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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Lackschicht auf eine Oberfläche.
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Bei Verfahren und Vorrichtungen der hier angesprochenen Art besteht das Problem, dass eine Fördermenge an Lack insbesondere dann, wenn eine Förderpumpe zur Förderung des Lacks nicht in einem optimalen Betriebspunkt betrieben wird, sehr stark schwanken kann. Dies wiederum hat zur Folge, dass die aufgetragene Lackschichtdicke ebenfalls stark schwankt. Die Lackschichtdicke beeinflusst wiederum – insbesondere bei bezüglich einer Farbwirkung schichtdickensensitiven Lacksorten – die vom menschlichen Auge wahrgenommene Charakteristik, insbesondere die Farbwirkung, des Lacks. Dies kann als störend oder minderwertig wahrgenommen werden. Betroffene Bauteile mit solchen Oberflächen führen zu zeitaufwändiger Nacharbeit oder kostentreibendem Austausch der Bauteile.
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Aus dem Stand der Technik sind grundsätzlich Prüfverfahren zur Ermittlung der Lackschichtdicke und auch von Lackschichtdickeschwankungen bekannt. Dabei ist jedoch nachteilig, dass die aus den Lackschichtdickeschwankungen abgeleitete Qualität der Oberfläche nur in einer rückschauenden Betrachtungsweise nach der Lackierung ermittelt werden kann. Somit wird das grundsätzlich bestehende Problem zeitaufwändiger Nacharbeit oder eines kostentreibenden Austauschs von Bauteilen nicht gelöst.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht aufweisen.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Aufbringen einer Lackschicht auf eine Oberfläche geschaffen wird, bei welchem ein Lack mittels einer Förderpumpe zu einer Lackauftragseinrichtung gefördert wird. Die Lackauftragseinrichtung wird durch einen Roboter entlang einer zu lackierenden Oberfläche verlagert, wobei der Lack von der Lackauftragseinrichtung auf die Oberfläche aufgebracht wird. Im Rahmen des Verfahrens wird ein – insbesondere momentaner – Durchfluss des Lacks stromaufwärts der Lackauftragseinrichtung gemessen, und Schwankungen in der auf die Oberfläche aufgebrachten Lackmenge werden in Abhängigkeit von dem erfassten Durchfluss durch die Steuerungseinrichtung automatisch verringert. Im Rahmen des Verfahrens wird somit direkt – anhand des gemessenen Durchflusses – die zu der Lackauftragseinrichtung geförderte Lackmenge bestimmt, wobei unmittelbar – insbesondere online und/oder in Echtzeit – während der Lackierungsarbeiten Schichtdickeschwankungen durch einen entsprechenden, automatischen Steuerungseingriff der Steuerungseinrichtung verringert werden können. Somit ist es auf vergleichsweise einfache Art möglich, insbesondere Schwankungen in der Fördermenge der Förderpumpe zu reduzieren oder zu kompensieren, wobei so eine sehr konstante Lackschichtdicke, damit ein prozesssicheres Erreichen von Farbvorgaben und eine hohe Wertanmutung der lackierten Bauteile erzielt werden können.
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Mit Schwankungen in der auf die Oberfläche aufgebrachten Lackmenge sind hier insbesondere Schwankungen in der pro Einheitsfläche auf die Oberfläche aufgebrachten Lackmenge angesprochen. Somit entsprechen diese Schwankungen Lackschichtdickenschwankungen, die letztlich als störend oder minderwertig wahrgenommen werden. Indem diese verringert werden, kann der Oberfläche bereits beim Lackieren selbst eine hochwertige Anmutung verliehen werden.
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Als Lackauftragseinrichtung wird vorzugsweise eine Sprühpistole verwendet, insbesondere eine automatisiert betätigbare und durch den Roboter entlang der zu lackierenden Oberfläche verlagerbare Sprühpistole. Auf diese Weise ist eine einfache und kostengünstige Aufbringung der Lackschicht mit hoher Genauigkeit und Güte möglich.
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Der Lack wird mittels der Förderpumpe vorzugsweise aus einem Reservoir zu der Lackauftragseinrichtung gefördert. Das Reservoir ist vorzugsweise als Vorratsbehälter oder Tank für den Lack ausgebildet.
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Im Rahmen des Verfahrens wird der Lack bevorzugt von der insbesondere als Sprühpistole ausgebildeten Lackauftragseinrichtung auf die Oberfläche aufgesprüht. Dies stellt eine besonders geeignete Ausgestaltung zum schnellen, genauen und hochwertigen Aufbringen einer Lackschicht auf eine Oberfläche dar.
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Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Durchfluss des Lacks kontinuierlich und/oder besonders bevorzugt in Echtzeit bestimmt. Somit ist eine besonders genaue Verringerung von Schwankungen der auf die Oberfläche aufgebrachten Lackmenge zu jedem Zeitpunkt des Lackierverfahrens möglich. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist es auch möglich, dass der Durchfluss quasi-kontinuierlich oder diskret, insbesondere mit vorbestimmter Abtastrate, bestimmt wird. Diese Vorgehensweise eignet sich besonders für eine digitale Verarbeitung des gemessenen Durchflusses. Dies wiederum ermöglicht eine sehr schnelle, flexible und hochgenaue Verwendung des gemessenen Durchflusses in der Steuerungseinrichtung, wobei diese selbst sehr schnell, genau und flexibel sein kann, wenn sie als digitale Steuerungseinrichtung ausgebildet ist.
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Bevorzugt wird der Durchfluss des Lacks durch eine Leitung bestimmt, welche die Förderpumpe mit der Lackauftragseinrichtung verbindet. Somit ist unmittelbar die Fördermenge des Lacks zu der Lackauftragseinrichtung erfassbar.
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Generell ist es möglich, dass der Durchfluss stromabwärts der Förderpumpe bestimmt wird, beispielsweise als Durchfluss durch die Leitung zwischen der Förderpumpe und der Lackauftragseinrichtung. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, dass der Durchfluss stromaufwärts der Förderpumpe gemessen wird. In diesem Fall kann beispielsweise eine Entnahme von Lack aus dem Reservoir bestimmt werden, wobei angenommen werden kann, dass kein Lack in der Förderpumpe verlorengeht, sodass der stromaufwärts der Förderpumpe gemessene Durchfluss mit hinreichender Genauigkeit, vorzugsweise genau der Fördermenge zu der Lackauftragseinrichtung entspricht. Es ist auch eine Ausführungsform des Verfahrens möglich, bei welcher der Durchfluss sowohl stromabwärts als auch stromaufwärts der Förderpumpe gemessen wird. Dabei kann einer der beiden Werte als Referenzwert für den anderen Wert verwendet werden, beziehungsweise es ist möglich, dass der zur Verringerung der Schwankungen der auf die Oberfläche aufgebrachten Lackmenge herangezogene Durchfluss aus den beiden gemessenen Werten – beispielsweise als Mittelwert – berechnet wird.
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Der gemessene Durchfluss wird vorzugsweise durch die Steuerungseinrichtung erfasst. Dabei ist es insbesondere möglich, dass diese mit einem Durchflussmesser wirkverbunden ist, wobei sie unmittelbar den gemessenen Durchfluss erfassen kann. Alternativ ist es auch möglich, dass ein Durchflussmesser ein Signal erzeugt, welches den gemessenen Durchfluss repräsentiert, insbesondere zu diesem proportional ist, wobei das Signal durch die Steuerungseinrichtung erfasst wird.
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Eine genaue Analyse des Lackierungsvorgangs zeigt, dass verschiedene Fehlerquellen existieren, aus deren Verknüpfung sich insgesamt eine Variation in der auf die Oberfläche aufgebrachten Lackmenge ergibt: Dies betrifft insbesondere und ganz wesentlich die bereits angesprochenen Schwankungen in der Fördermenge der Förderpumpe, insbesondere, wenn diese in einem nicht optimalen Betriebspunkt betrieben wird. Als weitere Effekte kommen eine endliche Positioniergenauigkeit des Roboters, Streuungen in der Roboteransteuerung und -progammierung, sowie eine endliche Dosiergenauigkeit der Lackauftragseinrichtung hinzu. Dabei zeigt sich, dass die Positioniergenauigkeit des Roboters typischerweise sehr hoch ist. Weiterhin sind Streuungen in der Robotersteuerung und -programmierung typischerweise sehr gering. Die Dosiergenauigkeit der Lackauftragseinrichtung kann typischerweise kaum abgeschätzt werden, es kann aber angenommen werden, dass diese jedenfalls höher ist, als die Fördermengengenauigkeit der Förderpumpe. Somit ergibt sich als Ergebnis, dass letztlich die Fördermengenschwankungen der Förderpumpe und somit die Durchflussschwankungen des Lacks als dominanter Effekt für die Lackschichtdickenschwankungen angesehen werden können. Es ist daher möglich, sich zu deren Verringerung auf die Reduzierung oder Kompensation der Durchflussschwankungen, welche durch Fördermengenschwankungen der Förderpumpe verursacht werden, zu konzentrieren.
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Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Steuerungseinrichtung die Förderpumpe ansteuert, um Schwankungen in der gemessenen Durchflussmenge zu verringern. Besonders bevorzugt wird im Rahmen dieser Ausführungsform des Verfahrens ein Ist-Wert für den Durchfluss, nämlich der gemessene Durchfluss, erfasst und mit einem vorbestimmten Soll-Wert für den Durchfluss verglichen. Auf der Grundlage der Abweichung des Soll-Werts von dem Ist-Wert wird die Förderpumpe angesteuert, um den gemessenen Durchfluss, also den Ist-Wert, dem vorbestimmten Soll-Wert anzugleichen. Es wird also bevorzugt eine Durchflussregelung – besonders bevorzugt durch Drehzahlregelung der Förderpumpe – durchgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, direkt die von der Förderpumpe geförderte Lackmenge und somit den Durchfluss an Lack zur Lackauftragseinrichtung zu beeinflussen und zu vergleichmäßigen.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Regeleingriff durch die Steuerungseinrichtung erst ab einer vorbestimmten Mindestabweichung zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert für den Durchfluss erfolgt. Durch entsprechende Wahl der vorbestimmten Abweichung kann dabei die Regelung genauer und/oder dynamischer, oder weniger genau und/oder weniger dynamisch ausgestaltet werden. Dabei ist es möglich, unnötig häufige Regeleingriffe und damit zugleich auch das Risiko von Überschwingern zu vermeiden.
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Es ist möglich, dass im Rahmen der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens eine ohnehin in die Förderpumpe integrierte Steuerungseinrichtung, die zur Ansteuerung der Förderpumpe eingerichtet ist, als verfahrensgemäße Steuerungseinrichtung verwendet wird. Es ist aber auch möglich, dass eine eigens zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Steuerungseinrichtung, oder aber eine andere, außerhalb der Förderpumpe angeordnete Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens und insbesondere zur Ansteuerung der Förderpumpe verwendet wird.
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Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Steuerungseinrichtung den Roboter ansteuert, um Schwankungen in der gemessenen Durchflussmenge zu kompensieren. Besonders bevorzugt erfolgt dies durch Variation einer Verlagerungsgeschwindigkeit der Lackauftragseinrichtung entlang der Oberfläche. Der Roboter wird in diesem Fall durch die Steuerungseinrichtung derart angesteuert, dass die Lackauftragseinrichtung langsamer verlagert wird, wenn der gemessene Durchfluss abnimmt. Dagegen wird der Roboter zu einer schnelleren Verlagerung der Lackauftragseinrichtung angesteuert, wenn der gemessene Durchfluss zunimmt. Auf diese Weise werden die Fördermengenschwankungen der Förderpumpe und auch die gemessenen Durchflussschwankungen nicht verringert, ihre Auswirkungen auf die Lackschichtdickenschwankungen werden aber reduziert, vorzugsweise vollständig kompensiert. Dies ist möglich, weil die letztlich auf die Oberfläche an einem bestimmten Ort aufgetragene Lackmenge sich als Produkt des Durchflusses durch die Lackauftragseinrichtung mit der Verweildauer derselben an dem bestimmten Ort darstellen lässt.
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Besonders bevorzugt wird im Rahmen der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens eine Steuerungseinrichtung des Roboters, die eingerichtet ist zur Ansteuerung des Roboters, als erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung verwendet. Alternativ ist es aber auch möglich, dass eine externe Steuerungseinrichtung, die insbesondere zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen ist, auch zur entsprechenden Ansteuerung des Roboters eingerichtet und vorzugsweise mit der Steuerungseinrichtung des Roboters wirkverbunden ist.
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Die Ansteuerung des Roboters durch die Steuerungseinrichtung hat den Vorteil, dass dieser sehr präzise und genau angesteuert werden kann, sodass Durchflussschwankungen in Echtzeit und mit sehr hoher Genauigkeit kompensiert werden können. Dabei weist die Robotersteuerung typischerweise eine geringere Trägheit auf als die Ansteuerung der Förderpumpe.
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Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Steuerungseinrichtung die Lackauftragseinrichtung ansteuert, um Schwankungen in dem gemessenen Durchfluss zu kompensieren. Dabei wird mithilfe der Steuerungseinrichtung vorzugsweise ein Durchtrittsquerschnitt durch die Lackauftragseinrichtung variiert, um die Durchflussschwankungen zu kompensieren. Insbesondere ist es möglich, dass durch die Steuerungseinrichtung ein von der Lackauftragseinrichtung umfasstes Proportionalventil, eine verstellbare Blende, oder ein ähnliches Element zur Variation eines Durchtrittsquerschnitts für den Lack durch die Lackauftragseinrichtung angesteuert wird. Dabei wird der Durchtrittsquerschnitt der Lackauftragseinrichtung vorzugsweise verringert, wenn der gemessene Durchfluss des Lacks steigt. Umgekehrt wird der Durchtrittsquerschnitt vorzugsweise vergrößert, wenn der gemessene Durchfluss sinkt. Auch auf diese Weise ist es ohne weiteres möglich, in einfacher, schneller und präziser Weise Durchflussschwankungen, die insbesondere auf Fördermengenschwankungen der Förderpumpe zurückgehen, nicht zu beseitigen, jedoch durch die entsprechende Ansteuerung der Lackauftragseinrichtung zu kompensieren. Dabei muss bei der Variation des Durchtrittsquerschnitts der Lackauftragseinrichtung nur eine äußerst kleine Masse angesteuert und bewegt werden, insbesondere ein Ventilelement des Proportionalventils oder die verstellbare Blende, wobei dies mit sehr hoher Genauigkeit und auch sehr schnell erfolgen kann.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Lackschicht auf eine Oberfläche geschaffen wird, welche eine Lackauftragseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist zum Aufbringen eines Lacks auf eine zu lackierende Oberfläche. Die Vorrichtung weist eine Förderpumpe auf, die mit der Lackauftragseinrichtung in Fluidverbindung steht und eingerichtet ist, um Lack zu der Lackauftragseinrichtung zu fördern. Weiterhin weist die Vorrichtung einen Roboter auf, der die Lackauftragseinrichtung trägt, wobei der Roboter eingerichtet ist, um die Lackauftragseinrichtung entlang der zu lackierenden Oberfläche zu verlagern. Weiterhin weist die Vorrichtung einen Durchflussmesser auf, der eingeachtet ist zur Messung eines Durchflusses von Lack stromaufwärts der Lackauftragseinrichtung. Es ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist zur automatischen Verringerung von Schwankungen in der auf die Oberfläche – insbesondere pro Einheitsfläche – aufgebrachten Lackmenge in Abhängigkeit von dem erfassten Durchfluss. In Zusammenhang mit der Vorrichtung verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
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Die Lackauftragseinrichtung ist vorzugsweise als Sprühpistole ausgebildet.
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Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet zur Erfassung des gemessenen Durchflusses. In diesem Fall ist die zur Verringerung der Lackschichtdickenschwankungen herangezogene Messgröße unmittelbar in der Steuerungseinrichtung verwendbar. Alternativ ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, um eine den gemessenen Durchfluss repräsentierende Größe, insbesondere eine zu dem gemessenen Durchfluss proportionale Größe, oder ein entsprechendes Signal zu empfangen. Die Steuerungseinrichtung ist insbesondere mit dem Durchflussmesser wirkverbunden, um den gemessenen Durchfluss oder ein diesen repräsentierendes Signal zu erfassen.
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Es wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Steuerungseinrichtung mit der Förderpumpe wirkverbunden ist. Besonders bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung als Steuerungseinrichtung der Förderpumpe ausgebildet. In diesem Fall ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung direkt Fördermengenschwankungen der Förderpumpe durch entsprechende Ansteuerung derselben reduziert, insbesondere indem mittels des Durchflussmessers und der Steuerungseinrichtung eine Regelung, insbesondere eine Fördermengenregelung, der Förderpumpe verwirklicht wird.
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Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung mit dem Roboter wirkverbunden ist. Insbesondere wird bevorzugt, dass die Steuerungseinrichtung als Steuerungseinrichtung des Roboters ausgebildet ist. Die Steuerungseinrichtung ist bevorzugt eingerichtet, um den Roboter derart anzusteuern, dass Schwankungen in dem gemessenen Durchfluss durch Variation der Verlagerungsgeschwindigkeit der Lackauftragseinrichtung entlang der zu lackierenden Oberfläche kompensiert werden. Dies ist sehr schnell, genau und präzise möglich.
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Alternativ oder zusätzlich wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Steuerungseinrichtung mit der Lackauftragseinrichtung wirkverbunden ist. Dabei ist sie besonders bevorzugt eingerichtet zur Variation eines Durchtrittsquerschnitts durch die Lackauftragseinrichtung. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung vorzugsweise mit einer verstellbaren Blende, einem Proportionalventil, oder einem anderen, zur Variation des Durchtrittsquerschnitts der Lackauftragseinrichtung geeigneten Element derselben, wirkverbunden.
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Die Wirkverbindung der Steuerungseinrichtung mit der Förderpumpe, dem Roboter und/oder der Lackauftragseinrichtung ist vorzugsweise mittels eines Datenbus realisiert. Dies ermöglicht eine besonders flexible, einfache und auch schnelle Übermittlung von Signalen und/oder Daten von der Steuerungseinrichtung zu der Förderpumpe, dem Roboter und/oder der Lackauftragseinrichtung. Dabei sind verschiedene Datenbussysteme einsetzbar. Besonders bevorzugt wird als Datenbus ein PROFIBUS-System verwendet, das ein für derartige Wirkverbindungen dem Fachmann bekannter Standard (IEC 61158) ist.
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Es wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Förderpumpe außerhalb des Roboters angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Roboter nicht zusätzlich durch das Gewicht der Förderpumpe belastet wird, wobei der Roboter einerseits und die Förderpumpe andererseits auf ihre jeweiligen Aufgaben hin optimiert sein können.
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Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Förderpumpe in den Roboter integriert ist. Dies stellt eine hoch integrierte Ausgestaltung dar, die besonders ökonomisch und platzsparend einsetzbar ist. Auch Pfade oder Wege für Wirkverbindungen, insbesondere für den Datenbus, können so besonders kurz ausgelegt werden, weil ein hohes Integrationsniveau der Vorrichtung erreicht wird und alle verwendeten Elemente eng beieinander angeordnet sein können.
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Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Durchflussmesser stromabwärts der Förderpumpe angeordnet ist.
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In diesem Fall kann insbesondere direkt die zu der Lackauftragseinrichtung geförderte Fördermenge erfasst werden.
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Alternativ ist es möglich, dass der Durchflussmesser stromaufwärts der Förderpumpe angeordnet ist. In diesem Fall ist eine zu der Förderpumpe geförderte Lackmenge erfassbar, beispielsweise eine aus einem Reservoir entnommene Menge an Lack. Dies erlaubt wenigstens einen mittelbaren Rückschluss auf die zu der Lackauftragseinrichtung geförderte Lackmenge oder ist sogar mit dieser identisch, insbesondere wenn man annimmt, dass kein Lack in der Förderpumpe oder auf dem weiteren Weg zu der Lackauftragseinrichtung verloren geht. Es ist auch möglich, dass sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts der Förderpumpe ein Durchflussmesser angeordnet ist.
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Schließlich wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Durchflussmesser als Ultraschallsensor ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders verschleißarme Messung, insbesondere weil keine Elemente des Durchflussmessers in direktem Kontakt mit dem Lack stehen müssen. Weiterhin bedarf es keiner in einer Fluidleitung angeordneten, beweglichen Elemente. Der Durchflussmesser ist in diesem Fall auch besonders leicht an bestehende Vorrichtungen nachrüstbar.
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Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Durchflussmesser als herkömmlicher Durchflussmesser, insbesondere mit einem in einer Fluidleitung angeordneten Rotor, ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ist gegebenenfalls kostengünstiger, als wenn ein Ultraschallsensor als Durchflussmesser eingesetzt wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aufbringen einer Lackschicht auf eine Oberfläche, und
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zum Aufbringen einer Lackschicht auf eine Oberfläche 3, wobei die Oberfläche 3 beispielsweise Teil einer Kraftfahrzeugkarosserie sein kann. Die Vorrichtung 1 weist eine Lackauftragseinrichtung 5 auf, die hier als Sprühpistole ausgebildet ist, und die eingerichtet ist, um hier durch strichpunktierte Linien dargestellten Lack 7 auf die Oberfläche 3 aufzubringen.
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Die Vorrichtung 1 weist außerdem eine Förderpumpe 9 auf, die mit der Lackauftragseinrichtung 5 in Fluidverbindung steht, wobei die Förderpumpe 9 eingerichtet ist, um den Lack 7 aus einem Reservoir 11 zu der Lackauftragseinrichtung 5 zu fördern. Dabei verläuft eine hier durch eine durchgezogene Linie dargestellte Fluidverbindung 13 von dem Reservoir 11 über die Förderpumpe 9 zu einem Roboter 15, welcher die Lackauftragseinrichtung 5 trägt. Die Fortsetzung der Fluidverbindung 13 an dem Roboter 15 oder innerhalb des Roboters 15 zu der Lackauftragseinrichtung 5 ist nicht explizit dargestellt.
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Der Roboter 15, den die Vorrichtung 1 aufweist, ist vorzugsweise als Mehrachsroboter ausgebildet. Er ist eingerichtet, um die Lackauftragseinrichtung 5 entlang der Oberfläche 3 zu verlagern, sodass diese mithilfe der Lackauftragseinrichtung 5 in den hierfür vorgesehenen Bereichen, insbesondere vollständig, mit dem Lack 7 beschichtet werden kann.
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Die Vorrichtung 1 weist weiterhin einen Durchflussmesser 17 auf, der eingerichtet ist zur Messung eines Durchflusses des Lacks 7 durch die Fluidverbindung 13. Dabei ist der Durchflussmesser 17 bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel stromaufwärts der Lackauftragseinrichtung 5 in die Fluidverbindung 13 integriert und stromabwärts der Förderpumpe 9 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Durchflussmesser 17 oder ein weiterer Durchflussmesser stromaufwärts der Förderpumpe 9, insbesondere zwischen dem Reservoir 11 und der Förderpumpe 9 angeordnet ist. Der Durchflussmesser 17 ist besonders bevorzugt als Ultraschallsensor ausgebildet oder weist einen Ultraschallsensor zur Durchflussmessung auf. Alternativ ist es auch möglich, dass der Durchflussmesser 17 als herkömmlicher Durchflussmesser, insbesondere mit einem Messrad, welches in der Fluidverbindung 13 angeordnet ist, ausgebildet ist.
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Die Vorrichtung 1 weist weiterhin eine Steuerungseinrichtung 19 auf, die eingerichtet ist zur automatischen Verringerung einer Schwankung in der auf die Oberfläche 3 aufgetragenen Menge des Lacks 7 pro Einheitsfläche in Abhängigkeit von dem mithilfe des Durchflussmessers 17 gemessenen Durchfluss. Hierzu ist die Steuerungseinrichtung 19 mit dem Durchflussmesser 17 wirkverbunden, wobei entsprechende Wirkverbindungen hier durch strichlierte Linien dargestellt sind.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuerungseinrichtung 19 außerdem mit der Förderpumpe 9 wirkverbunden, wobei diese von der Steuerungseinrichtung 19 angesteuert wird, um Schwankungen in der gemessenen Durchflussmenge 17 zu verringern. Hierzu ist in der Steuerungseinrichtung 19 bevorzugt ein vorbestimmter Soll-Wert für den Durchfluss beziehungsweise die von der Förderpumpe 9 geförderte Menge an Lack 7 hinterlegt, wobei ein mittels des Durchflussmessers 17 gemessener Ist-Wert mit dem vorbestimmten Soll-Wert verglichen wird. Weiter ist in der Steuerungseinrichtung 19 vorzugsweise eine vorbestimmte Mindestabweichung zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert hinterlegt, wobei die Förderpumpe 9 durch einen Regelmechanismus der Steuerungseinrichtung 19 angesteuert wird, wenn die durch die Steuerungseinrichtung 9 festgestellte Soll-Ist-Abweichung größer ist als die vorbestimmte Mindestabweichung, oder diese erreicht. In diesem Fall erfolgt ein Regeleingriff der Steuerungseinrichtung 19 in den Betrieb der Förderpumpe 9, wobei diese durch die Steuerungseinrichtung 19 so angesteuert wird, dass der durch den Durchflussmesser 17 erfasste Durchfluss dem vorbestimmten Soll-Wert angeglichen wird. Hierdurch wird die der Lackauftragseinrichtung 5 pro Zeiteinheit zugeführte Lackmenge zeitlich vereinheitlicht, das heißt Schwankungen in der Fördermenge der Förderpumpe 9 werden reduziert. Zugleich wird auf diese Weise erreicht, dass die durch die Lackauftragseinrichtung 5 auf die Oberfläche 3 pro Einheitsfläche aufgebrachte Lackmenge homogenisiert wird, wodurch wiederum Lackschichtdickeschwankungen reduziert werden.
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Somit können optisch störende oder als minderwertig wahrgenommene Lackschichtdickeschwankungen ohne zeitaufwändige Nacharbeit oder kostentreibenden Austausch von Bauteilen vermieden oder zumindest reduziert werden. Dies wirkt sich insbesondere positiv aus, wenn die Förderpumpe 9 nicht in ihrem optimalen Betriebspunkt betrieben wird.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Steuerungseinrichtung 19 hier nicht mit der Förderpumpe 9 zu deren Ansteuerung, sondern stattdessen mit dem Roboter 15 zu dessen Ansteuerung wirkverbunden. Dabei steuert sie insbesondere abhängig von dem gemessenen Durchfluss eine Verlagerungsgeschwindigkeit, mit welcher die Lackauftragseinrichtung 5 durch den Roboter 15 entlang der Oberfläche 3 verlagert wird. Wird dabei durch die Steuerungseinrichtung 19 ein erhöhter Durchfluss durch den Durchflussmesser 17 festgestellt, wird der Roboter 15 zu einer schnelleren Verlagerung der Lackauftragseinrichtung 5 angesteuert. Wir dagegen ein verminderter Durchfluss festgestellt, wird der Roboter 15 zu einer langsameren Verlagerung der Lackauftragseinrichtung 5 angesteuert.
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Da die letztlich pro Einheitsfläche auf die Oberfläche 3 aufgebrachte Lackmenge als Produkt der pro Zeiteinheit zu der Lackauftragseinrichtung 5 geförderten und von dieser auf die Oberfläche 3 aufgesprühten Lackmenge mit der Verweildauer der Lackauftragseinrichtung 5 in einem bestimmten Oberflächenbereich dargestellt werden kann, ist es auf diese Weise möglich, die Fördermengenschwankungen der Förderpumpe 9 – und somit die durch den Durchflussmesser 17 festgestellten Durchflussschwankungen – zwar nicht zu beseitigen, jedoch zu kompensieren. Auch auf diese Weise ist es möglich, als störend oder minderwertig wahrgenommene Lackschichtdickeschwankungen auf der Oberfläche 3 zu vermeiden oder zumindest zu verringern.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuerungseinrichtung 19 nicht mit der Förderpumpe 9 und auch nicht mit dem Roboter 15, sondern vielmehr mit der Lackauftragseinrichtung 5 wirkverbunden. Dabei ist die Lackauftragseinrichtung 5 so ausgebildet, dass ein Durchtrittsquerschnitt für den Lack 7 in der Lackauftragseinrichtung 5 durch Ansteuerung mittels der Steuerungseinrichtung 19 variierbar ist. Beispielsweise ist es möglich, dass die Lackauftragseinrichtung hierfür ein Proportionalventil, eine verstellbare Blende, oder ein anderes geeignetes Mittel zur Verstellung des Durchtrittsquerschnitts aufweist. Dabei wird der Durchtrittsquerschnitt durch die Steuerungseinrichtung 19 derart variiert, dass Durchflussschwankungen, die von dem Durchflussmesser 17 erfasst werden, kompensiert werden. Beispielsweise wird der Durchtrittsquerschnitt verringert, wenn mittels des Durchflussmessers 17 ein erhöhter Durchfluss an Lack festgestellt wird. Umgekehrt wird der Durchtrittsquerschnitt erhöht, wenn ein geringerer Durchfluss mittels des Durchflussmessers 17 festgestellt wird. Somit ist es auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 3 möglich, Durchflussschwankungen und somit insbesondere Fördermengenschwankungen der Förderpumpe 9 durch geeignete Ansteuerung der Lackauftragseinrichtung 5 zu kompensieren.
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Es ist möglich, die Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 3 miteinander zu kombinieren, wobei die Steuerungseinrichtung 19 dann mit wenigstens zwei Komponenten zu deren Ansteuerung wirkverbunden ist.
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Die Wirkverbindungen zwischen der Steuerungseinrichtung 19 einerseits und dem Durchflussmesser 17, der Förderpumpe 9, dem Roboter 15 und/oder der Lackauftragseinrichtung 5 andererseits, sind vorzugsweise mittels eines Datenbus realisiert. Hierfür kann insbesondere das PROFIBUS-System Anwendung finden.
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Insgesamt zeigt sich, dass es mithilfe der Vorrichtung 1 und des Verfahrens möglich ist, die Appliziergenauigkeit einer Lackieranlage hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der aufzubringenden Schichtdicken zu steigern. Dabei können mit vergleichsweise geringem Aufwand Schwankungen im Betrieb der Förderpumpe 9 kompensiert werden. Dies sorgt für konstantere Lackschichtdicken und damit für ein prozesssicheres Erreichen von Farbvorgaben und eine hohe Wertanmutung der lackierten Bauteile.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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