EP1870165B1 - Verfahren zur Ermittlung von Sprühparametern zur Steuerung eines Sprühmittels einsetzenden Lackiergeräts - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung von Sprühparametern zur Steuerung eines Sprühmittels einsetzenden Lackiergeräts Download PDF

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EP1870165B1
EP1870165B1 EP07009481A EP07009481A EP1870165B1 EP 1870165 B1 EP1870165 B1 EP 1870165B1 EP 07009481 A EP07009481 A EP 07009481A EP 07009481 A EP07009481 A EP 07009481A EP 1870165 B1 EP1870165 B1 EP 1870165B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spray
parameters
agent
spraying
pattern
Prior art date
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Active
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EP07009481A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1870165A2 (de
EP1870165A3 (de
Inventor
Dietmar Dr.-Ing. Eickmeyer
Gunter Dr.-Ing. Börner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB AG Germany
Original Assignee
ABB AG Germany
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB AG Germany filed Critical ABB AG Germany
Publication of EP1870165A2 publication Critical patent/EP1870165A2/de
Publication of EP1870165A3 publication Critical patent/EP1870165A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1870165B1 publication Critical patent/EP1870165B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • B05B5/0426—Means for supplying shaping gas

Definitions

  • a method for determining spray parameters for controlling a paint sprayer and a method for controlling the paint sprayer.
  • One problem to be solved is to determine spray parameters for a paint sprayer which is to use a new spray.
  • the invention relates to a method for determining spray parameters for controlling a painting device which uses spraying, in which a known spray pattern is provided in a first step, which was determined by means of known spray parameters for the use of a first spray agent.
  • a file with the corresponding information can be queried.
  • a preliminary spray pattern can be calculated using the known spray parameters and the properties of a second spray.
  • the properties of the second spray may include the solids content, the viscosity or the surface tension of the second spray.
  • the known spray parameters can then be changed to obtain modified spray parameters, which yield a further spray pattern.
  • the further spray pattern will differ in most cases from the known spray pattern, because the changed properties of the second spray over the first spray lead to a different spray behavior of the paint.
  • the changed spray parameters can be changed until the further spray pattern is similar to the known spray pattern within a similarity criterion.
  • the changed spray parameters which correspond to the spray pattern which is similar to the known spray pattern can be determined as spray parameters for the second spray agent and provided to the paint sprayer when the second spray is used. This may be in the form of providing an updated file with updated spraying parameters for the paint shop.
  • the spray parameters, that is, both the known and the altered spray parameters may include multiple air streams that affect the spray behavior of the paint sprayer.
  • spraying agents in general are lacquers, fixing agents or other coating agents which can be atomized by means of an atomizer and in the use of which a particularly uniform layer thickness distribution to an object to be coated is required.
  • the first spraying agent is a spraying agent for which spraying parameters have already been determined for use by the lacquering apparatus, which spraying parameters are correspondingly known as known spraying parameters.
  • the second spraying agent is a spraying agent whose spraying parameters for the control of the painting apparatus still have to be determined. This may be a spraying agent used for the first time, which has a different atomization behavior than the first spraying agent.
  • the spray pattern in general is understood to be an image or an image which shows a spray agent distribution on an object, in particular on an object to be painted.
  • This item can be specified in the image as a two-dimensional background area.
  • the spray pattern can show two- or three-dimensional spray distributions. In the three-dimensional mapping of the spray distribution it is made visible at which points of the distribution how much spray is present.
  • This can be the snapshot of a spray agent distribution, wherein the snapshot can be understood as a quasi-stationary spray pattern. In the two-dimensional mapping, only the extent of the spray agent distribution on the object is shown.
  • the two- or three-dimensional spray pattern has a width that is determined by the lateral diameter of the spray agent distribution on the object to be coated. The width is called the spray width.
  • a spray pattern may also be the image of a paint strip, wherein the image is generated by arranging several snapshots or quasi-stationary spray images of a spray agent distribution over a certain period of time. The spray width can then be the width of the paint strip.
  • a known spray pattern is a spray pattern, which was determined for a first spray with known spray parameters.
  • the known spray parameters are suitable for the use of this first spray and can be used by the paint sprayer when using the first spray.
  • a preliminary spray pattern is a spray pattern that would result if the paint sprayer were to use this second spray at a setting not adjusted to a second spray, using the known spray parameters already determined for the first spray to determine the preliminary spray pattern , The preliminary spray pattern will be different from the known spray pattern because the characteristics of the second spray differ from those of the first spray.
  • Another spray pattern is a spray pattern, which results after the known spray parameters have been changed and the paint sprayer would be operated with these modified spray parameters and with the second spray agent.
  • a spray parameter is a parameter that sets the paint sprayer such that a spray pattern or a layer thickness distribution can be generated.
  • it also comprises air streams which influence the shape of the spray cloud emerging from the atomizer, but ultimately also the distribution of the spray agent onto an object to be coated.
  • the air streams are therefore suitable for influencing the distribution of the thickness of a layer applied to an object by the coating device.
  • the values of the air streams can be expressed in liquid quantities per unit time, such as in liters per minute.
  • Both the preliminary and the further spray pattern preferably result from a simulation which is carried out by a computer equipped with a suitable program product.
  • the spray parameters are also modified accordingly in the simulation.
  • the described method for determining spray parameters for controlling a paint sprayer has the advantage that the paint sprayer, which is operated using several air streams influencing its spray behavior, has a spray behavior that results from the change of the known spray parameters for the use of the second air jet Is adapted to spray.
  • the paint finisher does not have to be converted mechanically, in order to paint with a new spray in a way achieved.
  • an existing exercise program that has already been prepared for other spraying, for example, be used for the paint, since the known spray pattern with the other spray pattern, which results from the final determined spray parameters, largely coincident.
  • the painting device has a high-rotation atomizer, in which steering joints, in particular an inner and an outer shaping air, influence the spraying behavior of the painting device.
  • steering joints in particular an inner and an outer shaping air
  • the air streams can be switched as an inner and an outer shaping air.
  • the steering joints are independently controllable and controllable.
  • the spraying parameters comprising the air streams in particular those which relate to inner and outer shaping air settings, can be selected and iterated as variable values of interleaved iteration loops.
  • a further spray pattern is determined, the similarity of which is checked with the known spray pattern, the spray image width being used for the consideration of the similarity, for example.
  • the corresponding spray parameters can be stored in a file and made available to the paint device in a tangible form.
  • the parameters relating to the inner shaping air and the outer shaping air are chosen which are least known from the corresponding ones Distinguish spray parameters.
  • the paint sprayer or the atomizer is operated around a stable operating point.
  • the operating points are designated, which have only a slight change in the parameters during operation, for example, in the spray pattern geometry or spray image width less than 10% of the motion size (diameter, width). For example, a change in the steering air from 300 Nl / min to 310 Nl / min could still be described as a stable operating point. Larger changes could potentially jeopardize production safety.
  • a spraying parameter relating to an air flow is fixedly coupled to a further spraying parameter.
  • the further spraying parameter can relate, for example, to the amount of the second spraying agent to be used or, in the case where a rotary atomizer is used, to the speed of the atomizer. If, for example, only the inner shaping air is coupled to the spray parameters ink quantity or rotational speed, the said iteration loop could be run through with the spray parameter of the outer shaping air until the desired spray pattern or a desired spray pattern width is reached.
  • This embodiment of the method has the advantage that less iteration loops must be run through either in the inner or in the outer shaping air, so that the computational effort is reduced.
  • a fixed functional assignment of the spraying parameter relating to the inner and / or outer guiding fractions to the other spraying parameter can be both of a linear or proportional nature, as well as being determined by another function or empirical factors.
  • the spray parameter of the inner shaping air or that of the outer shaping air could alternatively run through a fixed iteration loop, which is shorter or passes through fewer values than the iteration loop of the other spray parameter.
  • the outflow quantity of the second spraying agent is calculated, which results when the known or the changed spraying parameters are used for the second spraying agent.
  • the calculated outflow quantity is a criterion for whether the rotational speed of the rotary atomizer should be increased or reduced. If an adjustment of the speed is necessary, it will be adjusted and the change of the spray parameters will continue in the simulation.
  • the outflow quantity of the second spray agent is calculated when the desired similarity between the known spray pattern and the further spray pattern has already been achieved. If then the outflow quantity is not within a certain tolerance, the rotational speed of the rotary atomizer can be changed and restarted or continued with the change of the further, in particular the air flows comprehensive spray parameters. This process can be carried out until both the desired similarity between the known spray pattern and the further spray pattern and the desired Sprühstoffaushnemenge is reached.
  • the second spray is electrostatically placed on the object to be coated or painted.
  • a spray device of a robot-based paint sprayer in the application of different spray usually remains the same, with different properties, such.
  • the basic shape of a spray pattern of an atomizer for example, even with a changed amount of ink is maintained, so that the overlap of individual LackierstMail that can be applied to the object to be painted, can remain homogeneous.
  • FIG. 1 shows the dependence of the width W of a spray pattern (spray image width) of values respectively of an outer steering air X and an inner steering air ⁇ , which respectively influence the spray cloud of a paint sprayer formed with a high-rotation atomizer.
  • the widths W of the spray patterns are shown with the vertical axis in mm, the outer shaping air with the lowest, approximately horizontal axis and the inner shaping air with the other axis.
  • the shaping fractions are given in values of N liters per minute (Nl / min).
  • the dark hatched areas 1, 2, 3 in the figure show possible combinations of outer and inner Lenufuft tone that lead to certain spray image widths, the spray widths starting with 1 decrease.
  • the spray pattern widths in the areas 1, 2 and 3 could come close to a desired spray image width or properties of such spray patterns, which are close to a known spray pattern come.
  • the figure shows that there are a variety of combinations of these air flow values, some of which can be selected to form adjusted spray parameters for a new spray.
  • the known spray parameters such as B. Farbauswaldmenge, atomizing air, speed and steering air so adapted that the required average layer thickness is achieved and the spray images or the last generated spray pattern the corresponding spray images of a group reference, the known spray parameters or spray patterns are similar.
  • the airflows used for steering or shaping are to be regarded as sizes giving shape in the case of a high-rotation atomizer, in which case in particular an inner and an outer shaping air are used.
  • the known spray parameters of the group reference can be simulated using the properties of the new paint and a new, further spray pattern with a modified spray pattern width can be generated.
  • the spray pattern width of the further spray pattern can be successively increased from a minimum value until it is greater than that of the corresponding group reference.
  • An increase in the spray pattern width can be achieved with rotary atomizers by a successive reduction of the inner or outer shaping air from its maximum value.
  • a final value of the inner or outer steering air can be achieved by a linear interpolation of the maximum value.
  • the successive change of the inner steering effort value can be carried out on the basis of a new quantity of spray medium or on the basis of a rotational speed value of the rotary atomizer, the computation cost being by the additional variables of the inner and outer shaping air, can be kept within limits.
  • FIG. 2 shows a flowchart in which several steps for determining spray parameters are specified. The steps together comprise an automatic calculation of spray parameters for a new paint from existing spray parameters for other paints.
  • a known spray parameters are provided as a file and in readable form by the painting device or by the painting robot, which, given given movement instructions which are available to the painting device, make possible the coating of a specific object with a specific spray agent.
  • These known spray parameters may be in the form of a so-called brush table and may also be referred to as a group reference, the group reference also containing information about the type of spraying device used, such as the type of atomizer, in addition to the spraying parameters, on the average layer thickness that can be produced by the lacquering of the applied paint and / or the solids content of the paint.
  • the known spray parameters also give a known spray pattern.
  • a step c the original spray pattern is simulated.
  • step d the outflow quantity of the new paint is calculated, which results when the known spray parameters are used for the new paint. It is determined whether the outflow quantity is within an acceptable amount or not.
  • step e the rotational speed of the high-speed rotary atomizer used by the coating device can be changed in the simulation to reduce the discharge rate of the new paint to a desired amount adjust.
  • such spray parameters that influence the shaping fractures of the high-rotation atomizer are changed in order to achieve a desired spray pattern or the desired spray pattern width.
  • the outer shaping air can be changed, shown with step g, until a desired spray image width is reached.
  • the inner shaping air can be changed in response to the change in the rotational speed of the high-rotation atomizer or the change in the paint outflow quantity in step e.
  • the coupling of the spraying parameter of the inner shaping air with that of the rotational speed or the paint outflow quantity is shown with block f.
  • a step h the efficiency of the calculated spraying behavior of the painting device can be calculated. It is determined how much paint is used to produce a certain coating thickness in certain quality.
  • step d the outflow quantity is calculated and can subsequently be changed by means of a change in the rotational speed of the high-speed rotary atomizer.
  • the determination of a change in the efficiency is shown by the block i.
  • a step j color subclasses with increased or reduced outflow quantity of the new paint or second spray agent tested in the simulation can be calculated.
  • the described steps or loops can be run through again and corresponding spray parameters can be determined.
  • a new brush table with the spraying parameters adapted to the second spraying agent can be written and made available to the painting device.
  • interlaced iteration loops for inner and outer steering feel values can be traversed, with the resulting intersections resulting in a similar spray pattern as the spray pattern resulting from the known spray parameters stored in a file.
  • the efficiency of the new spray parameters is calculated. With sufficient efficiency, ie, with sufficient similarity to a spray pattern known for other paints, an updated brush chart can be written and made available to the paint machine. If the efficiency is not sufficient, adaptation of the known spray parameters to the desired spray parameters, in particular using the parameters of the inner and outer shaping air, can be repeated until sufficient similarity with a spray pattern known for other coatings is achieved.

Landscapes

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

Description

  • Es wird ein Verfahren zur Ermittlung von Sprühparametern zur Steuerung eines Lackiergeräts sowie ein Verfahren zur Steuerung des Lackiergeräts angegeben.
  • Aufgrund steigender Komplexität zu lackierender Teile, steigender Farbvielfalt und immer kürzer werdende Produktzyklen erhöhen sich die Anforderungen an die Betreiber von Lackieranlagen. Durch die Umrüstung bestehender Lackieranlagen, basierend zum Beispiel auf Robotertechnik, können diese Anforderungen entsprochen werden. Der Einsatz von Robotertechnologie für Lackieranlangen erfordert allerdings einen relativ hohen Aufwand bei der Erstellung von Lackiersteuerungen, die an neue Lacke und/oder neue Bauteile der Lackieranlage angepasst sind.
  • Aus DE 19936146 ist ein Verfahren zur Ermittlung von Sprühparametern für ein Lackiergerät bekannt.
  • US 6507803 , als nächstliegender Stand der Technik betrachtet, offenbart auch ein solches Verfahren.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, Sprühparameter für ein Lackiergerät, welches ein neues Sprühmittel einsetzen soll, zu ermitteln.
  • Es wird ein Verfahren zur Ermittlung von Sprühparametern zur Steuerung eines Sprühmittel einsetzenden Lackiergeräts angegeben, bei dem in einem ersten Schritt ein bekanntes Sprühbild bereitgestellt wird, welches mittels bekannter Sprühparameter für die Verwendung eines ersten Sprühmittels ermittelt wurde. Bei der Bereitstellung des bekannten Sprühbildes und der bekannten Sprühparameter kann eine Datei mit den entsprechenden Informationen abgefragt werden. In einem weiteren Schritt kann ein vorläufiges Sprühbild unter Anwendung der bekannten Sprühparameter und der Eigenschaften eines zweiten Sprühmittels berechnet werden. Die Eigenschaften des zweiten Sprühmittels könnten dabei den Festkörpergehalt, die Viskosität oder die Oberflächenspannung des zweiten Sprühmittels umfassen. Die bekannten Sprühparameter können dann verändert werden um veränderte Sprühparameter zu erhalten, welche ein weiteres Sprühbild ergeben. Das weitere Sprühbild wird sich dabei in aller Regel vom bekannten Sprühbild unterscheiden, weil die veränderten Eigenschaften des zweiten Sprühmittels gegenüber dem ersten Sprühmittel zu einem anderen Sprühverhalten des Lackiergeräts führen.
  • Die veränderten Sprühparameter können so lange verändert werden, bis das weitere Sprühbild dem bekannten Sprühbild innerhalb eines Ähnlichkeitskriteriums ähnlich ist. Dabei können die veränderten Sprühparameter, die demjenigen weiteren Sprühbild entsprechen, das dem bekannten Sprühbild ähnlich ist, als Sprühparameter für das zweite Sprühmittel bestimmt und dem Lackiergerät bei der Anwendung des zweiten Sprühmittels bereitgestellt werden. Dies kann in der Form der Bereitstellung einer aktualisierten Datei mit aktualisierten Sprühparametern für das Lackiergerät erfolgen. Die Sprühparameter, das heißt, sowohl die bekannten als auch die veränderten Sprühparameter, können mehrere Luftströme, die das Sprühverhalten des Lackiergeräts beeinflussen, umfassen.
  • Beispiele von Sprühmitteln im Allgemeinen sind Lacke, Fixiermittel oder andere Beschichtungsmittel, die sich mittels eines Zerstäubers zerstäuben lassen und bei deren Verwendung eine besonders gleichmäßige Schichtdickenverteilung auf ein zu beschichtendes Objekt gefordert ist.
  • Beim ersten Sprühmittel handelt es sich um ein Sprühmittel, für dessen Verwendung durch das Lackiergerät bereits Sprühparameter ermittelt worden sind, die entsprechend als bekannte Sprühparameter bezeichnet werden.
  • Als zweites Sprühmittel wird ein Sprühmittel bezeichnet, dessen Sprühparameter für die Steuerung des Lackiergeräts noch ermittelt werden müssen. Dabei kann es sich um ein zum ersten Mal verwendetes Sprühmittel handeln, das ein anderes Zerstäubungsverhalten aufweist, als das erste Sprühmittel.
  • Als Sprühbild im Allgemeinen wird ein Bild bzw. eine Abbildung verstanden, die eine Sprühmittelverteilung auf einem Gegenstand, insbesondere auf einem zu lackierendem Objekt, zeigt. Dieser Gegenstand kann im Bild als zweidimensionale Hintergrundfläche angegeben werden. Das Sprühbild kann dabei zwei- oder dreidimensionale Sprühmittelverteilungen zeigen. Bei der dreidimensionalen Abbildung der Sprühmittelverteilung wird sichtbar gemacht, an welchen Punkten der Verteilung wie viel Sprühmittel vorhanden ist. Dabei kann es sich um die Momentaufnahme einer Sprühmittelverteilung handeln, wobei die Momentaufnahme als quasi-stationäres Sprühbild verstanden werden kann. Bei der zweidimensionalen Abbildung wird lediglich das Ausmaß der Sprühmittelverteilung auf dem Objekt gezeigt. Das zwei- oder dreidimensionale Sprühbild weist eine Breite auf, die durch den lateralen Durchmesser der Sprühmittelverteilung auf dem zu beschichtenden Objekt bestimmt ist. Die Breite wird als Sprühbildbreite bezeichnet.
    Bei einem Sprühbild kann es sich auch um die Abbildung eines Lackierstreifens handeln, wobei die Abbildung dadurch erzeugt wird, dass mehrere Momentaufnahmen bzw. quasi-stationäre Sprühbilder einer Sprühmittelverteilung über einen bestimmten Zeitraum aneinandergereiht werden. Als Sprühbildbreite kann dann die Breite des Lackierstreifens bezeichnet werden.
  • Ein bekanntes Sprühbild ist ein Sprühbild, welches für ein erstes Sprühmittel mit bekannten Sprühparametern ermittelt wurde. Die bekannten Sprühparameter sind dabei für die Verwendung dieses ersten Sprühmittels geeignet und können vom Lackiergerät bei der Verwendung des ersten Sprühmittels eingesetzt werden.
  • Ein vorläufiges Sprühbild ist dagegen ein Sprühbild, das sich ergibt, wenn das Lackiergerät bei einer für ein zweites Sprühmittel nicht angepassten Einstellung dieses zweite Sprühmittel einsetzen würde, wobei zur Ermittlung des vorläufigen Sprühbilds die bekannten Sprühparameter eingesetzt werden, die bereits für das erste Sprühmittel ermittelt wurden. Das vorläufige Sprühbild wird sich vom bekannten Sprühbild unterscheiden, da sich die Eigenschaften des zweiten Sprühmittels von denen des ersten Sprühmittels unterscheiden.
  • Als weiteres Sprühbild wird ein Sprühbild bezeichnet, welches sich ergibt, nachdem die bekannten Sprühparameter verändert wurden und das Lackiergerät mit diesen veränderten Sprühparametern und mit dem zweiten Sprühmittel betrieben werden würde.
  • Ein Sprühparameter ist ein Parameter, der das Lackiergerät derart einstellt, dass ein Sprühbild bzw. eine Schichtdickenverteilung erzeugt werden kann. Er umfasst insbesondere auch Luftströme, die die Form der aus dem Zerstäuber heraustretenden Sprühwolke beeinflussen, letztendlich aber auch die Sprühmittelverteilung auf einen zu beschichtenden Objekt. Die Luftströme sind also dazu geeignet, die Verteilung der Dicke einer durch das Lackiergerät auf ein Objekt aufgetragene Schicht zu beeinflussen. Die Werte der Luftströme können in Flüssigkeitsmengen pro Zeiteinheit, wie zum Beispiel in Litern pro Minute, angegeben werden.
  • Sowohl das vorläufige als auch das weitere Sprühbild ergeben sich vorzugsweise aus einer Simulation, die von einem mit einem geeigneten Programmprodukt ausgestatteten Rechner ausgeführt wird. Die Sprühparameter werden entsprechend auch in der Simulation modifiziert.
  • Das beschriebene Verfahren zur Ermittlung von Sprühparametern zur Steuerung eines Lackiergeräts hat den Vorteil, dass das Lackiergerät, das unter Verwendung mehrerer sein Sprühverhalten beeinflussender Luftströme betrieben wird, ein Sprühverhalten aufweist, das durch die Änderung der die Luftströme betreffenden, bekannten Sprühparameter für den Einsatz des zweiten Sprühmittels angepasst wird bzw. ist. Somit muss das Lackiergerät mechanisch nicht umgerüstet werden, um mit einem neuen Sprühmittel in erzielter Weise lackieren zu können. Auch kann ein bestehendes Bewegungsprogramm, das beispielsweise bereits für andere Sprühmittel erstellt wurde, für das Lackiergerät verwendet werden, da das bekannte Sprühbild mit dem weiteren Sprühbild, das sich durch die endgültig ermittelten Sprühparameter ergibt, weitestgehend übereinstimmt.
  • Gemäß einer Ausführung des Verfahrens weist das Lackiergerät einen Hochrotationszerstäuber auf, bei dem Lenklüfte, insbesondere eine innere und eine äußere Lenkluft das Sprühverhalten des Lackiergeräts beeinflussen. Mittels eines Ventils, beispielsweise eines Ventils bzw. einer Ventilklappe einer Dosiervorrichtung, können die Luftströme als eine innere und eine äußere Lenkluft geschaltet werden. Die Lenklüfte sind unabhängig voneinander steuer- und regelbar.
  • Die die Luftströme umfassenden Sprühparameter, insbesondere solche, die innere und äußere Lenklufteinstellungen betreffen, können als Variablenwerte ineinander verschachtelter Iterationsschleifen gewählt und iteriert werden.
  • Dabei wird nach jeder inkrementalen Änderung eines Luftstromwerts in einer Iterationsschleife zusammen mit anderen Sprühparametern ein weiteres Sprühbild ermittelt, dessen Ähnlichkeit mit dem bekannten Sprühbild geprüft wird, wobei für die Betrachtung der Ähnlichkeit zum Beispiel die Sprühbildbreite herangezogen wird. Sobald eine ausreichende Ähnlichkeit besteht, können die entsprechenden Sprühparameter in eine Datei gespeichert und dem Lackiergerät in abgreifbarer Form bereitgestellt werden.
  • Da im Fall der verschachtelten Iterationsschleifen eine Vielzahl von Sprühparameterkombinationen, die die innere und äußere Lenkluftströme steuern, zu einem Sprühbild führen, welches dem bekannten Sprühbild innerhalb eines bestimmten Kriteriums ähnlich ist, werden vorzugsweise nur die Sprühparameter ausgewählt, die sich am wenigsten von den ursprünglichen Sprühparametern unterscheiden. Insbesondere werden die die innere Lenkluft und äußere Lenkluft betreffenden Parameter gewählt, die sich am geringsten von den entsprechenden bekannten Sprühparametern unterscheiden. Damit wird vorteilhafterweise erreicht, dass das Lackiergerät bzw. der Zerstäuber um einen stabilen Arbeitspunkt betrieben wird. Als stabiler Arbeitspunkt werden die Betriebspunkte bezeichnet, die nur eine geringfügige Änderung der Parameter während des Betriebes aufweisen, zum Beispiel bei der Sprühbildgeometrie oder Sprühbildbreite weniger als 10% der Bewegungsgröße (Durchmesser, Breite) aufweisen. So wäre zum Beispiel eine Änderung der Lenkluft von 300Nl/min auf 310Nl/min noch als stabiler Arbeitspunkt zu bezeichnen. Größere Änderungen könnten gegebenenfalls die Produktionssicherheit gefährden.
  • Gemäß einer Ausführung des Verfahrens wird ein einen Luftstrom betreffender Sprühparameter an einen weiteren Sprühparameter fest gekoppelt. Der weitere Sprühparameter kann beispielsweise die Menge des einzusetzenden zweiten Sprühmittels betreffen oder in dem Fall, wo ein Rotationszerstäuber verwendet wird, die Drehzahl des Zerstäubers. Sollte beispielsweise lediglich die innere Lenkluft an die Sprühparameter Farbmenge oder Drehzahl gekoppelt sein, könnte mit dem Sprühparameter der äußeren Lenkluft die genannte Iterationsschleife durchlaufen werden, bis das Sollsprühbild bzw. eine Sollsprühbildbreite erreicht wird. Diese Ausführung des Verfahrens hat den Vorteil, dass entweder bei der inneren oder bei der äußeren Lenkluft weniger Iterationsschleifen durchlaufen werden müssen, sodass sich der Rechenaufwand reduziert.
  • Eine feste funktionelle Zuordnung des die inneren und/oder äußeren Lenklüften betreffenden Sprühparameters an den anderen Sprühparameter kann sowohl linearer bzw. proportionaler Natur sein, als auch über eine andere Funktion bzw. empirische Faktoren bestimmt werden.
  • Unabhängig von weiteren Sprühparametern könnte der Sprühparameter der inneren Lenkluft oder derjenige der äußeren Lenkluft alternativ eine fest vorgegebene Iterationsschleife durchlaufen, die kürzer ist bzw. weniger Werte durchläuft, als die Iterationsschleife des jeweils anderen Sprühparameters.
  • Gemäß einer weiteren Ausführung des Verfahrens wird die Ausflussmenge des zweiten Sprühmittels berechnet, die sich ergibt, wenn die bekannten oder die veränderten Sprühparameter für das zweite Sprühmittel eingesetzt werden. In dem Falle, dass ein Rotationszerstäuber verwendet wird, ist die berechnete Ausflussmenge ein Kriterium dafür, ob die Drehzahl des Rotationszerstäubers erhöht oder reduziert werden soll. Sollte eine Anpassung der Drehzahl nötig sein, wird diese angepasst und die Änderung der Sprühparameter in der Simulation fortgesetzt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Ausflussmenge des zweiten Sprühmittels dann berechnet, wenn bereits die gewünschte Ähnlichkeit zwischen dem bekannten Sprühbild und dem weiteren Sprühbild erreicht worden ist. Wenn sich dann die Ausflussmenge nicht innerhalb einer bestimmten Toleranz befindet, kann die Drehzahl des Rotationszerstäubers verändert werden und mit der Veränderung der weiteren, insbesondere der Luftströme umfassenden Sprühparameter erneut begonnen bzw. fortgesetzt werden. Dieser Prozess kann so lange ausgeführt werden, bis sowohl die gewünschte Ähnlichkeit zwischen dem bekannten Sprühbild und dem weiteren Sprühbild als auch die gewünschte Sprühmittelausflussmenge erreicht ist.
  • Auch wird ein Verfahren zur Steuerung eines Lackiergeräts angegeben, bei dem die Sprühparameter, die nach einem Verfahren zur Ermittlung von Sprühparametern der beschriebenen Art ermittelt wurden, bei der Lackierung eines Objekts mit dem zweiten Sprühmittel verwendet werden.
  • Dabei wird bevorzugt, dass das zweite Sprühmittel elektrostatisch auf das zu beschichtende bzw. zu lackierende Objekt gebracht wird.
  • Die beschriebenen Verfahren und Gegenstände werden anhand der folgenden Figuren und Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    eine graphische Darstellung der Abhängigkeit einer erzeugten Sprühbildbreite jeweils von einer äußeren Lenkluft und einer inneren Lenkluft,
    Figur 2
    ein Ablaufdiagramm, bei dem mehrere Schritte zur Ermittlung von Sollsprühparametern angegeben werden,
  • Es wird bevorzugt, dass die Bewegung einer Sprühvorrichtung eines Roboterbasierten Lackiergeräts bei der Anwendung verschiedener Sprühmittel in der Regel gleich bleibt, wobei verschiedene Eigenschaften, wie z. B. Festkörpergehalt oder Viskosität des zum Einsatz kommenden Sprühmittels durch die Sollsprühparameter, die zum Beispiel Farbmenge, Lenkluftwerte berücksichtigt werden sollen.
  • Bei der Anpassung der bekannten Sprühparameter wird ferner bevorzugt, dass die grundsätzliche Form eines Sprühbildes eines Zerstäubers beispielsweise auch bei einer veränderten Farbmenge erhalten bleibt, sodass auch die Überlappung einzelner Lackierstreifen, die auf das zu lackierende Objekt aufgetragen werden können, homogen bleiben kann.
  • Figur 1 zeigt die Abhängigkeit der Breite W eines Sprühbilds (Sprühbildbreite) von Werten jeweils einer äußeren Lenkluft X und einer inneren Lenkluft β, die die Sprühwolke eines mit einem Hochrotationszerstäubers ausgebildeten Lackiergeräts jeweils beeinflussen. Die Breiten W der Sprühbilder werden dabei mit der vertikalen Achse in mm gezeigt, die äußere Lenkluft mit der untersten, in etwa horizontalen Achse und die innere Lenkluft mit der übrigen Achse. Die Lenklüfte werden in Werten von N-Litern pro Minute (Nl/min) angegeben. Die dunkel schraffierten Bereiche 1, 2, 3 in der Figur zeigen mögliche Kombinationen von äußeren und inneren Lenkluftwerten, die zu bestimmten Sprühbildbreiten führen, wobei die Sprühbildbreiten beginnend mit 1 abnehmen. Die Sprühbildbreiten in den Bereichen 1, 2 und 3 könnten einer gewünschten Sprühbildbreite nahe kommen bzw. Eigenschaften solcher Sprühbilder sein, die einem bekannten Sprühbild nahe kommen. Bei der Änderung der Parameter der beiden Luftströme wird durch die Figur ersichtlich, dass eine Vielzahl von Kombinationen dieser Luftstromwerte vorliegt, von denen einzelne ausgewählt werden können, um angepasste Sprühparameter für ein neues Sprühmittel zu bilden.
  • Grundsätzlich werden bei mittlerer zu erzielender Schichtdicke sowie bei gegebenem Festkörpergehalt des neuen Lacks die bekannten Sprühparameter, wie z. B. Farbausflussmenge, Zerstäuberluft, Drehzahl und Lenkluft so adaptiert, dass die geforderte mittlere Schichtdicke erreicht wird und die Sprühbilder bzw. das zuletzt erzeugte Sprühbild den entsprechenden Sprühbildern einer Gruppenreferenz, die bekannten Sprühparameter bzw. Sprühbilder umfasst, ähnlich sind.
  • Bei der Ermittlung von Sprühparametern für einen neuen Lack ist das Ermitteln einer Form gebenden Größe bei gleich bleibenden, restlichen Sprühparametern, um ein ähnliches Sprühbild zu erzielen, ein wichtiges Kriterium, wodurch der Rechenaufwand bei der Errechnung der Sollsprühparameter in Grenzen gehalten wird. Dabei sind als Form gebende Größen bei einem Hochrotationszerstäuber insbesondere die zur Lenkung bzw. Formgebung benutzten Luftströme anzusehen, wobei hier insbesondere eine innere und eine äußere Lenkluft zum Tragen kommen. Dabei kann können die bekannten Sprühparameter der Gruppenreferenz unter Verwendung der Eigenschaften des neuen Lacks simuliert und ein neues, weiteres Sprühbild mit einer geänderten Sprühbildbreite erzeugt werden. Nachfolgend kann die Sprühbildbreite des weiteren Sprühbildes von einem minimalen Wert sukzessive erhöht werden, bis diese größer ist als die der entsprechenden Gruppenreferenz. Eine Erhöhung der Sprühbildbreite kann bei Rotationszerstäubern durch eine sukzessive Reduktion der inneren oder äußeren Lenkluft von ihrem Maximalwert herab erreicht werden. Ein endgültiger Wert der inneren oder der äußeren Lenkluft kann durch eine lineare Interpolation des Maximalwerts erreicht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die sukzessive Änderung des inneren Lenkluftwerts anhand einer neuen Sprühmittelmenge bzw. anhand eines Drehzahlwerts des Rotationszerstäubers ausgeführt werden, wobei der Rechenaufwand, der sich durch die zusätzlichen Variablen der inneren und der äußeren Lenkluft ergibt, in Grenzen gehalten werden kann.
  • Alternativ ist es möglich, anhand einer neuen Sprühmittelmenge bzw. eines Drehzahlwerts des Rotationszerstäubers anstelle der inneren Lenkluft die äußere Lenkluft zu ändern.
  • Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm, bei dem mehrere Schritte zur Ermittlung von Sprühparametern angegeben werden. Die Schritte umfassen zusammen eine automatische Berechnung von Sprühparametern für einen neuen Lack aus existierenden Sprühparametern für andere Lacke.
  • In einem ersten Schritt a werden als Datei und in vom Lackiergerät bzw. vom Lackierroboter lesbarer Form bekannte Sprühparameter bereitgestellt, die bei gegebenen Bewegungsinstruktionen, die dem Lackiergerät zur Verfügung stehen, Lackierungen eines bestimmten Objekts mit einem bestimmten Sprühmittel ermöglichen. Diese bekannten Sprühparameter können in der Form einer so genannten Brush-Tabelle vorliegen und auch als Gruppenreferenz bezeichnet werden, wobei die Gruppenreferenz neben den Sprühparametern auch Informationen über den Typ einer verwendeten Sprühvorrichtung, wie zum Beispiel den Zerstäubertyp, über die durch das Lackieren erzeugbare mittlere Schichtdicke des aufgetragenen Lacks und/oder den Festkörpergehalt des Lacks enthalten kann. Die bekannten Sprühparameter ergeben zudem ein bekanntes Sprühbild.
  • In einem zweiten Schritt b werden für die bekannten Sprühparameter-Sätze (= Einzelbrush) der Brush-Tabelle die folgenden Schritte c bis k durchgeführt. Beim Lackieren von Objekten ist es zweckmäßig je nach zu lackierendem Bereich verschiedene Sprühbilder vorzusehen, zum Beispiel ein breites, ein dickes oder dünnes Sprühbild. Derart werden diverse Parametersätze (= Einzelbrush) erzeugt, die im Roboter oder dessen Steuerung in Form einer Tabelle hinterlegt werden.
  • In einem Schritt c wird das originale Sprühbild simuliert.
  • In einem Schritt d wird die Ausflussmenge des neuen Lacks berechnet, die sich ergibt, wenn die bekannten Sprühparameter für den neuen Lack verwendet werden. Es wird bestimmt, ob sich die Ausflussmenge innerhalb einer akzeptablen Menge befindet oder nicht.
  • Falls sich die Ausflussmenge nicht innerhalb eines akzeptablen Rahmens befindet bzw. nicht für eine zu erzielende mittlere Lackschichtdicke geeignet ist, kann in einem Schritt e die Drehzahl des vom Lackiergerät verwendeten Hochrotationszerstäubers in der Simulation verändert werden, um die Ausflussmenge des neuen Lacks auf eine gewünschte Menge einzustellen.
  • Mit weiteren Schritten g und f werden solche Sprühparameter, die die Lenklüfte des Hochrotationszerstäubers beeinflussen, verändert, um ein gewünschtes Sprühbild bzw. die gewünschte Sprühbildbreite zu erreichen. Insbesondere kann in der Simulation die äußere Lenkluft verändert werden, gezeigt mit Schritt g, bis eine gewünschte Sprühbildbreite erreicht ist.
    Wo die äußere Lenkluft so verändert wird, bis die erwünschte Sprühbildbreite erreicht wird, kann die innere Lenkluft an die Änderung der Drehzahl des Hochrotationszerstäubers bzw. die Änderung der Lackausflussmenge in Schritt e gekoppelt verändert werden. Die Kopplung des Sprühparameters der inneren Lenkluft mit dem der Drehzahl bzw. der Lackausflussmenge wird mit dem Block f gezeigt. Somit wird die Anzahl der Änderungen eines Sprühparameters, nämlich den der inneren Lenkluft, reduziert und der Aufwand bei der Berechnung angepasster Sprühparameter für den neuen Lack verringert.
  • Alternativ ist es möglich, anstelle der äußeren Lenkluft in Schritt g die innere Lenkluft zu verändern, bis die gewünschte Sprühbildbreite in der Simulation erreicht worden ist. Entsprechend könnte dabei eine Veränderung der äußeren Lenkluft an die Änderung der Drehzahl bzw. Lackausflussmenge gekoppelt werden (Block f), um, wie oben beschrieben, den Rechenaufwand zu reduzieren.
  • In einem Schritt h kann der Wirkungsgrad des berechneten Sprühverhaltens des Lackiergeräts berechnet werden. Dabei wird ermittelt, wie viel Lack verwendet wird, um eine bestimmte Lackschichtdicke in bestimmter Qualität zu erzeugen.
  • Hat sich der Wirkungsgrad gegenüber solcher Sprühbilder verändert, die bereits für andere Lacke mit bekannten Sprühparametern ermittelt wurden, beginnt der Rechenvorgang erneut mit Schritt d, wo die Ausflussmenge berechnet wird und anschließend mittels einer Änderung der Drehzahl des Hochrotationszerstäubers verändert werden kann. Die Feststellung bezüglich einer Änderung des Wirkungsgrades wird mit dem Block i gezeigt.
  • In einem Schritt j können Farbunterklassen mit erhöhter oder reduzierter Ausflussmenge des in der Simulation erprobten neuen Lacks bzw. zweiten Sprühmittels berechnet werden. Für die Farbunterklassen können die beschriebenen Schritte bzw. Schleifen erneut durchlaufen und entsprechende Sprühparameter ermittelt werden.
  • In einem Schritt k kann eine neue Brush-Tabelle mit den für das zweite Sprühmittel angepasste Sprühparametern geschrieben und dem Lackiergerät zur Verfügung gestellt werden.
  • Grundsätzlich können ineinander verschachtelte Iterationsschleifen für innere und äußere Lenkluftwerte durchlaufen werden, wobei die sich ergebenden Schnittpunkte, die ein ähnliches Sprühbild ergeben wie das Sprühbild, das sich aus den bekannten Sprühparametern ergibt, in einer Datei gespeichert werden.
  • Nachdem die Iterationsschleifen durchlaufen worden sind, wobei die inneren und die äußeren Lenkluftwerte von weiteren Sprühparametern, wie z. B. Farbmenge und Drehzahl des Rotationszerstäubers abhängig sein können, wird der Wirkungsgrad der neuen Sprühparameter berechnet. Bei einem ausreichenden Wirkungsgrad, d. h. bei einer ausreichenden Ähnlichkeit mit einem für andere Lacke bekannten Sprühbild, kann eine aktualisierte Brush-Tabelle geschrieben und dem Lackiergerät zur Verfügung gestellt werden. Bei einem nicht ausreichenden Wirkungsgrad kann die Anpassung der bekannten Sprühparameter an die Sollsprühparameter, insbesondere unter Verwendung der Parameter der inneren und der äußeren Lenkluft, nochmals durchlaufen werden, bis eine ausreichende Ähnlichkeit mit einem für andere Lacke bekannten Sprühbild erreicht ist.
  • Die Auswahl bestimmter als Sprühparameter verwendeter Lenklüften für ein neues Sprühmittel mittels der oben beschriebenen Methode hat den Vorteil, dass neben dem Ähnlichkeitskriterium zwischen einem bekannten Sprühbild und einem weiteren Sprühbild bzw. deren Breiten ein weiteres Kriterium vorliegt, mit dem eine einzige oder zumindest wenige Lenkluftwertkombinationen gewählt werden können. Mit diesen wenigen Lenkluftwertkombinationen kann das Lackiergerät für das neue bzw. das zweite Sprühmittel betrieben werden und ein Sprühbild bzw. eine Schichtdickenverteilung auf ein zu beschichtendes Objekt erzeugt werden, die der bisherigen, bekannten Schichtdickenverteilung für bekannte Lacke und bekannte Sprühparameter entspricht. Dadurch kann eine aufwendige Umrüstung eines Lackiergeräts aufgrund der Verwendung eines neuen Lacks ganz entfallen oder zumindest reduziert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1 bis 4
    verschiedene Sprühbildbereiten
    a
    Bereitstellung von bekannten Sprühparametern
    b
    Schleife über alle Einzelbrushes
    c
    Simulation eines vorläufigen Sprühbildes
    d
    Berechnung der Ausflussmenge des zweiten Sprühmittels
    e
    Anpassung der Drehzahl eines Hochrotationszerstäubers
    f
    Kopplung eines Lenkluftparameters an einen weiteren Sprühparameter
    g
    Änderung eines anderen Lenkluftparameters
    h
    Berechnung Wirkungsgrad
    i
    Feststellung bezüglich der Änderung des Wirkungsgrades
    j
    Berechnung von Farbunterklassen mit erhöhter oder reduzierter Ausflussmenge
    k
    Bereitstellung einer aktualisierten Brush-Tabelle mit aktualisierten Sprühparametern
    X
    äußerer Lenkluftwert
    β
    innerer Lenkluftwert

Claims (10)

  1. Verfahren zur Ermittlung von Sprühparametern zur Steuerung eines Sprühmittel einsetzenden Lackiergeräts mit wenigstens einem Hochrotationszerstäuber, bei dem
    - ein bekanntes Sprühbild bereitgestellt wird, welches mittels bekannter Sprühparameter für die Verwendung eines ersten Sprühbildes ermittelt wurde,
    - ein vorläufiges Sprühbild unter Anwendung der bekannten Sprühparameter und der Eigenschaften eines zweiten Sprühmittels berechnet wird,
    - die bekannten Sprühparameter verändert werden um veränderte Sprühparameter zu erhalten, welche ein weiteres Sprühbild ergeben,
    - die veränderten Sprühparameter so lange verändert werden, bis das weitere Sprühbild dem bekannten Sprühbild innerhalb eines Ähnlichkeitskriteriums ähnlich ist,
    - die veränderten Sprühparameter, die dem weiteren Sprühbild entsprechen, als Sprühparameter für das zweite Sprühmittel bestimmt und dem Lackiergerät bei der Anwendung des zweiten Sprühmittels bereitgestellt werden,
    - die Sprühparameter mehrere Luftströme, wenigstens aber eine innere und eine äußere Lenkluft, umfassen die das Sprühverhalten des Lackiergeräts beeinflussen,
    - die Lenklüfte und die Drehzahl des Hochrotationszerstäubers als veränderbare Sprühparameter verwendet werden,
    - die Ausflussmenge des zweiten Sprühmittels berechnet wird, wobei der Sprühparameter der Drehzahl in Abhängigkeit der berechneten Ausflussmenge des zweiten Sprühmittels verändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Sprühparameter der inneren Lenkluft und der äußeren Lenkluft als Variablenwerte (x, β) ineinander verschachtelter Iterationsschleifen gewählt und iteriert werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem der Sprühparameter der inneren Lenkluft fest an den Sprühparameter der Drehzahl des Hochrotationszerstäubers gekoppelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem der Sprühparameter der äußeren Lenkluft fest an den Sprühparameter der Drehzahl des Hochrotationszerstäubers gekoppelt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Sprühparameter eines Luftstroms zumindest an einen weiteren Sprühparameter mittels einer funktionellen Zuordnung gekoppelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ähnlichkeitskriterium einen Vergleich der Sprühbildbreite des bekannten Sprühbildes mit der Sprühbildbreite des weiteren Sprühbildes umfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Bereitstellung für das Lackiergerät Luftströme als Sprühparameter gewählt werden, die von den für das erste Sprühmittel bekannten Sprühparameter am geringsten abweichen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die als Sprühparameter gewählten Luftströme im quadratischen Mittel die geringsten Abweichungen zu den für das erste Sprühmittel bekannten Sprühparameter aufweisen.
  9. Verfahren zur Steuerung Lackiergeräts, bei dem ein Verfahren zur Ermittlung von Sprühparametern nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Sprühverhalten des Zerstäubers von den als Sprühparametern verwendeten Luftströmen beeinflusst wird.
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