EP2189227A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestrahlen eines Körpers mit elektromagnetischer Strahlung - Google Patents

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EP2189227A1
EP2189227A1 EP09013939A EP09013939A EP2189227A1 EP 2189227 A1 EP2189227 A1 EP 2189227A1 EP 09013939 A EP09013939 A EP 09013939A EP 09013939 A EP09013939 A EP 09013939A EP 2189227 A1 EP2189227 A1 EP 2189227A1
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EP
European Patent Office
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sources
electromagnetic radiation
predetermined direction
radiation
predetermined
Prior art date
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Granted
Application number
EP09013939A
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English (en)
French (fr)
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EP2189227B1 (de
Inventor
Michael Deger
Thomas Hielscher
Sebastian Roller
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • B05D3/061—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using U.V.
    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating

Definitions

  • the invention relates to a method for irradiating a body with electromagnetic radiation, wherein the body has a coating on its surface whose properties permanently change the electromagnetic radiation.
  • the main application is the curing of paint on a motor vehicle body.
  • the body is moved relative to sources of electrical radiation, ie either the body is moved or the source is moved or both.
  • the relative movement should take place along a predetermined direction, typically in a straight line, wherein a distance variable can be defined along the predetermined direction.
  • a moving body for example, it is easy to measure at which point in the room it is located and thus specify a distance.
  • All sources irradiate a respective area of the surface of the body with electromagnetic radiation.
  • a method in which the body passes sources of ultraviolet radiation is known in the art as operating in the art WO 2005/011878 A2 disclosed device known.
  • the device serves to uniformly irradiate a motor vehicle body with ultraviolet radiation.
  • the spatial position of a source is motorized changeable.
  • UV-curing coating systems are of particular importance among the paints, or paints which can be radically cured by photochemical and thermal initiation.
  • Ultraviolet radiation (UV radiation) or infrared radiation (IR radiation) are therefore suitable as suitable electromagnetic radiation for curing such coatings.
  • different sources arranged one behind the other (typically offset in the direction perpendicular to the predetermined direction) irradiate such respective regions that at least a portion thereof extends over the same interval defined by two particular values for the distance ,
  • the invention is based on the recognition that two corrals arranged one behind the other do not necessarily have to irradiate regions arranged one behind the other along the direction of movement of the body relative to the source. Rather, sources arranged one behind the other can simultaneously irradiate the same strip, wherein preferably the strip is completely irradiated. During the relative movement between the body and the sources, this strip then moves over the surface of the body, and the body is gradually irradiated uniformly.
  • the complete irradiation of a strip by the source can be expressed in such a way that preferably all areas of the surface of the body irradiated by sources form a closed surface. As a rule, there will be an overlap between the areas irradiated by the sources.
  • a first step in this regard is already given when the areas irradiated by two sources arranged one behind the other form a closed surface.
  • the sources should not all be arranged at the same height one behind the other. Rather, it is precisely preferred that sources arranged one behind the other in a predetermined direction in a direction which are simultaneously perpendicular to the predetermined direction and perpendicular to a (defined by a representative beam, preferably the central beam and thus, for example, a surface normal) emission direction is located in different positions, in other words, therefore, offset from one another.
  • the offset may also look exactly like the holes in the strip that are not irradiated by sources of a first column being irradiated by the sources of a second column and vice versa.
  • the device according to the invention for irradiating bodies with electromagnetic radiation has a plurality of sources of electromagnetic radiation.
  • the electromagnetic radiation includes those wavelength ranges which are suitable for curing UV lacquers.
  • the sources emit ultraviolet (UV) radiation.
  • the device has means for generating a relative movement of a body to the sources in a predetermined direction along which a distance variable is definable.
  • the device should be designed so that the relative position between the source and the body is not entirely random, but should give a sequence of desired relative positions between sources and body to a predetermined body or to a kind of predetermined bodies. For example, a vehicle body on rails Passing fixed sources, the rails, along with the shape of the vehicle body, determine the distance at which a particular location of the surface to a particular source is at a particular traveling position of the body on the rail.
  • At least two sources should now be arranged one behind the other in the predetermined direction.
  • these two sources are aligned or alignable that are radiated by the outgoing of you electromagnetic radiation at Given a Sollrelativ too to a predetermined body or a body of predetermined type on the surface of this body respective areas, of which at least a partial area in each case the same, defined by two specific values for the distance size interval extends.
  • the inventive method can be carried out, namely in particular a strip on the surface of exactly this body completely irradiate.
  • At least one source is about an axis which is perpendicular to the predetermined direction of relative motion and perpendicular to a source-definable emission direction (eg, the direction of the center beam or a surface normal of an element of the body) for electromagnetic radiation , swiveling.
  • a source-definable emission direction eg, the direction of the center beam or a surface normal of an element of the body
  • Sources of electromagnetic radiation are pivotable about an axis which is parallel to the predetermined direction of the relative movement. In the present case, the source should be able to change its emission direction relative to the movement path.
  • the device is more flexibly adaptable to different shapes of bodies when the source is pivotable.
  • the pivotable source is preferably pivotable by means of an electric motor.
  • the relevant information is stored in a control unit which serves to drive the electric motors. Now, if the control unit information about the type of a body introduced into the device can be fed, the control unit can select the appropriate pivoting position for this body and control the electric motor accordingly.
  • the information can be supplied, for example, via a simple input device by an operator, but it can also be used automatic detection mechanisms in the device. So there may be an image recognition, by which the type of the body is derived. It is easier if the body z. B. is provided as part of a production line with an identifier.
  • the identifier may be a simple bar code on the body read by a bar code reader, radio tags may be used, etc.
  • sources of identical construction are used, and then the relative position of the sources relative to one another can already be recognized from the outside at the position of the housing.
  • the invention then intentionally disregards parallel alignment of the sources.
  • Parallel here means that the surface normals of certain surfaces on the same components are parallel to each other, exit openings for electromagnetic radiation in the same direction, etc.
  • the electromagnetic radiation is not just emitted in parallel, but the beams run towards each other in a plan view.
  • the sources are preferably arranged offset to one another.
  • the invention relates to the arrangement of ultraviolet sources in an apparatus for irradiating a body with ultraviolet radiation.
  • the body is a painted automotive body, and the exposure to ultraviolet light serves to cure the paint.
  • the ultraviolet radiation must be irradiated for a predetermined time at a predetermined intensity.
  • a disadvantage of the quality of the paint is when the intensity fluctuates during the predetermined time or even in the meantime the irradiation is permanently interrupted and resumed.
  • the irradiation of the motor vehicle body now takes place by means of ultraviolet radiation sources, which are spaced from the surface and irradiate certain areas of the motor vehicle. It should be ensured that, when the motor vehicle moves past the radiation sources, all points on the surface of the motor vehicle, ie all the paint spots, are irradiated in such a way that the paint cures optimally.
  • FIG Fig. 1 The prior art has now used an arrangement as shown schematically in FIG Fig. 1 is shown.
  • a side wall of a motor vehicle body K is irradiated, which we assume to be even for a present simplified consideration.
  • two rows of ultraviolet radiation sources are provided, namely a first row of the radiation sources Q1, Q2 and Q3 and a second row of the radiation sources Q4 and Q5.
  • the motor vehicle body K is transported past the sources according to the arrow P in a manner known per se. As a result, any point on the surface of the motor vehicle body K will eventually pass by one of the sources Q1 to Q5.
  • the sources Q1 to Q5 can not radiate beyond their full dimensions, but typically have a small exit window for radiation.
  • the sources Q1, Q2 and Q3 irradiate the surface O of the body K in regions B1, B2 and B3 which do not form a closed surface but are spaced apart from each other.
  • the sources Q4 and Q5 are now offset from the sources Q1 to Q3 of the same construction and radiate to areas B4 and B5.
  • all points on the surface O pass through the radiation pattern according to FIG Fig. 3 from right to left. This means that z. B. a point on the surface, which is exactly in the movement of the body K between the areas B1 and B2, at a subsequent time exactly in the area B4 and is also still irradiated.
  • Curves 10 and 12 indicate how the intensity with which certain points are irradiated varies over time.
  • Identification of the arrangement Fig. 1 is it that, as in Fig. 2 to recognize, the respective central rays Z1 and Z4 of the beams emanating from the sources Q1 and Q4, parallel to each other.
  • the central rays are in this case equated with the surface normals of the body K facing front surfaces of the sources Q1 and Q4, z. B. the exit window.
  • this configuration is deviated from: sources Q11, Q12 and Q13 from a first series of ultraviolet radiation sources are inclined to sources Q14, Q15 from a second series of ultraviolet radiation sources.
  • both groups of sources are inclined to the surface normal N of the vehicle body K.
  • Both the central beam Z11 from the source Q11 and the central beam Z14 from the source Q14 are not perpendicular to the surface of the body K.
  • the source Q11 thus irradiates a region B11, which coincides with a region B14
  • the area B14 overlaps with the area B12 irradiated by the source Q12
  • the area B12 overlaps with an area B15 which the source Q15 irradiates
  • the area B15 overlaps with an area B13 which the area Source Q13 irradiated.
  • boundary lines S1 and S2 can be assigned values I 1 and I 2 for the length along a path that runs along the direction of movement according to the arrow P.
  • the motor vehicle body K passes according to the arrow P at the sources Q11, Q12, Q13, Q14 and Q15, then a continuous strip of the surface of the body is irradiated, and this strip migrates on the surface of the body K.
  • the body K homogeneously irradiated at each point in the area of the strip. Therefore, a point moving along the trajectory PA 'receives a radiation intensity according to the curve 14, and a point moving along the trajectory PB' receives a radiation intensity according to the curve 16.
  • the radiation intensities according to the curve 14 and The curve 16 hardly differ from each other.
  • both the area B11 has a partial area TB11 (in Fig. 7 hatched), as well as the area B14 has a partial area TB14 (hatched in the other direction), which extends over the interval I 1 to I 2 .
  • the areas lying outside the subareas TB11 and TB14 are negligible, and an overlapping area Ü is also negligible. This is the case in particular when the subregions TB11 and TB14 comprise at least 50% of the respective regions B11 and B14, preferably at least 70% and particularly preferably at least 90% of these regions.
  • the central rays of the beams emanating from the sources Q11, Q12, Q13 and Q14 as well as Q15 present here on the surface O at points which form exactly a straight line. This corresponds to the situation according to Fig. 6 in which (only) in plan view, the central rays Z11 and Z14 intersect exactly on the motor vehicle body K.
  • the sources Q11, Q12, Q13, Q14 and Q15 are preferably designed pivotable, at least according to the arrow V1 to a perpendicular to the central rays Z11 and Z14 on the one hand and perpendicular to the direction of movement of the motor vehicle body according to the arrow P on the other hand pivot axis A11 and A14.
  • Changes in the exchange of the vehicle body K by another body, the distance from the surface to the sources, the sources are simply pivoted according to the arrow V1 about the respective axes A11, A14 until again the situation according to Fig. 7 prevails.
  • the pivoting according to the arrow V1 can be done by means of an electric motor, which is assigned to the respective source Q11, Q12, Q13, Q14 and Q15.
  • a control unit can then according to their information about the vehicle body K, the sources Q11 to Q15 then pivot accordingly.
  • an additional pivoting possibility according to the arrow V2 around an axis parallel to the direction of movement according to the arrow P extending axis in at least some of the sources Q11, Q12, Q13, Q14, Q15 is advantageous.
  • the sources Q11, Q12 and Q13 on the one hand and the sources Q14 and Q15 on the other hand could also be arranged on a curved arc so that on a curved surface O of a body K a situation according to FIG Fig. 7 will be produced.

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Abstract

Zum Aushärten von auf einer Karosserie (K) eines Kraftfahrzeugs befindlichem Lack wird Ultraviolettstrahlung verwendet. Damit möglichst alle Lackstellen mit einer vorbestimmten Intensität über eine vorbestimmte Zeitdauer bestrahlt werden, werden Quellen (Q11, Q12, Q13, Q14, Q15), an denen die Karosserie (K) vorbeigeführt wird, so zueinander ausgerichtet, dass in Bewegungsrichtung (P) der Karosserie (K) hintereinander angeordnete Quellen (Q11, Q14) einen Streifen (S1, S2; Fig. 7 ) auf der Oberfläche (O) der Karosserie bestrahlen, bevorzugt gemeinsam eine geschlossene Fläche bestrahlen, die einen solchen Streifen umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestrahlen eines Körpers mit elektromagnetischer Strahlung, wobei der Körper eine Beschichtung an seiner Oberfläche aufweist, deren Eigenschaften die elektromagnetische Strahlung dauerhaft verändert. Hauptanwendungsfall ist das Aushärten von Lack auf einer Kraftfahrzeugkarosserie.
  • Es ist bekannt, in solchen Fällen Bauteile eines Kraftfahrzeugs als zu bestrahlende Körper in einen geschlossenen Raum zu bringen, in dem diese Bauteile von allen Seiten bestrahlt werden. Einen solchen UV-Belichtungsraum offenbart die DE 10 2007 012 897 A1 .
  • Vorliegend ist jedoch vorgesehen, dass der Körper relativ zu Quellen für elektrische Strahlung bewegt wird, also entweder der Körper verfahren wird oder die Quelle verfahren wird oder beides. Die Relativbewegung soll längs einer vorbestimmten Richtung erfolgen, typischerweise geradlinig, wobei längs der vorbestimmten Richtung eine Streckengröße definierbar ist. Bei sich bewegendem Körper lässt sich beispielsweise einfach messen, an welcher Stelle im Raum er sich befindet und so eine Streckengröße angeben.
  • Alle Quellen bestrahlen einen jeweiligen Bereich der Oberfläche des Körpers mit elektromagnetischer Strahlung.
  • Ein Verfahren, bei dem sich der Körper an Quellen für die Ultraviolettstrahlung vorbeibewegt, ist aus dem Stand der Technik als Betriebsweise einer in der WO 2005/011878 A2 offenbarten Vorrichtung bekannt. Die Vorrichtung dient dazu, eine Kraftfahrzeugkarosserie gleichmäßig mit Ultraviolettstrahlung zu bestrahlen. Damit dies auch bei kompliziert geformten und stark unebenen Gegenständen wie Fahrzeugkarosserien mit gutem Ergebnis betreffend die Aushärtung eines Lackes möglich ist, ist die räumliche Lage einer Quelle motorisch veränderbar. Beim Betrieb ist dann vorgesehen, dass beim Vorbeifahren der Kraftfahrzeugkarosserie ein Nachführen der Quelle erfolgt, damit alle Oberflächenbereiche der Karosserie gleichmäßig und vollständig ausgehärtet werden.
  • Es ist sehr aufwendig, wenn ständig die Quelle für Ultraviolettstrahlung nachgeführt werden muss. Bei der Vorrichtung gemäß der WO 2005/011878 A2 ist ein enormer Aufwand notwendig, weil jede einzelne Quelle für Ultraviolettstrahlung über eine Mehrzahl von Stellmotoren ansteuerbar ist. Eine Steuereinheit muss ständig aktiv sein und die Stellmotoren ansteuern.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gleichmäßige Bestrahlung eines Körpers mit elektromagnetischer Strahlung zu ermöglichen, insbesondere somit auch ein gleichmäßiges Bestrahlen einer lackierten Karosserie mit UV-Strahlung zu ermöglichen, so dass der Lack optimal aushärtet, ohne dass übermäßiger Aufwand betrieben werden muss.
  • Unter den Lacken sind insbesondere UV-härtende Lacksysteme von Bedeutung, oder Lacke die sich photochemisch und thermisch initiiert radikalisch aushärten lassen. Als geeignete elektromagnetische Strahlung zur Härtung derartiger Lacke kommen somit insbesondere Ultraviolet-Strahlung (UV-Strahlung) oder Infrarot-Strahlung (IR-Strahlung) in Betracht.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 5 ist das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bestrahlen unterschiedliche, in der vorbestimmten Richtung gesehen hintereinander (typischerweise hierbei in Richtung senkrecht zur vorbestimmten Richtung versetzt zueinander) angeordnete Quellen solche jeweiligen Bereiche, dass sich zumindest ein Teilbereich derselben jeweils über dasselbe durch zwei bestimmte Werte für die Streckengröße definierte Intervall erstreckt.
  • Mit anderen Worten gibt es zwei hintereinander angeordnete Quellen, die denselben Streifen auf der Oberfläche des Körpers bestrahlen, wobei eben die Begrenzungslinien des Streifens senkrecht zur vorbestimmten Richtung verlaufen und jeder Begrenzungslinie ein Wert für die Streckengröße zugeordnet ist.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zwei hintereinander angeordnete Qellen nicht notwendigerweise längs der Bewegungsrichtung des Körpers relativ zur Quelle hintereinander angeordnete Bereiche bestrahlen müssen. Vielmehr können auch hintereinander angeordnete Quellen gleichzeitig denselben Streifen bestrahlen, wobei bevorzugt der Streifen vollständig bestrahlt ist. Bei der Relativbewegung zwischen Körper und Quellen bewegt sich dann dieser Streifen über die Oberfläche des Körpers, und der Körper wird nach und nach gleichmäßig bestrahlt. Das vollständige Bestrahlen eines Streifens durch die Quelle lässt sich so ausdrücken, dass bevorzugt alle von Quellen bestrahlten Bereiche der Oberfläche des Körpers eine geschlossene Fläche bilden. Im Regelfall wird es einen Überlapp zwischen den von den Quellen bestrahlten Bereichen hierbei geben. Ein erster Schritt hierzu ist bereits dann gegeben, wenn die von zwei hintereinander angeordneten Quellen bestrahlten Bereiche eine geschlossene Fläche bilden.
  • Damit ein vollständiger Streifen der Oberfläche des Kraftfahrzeugs bestrahlt wird, sollten die Quellen nicht alle auf selber Höhe hintereinander angeordnet sein. Vielmehr ist es gerade bevorzugt so, dass sich in vorbestimmter Richtung hintereinander angeordnete Quellen in einer Richtung, die gleichzeitig senkrecht zur vorbestimmten Richtung und senkrecht zu einer (von einem repräsentativen Strahl definierten, bevorzugt dem Zentralstrahl und damit z. B. einer Flächennormalen definierten) Abstrahlrichtung ist, auf unterschiedlichen Stellungen befinden, mit anderen Worten also versetzt zueinander angeordnet sind. Das Versetzen kann eben genau so aussehen, dass die Lücken in dem Streifen, die nicht von Quellen einer ersten Kolumne bestrahlt sind, durch die Quellen einer zweiten Kolumne bestrahlt werden und umgekehrt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestrahlen von Körpern mit elektromagnetischer Strahlung weist eine Mehrzahl von Quellen für elektromagnetische Strahlung auf. Die elektromagnetische Strahlung umfasst dabei diejenigen Wellenlängenbereiche, welche zum Härten von UV-Lacken geeignet sind. Im Hauptanwendungsfall geben die Quellen Ultraviolettstrahlung (UV-Strahlung) ab. Die Vorrichtung weist Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung eines Körpers zu den Quellen in eine vorbestimmte Richtung auf, längs der eine Streckengröße definierbar ist.
  • Die Vorrichtung soll so gestaltet sein, dass die Relativstellung zwischen Quelle und Körper nicht vollkommen zufällig ist, sondern es soll zu einem vorbestimmten Körper oder zu einer Art von vorbestimmten Körpern eine Folge von Sollrelativstellungen zwischen Quellen und Körper geben. Wird beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie auf Schienen an feststehenden Quellen vorbeigefahren, so bestimmen die Schienen zusammen mit der Form der Fahrzeugkarosserie, in welchem Abstand eine bestimmte Stelle der Oberfläche zu einer bestimmten Quelle bei einer bestimmten Verfahrstellung der Karosserie auf der Schiene steht.
  • Wird die Fahrzeugkarosserie auf einem Förderband transportiert, gibt es einen Spielraum, wie die Karosserie auf das Förderband aufgesetzt werden kann. Auch dann gibt es jedoch zumindest eine Folge von Sollrelativstellung zwischen Quelle und Körper, z. B. wenn die Karosserie mittig auf dem Förderband sitzt. Bei allen anderen Stellungen der Karosserie auf dem Förderband kann man außerdem zusätzliche Folgen von Sollrelativstellungen definieren, also eine ganze Schar von solchen Folgen insgesamt definieren.
  • Zumindest zwei Quellen sollen in der vorbestimmten Richtung nun hintereinander angeordnet sein.
  • Erfindungsgemäß sind diese beiden Quellen so ausgerichtet oder ausrichtbar, dass durch die von Ihnen ausgehende elektromagnetische Strahlung bei Gegebensein einer Sollrelativstellung zu einem vorbestimmten Körper bzw. einem Körper vorbestimmter Art auf der Oberfläche dieses Körpers jeweilige Bereiche bestrahlt werden, von denen sich zumindest ein Teilbereich jeweils über dasselbe, durch zwei bestimmte Werte für die Streckengröße definierte Intervall erstreckt.
  • Wenn also zur Vorrichtung festgelegt ist, wie ein bestimmter Körper relativ zu den Quellen steht, dann lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen, nämlich insbesondere ein Streifen auf der Oberfläche genau dieses Körpers vollständig bestrahlen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine Quelle um eine Achse, welche gleichzeitig senkrecht zur vorbestimmten Richtung der Relativbewegung als auch senkrecht zu einer zur Quelle definierbaren Abstrahlrichtung (z. B. der Richtung des Zentralstrahls oder einer Flächennormalen eines Elements des Körpers) für elektromagnetische Strahlen verläuft, verschwenkbar. Man beachte, dass bei der Vorrichtung gemäß der WO 2005/011878 A2 Quellen für elektromagnetische Strahlung um eine Achse verschwenkbar sind, die parallel zur vorbestimmten Richtung der Relativbewegung verläuft. Vorliegend soll die Quelle ihre Abstrahlrichtung relativ zur Bewegungsstrecke ändern können.
  • Der gewünschte Effekt, dass ein Streifen auf der Oberfläche des Körpers gleichzeitig vollständig bestrahlt wird, lässt sich nicht für alle Körper bei der gleichen Ausrichtung der Quelle erzielen. Daher ist die Vorrichtung flexibler an unterschiedliche Formen von Körpern anpassbar, wenn die Quelle verschwenkbar ist.
  • Bevorzugt ist hierbei ein gewisser Automatismus gegeben: Die verschwenkbare Quelle ist bevorzugt mittels eines Elektromotors verschwenkbar. Zu einer Mehrzahl von vorbestimmten Arten von Körpern sind nun unterschiedliche Verschwenkstellungen definiert. Die diesbezügliche Information ist in einer Steuereinheit abgelegt, welche zum Ansteuern der Elektromotoren dient. Ist nun der Steuereinheit eine Information über die Art eines in die Vorrichtung eingebrachten Körpers zuführbar, kann die Steuereinheit die zu diesem Körper passende Verschwenkstellung auswählen und den Elektromotor entsprechend ansteuern. Die Information kann beispielsweise über eine einfache Eingabevorrichtung durch eine Bedienperson zuführbar sein, es können jedoch auch automatische Erkennungsmechanismen bei der Vorrichtung eingesetzt sein. So kann es eine Bilderkennung geben, durch die die Art des Körpers abgeleitet wird. Einfacher ist es, wenn der Körper z. B. im Rahmen einer Produktionslinie mit einer Kennung versehen wird. Die Kennung kann ein einfacher Strichcode am Körper sein, der durch ein Strichcodelesegerät ausgelesen wird, es können Funketiketten verwendet werden etc.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden zueinander baugleiche Quellen verwendet und dann lässt sich bereits von außen an der Stellung des Gehäuses die Relativstellung der Quellen zueinander erkennen. Bei der Erfindung wird dann bewusst von einer parallelen Ausrichtung der Quellen zueinander abgesehen. "Parallel" bedeutet hierbei, dass die Flächennormalen bestimmter Flächen an gleichen Bauteilen parallel zueinander stehen, Austrittsöffnungen für elektromagnetische Strahlungen in dieselbe Richtung weisen etc. Bei der Erfindung wird die elektromagnetische Strahlung gerade nicht parallel ausgestrahlt, sondern die Strahlenbündel laufen in einer Draufsicht aufeinander zu.
  • Auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Quellen bevorzugt zueinander versetzt angeordnet.
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der:
    • Fig. 1
    schematisch eine Seitenansicht von bei einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik verwendeten Ultraviolettquellen zeigt,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf die Quellen aus Fig. 1 und einen an den Quellen vorbeigeführten Körper,
    Fig. 3
    die Verteilung von Bereichen auf einer Oberfläche des Körpers aus Fig. 2, auf die die Quellen aus Fig. 1 strahlen,
    Fig. 4
    die zeitliche Variation der Intensität der Bestrahlung von zwei unterschiedlichen Punkten auf der Oberfläche des Körpers aus Fig. 2, wie sie sich durch die Verteilung der Bereiche gemäß Fig. 3 ergibt,
    Fig. 5
    schematisch eine Seitenansicht von bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Ultraviolettquellen zeigt,
    Fig. 6
    eine Draufsicht auf die Quellen aus Fig. 5 und einen an den Quellen vorbeigeführten Körper,
    Fig. 7
    die Verteilung von Bereichen auf einer Oberfläche des Körpers aus Fig. 6, auf die die Quellen aus Fig. 5 strahlen,
    Fig. 8
    die zeitliche Variation der Intensität der Bestrahlung von zwei unterschiedlichen Punkten auf der Oberfläche des Körpers aus Fig. 6, wie sie sich durch die Verteilung der Bereiche gemäß Fig. 7 ergibt,
  • Die Erfindung befasst sich mit der Anordnung von Ultraviolettquellen in einer Vorrichtung zum Bestrahlen eines Körpers mit Ultraviolettstrahlung. Typischerweise ist der Körper eine lackierte Kraftfahrzeugkarosserie, und die Bestrahlung mit Ultraviolettlicht dient dazu, den Lack auszuhärten. Damit der Lack optimal aushärtet, muss die Ultraviolettstrahlung für eine vorbestimmte Zeit mit einer vorbestimmten Intensität bestrahlt werden. Nachteilig für die Qualität des Lackes ist es, wenn die Intensität während der vorbestimmten Zeit schwankt oder gar zwischenzeitlich die Bestrahlung dauerhaft unterbrochen und wieder aufgenommen wird.
  • Die Bestrahlung der Kraftfahrzeugkarosserie erfolgt nun vermittels Ultraviolettstrahlungsquellen, welche von der Oberfläche beabstandet sind und bestimmte Bereiche des Kraftfahrzeugs bestrahlen. Es soll gewährleistet sein, dass bei einem Vorüberbewegen des Kraftfahrzeugs an den Strahlungsquellen vorbei sämtliche Stellen auf der Oberfläche des Kraftfahrzeugs, also sämtliche Lackstellen, so bestrahlt werden, dass der Lack optimal aushärtet.
  • Im Stand der Technik hat man nun eine Anordnung verwendet, wie sie schematisch in Fig. 1 gezeigt ist. Bei der schematischen Darstellung ist davon ausgegangen, dass eine Seitenwand einer Kraftfahrzeugkarosserie K bestrahlt wird, die wir für eine vorliegende vereinfachte Betrachtung als eben annehmen. Zur Bestrahlung der Wand sind zwei Reihen von Ultraviolettstrahlungsquellen bereitgestellt, nämlich eine erste Reihe mit den Strahlungsquellen Q1, Q2 und Q3 und eine zweite Reihe mit den Strahlungsquellen Q4 und Q5. Die Kraftfahrzeugkarosserie K wird gemäß dem Pfeil P in an sich bekannter Weise an den Quellen vorbeitransportiert. Dadurch wird jede Stelle auf der Oberfläche der Kraftfahrzeugkarosserie K irgendwann an einer der Quellen Q1 bis Q5 vorbeigeführt.
  • Der Grund, warum man nicht einfach eine Mehrzahl von Quellen dicht an dicht in eine Reihe untereinander anordnet, liegt darin, dass die Quellen Q1 bis Q5 nicht über ihre vollständigen Abmessungen hinweg abstrahlen können, sondern typischerweise ein kleines Austrittsfenster für Strahlung haben. So bestrahlen die Quellen Q1, Q2 und Q3 die Oberfläche O der Karosserie K in Bereichen B1, B2 und B3, welche keine geschlossene Fläche bilden, sondern voneinander beabstandet sind. Die Quellen Q4 und Q5 sind nun gegenüber den Quellen Q1 bis Q3 bei gleicher Bauweise versetzt und strahlen auf Bereiche B4 und B5. Bei Bewegung der Kraftfahrzeugkarosserie K entsprechen dem Pfeil P durchlaufen sämtliche Punkte auf der Oberfläche O das Strahlungsmuster gemäß Fig. 3 von rechts nach links. Dies bedeutet, dass z. B. ein Punkt auf der Oberfläche, der bei der Bewegung der Karosserie K genau zwischen den Bereichen B1 und B2 liegt, zu einem nachfolgenden Zeitpunkt genau im Bereich B4 liegt und ebenfalls noch bestrahlt wird.
  • Das Verwenden zweier Reihen von Ultraviolettstrahlungsquellen führt somit dazu, dass jeder Punkt auf der Oberfläche der Karosserie K irgendwann bestrahlt wird.
  • Fig. 4 ist jedoch zu entnehmen, dass dieses Bestrahlen ungleichmäßig erfolgt: Ein Punkt auf der Oberfläche O, der sich auf der Trajektorie PA bewegt, durchläuft zunächst das Strahlenbündel von der Quelle Q2, liegt also zwischen einem Zeitpunkt t1 und einem Zeitpunkt t2 im Bereich B2 und später von einem Zeitpunkt t3 bis zu einem Zeitpunkt t4 im Bereich B4. Bei einem Punkt, der sich auf der Trajektorie PA bewegt, ergibt sich also eine Bestrahlung mit einer schwankenden Intensität gemäß der in Fig. 4 gezeigten Kurve 10.
  • Für einen Punkt, der sich auf der Trajektorie PB bewegt, gilt, dass dieser zu Zeitpunkten zwischen einem Zeitpunkt t5 und einem Zeitpunkt t6 im Bereich B5 liegt und von der Ultraviolettstrahlungsquelle Q5 bestrahlt wird.
  • Somit ergibt sich die in Fig. 4 gezeigte und mit 12 bezeichnete Kurve.
  • Die Kurven 10 und 12 geben an, wie die Intensität, mit der bestimmte Punkte bestrahlt werden, über die Zeit schwankt.
  • Es hat sich nun gezeigt, dass bei der Anordnung gemäß Fig. 1 und prinzipiell gleichgebauten Anordnungen die Unterschiede in der Art der Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung von Ort zu Ort auf der Oberfläche der Kraftfahrzeugkarosserie K dergestalt sind, dass die Aushärtung des Lacks nicht optimal erfolgt. Dies bedeutet, dass der Lack örtlich unterschiedlich verschieden ausgehärtet ist und daher von Ort zu Ort schwankende Eigenschaften aufweist. Dies ist unerwünscht.
  • Kennzeichen der Anordnung aus Fig. 1 ist es, dass, wie in Fig. 2 zu erkennen, die jeweiligen Zentralstrahlen Z1 und Z4 der Strahlenbündel, die von den Quellen Q1 bzw. Q4 ausgehen, parallel zueinander stehen. Die Zentralstrahlen sind hierbei gleichzusetzen mit den Flächennormalen der zur Karosserie K weisenden Vorderflächen der Quellen Q1 und Q4, z. B. der Austrittsfenster.
  • Gemäß der Erfindung wird von dieser Gestaltung abgewichen: Quellen Q11, Q12 und Q13 aus einer ersten Reihe von Ultraviolettstrahlungsquellen stehen geneigt zu Quellen Q14, Q15 aus einer zweiten Reihe von Ultraviolettstrahlungsquellen. Im vorliegenden Fall sind beide Gruppen von Quellen geneigt zur Flächennormalen N der Kraftfahrzeugkarosserie K. Sowohl der Zentralstrahl Z11 aus der Quelle Q11 als auch der Zentralstrahl Z14 aus der Quelle Q14 stehen nicht senkrecht auf der Oberfläche der Karosserie K.
  • Im Vergleich zu Fig. 3 ergibt sich die Situation, dass sich die Gruppen von Bereichen B1, B2 und B3 einerseits und von Bereichen B4 und B5 andererseits aufeinander zu bewegt haben. Die Quelle Q11 bestrahlt somit einen Bereich B11, der sich mit einem Bereich B14 überlappt, den die Quelle Q14 bestrahlt, der Bereich B14 überlappt mit dem Bereich B12, den die Quelle Q12 bestrahlt, der Bereich B12 überlappt mit einem Bereich B15, den die Quelle Q15 bestrahlt, und der Bereich B15 überlappt mit einem Bereich B13, den die Quelle Q13 bestrahlt.
  • Durch das Überlappen sämtlicher Bereiche B11, B14, B12, B15 und B13 wird nun der Effekt erzielt, dass insgesamt eine geschlossene Fläche bestrahlt wird. Es lässt sich ein Streifen mit Grenzlinien S1 und S2 definieren, der von oben nach unten vollständig bestrahlt ist. Den Grenzlinien S1 und S2 lassen sich Werte I1 und I2 für die Länge längs einer Strecke zuordnen, die entlang der Bewegungsrichtung gemäß den Pfeil P verläuft.
  • Wird nun die Kraftfahrzeugkarosserie K gemäß dem Pfeil P an den Quellen Q11, Q12, Q13, Q14 und Q15 vorbeigefahren, so ist ein durchgehender Streifen der Oberfläche der Karosserie bestrahlt, und dieser Streifen wandert auf der Oberfläche der Karosserie K. Dadurch wird die Karosserie K zu jedem Zeitpunkt im Bereich des Streifens homogen bestrahlt. Ein Punkt, der sich entlang der Trajektorie PA' bewegt, empfängt daher eine Strahlungsintensität gemäß der Kurve 14, und ein Punkt, der sich entlang der Trajektorie PB' bewegt, empfängt eine Strahlungsintensität gemäß der Kurve 16. Die Strahlungsintensitäten gemäß der Kurve 14 und gemäß der Kurve 16 unterscheiden sich kaum voneinander.
  • Grund hierfür ist, dass sowohl der Bereich B11 einen Teilbereich TB11 hat (in Fig. 7 schraffiert gezeichnet), als auch der Bereich B14 einen Teilbereich TB14 hat (in andere Richtung schraffiert gezeichnet), der sich über das Intervall I1 bis I2 erstreckt. Die außerhalb der Teilbereiche TB11 und TB14 liegende Bereiche sind hingegen zu vernachlässigen, auch ein Überlappbereich Ü ist zu vernachlässigen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Teilbereiche TB11 und TB14 mindestens 50 % der jeweiligen Bereiche B11 und B14 umfassen, bevorzugt mindestens 70 % und besonders bevorzugt mindestens 90 % dieser Bereiche umfassen. Die Zentralstrahlen der von den Quellen Q11, Q12, Q13 und Q14 sowie Q15 ausgehenden Strahlenbündel treffen vorliegend auf der Oberfläche O an Punkten auf, die genau eine gerade Linie bilden. Dies entspricht der Situation gemäß Fig. 6, bei der sich (nur) in der Draufsicht die Zentralstrahlen Z11 und Z14 genau auf der Kraftfahrzeugkarosserie K schneiden.
  • Damit die Vorrichtung auch für andere Kraftfahrzeugkarosserien geeignet ist, sind die Quellen Q11, Q12, Q13, Q14 und Q15 bevorzugt verschwenkbar ausgestaltet, zumindest gemäß dem Pfeil V1 um eine senkrecht zu den Zentralstrahlen Z11 und Z14 einerseits und senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kraftfahrzeugkarosserie gemäß dem Pfeil P andererseits stehenden Achse A11 bzw. A14 verschwenkbar. Ändert sich bei Austausch der Kraftfahrzeugkarosserie K durch eine andere Karosserie der Abstand von deren Oberfläche zu den Quellen, werden die Quellen einfach gemäß dem Pfeil V1 um die jeweiligen Achsen A11, A14 verschwenkt, bis wieder die Situation gemäß Fig. 7 herrscht. Das Verschwenken gemäß dem Pfeil V1 kann vermittels eines Elektromotors erfolgen, der der jeweiligen Quelle Q11, Q12, Q13, Q14 und Q15 zugeordnet ist. Eine Steuereinheit kann in Abhängigkeit von ihr zugeführten Informationen über die Kraftfahrzeugkarosserie K die Quellen Q11 bis Q15 dann entsprechend verschwenken.
  • Neben der Möglichkeit, dass die Quellen für die Dauer der Bestrahlung einer Karosserie in eine Verschwenkposition gebracht werden, gibt es auch die Möglichkeit, die Quellen während des Vorbeifahrens der Kraftfahrzeugkarosserie K zu verschwenken, damit jeweils auf der Oberfläche die in Fig. 7 gezeigte Situation herrscht. Dies ist dann sinnvoll, wenn sich aufgrund der Form der Karosserie K der Abstand der Oberfläche derselben zu den Quellen beim Vorbeifahren der Karosserie an selbigen stark ändert.
  • Gegebenenfalls ist eine zusätzliche Verschwenkmöglichkeit entsprechend dem Pfeil V2 um eine parallel zur Richtung der Fortbewegung gemäß dem Pfeil P verlaufende Achse bei zumindest einigen der Quellen Q11, Q12, Q13, Q14, Q15 vorteilhaft.
  • Das vorliegend für die Bestrahlung einer Karosserie K von der Seite Gesagte gilt entsprechend für eine Bestrahlung von oben oder von unten. Es könnten die Quellen Q11, Q12 und Q13 einerseits und die Quellen Q14und Q15 andererseits außerdem auch auf einem gekrümmten Bogen angeordnet sein, damit auf einer gekrümmten Oberfläche O einer Karosserie K eine Situation gemäß Fig. 7 hergestellt wird.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Bestrahlen eines Körpers (K) mit elektromagnetischer Strahlung, wobei der Körper (K) eine Beschichtung an seiner Oberfläche umfasst, deren Eigenschaften die elektromagnetische Strahlung dauerhaft verändert, wobei bei dem Verfahren eine Relativbewegung (P) zwischen dem Körper (K) und einer Mehrzahl von Quellen (Q11, Q12, Q13, Q14, Q15) für die elektromagnetische Strahlung längs einer vorbestimmten Richtung (P) bewirkt wird, längs der eine Streckengröße (I) definierbar ist, wobei alle Quellen (Q11, Q12, Q13, Q14, Q15) einen jeweiligen Bereich (B11, B12, B13, B14, B15) der Oberfläche (O) des Körpers (K) mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich von dem jeweiligen Bereich (B11, B14) bei unterschiedlichen in der vorbestimmten Richtung (P) gesehen hintereinander angeordneten Quellen (Q11, Q14) zumindest ein Teilbereich (TB11, TB14) jeweils über dasselbe durch zwei bestimmte Werte (I1, I2) für die Streckengröße (I) definierte Intervall erstreckt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die zwei von hintereinander angeordneten Quellen (Q11, Q14) bestrahlten Bereiche (B11, B14) und bevorzugt alle von Quellen (Q11, Q12, Q13, Q14, Q15) bestrahlten Bereiche (B11, B12, B13, B14, B15) der Oberfläche (O) des Körpers (K) eine geschlossene Fläche bilden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem sich in vorbestimmter Richtung hintereinander angeordnete Quellen (Q11, Q12, Q13, Q14, Q15) in einer Richtung, die gleichzeitig senkrecht zur vorbestimmten Richtung (P) und senkrecht zu einer Abstrahlrichtung (Z11, Z14) ist, auf unterschiedlichen Stellungen befinden.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Körper (K) eine mit einer Lackschicht versehene Kraftfahrzeugkarosserie ist und zum Aushärten des Lacks mit Ultraviolettstrahlung bestrahlt wird.
  5. Vorrichtung zum Bestrahlen von beschichteten Körpern (K) mit elektromagnetischer Strahlung, mit einer Mehrzahl von Quellen (Q11, Q12, Q13, Q14, Q15) für elektromagnetische Strahlung, die zur Aushärtung von UV-Lacken geeignet ist, und mit Mitteln zum Erzeugen einer Relativbewegung eines Körpers zu den Quellen in einer vorbestimmten Richtung (P), längs der eine Streckengröße (I) definierbar ist, wobei es zumindest eine Folge von Sollrelativstellungen zwischen Quellen (Q11, Q12, Q13, Q14, Q15) und Körper zu einem vorbestimmten Körper oder zu einer vorbestimmten Art von Körpern (K) gibt, wobei zumindest zwei Quellen (Q11, Q14) in der vorbestimmten Richtung hintereinander angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    diese beiden Quellen (Q11, Q14) so ausgerichtet oder ausrichtbar sind, dass durch die von Ihnen ausgehende elektromagnetische Strahlung bei Gegebensein einer Sollrelativstellung zu einem vorbestimmten Körper bzw. einem Körper einer vorbestimmten Art auf der Oberfläche (O) dieses Körpers (K) jeweilige Bereiche (B11, B14) bestrahlt werden, von denen sich zumindest ein Teilbereich (TB11, TB14) jeweils über dasselbe, durch zwei bestimmte Werte (I1, I2) für die Streckengröße (I) definierte Intervall erstreckt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest eine Quelle (Q11, Q14) um eine Achse (A11, A14), welche gleichzeitig senkrecht zur vorbestimmten Richtung (P) der Relativbewegung als auch senkrecht zu einer zur Quelle definierbaren Abstrahlrichtung (Z11, Z14) für elektromagnetische Strahlung verläuft, verschwenkbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die verschwenkbare Quelle mittels eines Elektromotors verschwenkbar ist, dass zu einer Mehrzahl von vorbestimmten Arten von Körpern unterschiedliche Verschwenkstellungen definiert sind und in einer Steuereinheit eine diesbezügliche Information abgelegt ist, wobei der Steuereinheit eine Information über die Art eines in die Vorrichtung eingebrachten Körpers zuführbar ist und die Steuereinheit zum Ansteuern des zumindest einen Elektromotors in Abhängigkeit von dieser Information dient.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    alle Quellen (Q11, Q14) baugleich sind und zwei unterschiedliche Quellen (Q11, Q14), die in der vorbestimmten Richtung (P) hintereinander angeordnet sind, nichtparallel zueinander ausgerichtet oder ausrichtbar sind.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich in der vorbestimmten Richtung (P) hintereinander angeordnete Quellen (Q11, Q14) in einer Richtung, die gleichzeitig senkrecht zur vorbestimmten Richtung (P) und senkrecht zu einer Abstrahlrichtung (Z11, Z14) ist, auf unterschiedlichen Stellungen befinden.
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