EP0829788A2

EP0829788A2 - Verfahren zum automatischen Beschichten von Werkstücken wie z.B. Kraftfahrzeugkarossen

Info

Publication number: EP0829788A2
Application number: EP97115463A
Authority: EP
Inventors: Jan-Peter Dipl.-Ing. Grigoleit; Jens Dipl.-Ing. Häcker
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 1996-09-16
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 1998-03-18
Anticipated expiration: 2017-09-05
Also published as: DE59710205D1; ES2200101T3; DE19637730C1; EP0829788A3; EP0829788B1

Abstract

Bei der automatischen Beschichtung von Werkstücken wie z.B. Kraftfahrzeugkarossen, die serienweise von einem Förderer an mindestens zwei längs der Förderrichtung hintereinander angeordneten, beispielsweise vertikal oszillierenden und hierbei zickzackförmige Bahnen auftragenden Beschichtungsvorrichtungen vorbeigeführt werden, werden zur Synchronisierung der Zickzackbewegungen in einen Steuerrechner zwei Steuerbefehlt eingegeben, von denen der eine einer gewünschten Breite der aufgetragenen Bahnen entspricht, während durch den anderen Steuerbefehl die Auftreffpunkte des Beschichtungsmaterials längs der Förderrichtung verschoben werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Beschichten von Werkstücken 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 Abbewegungen 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 Seitenfläche der Karossen beschichten.
Eine qualitativ einwandfreie Beschichtung ist bei einer derartigen Anlage nur möglich, wenn die Oszillationsfrequenz (Doppelhubzahl) aller die eine Seite einer Karosse beschichtenden Zerstäuber übereinstimmt. Wenn bei asynchronen Bewegungen die Scheitelpunkte der aufgetragenen zickzackförmigen Lackbahnen der verschiedenen vertikalen Ebenen an längs der Förderrichtung 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 läß 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 Hubgeschwindigkeit bzw. Oszillationsfrequenz der verschiedenen Zerstäuber frei wählt, ergibt sich keine synchrone Bewegung, sondern eine rein zufällige Lage der aufgetragenen zickzackförmigen Lackbahnen 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 anzugeben, mit dem bei möglichst einfacher, bedienungsfreundlicher Eingabe der erforderlichen Steuerparameter Bewegungssynchronisation und eine Beschichtung mit optimaler Überlappung der verschiedenen Beschichtungsmaterialbahnen erreichbar sind.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.
Vorzugsweise wird nur ein einer gewünschten Breite der aufgetragenen Bahnen entsprechender Steuerbefehl eingegeben, aus dem der Steuerrechner unter Berücksichtigung der Fördergeschwindigkeit 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 beschichtende Fläche des Werkstücks und den zu erzeugenden Bahnen entsprechende Bewegungskurven der Beschichtungsvorrichtungen sowie ihre durch den weiteren Steuerbefehl bewirkten Längsverschiebungen 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 programmiert werden, insbesondere auch hinsichtlich der Hubbereiche der einzelnen Zerstäuber. Die erforderliche Bewegungssynchronisation ist für die Bedienungsperson außerordentlich einfach, außer der gewünschten Beschichtungsbreite muß er nur noch den Startpunkt, also die Relativpositionen der Beschichtungsbahnen längs der Förderrichtung eingeben, was auf dem Bildschirm durch Horziontalverschiebung der einzelnen dargestellten Zickzackkurven erfolgt. Andere Parameter müssen im Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren nicht mehr berücksichtigt werden. Insbesondere spielen die gegenseitigen Abstände der Beschichtungsvorrichtungen keine Rolle mehr, da ihnen durch die Verschiebung der aufzutragenden Bahnen längs der Förderrichtung und entsprechende Einschaltpunkte der Zerstäuber od. dgl. automatisch Rechnung getragen ist. Auch muß bei der Programmierung der Bewegungen nicht mehr die Fördergeschwindigkeit berücksichtigt werden. Ändert sich die Fördergeschwindigkeit, so kann eine Anpassung sonstiger Beschichtungsparameter erforderlich sein; die Bewegungen der Beschichtungsvorrichtungen 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 aufzutragenden Lackbahnen auf dem Bildschirm eines Steuerrechners.

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 Lackieroboterbahnsteuerung, die eine Kontur bandsynchron abfahren kann).
Wenn im Betrieb eine Karosse von links kommend an den Zerstäubern 3 vorbeibewegt wird, beginnt zunächst der in der Zeichnung linke Zerstäuber 3 aufgrund seiner Auf- und Abbewegung 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 abgeschaltet.
Wie schon erwähnt wurde, sollen die z.B. oberen Scheitelpunkte der von den verschiedenen Beschichtungsvorrichtungen aufgetragenen 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 Oszillationsfrequenz (Hubzahl) f der Zerstäuber errechnet, und zwar unter Berücksichtigung der gegebenen oder gemessenen Fordergeschwindigkeit 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, insbesondere in Abhängigkeit von der Nennfördergeschwindigkeit und den Zerstäuberabständen. Nach einer bestimmten, hier nicht interessierenden linearen Beziehung, deren Steilheit vom Zerstäuberabstand abhängt, sinkt die optimale Spritzstrahlbreite (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 verschiedenen vertikal aneinander angrenzenden Beschichtungsbereichen 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 Beschichtungsvorrichtungen vorausgesetzt sind.
Die Darstellung enthält den Seitenumriß 10 der zu beschichtenden Karosse, dem die vier sich tatsächlich auf der Karosse ergebenden Beschichtungskurven 11, 12, 13 und 14 der betreffenden Zerstäuber genau maßstabgetreu überlagert sind. Die Hubgröße 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 aufzutragenden Lackbahnen als Ganzes. Bei gleicher Oszillationsfrequenz, aber unterschiedlicher Hubgröße verschiedener Zerstäuber müssen deren Bewegungsgeschwindigkeiten offensichtlich entsprechend unterschiedlich 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 abzuhelfen, 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 Übereinstimmung 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 Berücksichtigung 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 Beschichtungsvorrichtungen im selben Werkstückbereich zu beschichten. In diesem Fall ist es sinnvoll, wenn die z.B. oberen Scheitelpunkte der beiden einander überlappenden Bahnen nicht gleichphasig, 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

Verfahren zum automatischen Beschichten von Werkstücken wie z.B. Kraftfahrzeugkarossen, die serienweise von einer Fördereinrichtung an mindestens zwei längs der Förderrichtung hintereinander angeordneten Beschichtungsvorrichtungen 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 Beschichtungsmaterials mindestens einer der Beschichtungsvorrichtungen in bezug auf die Auftreffpunkte mindestens einer anderen Beschichtungsvorrichtung längs der Förderrichtung verschiebt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Steuerbefehl einer gewünschten Breite der aufgetragenen Bahnen entspricht und der Steuerrechner hieraus unter Berücksichtigung der Fördergeschwindigkeit die für diese Breite erforderliche Oszillationsfrequenz errechnet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Beschichtungsvorrichtungen verschiedene, längs ihrer eigenen Bewegungsrichtung aneinander 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.
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.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Bewegungshubs einer oder mehrerer der Beschichtungsvorrichtungen von dem Steuerrechner aufgrund eingegebener Steuerbefehle eingestellt wird.
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 Beschichtungsvorrichtung zu verschieben.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Fläche des Werkstücks und den zu erzeugenden Bahnen entsprechende Bewegungskurven der Beschichtungsvorrichtungen sowie ihre durch den Steuerbefehl bewirkten Längsverschiebungen auf einem mit dem Steuerrechner verbundenen Bildschirm dargestellt werden.