DE4209279C3 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Beschichten von Gegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Beschichten von Ge­ genständen gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Einrichtungen zum automatischen Beschichten von Gegenständen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art sind bekannt. In der DE 30 14 114 C2 ist eine solche Einrichtung beschrie­ ben, bei der die zu beschichtenden Gegenstände auf oder an einer Transportvorrichtung durch bestimmte Beschichtungspositionen hindurchgeführt werden. Spritzpistolen sind bei dieser Vorrichtung auf Positio­ nierständern in drei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen verschieb- und positionierbar angeordnet. Ein Steuergerät enthält ein Programm, durch das die Beschichtungsschritte, die Arten der zu beschichtenden Gegenstände, der Beginn und das Ende des Spritzvor­ gangs der jeweiligen Spritzpistole und sonstige Be­ schichtungsparameter festgelegt sind. Die Programme sind bei dieser Vorrichtung auf die Arten der zu be­ schichtenden Gegenstände abgestimmt. Ein Objektsen­ sor stellt die Art des jeweiligen Gegenstands fest und wählt ein entsprechendes Programm aus.

Zerstäuber führen während der Beschichtung Oszil­ lierbewegungen längs vorgegebenen Bahnen aus, die für das jeweilige Objekt durch das Programm festgelegt sind. Mit der gleichen Vorrichtung können und werden zumeist Objekte beschichtet, die in den Abmessungen voneinander abweichen. Für die verschiedenen Objekte müssen verschiedene Programme vorhanden sein.

Bekannt ist auch eine Lackier- und Beschichtungsan­ lage, bei der die Abmessungen von zu beschichtenden Gegenständen mit Sensoren außerhalb des Sprühbe­ reichs erfaßt werden. Die Abmessungen werden gespei­ chert und nach einer von der Entfernung zwischen den Sensoren und den Spritzpistolen abhängigen Zeit zum Steuern der Spritzpistolen verwendet (Zeitschrift "Me­ talloberfläche" 38 (1984) 12, Seiten 527 bis 530).

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen Objekte, die auch bei verschiedenen Geschwindigkeiten in der einen Richtung eines kartesischen Koordinaten­ systems an wenigstens einem Spritzwerkzeug vorbeibe­ wegt werden, mit einem geringen Aufwand an Bewe­ gungsprogrammen und bei geringem Speicherbedarf für die Programme beschichtet werden können.

Die Aufgabe wird für ein Verfahren der im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art erfin­ dungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei dem im Patent­ anspruch 1 beschriebenen Verfahren ist es nicht not­ wendig, eigene Bewegungsprogramme für jeden Ge­ genstand einer Reihe von Gegenständen aufzustellen, die wenigstens von einer Seite aus gesehen nur Unter­ schiede in den Abmessungen aufweisen. Damit läßt sich der Programmieraufwand vermindern. Auch wird weni­ ger Speicherplatz für die Software benötigt, so daß auch kleinere Steuersysteme für die Ausübung des Verfah­ rens ausreichen. Die Ersteilung eines Programms für die von einem Spritzwerkzeug zurückzulegenden Bahnen, z. B. in Teach-In-Verfahren, erfordert im allgemeinen einen relativ großen Aufwand. Ein solches Programm wird gemäß der Erfindung modifiziert und kann deshalb für eine Reihe weiterer Gegenstände in modifizierter Form eingesetzt werden. Besonders einfach ist die An­ passung des Programms, wenn sich Gegenstände je­ weils nur in der Breite voneinander unterscheiden. Die programmierten Bahnen müssen dann nur gegenstands­ abhängig gegenüber einer mittleren Symmetrieebene der Gegenstände verschoben werden. Es ist aber auch zweckmäßig, die Umkehrpunkte der programmierten Bahnen in Abhängigkeit von der vertikalen Ausdeh­ nung im vorgegebenen Programm zu ändern.

Das Verfahren ist einfach handhabbar, weil über­ schaubare Datenmengen anfallen, gegliedert in Bahn- und Konturdaten, die durch geeignete Zugangskontrol­ len nur von bestimmten Personen verändert werden können, z. B. Bahndaten nur vom Maschinenrichter und Konturdaten nur vom Beschichter, der den laufenden Prozeß überwacht.

Es können Bewegungsbahnen für flächen mit be­ stimmten Größen, d. h. Abmessungen, gespeichert wer­ den, ohne daß Abstände der Bewegungsbahnen von ei­ ner Ebene bereits festgelegt sein müssen, die z. B. senk­ recht durch die erste Koordinatenachse verläuft. Die Bewegungsprogramme für bestimmte Flächen können zur Steuerung der Bewegungsbahnen von Spritzwerk­ zeugen an anderen Objekten ohne schwierige Anpas­ sungsarbeiten verwendet werden.

Bei vielen Produktgattungen kommen gleiche Flä­ chen häufig vor, beispielsweise sind an Automobilkaros­ sen unterschiedlicher Typen gleiche oder gleichartig ausgebildete Flächen vorhanden. Für diese zum Teil größere Abmessungen aufweisende Flächen sind um­ fangreiche Bewegungsprogramme notwendig, die für mehrere Typen durch einfache Anpassung an die jewei­ ligen Konturdaten ausgenutzt werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird für ei­ nen vorgebbaren Raumpunkt jeweils ein Bahnpro­ gramm beendet und ein anderes davon verschiedenes Bahnprogramm begonnen. Mit dieser Maßnahme kön­ nen verschiedene Bahnprogramme miteinander gekop­ pelt werden. Die Kopplung erfolgt an Stellen, an denen gleiche Raumkoordinaten vorhanden sind und zwar in den Wendepunkten der Bahnen. Damit sind ruckfreie Übergänge bzw. ruckfreie Maschinenbewegungen möglich.

Für die Vorrichtung wird das Problem erfindungsge­ mäß dadurch gelöst, daß eine erste speicherprogram­ mierbare Steuerung vorgesehen ist, mit der die Antrie­ be der Spritzvorrichtung verbunden sind und in der we­ nigstens das Bewegungsprogramm gespeichert ist, und daß eine zweite speicherprogrammierbare Steuerung, in der typenabhängig Kondurdaten zur Beeinflussung des Bewegungsprogramms sowie Zerstäubungspara­ meter enthalten sind, an die erste speicherprogrammier­ bare Steuerung zur Anpassung des Bewegungspro­ gramms angeschlossen ist.

Zwischen der ersten und der zweiten speicherpro­ grammierbaren Steuerung findet bei dieser Anordnung eine Aufgabenteilung statt, die eine Reihe von Vorteilen hat. Die erste speicherprogrammierbare Steuerung ist insbesondere Bestandteil eines Lagesteuer- oder Lage­ regelkreises für die Spritzeinrichtung und erhält von der zweiten speicherprogrammierbaren Steuerung die Off­ set-Daten für die konturabhängige Bahnbewegung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in ei­ ner Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nä­ her beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum automatischen Beschichten von Gegenständen mit einer Spritzvorrichtung;

Fig. 2 im Schema eine von der Spritzvorrichtung ge­ mäß Fig. 1 konturabhängig zurückgelegte Bahn und

Fig. 3 schematisch eine oszillierende Bewegungs­ bahn.

Eine Vorrichtung zum automatischen Beschichten von Fahrzeugkarosserien 1 enthält einen Positionier­ ständer 2, an dem ein oder zwei Zerstäuber 3, 4 in drei Achsen verschiebbar angeordnet sind. Es handelt sich um die in Fig. 1 mit y, z, a bezeichneten Achsen eines kartesischen Koordinatensystems. Die Zerstäuber 3, 4 versprühen beispielsweise in an sich bekannter Weise Farbe insbesondere elektrostatisch. Hierfür sind die Zerstäuber 3, 4 mit einer nicht dargestellten Farbversor­ gung verbunden.

Die Fahrzeugkarosserien 1 werden an dem Ständer 2 vorbeibewegt, der dicht näher dargestellte Positionier­ antriebe trägt, die mit einer ersten speicherprogram­ mierbaren Steuerung 5 verbunden sind. In der Steue­ rung 5 ist ein Bahnprogramm gespeichert, das die Bewe­ gung der Zerstäuber 3, 4 festlegt. Die Zerstäuber 3, 4 werden gemäß dem Programm längs einer Bahn z. B. mit oszillierenden Bewegungen geführt, die in Fig. 1 mit A bezeichnet sind, wobei die Fahrzeugkarosserien 1 be­ schichtet werden. Die Zerstäuber in Form von Glocken führen Oszillierbewegungen aus, die einer program­ mierten Bahn überlagert sind, die mit geringer Lackier­ geschwindigkeit durchlaufen wird. Es ist auch möglich Spritzpistolen einzusetzen, im allgemeinen wird eine Spritzpistole pro Gegenstandsseite vorgesehen. Die Spritzpistole bewegt sich mit höherer Lackiergeschwin­ digkeit längs der vorgegebenen Bahn ohne Oszillierbe­ wegungen. Die Bahnen können im übrigen an den Rän­ dern des Gegenstands in Abstimmung auf Rundungen an den Rändern gekrümmt sein. Das Bahnprogramm wird im Teach-In-Verfahren hergestellt. Bei der Ver­ wendung von Glocken sind die Oszillierbewegungen während des Teach-In-Verfahrens bereits den Bahnen eingeprägt, d. h. sie müssen nicht im Teach-In-Verfahren erzeugt werden. Die Glocken oszillieren bei Seitenma­ schinen für Fahrzeugkarosserien mit ca. 30-50 cm Am­ plituden.

Bei linearen Bewegungen genügen zwei Umkehr­ punkte; gekrümmte Konturen erfordern mehr Umkehr­ punkte. Zwischen den Bahnpunkten wird interpoliert. An das erste speicherprogrammierbare Steuergerät 5 ist ein zweites speicherprogrammierbares Steuergerät 6 angeschlossen, mit dem ein Monitor 7 und eine Eingabe­ tastatur 8 verbunden sein kann.

Im Steuergerät 6 sind technologische Daten für die jeweils zu beschichtende Fahrzeugkarosserie 1 gespei­ chert. Diese Daten beziehen sich z. B. auf Prozeßpara­ meter, z. B. Beschichtungsparameter und den Typ der Fahrzeugkarosserie. Mit der in Fig. 1 dargestellten Vor­ richtung können Fahrzeugkarosserien für unterschiedli­ che Typen beschichtet werden. Im Programm des Steu­ ergeräts 6 ist festgelegt, wann ein Beschichtungs- oder Arbeitsschritt beginnen und enden soll und wie lange der Vorgang dauert. Es kann sich um einen taktweise gesteuerten Beschichtungsvorgang handeln. Ferner ist ein Programm enthalten, welche der Zerstäuber 3, 4 zu welchem Zeitpunkt betätigt wird.

Weiterhin sind Daten über die Spannung für das elek­ trische Beschichtungsfeld, die Durchsatzmenge je Zeit­ einheit, die Luftmenge und die Drehzahl vorhanden. Weitere Daten betreffen die Farbe bzw. Pulversorte und die Typen. Das Steuergerät 5 enthält Daten über die y-, z-, a-Achsenposition der Zerstäuber 3, 4 und die Grö­ ße der Lackiergeschwindigkeit.

Die Fig. 2 zeigt schematisch Elemente, aus denen sich eine Bahn für eine zu beschichtende Fahrzeugkarosse­ rie zusammensetzt. In Richtung der x-Achse sind ent­ sprechend der Kontur der Fahrzeugkarosserie 1 eine Reihe von einzelnen Programmen 9, 10, 11, 12, 14, 15 vorhanden, durch die Oszillierbewegungen der Pistolen 3, 4 festgelegt werden. Im Programm sind Vorkehrun­ gen getroffen, daß die Größe der Oszillierbewegungen konturabhängig verändert werden kann. Deshalb kön­ nen die gleichen Programme für verschiedene Fahr­ zeugtypen verwendet werden, die sich im wesentlichen in der Kontur voneinander unterscheiden. Fahrzeuge verschiedener Typen enthalten vielfach zu beschichten­ de Flächen, die eben oder schwach gekrümmt sind und mit den gleichen Oszillierbewegungen beschichtet wer­ den können. Lediglich die Abmessungen dieser Flächen unterscheiden sich von Fahrzeugtyp zu Fahrzeugtyp. Es werden deshalb die gleichen Programme verwendet, de­ ren Oszillierbewegungen durch einen typenabhängigen Offset beeinflußt werden. Dieser typenabhängige Offset wird dem Steuergerät 6, das die Positionierung der Spritzpistolen 3, 4 durchführt, vom Steuergerät 5 aus vorgegeben.

Die Fig. 2 zeigt die verschiedenen Offsets 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 für die verschiedenen Programme 9 bis 15 in z-Richtung. Innerhalb eines Programms wird der Off­ set z. B. stetig nach einer vorgegebenen Funktion geän­ dert. Weiterhin ist ein stetiger Übergang zwischen ver­ schiedenen Programmen möglich.

Die Fig. 3 zeigt für ein Programm einen Offset 23 in y-Richtung eine Oszillierbahn 24, mit der z. B. an einer Fahrzeugkarosserie der Bereich zwischen Seitenteil und Dach beschichtet werden soll. Der Offset 23 wird vor­ zugsweise direkt aus einem CAD-System übernommen, das bei der Konstruktion eingesetzt ist.

Da vielfach für die stetige Bewegung des jeweiligen Zerstäubers nur eine Bahn und eine typenbezogene Kontur erforderlich sind, werden Off-Line-Program­ miereinrichtungen nicht benötigt. Die Bahnprogramme werden wegabhängig von dem zweiten Steuergerät 6 aufgerufen. Die Oszillierbewegungen finden z. B. in der y-Ebene statt.

Claims (6)

1. Verfahren zum automatischen Beschichten von Gegenständen mit einer Spritzvorrichtung, die wenigstens einen Zerstäuber enthält, der nach durch Programme festgelegten Bahnen bewegt wird, während die Gegenstände in einer Richtung x eines kartesischen Koordinatensystems bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils für Gegenstände oder Abschnitte von Gegenständen, die sich im wesentlichen in den Abmessungen unterscheiden, ein Programm vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der der x-Richtung zugeordneten Länge des jeweiligen Gegenstands oder Abschnitts zur Vorgabe der Bahn des Zerstäubers in y- und z-Richtung erstellt wird und daß die vom Zerstäuber zurückzulegenden Bahnen in y- und/oder z-Richtung mittels in das Programm eingefügter Abmessungsdaten längs des in der x-Richtung vorgegebenen Wegs stetig angepaßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Zerstäuber zurückzulegenden Bahnen mit dem Programm in Abhängigkeit von der Breite des Gegenstandes gegenüber einer mittleren Symmetrieebene verschoben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrpunkte der vom Zerstäuber zurückzulegenden Bahnen in Abhängigkeit von der vertikalen Ausdehnung des Gegenstandes mit dem Programm vorgegeben werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für einen vorgebbaren Bahnpunkt jeweils ein Bahnprogramm beendet und ein anderes davon verschiedenes Bahnprogramm begonnen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fahrzeugkarosserien beschichtet werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste speicherprogrammierbare Steuerung (5) vorgesehen ist, mit der Antriebe der Spritzvorrichtung verbunden sind und in der wenigstens ein Bewegungsprogramm gespeichert ist, und daß eine zweite speicherprogrammierbare Steuerung (6), in der typenabhängig Konturdaten und weitere Prozeßparameter für die Zerstäuber (3, 4) gespeichert sind, an die erste programmierbare Steuerung (5) angeschlossen ist.