Programmierverfahren für eine Beschichtungsanlage und entsprechende Beschichtungsanlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Programmierung einer programmgesteuerten Beschich tungsanlage, insbesondere für eine Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebau teilen.

In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen wird als Applika tionsgerät üblicherweise ein Rotationszerstäuber eingesetzt, der von einem mehrachsigen Lackier roboter über die zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile geführt wird. Der Betrieb der La ckieranlage und damit auch die Ansteuerung des Lackierroboters und des Rotationszerstäubers er folgt hierbei programmgesteuert. Vor dem eigentlichen Lackierbetrieb ist deshalb eine Program mierung der Lackieranlage erforderlich. Im Rahmen dieser Programmierung werden Roboterbah nen offline geplant, die von einem Farbauftreffpunkt des Rotationszerstäubers abgefahren werden sollen, wobei vorgegebene Lackierrichtlinien berücksichtigt werden, die beispielsweise den Bahn abstand und die Bahngeschwindigkeit vorgeben. Darüber hinaus werden im Rahmen der Program mierung Applikationsparameter für den Rotationszerstäuber festgelegt, wie beispielsweise Lack ausflussrate, Drehzahl, Lenkluftstrom, etc., wobei diese Festlegung der Applikationsparameter ge mäß vorgegebenen Lackierrichtlinien und basierend auf Erfahrungswerten des Fachpersonals er folgt. Ziel der Programmierung ist hierbei unter anderem eine möglichst homogene Schichtdicken verteilung der Lackschicht auf dem zu beschichtenden Bauteil. Im Rahmen der Programmierung wird deshalb die Schichtdickenverteilung optimiert, indem in mehreren Iterationsschleifen die Ap plikationsparameter und die Bahnverläufe der Roboterbahn anhand von Lackierversuchen auf Test karosserien variiert werden. Nachteilig an diesem bekannten Programmierverfahren ist der hohe Aufwand an Zeit, Lackmaterial und Testkarosserien.

In einer neueren, bisher noch nicht in die Praxis umgesetzten Entwicklungslinie wird dagegen ver sucht, den Lackierprozess vollständig physikalisch zu simulieren, so dass die Optimierung der Robo terbahn und der Applikationsparameter dann im Rahmen einer Simulation erfolgen kann. Nachtei lig an dieser neuen Entwicklungslinie ist jedoch der hohe rechnerische Aufwand im Rahmen der Simulation, so dass der Zeitaufwand für die Berechnung bisher noch nicht praktikabel ist. Zum allgemeinen technischen Hintergrund der Erfindung ist auch hinzuweisen auf US 2012/0156362 Al und DE 196 51716 Al.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Programmierung einer programmgesteuerten Beschichtungsanlage zu schaffen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend angepasste Beschichtungsanlage zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren bzw. durch eine erfindungsgemäße Beschichtungsanlage gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

Das erfindungsgemäße Programmierverfahren sieht zunächst vor, dass Geometriedaten bereitge stellt werden, wobei die Geometriedaten die Geometrie des zu beschichtenden Bauteils (z.B. Kraft fahrzeugkarosseriebauteil) wiedergeben. Die Geometriedaten können im Rahmen des erfindungs gemäßen Programmierverfahrens beispielsweise anhand eines realen Bauteils vermessen oder vor gegeben werden, beispielsweise in Dateiform.

Weiterhin sieht das erfindungsgemäße Programmierverfahren vor, dass Roboterbahndaten vorge geben werden, wobei die Roboterbahndaten eine Roboterbahn definieren, die von einem Farbauf- treffpunkt (TCP: Tool Center Point) des von dem Beschichtungsroboter geführten Applikationsge räts im Beschichtungsbetrieb abgefahren werden soll.

Hierbei ist zu erwähnen, dass die Erfindung hinsichtlich des Typs des Applikationsgeräts nicht auf den eingangs erwähnten Rotationszerstäuber beschränkt ist. Vielmehr kann es sich bei dem Appli kationsgerät auch um einen Druckkopf handeln, der im Gegensatz zu einem Zerstäuber keinen Sprühstrahl des Beschichtungsmittels abgibt, sondern einen räumlich eng begrenzten Beschich tungsmittelstrahl. Alternativ besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass es sich bei dem Applikationsgerät um einen Airless-Zerstäuber oder einen Airmix-Zerstäuber handelt, um nur einige weitere Beispiele zu nennen.

Weiterhin sieht das erfindungsgemäße Programmierverfahren vor, dass Spritzbilddaten ermittelt werden, die auch als „Brush-Kurven" bezeichnet werden können, wobei die Spritzbilddaten ein Schichtdickenprofil wiedergeben, insbesondere ein dreidimensionales Schichtdickenprofil, das im realen Beschichtungsbetrieb von dem Applikationsgerät auf der Oberfläche des Bauteils um den Farbauftreffpunkt herum erzeugt wird. So erzeugen beispielsweise Rotationszerstäuber bei einer flächennormalen Beschichtung einer ebenen Bauteiloberfläche bei idealisierter Betrachtung ein ro tationssymmetrisches, Donut-förmiges Schichtdickenprofil. Die Spritzbilddaten können dann den Verlauf der Schichtdicke in Abhängigkeit von dem radialen Abstand zum Farbauftreffpunkt wieder geben. Dreidimensionale Schichtdickenprofile (statische Spritzbilder) lassen sich z.B. in zweidimen sionalen Schichtdickenquerschnitte (dynamische Spritzbilder) überführen, aus denen die Spritzbild daten ermittelt werden können, z.B. bei einer Kennfeld-Erstellung. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass die Spritzbilddaten dynamische Spritzbilder wiedergeben, wie beispielsweise einen Schichtdicken-Querschnitt entlang einer Lackierbahn.

Im Rahmen der Erfindung erfolgt eine Simulation des Beschichtungsergebnisses anhand der Spritz bilddaten, wobei die Spritzbilddaten so lange optimiert werden, bis ein akzeptables Beschichtungs ergebnis simuliert wird. Die akzeptablen Spritzbilddaten werden dann in einem ersten Datensatz gespeichert, um daraus später die passenden Applikationsparameter (z.B. Lackstrom, Lenkluft strom, Drehzahl des Rotationszerstäubers, etc.) zu ermitteln, die zur praktischen Realisierung der zuvor ermittelten Spritzbilddaten geeignet sind.

Es kann jedoch Vorkommen, dass bei der vorgegebenen Roboterbahn auch die am besten geeigne ten Spritzbilddaten nicht zu einem akzeptablen Beschichtungsergebnis führen. In diesem Fall ist es sinnvoll, nicht nur die Spritzbilddaten zu optimieren, sondern auch die Roboterbahn. In einem Aus führungsbeispiel der Erfindung wird deshalb geprüft, ob das simulierte Beschichtungsergebnis mit den am besten geeigneten Spritzbilddaten zu einem akzeptablen Beschichtungsergebnis führt. Falls dies der Fall ist, so ist keine Optimierung der Roboterbahn erforderlich und die im Rahmen der Simulation ermittelten, am besten geeigneten Spritzbilddaten können weiterverwendet werden. Andernfalls wird dagegen die Roboterbahn optimiert und die Ermittlung der am besten geeigneten Spritzbilddaten wird im Rahmen der Simulation in einer Schleife wiederholt, bis das simulierte Be schichtungsergebnis akzeptabel ist.

Bei der Optimierung der Roboterbahn können beispielsweise folgende Optimierungsmaßnahmen durchgeführt werden:

• Anpassung des Bahnverlaufs, z.B. Veränderung der Polygonzüge, die den Bahnverlauf defi nieren,

• Anpassung der Bahnabstände,

• Verkürzen oder Verlängern von Bahnen (z.B. an Kanten),

• Einführung von zusätzlichen Bahnen, • Entfernung von Bahnen,

• Anpassung der Orientierung der Applikatorachse auf der Roboterbahn,

• Anpassung der Bahngeschwindigkeit,

• Veränderung von Einschaltpunkten oder Ausschaltpunkten auf der Roboterbahn, insbeson dere an Kanten, Bahnumkehrpunkten, Schnittstellen von Lackierbereichen verschiedener La ckierroboter („Lackiermodulstöße"),

• Optimierung durch Brush-Parametrierung hinsichtlich der Sprühstrahlbreite bzw. -durchmes- ser, Sprühstrahlform und Skalierung der Lackausflussrate und durch Einfügen oder Entfernen von Brush-Nummern mit der dazugehörigen Brush-Parametrierung.

Bei der Simulation zur Ermittlung der geeigneten Spritzbilddaten werden vorzugsweise auch Eigen schaften des Zerstäubers und/oder des Glockenteller-Lenkluftring-Systems berücksichtigt, insbe sondere hinsichtlich möglicher Lackausflussraten und erreichbarer Spritzbildbreiten.

Im Rahmen der Simulation können jedoch auch andere Daten optimiert werden als die Spritzbild daten. Beispielsweise können auch die Roboterbahnverläufe und die Ein-/Ausschaltpunkte des Lackflusses optimiert werden.

Das erfindungsgemäße Programmierverfahren sieht zwar ebenfalls eine Simulation des Beschich tungsergebnisses vor, wie es auch bei dem eingangs beschriebenen Stand der Technik der Fall ist. Bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren erfolgt jedoch keine physikalische Simula tion, die als solche wesentlich aufwändiger ist. Vielmehr geht die erfindungsgemäße Simulation von den Spritzbilddaten und den dadurch definierten Schichtdickenprofilen aus, so dass die erfindungs gemäße Simulation wesentlich einfacher ist und deshalb auch in einer praktikablen Rechenzeit er folgen kann.

Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass nach der Simulation die geeigneten Spritzbilddaten (Brush-Kurven) in einem ersten Datensatz vorliegen. Diese Spritzbilddaten sind jedoch noch nicht zur Ansteuerung des Applikationsgeräts geeignet. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Program mierverfahrens ist deshalb vorzugsweise vorgesehen, dass aus den ermittelten geeigneten Spritz bilddaten entsprechende geeignete Applikationsparameter (z.B. Drehzahl des Rotationszerstäu bers, Lackstrom, Lenkluftstrom, etc.) ermittelt werden, die im Praxisbetrieb geeignet sind, um die zuvor ermittelten geeigneten Spritzbilddaten zu realisieren, wenn das Applikationsgerät die vorge gebene Roboterbahn abfährt. Diese geeigneten Applikationsparameter werden dann in einem zweiten Datensatz gespeichert.

Anschließend kann dann die Beschichtungsanlage mit den auf diese Weise ermittelten Applikati onsparametern betrieben werden. Im Betrieb mit den zuvor ermittelten Applikationsparametern entstehen dann in der Praxis die zuvor ermittelten geeigneten Spritzbilddaten, die anhand der Si mulation als geeignet ermittelt wurden und zu einem akzeptablen Beschichtungsergebnis führen.

In einer Erfindungsvariante werden die geeigneten Spritzbilddaten im Rahmen der Simulation auf Betreiberseite bei dem Beschichtungsanlagenbetreiber ermittelt, was beispielsweise automatisch oder mit einem unterstützenden Benutzereingriff erfolgen kann. Der im Rahmen der Simulation ermittelte erste Datensatz mit den geeigneten Spritzbilddaten wird dann von der Betreiberseite an eine Herstellerseite der Beschichtungsanlage übertragen, beispielsweise an einen Dienstleister, der von dem Hersteller der Beschichtungsanlage beauftragt wurde. Dieser Dienstleister ermittelt dann anhand der von dem Beschichtungsanlagenbetreiber übertragenen geeigneten Spritzbilddaten an hand eines Kennfeldes die geeigneten Applikationsparameter und überträgt diese zurück an den Beschichtungsanlagenbetreiber, der die Beschichtungsanlage dann mit den übertragenen Applika tionsparametern betreibt.

In einer anderen Erfindungsvariante erfolgt die Ermittlung der geeigneten Spritzbilddaten im Rah men der Simulation ebenfalls auf Betreiberseite bei dem Beschichtungsanlagenbetreiber, insbeson dere automatisch oder mit einem unterstützenden Benutzereingriff. Der Beschichtungsanlagenbe treiber erhält dann für die Ermittlung der geeigneten Applikationsparameter ein Kennfeld, das auf der Herstellerseite erstellt wird, beispielsweise durch einen Dienstleister, der von dem Hersteller der Beschichtungsanlage beauftragt wird. Beispielsweise kann der Beschichtungsanlagenbetreiber Beschichtungsdaten an den Dienstleister übertragen, die das zu verwendende Beschichtungsmittel spezifizieren. Der herstellerseitig beauftragte Dienstleister kann dann ein entsprechendes lackspe zifisches Kennfeld auswählen oder erstellen und an den Beschichtungsanlagenbetreiber übertra gen. Die Ermittlung der geeigneten Applikationsparameter aus den geeigneten Spritzbilddaten er folgt dann betreiberseitig durch den Betreiber der Beschichtungsanlage anhand des Kennfeldes, das zuvor von der Herstellerseite übertragen wurde.

Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass der erste Datensatz die geeigneten Spritzbilddaten ent hält, die in der Simulation zu einem akzeptablen Beschichtungsergebnis führen. Darüber hinaus kann der erste Datensatz mit den geeigneten Spritzbilddaten auch weitere Beschichtungsdaten ent halten. Beispielsweise sind an dieser Stelle folgende Beschichtungsdaten zu nennen, die in dem ersten Datensatz enthalten sein können:

• Die gewünschte Schichtdicke der Beschichtungsmittelschicht auf der Oberfläche des Bauteils. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um die Schichtdicke im getrockneten Zustand im Ge gensatz zu der Schichtdicke des nassen Lacks.

• Eine Beschichtungsmittelkennung zur Identifikation des Beschichtungsmittels und/oder von Eigenschaften des Beschichtungsmittels. Beispielsweise kann die Beschichtungsmittelken nung angeben, welchen Festkörperanteil das verwendete Beschichtungsmittel enthält, oder ob es sich um einen Basislack oder einen Klarlack handelt.

• Eine Applikationsgerätekennung zur Identifikation des Applikationsgerätes und/oder von Ei genschaften des Applikationsgerätes. Beispielsweise kann die Applikationsgerätekennung angeben, welcher Typ eines Rotationszerstäubers verwendet wird.

• Darüber hinaus können die Beschichtungsdaten auch eine Schichtinformation enthalten, um verschiedene Schichten in einer mehrschichtigen Beschichtung zu unterscheiden.

• Ein weiteres Beispiel für mögliche Beschichtungsdaten ist die Bahngeschwindigkeit des Farb- auftreffpunkts entlang der Roboterbahn, die ebenfalls das Beschichtungsergebnis beein flusst.

Bei der vorstehend bereits erwähnten Ermittlung der geeigneten Applikationsparameter werden dann vorzugsweise nicht nur die in dem ersten Datensatz enthaltenden Spritzbilddaten berücksich tigt, sondern auch die vorstehend erwähnten Beschichtungsdaten. Darüber hinaus können auch Referenzwerte für den Bahnabstand zwischen benachbarten Lackierbahnen, die Bahngeschwindig keit, die Zielschichtdicke, den Festkörperanteil des Beschichtungsmittels und den Auftragswir kungsgrad des Applikationsgerätes berücksichtigt werden.

Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass im Rahmen der Simulation Roboterbahndaten berück sichtigt werden, wobei die Roboterbahndaten die Roboterbahn definieren, die von dem Farbauf- treffpunkt des Applikationsgerätes im Beschichtungsbetrieb abgefahren werden soll. Diese Robo terbahndaten umfassen vorzugsweise folgende Daten:

• Räumlicher Verlauf der Roboterbahn,

• Bahngeschwindigkeit des Farbauftreffpunkts entlang der Roboterbahn,

• Bahnabstand zwischen seitlich benachbarten, seitlich überlappenden oder aneinander an grenzenden Bahnabschnitten der Roboterbahn,

• Ausrichtung des Applikationsgeräts, • zeitlicher Verlauf des Farbauftreffpunkts entlang der Roboterbahn oder Geschwindigkeit des Farbauftreffpunkts entlang der Roboterbahn,

• Einschaltpunkte und/oder und Ausschaltpunkte für den Lackfluss, und/oder

• Aktive Brush-Nummer: Wo ist welche Brush-Nummer mit der dazugehörigen Brush-Paramet- rierung im Roboterbahnverlauf aktiv?

Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die Roboterbahn vorzugsweise in mehrere aufeinanderfol gende Bahnabschnitte unterteilt wird, die nacheinander von dem Farbauftreffpunkt des Applikati onsgerätes abgefahren werden sollen. Die geeigneten Spritzbilddaten werden dann vorzugsweise für die einzelnen Bahnabschnitte der Roboterbahn individuell und spezifisch ermittelt. Darüber hin aus kann dann auch für die einzelnen Bahnabschnitte jeweils individuell und spezifisch ein Satz von geeigneten Applikationsparametern ermittelt werden.

Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die Ermittlung der geeigneten Spritzbilddaten (Brush- Kurven) in einer Simulation erfolgt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst diese Simulation mehrere Iterationsschritte, die nacheinander durchlaufen werden und jeweils Op timierungsschleifen enthalten.

In einem ersten Optimierungsschritt erfolgt vorzugsweise eine Vorgabe von Standardwerten für das Spritzbild und den Beschichtungsmittelstrom, insbesondere als prozentualer, relativer oder vir tueller Wert (Referenz-Brush). Diese Standardwerte dienen lediglich als Startwerte für die Simula tion des Beschichtungsergebnisses. Im Rahmen der anschließenden Simulation auf der Grundlage der vorgegebenen Standardwerte wird dann vorzugsweise die Schichtdickenverteilung ermittelt, wobei Abweichungen der simulierten Schichtdickenverteilung gegenüber einer Zielvorgabe ermit telt werden. Hinsichtlich der Schichtdickenhomogenität auf großen Bauteilflächen können bereits in diesem ersten Optimierungsschritt die Roboterbahndaten optimiert werden.

Die vorstehend erwähnten Startwerte für die Simulation können beispielsweise einen Referenzwert für den Bahnabstand zwischen Mittelachsen von unmittelbar aneinander angrenzenden Beschich tungsbahnen umfassen. So werden bei einer Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien üblicher weise Lackierbahnen auf die Kraftfahrzeugkarosserie aufgetragen, wobei die Lackierbahnen paral lel zueinander verlaufen und seitlich überlappen. Die Startwerte für die Simulation können deshalb auch die seitliche Überlappung der unmittelbar aneinander angrenzenden Beschichtungsbahnen definieren. Darüber hinaus können die Startwerte für die Simulation auch einen Referenzwert für den Beschichtungsmittelstrom umfassen. In einem zweiten Optimierungsschritt erfolgt dann vorzugsweise eine Prüfung der Schichtdicken homogenität an einfachen Modulstößen. So wird die Bauteiloberfläche eines zu lackierenden Bau teils üblicherweise in Lackiermodule unterteilt, die nacheinander lackiert werden. Beispielsweise kann es sich bei den Lackiermodulen um die Motorhaube, das Dach, den Kofferraumdeckel, die Kotflügel und die Türen einer Kraftfahrzeugkarosserie handeln, die nacheinander lackiert werden. Die benachbarten Module stoßen hierbei an Modulgrenzen ein aneinander an, wobei einfache Mo dulstöße im Sinne der Erfindung solche Grenzen zwischen benachbarten Modulen sind, an denen genau zwei benachbarte Beschichtungsmodule aneinander angrenzen. Beispielsweise können bei einer Kraftfahrzeugkarosserie die vordere Seitentür und die hintere Seitentür jeweils ein Lackier modulbilden, so dass die Grenze zwischen Vordertür und Seitentür einen einfachen Modulstoß bil det. Die Stoßstellen zwischen drei oder mehr aneinander angrenzenden Beschichtungsmodulen werden dagegen im Rahmen der Erfindung als komplexe Modulstöße bezeichnet. Beispielsweise tritt ein solcher komplexer Modulstoß an der Stelle einer Kraftfahrzeugkarosserie auf, an der die Motorhaube, der Kotflügel, die Vordertür und die A-Säule aneinander angrenzen.

In dem zweiten Optimierungsschritt wird also zunächst die Schichtdickenhomogenität an den vor stehend beschriebenen einfachen Modulstößen ermittelt und mit einem Zielwert verglichen. Im Rahmen des zweiten Optimierungsschrittes kann dann die Roboterbahn optimiert werden, um die Schichtdickenhomogenität an den einfachen Modulstößen zu optimieren. Diese Optimierung kann in mehreren Iterationsschleifen erfolgen, die nacheinander durchlaufen werden, bis eine akzep table Verbesserung der Schichtdickenhomogenität erreicht ist.

In einem dritten Optimierungsschritt kann dann die Schichtdickenhomogenität an den vorstehend erwähnten komplexen Modulstößen optimiert werden. Auch hierbei kann die Roboterbahn im Rah men des dritten Optimierungsschrittes mehrfach angepasst werden, um die Schichtdickenhomoge nität an den komplexen Modulstößen zu optimieren. Diese Optimierung kann im Rahmen des drit ten Optimierungsschrittes in mehreren Optimierungsschleifen erfolgen, die nacheinander durch laufen werden, bis eine akzeptable Schichtdickenhomogenität an den komplexen Modulstößen er reicht ist.

In einem vierten Optimierungsschritt kann die Schichtdickenhomogenität wieder an einfachen und/oder komplexen Modulstößen optimiert werden. Allerdings wird in diesem vierten Optimie rungsschritt nicht die Roboterbahn angepasst, sondern die Spritzbilddaten (Brush-Kurven) und/o- der der Beschichtungsmittelstrom. Auch die Optimierung im Rahmen des vierten Optimierungs schrittes kann in mehreren Optimierungsschleifen erfolgen, die nacheinander durchlaufen werden, bis die Simulation zu einem akzeptablen Beschichtungsergebnis an den einfachen bzw. komplexen Modulstößen führt.

Schließlich kann in einem fünften Optimierungsschritt eine Optimierung der Schichtdickenhomo genität an Bauteilrändern des zu beschichtenden Bauteils führen. Beispielsweise kann es sich bei den Bauteilrändern um die Ränder einer zu beschichtenden Motorhaube oder um die Ränder einer zu beschichtenden Tür einer Kraftfahrzeugkarosserie handeln. Im Rahmen des fünften Optimie rungsschritts wird die Schichtdickenhomogenität an den Bauteilrändern simuliert und mit einem vorgegebenen Zielwert für die Schichtdickenhomogenität verglichen. Dabei können dann die Robo terbahn, die Spritzbilddaten und/oder der Beschichtungsmittelstrom angepasst werden, bis die Si mulation zu einem akzeptablen Beschichtungsergebnis führt. Im Rahmen des fünften Optimie rungsschrittes können also beispielsweise folgende Anpassungen vorgenommen werden:

• Optimierung der Roboterbahn: Anpassung des Bahnverlaufs, z.B. allgemeine Veränderung der Polygonzüge oder Anpassung hinsichtlich Bahnabständen, Verkürzen und Verlängern von Bahnen (z.B. an Kanten), zusätzliche Bahnen, weniger Bahnen, Anpassung der Orientierung der Glockentellerachse, Anpassung der Geschwindigkeit,

• Optimierung durch Veränderung von Einschaltpunkten und/oder Ausschaltpunkten des Lack flusses (GUN ON / GUN OFF), insbesondere an Kanten, Bahnumkehrpunkten, Schnittstellen von Lackierbereichen verschiedener Roboter (Lackiermodulstöße),

• Optimierung durch Brush-Parametrierung hinsichtlich Sprühstrahlbreite bzw. Sprühstrahl durchmesser, Sprühstrahlform und Skalierung der Lackausflussrate und durch Einfügen oder Entfernen von Brush-Nummern mit der dazugehörigen Brush-Parametrierung.

Hierbei ist zu erwähnen, dass die vorstehend genannten Anpassungen („Stellschrauben") nicht nur im Rahmen des fünften Optimierungsschrittes möglich sind, sondern auch ganz allgemein. Auch die Optimierung im Rahmen des fünften Optimierungsschritts kann in mehreren Optimierungsschlei fen erfolgen, die nacheinander durchlaufen werden, bis die Simulation zu einem akzeptablen Be schichtungsergebnis an den Bauteilrändern führt.

Im Rahmen der Simulation des Beschichtungsergebnisses kann das Beschichtungsergebnis auch auf der Betreiberseite grafisch auf einem Bildschirm dargestellt werden. Beispielsweise kann hierbei auf einem Bildschirm das zu beschichtende Bauteil perspektivisch als Modell dargestellt werden. Hierbei kann die Oberfläche des dargestellten Modells des zu beschichtenden Bauteils ortsabhängig eingefärbt sein, wobei die Einfärbung der Bauteiloberfläche auf dem Bildschirm beispielsweise die lokale Abweichung zwischen der simulierten Schichtdicke einerseits und einem vorgegebenen Soll wert für die Schichtdicke andererseits wiedergibt. Diese Visualisierung des simulierten Beschich tungsergebnisses auf einem Bildschirm ermöglicht dem Programmierer eine schnelle und intuitive Übersicht über das simulierte Beschichtungsergebnis.

Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass nach der Ermittlung der geeigneten Spritzbilddaten (Brush-Kurven) im Rahmen der Simulation die geeigneten Applikationsparameter ermittelt werden, die zur Realisierung der vorgegebenen Spritzbilddaten geeignet sind. Diese Umrechnung erfolgt vorzugsweise anhand eines mehrdimensionalen Kennfeldes, das für ein bestimmtes Beschichtungs mittel beispielsweise mehrere der folgenden Größen miteinander verknüpfen kann:

• Breite des Schichtdickenprofils, insbesondere als SB50-Wert des Schichtdickenprofils. Der SB50-Wert bezeichnet hierbei die Breite des Schichtdickenprofils, innerhalb derer die Schichtdicke mindestens 50 % des Maximalwerts der Schichtdicke beträgt.

• Lenkluftstrom des Applikationsgeräts (z.B. Rotationszerstäuber).

• Beschichtungsmittelstrom des Applikationsgeräts (z.B. Rotationszerstäuber).

• Drehzahl des Rotationszerstäubers, der als Applikationsgerät eingesetzt wird.

• Hochspannung einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung.

• Bahngeschwindigkeit des Applikationsgeräts (z.B. Rotationszerstäuber) entlang der Roboter bahn.

• Beschichtungsabstand zwischen dem Applikationsgerät und der Oberfläche des zu beschich tenden Bauteils.

Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass Roboterbahndaten vorgegeben werden, die den Verlauf der Roboterbahn während des eigentlich Beschichtungsbetriebs bestimmen. Diese Roboterbahn daten können beispielsweise auf der Betreiberseite anhand der Geometriedaten des zu beschich tenden Bauteils vorgegeben werden. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Roboterbahndaten herstellerseitig bereitgestellt werden und dann von dem Beschichtungsanlagen betreiber in Dateiform eingelesen werden.

Das gleiche gilt auch für die Geometriedaten des zu beschichtenden Bauteils, die beispielsweise auf der Betreiberseite durch den Beschichtungsanlagenbetreiber im Rahmen des Messvorgangs ermit telt werden können. Alternativ ist es jedoch möglich, dass die Geometriedaten herstellerseitig be reitgestellt werden. In der Praxis hat sich außerdem gezeigt, dass es hinsichtlich der Simulationsmethode und der Spritz bilddaten vorteilhaft ist, auch den Sprühstrahlverzug, beispielsweise an Kanten, A-Säule usw., min destens teilweise umgehen zu können. Spezielle Lackiersituationen und -effekte, z.B. Luftströmung in der Kabine, Luftströmung um den Zerstäuber und um das Werkstück, Hochspannungseinflüsse etc., werden deshalb in der Simulation - sofern erforderlich - automatisch berücksichtigt, z.B. an Werkstückkanten, Aussparungen für Schiebedach oder komplexen Werkstück-Geometrien.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für das vorstehende beschriebene erfindungsgemäße Programmierverfahren. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für eine entsprechend angepasste Beschichtungsanlage, die zur Ausführung des erfindungs gemäßen Programmierverfahrens geeignet ist.

Die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage umfasst zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik mindestens einen Beschichtungsroboter, mindestens ein Applikationsgerät (z.B. Rota tionszerstäuber) und eine Steuerung, die das Applikationsgerät und den Beschichtungsroboter an steuert. Die Steuerung ist dann bei der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage so ausgebildet, dass das erfindungsgemäße Programmierverfahren ausgeführt wird.

Beispielsweise kann in der Steuerung das vorstehend erwähnte Kennfeld gespeichert sein, um aus den geeigneten Spritzbilddaten die geeigneten Applikationsparameter zu ermitteln.

Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage vorzugsweise eine Datenschnitt stelle auf, um die Spritzbilddaten und oder die Beschichtungsdaten an den Beschichtungsanlagen hersteller oder einen von ihm beauftragten Dienstleister zu übertragen und das zugehörige Kenn feld zur Ermittlung der geeigneten Applikationsparameter von dem Beschichtungsanlagenherstel ler bzw. von dem Dienstleister zu empfangen.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.

Figuren 1A, 1B zeigen ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Programmier verfahrens. Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung der Simulation des Beschichtungsergebnisses im Rahmen des erfindungsgemäßen Programmierverfahrens.

Figur 3 zeigt exemplarisch ein Schichtdickenprofil, das von einem Rotationszerstäuber erzeugt wird.

Figur 4 zeigt verschiedene Schichtdickenprofile bei einer Variation des Lackstroms.

Figur 5 zeigt ein Beispiel für ein Kennfeld zur Verknüpfung von Spritzbilddaten einerseits und Appli kationsparametern andererseits.

Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lackieranlage.

Figur 7 zeigt eine Abwandlung von Figur 1A.

Im Folgenden wird nun das Flussdiagramm gemäß den Figuren 1A und 1B beschrieben, welches das erfindungsgemäße Programmierverfahren verdeutlicht.

In einem ersten Schritt S1 werden zunächst Geometriedaten vorgegeben, die die Geometrie des zu lackierenden Bauteils (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil) wiedergeben. Die Geometriedaten kön nen beispielsweise in Dateiform bereitgestellt und einfach ausgelesen werden. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Geometriedaten anhand eines realen Bauteils vermessen werden.

In einem zweiten Schritt S2 werden dann Roboterbahndaten vorgegeben, wobei die Roboterbahn daten die Bewegungsbahn des Farbauftreffpunkts des verwendeten Applikationsgeräts auf der Bauteiloberfläche definieren. Die Roboterbahndaten werden hierbei anhand der Geometriedaten des zu beschichtenden Bauteils ermittelt. Hierbei werden üblicherweise Lackierrichtlinien berück sichtigt, die beispielsweise Vorgaben enthalten können hinsichtlich des seitlichen Abstands benach barter Lackierbahnen und bezüglich der seitlichen Überlappung der benachbarten Lackierbahnen.

In einem weiteren Schritt S3 werden dann im Rahmen einer Simulation geeignete Spritzbilddaten (Brush-Kurven) ermittelt, wobei die Spritzbilddaten ein Schichtdickenprofil wiedergeben und in der Simulation zu einem akzeptablen Lackierergebnis führen. So zeigt beispielsweise Figur 3 ein Schicht dickenprofil eines Rotationszerstäubers mit mehreren Spritzbilddaten, die das Schichtdickenprofil kennzeichnen. Der wichtigste Wert für die Beschreibung des Schichtdickenprofils ist hierbei der SB50-Wert, der die Breite des Schichtdickenprofils wiedergibt, innerhalb derer die Schichtdicke mindestens 50 % der Maximalschichtdicke SDMAX beträgt. Die Simulation in dem Schritt S3 wird spä ter noch detailliert anhand von Figur 2 beschrieben.

Die im Rahmen der Simulation ermittelten akzeptablen Spritzbilddaten werden dann in einem Schritt S4 in einem ersten Datensatz gespeichert.

In einem weiteren Schritt S5 werden dann zusätzlich Lackierdaten ermittelt, wie beispielsweise die gewünschte Schichtdicke, der Lacktyp, der Applikationsgerätetyp, die Schichtart (Basislack/Klar lack), die Bahngeschwindigkeit und der Auftragswirkungsgrad des Applikationsgeräts. Diese La ckierdaten werden dann in einem Schritt S6 zusammen mit den Spritzbilddaten in dem ersten Da tensatz gespeichert.

In einem Schritt S7 wird dann herstellerseitig ein lackspezifisches Kennfeld bereitgestellt, damit aus den geeigneten Spritzbilddaten die zugehörigen Applikationsparameter ermittelt werden können, die in der Praxis zur Realisierung der geeigneten Spritzbilddaten führen.

Im nächsten Schritt S8 wird das Kennfeld dann verwendet, um aus den geeigneten Spritzbilddaten und den Lackierdaten die geeigneten Applikationsparameter zu ermitteln. Beispielsweise können die Applikationsparameter den Lenkluftstrom eines Rotationszerstäubers, die Hochspannungsauf ladung, und den Lackstrom umfassen.

Die geeigneten Applikationsparameter werden dann in einem Schritt S9 in einem zweiten Datensatz gespeichert.

Im nächsten Schritt S10 erfolgt dann der Betrieb der Lackieranlage mit den vorgegebenen Roboter bahndaten und den ermittelten Applikationsparametern. Bei einem optimal berechneten Kennfeld führt der Betrieb der Lackieranlage mit den aus dem Kennfeld ausgelesenen Applikationsparame tern dann zu den Spritzbilddaten, die zuvor im Rahmen der Simulation ermittelt wurden, so dass eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und realem Lackierbetrieb erreicht werden kann.

Hierbei ist zu erwähnen, dass das vorstehend beschriebene Programmierverfahren die Ermittlung der Spritzbilddaten und der zugehörigen Applikationsparameter individuell für verschiedene Bahn abschnitte auf der Roboterbahn durchführen kann. Dies bedeutet, dass die Applikationsparameter entlang der Roboterbahn nicht konstant sein müssen. Vielmehr können die Applikationsparameter entlang der Roboterbahn variiert werden, um ein gutes Beschichtungsergebnis zu erzielen.

Im Folgenden wird nun die Simulation gemäß dem Schritt S3 in Figur 1A näher beschrieben, wobei auf das Flussdiagramm gemäß Figur 2 Bezug genommen wird.

In einem ersten Schritt S3.1 der Simulation werden zunächst Standardwerte für die Spritzbilddaten vorgegeben, die auch als Referenz-Brush bezeichnet werden können. Anschließend erfolgt dann eine Simulation des Beschichtungsergebnisses auf der Grundlage der vorgegebenen Standard werte.

In einem zweiten Optimierungsschritt S3.2 wird dann die Schichtdickenhomogenität an einfachen Modulstößen zwischen zwei aneinander angrenzenden Modulen geprüft. Der Begriff von einfachen Modulstößen bezeichnet im Rahmen der Erfindung die Grenzen zwischen genau zwei aneinander angrenzenden Lackiermodulen. Beispielsweise bildet die Grenze zwischen vorderer Seitentür und hinterer Seitentür einen solchen einfachen Modulstoß. Die Roboterbahn wird dann im Rahmen der Simulation optimiert, bis eine maximale Verbesserung der Schichtdickenhomogenität an den einfa chen Modulstößen erzielt ist. Der zweite Optimierungsschritt S3.2 kann also mehrere Iterations schleifen umfassen, die nacheinander durchlaufen werden. Wichtig ist hierbei, dass die Schichtdi ckenhomogenität an den einfachen Modulstößen ausgewertet wird und zum Optimieren der Ro boterbahn herangezogen wird.

In einem dritten Optimierungsschritt S3.3 kann dann die Schichtdickenhomogenität an komplexen Modulstößen zwischen mehr als zwei aneinandergrenzenden Lackiermodulen geprüft werden. Der Begriff von komplexen Modulstößen bezeichnet hierbei die Grenzen zwischen mehr als zwei an grenzenden Lackiermodulen. Beispielsweise bildet die Grenze zwischen dem Kotflügel, der Motor haube, der vorderen Seitentür und der A-Säule einer Kraftfahrzeugkarosserie einen solchen kom plexen Modulstoß. In dem dritten Optimierungsschritt S3.3 wird dann wieder die Roboterbahn ite rativ optimiert, bis an den komplexen Modulstößen eine maximale Verbesserung der Schichtdi ckenhomogenität erreicht ist.

In einem vierten Optimierungsschritt S3.4 wird dann wieder die Schichtdickenhomogenität an den komplexen und oder einfachen Modulstößen ermittelt und als Optimierungskriterium herangezo- gen. Allerdings wird dann nicht die Roboterbahn optimiert, sondern die Spritzbilddaten (Brush-Kur- ven), bis eine maximale Verbesserung der Schichtdickenhomogenität an den einfachen bzw. kom plexen Modulstößen erreicht ist.

In einem fünften Optimierungsschritt S3.5 wird dann die Schichtdickenhomogenität an den Bauteil rändern geprüft und als Optimierungskriterium herangezogen. Beispielsweise kann die Schichtdi ckenhomogenität an den Rändern einer Motorhaube geprüft und berücksichtigt werden. Im Rah men der Optimierung können dann die Spritzbilddaten und/oder die Roboterbahn optimiert wer den, bis eine maximale Verbesserung der Schichtdickenhomogenität an den Bauteilrändern er reicht ist. Auch hierbei kann die Optimierung mehrere Iterationsschleifen umfassen, die nacheinan der durchlaufen werden.

Figur 3 zeigt ein Schichtdickenprofil, wie es typischerweise von einem Rotationszerstäuber erzeugt wird.

Figur 4 zeigt ein entsprechendes Schichtdickenprofil eines Rotationszerstäubers bei einer Änderung des Lackstroms von 70 % auf 130 %.

Figur 5 zeigt ein Kennfeld, das im Rahmen der Erfindung verwendet werden kann, um aus den Spritzbilddaten geeignete Applikationsparameter zu ermitteln. Bei den Spritzbilddaten handelt sich in dem Kennfeld gemäß Figur 5 um den SB 50-Wert, während die Applikationsparameter hierbei der Lenkluftstrom und die Farbmenge sind. Im Rahmen der Erfindung können jedoch auch mehrdi mensionale Kennfelder verwendet werden, die eine größere Zahl von Spritzbilddaten bzw. Applika tionsparametern miteinander verknüpfen.

Figur 6 zeigt in stark vereinfachter und thematisierter Form eine erfindungsgemäße Lackieranlage, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Programmierverfahrens geeignet ist.

So umfasst die erfindungsgemäße Lackieranlage zunächst in Übereinstimmung mit den bekannten Lackieranlagen eine Lackieranlagensteuerung 1, die im Betrieb einen Lackierroboter und ein Appli kationsgerät (z.B. Rotationszerstäuber) mit bestimmten Applikationsparametern ansteuert. Die La ckieranlagensteuerung 1 erhält als Eingangsgrößen Roboterbahndaten, die den Verlauf einer Robo terbahn vorgeben, wobei die Roboterbahndaten gemäß Lackierrichtlinien vorgegeben werden kön nen. Darüber hinaus erhält die Lackieranlagensteuerung 1 Geometriedaten, die die Geometrie des zu beschichtenden Bauteils wiedergeben.

Schließlich erhält die Lackieranlagensteuerung 1 noch Lackierdaten, die beispielsweise den Typ des verwendeten Lacks wiedergeben.

Im Lackierbetrieb steuert die Lackieranlagensteuerung 1 dann den Lackierroboter und das Applika tionsgerät entsprechend an, wobei Applikationsparameter verwendet werden, die mit dem erfin dungsgemäßen Programmierverfahren festgelegt werden.

Hierzu ist ein Simulations-Tool 2 vorgesehen, das ebenfalls die Lackierdaten, die Geometriedaten und die Roboterbahndaten erhält und im Rahmen einer Simulation geeignete Spritzbilddaten er mittelt, die in der Simulation zu einem akzeptablen Beschichtungsergebnis führen, wie vorstehend beschrieben wurde.

Darüber hinaus weist die Lackieranlage ein Kennfeldglied 3 auf, um die Applikationsparameter für die Lackieranlagensteuerung 1 zu bestimmen, wie noch detailliert beschrieben wird.

Die erfindungsgemäße Lackieranlage weist nun zusätzlich eine Datenschnittstelle 4 auf, die dazu dient, die geeigneten Spritzbilddaten und die Lackierdaten an den Lackieranlagenhersteller oder einen von diesem beauftragten Dienstleister zu übertragen, der hierzu ebenfalls eine Datenschnitt stelle 5 aufweist. Auf der Herstellerseite kann dann aus den übertragenen Lackierdaten und den übertragenen Spritzbilddaten ein geeignetes Kennfeld aus einem Kennfeldspeicher 6 ausgelesen und an den Lackieranlagenbetreiber übertragen werden, der das geeignete Kennfeld dann in den Kennfeldspeicher 3 speichert. Das in dem Kennfeldspeicher 3 gespeicherte Kennfeld ermöglicht dann eine Ermittlung der geeigneten Applikationsparameter aus den simulierten Spritzbilddaten.

Figur 7 zeigt eine Abwandlung des Flussdiagramms gemäß Figur 1A, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen zunächst auf die vorstehende Beschreibung zu Figur 1A verwiesen wird.

Eine Besonderheit dieser Abwandlung besteht in den Verfahrensschritten S4 und S5, die in den Verfahrensablauf eingeschoben sind. So geht das Verfahren gemäß Figur 1A davon aus, dass die Roboterbahn fest vorgegeben wird und im Rahmen der Simulation nicht verändert wird. Es kann jedoch Vorkommen, dass bei einer bestimmten, fest vorgegebenen Roboterbahn auch die bestmög- lieh geeigneten Spritzbilddaten („Brush-Kurven") nicht zu einem akzeptablen Beschichtungsergeb nis führen. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die vorgegebene Roboterbahn be schichtungstechnisch besonders anspruchsvoll ist. In solchen Fällen ist es sinnvoll, auch die Robo terbahn zu optimieren.

In dem Schritt S4 wird deshalb nach der Ermittlung der bestmöglich geeigneten Spritzbilddaten ge prüft, ob das simulierte Lackierergebnis akzeptabel ist. Falls dies der Fall ist, so kann das Verfahren mit dem Schritt S6 fortgeführt werden, wie vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 1A beschrieben wurde.

Falls das simulierte Lackierergebnis dagegen auch mit den bestmöglich geeigneten Spritzbilddaten nicht akzeptabel ist, so erfolgt in einem Schritt S5 eine Optimierung der Roboterbahn und die Schritte S3, S4 und S5 werden so lange wiederholt, bis die Simulation mit den bestmöglich geeigne ten Spritzbilddaten und der optimierten Roboterbahn zu einem akzeptablen Beschichtungsergebnis führt. Falls dies der Fall ist, so kann zu dem Schritt S6 übergegangen werden, wie vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 1A bereits beschrieben wurde.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel be schränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen.

Bezugszeichenliste

1 Lackieranlagensteuerung

2 Simulationstool 3 Kennfeldglied

4 Datenschnittstelle

5 Datenschnittstelle

6 Kennfeldspeicher