Kompensation von Unsymmetrien des Sprühstrahls

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren zur Be- schichtung einer Bauteiloberfläche eines Bauteils mit einem Beschichtungsmittel, insbesondere zur Lackierung eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils mit einem Lack. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Beschichtungseinrichtung.

In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeug- karosseriebauteilen werden als Applikationsgeräte in der Regel Rotationszerstäuber eingesetzt, die den zu applizierenden Lack in Tröpfchenform von einem schnell rotierenden Glockenteller abschleudern, so dass ein annähernd rotationssymmetrischer Sprühstrahl entsteht. Die Rotationszerstäuber können hierbei von mehrachsigen Lackierrobotern mit einer seriellen Kinematik geführt werden, was einen hohen Auftragswirkungsgrad ermöglicht.

Beispielsweise zeigen die Figuren 1A bis IC die herkömmliche Applikation eines idealisierten Sprühstrahls 1 durch einen

Rotationszerstäuber 2 mit einem Glockenteller 3 auf eine Bauteiloberfläche 4 eines zu beschichtenden Bauteils, wobei es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeugkarosseriebauteil handeln kann. Aus Figur IC ist ersichtlich, dass der Rotati- onszerstäuber 2 von dem Lackierroboter (nicht dargestellt) so über die Bauteiloberfläche 4 geführt wird, dass der Sprühstrahl 1 mit seiner Hauptachse 5 rechtwinklig zu der Bauteiloberfläche 5 und damit parallel zu einer Flächennormale 6 der Bauteiloberfläche 4 ausgerichtet ist. Bei einer Krümmung der Bauteiloberfläche 4 wird der Rotationszerstäuber 2 dann jeweils so ausgerichtet, dass der Sprühstrahl 1 mit der Hauptachse 5 parallel zu der Flächennormale 6 der Bauteiloberfläche 4 am Auftreffpunkt des Sprühstrahls 1 ausgerichtet ist. Bei dem idealisierten, exakt rotationssymmetrischen Sprühstrahl 1 ergibt sich dann ohne eine Bewegung des Rotationszerstäubers 2 eine entsprechend symmetrische Schichtdickenverteilung 7, wie sie in Figur 1B dargestellt ist. Die Symmetrie der Schichtdickenverteilung 7 ist vorteilhaft, wenn der Rotationszerstäuber 2 nacheinander mehrere seitlich nebeneinander liegende und seitlich überlappende Lackierbahnen auf die Bauteiloberfläche 4 aufbringt, da die Überlagerung der Schichtdickenverteilungen 7 der nebeneinander liegenden Lackierbahnen dann zu einer annähernd gleichmäßigen Schicht- dicke führt. Figur 1A zeigt für den idealisierten rotationssymmetrischen Sprühstrahl 1 ein Spritzbild 8, das rotationssymmetrisch ist, wobei die Zeichnung eine Grenzlinie wiedergibt, innerhalb derer die Schichtdicke d einen vorgegebenen Grenzwert nicht unterschreitet.

In der Praxis ist der Sprühstrahl 1 jedoch nicht exakt rotationssymmetrisch, sondern wird durch äußere Kräfte mehr oder weniger verformt, wie in den Figuren 2A bis 2C dargestellt ist. So wirken auf den Sprühstrahl 1 als Verformungskräfte beispielsweise die Gravitationskraft, eine elektrostatische Kraft aufgrund einer elektrostatischen Beschichtungsmit- telaufladung sowie Strömungskräfte, die durch die Bewegung des Rotationszerstäubers 2 in der umgebenden Luft oder durch eine abwärts gerichtete Luftströmung in einer Lackierkabine erzeugt werden. In Figur 2C wird der Rotationszerstäuber 2 von dem Lackierroboter mit einer bestimmten Ziehgeschwindigkeit v _ZIEH in die Zeichenebene hinein bewegt, wobei sich der Glockenteller 3 von dem Rotationszerstäuber 2 aus betrachtet im Uhrzeigersinn dreht. Hierbei wird der Sprühstrahl 1 in Fi- gur 2C aufgrund der störenden Strömungskräfte nach links (d.h. auf die rechte Seite der Lackierbahn) abgelenkt, so dass die Schichtdickenverteilung 7 auf der linken Seite in Figur 2B (d.h. auf der rechten Seite der Lackierbahn) in seitlicher Richtung über eine größere Fläche gestreckt wird, was auf der linken Seite in Figur 2B (d.h. auf der rechten Seite der Lackierbahn) zu einer geringeren Schichtdicke führt. Auf der rechten Seite in Figur 2B (d.h. auf der linken Seite der Lackierbahn) wird die Schichtdickenverteilung 7 da- gegen in seitlicher Richtung auf eine kleinere Fläche gestaucht, was auf der rechten Seite zu einer entsprechend größeren Schichtdicke führt. Die dadurch erzeugte Unsymmetrie des Sprühstrahls 1 führt auf der Bauteiloberfläche 4 zu einer entsprechend unsymmetrischen Schichtdickenverteilung 7 und zu einem ebenfalls entsprechend unsymmetrischen Spritzbild 8, wie aus den Figuren 2A und 2B ersichtlich ist. Die resultierende Lackierbahn weist also auf der linken Seite eine erhöhte Schichtdicke und auf der rechten Seite eine verringerte Schichtdicke auf. Diese Unsymmetrien des Sprühstrahls 1 füh- ren beim Aufbringen von mehreren nebeneinander liegenden und seitlich überlappenden Lackierbahnen zu einer relativ stark schwankenden Schichtdickenverteilung 9, wie aus Figur 4A ersichtlich ist, wobei sich die Schichtdickenverteilung 9 aus einer Überlagerung von Schichtdickenverteilungen 10 der ein- zelnen nebeneinander liegenden Lackierbahnen ergibt.

Die Unsymmetrien des Sprühstrahls 1 und die daraus resultierenden Probleme hinsichtlich der Ungleichmäßigkeit der

Schichtdickenverteilung 9 wurden jedoch bisher noch nicht er- kannt, so dass auch noch keine Lösungen dieses Problems bekannt sind.

Ferner ist zum Stand der Technik hinzuweisen auf EP 1 522 347 AI. Diese Druckschrift betrifft jedoch nicht das technische Gebiet der Lackiertechnik, sondern die Kühltechnik und ist deshalb fern liegend.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekann ten Beschichtungsverfahren und Beschichtungseinrichtungen da hingehend zu verbessern, dass die Schichtdicke möglichst gleichmäßig ist.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Beschichtungs verfahren bzw. durch eine erfindungsgemäße Beschichtungsein- richtung gemäß den Nebenansprüche gelöst.

Die Erfindung beruht auf der technisch-physikalischen Erkenntnis, dass die störende Ungleichmäßigkeit der Schichtdi- ckenverteilung von Unsymmetrien des Sprühstrahls des Zerstäu bers herrührt. Die Erfindung umfasst deshalb die allgemeine technische Lehre, die Unsymmetrie des Sprühstrahls des Zerstäubers mindestens teilweise zu kompensieren, so dass die Unsymmetrie des resultierenden Spritzbildes auf der Bauteil- Oberfläche verringert wird.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Unsymmetrie des Sprühstrahls dadurch kompensiert, dass der Sprühstrahl mit seiner Hauptachse gegenüber der Flächen- normale der Bauteiloberfläche angewinkelt wird, so dass der Sprühstrahl mit seiner Hauptachse schräg auf die Bauteilober fläche auftrifft. Beispielsweise lässt sich dies dadurch erreichen, dass der Zerstäuber mit seiner Sprühachse gegenüber der Flächennormale der Bauteiloberfläche angewinkelt wird, s dass sich auch ein entsprechend angewinkelter Sprühstrahl er gibt.

Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Mittel zur Kompensation der Unsymmetrie des Sprühstrahls nicht auf eine Anwin kelung des Zerstäubers beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich, den Sprühstrahl mit einer geeigneten Lenkluftströmung zu beaufschlagen, um die Symmetrie des Sprühstrahls zu verbessern und dadurch eine gleichmäßigere Schichtdickenver- teilung auf der Bauteiloberfläche zu erreichen.

Im Rahmen der Erfindung besteht beispielsweise auch die Möglichkeit eines unsymmetrischen Lenkluftrings mit zahlreichen Lenkluftdüsen, die den Sprühstrahl von hinten mit einer un- symmetrischen Lenkluftströmung beaufschlagen, wobei der Lenkluftring relativ zu dem Sprühstrahl drehbar ist, um die Un- symmetrien des Sprühstrahls zu kompensieren. Die Unsymmetrie des Lenkluftrings lässt sich beispielsweise durch zusätzliche Lenkluftbohrungen, unterschiedlichen Bohrungsgrößen der Lenk- luftdüsen, Gruppen von Bohrungen mit getrennter Ansteuerung oder unsymmetrische Bohrungen erreichen.

Vorzugsweise wird der Zerstäuber in einer bestimmten Lackierrichtung entlang der Bauteiloberfläche bewegt, um eine lang- gestreckte Lackierbahn entlang der Lackierrichtung auf die Bauteiloberfläche aufzubringen. Dabei wird der Sprühstrahl mit seiner Hauptachse vorzugsweise quer zu der Lackierrichtung angewinkelt, um die Unsymmetrie des Sprühstrahls mindestens teilweise zu kompensieren. Die Anwinkelung des Sprüh- Strahls gegenüber der Flächennormale der Bauteiloberfläche erfolgt also vorzugsweise nicht in oder entgegen der Lackierrichtung, sonder quer zu der Lackierrichtung und zwar vorzugsweise rechtwinklig zu der Lackierrichtung.

Hierbei ist zu erwähnen, dass der Zerstäuber nicht exakt rechtwinklig zur Lackierrichtung angewinkelt werden muss, u: die ünsymmetrien des Sprühstrahls zu kompensieren. Vielmehr besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeiten von Zwischenwinkeln oder einer Anwinkelung in verschiedenen Kippebenen .

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Anwinkelungsrichtung von der Drehrichtung des Glockentellers und von der Lackierrichtung des Zerstäubers abhängt. Falls sich der Glockenteller - vom Rotationszerstäuber aus gesehen, d.h. von hinten betrachtet - im Uhrzeigsinn dreht, so wird der Zerstäuber vorzugsweise bezüglich der Lackierrichtung nach rechts angewinkelt. Falls sich der Glockenteller dagegen - vom Rotationszerstäuber aus gesehen, d.h. von hinten betrachtet - entgegen dem Uhrzeigsinn dreht, so wird der Zerstäuber vorzugsweise bezüglich der Lackierrichtung nach links angewinkelt. Allgemein lässt sich sagen, dass der Sprühstrahl in der Praxis aufgrund der äußeren Kräfte (z.B. Gravitationskraft, Lenkluft, Kabinenluftströmung, elektrostatische Kraft, Luftströmung aufgrund der Bewegungsgeschwindigkeit des Zerstäubers) in eine bestimmte Verformungsrichtung quer zu der

Hauptachse des Sprühstrahls verformt wird, so dass das resultierende Spritzbild auf der Bauteiloberfläche in der Verformungsrichtung gestreckt und entgegen der Verformungsrichtung gestaucht ist. Der Sprühstrahl wird deshalb vorzugsweise entgegen der Verformungsrichtung angewinkelt, um die Unsymmetrie des Sprühstrahls mindestens teilweise zu kompensieren.

Die Anwinkelung des Sprühstrahls gegenüber der Flächennormale der Bauteiloberfläche verringert also in dem resultierenden Spritzbild die Streckung und die Stauchung auf den gegenüber- liegenden Seiten des Spritzbildes, was zu einer gleichmäßigeren Schichtdickenverteilung auf der Bauteiloberfläche führt.

In der Praxis werden nacheinander mehrere nebeneinander liegende und seitlich überlappende Lackierbahnen auf die Bau- teiloberflache aufgebracht, indem der Zerstäuber jeweils entlang den Lackierbahnen über die Bauteiloberfläche bewegt wird und dabei den Sprühstrahl auf die Bauteiloberfläche abgibt. Vorzugsweise wird der Zerstäuber mit dem unsymmetrischen Sprühstrahl beim Aufbringen der unmittelbar benachbarten Lackierbahnen in entgegengesetzten Lackierrichtung entlang den Lackierbahnen beweget, damit sich die Unsymmetrien des Sprühstrahls möglichst aufheben. In einer Variante der Erfindung wird der Sprühstrahl hierbei in den beiden entgegengesetzten Lackierrichtung gegenüber der Flächennormale der Bauteiloberfläche angewinkelt, so dass sich die Streckungen und Stauchungen des Spritzbildes in den entgegengesetzten Lackierrichtungen mindestens teilweise auf- heben.

In einer anderen Variante der Erfindung wird der Sprühstrahl dagegen nur bei einer Bewegung in einer der beiden entgegengesetzten Lackierrichtungen gegenüber der Flächennormale der Bauteiloberfläche angewinkelt. Bei der Bewegung in der entgegengesetzten Lackierrichtung wird der Sprühstrahl dagegen mit seiner Hauptachse im Wesentlichen parallel zu der Flächennormale der Bauteiloberfläche ausgerichtet, so dass die Streckungen oder Stauchungen des Spritzbildes in den entgegenge- setzten Lackierrichtungen zumindest in der gleichen Richtung ausgerichtet sind, was ebenfalls zu einer gleichmäßigeren Schichtdickenverteilung führt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass nacheinander mindestens zwei übereinanderliegende Lackierbahnen auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden und zwar vorzugsweise Nass-in-Nass . Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Zerstäuber beim Aufbringen der ersten Lackierbahn in einer anderen Lackierrichtung bewegt wird als beim Aufbringen der zweiten Lackierbahn, so dass sich die Unsymmetrien des Spritzbildes in den beiden Lackierbahnen zumindest teilweise kompensieren, was zu einer gleichmäßigeren Schichtdickenverteilung führt.

Vorzugsweise wird der Zerstäuber beim Aufbringen dieser beiden übereinanderliegenden Lackierbahnen jeweils entlang einer mäanderförmigen Bewegungsbahn bewegt, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. In einer Variante der Erfin- dung ist die mäanderförmige Bewegungsbahn für die obere Lackierbahn gegenüber der mäanderförmigen Bewegungsbahn für die untere Lackierbahn gespiegelt, wobei die Spiegelachse vorzugsweise rechtwinklig zu den Lackierbahnen verläuft. Hierbei werden die Bewegungsbahnen der oberen und der unteren La- ckierbahn von dem Zerstäuber vorzugsweise in entgegengesetzten Richtungen abgefahren. In einer anderen Variante der Erfindung sind die mäanderförmigen Bewegungsbahnen für die untere und die obere Lackierbahn dagegen im Wesentlichen gleich und werden nur in entgegengesetzten Lackierrichtungen abge- fahren.

Praktische Versuche haben ergeben, dass es beim Auftragen von übereinander liegenden Lackierbahnen vorteilhaft ist, wenn die Lackierbahnen in entgegen gesetzten Lackierrichtungen aufgetragen werden, was zu einer gleichmäßigeren Schichtdickenverteilung führt.

Es wurde bereits eingangs kurz erwähnt, dass die Unsymmetrie des Sprühstrahls durch verschiedene Kräfte verursacht wird. Beispielsweise zählen hierzu folgende Kräfte:

Eine abwärtsgerichtete Gravitationskraft,

eine elektrostatische Kraft, die durch eine elektrostatische Beschichtungsmittelaufladung entsteht und zwischen dem elektrostatisch aufgeladenen Beschichtungsmittel und dem elektrisch geerdeten Bauteil oder umgekehrt wirkt, eine erste Strömungskraft, die durch einen Lenkluftstrahl verursacht wird, der zur Formung des Sprühstrahls von außen auf den Sprühstrahl abgegeben wird,

eine zweite Strömungskraft, die dadurch verursacht wird, dass der Zerstäuber in der umgebenden Luft entlang der Bauteiloberfläche bewegt wird, und

eine dritte Strömungskraft, die durch eine abwärtsgerich- tete Luftströmung in einer Lackierkabine erzeugt wird.

Die vorstehend genannten Kräfte können im Betrieb des Zerstäubers schwanken, so dass auch die dadurch verursachte Unsymmetrie ^■ des Sprühstrahls im Betrieb Schwankungen unterlie- gen kann. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn die Maßnahmen zur Kompensation der Unsymmetrie des Sprühstrahls im Betrieb entsprechend angepasst werden. Vorzugsweise werden deshalb im Betrieb des Zerstäubers diejenigen Kräfte ermittelt, welche die Unsymmetrie des Sprühstrahls verursachen. Die Anwinkelung des Zerstäubers gegenüber der Flächennormale der Bauteiloberfläche kann dann in Abhängigkeit von den ermittelten Kräften angepasst werden, um eine möglichst gleichmäßige Schichtdickenverteilung zu erreichen. Diese Anpassung kann im Rahmen einer Regelung (d.h. mit einer Rückkopplung) oder einer Steu- erung (d.h. ohne eine Rückkopplung) erfolgen.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Unsymmetrien des Sprühstrahls mit den Störgrößen (z.B. der Ziehgeschwindigkeit des Zerstäubers) zunehmen. Vorzugsweise ist die Anwinkelung des Zerstäubers deshalb im Betrieb nicht konstant, sondern wird hinsichtlich der Größe (Kippwinkel) und/oder der Richtung der Anwinkelung entsprechend angepasst, wobei die Zuordnung zwischen den Störgrößen und der zugehörigen optimalen Anwinke- lung des Zerstäubers beispielsweise durch ein Kennlinienfeld erfolgen kann.

Ferner ist zu erwähnen, dass es sich bei dem Zerstäuber vor- zugsweise um einen Rotationszerstäuber mit einem Glockenteller als Applikationselement handelt. Die Erfindung ist jedoch auch mit anderen Typen von Applikationsgeräten realisierbar, die einen Sprühstrahl des Beschichtungsmittels abgeben.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Zerstäuber im Rahmen der Erfindung vorzugsweise durch einen mehrachsigen Lackierroboter mit einer seriellen oder parallelen Kinematik bewegt wird, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht mehr beschrieben werden muss. Grundsätzlich eignet sich die Erfindung jedoch auch für einen Einsatz in Verbindung mit sogenannten Dachmaschinen oder Seitenmaschinen, sofern die Zerstäuber in der vorstehend beschriebenen Weise angewinkelt werden können, um die Unsy metrien des Sprühstrahls zu kompensieren.

Schließlich ist zu erwähnen, dass die Erfindung auch eine entsprechende Beschichtungseinrichtung umfasst, wie sich bereits aus der vorliegenden Beschreibung ergibt, so dass auf eine separate Beschreibung der erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung verzichtet werden kann.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehen zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1A eine schematische Darstellung eines Spritzbildes eines Rotationszerstäubers mit einem idealisierten, exakt rotationssymmetrischen Sprühstrahl, Figur 1B die Schichtdickenverteilung bei einem idealisierten, exakt rotationssymmetrischen Sprühstrahl,

Figur IC eine schematische Darstellung eines Rotationszerstäubers mit einem idealisierten, exakt rotationssymmetrischen Sprühstrahl, der rechtwinklig auf eine Bauteiloberfläche gerichtet wird,

Figur 2A eine schematische Darstellung eines Spritzbildes eines Rotationszerstäubers mit einem realen, nicht exakt rotationssymmetrischen Sprühstrahl, Figur 2B die Schichtdickenverteilung bei dem realen,

nicht exakt rotationssymmetrischen Sprühstrahl,

Figur 2C den Rotationszerstäuber mit dem nicht rotationssymmetrischen Sprühstrahl, der rechtwinklig auf die Bauteiloberfläche gerichtet wird,

Figur 3A eine idealisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Spritzbildes, das auch bei einem deformierten, nicht rotationssymmetrischen Sprüh- strahl entsteht, wenn die Unsymmetrie des Sprühstrahls erfindungsgemäß kompensiert wird,

Figur 3B die Schichtdickenverteilung, die aus der erfindungsgemäßen Kompensation von Unsymmetrien de Sprühstrahls resultiert,

Figur 3C einen Rotationszerstäuber, der erfindungsgemäß gegenüber der Flächennormale der Bauteiloberflä- che angewinkelt ist, um Unsymmetrien des Sprühstrahls zu kompensieren,

Figur 4A eine Schichtdickenverteilung bei mehreren neben- einander liegenden und seitlich überlappenden

Lackierbahnen ohne eine Kompensation der Unsym- metrie des Sprühstrahls,

Figur 4B die Schichtdickenverteilung von mehreren neben- einander liegenden und seitlich überlappenden

Lackierbahnen, wenn der Zerstäuber auf jeder Lackierbahn angewinkelt wird, um die Unsymmetrien des Sprühstrahls zu kompensieren, Figur 4C die Schichtdickenverteilung bei mehreren nebeneinander liegenden und seitlich überlappenden Lackierbahnen, wenn entweder nur die gestreckte oder nur die gestauchte Seite des Spritzbildes durch eine Anwinkelung des Zerstäubers kompen- siert wird,

Figur 5A eine mäanderförmige Bewegungsbahn zum Aufbringen von mehreren nebeneinander liegenden und seitlich überlappenden Lackierbahnen sowie die ent- sprechende Anwinkelung des Zerstäubers auf den verschiednen Lackierbahnen,

Figur 5B die resultierende Schichtdiekenverteilung auf den einzelnen Lackierbahnen,

Figur 6A eine mäanderförmige Bewegungsbahn des Zerstäubers für das Aufbringen mehrere nebeneinander liegender und seitlich überlappender Lackierbah- nen und die zugehörige Anwinkelung des Zerstäubers auf den einzelnen Lackierbahnen,

Figur 6B die aus Figur 6A resultierenden Schichtdicken- Verteilung auf den einzelnen Lackierbahnen,

Figur 7A eine mäanderförmige Bewegungsbahn des Zerstäubers für das Aufbringen mehrere nebeneinanderliegender und seitlich überlappender Lackierbah- nen sowie die zugehörige Anwinkelung des Zerstäubers auf den verschiedenen Lackierbahnen,

Figur 7B die resultierende Schichtdickenverteilung auf den einzelnen Lackierbahnen gemäß Figur 7A,

Figur 8 eine mäanderförmige Bewegungsbahn eines Zerstäubers zum Aufbringen einer ersten Lackierbahn auf die Bauteiloberfläche, Figur 9A eine mäanderförmige Bewegungsbahn des Zerstäubers zum Aufbringen einer zweiten Lackierbahn, wobei die beiden Lackierbahnen übereinander liegen und in derselben Lackierrichtung abgefahren werden ,

Figur 9B die resultierende Schichtdickenverteilung der übereinander liegenden Lackierbahnen entlang der Linie s in Figur 9A, Figur 10A eine gespiegelte Bewegungsbahn als alternative zu der Bewegungsbahn gemäß Figur 9A, wobei die übereinander liegenden Lackierbahnen in entgegen gesetzten Lackierrichtungen abgefahren werden, Figur 10B die aus der Bewegungsbahn gemäß Figur 10A resultierende Schichtdickenverteilung entlang der Linie s in Figur 10A, Figur 11 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrich- tung, die Unsymmetrien des Sprühstrahls kompensiert . Im Folgenden wird zunächst unter Bezugnahme auf die Figuren 3A bis 3C das Grundprinzip der Erfindung erläutert. So zeigt Figur 3C den Rotationszerstäuber 2 mit dem bezüglich der Hauptachse 5 nach links verformten Sprühstrahl 1, wie er bereits in Figur 2C dargestellt war. Zur Vermeidung von Miss- Verständnissen ist zu erwähnen, dass in den Figuren 3A-3C eine Verformung nach links bedeutet, dass der Sprühstrahl 1 bezüglich der Lackierbahn auf der Bauteiloberfläche nach rechts abgelenkt wird.

Die Erfindung sieht deshalb vor, dass der Rotationszerstäuber 2 mit der Hauptachse 5 entgegen der Verformungsrichtung des Sprühstrahls 1 gegenüber der Flächennormale 6 der Bauteiloberfläche 4 angewinkelt wird, so dass sich im Optimalfall die symmetrische Schichtdickenverteilung 7 gemäß Figur 3B und das ebenfalls symmetrische Spritzbild 3A gemäß Figur 8 ergibt. Der Rotationszerstäuber 2 wird also in der Zeichnung nach rechts angewinkelt, um die in der Zeichnung nach links gerichtete und von den störenden Kräften (z.B. Gravitationskraft, Strömungskräfte, etc.) verursachte Verformung des Sprühstrahls 1 zu kompensieren.

Der Rotationszerstäuber 2 wird hierbei von einem nicht dargestellten, mehrachsigen Lackierroboter geführt, der den Rotationszerstäuber 2 entsprechend anwinkelt. Hierbei ist zu be- tonen, dass sich in der Praxis weder das exakt rotationssymmetrische Spritzbild 8 gemäß Figur 3A noch die exakt rotationssymmetrische Schichtdickenverteilung 7 gemäß Figur 3B realisieren lässt. Die erfindungsgemäße Anwinkelung des Rotati- onszerstäubers 2 führt jedoch zu einer deutlichen Verringerung der Unsy metrien des Spritzbildes 8 und der Schichtdickenverteilung 7.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Winkel zwischen der

Hauptachse 5 des Rotationszerstäubers 2 und der Flächennormale 6 der Bauteiloberfläche 4 im Betrieb laufend angepasst werden kann, um zu erreichen, dass das Spritzbild 8 und die Schichtdickenverteilung 7 möglichst symmetrisch sind. Während des laufenden Betriebs werden also laufend die Störgrößen ge- messen, die den Sprühstrahl 1 verformen und deshalb zu den störenden Unsymmetrien des Sprühstrahls 1 beitragen. Zu diesen schwankenden Störgrößen zählen beispielsweise die Ziehgeschwindigkeit des Rotationszerstäubers 2 relativ zu der Bauteiloberfläche 4, die Luftsinkgeschwindigkeit in der Lackier- kabine, die elektrische Spannung der elektrostatischen Be- schichtungsmittelaufladung sowie die Lenkluftströmung. Aus diesen Störgrößen kann dann in Verbindung mit weiteren bekannten Daten (z.B. Position und Stellung des Lackierroboters, Eigenschaften des verwendeten Beschichtungsmittels, Drehzahl des Rotationszerstäubers, etc.) das Ausmaß und die Richtung der Verformung des Sprühstrahls 1 berechnet werden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren werden dann die Richtung und der Winkel der Anwinkelung des Rotationszerstäubers 2 relativ zu der Flächennormale 6 der Bauteil- Oberfläche 4 berechnet.

Diese Anpassung von Richtung und Winkel der Anwinkelung des Rotationszerstäubers 2 gegenüber der Flächennormale 6 der Bauteiloberfläche 4 kann im Rahmen der Erfindung gesteuert (d.h. ohne eine Rückkopplung) oder geregelt (d.h. mit einer Rückkopplung) werden.

Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 4A und 4B ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, bei dem der Rotationszerstäuber 2 mehrere nebeneinander liegende und seitlich überlappende Lackierbahnen auf die Bauteiloberfläche 4 aufbringt, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die einzelnen Lackierbahnen haben hierbei aufgrund der vorstehend beschriebenen störenden Verformung des Sprühstrahls 1 jeweils eine entsprechend unsymmetrische Schichtdickenverteilung 10, wie aus den Figuren 4B und 4C ersichtlich ist. Die Überlagerung der Schichtdickenverteilungen 10 der einzelnen Lackierbahnen führt dann zu der resultierenden Schichtdickenverteilung 9.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4B wird der Rotationszerstäuber 2 auf jeder der Lackierbahnen angewinkelt, um die Unsymmetrien des Sprühstrahls 1 zu kompensieren, d.h. in beiden Bewegungsrichtungen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4C wird der Rotationszerstäuber 2 dagegen nur bei einer Bewegung in einer der entgegengesetzten Lackierrichtungen angewinkelt, um die Un- Symmetrien des Sprühstrahls 1 zu kompensieren.

In beiden Fällen zeigt der Vergleich der resultierenden

Schichtdickenverteilung 9 mit dem Stand der Technik gemäß 4A jedoch, dass die resultierende Schichtdickenverteilung 9 we- sentlich gleichmäßiger ist als ohne eine Kompensation der Unsymmetrien des Sprühstrahls 1.

Die Figuren 5A, 6A und 7A zeigen eine mäanderförmige Bewegungsbahn 11 für den Rotationszerstäuber 2, wobei der Rotati- onszerstäuber 2 entlang der mäanderförmigen Bewegungsbahn 11 über die Bauteiloberfläche 4 geführt wird, um mehrere nebeneinanderliegende und seitlich überlappende Lackierbahnen aufzubringen. Die Figuren 5B, 6B und 7B zeigen die jeweilige re- sultierende Schichtdickenverteilung auf den einzelnen Lackierbahnen .

Bei der Variante gemäß den Figuren 5A und 5B wird der Rotationszerstäuber 2 auf jeder der Lackierbahnen angewinkelt, um die Unsymmetrien des Sprühstrahls 1 kompensieren.

Bei der Variante gemäß den Figuren 6A und 6B wird der Rotationszerstäuber 2 dagegen nur auf der Lackierbahn angewinkelt, die in der Zeichnung von links nach rechts verläuft. Bei ei- ner Lackierrichtung von rechts nach links erfolgt dagegen in dieser Variante keine Anwinkelung des Rotationszerstäubers 2 zum Kompensieren von Unsymmetrien des Sprühstrahls 1.

Bei der Variante gemäß den Figuren 7A und 7B wird der Rotati- onszerstäuber 2 dagegen nur bei einer Lackierrichtung von rechts nach links angewinkelt, um Unsymmetrien des Sprühstrahls 1 zu kompensieren.

Die Figuren 8 bis 10B illustrieren ein weiteres Ausführungs- beispiel der Erfindung, bei dem nacheinander zwei übereinander liegende Lackierbahnen auf die Bauteiloberfläche 4 aufgebracht werden, wodurch sich eine mehrlagige Beschichtung ergibt. Figur 8 zeigt hierbei einen ersten Beschichtungsmittelauf- trag, wobei der Rotationszerstäuber 2 entlang einer mäander- förmigen Bewegungsbahn 12 über die Bauteiloberfläche 4 geführt wird, so dass der Sprühstrahl 1 auf der Bauteiloberflä- che 4 mehrere nebeneinander liegende und seitlich überlappende Lackierbahnen erzeugt.

Figur 9A zeigt dann einen zweiten Beschichtungsmittelauftrag, der Nass-in-Nass auf den ersten Beschichtungsmittelauftrag aufgetragen wird, wobei der Rotationszerstäuber 2 dabei ebenfalls entlang der mäanderförmigen Bewegungsbahn 12 über die Bauteiloberfläche 4 geführt wird. In dieser Variante ist die Lackierrichtung bei dem ersten Beschichtungsmittelauftrag ge- maß Figur 8 die gleiche wie bei dem zweiten Beschichtungsmit- telauftrag gemäß Figur 9A.

Anschließend ergibt sich dann eine resultierende Schichtdickenverteilung 13, die in Figur 9B dargestellt ist, wobei die Zeichnung die Schichtdickenverteilung 13 entlang der Linie s in Figur 9A zeigt.

Die Figuren 10A und 10B zeigen eine Alternative für den zweiten Beschichtungsmittelauftrag, wie er vorstehend unter Be- zugnahme auf die Figuren 9A und 9B beschrieben wurde. So wird der Rotationszerstäuber 2 während des zweiten Beschichtungsmittelauftrags entlang einer mäanderförmigen Bewegungsbahn 14 über die Bauteiloberfläche 4 geführt, woraus sich eine in Figur 10B dargestellte Schichtdickenverteilung 15 ergibt.

Der Unterschied zwischen den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 9A und 9B einerseits und den Figuren 10A und 10B andererseits besteht zum Einen darin, dass die mäanderförmige Bewegungsbahn 14 für den zwei- ten Beschichtungsmittelauftrag gemäß Figur 10A gegenüber der mäanderförmigen Bewegungsbahn 12 für den ersten Beschichtungsmittelauftrag gespiegelt ist und zwar um eine Spiegelachse rechtwinklig zu den Lackierbahnen. Zum Anderen ist die Lackierrichtung bei dem zweiten Beschichtungsmittelauftrag gemäß Figur 10A entgegen gesetzt zu der Lackierrichtung bei dem ersten Beschichtungsmittelauftrag gemäß Figur 8.

Aus einem Vergleich der Figuren 9B und 10B ist ersichtlich, dass der zweite Beschichtungsmittelauftrag mit der gespiegelten Bewegungsbahn 14 und der entgegen gesetzten Lackierrichtung zu einer gleichmäßigeren Schichtdickenverteilung 15 führt und deshalb zu bevorzugen ist.

Eine ähnliche gute Schichtdickenverteilung ergibt sich jedoch auch bei einer nicht gespiegelten Bewegungsbahn für den zweiten Beschichtungsmittelauftrag, sofern die Lackierrichtung bei den beiden Beschichtungsmittelaufträgen entgegen gesetzt ist .

Figur 11 zeigt in stark schematisierter Form eine erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung, wie sie beispielsweise in einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen eingesetzt werden kann.

So weist die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung in diesem Ausführungsbeispiel eine Rotationszerstäuber 16 auf, der von einem mehrachsigen Lackierroboter 17 mit einer seriellen Kinematik geführt wird, wobei sowohl der Rotationszerstäuber 16 als auch der Lackierroboter 17 grundsätzlich in herkömmlicher Weise ausgeführt sein können und deshalb nicht näher beschrieben werden müssen.

Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Beschichtungsein- richtung eine Robotersteuerung 18 auf, die zunächst die herkömmliche Aufgabe hat, den Rotationszerstäuber 16 entlang einer programmierten Bewegungsbahn über die Bauteiloberfläche zu führen. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Beschichtungsein- richtung eine Kompensationsrichtung 19 auf, welche die Aufgabe hat, die störenden Unsymmetrien des Sprühstrahls 1 des Rotationszerstäubers 16 zu kompensieren.

Hierzu erhält die Kompensationseinrichtung 19 als Eingangsgrößen verschiedene Störgrößen, wie beispielsweise die Bewegungsgeschwindigkeit v _Z ieh des Rotationszerstäubers 16, eine variable Lenkluftgeschwindigkeit v _Lenkluft , eine variable Kabi- nenluft-Sinkgeschwindigkeit v _Ka bineniuft und eine variable e- lektrostatische Aufladungsspannung U _E STA- Ferner erhält die Kompensationseinrichtung 19 von der Robotersteuerung 18 Informationen über Position und Stellung des Lackierroboters 17.

Die Kompensationseinrichtung 19 berechnet daraus die Richtung und das Ausmaß der Verformung des von dem Rotationszerstäuber 16 abgegebenen Sprühstrahls 1..Darüber hinaus berechnet die Kompensationseinrichtung 19 dann, in welcher Richtung und mit welchem Winkel der Rotationszerstäuber 16 gegenüber der Flächennormale 6 der Bauteiloberfläche 4 angewinkelt werden muss, um die aus den Störgrößen resultierende Unsymmetrie des Sprühstrahls 1 zu kompensieren. Diese Daten werden dann von der Kompensationseinrichtung 19 an die Robotersteuerung 18 übertragen, die dann den Rotationszerstäuber 16 während des laufenden Betriebs stets entsprechend anwinkelt.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Ferner ist zu erwähnen, dass di Erfindung auch Schutz beansprucht für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den Merkmalen der in Bezug genommenen Ansprüche .

Bezugszeichenliste d Schichtdicke

^V ZIEH Bewegungsgeschwindigkeit des Rotationszerstäuber

UESTA Elektrostatische AufladungsSpannung

^V LENKLUFT Lenkluftgeschwindigkeit

^V KABINENLUFT Luftsinkgeschwindigkeit in der Lackierkabine

1 Sprühstrahl

2 RotationsZerstäuber

3 Glockenteller

4 Bauteiloberfläche

5 Hauptachse des Sprühstrahls

6 Flächennormale der Bauteiloberfläche

7 Schichtdickenverteilung

8 Spritzbild

9 Schichtdickenverteilung

10 Schichtdickenverteilung der einzelnen Lackierbahne

11 Mäanderförmige Bewegungsbahn

12 äanderförmige Bewegungsbahn

13 Schichtdickenverteilung

14 Mäanderförmige Bewegungsbahn

15 Schichtdickenverteilung

16 RotationsZerstäuber

17 Lackierroboter

18 RoboterSteuerung

19 Kompensationseinrichtung