Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung zur Be ^¬ schichtung von Bauteilen mit einem Beschichtungsmittel, ins ^¬ besondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebautei- len.

Zur Serienlackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden als Applikationsgerät üblicherweise Rotationszerstäu ^¬ ber eingesetzt, die jedoch den Nachteil eines beschränkten Auftragswirkungsgrades haben, d.h. nur ein Teil des appli ^¬ zierten Lacks lagert sich auf den zu beschichtenden Bauteilen ab, während der Rest des applizierten Lacks als sogenannter Overspray entsorgt werden muss. Eine neuere Entwicklungslinie sieht dagegen als Applikations ^¬ gerät sogenannte Druckköpfe vor, wie sie beispielsweise aus DE 10 2013 002 412 AI, US 9,108,424 B2 und DE 10 2010 019 612 AI bekannt sind. Derartige Druckköpfe geben im Gegensatz zu den bekannten Rotationszerstäubern keinen Sprühnebel des zu applizierenden Lacks ab, sondern einen räumlich eng begrenz ^¬ ten Lackstrahl, der sich nahezu vollständig auf dem zu la ^¬ ckierenden Bauteil niederschlägt, so dass nahezu kein Over ^¬ spray entsteht. Bei der Beschichtung einer begrenzten Fläche (z.B. ein Dekor) auf einer Bauteiloberfläche mittels eines solchen Druckkopfs muss der Lackstrahl jedoch zeitlich und räumlich sehr genau gesteuert werden, damit die Grenzen der zu beschichtenden Fläche eingehalten werden, ohne dass es beim Lackieren zu ei- nem Überschreiten oder einem Unterschreiten der Grenze der zu beschichtenden Fläche kommt. Um kostengünstig und wettbe ^¬ werbsfähig produzieren zu können bzw. um hohe Flächenleistun ^¬ gen zu erzielen, müssen die Applikatoren mit dem Roboter schnell bewegt werden, z.B. mit einer Ziehgeschwindigkeit im Bereich von 0,5m/s bis 0,75m/s. Die Kombination aus exakten Ein- und Ausschaltpositionen der Applikatoren oder deren ein ^¬ zelnen Ventile sowie der hohen Lackiergeschwindigkeit ergibt die Notwendigkeit von sehr kurzen Reaktionszeiten bzw. Steue- rungsimpulsen (z.B. 1ms, 500ps, 100ps, lOps) , die üblicher ^¬ weise mit den Robotersteuerungen nicht möglich sind. Hierzu müssen Druckkopfventile in dem Druckkopf zeitlich sehr genau ein- bzw. ausgeschaltet werden, um den Lackierstrahl entspre ^¬ chend einzuschalten bzw. auszuschalten. Dies ist jedoch mit den üblichen Robotersteuerungen nicht möglich, da diese Robo ^¬ tersteuerungen mit einer bestimmten Zykluszeit getaktet ar ^¬ beiten, wobei die Zykluszeit der Robotersteuerung zu lang ist, um die erforderliche zeitliche Genauigkeit bei der Steu ^¬ erung der Druckkopfventile zu erreichen.

Aus EP 2 196 267 A2 ist eine Beschichtungsanlage bekannt, wo ^¬ bei ein Beschichtungsroboter einen Druckkopf über die zu be ^¬ schichtenden Bauteile bewegt. Der Beschichtungsroboter wird hierbei von einer Robotersteuerung angesteuert. Zusätzlich zu der Robotersteuerung ist eine separate Steuereinheit vorgese ^¬ hen, welche eine Dosiereinheit steuert und den gewünschten Lackstrom einstellt. Eine separate Druckkopfsteuerung ist aus dieser Veröffentlichung nicht bekannt. Ferner ist zum allgemeinen technischen Hintergrund der Erfin ^¬ dung hinzuweisen auf DE 10 2010 004 496 AI und DE 10 2014 013 158 AI. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu lösen.

Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Beschichtungs- einrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die Druckkopf entile in dem Druckkopf nicht durch die Roboter ^¬ steuerung anzusteuern, die den Beschichtungsroboter steuert. Stattdessen sieht die Erfindung vielmehr eine separate Druck ^¬ kopfSteuerung vor, welche die Druckkopfventile in dem Druck ^¬ kopf steuert und hinreichend schnell arbeitet, um die erfor ^¬ derliche zeitliche und räumliche Genauigkeit bei der Steue ^¬ rung der abgegebenen Lackstrahlen zu erreichen. Eine Kommuni- kation mit der Robotersteuerung sollte vorhanden sein, um die Druckkopfsteuerung entsprechend zu beauftragen.

Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung dient zur Be- schichtung von Bauteilen, wie beispielsweise Kraftfahrzeugka- rosseriebauteilen . Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Typs der zu beschichtenden Bauteile nicht auf Kraftfahrzeug- karosseriebauteile beschränkt. Vielmehr kann es sich bei den zu beschichtenden Bauteilen auch um andere Bauteile handeln. Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Beschichtungseinrichtung vorzugsweise zur Lackierung von Bauteilen mit einem Lack aus ^¬ gelegt ist, d.h. bei dem zu applizierenden Beschichtungsmit- tel handelt es sich vorzugsweise um einen Lack, wie bei ^¬ spielsweise einen lösemittelbasierten Lack, einen Wasserlack, einen farbgebenden Basislack oder einen Klarlack, um nur ei ^¬ nige Beispiele zu nennen. Die Erfindung ist jedoch hinsicht ^¬ lich des Typs des zu applizierenden Beschichtungsmittels nicht auf Lacke beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Typen von Beschichtungsmitteln realisierbar, wie bei- spielsweise mit Klebern, Dämmstoffen, DichtStoffen, Primern, etc., um nur einige Beispiele zu nennen.

Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung weist als Ap- plikationsgerät einen Druckkopf mit mindestens einer Düse auf, um einen Beschichtungsmittelstrahl auf das zu beschich ^¬ tende Bauteil abzugeben, wobei die Beschichtungsmittelabgabe durch die Düse mittels eines Druckkopf entils gesteuert wird. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Druck ^¬ kopfs ist zunächst allgemein zu verstehen und dient lediglich zur Abgrenzung von herkömmlichen Zerstäubern (z.B. Rotations ^¬ zerstäuber) , die keinen räumlich eng begrenzten Beschich ^¬ tungsmittelstrahl abgeben, sondern einen Sprühnebel des Be- schichtungsmittels. Vorzugsweise handelt es sich bei dem

Druckkopf jedoch um einen Druckkopf, wie er beispielsweise in DE 10 2013 002 412 AI, US 9,108,424 B2 und DE 10 2010 019 612 AI beschrieben ist. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Beschichtungseinrich ^¬ tung einen mehrachsigen Beschichtungsroboter, der den Druck ^¬ kopf über die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils führt. Der Beschichtungsroboter weist vorzugsweise eine seri ^¬ elle Roboterkinematik mit mindestens sechs oder sieben beweg- liehen Roboterachsen und einer Roboterhandachse auf, um den

Druckkopf hochbeweglich über die Bauteiloberfläche zu führen. Derartige Beschichtungsroboter sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und müssen deshalb nicht näher beschrieben werden .

Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Beschichtungsein ^¬ richtung im Einklang mit dem Stand der Technik eine Roboter ^¬ steuerung auf, die den Beschichtungsroboter ansteuert. Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung zeichnet sich nun gegenüber dem Stand der Technik - wie bereits vorstehend kurz erwähnt wurde - durch eine separate Druckkopfsteuerung aus, die von der Robotersteuerung getrennt ist und das min ^¬ destens eine Druckkopfventil ansteuert, wobei die Druck ^¬ kopfSteuerung hinreichend schnell arbeitet, um die erforder ^¬ liche zeitliche und räumliche Genauigkeit bei der Steuerung der Beschichtungsmittelabgabe zu erreichen.

Es wurde bereits eingangs kurz erwähnt, dass die Robotersteu erung den Beschichtungsroboter in der Regel mit einer be ^¬ stimmten ersten Zykluszeit getaktet ansteuert, wobei diese erste Zykluszeit zu lang ist, um bei der Ansteuerung des Druckkopfventils die gewünschte zeitliche und räumliche Ge ^¬ nauigkeit der Beschichtungsmittelabgabe zu erreichen. Die er findungsgemäße Druckkopfsteuerung arbeitet vorzugsweise ge ^¬ taktet mit einer bestimmten zweiten Zykluszeit, wobei diese zweite Zykluszeit der Druckkopfsteuerung kürzer ist als die erste Zykluszeit der Robotersteuerung, damit die Druck ^¬ kopfSteuerung bei der Ansteuerung des Druckkopfventils die erforderliche zeitliche und räumliche Genauigkeit der Steue ^¬ rung der Beschichtungsmittelabgabe erreichen kann.

Bei einer Verfahrgeschwindigkeit des Druckkopfes ist die Po ^¬ sition des Druckkopfes nur quantisiert in Einheiten der Robo tersteuerungstaktrate bekannt. Bei einer Verfahrgeschwindig ^¬ keit v=750 mm/ s und einer Robotersteuerungstaktrate von 4ms beträgt diese Positionsquantelung 3 mm. Für eine genauere Po sitionierung (< 1mm, < 0.1 mm) des An- bzw. Abschaltpunkts des Beschichtungsmittels auf dem Substrat, z.B. exakt an der Kante des Substrats, reicht dies nicht aus. Die zweite Zykluszeit der DruckkopfStellung beträgt deshalb vorzugsweise höchstens 100ms, 50ms, 20ms, 10ms, 5ms, 1ms oder sogar höchstens 100ps. Die Druckkopfsteuerung ist vorzugsweise eingangsseitig mit der Robotersteuerung verbunden und erhält von der Roboter ^¬ steuerung mit der Taktrate der Robotersteuerung die aktuelle räumliche Position die aktuelle räumliche Position und/oder die aktuelle Geschwindigkeit und/oder die aktuelle räumliche Ausrichtung des Druckkopfs und/oder des Beschichtungsobjekts als Eingangsinformation, damit die Druckkopfsteuerung diese Information bei der Steuerung des Druckkopfventils berück ^¬ sichtigen kann. Die Druckkopfsteuerung interpoliert bzw. extrapoliert (z.B. linear, mit Splines, kubisch) diese Positionen auf ihre ei ^¬ genen Zeitschritte, sodass sie eine höhere Positionsauflösung erhält. Dadurch kann der An- bzw. Abschaltpunkt des Beschich- tungsmittelstroms bzw. Beschichtungsmitteltropfens genau ge- setzt werden.

Die Druckkopfsteuerung kann beispielsweise auch als unabhän ^¬ gig arbeitendes Modul in die Roboter-Steuerung integriert sein .

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die erfindungsgemäße Be- schichtungseinrichtung vorzugsweise einen Farbwechsler ent ^¬ hält, der eines von mehreren Beschichtungsmitteln auswählt und das ausgewählte Beschichtungsmittel an den Druckkopf wei- terleitet.

Darüber hinaus enthält die erfindungsgemäße Beschichtungsein- richtung vorzugsweise eine Dosierpumpe, die das zu applizie- rende Beschichtungsmittel dosiert und zu dem Druckkopf för ^¬ dert .

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung steuert die Druckkopfsteuerung nicht nur das mindestens eine Druck ^¬ kopfventil des Druckkopfs an, sondern vorzugsweise auch den Farbwechsler und/oder die Dosierpumpe.

Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die Druckkopfsteue ^¬ rung den von dem Druckkopf applizierten Beschichtungsmittel- strahl hochdynamisch und zeitlich genau gesteuert einschalten und ausschalten kann, um auf der Bauteiloberfläche Beschich- tungsmuster mit einer sehr genauen Ortsauflösung erreichen zu können. Dies ist beispielsweise wichtig, wenn eine zu be ^¬ schichtende Fläche eine scharfe Kante aufweist, die bei der Beschichtung exakt eingehalten werden muss. Die Druck ^¬ kopfSteuerung arbeitet deshalb vorzugsweise so schnell und genau, dass der Beschichtungsmittelstrahl auf der Bauteil ^¬ oberfläche eine genaue Ortsauflösung von weniger als ±2mm, ±lmm, ±0,5mm oder sogar weniger als ±0,lmm erreicht.

Zur Erreichung einer so genauen Beschichtung ist vorzugsweise eine Vermessungseinrichtung vorgesehen, welche die räumliche Position und/oder Ausrichtung des zu beschichtenden Bauteils vermisst und die ermittelte Position und/oder Ausrichtung an die Druckkopfsteuerung übermittelt, damit die Druckkopfsteue ^¬ rung dies bei der Steuerung der Druckkopfventile berücksich ^¬ tigen kann. Die Vermessungseinrichtung kann hierbei wahlweise direkt mit der Druckkopfsteuerung oder mittelbar über die Ro ^¬ botersteuerung mit der Druckkopfsteuerung verbunden sein. Entscheidend ist im Rahmen der Erfindung lediglich, dass die ermittelte Position bzw. Ausrichtung des zu beschichtenden Bauteils bei der Steuerung der Druckkopfventile berücksich ^¬ tigt werden kann. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vermessungseinrichtung eine Kamera auf, die ein Bild des zu beschichtenden Bauteils aufnimmt, wobei dieses Bild von einer Bildauswertungseinheit ausgewertet wird, die daraus die räumliche Position bzw. Ausrichtung des zu beschichtenden Bauteils ermittelt. Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, dass mehrere Kameras an verschiedenen Positionen angeordnet sind, um die Genauigkeit der Positionsbestimmung zu erhöhen.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Vermessungseinrichtung die räumliche Position und/oder Aus ^¬ richtung des zu beschichtenden Bauteils mit einer sehr hohen Genauigkeit und einer entsprechend geringen Positionstoleranz ermitteln, wobei die Positionstoleranz vorzugsweise kleiner ist als ±2mm, ±lmm, ±0,5mm, ±0,25mm oder sogar kleiner als ±0 , 1mm. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Beschichtungseinrichtung neben der Druckkopfsteuerung und der Robotersteuerung eine zusätzliche Dosierungssteuerung auf, um die bereits vorstehend erwähnten Dosiereinrichtung (z.B. Dosierzylinder, Dosierpumpe, etc.), welche das Be- schichtungsmittel dosiert und zu dem Druckkopf fördert.

Die Dosierungssteuerung ist vorzugsweise mit der Druck ^¬ kopfSteuerung verbunden, um die Steuerung der Dosierpumpe mit der Steuerung der Druckkopfventile des Druckkopfs zu synchro- nisieren. Falls beispielsweise plötzlich zahlreiche Druck ^¬ kopfventile geöffnet werden, so steigt der Beschichtungsmit- telverbrauch plötzlich an, so dass dann auch die Dosierpumpe mit einer höheren Leistung betrieben werden sollte. Darüber hinaus ist die Dosierungssteuerung vorzugsweise auch mit der Robotersteuerung verbunden, um die Steuerung der Do ^¬ sierpumpe mit der Steuerung des Beschichtungsroboters zu syn ^¬ chronisieren. Falls die Robotersteuerung den Beschichtungsro- boter beispielsweise so ansteuert, dass der Druckkopf mit ei ^¬ ner hohen Ziehgeschwindigkeit über die Bauteiloberfläche be ^¬ wegt wird, so muss in der Regel auch eine große Beschich- tungsmenge von der Dosierpumpe gefördert werden, so dass eine Synchronisierung der Robotersteuerung einerseits und der Do- siersteuerung andererseits vorteilhaft ist.

Es wurde bereits mehrfach erwähnt, dass die Erfindung eine hochdynamische und genaue Steuerung der Druckkopfventile er ^¬ möglicht, indem eine separate Druckkopfsteuerung vorgesehen ist, die hinreichend schnell arbeitet. Dies macht jedoch nur dann Sinn, wenn die Druckkopfventile selbst hinreichend schnell arbeiten. Die Druckkopfventile haben deshalb bei der Erfindung vorzugsweise eine sehr kurze Umschaltdauer von höchstens 100ms, 50ms, 20ms, 5ms, 1ms oder sogar höchstens 100ps. Eine sehr gute Reproduzierbarkeit bzw. Wiederholgenau ^¬ igkeit der Schaltzeiten aller Ventile ist noch wichtiger, um diese ggf. einzeln zu korrigieren.

Ferner ist zu erwähnen, dass die erfindungsgemäße Beschich- tungseinrichtung eine erste Datenschnittstelle aufweisen kann, um mit einer Produktionsplanung zu kommunizieren, was jedoch an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und des ^¬ halb nicht näher beschrieben werden muss. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Beschichtungsein- richtung eine zweite Datenschnittstelle aufweisen, um eine Steuerdatei aufzunehmen, wobei die Steuerdatei beispielsweise eine Grafik vorgeben kann, die von der Beschichtungseinrich- tung auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden soll. Diese zweite Datenschnittstelle kann beispielsweise mittels eines USB-Stick-Lesers (USB: Universal S_erial Bus) oder mittels ei ^¬ nes Speicherkarten-Lesers realisiert werden, um nur einige Beispiele zu nennen.

Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass eine Lackierstatistik geführt wird. Ferner kann im Rah ^¬ men der Erfindung auch eine Lackbedarfsmengenberechnung er ^¬ folgen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit einer Kommuni- kation mit einem grafischen Visualisierungsrechner. Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit der Kommuni ^¬ kation mit einer Sicherheitssteuerung. Hierbei kann eine La ^¬ ckierfreigabe durch eine übergeordnete Steuerung erfolgen, die auch prüft, ob eine Zuluftanlage in Betrieb ist und keine sicherheitsrelevanten Störungen vorliegen. Darüber hinaus kann die Lackierfreigabe auch durch die Druckkopfsteuerung erfolgen, wenn diese feststellt, dass der Farbdruck in Ord ^¬ nung ist, die Dosierpumpe arbeitet, der Beschichtungsroboter in seiner Ausgangsposition ist, die optische Vermessung be- reit ist, das Fahrzeug vermessen wurde und eine Positionskor ^¬ rektur erfolgt ist.

Ferner ist zu erwähnen, dass der Druckkopf vorzugsweise einen eng begrenzten Beschichtungsmittelstrahl abgibt im Gegensatz zu einem Sprühnebel, wie es bei herkömmlichen Zerstäubern (z.B. Rotationszerstäuber) der Fall ist.

In einer Variante der Erfindung gibt der Druckkopf einen Tröpfchenstrahl ab, der aus zahlreichen Tröpfchen besteht, die in Längsrichtung des Tröpfchenstrahls voneinander ge ^¬ trennt sind, im Gegensatz zu einem in Strahllängsrichtung zu ^¬ sammenhängenden Beschichtungsmittelstrahl . In einer anderen Variante der Erfindung gibt der Druckkopf dagegen einen in Strahllängsrichtung zusammenhängenden Be- schichtungsmittelstrahl ab, im Gegensatz zu einem Tröpfchen ^¬ strahl .

Diese beiden Varianten (Tröpfchenstrahl und zusammenhängender Beschichtungsmittelstrahl ) können im Rahmen der Erfindung auch kombiniert werden. So kann der Druckkopf beispielsweise abwechselnd einen Tröpfchenstrahl und einen zusammenhängenden Beschichtungsmittelstrahl abgeben. Weiterhin besteht im Rah ^¬ men der Erfindung die Möglichkeit, dass ein Teil der Düsen des Druckkopfs einen Tröpfchenstrahl abgibt, während gleich ^¬ zeitig ein anderer Teil der Düsen desselben Druckkopfs einen in Strahllängsrichtung zusammenhängenden Beschichtungsmittel- strahl abgibt.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Beschichtungsmitteldruck vorzugsweise mit einer relativ geringen Schwankungsbreite von maximal ±500mbar, ±200mbar, ±100mbar oder sogar ±50mbar kon- trolliert wird.

Vorteilhaft an der Verwendung eines Druckkopfs als Applikati ^¬ onsgerät ist der hohe Auftragswirkungsgrad, der vorzugsweise größer ist als 80%, 90%, 95% oder sogar 99%, so dass der Druckkopf im Wesentlichen Overspray-frei arbeitet.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Druckkopf vorzugsweise eine ausreichend hohe Flächenbeschichtungsleistung aufweist, um Kraftfahrzeugkarosseriebauteile effizient lackieren zu können. Der Druckkopf weist deshalb vorzugsweise eine Flä ^¬ chenbeschichtungsleistung von mindestens 0,5m ² /min, lm ² /min, 2m ² /min oder sogar 3m ² /min auf. Ferner ist zu erwähnen, dass der Volumenstrom des applizier ^¬ ten Beschichtungsmittels und damit die Austrittsgeschwindig ^¬ keit des Beschichtungsmittels vorzugsweise so eingestellt wird, dass das Beschichtungsmittel nach dem Auftreffen auf das Bauteil nicht von dem Bauteil abprallt oder bei einem Lackauftrag nass-in-nass ( "wet-on-wet " ) die untere Lack ^¬ schicht nicht durchdringt oder zur Seite schiebt bzw. ver ^¬ drängt . Die Austrittsgeschwindigkeit des Beschichtungsmittels aus dem Druckkopf kann deshalb beispielsweise im Bereich von 5m/s bis 30m/s liegen, wobei beliebige Zwischenintervalle möglich sind . Der Applikationsabstand (d.h. der Abstand zwischen Düse und Bauteiloberfläche) liegt dagegen vorzugsweise im Bereich von 4mm bis 200mm.

Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass das Druckkopfventil vor- zugsweise einen elektrisch ansteuerbaren Aktor aufweist, bei ^¬ spielsweise einen Magnetaktor oder einen Piezoaktor, um das gewünschte schnelle Ansprechen zu ermöglichen.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusam ^¬ men mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lackieranlage,

Figur 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Problems und der erfindungsgemäßen Lösung, Figur 3 eine schematische Darstellung eines Druckkopfs, der entlang einer programmierten Bewegungsbahn über die Bauteiloberfläche bewegt wird,

Figur 4 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Problems des verzögerten Ansprechens der

Druckkopf entile, sowie

Figur 5 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung

Interpolation der Positionen in der Druck köpfSteuerung aus den Positionen in der Roboter

Steuerung . Figur 1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Darstel ^¬ lung einer erfindungsgemäßen Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen 1 mit einem Lack.

Die Kraftfahrzeugkarosseriebauteile 1 werden hierbei in her- kömmlicher Weise von einem Förderer entlang einer Lackier ^¬ straße durch die Lackieranlage gefördert, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. Die Lackierung erfolgt hierbei durch einen mehrachsigen La ^¬ ckierroboter 2 mit einer seriellen Roboterkinematik und meh ^¬ reren Roboterarmen und einer hochbeweglichen Roboterhandach ^¬ se, die als Applikationsgerät einen Druckkopf 3 führt. Der Druckkopf 3 gibt dann Beschichtungsmittelstrahlen 4 auf die Oberfläche des Kraftfahrzeugkarosseriebauteils 1 ab, wie schematisch dargestellt ist.

Hierbei ist zu erwähnen, dass der Lackierroboter 2 in einer Lackierkabine angeordnet ist, die typischerweise beiderseits der Lackierstraße mehrere derartige Lackierroboter 2 enthält, wobei zur Vereinfachung nur ein einziger Lackierroboter 2 dargestellt ist. Der Lackierroboter 2 kann in herkömmlicher Weise von einer Robotersteuerung 5 gesteuert werden, wobei die Robotersteue ^¬ rung 5 mit einer bestimmten Zykluszeit getaktet arbeitet und deshalb entsprechend der Zykluszeit nur eine Positionierung mit einer beschränkten Ortsauflösung ermöglicht. Die auf die- se Weise erreichbare Ortsauflösung ist jedoch nicht hinrei ^¬ chend genau, um mit dem Druckkopf 3 örtlich genau auf der Bauteiloberfläche zu lackieren.

Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung weist deshalb zusätzlich eine Kamera 6 auf, die ein Bild des Kraftfahrzeug- karosseriebauteils 1 und des Lackierroboters 2 aufnimmt, um eine genaue Relativpositionierung des Lackierroboters 2 mit dem Druckkopf 3 relativ zu dem Kraftfahrzeugkarosseriebau- teil 1 zu ermöglichen.

Das von der Kamera 6 aufgenommene Bild wird dann von einer Bildauswertungseinheit ausgewertet, wobei die Bildauswer ^¬ tungseinheit hier zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. Weiterhin ist zu erwähnen, dass im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit besteht, dass mehrere derartige Kameras 6 vorge ^¬ sehen sind, die den Lackierroboter 2 und das Kraftfahrzeugka- rosseriebauteil 1 aus verschiedenen Perspektiven aufnehmen und dadurch eine höhere Genauigkeit bei der Positionsbestim- mung ermöglichen.

Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die Robotersteue ^¬ rung 5 eine relativ große Zykluszeit aufweist, die nicht die erforderliche örtliche Genauigkeit ermöglicht, um den Druck- köpf 3 hochgenau anzusteuern. Die erfindungsgemäße Beschich- tungseinrichtung weist deshalb vorzugsweise eine separate Druckkopfsteuerung 7 auf, welche die in dem Druckkopf 3 be ^¬ findlichen und zur Vereinfachung nicht dargestellten Druck- kopfventile zeitlich hochgenau und hochdynamisch ansteuert.

Die Druckkopfsteuerung 7 ist eingangsseitig mit der Roboter ^¬ steuerung 5 verbunden und erhält von der Robotersteuerung 5 die aktuelle Position und Ausrichtung des Kraftfahrzeugkaros- Seriebauteils 1 relativ zu dem Druckkopf 3, um diese Ein ^¬ gangsinformation bei der Steuerung der Druckkopfventile in dem Druckkopf 3 berücksichtigen zu können.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Beschichtungseinrichtung unter anderem einen Farbwechsler und eine Dosierpumpe auf ^¬ weist, die zur Vereinfachung nicht dargestellt sind. Der Farbwechsler und die Dosierpumpe werden von einer zusätzli ^¬ chen Dosierungssteuerung 8 angesteuert, die mit der Druck ^¬ kopfSteuerung 7 und der Robotersteuerung 5 verbunden ist.

Darüber hinaus ist eine Datenschnittstelle vorgesehen zu ei ^¬ ner Produktionsplanung 9.

Die Produktionsplanung 9 weist wiederum eine Datenschnitt- stelle auf, beispielsweise in Form eines USB-Stick-Lesers , so dass mittels eines USB-Sticks 10 eine Steuerdatei eingelesen werden kann, die eine Grafik definiert (z.B. ein Dekor), das auf die Bauteiloberfläche des Kraftfahrzeugkarosseriebauteils aufgebracht werden soll.

Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die Steuerdatei vom Endkunden über die Autohäuser direkt ins Werk übertragen wird. In der Produktionssoftware wird dann die Grafik der Se ^¬ riennummer der Karosse zugeordnet. Die Datenübertragung zur Robotersteuerung erfolgt dann über eine Schnittstelle der Produktionssoftware und die Identifikation üblicherweise über Lesestellen und Datenträger an der Karosse. Auf dem Datenträ ^¬ ger kann nicht nur die Seriennummer gespeichert sein, sondern auch sonstige Daten ggf. die Grafikdaten.

Allgemein ist zu erwähnen, dass die Robotersteuerung 5, die Druckkopfsteuerung 7 und die Dosierungssteuerung 8 vorzugs ^¬ weise als separate Hardware-Komponenten ausgebildet und von- einander getrennt sind.

Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auch die Möglichkeit, dass die Robotersteuerung 5, die Druck ^¬ kopfSteuerung 7 und die Dosierungssteuerung 8 lediglich als separate Software-Komponenten in einer ansonsten einheitli ^¬ chen Steuerungseinheit realisiert sind.

Im Folgenden wird nun die schematische Darstellung in Figur 2 erläutert. So zeigt Figur 2 im oberen Bereich eine program- mierte Bewegungsbahn 11, wobei der Druckkopf 3 entlang der programmierten Bewegungsbahn 11 über die Oberfläche des

Kraftfahrzeugkarosseriebauteils 1 bewegt wird.

Darüber hinaus zeigt Figur 2 im oberen Bereich eine begrenzte zu beschichtende Fläche 12, die von dem Druckkopf 3 entlang der programmierten Bewegungsbahn 11 überstrichen wird. Zum Zeitpunkt t=tl passiert der Druckkopf 3 dann die in der

Zeichnung links liegende Grenze der zu beschichtenden Fläche 12, so dass zu diesem Zeitpunkt auch die Beschichtung begin- nen sollte. Zum Zeitpunkt t=t2 passiert der Druckkopf 3 dann die gegenüberliegende Grenze der zu beschichtenden Fläche 12, so dass der Druckkopf 3 genau zu diesem Zeitpunkt die Be ^¬ schichtung wieder einstellen sollte. Figur 2 zeigt im mittleren Bereich die tatsächlichen Öff ^¬ nungszeiten 13 der Druckkopf entile des Druckkopfs 3. Hierbei wird zur Vereinfachung davon ausgegangen, dass der Druck ^¬ kopf 3 sechs Düsen in einer Reihe aufweist. Tatsächlich weist der Druckkopf 3 jedoch in der Praxis eine größere Anzahl von Düsen und eine größere Anzahl von Düsenreihen auf, was jedoch für das Prinzip der Erfindung unbeachtlich ist.

Bei einer zeitlich exakten Ansteuerung der Druckkopfventile des Druckkopfs 3 liegen die tatsächlichen Öffnungszeiten 13 der Druckkopfventile des Druckkopfs 3 räumlich exakt inner ^¬ halb der zu beschichtenden Fläche 12, wie in Figur 2 rechts unten dargestellt ist. Tatsächlich würden die Druckkopfventile in dem Druckkopf 3 jedoch bei einer Ansteuerung durch die relativ träge Roboter ^¬ steuerung 5 mit einem zeitlichen Versatz Ät öffnen, wenn der Druckkopf 3 entlang der programmierten Bewegungsbahn 11 die Grenze der zu beschichtenden Fläche 12 passiert. Dies bedeu- tet, dass die zu beschichtende Fläche 12 erst mit einem ent ^¬ sprechenden räumlichen Versatz Äs=vt lackiert wird, wie in

Figur 4 dargestellt ist. Der räumliche Versatz Äs und damit die erreichbare Ortsauflösung bei der Lackierung hängt hier ^¬ bei von der Ziehgeschwindigkeit v des Druckkopfs 3 entlang der programmierten Bewegungsbahn 11 und dem zeitlichen Ver ^¬ satz Ät ab. Der Versatz kann beispielsweise durch eine Vor ^¬ haltezeit kompensiert werden. Ein Problem stellt jedoch die Taktung der Steuerung dar, die einen Wiederholungsfehler ("Jitter") erzeugt. Es ist deshalb wichtig, dass die Ansteue- rung der Druckkopfventile in dem Druckkopf 3 zeitlich hochdy ^¬ namisch und zeitlich sehr genau erfolgt.

Figur 3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung des Druckkopfs 3 mit sechs Düsen 14, die in einer einzigen Düsen- reihe angeordnet sind. In der Praxis weist der Druckkopf 3 jedoch typischerweise eine größere Anzahl von Düsen 14 pro Düsenreihe und auch eine größere Anzahl von Düsenreihen auf, was jedoch für die Erfindung nicht beachtlich ist.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung zur Verdeutli ^¬ chung der Interpolation der Positionen in der Druckkopfsteue ^¬ rung aus den Positionen in der Robotersteuerung. So zeigt die Zeichnung im oberen Bereich die in der Roboter ^¬ steuerung hinterlegten Positionen entlang einer Zeitachse, wobei die Positionen jeweils als Zeitmarke ♦ bzw. 0 darge ^¬ stellt sind. Darunter zeigt die Zeichnung die in der Druck ^¬ kopfSteuerung hinterlegten Positionen entlang der Zeitachse.

Die ausgefüllten Zeitmarken ♦ verdeutlichen hierbei jeweils einen Zeitpunkt, in dem Beschichtungsmittel appliziert wird, während die nicht ausgefüllten Zeitmarken 0 jeweils einen Zeitpunkt symbolisieren, in dem kein Beschichtungsmittel ap ^¬ pliziert wird.

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass die zeitliche Auflö ^¬ sung und damit auch die Ortsauflösung der Positionen in der Robotersteuerung wesentlich gröber und damit ungenauer ist als in der Druckkopfsteuerung.

Die Druckkopfsteuerung ermöglicht diese feinere Ortsauflösung der Positionen dadurch, dass die Druckkopfsteuerung aus den relativ groben Positionen der Robotersteuerung feinere Posi ^¬ tionen interpoliert.

Der Druckkopf wird hierbei entlang einer vorgegebenen Bewe ^¬ gungsbahn über die Bauteiloberfläche bewegt, wobei zum Zeit- punkt t=tl die Beschichtung beginnen und zum Zeitpunkt t=t2 wieder enden soll. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass die Beschichtung sehr genau an den gewünschten Zeitpunkten t=tl bzw. t=t2 begonnen bzw. beendet wird, was durch die vor- stehend erwähnte Interpolation ermöglicht wird.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene be ^¬ vorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genom ^¬ menen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Er ^¬ findungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen.

Bezugszeichenliste :

1 Kraftfahrzeugkarosseriebauteil

2 Lackierroboter

3 Druckkopf

4 Beschichtungsmittelstrahlen

5 Robotersteuerung

6 Kamera

7 Druckkopfsteuerung

8 Dosierungssteuerung

9 Produktionsplanung

10 USB-Stick

11 Programmierte Bewegungsbahn

12 zu beschichtende Fläche

13 Öffnungszeiten der Druckkopf entile

14 Düsen des Druckkopfs

Ät räumlicher Versatz zwischen gewünschtem Beschichtungsbe- ginn und tatsächlichem Beschichtungsbeginn

Ät Zeitversatz zwischen gewünschtem Beschichtungsbeginn und tatsächlichem Beschichtungsbeginn

v Ziehgeschwindigkeit des Druckkopfs entlang der program ^¬ mierten Bewegungsbahn

♦ Zeitmarke mit Applikation

0 Zeitmarke ohne Applikation