EP1380353A1 - Verfahren und Steuersystem zum automatischen Beschichten einer Fläche - Google Patents

Verfahren und Steuersystem zum automatischen Beschichten einer Fläche Download PDF

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EP1380353A1
EP1380353A1 EP03015196A EP03015196A EP1380353A1 EP 1380353 A1 EP1380353 A1 EP 1380353A1 EP 03015196 A EP03015196 A EP 03015196A EP 03015196 A EP03015196 A EP 03015196A EP 1380353 A1 EP1380353 A1 EP 1380353A1
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coating
edge
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webs
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EP03015196A
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Udo Wolf
Frank Herre
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Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/12—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus
    • B05B12/126—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus responsive to target velocity, e.g. to relative velocity between spray apparatus and target
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/08—Plant for applying liquids or other fluent materials to objects

Definitions

  • the invention relates to a method and a control system for a system for automatic coating of one edge of the object to be coated limited area according to the preamble of the independent claims.
  • the invention relates in particular the series painting of relatively large areas Workpieces such as Parts of vehicle bodies, but it can whole workpieces in the area to be coated or small parts put together to form a painting field.
  • a typical example is that known in robot painting Applying parallel, overlapping paths to one another at least approximately rectangular area under the control of stored movement and coating programs (DE 101 50 826). This results in two to opposite as the edge paint Long parallel edges and for the sides of the surface the other two sides of the surface are parallel to these sides short connecting track sections between the end points of the long edge tracks.
  • the ideal setting of the painting parameters (High voltage, flow rate, speed, steering air, painting speed, Painting distance, angle to surface) often deviates from the ideal setting of the painting parameters surface painting without edge areas.
  • the parameters changed on a path and thereby also at the path end points are, but these parameter changes are from the perspective of Dynamics and reproducibility often do not make sense in practice.
  • the previously usual methods thus have disadvantages like not optimal coating of the edge and / or inner areas of the coating surface due to the use of the same parameters, unevenly coated edges due to the web turning points and Overspray losses too high.
  • the invention is the Task based on specifying a method or system in which these disadvantages are avoided and one over the entire area optimal coating of the object to be coated with low Overspray loss is made possible.
  • the method described here can therefore be the one to be coated Area partially or over its entire circumference Frames with one or more edge sheets are drawn, the one under control by ideally on the edge area in particular with regard to paint distribution, edge painting, layer thickness build-up and efficiency-optimized parameters are generated.
  • the as Filling area remaining inside can be used for surface coating especially with regard to layer thickness distribution, Efficiency and pollution optimized parameters coated optimal overlap, preferably with parallel paths enable.
  • the webs required to coat the surface can e.g. depending on the painting concept by an atomizer or also on several atomizers can be generated split. For example can therefore one or more edge tracks with the one atomizer and the lanes of the interior with another atomizer be applied.
  • the order of the coating i.e. whether e.g. first the Frame or first apply the interior panels, depends on the conditions of the particular application such as for example from the available painting time, the Painting concept, the number of atomizers or others themselves parameters affecting the process.
  • the adaptation path can be determined by the geometry of the coating Area-related, for example non-parallel Compensate outer contours or differences that arise if the area between the border or frame areas cannot be divided optimally or evenly.
  • the adaptation path can vary depending on the geometry of the surface to be painted with itself along the path in steps or evenly or continuously changing painting parameters such as steering air, flow rate, Painting speed, painting distance, high voltage, Speed, etc. are generated.
  • the surface of the component 1 shown in FIG. 1 should, for example in the usual way for body painting Way with a painting robot or other program-controlled multi-axis coating machine mounted electrostatic Rotation or air atomizers can be painted.
  • the surface according to the invention is in two each divided areas to be painted separately, namely into one Edge region 2 running over the entire circumference of the surface as a frame with a predetermined width and within the Frame remaining interior area 3.
  • the coating system has its own set of painting parameters such as amount of paint, spray cone formation, etc. (usually referred to as Brush), which controls the respective atomizer for the webs of paint or other to be produced Coating material is used.
  • Brush which controls the respective atomizer for the webs of paint or other to be produced Coating material is used.
  • Fig. 2 are the example of a component 10 with a non-rectangular Shape the in the edge region 12, which as in Fig. 1st forms the surrounding frame, path to be generated and the paths for the remaining inner region 13 to be filled is shown in more detail.
  • Sub-areas can be divided, each by its own Group of longitudinal tracks 16 to 23 with associated matching track 24 is coated. Lanes 16 to 23 inclusive corresponding to the short connecting tracks 21 and 22, generated under the control of the aforementioned second program Coating path is designated 15.

Landscapes

  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Eine von einer programmgesteuerten Beschichtungsmaschine zu lackierende Fläche wird in einen Rahmenbereich (12) und einen von dem Rahmen (12) umgebenen Innenbereich (13) aufgeteilt. Zur Erzeugung der jeweiligen Beschichtungsbahnen (14-24) dieser beiden Bereiche (12, 13) werden jeweils eigene Lackierparametersätze verwendet, so dass die Beschichtung jedes Bereiches unabhängig von dem anderen Bereich optimiert werden kann. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuersystem für eine Anlage zum automatischen Beschichten einer von einem Rand des zu beschichtenden Objektes begrenzten Fläche gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. Die Erfindung betrifft insbesondere die Serienlackierung von relativ großflächigen Werkstücken wie z.B. Teilen von Fahrzeugkarossen, doch kann es sich bei der zu beschichtenden Fläche auch um ganze Werkstücke oder um zu einem Lackierfeld zusammengestellte Kleinteile handeln.
Beim automatischen Lackieren derartiger Flächen insbesondere durch elektrostatische Rotationszerstäuber ergibt sich an den Randbereichen des jeweiligen Objektes die Schwierigkeit, eine ideale Lackiereinstellung zu finden, die die gewünschte Schichtdicke, homogenen Schichtdickenverlauf, keinen zu starken Kantenaufbau (Überbeschichtung durch Feldlinienkonzentration) und je nach Bauteil oder angrenzenden Bauteilen einen guten Übergang z.B. von horizontalen zu vertikalen Flächen gewährleistet.
Ein typisches Beispiel ist das bei der Roboterlackierung bekannte Auftragen paralleler, einander überlappender Bahnen auf eine wenigstens annähernd rechteckige Fläche unter Steuerung durch gespeicherte Bewegungs- und Beschichtungsprogramme (DE 101 50 826). Dabei ergeben sich als Randlackierung zwei zu entgegengesetzten Seiten der Fläche parallele lange Randbahnen und für die beiden andern Seiten der Fläche jeweils die zu diesen Seiten parallelen kurzen Verbindungsbahnabschnitte zwischen den Endpunkten der langen Randbahnen. Die ideale Einstellung der Lackierparameter (Hochspannung, Ausflussmenge, Drehzahl, Lenkluft, Lackiergeschwindigkeit, Lackierabstand, Winkel zur Oberfläche) weicht hierbei oft von der idealen Einstellung der Lackierparameter einer Flächenlackierung ohne Randbereiche ab. Insbesondere bei den beiden Randflächen, die an den Endpunkten (Wendepunkten) der Bahnen liegen, führt dies zu Schwierigkeiten, da sie mit den Bahnparametern der Fläche lackiert werden. Zwar können die Parameter auf einer Bahn und dadurch auch an den Bahnendpunkten geändert werden, doch sind diese Parameteränderungen aus Sicht der Dynamik und Reproduzierbarkeit in der Praxis oft nicht sinnvoll.
Weiterhin besteht am Rand eines Bauteils das Problem, dass sich dort aufgrund der Anordnung der Bahnen üblicherweise keine Überlappung ergibt. Somit muss mit der Außenbahn am Randbereich die gesamte oder wenigstens der größte Teil der Schichtdicke erzielt werden. Im Gegensatz dazu werden die Einstellungen beim Lackieren einer Fläche hauptsächlich hinsichtlich Schichtdickengleichmäßigkeit durch Überlappung der Lackierbahnen, Wirkungsgrad sowie Vermeidung einer Verschmutzung der Zerstäuber durch Eigenbeschichtung optimiert.
Bisher wurde meist versucht, mit den Lackierparametern der Fläche auch die Randbereiche zu lackieren und zur Erzielung akzeptabler Ergebnisse die Position der parallelen Randbahnen für zwei Seiten sowie die Position der Wendepunkte der Bahnen für die beiden anderen Seiten zu variieren. Dabei kommt es je nach Lage der Bahn zu Überbeschichtung und/oder zu erhöhtem Lackverlust durch Overspray, wenn der Sprühstrahl zu weit über den Rand des zu beschichtenden Objektes hinausreicht. Bei Randbahnen entsteht generell ein höherer Anteil an Overspray als durch Bahnen auf der Innenfläche.
Die bisher üblichen Verfahren haben somit Nachteile wie nicht optimale Beschichtung der Rand- und/oder Innenbereiche der zu beschichtenden Fläche wegen der Verwendung gleicher Parameter, ungleichmäßig beschichtete Ränder wegen der Bahnwendepunkte und zu hohe Overspray-Verluste. Demgemäss liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfähren bzw. System anzugeben, bei dem diese Nachteile vermieden werden und eine über die gesamte Fläche des zu beschichtenden Objektes optimale Beschichtung mit geringen Overspray-Verlusten ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen gekennzeichnete Verfahren bzw. System gelöst.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren kann also um die zu beschichtende Fläche teilweise oder über ihren ganzen Umfang ein Rahmen mit einer oder auch mehreren Randbahnen gezogen werden, der unter Steuerung durch ideal auf den Randbereich insbesondere hinsichtlich Lackverteilung, Kantenlackierung, Schichtdickenaufbau und Wirkungsgrad optimierte Parameter erzeugt wird. Der als Füllfläche verbleibende Innenbereich kann mit für die Flächenbeschichtung insbesondere hinsichtlich Schichtdickenverteilung, Wirkungsgrad und Verschmutzung optimierten Parametern beschichtet werden, vorzugsweise mit parallelen Bahnen, die optimale Überlappung ermöglichen.
Die zur Beschichtung der Fläche erforderlichen Bahnen können z.B. je nach Lackierkonzept durch einen Zerstäuber oder auch auf mehrere Zerstäuber aufgeteilt erzeugt werden. Beispielsweise können also eine oder mehrere Randbahnen mit dem einen Zerstäuber und die Bahnen des Innenbereichs mit einem anderen Zerstäuber aufgetragen werden.
Auch die Reihenfolge der Beschichtung, also ob z.B. zuerst der Rahmen oder zuerst die Innenbereichbahnen aufgetragen werden, hängt von den Bedingungen des jeweiligen Anwendungsfalls ab wie beispielsweise von der zur Verfügung stehenden Lackierzeit, dem Lackierkonzept, der Anzahl der Zerstäuber oder von anderen sich auf den Prozess auswirkenden Parametern.
In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, dass zwischen der Randbahn bzw. den Randbahnen und einer benachbarten Bahn des Innenbereichs mindestens eine Anpassungsbahn aufgetragen wird, zu deren Erzeugung der Zerstäuber oder sonstige Applikator von einem dritten gespeicherten Lackierparametersatz gesteuert wird. Die Anpassungsbahn kann durch die Geometrie der zu beschichtenden Fläche bedingte, beispielsweise nicht parallel verlaufende Außenkonturen ausgleichen oder auch Differenzen, die sich ergeben, wenn sich die Fläche zwischen den Rand- oder Rahmenbereichen nicht optimal oder gleichmäßig aufteilen lässt. Die Anpassungsbahn kann je nach der Geometrie der zu lackierenden Fläche mit sich längs der Bahn stufenweise oder gleichmäßig bzw. kontinuierlich verändernden Lackierparametern wie Lenkluft, Ausflussmenge, Lackiergeschwindigkeit, Lackierabstand, Hochspannung, Drehzahl usw. erzeugt werden.
Wesentliche Vorteile der Erfindung sind somit u.a.
  • gleichmäßig gute Randbeschichtung um die gesamte Fläche unabhängig von der Beschichtungsrichtung;
  • bessere Schichtdickenverteilung auf dem zu lackierenden Bauteil mit sich daraus ergebenden Vorteilen bezüglich Farbton und Lackverlusten;
  • weniger Overspray und dadurch geringere Lackverluste;
  • höhere Produktionssicherheit an kritischen Stellen und somit weniger Lackfehler wie "Kocher", "Läufer" usw.
  • Möglichkeit der einfacheren automatischen Generierung der Bahnen des Innenbereichs der Fläche.
An dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
den einfachsten Fall einer erfindungsgemäß beschichteten rechteckigen Fläche; und
Fig. 2
zur Beschichtung eines Bauteils mit unregelmäßigen Konturen erzeugte Lackbahnen.
Die Oberfläche des in Fig. 1 dargestellten Bauteils 1 soll beispielsweise in der bei der Karossenlackierung an sich üblichen Weise mit an einem Lackierroboter oder einer sonstigen programmgesteuerten mehrachsigen Beschichtungsmaschine montierten elektrostatischen Rotations- oder Luftzerstäubern lackiert werden. Zu diesem Zweck wird die Oberfläche erfindungsgemäß in zwei jeweils gesondert zu lackierende Bereiche aufgeteilt, nämlich in einen über den gesamten Umfang der Fläche verlaufenden Randbereich 2 als Rahmen mit einer vorbestimmten Breite und den innerhalb des Rahmens verbleibenden Innenbereich 3. Für jeden dieser beiden Bereiche enthält das gespeicherte Steuerprogramm in dem Steuersystem der Beschichtungsanlage einen eigenen Satz von Lackierparametern wie Farbmenge, Sprühkegelformung usw. (üblicherweise als Brush bezeichnet), der zur Steuerung der jeweiligen Zerstäuber für die jeweils zu erzeugenden Bahnen aus Lack oder sonstigem Beschichtungsmaterial verwendet wird. Wie schon erwähnt wurde, kann die Beschichtung in beliebiger Reihenfolge mit jeweils einem oder mehreren Zerstäubern erfolgen und der Randbereich aus einer oder mehreren, ggf. einander überlappenden Bahnen erzeugt werden.
In Fig. 2 sind am Beispiel eines Bauteils 10 mit nicht rechteckiger Form die in dem Randbereich 12, der den wie in Fig. 1 umlaufenden Rahmen bildet, zu erzeugende Bahn und die Bahnen für den verbleibenden zu füllenden Innenbereich 13 genauer dargestellt.
Demgemäss wird mit einem ersten Parametersatz oder Brush auf dem entlang dem Rand des Bauteils verlaufenden Randbereich 12 die Randbahn 14 aufgetragen. Mit einem zweiten Brush wird der Innenbereich 13 mit einander überlappenden Längsbahnen 16, 17, 18 und 19 beschichtet, die darstellungsgemäß annähernd parallel zu den in der Zeichnung oberen und unteren Seitenrändern des Bauteils 10 z.B. in den durch die Pfeile angegebenen Richtungen aufgetragen werden. Diese Längsbahnen werden an ihren Enden an den quer zu den oberen und unteren Seitenrändern verlaufenden Rändern des Bauteils als "Wendepunkte" durch kurze Querbahnen 20, 21 und 22 verbunden, die annähernd parallel zu den jeweils benachbarten Rändern des Bauteils 10 verlaufen.
Beispielsweise an der Stelle, wo die äußerste Längsbahn 19 des Innenbereichs 13 dem zu ihr annähernd parallelen Teil der Randbahn 14 benachbart ist, kann es zweckmäßig sein, zwischen diesen beiden Bahnen 14 und 19 unter Steuerung durch einen eigenen, dritten Brush eine zu ihnen etwa parallele Anpassungsbahn 24 aufzutragen, ggf. anschließend an eine. zusätzliche kurze Querbahn 23, die am Ende der Längsbahn 19 beispielsweise noch unter Steuerung der Lackierparameter des Innenbereichs erzeugt werden kann.
Der Innenbereich 13 kann gemäß dem dargestellten Beispiel in zwei zu einer zu den Längsbahnen parallelen Mittellinie symmetrische Teilbereiche unterteilt sein, die jeweils durch eine eigene Gruppe von Längsbahnen 16 bis 23 mit zugehöriger Anpassungsbahn 24 beschichtet wird. Die den Bahnen 16 bis 23 einschließlich der kurzen Verbindungsbahnen 21 und 22 entsprechende, unter Steuerung durch das erwähnte zweite Programm erzeugte Beschichtungsbahn ist mit 15 bezeichnet.

Claims (9)

  1. Verfahren zum automatischen Beschichten einer von einem Rand des zu beschichtenden Objektes (1, 10) begrenzten Fläche mit mindestens einem Applikator für das Beschichtungsmaterial, der von einer Beschichtungsmaschine unter Steuerung durch mindestens ein Programm, das Daten für die Steuerung der Applikatorbewegung und Beschichtungsparameter für die Steuerung der Beschichtung enthält, über die Fläche bewegt wird und hierbei Bahnen (14-24) aus dem Beschichtungsmaterial aufträgt,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Beschichtungsparametersätze gespeichert werden, von denen der erste Parametersatz Beschichtungsparameter für die Beschichtung eines entlang dem Rand des Objektes (1, 10) verlaufenden Randbereiches (2, 12) der zu beschichtenden Fläche und der zweite Parametersatz die Beschichtungsparameter für den an den Randbereich angrenzenden Innenbereich (3, 13) der Fläche enthält,
    und dass der Applikator zum Auftragen mindestens einer Randbahn (14) auf den Randbereich (12) längs des Randes bewegt und hierbei von dem ersten Parametersatz gesteuert wird, während der Applikator zum Auftragen der Bahnen. (16-23) des Innenbereiches (13) der Fläche von dem zweiten Parametersatz gesteuert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Randbahn (14) mindestens an zwei quer zueinander verlaufenden Rändern des zu beschichtenden Objektes (13) aufgetragen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Randbahn (14) über den gesamten Umfang der zu beschichtenden Fläche aufgetragen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Randbahn (14). oder den Randbahnen und einer benachbarten Bahn (19) des Innenbereiches (13) mindestens eine Anpassungsbahn (24) aufgetragen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Anpassungsbahn (24) der Applikator von einem dritten gespeicherten Beschichtungsparametersatz gesteuert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnen der Rand- und Innenbereiche von demselben Applikator aufgetragen werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbahn (14) von einem ersten Applikator und mindestens eine andere Bahn (16-24) von einem zweiten Applikator aufgetragen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Bahnen (16-19) des Innenbereiches (13) parallel zueinander und einander überlappend aufgetragen werden, wobei jeweils zwei parallele Bahnen durch entlang dem Randbereich (12) aufgetragene kürzere Bahnabschnitte (21, 22) verbunden werden.
  9. Steuersystem für eine Anlage zum automatischen Beschichten einer von einem Rand des zu beschichtenden Objektes (1, 10) begrenzten Fläche
    mit mindestens einem Zerstäuber oder sonstigen Applikator für das Beschichtungsmaterial, der von einer Beschichtungsmaschine unter Steuerung durch mindestens ein Programm, das Daten für die Steuerung der Applikatorbewegung und Beschichtungsparameter für die Steuerung der Beschichtung enthält, über die Fläche bewegbar ist und hierbei Bahnen (14-24) aus dem Beschichtungsmaterial aufträgt,
    und mit einer Programmsteuereinrichtung, deren Speicher das Steuerprogramm für die Beschichtungsmaschine enthält,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher der Programmsteuereinrichtung mindestens zwei Beschichtungsparametersätze enthält, von denen der erste Parametersatz Beschichtungsparameter für die Beschichtung eines entlang dem Rand des Objektes (1, 10) verlaufenden Randbereiches (2, 12) der zu beschichtenden Fläche und der zweite Parametersatz die Beschichtungsparameter für den an den Randbereich angrenzenden Innenbereich (3, 13) der Fläche enthält,
    wobei der Applikator zum Auftragen mindestens einer Randbahn (14) auf den Randbereich (12) längs des Randes des Objektes bewegbar ist und hierbei von dem ersten Parametersatz gesteuert wird, während der Applikator zum Auftragen der Bahnen (16-23) des Innenbereiches (13) der Fläche von dem zweiten Parametersatz gesteuert wird.
EP03015196A 2002-07-11 2003-07-04 Verfahren und Steuersystem zum automatischen Beschichten einer Fläche Withdrawn EP1380353A1 (de)

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