DE19637730C1 - Verfahren zum automatischen Beschichten von Werkstücken - Google Patents
Verfahren zum automatischen Beschichten von WerkstückenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen
Beschichten von Werkstücken insbesondere wie z. B. Kraftfahrzeugkarossen
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Großserienbeschichtung von Kraftfahrzeugkarossen ist es
bekannt, die Karossen auf einem Förderer in einer Sprühkabine
an beispielsweise je drei oder vier auf beiden Seiten mit
gegenseitigen Abständen längs der Förderrichtung verteilten
Seitenmaschinen mit je einem Zerstäuber vorbeizuführen. Diese
Beschichtungsvorrichtungen führen vertikale Auf- und Ab
bewegungen mit einstellbarer Oszillationsfrequenz aus und
erzeugen hierbei mehr oder weniger sinus- oder zickzackförmige
Lackbahnen auf den Seitenflächen der Karossen. Die Hubbereiche
der einzelnen Seitenmaschinen liegen in unterschiedlichen
Höhen, so daß die einzelnen Beschichtungsvorrichtungen jeweils
andere, aneinander angrenzende vertikale Bereiche der Seiten
fläche der Karossen beschichten.
Eine qualitativ einwandfreie Beschichtung ist bei einer der
artigen Anlage nur möglich, wenn die Oszillationsfrequenz
(Doppelhubzahl) aller die eine Seite einer Karosse beschichten
den Zerstäuber übereinstimmt. Wenn bei asynchronen Bewegungen
die Scheitelpunkte der aufgetragenen zickzackförmigen Lack
bahnen der verschiedenen vertikalen Ebenen an längs der Förder
richtung unterschiedlichen Stellen der Karosse liegen oder
auseinanderdriften, ist keine optimal gleichmäßige vertikale
Überlappung möglich.
Die deshalb erforderliche Bewegungssynchronisation wurde bisher
durch mechanische Kopplung der verschiedenen Seitenmaschinen
erreicht, die mit einer in Abhängigkeit von den gegenseitigen
Abständen der Zerstäuber und von der Fördergeschwindigkeit
eingestellten Oszillationsfrequenz gemeinsam auf- und abbewegt
wurden. Damit läßt sich zwar eine gute Überlappung erreichen
doch können die Hubbereiche der einzelnen Zerstäuber nicht
variiert werden, da sich die verschiedenen Zerstäuber bei
gegebener Oszillationsfrequenz und unterschiedlichem Hubbereich
entsprechend unterschiedlich schnell bewegen müßten.
Es ist auch schon versucht worden, mit nicht gekoppelten frei
programmierbaren Seitenmaschinen für die verschiedenen Ebenen
zu arbeiten (DE 43 39 748 A1). Wenn man aber den Hubbereich und die Hubgeschwin
digkeit bzw. Oszillationsfrequenz der verschiedenen Zerstäuber
frei wählt, ergibt sich keine synchrone Bewegung, sondern eine
rein zufällige Lage der aufgetragenen zickzackförmigen Lack
bahnen relativ zueinander mit der Folge ständig wechselnder
Über- bzw. Unterbeschichtungen einzelner Stellen der Karossen.
Im übrigen war die Programmierung der Anlage bisher mühsam und
aufwendig, wenn wenigstens annähernd befriedigende Ergebnisse
erreicht werden sollten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu
geben, mit dem bei möglichst einfacher bedienungsfreundlicher
Eingabe der erforderlichen Steuerparameter Bewegungssynchronisation und eine Beschichtung
mit optimaler Überlappung der verschiedenen Beschichtungs
materialbahnen erreichbar sind.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren
gelöst.
Vorzugsweise wird nur ein einer gewünschten Breite der aufge
tragenen Bahnen entsprechender Steuerbefehl eingegeben, aus dem
der Steuerrechner unter Berücksichtigung der Fördergeschwindig
keit die für diese Breite erforderliche Oszillationsfrequenz
errechnet.
Die Steuerbefehle für die Oszillationsfrequenz und für die
Position der Auftreffpunkte (oder für die Anfangspunkte der
Bahnen) können beispielsweise als extern ermittelte numerische
Werte in den Steuerrechner eingegeben werden. Vorzugsweise
erfolgt die Programmierung aber unter Verwendung eines mit dem
Steuerrechner verbundenen Bildschirms, auf dem die zu beschich
tende Fläche des Werkstücks und den zu erzeugenden Bahnen ent
sprechende Bewegungskurven der Beschichtungsvorrichtungen sowie
ihre durch den weiteren Steuerbefehl bewirkten Längsverschie
bungen dargestellt werden.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren ist keine mechanische
Kopplung der Beschichtungsvorrichtungen erforderlich, und die
Bewegungen der einzelnen Zerstäuber od. dgl. können nach Wahl
der gewünschten Spritzstrahl- oder Bahnbreite und der hieraus
resultierenden Oszillationsfrequenz im übrigen frei pro
grammiert werden, insbesondere auch hinsichtlich der Hub
bereiche der einzelnen Zerstäuber. Die erforderliche Bewegungs
synchronisation ist für die Bedienungsperson außerordentlich
einfach, außer der gewünschten Beschichtungsbreite muß er nur
noch den Startpunkt, also die Relativpositionen der Beschich
tungsbahnen längs der Förderrichtung eingeben, was auf dem
Bildschirm durch Horizontalverschiebung der einzelnen dar
gestellten Zickzackkurven erfolgt. Andere Parameter müssen im
Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren nicht mehr berücksich
tigt werden. Insbesondere spielen die gegenseitigen Abstände
der Beschichtungsvorrichtungen keine Rolle mehr, da ihnen durch
die Verschiebung der aufzutragenden Bahnen längs der Förder
richtung und entsprechende Einschaltpunkte der Zerstäuber
od. dgl. automatisch Rechnung getragen ist. Auch muß bei der
Programmierung der Bewegungen nicht mehr die Fördergeschwin
digkeit berücksichtigt werden. Ändert sich die Fördergeschwin
digkeit, so kann eine Anpassung sonstiger Beschichtungspara
meter erforderlich sein; die Bewegungen der Beschichtungsvor
richtungen relativ zum Werkstück bleiben dagegen gleich.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung am Beispiel einer
Beschichtungsanlage für Kraftfahrzeugkarossen erläutert, eignet
sich aber ebenso für beliebige sonstige Beschichtungssysteme.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine an sich aus der Praxis bekannte Lackierstation,
für die das beschriebene Verfahren angewendet werden
kann; und
Fig. 2 die schematische Darstellung der Seitenfläche einer
Karosse und die Auftragungskurven der auf ihr aufzu
tragenden Lackbahnen auf dem Bildschirm eines Steuer
rechners.
Die Lackierstation gemäß Fig. 1 enthält zu beiden Seiten eines
nicht genauer dargestellten Förderers 1 für ebenfalls nicht
dargestellte Karossen jeweils drei Seitenmaschinen 2 mit
jeweils einem Rotationszerstäuber 3. Die Zerstäuber 3 führen im
Betrieb längs vertikaler Führungen jeweils zyklische Auf- und
Abbewegungen aus, und zwar jeweils in einem eigenen Hubbereich,
wie in Fig. 1 durch unterschiedliche vertikale Mittelstellungen
angedeutet ist. Bei 4 ist ein Steuerpult für die Anlage
erkennbar, zu dem ein Steuerrechner mit einem Bildschirm
gehört. Die Beschichtungsanlage ist in bekannter Weise
programmgesteuert (vorzugsweise nach Art einer Lackieroboter
bahnsteuerung, die eine Kontur bandsynchron abfahren kann).
Wenn im Betrieb eine Karosse von links kommend an den Zer
stäubern 3 vorbeibewegt wird, beginnt zunächst der in der
Zeichnung linke Zerstäuber 3 aufgrund seiner Auf- und Ab
bewegung mit der Erzeugung einer etwa zickzackförmigen Lackbahn
auf dem vertikal untersten Bereich der Seitenfläche der
Karosse. Sobald die Karosse den mittleren Zerstäuber erreicht,
beginnt dieser mit der Erzeugung einer ähnlichen Lackbahn auf
einem vertikal mittleren Karossenbereich. Ähnlich wird von dem
rechten Zerstäuber 3 zu gegebener Zeit eine Lackbahn im
obersten Flächenbereich der Karosse erzeugt. Nach Passieren der
Karosse wird das Sprühorgan der Zerstäuber jeweils abge
schaltet.
Wie schon erwähnt wurde, sollen die z. B. oberen Scheitelpunkte
der von den verschiedenen Beschichtungsvorrichtungen aufge
tragenen Bahnen stets an in Förderrichtung übereinstimmenden
Stellen des Werkstücks liegen, hier also auf der Karosse
vertikal genau übereinander. Zur Erfüllung dieser Bedingung
gibt die Bedienungsperson zunächst eine für alle Zerstäuber
wenigstens einer Seite (in der Regel beider Seiten) gültige
gewünschte Spritzstrahlbreite in den Steuerrechner ein, der
hieraus selbsttätig die dafür erforderliche Oszillations
frequenz (Hubzahl) f der Zerstäuber errechnet, und zwar unter
Berücksichtigung der gegebenen oder gemessenen Fördergeschwin
digkeit v nach der Formel
f = v/B,
wobei B die Spritzstrahlbreite ist. Bei einem praktisch
realisierten Beispiel ergibt sich bei v = 5,4 m/min und
B = 0,3 m eine Vertikaloszillationsfrequenz von
18 Doppelhüben/min.
Die gewünschte Bahn- oder Spritzstrahlbreite wird entsprechend
den jeweiligen sonstigen Anlagenbedingungen ermittelt, ins
besondere in Abhängigkeit von der Nennfördergeschwindigkeit und
den Zerstäuberabständen. Nach einer bestimmten, hier nicht
interessierenden linearen Beziehung, deren Steilheit vom
Zerstäuberabstand abhängt, sinkt die optimale Spritzstrahl
breite (d. h. steigt die Vertikaloszillationsfrequenz) mit
steigender Fördergeschwindigkeit.
Wie schon erwähnt wurde, müssen nicht nur die Bewegungen der
Seitenmaschinen miteinander synchronisiert sein, also mit
gleicher Oszillationsfrequenz erfolgen, sondern bei ver
schiedenen vertikal aneinander angrenzenden Beschichtungs
bereichen auf der Karosse sollen die Bewegungen auch mit
synchronisierten Scheitelpunkten, d. h. phasengleich erfolgen.
Dies läßt sich am besten durch Darstellung der sich tatsächlich
ergebenden Beschichtungskurven auf einem mit dem Steuerrechner
verbundenen Bildschirm bewirken. In Fig. 2 ist hierfür ein
Beispiel gezeigt, bei dem abweichend von Fig. 1 vier in
vertikal übereinanderliegenden Hubebenen arbeitende Beschich
tungsvorrichtungen vorausgesetzt sind.
Die Darstellung enthält den Seitenumriß 10 der zu beschichten
den Karosse, dem die vier sich tatsächlich auf der Karosse
ergebenden Beschichtungskurven 11, 12, 13 und 14 der betreffen
den Zerstäuber genau maßstabgetreu überlagert sind. Die Hub
größe zwischen den Scheitelpunkten der einzelnen Kurven kann
unterschiedlich sein und ist durch Eingabe entsprechender
Befehle beliebig ebenso einstellbar wie die Vertikalpositionen
der jeweiligen Kurven und somit der auf zutragenden Lackbahnen
als Ganzes. Bei gleicher Oszillationsfrequenz, aber unter
schiedlicher Hubgröße verschiedener Zerstäuber müssen deren
Bewegungsgeschwindigkeiten offensichtlich entsprechend unter
schiedlich sein.
Aufgrund der Eingabe der gewünschten, in der oben erläuterten
Weise bestimmten Spritzstrahlbreite haben die dargestellten
Kurven automatisch dieselbe Oszillationsfrequenz. In der Regel
sind aber die Scheitelpunkte der verschiedenen Kurven aufgrund
der sonstigen Anlagenprogrammierung zunächst in zufälliger
Weise gegeneinander phasenverschoben. Um diesem Mangel abzu
helfen, muß die Bedienungsperson lediglich durch entsprechende
steuerbefehle, die z. B. die Einschaltzeiten der Zerstäuber
steuern können, die sich auf dem Bildschirm zeigenden Kurven so
nach links oder rechts verschieben, daß die gewünschte Über
einstimmung erreicht wird. Entsprechendes gilt für den Fall,
daß aus irgendwelchen Gründen andere Phasenbeziehungen
gewünscht werden.
Bei der Festlegung der Anfangspunkte der Kurven, die in der
Regel an einem der Scheitelpunkte beginnen, kann es zur Berück
sichtigung der Kontur des Werkstücks wie z. B. der Neigung eines
Karossenteils zweckmäßiger sein, wenn am einen statt am anderen
Scheitelpunkt begonnen wird. Deshalb besteht die Möglichkeit
einer Umschaltung zwischen diesen beiden Alternativen durch
Eingabe eines Steuersignals.
Abweichend von dem anhand von Fig. 2 erläuterten Beispiel kann
es in Sonderfällen auch erforderlich sein, ein Werkstück mit
zwei längs der Förderrichtung aufeinanderfolgenden Beschich
tungsvorrichtungen im selben Werkstückbereich zu beschichten.
In diesem Fall ist es sinnvoll, wenn die z. B. oberen Scheitel
punkte der beiden einander überlappenden Bahnen nicht gleich
phasig, sondern phasenverschoben sind, so daß bei gleicher
Oszillationsfrequenz z. B. die oberen Scheitelpunkte der einen
Bahn in der Mitte zwischen den oberen Scheitelpunkten der
anderen Bahn liegen. Ggf. können die Scheitelpunkte einer in
einem anderen Flächenbereich des Werkstücks liegenden dritten
Bahn mit einer der beiden anderen Bahnen phasengleich sein oder
beliebig phasenverschoben sein. All dies läßt sich durch die
anhand von Fig. 2 beschriebene Methode unschwer erreichen.
Claims (7)
1. Verfahren zum automatischen Beschichten von Werkstücken
insbesondere Kraftfahrzeugkarossen, die serienweise von einer
Fördereinrichtung an mindestens zwei längs der Förder
richtung hintereinander angeordneten Beschichtungsvor
richtungen vorbeigeführt werden, welche unter Steuerung
durch einen elektronischen Steuerrechner jeweils mit einer
einstellbaren Oszillationsfrequenz zwischen zwei Endpunkten
quer oder vertikal bezüglich der Förderrichtung hin- und
herbewegt werden und hierbei einander überlappende Bahnen
des Beschichtungsmaterials mit einstellbarer Breite auf das
sich an ihnen vorbeibewegende Werkstück auftragen, dadurch
gekennzeichnet,
daß dem Steuerrechner ein die Größe einer gewünschten Oszillationsfrequenz entsprechender Steuerbefehl eingegeben wird und der Steuerrechner die Oszillationsfrequenz der Beschichtungsvorrichtungen auf diese Größe einstellt,
und daß ein weiterer Steuerbefehl eingegeben wird, durch den der Steuerrechner die Auftreffpunkte des Beschichtungs materials mindestens einer der Beschichtungsvorrichtungen in bezug auf die Auftreffpunkte mindestens einer anderen Beschichtungsvorrichtung längs der Förderrichtung verschiebt.
daß dem Steuerrechner ein die Größe einer gewünschten Oszillationsfrequenz entsprechender Steuerbefehl eingegeben wird und der Steuerrechner die Oszillationsfrequenz der Beschichtungsvorrichtungen auf diese Größe einstellt,
und daß ein weiterer Steuerbefehl eingegeben wird, durch den der Steuerrechner die Auftreffpunkte des Beschichtungs materials mindestens einer der Beschichtungsvorrichtungen in bezug auf die Auftreffpunkte mindestens einer anderen Beschichtungsvorrichtung längs der Förderrichtung verschiebt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
eine Steuerbefehl einer gewünschten Breite der aufge
tragenen Bahnen entspricht und der Steuerrechner hieraus
unter Berücksichtigung der Fördergeschwindigkeit die für
diese Breite erforderliche Oszillationsfrequenz errechnet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die mindestens zwei Beschichtungsvorrichtungen ver
schiedene, längs ihrer eigenen Bewegungsrichtung anein
ander angrenzende Flächenbereiche des Werkstücks
beschichten und durch den weiteren Steuerbefehl die
einander entsprechenden Scheitelpunkte der jeweiligen
Bahnen in Übereinstimmung gebracht werden, so daß sie an
längs der Förderrichtung gleichen Stellen des Werkstücks
liegen.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Steuersignal eingegeben wird, durch
das mindestens eine der Beschichtungsvorrichtungen mit der
Auftragung der Bahn wahlweise am einen oder anderen
Scheitelpunkt beginnt.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Größe des Bewegungshubs einer oder
mehrerer der Beschichtungsvorrichtungen von dem Steuer
rechner aufgrund eingegebener Steuerbefehle eingestellt
wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Steuerbefehl eingegeben wird, der
den Steuerrechner veranlaßt, den Beschichtungsbereich
mindestens einer der Beschichtungsvorrichtungen auf dem
Werkstück parallel zur Bewegungsrichtung der Beschichtungs
vorrichtung zu verschieben.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Fläche des Werk
stücks und den zu erzeugenden Bahnen entsprechende
Bewegungskurven der Beschichtungsvorrichtungen sowie ihre
durch den Steuerbefehl bewirkten Längsverschiebungen auf
einem mit dem Steuerrechner verbundenen Bildschirm dar
gestellt werden.
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