DE19525528A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Auftragen verschiedener Farben auf Oberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Auf­ tragen verschiedener Farben auf Oberflächen mit beliebiger Form und in beliebiger Anordnung, bei dem ein schneller Wech­ sel zwischen den Farben ohne Unterbrechung des Farbauftrages und unter Ausbildung konturierter Farbflächen und/oder Linien sowie unterschiedlicher Schichtdicken möglich ist.

Konturiert meint im Zusammenhang mit der Erfindung, daß die Farbflächen und Linien in Abhängigkeit der Größe der gesamten beschichteten Fläche und vom regelmäßigen Betrachtungsstand­ punkt so aufgetragen werden können, daß sich für den Betrach­ ter jeweils eine scharf erscheinende Abbildung, beispielswei­ se eines Motivs, ergibt.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum automatischen Beschichten von Werkstückoberflächen, wie beispielsweise Ka­ rosserieteilen, mit einer Spritzpistole bekannt. Mit derarti­ gen Vorrichtungen läßt sich jedoch jeweils nur eine Lackfarbe auf die Oberfläche auftragen. Ein Wechsel zwischen unter­ schiedlichen Farben erfordert Umrüstarbeiten.

Ein derartige Vorrichtung geht beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 3822835 hervor. Zwar ist bei dieser Anordnung die Spritzpistole mit einem mit mehreren Farben beaufschlagbaren Farbverteiler verbunden, jedoch er­ fordert jeder Farbwechsel eine Unterbrechung des Farbauftra­ ges und eine Reinigung der Lackierstation mit einem Lösemit­ tel.

Aus der deutschen Patentschrift 3414024 ist ein Beschich­ tungsgerät für Schiffshüllen bekannt, mit dem gewölbte Flächen gleichmäßig und automatisch mit einer Farbe beschich­ tet werden können. Über Abstandsmeßeinrichtungen sowie eine Steuereinrichtung wird ein im wesentlichen konstanter Abstand zwischen dem Beschichtungswerkzeug der Vorrichtung und der zu beschichtenden Fläche bei dessen Auf- und Abwärtsbewegung eingehalten. Auch mit dieser Vorrichtung lassen sich gewölbte Oberflächen nur mit einer Farbe beschichten. Insbesondere ist kein schneller Wechsel zwischen unterschiedlichen Farben mög­ lich.

Aus dem Gebiet der Airbrushtechnik sind bereits Verfahren zum Auftragen verschiedener Farben bekannt. Die deutsche Offenle­ gungsschrift 4320809 beschreibt ein Verfahren, bei dem ohne Unterbrechung des Farbauftrages aus den drei Grundfarben rot, gelb und blau sowie den Farben schwarz und weiß herstellbare Farbmischungen aufgetragen werden können. Die flüssigen Far­ ben werden mittels Pumpen durch separate Schläuche zur Spritzdüse auf Förderhöhe geführt, dort mit Druckluft ge­ mischt und auf die Malfläche gespritzt. Dieses Verfahren läßt jedoch keinen automatischen Farbauftrag zu. Eine Automatisie­ rung käme auch gar nicht in Betracht, da die zur Durchführung des Verfahrens beschriebene Anordnung zwischen unterschiedli­ chen Farben nicht so schnell wechseln kann, wie es zum unter­ brechungslosen automatischen Farbauftrag erforderlich ist, bei dem die Ausbildung konturierter Farbflächen und/oder Li­ nien, d. h. die automatische Erstellung von beispielsweise farbigen Bildern mit beliebigen Motiven möglich ist.

Weiter sind aus der Automobiltechnik Verfahren und Vorrich­ tungen zum automatischen Beschichten von Gegenständen mit ei­ ner Spritzvorrichtung nach einem Programm bekannt, bei dem einige die Oberfläche beschreibende Daten nach dem "Teach In"-Verfahren zuvor in das Programm eingegeben werden. Mit derartigen Verfahren lassen sich jedoch allenfalls unregelmä­ ßige Formen, wie beispielsweise Karosserieteile gleichmäßig berührungslos mit einer Farbe beschichten, jedoch ist mit derartigen Verfahren kein automatisches Auftragen von Bildern und Motiven auf nahezu beliebige Körper möglich. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 42 09 279 verdeutlicht beispielsweise, daß die Programme zur Erfassung der zu beschichtenden Ober­ fläche möglichst einfach strukturiert sind, um diese schnell für unterschiedlich geformte Objekte anpassen zu können. Der­ artige Programme, mit denen automatisch unterschiedliche Ge­ genstände beschichtet werden können, berücksichtigen daher nicht die Einzelheiten der zu beschichtenden Oberfläche. Dies ist für einen Farbauftrag mit nur einer Farbe auch unschäd­ lich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde- erstmals ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich automatisch verschiedene Farben auf Oberflächen mit beliebiger Form und in beliebiger Anordnung aufbringen lassen, bei dem ein schneller Wechsel zwischen den Farben oh­ ne Unterbrechung des Farbauftrages und unter Ausbildung kon­ turierter Farbflächen und/oder Linien möglich ist.

Die Lösung basiert auf dem Gedanken, die zuvor in einer Datei abgespeicherten Farbinformationen zu jedem Bildpunkt auf die ebenfalls erfaßte Oberfläche zu übertragen, wobei es für das erfindungsgemäße Verfahren nicht genügt, lediglich den Ab­ stand des Farbauftragskopfes zur Oberfläche zu steuern, son­ dern seine gesamte Position, d. h. der Abstand, der Anstell­ winkel sowie dessen Lage zur Oberfläche muß ständig kon­ trolliert werden.

Im einzelnen wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß

• - zuvor und/oder während des Farbauftrages die Ober­ fläche mit Sensoren abgetastet wird,
• - die Daten der Oberfläche, insbesondere die Koordina­ ten jedes abgetasteten Punktes gespeichert werden,
• - die aus den Oberflächendaten errechneten Daten über die Lage und Orientierung eines räumlichen Vektors mit vorgegebenen Solldaten für die Position eines Farbauftragskopfes verglichen werden und bei einer vorgegebenen Soll/Ist-Abweichung die Position des Farbauftragskopfes während des Farbauftrags korri­ giert wird und/oder die aus den Oberflächendaten er­ rechneten Daten über die Lage und Orientierung des räumlichen Vektors ausgelesen und in eine definierte Position des Farbauftragskopfs in Bezug zur Ober­ fläche während des Farbauftrags umgesetzt werden
• - und der Farbauftrag mittels eines Farbauftragskopfes durch eine zuvor abgespeicherte Vorlage mit den für die Bildpunkte erforderlichen Farbinformationen ge­ steuert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Auftragen sämtlicher fließfähiger Stoffe, die die Oberfläche eines be­ liebigen Körpers und/oder dessen Eigenschaften selbst verän­ dern (:= Farbe). Es ist nicht auf den Auftrag von Lacken oder dergleichen beschränkt.

Unabhängig vom Leitungsquerschnitt und den Fließeigenschaften der aufzutragenden Farben läßt sich ein Höhenunterschied zwi­ schen den Farbbehältern und dem Farbauftragskopf durch einen entsprechenden Überdruck in jedem Behälter für die Farben ausgleichen. Diese Verfahrensweise erfordert lediglich einen Regelkreis, um den Höhenunterschied zwischen Behälter und Farbauftragskopf zu kompensieren.

Insbesondere in Verbindung mit einem Farbauftragskopf gem. Anspruch 5 folgende ist der Ausgleich des Höhenunterschiedes mittels Überdruck vorteilhaft, da dasselbe gasförmige Druck­ mittel von einem zentralen Verdichter sowohl zum Ausgleich des Höhenunterschieds als auch zum Betrieb des Farbauftrags­ kopfes verwendet wenden kann.

Zur Positionierung des Farbauftragskopfes beim Farbauftrag auf Oberflächen mit beliebiger Form und in beliebiger Anord­ nung ist eine Positioniervorrichtung erforderlich, die den Abstand und den Anstellwinkel des Farbauftragskopfes sowie dessen Lage zur Oberfläche verändern kann. Herkömmliche X, Y, Z Automaten erfüllen diese Aufgabe nicht, da sie den Anstell­ winkel nicht aktiv beeinflussen können. Der für das Verfahren erforderliche schnelle Wechsel zwischen den Farben ohne Un­ terbrechung des Farbauftrages und unter Ausbildung konturier­ ter Farbflächen und/oder Linien ist insbesondere mit einem Farbauftragskopf nach Anspruch 5 ff. möglich.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 4320809 ist ein Farb­ auftragskopf bekannt, der sechs um einen Luftkanal angeord­ nete Farbzuführungskanäle besitzt. Die Farbmenge und -mischung wird bei dem bekannten Farbauftragskopf über die Zu- und Abschaltung sowie Regelung der elektrischen Tauchpumpen in den einzelnen Farbbehältnissen gesteuert. Die sternförmig um das Luftrohr angeordneten Farbzuführungskanäle sind im Mündungsbereich in Richtung des aus dem Luftleitkanal austre­ tenden Luftstrahls abgewinkelt. Der Luftstrahl dient dem Transport der sich aus den unterschiedlichen Farben bei deren Zusammentreffen bildenden Mischfarbe in Richtung der zu be­ schichtenden Oberfläche. Für die Förderung der Farbe vom Be­ hälter zum Farbauftragskopf ist in jedem Fall die elektrische Tauchpumpe im Farbbehälter notwendig, da der Luftstrahl die Farben in die Zuführungsleitungen zurückdrückt.

Bei Verwendung des Farbauftragskopf gem. der Erfindung können die für jede einzelne Farbe erforderlichen Pumpen und die da­ mit verbundenen Maßnahmen zur Konstanthaltung des Druckes im Leitungssystem entfallen, da bei geeigneter Anordnung der Mündungen der Farbzuführungskanäle sowie des Druckmittelka­ nals die Strömungsenergie des austretenden Druckmittels die Farbe aus jedem Farbzuführungskanal nach dem Prinzip der Was­ serstrahlpumpe mitreißt und einen Farbstrahl bildet. Hier­ durch herrschen für sämtliche Farbkomponenten gleiche Ansaug­ verhältnisse, so daß ein Abschalten des Druckmittels gleich­ zeitig eine Beendigung des Farbauftrags zur Folge hat.

Der Bereich des Farbstrahles mit dem kleinsten Querschnitt soll im Folgenden Brennpunkt des Farbstrahles genannt werden und wird durch Mittel zum Fokussieren bzw. Verändern des Farbstrahls erzeugt. In vorteilhafter Ausgestaltung der Er­ findung ist ein solches Mittel zum Fokussieren eine ringför­ mige Öffnung für gasförmige Druckmittel, die die Farbzufüh­ rungskanäle umgibt. Ein solches Fokussiermittel hat den Vor­ teil, daß sowohl die Stabilisierung und Optimierung des Farb­ strahls, das Fördern der Farbe sowie das Fokussieren mit nur einem Medium erfolgt. Sind die Farben elektrostatisch auflad­ bar, kann mindestens eine Spule oder ein anderes Mittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes im Bereich des Farbstrahls den Farbstrahl fokussieren, wobei eine solche Spule auch zusätzlich zu einer ringförmigen Öffnung für gas­ förmige Druckmittel vorgesehen sein kann. Eine Spule oder ein anderes Mittel zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes wäre auch zum Beeinflussen der Farbmenge bei elektrostatisch aufladbaren Farben denkbar. In gewissen Grenzen läßt sich der Brennpunkt des Farbstrahles durch eine in Richtung der Farb­ zuführungskanäle verschiebliche Hülse mit den Merkmalen des Anspruchs 9 verändern. Ohne Verändern des Abstandes oder der Ausrichtung des Farbauftragskopfes zur Oberfläche läßt sich mittels einer solchen Hülse die Breite des Farbauftrages un­ problematisch variieren oder ein absolut gleichmäßiger Farb­ auftrag auf mäßig unebener Oberfläche erzielen. Dies hat den Vorteil, daß ein zusätzliches Schwingen der Positioniervor­ richtung in X-Richtung stark reduziert und die gewünschte Po­ sition des Farbauftragskopfes schneller erreicht wird.

Der Farbstrahl läßt sich durch geeignete Mittel wie bei­ spielsweise magnetische Felder oder Luftablenkdüsen derart beeinflussen, daß beispielsweise die Gravitationsablenkung des Farbstrahls kompensiert wird. Ebenso läßt sich der Farb­ strahl nicht nur bei schwer zugänglichen Stellen durch An­ stellen der Düse und/oder durch ablenkende Kräfte auf die Oberfläche ausrichten.

Auf besonders einfache Art und Weise kann die Farbmenge durch bestrombares piezoelektrisches Material, insbesondere im Mün­ dungsbereich der Farbzuführungskanäle beeinflußt werden. Die Anordnung der Mittel zum Beeinflussen der Farbmenge im klein­ sten Querschnitt der Farbzuführung ermöglicht extrem kurze Verschluß- und damit Reaktionszeiten beim Wechsel der Farbe, was für einen Farbauftrag unter Ausbildung konturierter Farbflächen und/oder Linien von großer Bedeutung ist.

Anstelle der Quarze kommen jedoch auch sämtliche anderen Mit­ tel zum Beeinflussen der Farbmenge in Betracht, mit denen sich ein konstantes Volumen Farbe dem Farbstrahl zuführen läßt. Zu denken ist hier beispielsweise an Dosierpumpen oder piezoelektrische Materialien, die die Farbe fördern und aus­ drücken. Wichtig ist lediglich, daß über ein oder mehrere au­ tomatisch steuerbare, beispielsweise elektrische Signale, ei­ ne definierte Menge Farbe dem Farbstrahl zugeführt wird.

Werden mehrere der erfindungsgemäßen Auftragsköpfe insbeson­ dere in mehreren gegeneinander versetzten Reihen angeordnet, erhält man einen Düsenstock, mit dem auf im wesentlichen gro­ ßen ebenen Flächen nach Art eines Druckers gearbeitet werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren des näheren erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens,

Fig. 2 Eine Stirnansicht eines Farbauftragskopfes,

Fig. 3 Schnitt längs der Linie AA der Fig. 2,

Fig. 4 eine Detailansicht eines Farbzuführungskanals mit Mitteln zum Beeinflussen der Farbmenge sowie

Fig. 5 eine prinzipielle Darstellung des Verfahrensablaufs beim Auftragen der Farben in unterschiedlicher Schichtdicke.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung zur Durchführung des Ver­ fahrens besteht im wesentlichen aus einem Rechner (1), einem Farbauftragskopf (4), einer zu beschichtenden Fläche (11) so­ wie einem Druckbehälter (26), der weitere Behältnisse (14, 15, 16, 17, 18 sowie 19) für die Farben rot, gelb, blau, schwarz und weiß sowie für ein Lösungsmittel aufnimmt. Des weiteren umfaßt die Anordnung eine mit dem Rechner (1) kommu­ nizierende Treiberelektronik (2), die die erforderlichen elektrischen Signale für eine Positioniervorrichtung (5, 6, 7, 34) sowie die Information für die Ansteuerung des Farbauf­ tragskopfes empfängt und in elektrische Signale umsetzt. Der Rechner (1) kann abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach Funktionen getrennt in einen oder mehrere Haupt- und einen oder mehrere Nebenrechner aufgeteilt sein, die untereinander beispielsweise über Datenfunkstrecken verbunden sind. Des weiteren nimmt die Treiberelektronik (2) die erforderlichen Daten bei der Oberflächenerkennung und wichtiger Messungen, wie Druck, Abstandsmessung, etc. auf und gibt sie an den Rechner weiter. Die Treiberelektronik kann, um den Rechner (1) nicht während des Auftragsprozesses zu blockieren auch einen eigenen Speicher und die dafür erforderliche Elektro­ nik, bzw. sogar einen integrierten Rechner aufweisen. Dies bietet auch bei der Oberflächenaufnahme den Vorteil der Unab­ hängigkeit vom Rechner (1).

Mit einer Sensoreinheit (8, 9) bestehend aus einem Sender (8) sowie einem Empfänger (9) wird zuvor und/oder während des Farbauftrages die zu beschichtende Oberfläche (11) abge­ tastet.

Ferner umfaßt die erfindungsgemäße Anordnung eine Reinigungs­ einheit, bestehend aus einem Reinigungskopf (12), dem Lö­ sungsmittelbehälter (19), verschiedenen Leitungen und Spül- und Reinigungsventilen (29, 31) sowie einem Spülbehälter (30).

Der insgesamt mit (4) bezeichnete Auftragskopf dient dem Mi­ schen und Auftragen der Farben, die aus Grundfarben, die für die Herstellung der gewünschten Farben geeignet sind (im Bei­ spiel: rot, gelb und blau; vgl. Behältnisse 14, 15, 16) und den Zusätzen schwarz und weiß (vgl. Behältnisse 17, 18) ge­ mischt werden.

Eine veränderliche Fokussiereinrichtung (3), die einen Druck­ lufthüllstrahl um den Farbstrahl (27) erzeugt, fokussiert den Farbstrahl (27) auf den Bildpunkt (10) auf der Oberfläche (11).

Ein Abtasten der Oberfläche (11) während des Farbauftrages kommt insbesondere bei Oberflächen mit einer schwachen Struk­ tur in Frage. Die Oberfläche wird fortlaufend durch die be­ rührungslosen Sensoren (8, 9) abgetastet und die erfaßten Da­ ten werden an den Rechner (1) weitergeleitet, der den Farb­ strahl laufend den Erfordernissen der Oberfläche sowie der aufzutragenden Vorlage anpaßt, indem er entweder den Druck­ lufthüllstrahl mittels der Fokussiereinrichtung (3) verändert oder über die Positioniervorrichtung (5, 6, 7, 34) die Posi­ tion des Farbauftragskopfes korrigiert sowie die einzelnen Farbmengen für den Farbstrahl steuert. Vorzugsweise genießt die Veränderung des Hüllstrahles Priorität vor der Korrektur über die Positioniervorrichtung, da beim Fokussieren ein Aus­ schwingen der Positioniervorrichtung entfällt.

Oberflächen mit ausgeprägter Struktur werden vorzugsweise zu­ vor abgetastet und die gewonnenen Daten in einen Speicher des Rechners (1) eingelesen.

Aus den zuvor und/oder während des Farbauftrages eingelesenen Daten läßt sich mit Hilfe geeigneter, an sich bekannter ma­ thematischer Funktionen die Tangentialebene zu jedem erfaßten Punkt und damit der Normalenvektor ermitteln, der regelmäßig dem Anstellwinkel des Auftragskopfes (4) zur Beschichtung der Oberfläche (11) in diesem Punkt entspricht, so daß der Farb­ strahl (27) stets senkrecht auftrifft. Die Stellmotoren (7, 34) der Positioniervorrichtung richten den Farbauftragskopf (4) aus, während eine Achsenpositionierung (5) die Lage des gesamten Auftragskopfes (4) zur Oberfläche (11) verändert. Eine die erforderlichen Bewegungen in X-, Y-, Z- Richtung er­ möglichende Achsenpositionierung kann beispielsweise der US-Patentschrift 5,266,115 entnommen werden.

Bei sehr großen zu beschichtenden Oberflächen (11) kann es vorteilhaft sein, anstelle einer Achsenpositionierung einen beispielsweise über Seile oder Schienen geführten Rahmen vor­ zusehen, der den Arbeitsbereich eines raumbeweglichen Armes segmentweise versetzt.

Ein Verdichter (13) erzeugt den erforderlichen Druck im Druckbehälter (26), um den Höhenunterschied zwischen dem Auf­ tragskopf (4) und den Behältnissen für die unterschiedlichen Farben (14, 15, 16, 17, 18) auszugleichen. Die erforderliche Druckluftmenge wird über den aus einem Manometer (22), der Treiberelektronik (2), dem Rechner (1) sowie dem Druckluft- Steuerventil (33) bestehendem Regelkreis geregelt.

Weiter erzeugt der Verdichter (13) die erforderliche Druck­ luft für den Farbauftragskopf. Die notwendige Druckluftmenge wird über das Druckluft-Steuerventil (33) bestimmt. Die Druckluft verzweigt sich am Farbauftragskopf (4) über ein Druckmittel-Steuerventil (35) in einen Teilstrom für die Fo­ kussiereinrichtung (3) sowie über ein weiteres Druckmittel- Steuerventil (36) in einen weiteren Teilstrom zur Stabilisie­ rung und Förderung des Farbstrahls (27).

Der Farbauftragskopf (4) und dessen Zuleitung können grund­ sätzlich im Gegen- oder Gleichstrom gereinigt werden.

Für die Gegenstromreinigung wird der Auftragskopf (4) an den Reinigungskopf (12) angekuppelt. Durch Schließen des Druck- Ausgleichsventils (21) sowie der Betriebsventile (28) und Öffnen der Spülventile (29) wird das Lösungsmittel (19) auf­ grund des im Behälter (26) herrschenden Überdrucks durch den Reinigungskopf (12), den Auftragskopf (4) und dessen Zulei­ tung in den Spülbehälter (30) gedrückt. Wird die Reinigung vor oder nach dem Farbauftrag durchgeführt, kann der Spülbe­ hälter (30) auch in dem Druckbehälter (26) aufgestellt wer­ den, so daß das Lösungsmittel nicht über die Spülventile (29), sondern unmittelbar über die Betriebsventile (28) in den Spülbehälter (30) gelangt. Dann ist es allerdings erfor­ derlich, den linken Teil des Druckbehälters (26), in dem der Spülbehälter (30) steht, über das Druck-Ablaß-Ventil (20) zu öffnen.

Für die Gleichstromreinigung ist indes der Reinigungskopf (12) nicht erforderlich. Die Zuleitungen für die Farben aus den Behältnissen (14, 15, 16, sowie die Zusätze 17, 18) wer­ den herausgezogen und in den Lösungsmittelbehälter (19) ge­ taucht. Ein etwa vorhandenes Reinigungsventil (31) sowie das Druckablaßventil (20) wird geschlossen, während das Druck- Ausgleichsventil (21) geöffnet bleibt. In dem Druckbehälter (26) stellt sich aufgrund des arbeitenden Verdichters (13) ein Überdruck ein, so daß das Lösungsmittel (19) durch die Zuleitungen in den Auftragskopf (4) gelangt und von dort aus direkt in den Spülbehälter (30).

Durch die Anordnung gem. Fig. 1 ist es erfindungsgemäß mög­ lich, auf Oberflächen mit beliebiger Form und in beliebiger Anordnung Farben, insbesondere auch in unterschiedlichen Schichtdicken, aufzubringen und ohne Unterbrechung des Farb­ auftrages und unter Ausbildung konturierter Farbflächen und/oder Linien beliebige Motive, wie sie beispielsweise in einem Speicher des Rechners (1) abgespeichert sind, automa­ tisch aufzutragen.

Der im Zusammenhang mit einer solchen Anordnung vorzugsweise zu verwendende Farbauftragskopf (4) ergibt sich in seinen Einzelheiten aus den Fig. 2, 3 und 4. Dieser Farbauftrags­ kopf ermöglicht die Mischung beliebiger Farben aus den drei Grundfarben sowie den Zusätzen schwarz und weiß sowie einen außerordentlich schnellen Wechsel zwischen den Farben ohne Unterbrechung des Farbauftrages.

Im einzelnen besteht der Farbauftragskopf (4) aus einem Grundkörper (43) mit konzentrisch um einen inneren Luftleit­ kanal (45) angeordneten Farbzuführungskanälen (46), die ein ringförmiger äußerer Luftleitkanal (44) für Druckluft umgibt.

Eine in Richtung der Farbzuführungskanäle (46) verschiebliche Hülse (49) ummantelt den Grundkörper (43) unter Ausbildung eines Ringraumes (42) für Druckluft. Der Ringraum (42) mündet stirnseitig in einen ringförmigen, die Öffnungen der Farbaus­ trittskanäle (46) umgebenden Ringspalt (47), der im gezeigten Ausführungsbeispiel aufgrund der Lage der Hülse zum Grundkör­ per verschlossen ist. Wird allerdings die Hülse (49) nach rechts verschoben, wird der Ringspalt (47) des Ringraumes freigegeben.

Die verschiebliche Hülse (49) sowie der Luftleitkanal (44) bilden die Fokussiereinrichtung für die aus den Farbkanälen (46) austretenden einzelnen Farbstrahlen.

Die Hülse (49) wird gegenüber dem Grundkörper (43) mittels einem in Fig. 3 nicht dargestellten Antriebsmittel, wie bei­ spielsweise einen elektrischen Motor, über ein Antriebsrad (40) verstellt.

Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich, läßt sich der freie Querschnitt jedes einzelnen Farbzuführungskanals (46) durch jeweils einen individuell, insbesondere über die Treiberkarte (2) ansteuerbaren bestrombaren Quarz (53) verändern, so daß ohne die Gefahr eines Nachlaufens der Farbe mit außerordent­ lich kurzen Reaktionszeiten die Farbzufuhr jedes Farbzufüh­ rungskanals (46) bis auf den Wert 0 reduziert werden kann.

Diese stufenlose Veränderung der Farbmenge erlaubt sowohl den allmählichen Übergang von einer zur anderen Farbe während des kontinuierlichen Farbauftrags, als auch einen sofortigen Wechsel zwischen unterschiedlichen Farben durch Zu- und Ab­ schalten einzelner Farbkanäle. Infolgedessen ist es mit dem erfindungsgemäßen Farbauftragskopf möglich, ohne Unterbre­ chung des Farbauftrages Motive zu zeichnen.

Der durch die Luftkanäle (44) und (45) an deren Mündung aus­ strömende Luftstrom fördert die aus den Farbkanälen (46) aus­ tretende Farbe nach dem Wasserstrahlprinzip. Wie insbesondere im Zusammenhang mit Fig. 1 erkennbar, kann durch Regulierung des Luftstroms über das Ventil (36) die Strömung des Farbstrahls gesteuert werden. Der aus dem Ringspalt (47) so­ wie dem Luftleitkanal (44) austretende Hüllstrahl fokussiert die verschiedenen Farbstrahlen, wobei der in Fig. 1 auf der Oberfläche 11 liegende Brennpunkt des Farbstrahl (27) mittels der verschieblichen Hülse (49) verlagert werden kann, ohne den Farbauftragskopf (4) selbst bewegen zu müssen.

Das Auftragen der Farbe in unterschiedlicher Schichtdicke ist beispielsweise dann von Bedeutung, wenn eine strukturierte Oberfläche als Vorlage dient und auf die Oberfläche mit be­ liebiger Form und Anordnung aufgebracht werden soll (Fig. 5a), b), c)). Beispielsweise müssen zunächst die Oberflächen­ daten der strukturierten Oberfläche (54) erfaßt und als Vor­ lage abgespeichert werden (Fig. 5a)). Anschließend werden die Daten der zu beschichtenden Oberfläche (55) erfaßt, auf die die Vorlage aufgebracht werden soll. Hat diese Oberfläche eine unregelmäßige Form wie in Fig. 5b) gezeigt, wird sie zunächst bis zu ihrem höchsten Punkt (56) aufgefüllt. In der durch das Auffüllen gebildeten Ebene (57) liegt dann auch der niedrigste Punkt (58) der zu übertragenden strukturierten Oberfläche (54) (Fig. 5c)). Die erforderliche Schichtdicke erzeugt der Farbauftragskopf in mehreren Schritten, deren Schrittweite (59) von den Eigenschaften der Farbe (Beschichtungswerkstoff) abhängt.

Claims (12)

1. Verfahren zum automatischen Auftragen verschiedener Far­ ben auf Oberflächen (11) mit beliebiger Form und in be­ liebiger Anordnung, bei dem ein schneller Wechsel zwischen den Farben (14, 15, 16, 17, 18) ohne Unterbrech­ ung des Farbauftrages und unter Ausbildung konturierter Farbflächen und/oder Linien sowie unterschiedlicher Schichtdicken möglich ist, bei dem

• - zuvor und/oder während des Farbauftrages die Oberflä­ che (11), insbesondere mit Sensoren (8, 9) erfaßt wird,
• - die Daten der Oberfläche (11), insbesondere die Koor­ dinaten jedes erfaßten Punktes gespeichert werden,
• - die aus den Oberflächendaten errechneten Daten über die Lage und Orientierung eines räumlichen Vektors zu den jeweiligen Oberflächendaten mit vorgegebenen Solldaten für die Position eines Farbauftragskopfes (4) verglichen werden und bei einer vorgegebenen Soll/Ist-Abweichung die Position des Farbauftrags­ kopfes (4) während des Farbauftrags korrigiert wird und/oder die aus den Oberflächendaten errechneten Da­ ten über die Lage und Orientierung des räumlichen Vektors zu den jeweiligen Oberflächendaten ausgelesen und in eine definierte Position des Farbauftragskopfs (4) in Bezug zur Oberfläche (11) während des Farbauf­ trags umgesetzt werden
• - und der Farbauftrag mittels des Farbauftragskopfes (4) durch eine zuvor abgespeicherte Vorlage mit den für die Bildpunkte erforderlichen Informationen zur Farbe und/oder Schichtdicke gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche optoelektronisch abgetastet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Farben (14, 15, 16, 17, 18) dem Farbauftragskopf (4) aus einem Behälter (26) über Zuleitungen zugeführt werden und eine aus einem Höhenunterschied zwischen Be­ hälter (26) und Farbauftragskopf (4) resultierende Druckdifferenz durch einen entsprechenden Überdruck im Behälter (26) ausgeglichen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Farbauftragskopf (4) mittels einer Po­ sitioniervorrichtung (5, 6, 7, 34) zur Oberfläche ausge­ richtet wird, die den Abstand und/oder den Anstellwinkel des Farbauftragskopfes (4) sowie dessen Lage (=: Positi­ on) zur Oberfläche (11) verändert.

5. Farbauftragskopf (4) mit einem Kanäle (44, 45) aufweisen­ den Grundkörper (43), insbesondere zum Auftragen ver­ schiedener Farben nach dem Verfahren gemäß der Ansprüche 1-4, bei dem ein schneller Wechsel zwischen den Farben ohne Unterbrechung des Farbauftrages und unter Ausbildung konturierter Farbflächen und/oder Linien möglich ist,

• - mit mindestens zwei konzentrisch um mindestens einen und/oder innerhalb mindestens einem ringförmigen Ka­ nal (44, 45) für gasförmige Druckmittel angeordneten Farbzuführungskanälen (46), wobei die Mündungen der Farbzuführungskanäle sowie jedes Druckmittelkanals (44, 45) so angeordnet sind, daß mit Hilfe der Strö­ mungsenergie des Druckmittels die Farbe aus jedem Farbzuführungskanal (46) gefördert und ein Farbstrahl gebildet wird,
• - mit vorzugsweise in dem Farbauftragskopf (4) angeord­ neten Mitteln (53) zum Beeinflussen der Farbmenge,
• - sowie Mitteln zum Fokussieren des Farbstrahls (44, 47, 49).

6. Farbauftragskopf (4) nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß den freien Querschnitt der Farbzuführungs­ kanäle veränderndes, die Farbmenge beeinflussendes piezoelektrisches Material in den Farbzuführungskanälen (46), vorzugsweise im Bereich der Mündungen, angeordnet ist.

7. Farbauftragskopf (4) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein vorzugsweise ringförmiger Kanal (44) für gasförmige Druckmittel die Farbzuführungskanäle (46) umgibt.

8. Farbauftragskopf (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Farbaus­ trittskanäle mindestens eine Spule angeordnet ist.

9. Farbauftragskopf (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Richtung der Farbzu­ führungskanäle (46) verschiebliche Hülse (49) den Grund­ körper (43) unter Ausbildung eines Ringraumes für gasför­ mige Druckmittel ummantelt und der Ringraum stirnseitig in einer ringförmigen, die Öffnungen der Farbaustritts­ kanäle sowie des Druckmittelkanals umgebenden Austritts­ öffnung (47) mündet.

10. Farbauftragskopf (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hülse (49) gegen den Grundkörper (43) und/oder die Hülse (49) gegen den Grundkörper (43) verschieben läßt.

11. Farbauftragskopf (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Messen der Farb- und Mischmenge sowie Mittel zum Beeinflussen der Mischungsintensität des Farbstrahls vorgesehen sind.

12. Düsenstock, gekennzeichnet durch eine Anordnung mehrerer Farbauftragsköpfe nach einem der Ansprüche 5 bis 11, ins­ besondere mit mehreren gegeneinander versetzten Reihen von Farbauftragsköpfen.