EP0288878A2 - Verfahren zum selbsttätigen serienweisen Beschichten von Werkstücken - Google Patents

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EP0288878A2
EP0288878A2 EP88106216A EP88106216A EP0288878A2 EP 0288878 A2 EP0288878 A2 EP 0288878A2 EP 88106216 A EP88106216 A EP 88106216A EP 88106216 A EP88106216 A EP 88106216A EP 0288878 A2 EP0288878 A2 EP 0288878A2
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EP
European Patent Office
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time
valve
program
measured
switching
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EP88106216A
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French (fr)
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EP0288878A3 (en
EP0288878B1 (de
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Eberhard Dipl.-Ing. Medler
Siegfried Dr. Philippi
Kurt Dipl.-Ing. Vetter
Ludwig Dipl.-Ing. Freudenreich
Othmar Lippuner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Mahle Behr Industry GmbH and Co KG
Original Assignee
Daimler Benz AG
Behr Industrieanlagen GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP0288878A3 publication Critical patent/EP0288878A3/de
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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
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/02—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for controlling time, or sequence, of delivery

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and an apparatus with which the method can be carried out.
  • painting robots or other spray devices controlled by a processing program can be used for the serial coating of workpieces, such as the body shells of motor vehicles, the program of which contains control information associated with a large number of individual color impact points which the robot approaches during coating.
  • information is stored about certain delay times with which switching commands of the program for switching the paint valve of the spray gun and its paint quantity metering device on and off are to be executed.
  • the different response times of the spray gun for opening and closing the paint valve and for switching the paint quantity metering on and off are taken into account and the actual switching times are set so that the right conditions prevail at the predetermined points on the body during the robot movement. For example, because of the unavoidable response delays, switching commands must be issued before the robot reaches a desired color impact point, and similarly switching-off commands must already be issued if the robot is still in a place to be coated.
  • the delay information required for the program can be found without particular difficulty.
  • the delay information stored in the program no longer corresponds to the actual conditions if the response behavior changes over time, which for various reasons, e.g. Changes in friction or wear of the moving parts of the spraying device, replacement of the spraying device or of individual parts etc. are possible and often unavoidable.
  • the coating quality has deteriorated over time, after which the delay times had to be readjusted or programmed in tedious manual operation.
  • the paint supply lines of the spraying device which usually contain a feed pump which, when the spraying device is switched off, feeds into a return circuit bridging the pump, so that when the paint needle valve of the spraying device is opened, the required pressure is immediately available.
  • the feedback circuit contains a valve that opens automatically when the color needle valve closes and closes when the color needle valve opens. So far, a pressure relief valve has been used for this. So that no undesired overpressure or underpressure arises in the ink supply hoses, it would be desirable to switch the valve of the feedback circuit at precisely timed times by external signals to match the opening and closing of the ink needle valve. However, the set switching times of the feedback circuit would no longer correspond to the actual conditions when the response behavior of the spray device changes.
  • the invention has for its object to provide a method or a suitable device with which a uniformly good coating quality can be guaranteed even with changing temporal response behavior of a valve or other controlled part of the spraying device.
  • the time diagram shown in FIG. 1 applies to a system, for example for the automatic series coating of motor vehicle bodies using a programmed painting robot.
  • the spray device actuated by the robot should first be switched on and then switched off again on the basis of a switching command FN generated by the robot controller at time t0.
  • the switching command FN causes a separate, for example a microprocessor-containing timing unit to deliver the actual switch-on signal for the paint needle valve of the spraying device after a preset waiting time at the time t 1, as the curve FN 'shows. Due to the unavoidable response delay, the ink needle valve is only actually opened after a certain ink needle time T8, which is to be monitored and measured according to the method described here.
  • the ink needle time T8 from the ink needle valve at time t2 After the ink needle time T8 from the ink needle valve at time t2 generates a feedback signal in a manner to be described (see FIG. 2). After the paint flight time T6, the paint hits the body to be coated at the time t 3.
  • the total time between t0 and t3 is the switch-on time (lead time) T0 of the color needle valve provided as a process parameter in the robot program.
  • the switch-off time T1 of the ink needle valve which is also required as a process parameter, can be seen. It is composed of the time between the disappearance of the higher-level switch-on command FN at time t4 and the switching signal FN 'generated by the time control unit' at time t5, the switch-off delay time of the color needle valve, which is assumed here to be equal to the measured switch-on color needle time T8, and again Color flight time T6.
  • the coating of the body ends at time t6.
  • FIG. 1 also shows the switch-on times T2 and T4 and the switch-off times T3 and T5 of two throttle valves located in the paint supply system of the spraying device, which are also actuated by the timing control unit by switching signals D1 and D2.
  • These two throttle valves are located in feedback circuits, each of which bypasses a feed pump in parallel ink supply lines for different colors, and are intended to ensure constant pressure in the ink supply hoses before and after opening and closing the ink needle valve.
  • the on and off times of the throttle valves must be precisely matched to the switching times and delay times of the color needle valve. The switching times can be determined, for example, by appropriate test operation.
  • the throttle switching times are before the color needle switching times. In other cases, however, it may prove necessary, for example due to different valve constructions or line relationships, to switch the throttle valves to the paint needle valve.
  • a problem can arise due to automatic changes in the actual ink needle time T8, for example based on changes in friction or wear, over time. If the ink needle time T8 is shorter or longer than the value on which the robot is programmed and in the settings of the time control unit ZST, coating errors on the body which are no longer or less large result. In addition, pressure errors can also occur in the line system because the switching times of the throttle valves are no longer matched to the actual opening and closing times of the ink needle valve.
  • the system described here is based on a theoretically calculated maximum permissible ink needle time T7, the duration of which may not be exceeded by the measured time T8.
  • the duration of T8 is shorter than T7, and so that the ink needle valve is opened at exactly the right time t2, the time control unit switches on the ink needle valve by a time period corresponding to the difference dt later than would be the case based on the theoretical ink needle time T7.
  • this change can be compensated in the color control unit by preferably automatically adjusting the time period dt.
  • the measured ink needle time T8 increases over time so that it can no longer be compensated for by reducing dt, i.e. the time period dt approach zero or become negative and the ink needle time T8 would be equal to or greater than T7, then an alarm signal is generated by the time control unit and the ink needle valve is blocked while the throttle valves are opened. Before this happens, it is possible to first generate a warning signal as soon as the measured value of the ink needle time T8 approaches a critical limit.
  • the within the compensation by the time period dt possible switch-on times t1 should not lie in the example of earlier throttle switching times shown in FIG. 1 before the expiry of a period max (T2, T4) after the time t0, which is the maximum possible switch-on time T2 or T4 Corresponds to throttle valves.
  • the maximum possible time span max (T3, T5) of the switching times of the throttle valves is taken into account when selecting the times t4 and t5.
  • the compensation time period dt can directly follow the time of generation of the switching command FN by the program control, both when switching on and when switching off.
  • the possibly changing color needle time T8 and the time period dt correspondingly adjusted by the time control unit for compensation can be continuously monitored by the operating personnel with the aid of a screen which can be connected to the time control unit via an interface.
  • the required times can also be set and changed via this interface.
  • the compensation method described with reference to FIG. 1 with the time window formed by time T7 requires relatively little control effort.
  • FIG. 2 shows a part of a color needle valve, in which a sensor 1 is installed, with which the actual color needle time T8 (FIG. 1) can be measured in a partially simplified representation.
  • the ink needle 2 is fastened at its rear (right) end in a piston 4 which is axially displaceably mounted in a correspondingly dimensioned recess in the housing 3 of the ink needle valve.
  • An annular seal 5 is arranged between the piston 4 and the housing wall.
  • the front (left) end of the paint needle 2 interacts with a paint nozzle, not shown and opens or closes it depending on the axial needle position.
  • the ink needle can be pressurized with air on one (left) side of the piston 4, for example against the force of a compression spring, between the other side of the piston and the surface of a cover part 6 facing the piston Housing 3 can sit, pushed into the open position, as indicated by arrow 7.
  • Valve constructions of this type are known per se and are customary. Deviating from conventional constructions, however, the piston 4 slides with a central axial bore on, for example, a hollow cylindrical projection 8 of the cover part 6, in which the sensor 1 mentioned is inserted coaxially with the ink needle 2.
  • the sensor 1 is a proximity switch with a sensor surface 9 running transversely to the axis, which lies opposite the end surfaces 10 of the ink needle 2 that are parallel to it and delimit the bore of the piston 4.
  • the edge of the projection 8 facing the end face 10 can serve as a stop face for the end face 10 and lie at least approximately in the same plane as the sensor face 9.
  • the sensor 1 can be inserted into the projection 8 in an axially adjustable manner, for example it can be screwed in and replaced after the cover part 6 has been removed from the housing 3.
  • the sensor 1 When the ink needle 2 is moved into its corresponding (right) end position by compressed air to open the valve, the sensor 1 generates an electrical feedback signal due to the approach of the front surface 10 of the ink needle 2 to the sensor surface 9, which signal to the outside through openings in the cover part 6 guided connecting lines 11 of the sensor 1 is available.
  • the application of the piston 4 for actuating the paint needle valve is carried out in a manner known per se by opening a compressed air valve (not shown) under control of a switch-on signal according to FN 'in Fig. 1.
  • the delay time of the valve actuation to be measured with the aid of sensor 1, that is to say the Color needle time T8 is the time between the generation of this switch-on signal at the time t 1 and the feedback signal appearing at the time t 2 on the connecting lines 11.
  • Such a measurement of the actuation delay is possible not only with color needle valves, but also in the same or similar manner with other controlled elements of the coating system, in particular with valves of metering devices, compressed air systems, etc.
  • An improvement in the program control can be achieved if the different lead times for For example, coating parameters that can be changed at different speeds are taken into account.
  • the currently speak used paint quantity controller in a coating device for vehicle bodies quicker to a change command than the currently. used air volume controller. If the read control commands for the amount of paint and the amount of air were given to the relevant controllers at the same time, incorrect spray conditions could initially result because the correct air values for the set amount of paint could not be reached immediately. The same can apply to other parameters.
  • at least two different transfer signals can always be generated by the robot control system during the execution of the control program.
  • One signal which controls the setting of the more quickly changeable parameter (amount of paint) is sent to the parameter control system earlier than the other signal when the robot travels along the path of movement, and / or the parameter control system transmits the control command faster, i.e. earlier to the associated one (Air volume) controller.
  • the result is an essentially simultaneous adjustment or change of the coating parameters.
  • the characteristic of the control loops of the relevant parameters can be optimized by the various transfer signals.

Abstract

Bei der serienweisen Beschichtung z.B. von Kraftfahrzeugkarossen unter Verwendung eines vorprogrammierten Lackierroboters ergeben sich Probleme, wenn durch Änderungen des zeitlichen Ansprechverhaltens etwa von Ventilen od. dgl. deren Verzögerungszeiten nicht mehr mit den im Programm gespeicherten Informationen übereinstimmen. Deshalb wird bei der Ausführung des Programms die tatsächliche Verzögerungsdauer gemessen und mit den gespeicherten Daten verglichen. Bei unzulässigen Abweichungen können die vom Programm gesteuerten Betätigungszeiten entsprechend geändert und/oder Warnsignale erzeugt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung , mit der das Ver­fahren ausführbar ist.
  • Zum serienweisen Beschichten von Werkstücken wie z.B. der Rohkarossen von Kraftfahrzeugen können bekanntlich Lackier­roboter oder sonstige von einem Bearbeitungsprogramm ge­steuerte Sprühvorrichtungen verwendet werden, deren Programm einer Vielzahl von einzelnen Farbauftreffpunkten , die von dem Roboter während der Beschichtung angefahren werden, zugeordnete Steuerinformationen enthält. Hierzu gehören nicht nur die Bewegungssteuerdaten, sondern auch Informationen über die benötigte Farbmenge und im Falle mit Luft arbeitender Spritzpistolen auch über die benötigten Zerstäuberluft- und ggf. Lenkluftmengen. Außerdem werden Informationen über bestimmte Verzögerungszeiten gespeichert, mit denen Schalt­befehle des Programms zum Ein- und Ausschalten des Farbventils der Spritzpistole und deren Farbmengendosiereinrichtung aus­geführt werden sollen. Dadurch werden die unterschiedlichen Ansprechzeiten der Spritzpistole für das Öffnen und Schließen des Farbventils und für das Ein- und Ausschalten der Farb­mengendosierung berücksichtigt und die tatsächlichen Schalt­zeitpunkte so eingestellt, daß im Laufe der Roboterbewegung genau an den vorbestimmten Stellen der Karosse die richtigen Bedingungen herrschen. Beispielsweise müssen wegen der un­vermeidbaren Ansprechverzögerungen Schaltbefehle schon erteilt werden, bevor der Roboter einen gewünschten Farbauftreffpunkt erreicht , und ähnlich müssen Abschaltbefehle bereits erteilt werden, wenn sich der Roboter noch an einer zu beschichtenden Stelle befindet.
  • Bei gegebenem Ansprechverhalten der Sprühvorrichtung können die für das Programm benötigten Verzögerungsinformationen ohne besondere Schwierigkeiten gefunden werden. Die im Programm gespeicherten Verzögerungsinformationen stimmen aber dann nicht mehr mit den tatsächlichen Verhältnissen überein, wenn sich das Ansprechverhalten im Laufe der Zeit ändert, was aus verschiedenen Gründen wie z.B. Reibungsänderungen oder Ver­schleiß der sich bewegenden Teile der Sprühvorrichtung, Aus­wechseln der Sprühvorrichtung oder von Einzelteilen usw. möglich und häufig unvermeidbar ist. Aus diesen Gründen verschlechterte sich bisher die Beschichtungsqualität im Laufe der Zeit, worauf die Verzögerungszeiten in mühsamem Handbetrieb neu eingestellt bzw. programmiert werden mußten.
  • Aus ähnlichen Gründen können sich auch Probleme in den Farb­zufuhrleitungen der Sprühvorrichtung ergeben, die üblicher­weise eine Förderpumpe enthalten, welche bei abgeschalteter Sprühvorrichtung in einen die Pumpe überbrückenden Rückführungs­kreis fördert, damit beim Öffnen des Farbnadelventils der Sprühvorrichtung sofort der benötigte Druck zur Verfügung steht. Der Rückführungskreis enthält ein Ventil, das beim Schließen des Farbnadelventils selbsttätig geöffnet und beim Öffnen des Farbnadelventils geschlossen wird. Bisher wurde hierfür ein Überdruckventil verwendet. Damit kein unerwünschter Über- oder Unterdruck in den Farbzufuhrschläuchen entsteht, wäre es wünschenswert, das Ventil des Rückführungskreises zu genau auf das Öffnen und Schließen des Farbnadelventils ab­gestimmten Zeitpunkten durch äußere Signale zu schalten. Die eingestellten Schaltzeiten des Rückführungskreises würden aber bei Änderungen des Ansprechverhaltens der Sprühvorrichtung nicht mehr den tatsächlichen Bedingungen entsprechen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit denen auch bei sich änderndem zeitlichen Ansprechverhalten eines Ventils oder sonstigen gesteuerten Teils der Sprüh­vorrichtung eine gleichmäßig gute Beschichtungsqualität gewährleistet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst.
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 ein Zeitdiagramm mit den Schaltzeiten verschiedener Ventile des Sprühsystems; und
    • Fig. 2 ein Beispiel eines Farbnadelventils, dessen Be­tätigungsdauer gemessen werden kann.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Zeitdiagramm gilt für ein System beispielsweise zum selbsttätigen serienweisen Beschichten von Kraftfahrzeugkarossen unter Verwendung eines programmierten Lackierroboters. Die von dem Roboter betätigte Sprühvorrichtung soll aufgrund eines von der Robotersteuerung zur Zeit t₀ erzeugten Schaltbefehls FN zunächst ein- und später wieder ausgeschaltet werden. Der Schaltbefehl FN veranlaßt eine gesonderte, z.B. einen Mikroprozessor enthaltende Zeitsteuereinheit, nach einer voreingestellten Wartezeit zum Zeitpunkt t₁ das eigent­liche Einschaltsignal für das Farbnadelventil der Sprüh­vorrichtung zu liefern, wie die Kurve FN′ zeigt. Aufgrund der unvermeidbaren Ansprechverzögerung wird das Farb­nadelventil aber erst nach einer gewissen Farbnadelzeit T8 tatsächlich geöffent, die gemäß dem hier beschriebenen Verfahren überwacht und gemessen werden soll. Nach der Farbnadelzeit T8 wird vom Farbnadelventil zum Zeitpunkt t₂ in einer noch zu beschreibenden Weise (vgl. Fig. 2) ein Rückmeldesignal erzeugt. Nach der Farbflugzeit T6 trifft die Farbe zum Zeitpunkt t₃ auf der zu beschichtenden Karosse auf. Die Gesamtzeit zwischen t₀ und t₃ ist die im Roboterprogramm als Prozeßparameter vorgesehene Ein­schaltzeit (Vorhaltezeit) T0 des Farbnadelventils.
  • Ähnlich ist die ebenfalls als Prozeßparameter benötigte Ausschaltzeit T1 des Farbnadelventils erkennbar. Sie setzt sich zusammen aus der Zeit zwischen Verschwinden des übergeordneten Einschaltbefehls FN zum Zeitpunkt t₄ und des von der Zeitsteuereinheit erzeugten Schalt­signals FN′ zum Zeitpunkt t₅, der Abschaltverzögerungs­zeit des Farbnadelventils, die hier als gleich der ge­messenen Einschalt-Farbnadelzeit T8 angenommen wird, sowie wieder der Farbflugzeit T6. Zum Zeitpunkt t₆ endet also die Beschichtung der Karosse.
  • In Fig. 1 sind ferner die Einschaltzeiten T2 und T4 und die Ausschaltzeiten T3 bzw. T5 von zwei im Farbzufuhr­system der Sprühvorrichtung befindlichen Drosselventilen dargestellt, die ebenfalls von der Zeitsteuereinheit durch Schaltsignale D1 bzw. D2 betätigt werden. Diese beiden Drosselventile befinden sich in Rückführungskreisen, welche jeweils eine Förderpumpe in parallelen Farbzufuhr­leitungen für unterschiedliche Farben überbrücken, und sollen für stets gleichmäßigen Druck in den Farbzufuhr­schläuchen vor und nach dem Öffnen und Schließen des Farbnadelventils sorgen. Damit dieses Ziel erreicht wird, müssen die Ein- und Ausschaltzeiten der Drosselventile genau auf die Schaltzeitpunkte und Verzögerungszeiten des Farbnadelventils abgestimmt sein. Die Schaltzeitpunkte können beispielsweise durch entsprechenden Versuchsbetrieb ermittelt werden.
  • Die Drosselschaltzeiten liegen bei dem in Fig. 1 darge­stellten Beispiel vor den Farbnadelschaltzeiten. In anderen Fällen kann es sich aber z.B. aufgrund anderer Ventilkonstruktionen oder Leitungsverhältnisse als not­wendig erweisen, die Drosselventile zeitlich nach dem Farbnadelventil zu schalten.
  • Ein Problem kann sich durch selbsttätige, beispielsweise auf Reibungsänderungen oder Verschleiß beruhenden Ände­rungen der tatsächlichen Farbnadelzeit T8 im Laufe der Zeit ergeben. Wenn die Farbnadelzeit T8 kürzer oder länger ist als der beim Programmieren des Roboters und bei den Einstellungen der Zeitsteuereinheit ZST zugrunde­gelegte Wert, ergeben sich nicht mehr oder weniger große Beschichtungsfehler an der Karosse. Daneben können auch Druckfehler im Leitungssystem auftreten, weil die Schalt­zeiten der Drosselventile nicht mehr auf die tatsächli­chen Öffnungs- und Schließzeiten des Farbnadelventils abgestimmt sind.
  • Zur Lösung dieses Problems ist in dem hier beschriebenen System eine theoretisch errechnete maximal zulässige Farbnadelzeit T7 zugrundegelegt, deren Dauer von der gemessenen Zeit T8 nicht überschritten werden darf. Im Normalbetrieb ist die Dauer von T8 kürzer als T7, und damit das Farbnadelventil genau zum richtigen Zeitpunkt t₂ geöffnet wird, schaltet die Zeitsteuereinheit das Farbnadelventil um eine der Differenz entsprechende Zeit­spanne dt später ein, als es bei Zugrundelegung der theoretischen Farbnadelzeit T7 der Fall wäre.
  • Wenn nun durch Messung der tatsächlichen Farbnadelzeit T8 eine Änderung ihrer früher gemessenen Dauer festgestellt wird, kann diese Änderung in der Farbsteuereinheit durch vorzugsweise selbstttätiges Anpassen der Zeitspanne dt kompensiert werden.
  • Wenn sich die gemessene Farbnadelzeit T8 im Laufe der Zeit so vergrößert, daß sie nicht mehr durch Verringerung von dt kompensiert werden kann, d.h. die Zeitspanne dt gegen Null gehen oder negativ werden und die Farbnadel­zeit T8 gleich oder größer als T7 würde, dann wird von der Zeitsteuereinheit ein Alarmsignal erzeugt und unter gleichzeitiger Öffnung der Drosselventile das Farbnadel­ventil gesperrt. Bevor dies geschieht, besteht die Mög­lichkeit, zunächst ein Warnsignal zu erzeugen, sobald sich der gemessene Wert der Farbnadelzeit T8 einer kri­tischen Grenze nähert.
  • Es kann zweckmäßig sein, in der Steuereinheit die laufend gemessene Farbnadelzeit T8 nicht direkt mit dem gespeicherten Normalwert entsprechend der Zeit T7 zu vergleichen, sondern aus einer Mehrzahl jeweils letzter Messungen zunächst einen Mittelwert zu bilden. Erst wenn dieser Mittelwert die betreffende Grenze überschrei­tet, werden die Warn- bzw. Alarmsignale erzeugt.
  • Die im Rahmen der Kompensation durch die Zeitspanne dt möglichen Einschaltzeitpunkte t₁ sollen bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel früherer Drosselschaltzeiten nicht vor Ablauf einer Zeitspanne max(T2,T4) nach dem Zeitpunkt t₀ liegen, die der maximal möglichen Einschalt­zeit T2 bzw. T4 der Drosselventile entspricht. Beim Ab­schalten wird die maximal mögliche Zeitspanne max(T3,T5) der Abschaltzeiten der Drosselventile bei der Wahl der Zeitpunkte t₄ und t₅ berücksichtigt.
  • Bei dem ebenfalls möglichen Fall der Drosselventilbetäti­gung nach der Farbventilbetätigung kann sich die Kompen­sationszeitspanne dt dagegen unmittelbar an den Zeitpunkt der Erzeugung des Schaltbefehls FN durch die Programm­steuerung anschließen, und zwar sowohl beim Einschalten als auch beim Ausschalten.
  • Die sich ggf. ändernde Farbnadelzeit T8 und die von der Zeitsteuereinheit zur Kompensation entsprechend nachge­führte Zeitspanne dt können vom Bedienungspersonal laufend mit Hilfe eines Bildschirms überwacht werden, der über eine Schnittstelle an die Zeitsteuereinheit angeschlossen sein kann. Über diese Schnittstelle können auch die erforder­lichen Zeiten eingestellt und geändert werden.
  • Die anhand von Fig. 1 beschriebene Kompensationsmethode mit dem durch die Zeit T7 gebildeten Zeitfenster erfor­dert relativ wenig Steueraufwand. Es ist aber auch denkbar, aufgrund der ständigen Messung der tatsächlichen Ver­zögerungszeit des Farbnadelventils, deren Meldung an das Steuersystem und des Vergleiches mit einem gespeicherten Normalwert kontinuierlich oder stufenweise das gesamte Steuerprogramm an die gemessene Zeit anzupassen, d.h. insbesondere die programmgemäße Vorhaltezeit des Farb­nadelventils laufend zu ändern. In anderen Fällen kann es zweckmäßiger sein, lediglich die eingestellten Schalt­zeiten von Zeit zu Zeit zur Anpassung an den gemessenen Verzögerungswert von Hand zu ändern. Auch Kombinationen zwischen den erwähnten Möglichkeiten sind denkbar.
  • In Fig. 2 ist in teilweise vereinfachter Darstellung ein Teil eines Farbnadelventils dargestellt, in das ein Sensor 1 eingebaut ist, mit dem die tatsächliche Farb­nadelzeit T8 (Fig.1) gemessen werden kann. Darstellungs­gemäß ist die Farbnadel 2 an ihrem hinteren (rechten) Ende in einem Kolben 4 befestigt, der axial in einer ent­sprechend bemessenen Ausnehmung des Gehäuses 3 des Farb­nadelventils verschiebbar gelagert ist. Zwischen dem Kolben 4 und der Gehäusewand ist eine ringförmige Dichtung 5 angeordnet. Das vordere (linke) Ende der Farbnadel 2 wirkt mit einer nicht dargestellten Farbdüse zusammen und öffnet oder schließt diese je nach der axialen Nadelstellung. Aus der dargestellten Ruheposition, in der das Ventil geschlossen ist, kann die Farbnadel durch Beaufschlagung der einen (linken) Seite des Kolben 4 mit Druckluft z.B. gegen die Kraft einer Druckfeder, die zwischen der anderen Kolbenseite und der dem Kolben zugewandten Fläche eines Deckelteils 6 des Gehäuses 3 sitzen kann, in die Öffnungsposition geschoben werden, wie durch den Pfeil 7 angedeutet ist.
  • Derartige Ventilkonstruktionen sind an sich bekannt und üblich. Abweichend von konventionellen Konstruktionen gleitet jedoch der Kolben 4 mit einer zentralen axialen Bohrung auf einem beispielsweise hohlzylindrischen Vor­sprung 8 des Deckelteils 6, in den achsgleich mit der Farbnadel 2 der erwähnte Sensor 1 eingesetzt ist. Der Sensor 1 ist ein Annäherungsschalter mit einer quer zur Achse verlaufenden Sensorfläche 9, die der zu ihr parallelen, die Bohrung des Kolbens 4 begrenzenden Stirnflächen 10 der Farbnadel 2 gegenüberliegt. Der der Stirnfläche 10 zugewandte Rand des Vorsprungs 8 kann als Anschlagfläche für die Stirnfläche 10 dienen und wenigstens annähernd in derselben Ebene liegen wie die Sensorfläche 9.
  • Der Sensor 1 kann axial justierbar in den Vorsprung 8 eingesetzt , z.B. eingeschraubt sein und nach Abnahme des Deckelteils 6 vom Gehäuse 3 ausgewechselt werden. Wenn die Farbnadel 2 durch Druckluft in ihre entsprechende (rechte) Endstellung zum Öffnen des Ventils bewegt wird, erzeugt der Sensor 1 aufgrund der Annäherung der Stirn­fläche 10 der Farbnadel 2 an die Sensorfläche 9 ein elektrisches Rückmeldesignal, das an durch Öffnungen des Deckelteils 6 nach außen geführten Anschlußleitungen 11 des Sensors 1 zur Verfügung steht.
  • Die Beaufschlagung des Kolbens 4 zur Betätigung des Farbnadelventils erfolgt in ebenfalls an sich bekannter Weise durch Öffnung eines (nicht dargestellten) Druck­luftventils unter Steuerung eines Einschaltsignals gemäß FN′ in Fig. 1. Die mit Hilfe des Sensors 1 zu messende Verzögerungsdauer der Ventilbetätigung , also die Farb­nadelzeit T8 ist die Zeitdauer zwischen der Erzeugung dieses Einschaltsignals zur Zeit t₁ und dem zur Zeit t₂ an den Anschlußleitungen 11 erscheinenden Rückmeldesignal.
  • Eine derartige Messung der Betätigungsverzögerung ist nicht nur bei Farbnadelventilen möglich, sondern in glei­cher oder ähnlicher Weise auch bei anderen gesteuerten Elementen des Beschichtungssystems , insbesondere bei Ventilen von Dosiereinrichtungen, Druckluftsystemen usw.
  • Anhand von Fig.1 wurde nur die zeitlich genau auf das Ein- und Ausschalten von Drosselventilen des Farbzufuhrsystems oder dessen Farbmengendosiereinrichtung abgestimmte Betä­tigung des Farbnadelventils erläutert. In einem programm­gesteuerten Beschichtungssystem , für das die Erfindung bestimmt ist, kann es aber auch auf die zeitrichtige Steuerung anderer Elemente in Abhängigkeit voneinander ankommen. Beispielsweise gibt es Zerstäuber, bei denen während des Absprühens der Farbe kontinuierlich entsprechend der Farb­menge bemessene Steuerluft und ggf. sonstige Steuerpara­meter benötigt werden. Beim Ablauf des Programms werden die gelesenen Steuerbefehle zum Einstellen der Farbmenge und der Luftmenge usw. vom Robotersteuersystem an ein Parametersteuersystem abgegeben, das seinerseits die Regler oder Einstellglieder für die betreffenden Parameter steuert. Eine Verbesserung der Programmsteuerung läßt sich erreichen, wenn man hierbei die unterschiedlichen Vorhaltzeiten für z.B. durch Ventile unterschiedlich schnell änderbaren Beschichtungsparameter berücksichtigt. Insbesondere sprechen die z.Zt. verwendeten Farbmengenregler bei einer Beschichtungsvorrichtung für Fahrzeugkarossen schneller auf einen Änderungsbefehl an als die z.Zt. verwendeten Luftmengenregler. Würde man die gelesenen Steuerbefehle für Farbmenge und Luftmenge gleichzeitig an die betreffen­den Regler abgeben, könnten sich zunächst falsche Sprüh­bedingungen ergeben, weil für die eingestellte Farbmenge noch nicht sofort die richtigen Luftwerte erreicht werden. Entsprechendes kann für andere Parameter gelten. Aus diesem Grund können erfindungsgemäß beim Ablauf des Steuer­programms vom Robotersteuersystem stets mindestens zwei verschiedene Übergabesignale erzeugt werden. Das eine Signal, das die Einstellung des schneller änderbaren Parameters (Farbmenge) steuert, wird beim Durchfahren der Bewegungsbahn des Roboters zeitlich früher an das Parameter­steuersystem abgegeben als das andere Signal, und/oder das Parametersteuersystem übergibt den Steuerbefehl schneller, d.h. zeitlich früher an den zugehörigen (Luftmengen-)Regler. Das Ergebnis ist dann eine im wesentlichen gleichzeitige Einstellung oder Änderung der Beschichtungsparameter. Durch die verschiedenen Übergabesignale kann die Charakteristik der Regelkreise der betreffenden Parameter optimiert werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum selbsttätigen serienweisen Beschichten von Werkstücken unter Verwendung einer von einem gespeicherten Bearbeitungsprogramm gesteuerten Sprühvorrichtung insbesondere eines Lackierroboters,
wobei während der Ausführung des Programms Schaltsignale zum Steuern der Sprühvorrichtung, insbesondere zum Ein- und Aus­schalten eines Farbventils und/oder einer Farbmengendosierein­richtung, zu vorbestimmten Zeitpunkten erzeugt werden, die dem Programm zugeordneten Vorhalte- oder Verzögerungszeitinforma­tionen entsprechen, welche die Relativbewegungen zwischen Sprüh­vorrichtung und Werkstück und das mechanische Ansprechverhalten der Sprühvorrichtung berücksichtigen,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Ausführung des Bearbeitungsprogramms die tatsächliche Verzögerungsdauer zwischen dem Schaltsignal und dem Ansprechen des gesteuerten Elementes der Sprühvorrichtung gemessen wird,
daß der gemessene Verzögerungswert selbsttätig mit einem ge­speicherten Normalwert verglichen wird, der den Zeitinformatio­nen des Programms entspricht,
und daß bei einer unzulässigen Abweichung der gemessenen Ver­zögerungsdauer von dem gespeicherten Normalwert ein Alarmsignal erzeugt wird und/oder die vom Programm gesteuerten Zeiten so geändert werden, daß sie den gemessenen Verzögerungswert be­rücksichtigen.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt (t₁) der Erzeugung des Schaltsignals (FN′) von einer Zeitsteuereinheit selbsttätig zur Kompensation von Änderungen des laufend gemessenen Ver­zögerungswertes (T8) in entsprechendem Maße kontinuier­lich oder stufenweise vorverlegt bzw. verzögert wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn die Abweichung eine vorbestimmte Grenze (Fenster) über­schreitet.
4) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsdauer zwischen dem Schaltsignal und einem Signal gemessen wird, das er­zeugt wird, wenn ein sich bewegendes Element der Sprüh­vorrichtung eine vorbestimmte Stellung erreicht.
5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Stellung die Öffnungsstellung eines Ventils ist.
6) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial der Sprühvorrichtung über eine Leitung mit einer Förderpumpe zugeführt wird, die durch einen ein Drosselventil ent­haltenden Rückführungskreis überbrückt ist,
daß das Drosselventil durch zu vorbestimmten Vorhalt- oder Verzögerungszeitspannen vor bzw. nach dem Schaltsignal (FN′) der Sprühvorrichtung erzeugte Signale (D1,D2) betätigt wird,
und daß diese Zeitspannen bei Änderungen der Verzögerungs­dauer der Sprühvorrichtung entsprechend geändert werden.
7) Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Ausführung des Programms mindestens zwei verschie­dene Übergabesteuersignale für schneller bzw. langsamer änderbare Beschichtungsparameter erzeugt werden, und daß das die Einstellung der Parameter steuernde System aus dem Programm gelesene Steuerbefehle zum Einstellen der langsamer änderbaren Parameter zeitlich früher empfängt und/­oder schneller an ein zugehöriges Einstellglied übergibt als die anderen Steuerbefehle , so daß die Wirkung der unter­schiedlichen Beschichtungsparameter zeitlich zusammenfällt.
8) Sprühvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
mit einem Ventil,das ein durch eine insbesondere pneumatische Steuereinrichtung zwischen zwei Endstellungen, in denen das Ventil offen bzw. geschlossen ist, bewegbares Ventilglied enthält,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil einen Sensor (1) enthält, der ein Signal erzeugt, wenn das Ventilglied (2) eine Endstellung erreicht.
9) Sprühvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Sensor (1) ein elektrischer Annäherungs­schalter ist, dessen Sensorende einer Stirnfläche (10) am Ende des Ventilgliedes (2) zugewandt ist.
10) Sprühvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Sensorfläche (9) des Annäherungsschalters wenigstens annähernd in der Ebene einer Anschlagfläche für das rückwärtige Ende des Ventilgliedes (2) liegt.
11) Sprühvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) axial justierbar und aus­wechselbar in das Ventilgehäuse (3,6) eingebaut ist.
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