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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Lackfehlern an einer Fahrzeugkarosserie in einer Produktionsanlage, bei welchen anlagespezifische Parameter berücksichtigt werden.
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Aus der
DE 103 24 076 A1 ist eine Fördereinrichtung für ein Fluid in einer Lackieranlage bekannt, welche eine Pumpe zur Förderung des Fluids durch eine an die Pumpe angeschlossene Leitung umfasst. Ein Drucksensor ist stromabwärts hinter der Pumpe angeordnet und eingangsseitig mit einer vor der Pumpe positionierten Adaptionseinheit gekoppelt. Die Adaptionseinheit adaptiert ein Übersteuerungsverhalten in Abhängigkeit von dem ermittelten Druck entsprechend der Viskosität des Fluids automatisch.
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Die
DE 195 18 776 A1 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln der Viskosität einer Betriebsflüssigkeit eines Kraftfahrzeug-Antriebaggregates, bei welchem nach dem Abstellen des Antriebsaggregats die Füllstandsänderungsrate der Betriebsflüssigkeit bestimmt und daraus ein Maß für die Viskosität abgeleitet wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Reduzierung von Lackfehlern anzugeben, bei welchem eine realitätsnahe Prüfung der Viskosität von Lacken mit einfachen Mitteln möglich ist.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei dem Eingangs erläuterten Verfahren wird im Applikationsbetrieb einer vorgegebenen Lackierflüssigkeit, die auf die gleiche Fahrzeugkarosserie aufgebracht wird, an mindestens zwei robotergeführten Lackierstationen jeweils eine Viskositätsbestimmung aus einer Messung einer Druckdifferenz und einer Fließgeschwindigkeit durchgeführt, wobei für jede der Messungen eine Verlaufskurve der Viskosität der Lackierflüssigkeit über die Fließgeschwindigkeit erstellt wird, die zur Ermittlung von Lackfehlern untereinander verglichen werden. Dies hat den Vorteil, dass unter den realen Bedingungen des Produktionsprozesses, wie Scherung, Temperatur und ähnlichen, bei kontinuierlicher Überwachung eine rheologische Kurve (Verlaufskurve) über der Zeit automatisiert erstellt wird und aus den ermittelten Viskositätsverläufen automatische Meldungen über auftretende Lackfehler erzeugt werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass alle baugleichen robotergeführte Lackierstationen, die zur gleichen Zeit eine Karosse applizieren, einen vergleichbaren Viskositätsverlauf aufweisen. Ein Material- und/oder Reinigungsaufwand für eine manuelle Viskositätsmessung entfällt. Die Qualität des auf die Fahrzeugkarosse applizierten Lackes wird zuverlässig verbessert.
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Vorteilhafterweise verlaufen mehrere Messtrecken in den robotergeführten Lackierstationen, wobei jede der Messstrecken am Anfang und Ende jeweils einen Drucksensor zur Ermittlung der Druckdifferenz der jeweiligen Messtrecke aufweist und für jede Messstrecke eine Verlaufskurve bestimmt wird. Die Messstrecken können in jeder robotergeführten Lackierstation durch die Einbringung der Drucksensoren an beliebigen Stellen einer Lackversorgungsleitung der robotergeführten Lackierstationen variabel ausgebildet werden, wodurch sich die Messstrecken in den einzelnen Lackierstationen voneinander unterscheiden können. Die Messstrecken werden insbesondere dort appliziert, wo bei einer niedrigen Fließgeschwindigkeit der Lackflüssigkeit eine sich stark ändernde Viskosität erwartet wird.
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In einer Ausgestaltung werden die während des gleichen Applikationsbetriebes der Lackierflüssigkeit an einer Mehrzahl von robotergeführten Lackierstationen eines Typs der Produktionsanlage anhand der Auswertung der Messtrecken ermittelten Verlaufskurven miteinander verglichen und bei Abweichung der Verlaufskurven einer der robotergeführten Lackierstation des Typs 1 von den Verlaufskurven der anderen robotergeführten Lackierstationen des Typs 1 auf einen anlagenspezifischen Fehler der robotergeführten Lackierstation des Typs 1 mit den abweichenden Verlaufskurven geschlossen wird. Es wird davon ausgegangen, dass Qualitätsprobleme in deren lokaler Applikation, wie Lösungsmittel, Lufteinschluss, Pumpenschlupf u.a., zu suchen sind. Dadurch kann unter Nutzung der vorhandenen Produktionsanlagen einfach aus den gemessenen Druckdifferenzen dauerhaft und automatisch auf eine Viskosität der Lackierflüssigkeit geschlossen werden, obwohl sich die Viskosität der Lackierflüssigkeit vom Zirkulieren in einer Ringleitung, über die Befüllung des Zerstäubers, dem Applizieren auf die Fahrzeugkarosserie und dem Zerstäuben in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Beanspruchungen bis zum Vernetzen auf der Fahrzeugkarosserie verändert. Auf manuelle Prüfungen der robotergeführten Lackierstationen kann somit verzichtet werden, wodurch ein Zeit- und Kostenaufwand reduziert wird.
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In einer Alternative werden die für alle Messtrecken an einer vorgegebenen robotergeführten Lackierstation zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ermittelten Verlaufskurven mit zu einem früheren Zeitpunkt für die gleiche robotergeführte Lackierstation ermittelten Verlaufskurven verglichen und bei Abweichung dieser Verlaufskurven voneinander auf einen materialbedingten Lackfehler der Lackierflüssigkeit geschlossen.
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In einer Ausführungsform werden bei Ermittlung gleicher oder ähnlicher Verlaufskurven an allen robotergeführten Lackierstationen zu dem vorbestimmten Zeitpunkt diese Verlaufskurven mit den zu dem früheren Zeitpunkt für alle robotergeführte Lackierstationen ermittelten Verlaufskurven verglichen und bei Abweichung dieser Verlaufskurven voneinander auf einen materialbedingten Lackfehler der Lackierflüssigkeit geschlossen wird. Dies kann für alle robotergeführten Lackierstationen unter den aktuell anliegenden realen Produktionsbedingungen, wie Temperatur, Charge der Lackierflüssigkeit erfolgen, die zur gleichen Zeit dieselbe Fahrzeugkarosserie lackieren. Durch den Ausschluss von Anlagestörungen können den Lieferanten der Lackierflüssigkeit praxisnahe Vorgaben für die in den robotergeführten Lackierstationen erforderlichen Viskositätsfenster gegeben werden.
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In einer Variante werden zur Bestimmung der Verlaufskurven Messtrecken ausgewertet, welche von einer Dosiereinrichtung oder einer Lackverteileinrichtung bis nahe einer an einem Schwenkarm der robotergeführten Lackierstation angeordneten Zerstäubungseinheit verlaufen. Dadurch lassen sich die Messstrecken an die bauliche Gestaltung der einzelnen robotergeführten Lackierstationen anpassen.
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Es ist von Vorteil, wenn zur Bestimmung der Verlaufskurven Messtrecken ausgewertet werden, welche von einer Farbwechselanlage direkt bis nahe der an dem Schwenkarm der robotergeführten Lackierstation angeordneten Zerstäubungseinheit verlaufen. Dies lässt sich bevorzugt in robotergeführten Lackierstationen einsetzen, welche in der Messstrecke keine weiteren, die Viskosität der Lackierflüssigkeit beeinflussenden Werkzeuge, wie beispielsweise Dosiereinheiten, aufweisen.
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In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Viskositätsbestimmung bei einer Zirkulation der Lackierflüssigkeit in einer Ringleitung und/oder beim Befüllen der robotergeführten Lackierstationen und/oder beim Lackieren mit dem befüllten robotergeführten Lackierstationen und/oder bei Vernetzen der Lackflüssigkeit durch die robotergeführten Lackierstationen. Da insbesondere in diesen Applikationseinrichtungen unter Serienbedingungen sich wiederholende multiple Scherungen auftreten, ist es einfach möglich, die gewünschten Viskositätsverläufe zu bestimmen und in einer Auswertung Rückschlüsse auf Veränderungen in der Lackierflüssigkeit oder in den jeweiligen Werkzeugvorrichtungen hinsichtlich Verschleiß und/oder Undichtigkeiten zu ziehen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 eine Prinzipdarstellung für eine indirekte Online-Viskositäts-Bestimmung,
- 3 Ausführungsbeispiele für Verlaufskurven der Viskosität über der Fließgeschwindigkeit einer Lackierflüssigkeit an verschiedenen Lackierstationen.
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In 1 ist eine Prinzipdarstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wie diese als Produktionsanlage im Fahrzeugbau für die Lackierung von Fahrzeugkarossen eingesetzt wird. Solche Produktionsanlagen weisen normalerweise eine Vielzahl von nacheinander angeordneten Werkzeugen auf, die von der zu lackierenden Fahrzeugkarosse durchlaufen werden müssen. Der Übersichtlichkeit halber sind im vorgegebenen Ausführungsbeispiel nur drei Werkzeuge dargestellt, welche als robotergeführte Lackierstationen 1, 3, 5 ausgebildet sind.
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Die robotergeführte Lackierstation 1 ist an eine Ringleitung 7 angeschlossen, in welcher der Lackierstation 1 Farben, Lacke, Härter, PVC u.ä von einer nicht weiter dargestellten zentralen Versorgung zugeführt werden. An die Ringleitung 7 schließt sich ein Farbwechsler 9 für das von der Ringleitung 7 gelieferte Material an, an welchem einerseits ein Farbwechsler-Drucksensor 11 angeordnet ist und andererseits eine Leitung 13 zu einer Kolben- Dosiereinheit 15 führt, welche einen Dosierdrucksensor 17 aufweist. Zwischen dem Farbwechsler-Drucksensor 11 und dem Dosierdrucksensor 17 ist eine erste Messtrecke I zur Bestimmung eines Differenzdruckes P17-P11 ausgebildet. An die Kolben-Dosiereinheit 15 schließt sich eine weitere Leitung 19 an, welche bis zu einem Zerstäuber 21 geführt ist. An dem Zerstäuber 21 ist ein Funktionsblock-Drucksensor 23 positioniert. Zwischen dem Dosierdrucksensor 17 und dem Funktionsblock-Drucksensor 23 erstreckt sich eine weitere Messstrecke II in der Leitung 19, in welcher der Differenzdruck P23-P11 bestimmt wird.
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Die Befüllung der Kolben-Dosiereinheit
15 mit einer Lackierflüssigkeit aus dem Farbwechsler
9 erfolgt mit hoher Geschwindigkeit, wobei nur eine Scherung auftritt, die sich während des Befüllungsprozesses der Kolben-Dosiereinheit
15 nur sehr unwesentlich ändert. Da die Fahrzeugkarosse mit niedrigen Lackmengen appliziert wird, treten in der Messstrecke II Scherungsschwankungen auf, welche durch die Auswertung der Druckschwankungen p
17-p
11 ermittelt werden. Wie aus
2 hervorgeht, ergibt sich aus der Länge I der Messtrecke II und der Geschwindigkeit v der bewegten Lackierflüssigkeit eine Schergeschwindigkeit τ, wobei der zur Aufrechterhaltung der Bewegung der Lackierflüssigkeit ermittelte Druckunterschied p
23-p
11 ermittelt wird, woraus die Viskosität η errechnet wird. Allgemein gilt für jede der noch weiter zu beschreibenden Messtrecken:
wobei i die jeweilige Messtrecke darstellt.
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Bei der robotergeführten Lackierstation 3 ist der von der Ringleitung 7 befüllte Farbwechsler 9 über die Leitung 25 direkt mit einem Zielfarbwechsler vor der Pumpe verbunden. Die Leitung 25 weist keinerlei Unterbrechungen durch andere Werkzeuge auf. Zwischen dem an dem Farbwechsler 9 angeordneten Farbwechlser-Drucksensor 11 und dem Zielfarbwechsler-Drucksensor 23 erstreckt sich in der Leitung 25 die Messstrecke III.
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Im Gegensatz dazu verlaufen in der robotergeführten in zwei Lackierzweige a, b aufgeteilte Lackierstation 5 zwei Messtrecken IV und V, die in jeweils zwei, parallel zueinander verlaufenden Leitungen 27a, 27b ausgebildet sind. Jeder der Lackierzweige 5a und 5b weist einen Farbwechsler 31a, 31b auf, der mit der Ringleitung 39, 41 zur Aufnahme unterschiedlicher Lackierflüssigkeiten bzw. eines Härters verbunden ist. An dem Fahrwechsler 31a, 31b ist ein Farbwechseldrucksensor 33a, 33b angebunden. Mit einem in der Nähe des Farbwechsler 31a, 31b in der jeweiligen Leitung 27a, 27b positionierten Zielfarbwechsler-Drucksensors 35a, 35b wird die Messtrecke IV in der Leitung 27a, 27b gebildet. Die Messtrecke V erstreckt sich in jeder Leitung 27a, 27b von einem Dosierdrucksensor 37a, 37b bis zum Funktionsblockdrucksensor 23a, 23b. Der Lackierzweig 5a wird mit unterschiedlichen Lackierflüssigkeiten und Lackierzweig 5b mit einem jeweils darauf abgestimmten Härter versorgt, die auf dieselbe Fahrzeugkarosse aufgebracht werden. Es handelt sich um einen Zwei-Komponenten-Lack, bestehend aus einem Klarlackstrang (Leitung 27a), der aus der Ringleitung 39 mit Klarlack und einem Härterstrang (Leitung 27b), der aus der Ringleitung 41 mit Härter versorgt wird. Pro Karosse wird immer nur ein Klarlack/Härter-Ringleitungspaar von allen robotergeführten Lackierstationen 5, die gemeinsam eine Karosse beschichten, verwendet.
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Während des Produktionsprozessen durchläuft eine Fahrzeugkarosse nacheinander die beschriebenen robotergeführten Lackierstationen 1, 3, 5 in sogenannten Takten. Pro Takt wird eine Karosse von bis zu vier gleichen Lackierstationen des jeweiligem Typs 1, 3 oder 5 lackiert. Während des jeweiligen Lackiervorganges der Fahrzeugkarosse werden innerhalb vorgegebener Zeiträume mehrfach automatisch für die mit der Lackierflüssigkeit gefüllten Messtrecken II, III, IV, V die jeweiligen Druckdifferenzen pi-pii ermittelt. Gleichzeitig wird die Fließgeschwindigkeit vi der jeweiligen Lackierflüssigkeit bestimmt. Beide werden zur Viskositätsbestimmung ηi in die Gleichung 1 eingebracht. Für jede der Messtrecken II, III, IV, V wird eine Verlaufskurve erstellt, in welcher das Verhalten der Viskosität ηi über der Fließgeschwindigkeit vi in der jeweiligen Messtrecke II, III, IV, V dargestellt wird. Solche Verlaufskurven sind aus 3 ersichtlich.
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Die für die gleiche mit derselben Lackierflüssigkeit lackierten Fahrzeugkarosse werden über alle Messtrecken II, III, IV, V der robotergeführten Lackierstationen 1, 3 ermittelten Verlaufskurven pro Takt miteinander verglichen. Weicht beispielsweise eine der vier robotergeführten Lackierstationen des Typs 1, beispielsweise 1.3, von den Vergleichskurven der anderen robotergeführten Lackierstationen des Typs 1 (also 1.1, 1.2, 1.4) ab, wird davon ausgegangen, dass ein anlagebedingter Fehler in der Lackierstation 1.3 aufgetreten ist. Sind alle Vergleichskurven der Messstrecken II, III, IV, V der anderen robotergeführten Lackierstationen 1, 3 während des Durchlaufes derselben Fahrzeugkarosse jeweils gleich, werden die Verlaufskurven mit zu einem früheren Zeitpunkt aufgenommenen Verlaufskurven für eine andere Fahrzeugkarosse verglichen. Wird hier eine Abweichung in den Vergleichskurven erkannt, muss davon ausgegangen werden, dass ein Qualitätsmangel der Lackierflüssigkeit vorliegt. Der Zulieferer der Lackierflüssigkeit wird informiert und ihm ein Viskosefenster für die Lackierflüssigkeit vorgegeben, so dass Lackfehler auf der Fahrzeugkarosse von vornherein ausgeschlossen werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10324076 A1 [0002]
- DE 19518776 A1 [0003]
