DE4409269C2

DE4409269C2 - Sprühbeschichtungsanlage

Info

Publication number: DE4409269C2
Application number: DE19944409269
Authority: DE
Inventors: Franz Xaver Dirwimmer; Herbert Hauptkorn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2014-03-19
Also published as: DE4409269A1; EP0672460A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühbeschichtungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Viele Gebrauchsgüter werden auf der Oberfläche beschichtet, um sie gegen Korrosion zu schützen oder ihnen ein ästhetisches Aussehen zu verleihen. In der industriellen Fertigung wurde das herkömmliche Anstreichen durch rationelle Auftragsverfahren, insbesondere durch Lackierautomaten abgelöst. Nicht nur aus Qualitätsgründen, sondern auch aufgrund des Umfeldes beim Farbspritzen, wurden die Arbeitsplätze automatisiert. Hier kommen insbesondere Lackierautomaten, auch Industrieroboter zum Farbspritzen genannt, zum Einsatz.

Die Mehrzahl von Handhabeaufgaben läßt sich mit einer Punkt- zu-Punkt-Steuerung erledigen. Dabei ist der Bahnverlauf zwischen zwei gespeicherten Positionen ohne Belang, lediglich der Ausgangs- und Endpunkt der Strecke müssen eingehalten werden. Die Punktsteuerung genügt jedoch nicht für alle Belange. Insbesondere bei der Beschichtung von Gegenständen mit rahmenförmiger Gestalt wird bekannterweise eine Stetig-Bahnsteuerung benötigt, die den programmierten Bahnverlauf bei zugeordneter Geschwindigkeit einhält. Die Umkehrpunkte können beim Farbspritzen großzügig toleriert werden, weil die Bewegungsschritte ebensogut außerhalb der zu beschichtenden Oberfläche sein dürfen. Jedoch führt dies zu Materialverlusten. Beim Beschichten von Produkten kommen Geräte oder Industrieroboter mit den verschiedensten Eigenschaften zum Einsatz. Üblich sind Industrieroboter mit dem Freiheitsgrad 5. Dies macht die eingesetzten Farbspritzroboter jedoch aufwendig und teuer.

Aus der EP 01 08 716 A2 ist eine Beschichtungsvorrichtung bekannt, die zum Farbspritzen von ebenen und gewellten Platten oder Bahnen dient. Hier ist oberhalb der Platte eine Sprühdüse vorgesehen, die quer zur Transportrichtung hin- und hergefahren wird. Die Sprühdüse ist an einem Balken verfahrbar angeordnet, wobei der Balken um einen bestimmten Schwenkwinkel horizontal auf der Querachse verschwenkbar ist. Mit dieser Anlage wird versucht, sowohl den Schwenkwinkel, als auch die Transportgeschwindigkeit des Körpers und die Fahrtgeschwindigkeit der Sprühdüse aufeinander abzustimmen, was jedoch bei einer hohen Bandgeschwindigkeit der Anlage, auf der sich das zu beschichtende Produkt befindet, ohne Qualitätseinbuße nicht erreichen läßt, da der Farbaustrag aus den Düsen immer in Abhängigkeit der Balkenbewegung steht.

Aus der DE-30 14 144 C2 ist eine Einrichtung zum automatischen Beschichten von Gegenständen mit einer Spritzvorrichtung bekannt, welche eine Spritzpistole aufweist, an die eine nacheinander verschiedene Arbeitsschritte auslösende Programmsteuervorrichtung angeschlossen ist und mit einer Gegenstände durch bestimmte Beschichtungspositionen hindurchführenden Transportvorrichtung.

Bei dieser bekannten Einrichtung wird ein synchron zur Vorschubbewegung der Transportvorrichtung Taktsignale erzeugender Taktgeber mit der Transportvorrichtung gekoppelt. Zur Erkennung eines Gegenstandes an der Transportvorrichtung ist ein Sensor vorgesehen, der in bestimmten Abstanden von der Spritzvorrichtung außerhalb des Sprühbereiches angeordnet ist. Sowohl der Sensor als auch der Taktgeber sind auf einen Zähler geschaltet, welcher die Schaltmaßnahmen der Programmsteuervorrichtung auslöst.

Gemäß der DE-30 14 114 C2 werden die zu beschichtenden Gegenstände unter einer senkrechten Orientierung an Sprühköpfen vorbeibewegt, die selbst in mehreren Richtungen bewegbar sind. Auch hier ist die Flexibilität der Sprühkopfbewegung im Hinblick der Transferbewegung der zu beschichtenden Gegenstände zu bemängeln, da deren Bewegungsfreiheit sich im wesentlichen auf das Bewegungsverhalten der Hubeinrichtung sowie auf die x/y- Achsenbewegung der Spritzköpfe beschränkt.

Zusammenfassend ist über die Sprühvorrichtungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, auszusagen, daß diese in der Regel mittels eines elektrischen Motors längs einer zur Transportvorrichtung parallelen Bewegungsstrecke vor und zurück in bestimmte Positionen bewegt wird. Die Geschwindigkeit der Sprühvorrichtung wird auf die Geschwindigkeit der Transportvorrichtung abgestimmt. Dabei kann die Sprühvorrichtung gleich schnell oder schneller oder langsamer als die Transportvorrichtung oder entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Transportvorrichtung bewegt werden oder während bestimmten Zeitabschnitten stehen, während die Transportvorrichtung kontinuierlich weiter bewegt wird.

Der Nachteil solcher bekannten automatischen Lackierautomaten besteht darin, daß diese das zu beschichtende Werkstück sinusförmig überstreichen. Grund dafür ist, daß die Verfahrbewegung und die Laufgeschwindigkeit des Werkstücks nur bedingt berücksichtigt wurde. Die Anpassung an diese vorgegebenen Bewegungseigenschaften des Werkstücks erfolgten rein rechnergesteuert, was zu einem großen Programmieraufwand führte und darüber hinaus die Anlage schwer anpaßbar machte.

Es ist nun auch bekannt, daß bei der sinusförmigen Abarbeitung des Werkstücks die Oberfläche desselben künstlich vergrößert wird. D. h. das Auftragsgerät fährt, verursacht durch die Werkstückbewegung, auch nicht zu beschichtende Stellen ab.

Ferner sind Eckbereiche im Innenteil des Werkstückes keinem gleichmäßigen Auftrag des Farbmediums unterzogen. Es ergibt sich aus dem Stand der Technik hauptsächlich ein qualitativer Nachteil in der Beschichtung sowie ein wirtschaftlicher Nachteil, der sich im hohen Materialverbrauch und großem Zeitaufwand niederschlägt.

Der Nachteil des vorgenannten Standes der Technik besteht also darin, daß die tatsächlichen Sprühflächen durch die bestimmte Fördergeschwindigkeit immer eine gewisse Vergrößerung der Ausdehnung besitzt, als die Fläche des eigentlich zu beschichtenden Objektes. Dies resultiert daraus, daß das Hubgerät eine gewisse Zeit während der Umschaltpunkte oben und unten bedarf und die Bewegung der Sprühköpfe nur unzureichend an die Werkstückbewegung angepaßt werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die das Werkstück effizient überstreicht, indem Voraussetzungen geschaffen werden, damit die Sprühköpfe eine nahezu uneingeschränkte Bewegungsfreiheit erhalten, um die geschilderten Nachteile zu eliminieren.

Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, nicht nur Neuanlagen, sondern auch bestehende Anlagen kostengünstig und von der Vorbereitung effizient und ohne Beschränkungen der Förder- und Hubgeschwindigkeit zu gestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach dem vorgeschlagenen Anspruch 1 gelöst.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, eine Sprühbeschichtungs anlage mit einer Transportanlage 2 für die zu beschichtenden Gegenstände 3, wobei die Gegenstände 3 in senkrechter Orientierung an einer automatisch gesteuerten Sprüheinrichtung 4 mit einer Hubeinrichtung 19 und entlang dieser bewegbarer Sprühpistolen 5 vorbeigeführt werden, die derart horizontal und vertikal bewegt werden, daß eine Synchronisation der Bewegung der zu beschichtenden Gegenstände und den Bewegungen der Sprühpistolen während deren Auf- und Abwärtshub erzielt ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine, um eine horizontale Achse 8 schwenkbar gelagerte Führungsschiene 7 vorhanden ist, an der ein Trägerrahmen 6 entlang verfahrbar angeordnet ist, wobei die Sprühpistolen 5 auf den Trägerrahmen 6 mittels einer drehbaren Pistolenhaltewelle 9 schwenkbar angeordnet sind,
- daß eine Hubeinrichtung 19 Mittel 18 zur vertikalen Hubbewegung des Trägerrahmens 6 aufweist, denen gegenüber der Trägerrahmen 6 horizontal verschiebbar ist, und
- daß steuerbare Motoren 11, 12, 13 für eine Bewegung der Führungsschiene 7, des Trägerrahmens 6 und der Pistolenhaltewelle 9 vorhanden sind.

Die Verstellung der Führungsschiene erfolgt bevorzugterweise über eine Motorsteuerung, die über die Lagerachse der Führungsschiene die Synchronisation betreibt. Am Scheitel- und am Fußunkt der Führungsschiene sind Endschalter angeordnet, die die Position des Laufwagens erfassen.

Im Sinne der Erfindung liegt sowohl eine manuelle als auch eine automatische Einstellung der Synchronisation vor, wobei in einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist, die Synchronisation durch Messung der Fördergeschwindigkeit automatisch zu verstellen. Als Verstellmittel zum Versetzung der Führungsschiene sowie des Trägerrahmens sind jeweils Motoren an der Vorrichtung angeordnet.

Auch für die Positionierung der Sprühpistolen bzw. für die Verstellung der Haltewelle ist mindestens ein Motor vorgesehen. Bevorzugterweise liegt die Schwenkachse der Führungsschiene auf der Mittelachse des zu beschichtenden Objektes bzw. der zu beschichtenden Fläche. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, den Verstellmotor für die Führungsschiene auf der Mittelachse anzuordnen. Hier sind jedoch entsprechende Kraftübertragungsverhältnisse zu berücksichtigen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, diesen Verstellmotor für die Führungsschiene von der Schwenkachse beabstandet anzuordnen, so daß ein Hebelweg gebildet ist. Hier wird erfindungsgemäß der Verstellmotor für die Führungsschiene an deren bodenseitigen Ende angeordnet und die Führungsschiene mit einem Stellmittel versehen, welches beispielsweise als Zahnstange, insbesondere bogenförmige Zahnstange ausgebildet ist und auf einem Ritzel des Verstellmotors abkämmt.

Bei der bogenförmigen Gestalt der Zahnstange ist zu beachten, daß der Bogenradius in dem Maße gewählt ist, wie der Abstand zwischen Schwenkachse und Ende der Führungsschiene beträgt. Damit der Tragrahmen für die Sprühpistolen während der Schwenkbewegung der Führungsschiene stets in der Waagrechten verbleibt, sind hier entsprechende Mittel an der Vorrichtung vorgesehen.

Ferner sind Mittel zur linearen Hubbewegung des Trägerrahmens entlang der Hubeinrichtung vorgesehen, wobei der Trägerrahmen gegenüber diesen Mitteln horizontal verschiebbar ist, so daß einer gleichzeitigen linearen Hubbewegung eine Horizontalbewegung bei Schwenken der Führungsschiene gewährleistet ist.

Anhand den beigefügten Zeichnungen, die ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, wird diese nun näher beschrieben.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Sprühvorrichtung, beim Aufwärtshub;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Sprühvorrichtung, beim Abwärtshub;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Arbeitsfelder;

Fig. 4 eine Seitenansicht der Sprühvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Sprühvorrichtung nach Fig. 2.

In den Fig. 1 und 2 sind zunächst die Sprühvorrichtung als solche mit dem Bezugszeichen 4 und die Transportanlage mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet.

Die Transportanlage 2 kann als Kranbahn ausgelegt sein, an der die zu beschichtenden Gegenstände 3, hier Fenster, aufgehängt sind. Die zu beschichtenden Gegenstände 3 werden dann über die Transportanlage 2 an der Sprühvorrichtung 4 vorbeigeführt. Um nun den zu beschichtenden Gegenstand 3 nicht diagonal oder sinusförmig zu überstreichen, verfährt die Sprühvorrichtung 4 bzw. die verwendeten Sprühpistolen 5 während des Auf- und Abwärtshubes auch mit oder gegen die Transportrichtung des zu beschichtenden Gegenstandes 3, in besonderer Weise.

Würde hier eine Synchronisation zwischen Sprühvorrichtung 4 und Transportanlage 2 vorgenommen und die Bewegung des zu beschichtenden Gegenstandes nur unangemessen berücksichtigt werden, käme es zum sinusförmigen Überstreichen des Werkstückes, was die geschilderten Nachteile mit sich brächte. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Sprühvorrichtung 4 stationär positioniert ist und die Sprühpistolen 5 an einem Tragrahmen 6 anzuordnen sind, welcher an einer Führungsschiene 7 vertikal verfahrbar ist. Die Führungsschiene 7 ist auf einer Achse 8 gelagert, um welche die Führungsschiene 7 schwenkbar ist. Somit wird eine weitere Bewegung während der Abwärtsbewegung bzw. Aufwärtsbewegung, aber unabhängig von dieser für den Rahmen 6 bzw. die Sprühpistole 5 geschaffen.

Durch die Fördergeschwindigkeit und während der Zeit, in der das Hubgerät auf- und abwärts fährt, liegt eine Werkstückverlagerung vor.

Beispiel (siehe auch Fig. 3)

Die Fig. 3 zeigt den tatsächlichen Spritzauftrag der ersten (5a) und zweiten Pistole, woraus sich die gemeinsame Beschichtungsfläche GF ergibt.

Bei einer Bandgeschwindigkeit von 5 m/s ergibt sich pro Sekunde eine Bewegung des Werkstücks um 83,44 mm, welche sich errechnet aus

5000 mm : 60 s = 83,33 mm/s.

Die Hubanlage besitzt einen Hubweg von 3000 mm bei einer Geschwindigkeit von z. B. 30 m/min = 0,5 m/s. Das Hubgerät bewegt sich vom unteren Umschaltpunkt bis zum oberen Umschaltpunkt also 6 s lang.

Während das Hubgerät sich von unten nach oben bewegt, verlagert sich das Werkstück um 500 mm. Diese Verlagerung oder Synchronisation wird automatisch bei einer motorgesteuerten, mittelachsig gelagerten Führungsschiene erzielt, und wird immer von neuem geschaltet, wenn der Tragrahmen 6 in die Endlagen (oben und unten) fährt. Weiter ist der Synchronisationsweg manuell oder automatisch einstellbar bzw. durch Messung der Fördergeschwindigkeit automatisch verstellbar.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verstellmotor 11 für die Führungsschiene 7 am bodenseitigen Ende dieser angeordnet. Der Verstellmotor 11 kommuniziert mit einem an der Führungsschiene 7 angeordneten Stellmittel 14. Hier eignen sich in besonderem Maße ein auf dem Motor 11 aufgebrachtes Ritzel 15, welches mit dem als Zahnstange ausgebildeten Stellmittel 14 abkämmt. Bei einer Variante der Erfindung besitzt hierbei das Stellmittel 14 eine bogenförmige Gestalt.

Um nun die Neigung der Sprühpistole 5 gegenüber dem zu beschichtenden Gegenstand 3 variabel zu halten, sind die Sprühpistole 5 an einer Pistolenhaltewelle 9 angeordnet, welche drehbar gelagert ist und entsprechend den Erfordernissen gedreht wird, so daß die Austrittsöffnung der Sprühpistolen 5 sich der Verfahrrichtung bzw. der Werkstückoberfläche in geeigneter Art und Weise anpaßt.

Wie in den Fig. 4 und 5 erkennbar ist, arbeitet die Pistolenhaltewelle 9 in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Hebelgelenk 16 zusammen, welches den Sprühkopf bzw. die Sprühpistole 5 mit ihren Austrittsöffnungen jeweils in die gewünschte Stellung versetzt, so daß der Sprühstrahl 17 nach oben oder nach unten weist oder gerade eine Mittelstellung einnimmt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient dazu, Werkstücke, z. B. Fenster, nur über ihren wahren Größen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung abzufahren und schwierige Eckbereiche gezielt herauszuarbeiten.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zusätzlich die Pistolenachse immer in die Fahrtrichtung geschwenkt, dies hat den Vorteil, daß sich der Wirkungsgrad wesentlich erhöht. Durch diese Synchronisation können erhebliche Qualitätsverbesserungen am Werkstück erzielt und zusätzlich beträchtliche Materialeinsparungen gewonnen werden.

Bezugszeichenliste

2 Transportanlage
3 zu beschichtende Gegenstände
4 Sprühvorrichtung
5, 5a, 5b Sprühpistolen
6 Trägerrahmen
7 Führungsschiene
8 horizontale Achse
9 Pistolenhaltewelle
10 Mittelachse von zu beschichtendem Objekt
11 Verstellmotor für Führungsschiene 7
12 Hubmotor für Trägerrahmen 6
13 Schwenkmotor für Pistolenhaltewelle 9
14 Stellmittel
15 Ritzel
16 Hebelgelenk
17 Sprühstrahl
18 Mittel zur linearen, vertikalen Bewegung
19 Hubeinrichtung
GF gemeinsame Beschichtungsfläche

Claims

1. Sprühbeschichtungsanlage mit einer Transportanlage (2) für die zu beschichtenden Gegenstände (3), wobei die Gegenstände (3) in senkrechter Orientierung an einer automatisch gesteuerten Sprühvorrichtung (4) mit einer Hubeinrichtung (19) und entlang dieser bewegbarer Sprühpistolen (5) vorbeigeführt werden, die derart horizontal und vertikal bewegt werden, daß eine Synchronisation der Bewegung der zu beschichtenden Gegenstände und den Bewegungen der Sprühpistolen während deren Auf- und Abwärtshub erzielt ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine, um eine horizontale Achse (8) schwenkbar gelagerte Führungsschiene (7) vorhanden ist, an der ein Trägerrahmen (6) entlang verfahrbar angeordnet ist, wobei die Sprühpistolen (5) auf den Trägerrahmen (6) mittels einer drehbaren Pistolenhaltewelle (9) schwenkbar angeordnet sind,
- daß eine Hubeinrichtung (19) Mittel (18) zur vertikalen Hubbewegung des Trägerrahmens (6) aufweist, denen gegenüber der Trägerrahmen (6) horizontal verschiebbar ist, und
- daß steuerbare Motoren (11, 12, 13) für eine Bewegung der Führungsschiene (7), des Trägerrahmens (6) und der Pistolenhaltewelle (9) vorhanden sind.

2. Sprühbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (8) als Mittelachse der Führungsschiene (7) angeordnet ist.

3. Sprühbeschichtungsanlage nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und unteren Endpunkt der Führungsschiene (7) Endschalter angeordnet sind, die mit der Motorsteuerung zusammenwirken.

4. Sprühbeschichtungsanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (12) zur vertikalen Versetzung des Trägerrahmens (6) angeordnet ist.

5. Sprühbeschichtungsanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (13) zum Schwenken der Pistolenhaltenwellen (9) vorhanden ist.

6. Sprühbeschichtungsanlage nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerrahmen (6) als ein der Hubeinrichtung (19) bewegbarer Laufwagen ausgebildet ist.

7. Sprühbeschichtungsanlage nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (11) zum Versetzen der Führungsschiene (7) auf der Schwenkachse (8) angeordnet ist.

8. Sprühbeschichtungsanlage nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (11) zum Versetzen der Führungsschiene (7) von der Achse (8) beabstandet ist.

9. Sprühbeschichtungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (11) zum Versetzen der Führungsschiene (7) am bodenseitigen Ende der Führungsschiene (7) angeordnet ist.

10. Sprühbeschichtungsanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (7) über ein Ritzel (15) und eine Zahnstange (14) verstellbar ist.

11. Sprühbeschichtungsanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (14) bogenförmig ausgebildet ist.

12. Sprühbeschichtungsanlage nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß Führungselemente (18) vorhanden sind, welche bei Schrägstellung der Führungsschiene (7) die waagrechte Position des Trägerrahmens (6) erzwingen.