DE10065608A1 - Anwendungssystem für kratzfeste Fahrzeugbeschichtungen - Google Patents

Anwendungssystem für kratzfeste Fahrzeugbeschichtungen

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Abstract

Ein Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen für ein Fahrzeug umfasst: eine Pumpe mit einer Auslassöffnung, die mit einem ersten Ende einer Ausgabeleitung verbunden ist, und die Pumpe speichert wässrige Emulsion; eine Zuführeinrichtung mit einer Einlassöffnung, die mit einem zweiten Ende der Ausgabeleitung verbunden ist, und mit einer Auslassöffnung, die mit einem ersten Ende einer Zuführleitung verbunden ist, und die Zuführeinrichtung regulierte wässrige Emulsion in die Zuführleitung freigibt; eine Sprayeinrichtung, die mit einem zweiten Ende der Zuführleitung verbunden ist zum Sprühen der wässrigen Emulsion in die Atmosphäre; einen Roboter mit einem Roboterarm, an welchem die Zuführeinrichtung und die Sprayeinrichtung befestigt sind, und der Roboterarm die Sprayeinrichtung trägt; ein visuelles System, das an einer Decke einer Arbeitsfläche befestigt ist zum Erfassen einer Fahrzeugposition; und eine zentrale Steuereinheit, die elektrisch verbunden ist mit der Pumpe, der Zuführeinrichtung, dem Roboter und dem visuellen System zum Steuern der Pumpe, der Zuführeinrichtung und des Roboters auf der Basis der Daten von der Zuführeinrichtung und dem visuellen System.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG (a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anwendungssystem für kratzfeste Fahrzeugbeschichtungen.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
Nachdem die Außenkomponenten einer Fahrzeugkarosserie, nämlich die Motorhaube, das Dach, der Kofferraumdeckel, die Coatflügel, die Türen und die Seitenabdeckungen zusammengebaut sind, werden die Fahrzeugkarosserien bei einer Serie von Schritten beschichtet, die ein vollständiges Beschichtungsverfahren bilden, während die Fahrzeugkarosserien entlang einer Beschichtungslinie befördert werden.
Die entlang der Beschichtungslinie durchgeführten Schritte umfassen das Auftragen einer vor Korrosion schützenden, von Elektroden abgeschiedenen Schicht, einer Grundierung, einer Zwischenbasisschicht und schließlich das Auftragen einer Oberschicht oder Überschicht.
Dem gesamten Beschichtungsverfahren folgend werden die Innenkomponenten an die Fahrzeugkarosserie befestigt und anschließend wird ein kratzfester Film oder Wachs auf die Fahrzeugkarosserie aufgetragen zum Schutz der beschichteten Oberfläche vor Steinschlag, Vogelkot, Umweltschadstoffen und dergleichen.
Obwohl diese Arbeiten routinemäßig durchgeführt werden können, wird der kratzfeste Film oder das Wachs durch Arbeiter aufgetragen, was zur Folge hat, dass die Arbeitseffizienz reduziert wird.
Des Weiteren gibt es einige Nachteile, da der kratzfeste Film sehr teuer ist und das Wachs die Umwelt belastet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel gemacht, die obigen Probleme des Standes der Technik zu lösen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen bereitzustellen, die es ermöglicht, die Beschichtung automatisch auf die Oberfläche einer Fahrzeugkarosserie aufzutragen.
Um die obige Aufgabe zu erzielen, umfasst das Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen der vorliegenden Erfindung eine Pumpe mit einer Auslassöffnung, das mit einem ersten Ende einer Ausgabeleitung verbunden ist und die Pumpe wässrige Emulsion speichert; eine Zuführeinrichtung mit einer Einlassöffnung, die mit einem zweiten Ende der Ausgabeleitung verbunden ist, und eine Ausgabeöffnung, die mit einem ersten Ende einer Zuführleitung verbunden ist, und die Zuführeinrichtung entlässt regulierte, wässrige Emulsion in die Zuführleitung; eine Sprüheinrichtung, die mit einem zweiten Ende der Zuführleitung verbunden ist zum Sprühen wässriger Emulsion in die Atmosphäre; einen Roboter mit einem Roboterarm, an dem die Zuführeinrichtung und die Sprayeinrichtung befestigt sind, und der Roboterarm trägt die Sprayeinrichtung; ein visuelles System, das an einer Decke einer Arbeitsfläche befestigt ist zum Erfassen einer Fahrzeugposition; und eine zentrale Steuereinheit, die elektrisch verbunden ist mit der Pumpe, der Zuführeinrichtung, dem Roboter und dem visuellen System zum Steuern der Pumpe, der Zuführeinrichtung und dem Roboter auf Grundlage der Daten der Zuführeinrichtung und dem visuellen System.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen, die hierin eingebunden sind und einen Teil der Beschreibung bilden, stellen eine Ausführungsform der Erfindung dar, und zusammen mit der Beschreibung dienen sie zur Erklärung der Grundlagen der Erfindung:
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Anwendungssystems für kratzfeste Beschichtungen der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Zeichnung, welche die Hauptkomponenten zeigt, und das Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen der Fig. 1 umfasst;
Fig. 3 ist eine vordere Querschnittsansicht einer Emulsionspumpe des Anwendungssystems für kratzfeste Beschichtungen der Fig. 2;
Fig. 4 ist eine vordere Querschnittsansicht einer Emulsionszuführeinrichtung des Anwendungssystems für kratzfeste Beschichtungen der Fig. 2; und
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V einer Sprüheinrichtung der Fig. 2.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 ist eine Zeichnung, die die Hauptkomponenten des Anwendungssystems für kratzfeste Beschichtungen der Fig. 1 zeigt.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, umfasst das Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen eine Emulsionspumpe 20 zum Bereitstellen einer wässrigen Emulsion, eine Emulsionszuführeinrichtung 30, die mit der Emulsionspumpe 20 über eine Ausgabeleitung 21 verbunden ist, eine Sprüheinrichtung 10, die mit der Emulsionszuführeinrichtung 30 über eine Zuführleitung 31 verbunden ist, und eine zentrale Steuereinheit, die elektrisch mit der Emulsionspumpe 20 und der Emulsionszuführeinrichtung 30 verbunden ist.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die die Emulsionspumpe des Anwendungssystems für kratzfeste Beschichtungen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, umfasst die Emulsionspumpe 20 einen geschlossenen, zylindrischen Behälter 22 zum Speichern der wässrigen Emulsion, einen Kolben 27, der fest in dem Behälter 22 eingeführt ist, und ein Paar von Aktuatoren 25 und 25' mit Kolbenstangen 26 und 26', deren ein Ende mit einer oberen Oberfläche des Kolbens 27 durch entsprechende Löcher (nicht gezeigt) verbunden ist, die an einer oberen Wand des Behälters 22 gebildet sind. Die beiden Aktuatoren 25 und 25' werden durch einen Träger 23 getragen, der zwei Säulen 23a und 23b und eine horizontale Stange 24 aufweist, welche die beiden Säulen 23 und 23' miteinander an ihren oberen Endabschnitten verbindet, so dass die Aktuatoren 25 und 25' an der horizontalen Stange 24 in einer nach unten gerichteten Richtung befestigt sind. Ebenfalls sind die Aktuatoren 25 und 25' elektrisch mit der zentralen Steuereinheit 3 verbunden, so dass die CCU 3 die Aktuatoren 25 und 25' steuert. Der Kolben 27 ist mit einem Emulsionsfreigabeloch 28 in seiner Mitte versehen, und eine Zuführleitung 21 ist daran befestigt.
Fig. 4 ist eine vordere Querschnittsansicht, die die Emulsionszuführeinrichtung des Anwendungssystems für kratzfeste Beschichtungen der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in Fig. 4 gezeigt, umfasst die Emulsionszuführeinrichtung 30: einen Zuführzylinder 32; einen Zuführkolben 34, der fest in den Zuführzylinder 32 eingeführt ist; eine lange zylindrische Kolbenstange 38, dessen ein Ende an dem Zuführkolben 34 angebracht ist, das andere Ende offen ist und dessen innere Oberfläche ein Gewinde aufweist; und einen Motor 36, der einen externen Rotationsschaft mit Gewinde 37 antreibt, so dass der Rotationsschaft 37 in die Kolbenstange 38 eingeschraubt und herausgeschraubt wird, was ermöglicht, dass der Zuführkolben 34 sich in dem Zuführzylinder 32 hin- und herbewegt entsprechend der Drehrichtung des Motors 36.
Der Zuführzylinder 32 ist mit einer Einlassöffnung 35 versehen, die an der Umfangswand gebildet ist, und einer Auslassöffnung 39, die an einer Endwand in longitudinaler Richtung gebildet ist, so dass ein Rückschlagventil 33 an der Einlassöffnung 35 befestigt ist und ein erstes Ende der Zuführleitung 31 mit der Auslassöffnung 39 verbunden ist. Des Weiteren ist ein Volumensensor für eine Emulsion 54 zusammen mit dem Rückschlagventil 33 bereitgestellt, um das wässrige Emulsionsvolumen in dem Zuführzylinder 32 zu erfassen und ein elektrisches Signal an die zentrale Steuereinheit 3 zu senden. Der Motor ist elektrisch mit einer Steuereinrichtung 51 verbunden, die ebenfalls elektrisch verbunden ist mit einem Manometer 50, der an der Zuführleitung 31 installiert ist. Das Manometer bzw. Druckmessgerät 50 erfasst einen Emulsionszuführdruck und erzeugt ein elektrisches Signal entsprechend dem Druckpegel und sendet anschließend das elektrische Signal an die Steuereinrichtung 51, so dass die Steuereinrichtung 51 die Drehgeschwindigkeit des Motors 36 anhand des elektrischen Signals von dem Manometer 50 steuert.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Sprayeinrichtung 10 entlang der Linie D-D der Fig. 2 zeigt.
Wie in Fig. 5 gezeigt, umfasst die Sprayeinrichtung 10 einen Biesenblock 11, der mit einer L-förmigen Emulsionsführungsleitung 13 darin versehen ist, und einen Block 12 ("dead block"), der mit dem Düsenblock 11 mittels einer Schraube verbunden ist, um so einer Ausgabe der Emulsionsführungsleitung 13 gegenüberzustehen, so dass eine lange Spalte zwischen dem Düsenblock 11 und dem Block 12 gebildet ist. Der Düsenblock 11 ist ebenfalls mit einem Einlass 14 versehen, dessen Innenwand ein Gewinde aufweist zum Verbinden eines zweiten Endes einer Zuführleitung 31. Die L-förmige Emulsionsführungsleitung 13 ist mit einem kugelförmigen Raum 16 an ihrem Upstreamende versehen zum vorübergehenden Zwischenspeichern der wässrigen Emulsion, und ist mit einem gekrümmten Abschnitt 15 versehen zum Bereitstellen eines gekrümmten Stoßabschnittes, um die Emulsionsstreuung bzw. Emulsionsverteilung zu erhöhen.
Die zentrale Steuereinheit (CCU) 3 ist elektrisch verbunden mit den Aktuatoren 25 und 25' der Emulsionspumpe 20 sowie mit dem Emulsionsvolumensensor 54 der Emulsionszuführeinrichtung 30, so dass die CCU ein Steuersignal auf der Basis der von dem Emulsionsvolumensensor 54 erfassten Daten erzeugt und ein Steuersignal an die Aktuatoren 25 und 25' sendet.
Das Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen umfasst des Weiteren einen Roboter 40 mit einem Arm 53, der mit zwei Armsegmenten 43a und 43b, die miteinander verbunden sind, gebildet ist, und ein visuelles System 41, das an einer Decke einer Arbeitsfläche befestigt ist. Des Weiteren sind der Roboter 40 und das visuelle System 41 elektrisch mit der CCU 3 verbunden, so dass, wenn das visuelle System 41 eine Fahrzeugposition erfasst und ein entsprechendes Positionssignal an die CCU 3 sendet, die CCU 3 ein Robotereinstellsignal erzeugt auf der Basis des Positionssignals und es an den Roboter 40 sendet.
Der Roboter 40 wirkt als ein Sprayeinrichtungsträger in dem Sinne, dass die Emulsionszuführeinrichtung 30 an dem letzten Armsegment 43b befestigt ist und die Sprayeinrichtung 10 drehbar an einem freien Ende des Roboterarms 43 befestigt ist.
Der Roboter 40 kann entweder an einer Decke oder an einem Boden befestigt sein mit einem vorbestimmten radialen Arbeitsbereich, wie er in diesem Gebiet normalerweise verwendet wird.
Das visuelle System umfasst eine Kamera, die es ermöglicht, dass das visuelle System 41 eine Fahrzeugposition erfasst und die gegenwärtige Fahrzeugposition mit einer voreingestellten Fahrzeugposition vergleicht.
Der Betrieb des Anwendungssystems für kratzfeste Beschichtungen entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
Im Falle, dass das Lackier- und Beschichtungsverfahren für das Fahrzeug abgeschlossen sind, und das Fahrzeug in einem Arbeitsplatz gestellt ist, erfasst das Sicht- bzw. Videosystem 41 die Fahrzeugposition und sendet ein Positionssignal an die CCU 3. Die CCU 3 erzeugt ein Robotereinstellsignal auf der Basis des Positionssignals von dem Videosystem 41 und sendet es an den Roboter 40, so dass der Roboter 40 innerhalb eines Aktionsweges mit seinem Arm 43 anfängt, die Sprayeinrichtung 10 entsprechend dem eingestellten Aktionsweg zu bewegen. Zur gleichen Zeit sendet die CCU 3 ebenfalls ein Steuersignal an die Aktuatoren 25 und 25', so dass die Aktuatoren 25 und 25' so betätigt werden, dass der Kolben 27 nach unten gedrückt wird. Entsprechend wird die wässrige Emulsion in dem Emulsionspumpenbehälter 22 durch das Emulsionsfreigabeloch 28 ausgeschieden, das in der Mitte des Kolbens 27 gebildet ist und dem Zuführzylinder 32 der Emulsionszuführeinrichtung 30 durch die Zuführleitung 21 zugeführt. Bis zu diesem Zeitpunkt ist der Zuführkolben 34 der Emulsionszuführeinrichtung 30 vollständig zur Motorenseite zurückgezogen. Das Rückschlagventil 33, das an der Einlassöffnung 35 des Zuführzylinders 32 befestigt ist, verhindert einen Rückfluss der wässrigen Emulsion.
Ist der Zuführzylinder 32 gefüllt, so erfasst der Emulsionsvolumensensor 54 diese Tatsache und sendet ein elektrisches Signal an die CCU 3, so dass die CCU 3 entsprechende Signale an die Aktuatoren 25 und 25' und die Steuereinrichtung 51 der Emulsionszuführeinrichtung 30 sendet. Empfangen die Aktuatoren 25 und 25' und die Steuereinrichtung 51 das elektrische Signal, so stellen die Aktuatoren 25 und 25' ihren Betrieb ein, und die Steuereinrichtung 51 sendet ein entsprechendes elektrisches Signal an den Motor 36, so dass der Motor 36 den Zuführkolben 34 vom Motor weg bewegt. Entsprechend wird die wässrige Emulsion durch die Zuführleitung 31 heraus gedrängt, die mit dem Auslassloch 39 des Zuführzylinders 32 verbunden ist, und versorgt so die Sprayeinrichtung 10. Die Umdrehungen pro Minute (RPM) des Motors 36 werden durch die Steuereinrichtung 51 gesteuert auf der Basis des Auslösedruckpegels, der durch das Manometer erfasst wird, das an der Zuführleitung 31 installiert ist, so dass der Auslösedruck reguliert werden kann, mit dem die Sprüheinrichtung 10 versorgt wird.
Ist die wässrige Emulsion an die Sprüheinrichtung 10 durch die Auslassöffnung 39, die mit der Zuführleitung 31 verbunden ist, zugeführt, so fließt die wässrige Emulsion durch die Emulsionsführungsleitung 13, die in dem Düsenblock 11 gebildet ist. Während die wässrige Emulsion durch die Führungsleitung 13 fließt, erhöht ein kugelförmiger Raum 16, der an dem oberen Ende der Führungsleitung 13 gebildet ist, und der stromlinienförmige, gekrümmte Abschnitt 15 die Emulsionsverteilung, um so ein plötzliches Sprühen zu verhindern. Die wässrige Emulsion, die durch die Führungsleitung 13 geführt wird, trifft auf den Block 12, der mit dem Düsenblock 11 verbunden ist, so dass die Emulsion durch den langen Spalt gesprüht wird, der zwischen dem Düsenblock 11 und dem Block 12 gebildet ist.
Der Roboterarm 43 trägt die Sprüheinrichtung 10 entlang dem eingestellten Aktionsweg, so dass dieses Verfahren das gesamte Fahrzeug abdeckt.
Wie oben beschrieben ist es möglich, die wirtschaftliche Leistung als auch die Arbeitseffizienz des Verfahrens zur Fahrzeugfertigstellung zu erhöhen, da das Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen der vorliegenden Erfindung die manuelle Anwendungsarbeitskraft für kratzfeste Beschichtungen durch ein automatisches Anwendungssystem ersetzt.

Claims (10)

1. Ein. Anwendungssystem für kratzfeste Fahrzeugbeschichtungen mit:
einer Pumpe mit einer Auslassöffnung, die mit einem ersten Ende einer Ausgabeleitung verbunden ist, und die Pumpe wässrige Emulsion speichert;
einer Zuführeinrichtung mit einer Einlassöffnung, die mit einem zweiten Ende der Ausgabeleitung verbunden ist und einer Auslassöffnung, die mit einem ersten Ende einer Zuführleitung verbunden ist, und die Zuführeinrichtung geregelte, wässrige Emulsion in die Zuführleitung freigibt;
einer Sprayeinrichtung, die mit einem zweiten Ende der Zuführleitung verbunden ist zum Sprühen der wässrigen Emulsion in die Atmosphäre;
einem Roboter mit einem Roboterarm, an welchem die Zuführeinrichtung und die Sprayeinrichtung befestigt sind, und der Roboterarm die Sprayeinrichtung trägt;
einem visuellen System, das an einer Decke einer Arbeitsfläche befestigt ist zum Erfassen einer Fahrzeugposition; und
einer zentralen Steuereinheit, die elektrisch verbunden ist mit der Pumpe, der Zuführeinrichtung, dem Roboter und dem visuellen System zum Steuern der Pumpe, der Zuführeinrichtung und des Roboters auf der Basis der Daten von der Zuführeinrichtung und dem visuellen System.
2. Ein Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen nach Anspruch 1, wobei die Pumpe umfasst:
einen Behälter zum Speichern der wässrigen Emulsion;
einen Kolben, der fest in dem Behälter eingeführt ist;
ein Paar von Aktuatoren, von denen jeder eine Kolbenstange aufweist, die mit einer oberen Oberfläche des Kolbens verbunden ist; und
einen Träger, der außerhalb des Behälters zum Tragen der Aktuatoren gebildet ist.
3. Ein Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen nach Anspruch 3, wobei die Zuführeinrichtung umfasst:
einen Zuführzylinder, der mit der Pumpe über die Ausgabeleitung und mit der Sprayeinrichtung über die Zuführleitung verbunden ist zum Zuführen der wässrigen Emulsion von der Pumpe zur Sprayeinrichtung;
einen Zuführkolben, der fest in den Zuführzylinder eingeführt ist;
eine lange zylindrische Kolbenstange, deren ein Ende mit dem Zuführkolben verbunden ist;
einen Motor mit einem Drehschaft, der verbunden ist mit der Kolbenstange, um so eine Drehkraft des Motors in eine Hin- und Herbewegung der Kolbenstange und des Zuführkolbens umzuwandeln;
ein Manometer, das an der Zuführleitung befestigt ist zum Erfassen des Zuführdruckes; und
eine Steuereinrichtung, die elektrisch mit dem Motor und dem Manometer verbunden ist zum Steuern der Drehkraft des Motors auf der Basis eines Zuführdruckpegels, der von dem Manometer erfasst ist.
4. Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen nach Anspruch 3, wobei der Zuführzylinder des Weiteren ein Rückschlagventil umfasst, das mit der Einlassöffnung befestigt ist zum Verhindern eines Rückflusses der wässrigen Emulsion.
5. Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen nach Anspruch 3, wobei der Zuführzylinder des Weiteren einen Sensor umfasst zum Erfassen, ob der Zuführzylinder voll ist, und zum Senden eines entsprechenden elektrischen Signals an die zentrale Steuereinheit.
6. Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen nach Anspruch 3, wobei die lange Kolbenstange versehen ist mit einer Innenwand, die ein Gewinde aufweist, um den Drehschaft des Motors, der ein Gewinde aufweist, aufzunehmen.
7. Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen nach Anspruch 1, wobei die Sprayeinrichtung umfasst:
einen Düsenblock mit einer inneren, L-förmigen Emulsionsführungsleitung zum Führen der wässrigen Emulsion;
einen Einlass, der an einem oberen Ende der Emulsionsführungsleitung gebildet ist zum Aufnehmen des zweiten Endes der Zuführleitung; und
einen Block, der mit dem Düsenblock verbunden ist mittels einer Schraube, um so einem Auslass der Emulsionsführungsleitung gegenüberzustehen.
8. Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen nach Anspruch 7, wobei die L-förmige Emulsionsführungsleitung einen kugelförmigen Raum an ihrem Upstreamendabschnitt aufweist zum vorübergehenden Zwischenspeichern der wässrigen Emulsion und einen gekrümmten Abschnitt aufweist zum Bereitstellen eines gekrümmten Stoßabschnittes, um die Emulsionsverteilung zu erhöhen.
9. Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen nach Anspruch 7, wobei ein langer Spalt zwischen dem Düsenblock und dem Block gebildet ist, so dass die wässrige Lösung durch den Spalt gesprüht wird.
10. Anwendungssystem für kratzfeste Beschichtungen nach Anspruch 1, wobei die CCU eine gegenwärtige Fahrzeugposition, die von dem visuellen System erfasst ist, mit einer voreingestellten Fahrzeugposition vergleicht, und einen Aktionsweg des Roboters einstellt auf der Basis eines Positionsfehlers.
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