DE102018131380A1

DE102018131380A1 - Reinigungsgerät für ein Applikationsgerät

Info

Publication number: DE102018131380A1
Application number: DE102018131380.2A
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Fritz; Benjamin Wöhr; Jerome Lavallée; Moritz Bubek; Timo Beyl; Frank Herre; Steffen Sotzny; Daniel Tandler; Tobias Berndt; Georg Sommer
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-06-10
Also published as: WO2020115117A1; US20220040719A1; EP3890895A1; ES2970159T3; JP2022518341A; EP3890895B1; ZA202104708B; MX2021006566A; KR20210102332A; CN113165002A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsgerät (4) zum Reinigen eines Applikationsgeräts (1), das im Betrieb mindestens einen Beschichtungsmittelstrahl (2) eines Beschichtungsmittels (z.B. Lack) auf ein Bauteil (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil) appliziert. Die Erfindung sieht vor, dass in das Reinigungsgerät (4) eine Strahlprüfungseinrichtung (6-10) integriert ist, um den von dem Applikationsgerät (1) abgegebenen Beschichtungsmittelstrahl (2) zu überprüfen, so dass das Reinigungsgerät (4) mit der Strahlprüfungseinrichtung (6-10) eine bauliche Einheit bildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsgerät zum Reinigen eines Applikationsgeräts (z.B. Druckkopf oder nicht zerstäubendes Applikationsgerät), das im Betrieb mindestens einen Beschichtungsmittelstrahl eines Beschichtungsmittels (z.B. Lack, Klebstoff, Dichtmasse) auf ein Bauteil (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil) appliziert. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Betriebsverfahren für ein solches Reinigungsgerät.
In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden als Applikationsgerät üblicherweise Rotationszerstäuber eingesetzt, die das zu applizierende Beschichtungsmittel zerstäuben und eine Sprühwolke des Beschichtungsmittels abgeben. Bei einem Farbwechsel oder in Betriebspausen (z.B. bei einem Schichtwechsel oder am Wochenende) müssen diese Rotationszerstäuber außen und innen gereinigt werden, um Kontaminationen mit Farbresten oder Anhaftungen von Farbresten zu vermeiden. Hierzu sind aus dem Stand der Technik Reinigungsgeräte bekannt, die beispielsweise in EP 1 671 706 A2 , DE 10 2014 006 647 A1 und DE 10 2010 052 698 A1 beschrieben sind.
Nachteilig an den bekannten Rotationszerstäubern ist jedoch die Tatsache, dass der Auftragswirkungsgrad nicht 100% ist, so dass ein Teil des applizierten Lacks als Overspray entsorgt werden muss.
Zur Vermeidung dieses Problems sieht eine neuere Entwicklungslinie vor, dass als Applikationsgeräte anstelle von Rotationszerstäubern sogenannte Druckköpfe verwendet werden, wie sie beispielsweise in DE 10 2013 002 412 A1 beschrieben sind. Derartige Druckköpfe stoßen keinen Sprühstrahl aus, sondern geben aus kleinen Düsen jeweils eng begrenzte Beschichtungsmittelstrahlen ab, so dass im Betrieb kein Overspray anfällt. Unter „Beschichtungsmittelstrahl“ kann sowohl ein zusammenhängender, dem natürlichen Zerfall noch nicht unterliegender Strahl verstanden werden, als auch ein gerichteter, zumindest teilweise aus Tropfen bestehender Strahl.
Problematisch an derartigen Druckköpfen ist jedoch die Tatsache, dass die Düsen der Druckköpfe im Betrieb zusetzen können, was zu einer Fehlfunktion führt. Aus DE 10 2016 014 951 A1 ist deshalb eine Strahlprüfungseinrichtung bekannt, die ein derartiges Zusetzen einer Beschichtungsmitteldüse eines solchen Druckkopfs erkennen kann.
Nachteilig an dem Stand der Technik ist also die Tatsache, dass die bekannten Reinigungsgeräte für Rotationszerstäuber konzipiert sind und sich deshalb nicht für Druckköpfe eignen. Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik besteht darin, dass die Reinigung der Druckköpfe einerseits und die Prüfung der Beschichtungsmittelstrahlen andererseits bisher in getrennten Geräten erfolgen muss.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu lösen.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Reinigungsgerät gemäß dem Hauptanspruch und ein entsprechendes Betriebsverfahren gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, ein Reinigungsgerät für ein Applikationsgerät (z.B. Druckkopf) und eine Strahlprüfungseinrichtung in einer einzigen baulichen Einheit zu integrieren. Dies bietet zunächst den Vorteil, dass für die Strahlprüfung und für die Reinigung nur ein einziges Gerät erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auf eine von zwei Auffangvorrichtungen für Lackreste verzichtet werden kann, da ansonsten bei separaten Geräten jeweils eine Auffangvorrichtung für das Reinigungsgerät und für die Strahlprüfungseinrichtung erforderlich ist. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine zentrale Lösung für Lackierkabinen und einen vollständigen Verzicht auf eine Auswaschung bzw. eine Trockenabscheidung.
Hinsichtlich der konstruktiven Merkmale des Reinigungsgeräts kann teilweise auf den Stand der Technik zurückgegriffen werden, so dass beispielsweise auf DE 10 2010 052 698 A1 , DE 10 2014 006 647 A1 und EP 1 671 706 A2 verwiesen werden kann. Der Inhalt dieser Patentanmeldungen ist deshalb hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen.
Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Strahlprüfungseinrichtung kann ebenfalls teilweise auf den Stand der Technik verwiesen werden, wie er beispielsweise in DE 10 2016 014 951 A1 beschrieben ist. Der Inhalt dieser früheren Patentanmeldung ist deshalb der vorliegenden Beschreibung hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Strahlprüfungseinrichtung in vollem Umfang zuzurechnen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei dem zu reinigenden und zu vermessenden Applikationsgerät um einen Druckkopf, wie er beispielsweise aus DE 10 2013 002 412 A1 bekannt ist. Der Inhalt dieser Patentanmeldung ist deshalb der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen, was die konstruktive Gestaltung des Applikationsgerätes betrifft. An dieser Stelle ist jedoch zu erwähnen, dass der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Druckkopfs zur Unterscheidung gegenüber Zerstäubern dient, die eine Sprühwolke des zerstäubten Beschichtungsmittels (z.B. Lack) applizieren. Im Gegensatz dazu gibt ein Druckkopf im erfindungsgemäßen Sinne einen oder mehrere jeweils eng begrenzte Beschichtungsmittelstrahlen ab, die beispielsweise einen Strahlaufweitungswinkel von weniger als 5° oder 2°, 1°, 0,5° oder 0,1°aufweisen können. Derartige Druckköpfe sind also im Wesentlichen oversprayfrei, d.h. der Auftragswirkungsgrad liegt praktisch bei 100%.
Hierbei ist zu erwähnen, dass die Beschichtungsmittelstrahlen wahlweise aus einzelnen, getrennten Beschichtungsmitteltropfen oder aus einer Abfolge von Beschichtungsmitteltropfen bestehen können. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die einzelnen Beschichtungsmittelstrahlen in Strahllängsrichtung zusammenhängen, wobei diese Alternativen aus dem eingangs zitierten Stand der Technik bekannt sind und deshalb nicht näher beschrieben werden müssen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Strahlprüfungseinrichtung zur Erfassung des mindestens einen Beschichtungsmittelstrahls einen Sensor auf, insbesondere einen optischen Sensor, wie eine Kamera oder eine Hochgeschwindigkeitskamera.
Bei der Überprüfung des mindestens eines Beschichtungsmittelstrahls mittels eines optischen Sensors weist die Strahlprüfungseinrichtung eine Beleuchtungsquelle, vorzugsweise eine Gegenlichtquelle auf, die einen Lichtstrahl auf den optischen Sensor abgibt, wobei der zu überprüfende Beschichtungsmittelstrahl im Strahlengang des Lichtstrahls zwischen der Gegenlichtquelle und dem optischen Sensor verläuft, so dass der optische Sensor den Beschichtungsmittelstrahl im Gegenlicht prüft.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verläuft der Lichtstrahl der Gegenlichtquelle quer (z.B. rechtwinklig, orthogonal) zu dem zu prüfenden Beschichtungsmittelstrahl. Dabei verläuft der Lichtstrahl der Gegenlichtquelle quer, insbesondere im Wesentlichen rechtwinklig, zu der Strahlebene.
In einem anderen Ausführungsbeispiel verläuft der Lichtstrahl der Gegenlichtquelle tangential, insbesondere im Wesentlichen im Winkel von 0°, zu der Strahlebene.
Es ist auch möglich, beide Ausrichtungen der Gegenlichtquelle zur Strahlebene nacheinander zu prüfen. Dazu muss entweder die Öffnung im Reinigungsgerät groß genug sein, um die Strahlen bei beiden Ausrichtungen aufnehmen zu können oder es müssen zwei separate Öffnungen mit unterschiedlicher Ausrichtung vorhanden sein. Des Weiteren ist es möglich, die Auffangvorrichtung beweglich, insbesondere drehbar auszuführen um die unterschiedlichen Ausrichtungen der Strahlebene prüfen zu können.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Applikationsgerät (z.B. Druckkopf) typischerweise mehrere parallele Beschichtungsmittelstrahlen abgibt, die in einer gemeinsamen Strahlebene liegen. Hierbei ist der Lichtstrahl der Gegenlichtquelle vorzugsweise quer (z.B. rechtwinklig, orthogonal) zu der Strahlebene der Beschichtungsmittelstrahlen ausgerichtet.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Strahlprüfungseinrichtung vorzugsweise einen optischen Diffusor aufweist, der im Strahlengang der Gegenlichtquelle zwischen der Gegenlichtquelle und dem zu prüfenden Beschichtungsmittelstrahl angeordnet ist, so dass das Gegenlicht diffus ist.
Der Diffusor kann beispielsweise ortsfest angeordnet sein, so dass in jedem Betriebszustand diffuses Gegenlicht verwendet wird. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der Diffusor beweglich angeordnet ist und wahlweise in den Strahlengang der Gegenlichtquelle hinein oder aus dem Strahlengang der Gegenlichtquelle heraus bewegt werden kann, um das Gegenlicht wahlweise diffus oder in gebündelter Form zu liefern.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die Strahlprüfungseinrichtung den Beschichtungsmittelstrahl vorzugsweise in einem bestimmten Überprüfungsbereich (ROI: Region of Interest) überprüft, wobei der räumlich begrenzte Überprüfungsbereich vorzugsweise unmittelbar nach dem Austritt aus dem Applikationsgerät liegt, d.h. unmittelbar vor den Düsenöffnungen des Applikationsgeräts, zum Beispiel in einem Abstand von 0-100mm, speziell von 0-70mm, insbesondere von 0-40mm.
Darüber hinaus weist das bevorzugte Ausführungsbeispiel eine Auswertungseinheit auf, die eingangsseitig mit dem Sensor verbunden ist und aus dem Sensorsignal mindestens eine der folgenden Größen ermittelt:

- Anzahl der Beschichtungsmittelstrahlen, die aus dem Applikationsgerät austreten. Auf diese Weise kann beispielsweise das Zusetzen einer Beschichtungsmitteldüse erkannt werden, wenn die Anzahl der ermittelten Beschichtungsmittelstrahlen nicht der Anzahl der Beschichtungsmitteldüsen entspricht.
- Austrittswinkel des mindestens einen Beschichtungsmittelstrahls. Auf diese Weise kann ein beginnendes Zusetzen einer Beschichtungsmitteldüse erkannt werden, da sich dies oftmals in einem leicht schrägen Austreten des jeweiligen Beschichtungsmittelstrahls äußert.
- Parallelität der Beschichtungsmittelstrahlen relativ zueinander. Dies kann ebenfalls sinnvoll sein, um beispielsweise ein Zusetzen der Beschichtungsmitteldüsen des Druckkopfs zu erkennen, da die Beschichtungsmittelstrahlen dann - wie bereits vorstehend erwähnt - leicht schräg austreten können.
- Zerfallslänge des mindestens einen Beschichtungsmittelstrahls, wobei die Zerfallslänge die Länge des zunächst zusammenhängenden Beschichtungsmittelstrahls ist, ab der der Beschichtungsmittelstrahl in einzelne Beschichtungsmitteltropfen zerfällt. Dies kann ebenfalls sinnvoll sein, um beispielsweise eine beginnende Verstopfung der Beschichtungsmitteldüsen des Druckkopfs zu erkennen, da ein Zusetzen der Beschichtungsmitteldüsen in einer geringeren Zerfallslänge resultieren.
- Verzögerungszeit der einzelnen Beschichtungsmittelstrahlen zwischen einem Ventilöffnungsbefehl und der anschließenden Erfassung des zugehörigen Beschichtungsmittelstrahls, wobei die Verzögerungszeit individuell für die einzelnen Beschichtungsmittelstrahlen ermittelt wird. Bei der Ansteuerung der einzelnen Ventile für die einzelnen Beschichtungsmitteldüsen des Druckkopfs kann diese individuelle Verzögerungszeit dann kompensatorisch berücksichtigt werden.
- Größe der einzelnen Beschichtungsmitteltropfen des Beschichtungsmittelstrahls.
- Abstand der benachbarten Beschichtungsmitteltropfen entlang dem Beschichtungsmittelstrahl.

Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung des Reinigungsgeräts ist zu erwähnen, dass das Reinigungsgerät vorzugsweise einen Reinigungsbehälter aufweist, um das Applikationsgerät oder zumindest die von dem Applikationsgerät abgegebenen Beschichtungsmittelstrahlen während einer Reinigung aufzunehmen. Der Reinigungsbehälter weist vorzugsweise eine Einführöffnung auf, die vorzugsweise an der Oberseite des Reinigungsbehälters angeordnet ist, um das zu reinigende Applikationsgerät oder zumindest die von dem Applikationsgerät abgegebenen Beschichtungsmittelstrahlen aufzunehmen. Die Einführöffnung ist vorzugsweise hinreichend groß, um alle Beschichtungsmittelstrahlen des Applikationsgeräts aufnehmen zu können, ohne dass die Beschichtungsmittelstrahlen die Außenfläche des Reinigungsgeräts verschmutzen.
In einer besonderen Ausführungsform hat das Reinigungsgerät mindestens eine weitere Öffnung, in die das Applikationsgerät den Lack während der Messung abgibt, d.h. eine Öffnung für den Reinigungsvorgang und mindestens eine zusätzliche Öffnung für den Vorgang der Strahlprüfung.
In dem Reinigungsbehälter ist vorzugsweise mindestens eine Reinigungsdüse angeordnet, um das Applikationsgerät von außen mit einem Reinigungsfluid zu besprühen. Beispielsweise kann es sich bei dem Reinigungsfluid um ein Spülmittel für wasserbasierte Fluide oder für Fluide auf Basis organischer Lösemittel handeln. Darunter fallen auch Gemische, die neben Wasser und/oder organischen Lösemitteln auch andere Substanzen enthalten, wie z.B. Netzmittel, Co-Löser oder andere Additive. Die Reinigungsdüse kann in dem Reinigungsbehälter ortsfest angeordnet sein. Vorzugsweise ist die mindestens eine Reinigungsdüse jedoch in dem Reinigungsbehälter beweglich angeordnet, beispielsweise drehbar oder schwenkbar, wodurch sich die Reinigungswirkung verbessern lässt. Die Reinigungsdüse kann aber auch zum Beispiel mittels eines Zylinders linear (vor- und zurück) bewegt werden. An seiner Unterseite kann der Reinigungsbehälter eine Abführung aufweisen, um Reste des Beschichtungsmittels und des Reinigungsmittels in eine Rückführung ableiten zu können. Weiterhin ist zu erwähnen, dass in dem Reinigungsbehälter vorzugsweise mindestens eine Reinigungsdüse angeordnet ist, um das Applikationsgerät von außen mit einem Trocknungsgas (z.B. Druckluft) anzublasen. Die Trocknungsdüse kann ähnlich der Reinigungsdüse drehbar oder schwenkbar gelagert sein oder linear (vor- und zurück) bewegt werden.
Die Reinigungsdüse gibt vorzugsweise einen Flachstrahl des Reinigungsmittels aus einer im Wesentlichen linienförmigen Düsenanordnung ab, beispielsweise aus einer Schlitzdüse oder aus zahlreichen Austrittsdüsen, die in einer Düsenreihe angeordnet sind. Das Applikationsgerät kann ebenfalls mehrere Applikationsdüsen aufweisen, die in einer Düsenreihe angeordnet sind. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die linienförmige Düsenanordnung der Reinigungsdüsen im Wesentlichen parallel zu der Düsenreihe der Applikationsdüsen ausgerichtet ist. Der Flachstrahl des Reinigungsmittels trifft dabei vorzugsweise schräg von unten, in einem Winkel von 5-45°, insbesondere 15-35°, bezogen auf die Strahlrichtung der Applikationsdüsen, auf die Düsenreihe der Applikationsdüsen auf. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Auftreffpunkt des Reinigungsmittels nicht direkt auf die Applikationsdüsen gerichtet ist, um einen Eintrag von Reinigungsmittel in die Applikationsdüsen bzw. ein Ausspülen von Lack aus den Applikationsdüsen zu verhindern.
Zu der Trocknungsdüse ist zu erwähnen, dass diese ebenfalls ortsfest oder beweglich sein kann. Bei einer beweglichen Anordnung der Trocknungsdüse kann diese beispielsweise von einem pneumatischen Linearzylinder bewegt werden. Auch die Trocknungsdüse gibt das Trocknungsgas vorzugsweise in Form eines Flachstrahls aus einer im Wesentlichen linienförmigen Düsenanordnung ab, insbesondere aus einer Schlitzdüse oder aus zahlreichen Austrittsdüsen, die in einer Düsenreihe angeordnet sind. Hierbei ist die linienförmige Düsenanordnung der Trocknungsdüsen vorzugsweise quer zu der Düsenreihe der Applikationsdüsen ausgerichtet.
Darüber hinaus kann das Reinigungsgerät eine Feuchthaltevorrichtung aufweisen, um die Austrittsdüsen des Applikationsgeräts feucht zu halten. Eine solche Feuchthaltevorrichtung kann beispielsweise eine Wanne, ein Vlies, einen Schwamm und/oder ein poröses Material aufweisen, die mit einem Lösemittel getränkt sind oder von dem Lösemittel durchströmt werden. Beispielsweise kann die Feuchthaltevorrichtung auch eine Zuleitung und/oder eine Abführung für das Lösemittel aufweisen.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für das erfindungsgemäße Reinigungsgerät mit der integrierten Strahlprüfungseinrichtung. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für eine erfindungsgemäße Beschichtungsanlage mit dem erfindungsgemäßen Reinigungsgerät sowie mit einem mehrachsigen Applikationsroboter zum Bewegen des Applikationsgeräts und einer Steuerung, wobei die Steuerung sowohl den Applikationsroboter als auch das Reinigungsgerät und die Strahlprüfungseinrichtung steuert. Hierbei ist es möglich, dass die Beschichtungsanlage eine Lackierkabine ohne eine Auswaschung und ohne eine Trockenabscheidung aufweist.
Schließlich beansprucht die Erfindung auch Schutz für ein entsprechendes Betriebsverfahren, wobei sich die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens bereits aus der vorangehenden Beschreibung ergeben, so dass auf eine separate Beschreibung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens verzichtet werden kann.
Es ist jedoch zu erwähnen, dass es im Rahmen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens möglich ist, dass mehrfach hintereinander eine Reinigung und eine Strahlvermessung erfolgt. Die Reinigung des Applikationsgeräts (z.B. Druckkopf) wird dann so lange wiederholt, bis die anschließende Strahlüberprüfung der applizierten Beschichtungsmittelstrahlen ergibt, dass eine ordnungsgemäße Strahlabgabe erfolgt. Bei dieser zyklischen Wiederholung von Reinigung und Strahlvermessung ist es möglich, dass zunehmend intensivere Reinigungsprogramme verwendet werden.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Reinigungsgeräts mit einer integrierten Strahlprüfungseinrichtung,
2 eine andere schematische Darstellung des Reinigungsgeräts gemäß 1,
3 eine vereinfachte Aufsicht auf die Einführöffnung des Reinigungsgeräts gemäß den 1 und 2,
4A eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Reinigungsgeräts, wobei ein Roboter einen Druckkopf in einer Reinigungsposition positioniert,
4B eine Abwandlung von 4A, wobei der Roboter den Druckkopf in einer Prüfposition positioniert,
4C das Betriebsverfahren des Reinigungsgeräts gemäß den 4A-4B in Form eines Flussdiagramms,
5 eine schematische Darstellung einer Abwandlung des Reinigungsgeräts gemäß 1, sowie
6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage.

1 zeigt zunächst einen Druckkopf 1, der mehrere Beschichtungsmittelstrahlen 2 eines Beschichtungsmittels appliziert, wobei die Beschichtungsmittelstrahlen 2 äquidistant und parallel zueinander ausgerichtet sind. In der Zeichnung sind nur fünf der Beschichtungsmittelstrahlen 2 dargestellt. Tatsächlich kann der Druckkopf 1 jedoch eine wesentlich größere Anzahl der Beschichtungsmittelstrahlen 2 abgeben. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Beschichtungsmittelstrahlen 2 aus Beschichtungsmitteldüsen abgegeben werden, die in dem Druckkopf 1 in einer linearen Düsenreihe nebeneinander angeordnet sind.
In der Zeichnung werden die Beschichtungsmittelstrahlen 2 in eine Einführöffnung 3 eines Reinigungsgeräts 4 abgegeben, wobei das Reinigungsgerät 4 hierbei nur schematisch dargestellt ist.
Das Reinigungsgerät 4 verfügt an seiner Unterseite über einen Ablauf 5 zum Abführen von Resten von Beschichtungsmittel und Spülmittel.
In dem Reinigungsgerät 4 kann der Druckkopf 1 gereinigt werden. Hierzu wird der Druckkopf 1 auf das Reinigungsgerät 4 abgesenkt, wie noch detailliert beschrieben wird.
In 1 befindet sich der Druckkopf 1 jedoch in einer Prüfposition, in der der Druckkopf 1 von dem Reinigungsgerät 4 abgehoben ist. In dieser Prüfposition ermöglicht eine baulich in das Reinigungsgerät 4 integrierte Strahlprüfungseinrichtung die Vermessung der Beschichtungsmittelstrahlen 2, die von dem Druckkopf 1 abgegeben werden.
Die Strahlprüfungseinrichtung weist zunächst eine Gegenlichtquelle 6 auf, die einen Lichtstrahl 7 durch einen Diffusor 8 leitet, so dass die Beschichtungsmittelstrahlen 2 mit einem diffusen Gegenlicht beleuchtet werden.
Weiterhin umfasst die Strahlprüfungseinrichtung eine Kamera 9, die im Strahlengang des Lichtstrahls 7 der Gegenlichtquelle 6 hinter den Beschichtungsmittelstrahlen 2 angeordnet ist und die Beschichtungsmittelstrahlen 2 vermisst.
Der Lichtstrahl 7 der Gegenlichtquelle verläuft hierbei in einem Winkel β=90° zu den Beschichtungsmittelstrahlen 2 und in einem Winkel α=90° zur Düsenreihe in dem Druckkopf 1.
Das Bildsignal der Kamera 9 wird dann an eine Auswertungseinheit 10 weitergeleitet, die das Bildsignal auswertet und beispielsweise die Anzahl der Beschichtungsmittelstrahlen 2, den Austrittswinkel der Beschichtungsmittelstrahlen 2, die Zerfallslänge der Beschichtungsmittelstrahlen 2 und andere Größen ermitteln kann.
Hierbei ist zu erwähnen, dass die Strahlprüfungseinrichtung in der Zeichnung getrennt von dem Reinigungsgerät 4 gezeichnet ist. Dies dient jedoch nur zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Strahlprüfungseinrichtung. Tatsächlich bilden die Strahlprüfungseinrichtung und das Reinigungsgerät 4 eine bauliche Einheit.
Die 2 und 3 zeigen andere Ansichten der Gesamtvorrichtung aus 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
Im Folgenden wird nun das Ausführungsbeispiel gemäß den 4A-4C beschrieben, wobei dieses Ausführungsbeispiel teilweise mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Aus den 4A und 4B ist ersichtlich, dass der Druckkopf 1 von einem mehrachsigen Lackierroboter 11 mit einer seriellen Roboterkinematik bewegt wird, wobei der Aufbau des Lackierroboters 11 an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.
4A zeigt hierbei, wie der Lackierroboter 11 den Druckkopf 1 in einer Reinigungsposition über dem Reinigungsgerät 4 positioniert. In dieser Reinigungsposition befindet sich der Druckkopf 1 unmittelbar über dem Reinigungsgerät 4 oder sogar in direktem Berührungskontakt dazu. In dieser Reinigungsposition können die Austrittsdüsen des Druckkopfs 1 durch ein Reinigungsfluid gereinigt werden, das von innen gegen die Austrittsdüsen gesprüht wird.
4B zeigt dagegen, wie der Lackierroboter 11 den Druckkopf 1 in einer Prüfposition positioniert, in welcher der Druckkopf 1 von dem Reinigungsgerät 4 abgehoben ist. In dieser Prüfposition treten die Beschichtungsmittelstrahlen 2 dennoch vollständig in die Einführöffnung 3 des Reinigungsgeräts 4 ein, ohne dass dabei die Außenflächen des Reinigungsgeräts 4 von den Beschichtungsmittelstrahlen 2 verschmutzt werden. Die Kamera 9 kann dann die Beschichtungsmittelstrahlen 2 vermessen, wie bereits vorstehend erläutert wurde.
Im Folgenden wird nun das Flussdiagramm gemäß 4C erläutert.
In einem ersten Schritt S1 wird der Druckkopf 1 in die Reinigungsposition gemäß 4A bewegt.
In einem folgenden Schritt S2 wird der Druckkopf 1 dann in der Reinigungsposition von dem Reinigungsgerät 4 gereinigt.
Anschließend bewegt der Lackierroboter 11 dann den Druckkopf 1 in einem Schritt S3 in eine Prüfposition, die in 4B dargestellt ist.
In einem Schritt S4 stößt der Druckkopf 1 dann die Beschichtungsmittelstrahlen 2 aus.
In einem Schritt S5 werden die Beschichtungsmittelstrahlen 2 dann von der Kamera 9 vermessen.
Falls die Auswertung in einem folgenden Schritt S7 dann ergibt, dass die Beschichtungsmittelstrahlen 2 nicht ordnungsgemäß abgegeben werden, so werden die Schritte S1-S6 mit einer erneuten Reinigung wiederholt.
Falls die Auswertung dagegen ergibt, dass die Beschichtungsmittelstrahlen 2 ordnungsgemäß abgegeben werden, so ist der Druckkopf 1 in einem Schritt S7 bereit zur normalen Applikation des Beschichtungsmittels.
5 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu 1 verwiesen wir, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Lichtstrahl 7 der Gegenlichtquelle 6 mit einem Winkel α=0° in der Strahlebene Beschichtungsmittelstrahlen 2 verläuft.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage mit einem Reinigungsgerät 12, das über einen Magnetventilschrank 13 von einer übergeordneten Steuerung 14 angesteuert wird. Darüber hinaus zeigt 5 einen Lackierroboter 15, der ein Applikationsgerät führt und von der Steuerung 14 angesteuert wird.
Schließlich zeigt die Zeichnung noch eine Strahlprüfungseinrichtung 16, die zur Vermessung der Beschichtungsmittelstrahlen dient, die von dem Applikationsgerät abgegeben werden, wie vorstehend beschrieben wurde.
Die gestrichelte Linie verdeutlicht hierbei, dass die Strahlprüfungseinrichtung 16 und das Reinigungsgerät 12 eine bauliche Einheit bilden.
Hierbei ist zu erwähnen, dass die Steuerung sowohl das Reinigungsgerät 12 als auch die Strahlprüfungseinrichtung 16 und den Lackierroboter 15 ansteuert.
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 jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also eine Vielzahl von verschiedenen Erfindungsaspekten, die unabhängig voneinander Schutz genießen.
Bezugszeichenliste

1: Druckkopf
2: Beschichtungsmittelstrahlen
3: Einführöffnung der Reinigungsvorrichtung
4: Reinigungsgeräts
5: Ablauf
6: Gegenlichtquelle
7: Lichtstrahl der Gegenlichtquelle
8: Diffusor
9: Kamera
10: Auswertungseinheit
11: Lackierroboter
12: Reinigungsgerät
13: Magnetventilschrank
14: Steuerung
16: Strahlprüfungseinrichtung
α: Winkel α=90° bzw. α=0° zwischen dem Lichtstrahl der Gegenlichtquelle und der Ebene der Beschichtungsmittelstrahlen
β: Winkel β=90° zwischen dem Lichtstrahl der Gegenlichtquelle und der Düsenreihe der Beschichtungsmitteldüsen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1671706 A2 [0002, 0010]
DE 102014006647 A1 [0002, 0010]
DE 102010052698 A1 [0002, 0010]
DE 102013002412 A1 [0004, 0012]
DE 102016014951 A1 [0005, 0011]

Claims

Reinigungsgerät (4; 12) zum Reinigen eines Applikationsgeräts (1), das im Betrieb mindestens einen Beschichtungsmittelstrahl (2) eines Beschichtungsmittels, insbesondere eines Lacks, auf ein Bauteil, insbesondere auf ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil, appliziert, insbesondere zum Reinigen eines Druckkopfs (1), dadurch gekennzeichnet, dass in das Reinigungsgerät (4; 12) eine Strahlprüfungseinrichtung (6-10; 16) integriert ist, um den mindestens einen von dem Applikationsgerät (1) abgegebenen Beschichtungsmittelstrahl (2) zu überprüfen, so dass das Reinigungsgerät (4; 12) mit der Strahlprüfungseinrichtung (6-10; 16) eine bauliche Einheit bildet.
Reinigungsgerät (4; 12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlprüfungseinrichtung (6-10; 16) zur Erfassung des mindestens einen Beschichtungsmittelstrahls (2) einen Sensor (9) aufweist, insbesondere einen optischen Sensor (9), vorzugsweise eine Kamera (9), insbesondere eine Hochgeschwindigkeitskamera.
Reinigungsgerät (4; 12) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlprüfungseinrichtung (6-10; 16) eine Gegenlichtquelle (6) aufweist, die einen Lichtstrahl (7) auf den optischen Sensor (9) abgibt, wobei der zu prüfende Beschichtungsmittelstrahl (2) im Strahlengang des Lichtstrahls (7) zwischen der Gegenlichtquelle (6) und dem optischen Sensor (9) verläuft, so dass der optische Sensor (9) den Beschichtungsmittelstrahl (2) im Gegenlicht prüft.
Reinigungsgerät (4; 12) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Lichtstrahl (7) der Gegenlichtquelle (6) quer, insbesondere im Wesentlichen rechtwinklig, zu dem zu prüfenden Beschichtungsmittelstrahl (2) verläuft, und/oder b) dass das Applikationsgerät (1) mehrere parallele Beschichtungsmittelstrahlen (2) abgibt, die in einer gemeinsamen Strahlebene verlaufen, und/oder c) dass der Lichtstrahl (7) der Gegenlichtquelle (6) quer, insbesondere im Wesentlichen rechtwinklig, zu der Strahlebene verläuft, und/oder d) dass der Lichtstrahl (7) der Gegenlichtquelle (6) in der Strahlebene oder spitzwinklig zu der Strahlebene verläuft, insbesondere mit einem Winkel (α) von weniger als 5°, 2° oder 1° zu der Strahlebene, und/oder e) dass die Strahlprüfungseinrichtung (6-10; 16) einen Diffusor (8) aufweist, der im Strahlengang der Gegenlichtquelle (6) zwischen der Gegenlichtquelle (6) und dem zu prüfenden Beschichtungsmittelstrahl (2) angeordnet ist, so dass das Gegenlicht diffus ist, und/oder f) dass der Diffusor (8) beweglich angeordnet ist und wahlweise in den Strahlengang der Gegenlichtquelle (6) hinein oder aus dem Strahlengang der Gegenlichtquelle (6) heraus bewegt werden kann, um das Gegenlicht wahlweise in diffuser oder gebündelter Form zu liefern.
Reinigungsgerät (4; 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlprüfungseinrichtung (6-10; 16d) den Beschichtungsmittelstrahl (2) in einem bestimmten Überprüfungsbereich überprüft, insbesondere unmittelbar nach dem Austritt aus dem Applikationsgerät (1).
Reinigungsgerät (4; 12) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlprüfungseinrichtung (6-10; 16) eine Auswertungseinheit (10) aufweist, die eingangsseitig mit dem Sensor (9) verbunden ist und aus dem Sensorsignal mindestens eine der folgenden Größen ermittelt: a) Anzahl der Beschichtungsmittelstrahlen (2), die aus dem Applikationsgerät (1) austreten, b) Austrittswinkel des mindestens einen Beschichtungsmittelstrahls (2), c) Parallelität der Beschichtungsmittelstrahlen (2) relativ zueinander, d) Zerfallslänge des mindestens einen Beschichtungsmittelstrahls (2), wobei die Zerfallslänge die Länge des zunächst zusammenhängenden Beschichtungsmittelstrahls (2) ist, ab der der Beschichtungsmittelstrahl (2) in einzelne Beschichtungsmitteltropfen zerfällt, e) Verzögerungszeit der einzelnen Beschichtungsmittelstrahlen (2) zwischen einem Ventilöffnungsbefehl und der Erfassung des zugehörigen Beschichtungsmittelstrahls (2), wobei die Verzögerungszeitindividuell für die einzelnen Beschichtungsmittelstrahlen (2) ermittelt wird, f) Größe der einzelnen Beschichtungsmitteltropfen des Beschichtungsmittelstrahls (2), g) Abstand der benachbarten Beschichtungsmitteltropfen entlang dem Beschichtungsmittelstrahl (2).
Reinigungsgerät (4; 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Reinigungsgerät (4; 12) einen Reinigungsbehälter aufweist, um das Applikationsgerät (1) während einer Reinigung aufzunehmen, und/oder b) dass der Reinigungsbehälter eine Einführöffnung (3) aufweist, insbesondere an der Oberseite des Reinigungsbehälters, um die Beschichtungsmittelstrahlen (2) aufzunehmen und/oder das Applikationsgerät (1) für eine Reinigung in den Reinigungsbehälter einführen zu können, und/oder c) dass die Einführöffnung (3) hinreichend groß ist, um alle Beschichtungsmittelstrahlen (2) des Applikationsgeräts (1) aufnehmen zu können, ohne dass die Beschichtungsmittelstrahlen (2) die Außenfläche des Reinigungsgeräts verschmutzen, und/oder d) dass das Gerät mindestens eine zweite Öffnung aufweist, um die Beschichtungsmittelstrahlen während der Prüfung aufzunehmen, und/oder e) dass in dem Reinigungsbehälter mindestens eine Reinigungsdüse angeordnet ist, um das Applikationsgerät (1) von außen mit einem Reinigungsfluid zu besprühen, und/oder f) dass die mindestens eine Reinigungsdüse ortsfest oder beweglich angeordnet ist, insbesondere drehbar, linear oder schwenkbar, und/oder g) dass der Reinigungsbehälter an seiner Unterseite eine Abführung (5) aufweist zur Abführung von Resten des Beschichtungsmittels und Reinigungsmittel, und/oder h) dass in dem Reinigungsbehälter mindestens eine Trocknungsdüse angeordnet ist, um das Applikationsgerät (1) von außen mit einem Trocknungsgas zu anzublasen und/oder i) dass die mindestens eine Trocknungsdüse ortsfest oder beweglich angeordnet ist, insbesondere drehbar, linear oder schwenkbar.
Reinigungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Reinigungsbehälter eine erste Einführöffnung aufweist zur Aufnahme des mindestens einen Beschichtungsmittelstrahls während der Reinigung des Applikationsgeräts, und b) dass der Reinigungsbehälter eine zweite Einführöffnung aufweist zur Aufnahme des mindestens einen Beschichtungsmittelstrahls während der Strahlprüfung.
Reinigungsgerät (4; 12) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Reinigungsdüse einen Flachstrahl des Reinigungsmittels aus einer im Wesentlichen linienförmigen Düsenanordnung abgibt, insbesondere aus einer Schlitzdüse oder zahlreichen Austrittsdüsen in einer Düsenreihe, b) dass das Applikationsgerät (1) mehrere Applikationsdüsen aufweist, die in einer Düsenreihe angeordnet sind, c) dass die linienförmigen Düsenanordnung der Reinigungsdüsen im Wesentlichen parallel zu der Düsenreihe der Applikationsdüsen ausgerichtet ist, d) dass der Flachstrahl des Reinigungsmittels vorzugsweise schräg von unten auf die Düsenreihe der Applikationsdüsen gerichtet ist, insbesondere in einem Winkel von 5°-45° oder 10°-30°, und/oder e) dass der Flachstrahl des Reinigungsmittels vorzugsweise nicht direkt auf die Applikationsdüsen gerichtet ist.
Reinigungsgerät (4; 12) nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Trocknungsdüse beweglich ist, b) dass zur Bewegung der Trocknungsdüse vorzugsweise mindestens ein pneumatischer Linearzylinder vorgesehen ist, c) dass die Trocknungsdüse vorzugsweise einen Flachstrahl des Trocknungsgases aus einer im Wesentlichen linienförmigen Düsenanordnung abgibt, insbesondere aus einer Schlitzdüse oder zahlreichen Austrittsdüsen in einer Düsenreihe, d) dass die linienförmige Düsenanordnung der Trocknungsdüsen vorzugsweise quer zu der Düsenreihe der Applikationsdüsen ausgerichtet ist.
Reinigungsgerät (4; 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Reinigungsgerät (4; 12) eine Feuchthaltevorrichtung aufweist, um die Austrittsdüsen des Applikationsgeräts (1) feucht zu halten, b) dass die Feuchthaltevorrichtung vorzugsweise eine Wanne, ein Vlies, einen Schwamm und/oder ein poröses Material aufweist, die mit einem Lösemittel getränkt sind oder von dem Lösemittel durchströmt werden, c) dass die Feuchthaltevorrichtung vorzugsweise eine Zuleitung und/oder eine Abführung für das Lösemittel aufweist.
Reinigungsgerät (4; 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Applikationsgerät (1) keinen Sprühnebel des Beschichtungsmittels abgibt, sondern einen räumlich eng begrenzten Beschichtungsmittelstrahl (2), insbesondere mit einem Strahlaufweitungswinkel von weniger als 10°, 5° oder 2°, und/oder b) dass das Applikationsgerät (1) im Wesentlich oversprayfrei arbeitet, und/oder c) dass das Applikationsgerät (1) ein Druckkopf ist, und/oder d) dass der Beschichtungsmittelstrahl (2) aus einzelnen Beschichtungsmitteltropfen oder einer Abfolge von Beschichtungsmitteltropfen besteht oder in Strahllängsrichtung zusammenhängend ist.
Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen, mit a) einem mehrachsigen Applikationsroboter (11) zum Bewegen des Applikationsgeräts (1), b) dem Reinigungsgerät (4; 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und c) einer Steuerung (14), die den Applikationsroboter (11) und das Reinigungsgerät (4; 12) und die Strahlprüfungseinrichtung (6-10; 16) steuert, d) wobei die Beschichtungsanlage vorzugsweise eine Lackierkabine ohne Auswaschung und ohne Trockenabschneidung aufweist.
Betriebsverfahren für ein Reinigungsgerät (4; 12) zum Reinigen eines Applikationsgeräts (1), insbesondere für ein Reinigungsgerät (4; 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den folgenden Schritten: a) Positionieren des Applikationsgeräts (1) in einer Reinigungsposition in oder an dem Reinigungsgerät (4; 12), insbesondere in einem Abstand zu dem Reinigungsgerät (4; 12) von weniger als 10mm, 5mm oder 1mm oder mit direktem Berührungskontakt zwischen dem Applikationsgerät (1) und dem Reinigungsgerät (4; 12), und b) Reinigen des in der Reinigungsposition befindlichen Applikationsgeräts (1) durch das Reinigungsgerät (4; 12), gekennzeichnet durch folgende Schritte: c) Überprüfen des von dem Applikationsgerät (1) abgegebenen Beschichtungsmittelstrahls (2) durch eine Strahlprüfungseinrichtung (6-10; 16), die in das Reinigungsgerät (4; 12) integriert ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: a) Positionieren des Applikationsgeräts (1) in einer Prüfposition in oder an dem Reinigungsgerät (4; 12) für eine anschließende Überprüfung des Beschichtungsmittelstrahls (2), wobei sich die Prüfposition von der Reinigungsposition unterscheidet, und/oder a1) dass die Prüfposition oberhalb der Reinigungsposition ist und die Beschichtungsmittelstrahlen in die Reinigungsöffnung abgegeben werden, und/oder a2) dass die mindestens eine Prüfposition sich neben der Reinigungsposition befindet und die Beschichtungsmittelstrahlen in mindestens eine zusätzliche Öffnung abgegeben werden, b) Wiederholung der Reinigung und der anschließenden Überprüfung, bis die Überprüfung ergibt, dass die Strahlabgabe ordnungsgemäß ist, insbesondere mit einer zunehmenden Intensität der Reinigung.