EP1733799A1 - Applikationsroboter mit mehreren Beschichtungsvorrichtungen - Google Patents

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EP1733799A1
EP1733799A1 EP06011633A EP06011633A EP1733799A1 EP 1733799 A1 EP1733799 A1 EP 1733799A1 EP 06011633 A EP06011633 A EP 06011633A EP 06011633 A EP06011633 A EP 06011633A EP 1733799 A1 EP1733799 A1 EP 1733799A1
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EP
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application
robot
application devices
end effector
devices
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EP06011633A
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Einar Endregaard
Frank Herre
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Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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Definitions

  • the invention relates to an application robot, in particular a painting robot, and a corresponding operating method according to the independent claims.
  • multi-axis painting robots with a highly movable, multi-axis robot hand axis have long been used, wherein a single rotary atomizer is attached to the robot's hand axis, which applies the desired paint.
  • a disadvantage of these known painting robots is the unsatisfactory area performance during coating, since a single rotary atomizer can coat only a limited workpiece surface within a certain period of time.
  • the invention is therefore based on the object to improve the known painting robot described above accordingly.
  • the invention comprises the general technical teaching of attaching not only a single application device to the end effector of an application robot, but rather several application devices. This offers the advantage that the area performance of the application robot according to the invention is significantly increased compared to the prior art.
  • an application device includes not only the preferably used and already mentioned rotary atomizers, but also other types of application devices, such as spray guns, 2K atomizers or other atomizers.
  • the invention is particularly advantageously suitable for an application robot which applies wet paint, but the invention can also be implemented with application robots which apply powder paint, thick matter, underbody protection, PVC or the like.
  • the application robot according to the invention is a multi-axis robot, which may have, for example, six or seven movable axes.
  • the invention is not limited to 6- or 7-axis application robot, but also with other types of robots feasible.
  • the application devices in the application robot according to the invention are arranged side by side at a predetermined distance and in each case emit a spray jet having a predetermined spray jet width in the same direction.
  • the spray jet width is smaller than the distance between the application devices, so that the Do not overlap sprays of adjacent application equipment.
  • parallel coating agent webs are thus applied to the workpiece surface during a working stroke, so that a coherent coating of the workpiece surface requires a plurality of working strokes, which in each case must be staggered relative to one another.
  • the end effector with the application devices attached thereto can in this case be guided so that the overlap between the coating layers produced is two, three or four times.
  • spray jet width usually refers to the width of the spray jet when hitting the workpiece surface, but you can also speak of a spray jet angle instead of the spray jet width, the latter applies in particular in the so-called airless atomization and in Dickstoffap references ,
  • spray jet width refers to the so-called SB50. This is the width of the coating web produced by the spray jet on the workpiece surface to be coated, within which the coating thickness is more than 50% of the maximum coating thickness.
  • the spray jet width it is possible within the scope of the invention for the spray jet width to be adjustable at least in one of the application devices. That way you can for example, adjust the spray jet width to the distance between the application device and the workpiece surface.
  • the application devices mounted on the application robot according to the invention belong to different types.
  • one application device may be a water-vapor atomizer, while the other application device is a solvent atomizer.
  • one application device is used to apply water-based paint and accordingly has an external charge, while the other application device is for the application of solvent-based paint and therefore provides for direct charging of the coating agent.
  • both application devices can have a direct charging, wherein the one application device is designed for the application of water-based paint, whereas the other application device applies solvent-based paint.
  • the one application device can be a rotary atomizer (with or without external charging), while the other application device is an air atomizer (with or without high-voltage charging) which is suitable for special painting processes.
  • one of the two application devices is used to coat large areas, while the other application device is used to coat smaller areas.
  • the one application device is also possible for the one application device to be used for coating frame parts whereas the other application device coats the surfaces of the vehicle body.
  • the two application devices may also differ by the coating agent used.
  • one of the two application devices for applying basecoat can be used, whereas the other application device applies clearcoat.
  • one application device is used to apply a first coating layer ("base coat 1"), whereas the other application device applies a second coating layer (“base coat 2").
  • the application robot according to the invention can also carry more than two application devices, e.g. two rotary atomizers and one air atomizer.
  • one of the two application devices is angled relative to the other application device by 180 °.
  • this offers the advantage that the unused application device is less or not contaminated when the neighboring application device applies coating agent.
  • the invention offers the possibility that one application device can be rinsed while the other application device applies coating agent, which, however, usually only works if the individual application devices apply the coating agent essentially in the same direction. In this way, the color change time can be reduced to zero, since the individual application devices alternately apply coating agent, while in the coating breaks a color change can be made.
  • the application robot according to the invention Therefore, for the individual application devices preferably has separately controllable flushing lines, coating agent lines or coating agent supplies.
  • the individual metering devices can be driven by a common motor, which is connected via a coupling to a respective metering device.
  • the application devices may be connected to a common coating agent supply or to a common metering pump, wherein the common metering pump is preferably arranged in the robot arm which adjoins the robot hand axis or in the robot arm following thereon.
  • the individual application devices are not arranged in a fixed, design-related distance from each other, but rather have an adjustable distance from one another.
  • the distance between the adjacent application devices can be adjusted electrically or pneumatically, but other actuators are possible.
  • the application devices are aligned parallel or anti-parallel to each other, which in each case brings certain advantages.
  • Parallel alignment of the application devices allows for simultaneous operation, thereby increasing surface coverage during coating.
  • An antiparallel alignment of the application devices is advantageous if the application devices are operated alternately, since the inactive application device is then largely protected from contamination by the active application device, as already briefly mentioned above.
  • the application devices are angled at a predetermined angle to each other, wherein the angle between the application devices, for example, in the range between 10 ° and 180 ° may be, with any intermediate values are possible.
  • the angle between the application devices can be 45 °, 90 ° or 180 °, with the application device in the latter case being aligned antiparallel.
  • the application devices in the application robot according to the invention can have an electrostatic charge of the applied coating agent, which can be done for example by a conventional external charging or a likewise known direct charging.
  • the invention relates not only to the above-described application robot according to the invention but also to its novel use for coating motor vehicle body parts.
  • the invention also includes an operating method for a multi-axis application robot with a spatially positionable end effector, wherein a plurality of application devices are guided together on the end effector.
  • a coating agent change is carried out in each case on the one application device, while a coating agent is applied with the other application device, which enables an uninterrupted coating operation.
  • the end effector of the application robot according to the invention for rinsing the application robot is moved to an edge of the workpiece to be coated in order to avoid contamination of the workpiece to be coated.
  • the end effector of the application robot according to the invention for rinsing the application robot is moved to an edge of the workpiece to be coated in order to avoid contamination of the workpiece to be coated.
  • the end effector of the application robot according to the invention for rinsing the application robot is moved to an edge of the workpiece to be coated in order to avoid contamination of the workpiece to be coated.
  • the invention allows various novel motion schemes in workpiece coating, which are briefly described below.
  • the end effector of the application robot according to the invention is guided with the application devices in a predetermined stroke direction along the workpiece surface to be coated, wherein the end effector is aligned with the application devices substantially at right angles to the stroke direction.
  • the application devices are guided alongside one another along the workpiece surface, with the spray jets of the individual application devices either forming separate coating middle tracks on the workpiece surface or overlapping one another in the lateral direction.
  • the workpiece to be coated e.g., a motor vehicle body
  • the end effector may be selectively aligned with the application devices at right angles or parallel to the transporting direction.
  • the end effector with the application devices is preferably guided over the workpiece to be coated several times in parallel or antiparallel working strokes.
  • the distance between the individual application devices and the workpiece surface to be coated differs for the individual application devices.
  • this distance is therefore determined and used to adapt at least one operating parameter (eg guide air pressure, turbine speed, coating agent pressure, coating agent flow rate and / or spray jet width).
  • the distance between the individual Application devices and the workpiece surface can be easily determined even without a measurement, since the spatial position of the end effector (TCP - Tool Center Point) from the path control of the application robot is known, while the contour of the workpiece surface to be coated is also specified.
  • the end effector with the application devices is preferably advanced in the X direction (ie in the case of a coating of motor vehicle bodies in the conveying direction) when coating horizontal surfaces, wherein the coating can be carried out without settling and without actuation of the main needle ,
  • the end effector with the applicators is preferably advanced in the Z direction (i.e., in the vertical direction).
  • FIG. 1a shows a perspective view of a painting robot 1 according to the invention with a base part 2 which can be moved in a conventional manner along a horizontal running rail 3 in order to position the painting robot 1 in the direction of the arrow along the running rail.
  • a stop buffer 4, 5 is provided at the front and at the back of the base part 2 of the painting robot 1, in each case to a collision of the painting robot 1 with a neighboring painting robot or a fixed obstacle to avoid damage.
  • the painting robot 1 conventionally has a so-called carousel 6, which is rotatable about a vertical axis and carries two pivotable robot arms 7, 8 and a multi-axis robot hand 9, which is known per se.
  • an end effector 10 is mounted, which carries two rotary atomizers 11, 12, as can be seen in particular from the detailed illustration in FIG. 1b.
  • the two rotary atomizers 11, 12 are arranged parallel to one another on the end effector 10 of the painting robot 1 and each apply a coating agent jet via a respective rapidly rotating bell plate 13, 14.
  • the two rotary atomizers 11, 12 each have conventional outer electrodes 15, 16, which charge the dispensed coating agent jet electrostatically, which is also known per se.
  • the painting robot 1 is used to paint a motor vehicle body 17, which is transported along two transport rails 18, 19 in the direction of arrow by a paint shop.
  • the vehicle body 17 is electrically grounded so that the paint applied by the rotary atomizers 11, 12 and electrostatically charged paint adheres better to the vehicle body 17, thereby increasing the application efficiency.
  • the two rotary atomizers 11, 12 of the painting robot 1 in this case advantageously allow an increased area performance in the painting of the motor vehicle body 17 in comparison to a conventional painting robot with only a single rotary atomizer.
  • the end effector 10 with the two rotary atomizers 11, 12 is guided in working strokes 20 which run parallel to the longitudinal extent of the two transport rails 18, 19 and thus parallel to the transport direction of the motor vehicle body 17.
  • the painting robot 1 aligns the end effector 10 at right angles to the working strokes 20, so that the two rotary atomizers 11, 12 are guided laterally next to one another.
  • the two rotary atomizers 11, 12 in this case have a spray jet width that generates paint runs on the roof of the motor vehicle body 17, which lie laterally next to one another and do not overlap one another.
  • the end effector 10 with the two rotary atomizers 11, 12 is thus displaced in each of the meandering adjacent working strokes 20 by a predetermined feed distance in the lateral direction, wherein the feed distance is approximately one third of the width of the spray jets produced, whereby a sufficient overlap of the spray jet paths.
  • This embodiment offers is particularly suitable for stop-and-go applications and for conveyor belts with low transport speeds and for the painting of large horizontal surfaces, such as motor vehicle roofs.
  • FIGS. 2 a and 2 b The exemplary embodiment illustrated in FIGS. 2 a and 2 b is largely identical to the exemplary embodiment described above and illustrated in FIGS. 1 a and 1 b, so that reference is largely made to the above description to avoid repetition, with the same reference numerals being used for corresponding components.
  • a special feature of this embodiment is that the base part 2 of the painting robot 1 is arranged stationary.
  • the end effector 10 is also aligned at right angles to the transport direction of the motor vehicle body 17.
  • FIGS. 3 a and 3 b also corresponds largely to the exemplary embodiments described above, so that reference is again made to the above description for avoiding repetitions, the same reference numerals being used for corresponding components.
  • a special feature of this embodiment is that the end effector 10 is aligned with the two rotary atomizers 11, 12 in the painting of the motor vehicle body 17 parallel to the transport direction of the motor vehicle body 17.
  • the individual working strokes 20 are aligned at right angles to the transport direction of the motor vehicle body, as in the exemplary embodiment according to FIGS. 2a and 2b.
  • This embodiment also offers the advantage that the painting robot 1 does not require a seventh robot axis.
  • This embodiment is particularly suitable for paint shops with a transport path with medium transport speed and for stop-and-go applications.
  • this embodiment is particularly suitable for painting large horizontal surfaces, such as motor vehicle roofs.
  • this embodiment is also suitable for painting vertical surfaces, such as motor vehicle side surfaces.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment according to the invention, which in turn largely corresponds to the exemplary embodiments described above, so that reference is made to the above description in order to avoid repetition, again using the same reference numerals for corresponding components.
  • the base part 2 of the painting robot 1 is stationary, wherein the motor vehicle body 17 to be painted is moved past two transport rails 18, 19 on the painting robot 1.
  • the painting robot 1 is particularly suitable for painting side flanks of the motor vehicle body 17, wherein the end effector 10 is aligned with the two Rotationszerstäubern 11, 12 parallel to the transport direction, while the individual working strokes 20 perpendicular and thus perpendicular to the transport direction of the motor vehicle body 17.
  • This embodiment also does not require a seventh robot axis and is well suited for paint shops with a fast transport path and for stop-and-go applications.
  • the other atomizer 12 is initially inactive after the atomizer 12 has been pressed with green paint and is therefore always ready for use.
  • the atomizer 11 then terminates the painting operation, whereas the ready-to-use rotary atomizer 12 begins to apply paint of green color.
  • the rotary atomizer 11 undergoes a color change from red to blue.
  • the rotary atomizer 11 is first rinsed in a conventional manner between the times t1 and t2. Subsequently, the rotary atomizer 11 is then pressed between t2 and t3 with blue color, so that the rotary atomizer 11 at time t3 is ready to apply paint with blue color.
  • the rotary atomizer 12 then terminates the painting operation, whereas the ready-to-use rotary atomizer 11 begins to apply paint of blue color.
  • the rotary atomizer 12 performs a color change in the period between t4 and t6.
  • the rotary atomizer 12 is first rinsed in a conventional manner between t4 and t5 and then pressed with yellow paint between t5 and t6, so that the rotary atomizer 12 is ready at time t6 to apply paint with yellow color.
  • the painting robot 1 can thus apply uninterrupted paint despite interim color change, whereby the area performance is significantly increased in the paint shop.
  • FIG. 6 shows an operating mode of the painting robot 1 according to the invention, which is particularly suitable when a specific color (eg silver) is frequently used ("high-runner”), whereas the other colors (“low-runners”) are needed less often.
  • the rotary atomizer 11 then applies only the frequently required color, so that the rotary atomizer 11 must be neither rinsed nor pressed. In this way, the flushing and color losses are reduced in the paint with the frequently required color.
  • the other atomizer 12 is used to apply the less frequently required colors, so that a color change takes place in each case between the times t2 and t3 as well as t5 and t6, as described above with reference to FIG.
  • FIG. 7 shows an alternative embodiment of the end effector 10, which can be guided by the robot hand axis 9 of the painting robot 1.
  • This embodiment of the end effector 10 differs from the embodiment described above in that the two rotary atomizers 11, 12 are aligned in anti-parallel to each other. This is particularly advantageous when the two rotary atomizers 11, 12 are not operated simultaneously, but alternately, since the inactive rotary atomizer is then kept away from the spray of the active rotary atomizer, whereby contamination of the inactive rotary atomizer is counteracted.
  • Figure 8 shows a movement scheme of the end effector 10 with the two rotary atomizers 11, 12 in a paint job.
  • the end effector 10 is in this case guided along linear strokes 20, wherein the end effector 10 with the two rotary atomizers 11, 12 is aligned at right angles to the working strokes 20.
  • the two rotary atomizers 11, 12 each have a spray jet width b on the workpiece to be coated and are arranged at a distance a from one another, the spray jet width b being equal to the distance a between the rotary atomizers 11, 12, so that the spray jets of the adjacent rotary atomizers 11, 12 directly adjacent to each other, but do not overlap.
  • the end effector 10 with the two rotary atomizers 11, 12 is moved forward at a right angle to the working strokes 20 by a predetermined feed distance c, wherein the feed distance c is equal to one third of the spray beam width b, resulting in a corresponding overlap in the individual working strokes 20 produced spray jet paths leads.
  • Figure 10 shows a scheme for illustrating the paint of a horizontal, curved motor vehicle roof 1, wherein for each of two atomizers four atomizer positions 22.1-22.4 and 23.1-23.4 are shown.
  • the distance between the rotary atomizers 11, 12 and the motor vehicle roof 21 is different due to the curvature of the motor vehicle roof 21 in the various working strokes 20.
  • the distance between the rotary atomizers 11, 12 and the motor vehicle roof 21 is therefore continuously determined and taken into account in the control of the rotary atomizers 11, 12.
  • the determination of the distance is carried out here by an evaluation of the predetermined by the path control TCP (Tool Center Point) and the predetermined and thus also known geometry of the motor vehicle roof 21.
  • TCP Tool Center Point
  • the steering pressure or the turbine speed can be adjusted accordingly be to achieve a uniform paint appearance regardless of the curvature of the motor vehicle roof 21.
  • FIGS. 12a and 12b show a metering pump 30 for the painting robot 1, wherein the metering pump is preferably arranged in the robot arm 8 or in the robot arm 7.
  • the metering pump 30 has a feed line 31, via which the metering pump 30 paint is supplied.
  • the metering pump 30 has two output lines 32, 33, which supply the rotary atomizer 11 and the rotary atomizer 12 with paint.
  • the paint promotion takes place here by two gears 34, 35 which are driven by a common shaft 36.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Applikationsroboter (1), insbesondere einen Lackierroboter, zur Beschichtung von Werkstücken (17) mit einem Beschichtungsmittel, mit mehreren beweglichen Achsen und einem räumlich positionierbaren Endeffektor (10). Es wird vorgeschlagen, dass an dem Endeffektor (10) gemeinsam mehrere Applikationsgeräte (11, 12) angebracht sind. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Betriebsverfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Applikationsroboter, insbesondere einen Lackierroboter, sowie ein entsprechendes Betriebsverfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen.
  • Zur Lackierung von Werkstücken, wie beispielsweise Kraftfahrzeugkarosserieteilen, werden seit längerem mehrachsige Lackierroboter mit einer hochbeweglichen, mehrachsigen Roboterhandachse verwendet, wobei an der Roboterhandachse ein einzelner Rotationszerstäuber angebracht ist, der den gewünschten Lack appliziert.
  • Nachteilig an diesen bekannten Lackierrobotern ist die unbefriedigende Flächenleistung beim Beschichten, da ein einzelner Rotationszerstäuber innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nur eine begrenzte Werkstückoberfläche beschichten kann.
  • Weitere Applikationsgeräte sind bekannt aus DE 694 03 485 T2 , DE 101 49 424 A1 , DE 88 05 181 U1 , DE 22 18 756 B2 , EP 508 130 A1 , WO 2004/085082 A1 , DE 102 97 271 T5 , GB 21 90 312 A , US 6 817 553 B2 , EP 529 851 A1 , DE 28 05 072 A1 , JP 2000 005 659 A , WO 01/87497 A1 , EP 579 417 A1 und DE 198 52 079 A1 .
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den eingangs beschriebenen bekannten Lackierroboter entsprechend zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Applikationsroboter und ein entsprechendes Betriebsverfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
  • Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, an dem Endeffektor eines Applikationsroboters nicht nur ein einziges Applikationsgerät anzubringen, sondern mehrere Applikationsgeräte. Dies bietet den Vorteil, dass die Flächenleistung des erfindungsgemäßen Applikationsroboters gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöht wird.
  • Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Applikationsgeräts umfasst nicht nur die vorzugsweise verwendeten und bereits eingangs erwähnten Rotationszerstäuber, sondern auch andere Typen von Applikationsgeräten, wie beispielsweise Sprühpistolen, 2K-Zerstäuber oder sonstige Zerstäuber.
  • Besonders vorteilhaft eignet sich die Erfindung für einen Applikationsroboter, der Nasslack appliziert, jedoch ist die Erfindung auch mit Applikationsrobotern realisierbar, die Pulverlack, Dickstoff, Unterbodenschutz, PVC oder Ähnliches applizieren.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Applikationsroboter handelt es sich um einen mehrachsigen Roboter, der beispielsweise sechs oder sieben bewegliche Achsen aufweisen kann. Die Erfindung ist jedoch nicht auf 6- oder 7-achsige Applikationsroboter beschränkt, sondern auch mit anderen Robotertypen realisierbar.
  • Vorzugsweise sind die Applikationsgeräte bei dem erfindungsgemäßen Applikationsroboter nebeneinander in einem vorgegebenen Abstand angeordnet und geben jeweils einen Sprühstrahl mit einer vorgegebenen Sprühstrahlbreite in dieselbe Richtung ab.
  • Gemäß der Erfindung ist die Sprühstrahlbreite kleiner als der Abstand zwischen den Applikationsgeräten, so dass sich die Sprühstrahlen der benachbarten Applikationsgeräte nicht überlappen. Hierbei werden bei einem Arbeitshub also parallele Beschichtungsmittelbahnen auf der Werkstückoberfläche appliziert, so dass eine zusammenhängende Beschichtung der Werkstückoberfläche mehrere Arbeitshübe erfordert, die jeweils zueinander,versetzt erfolgen müssen. Hierbei besteht die Möglichkeit, die Sprühstrahlbreite und den Abstand der Applikationsgerät so zu wählen, dass eine Fläche mit einer bestimmten Breite ohne Absetzen oder Betätigung des Beschichtungsmittel-Ventils beschichtet werden kann, indem der Endeffektor mit den daran angebrachten Applikationsgeräten zwischen den aufeinander folgenden, antiparallelen Arbeitshüben jeweils seitlich verschoben wird. Der Endeffektor mit den daran angebrachten Applikationsgeräte kann hierbei so geführt werden, dass die Überlappung zwischen den erzeugten Beschichtungsbahnen zwei-, drei- oder vierfach ist.
  • Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Sprühstrahlbreite bezieht sich in der Regel auf die Breite des Sprühstrahls beim Auftreffen auf die Werkstückoberfläche, jedoch kann man anstelle der Sprühstrahlbreite auch von einem Sprühstrahlwinkel sprechen, wobei Letzteres insbesondere bei der sogenannten Airless-Zerstäubung und bei Dickstoffapplikation gilt. Dabei ist mit dem Begriff der Sprühstrahlbreite der sogenannte SB50 gemeint. Dabei handelt es sich um diejenige Breite der von dem Sprühstrahl auf der zu beschichtenden Werkstückoberfläche erzeugten Beschichtungsbahn, innerhalb derer die Beschichtungsdicke über 50% der maximalen Beschichtungsdicke liegt.
  • In jedem Fall besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Sprühstrahlbreite zumindest bei einem der Applikationsgeräte einstellbar ist. Auf diese Weise lässt sich die Sprühstrahlbreite beispielsweise an den Abstand zwischen dem Applikationsgerät und der Werkstückoberfläche anpassen.
  • Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die an dem erfindungsgemäßen Applikationsroboter montierten Applikationsgeräte unterschiedlichen Typen angehören. Beispielsweise kann es sich bei dem einen Applikationsgerät um einen Wasserlackzerstäuber handeln, während das andere Applikationsgerät ein Lösungsmittelzerstäuber ist. Es besteht jedoch also auch die Möglichkeit, dass das eine Applikationsgerät zur Applikation von Wasserlack dient und dementsprechend eine Außenaufladung aufweist, während das andere Applikationsgerät zur Applikation von Lösemittellack dient und deshalb eine Direktaufladung des Beschichtungsmittels vorsieht.
  • Auch können beide Applikationsgeräte eine Direktaufladung aufweisen, wobei das eine Applikationsgerät zur Applikation von Wasserlack ausgelegt ist, wohingegen das andere Applikationsgerät Lösemittellack appliziert.
  • Ferner kann es sich bei dem einen Applikationsgerät um einen Rotationszerstäuber (mit oder ohne Außenaufladung) handeln, während das andere Applikationsgerät ein Luftzerstäuber (mit oder ohne Hochspannungsaufladung) ist, der sich für spezielle Lackierverfahren eignet.
  • Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass eines der beiden Applikationsgeräte zur Beschichtung großer Flächen benutzt wird, während das andere Applikationsgerät eingesetzt wird, um kleinere Flächen zu beschichten. Bei der Beschichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie ist es auch möglich, dass das eine Applikationsgerät zur Beschichtung von Rahmenteilen verwendet wird, wohingegen das andere Applikationsgerät die Flächen der Kraftfahrzeugkarosserie beschichtet.
  • Die beiden Applikationsgeräte können sich auch durch das verwendete Beschichtungsmittel unterscheiden. Beispielsweise kann eines der beiden Applikationsgeräte zum Auftragen von Basislack verwendet werden, wohingegen das andere Applikationsgerät Klarlack appliziert. In einer anderen Variante dient das eine Applikationsgerät dagegen zum Applizieren einer ersten Lackschicht ("Base Coat 1"), wohingegen das andere Applikationsgerät eine zweie Lackschicht ("Base Coat 2") aufträgt.
  • Ferner kann der erfindungsgemäße Applikationsroboter auch mehr als zwei Applikationsgeräte führen, z.B. zwei Rotationszerstäuber und einen Luftzerstäuber.
  • Vorzugsweise ist eines der beiden Applikationsgeräte gegenüber dem anderen Applikationsgerät um 180° angewinkelt. Dies bietet bei einem abwechselnden Betrieb der Applikationsgeräte den Vorteil, dass das nicht benutzte Applikationsgerät weniger oder gar nicht verschmutzt wird, wenn das benachbarte Applikationsgerät Beschichtungsmittel appliziert.
  • Weiterhin bietet die Erfindung die Möglichkeit, dass das eine Applikationsgerät gespült werden kann, während das andere Applikationsgerät Beschichtungsmittel appliziert, was jedoch in der Regel nur dann funktioniert, wenn die einzelnen Applikationsgeräte das Beschichtungsmittel im Wesentlichen in dieselbe Richtung applizieren. Auf diese Weise kann die Farbwechselzeit auf Null reduziert werden, da die einzelnen Applikationsgeräte abwechselnd Beschichtungsmittel applizieren, während in den Beschichtungspausen ein Farbwechsel vorgenommen werden kann. Der erfindungsgemäße Applikationsroboter weist deshalb für die einzelnen Applikationsgeräte vorzugsweise getrennt ansteuerbare Spülleitungen, Beschichtungsmittelleitungen bzw. Beschichtungsmittelversorgungen auf. Bei getrennten Dosiereinrichtungen für die Applikationsgeräte können die einzelnen Dosiereinrichtungen von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden, der über eine Kupplung mit jeweils einer Dosiereinrichtung verbunden wird.
  • Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Applikationsgeräte mit einer gemeinsamen Beschichtungsmittelversorgung bzw. einer gemeinsamen Dosierpumpe verbunden sind, wobei die gemeinsame Dosierpumpe vorzugsweise in dem Roboterarm angeordnet ist, der an die Roboterhandachse angrenzt oder in dem darauf folgenden Roboterarm.
  • In einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind die einzelnen Applikationsgeräte nicht in einem festen, konstruktiv bedingten Abstand zueinander angeordnet, sondern weisen vielmehr einen einstellbaren Abstand zueinander auf. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den benachbarten Applikationsgeräten elektrisch oder pneumatisch eingestellt werden, jedoch sind auch andere Stellantriebe möglich.
  • In bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Applikationsgeräte parallel oder antiparallel zueinander ausgerichtet, was jeweils bestimmte Vorteile bringt. Eine parallele Ausrichtung der Applikationsgeräte ermöglicht einen gleichzeitigen Betrieb, wodurch die Flächenleistung beim Beschichten erhöht wird. Eine antiparallele Ausrichtung der Applikationsgeräte ist dagegen vorteilhaft, wenn die Applikationsgeräte abwechselnd betrieben werden, da das inaktive Applikationsgerät dann weitgehend vor Verschmutzungen durch das aktive Applikationsgerät geschützt ist, wie bereits vorstehend kurz erwähnt wurde.
  • Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Applikationsgeräte um einen vorgegebenen Winkel zueinander angewinkelt sind, wobei der Winkel zwischen den Applikationsgeräten beispielsweise im Bereich zwischen 10° und 180° liegen kann, wobei beliebige Zwischenwerte möglich sind. Beispielsweise kann der Winkel zwischen den Applikationsgeräten 45°, 90° oder 180° betragen, wobei die Applikationsgräte in letzterem Fall antiparallel ausgerichtet sind.
  • Darüber hinaus können die Applikationsgeräte bei dem erfindungsgemäßen Applikationsroboter eine elektrostatische Aufladung des applizierten Beschichtungsmittels aufweisen, was beispielsweise durch eine herkömmliche Außenaufladung oder eine ebenfalls bekannte Direktaufladung erfolgen kann.
  • Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Applikationsroboter betrifft, sondern auch dessen neuartige Verwendung zur Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen.
  • Darüber hinaus umfasst die Erfindung auch ein Betriebsverfahren für einen mehrachsigen Applikationsroboter mit einem räumlich positionierbaren Endeffektor, wobei an dem Endeffektor gemeinsam mehrere Applikationsgeräte geführt werden.
  • In einer Variante der Erfindung wird hierbei jeweils an dem einen Applikationsgerät ein Beschichtungsmittelwechsel durchgeführt, während mit dem anderen Applikationsgerät ein Beschichtungsmittel appliziert wird, was einen unterbrechungsfreien Beschichtungsbetrieb ermöglicht.
  • Weiterhin besteht hierbei die Möglichkeit, dass eines der Applikationsgeräte immer ein bestimmtes, häufig verwendetes Beschichtungsmittel ("High-Runner") appliziert, während das andere Applikationsgerät alle anderen möglichen Beschichtungsmittel ("Low-Runner") appliziert, die seltener benötigt werden. Dies bietet den Vorteil, dass Farb- und Spülmittelverluste verringert werden, da für das häufig benutzte Beschichtungsmittel kein Farbwechsel erforderlich ist.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Endeffektor des erfindungsgemäßen Applikationsroboters zum Spülen der Applikationsroboter an einen Rand des zu beschichtenden Werkstücks gefahren wird, um eine Verschmutzung des zu beschichtenden Werkstücks zu vermeiden. Bei der Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen mit einem Front- oder Heckdeckel kann der Endeffektor mit den Applikationsgeräten zum Spülen beispielsweise unter den geöffneten Front- oder Heckdeckel gefahren werden.
  • Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung verschiedene neuartige Bewegungsschemata bei der Werkstückbeschichtung, die im Folgenden kurz beschrieben werden.
  • In einer Variante der Erfindung wird der Endeffektor des erfindungsgemäßen Applikationsroboters mit den Applikationsgeräten in einer vorgegebenen Hubrichtung entlang der zu beschichtenden Werkstückoberfläche geführt, wobei der Endeffektor mit den Applikationsgeräten im Wesentlichen rechtwinklig zu der Hubrichtung ausgerichtet ist. Die Applikationsgeräte werden hierbei also entlang der Werkstückoberfläche nebeneinander geführt, wobei die Sprühstrahlen der einzelnen Applikationsgeräte entweder getrennte Beschichtungsmittelbahnen auf der Werkstückoberfläche bilden oder einander in seitlicher Richtung überlappen.
  • Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Endeffektor mit den Applikationsgeräten im Wesentlichen parallel zu der Hubrichtung ausgerichtet wird, so dass die einzelnen Applikationsgeräte hintereinander über die Werkstückoberfläche geführt werden. Dies hat zur Folge, dass die Werkstückoberfläche in einem Arbeitshub nacheinander von den Sprühstrahlen der einzelnen Applikationsgeräte getroffen wird, wodurch sich die Hubgeschwindigkeit des Applikationsroboters erhöhen lässt.
  • Darüber hinaus wird das zu beschichtende Werkstück (z.B. eine Kraftfahrzeugkarosserie) vorzugsweise in einer vorgegebenen Transportrichtung transportiert, wobei der Endeffektor mit den Applikationsgeräten wahlweise rechtwinklig oder parallel zu der Transportrichtung ausgerichtet sein kann.
  • Ferner wird der Endeffektor mit den Applikationsgeräten vorzugsweise mehrfach in parallelen oder antiparallelen Arbeitshüben über das zu beschichtende Werkstück geführt.
  • Nach einer vorgegebenen Anzahl von Arbeitshüben wird der Endeffektor dann vorzugsweise um eine vorgegebene Vorschubstrecke rechtwinklig zu den Arbeitshüben verschoben, wobei die Vorschubstrecke von dem Abstand zwischen den einzelnen Applikationsgeräten abhängt.
  • Bei einer Beschichtung von gewölbten Werkstückoberflächen besteht das Problem, dass der Abstand zwischen den einzelnen Applikationsgeräten und der zu beschichtenden Werkstückoberfläche bei den einzelnen Applikationsgeräten unterschiedlich ist. In einer Variante der Erfindung wird dieser Abstand deshalb ermittelt und zur Anpassung mindestens eines Betriebsparameters (z.B. Lenkluftdruck, Turbinendrehzahl, Beschichtungsmitteldruck, Beschichtungsmittelmengenstrom und/oder Sprühstrahlbreite) genutzt. Der Abstand zwischen den einzelnen Applikationsgeräten und der Werkstückoberfläche lässt sich auch ohne eine Messung einfach ermitteln, da die räumliche Position des Endeffektors (TCP - Tool Centre Point) aus der Bahnsteuerung des Applikationsroboters bekannt ist, während die Kontur der zu beschichtenden Werkstückoberfläche ebenfalls vorgegeben ist.
  • Ferner ist zu erwähnen, dass der Endeffektor mit den Applikationsgeräten bei einer Beschichtung horizontaler Oberflächen vorzugsweise in X-Richtung (d.h. bei einer Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosserien in der Förderrichtung) vorwärts bewegt wird, wobei die Beschichtung ohne Absetzen und ohne eine Betätigung der Hauptnadel durchgeführt werden kann.
  • Stattdessen besteht bei einer Beschichtung horizontaler Oberflächen auch die Möglichkeit, den Endeffektor mit den Applikationsgeräten in Y-Richtung vorwärts zu bewegen, d.h. quer zur Förderrichtung der Kraftfahrzeugkarosserien.
  • Bei einer Beschichtung vertikaler Oberflächen wird der Endeffektor mit den Applikationsgeräten dagegen vorzugsweise in Z-Richtung (d.h. in senkrechter Richtung) vorwärts bewegt.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1a
    eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Lackierroboters mit zwei Rotationszerstäubern, wobei die Rotationszerstäuber von dem Lackierroboter nebeneinander geführt werden,
    Figur 1b
    eine Perspektivansicht des Endeffektors des Lackierroboters aus Figur 1b mit den beiden Rotationszerstäubern,
    Figur 2a
    eine Perspektivansicht eines stationären erfindungsgemäßen Lackierroboters mit zwei Rotationszerstäubern, die beim Lackieren hintereinander geführt werden,
    Figur 2b
    eine Perspektivansicht des Endeffektors des Lackierroboters aus Figur 2a mit den beiden Rotationszerstäubern,
    Figur 3a
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines stationären erfindungsgemäßen Applikationsroboters mit zwei Rotationszerstäubern, die bei der Beschichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie quer zur Transportrichtung der Kraftfahrzeugkarosserie und nebeneinander geführt werden,
    Figur 3b
    eine Perspektivansicht des Endeffektors des Lackierroboters aus Figur 3a mit den beiden Rotationszerstäubern,
    Figur 4
    eine Perspektivansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Lackierroboters mit zwei Rotationszerstäubern, der zur Seitenlackierung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen eingesetzt wird,
    Figur 5
    ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des intermittierenden Betriebs der beiden Rotationszerstäuber,
    Figur 6
    ein weiteres Zeitdiagramm zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Applikationsroboters mit einem häufig benutzten Lack und mehreren seltener benutzten Lacken,
    Figur 7
    eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Endeffektors mit zwei Rotationszerstäubern,
    Figuren 8 und 9
    verschiedene Bewegungsschemata für den erfindungsgemäßen Applikationsroboter bei der Beschichtung von Werkstückoberflächen,
    Figur 10
    eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Lackierung eines gewölbten Kraftfahrzeugdachs,
    Figur 11
    eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Lackierung einer gewölbten Kraftfahrzeugseitenwand sowie
    Figuren 12a und 12b
    eine Dosierpumpe für einen erfindungsgemäßen Applikationsroboter.
  • Figur 1a zeigt eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Lackierroboters 1 mit einem Basisteil 2, das in herkömmlicher Weise entlang einer horizontalen Fahrschiene 3 verfahrbar ist, um den Lackierroboter 1 in Pfeilrichtung entlang der Fahrschiene zu positionieren. An der Vorderseite und an der Rückseite des Basisteils 2 des Lackierroboters 1 ist jeweils ein Anschlagpuffer 4, 5 vorgesehen, um bei einem Zusammenstoß des Lackierroboters 1 mit einem benachbarten Lackierroboter oder einem feststehenden Hindernis eine Beschädigung zu vermeiden.
  • Weiterhin weist der Lackierroboter 1 in herkömmlicher Weise ein sogenanntes Karussell 6 auf, das um eine vertikale Achse drehbar ist und zwei schwenkbare Roboterarme 7, 8 und eine mehrachsige Roboterhandachse 9 trägt, was an sich bekannt ist.
  • An dem distalen Ende der Roboterhandachse 9 ist ein Endeffektor 10 angebracht, der zwei Rotationszerstäuber 11, 12 trägt, wie insbesondere aus der Detaildarstellung in Figur 1b ersichtlich ist.
  • Die beiden Rotationszerstäuber 11, 12 sind an dem Endeffektor 10 des Lackierroboters 1 parallel nebeneinander angeordnet und applizieren über jeweils einen schnell drehenden Glockenteller 13, 14 jeweils einen Beschichtungsmittelstrahl.
  • Die beiden Rotationszerstäuber 11, 12 weisen jeweils herkömmliche Außenelektroden 15, 16 auf, die den abgegebenen Beschichtungsmittelstrahl elektrostatisch aufladen, was an sich ebenfalls bekannt ist.
  • Der Lackierroboter 1 dient zur Lackierung einer Kraftfahrzeugkarosserie 17, die entlang von zwei Transportschienen 18, 19 in Pfeilrichtung durch eine Lackieranlage transportiert wird.
  • Die Kraftfahrzeugkarosserie 17 ist elektrisch geerdet, damit der von den Rotationszerstäubern 11, 12 applizierte und elektrostatisch aufgeladene Lack besser an der Kraftfahrzeugkarosserie 17 anhaftet, wodurch der Auftragswirkungsgrad erhöht wird.
  • Die beiden Rotationszerstäuber 11, 12 des Lackierroboters 1 ermöglichen hierbei im Vergleich zu einem herkömmlichen Lackierroboter mit nur einem einzigen Rotationszerstäuber vorteilhaft eine erhöhte Flächenleistung bei der Lackierung der Kraftfahrzeugkarosserie 17.
  • Bei der Lackierung des Dachs der Kraftfahrzeugkarosserie 17 wird der Endeffektor 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 hierbei in Arbeitshüben 20 geführt, die parallel zur Längserstreckung der beiden Transportschienen 18, 19 und damit parallel zur Transportrichtung der Kraftfahrzeugkarosserie 17 verlaufen. Bei der Führung des Endeffektors 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 richtet der Lackierroboter 1 den Endeffektor 10 jedoch rechtwinklig zu den Arbeitshüben 20 aus, so dass die beiden Rotationszerstäuber 11, 12 seitlich nebeneinander geführt werden.
  • Die beiden Rotationszerstäuber 11, 12 weisen hierbei eine Sprühstrahlbreite auf, die auf dem Dach der Kraftfahrzeugkarosserie 17 Lackbahnen erzeugt, die seitlich nebeneinander liegen und einander nicht überlappen. Der Endeffektor 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 wird also bei jedem der mäanderförmig nebeneinander liegenden Arbeitshübe 20 um eine vorgegebene Vorschubstrecke in seitlicher Richtung verschoben, wobei die Vorschubstrecke ungefähr ein Drittel der Breite der erzeugten Sprühstrahlbahnen beträgt, wodurch eine ausreichende Überlappung der Sprühstrahlbahnen entsteht.
  • Dieses Ausführungsbeispiel bietet eignet sich besonders für Stop-and-Go-Anwendungen und für Transportbänder mit geringen Transportgeschwindigkeiten sowie für die Lackierung großer horizontaler Flächen, wie beispielsweise Kraftfahrzeugdächer.
  • Das in den Figuren 2a und 2b dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in den Figuren 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen weitgehend auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
  • Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass das Basisteil 2 des Lackierroboters 1 stationär angeordnet ist.
  • Ein weiterer Unterschied dieses Ausführungsbeispiels gegenüber dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1a und 1b besteht darin, dass der Endeffektor 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 bei jedem der Arbeitshübe 20 rechtwinklig zur Längserstreckung der Transportschienen 18, 19 geführt wird, so dass die Hubrichtung in diesem Ausführungsbeispiel rechtwinklig zur Transportrichtung verläuft.
  • Der Endeffektor 10 ist hierbei jedoch ebenfalls rechtwinklig zu der Transportrichtung der Kraftfahrzeugkarosserie 17 ausgerichtet.
  • Diese Führung des Endeffektors 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 bietet den Vorteil, dass keine siebte Roboterachse erforderlich ist.
  • Darüber hinaus hat sich diese Führung des Endeffektors 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 als hocheffektiv erwiesen, wenn große horizontal liegende Oberflächen lackiert werden müssen, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeugdach oder eine Motor- oder Kofferraumhaube.
  • Auch das in den Figuren 3a und 3b dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt weitgehend mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen wiederum auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
  • Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Endeffektor 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 bei der Lackierung der Kraftfahrzeugkarosserie 17 parallel zur Transportrichtung der Kraftfahrzeugkarosserie 17 ausgerichtet wird.
  • Die einzelnen Arbeitshübe 20 sind hierbei jedoch wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2a und 2b rechtwinklig zur Transportrichtung der Kraftfahrzeugkarosserie ausgerichtet.
  • Auch dieses Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass der Lackierroboter 1 keine siebente Roboterachse benötigt.
  • Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich insbesondere für Lackieranlagen mit einem Transportweg mit mittlerer Transportgeschwindigkeit sowie für Stop-and-Go-Anwendungen.
  • Darüber hinaus eignet sich dieses Ausführungsbeispiel insbesondere zur Lackierung großer horizontal liegender Oberflächen, wie Kraftfahrzeugdächer.
  • Ferner ist dieses Ausführungsbeispiel auch zur Lackierung vertikaler Flächen geeignet, wie beispielsweise von Kraftfahrzeugseitenflächen.
  • Figur 4 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das wiederum weitgehend mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Bauteile wiederum dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
  • Auch hierbei ist das Basisteil 2 des Lackierroboters 1 stationär, wobei die zu lackierende Kraftfahrzeugkarosserie 17 auf zwei Transportschienen 18, 19 an dem Lackierroboter 1 vorbei bewegt wird.
  • Der Lackierroboter 1 eignet sich insbesondere zur Lackierung von Seitenflanken der Kraftfahrzeugkarosserie 17, wobei der Endeffektor 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 parallel zur Transportrichtung ausgerichtet wird, während die einzelnen Arbeitshübe 20 senkrecht und damit rechtwinklig zur Transportrichtung der Kraftfahrzeugkarosserie 17 verlaufen.
  • Dieses Ausführungsbeispiel erfordert ebenfalls keine siebte Roboterachse und eignet sich gut für Lackieranlagen mit einem schnellen Transportweg sowie für Stop-and-Go-Anwendungen.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ermöglichen vorteilhaft einen unterbrechungsfreien Lackierbetrieb, wie im Folgenden anhand des Zeitdiagramms in Figur 5 erläutert wird.
  • Bis zum Zeitpunkt t1 ist zunächst nur der Rotationszerstäuber 11 aktiv, der in diesem Beispiel einen Lack mit roter Farbe appliziert.
  • Der andere Zerstäuber 12 ist dagegen zunächst inaktiv, nachdem der Zerstäuber 12 mit grünem Lack angedrückt wurde und deshalb jederzeit betriebsbereit ist.
  • Zum Zeitpunkt t1 beendet dann der Zerstäuber 11 den Lackierbetrieb, wohingegen der betriebsbereite Rotationszerstäuber 12 damit beginnt, Lack mit grüner Farbe zu applizieren.
  • Nach der Beendigung des Lackierbetriebs zum Zeitpunkt t1 erfolgt bei dem Rotationszerstäuber 11 ein Farbwechsel von roter Farbe zu blauer Farbe. Hierzu wird der Rotationszerstäuber 11 zunächst zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 in herkömmlicher Weise gespült. Anschließend wird der Rotationszerstäuber 11 dann zwischen t2 und t3 mit blauer Farbe angedrückt, so dass der Rotationszerstäuber 11 zum Zeitpunkt t3 betriebsbereit ist, um Lack mit blauer Farbe zu applizieren.
  • Zum Zeitpunkt t4 beendet der Rotationszerstäuber 12 dann den Lackierbetrieb, wohingegen der betriebsbereite Rotationszerstäuber 11 damit beginnt, Lack mit blauer Farbe zu applizieren.
  • Der Rotationszerstäuber 12 führt dagegen im Zeitraum zwischen t4 und t6 einen Farbwechsel durch. Hierzu wird der Rotationszerstäuber 12 zunächst zwischen t4 und t5 in herkömmlicher Weise gespült und anschließend zwischen t5 und t6 mit gelber Farbe angedrückt, so dass der Rotationszerstäuber 12 zum Zeitpunkt t6 betriebsbereit ist, um Lack mit gelber Farbe zu applizieren.
  • Der Lackierroboter 1 kann also trotz zwischenzeitlicher Farbwechsel unterbrechungsfrei Lack applizieren, wodurch die Flächenleistung im Lackierbetrieb deutlich erhöht wird.
  • Figur 6 zeigt eine Betriebsart des erfindungsgemäßen Lackierroboters 1, die sich insbesondere dann eignet, wenn eine bestimmte Farbe (z.B. Silber) häufig verwendet wird ("High-Runner"), wohingegen die anderen Farben ("Low-Runner") seltener benötigt werden. Der Rotationszerstäuber 11 appliziert dann ausschließlich die häufig benötigte Farbe, so dass der Rotationszerstäuber 11 weder gespült noch angedrückt werden muss. Auf diese Weise werden bei der Lackierung mit der häufig benötigten Farbe die Spülmittel- und Farbverluste verringert.
  • Der andere Zerstäuber 12 dient dagegen zur Applikation der seltener benötigten Farben, so dass jeweils zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 sowie t5 und t6 ein Farbwechsel erfolgt, wie vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 5 beschrieben wurde.
  • Figur 7 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Endeffektors 10, der von der Roboterhandachse 9 des Lackierroboters 1 geführt werden kann.
  • Dieses Ausführungsbeispiel des Endeffektors 10 unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, dass die beiden Rotationszerstäuber 11, 12 antiparallel zueinander ausgerichtet sind. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die beiden Rotationszerstäuber 11, 12 nicht gleichzeitig, sondern abwechselnd betrieben werden, da der inaktive Rotationszerstäuber dann von dem Sprühstrahl des aktiven Rotationszerstäubers ferngehalten wird, wodurch einer Verschmutzung des inaktiven Rotationszerstäubers entgegengewirkt wird.
  • Figur 8 zeigt ein Bewegungsschema des Endeffektors 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 bei einer Lackierung. Der Endeffektor 10 wird hierbei entlang linearer Arbeitshübe 20 geführt, wobei der Endeffektor 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 rechtwinklig zu den Arbeitshüben 20 ausgerichtet ist.
  • Die beiden Rotationszerstäuber 11, 12 weisen hierbei auf dem zu beschichtenden Werkstück jeweils eine Sprühstrahlbreite b auf und sind in einem Abstand a zueinander angeordnet, wobei die Sprühstrahlbreite b gleich dem Abstand a zwischen den Rotationszerstäubern 11, 12 ist, so dass die Sprühstrahlen der benachbarten Rotationszerstäuber 11, 12 unmittelbar aneinander angrenzen, sich aber nicht überlappen.
  • Zwischen den benachbarten Arbeitshüben 20 wird der Endeffektor 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 hierbei rechtwinklig zu den Arbeitshüben 20 um eine vorgegebene Vorschubstrecke c vorwärts bewegt, wobei die Vorschubstrecke c gleich einem Drittel der Sprühstrahlbreite b ist, was zu einer entsprechenden Überlappung der in den einzelnen Arbeitshüben 20 erzeugten Sprühstrahlbahnen führt.
  • Nach drei parallelen Arbeitshüben 20 wird der Endeffektor 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 dann um einen größeren Vorschub d seitlich versetzt, woraufhin wieder drei Arbeitshübe 20 durchgeführt werden.
  • Figur 9 zeigt ein ähnliches Bewegungsschema für den Endeffektor 10 mit den beiden Rotationszerstäubern 11, 12, wobei der Abstand a zwischen den benachbarten Rotationszerstäubern dagegen größer ist als die Sprühstrahlbreite b, so dass die von den beiden Rotationszerstäubern 11, 12 erzeugten Sprühstrahlbahnen einander nicht überlappen.
  • Figur 10 zeigt ein Schema zur Verdeutlichung der Lackierung eines horizontalen, gewölbten Kraftfahrzeugdachs 1, wobei für jeden von zwei Zerstäubern jeweils vier Zerstäuberpositionen 22.1-22.4 bzw. 23.1-23.4 dargestellt sind.
  • Aus dieser Darstellung und den dargestellten Entfernungsmarkierungen 24 ist ersichtlich, dass der Abstand zwischen den Rotationszerstäubern 11, 12 und dem Kraftfahrzeugdach 21 aufgrund der Wölbung des Kraftfahrzeugdachs 21 in den verschiedenen Arbeitshüben 20 unterschiedlich ist. Der Abstand zwischen den Rotationszerstäubern 11, 12 und dem Kraftfahrzeugdach 21 wird deshalb laufend ermittelt und bei der Ansteuerung der Rotationszerstäuber 11, 12 berücksichtigt. Die Ermittlung des Abstandes erfolgt hierbei durch eine Auswertung des durch die Bahnsteuerung vorgegebenen TCP (Tool Centre Point) und der vorgegebenen und damit ebenfalls bekannten Geometrie des Kraftfahrzeugdachs 21. Bei der Ansteuerung der Rotationszerstäuber 11, 12 kann dann beispielsweise der Lenkluftdruck oder die Turbinendrehzahl entsprechend angepasst werden, um unabhängig von der Wölbung des Kraftfahrzeugdachs 21 ein gleichmäßiges Lackbild zu erreichen.
  • Figur 11 zeigt eine entsprechende Darstellung für die Lackierung einer gewölbten Kraftfahrzeugtür 25 durch zwei Rotationszerstäuber 26, 27, wobei anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Entfernungsmarkierungen 28, 29 ersichtlich ist, dass der Abstand für die beiden Rotationszerstäuber 26, 27 unterschiedlich ist und deshalb in diesem Ausführungsbeispiel bei der Ansteuerung der Rotationszerstäuber 26, 27 berücksichtigt wird. Schließlich zeigen die Figuren 12a und 12b eine Dosierpumpe 30 für den Lackierroboter 1, wobei die Dosierpumpe vorzugsweise in dem Roboterarm 8 oder in dem Roboterarm 7 angeordnet ist.
  • Die Dosierpumpe 30 weist eine Zuleitung 31 auf, über die der Dosierpumpe 30 Lack zugeführt wird.
  • Weiterhin weist die Dosierpumpe 30 zwei Ausgangsleitungen 32, 33 auf, die den Rotationszerstäuber 11 bzw. den Rotationszerstäuber 12 mit Lack versorgen. Die Lackförderung erfolgt hierbei durch zwei Zahnräder 34, 35, die von einer gemeinsamen Welle 36 angetrieben werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lackierroboter
    2
    Basisteil
    3
    Fahrschiene
    4, 5
    Anschlagpuffer
    6
    Karussell
    7, 8
    Roboterarme
    9
    Roboterhandachse
    10
    Endeffektor
    11, 12
    Rotationszerstäuber
    13, 14
    Glockenteller
    15, 16
    Außenelektroden
    17
    Kraftfahrzeugkarosserie
    18, 19
    Transportschienen
    20
    Arbeitshübe
    21
    Kraftfahrzeugdach
    22.1-22.4
    Zerstäuberpositionen
    23.1-23.4
    Zerstäuberpositionen
    24
    Entfernungsmarkierungen
    25
    Kraftfahrzeugdach
    26
    Rotationszerstäuber
    26-27
    Rotationszerstäuber
    28-29
    Entfernungsmarkierungen
    30
    Dosierpumpe
    31
    Zuleitung
    32, 33
    Ausgangsleitungen

Claims (37)

  1. Applikationsroboter (1), insbesondere Lackierroboter, zur Beschichtung von Werkstücken (17, 21, 25) mit einem Beschichtungsmittel, mit mehreren beweglichen Achsen und einem räumlich positionierbaren Endeffektor (10), dadurch gekennzeichnet, dass an dem Endeffektor (10) gemeinsam mehrere Applikationsgeräte (11, 12) angebracht sind.
  2. Applikationsroboter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsgeräte (11, 12) nebeneinander in einem vorgegebenen Abstand angeordnet sind und jeweils einen Sprühstrahl mit einer vorgegebenen Sprühstrahlbreite (b) in dieselbe Richtung abgeben.
  3. Applikationsroboter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühstrahlbreite (b) mindestens so groß ist, wie der Abstand zwischen den Applikationsgeräten (11, 12), so dass sich die Sprühstrahlen der benachbarten Applikationsgeräte (11, 12) überlappen.
  4. Applikationsroboter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühstrahlbreite (b) kleiner als der Abstand zwischen den Applikationsgeräten (11, 12) ist, so dass sich die Sprühstrahlen der benachbarten Applikationsgeräte (11, 12) nicht überlappen.
  5. Applikationsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühstrahlbreite (b) zumindest bei einem der Applikationsgeräte (11, 12) einstellbar ist.
  6. Applikationsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsgeräte (11, 12) unterschiedlichen Typen angehören.
  7. Applikationsroboter (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Applikationsgerät (11) ein Wasserlackzerstäuber ist, während das andere Applikationsgerät (12) ein Lösungsmittelzerstäuber ist.
  8. Applikationsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Applikationsgerät (11) gespült werden kann, während das andere Applikationsgerät (12) Beschichtungsmittel appliziert.
  9. Applikationsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsgeräte (11, 12) mit einer gemeinsamen Beschichtungsmittelversorgung verbunden sind.
  10. Applikationsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endeffektor (10) von einer mehrachsigen Roboterhandachse (9) und mehreren Roboterarmen geführt wird.
  11. Applikationsroboter (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die gemeinsame Beschichtungsmittelversorgung der Applikationsgeräte (11, 12) eine gemeinsame Dosierpumpe (30) aufweist,
    - dass die gemeinsame Dosierpumpe (30) in dem Roboterarm (8) angeordnet ist, der an die Roboterhandachse (9) angrenzt oder in dem daran angrenzenden Roboterarm (7).
  12. Applikationsroboter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsgeräte (11, 12) mit getrennten Beschichtungsmittelversorgungen verbunden sind.
  13. Applikationsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Applikationsgeräten (11, 12) einstellbar ist.
  14. Applikationsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsgeräte (11, 12) Zerstäuber, Rotationszerstäuber oder Sprühpistolen sind.
  15. Applikationsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsgeräte (11, 12) parallel oder antiparallel zueinander ausgerichtet sind.
  16. Applikationsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsgeräte (11, 12) um einen vorgegeben Winkel zueinander angewinkelt sind.
  17. Applikationsroboter (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Applikationsgeräten (11, 12) 45°, 90°, 180° beträgt.
  18. Applikationsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsgeräte (11, 12) eine elektrostatische Außenaufladung oder Direktaufladung aufweisen.
  19. Verwendung eines Applikationsroboters (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Beschichtung von Fahrzeugkarosserieteilen.
  20. Betriebsverfahren für einen mehrachsigen Applikationsroboter (1) mit einem räumlich positionierbaren Endeffektor (10), dadurch gekennzeichnet, dass an dem Endeffektor (10) gemeinsam mehrere Applikationsgeräte (11, 12) geführt werden.
  21. Betriebsverfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühstrahlbreite (b) zumindest bei einem der Applikationsgeräte (11, 12) eingestellt wird.
  22. Betriebsverfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühstrahlbreite (b) so eingestellt wird, dass die Sprühstrahlen der Applikationsgeräte (11, 12) einander überlappen.
  23. Betriebsverfahren nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    - Ermittlung des Abstandes zwischen dem Applikationsgerät (11, 12) und dem zu beschichtenden Werkstück (17, 21, 25),
    - Einstellung der Sprühstrahlbreite (b) zumindest bei einem der Applikationsgeräte (11, 12) in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand, so dass die Sprühstrahlen der benachbarten Applikationsgeräte (11, 12) einander überlappen.
  24. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem einen Applikationsgerät (11, 12) ein Beschichtungsmittelwechsel durchgeführt wird, während mit dem anderen Applikationsgerät (11, 12) ein Beschichtungsmittel appliziert wird.
  25. Betriebsverfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikationsroboter (1) unterbrechungsfrei unterschiedliche Beschichtungsmittel appliziert.
  26. Betriebsverfahren, nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Applikationsgerät (11) immer ein bestimmtes Beschichtungsmittel appliziert, während das andere Applikationsgerät (12) alle anderen möglichen Beschichtungsmittel appliziert.
  27. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Applikationsgerät (11) Wasserlack appliziert, während das andere Applikationsgerät (11) Lösungsmittellack appliziert.
  28. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Endeffektor (10) zum Spülen der Applikationsgeräte (11, 12) an einen Rand des zu beschichtenden Werkstücks (17, 21, 25) gefahren wird.
  29. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Endeffektor (10) beim Lackieren einer Kraftfahrzeugkarosserie zum Spülen der Applikationsgeräte (11, 12) vor oder hinter die Kraftfahrzeugkarosserie gefahren wird.
  30. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Endeffektor (10) in einer vorgegeben Hubrichtung entlang der zu beschichtenden Werkstückoberfläche geführt wird, wobei der Endeffektor (10) mit den Applikationsgeräten (11, 12) im Wesentlichen rechtwinklig zu der Hubrichtung ausgerichtet wird.
  31. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Endeffektor (10) in einer vorgegeben Hubrichtung entlang der zu beschichtenden Werkstückoberfläche geführt wird, wobei der Endeffektor (10) mit den Applikationsgeräten (11, 12) im Wesentlichen parallel zu der Hubrichtung ausgerichtet wird.
  32. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das zu beschichtende Werkstück (17, 21, 25) in einer vorgegebenen Transportrichtung transportiert wird, wobei der Endeffektor (10) mit den Applikationsgeräten (11, 12) im Wesentlichen rechtwinklig zu der Transportrichtung ausgerichtet wird.
  33. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das zu beschichtende Werkstück (17, 21, 25) in einer vorgegebenen Transportrichtung transportiert wird, wobei der Endeffektor (10) mit den Applikationsgeräten (11, 12) im Wesentlichen parallel zu der Transportrichtung ausgerichtet wird.
  34. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Endeffektor (10) mit den Applikationsgeräten (11, 12) mehrfach in parallelen oder antiparallelen Arbeitshüben über das zu beschichtende Werkstück (17, 21, 25) geführt wird, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Arbeitshüben kleiner ist als die Sprühstrahlbreite (b).
  35. Betriebsverfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Endeffektor (10) nach einer vorgegebenen Anzahl von Arbeitshüben um eine vorgegebene Vorschubstrecke rechtwinklig zu den Arbeitshüben vorgeschoben wird.
  36. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 35, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    - Ermittlung des Abstandes zwischen den einzelnen Applikationsgeräten (11, 12) und der zu beschichtenden Werkstückoberfläche getrennt für jedes Applikationsgerät (11, 12),
    - Anpassung mindestens eines Betriebsparameters bei den Applikationsgeräten (11, 12) in Abhängigkeit von dem für das jeweilige Applikationsgerät (11, 12) ermittelten Abstand.
  37. Betriebsverfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Betriebsparameter angepasst werden:
    - Lenkluftdruck,
    - mehrere verschiedene Lenkluftdrücke
    - Turbinendrehzahl,
    - Beschichtungsmitteldruck,
    - Hochspannung zur Aufladung des Beschichtungsmittels,
    - Beschichtungsmittelmengenstrom und/oder
    - Sprühstrahlbreite (b).
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