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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Auftragevorrichtung
zum Auftragen eines gewünschten
Farbbildes auf eine zu beschichtende Fläche durch dreidimensionales
Antreiben einer Vielzahl von Farbtinten-Spritzpistolenköpfen vom
Ausstoßtyp
und insbesondere eine Verbesserung zum Ermöglichen einer klaren Beschichtung
mit einem präzisen
Farbton, auch wenn die zu beschichtende Fläche eine komplizierte, gebogene
Form aufweist, wie beispielsweise beim Körper eines Automobils.
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Seit
kurzem wird ein Drucker vom Tintenstrahltyp als eine Druckvorrichtung
für einen
Computer verwendet. Dieser Tintenstrahldrucker reproduziert den
Farbton jedes Pixels durch das Ausstoßen von Tinten mit vier Farben,
welches die drei Primärfarben
rot, blau und gelb, und schwarz aus jeder der Düsen sind, wobei sie je nach
Farbton jedes in einer Speichervorrichtung in einem Computer gespeicherten
Pixels für
einen Druck überlagert
werden. Dann ist es möglich,
Bilddaten auf ein Druckblatt aus Papier zu drucken, indem die Düsen nach
rechts und links bewegt werden und das Druckblatt in einer orthogonalen
Richtung bewegt wird.
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In
einem Drucker ist das zu beschichtende Material auf Papier-ähnliches
Material beschränkt. Wenn
es möglich
ist, Bilddaten durch ein Tinten-Spritzpistolenkopfsystem
direkt beispielsweise auf den Körper
eines Automobils etc. aufzutragen, so können auch komplizierte Muster
industriell durch Massenproduktion reproduziert werden.
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Die 12 bis 14 zeigen
ein Beispiel einer automatischen Auftragevorrichtung nach dem Stand
der Technik.
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In 12 steht
das Bezugszeichen 1 für
eine CPU zum Verarbeiten von Bilddaten; 2 ist ein Mechanismus
zur Steuerung des Antriebs der Spritzpistolenköpfe und ausgestoßenen Farbtintenmengen; 3 ist
eine CPU zum Steuern des Mechanismus; 4 ist ein Speicher; 5 ist
eine Tastatur zum manuellen Bedienen des Mechanismus; 6 ist
eine LCD-Anzeigevorrichtung, welche Operationen mit Hilfe der Tastatur darstellt; 7, 8, 9 und 10 sind
ein NTSC-Eingabeterminal, ein Bildscanner-Eingabeterminal, ein Mauseingabeterminal
beziehungsweise ein erster Disketteneingabeterminal.
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Ferner
ist 11 ein A/D-Wandler; 12 ist ein Speicher; 13 und 14 sind
Eingabe-/Ausgabeabschnitte; 15 ist
ein Rahmenspeicher; 16 ist ein D/A-Wandler; 17 ist
ein Monitor-Ausgabeterminal und 18 ist ein zweiter Disketten-Ausgabeterminal.
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Ferner
umfasst der Mechanismus einen X- und einen Y-Achsen-Antriebsmechanismus 20 und 21 zum
Antreiben der Spritzpistolenköpfe
in einer X- und
einer Y-Achsen-Richtung mit Bezug zu einer Wandfläche und
einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus 22 zum
Steuern eines Abstands von der Wandfläche, um diese bei einem vorbestimmten
Wert zu halten, sowie die Farbtintenausstoßmengen-Steuerungsmechanismen 23 für die Spritzpistolenköpfe etc.
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Dieser
Tintenstrahldrucker ist so konstruiert, dass Ausgabesignale von
einem Videogerät
VD, einer Videokamera VM, einem Bildscanner IM, einer seriellen
Maus SM und einer ersten Diskette FD1 jeweils
in die Eingabeterminals 7 bis 10 eingegeben werden,
und dass diese Ausgabesignale, d.h. Bilddaten, in die CPU 1 eingegeben
werden, um dadurch einer Bildbearbeitung unterworfen zu werden,
wie beispielsweise einer Edition etc. der Bilddaten, so dass für die Beschichtung
erforderliche Signale zu der anderen CPU 3 gelangen, um
den Mechanismus durch den Eingabe-/Ausgabeabschnitt 14 zu
steuern.
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Ferner
speichert die CPU 1 für
die Bildbearbeitung Beschichtungssignale, welche durch das Editieren
der von den verschiedenen Eingabeterminals aufgenommenen Bilddaten
erhalten wurden, auf einer zweiten Diskette FD2 durch
den Ausgabeterminal 18, so dass sie bei Bedarf verwendet
werden können.
Die Beschichtungssignale werden an den Ausgabeterminal 17 durch
den Rahmenspeicher 15 und den D/A-Wandler 16 ausgegeben,
so dass sie durch einen Farbmonitor CM überwacht werden können.
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Die
verschiedenen Mechanismen zum Antreiben der Spritzpistolenköpfe sind
an einem Rahmen 30 angeordnet, wie in 15 gezeigt.
Der Rahmen 30 umfasst obere, untere, linke und rechte Rahmeneinheiten 31 bis 34,
sowie linke und rechte Beinelemente 35 und 36,
welche mittels Schrauben zusammengefügt sind, wie in 16 gezeigt,
und ist parallel zu einer Wandfläche 37 mit
einem vorbestimmten Abstand an einer Arbeitsstelle befestigt, wie
in 17 gezeigt.
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Der
X- und der Y-Achsenantriebsmechanismus 20 und 21 sind
derart angeordnet, dass sie gegenüber dem Rahmen 30 liegen,
wie in 18 gezeigt.
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Der
X-Achsenantriebsmechanismus 20 umfasst zum Beispiel einen
an dem Rahmen 30 befestigten Abschnitt 40 und
einen Antriebsabschnitt 41, welcher sich entlang dem befestigten
Abschnitt 40 bewegt, wie in 19 gezeigt.
Der befestigte Abschnitt 40 umfasst eine Schiene 42 und
ein Zahnstangengetriebe 43 und auf der anderen Seite ist
der Antriebsabschnitt 41 mit einer Linearrolle 44,
einem Zahnradgetriebe 45, einem Untersetzungsgetriebe 46,
einem Motor 47, einem Drehdecoder 48 und einer X-Achsen-Antriebsmechanismusunterstützung 49 versehen.
Die Linearrolle 44 ist mit der Schiene 42 über ihre
Länge im
gleitenden Eingriff, und das Zahnradgetriebe 45 ist in
Eingriff mit dem Zahnstangengetriebe 43.
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Als
Antwort auf ein X-Achsensteuerungssignal von der CPU 3,
treibt der Motor 47 das Zahnradgetriebe 45 durch
das Untersetzungsgetriebe 46 und er kann auf diese Weise
die Z-Achsen-Antriebsmechanismusunterstützung 49 in X-Achsen-Richtung entlang
der Schiene 42 um eine vorbestimmte Strecke pro Zeit bewegen.
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Wie
in 18 gezeigt, umfasst der Y-Achsen-Antriebsmechanismus 21 Y-Achsenantriebseinheiten 21a und 21b,
von welchen jede ungefähr
dieselbe Konstruktion aufweist wie der X-Achsenantriebsmechanismus.
Diese Einheiten sind an den rechten und linken Rahmeneinheiten 33 und 34 des Rahmens 30 angeordnet,
um die zwei Enden des X-Achsenantriebsmechanismus 20 zu
stützen.
Auf diese Weise kann er in Reaktion auf ein Y-Achsensteuerungssignal
von der CPU 3 den X-Achsenantriebsmechanismus 20 in
einer Y-Achsen-Richtung (auf- und abwärts) bewegen.
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Wie
in 23 gezeigt, umfasst der Z-Achsenantriebsmechanismus 22 zum
Beispiel eine bewegliche Steuerung 221, einen Photosensor 222, eine
Vier-Spritzpistolenköpfe-Einheit 223,
eine Spritzpistolenkopf-Halteplatte 224 etc., angeordnet an
dem Stützelement 49 des
X-Achsenantriebsmechanismus 20. Die bewegliche Steuerung 221 umfasst
eine Rolle 225 und einen linearen Impulsmotor 226 für die Positionssteuerung
in einer Z-Achsenrichtung und in Reaktion auf ein Signal von dem
Photosensor 222, welcher an einem unteren Endabschnitt der
Halteplatte 224 angebracht ist, steuert sie die Spritzpistolenkopf-Einheit 223 gemäß den Anweisungsimpulsen
von der CPU 3, so dass der Abstand L der Spritzpistolenköpfe 223a bis 223d von
einer Wandfläche 227 konstant
gehalten wird.
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Werden
bei der automatischen Auftragevorrichtung einem zu druckenden Originalbild
entsprechende Bildsignale in einen der Input-Terminals 7 bis 10 eingegeben,
so werden sie zu der CPU 1 zur Bearbeitung durch diese
geschickt, so dass die für
einen Druck erforderlichen Signale zur Steuerung des Mechanismus
an die CPU 3 gegeben werden. In Reaktion auf die Signale
sendet die CPU 3 Antriebssteuerungssignale an die unterschiedlichen
Mechanismen 20, 21, 22 und 23,
um die Spritzpistolenkopf-Einheit 223 in der X- und der
Y-Achsenrichtung anzutreiben, während
der Abstand zur Wandfläche konstant
gehalten wird, und um für
jeden Pixel des Bilds Tinte aus den Spritzpistolenköpfen auszustoßen, um
ein vergrößertes Farbbild
zu drucken, und sie bewegt die unterschiedlichen Mechanismen sukzessive
zu nachfolgenden Pixeln.
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Was
die Bewegung in der Z-Achsenrichtung betrifft, so wird der Abstand
von der zu beschichtenden Wandfläche
von dem Photosensor 222 entdeckt. Durch so entdeckte Signale
wird der lineare Impulsmotor zum Bewegen des Stützelements 49 angetrieben
und die Spritzpistolenköpfe 223a bis 223d werden
so gesteuert, dass ihr Abstand zur Wandfläche konstant gehalten wird.
Da es bei Verwendung dieser automatischen Auftragevorrichtung möglich ist,
die Bilddaten in einem vergrößerten Maßstab auf
eine zu beschichtende Wandfläche
aufzutragen, indem die Spritzpistolenkopf-Einheiten 223 in
der X- und der Y-Achsenrichtung angetrieben werden, und es möglich ist,
den Abstand der Spritzpistolenköpfe
zur Wandfläche
konstant zu halten, indem das Stützelement 49 in
der Z-Achsenrichtung bewegt wird, auch wenn die zu beschichtende
Wandfläche
eine gebogene Form aufweist, ist es möglich, einen klaren Druck zu
erhalten.
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Mithilfe
der oben beschriebenen automatischen Auftragevorrichtung kann ein
Pixel mit einem vorbestimmten Farbton gedruckt werden, indem von den
vier Spritzpistolenköpfen 223a bis 223d ausgestoßene Tinten
an einem Punkt überlagert
werden. Hat jedoch die zu beschichtende Wandfläche eine komplizierte, unebene,
gekrümmte
Fläche,
sind die Positionen ausgestoßener
Tinten der vier Spritzpistolenköpfe
leicht zueinander verschoben. Daher wurde gefürchtet, dass der Farbton an
einem Punkt von jenem an anderen Punkten abweichen könnte oder
unscharf sein könnte.
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Wenn
beispielsweise die Positionen, in denen die vier Spritzpistolenköpfe 223a bis 223d angebracht
sind, leicht nach links und rechts zueinander verschoben werden,
wie in 20 gezeigt, wenn eine zu beschichtende
Wandfläche 600 eine
Form mit einem geneigten Teil 601 aufweist, weichen Abstände der
Spritzpistolenköpfe 223a bis 223d von
der zu beschichtenden Wandfläche
voneinander ab. Das heißt,
dass, wie in den 21 und 22 gezeigt, im
Fall eines von dem am linken Ende platzierten Spritzpistolenkopf 223a aufgetragenen
Punkts P die Entfernung zwischen der zu beschichtenden Wandfläche 600 und
dem Photosensor 222 L ist. Trägt nun der nachfolgende Spritzpistolenkopf 223b den
Punkt P auf, ist die Spritzpistolenkopf-Einheit 223 in X-Achsenrichtung
verschoben, damit das Düsenloch
des Spritzpistolenkopfes 223b in einer Position gegenüber dem
Punkt P platziert ist. Folglich liegt der Photosensor 222 gegenüber einem
geneigten Teil 601 und daher ist der Abstand zwischen der
zu beschichtenden Wandfläche 600 und
dem Photosensor 222 L' größer als
L. Daher wird das Stützelement 49 vorwärts getrieben,
um den von dem Photosensor 222 erfassten Wert dem für den Spritzpistolenkopf 223a erhaltenen
Wert anzugleichen. Als Ergebnis wird der Abstand zwischen dem Spritzpistolenkopf 223b und der
zu beschichtenden Wandfläche 600 geringer, was
Unterschiede in dem beschichteten Bereich hervorruft und zu dem
Nachteil führt,
dass sich der Farbton von umgebenden Teilen unterscheidet und die Klarheit
nachlässt.
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Um
bei diesen Mängeln
Abhilfe zu schaffen, ist es erforderlich, dass jeder der Spritzpistolenköpfe 223a bis 223d in
der Z-Achsenrichtung beweglich gehalten wird und dass das Beschichten
ausgeführt werden
kann, während
die unterschiedlichen Spritzpistolenköpfe so angetrieben werden,
dass der Abstand (Intervall) in der Z-Achsenrichtung zwischen der zu beschichtenden
Wandfläche
und den Köpfen konstant
gehalten wird. Aus diesem Grund ist es denkbar, ein Verfahren auszuführen, bei
welchem ein Sensor, der den Verlagerungsabstand in der Z-Achsenrichtung erfasst,
an der Spritzpistolenkopf-Einheit angeordnet ist und der Antrieb
der Einheit durch die Verwendung eines Erfassungssignals des Sensors gesteuert
wird.
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Jedoch
ist dieses Verfahren in der Praxis nicht anwendbar. Dies liegt daran,
dass die Spritzpistolenkopf-Einheit mit einer konstanten Geschwindigkeit
in der X- und der Y-Achsenrichtung
angetrieben ist, und dass, wenn die zu beschichtende Wandfläche eine
gebogene Gestalt aufweist, wie beispielsweise beim Körper eines
Automobils, und wenn die Steuerung in Z-Achsenrichtung durch die
Verwendung dieses Erfassungssignals des Sensors ausgeführt wird,
aufgrund einer Beschränkung
der Reaktionsgeschwindigkeit dieser Steuerung die nachfolgende Steuerung
der Verlagerung in der Z-Achsenrichtung nicht korrekt ausgeführt werden
kann. Gibt es ferner einen Niveauunterschied in der Z-Achsenrichtung
etc., besteht die Gefahr, dass die Spritzpistolenköpfe beschädigt werden.
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Entsprechend
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung vorzusehen,
die in der Lage ist, ein gewünschtes
Farbbild direkt auf eine zu beschichteten Fläche mit einer gebogenen Form,
wie beispielsweise den Körper
eines Automobils, aufzutragen, was es möglich macht, die Verlagerung
der Spritzpistolenköpfe
in einer Z-Achsenrichtung zu steuern, indem man den Veränderungen
der zu beschichtenden Fläche
folgt.
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Das
US-Patent 4,920,422 offenbart eine Vorrichtung zum Auftragen eines
Farbbilds auf eine Fläche.
Die Fläche
kann eine leichte Krümmung
aufweisen. Das US-Patent 4,920,422 offenbart die Verwendung eines
Sensors oder anderer äquivalenter
Mittel zum Analysieren der Gestalt der zu beschichtenden Fläche. Die
tatsächliche Beschichtung
erfolgt durch einen Werkzeughalter mit Düsen. Die Düsen sind angeordnet, um unterschiedliche
Farben auf die Fläche auszustoßen. Im
Betrieb wird ein servogesteuertes Positionierungssystem verwendet,
um den Werkzeughalter so über
die Fläche
zu führen,
dass (trotz der Krümmung
der Fläche)
die Düsen
in einem gleich bleibenden Abstand zur Fläche bleiben.
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EP 0 317 219 offenbart eine
automatische Auftragevorrichtung zum Auftragen von Farbbildern auf
eine Fläche.
Die automatische Auftragevorrichtung umfasst ein Positionierungssystem
zum Bewegen der Spritzpistolenköpfe
in X- und Y-Achsenrichtung.
Die automatische Auftragevorichtung umfasst einen Photosensor zum
Bestimmen des Abstands der Spritzpistolenköpfe von einer zu beschichtenden Fläche, wodurch
eine CPU bewirken kann, dass ein Z-Achsen-Positionierungssystem
den Spritzpistolenkopf in einer konstanten Trennung von der zu beschichtenden
Fläche
erhält.
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Gemäß einem
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine automatische Auftragevorrichtung, wie
in Anspruch 1 beschrieben vorgesehen.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Auftragen auf eine zu beschichtende Fläche, wie in Anspruch 4 beschrieben,
vorgesehen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann das Messmittel ein Körpermessinstrument
umfassen, welches die Verlagerungsstrecken in Z-Achsenrichtung von
den Spritzpistolenköpfen
zu einem Koordinatenpunkt misst, indem ein Marken in Kontakt mit dem
Koordinatenpunkt gebracht wird und eine Messplatte mit einer Form
analog zu den Spritzpistolenköpfen
kann an einem Ende des Markers angebracht sein.
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Ferner
kann das Messmittel bei der vorliegenden Erfindung mit einer Entfernung
zwischen den Koordinatenpunkten in der X-Achsenrichtung angeordnet
sein, abhängig
von den Auftragegeschwindigkeiten und Entfernungen, über welche
die Spritzpistolenköpfe
entsprechend den Koordinatenpunkten in der Z-Achsenrichtung bewegt
werden können,
um Messungen zum Erhalten von Daten für die Koordinatenpunkte durchzuführen.
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Eine
erfindungsgemäße, automatische
Auftragevorrichtung umfasst eine Vielzahl von, beispielsweise vier,
bekannten Farbtinten-Spritzpistolenköpfen vom Luftdruckausstoßtyp mit
vier Farben; eine Einheit zum beweglichen Halten dieser Spritzpistolenköpfe in X-,
Y- und Z-Achsenrichtung; ein Antriebsmittel in X- und Y-Achsenrichtung, welches
die Einheit antreibt; ein Antriebsmittel in Z-Achsenrichtung, welches
die Spritzpistolenköpfe
unabhängig voneinander
in der Z-Achsenrichtung antreibt; Steuerungsmittel, umfassend einen
Computer, welcher den Antrieb der Spritzpistolenköpfe und
ausgestoßene
Mengen von Farbtinten abhängig
von der Position und dem Farbton jedes Pixels eines Originalbildes etc.,
steuert.
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Bekannte
Mittel können
für das
Antriebsmittel in X-, Y- und Z-Achsenrichtung verwendet werden, zum
Antrieb durch Eingreifen einer Zahnstange mit einem Zahnrad; Antrieb
durch eine Zylindervorrichtung, Antrieb durch Verwenden eines Schrittmotors, etc.
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Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Daten (Xi, Yi, Zi) einer
Vielzahl von Koordinatenpunkten in einem gewünschten Bereich an einer zu
beschichtenden Fläche
ohne Verwendung von Z-Achsenrichtung-Verlagerungsstreckensensoren
gemessen werden und gleichzeitig gewünschte Auftragegeschwindigkeiten
(Druckgeschwindigkeiten) und gewünschte Auftrageabstände (Druckflächenabstände) in
der Z-Achsenrichtung von der zu beschichtenden Fläche eingestellt
werden. Da die Spritzpistolenköpfe
beschädigt
werden können,
wenn die gemessenen Daten so wie sie sind verwendet werden, d. h.
wenn gemessene Daten (großer
Niveauunterschied, etc.) eingegeben werden, welche die Antriebskapazität in der Z-Achsenrichtung überschreiten,
und wenn die Spritzpistolenkopf-Einheit demgemäß angetrieben wird, werden
die gemessenen Daten zuvor mit den Antriebskapazitätsdaten
verglichen und nur dann verwendet, wenn davon auszugehen ist, dass
die Spritzpistolenkopf-Einheit gemäß diesen Daten angetrieben
werden kann. Zu diesem Zeitpunkt steuert das Steuerungsmittel den
Antrieb der Spritzpistolenköpfe
auf der Basis dieser gemessenen Daten (Körperdaten) und der eingestellten
Daten.
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Beispielsweise
bestehen Daten der Koordinatenpunkte aus Daten (Xi, Yi), welche
durch Einstellen orthogonaler Koordinatenpunkte in der X- und Y-Achsenrichtung
erhalten werden und aus Daten (Zi), welche durch Messen von Z-Achsenrichtungsstrecken
von diesen Koordinatenpunkten erhalten werden. Diese Daten werden
zuvor in einen Computer eingegeben, welcher als das Steuerungsmittel dient.
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Da
es zu Unterschieden in der Z-Achsenrichtungsstrecke kommen kann, über die
die Spritzpistolenkopf-Einheit bewegt werden kann, wenn sie transversal
verlagert wird (X-Achsenrichtungs-Verlagerungsstrecke), ist es in
diesem Fall beim Festlegen der Koordinatenpunkte vorzuziehen, dass
die Strecke in der X-Achsenrichtung zwischen Koordinatenpunkten
abhängig
von der gewählten
Auftragegeschwindigkeit und der Z-Achsenrichtungsstrecke gewählt wird, über die
die Spritzpistolenkopf-Einheit bewegt werden kann, um Messungen
der Daten der Koordinatenpunkte auszuführen.
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Werden
die, wie oben beschrieben, gemessenen Körperdaten (Z-Achsenrichtungsverlagerungsstrecke
Zi) sowie die gewählte
Auftragegeschwindigkeit und der Abstand von der zu beschichtetenden
Fläche
in den Computer eingegeben, werden zunächst für das Beschichten notwendige,
auf den Daten (Xi,Yi) des Originalbildes basierende Steuerungssignale
in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung zu dem X- und Y-Achsenrichtungsantriebsmittel übertragen
und die Spritzpistolenkopf-Einheit
wird so zu einer vorbestimmten Position bewegt, dass einer der Spritzpistolenköpfe an einer Position
gegenüber
eines Punktes auf der zu beschichtenden Fläche positioniert ist. Da die Z-Achsenrichtungsverlagerungsentfernung
zu dem aufzutragenden Punkt als gemessene Daten vorliegt, wird dann
das Z-Achsenrichtungsantriebsmittel derart angetrieben, dass es
sich in dieser Entfernung befindet, und hiernach wird eine vorbestimmte
Farbtintenmenge aus dem Spritzpistolenkopf ausgestoßen, um
eine auf der Basis der Bilddaten erzielte Konzentration zum Auftragen
des Bildes zu erhalten. Dieser Steuerungsprozess wird für alle Spritzpistolenköpfe durchgeführt und
Farbtinten aus den verschiedenen Spritzpistolenköpfen werden an dem aufzutragenden Punkt überlagert,
um ihn mit einem vorbestimmten Farbton aufzutragen. Der Punkt auf
der zu beschichtenden Fläche
gemäß jedem
Pixel im Originalbild wird weiter bewegt, und derselbe Steuerungsprozess wird
bis zum Beenden des Auftragens für
alle aufzutragenden Punkte wiederholt.
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Wie
oben beschrieben, wird durch Verwendung der automatischen Auftragevorrichtung
die Z-Achsenrichtungsverlagerungsstrecke zwischen der zu beschichtenden
Fläche
und den verschiedenen Spritzpistolenköpfen durch die gemessenen Daten
im Vorhinein vorgegeben und diese werden unabhängig voneinander auf der Basis
der Daten angetrieben.
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Hat
die zu beschichtende Fläche
eine gekrümmte
Form, wie beispielsweise beim Körper
eines Automobils, ist es folglich leicht möglich, den Abstand zwischen
jedem der Spritzpistolenköpfe
und der zu beschichtenden Fläche
konstant zu halten. Da die Bildqualität deutlich verbessert wird
und zusätzlich die
Z-Achsenrichtungsverlagerungsstrecke unter Verwendung der zuvor
gemessenen Körperdaten korrekt
gesteuert und ohne Verwendung eines Sensors erhalten werden kann,
ist eine Beschädigung der
Spritzpistolenköpfe
vollständig
auszuschließen.
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Die
Erfindung wird jetzt beispielhaft mit Bezug zu den nachfolgenden
Zeichnungen im Detail beschrieben, wobei gilt:
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1 ist
ein Schaubild zum Erläutern
einer Beziehung zwischen Spritzpistolenköpfen und einer Fläche eines
zu beschichtenden Körpers;
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2 ist
ein Schaubild zum Erläutern
eines Verfahrens zum Messen von Körperdaten;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, welche ein Messinstrument für Körperdaten
zeigt;
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4 ist
ein weiteres Schaubild zum Erläutern
des Verfahrens zum Messen von Körperdaten;
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5 ist
ein Schaubild, welches ein Beispiel eines zu beschichtenden Bereichs
des Körpers
eines Automobils zeigt;
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6 ist
ein Schaubild zum Erläutern
eines Verfahrens zum Bestimmen von zu messenden Punkten;
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7 ist
ein Schaubild, welches eine Beziehung zwischen einem Niveauunterschied
in einer Z-Achsenrichtung und einem Abstand zwischen zu messenden
Punkten zeigt;
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8 ist
ein Schaubild, welches Entfernungen von der zu beschichtenden Fläche zeigt;
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9 ist
ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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10 ist
ein Blockdiagramm, welches einen wesentlichen Teil der Ausführungsform
zeigt;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht einer in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendeten Spritzpistolenkopf-Einheit;
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12 ist
ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer automatischen Auftragevorrichtung nach
dem Stand der Technik zeigt;
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13 ist
eine perspektivische Ansicht, welche eine in der in 12 gezeigten
Vorrichtung verwendete CPU zeigt;
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14 ist
ein Blockdiagramm, welches einen wesentlichen Teil der in 12 gezeigten
Vorrichtung zeigt;
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15 ist
eine perspektivische Ansicht, welche einen in 12 verwendeten
Rahmen zeigt;
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16 ist
eine perspektivische Explosionsansicht des Rahmens;
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17 ist
eine Seitenansicht des Rahmens;
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18 ist
eine Querschnittsansicht des Rahmens;
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19 ist
eine perspektivische Ansicht, welche einen an dem Rahmen angebrachten
X- und Y-Achsenantriebsmechanismus zeigt;
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20 ist
ein Schaubild, welches einen Umriss der Spritzpistolenkopf-Einheit
zeigt;
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21 ist
ein Schaubild, welches eine Beziehung in einer X-Achsenrichtung
zwischen der Spritzpistolenkopf-Einheit und der zu beschichtenden
Fläche
zeigt; und
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22 ist
ein Schaubild, welches eine weitere Beziehung in der X-Achsenrichtung
zwischen der Spritzpistolenkopf-Einheit und einer zu beschichtenden
Fläche
zeigt.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung unter Verwendung einer Ausführungsform
konkreter beschrieben. Punkte, in denen die vorliegende Erfindung
von der automatischen Auftragevorrichtung nach dem Stand der Technik
abweicht, umfassen die Konstruktion eines Z-Achsenrichtungsantriebs-Steuerungsabschnitts
gemäß dem zuvor
beschriebenen Z-Achsenrichtungsantriebsmechanismus 23 sowie die
Spritzpistolenkopf-Einheit und die Verwendung eines Instruments
zum Messen einer Z-Achsenverlagerungsstrecke. Die Konstruktion des
weiteren Hauptteils, wie beispielsweise der X- und Y-Achsenrichtungsantriebsmechanismus,
etc. ist fast identisch mit jener, welche für die automatische Auftragevorrichtung
nach dem Stand der Technik verwendet wurde.
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Für den Fall,
bei dem zum Beispiel ein Körper 501 eines
Automobils mittels einer automatischen Auftragevorrichtung mit (vier)
Spritzpistolenköpfen
in vier Farben, wie in 1 gezeigt, beschichtet wird,
wurde bereits darauf hingewiesen, dass es notwendig ist, eine Spritzpistolenkopf-Einheit 500 in der
X- und der Y-Achsenrichtung zu bewegen, während in der Z-Achsenrichtung
der Abstand zu einer gekrümmten
Fläche
des Körpers
für den
Druck immer konstant gehalten wird. X- und Y-Achsenrichtungsantriebssignale für die Spritzpistolenköpfe sind durch
Verarbeiten der Originalbilddaten leicht zu erhalten, und andererseits
sind Z- Achsenrichtungsantriebssignale
durch eine Berechnung auf der Basis der gemessenen Daten und der
eingestellten Daten zu erzielen.
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Die 2 bis 4 zeigen
ein Beispiel des Verfahrens zum Messen der Z-Achsenrichtungsverlagerungsstrecke (Körperdaten)
bei der vorliegenden Erfindung. In 2 ist 502 ein
Rahmenelement, welches die X-, Y- und Z-Achsenrichtungsverlagerungsmechanismen
für die
Spritzpistolenkopf-Einheit 500 hält, und 503 ist ein
Körpermessinstrument
zum Messen der Z-Achsenrichtungsverlagerungsstrecke,
welches an der Fläche
der Spritzpistolenkopf-Einheit 500 auf
der rechten Seite angebracht ist.
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Das
Körpermessinstrument 503 weist
einen stabförmigen
Marker 503b auf, welcher durch Drehen eines Knopfs 503a,
wie in 3 gezeigt, in der Z-Achsenrichtung bewegt wird.
Eine Messplatte 503c ist am Ende daran angebracht. Die
Messplatte 503c weist eine Form analog zu jener der Spritzpistolenkopf-Einheit 500 auf.
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Wird
der Marker 503b durch Drehen des Knopfs 503a bewegt,
um die Messplatte 503c, wie in 4 gezeigt,
in Kontakt damit zu bringen, wird die Z-Achsenrichtungsverlagerungsstrecke Z
gemessen, und der gemessene Wert wird in einem Anzeigeabschnitt 503d angezeigt.
Gleichzeitig wird er zu einem Z-Achsenrichtungsantriebs-Steuerungsabschnitt übertragen,
welcher später
beschrieben wird. Dieser Prozess wird sukzessive für eine Vielzahl
von Koordinatenpunkten (Xi, Yi) beispielsweise auf einer zu beschichtenden
Fläche
eines Körpers 501 eines Automobils
wiederholt.
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Wie
oben beschrieben, ist es durch das Messen der Z-Achsenrichtungsverlagerungsstrecke
unter Verwendung der Messplatte 503c und durch das gleichzeitige
Messen von Zi möglich,
die Möglichkeit der
Verlagerung der Spritzpistolenköpfe
in der Z-Achsenrichtung mit Bezug zu den Messpunkten vorab zu beurteilen.
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Zu
messende Koordinatenpunkte (Messpunkte) werden abhängig von
der Gestalt des Körpers
in einem zu beschichtenden Bereich 505 bestimmt, wie in 5 gezeigt.
Das Prinzip gemäß dem die
Messpunkte bestimmt werden, lautet wie folgt.
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Beispielsweise
sind, wie in 6 gezeigt, (i) die zwei Enden 506 und 507 des
zu beschichtenden Bereichs 505 in der X-Achsenrichtung
zwangsläufig Messpunkte,
und sind (ii) Positionen 508 und 509, an denen
Variationen in der X- und der Y-Achsenrichtung
groß sind,
zwangsläufig
Messpunkte.
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Existiert
ferner, wie insbesondere in 7 gezeigt,
ein Vorsprung D an der zu beschichtenden Fläche und ist ein Unterschied
im Niveau Z groß,
so werden die Messpunkte P1, P2 so
gewählt,
dass sie relativ weit davon getrennt sind, so dass die Verlagerung
in der Z-Achsenrichtung möglich
ist.
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Ferner
wird ein gewünschter
Abstand Zo von der zu beschichtenden Fläche in der Z-Achsenrichtung zusammen
mit einer gewünschten
Auftragegeschwindigkeit eingestellt. Dies ist ein Abstand in der Z-Achsenrichtung
zwischen dem Ende der Spritzpistolenkopf-Einheit und der zu beschichtenden
Fläche. Eine
Verlagerung von Zi–Zo
in der Z-Achsenrichtung kann durch Einstellen des Abstands von der
zu beschichtenden Fläche,
mit dem das Beschichten ausgeführt
werden soll, erreicht werden.
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Die
bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete
Steuerungsvorrichtung umfasst einen Beschichtungssteuerungsabschnitt 510 entsprechend
dem X-, Y-Achsenrichtungsantriebsmechanismus
und einen Z-Achsenrichtungs-Antriebssteuerungsabschnitt 511 entsprechend
dem Z-Achsenrichtungsantriebsmechanismus, wie in 9 gezeigt. Der
Auftragesteuerungsabschnitt 510 treibt die verschiedenen
Antriebsmechanismen und Antriebsmotoren gemäß den Formdaten der zu beschichtenden Fläche und
den Anbringungspositionsdaten der Spritzpistolenköpfe 504 an.
Auf diese Weise wird die Spritzpistolenkopf-Einheit 500 in
der X- und der Y-Achsenrichtung derart angetrieben, dass einer der Spritzpistolenköpfe 504 in
einer Position gegenüber einem
bestimmten, zu beschichtenden Punkt angeordnet ist. Das Beschichten
wird durch Antreiben der vier Spritzpistolenköpfe 504 unabhängig voneinander
zum Ausstoßen
von Farbtinten ausgeführt.
Ferner empfängt
der Z-Achsenrichtungs-Antriebssteuerungsabschnitt 511 die
gemessenen Daten und die eingestellten Daten, welche von dem Eingabemittel (Körpermessinstrument) 503 stammen,
und steuert die Schrittmotoren, welche die verschiedenen Spritzpistolenköpfe antreiben,
abhängig
von den Entfernungen von der zu beschichtenden Fläche, um
Positionen in der Z-Achsenrichtung
der unterschiedlichen Spritzpistolenköpfe 504 zu bestimmen.
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10 zeigt
die Konstruktion des Z-Achsenrichtungs-Antriebssteuerungsabschnitts 511.
Zunächst
werden Positionen eines der Spritzpistolenköpfe 504 in der X-
und der Y-Achsenrichtung bestimmt. Diese Bestimmung kann manuell
durchgeführt
werden oder es können
dafür Daten
genutzt werden, welche zuvor in einem Speicher gespeichert worden
sind. Die Antriebsmechanismen und die Motoren für deren Antrieb werden auf
der Basis dieser Positionsdaten angetrieben, um die Positionen in
der X- und der Y-Achsenrichtung des jeweiligen Spritzpistolenkopfs 504 zu
bestimmen. Wird der eingestellte Wert Zo und der gemessene Wert
Zi der Z-Achsenrichtungsverlagerungsstrecke
durch das Eingabemittel 503 eingegeben, vergleicht ein
Beurteilungsabschnitt 65 Zi mit den Z-Achsenrichtungs-Antriebskapazitätsdaten,
und ergibt sich daraus, dass die Spritzpistolenkopf-Einheit angetrieben
werden kann, so wird Zi in einem Datenspeicher 61 zusammen
mit Zo gespeichert. Die Z-Achsenrichtungs-Antriebskapazitätsdaten
werden bestimmt, um eine Beschädigung
der Spritzpistolenköpfe
während
ihrer Verlagerung zu vermeiden und werden zuvor eingestellt, abhängig von
der Form der zu beschichtenden Fläche etc. Eine CPU 60 vergleicht
Adresswerte (Positionsdaten) in der X- und der Y-Achsenrichtung mit den in einem Datenspeicher 61 gespeicherten
Daten und steuert die Antriebselemente 63 für die Schrittmotoren
in dem X-, Y- und Z-Achsenrichtungsantrieb durch
einen I/O-Port 62, sodass die eingestellten Werte und die
gemessenen Werfe von dem Eingabemittel 503 ungefähr den in
dem Datenspeicher 61 gespeicherten Daten entsprechen, und
so dass die Spritzpistolenköpfe 504 in
der Z-Achsenrichtung bewegt werden, um die Position zu bestimmen.
An dieser Position wird Farbtinte aus einem der Spritzpistolenköpfe 504 ausgestoßen, so
dass der Punkt in einer der drei Primärfarben oder schwarz aufgetragen wird.
Der Punkt auf der zu beschichtenden Fläche wird in einem vorbestimmten
Farbton aufgetragen, indem diese Steuerung für die anderen drei Spritzpistolenköpfe 504 wiederholt
wird.
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Werden
CAD-Daten, Schulungsdaten, etc. verwendet, können diese Daten, falls erforderlich, verwendet
werden, indem diese Daten zuvor in einen Programmspeicher 64 eingegeben
werden. Wie oben beschrieben, ist es durch die Verwendung der erfindungsgemäßen automatischen
Auftragevorrichtung möglich,
die Spritzpistolenköpfe 504 derart
zu steuern, dass die Abstände
zwischen der zu beschichtenden Fläche und den Köpfen konstant
gehalten werden, auch wenn die zu beschichtende Fläche eine
komplizierte, gekrümmte
Form aufweist, und dadurch klar in einem vorbestimmten Farbton zu
beschichten, da Verlagerungen in der Z-Achsenrichtung der verschiedenen Spritzpistolenköpfe 504 unabhängig voneinander
gesteuert werden.
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11 zeigt
ein Beispiel der Konstruktion der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
verwendeten Spritzpistolenkopf-Einheit, bei der 101 bis 104 Spritzpistolenköpfe sind,
welche beweglich in der Z-Achsenrichtung auf einer Basisplatte 105 gehalten sind,
durch Antriebsmotoren 106 bis 109, Zahnradgetriebe 111 bis 114,
Zahnstangengetriebe 115 bis 118 und Gleitschienen 120 bis 123.
Wie oben beschrieben, ist diese Einheit selbst zusätzlich beweglich
in der X- und der Y-Achsenrichtung
an dem Rahmenelement 502 angebracht.
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124 bis 127 sind
Düsen für die unterschiedlichen
Farbtinten von Y, M, C und K. Diese Düsen können separat von den Spritzpistolenköpfen angeordnet
sein, welche durch flexible Tinteleitungen versorgt werden. 128 bis 131 sind
Einlässe
für das
Einlassen von durch flexible Schläuche zugeführten Luftdruck.
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Ferner
sind 132 bis 135 flexible Signalkabel für die unterschiedlichen
Spritzpistolenköpfe.
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Es
ist vorzuziehen, dass die Luftschläuche, die Signalkabel etc.
zum Beispiel in einer flexiblen Kabelkette angeordnet oder aufgenommen
etc. sind.
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Wie
oben beschrieben, ist es durch Verwendung einer erfindungsgemäßen automatischen
Auftragevorrichtung möglich,
in einem vorbestimmten Farbton auf einer zu beschichtenden Fläche mit
einer komplizierten gekrümmten
Form, wie beispielsweise einem Körper
oder einer Stoßstange
eines Automobils etc. klar aufzutragen.