DE19637730C1 - Verfahren zum automatischen Beschichten von Werkstücken - Google Patents

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.

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.