[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Reparatur kleiner
Lackfehler bei Pulverlackschichten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es aus
der gattungsbildend zugrundegelegten DE 196 46 956.2 als bekannt hervorgeht.
[0002] Aus der nicht vorveröffentlichten DE 196 46 956.2 ist es zur Reparatu kleinerer Lackfehler
bei Pulverlackschichten bekannt, die Pulverlackschicht im Bereich des Lackfehlers
auszusparen, in die Aussparung einen an die Aussparung form- und/oder volumenangepaßten
Füllkörper einzubringen und den Füllkörper mit der die Aussparung umgebenden Pulverlackschicht
zu verbinden und auszuhärten. Trotz der Vorteilhaftigkeit dieser Vorgehensweise ist
die Vorgehensweise der Reparatur noch verbesserungswürdig.
[0003] Die Aufgabe der Erfindung ist es, das zugrundegelegte Reparaturverfahren dahingehend
zu verbessern, daß die Reparatur von Pulverlackschichten mit einem Füllkörper vereinfacht
ist.
[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren mit den Verfahrensschritten
des Anspruchs 1 gelöst. Durch die elektrische Entladung der Aussparung und die elektrische
Ladung des Füllkörper wird der Füllkörper ohne weitere Maßnahme in der Aussparung
zumindest bis zu Beginn des Aushärtens des Füllkörpers gehaltert.
[0005] Sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar. Im übrigen
wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen im
folgenden nähers erläutert. Dabei zeigt
- Fig. 1
- einen Ausschnitt eines Schnittes durch eine Pulverlackschicht mit im Bereich einer
Fehlerstelle eingebrachter zylindrischer Aussparung,
- Fig. 2
- den Ausschnitt nach Figur 1 mit in der Aussparung angeordnetem Füllkörper,
- Fig. 3
- einen Ausschnitt eines Schnittes durch eine mit einer Klarlackschicht bedeckten Pulverlackschicht
mit kegelstumpfförmiger Aussparung,
- Fig. 4
- den Ausschnitt nach Figur 3 mit in der Aussparung angeordnetem Füllkörper,
- Fig. 5
- eine Aufsicht auf eine Vorrichtung zur Reparatur kleiner Lackfehler bei Pulverlackschichten
und
- Fig. 6
- eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Figur 5.
[0006] In Figur 1 ist ein Ausschnitt einer gewölbten Pulverlackschicht 1 eines Substrats
dargestellt. Das Substrat kann bspw. aus Metall, Kunststoff und/oder faserverstärktem
Kunststoff, MDF-Material und/oder ähnlich pulverbeschichteten Werkstoffen gefertigt
sein. Bei der Aufbringung der Pulverlackschicht 1 können trotz unterschiedlicher Vorsichtsmaßnahmen
Fehler, wie bspw. eingeschlossene Staubkörner, auftreten. Zur Reparatur einer fehlerbehafteten
Stelle wird diese in eng begrenztem Rahmen der insbesondere abgebundenen und gehärteten
Pulverlackschicht 1 mit einer Aussparung 2 versehen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel
zylindrisch ausgeführt ist.
[0007] Während des Einbringens der Aussparung 2 wird die fehlerhafte Stelle mit ionisierter
Luft angeblasen, wodurch die beim Fräsen auftretende Reibungselektrizität elektrisch
neutralisiert und die Aussparung idealerweise auf ein elektrisches Null-Potential
gebracht, d.h. elektrisch entladen wird. Gleichzeitig wird durch die vorzugsweise
getrocknete Luft die Aussparung 2 auch gereinigt.
[0008] Bevor die Aussparung 2 in die Pulverlackschicht 1 eingebracht wird, wird die Schichtdicke
einer Folie gemessen, aus der der Füllkörper 3 gefertigt, insbesondere gestanzt werden
soll. Sinnvollerweise erfolgt die Messung der Schichtdicke der Folie an der Stelle,
an der der Füllkörper 3 aus der Folie ausgestanzt werden soll. In vorteilhafter Weise
wird der Füllkörper 3 beim Ausstanzen gleichzeitig elektrisch geladen, wodurch er
in der elektrisch neutralen Aussparung 2 ohne weitere Maßnahmen haftend eingebracht
werden kann.
[0009] Durch die entsprechend der Schichtdicke dar Folie bzw. des Füllkörpers 3 und auf
maximal die Tiefe der Pulverlackschicht 1 eingebrachte Aussparung 2 wird im vorliegenden
Fall gleichzeitig der Fehler bspw. das Staubkorn beseitigt.
[0010] Wie schon erwähnt, wird die Aussparung 2 günstigerweise spanend und hierbei insbesondere
mittels asymmetrischen Fräsen - d.h. die Schneiden des Fräsers verlaufen nicht durch
den Mittelpunkt der fräsenden Fläche - oder Schleifen in die Pulverlackschicht 1 eingebracht.
Desweiteren kann die Aussparung 2 auch gebohrt und/oder lochgesägt und/oder mittels
Laser ausgebrannt und/oder ausgestanzt und/oder geschliffen werden. Bei allen Arten
der Einbringung der Aussparung 2 in die Pulverlackschicht 1 ist darauf zu achten,
daß die Aussparung 2 hinsichtlich ihrer Fläche, bzw. Breite und auch hinsichtlich
ihrer Tiefe mit genau definierten Abmessungen sowie mit einer vorgegebenen Randkontur
in die Pulverlackschicht 1 eingebracht wird.
[0011] Anschließend wird - wie in Figur 2 dargestellt - in die Aussparung 2 ein aus Pulverlack
und/oder einem Vorprodukt des Pulverlackes gebildeter plättchenartiger und elektrisch
geladener Füllkörper 3 eingebracht; d.h. daß u.a. die Kontur des Bodens des Füllkörpers
3 an die Kontur des Bodens der Aussparung 2 angepaßt. Ebenso sind die Ränder des Füllkörpers
3 den entsprechenden Rändern der zylindrischen Aussparung 2 angepaßt.
[0012] Der vor dem Einbringen in die Aussparung 2 zumindest teilvernetzte Füllkörper 3 ist
entsprechend dem Volumen der Aussparung 2 bemaßt und im Sinne eines Monoliten zusammenhängend
ausgebildet; d.h. der Durchmesser des monolitisch zusammenhängenden Füllkörpers 3
entspricht in etwa der Breite der Aussparung 2 und die Schichtdicke des Füllkörpers
3 in etwa der Tiefe der Aussparung.
[0013] Hinsichtlich des Füllkörpers 3 kann diese genaue Bemaßung in einfacher Weise dadurch
realisiert werden, daß der Füllkörper 3 aus einer zuvor hergestellten Lackfolie geformt,
insbesondere ausgestanzt wird. Bei zumindest einigen Effekt-Pulverlacken wird diese
Lackfolie zur Erhaltung gewünschter optischer Eigenschaften zweckmäßigerweise durch
elektrostatisches Spritzen hergestellt.
[0014] Auf die Sichtseite 5 des in der Aussparung 2 angeordneten Füllkörpers 3 wird ein
Druckkörper 4 angelegt, der zweckmäßigerweise über die Ränder der Aussparung 2 hinausragt
und der ferner günstigerweise plan zu den Rändern der Aussparung 2 an der Sichtseite
5 der Pulverlackschicht 1 anliegt.
[0015] Anschließend wird der Füllkörper 3 der außerhalb der Aussparung 2 angeordneten Pulverlackschicht
1 verbunden. Hierbei wird zumindest zu Anfang des Verbindens ein Druck von vorzugsweise
maximal 1 bar auf den Druckkörper 4 und über den Druckkörper 4 auf den Füllkörper
3 ausgeübt. Dadurch ergibt sich u.a. eine gute Verbindung und ein qualitativ guter,
insbesondere planer Übergang zwischen dem Füllkörper 3 und der Pulverlackschicht 1.
[0016] Die Verbindung erfolgt vorzugsweise durch eine klenbende Schicht "Klebstoffschicht"
(nicht eingezeichnet), die entweder am Füllkörper 3 oder schon vor der Einbringung
des Füllkörpers 3 in die Aussparung 2 entlang der entsprechenden Wandungen des Füllkörpers
3 angeordnet wird.
[0017] Anschließend wird der in der Aussparung 2 eingebrachte Füllkörper 3 und ggf. auch
die "Klebstoffschicht" erhitzt und/oder zur Reaktion gebracht. Durch die Erhitzung
und/oder durch die Reaktion härtet insbesondere der Füllkörper 3 und ggf. auch die
Klebstoffschicht aus. Auch hierbei wird zumindest zu Beginn des Aushärtens über den
Druckkörper 4 ein Druck auf den Füllkörper 3 ausgeübt. Da die am Füllkörper 3 anliegende
Oberfläche des Druckkörpers 4 - also die Anlagefläche 6 - zweckmäßigerweise möglichst
glatt ausgebildet ist, ergibt sich durch diesen Druck auch eine gute Oberfläche des
ausgehärteten Füllkörpers 3.
[0018] Die Reaktion wird vorzugsweise durch UV-Strahlung und/oder elektromagnetische, insbesondere
IR-Strahlung, und/oder heißer Luft eingeleitet und/oder aufrechterhalten. Wird die
Aushärtung des Füllkörpers 3 durch elektromagnetische Strahlung eingeleitet, wird
das Material und die Schichtdicke des Druckkörpers 4 sinnvollerweise so gewählt, daß
durch den Druckkörper 4 hindurch mindestens 50 % der hinter ihm ausgesandten Strahlung
in Richtung des Füllkörpers 3 transmittiert werden.
[0019] Desweiteren kann es beim Aushärten und/oder auch beim Verbinden des Füllkörpers 3
mit der Pulverlackschicht 1 zu einer Gasbildung kommen, weshalb der Druckkörper 4
zweckmäßigerweise im Bereich seiner Anlagefläche 6 an dem Füllkörper 3 Poren aufweist,
durch die das entstehende Gas abgeleitet wird.
[0020] Damit sich diese Poren nicht negativ auf die Oberflächenqualität der Sichtseite 4
des Füllkörpers 3 auswirken, weisen die Poren einen möglichst geringen Querschnitt
auf. Insbesondere handelt es sich um sogenannte Mikroporen bzw. zumindest bei der
Anlagefläche 6 um mikroporöse Materialien. Als Material für die Anlagefläche des Druckkörpers
4 hat sich herbei insbesondere Polytetrafluoretylen (PTFE) erwiesen, da mit diesem
Material in bekannter Weise derartige Schichten herstellbar sind. Bei Reparaturmaterialien,
die nur eine geringe bis keine Ausgasung haben, kann der Druckkörper 4, der insbesondere
eine Antihaftbeschichtung (nicht eingezeichnet) aufweist, aus poliertem Metall und/oder
aus Glas gefertigt sein.
[0021] Desweiteren kann die Anlagefläche 6, in besonderer Ausführung auch der gesamte Druckkörper
4 aus sogenannten Nanopartikeln hergestellt sein. Wird bei einer derartigen Anlagefläche
6 bzw. einem derartigen Druckkörper 4 das Verbinden des Füllkörpers 3 und/oder das
Aushärten des Füllkörpers 3 mittels elektromagnetischer, insbesondere IR-Strahlung
initiiert, so ist es zweckmäßig, die Größe der Nanopartikel kleiner als die Wellenlänge
der betreffenden Strahlung zu wählen.
[0022] Da der Füllkörper 3 je nach verwendetem Material beim Aushärten einen Volumenschwund
aufweisen kann, ist es ferner günstig, den Füllkörper 3 mit einem Volumen zu versehen,
das in etwa dem Volumen der Aussparung 2 zuzüglich dem beim Aushärten auftretenden
Volumenschwund des Füllkörpers 3 entspricht.
[0023] Desweiteren kann es beim Auftragen einer weiteren, insbesondere einer Klarlackschicht
7 auf die Pulverlackschicht 1 von Vorteil sein, die Einbringung der Aussparung 2 und
die Befüllung der Aussparung 2 mit dem Füllkörper 3 vor der Aufbringung der Klarlackschicht
7 vorzunehmen.
[0024] In Figur 3 ist eine Pulverlackschicht 1 dargestellt, die im Bereich einer fehlerbehafteten
Stelle der insbesondere abgebundenen und gehärteten Pulverlackschicht 1 mit einer
kegelstumpfförmigen Aussparung 2 versehen ist. Der Kegel der Aussparung 2 schließt
sich zum Substrat hin. Durch die auf maximal die Tiefe der Pulverlackschicht 1 eingebrachte
Aussparung 2 wird gleichzeitig der Fehler, bspw. ein Staubkorn, beseitigt.
[0025] In Figur 4 ist die kegelstumpfförmige Aussparung 2 mit darin angeordnetem Füllkörper
3 sowie oberhalb des Füllkörpers 3 angeordneter Reparatur-Vorrichtung dargestellt.
Der Füllkörper 3 ist aus Pulverlack und/oder einem Vorprodukt des Pulverlackes gefertigt
und insbesondere plättchenartige geformt. Die Ränder des Füllkörpers 3 sind hinsichtlich
ihrer geometrischen Maße und auch hinsichtlich ihres Verlaufes, der bspw. bei einer
Einbringung der Aussparung 2 nicht notwendigerweise rund, sondern ggf. auch bspw.
nierenförmig sein kann, den Rändern der Aussparung 2 angepaßt.
[0026] Zum Einbringen des Füllkörpers 3 in die Aussparung, wird diese mit einer zuvor schon
beschriebenen Lackfolie vollflächig abgedeckt. Aus der abdeckenden Lackfolie wird
der Füllkörper 3 ausgestoßen und beim Ausstoßen direkt in die Aussparung 2 eingebracht
und/oder eingedrückt.
[0027] Wie in Figur 4 dargestellt, kann es hierbei geschehen, daß der Füllkörper 3 in einzelne
Bruchstücke 8 zerfällt. Ein vor dem Abbinden mit der verbliebenen Pulverlackschicht
1 aus einzelnen Bruchstücken 8 gebildeter Füllkörper 3 ist im Sinne der Erfindung
auch als ein zusammenhängender Füllkörper 3 zu verstehen; d.h. der in der Aussparung
2 angeordnete gesamte Füllkörper 3 muß vor dessen Verbindung mit den Wandungen bzw.
dem Boden der Aussparung 2 nicht unbedingt vollständig monolitisch ausgebildet sein.
[0028] Der in der Aussparung 2 angeordnete Füllkörper 3 wird mit der außerhalb der Aussparung
2 angeordneten Pulverlackschicht 1 durch die oben angeführten Maßnahmen verbunden.
Die Verbindung erfolgt durch eine direkte Verbindung des Materials des Füllkörpers
3 mit dem ihn umgebenden Material der Pulverlackschicht 1. Die Verbindung des Füllkörpers
3 mit der Pulverlackschicht 1 muß allerdings nicht entlang der gesamten gemeinsamen
Fläche erfolgen, sondern kann auf einzelnen gemeinsamen Teilflächen begrenzt sein.
Im Falle von aus Bruchstücken 8 gebildeten Füllkörpern 3 werden gleichzeitig die Bruchstücke
8 in gleicher Weise miteinander verbunden.
[0029] Wird, wie in Figur 4 dargestellt, eine fehlerhafte Stelle erst nach Aufbringung einer
Klarlackschicht 7 bemerkt, kann zur Reparatur weitgehend analog verfahren werden,
wobei es nunmehr sinnvoll ist, hierzu einen aus dem Pulverlack gebildeten Füllkörper
3 zu verwenden, der zusätzlich sichtseitig mit einer Klarlackschicht versehen ist,
wobei die Schichtdicke dieser Klarlackschicht in etwa derjenigen Klarlackschicht 7
entspricht, die ansonst auf der Pulverlackschicht 1 des Substrats angeordnet ist.
[0030] In den Figuren 5 und 6 ist eine Vorrichtung 9 zur Reparatur fehlerbehafteter Stellen
in Pulverlackschichten 1 in Aufsicht und in einer Seitenansicht dargestellt.
[0031] Im allgemeinen weist die Vorrichtung 9 eine drehbar gehalterte Basisplatte auf, die
bspw. über einen Drehschrittmotor 18 an einem Arm eines Industrieroboters (nicht eingezeichnet)
angeordnet sein kann. Der Industrieroboter ist sinnvollerweise ein karthesischer Portalroboter,
damit eine möglichst genau ortsgenaue Ansteuerung ermöglicht ist.
[0032] An der Basisplatte 10 sind die einzelnen Bearbeitungswerkzeuge für die verschiedenen
Arbeitsschritte sternförmig angeordnet. Die Achsen der Bearbeitungswerkzeuge sind
im Einsatz quer zu der Drehachse der Basisplatte und parallel zur Flächenorthogonalen
der Pulverlackschicht 1 im Bereich der Aussparung 2 ausgerichtet.
[0033] Die Drehachse der Basisplatte 10 selbst ist quer zur Flächenorthogonalen der Pulverlackschicht
1 im Bereich der Aussparung 2 ausgerichtet. Durch diese Maßnahme bleibt bei einer
Änderung des Bearbeitungswerkzeugs der Bearbeitungsort derselbe, wodurch das Einbringen
des Füllkörpers 3 in einem hohen Maße reproduzierbar ist.
[0034] In einer besonderen Ausführungsform können so bspw. die Bearbeitungswerkzeuge wie
die Objektive eines Mikroskops mit verschiedenen in den Strahlengang einbringbaren
Objektiven angeordnet sein, wobei die Bearbeitungswerkzeuge mit den Objektiven und
die die Objektive tragende Drehplatte des Mikroskops mit der Basisplatte 10 vergleichbar
ist.
[0035] Bei der Vorrichtung 9 nach den Figuren 5 und 6 sind die Bearbeitungswerkzeuge auf
der ebenen Basisplatte 10 montiert. Die Basisplatte 10 ist mittels des Drehschrittmotors
11, dessen Drehachse orthogonal zur Flachseite der Basisplatte 10 ausgerichtet ist,
drehbar gehaltert.
[0036] Die Bearbeitungswerkzeuge sind sternförmig und mit ihrer Bearbeitungsachse parallel
zur Flachseite der Basisplatte 10 an der Basisplatte 10 angeordnet. Bei den Bearbeitungswerkzeugen
handelt es sich im einzelnen um einen Frässpindelstock 11, eine Meßuhr 12, einen Mikrometer
13 , ein Stanzwerkzeug 14, einen Vakuumhalter 15, eine Halogenlampe 16 und den vorzugsweise
beheizbaren Druckkörper 4 mit ebener Anlagefläche 6.
[0037] Die Bearbeitungswerkzeuge sind über die Basisplatte 10 drehbar und in Richtung der
Schwenkachse der Basisplatte 10 linear verschiebbar bspw. an einem Robotorarm (nicht
eingezeichnet) angeordnet. Durch diese Anordnung kann das jeweilige Bearbeitungswerkzeug
mit seiner Bearbeitungsachse in einfacher Weise mit hoher Präzision senkrecht zur
Oberfläche des Pulverlackschicht 1 im Bereich der fehlerhaften Stelle positioniert
werden.
[0038] Die in dem Frässpindelstock 11 kugelgelagerte und über einen drehzahlgeregelten Motor
17 angetriebene Frässpindel 18 wird mit einem Pneumatikzylinder 19 auf die Oberfläche
der Pulverlackschicht 1 grob abgesenkt und mit der Mikrometerschraube 13 so justiert,
daß die Oberfläche im Bereich der fehlerhaften Stelle gerade noch berührt wird.
[0039] Der so erhaltene Nullpunkt wird mit der Meßuhr 12 festgehalten und die benötigte
Frästiefe mit dem Mikrometer 13 eingestellt.
[0040] Anschließend wird die Vorrichtung 9 mit dem Pneumatikzylinder 19 angehoben, der Fräser
in Position gebracht und über den Pneumatikzylinder 19 abgesenkt. Über einen hydraulischen
Stoßdämpfer senkt sich die Frässpindel bis auf die zuvor eingestellte Fräs- bzw. Bohrtiefe.
Während des Fräsens wird die Aussparung 2 permanent mit vorzugsweise ionisierter Luft
ausgeblasen. Dadurch wird sie elektrisch entladen, staubfrei und leicht gekühlt.
[0041] Gegebenenfalls wird die fertiggestellte Aussparung 2 auch nach der Beendigung des
Fräsvorganges noch weiter mit ionisierter Luft angeblasen, wobei dabei die Aussparung
während dieser Zeit mit der Halogenlampe 16 bestrahlt und auf vorzugsweise ca. 50
°C erwärmt wird.
[0042] In sinnvoller Weise wird die Halogenlampe 16 außer zum Erwärmen der Aussparung 2
auch noch zur Ausleuchtung des Werkstücks eingesetzt.
[0043] Der in die Aussparung 2 einzubringende Füllkörper 3 wird mit dem Stanzwerkzeug 14
aus der Folie ausgestanzt. Der ausgestanzte Füllkörper 3 wird mit dem Vakuumhalter
15 festgehalten und die Basisplatte 10 wieder in die Arbeitsposition über der Aussparung
2 gebracht. Nach dem Absenken mit dem Zylinder 19 wird der Füllkörper 3 exakt über
einen im Stanzwerkzeug 14 sitzenden Kolben in die Ausssparung 2 eingepaßt.
[0044] Der Füllkörper 3 wird anschließend mit dem beheizten Druckkörper 4 angepreßt und
auf maximal 110°C (abhängig von der Art des Pulvers) erwärmt. Je nach Dicke des Füllkörpers
3 ist der Füllkörper 3 nach ca. 1 - 4 min so fixiert, daß er mit der Halogenlampe
16 bei ca. 175 °C (abhängig von der Art des Pulvers) innerhalb von etwa 15 min (abhängig
von der Art des Pulvers) ausgehärtet werden kann.
1. Verfahren zur Reparatur kleiner Lackfehler bei Pulverlackschichten, bei dem der Lackfehler
ausgespart, in die Aussparung ein an die Aussparung form- und/oder volumenangepaßten
Füllkörper eingebracht, der Füllkörper mit der die Aussparung umgebenden Pulverlackschicht
verbunden und ausgehärtet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllkörper vor dem Einsetzen in die Aussparung auf ein elektrisches Potential
geladen wird, das sich von dem der Aussparung unterscheidet, und
daß der elektrisch geladene Füllkörper in die elektrisch unterschiedlich geladene
Aussparung eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aussparung zumindest weitgehend und insbesondere auf Null-Potential elektrisch
entladen wird, und daß der elektrisch geladene Füllkörper in die zumindest weitgehend
entladene Aussparung eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aussparung vor dem Einbringen des Füllkörpers gereinigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aussparung vor dem Einbringen des Füllkörpers gereinigt wird und daß die elektrische
Neutralisation mit dem Reinigen der Aussparung erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aussparung mit einem ionisierten Gas, insbesondere mit Luft ausgeblasen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Einbringen der Aussparung der Bereich der späteren Aussparung mit einem ionisierten
Gas, insbesondere mit Luft angeblasen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aussparung mit einem ionisierten Gas, insbesondere mit Luft ausgeblasen wird
und daß dem Gas vor und/oder beim Ionisieren Flüssigkeit entzogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllkörper aus einer Folie gefertigt wird, daß vor der Herstellung des Füllkörpers
die Dicke der Folie am Ort des späteren Füllkörpers gemessen wird und daß die Aussparung
mit einer der Dicke der Folie entsprechenden Tiefe in die Pulverlackschicht eingebracht
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Füllkörper aus einer Folie ausgestanzt wird.