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WO2016087016A1 - Beschichtungsverfahren und entsprechende beschichtungsanlage - Google Patents

Beschichtungsverfahren und entsprechende beschichtungsanlage Download PDF

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Publication number
WO2016087016A1
WO2016087016A1 PCT/EP2015/002215 EP2015002215W WO2016087016A1 WO 2016087016 A1 WO2016087016 A1 WO 2016087016A1 EP 2015002215 W EP2015002215 W EP 2015002215W WO 2016087016 A1 WO2016087016 A1 WO 2016087016A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coating
web
application device
spray pattern
component surface
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/002215
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Georg Fritz
Benjamin WÖHR
Marcus Kleiner
Timo Beyl
Moritz BUBEK
Original Assignee
Dürr Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dürr Systems GmbH filed Critical Dürr Systems GmbH
Priority to MX2017006867A priority Critical patent/MX375367B/es
Priority to US15/531,304 priority patent/US10507483B2/en
Priority to ES15790035T priority patent/ES2723974T3/es
Priority to KR1020177015779A priority patent/KR102462202B1/ko
Priority to JP2017529335A priority patent/JP6722186B2/ja
Priority to EP15790035.8A priority patent/EP3227030B1/de
Priority to CN201580065058.7A priority patent/CN106999974B/zh
Publication of WO2016087016A1 publication Critical patent/WO2016087016A1/de

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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
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0431—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with spray heads moved by robots or articulated arms, e.g. for applying liquid or other fluent material to 3D-surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/082—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to a condition of the discharged jet or spray, e.g. to jet shape, spray pattern or droplet size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0447—Installation or apparatus for applying liquid or other fluent material to conveyed separate articles
    • B05B13/0452—Installation or apparatus for applying liquid or other fluent material to conveyed separate articles the conveyed articles being vehicle bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying

Definitions

  • 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.
  • the application device used is usually rotary atomizers, which emit 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 medium jet is rotationally symmetrical.
  • 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.
  • FIG. 7 shows a straight component edge 4 and a curved component edge 5, wherein the coating webs 1 conform to the curved component edge 5, which leads to uncoated regions 6 in the region of the other component edge 4.
  • the application device is not rotated during the movement along the path 3, so that the spray pattern 2 is always aligned with its longitudinal direction 7 at right angles to the path 3 and thus parallel to the web transverse direction. This alignment of the spray pattern 2 leads to a maximum web width of the coating web 7.
  • Paint is tilted relative to the component surface to compensate for asymmetries. However, this is not useful in painting webs that are not exactly rectangular.
  • the invention is therefore based on the object of preventing the uncoated regions 6 and the overcoated region 8 on the component surface when an application device is used which applies a coating agent beam which is not rotationally symmetrical and thus has an elongated spray pattern with a specific longitudinal direction on the component surface generated.
  • the invention initially provides, in accordance with the prior art, that an application device should have a layering component surface is guided along a predetermined coating web.
  • 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.
  • the spray pattern to 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.
  • 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.
  • 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.
  • the application device is rotated so that the longitudinal direction of the elongated spray pattern is parallel to the path, since the elongated
  • Spray pattern then sweeps the component surface with its smaller width.
  • 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.
  • the minimum value of the web width of the coating web is determined by the transverse extent of the elongate spray pattern transversely to its longitudinal direction.
  • the web width can be adjusted continuously by a suitable rotation of the application device.
  • 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.
  • 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 in such a way 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 kon ⁇ stant as possible.
  • 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 for by a slowing down 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.
  • 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 by a corresponding increase in the coating agent 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 corresponds to a maximum, the undesired increase in the layer thickness can be compensated for by reducing the coating medium flow.
  • V (a) V0 / cos ( ⁇ )
  • V0 Travel speed of the application device when the twist angle a. between the longitudinal direction of the spray pattern and the web transverse direction is zero
  • V () Adapted traversing speed at the current speed
  • the invention preferably also provides for several adjacent coating webs to be applied to the component surface, whereby the adjacent component surfaces should adjoin one another as completely as possible and without overlapping in order to avoid overcoated areas and undercoated areas ,
  • 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 likewise not exactly rectangular in order to conform 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.
  • the application device is moved by a multi-axis application robot over the component surface.
  • a multi-axis application robot are known from the prior art and therefore need not be described in detail. It is at this
  • 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 optionally be mounted stationary or displaceable.
  • 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 medium flow or the coating distance.
  • this parameter set is changed during the movement along the coating path, ie within a coating path.
  • This change of the parameter set can be done, for example, continuously.
  • the coating web it is alternatively also possible for the coating web to be 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 within the individual web sections is kept constant in each case and differs from one track section changes to the next.
  • the web width of the applied coating web can be changed by rotating the application device accordingly.
  • the twist angle of the application device is therefore preferably within the scope of the invention as a function of the desired
  • the parameter set for controlling the application robot and the application Ons advocatess can be changed from one track section to another track section.
  • this change takes place in a transition section.
  • the travel speed of the application device at the end of the transitional section is preferably calculated according to the following formula:
  • V3 VI / cos (3), with:
  • V3 traversing speed of the application device at the end of the transitional section
  • V3 traversing speed of the application device at the end of the transitional section
  • the section length S2 of the transition section is then preferably calculated according to the following formula:
  • V3 traversing speed of the application device at the end of the transitional section
  • ⁇ 2 rotational speed of the application device on the transition section.
  • Transitional section, VI traversing speed of the application device at the beginning of the transition section
  • ASD% layer thickness tolerance.
  • the spray pattern is preferably sharp-edged, whereby the application device differs in ⁇ example of Rotationszerstäubern.
  • 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.
  • the coating webs can be curved in order to conform to an odd component edge.
  • 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.
  • the application device is preferably guided over the component surface in such a way that the coating agent beam is aligned at the point of impact of the coating agent jet substantially at right angles to the component surface.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the entire activation processes of the robot controller are preferably automatically provided by a higher-level software tool.
  • Layer thickness tolerance, maximum allowable angle of rotation of the applicator, etc. calculates the software tool based on the mathematical calculations described independently the optimal trajectory with appropriate angles of rotation and the appropriate orientation of the application device.
  • FIG. 2 is a schematic representation of adjacent painting tracks for painting the roof of the motor vehicle body according to FIG. 1 in the lower area of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a modification of FIG. 2
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a transition section of a painting track
  • FIG. 5 shows a modification of FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a painting installation according to the invention
  • Figure 7 is a schematic representation for painting with parallel Lackierbahnen according to the prior art, resulting in uncoated areas, and a schematic representation of adjacent Lackierbahnen with overlaps between the adjacent Lackierbahnen according to the prior art.
  • FIGS. 7 and 8 show conventional coating methods. In the following, therefore, the same reference numerals are used for corresponding details.
  • Figures 1 and 2 show a schematic illustration of coating a roof 9, a motor vehicle body with ⁇ means of an application device which produces an approximately right ⁇ rectangular spray pattern 2, as shown in FIG. 2
  • the painting of the roof 9 is problematic because the roof 9 is not rectangular, but has curved side edges 10. It is therefore not possible simply to coat the roof 9 with parallel coating webs 1, since this would lead to uncoated regions 6 (see FIG. 7) or to overcoated regions 8 (see FIG.
  • the invention therefore provides that the application device is rotated along the path 3 and indeed around the
  • FIG. 2 shows in each case an angle of rotation ⁇ between the longitudinal direction 11 of the elongate spray pattern 2 on the one hand and a web transverse direction 12 on the other hand, the web transverse direction being oriented at right angles to the web 3. It can be seen from FIG. 2 that the twist angle ⁇ of the spray pattern 2 along the web 3 is changed in order to adapt the web width so that the coating webs 1 adjoin one another without gaps and without overlapping and thereby conform to the component edges 10.
  • FIG. 3 shows a modification of FIG. 2 with a different adaptation of the angle of rotation along the path 3.
  • the entire roof 9 is painted without overlaps and without gaps between the adjacent coating webs 1.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration during the transition from a web section 13 with a maximum web width SB1 a web section 14 having a much smaller web width SB3.
  • each spray pattern 2 is rotated, as shown in Figure 4, wherein different angle of rotation states along the web ⁇ course 3 is shown.
  • Figure 5 shows a modification of Figure 4, so reference is made to avoid repetition of the above description.
  • a special feature here is that the path 3 is not exactly linear, but experiences a lateral offset in the transition section 15.
  • FIG. 6 shows, in a greatly simplified, schematic form, a painting installation according to the invention for carrying out the coating method according to the invention described above.
  • the painting plant consists essentially of a multi-axis painting robot 16, which can be carried out in a conventional manner and therefore need not be described in detail.
  • the painting robot 16 is controlled by a robot controller 17, wherein the robot controller 17 also controls an application device 18, which is positioned in front of the painting robot 16.
  • the robot controller 17 now controls the painting robot 16 so that the application device 18 is guided in adjacent coating paths over a component surface 19 to be painted, as has already been described in detail above.
  • the robot controller 17 controls the painting robot 16 so that the 18 to a beam axis 20 of the coating can be the center beam rotated Ap ⁇ lienss réelle, to adjust the web width of the applied coating sheet, as has been described in detail above ,

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren zur Be- schichtung von Bauteilen, insbesondere zur Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen in einer Lackieranlage. Das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren umfasst folgende Schritte: Bewegen eines Applikationsgeräts über eine zu beschichtende Bauteiloberfläche entlang einer vorgegebenen Be- schichtungsbahn (1) und Applizieren eines Beschichtungsmit- telstrahls mittels des Applikationsgeräts auf die Bauteil- Oberfläche. Der Beschichtungsmittelstrahl wird hierbei appliziert, während das Applikationsgerät über die Bauteiloberfläche bewegt wird. Weiterhin ist der Beschichtungsmittelstrahl bezüglich seiner Strahlachse nicht rotationssymmetrisch und erzeugt deshalb auf der Bauteiloberfläche ein langgestrecktes Spritzbild (2) mit einer bestimmten Längsrichtung (7). Die Erfindung sieht zusätzlich folgenden Schritt vor: Drehen des Applikationsgeräts um die Strahlachse relativ zu der Be- schichtungsbahn (1) während der Bewegung des Applikationsgeräts, so dass sich die Winkelstellung (a) der Längsrichtung (7) des Spritzbildes (2) relativ zur Bahnquerrichtung (12) entlang der Beschichtungsbahn (1) ändert.

Description

BESCHREIBUNG Beschichtungsverfahren und entsprechende Beschichtungsanlage
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren zur Be- schichtung von Bauteilen, insbesondere zur Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen in einer Lackieranlage. Wei- terhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Beschichtungsanlage.
Bei der Lackierung von Kraft fahrzeugkarosseriebauteilen werden als Applikationsgerät meist Rotationszerstäuber einge- setzt, die einen rotationssymmetrischen Beschichtungsmittel- strahl 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 Beschichtungsmittel- strahl 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 . Aus dem Stand der Technik (z.B. DE 10 2013 002 412 AI) sind jedoch auch andere Applikationsgeräte bekannt, die einen Beschichtungsmittelstrahl applizieren, der nicht rotationssymmetrisch ist und deshalb auf der Bauteiloberfläche auch ein Spritzbild erzeugt, das nicht rotationssymmetrisch ist. Dies kann problematisch sein, wenn derartige Applikationsgeräte eingesetzt werden, um eine Bauteiloberfläche zu be¬ schichten, indem mehrere nebeneinander liegende Beschich- tungsbahnen 1 auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden, wie in Figur 7 dargestellt ist. Die Beschichtungsbahnen 1 müssen hierbei möglichst ohne Lücken und ohne Überlappungen unmittelbar aneinander angrenzen, da das Applikationsgerät ein rechteckiges, randscharfes Spritzbild 2 abgibt. Die Be- schichtungsbahnen 1 weisen deshalb einen Bahnverlauf 3 auf, der zwischen den nebeneinander liegenden Beschichtungsbahnen 1 parallel verläuft, damit die benachbarten Beschichtungsbahnen 1 überlappungsfrei und ohne Lücken aneinander angrenzen. Dies führt jedoch zu Problemen, wenn das zu beschichtende Bauteil durch zwei Bauteilkanten 4, 5 begrenzt ist, die nicht parallel zueinander verlaufen. So zeigt Figur 7 eine gerade Bauteilkante 4 und eine gekrümmte Bauteilkante 5, wobei sich die Beschichtungsbahnen 1 an die gekrümmte Bauteilkante 5 anschmiegen, was im Bereich der anderen Bauteilkante 4 zu unbe- schichteten Bereichen 6 führt. Hierbei ist zu erwähnen, dass das Applikationsgerät bei der Bewegung entlang dem Bahnverlauf 3 nicht gedreht wird, so dass das Spritzbild 2 mit seiner Längsrichtung 7 stets rechtwinklig zu dem Bahnverlauf 3 und damit parallel zur Bahnquerrichtung ausgerichtet ist. Diese Ausrichtung des Spritzbildes 2 führt zu einer maximalen Bahnbreite der Beschichtungsbahn 7.
Das Problem der unbeschichteten Bereiche 6 gemäß Figur 7 lässt sich dadurch lösen, dass die einzelnen Beschichtungs- bahnen 1 nicht exakt parallel zueinander verlaufen, wie in
Figur 8 dargestellt ist, wobei in Figur 8 entsprechende Einzelheiten mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie in Figur 7. So sind die unteren Beschichtungsbahnen 1 hierbei gekrümmt und schmiegen sich der unteren Bauteilkante 5 an. 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 DE 10 2011 114 382 AI hinzuweisen. Diese Druckschrift offenbart ein Beschichtungsverfahren, bei dem der Sprühstrahl während der
Lackierung relativ zur Bauteiloberfläche gekippt wird, um Un- symmetrien auszugleichen. Dies ist jedoch nicht von Nutzen bei der Lackierung von Bahnen, die nicht exakt rechteckig sind .
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.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Beschichtungs- verfahren und durch eine entsprechende Beschichtungsanlage gemäß den abhängigen Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung sieht zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik vor, dass ein Applikationsgerät über eine zu be- schichtende Bauteiloberfläche entlang einer vorgegebenen Be- schichtungsbahn geführt wird. Während dieser Bewegung gibt das Applikationsgerät einen Beschichtungsmittelstrahl auf die Bauteiloberfläche ab, wobei der Beschichtungsmittelstrahl be- züglich seiner Strahlachse nicht rotationssymmetrisch ist und deshalb auf der Bauteiloberfläche ein langgestrecktes Spritzbild mit einer bestimmten Längsrichtung erzeugt. Beispiels¬ weise 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.
Die Erfindung sieht deshalb vor, dass das Applikationsgerät während der Bewegung über die Bauteilfläche um die Strahlach- se 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.
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.
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. 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 sei- ner 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. 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.
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 unbeein- flusst bleiben. Der Verdrehwinkel des Applikationsgerätes hat also einen Einfluss auf die resultierende Schichtdicke, was an sich unerwünscht ist, da die Schichtdicke möglichst kon¬ stant sein sollte.
Im Rahmen der Erfindung wird deshalb dieser störende Einfluss des Verdrehwinkels auf die Schichtdicke vorzugsweise kompen¬ siert, um eine konstante Schichtdicke zu erreichen. In Abhän¬ gigkeit von der zulässigen Schichtdickentoleranz ist es je¬ doch nicht immer zwingend erforderlich, die Schichtdickenab¬ weichungen durch die Verdrehung des Applikators zu kompensie- ren.
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 Verfahrge- schwindigkeit 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.
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 Beschich- tungsmittelstroms (Massenstrom bzw. Volumenstrom) kompensiert werden. Falls das Applikationsgerät dagegen so gedreht wird, dass die Bahnbreite minimal und die Schichtdicke entsprechen maximal ist, so kann das unerwünschte Ansteigen der Schichtdicke dadurch kompensiert werden, dass der Beschichtungsmit- telstrom verringert wird.
Die vorstehend beschriebene Anpassung der Verfahrgeschwindig keit des Applikationsgerätes in Abhängigkeit von dem Verdreh winkel des Applikationsgerätes kann im Rahmen der Erfindung nach folgender Formel erfolgen:
V(a) = V0 / cos (α) ,
mit :
a: Verdrehwinkel zwischen der Längsrichtung des Spritzbildes und der Bahnquerrichtung,
V0 : Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes, wenn der Verdrehwinkel a. zwischen der Längsrichtung des Spritzbildes und der Bahnquerrichtung Null ist,
V( ) : Angepasste Verfahrgeschwindigkeit bei dem aktuellen
Verdrehwinkel zur Erreichung einer möglichst konstan- ten Schichtdicke.
Zur Lackierung großer Bauteiloberflächen (z.B. Dach einer Kraftfahrzeugkarosserie) sieht vorzugsweise auch die Erfindung vor, dass mehrere nebeneinanderliegende Beschichtungs- bahnen 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 .
Dies ist relativ einfach bei der Beschichtung von rechteckigen Bauteiloberflächen, da dann einfach parallele Beschich- tungsbahnen aufgebracht werden können. 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 aufgebrach- ten 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.
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 ver- schiebbar montiert sein kann.
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. Im Rahmen der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass dieser Parametersatz während der Bewegung entlang der Beschichtungs- bahn verändert wird, d. h. innerhalb einer Beschichtungsbahn .
Diese Veränderung des Parametersatzes kann beispielsweise kontinuierlich erfolgen. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Beschichtungsbahn in mehrere hin- tereinanderliegende Bahnabschnitte unterteilt wird, die nach- einander abgefahren werden, wobei der Parametersatz zur An- steuerung des Applikationsgerätes und des Applikationsroboters innerhalb der einzelnen Bahnabschnitte jeweils konstant gehalten wird und sich von einem Bahnabschnitt zum nächsten ändert .
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 Er- findung 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: α = arccos (SB2 / SB1),
mit :
SB1: Breite des Spritzbildes entlang der Längsrichtung des
Spritzbildes ,
SB2 : Gewünschte Bahnbreite der Beschichtungsbahn,
a: Verdrehwinkel zwischen der Längsrichtung des Spritzbildes und der Bahnquerrichtung.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass der Parametersatz zur Ansteuerung des Applikationsroboters und des Applikati- onsgerätes von einem Bahnabschnitt zum anderen Bahnabschnitt geändert werden kann. Vorzugsweise erfolgt diese Änderung in einem Übergangsabschnitt. Der Verdrehwinkel des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes berechnet sich vorzugsweise nach folgender Formel : 3 = arccos (SB3 / SB1) ,
mit:
a3 : Verdrehwinkel am Ende des Übergangsabschnittes,
SBl : Bahnbreite am Anfang des Übergangsabschnittes,
SB3: Bahnbreite am Ende des Übergangsabschnittes. Die Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgeräts am Ende des Übergangsabschnittes berechnet sich dagegen vorzugsweise nach folgender Formel:
V3 = VI / cos ( 3) , mit :
V3 : Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes,
VI: Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Anfang des Übergangsabschnittes,
3 : Verdrehwinkel des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes .
Entlang dem Übergangsabschnitt erfährt das Applikationsgerät dann eine Beschleunigung, die sich vorzugsweise nach folgender Formel berechnet: a2 = (V3 - VI)2 / S2,
mit : a2 : Beschleunigung des Applikationsgerätes während des Über¬ gangsabschnittes,
V3 : Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes,
VI: Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Anfang des Übergangsabschnittes,
S2 : Länge des Übergangsabschnittes.
Die Abschnittslänge S2 des Übergangsabschnittes berechnet sich dann vorzugsweise nach folgender Formel:
S2 = [a3 · (V3-V1) ] / a>2, mit :
S2 : Länge des Übergangsabschnittes,
a3 : Verdrehwinkel des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes ,
V3 : Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Ende des Übergangsabschnittes,
VI: Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am Anfang des Übergangsabschnittes,
ω2 : Verdrehgeschwindigkeit des Applikationsgerätes auf dem Übergangsabschnitt .
Die Verdrehgeschwindigkeit des Applikationsgerätes auf dem Übergangsabschnitt berechnet sich dann vorzugsweise nach folgender Formel: ω2 = VI / SB1 · ASD% · 360° / π ,
mit :
ω2 : Verdrehgeschwindigkeit des Applikationsgerätes auf dem
Übergangsabschnitt , VI: Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgerätes am An¬ fang des Übergangsabschnittes ,
SB1: Bahnbreite am Anfang des Übergangsabschnittes,
ASD%: Schichtdickentoleranz.
Ferner ist zu erwähnen, dass das Spritzbild vorzugsweise scharfkantig ist, wodurch sich das Applikationsgerät bei¬ spielsweise von Rotationszerstäubern unterscheidet. 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 . 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 Be- schichtungsverfahren nicht parallel zueinander verlaufen, da die Bahnbreite durch eine entsprechende Drehung des Applikationsgerätes beeinflusst werden kann.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass das Applikationsgerät vorzugsweise so über die Bauteiloberfläche geführt wird, dass der Beschichtungsmittelstrahl am Auftreffpunkt des Beschich- tungsmittelstrahls im Wesentlichen rechtwinklig zu der Bauteiloberfläche ausgerichtet ist. 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. 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.
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.
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.
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. 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 Lackier- bahnen zur Lackierung des Dachs der Kraftfahrzeugkarosserie gemäß Figur 1 im unteren Bereich 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 eine schematische Darstellung von nebeneinanderliegenden Lackierbahnen mit Überlappungen zwischen den benachbarten Lackierbahnen gemäß dem Stand der Technik.
Bei der folgenden Beschreibung der Erfindung wird zur Vermei dung von Wiederholungen auf die Figuren 7 und 8 Bezug genommen, die herkömmliche Beschichtungsverfahren zeigen. Im Folgenden werden deshalb für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet. Die Figuren 1 und 2 zeigen eine schematische Darstellung zur Lackierung eines Daches 9 einer Kraftfahrzeugkarosserie mit¬ tels eines Applikationsgerätes, welches ein annähernd recht¬ eckiges Spritzbild 2 erzeugt, wie in Figur 2 dargestellt ist.
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 zü un- beschichteten Bereichen 6 (vgl. Fig. 7) oder zu überbeschichteten Bereichen 8 (vgl. Fig. 8) führen würde.
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 Figur 2 jeweils einen Verdrehwinkel α zwischen der Längsrichtung 11 des langgestreckten Spritzbildes 2 einerseits und einer Bahnquerrichtung 12 andererseits, wobei die Bahnquerrich- tung jeweils rechtwinklig zu dem Bahnverlauf 3 ausgerichtet ist. Aus Figur 2 ist ersichtlich, dass der Verdrehwinkel α des Spritzbildes 2 entlang dem Bahnverlauf 3 geändert wird, um die Bahnbreite so anzupassen, dass die Beschichtungsbahnen 1 ohne Lücken und ohne Überlappungen aneinander angrenzen und sich dabei an die Bauteilkanten 10 anschmiegen.
Figur 3 zeigt eine Abwandlung von Figur 2 mit einer anderen Anpassung der Verdrehwinkel entlang dem Bahnverlauf 3. Auch hierbei wird jedoch das gesamte Dach 9 ohne Überlappungen und ohne Lücken zwischen den benachbarten Beschichtungsbahnen 1 lackiert .
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung beim Übergang von einem Bahnabschnitt 13 mit einer maximalen Bahnbreite SB1 zu einem Bahnabschnitt 14 mit einer wesentlich geringeren Bahnbreite SB3.
Zwischen den beiden Bahnabschnitten 13, 14 befindet sich hierbei ein Übergangsabschnitt 15 mit einer Bahnbreite SB2, die von einem Wert SB2 = SBl 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 Figur 4 dargestellt ist, wobei verschiedene Drehwinkelzustände entlang des Bahn¬ verlaufs 3 dargestellt sind.
In dem Übergangsabschnitt 15 erfolgt nicht nur eine Änderung des Drehwinkels a2= l=0° auf α2= 3. 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 Vi in dem Bahnabschnitt 13 und dem Verdrehwinkel 3 in dem Bahnabschnitt 14 nach folgender Formel: V3 = VI / cos (a3) .
In dem Übergangsabschnitt 15 erfährt das Applikationsgerät also eine Beschleunigung a2, die sich wie folgt berechnet: a2 = (V3 - VI)2 / S2, wobei S2 die Länge des Übergangsabschnitts 15 entlang dem Bahnverlauf 3 ist. In dem Übergangsabschnitt 15 wird das Applikationsgerät und damit auch das Spritzbild 2 mit einer Verdrehgeschwindigkeit co2 gedreht, die von der Schichtstärkentoleranz ÄSD%, der Verfahrgeschwindigkeit Vi in dem Bahnabschnitt 15 und der Bahnbreite SB1 in dem Bahnabschnitt 13 abhängt und nach folgender Formel berechnet werden kann: co2=Vl / SB1 · ÄSD% · 360° / π . Figur 5 zeigt eine Abwandlung von Figur 4, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird. Eine Besonderheit besteht hierbei darin, dass der Bahnverlauf 3 nicht exakt linear ist, sondern in dem Übergangsabschnitt 15 einen seitlichen Versatz erfährt.
Schließlich zeigt Figur 6 in stark vereinfachter, schemati- scher Form eine erfindungsgemäße Lackieranlage zur Durchführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Lackierverfahrens .
Die Lackieranlage besteht im Wesentlichen aus einem mehrachsigen Lackierroboter 16, der in herkömmlicher Weise ausgeführt sein kann und deshalb nicht näher beschrieben werden muss .
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 Lackierrobo- ter 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. Bei dieser Bewegung des Applikationsgerätes 18 steuert die Robotersteuerung 17 den Lackierroboter 16 so an, dass das Ap¬ plikationsgerät 18 um eine Strahlachse 20 des Beschichtungs- mittelstrahls gedreht werden kann, um die Bahnbreite der applizierten Beschichtungsbahn anpassen zu können, wie bereits vorstehend ausführlich beschrieben wurde.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen be¬ vorzugten 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 .
Bezugs zeichenliste :
1 Beschichtungsbahnen
2 Spritzbild
3 Bahnverlauf
4 Bauteilkante
5 Bauteilkante .
6 Unbeschichteter Bereich der Bauteiloberfläche
7 Längsrichtung des Spritzbildes
8 Überbeschichteter Bereich
9 Dach einer Kraftfahrzeugkarosserie
10 Seitenkante des Dachs
11 Längsrichtung des langgestreckten Spritzbildes
12 Bahnquerrichtung
13 Bahnabschnitt mit maximaler Bahnbreite
14 Bahnabschnitt mit geringer Bahnbreite
15 Übergangsabschnitt
16 Lackierroboter
17 Robotersteuerung
18 Applikationsgerät
19 Bauteiloberfläche
20 Strahlachse des Beschichtungsmittelstrahls
Verdrehwinkel zwischen der Längsrichtung des Spritzbildes und der Bahnquerrichtung
al Verdrehwinkel in dem Bahnabschnitt 13
a.2 Verdrehwinkel in dem Bahnabschnitt 15
a3 Verdrehwinkel in dem Bahnabschnitt 14
ω Verdrehgeschwindigkeit des Applikationsgeräts
v Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgeräts
SB1 Maximale Bahnbreite in dem Bahnabschnitt 13
SB2 Bahnbreite in dem Bahnabschnitt 15
SB3 geringe Bahnbreite in dem Bahnabschnitt 14

Claims

ANSPRÜCHE
1. Beschichtungsverfahren zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere zur Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosseriebau- teilen in einer Lackieranlage, mit den folgenden Schritten: a) Bewegen eines Applikationsgeräts (18) über eine zu be- schichtende Bauteiloberfläche (9, 19) entlang einer vorgegebenen Beschichtungsbahn (1),
b) Applizieren eines Beschichtungsmittelstrahls (20) mittels des Applikationsgeräts (18) auf die Bauteiloberfläche (9, 19),
bl) wobei der Beschichtungsmittelstrahl (20) appliziert wird während das Applikationsgerät (18) über die Bauteiloberfläche (9, 19) bewegt wird und b2) wobei der Beschichtungsmittelstrahl (20) bezüglich seiner Strahlachse (20) nicht rotationssymmetrisch ist und deshalb auf der Bauteiloberfläche (9, 19) ein langgestrecktes Spritzbild (2) mit einer bestimmten Längsrichtung (7) erzeugt,
gekennzeichnet durch folgenden Schritt:
c) Drehen des Applikationsgeräts (18) um die Strahlachse
(20) relativ zu der Beschichtungsbahn (1) während der
Bewegung des Applikationsgeräts (18), so dass sich die Winkelstellung (a) der Längsrichtung (7) des Spritzbildes (2) relativ zur Bahnquerrichtung entlang der Beschichtungsbahn (1) ändert.
2. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass das Applikationsgerät (18) um die Strahlachse (20) um einen bestimmten Verdrehwinkel (a) zwischen der Längsrichtung (7) des Spritzbildes (2) und der Bahnqu¬ errichtung gedreht wird, um eine gewünschte Bahnbreite (SB1, SB2 , SB3) zu erreichen,
b) dass das Applikationsgerät (18) mit einer bestimmten
Verfahrgeschwindigkeit entlang der Beschichtungsbahn (1) bewegt wird, und
c) dass das Applikationsgerät (18) das Beschichtungsmittel mit einem bestimmten Beschichtungsmittelstrom appliziert, und
d) dass die Verfahrgeschwindigkeit und/oder der Beschichtungsmittelstrom in Abhängigkeit von dem Verdrehwinkel (α) angepasst wird, um die Auswirkung der Verdrehung auf die Schichtdicke zu kompensieren.
3. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgeräts (18)' in Abhängigkeit von dem Verdrehwinkel (a) des Applikationsgeräts (18) nach folgender Formel erfolgt :
V(a) = V0 / cos (a)
mit :
V0 : Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgeräts (18),
wenn der Verdrehwinkel (a) zwischen der Längsrichtung (7) des Spritzbildes (2) und der Bahnquerrichtung Null ist ,
a: Verdrehwinkel ( ) zwischen der Längsrichtung (7) des
Spritzbildes (2) und der Bahnquerrichtung,
V(a): Angepasste Verfahrgeschwindigkeit bei dem aktuellen
Verdrehwinkel (a) .
4. Beschichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die zu beschichtende Bauteiloberfläche (9, 19) als
Ganzes nicht exakt rechteckig ist, b) dass das Beschichtungsmittel entlang mehrerer nebeneinander liegender Beschichtungsbahnen (1) auf die Bauteiloberfläche (9, 19) aufgebracht wird,
c) dass die einzelnen Beschichtungsbahnen (1) nicht exakt rechteckig sind, um sich an die nicht rechteckige Bauteiloberfläche (9, 19) anzupassen, und
d) dass das Applikationsgerät (18) während der Bewegung entlang den nicht exakt rechteckigen Beschichtungsbahnen (1) um die Strahlachse (20) gedreht wird, um das langgestreckte Spritzbild (2) so zu drehen, dass die gewünschte Bahnbreite (SB1, SB2, SB3) erreicht wird.
5. Beschichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass das Applikationsgerät (18) von einem mehrachsigen Applikationsroboter über die Bauteiloberfläche (9, 19) bewegt wird,
b) dass der Betrieb des Applikationsgerätes (18) und des
Applikationsroboters (16) von einem Parametersatz gesteuert wird,
c) dass der Parametersatz während der Bewegung entlang der Beschichtungsbahn (1) verändert wird.
6. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Parametersatz mindestens einen der folgenden Parameter zur Ansteuerung des Applikationsgerätes und des Applikationsroboters umfasst:
a) Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgeräts (18) entlang der Beschichtungsbahn (1),
b) Beschleunigung des Applikationsgeräts (18) entlang der
Beschichtungsbahn (1),
c) Verdrehwinkel (a) des Applikationsgeräts (18) zwischen der Längsrichtung (7) des Spritzbildes (2) und der Bahnquerrichtung, d) Verdrehgeschwindigkeit (co) des Applikationsgeräts (18) ,
e) Beschichtungsmittelstrom, der appliziert wird,
f) Beschichtungsabstand zwischen dem Applikationsgerät
(18) und der Bauteiloberfläche (9, 19).
7. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass der Parametersatz zur Ansteuerung des Applikati- onsgeräts (18) und des Applikationsroboters (16) entlang der Beschichtungsbahn (1) kontinuierlich geändert wird, oder
b) dass die Beschichtungsbahn (1) in mehrere hintereinander liegende Bahnabschnitte unterteilt wird und der Pa- rametersatz zur Ansteuerung des Applikationsgeräts (18) und des Applikationsroboters (16) innerhalb der einzelnen Bahnabschnitte konstant gehalten wird und zwischen den Bahnabschnitten geändert wird.
8. Beschichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte bei einem Spritzbild (2), das in der Längsrichtung (7) eine bestimmte Spritzbreite (SB1) aufweist:
a) Vorgabe einer gewünschten Bahnbreite (SB2) der Be- schichtungsbahn (1),
b) Drehen des Applikationsgeräts (18) um die Strahlachse
(20), so dass die Längsrichtung (7) des Spritzbildes (2) um einen Verdrehwinkel ( ) zur Bahnquerrichtung angewinkelt ist,
c) Berechnung des Verdrehwinkels ( ) in Abhängigkeit von der gewünschten Bahnbreite (SB2) und der Spritzbreite (SB1), insbesondere nach folgender Formel:
α = arccos (SB2 / SB1) ,
mit : SB1: Breite des Spritzbildes (2) entlang der Längsrichtung (7) des Spritzbildes (2),
SB2 : Gewünschte Bahnbreite der Beschichtungsbahn (1), a: Verdrehwinkel zwischen der Längsrichtung (7) des Spritzbildes (2) und der Bahnquerrichtung.
9. Beschichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Beschichtungsbahn (1) zur Anpassung der Bahn- breite einen Übergangsabschnitt (15) mit einer Abschnittslänge S2 aufweist,
b) dass am Anfang des Übergangsabschnitts (15) die Bahnbreite SB1, die Verfahrgeschwindigkeit VI und der Verdrehwinkel al beträgt,
c) dass innerhalb des Übergangsabschnitts (15) die Bahnbreite SB2, die Verfahrgeschwindigkeit V2, die Beschleunigung a2, der Verdrehwinkel «2 und die Verdrehgeschwindigkeit <ö2 beträgt,
d) dass am Ende des Übergangsabschnitts (15) die Bahnbrei- te SB3, die Verfahrgeschwindigkeit V3 und der Verdrehwinkel a3 beträgt,
e) dass der Verdrehwinkel a3 am Ende des Übergangsabschnitts (15) in Abhängigkeit von folgenden Größen berechnet wird:
- Bahnbreite SBl am Anfang des Übergangsabschnitts
(15) ,
Bahnbreite SB3 am Ende des Übergangsabschnitts (15), insbesondere nach folgender Formel:
a3 = arccos (SB3 / SBl)
f) dass die Verfahrgeschwindigkeit V3 am Ende des Übergangsabschnitts (15) in Abhängigkeit von folgenden Größen berechnet wird:
Verdrehwinkel a3 am Ende des Übergangsabschnitts (15) berechnet wird, Verfahrgeschwindigkeit VI am Anfang des Übergangsab Schnitts ( 15 ) ,
insbesondere nach folgender Formel:
V3 = VI / cos (a3)
g) dass die Beschleunigung a2 innerhalb des Übergangsabschnitts (15) in Abhängigkeit von folgenden Größen be¬ rechnet wird:
Verfahrgeschwindigkeit VI am Anfang des Übergangsab Schnitts ( 15 ) ,
Verfahrgeschwindigkeit V3 am Ende des Übergangsabschnitts ( 15 ) ,
Abschnittslänge S2 des Übergangsabschnitts (15) , insbesondere nach folgender Formel:
a2 = (V3 - VI)2 / S2
h) dass die Abschnittslänge S2 des Übergangsabschnitts
(15) in Abhängigkeit von folgenden Größen berechnet wird:
Verdrehwinkel 3 am Ende des Übergangsabschnitts (15) ,
Verfahrgeschwindigkeit Vi am Anfang des Übergangsab Schnitts ( 15 ) ,
Verfahrgeschwindigkeit V3 am Ende des Übergangsabschnitts (15) ,
Verdrehgeschwindigkeit ω2 in dem Übergangsabschnitt (15), insbesondere nach folgender Formel:
S2 = [a3 · (V3 - VI) ] / co2
i) dass die Verdrehgeschwindigkeit ω2 auf dem Übergangsabschnitt (15) in Abhängigkeit von folgenden Größen be rechnet wird:
Verfahrgeschwindigkeit VI am Anfang des Übergangsab Schnitts ( 15 ) ,
Prozentuale Schichtdickentoleranz ASD%,
Bahnbreite SB1 am Anfang des Übergangsabschnitts (15) , insbesondere nach folgender Formel:
ω2 = VI / SB1 * ASD% * (360°) /π.
10. Beschichtungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass das Applikationsgerät (18) während der Bewegung entlang der Beschichtungsbahn (1) kontinuierlich ge¬ dreht wird, und/oder
b) dass das Spritzbild (2) scharfkantig ist, und/oder c) dass das Spritzbild (2) im Wesentlichen rechteckig ist, und/oder
d) dass mindestens eine der Beschichtungsbahnen (1) gekrümmt ist, und/oder
e) dass mindestens eine der Beschichtungsbahnen (1) konvex ist, und/oder
f) dass mindestens eine der Beschichtungsbahnen (1) konkav ist, und/oder
g) dass das Applikationsgerät (18) so über die Bauteiloberfläche (9, 19) geführt wird, dass der Beschichtungsmittelstrahl (20) am Auftreffpunkt des Beschich- tungsmittelstrahls (20) im Wesentlichen rechtwinklig zu der Bauteiloberfläche (9, 19) ausgerichtet ist.
11. Beschichtungsanlage , insbesondere zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
a) einem Applikationsgerät (18) zur Applikation eines Be- schichtungsmittelstrahls (20) auf eine Bauteiloberfläche (9, 19), wobei der Beschichtungsmittelstrahl (20) bezüglich seiner Strahlachse (20) nicht rotationssymmetrisch ist und deshalb auf der Bauteiloberfläche (9, 19) ein langgestrecktes Spritzbild (2) mit einer bestimmten Längsrichtung (7) erzeugt,
b) einem Applikationsroboter (16) zur Führung des Applika- tionsgeräts (18) entlang einer vorgegebenen Beschich- tungsmittelbahn über die Bauteiloberfläche (9, 19), und c) einer Robotersteuerung (17) zur Ansteuerung des Applikationsroboters (16),
dadurch gekennzeichnet,
d) dass die Robotersteuerung (17) das Applikationsgerät
(18) während der Bewegung entlang der Beschichtungsbahn (1) um die Strahlachse (20) dreht, so dass sich der Verdrehwinkel (a) zwischen der Längsrichtung (7) des Spritzbildes (2) und der Beschichtungsbahn (1) entlang der Beschichtungsbahn (1) ändert.
12. Beschichtungsanlage nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Robotersteuerung (17) den Applikationsroboter so ansteuert, dass das Applikationsgerät (18) mit einer bestimmten Verfahrgeschwindigkeit entlang der Beschichtungsbahn (1) über die Bauteiloberfläche (9, 19) bewegt wird, und
b) dass die Robotersteuerung (17) die Verfahrgeschwindigkeit des Applikationsgeräts (18) in Abhängigkeit von dem Verdrehwinkel (a) zwischen der Längsrichtung (7) des Spritzbildes (2) und der Bahnquerrichtung anpasst.
PCT/EP2015/002215 2014-12-01 2015-11-04 Beschichtungsverfahren und entsprechende beschichtungsanlage WO2016087016A1 (de)

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