-
Die Erfindung betrifft eine Lackierkabine mit Bilderfassungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb der Lackierkabine.
-
In der Decklackapplikation wird Klarlack auf eine Fahrzeugkarosserie aufgetragen. Dies geschieht z.B. mittels Airless Auftrag. Dabei entsteht ein Sprühnebel. Dieser wird zum Teil durch die in der Lackierkabine herrschende Sinkluft nach unten abgeführt. Dennoch kommt es zu Ablagerungen an den Kabinenwänden. Diese sind deshalb mit Folie ausgekleidet. Für die Vermessung der Karosserie, um die Türen und Klappen mittels Roboter zu öffnen, sind Kameras notwendig. Diese sind z.B. außerhalb der Lackierkabine angebracht und durch eine Scheibe vom Innenraum getrennt. Verschmutzt nun die Scheibe von innen, kommt es zu Störungen der Kameraaufnahmen und der Vermessung. Zum Verhindern der Störung ist ein regelmäßiges Reinigen notwendig. Dies ist einerseits zeit- und kostenaufwendig, zudem besteht ein Sicherheitsrisiko, da die Kameras häufig in Überkopfhöhe angebracht sind und zur Reinigung eine Leiter eingesetzt werden muss.
-
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie der Reinigungsaufwand bei einer Lackierkabine reduziert werden kann.
-
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Lackierkabine nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach Patentanspruch 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
-
Es wird eine Lackierkabine angegeben mit einem Arbeitsbereich und einer Bilderfassungseinrichtung, die mit ihrem Erfassungsbereich durch eine Detektionsgrenzfläche auf den Arbeitsbereich gerichtet ist.
-
Erfindungsgemäß ist eine ringförmige Düse innerhalb der Lackierkabine vor der Detektionsgrenzfläche angeordnet, wobei die Düse den Erfassungsbereich der Kameraeinrichtung radial umschließt und einen in Richtung der Mittenlängsachse der Düse geneigten Düsenaustrittsspalt aufweist.
-
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung „blickt“ die Bilderfassungsvorrichtung folglich durch die ringförmige Düse hindurch auf den Arbeitsbereich der Lackieranlage. Dadurch, dass die Ausblasdüse radial um den Erfassungsbereich und die Detektionsgrenzfläche herum angeordnet ist, wird ein Fluidstrom bereitgestellt, der die Detektionsgrenzfläche seitlich umgibt und in Richtung der Erfassungsrichtung der Kamera gerichtet ist. Resultierend aus der Geometrie des Spaltes ist die Fluidströmung dabei kegelförmig ausgebildet und läuft spitz zu. Durch diesen Fluidstrom, der von der Detektionsgrenzfläche weg in Richtung auf den Arbeitsbereich gerichtet ist, wird verhindert, dass sich Sprühnebel von dem Lackiervorgang an der Detektionsgrenzfläche ansetzen kann. Der kegelförmige Fluidstrom schirmt die Detektionsgrenzfläche nach allen Seiten gegen Lackpartikel ab. Hierdurch kann die Detektionsgrenzfläche sicher vor einer Verschmutzung geschützt werden und die Reinigungsintervalle können stark vergrößert werden bzw. ist eine Reinigung gar nicht mehr notwendig.
-
Die Lackierkabine ist außen von einem Kabinengehäuse umgeben. Der Lackiervorgang findet in dem Arbeitsbereich innerhalb des Kabinengehäuses statt. In der Lackierkabine ist wenigstens eine Lackiervorrichtung, z.B. mit einem von einem Mehrachsroboter geführten Lackierwerkzeug, vorhanden.
-
Bei der Bilderfassungseinrichtung handelt es sich beispielweise um eine Foto- oder Filmkamera. Die Bilderfassungseinrichtung kann außerhalb des Kabinengehäuses angeordnet sein, dann ist die Detektionsgrenzfläche z.B. durch ein Fenster im Kabinengehäuse gebildet. Die Bilderfassungseinrichtung kann auch in einem separaten Gehäuse innerhalb der Lackierkabine angeordnet sein, dann ist die Detektionsgrenzfläche z.B. eine Scheibe oder ein Fenster im separaten Gehäuse oder das Objektiv der Bilderfassungseinrichtung.
-
Es ist bevorzugt, wenn die Ausblasdüse einen durchgehenden ringförmigen Düsenaustrittsspalt aufweist. Hierdurch kann bereits am Austritt der Düse eine unterbrechungsfreie ringförmige Luftströmung erzeugt werden, die von der Detektionsgrenzfläche weg gerichtet ist. Das ausströmende Fluid verlässt den ringförmigen Düsenaustrittsspalt in der Art eines geschlossenen ringförmigen Luftvorhangs, der den Detektionsbereich zu den Seiten hin gegen das Eindringen von Lackpartikeln abschirmt.
-
Die Form des Düsenaustrittsspalts wird durch zwei ihn begrenzende Düsenbegrenzungsflächen bestimmt. In einer Ausgestaltung sind diese Düsenbegrenzungsflächen kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Begrenzungsflächen sind dabei - in Durchströmungsrichtung des Fluids betrachtet - nach innen zur Mittellängsachse der Düse geneigt. Die Düsenbegrenzungsflächen können beispielsweise mit ihren Kegelspitzen auf der Mittelachse der Ausblasdüse angeordnet sein. Indem der Düsenaustrittsspalt durch kegelstumpfförmige Begrenzungsflächen geformt wird, wird das Erzeugen einer laminaren kegelförmigen Luftströmung begünstigt.
-
Der Düsenaustrittsspalt ist gegenüber der Mittellängsachse der Düse nach innen geneigt. Hierbei hat es sich als besonders wirkungsvoll herausgestellt, wenn der Düsenaustrittsspalt um einen Winkel im Bereich von 30 Grad bis 60 Grad und insbesondere um einen Winkel von 40 Grad bis 50 Grad gegenüber der Mittellängsachse der Düse geneigt ist. Die Neigung des Düsenaustrittsspalts wird hierbei durch die Neigung der den Düsenaustrittsspalt begrenzenden Begrenzungsflächen gegeben.
-
Die Düse weist einen ringförmigen Düsenkörper auf. Dem Düsenaustrittsspalt vorgeschaltet weist der Düsenkörper eine äußere und eine innere ringförmige Verteilerkammer auf, die untereinander durch eine Vielzahl von in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Öffnungen verbunden sind. Seitlich am Düsenkörper ist ein Flansch mit einer Fluidzuführöffnung angeordnet, welche in die äußere Verteilerkammer mündet. Das Fluid strömt durch die Zuführöffnung zunächst in die äußere Kammer, verteilt sich dort, gelangt in die innere Kammer und von dort in den Austrittsspalt.
-
Die Öffnungen, welche die äußere und innere Verteilerkammer verbinden, sind vorzugsweise als Schlitzöffnungen ausgestaltet. Durch die nur schlitzförmige fluidtechnische Verbindung zwischen äußerer und innerer Kammer wird begünstigt, dass sich das einströmende Fluid zunächst in der äußeren Kammer verteilt, bevor es in die innere Kammer einströmt. Hierdurch werden die Strömungsverhältnisse, die von der äußeren Kammer in die innere Kammer herrschen, entlang des Umfangs der Düse angeglichen. Es wird verhindert, dass das Fluid in der Nähe der Zuführöffnung deutlich schneller in die innere Kammer und von dort in den Düsenaustrittsspalt strömt als auf der gegenüberliegenden Seite der Verteilerkammer. Die Strömungsgeschwindigkeiten des Fluids in die innere Kammer werden egalisiert.
-
Dieser Effekt kann noch verstärkt werden, wenn die äußere Kammer ein größeres Volumen aufweist als die innere Kammer, z.B. ein mindestens doppelt so großes Volumen. Durch die in Umfangsrichtung egalisierte Anströmung der inneren Verteilerkammer kann erreicht werden, dass auch der Fluidstrom aus dem Düsenaustrittsspalt entlang des Umfangs im Wesentlichen einheitlich ist. Dies bedingt eine symmetrische Ausbildung der entstehenden kegelförmigen Fluidströmung und optimale Abschirmung der Detektionsgrenzfläche.
-
Zur Erzielung einer optimalen Abschirmwirkung ist die Düse vorzugsweise unmittelbar an der Detektionsgrenzfläche angeordnet. Die Düse kann z.B. mit ihrem Düsenkörper im Bereich des Fensters an der Kabinenwand der Lackierkabine befestigt sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Düsenkörper gegen die Kabinenwand abdichtet, so dass seitlich zwischen Düsenkörper und Kabinenwand keine Luft einströmen kann.
-
Die Düse kann grundsätzlich aus Metallen oder Kunststoffen hergestellt werden. Hierbei können z.B. zerspanende Herstellungsverfahren eingesetzt werden. Besonders einfach und preiswert kann die Düse mit einem generativen Fertigungsverfahren, z.B. mit einem 3D-Druckverfahren hergestellt sein. Bei der generativen Herstellung bestehen kaum Einschränkungen hinsichtlich der Geometrie des herzustellenden Bauteils, wodurch sich auch die kegelstumpfförmigen Begrenzungsflächen des Düsenaustrittsspalts problemlos fertigen lassen.
-
Weiterhin wird ein Verfahren angegeben zum Betrieb einer Lackierkabine, insbesondere einer voranstehend beschriebenen Lackierkabine, wozu eine Bilderfassungseinrichtung mit ihrem Erfassungsbereich durch eine Detektionsgrenzfläche auf einen Arbeitsbereich in der Lackierkabine gerichtet ist. Eine ringförmige Düse, die innerhalb der Lackierkabine vor der Detektionsgrenzfläche angeordnet ist, die den Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung radial umschließt und einen in Richtung der Mittenlängsachse der Düse geneigten Austrittsspalt aufweist, wird zumindest während eines in der Lackierkabine stattfindenden Lackiervorgangs mit einem Fluidstrom durchströmt.
-
Die Bilderfassung mittels der Bilderfassungvorrichtung kann während des Lackiervorgangs oder auch davor bzw. danach stattfinden. Durch die Ausgestaltung und Anordnung der wie voranstehend beschriebenen Düse wird ein kegelförmiger Fluidstrom bereitgestellt, der die Detektionsgrenzfläche zu allen Seiten gegen eine Verschmutzung abschirmt. Die Düse wird zumindest während des Lackiervorgangs betrieben, es kann jedoch vorteilhaft sein, wenn die Düse auch nach Abschluss des Lackiervorgangs noch für eine bestimmte Zeit weiterbetrieben wird.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung werden der Volumenstrom und der Druck des Fluidstroms derart gewählt, dass die aus der Düse austretende kegelförmige Fluidströmung eine laminare Strömung bildet, die von dem Düsenaustrittsspalt bis zur Spitze der kegelförmigen Fluidströmung reicht. Die laminare Strömung wirkt wie ein Schutzvorhang und hält den Sprühnebel des Lackiervorgangs sicher von der Detektionsgrenzfläche fern.
-
Als Fluid können grundsätzlich alle gasförmigen Medien eingesetzt werden. Aus Kostengründen ist es jedoch vorteilhaft, wenn als Fluid Luft verwendet wird.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Lackierkabine,
- 2 eine Schnittansicht einer beispielhaften Düse und
- 3 eine geschnittene Teilansicht der Düse aus 2.
-
1 zeigt eine beispielhafte Lackierkabine 1. Die Lackierkabine 1 beinhaltet ein Kabinengehäuse 10, in dem zumindest eine Lackiervorrichtung 12, z.B. in Form eines durch einen Industrieroboter geführten Lackierwerkzeugs, vorgesehen ist. Im Arbeitsbereich AB der Lackiervorrichtung 12 ist ein Bauteil B angeordnet, wie z.B. eine Fahrzeugkarosserie. Das Kabinengehäuse 10 umgibt als Einhausung den Arbeitsbereich AB und schirmt diesen ab. Hierdurch wird einerseits der Eintritt von Staub oder Verschmutzung in die Lackierkabine 1 verhindert, andererseits wird der Austritt von Sprühnebel unterbunden. In der Lackierkabine können weitere Lackiervorrichtungen oder auch Handhabungsroboter, z.B. zum Öffnen der Türen und Klappen der Fahrzeugkarosserie vorgesehen sein.
-
Außerhalb des Kabinengehäuses 10 ist eine Bilderfassungseinrichtung 14 in Form einer Kamera vorgesehen, die mit ihrem Erfassungsbereich EB auf den Arbeitsbereich AB und das dort positionierte Bauteil B gerichtet ist. Die Bilderfassungseinrichtung 14 erfasst Bilder von dem Bauteil B, welche z.B. genutzt werden können um die Roboter zu steuern oder das Bauteil zu vermessen. Die Bilderfassungseinrichtung 14 blickt dabei durch eine Detektionsgrenzfläche 16, die als Fenster in dem Kabinengehäuse 10 ausgebildet ist.
-
Um eine Verschmutzung des Fensters 16 durch Sprühnebel zu verhindern, ist auf der Innenseite der Lackierkabine 1 eine ringförmige Düse 20 vor dem Fenster 16 angeordnet. Die ringförmige Düse 20 ist z.B. unmittelbar an dem Fenster 16 befestigt. Die ringförmige Düse 20 ist dabei so positioniert, dass die Bilderfassungseinrichtung 14 mit ihrem Erfassungsbereich EB durch sie hindurch auf den Arbeitsbereich AB blicken kann.
-
Während des Betriebs der Lackiervorrichtung 12 wird nun über nicht dargestellte Zuführleitungen ein Luftstrom durch die Düse 20 geblasen. Der Luftstrom ist von der Düse in das Innere der Lackierkabine gerichtet und hält somit Schwebepartikel, wie z.B. Sprühnebel davon ab, an das Fenster in der Lackierkabine zu gelangen.
-
2 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften Düse 20. Die Düse 20 weist einen ringförmigen Grundkörper 21 auf. In dem Grundkörper sind eine innere Verteilerkammer 22 und eine äußere Verteilerkammer 23 vorgesehen, die untereinander durch eine Vielzahl von Schlitzen 24 (siehe 3) fluidtechnisch verbunden sind. Über einen am äußeren Umfang des Grundkörpers 21 ausgebildeten Zuführstutzen 25 wird das Fluid in den Grundkörper eingeleitet und gelangt zunächst in die äußere Verteilerkammer 23. Über die Schlitze 24 gelangt das Fluid in die innere Verteilerkammer 22 und von dort tritt es über einen Düsenaustrittsspalt 26 aus der Düse aus. Der Luftstrom ist symbolisch durch die Pfeile dargestellt.
-
Der Düsenaustrittspalt 26 ist als umlaufender Ringspalt unterbrechungsfrei ausgebildet. Die den Düsenaustrittsspalt 26 formenden Düsenbegrenzungsflächen 27, 28 sind vorzugsweise als konisch nach innen geneigte Flächen ausgebildet. Die Begrenzungsflächen 27, 28 können jeweils eine kegelstumpfförmige Fläche ausbilden. Der Düsenaustrittsspalt 26 ist gegenüber der Mittellängsachse L der Düse nach innen geneigt. Der Winkel a, um welchen die Begrenzungsflächen gegenüber der Mittellängsachse nach innen geneigt sind, liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 30 Grad bis 60 Grad und insbesondere im Bereich von 40 Grad bis 50 Grad. Mit einem entsprechenden Winkel bildet sich beim Betrieb der Düse auch der Fluidkegel aus, welcher die Düse verlässt.
-
Durch die geneigte Ausgestaltung des Düsenaustrittsspalts 26 wird die durch den Spalt geleitete Luft schräg nach innen gelenkt und es ergibt sich eine kegelförmige Luftströmung vor dem Düsenaustritt. Diese bewirkt eine allseitige Abschirmung der Detektionsgrenzfläche bzw. des Fensters 16, welches vorzugsweise unmittelbar am Grundkörper 21 auf der dem Düsenaustrittspalt 26 gegenüberliegenden Seite der Düse 20 angeordnet ist.
-
3 zeigt zur Verdeutlichung des Kammeraufbaus einen Teil der Düse aus 2 in geschnittener Ansicht in perspektivischer Darstellung. Die innere Verteilerkammer 22 und die äußere Verteilerkammer 23 sind durch einen umlaufenden Trennsteg 29 voneinander getrennt. Der Trennsteg ist durch eine Vielzahl von Schlitzen 24 unterbrochen, welche eine fluidische Verbindung zwischen den beiden Kammern herstellen. Die Schlitze 24 sind gleichmäßig entlang des Umfangs des Trennstegs 29 verteilt. Die äußere Verteilerkammer 23 weist ein Kammervolumen auf, dass vorzugsweise mindestens doppelt so groß ist wie das Kammervolumen der inneren Verteilerkammer 22. Hierdurch wird in Kombination mit den Schlitzen eine besonders gleichmäßige Anströmung des Düsenaustrittsspalts 26 erzielt, so dass der Fluidstrom, der aus dem Düsenaustrittsspalt austritt, entlang des Umfangs der Düse im Wesentlichen einheitlich ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lackierkabine
- 10
- Kabinengehäuse
- 12
- Lackiervorrichtung
- 14
- Bilderfassungsvorrichtung
- 16
- Detektionsgrenzfläche
- 20
- ringförmige Düse
- 21
- Grundkörper
- 22, 23
- Verteilerkammern
- 24
- Schlitze
- 25
- Zuführstutzen
- 26
- Düsenaustrittsspalt
- 27, 28
- Düsenbegrenzungsflächen
- 29
- Trennsteg
- AB
- Arbeitsbereich
- B
- Bauteil
- EB
- Erfassungsbereich
- L
- Mittellängsachse der Düse
- α
- Winkel
