DE4427659A1

DE4427659A1 - Computerunterstütztes Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs

Info

Publication number: DE4427659A1
Application number: DE4427659A
Authority: DE
Inventors: Lin-Chin Tseng
Original assignee: TSENG LIN CHIN
Current assignee: TSENG LIN CHIN
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1996-02-08

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs und insbesondere ein computerunterstütztes Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs.

Es wurde eine Vielzahl von Computersystemen beschrieben und auf verschiedenen Gebieten angewendet, damit die Produktion von Waren, die Arbeitsleitung, die Kontrolle des Bestandes und der Qualität usw. verbessert werden.

Einige Computersysteme wurden für das Aufbringen eines An strichs entwickelt. Da Maler üblicherweise keine umfangrei che Ausbildung erhalten, können sie die komplizierten compu terunterstützten Systeme zum Aufbringen eines Anstrichs nicht gut anwenden. Da die Beschichtung des Produktes das Qualitätsbild stark beeinflußt, ist es wichtig, daß die Pro dukte mit einem einheitlichen Anstrich versehen werden.

Unter diesen Umständen entstand die vorliegende Erfindung, sie bietet die verschiedenen nachstehend aufgeführten Vor teile.

1) Arbeitseinsparung

Das Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs erfolgt durch eine Vorrichtung zum automatischen Streichen und ein automa tisches Fördersystem 10, dadurch wird der Arbeitsaufwand minimiert.

2) Steigerung der Produktivität

Das computerunterstützte automatische Verfahren zum Aufbrin gen eines Anstrichs sichert ein Ergebnis mit hoher Qualität, und deshalb wird die Massenproduktion mit einer einzigen Produktionsanlage möglich und die Produktivität kann auf das fünffach erhöht werden.

3) Einsparung von Farbe

Da das Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs von einem Computer gesteuert wird, wird wenig Farbe vergeudet und der Prozentsatz der Ausnutzung kann auf 95% und mehr erhöht wer den. Durch die folgende Feststellung wird klar, daß der Ver brauch an Farbe durch das erfindungsgemäße computerunter stützte Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs gegenüber einem herkömmlichen automatischen Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs deutlich verringert wird.

a) Herkömmliches automatisches Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs
- i) Spritzpistolen sprühen auf das Werkstück und über die Umgebung des Werkstückes weiter, wenn die Hubein richtung kontinuierlich nach oben und unten bewegt wird, deshalb wird viel Farbe vergeudet (siehe Fig. 1IA)
- ii) Schattenbereiche zeigen ein ineffektives übermäßi ges Verstreichen von Farbe bzw. Überlackieren, dies verschmutzt die Umgebung (siehe Fig. 1B).
b) Computerunterstützes Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs
- i) Spritzpistole 7 versprüht die Farbe nur auf dem Werkstück 11, wenn sich die hin- und hergehende Ein richtung 12 kontinuierlich nach oben und unten bewegt, so wird keine Farbe vergeudet (siehe Fig. 1C),
- ii) Schattenbereiche zeigen die gestrichene Fläche, die das Werkstück 11 exakt bedeckt, es wird somit keine Farbe vergeudet (siehe Fig. 1D).

4) Qualitätsverbesserung

Das herkömmliche automatische Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs beinhaltet beim Streichen verschiedene Probleme, diese umfassen:

a) Einsinken der Farbe an der Kante: Wenn die Spritz pistole zwischen der Obergrenze und der Untergrenze über die gesamte Fläche sprüht (siehe Fig. 2A), werden die Farbpartikel durch die Wirkung der statischen Elektrizität an der Grenzfläche des Werkstückes stark absorbiert, dies bewirkt das Einsinken der Farbe an der Kante (siehe Fig. 2B). Dieses Problem wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst, da das compu terunterstützte Verfahren zum Aufbringen eines An strichs in Übereinstimmung mit der Form des Werkstückes durchgeführt wird.
b) Ungleichmäßige Filmdicke: Beim herkömmlichen auto matischen Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs tritt durch eine Veränderung der Geschwindigkeit der Hubeinrichtung leicht ein Unterschied der Filmdicke auf, dieses Problem wird beim erfindungsgemäßen compu terunterstützten Verfahren zum Aufbringen eines An strichs gelöst (siehe Fig. 3A, 3B, 3C und 3D, worin V die Geschwindigkeit, S die Verschiebung und T die Dicke sind).
c) Sehr dicker Film an den Umkehrpunkten: Das Problem des Einsinkens der Farbe am Umkehrpunkt A und einer unzureichenden Filmdicke am Umkehrpunkt B tritt beim herkömmlichen automatischen Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs schnell auf, dies beruht auf dem Leer lauf und der Konzentration oder der Diffusion der Spur (siehe Fig. 4A). Dieses Problem wird beim erfindungs gemäßen computerunterstützten Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs ebenfalls beseitigt, da kein Übersprü hen an der Grenzfläche erfolgt und die Farbe über die gesamte Fläche des Werkstückes 11 gleichmäßig verteilt wird, und somit die Filmdicke an den Umkehrpunkten A und B unverändert bleibt (siehe Fig. 4B).

5) Vollständige Ausführung der Funktionen der Spritzpi stolen

Spritzpistolen mit und ohne Luft werden automatisch ab geschaltet, wenn sie sich über die Linie hinaus bewegen, das Problem des Überstreichens wird gelöst. Durch das computergesteuerte Verfahren kann das momentane Abgabe volumen der Farbe stark erhöht werden. Aufgrund des dis kontinuierlichen Betriebs ist die Auswahl der Düse der Spritzpistole einfach. Aufgrund der Begrenzung des Min destabgabevolumens der Farbe der Düse einer Spritzpi stole ohne Luft läuft die Farbe beim kontinuierlichen Verfahren zum Aufbringen eines Anstrichs nach dem her kömmlichen Verfahren über. Das computerunterstützte Ver fahren zum Aufbringen eines Anstrichs schaltet die Spritzpistole automatisch ab, so daß das Überlaufen der Farbe verhindert wird.

6) Verhinderung von Personenschäden und Umweltverschmut zungen

Das organische Lösungsmittel in der Farbe ist für den Benutzer schädlich und verschmutzt die Umwelt; wenn beim Verfahren zum Aufbringen des Anstrichs viel Farbe ver geudet wird, bringt diese vergeudete Farbe viele Pro bleme für die Benutzer und die Umwelt mit sich. Da beim computerunterstützten Verfahren zum Aufbringen eines An strichs wenig Farbe vergeudet wird, werden Personenschä den und Umweltverschmutzungen eliminiert.

Das computerunterstützte Verfahren zum Aufbringen eines An strichs wendet ein VCR-System zum Erkennen der Form an, daß das Bild des zu behandelnden Werkstückes 11 aufnimmt und dieses Bild dann in ein entsprechendes elektronisches Signal umwandelt, das vom Computersystem verarbeitet wird. Das Com putersystem empfängt gleichzeitig das Bewegungssignal des Fördersystems 10 aus der Synchronisiereinrichtung 13, damit der Betrieb der Spritzpistolen 7 gesteuert wird.

Der Verfahrensablauf des computerunterstützten Verfahrens zum Aufbringen eines Anstrichs umfaßt:

(A) Erkennen der Form:
Die Form des Werkstückes wird durch das VCR-System abge tastet, wenn das Werkstück vorbeiläuft.
(B) Umwandlung des photoelektrischen Signals:
Das vom VCR-System erhaltene photoelektrische Signal wird durch die Bildverarbeitungseinrichtung 2 in ein he xadezimales Digitalsignal für die weitere Verarbeitung durch den Computer 4 umgewandelt.
(C) Programmaufbereitung:
Durch die Benutzung des Softwareprogramms des Computers und die Einstellung der Verfahrensparameter wird das tatsächliche Farbvolumen geregelt und automatisch ange wendet.
(D) Ausgangssignal des Verfahrens:
Das Verfahrenssignal wird durch den I/O-Anschluß 5 vom Computer 4 zur Spritzpistole 7 geleitet, wodurch die Spritzpistole 7 in Übereinstimmung mit der Art des Ver fahrenssignals arbeitet.

Nachfolgend wird das Prinzip der Durchführung des computer unterstützten Verfahrens zum Aufbringen eines Anstrichs auf geführt.

(A) Zähler und Verzögerungseinrichtungen werden durch ein Computersystem ersetzt, und für die direkte Daten eingabe wird ein Bildschirm 3 mit Sensorsteuerung bzw. Sensorkontrollbildschirm (Touch Control Screen) gewählt und mit dem Computer 4 verbunden.
(B) Dieser Bildschirm 3 zeigt alle me chanischen Funktionen an, und alle Schaltfunktionen wer den von diesem Bildschirm 3 durchgeführt und gesteuert.
(C) Dieser Bildschirm 3 zeigt den An/Aus-Zustand des Fördersystems 10, der hin- und der hergehenden Einreichung 12 und der Spritzpistole 7 an.
(D) Alle Verfahrensfunktionen, einschließlich der Ge schwindigkeit des Fördersystems 10 und der hin- und der hergehenden Einrichtung 12, werden vom Bild schirm 3 angezeigt.
(E) Die Einstellung des Abgabevolumens der Farbe in Übereinstimmung mit dem Typ der Spritzpistole 7 steuert den Betrieb der Hubeinrichtung und des Generators für die statische Spannung synchron.
(F) Die Einstellung der Funktionen durch den Computer steht für folgende Punkte zur Verfügung:
- (1) Sprühen des Anstrichs:
  Wenn dieser Modus gewählt wird, ist die Auswahl des ma nuellen Starts des Anstreichens oder des Starts der statischen Spannung oder der hin- und hergehenden Ein richtung 12 freigestellt.
- (2) Waschen:
  Wenn dieser Modus gewählt wird, ist der manuelle Start des Streichens freigestellt, die statische Spannung und die hin- und hergehende Einrichtung 12 werden je doch unterbrochen.
- (3) Messen:
  Wenn dieser Modus gewählt wird, ist der manuelle Start des Streichens freigestellt, es wird jedoch 30 s nach dem Start automatisch abgeschaltet. Dieser Modus dient der entsprechenden Prüfung der Durchflußmenge jeder Spritzpistole 7 und kann die statische Spannung und die hin- und hergehende Einrichtung 12 nicht starten.
- (4) Start/Stop der statischen Spannung:
  Dieser Modus dient dem Anschalten/Abschalten der stati schen Spannung jeder Spritzpistole 7, damit der Start schalter und der Stopschalter automatisch angeschal tet/abgeschaltet werden.
- (5) Start/Stop der Farbe:
  Dieser Modus dient dem Anschalten der Farbe jeder Spritz pistole 7 oder der Durchführung der Waschfunktion oder der Durchführung des Meßverfahrens entsprechend der vorgegebenen Waschzeit.
- (6) Start der hin- und hergehenden Einrichtung:
  Jede hin- und hergehende Einrichtung 12 wird entspre chend gestartet.
- (7) Einstellung der Geschwindigkeit der Hin- und Her bewegung:
  Die Geschwindigkeit jeder hin- und hergehenden Ein richtung 12 wird entsprechend eingestellt.
- (8) Start des Fördersystems:
  Dieser Modus dient dem Start des Fördersystems 10.
- (9) Einstellung der Geschwindigkeit des Fördersystems:
  Diese Art dient der Einstellung der Geschwindigkeit des Fördersystems 10.
- (10) Schnelle Farbänderung:
  Wenn dieser Modus gewählt wird, werden die Farbe, die statische Spannung und die hin- und hergehende Ein richtung 12 entsprechend abgeschaltet, die Lösungsmit telwäsche wird automatisch vorgenommen und für den nächsten Start wird eine zweite Farbe des Anstrichs ausgetauscht. Während des Verfahrens des Farbaustau sches leuchtet sie auf.
- (11) Während des Waschvorgangs:
  Die Einstellzeit wird in fünf Zeiträume zum Waschen unterteilt, und die Farbe des Anstrichs wird automa tisch geändert. Jede hin- und hergehende Einrichtung 12 ist unabhängig gestaltet. Die vollständige Lösungs mittelreinigung wird alternativ durchgeführt, bis die vorgegebene Zeit abgelaufen ist.

Die beigefügten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1A, 1B, 1C und 1D vergleichende Darstellungen des her kömmlichen Systems zum Aufbringen eines Anstrichs und dem erfindungsgemäßen computerunterstützten Sy stems zum Aufbringen eines Anstrichs;

Fig. 2A und 2B das Einsinken der Farbe an der Kante des Werk stückes, das von einem herkömmlichen System zum Auf bringen eines Anstrichs verursacht wird;

Fig. 3A, 3B, 3C und 3D die Unterschiede der Filmdicke zwi schen einem herkömmlichen System zum Aufbringen ei nes Anstrichs und dem erfindungsgemäßen computerun terstützten Systems zum Aufbringen eines Anstrichs;

Fig. 4A und 4B eine weitere Darstellung der Unterschiede der Filmdicke zwischen dem herkömmlichen System zum Auf bringen eines Anstrichs und dem erfindungsgemäßen computerunterstützten Systems zum Aufbringen eines Anstrichs;

Fig. 5 ein Fließschema des erfindungsgemäßen computerunter stützten Verfahrens zum Aufbringen eines Anstrichs; und

Fig. 6 ein computerunterstütztes System zum Aufbringen eines Anstrichs, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird.

In den Fig. 5 und 6 sind das Fließschema und das Arbeitsver fahren der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen computerunterstützten Verfahrens zum Aufbringen eines An strichs gezeigt. Das VCR-System zum Erkennen der Form nimmt das Bild des zu behandelnden Werkstückes 11 auf und wandelt es in das entsprechende elektronische Signal um. Das Signal vom VCR-System 1 zum Erkennen der Form wird der Bildverar beitungseinrichtung 2 zugeführt, damit es in ein hexadezima les Digitalsignal umgewandelt wird. Das hexadezimale Digi talsignal von der Bildverarbeitungseinrichtung 2 wird an schließend für die weitere Verarbeitung zur Zentraleinheit (ZE) 4 geleitet. Durch das Softwareprogramm des Computers und durch die Regelung der externen Parameter mit Hilfe der Tastatur 8 über den I/O-Anschluß 5 werden durch die ZE 4 Sprühmuster 6 erzeugt, so daß der Betrieb der Spritzpistolen 7 für die Farbe gesteuert wird. Gleichzeitig gibt die ZE 4 einen Befehl, damit sich das Fördersystem 10 bewegt und das Werkstück 11 für die Beschichtung mit der Farbe befördert. Beim Betrieb dieses computerunterstützten Systems zum Auf bringen eines Anstrichs werden alle Betriebsfunktionen auf dem Bildschirm 3 gezeigt.

Die Parameter für das beste Aufbringen des Anstrichs werden von der ZE 4 berechnet, dies erfolgt in Übereinstimmung mit dem Ergebnis des Abtastens und dem Anfangswert, der für je den betreffenden Gegenstand in das Softwareprogramm eingege ben wurde.

1) Ausgangsparameter der Spritzpistole für das Aufbringen des Anstrichs

2) Wert der statischen Spannung
Durchschnittsbreite des Werkstückes
Wert der statischen Spannung
0 cm - 10 cm\|90 kV
11 cm - 20 cm	80 kV
21 cm - 30 cm	70 kV
über 30 cm	60 kV

3) Wert des Sprühabstandes

4) Wert des Abgabevolumens der Farbe

Sprühfläche = Abtasthöhe des Werkstückes × Breite
Zeiteinheit der Sprühfläche = Abtasthöhe des Werkstückes × Geschwindigkeit des Fördersystems

5) Luftdruck

Damit eine befriedigende Übertragungsleistung erhalten wird, muß der Luftdruck dem Abgabevolumen des Anstrichs direkt proportional gehalten werden. Der Luftdruck wird entsprechend dem Abgabevolumen der Farbe automatisch ge regelt, das durch die ZE berechnet wird.

Ausgangsparameter
Abgabevolumen
Druck
400 cm³/min
3,5 kg/cm²
350 cm³/min	3,31 kg/cm²
300 cm³/min	3,12 kg/cm²
250 cm³/min	2,94 kg/cm²
200 cm³/min	2,75 kg/cm²

Formel:
Druck = [3 × absoluter Wert des Abgabevolumens/800] + 2

6) Geschwindigkeit der Hubeinrichtung

Damit das Lösungsmittel in den Farbpartikeln vollständig und gleichmäßig abgegeben werden kann, ist es wichtig, daß das Werkstück wiederholt mit einem geringen Volumen gestrichen wird. Damit auf den Werkstücken ein gleichmä ßiger Beschichtungsfilm des Anstrichs erhalten wird, wird dem Computer die Sprühbreite und die Anzahl der wiederholten Beschichtungen mit dem Anstrich eingegeben. Die Anzahl der wiederholten Beschichtungen mit dem An strich und die Geschwindigkeit der Hubeinrichtung werden automatisch berechnet, damit der Betrieb der Hubeinrich tung gesteuert wird.

worin
T = Zeit der Hin- und Herbewegung, s
L = Hub, m
V = Geschwindigkeit der Hubeinrichtung, m/min
d = Spurabstand, mm
U = Fördergeschwindigkeit, m/min
W = Sprühbreite, mm
N = Anzahl der Spritzpistolen
N = Sprühzeiten

Nach dem Abtasten der Werkstücke berechnet der Computer automatisch die Werte, die für die Parameter des Abstan des der Spritzpistole, der statischen Spannung, des Ab gabevolumens der Farbe, des Luftdrucks, der Geschwindig keit der Hubeinrichtung erhalten wurden, so daß die Hardware des computerunterstützten Systems zum Aufbrin gen des Anstrichs weiter gesteuert wird, damit das Ver fahren zum Aufbringen des Anstrichs durchgeführt wird.

Claims

1. Computerunterstütztes Verfahren zum Aufbringen eines An strichs, gekennzeichnet durch die Schritte:
Aufnehmen des Bildes des zu behandelnden Werkstückes mit ei nem VCR-System zum Erkennen der Form und anschließender Um wandlung des erhaltenen Bildes in das entsprechende elektro nische Signal
Verarbeitung des so erhaltenen elektronischen Signals mit einer Bildverarbeitungseinrichtung in ein hexadezimales Di gitalsignal,
Verarbeitung des so erhaltenen hexadezimalen Digitalsignals mit der Zentraleinheit des Computersystems zur Steuerung des Abstandes der Spritzpistolen und des Abgabevolumens der Farbe entsprechend der Parameter, die über die Tastatur ein gegeben und über den Bildschirm beobachtet werden, wobei diese Parameter umfassen:

(a) Abstand der Spritzpistole:
= Abstand zwischen der gewählten Spritzpistole und dem Fördersystem für das Werkstück
= (Tiefe des Werkstückes/2) + Nennabstand, der ent sprechend dem Typ der Spritzpistole eingestellt wurde, wobei die Spritzpistole vom Rotationsglocken-Typ, elektrostatischen Luftzerstäubungs-Typ, elektrostatischen Hochdruckzerstäubungs-Typ oder HVLP-Typ mit hohem Druck und geringem Durchsatz ist;
(c) Statische Spannung:
Gleich 70-90 kV, wenn die Durchschnittsbreite des Werkstückes geringer als 30 cm ist, oder 60 kV, wenn die Durchschnittsbreite des Werkstückes größer als 30 cm ist;
(d) Luftdruck:
= 3 × (absoluter Wert des Abgabevolumens/800) + 2 so daß der Druck mit 2,75 kg/cm² - 3,5 kg/cm² vorge geben werden kann, während das Abgabevolumen der Farbe mit 200 cm³/min - 400 cm³/min eingestellt wird.

2. Computerunterstützes Verfahren zum Aufbringen eines An strichs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nennabstand und die Sprühbreite, die für die Spritzpistole vom Rotationsglocken-Typ eingegeben werden, 200 bzw. 400 mm betragen.

3. Computerunterstützes Verfahren zum Aufbringen eines An strichs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nennabstand und die Sprühbreite, die für eine Spritzpistole vom elektrostatischen Luftzerstäubungs-Typ eingegeben wer den, 250 bzw. 200 mm betragen.

4. Computerunterstütztes Verfahren zum Aufbringen eines An strichs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nennabstand und die Sprühbreite, die für eine Spritzpistole vom elektrostatischen Hochdruckzerstäubungs-Typ eingegeben werden, 300 bzw. 250 mm betragen.

5. Computerunterstütztes Verfahren zum Aufbringen eines An strichs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nennabstand und die Sprühbreite, die für eine Spritzpistole vom HVLP-Typ mit hohem Druck und hohem Durchsatz eingegeben werden, 150 bzw. 250 mm betragen.