DE10022854A1 - Verfahren und Beschichtungsmaschine zur Serienbeschichtung von Werkstücken - Google Patents

Abstract

Bei der Serienbeschichtung von Werkstücken wie insbesondere Fahrzeugkarossen werden die Außenflächen mit Hochrotationszerstäubung beschichtet, während für die Innen- und Detaillackierung das Rotationszerstäubungswerkzeug gegen ein Luftzerstäubungswerkzeug auswechselbar ist. Diese die Zerstäuberglocke bzw. die übliche Luftkappe enthaltenden Werkzeuge werden hierbei jeweils ohne das innen gemeinsame Zuleitungssystem für Luft, Beschichtungsmaterial und Spülmittel aus der Beschichtungsmaschine herausgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Beschichtungsma­ schine zur Serienbeschichtung von Werkstücken wie insbesondere Fahrzeugkarossen unter Verwendung von Zerstäubungswerkzeugen, bei denen es sich typisch um Rotations- oder Luftzerstäuber han­ deln kann, wie sie an sich seit langem bekannt und üblich sind.

In einer bekannten Anlage zum Beschichten von LKW-Kabinen werden an Robotern montierte elektrostatisch arbeitende Hochrotations­ zerstäuber sowohl zur Außenlackierung als auch zur Innenlackie­ rung verwendet. Für die Innenlackierung und für die Lackierung relativ schwierig zu beschichtender Details der Karosse ist es erforderlich, die Hochspannung abzusenken und die Lenkluftwerte des Rotationszerstäubers zu erhöhen. Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, daß mit dem Sprühstrahl von Hochrotationszerstäu­ bern einige Bereiche bei der Innen- und Detaillackierung nur un­ zulänglich erreicht werden.

Es ist bereits bekannt, an der Hand eines Lackierroboters den Zerstäuber lösbar so zu befestigen, daß er gegen einen Zerstäu­ ber eines anderen Typs ausgewechselt werden kann, wenn ein an­ dersartiges Objekt beschichtet werden soll. Das Auswechseln des gesamten Zerstäubers ist aber bei der Großserienbeschichtung von Werkstücken zu arbeits- und zeitaufwendig.

Während sich für die elektrostatische Beschichtung von großflä­ chigen Außenbereichen beispielsweise einer Karosse am besten die Hochrotationszerstäubung eignet, sind für andere Bereiche Luft­ zerstäuber u. a. wegen des schärfer steuerbaren Sprühstrahls bes­ ser geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. ei­ ne Beschichtungsmaschine anzugeben, die das Beschichten aller Bereiche von Werkstücken mit dem jeweils bestgeeigneten Be­ schichtungswerkzeug ohne zu großen Arbeits- und Zeitaufwand ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentan­ sprüche gelöst.

Insbesondere ist es erfindungsgemäß möglich, mit ein und dersel­ ben Beschichtungsmaschine einen Teil eines Werkstücks mit Hoch­ rotationszerstäubung und restliche Bereiche desselben Werkstücks mit Luftzerstäubung zu beschichten, ohne daß zu diesem Zweck Zerstäuber mit einem wesentlichen Teil ihres Farbzuleitungs­ systems gewechselt werden müssen.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei dem Wechsel beispielsweise von Hochrotations- zu Luftzerstäubung das Farbzuleitungssystem nicht gespült werden muß, da es vollständig in der Maschine verbleibt und nach dem Werkzeugwechsel dieselbe Farbe führt wie vorher. Zu dem in der Maschine verbleibenden Farbzuleitungssystem gehören beispielsweise bei typischen Lack­ zerstäubern die medienführende Ventileinheit und das übliche Farbrohr mit dem Farbventil. Auch Farbwechsel sind problemlos wie bisher ohne zusätzlichen Aufwand möglich.

Die Erfindung eignet sich u. a. für konventionelle Zerstäuber mit einem fest eingebauten Zuleitungssystem, das z. B. an die übli­ chen externen Ringleitungen angeschlossen ist und mit einem Farb­ rohr in oder an dem Zerstäubungswerkzeug mündet (z. B. DE 43 06 800 C2). Die Erfindung eignet sich aber auch für neuartige Zerstäuber, bei denen das Farbrohr an auswechselbaren Farbkartu­ schen oder Ventileinheiten angebracht ist (EP 0 967 016 A1, EP 0 967 018 A1).

An einem in der Zeichnung schematisch stark vereinfacht darge­ stellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Lackiermaschine mit einem Rotationszer­ stäuber;

Fig. 2 einen Teil der Lackiermaschine nach Fig. 1, an dem das Zerstäubungswerkzeug lösbar befestigt wird; und

Fig. 3 die Lackiermaschine nach Fig. 1, in der jedoch die die Zerstäuberglocke enthaltende Baueinheit gegen ein Luftzerstäubungswerkzeug ausgewechselt ist.

Bei der dargestellten Lackiermaschine handelt es sich um einen Roboter, an dessen Hand 1 der Zerstäuber 2 befestigt ist. In Fig. 1 ist der Zerstäuber als Hochrotationszerstäuber ausgebil­ det, dessen Zerstäuberglocke 4 in der üblichen Weise an einer von einer Luftturbine 5 angetriebenen Hohlwelle 6 befestigt ist und mit der Turbine und der Hohlwelle eine Baueinheit 7 bildet. Die Baueinheit 7 bildet hier das Zerstäubungswerkzeug des Zerstäubers 2. Ferner gehört zu dem Zerstäuber 2 ein Zuleitungs­ system 8 für das beispielsweise flüssiges oder pulverförmiges Beschichtungsmaterial beliebig wählbarer Farbe und für Spül- oder Lösemittel. Das Zuleitungssystem 8 besteht im wesentlichen aus dem in der Zerstäuberglocke 4 mündenden Farbrohr 9, einer Ventileinheit 10 zur Steuerung des Farb- und Lösemittelflusses durch das Farbrohr 9 und Anschlußleitungen zur Verbindung des Zerstäubers 2 mit Farb- und Lösemittelquellen 12. Weitere Lei­ tungen verbinden den Zerstäuber 2 mit dem für die elektrostati­ sche Beschichtung erforderlichen Hochspannungsgenerator 14, ei­ ner Quelle 16 für Druckluft und/oder sonstige gasförmige Medien insbesondere zum Antrieb der Luftturbine 5 und für die Lenkluft des Zerstäubers sowie mit einem Pneumatikansteuerungssystem 18 zum Steuern der Ventile.

Eine an der Roboterhand 1 befestigte Halterungskonstruktion 20 dient einerseits zur permanenten Halterung der Ventileinheit 10 und ihres Farbrohrs 9 (oder im Falle eines Kartuschensystems zur Halterung auswechselbarer Kartuschen und/oder Ventileinheiten) und andererseits zur automatisch lösbaren Halterung der das Zer­ stäubungswerkzeug bildenden Baueinheit 7. Die lösbare Befesti­ gung der Baueinheit 7 an der Halterungskonstruktion 20 kann bei­ spielsweise mit Hilfe einer z. B. fest mit dem Farbrohr 9 und/oder der Turbine 5 verbundenen und somit einen weiteren Teil der Baueinheit 7 bildenden Abdeckung 22 erfolgen. Die Abdeckung 22 umschließt darstellungsgemäß die Hohlwelle 6, das Farbrohr 9 und die Ventileinheit 10 und ist an den Befestigungsstellen 23 mechanisch mit der Halterungskonstruktion 20 verriegelt, wobei sich der die Turbine S enthaltende Teil der Baueinheit 7 form­ schlüssig und stabil auf der Ventileinheit 10 und/oder der Hal- terungskonstruktion 20 abstützen kann.

Die mechanische Verriegelung der Baueinheit 7 an den Befesti­ gungsstellen 23 ist durch innere, z. B. pneumatische Steuerung und/oder durch äußere, aber ebenfalls automatisch steuerbare Werkzeugmittel lösbar, so daß die Baueinheit 7 maschinell von der Halterungskonstruktion 20 abgenommen und von der Beschich­ tungsmaschine entfernt werden kann.

Fig. 2 zeigt den Teil mit der Halterungskonstruktion 20 und dem Zuleitungssystem 8 einschließlich Farbrohr 9, der beim Entfernen der das Beschichtungswerkzeug bildenden Baueinheit 7 von der Ma­ schine in dieser zurückbleibt.

Fig. 3 zeigt dieselbe Beschichtungsmaschine gemäß Fig. 1, in die nun aber anstelle der Baueinheit 7 ein Luftzerstäubungswerkzeug 25 eingesetzt ist, so daß es sich statt des Rototationszerstäu­ bers 2 nun um einen Luftzerstäuber 2' handelt. Das Zerstäubungs­ werkzeug 25 besteht im wesentlichen aus der bei Luftzerstäubern bekannten und üblichen Luftkappe 26, die beispielsweise einstü­ ckig an einer der beschriebenen Abdeckung 22 gemäß Fig. 1 ähnli­ chen Abdeckung 22' angebracht sein kann. Auch hier ist das Zer­ stäubungswerkzeug 25 mit Hilfe der Abdeckung 22' mechanisch in der beschriebenen Weise bei 23 mit der Halterungskonstruktion 20 automatisch lösbar verriegelt. Die Luftkappe 26 ist hierbei durch die Abdeckung 22' und eine an ihr befestigte Stützkon­ struktion 28, die sich z. B. an dem den beiden Zerstäubertypen gemeinsamen Zuleitungssystem 8 abstützt, in der für die Luftzer­ stäubung erforderlichen Position an der Mündung des Farbrohrs 9 fixiert.

Die Zerstäubungsluft kann zweckmäßig über einen (nicht darge­ stellten) Anschluß an die zu der Quelle 16 führende Schlauchlei­ tung zugeführt werden, so daß die Motorluft des Hochrotations­ zerstäubers gemäß Fig. 1 nun als Zerstäubungsluft verwendet wird. Ähnlich kann die für die Luftzerstäubung übliche Hörner­ luft, die zur mehr oder weniger starken Eingrenzung des Sprühke­ gels und zur Anpassung der Sprühstrahlform an das zu lackierende Werkstück dient, durch Anschluß an die Schlauchleitung zugeführt werden, die dem Hochrotationszerstäuber die dort erforderliche Lenkluft liefert. Zum selbsttätigen Anschluß der Rotations- bzw. Luftzerstäubungswerkzeuge an die Quellen für Luft, Beschich­ tungsmaterial und Lösemittel sind lösbare Leitungskupplungen vorgesehen.

Im Betrieb werden zunächst die zu lackierenden Flächen in zwei Bereiche oder Gruppen aufgeteilt, die durch Rotationszerstäubung bzw. Luftzerstäubung beschichtet werden sollen. Beispielsweise werden zunächst die Außenflächen einer Karosse elektrostatisch mit dem Hochrotationszerstäubungswerkzeug gemäß Fig. 1 lackiert. Danach wird die Hochspannung abgesenkt, und der Roboter fährt in eine Position, wo automatisch die Verriegelung an den Befesti­ gungsstellen 23 gelöst und die Baueinheit 7 des Rotationszer­ stäubers 2 einschließlich der Abdeckung 22 aus der Beschich­ tungsmaschine herausgenommen wird. Wie schon erwähnt wurde, bleibt hierbei das in Fig. 2 dargestellte Zuleitungssystem in der Beschichtungsmaschine zurück. Anstelle der Baueinheit 7 wird nun ebenfalls automatisch das Luftzerstäubungswerkzeug 25 gemäß Fig. 3 in die Maschine eingesetzt und mit der Abdeckung 22' me­ chanisch mit der Halterungskonstruktion 20 verriegelt, wobei die erwähnten Leitungsverbindungen mit den Farb-, Lösemittel- und Luftquellen 12, 16, 18 ebenfalls selbsttätig an das Luftzerstäu­ bungswerkzeug 25 angekuppelt werden. Eventuell kann der Werk­ zeugwechsel auch manuell durchgeführt werden. Anschließend wer­ den die Innenraum- und Detailbereiche derselben Karosse mit dem Luftzerstäuber 2' beschichtet.

Für den automatischen Zerstäuberwechsel kann beispielsweise der Roboter an eine Stelle der Beschichtungsanlage bewegt werden, wo er das zuvor benutzte Zerstäubungswerkzeug ablegt und das statt­ dessen zu verwendende Werkzeug ergreift, etwa einem Werkzeugmä­ gazin entnimmt.

Die beschriebene Beschichtungsreihenfolge könnte selbstverständ­ lich auch umgekehrt sein. Ferner besteht die Möglichkeit, nach der Beschichtung eines Werkstücks mit dem Zerstäubungswerkzeug eines ersten Typs dieses gegen ein Beschichtungswerkzeug eines anderen Typs auszuwechseln und damit dann ein anderes Werkstück zu beschichten.

Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens kann statt eines Roboters auch eine andere, vorzugsweise als mehrachsiger Bewe­ gungsautomat ausgebildete Beschichtungsmaschine verwendet wer­ den. Der gesamte Verfahrensablauf kann zweckmäßig durch ein ge­ speichertes Programm gesteuert werden.

Claims (15)

1. Verfahren zur Serienbeschichtung von Werkstücken wie ins­ besondere Fahrzeugkarossen mit einer Beschichtungsmaschi­ ne, in der das Beschichtungsmaterial aus der Mündung ei­ nes Zuleitungssystems (8) in ein Zerstäubungswerkzeug (7, 25) austritt und von dem Werkzeug zerstäubt wird, wobei
ein erster Bereich des Werkstücks unter Verwendung ei­ nes ersten Zerstäubungswerkzeugs (7) beschichtet wird;
anschließend dieses Werkzeug (7) ohne das Zuleitungs­ system (8) von der Beschichtungsmaschine entfernt und gegen ein zweites Beschichtungswerkzeug (25) ausge­ wechselt wird, das sich von dem ersten Werkzeug (7) unterscheidet,
und dann ein anderer Bereich desselben Werkstücks oder ein anderes Werkstück unter Verwendung des zweiten Werkzeugs (25) beschichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Werkzeug (7) eine rotierende Zerstäuberglocke (4) ist oder enthält und das andere Werkzeug (25) zur Luft­ zerstäubung dient.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Werkzeugwechsel die Zerstäuberglocke (4) zusammen mit ihrem Antriebsmotor (5) von der Beschichtungsmaschine entfernt oder in die Maschine eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberglocke (4) zusammen mit einer zumindest den Mündungsbereich des Zuleitungssystems (8) und den An­ triebsmotor (5) umschließenden Abdeckung (22) entfernt bzw. eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beim Werkzeugwechsel eine zur Luftzer­ stäubung dienende Luftkappe (26) zusammen mit einer mit ihr verbundenen, zumindest den Mündungsbereich des Zulei­ tungssystems (8) umschließenden Abdeckung (22') von der Beschichtungsmaschine entfernt oder in die Maschine ein­ gesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Außenflächen einer zu beschichtenden Fahrzeugkarosse von einem Roboter oder sonstigen mehrach­ sigen Bewegungsautomaten elektrostatisch durch Hochrota­ tionszerstäubung beschichtet werden, und daß derselbe Ro­ boter oder Bewegungsautomat Flächen des Innenraums und/oder besondere Detailbereiche der Karosse mit dem Luftzerstäubungswerkzeug (25) beschichtet.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungswerkzeug (7, 25) au­ tomatisch gewechselt wird.

8. Beschichtungsmaschine zur Serienbeschichtung von Werkstü­ cken wie insbesondere Fahrzeugkarossen
mit einem Zerstäubungswerkzeug (7, 25), in oder an dem ein Zuleitungssystem (8) für das Beschichtungsmaterial mündet, wobei das Zerstäubungswerkzeug eine von dem Zu­ leitungssystem getrennte Baueinheit bildet,
und mit einer an der Beschichtungsmaschine befestigten Halterung (20) für das Zerstäubungswerkzeug (7, 25),
dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungswerkzeug (7, 25) von der Mündung des Zuleitungssystems (8) trennbar mit der Halterung (20) durch eine automatisch lösbare Verriegelung (23) verbunden oder verbindbar ist,
und daß unterschiedlich ausgebildete Zerstäubungswerkzeu­ ge (7, 25) gegeneinander auswechselbar mit der Halterung (20) und dem Zuleitungssystem (8) verbindbar sind.

9. Beschichtungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Halterung (20) wahlweise und aus­ wechselbar eine Baueinheit (7) mit einer Rotationszer­ stäuberglocke (4) und ein Luftzerstäubungswerkzeug (25) mit einer Luftkappe (26) montierbar sind.

10. Beschichtungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rotationszerstäuberglocke (4) und ihr Antriebsmotor (5) die von der Beschichtungsmaschine ent­ fernbare Baueinheit (7) bilden.

11. Beschichtungsmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationszerstäuberglocke (4) und/oder die Luftkappe (26) jeweils mit einem Abdeckman­ tel (22, 22') verbunden und mit diesem von der Beschich­ tungsmaschine entfernbar sind.

12. Beschichtungsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rotationszerstäuberglocke (4) und/oder die Luftkappe (26) mit Hilfe ihres Abdeckmantels (22, 22') an der Beschichtungsmaschine befestigbar sind.

13. Beschichtungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuleitungssystem (8) eine mit Ventilen (10) verbundene Rohrkonstruktion (9) ent­ hält, von der das Zerstäubungswerkzeug (7, 25) beim Aus­ wechseln getrennt wird.

14. Beschichtungsmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor der Zer­ stäuberglocke (4) eine Luftturbine (5) ist, daß für die Hochrotationszerstäubung vorgesehene Motor- und/oder Lenkluftleitungen bei eingesetztem Luftzerstäubungswerk­ zeug (25) dessen Zerstäubungs- und/oder Hörnerluft lie­ fern, und daß Leitungskupplungen zum selbsttätigen An­ schluß des auswechselbaren Zerstäubungswerkzeugs (7, 25) an Luft- und Beschichtungsmaterialquellen (16, 12) des Zuleitungssystems (8) vorgesehen sind.

15. Beschichtungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (20) an der Hand (1) eines Lackierroboters befestigt ist.