用于在保护气下辐射硬化工件涂层的设备和方法

本发明涉及一种根据权利要求1前述部分的用于在保护气下辐射硬 化工件涂层的设备。这种设备具有硬化室，在其上至少设有一个辐射装 置，用于辐射放置在硬化室内部的工件，还具有输送装置，用于在硬化 室内运输工件。

此外，本发明涉及一种根据权利要求1前述部分的用于在保护气下 辐射硬化工件涂层的方法，其中工件被运送到硬化室内并在那里被辐 射。

例如，在DE 202 03 407 U1中公开了根据本发明的设备以及根据本 发明的方法。在已公开的设备中，具有二氧化碳的保护气被充入设备的 底槽中，由此形成了保护气池。在底槽上设有紫外线光源，用于辐射工 件。

在操作已公开的设备时，工件沿着输送轨道被浸入充满保护气的底 槽中。接着工件沿水平方向穿过底槽，其中工件被紫外线光源辐射。在 穿过设置于底槽中的辐射区域后，工件被再次从底槽以及保护气中取 出。

根据现有技术，优选使用二氧化碳作为保护气。在出运行故障时， 尤其是充气量超出底槽时，在这种不利情况下二氧化碳会流出底槽，并 且由此进入相邻的设备部件或者完全从设备中流出来。在这种情况下， 二氧化碳气体也许可能导致周围人员的健康损害。

本发明的任务在于，提供一种特别安全的、同时经济可靠的用于在 保护气下辐射硬化工件涂层的设备和方法。

通过带有权利要求1特征的设备和带有权利要求11特征的方法， 该任务被解决。优选的实施例在从属权利要求中进行说明。

根据本发明的设备的特征在于，在硬化室范围内在其顶盖上形成了 聚集区域，在其中聚集了轻于周围气氛的保护气，其特征在于，工件的 运送轨道穿过聚集区域；并且沿着聚集区域设有至少一个辐射装置。

从中可以看出，本发明的第一构思是使用轻于周围气氛的保护气， 即密度稍小。该保护气没有聚集在硬化室的底部，而是在硬化室内朝顶 盖上升。相应的，根据本发明保护气下的辐射也不是在设备底部范围内 的朝上敞开的底槽或浸泡槽中进行，而是在硬化室顶盖处向上封闭的、 通常朝下敞开的聚集区域内进行。此外，工件的运送轨道穿过设置在顶 盖侧的聚集区域，辐射装置也在聚集区域内被定位在顶盖范围中。

使用轻于周围气氛的保护气在劳动保护方面具有巨大的优点。例如 如果由于运行故障导致设备失误的充气超量时，这些流出的气体首先不 是聚集到周围空间的底部，而是在空间顶盖。然而通常在此它对员工来 说暂时没有危险，并且可以通过顶盖传感器被及时地感知。因此，根据 本发明的设备和方法是特别安全的。

根据本发明的聚集区域尤其可以通过顶槽形成，即一个倒转的底 槽，其向上的那侧闭合，而其向下朝底部方向是敞开的。聚集区域可以 通过具有部分地朝向底部封闭的平面，而使保护气具有更好的集中，于 是在该底部侧的平面中可以设有至少一个贯穿开口用于输送装置。为了 从侧面进入气体，可以特别规定，在聚集区域内顶盖相对于地面的高度 高于相邻的在聚集区域以外的顶盖高度。

本发明尤其可以用于紫外线辐射硬化，那么其中辐射装置用于产生 紫外线。根据本发明，例如悬挂运输装置或者地面运输装置可以用作运 输装置。

为了把工件放入聚集区域，原则上可行的是，在聚集区域侧面设置 闸装置，其阻止保护气从聚集区域侧面流出，但是在此还允许工件通过。 在这种情况下，运送轨道基本上可以水平的进入聚集区域。但是根据本 发明给出了一种结构特别简单的设备，即运送轨道升高进入到聚集区域 内。在这种情况下，运送轨道不是水平地延伸到聚集区域内，而是与聚 集区域周围的水平线倾斜地进入到聚集区域内，并且必要时再次移出聚 集区域。因此可能的是，聚集区域被设有结实的侧壁，而不是必须有闸 门，因此在简单的设备结构中，确保在聚集区域内可以可靠地圈住气体。 原则上也可以这样设置，即运送轨道垂直地升高进入到聚集区域内。由 此根据本发明得出了一种特别可靠和安全的设备，即聚集区域被设置在 运送轨道的上拱顶里，也就是说，运送轨道在聚集区域内达到了其最高 点。

针对工件通过量特别高的情况，运送轨道适宜地具有让工件进入聚 集区域的输入轨道段，以及与该输入轨道段在空间上相分离的、让工件 移出聚集区域的输出轨道段。由此穿过聚集区域确保了持续的运输工 件。在此优选的是，不仅输入轨道段而且输出轨道段都倾斜于水平线延 伸。但是工件也可以在同一运送轨道段上移动进入聚集区域，并且再次 从聚集区域移出。

由此根据本发明得出了一种特别经济和可靠的设备，即在硬化室上 连接有至少一个运送通道，用于将工件输入硬化室和/或将工件从硬化室 输出。运送轨道穿过该运送通道。优选在硬化室上设有两个运送通道， 其中一个用于把工件输入硬化室，而另一个用于把工件输出硬化室。

根据本发明的聚集区域可以用特别简单的方式被如此构成，即顶盖 相对于地面的高度在运送轨道朝向硬化室增大。即尤其是沿着运送轨道 的顶盖高度朝向聚集区域增大。根据这种实施方式，聚集区域沿着运送 轨道在侧面方向上通过倾斜延伸的顶盖元件封闭。以有利的方式，在此 两个运送通道和硬化室的顶盖元件和/或硬化室区域内的运送轨道至少 近似地形成倒转的V形，其中顶盖元件和拱顶内的轨道也可以逐段的大 概水平地延伸。为了在侧面朝向运送通道界定聚集区域，可以在硬化室 和/或运送通道的顶盖上设有从顶盖向下延伸的舱壁，例如大约垂直地向 下延伸的隔板，那么其中隔板两侧的顶盖高度可以近似于同样大。

优选的是，通过倾斜于垂线延伸的壁体元件，聚集区域在运送轨道 的方向上在侧面被封闭。适宜的是，尤其是通过运送通道的顶盖元件所 形成的上述壁体元件，以与水平线成30°至60°之间的夹角延伸，优选的 是约45°。由此通过回流到聚集区域内的气体特别有效地阻止了在聚集 区域内的不希望的气体涡流，其可能导致不希望的浓度波动。原则上也 可以在侧面通过大概垂直延伸的壁体元件来界定聚集区域。这些垂直延 伸的壁体元件可以特别横向于输送方向设置，以进行上述界定。

从而可以如此进行聚集区域内的特别可靠的充气，即在硬化室上， 尤其是在其顶盖区域上，设有至少一个输入开口，用于输入保护气。优 选保护气在聚集区域本身内，尤其是在顶盖侧，被输入到硬化室内，因 为由此可以特别好地阻止不希望的气体涡流和/或与周围气氛的混合。但 是保护气原则上也可以在聚集区域之外，以及必要时在硬化室之外被输 入，即保护气根据其升力流入到聚集区域中。为了阻止不希望的气体涡 流，此外有利的是设有多个输入开口，其尤其是大面积的，例如为输入 槽。原则上可行的是，保护气被断续地输入，尤其是依赖于聚集区域内 的浓度和/或填充状态测量。但是也可以持续的输入气体。为了避免充气 超出聚集区域，在这种情况下，在聚集区域周围、尤其是在聚集区域之 下也可以持续的输出气体。

根据本发明其他优选的实施例，在硬化室的顶盖区域内设有至少一 个气体传感器。气体传感器可以是例如保护气传感器和/或周围气氛传感 器。气体传感器可以被设置在聚集区域和/或其周围区域中，以便于监控 聚集区域内的填充状态。该气体传感器尤其可以是氧气传感器。因此获 得聚集区域内的氧气含量是特别重要的，因为氧气严重妨碍了辐射硬化 过程。

优选的是，沿着运送轨道设有至少一个气闸。由此，可以有效的防 止外来气体渗入聚集区域。在此，该气闸可以例如设在运送通道中，其 中它可以防止有害的气体流通过运送通道进入到聚集区域内。但是原则 上甚至也可以通过气闸在侧面直接的界定聚集区域。至少一个气闸可以 具有例如喷嘴帘(Duesenvorhang)。可以额外地或者备选地使用例如由 柔性挡片，例如塑料挡片形成的帘。

适宜地，在运送轨道上设有涂装室。在该涂装室内设有涂装设备， 用于涂覆需要硬化的涂层。在此优选设置有空气处理装置，用于调节涂 装室内含有的气体湿度。该空气处理装置尤其可以作为干燥设备。该实 施例基于这样的认识，即特别是在涂层涂覆过程中，气氛湿度会进入到 涂层中，其在此形成一种阻挡层，这种阻挡层会阻止完全硬化。通过控 制涂装室内的空气湿度可以减少和/或消除阻挡层形成的倾向。为此尤其 可以规定，在涂装室内吹入被预先干燥的空气。优选的是，涂装室内的 空气湿度为约40％或更低。

因为在涂覆过程结束后在最终硬化之前也还会使气氛湿度深入涂 层，因此有利的是，在涂装室和硬化室之间的区域内的气体湿度也可以 被控制。为此有利的是，还设有用于调节运送通道内的气体湿度的装置。 适宜地，在运送通道和/或涂装室内持续地或者断续地吹入被处理的、即 被预先干燥的空气。尤其是在涂层厚度大时使用被预先干燥的空气是必 要的。在涂装过程期间以及在涂装室和辐射区域之间进行运输时对气氛 湿度的控制和/或对精确确定的空气湿度的调整或者说调节，可以被视为 独立的发明主题。

尤其可以使用二氧化碳(CO2)和/或氮(N2)作为保护气。对于周 围气氛典型地是指空气。只要使用了其在同等温度时具有的密度大于或 仅仅略微小于周围气氛的保护气，于是根据本发明，保护气相对于周围 气氛加热，由此产生了保护气相对于周围气氛的密度减小。为此，适宜 地设有用于加热保护气的加热装置。通过加热保护气使得这种在同等温 度时重于周围气氛的保护气也可以被聚集在顶盖一侧的聚集区域内。

由此该设备的特别可靠的操作确保了，保护气在其释放到硬化室前 被加热，因此加热装置被适宜地设置在硬化室外部。但是原则上该保护 气也可以在硬化室内被加热，为此可以设有例如灯。在这种情况下，保 护气在输入时也可以具有和周围气氛大约相同的温度。尤其可以使用于 辐射工件涂层实现硬化的辐射装置，同时也同时用于气体加热。特别经 济的操作是，保护气温度在40□到100℃之间，尤其是在50℃到80℃ 之间。周围气氛温度优选的是室温。

本发明尤其适用于处理较大的工件，例如用于轿车或卡车的整个轴 件组。为了可以确保底切工件的涂层也被可靠硬化，有利的是，硬化室 内的工件相对于辐射极是移动的。为此可以规定，输送装置具有至少一 个可摆转的工件支架，用于摆转硬化室内的工件。有利的是工件支架至 少在两个、特别是三个轴线上是可摆转的。可以备选或者额外规定，辐 射装置具有至少一个可移动的发射极，用于改变工件的辐射角度。尤其 可以规定，摆转该发射极用于改变发射的激光束的空间方向。为了这一 目的，发射极也可以具有可摆转的反射器。

对于紫外线辐射硬化方法，辐射装置优选具有紫外线发射极。原则 上，辐射装置的至少一个发射极可以被设置在辐射室内。同样的，发射 极也可以被设置在硬化室外部，其中该硬化室具有窗口，通过其射线可 以进入硬化室。为此，在窗内、尤其实在聚集区域内，优选设有射线可 穿透的玻璃。窗口适宜地构造成长形的，并且在输送方向或者垂直于输 送方向上延伸。有利的是，使用管发射极作为发射极。该发射极适宜地 具有反射器。

为了提高硬化效率，有利的是，硬化室的内壁至少局部地装有反射 材料。从下列意义上来说，为了底切的部件的良好的硬化效果，也优选 通过反射材料产生漫射的反射效果，在其中入射在内壁上的光线根据入 射点沿着其他方向被反射回。为此，反射材料可以具有反射层，其角度 位置沿着内壁规律地或不规律地变化。

有利的是，反射材料仅仅设在聚集区域内，由此避免了辐射反射到 该区域之外，并由此避免了聚集区域以外的不受控的硬化。首先在聚集 区域之外和/或硬化室以外的区域的内壁是吸收射线的，即被构造成黑 的。尤其有利的是，在涂装设备和硬化室之间的输入区域内的可吸收内 壁，因为在该区域内涂层还没有被硬化。为了减少外来光线进入，优选 硬化室变黑。

在输送装置的实施例中，辐射装置和设备的内壁同样也可以作为独 立的发明主题。

根据本发明的方法的特征在于，相比周围气氛密度较小的保护气、 尤其是氮气，被输入硬化室，并聚集在设置于硬化室顶盖上的聚集区域 内；并且工件被输送穿过设置在顶盖侧的聚集区域，并在里面被辐射。

尤其可以利用根据本发明的设备来实行该方法，其实现了在此意义 上所说明的优点。

根据本发明也可以规定，工件被几乎水平地输送到硬化室内，并几 乎垂直地升高送入到设在顶盖侧的聚集区域的保护气氛围内以进行硬 化。对于根据本发明的用于运输工件的输送装置，尤其是指回转式和/ 或链式自动输送装置。

下面根据优选的实施例详细的说明了本发明，其在唯一的附图中被 示意示出。唯一的附图示出：

图1根据本发明的设备的示意图，用于执行根据本发明的方法进 行的辐射硬化

在图1中示出了用于在保护气下辐射硬化工件涂层的设备。该设备 具有构造成悬挂输送装置的输送装置60，工件1通过可摆转的工件支架 67被悬挂在输送装置60上。输送装置60沿着点划线示意的运送轨道 63在输送方向80上运输工件穿过设备。

在设备的入口侧设有涂装室40，在其中借助涂装设备41工件被涂 覆需要硬化的涂层。在涂装室40上设有鼓风机32，用于通风涂装室40。 在此，在通风管路上设有空气干燥器34，用于预先干燥吹入涂装室40 的空气。

从涂装室40出来，工件1在运送轨道63上到达连接通道50中， 在其中也吹入了被空气干燥器34预先干燥的空气。从连接通道50出来， 工件1在运送轨道63上继续进入第一运送通道21并从那进入硬化室 10。在硬化室10中，工件1被紫外线辐射，用于硬化涂层。在此，该 紫外线由硬化室10内的未示出的发射极产生和/或在硬化室10以外产 生，并且透过窗口11辐射到硬化室10的内部。通过第二运送通道22， 工件1被输出硬化室10。

根据本发明在保护气气氛下进行硬化，即紫外线辐射。为了输入该 保护气，在硬化室10的顶盖13上装有输入管路17，其由贮存器16提 供保护气。

从涂装室10出来，顶盖13相对于地面8的高度沿着运送轨道63 朝向硬化室10增加。在硬化室10中，顶盖13的走向大略是水平的。 在相连的运出侧的运送通道22中，顶盖13相对于地面8的高度随着离 开硬化室10的距离的增加而再次减小。通过这种顶盖结构，在设备中 在输送方向80的纵向截面中形成了颠倒的沟槽结构，在其中上部区域 形成了用于保护气的聚集区域5。在垂直于输送方向80，即垂直于附图 图面的侧面，通过运送通道21、22和硬化室10的未示出的、垂直于地 面8延伸的侧壁元件来界定聚集区域5。

根据本发明使用了保护气，其轻于保留在设备零件中的周围气氛。 该保护气在设备内朝上升高并聚集在聚集区域5中。由此在设备的拱顶 中形成了保护气泡，在其中进行紫外线硬化。该保护气泡在运送通道21 或运送通道22中相对于周围气氛被界定在边界区域25和26中。因为 在边界区域25和26中叠置地存在两种不同的气相，所以一般来说该边 界区域25和26不是很精确。

在示出的实施例中，运送通道21、22和硬化室10中的底部沿着运 送轨道63大约平行于顶盖13。因为根据本发明聚集区域的延展基本上 还是由顶盖形状决定，所以运送通道21、22和硬化室10内的底部走向 可以自由改变而基本上没有功能损失。尤其是运送通道21、22和硬化 室10内相对于地面8的底部高度可以保持近似相同大小。

穿过涂装室40后，在运送通道21内的运送轨道63朝上升高，从 而工件1进入形成于顶盖侧的聚集区域5内的保护气泡中。在进行激光 辐射的硬化室10中，运送轨道63在窗口11处大约水平延伸穿过聚集 区域5。在输出侧的运送通道22中，运送轨道的高度随着与硬化室的距 离的增加而再次减小，从而在成功的硬化后工件1再次移出设置在顶盖 侧的、充有保护气的聚集区域5。