EP1384521A1 - Verfahren zum Beschichten von Werkstücken mit einem Zerstäuber, dem ein Verdünner zugeführt wird - Google Patents

Verfahren zum Beschichten von Werkstücken mit einem Zerstäuber, dem ein Verdünner zugeführt wird Download PDF

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Abstract

Bei der Beschichtung von Werkstücken und insbesondere zur selbsttätigen Reparatur von Lackfehlern ohne manuelle Arbeitsvorgänge werden beispielsweise von einem Lackierroboter Bahnen (2') aus einer Mischung des Beschichtungsmaterials mit einem Verdünner oder aus reinem Verdünner aufgetragen, um den Lackverlauf im Überlappungsbereich zwischen zwei getrennt lackierten Flächen (1) zu verbessern. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere handelt es sich um die Reparatur von Lackfehlern bei der Serienlackierung von Werkstücken wie z.B. Fahrzeugkarossen.
Bei der automatischen Beschichtung derartiger Werkstücke wird das Beschichtungsmaterial bekanntlich von Lackierrobotern oder anderen typisch mit elektrostatischen Rotationszerstäubern oder Luftzerstäubern bestückten programmgesteuerten Maschinen als einander überlappende Bahnen aufgetragen. Die dafür erforderlichen Programme können "manuell" beispielsweise nach dem Teachin-Verfahren oder auch vollautomatisch unter Verwendung von den einzelnen Teilflächen des Werkstücks zugeordneten Datensätzen erzeugt werden (DE 101 50 826). Zur Lackierung von Fahrzeugkarossen wird üblicherweise zunächst eine aus Farblack bestehende Basisschicht und anschließend eine Deckschicht aus Klarlack aufgesprüht. Bei der Lackierung auftretende Fehler können durch Sichtkontrolle und objektiv mit manuell oder automatisch über die beschichtete Fläche bewegten Messgeräten festgestellt werden (DE 197 17 593 und DE 100 36 741).
Bei der Feststellung von Lackfehlern einer beschichteten Karosse kann wenigstens teilweise automatisch das Programm für die Beschichtung nachfolgender Karossen korrigiert werden. Die Reparatur der fehlerhaft beschichteten Karosse selbst wird dagegen bisher ganz oder teilweise manuell von hierfür ausgebildetem Personal in Handarbeitsplätzen in der Sprühkabine durchgeführt. Je nach Art und Ort der Fehler sind hierfür unterschiedliche Methoden üblich. Vor allem zur Korrektur von Fehlern an auffälligen Stellen wird die betreffende Teilfläche wie z.B. eine Tür vollständig von dem Lackierroboter unter Wiederholung der vorhergehenden Beschichtung mit genau demselben Farblack und mit Klarlack neu lackiert. Hierfür müssen zunächst alle benachbarten Flächen, die nicht erneut lackiert werden sollen, manuell abgeklebt werden, weil dort durch unvermeidbaren Overspray vor allem der Klarlack sichtbar rauh und ungleichmäßig beschichtete Bereiche entstehen würden. Das Abkleben und das nach der Reparatur notwendige Reinigen der abgeklebten Flächen mit Lösemittel sind sehr aufwändige und zudem zeitraubende Arbeitsvorgänge. Eine andere übliche Methode zur Beseitigung von Fehlern vor allem an weniger auffälligen Stellen besteht darin, statt der Neulackierung ganzer Teilflächen nur die schadhafte Stelle selbst zu reparieren, wobei die betreffende Stelle z.B. abgeschliffen und manuell neu lackiert wird. Diese Methode lässt sich zwar ohne erneutes Durchfahren der automatischen Lackierlinie durchführen, ist aber ebenfalls sehr arbeitsaufwändig und hat überdies den wesentlichen Nachteil, dass es schwierig ist, bei der Nachlackierung genau den Farbton der vorherigen automatischen Lackierung zu treffen. Außerdem muss nach dem Lackieren der Overspray von den benachbarten Flächenbereichen wegpoliert werden, wenn sie nicht abgeklebt worden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das sichtbare Übergänge an der Grenze zwischen benachbarten, nicht in einem Arbeitsgang beschichteten Flächen ohne die oben beschriebenen manuellen Arbeitsgänge vermeidet und insbesondere eine Automatisierung der Reparatur von Beschichtungsfehlern ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Erfindungsgemäß wird also auf der Werkstückfläche automatisch unter Steuerung durch das Programm der Beschichtungsanlage mindestens eine Verdünnerbahn aufgetragen, die eine Mischung aus Verdünner und Beschichtungsmaterial mit vorzugsweise gesteuertem Mischungsverhältnis oder auch reinen Verdünner enthalten kann. Bei der Fehlerreparatur kann die Verdünnerbahn von demselben Zerstäuber und mit derselben Beschichtungsmaschine wie z.B. einem Lackierroboter aufgetragen werden, die bei der vorhergehenden fehlerhaften Beschichtung der betreffenden Fläche verwendet wurden, oder auch ein anderer Zerstäuber und/oder eine andere Maschine. Durch den Verdünner wird auf einfache Weise ein optimaler Verlauf des Beschichtungsmaterials, d.h. in der Regel des Klarlacks, und des Oversprays an der Überlappungsstelle zwischen benachbarten, separat beschichteten Flächenbereichen ermöglicht. Der Verdünner erhöht aufgrund der geringeren Viskosität die Fließfähigkeit des Beschichtungsmaterials, ohne die Schichtdicke zu ändern, da er beim Trocknen der Schicht verschwindet. Die Reparatur von Lackfehlern kann infolge dessen vollständig automatisiert und in den normalen Serienablauf der Werkstückbeschichtung integriert werden, da auf alle zum Vermeiden sichtbarer und deshalb störender Übergänge bisher notwendigen manuellen Arbeitsvorgänge verzichtet werden kann. Bei der Teilflächenreparatur entfallen das Abkleben und anschließende Reinigen benachbarter Flächenbereiche sowie die Kapazitätseinbußen der Beschichtungsanlage aufgrund der die normalen Taktzeiten überschreitenden Verzögerungen, die durch diese Arbeitsvorgänge verursacht werden. Ebenso kann die zusätzlich mögliche Spot-Reparatur einzelner Fehlerstellen vollständig automatisiert werden, z.B. mit Robotern, wobei das Beschichtungsmaterial der Serienbeschichtung verwendet werden kann mit dem Vorteil absoluter Farbtongleichheit. Nur für diese optionale Spot-Reparatur werden zusätzliche Bewegungsbahnen der Beschichtungsmaschine erforderlich.
Abgesehen von Modifizierungen des Steuerprogramms der Beschichtungsanlage lassen sich diese Vorteile ohne Änderungen oder Ergänzungen der Beschichtungsanlage erreichen.
An dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer Fahrzeugkarosse, deren Tür eine zu beschichtende Teilfläche bildet;
Fig. 2
die schematische Darstellung einer Motorhaube, deren Lackierung einen Fehler enthält, und
Fig. 3
das vereinfachte Schema der Versorgung eines Zerstäubers mit Beschichtungsmaterial und Verdünner.
Bei der normalen Serienbeschichtung von Werkstücken wie der in Fig. 1 dargestellten Karosse mit Farblack und anschließend mit Klarlack können nach Auftragen des Klarlacks sichtbare Beschichtungsfehler wie z.B. "Läufer", Staubeinschlüsse, "Pinholes" usw. auftreten. Manche Fehler können mit einem manuell oder ggf. automatisch von einem Roboter oder einer sonstigen programmgesteuerten Maschine über die beschichtete Fläche bewegten Messgerät festgestellt werden. Es ist zweckmäßig, die daraufhin durchzuführende Fehlerreparatur automatisch aufgrund des Messergebnisses zu steuern.
Bei dem betrachteten Beispiel sei angenommen, dass die durch eine Fahrzeugtür gebildete Teilfläche 1 einen nach der Klarlackbeschichtung festgestellten Fehler enthielt und daraufhin unter Steuerung durch das auch bei der vorhergehenden Serienlackierung verwendete Steuerprogramm erneut mit den üblichen Bahnen aus dem farbgebenden Basislack beschichtet wird. Die Bewegungsbahn des hierbei z.B. von einem Roboter bewegten Zerstäubers ist mit 2 bezeichnet. Die Basislackbeschichtung beginnt und endet an den durch Ein- und Ausschalten des Hauptnadelventils des Zerstäubers definierten Bahnpunkten HN-BC.
Da die an die Teilfläche 1 angrenzenden Karossenbereiche bei der zur Fehlerreparatur durchgeführten Neubeschichtung nicht abgedeckt werden, könnten sie vor allem bei der anschließenden, ebenfalls programmgesteuerten Klarlackbeschichtung durch Overspray, d.h. durch die außerhalb der definierten Teilfläche 1 auftreffenden und nicht gleichmäßig verlaufenden Läckpartikel beeinträchtigt werden, was bei dem hier beschriebenen Verfahren vermieden werden soll.
Zur Reparatur eines Fehlers wird also die bereits vollständig beschichtete Karosse erneut durch die Lackierlinie gefahren, wobei aber nur die betreffende Teilfläche 1 nach der auch bei der Serienbeschichtung angewendeten Methode zwischen den Bahnpunkten HN-BC mit Basislack beschichtet wird. Für die anschließende Klarlackbeschichtung wird durch Verschiebung der Schaltzeitpunkte der Hauptnadel des Zerstäubers oder durch entsprechende Wegprogrammierung des Roboters sichergestellt, dass die durch die Bahnpunkte HN-CC der Roboterbewegung begrenzten Klarlackbahnen die mit Basislack beschichtete Fläche überdecken und darstellungsgemäß an den Stellen 2' über deren Grenze hinausreichen.
Die programmgesteuerte Applikation der Klarlackbahnen erfolgt nun gemäß der Erfindung zumindest an den Anfangs- und Endbereichen der Bahn 2, also an den Stellen 2' nicht mit reinem Klarlack, sondern zur Herabsetzung der Viskosität mit einer Mischung aus Klarlack und Verdünner. Das Mischungsverhältnis wird entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall für optimale Ergebnisse eingestellt. Wegen der geringeren Viskosität kann der Klarlack auch auf den an die Teilfläche 1 angrenzenden Überlappungs- und Overspraybereichen ohne Bildung ungleichmäßiger oder rauher Stellen oder in sonstiger Weise störend sichtbarer Übergänge verlaufen. Soweit sie bisher beschrieben wurde, kann die Teilflächenreparatur vollautomatisch durchgeführt werden.
Sollte auch nach der beschriebenen Teilflächenreparatur noch eine fehlerhafte Stelle festgestellt werden, oder wenn an den Rändern noch nicht überall ein vollkommen perfekter Klarlackverlauf erreicht wurde, besteht in Weiterbildung der Erfindung die Möglichkeit einer ebenfalls weitgehend automatisierten Spot-Reparatur ohne die dafür bisher erforderlichen manuellen Arbeiten. Zur Erläuterung dieser Möglichkeit ist in Fig. 2 innerhalb der hier als Motorhaube dargestellten Teilfläche 4 ein begrenzter Flächenteil 5 angedeutet, der zur Reparatur erneut beispielsweise mit Klarlack beschichtet werden soll.
Zur Spot-Reparatur wird zunächst der betreffende Flächenteil 5 durch Eingabe seiner Koordinatendaten in die Programmsteuerung der Beschichtungsmaschine definiert, zweckmäßig in einer dreidimensionalen Darstellung per Maus am Steuerrechner.
Aufgrund der eingegebenen Daten wird automatisch die Roboterbahn generiert.
Als erste Bahn trägt der Roboter um den Flächenteil 5 herum mindestens eine den dargestellten Rahmen 6 bildende Bahn auf, die gemäß dem Grundgedanken der hier beschriebenen Erfindung den aus einer von der Klarlackversorgung getrennten Quelle stammenden Verdünner enthält und vorzugsweise aus reinem Lösemittel besteht. Das Auftragen dieses Rahmens 6 erfolgt zweckmäßig mit hoher Drehzahl der Zerstäuberglocke, so dass sich kleine Tropfen ergeben.
Anschließend beschichtet der Roboter innerhalb des noch nassen Rahmens 6 den Flächenteil 5 mit Klarlack, dessen Overspray hierbei durch die Verdünnerbahn des Rahmens 6 zu optimalem Verlauf bewegt wird.
Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens sind keine Änderungen oder Ergänzungen der für die Serienbeschichtung vorgesehenen Beschichtungsanlage notwendig, insbesondere kann der Verdünner dem Zerstäuber auf schon bisher vorhandenen Wegen zugeführt werden. Wie schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, enthält der in Beschichtungsanlagen der betrachteten Art an sich übliche Zerstäuber 10 (DE 42 05 904 A1, DE 93 21 294 U1) neben einem Eingang F für das von dem Glockenteller 11 abzusprühende Lackmaterial einen separaten Eingang KS für Verdünner (Lösemittel) für das Lackmaterial, der in Beschichtungspausen zum Kurzspülen des Glockentellers ebenfalls von dem Glockenteller abgesprüht wird. Dem Eingang F wird das Beschichtungsmaterial von einer Lackquelle wie z.B. dem üblichen Farbwechsler FW über eine Dosierpumpe DP zugeführt, während der Eingang KS von einer eigenen Verdünnerquelle V über einen von einem Drucksignal P gesteuerten Druckregler DR gespeist wird. Auch dieser Verdünneranschluss ist bei bekannten Zerstäubern an sich schon vorhanden.
Die Kurzspülfunktion ist bei normaler Beschichtung durch Schließen eines entsprechenden Ventils verriegelt. Zum Auftragen einer Verdünnerbahn gemäß dem hier beschriebenen Verfahren wird die Leitung des Verdünners zum Glockenteller 11 geöffnet und der Verdünner unter Steuerung durch einen dafür ausgewählten, im Programmsteuersystem der Beschichtungsanlage gespeicherten Datensatz ("Brush") auf der vorgesehenen Bewegungsbahn des Roboters abgesprüht, wobei die Endpunkte der Verdünnerbahn durch die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Verdünnerventils definiert werden können. Zur Mischung des Verdünners mit dem Beschichtungsmaterial wird dem Glockenteller 11 gleichzeitig in der üblichen Weise das Beschichtungsmaterial vom Eingang F zugeführt, so dass der Glockenteller die Mischung absprüht. Durch Einstellung der Lackmenge über die Drehzahl der Dosierpumpe DP und Ansteuerung des Druckreglers DR der Verdünnerflüssigkeit kann ein beliebiges jeweils gewünschtes Mischungsverhältnis eingestellt werden.
Statt innerhalb des Zerstäubers an oder vor dem Glockenteller kann die Mischung des Verdünners mit dem Beschichtungsmaterial auch vor Eintritt in den Zerstäuber erfolgen. Es ist auch möglich, den Verdünner durch eine eigene Dosierpumpe zuzuführen.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Verfahren zur Reparatur von Lackfehlern beschränkt. Allgemeiner kann das Auftragen von Bahnen aus dem Verdünner oder einer Mischung aus Verdünner und Beschichtungsmaterial immer dann vorteilhaft sein, wenn im Überlappungsbereich zwischen zwei getrennt beschichteten Teilflächen z.B. ein aufgesprühter Lacknebel gut verlaufen und z.B. nicht als Overspray sichtbar sein soll, wobei es sich nicht nur um Klarlack, sondern auch um Farblack handeln kann.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Beschichten von Werkstücken mit mindestens einem von einer programmgesteuerten Maschine der Beschichtungsanlage über die zu beschichtende Fläche (1, 4) bewegten Zerstäuber, der das von einer Beschichtungsmaterialquelle (FW) kommende Beschichtungsmaterial in Form von vorbestimmten Bahnen (2, 21) auf die Fläche aufträgt, und dem ein Verdünner für das Beschichtungsmaterial zugeführt wird, der aus einer von der Beschichtungsmaterialquelle getrennten Quelle (V) kommt,
    dadurch gekennzeichnet, dass auf der beschichteten oder zu beschichtenden Fläche (1, 4) automatisch unter Steuerung durch das Programm der Beschichtungsanlage mindestens eine Bahn (2, 2', 6) aus einem Material aufgetragen wird, das den aus der getrennten Quelle (V) stammenden Verdünner enthält oder aus ihm besteht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der getrennten Quelle (V) stammende Verdünner mit gesteuertem Mischungsverhältnis mit dem Beschichtungsmaterial gemischt und die Mischung von einem Zerstäuber (10) abgesprüht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (1, 4) zunächst mit Farblack und anschließend mit Klarlack, dessen Viskosität durch Mischung mit dem aus der getrennten Quelle (V) stammenden Verdünner herabgesetzt worden ist, beschichtet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klarlack die zuvor mit Farblack beschichtete Fläche (1, 4) überdeckend und über deren Grenze hinausreichend aufgetragen wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche mit Farblack beschichtet wird, dessen Viskosität durch Mischung mit dem aus der getrennten Quelle stammenden Verdünner herabgesetzt worden ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerstäuber (10) vor oder nach dem Auftragen des Klarlacks auf der Fläche (4) mindestens eine Bahn (6) aufträgt, die nur aus dem Verdünner besteht.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer bereits beschichteten Fläche (4) des Werkstücks ein begrenzter Flächenteil (5) durch Eingabe von Koordinatendaten des Flächenteils in die Programmsteuerung der Beschichtungsmaschine definiert wird,
    und dass unter Verwendung des Verdünners ein Rahmen (6) um den begrenzten Flächenteil (5) aufgetragen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftragen des Rahmens (6) die von ihm umgebene Innenfläche (5) mit Beschichtungsmaterial beschichtet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zumindest ein Teil des Zerstäubers (11) in Beschichtungspausen mit dem Verdünner gespült wird und der Verdünner als Spülmittel von dem Zerstäuber abgesprüht wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Fläche (1, 4) des
    Werkstücks aufgetragene Verdünner in dem Zerstäuber(11) durch den Weg des Spülmittels fließt.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Verdünner enthaltende oder aus ihm bestehende Bahn auf eine fehlerhaft beschichtete Fläche (1, 4) aufgetragen wird, die zur Reparatur des Fehlers erneut beschichtet worden ist oder wird.
  11. Verfahren nach einem vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem aus der getrennten Quelle (V) stammenden Verdünner die Viskosität des auf eine Farblackschicht aufgetragenen Klarlacks herabgesetzt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler mit einem über die Fläche (1) bewegten Messgerät festgestellt und die Reparatur automatisch aufgrund des Messergebnisses gesteuert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung zur Fehlerfeststellung automatisch mit einem Messgerät erfolgt, das von einer programmgesteuerten Maschine über die beschichtete Fläche (1) bewegt wird.
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