idealfall kann sogar auf eine externe Kühlung verzichtet werden.
Zweckmäßig ist dabei eine Ausführungsform, bei der Boden, Decke und die Wände des Belichtungsraums flächig mit den UV-Strahlern bestückt sind.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei der Boden, Decke und die Wände derart mit UV-Strahlern bestückt sind, dass sich im Betrieb des UV-Belichtungsraums jeweils eine flächige UV-Abstrahlung ergibt.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend 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.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine stark vereinfachte dreidimensionale Ansicht eines UV-Belichtungsraums,
2 eine Innenansicht eines Bodens des Belichtungsraums,
3 eine Innenansicht auf eine erste Seitenwand des Belichtungsraums,
4 eine Innenansicht auf eine zweite Seitenwand des Belichtungsraums,
5 eine Innenansicht auf eine Decke des Belichtungsraums,
6 eine Innenansicht auf eine Vorderwand des Belichtungsraums,
7 eine Innenansicht auf eine Rückwand des Belichtungsraums,
8 eine Innenansicht auf eine Seitenwand, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
9 eine Innenansicht auf eine Decke, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
10 eine Innenansicht auf einen Boden, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
11 eine Innenansicht auf eine Vorderwand oder Rückwand, jedoch bei einer anderen Ausführungsform.
Entsprechend 1 besitzt ein UV-Belichtungsraum 1, einen Boden 2, eine Decke 3, eine in 1 dem Betrachter zugewandte erste Seitenwand 4, eine in 1 vom Betrachter abgewandte zweite Seitenwand 5, eine in 1 dem Betrachter zugewandte Vorderwand 6 und eine in 1 vom Betrachter 1 abgewandte Rückwand 7. Der Boden 2, die Decke 3, die Seitenwände 4, 5, die Vorderwand 6 und die Rückwand 7 umschließen dabei einen Innenraum 8, in dem lackierte Bauteile mittels UV-Strahlung belichtet werden können. Beispielsweise dient der Belichtungsraum 1 zum Belichten von Fahrzeugteilen, wie z.B. Hauben, Klappen, Türen, Rohbauteilen, Karosserien. Ebenso können auch andere Bauteile, wie z.B. Möbel, in einem solchen Belichtungsraum 1 belichtet werden. Die Belichtung mit UV-Strahlung dient dabei zur Aushärtung lackierter Oberflächen der genannten Bauteile.
Beim Belichtungsraum 1 sind gemäß den 2 und 10 der Boden 2 und gemäß den 3 und 8 die erste Seitenwand 4 und gemäß den 4 und 8 die zweite Seitenwand 5 und gemäß den 5 und 9 die Decke 3 und gemäß den 6 und 11 die Vorderwand 6 und gemäß den 7 und 11 die Rückwand 7 jeweils mit mehreren UV-Strahlern 9 ausgestattet. Bei der Ausführungsform der 2 bis 7 besitzen die UV-Strahler 9 exemplarisch kreisförmige Abstrahlflächen. Im Unterschied dazu besitzen die UV-Strahler 9 bei der in den 8 bis 11 gezeigten Ausführungsform stabförmige oder rechteckförmige Abstrahlflächen. Die Beispiele sind jedoch ohne Beschränkung der Allgemeinheit zu verstehen, so dass grundsätzlich beliebige Formgebungen und Kombinationen für die Abstrahlflächen der UV-Strahler 9 realisierbar sind.
Wie den 2 bis 11 entnehmbar ist, sind vorzugsweise die einzelnen UV-Strahler 9 entlang des Bodens 2, der Decke 3, der Seitenwände 4 und 5, der Vorderwand 6 und der Rückwand 7 jeweils flächendeckend angeordnet, so dass sie die jeweilige Oberfläche im wesentlichen gleichförmig oder gleichmäßig bedecken. Insbesondere ist eine gleichförmige oder homogene Verteilung der UV-Strahler 9 entlang der jeweiligen Fläche angestrebt.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die Bestückung der Seitenwände 4, 5, des Bodens 2, der Decke 3, der Vorderwand 6 und der Rückwand 7 jeweils so erfolgt, dass sich im Betrieb der UV-Strahler 9 jeweils eine flächige UV-Abstrahlung in den Innenraum 8 ergibt. Durch die flächige Anordnung und/oder durch die flächige Abstrahlung der UV-Strahler 9 lassen sich Streueffekte der einzelnen Strahler 9 kompensieren, und zwar durch die Streueffekte benachbarter Strahler 9. Hierdurch wird erreicht, dass die Belichtungsintensität im Innenraum 8 quasi räumlich homogen verteilt ist und insbesondere unabhängig ist vom Abstand zu den einzelnen Begrenzungswänden 2 bis 7 bzw. vom Abstand von den einzelnen Strahler 9.
Entsprechend den 2 und 10 kann in den Belichtungsraum 1, und zwar bevorzugt in den Boden 2, ein Förderzeug 10 integriert sein, mit dessen Hilfe der Belichtungsraum 1 bzw. sein Innenraum 8 mit den zu belichtenden Bauteilen beschickbar ist. Beispielsweise handelt es sich beim Förderzeug 10 um Schienen, auf denen entsprechende Schlitten oder Wagen, die jeweils zumindest ein zu belichtendes Bauteil tragen, in den Belichtungsraum 1 einfahrbar und auch wieder daraus ausfahrbar sind. Ebenso sind an der Decke 3 angebrachte, hängende Förderzeuge 10 denkbar.
Desweiteren kann zum Beschicken des Belichtungsraums 1 z.B. die Vorderwand 6 als Tür oder Portal ausgestaltet sein. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Rückwand 7 als Tür oder Portal ausgestaltet sein. Hierdurch kann der Belichtungsraum 1 einfach geöffnet werden, um die Beschickung des Belichtungsraums 1 zu ermöglichen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Belichtungsraum 1 gasdicht ausgestaltet sein, so dass es insbesondere möglich ist, den Belichtungsprozess mit einer Inertgasatmosphäre durchzuführen.
Der Belichtungsraum 1 kann als Einzelkabine ausgeführt sein. Ebenso kann er als Durchlaufanlage oder Taktanlage ausgestaltet sein.
Es ist klar, dass der Belichtungsraum 1 zusätzlich zu den Strahlern 9 noch mit hier nicht dargestellten Reflektoren ausgestattet sein kann. Insbesondere sind die jeweiligen Strahler 9 selbst bereits mit derartigen Reflektoren versehen. Dabei ist es grundsätzlich möglich, einzelne oder sämtliche Strahler 9 ausrichtbar anzubringen oder ausgerichtet anzubringen. Beispielsweise können sämtliche Strahler 9 oder zumindest die in den Kanten oder Ecken angeordneten Strahler 9 zum Mittelpunkt des Innenraums 8 hin ausgerichtet montiert sein. Die einzelnen Strahler 9, insbesondere deren Reflektoren können engstrahlend, breitstrahlend, asymmetrisch strahlend oder symmetrisch strahlend ausgestaltet sein. Desweiteren können zumindest einige der Strahler 9, insbesondere motorisch, verstellbar sein. Desweiteren kann der Belichtungsraum 1 zusätzlich Punktstrahler aufweisen, mit denen besonders zu belichtende Stellen bestrahlt werden können. Desweiteren können einschwenkbare Strahler vorgesehen sein, mit deren Hilfe Innenräume oder Hohlräume des jeweiligen Bauteils mit UV-Strahlung beaufschlagbar sind. Ferner kann die gesamte Strahleranordnung hinsichtlich Belichtungsstärke und Belichtungsstärkeverteilung entlang der einzelnen Begrenzungswände 2 bis 7 einstellbar ausgestaltet sein.
Die Schaltung und Regelung der UV-Strahler 9 kann einzeln, in Gruppen oder vollständig erfolgen; insbesondere ist eine dynamische sowie eine programmierte Steuerung der Leuchtstärke und Leuchtstärkenverteilung innerhalb des Belichtungsraums 1 möglich, um je nach Belichtungsprozess den Belichtungsbedarf an das jeweilige Bauteil anpassen zu können. Darüber hinaus kann eine Kameraüberwachung des Belichtungsraums 1 und seiner Komponenten vorgesehen sein.
Weiterhin können die zwischen den UV-Strahlern 9 befindlichen Raumbegrenzungsflächen verspiegelt sein, um eine noch höhere Ausnutzung der UV-Strahlung zu erreichen.

Claims

UV-Belichtungsraum (1) zur Belichtung von lackierten Bauteilen, insbesondere von Fahrzeugen, mit mehreren UV-Strahlern (9), dadurch gekennzeichnet, – dass der Belichtungsraum (1) einen Boden (2), eine Decke (3), zwei Seitenwände (4, 5), eine Vorderwand (6) und eine Rückwand (7) aufweist, – dass der Boden (2), die Decke (3), die beiden Seitenwände (4, 5), die Vorderwand (6) und die Rückwand (7) jeweils mit mehreren UV-Strahlern (9) ausgestattet sind.
Belichtungsraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahler (9) entlang des Bodens (2), der Decke (3), der beiden Seitenwände (4, 5), der Vorderwand (6) und der Rückwand (7) flächig verteilt angeordnet sind.
Belichtungsraum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (2), die Decke (3), die beiden Seitenwände (4, 5), die Vorderwand (6) und die Rückwand (7) jeweils derart mit UV-Strahlern (9) bestückt sind, dass sich im Betrieb der UV-Strahler (9) jeweils eine flächige UV-Abstrahlung ergibt.
Belichtungsraum nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand (6) und/oder die Rückwand (7) als Tür oder Portal zum Beschicken des Belichtungsraums (1) ausgestaltet ist/sind.
Belichtungsraum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Belichtungsraum (1), insbesondere in den Boden (2), ein Förderzeug (10) zum Beschicken des Belichtungsraums (1) integriert ist.