EP3227030B1 - Coating method and corresponding coating installation - Google Patents
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Definitions
- a 2 V 3 - V 1 2 / S 2, where S2 is the length of the transition section 15 along the track 3.
- FIG. 5 shows a modification of FIG. 4 so that reference is made to the above description to avoid repetition.
- a special feature here is that the path 3 is not exactly linear, but experiences a lateral offset in the transition section 15.
- the robot controller 17 controls the painting robot 16 such that the application device 18 can be rotated about a beam axis 20 of the coating agent beam in order to be able to adapt the web width of the applied coating web, as has already been described in detail above.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere zur Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen in einer Lackieranlage. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Beschichtungsanlage.The invention relates to a coating method for coating components, in particular for coating motor vehicle body components in a paint shop. Furthermore, the invention relates to a corresponding coating system.
Bei der Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden als Applikationsgerät meist Rotationszerstäuber eingesetzt, die einen rotationssymmetrischen Beschichtungsmittelstrahl abgeben und dementsprechend auf der Bauteiloberfläche ein rotationssymmetrisches Spritzbild erzeugen. Die Winkelausrichtung eines solchen Rotationszerstäubers in Bezug auf die Längsachse des Beschichtungsmittelstrahls spielt hierbei in der Regel keine Rolle, da der Beschichtungsmittelstrahl rotationssymmetrisch ist. Ausnahmsweise kann die Winkelstellung des Rotationszerstäubers jedoch eine Rolle spielen, wenn der Beschichtungsmittelstrahl unsymmetrisch durch Lenkluft angeblasen wird, was dann auf der Bauteiloberfläche zu einem entsprechend unsymmetrischen Spritzbild führt. Bisher wurde jedoch noch nicht der Versuch unternommen, die Winkelstellung des Rotationszerstäubers im Betrieb gezielt zu beeinflussen.In the coating of motor vehicle body components are usually used as application device rotary atomizers, which deliver a rotationally symmetrical coating agent jet and accordingly generate a rotationally symmetrical spray pattern on the component surface. The angular orientation of such a rotary atomizer with respect to the longitudinal axis of the coating agent jet in this case generally plays no role, since the coating agent jet is rotationally symmetrical. Exceptionally, however, the angular position of the rotary atomizer can play a role if the coating agent jet is blown unbalanced by shaping air, which then leads to a correspondingly asymmetrical spray pattern on the component surface. So far, however, the attempt has not been made to influence the angular position of the rotary atomizer during operation targeted.
Aus dem Stand der Technik (z.B.
Dies kann problematisch sein, wenn derartige Applikationsgeräte eingesetzt werden, um eine Bauteiloberfläche zu beschichten, indem mehrere nebeneinander liegende Beschichtungsbahnen 1 auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden, wie in
Das Problem der unbeschichteten Bereiche 6 gemäß
Nach oben hin werden die Beschichtungsbahnen 1 dann immer geradliniger und schmiegen sich dann zunehmend an die obere Bauteilkante 4 an. Auf diese Weise werden die unbeschichteten Bereiche 6 vermieden. Allerdings führt dies zu Überlappungen zwischen benachbarten Beschichtungsbahnen 1 und dadurch zu überbeschichteten Bereichen 8 mit einer entsprechend überhöhten Schichtdicke, was ebenfalls unerwünscht ist. Auch hierbei wird das Applikationsgerät bei der Bewegung entlang dem Bahnverlauf 3 nicht gedreht, so dass das Spritzbild 2 mit seiner Längsrichtung 7 stets rechtwinklig zu dem Bahnverlauf 3 und damit parallel zur Bahnquerrichtung ausgerichtet ist.
Zum allgemeinen technischen Hintergrund ist ferner auf
Zum allgemeinen technischen Hintergrund der Erfindung ist auch hinzuweisen auf
Schließlich offenbart
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die unbeschichteten Bereiche 6 und die überbeschichteten Bereich 8 auf der Bauteiloberfläche zu verhindern, wenn ein Applikationsgerät eingesetzt wird, das einen Beschichtungsmittelstrahl appliziert, der nicht rotationssymmetrisch ist und somit auf der Bauteiloberfläche ein langgestrecktes Spritzbild mit einer bestimmten Längsrichtung erzeugt.At the top, the
The general technical background is further on
The general technical background of the invention is also to be noted
Finally revealed
The invention is therefore based on the object of preventing the uncoated regions 6 and the overcoated
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Beschichtungsverfahren und durch eine entsprechende Beschichtungsanlage gemäß den abhängigen Ansprüchen gelöst.This object is achieved by a coating method according to the invention and by a corresponding coating system according to the dependent claims.
Die Erfindung sieht zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik vor, dass ein Applikationsgerät über eine zu beschichtende Bauteiloberfläche entlang einer vorgegebenen Beschichtungsbahn geführt wird. Während dieser Bewegung gibt das Applikationsgerät einen Beschichtungsmittelstrahl auf die Bauteiloberfläche ab, wobei der Beschichtungsmittelstrahl bezüglich seiner Strahlachse nicht rotationssymmetrisch ist und deshalb auf der Bauteiloberfläche ein langgestrecktes Spritzbild mit einer bestimmten Längsrichtung erzeugt. Beispielsweise kann das Spritzbild annähernd rechteckig sein. Bei einem solchen langgestreckten Spritzbild ist die Winkelstellung des Applikationsgerätes relativ zu dem Bahnverlauf nicht unerheblich, wie dies bei Rotationszerstäubern der Fall ist.The invention initially provides, in accordance with the prior art, for an application device to be coated over one Component surface is guided along a predetermined coating path. During this movement, the application device dispenses a coating agent jet onto the component surface, wherein the coating agent beam is not rotationally symmetrical with respect to its beam axis and therefore generates an elongated spray pattern with a specific longitudinal direction on the component surface. For example, the spray pattern may be approximately rectangular. In such an elongated spray pattern, the angular position of the application device relative to the trajectory is not insignificant, as is the case with rotary atomizers.
Die Erfindung sieht deshalb vor, dass das Applikationsgerät während der Bewegung über die Bauteilfläche um die Strahlachse gedreht wird, so dass sich die Winkelstellung der Längsrichtung des Spritzbildes relativ zur Bahnquerrichtung bzw. relativ zum Bahnverlauf entlang der Beschichtungsbahn ändert. Auf diese Weise lässt sich die Breite der aufgebrachten Beschichtungsbahn entlang der Beschichtungsbahn ändern.The invention therefore provides that the application device is rotated about the beam axis during the movement over the component surface, so that the angular position of the longitudinal direction of the spray pattern changes relative to the web transverse direction or relative to the web path along the coating web. In this way, the width of the applied coating web along the coating web can be changed.
Zur Erreichung einer maximalen Bahnbreite wird das Applikationsgerät so gedreht, dass die Längsrichtung des Spritzbildes rechtwinklig zum Bahnverlauf ausgerichtet ist, da das Spritzbild dann die Bauteiloberfläche mit seiner maximalen Breite überstreicht.To achieve a maximum web width, the application device is rotated so that the longitudinal direction of the spray pattern is aligned at right angles to the path, since the spray pattern then sweeps over the component surface with its maximum width.
Zur Erreichung einer minimalen Bahnbreite der aufgebrachten Beschichtungsbahn wird das Applikationsgerät dagegen so gedreht, dass die Längsrichtung des langestreckten Spritzbildes parallel zum Bahnverlauf verläuft, da das langgestreckte Spritzbild die Bauteiloberfläche dann mit seiner kleineren Breite überstreicht.In order to achieve a minimum web width of the applied coating web, however, the application device is rotated so that the longitudinal direction of the elongated spray pattern runs parallel to the path, since the elongated spray pattern then sweeps over the component surface with its smaller width.
Das Drehen des Applikationsgerätes während der Bewegung des Applikationsgerätes entlang der Beschichtungsbahn ermöglicht also eine kontinuierliche Anpassung der Breite der Beschichtungsbahn zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert. Der Maximalwert der Bahnbreite der Beschichtungsbahn wird hierbei durch die Längserstreckung des Spritzbildes entlang der Längsrichtung des Spritzbildes bestimmt. Der Minimalwert der Bahnbreite der Beschichtungsbahn wird dagegen durch die Quererstreckung des langgestreckten Spritzbildes quer zu seiner Längsrichtung bestimmt. Innerhalb dieser Grenzen, die durch den Maximalwert und den Minimalwert bestimmt werden, kann die Bahnbreite durch eine geeignete Drehung des Applikationsgeräts stufenlos eingestellt werden.The rotation of the application device during the movement of the application device along the coating path thus makes it possible to continuously adapt the width of the coating path between a maximum value and a minimum value. The maximum value of the web width of the coating web is determined by the longitudinal extent of the spray pattern along the longitudinal direction of the spray pattern. By contrast, the minimum value of the web width of the coating web is determined by the transverse extent of the elongated spray pattern transversely to its longitudinal direction. Within these limits, which are determined by the maximum value and the minimum value, the web width can be adjusted continuously by a suitable rotation of the application device.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Verdrehung des Applikationsgeräts stellt vorzugsweise auf das gesamte Applikationsgerät ab, das verdreht wird. Davon zu unterscheiden ist beispielsweise die Drehung des Glockentellers bei einem herkömmlichen Rotationszerstäuber. Entscheidend ist nämlich, dass die Verdrehung des Applikationsgeräts auch zu einer entsprechenden Verdrehung des Spritzbildes auf der Bauteiloberfläche führt.The term used in the context of the invention for a rotation of the application device is preferably based on the entire application device, which is rotated. To distinguish this is for example the rotation of the bell cup in a conventional rotary atomizer. The decisive factor is that the rotation of the application device also leads to a corresponding rotation of the spray pattern on the component surface.
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Verdrehwinkel des Applikationsgerätes in Bezug auf den Bahnverlauf auch einen Einfluss hat auf die Schichtdicke. Falls das Applikationsgerät so gedreht wird, dass die maximale Bahnbreite erreicht wird, so führt dies zu einer minimalen Schichtdicke, wenn die sonstigen Beschichtungsparameter unverändert bleiben. Falls das Applikationsgerät dagegen so gedreht wird, dass die Bahnbreite minimal ist, so führt dies zu einer maximalen Schichtdicke, wenn die sonstigen Beschichtungsparameter unbeeinflusst bleiben. Der Verdrehwinkel des Applikationsgerätes hat also einen Einfluss auf die resultierende Schichtdicke, was an sich unerwünscht ist, da die Schichtdicke möglichst konstant sein sollte.It should be noted that the angle of rotation of the application device with respect to the trajectory also has an influence on the layer thickness. If the application device is rotated so that the maximum web width is reached, this leads to a minimum layer thickness, if the other coating parameters remain unchanged. On the other hand, if the application device is rotated so that the web width is minimal, this leads to a maximum layer thickness, if the other coating parameters remain unaffected. The twist angle of the application device thus has an influence on the resulting layer thickness, which is undesirable in itself, since the layer thickness should be as constant as possible.
Im Rahmen der Erfindung wird deshalb dieser störende Einfluss des Verdrehwinkels auf die Schichtdicke vorzugsweise kompensiert, um eine konstante Schichtdicke zu erreichen. In Abhängigkeit von der zulässigen Schichtdickentoleranz ist es jedoch nicht immer zwingend erforderlich, die Schichtdickenabweichungen durch die Verdrehung des Applikators zu kompensieren.In the context of the invention, therefore, this disturbing influence of the angle of rotation on the layer thickness is preferably compensated in order to achieve a constant layer thickness. Depending on the permissible layer thickness tolerance, however, it is not always absolutely necessary to compensate for the layer thickness deviations by the rotation of the applicator.
Eine Möglichkeit zur Kompensation dieser störenden Auswirkung des Verdrehwinkels auf die Schichtdicke besteht darin, die Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes entlang der Beschichtungsbahn entsprechend zu verändern. Falls das Applikationsgerät so gedreht wird, dass eine maximale Bahnbreite der Beschichtungsbahn und eine entsprechend minimale Schichtdicke erreicht werden, so wird das unerwünschte Absinken der Beschichtungsdicke durch eine Verlangsamung der Verfahrgeschwindigkeit kompensiert. Falls das Applikationsgerät dagegen so gedreht wird, dass eine minimale Bahnbreite und eine entsprechend maximale Schichtdicke erreicht werden, so wird die unerwünschte Anhebung der Schichtdicke durch eine entsprechende Erhöhung der Verfahrgeschwindigkeit kompensiert.One way to compensate for this disturbing effect of the angle of rotation on the layer thickness is to change the travel speed of the application device along the coating path accordingly. If the application device is rotated in such a way that a maximum web width of the coating web and a correspondingly minimum layer thickness are achieved, the undesired decrease in the coating thickness is compensated by a slowing of the travel speed. In contrast, if the application device is rotated in such a way that a minimum web width and a corresponding maximum layer thickness are achieved, the undesired increase in the layer thickness is compensated by a corresponding increase in the travel speed.
Eine andere Möglichkeit der Kompensation des störenden Einflusses der Drehung des Applikationsgerätes auf die Schichtdicke besteht darin, den Beschichtungsmittelstrom entsprechend anzupassen. Falls das Applikationsgerät so gedreht wird, dass die Bahnbreite maximal und die Schichtdicke entsprechend minimal ist, so kann das unerwünschte Absinken der Schichtdicke durch eine entsprechende Anhebung des Beschichtungsmittelstroms (Massenstrom bzw. Volumenstrom) kompensiert werden. Falls das Applikationsgerät dagegen so gedreht wird, dass die Bahnbreite minimal und die Schichtdicke entsprechend maximal ist, so kann das unerwünschte Ansteigen der Schichtdicke dadurch kompensiert werden, dass der Beschichtungsmittelstrom verringert wird.Another possibility of compensating the disturbing influence of the rotation of the application device on the layer thickness is to adjust the coating medium flow accordingly. If the application device is rotated in such a way that the web width is maximum and the layer thickness correspondingly minimal, the undesirable decrease in the layer thickness can be compensated for by a corresponding increase in the coating medium flow (mass flow or volume flow). If the application device is rotated in this way, that the web width is minimal and the layer thickness corresponding to a maximum, so the undesirable increase in the layer thickness can be compensated by the fact that the coating medium flow is reduced.
Die vorstehend beschriebene Anpassung der Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes in Abhängigkeit von dem Verdrehwinkel des Applikationsgerätes kann im Rahmen der Erfindung nach folgender Formel erfolgen:
- α :
- Verdrehwinkel zwischen der Längsrichtung des Spritzbildes und der Bahnquerrichtung,
- V0 :
- Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes, wenn der Verdrehwinkel α zwischen der Längsrichtung des Spritzbildes und der Bahnquerrichtung Null ist,
- V(α) :
- Angepasste Verfahrgeschwindigkeit bei dem aktuellen Verdrehwinkel α zur Erreichung einer möglichst konstanten Schichtdicke.
- α:
- Twist angle between the longitudinal direction of the spray pattern and the web transverse direction,
- V0:
- Traversing speed of the application device when the angle of rotation α between the longitudinal direction of the spray pattern and the web transverse direction is zero,
- V (α):
- Adapted traversing speed at the current angle of rotation α to achieve the most constant possible layer thickness.
Zur Lackierung großer Bauteiloberflächen (z.B. Dach einer Kraftfahrzeugkarosserie) sieht die Erfindung vor, dass mehrere nebeneinanderliegende Beschichtungsbahnen auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden, wobei die benachbarten Bauteiloberflächen möglichst lückenlos und ohne Überlappungen aneinander angrenzen sollten, um überbeschichtete Bereiche und unterbeschichtete Bereiche zu vermeiden.For painting large component surfaces (for example the roof of a motor vehicle body), the invention provides for several adjacent coating webs to be applied to the component surface, with the adjacent component surfaces being adjacent to each other as completely as possible and without overlapping in order to avoid overcoated areas and undercoated areas.
Dies ist relativ einfach bei der Beschichtung von rechteckigen Bauteiloberflächen, da dann einfach parallele Beschichtungsbahnen aufgebracht werden können.This is relatively easy in the coating of rectangular component surfaces, since then simply parallel coating webs can be applied.
Die Erfindung eignet sich jedoch auch für die Beschichtung von Bauteiloberflächen, die als Ganzes nicht exakt rechteckig sind, wie es bei Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen meist der Fall ist. Die Erfindung sieht dann vor, dass die aufgebrachten Beschichtungsbahnen ebenfalls nicht exakt rechteckig sind, um sich an die nicht rechteckige Bauteiloberfläche anzupassen. Dies kann im Rahmen der Erfindung erreicht werden, indem das Applikationsgerät beim Abfahren der einzelnen Beschichtungsbahnen kontinuierlich gedreht wird, um jeweils die gewünschte Bahnbreite zu erreichen. Das Applikationsgerät wird also beim Abfahren der einzelnen Beschichtungsbahnen jeweils so gedreht, dass keine Überlappungen mit benachbarten Beschichtungsbahnen oder Lücken zwischen den benachbarten Beschichtungsbahnen auftreten.However, the invention is also suitable for the coating of component surfaces, which are not exactly rectangular as a whole, as is usually the case with motor vehicle body components. The invention then provides that the applied coating webs are also not exactly rectangular, in order to adapt to the non-rectangular component surface. This can be achieved within the scope of the invention by the application device being continuously rotated during the travel of the individual coating webs in order in each case to achieve the desired web width. When the individual coating webs are moved off, the application device is thus rotated in each case so that no overlaps with adjacent coating webs or gaps between the adjacent coating webs occur.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Applikationsgerät von einem mehrachsigen Applikationsroboter über die Bauteiloberfläche bewegt. Derartige Applikationsroboter sind aus dem Stand der Technik bekannt und müssen deshalb nicht näher beschrieben werden. Es ist an dieser Stelle lediglich zu erwähnen, dass der Applikationsroboter vorzugsweise ein mehrachsiger Roboter mit beispielsweise sechs oder sieben Achsen und einer seriellen Kinematik ist, wobei der Applikationsroboter wahlweise ortsfest oder verschiebbar montiert sein kann.In a preferred embodiment of the invention, the application device is moved by a multi-axis application robot over the component surface. Such application robot are known from the prior art and therefore need not be described in detail. It should be mentioned at this point merely that the application robot is preferably a multi-axis robot with, for example, six or seven axes and a serial kinematics, wherein the application robot can be optionally mounted stationary or displaceable.
Der Applikationsroboter und das Applikationsgerät werden im Betrieb von einer Robotersteuerung entsprechend einem Parametersatz gesteuert, wobei der Parametersatz beispielsweise die Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes, die Beschleunigung des Applikationsgerätes, den Verdrehwinkel des Applikationsgerätes, die Verdrehgeschwindigkeit des Applikationsgerätes, den applizierten Beschichtungsmittelstrom oder den Beschichtungsabstand vorgeben kann.The application robot and the application device are controlled in operation by a robot controller according to a parameter set, the parameter set can specify, for example, the speed of the application device, the acceleration of the application device, the angle of rotation of the application device, the rotational speed of the application device, the applied coating agent flow or the coating distance.
Im Rahmen der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass dieser Parametersatz während der Bewegung entlang der Beschichtungsbahn verändert wird, d. h. innerhalb einer Beschichtungsbahn.In the context of the invention, there is the possibility that this parameter set is changed during the movement along the coating path, ie. H. within a coating path.
Diese Veränderung des Parametersatzes kann beispielsweise kontinuierlich erfolgen. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Beschichtungsbahn in mehrere hintereinanderliegende Bahnabschnitte unterteilt wird, die nacheinander abgefahren werden, wobei der Parametersatz zur Ansteuerung des Applikationsgerätes und des Applikationsroboters innerhalb der einzelnen Bahnabschnitte jeweils konstant gehalten wird und sich von einem Bahnabschnitt zum nächsten ändert.This change of the parameter set can be done, for example, continuously. However, there is also the alternative possibility that the coating web is subdivided into a plurality of successive web sections, which are traversed one after the other, wherein the parameter set for controlling the application device and the application robot is kept constant within the individual web sections and changes from one web section to the next.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die Bahnbreite der aufgebrachten Beschichtungsbahn verändert werden kann, indem das Applikationsgerät entsprechend gedreht wird. Der Verdrehwinkel des Applikationsgerätes wird deshalb im Rahmen der Erfindung vorzugsweise in Abhängigkeit von der gewünschten Bahnbreite und der maximalen Breite des Spritzbildes entlang seiner Längsrichtung berechnet. Beispielsweise kann diese Berechnung nach folgender Formel erfolgen:
- SB1:
- Breite des Spritzbildes entlang der Längsrichtung des Spritzbildes,
- SB2:
- Gewünschte Bahnbreite der Beschichtungsbahn,
- α:
- Verdrehwinkel zwischen der Längsrichtung des Spritzbildes und der Bahnquerrichtung.
- SB1:
- Width of the spray pattern along the longitudinal direction of the spray pattern,
- SB2:
- Desired web width of the coating web,
- α:
- Angle of rotation between the longitudinal direction of the spray pattern and the web transverse direction.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass der Parametersatz zur Ansteuerung des Applikationsroboters und des Applikationsgerätes von einem Bahnabschnitt zum anderen Bahnabschnitt geändert werden kann. Vorzugsweise erfolgt diese Änderung in einem Übergangsabschnitt.It has already been mentioned above that the parameter set for controlling the application robot and the application device can be changed from one track section to the other track section. Preferably, this change takes place in a transition section.
Der Verdrehwinkel des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes berechnet sich vorzugsweise nach folgender Formel:
- α3 :
- Verdrehwinkel am Ende des Übergangsabschnittes,
- SB1:
- Bahnbreite am Anfang des Übergangsabschnittes,
- SB3:
- Bahnbreite am Ende des Übergangsabschnittes.
- α3:
- Twist angle at the end of the transition section,
- SB1:
- Web width at the beginning of the transition section,
- SB3:
- Web width at the end of the transition section.
Die Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgeräts am Ende des Übergangsabschnittes berechnet sich dagegen vorzugsweise nach folgender Formel:
- V3 :
- Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes,
- V1 :
- Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Anfang des Übergangsabschnittes,
- α3 :
- Verdrehwinkel des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes.
- V3:
- Traversing speed of the application device at the end of the transitional section,
- V1:
- Traversing speed of the application device at the beginning of the transition section,
- α3:
- Angle of rotation of the application device at the end of the transitional section.
Entlang dem Übergangsabschnitt erfährt das Applikationsgerät dann eine Beschleunigung, die sich vorzugsweise nach folgender Formel berechnet:
- a2:
- Beschleunigung des Applikationsgerätes während des Übergangsabschnittes,
- V3:
- Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes,
- V1:
- Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Anfang des Übergangsabschnittes,
- S2:
- Länge des Übergangsabschnittes.
- a2:
- Acceleration of the application device during the transition section,
- V3:
- Traversing speed of the application device at the end of the transitional section,
- V1:
- Traversing speed of the application device at the beginning of the transition section,
- S2:
- Length of the transition section.
Die Abschnittslänge S2 des Übergangsabschnittes berechnet sich dann vorzugsweise nach folgender Formel:
mit:
- S2:
- Länge des Übergangsabschnittes,
- α3:
- Verdrehwinkel des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes,
- V3:
- Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes,
- V1:
- Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Anfang des Übergangsabschnittes,
- ω2 :
- Verdrehgeschwindigkeit des Applikationsgerätes auf dem Übergangsabschnitt.
With:
- S2:
- Length of the transition section,
- α3:
- Twist angle of the application device at the end of the transition section,
- V3:
- Traversing speed of the application device at the end of the transitional section,
- V1:
- Traversing speed of the application device at the beginning of the transition section,
- ω2:
- Rotation speed of the application device on the transition section.
Die Verdrehgeschwindigkeit des Applikationsgerätes auf dem Übergangsabschnitt berechnet sich dann vorzugsweise nach folgender Formel:
- ω2 :
- Verdrehgeschwindigkeit des Applikationsgerätes auf dem Übergangsabschnitt,
- V1 :
- Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Anfang des Übergangsabschnittes,
- SB1 :
- Bahnbreite am Anfang des Übergangsabschnittes,
- ΔSD% :
- Schichtdickentoleranz.
- ω2:
- Rotational speed of the application device on the transition section,
- V1:
- Traversing speed of the application device at the beginning of the transition section,
- SB1:
- Web width at the beginning of the transition section,
- ΔSD%:
- Layer thickness tolerance.
Ferner ist zu erwähnen, dass das Spritzbild vorzugsweise scharfkantig ist, wodurch sich das Applikationsgerät beispielsweise von Rotationszerstäubern unterscheidet.It should also be mentioned that the spray pattern is preferably sharp-edged, whereby the application device differs, for example, from rotary atomizers.
Darüber hinaus kann das Spritzbild im Wesentlichen rechteckig sein. Im Rahmen der Erfindung sind jedoch auch andere Formen von Spritzbildern möglich, wie beispielsweise elliptische Spritzbilder.In addition, the spray pattern may be substantially rectangular. In the context of the invention, however, other forms of spray patterns are possible, such as elliptical spray patterns.
Zu den Beschichtungsbahnen ist zu erwähnen, dass diese gekrümmt sein können, um sich an eine ungerade Bauteilkante anzuschmiegen. Darüber hinaus können die Beschichtungsbahnen beispielsweise konvex oder konkav sein. Die Seitenränder der Beschichtungsbahnen müssen also bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren nicht parallel zueinander verlaufen, da die Bahnbreite durch eine entsprechende Drehung des Applikationsgerätes beeinflusst werden kann.It should be mentioned with regard to the coating webs that they can be curved in order to conform to an odd component edge. In addition, the coating paths may be, for example, convex or concave. The side edges of the coating webs therefore do not have to run parallel to one another in the coating method according to the invention since the web width can be influenced by a corresponding rotation of the application device.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass das Applikationsgerät vorzugsweise so über die Bauteiloberfläche geführt wird, dass der Beschichtungsmittelstrahl am Auftreffpunkt des Beschichtungsmittelstrahls im Wesentlichen rechtwinklig zu der Bauteiloberfläche ausgerichtet ist.In addition, it should be mentioned that the application device is preferably guided over the component surface in such a way that the coating agent jet is aligned at the point of impact of the coating agent jet substantially at right angles to the component surface.
Schließlich ist noch zu erwähnen, dass die Erfindung auch eine entsprechende Beschichtungsanlage umfasst, wie sich bereits aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, sodass auf eine separate Beschreibung der Beschichtungsanlage an dieser Stelle verzichtet werden kann.Finally, it should be mentioned that the invention also includes a corresponding coating system, as already apparent from the above description, so that a separate description of the coating system can be dispensed with at this point.
Hierbei dreht eine Robotersteuerung das Applikationsgerät während der Bewegung entlang der Beschichtungsbahn um die Strahlachse, so dass sich der Verdrehwinkel zwischen der Längsrichtung des Spritzbildes und der Beschichtungsbahn entlang der Beschichtungsbahn ändert.In this case, a robot controller rotates the application device during the movement along the coating path about the beam axis, so that the angle of rotation between the longitudinal direction of the spray pattern and the coating web changes along the coating path.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Robotersteuerung ist hierbei allgemein zu verstehen und kann unter anderem alle Hardware- und Softwarekomponenten umfassen, die der Steuerung des Applikationsgerätes und des Applikationsroboters dienen.The term of a robot control used in the context of the invention is to be understood in this case generally and may include, inter alia, all hardware and software components that serve to control the application device and the application robot.
Die Robotersteuerung kann zentral in einer einzigen Baugruppe konzentriert sein. Es ist jedoch alternativ auch möglich, die verschiedenen Funktionen der Robotersteuerung auf mehrere Baugruppen zu verteilen, die untereinander kommunizieren.The robot controller can be centrally concentrated in a single assembly. However, it is alternatively also possible to distribute the various functions of the robot controller to a plurality of modules that communicate with each other.
Die gesamten Ansteuerungsvorgänge der Robotersteuerung werden vorzugsweise von einem übergeordneten Softwaretool automatisch bereitgestellt. Unter Eingabe der zu beschichtenden Bauteilgeometrie und gewisser Parameter (z. B. minimal bzw. maximal zulässige Verfahrgeschwindigkeit, einzuhaltende Schichtstärkentoleranz, maximal zulässiger Verdrehwinkel des Applikators, etc.) berechnet das Softwaretool aufbauend auf den beschriebenen mathematischen Berechnungen selbständig den optimalen Bahnverlauf mit entsprechenden Verdrehwinkeln und der geeigneten Orientierung des Applikationsgeräts.The entire activation processes of the robot controller are preferably automatically provided by a higher-level software tool. By entering the component geometry to be coated and certain parameters (eg minimum or maximum permissible travel speed, layer thickness tolerance to be maintained, maximum permissible angle of rotation of the applicator, etc.), the software tool independently calculates the optimal path profile with corresponding angles of rotation and the appropriate orientation of the application device.
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 1- eine Aufsicht auf ein Dach einer Kraftfahrzeugkarosserie, wobei das Dach lackiert werden soll,
Figur 2- eine schematische Darstellung benachbarter Lackierbahnen zur Lackierung des Dachs der Kraftfahrzeugkarosserie gemäß
Figur 1 im unterenBereich von Figur 1, Figur 3- eine
Abwandlung von Figur 2 , Figur 4- eine schematische Darstellung eines Übergangsabschnittes einer Lackierbahn,
Figur 5- eine
Abwandlung von Figur 4 , - Figur 6
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lackieranlage,
Figur 7- eine schematische Darstellung zur Lackierung mit parallelen Lackierbahnen gemäß dem Stand der Technik, was zu unbeschichteten Bereichen führt, sowie
Figur 8- eine schematische Darstellung von nebeneinanderliegenden Lackierbahnen mit Überlappungen zwischen den benachbarten Lackierbahnen gemäß dem Stand der Technik.
- FIG. 1
- a view of a roof of a motor vehicle body, wherein the roof is to be painted,
- FIG. 2
- a schematic representation of adjacent paint paths for painting the roof of the vehicle body according to
FIG. 1 in the lower part of FIG. 1, - FIG. 3
- a modification of
FIG. 2 . - FIG. 4
- a schematic representation of a transition section of a painting,
- FIG. 5
- a modification of
FIG. 4 . - FIG. 6
- a schematic representation of a paint shop according to the invention,
- FIG. 7
- a schematic representation of the painting with parallel Lackierbahnen according to the prior art, which leads to uncoated areas, as well as
- FIG. 8
- a schematic representation of adjacent Lackierbahnen with overlaps between the adjacent Lackierbahnen according to the prior art.
Bei der folgenden Beschreibung der Erfindung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die
Die
Die Lackierung des Daches 9 ist problematisch, weil das Dach 9 nicht rechteckig ist, sondern gekrümmte Seitenkanten 10 aufweist. Es ist also nicht möglich, das Dach 9 einfach mit parallelen Beschichtungsbahnen 1 zu lackieren, da dies zu unbeschichteten Bereichen 6 (vgl.
Die Erfindung sieht deshalb vor, dass das Applikationsgerät entlang dem Bahnverlauf 3 gedreht wird und zwar um die Strahlachse des applizierten Beschichtungsmittelstrahls, wodurch sich das Spritzbild 2 entsprechend dreht. So zeigt
Zwischen den beiden Bahnabschnitten 13, 14 befindet sich hierbei ein Übergangsabschnitt 15 mit einer Bahnbreite SB2, die von einem Wert SB2 = SB1 am Anfang des Bahnabschnitts 15 auf einen Wert SB2 = SB3 am Ende des Übergangsabschnitts 15 angepasst wird. Für diese Anpassung der Bahnbreite SB2 wird jeweils das Spritzbild 2 gedreht, wie in
In dem Übergangsabschnitt 15 erfolgt nicht nur eine Änderung des Drehwinkels α2=α1=0° auf α2=α3. Darüber hinaus wird in dem Übergangsabschnitt 15 auch die Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes entlang dem Bahnverlauf 3 angepasst. Dadurch wird erreicht, dass die Schichtdicke von der Änderung des Verdrehwinkels α zwischen dem Bahnabschnitt 13 und dem Bahnabschnitt 14 unbeeinflusst bleibt. So berechnet sich die Verfahrgeschwindigkeit V3 in dem Bahnabschnitt 14 in Abhängigkeit von der Verfahrgeschwindigkeit V1 in dem Bahnabschnitt 13 und dem Verdrehwinkel α3 in dem Bahnabschnitt 14 nach folgender Formel:
In dem Übergangsabschnitt 15 erfährt das Applikationsgerät also eine Beschleunigung a2, die sich wie folgt berechnet:
In dem Übergangsabschnitt 15 wird das Applikationsgerät und damit auch das Spritzbild 2 mit einer Verdrehgeschwindigkeit ω2 gedreht, die von der Schichtstärkentoleranz ΔSD%, der Verfahrgeschwindigkeit V1 in dem Bahnabschnitt 15 und der Bahnbreite SB1 in dem Bahnabschnitt 13 abhängt und nach folgender Formel berechnet werden kann:
Schließlich zeigt
Die Lackieranlage besteht im Wesentlichen aus einem mehrachsigen Lackierroboter 16, der in herkömmlicher Weise ausgeführt sein kann und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.The painting plant consists essentially of a
Der Lackierroboter 16 wird von einer Robotersteuerung 17 angesteuert, wobei die Robotersteuerung 17 auch ein Applikationsgerät 18 ansteuert, das vor dem Lackierroboter 16 positioniert wird. Die Robotersteuerung 17 steuert den Lackierroboter 16 nun so an, dass das Applikationsgerät 18 in nebeneinanderliegenden Beschichtungsbahnen über eine zu lackierende Bauteiloberfläche 19 geführt wird, wie bereits vorstehend ausführlich beschrieben wurde.The
Bei dieser Bewegung des Applikationsgerätes 18 steuert die Robotersteuerung 17 den Lackierroboter 16 so an, dass das Applikationsgerät 18 um eine Strahlachse 20 des Beschichtungsmittelstrahls gedreht werden kann, um die Bahnbreite der applizierten Beschichtungsbahn anpassen zu können, wie bereits vorstehend ausführlich beschrieben wurde.During this movement of the
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. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere ohne das kennzeichnende Merkmal des Hauptanspruchs.The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a variety of variants and modifications is possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope. In particular, the invention also claims protection of the subject matter and the features of the dependent claims independently of the claims referred to and in particular without the characterizing feature of the main claim.
- 11
- Beschichtungsbahnencoating tracks
- 22
- Spritzbildspray pattern
- 33
- Bahnverlauftrajectory
- 44
- Bauteilkantecomponent edge
- 55
- Bauteilkantecomponent edge
- 66
- Unbeschichteter Bereich der BauteiloberflächeUncoated area of the component surface
- 77
- Längsrichtung des SpritzbildesLongitudinal direction of the spray pattern
- 88th
- Überbeschichteter BereichOvercoated area
- 99
- Dach einer KraftfahrzeugkarosserieRoof of a motor vehicle body
- 1010
- Seitenkante des DachsSide edge of the roof
- 1111
- Längsrichtung des langgestreckten SpritzbildesLongitudinal direction of the elongated spray pattern
- 1212
- BahnquerrichtungCross-web direction
- 1313
- Bahnabschnitt mit maximaler BahnbreiteWeb section with maximum web width
- 1414
- Bahnabschnitt mit geringer BahnbreiteWeb section with narrow web width
- 1515
- ÜbergangsabschnittTransition section
- 1616
- LackierroboterPainting robots
- 1717
- Robotersteuerungrobot control
- 1818
- Applikationsgerätapplicator
- 1919
- Bauteiloberflächecomponent surface
- 2020
- Strahlachse des BeschichtungsmittelstrahlsBeam axis of the coating agent jet
- αα
- Verdrehwinkel zwischen der Längsrichtung des Spritzbildes und der BahnquerrichtungAngle of rotation between the longitudinal direction of the spray pattern and the web transverse direction
- α1α1
-
Verdrehwinkel in dem Bahnabschnitt 13Angle of rotation in the
web section 13 - α2α2
-
Verdrehwinkel in dem Bahnabschnitt 15Angle of rotation in the
web section 15 - α3α3
-
Verdrehwinkel in dem Bahnabschnitt 14Twist angle in the
web section 14 - ωω
- Verdrehgeschwindigkeit des ApplikationsgerätsRotation speed of the application device
- vv
- Verfahrgeschwindigkeit des ApplikationsgerätsTravel speed of the application device
- SB1SB1
-
Maximale Bahnbreite in dem Bahnabschnitt 13Maximum web width in the
web section 13 - SB2SB2
-
Bahnbreite in dem Bahnabschnitt 15Web width in the
web section 15 - SB3SB3
-
geringe Bahnbreite in dem Bahnabschnitt 14small web width in the
web section 14
Claims (11)
- Coating method for coating components, in particular for coating motor vehicle bodywork components in a painting installation, comprising the following steps:a) moving an application device (18) along a predetermined coating path (1) over a component surface (9, 19) to be coated,b) applying a coating medium stream (20) by means of the application device (18) onto the component surface (9, 19),b1) wherein the coating medium stream (20) is applied while the application device (18) is moved over the component surface (9, 19) andb2) wherein the coating medium stream (20) is not rotationally symmetrical relative to its stream axis (20) and therefore generates on the component surface (9, 19) an elongate spray pattern (2) with a particular longitudinal direction (7),c) rotation of the application device (18) about the stream axis (20) relative to the coating path (1) during the movement of the application device (18) so that the angular position (α) of the longitudinal direction (7) of the spray pattern (2) changes along the coating path (1) relative to the path transverse direction,characterized in thatd) the component surface (9, 19) to be coated as a whole is not exactly rectangular,e) in that the coating medium is applied along a plurality of mutually adjacently arranged coating paths (1) on the component surface (9, 19),f) in that the individual coating paths (1) are not exactly rectangular, in order to adapt to the non-rectangular component surface (9, 19), andg) in that during the movement along the not exactly rectangular coating paths (1), the application device (18) is rotated about the stream axis (20) in order to rotate the elongate spray pattern (2) such that the desired path width (SB1, SB2, SB3) is achieved.
- Coating method according to claim 1,
characterised in thata) the application device (18) is rotated about the stream axis (20) through a particular rotation angle (α) between the longitudinal direction (7) of the spray pattern (2) and the path transverse direction in order to achieve a desired path width (SB1, SB2, SB3),b) in that the application device (18) is moved at a particular movement speed along the coating path (1), andc) in that the application device (18) applies the coating medium with a particular coating medium flow, andd) in that the movement speed and/or the coating medium flow is adjusted dependent upon the rotation angle (α) in order to compensate for the effect of the rotation on the layer thickness. - Coating method according to claim 2, characterised in that the adjustment of the movement speed of the application device (18) dependent upon the rotation angle (α) of the application device (18) is carried out in accordance with the following formula:V0 is the movement speed of the application device (18) when the rotation angle (α) between the longitudinal direction (7) of the spray pattern (2) and the path transverse direction is zero,α is the rotation angle (α) between the longitudinal direction (7) of the spray pattern (2) and the path transverse direction,V(α) is the adjusted movement speed at the current rotation angle (α).
- Coating method according to one of the preceding claims, characterised in thata) the application device (18) is moved by a multi-axis application robot over the component surface (9, 19),b) in that the operation of the application device (18) and of the application robot (16) is controlled by a parameter set,c) in that the parameter set is adjusted during the movement along the coating path (1).
- Coating method according to claim 4, characterised in that the parameter set comprises at least one of the following parameters for controlling the application device and the application robot:a) the movement speed of the application device (18) along the coating path (1),b) the acceleration of the application device (18) along the coating path (1),c) the rotation angle (α) of the application device (18) between the longitudinal direction (7) of the spray pattern (2) and the path transverse direction,d) the rotation speed (ω) of the application device (18),e) the coating medium flow that is applied,f) the coating spacing between the application device (18) and the component surface (9, 19).
- Coating method according to claim 4 or 5,
characterised in thata) the parameter set for controlling the application device (18) and the application robot (16) along the coating path (1) is continuously adjusted, orb) in that the coating path (1) is subdivided into a plurality of successive path portions situated one after another and the parameter set for controlling the application device (18) and the application robot (16) within the individual path portions is kept constant and is changed between the path portions. - Coating method according to one of the preceding claims, characterised by the following steps for a spray pattern (2) which has a particular spray width (SB1) in the longitudinal direction (7):a) stipulation of a desired path width (SB2) of the coating path (1),b) rotation of the application device (18) about the stream axis (20) so that the longitudinal direction (7) of the spray pattern (2) is angled by a rotation angle (α) relative to the path transverse direction,c) calculation of the rotation angle (α) dependent upon the desired path width (SB2) and the spray width (SB1), in particular according to the following formula:SB1 is the width of the spray pattern (2) along the longitudinal direction (7) of the spray pattern (2),SB2 is the desired path width of the coating path (1),α is the rotation angle between the longitudinal direction (7) of the spray pattern (2) and the path transverse direction.
- Coating method according to one of the preceding claims, characterised in thata) the coating path (1) for adjustment of the path width comprises a transition portion (15) with a portion length S2,b) in that at the start of the transition portion (15) the path width is SB1, the movement speed is V1 and the rotation angle is α1,c) in that within the transition portion (15) the path width is SB2, the movement speed is V2, the acceleration is a2, the rotation angle is α2 and the rotation speed is ω2,d) in that at the end of the transition portion (15) the path width is SB3, the movement speed is V3 and the rotation angle is α3,e) in that the rotation angle α3 at the end of the transition portion (15) is calculated dependent upon the following variables:- path width SB1 at the start of the transition portion (15),f) in that the movement speed V3 at the end of the transition portion (15) is calculated dependent upon the following variables:- rotation angle α3 at the end of the transition portion (15),g) in that the acceleration a2 within the transition portion (15) is calculated dependent upon the following variables:- movement speed V1 at the start of the transition portion (15),- movement speed V3 at the end of the transition portion (15),h) in that the portion length S2 of the transition portion (15) is calculated dependent upon the following variables:- rotation angle α3 at the end of the transition portion (15),- movement speed V1 at the start of the transition portion (15),- movement speed V3 at the end of the transition portion (15),i) in that the rotation speed ω2 in the transition portion (15) is calculated dependent upon the following variables:- movement speed V1 at the start of the transition portion (15),- percentage layer thickness tolerance ΔSD%,
- Coating method according to one of the preceding claims, characterised in thata) the application device (18) is continuously rotated during the movement along the coating path (1), andb) in that the spray pattern (2) is sharp-edged, andc) in that the spray pattern (2) is substantially rectangular, andd) in that the application device (18) is guided over the component surface (9, 19) such that at the impact point of the coating medium stream (20), the coating medium stream (20) is oriented substantially perpendicularly to the component surface (9, 19).
- Coating installation, in particular for carrying out the coating method according to one of the preceding claims, comprisinga) an application device (18) for applying a coating medium stream (20) onto a component surface (9, 19), wherein the coating medium stream (20) is not rotationally symmetrical relative to its stream axis (20) and therefore generates on the component surface (9, 19) an elongate spray pattern (2) with a particular longitudinal direction (7),b) an application robot (16) for guiding the application device (18) along a pre-defined coating medium path over the component surface (9, 19), andc) a robot control system (17) for controlling the application robot (16),d) wherein the robot control system (17) rotates the application device (18) about the stream axis (20) during the movement along the coating path (1), so that the rotation angle (α) changes along the coating path (1) between the longitudinal direction (7) of the spray pattern (2) and the coating path (1),characterised in thate) the component surface (9, 19) to be coated as a whole is not exactly rectangular,f) the robot control system (17) controls the application robot (16) such thatf1) the coating medium is applied along a plurality of mutually adjacently arranged coating paths (1) on the component surface (9, 19),f2) the individual coating paths (1) are not exactly rectangular, in order to adapt to the non-rectangular component surface (9, 19), andf3) during the movement along the not exactly rectangular coating paths (1), the application device (18) is rotated about the stream axis (20) in order to rotate the elongate spray pattern (2) such that the desired path width (SB1, SB2, SB3) is achieved.
- Coating installation according to claim 10,
characterised in thata) the robot control system (17) controls the application robot such that the application device (18) is moved at a particular movement speed along the coating path (1) over the component surface (9, 19), andb) in that the robot control system (17) adjusts the movement speed of the application device (18) dependent upon the rotation angle (α) between the longitudinal direction (7) of the spray pattern (2) and the path transverse direction.
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