EP1134033A2 - Verfahren zum elektrostatischen Beschichten eines Werkstücks sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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EP1134033A2
EP1134033A2 EP01101707A EP01101707A EP1134033A2 EP 1134033 A2 EP1134033 A2 EP 1134033A2 EP 01101707 A EP01101707 A EP 01101707A EP 01101707 A EP01101707 A EP 01101707A EP 1134033 A2 EP1134033 A2 EP 1134033A2
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EP
European Patent Office
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voltage
operating current
coating
value
workpiece
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EP01101707A
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English (en)
French (fr)
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EP1134033B1 (de
EP1134033A3 (de
Inventor
Jan Reichler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Original Assignee
Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1134033A3 publication Critical patent/EP1134033A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/08—Plant for applying liquids or other fluent materials to objects
    • B05B5/10—Arrangements for supplying power, e.g. charging power

Definitions

  • the electrostatic coating of Workpieces with colored powder powders found that the Achieve a desired color, brilliance, effect and gloss effect both from the operating current and from the voltage between the application device and the Workpiece depends. Only if relatively narrow limits are observed for both the operating current and the voltage an efficient and at the same time homogeneous coating possible, which has the desired properties.
  • the distance A I between the application device and the workpiece is brought into play as an additional control parameter.
  • the operating current is not only dependent on the voltage but also on this distance.
  • the distance control therefore makes it possible to keep both the operating current and the voltage within predetermined limits and thereby achieve the desired coating result if a mere change in voltage is not sufficient for this.
  • Such a method can easily be converted into a digital one Control program, e.g. for a data acquisition card with appropriate control inputs and outputs.
  • the detection of the distance ensures that the application device does not take an impermissible distance from the workpiece when the coating is carried out. If the distance becomes too large, there is a risk that the accuracy of the job will be too low. However, there is a greater danger if the distance between the application device and the workpiece becomes too small. In the worst case, a short circuit is possible, which must be avoided. If the regulation is omitted due to an impermissible recorded actual distance value A I , the coating process does not continue and measures can be taken to avert potential dangers.
  • the voltage source and the application device can preferably be deactivated if the actual distance value A I is not within predetermined limits for the distance.
  • Such deactivation is a safe means of countering problems that can be caused when an impermissible distance is reached.
  • a preferred method for a Initialization coating pass the operating parameters the coating device and places it in a cooperating with the tracking device Memory from, during coating runs, the follow the initialization coating pass, the application device according to those stored in the memory Operating parameters are tracked and operated.
  • An operating parameter change as part of the operating current control, during a coating run the initialization coating pass succeeds, can be recorded, stored in memory and for the one following this coating pass Coating passage are taken into account.
  • Such changes in operating parameters in the following Coating processes can be determined by statistical Tolerances of the workpiece or the relative position between Application device and workpiece, but also through Drift effects caused by the coating device become. Knowing the operating parameters in the current coating pass previous coating passes can be used to reduce from for the reasons mentioned above be used.
  • the consideration can take place in such a way that when saving the by in the running coating run changed operating parameters corresponding to these old operating parameters are overwritten.
  • Such a procedure is recommended for long-term Drift processes of the coating device, at knowledge of the operating parameters of each last coating pass is sufficient to for a to avoid future regulatory interventions for a longer period of time.
  • the consideration can take place by that from those changed in the current coating run Operating parameters and the corresponding old operating parameters an operating parameter for the following coating run calculated and saved becomes. Such a procedure is recommended with the statistical sources of error mentioned above. By the averaging here will be the number of those required in the future Control interventions minimized.
  • the calculation can be done by weighted averaging respectively. Such a calculation is simple, needed only a small computing capacity and is for the sufficient for most applications.
  • the object of the present invention is further a To further develop the device of the type mentioned at the beginning, that they keep operating current at the same time and tension within given limits enables.
  • the tracking device cooperates with the control device and can be used to change the distance between the application device and the workpiece, if the function of the voltage control alone cannot keep the actual operating current value I I within the predetermined limits without a predetermined one Leave the voltage range.
  • the coating device shown schematically in FIG. 1 has an application device 1, by means of which electrically charged coating powder 2 (represented by the dash-dotted lines in FIG. 1), for example a paint powder, is applied to a workpiece 3, for example a body element of a vehicle.
  • the flow of the charged coating powder 2 delivered by the application device 1 to the workpiece 3 specifies an instantaneous operating current I I.
  • the application device 1 is a well-known rotary atomizer that doesn't work with one shown storage container for the coating powder communicates.
  • the application device 1 is connected via a high-voltage line 5 to a high-voltage source 6, which is connected to the workpiece 3 via a ground line 7.
  • the high voltage source 6 works together with a high voltage controller 8.
  • the instantaneous actual value of the set voltage at the high voltage source 6 is denoted by U I.
  • the application device 1 for coating the surface of the workpiece 3 can be moved relative to the latter via a guide element 9.
  • the guide element 9 of the application device 1 grants five degrees of freedom of movement. These are the degrees of translational freedom in the directions of the axes X, Y and Z and the degrees of rotational freedom about the axes X and Y.
  • the movement of the application device 1 via the guide element 9 is controlled by a tracking device 10 connected to it.
  • the instantaneous distance of the dispensing element 4 of the application device 1 from the workpiece 3 is denoted by A I.
  • the tracking device 10 and the high-voltage control 8 are of a total of 11 designated control device, which is now based on of Figure 2 is described:
  • the tracking device 10 is connected via a control line 12 to the output of a differential voltage control computer 13.
  • the differential voltage control computer 13 receives the measurement signal of a current measuring device 15 via a measurement data line 14 for measuring the actual current value I I.
  • the differential voltage control computer 13 can a data line 16 preset values from a memory 17 recall.
  • the differential voltage control computer 13 is coupled via a bidirectional data line 18 to a central control computer 19, which in turn is connected via a measurement data line 20 to a high-voltage measuring device 21 for measuring the actual voltage value U I and via a data line 22 to a memory 23 with preset values .
  • the control computer 19 has two output data lines 24, 25 on:
  • the output data line 24 is connected to the High voltage control 8, and the output data line 25 connected to a distance calculator 26.
  • the latter is to a distance measuring device 27 via a measurement data line 28 and to a memory 29 with default values via a Data line 30 coupled.
  • Via an output data line 31 is the distance calculator 26 with an emergency stop circuit 32 connected, the a mechanically operated emergency stop switch 33 has.
  • a control line 39 connects the distance computer 26 to the control line 12 between the differential voltage control computer 13 and the tracking device 10.
  • the distance calculator is via a second output data line 34 26 connected to a distance coordinate calculator 35.
  • the latter is via a bidirectional data line 36 in connection with a coordinate control computer 37. This can be via a bidirectional data line 38 Write coordinates into or from a memory 40 read out.
  • The is via a further bidirectional data line 41 Coordinate control computer 37 with the tracking device 10 coupled.
  • the coating device works during coating of workpieces as follows:
  • the application device 1 follows a tracking program that is in the tracking device 10 is implemented, the surface of the workpiece 3. By a position control that is not of interest here it is ensured that the longitudinal axis of the application device 1 perpendicular to the surface of the workpiece 3, which is to be coated, is aligned.
  • the tracking program ensures the maintenance of one certain distance between the application device 1 and the workpiece 3, unless described below Way to regulate the operating current in a different way intervenes in the tracking program.
  • the high voltage source 6 ensures that the electrodes the application device 4 with respect to the workpiece 3 are at high voltage potential.
  • the electrically charged Coating powder 2 is therefore attracted to the workpiece 3, whereby the latter is coated without becoming a noteworthy amount of not adhering to the workpiece 3 Coating powder overspray that comes with recycling or would have to be disposed of.
  • the actual operating current value I I and the actual voltage value U I are set to a predetermined value by means of the control device 11 regulated within certain limits.
  • the actual value of these parameters is queried at periodic intervals.
  • the part of the coating process that takes place between two queries is referred to below as the "coating step”.
  • the differential voltage control computer 13 of the control device 11 detects the actual operating current value I I via the coupled current measuring device 15 and compares it with an operating current target value I S stored in the memory 17. If the actual operating current value I I lies within the limit values of the operating current tolerance range, which are predetermined by the minimum or maximum values for the operating current likewise stored in the memory 17, readjustment is not carried out and the differential voltage control computer 13 controls the tracking device 10 via the control line 12 which then initiates the next preprogrammed movement step of the guide element 9 according to the tracking program, the distance between the application device 1 and workpiece 3 remaining unchanged.
  • the differential voltage control computer 13 calculates a differential voltage dU by forming the difference between the actual operating current value I I and the target operating current value I S and multiplies this by a negative proportionality factor c 1 likewise stored in the memory 17.
  • the differential voltage control computer 13 passes this voltage difference dU on to the control computer 19 via the data line 18.
  • the control computer 19 adds the differential voltage dU obtained to the actual voltage value U I , which it retrieves from the high-voltage measuring device 21, and thus calculates a new voltage value U N , which theoretically leads back into the permissible range of the actual operating current value I I. If the actual discharge current value I I is too great (cf. the example above), the new voltage value U N is lower than the actual voltage value U I.
  • the control computer 19 transmits the new voltage value U N via the data line 24 to the high voltage controller 8 further. This then sets the actual voltage value U I to the new voltage value U N.
  • the differential voltage control computer 13 receives an OK signal from the high-voltage control 8 about the voltage adjustment carried out.
  • the differential voltage control computer 13 then again performs the comparison between the actual operating current value I I and the target operating current value I S described above.
  • the reduction of the high voltage to the new, lower voltage value U N has led to a sufficient decrease in the actual operating current value I I in the permissible voltage range. If, however, the comparison in the control computer 19 shows that the calculated new voltage value U N , which would lead to a sufficient change in the actual operating current value I I , lies outside the permissible voltage range, the actual operating current value I I is regulated by the control device 11 not by tracking the voltage U I , but by tracking the distance A I between the application device 1 and workpiece 3. This ensures that the actual voltage value U I can be kept within the permissible voltage range.
  • the voltage U I can also be changed first, which leads to the edge of the permissible voltage range. The then required further change in the operating current takes place via a change in the distance A I between the application device 1 and the workpiece 3.
  • the control computer 19 forwards the actual operating current value I I and the desired operating current value I S to the distance computer 26 via the data line 25.
  • the difference between the actual operating current value I I and the desired operating current value I S which is multiplied by a positive proportionality factor c 2 stored in the memory 29, is used to calculate a distance difference dA.
  • the distance calculator then calculates a new distance A N by adding the distance difference value dA to the actual distance value A I retrieved by the distance measuring device 27.
  • the then calculated new distance AN is greater than the actual distance value A I.
  • the distance computer 26 actuates the emergency stop circuit 32 via the control line 31, which deactivates the coating device.
  • the distance computer 26 transmits the new distance value A N to the via the data line 34 Distance coordinate computer 35, which calculates the coordinate correction to be set for the application device 1 from the new distance A N. This coordinate correction is transmitted to the coordinate control computer 37 via the data line 36.
  • the coordinate control computer 37 calculates the new position which the application device 1 is to assume in the current coating step, so that the operating current I I during this coating step reaches the predetermined operating current setpoint I S reached.
  • Coordinates are sent to the tracking device via the data line 41 10 to control a corresponding one Transfer tracking step.
  • differential voltage control computer 13 receives an OK signal about the distance tracking.
  • the differential voltage control computer 13 then makes the comparison between the actual operating current value I I and the operating current target value I S again described in the next query.
  • the current operating parameters are stored in the memory during each coating step 40 filed. If there is no coating step, as described above, a follow-up step is required so the current coordinates from the tracking device 10 via the coordinate adventure calculator and the current operating current and voltage values in the memory 40 saved.
  • the new operating parameters resulting from the control processes are also stored in the memory 40 recorded and implemented in a change in the tracking program for the distance A I and in a corresponding adjustment of the voltage U I.
  • these new operating parameters can overwrite the corresponding old operating parameters, so that each new coating pass for a workpiece the previous one as "starting point" for the "Fine control" has.
  • Such an approach is particularly useful if only slow Drift effects of the coating device are to be expected are that a small adjustment of the distance in longer Require intervals.
  • the new operating parameters can be saved in separate storage locations of the memory 40 are stored.
  • the operating parameters for a particular coating step can within the coating pass.
  • Conclusions about future drift behavior can be drawn become.
  • the memory 40 can then with the coordinate control computer 37 to calculate in the next coating pass communicate the expected coordinates. These are then made in corresponding changes in the tracking program implemented for the next coating run. As a result, the distance is "kept" between the application device 1 and the workpiece 3 and the operating voltage and thus drift compensation, the frequency and size of the rule interventions reduced.
  • the readjustments are mainly due to design tolerances of the workpiece caused, coordinate control computers 37 and memory 40 in the context of a possibly weighted averages work together, so that operating parameters are obtained, which one average dimensioned workpiece, whereby again the number of required control steps is minimized.
  • the absolute value of the proportionality factor c 2 for calculating the change in distance in the distance computer 26 can be chosen such that the change in distance overcompensates for the deviation of the actual discharge current value I I.
  • the distance A I would be increased so that this would result in an actual operating current value I I that would be smaller than the target operating current value I S. So that the correct actual operating current value I I is nevertheless achieved, the distance calculator gives a voltage correction value U K which is determined by means of a third proportionality factor c 3 and the difference between the actual operating current value I I and the target operating current value I S was calculated in the distance computer 26, via a data line 41 (shown in broken lines in FIG. 2) to the high-voltage controller 8.
  • U K is chosen so that on the one hand the operating current reaches the nominal operating current value I S and on the other hand the new actual voltage value U I set by the high-voltage control is as central as possible within the permissible voltage range.
  • the coating device can also learn this in an "initialization pass" on a "master" piece. Within these ranges, the tracking of the operating current I I is interrupted in a permissible range during the subsequent coating processes; if necessary, the entire application device 1 is taken out of operation.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten eines Werkstücks umfaßt eine Applikationseinrichtung (1) für elektrisch geladenes Beschichtungsmaterial (2). Eine Spannungsquelle (6) erzeugt eine Spannung zwischen der Applikationseinrichtung (1) und dem Werkstück (3). Der durch den Fluß des elektrisch geladenen Beschichtungsmaterials (2) von der Applikationseinrichtung (1) auf das Werkstück (3) bestimmte Betriebsstrom wird von einer mit der Spannungsquelle (6) zusammenarbeitenden Regeleinrichtung geregelt. Letztere umfaßt eine Spannungssteuerung (8). Eine Nachführeinrichtung (10), die eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück (3) und der Applikationseinrichtung (1) während des Beschichtens erzeugt, arbeitet mit der Regeleinrichtung (11) zusammen. Sie kann dann zur Veränderung des Abstandes zwischen Werkstück (3) und Applikationseinrichtung (1) in Funktion gesetzt werden, wenn durch die Funktion der Spannungssteuerung (8) alleine der Betriebsstrom nicht innerhalb der vorgegebenen Grenzen gehalten werden kann, ohne einen vorgegebenen Spannungsbereich zu verlassen. Dadurch werden sowohl der Betriebsstrom als auch die Spannung innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten, was das Beschichtungsergebnis verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrostatischen Beschichten eines Werkstücks mit einer Beschichtungsvorrichtung, welche umfaßt:
  • a) eine Applikationseinrichtung für elektrisch geladenes Beschichtungsmaterial;
  • b) eine Spannungsquelle, die eine Spannung zwischen der Applikationseinrichtung und dem Werkstück erzeugt;
  • c) eine mit der Spannungsquelle zusammenarbeitende, eine Spannungssteuerung umfassende Regeleinrichtung für den Betriebsstrom, welcher durch den Fluß des elektrisch geladenen Beschichtungsmaterials von der Applikationseinrichtung auf das Werkstück vorgegeben ist;
  • d) eine Nachführeinrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Applikations-einrichtung während des Beschichtens;
    • welches folgende Schritte umfaßt:
    • e) Erfassen eines Betriebsstrom-Ist-Werts II;
    • f) Vergleichen des Betriebsstrom-Ist-Werts II mit einem vorgegebenen Betriebsstrom-Soll-Wert IS;
    • g) Regeln des Betriebsstroms auf den Betriebsstrom-Soll-Wert IS.
    Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche umfaßt:
  • a) eine Applikationseinrichtung für elektrisch geladenes Beschichtungsmaterial;
  • b) eine Spannungsquelle, die eine Spannung zwischen der Applikationseinrichtung und dem Werkstück erzeugt;
  • c) eine mit der Spannungsquelle zusammenarbeitende, eine Spannungssteuerung umfassende Regeleinrichtung für den Betriebsstrom, welcher durch den Fluß des elektrisch geladenen Beschichtungsmaterials von der Applikationseinrichtung auf das Werkstück vorgegeben ist;
  • d) eine Nachführeinrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Applikations-einrichtung während des Beschichtens;
    • Zum Erzielen eines guten Beschichtungsergebnisses bei der elektrostatischen Beschichtung trägt eine Reihe von Betriebsparametern der Beschichtungsvorrichtung bei. So wurde beim elektrostatischen Beschichten von Werkstücken mit Farblackpulvern festgestellt, daß das Erzielen einer gewünschten Farb-, Brillanz-, Effekt- und Glanzwirkung sowohl vom Betriebsstrom als auch von der Spannung zwischen der Applikationseinrichtung und dem Werkstück abhängt. Nur bei Einhalten relativ enger Grenzen sowohl für den Betriebsstrom als auch die Spannung ist eine effiziente und gleichzeitig homogene Beschichtung möglich, die die gewünschten Eigenschaften aufweist.
    Bekannte elektrostatische Beschichtungsverfahren bzw. -vorrichtungen weisen zwar Regeleinrichtungen für den Betriebsstrom auf; der Betriebsstrom wird hierbei jedoch nur zur Vermeidung von Überschlägen zwischen der Applikationseinrichtung und dem Werkstück geregelt. Bei Vorliegen bestimmter Voraussetzungen wird die Stromregelung zugunsten einer Spannungsregelung aufgegeben, so daß Strom und Spannung nicht gleichzeitig innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten werden.
    Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der Betriebsstrom und die Spannung zwischen der Applikationseinrichtung und dem Werkstück gleichzeitig innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten werden.
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß folgende weitere Schritte durchgeführt werden:
  • a) Zunächst wird durch eine Veränderung der Spannung innerhalb vorgegebener Grenzen versucht, den Betriebs-strom-Ist-Wert II in einen zulässigen Regelbereich um den Betriebsstrom-Soll-Wert IS zu bringen;
  • b) Wenn dies nicht ausreicht, wird der Abstand AI zwischen Applikationseinrichtung und Werkstück so verändert, daß der Betriebsstrom-Ist-Wert II in den zulässigen Regelbereich um den Betriebsstrom-Soll-Wert IS gebracht wird.
    • Durch dieses Verfahren wird der Abstand AI zwischen Applikationseinrichtung und Werkstück als zusätzlicher Regelparameter ins Spiel gebracht. Der Betriebsstrom ist nämlich nicht nur von der Spannung sondern auch von diesem Abstand abhängig. Die Abstandsregelung schafft daher die Möglichkeit, sowohl den Betriebsstrom als auch die Spannung innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten und dadurch das gewünschte Beschichtungsergebnis zu erzielen, wenn eine bloße Spannungsänderung hierfür nicht ausreicht.
    Das Verfahren kann dabei die periodische Wiederholung der folgenden Schritte umfassen:
  • a) Erfassen eines Spannungs-Ist-Werts UI, der der Spannung zwischen der Applikationseinrichtung und dem Werkstück entspricht;
  • b) Berechnen eines neuen, zur Einstellung des Betriebsstroms in die vorgegebenen Grenzen theoretisch erforderlichen Spannungswerts UN unter Berücksichtigung des Spannungs-Ist-Wert UI und der Differenz zwischen Betriebsstrom-Ist-Wert II und Betriebsstrom-Soll-Wert IS;
  • c) Regeln des Betriebsstroms über eine Vorgabe des neuen Spannungswerts UN für die Spannungssteuerung, falls der theoretische neue Spannungswert UN innerhalb der vorgegebenen Grenzen für die Spannung liegt;
  • d) zumindest teilweises Regeln des Betriebsstroms über eine Änderung eines Abstands-Ist-Werts AI zwischen der Applikationseinrichtung und dem Werkstück mittels der Nachführeinrichtung, falls der theoretische neue Spannungswert UN nicht innerhalb vorgegebener Grenzen für die Spannung liegt.
    • Ein derartiges Verfahren läßt sich einfach in ein digitales Regelungsprogramm, z.B. für eine Meßwerterfassungskarte mit entsprechenden Steuerein- und -ausgängen, umsetzen.
    Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden dann, wenn der zuvor eingestellte Spannungswert nicht im mittleren Bereich zwischen den vorgegebenen Grenzen für die Spannung liegt und der nächste theoretische neue Spannungswert UN nicht innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt, folgende Schritte durchgeführt:
  • a) Vorgeben eines neuen Spannungswerts UN für die Spannungssteuerung, der im wesentlichen zentral innerhalb der vorgegebenen Grenzen für die Spannung liegt;
  • b) Überkompensieren der Abweichung des Betriebsstrom-Ist-Werts II vom Betriebs-Soll-Wert IS durch eine entsprechende Änderung des Abstands AT.
    • Ist bei der Regelung der Betriebsparameter eine Abstandsänderung erforderlich, so wird in dieser Weise die Abstandsänderung auch dazu genutzt, den normalerweise für die Betriebsstromregelung herangezogenen Spannungswert wieder zentral in ein vorgegebenes "Fenster" zu setzen. Dadurch wird sichergestellt, daß für nachfolgend erforderliche Betriebsstrom-Regelschritte ein ausreichender möglicher Spannungshub zur Verfügung steht, so daß für diese Regelschritte auf eine zeitintensivere Abstandsregelung verzichtet werden kann.
    Das Verfahren kann folgende weitere Schritte umfassen:
  • a) Erfassen des Abstands-Ist-Werts AI zwischen der Applikations-Einrichtung und dem Werkstück;
  • b) Durchführen der Betriebsstrom-Regelung nur, falls der Abstands-Ist-Wert AI innerhalb vorgegebener Grenzen für den Abstand liegt.
    • Durch die Erfassung des Abstands wird gewährleistet, daß beim Durchführen der Beschichtung die Applikations-einrichtung keinen unzulässigen Abstand zum Werkstück einnimmt. Wird der Abstand zu groß, besteht die Gefahr, daß die Auftragsgenauigkeit zu gering wird. Größere Gefahr droht jedoch, wenn der Abstand zwischen Applikationseinrichtung und Werkstück zu gering wird. Im schlimmsten Fall ist hierbei ein Kurzschluß möglich, der unbedingt vermieden werden muß. Unterbleibt die Regelung auf Grund eines unzulässigen erfassten Abstands-Ist-Werts AI, setzt sich der Beschichtungsvorgang nicht fort und es können Maßnahmen zur Abwendung potentieller Gefahren getroffen werden.
    Dabei können bevorzugt die Spannungsquelle und die Applikationseinrichtung, vorzugsweise die gesamte Beschichtungsvorrichtung, desaktiviert werden, falls der Abstands-Ist-Wert AI nicht innerhalb vorgegebener Grenzen für den Abstand liegt. Eine derartige Desaktivierung ist ein sicheres Mittel, um Problemen, die beim Erreichen eines unzulässigen Abstandes hervorgerufen werden können, zu begegnen.
    Ein bevorzugt eingesetztes Verfahren erfaßt bei einem Initialisierungs-Beschichtungsdurchgang die Betriebsparameter der Beschichtungsvorrichtung und legt diese in einem mit der Nachführeinrichtung zusammenarbeitenden Speicher ab, wobei bei Beschichtungsdurchgängen, die dem Initialisierungs-Beschichtungsdurchgang nachfolgen, die Applikationseinrichtung gemäß den im Speicher abgelegten Betriebsparameter nachgeführt und betrieben wird.
    Auf diese Weise muß die Regelung bei den nachfolgenden Beschichtungsdurchgängen nur dann eingesetzt werden, wenn eine Änderung äußerer Parameter vorliegt. Werkstücke gleicher Geometrie und Orientierung zur Applikations-einrichtung können praktisch ohne Eingriffe der Regelung beschichtet werden, was die Effizienz deutlich erhöht.
    Eine Betriebsparameteränderung im Rahmen der Betriebsstrom-Regelung, die während eines Beschichtungs-Durchgangs erfolgt, der dem Initialisierungs-Beschichtungsdurchgang nachfolgt, kann also erfaßt, im Speicher abgespeichert und für den diesem Beschichtungsdurchgang nachfolgenden Beschichtungsdurchgang berücksichtigt werden. Derartige Änderungen der Betriebsparameter bei den nachfolgenden Beschichtungsvorgängen können durch statistische Toleranzen des Werkstücks bzw. der Relativposition zwischen Applikationseinrichtung und Werkstück, aber auch durch Drifteffekte der Beschichtungsvorrichtung hervorgerufen werden. Die Kenntnis der Betriebsparameter in den dem aktuellen Beschichtungsdurchgang vorausgehenden Beschichtungsdurchgängen kann hierbei zur Reduzierung von aus den vorstehend genannten Gründen erfolgenden Regelungseingriffen genutzt werden.
    Dabei kann die Berücksichtigung derart erfolgen, daß beim Abspeichern der durch die im laufenden Beschichtungsdurchgang geänderten Betriebsparameter die diesen entsprechenden alten Betriebsparameter überschrieben werden. Ein derartiges Vorgehen empfiehlt sich bei längerfristigen Driftvorgängen der Beschichtungsvorrichtung, bei der die Kenntnis der Betriebsparameter beim jeweils letzten Beschichtungsdurchgang ausreicht, um für eine längere Zeitdauer künftige Regelungseingriffe zu vermeiden.
    Alternativ kann die Berücksichtigung dadurch erfolgen, daß aus den im laufenden Beschichtungsdurchgang geänderten Betriebsparametern und den diesen entsprechenden alten Betriebsparametern ein Betriebsparameter für den folgenden Beschichtungsdurchgang berechnet und abgespeichert wird. Ein derartiges Vorgehen empfiehlt sich bei den oben genannten statistischen Fehlerquellen. Durch die Mittelung wird hierbei die Anzahl der künftig notwendigen Regelungseingriffe minimiert.
    Die Berechnung kann durch gewichtete Mittelwertbildung erfolgen. Eine derartige Berechnung ist einfach, benötigt nur eine geringe Rechnerkapazität und ist für die meisten Anwendungen völlig ausreichend.
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiter, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie die gleichzeitige Einhaltung von Betriebsstrom und Spannung innerhalb gegebener Grenzen ermöglicht.
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
    e) die Nachführeinrichtung mit der Regeleinrichtung zusammenarbeitet und zur Veränderung des Abstands zwischen Applikationseinrichtung und Werkstück in Funktion gesetzt werden kann, wenn durch die Funktion der Spannungssteuerung alleine der Betriebsstrom-Ist-Wert II nicht innerhalb der vorgegebenen Grenzen gehalten werden kann, ohne einen vorgegebenen Spannungsbereich zu verlassen.
    Die Vorteile dieser Vorrichtung ergeben sich sinngemäß aus den oben genannten Vorteilen des Verfahrens.
    Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
    Figur 1
    eine schematische Übersichtsdarstellung einer elektrostatischen Beschichtungsvorrichtung beim Beschichten eines Werkstücks;
    Figur 2
    ein Blockschaltbild einer Regeleinrichtung für den Betriebsstrom der Beschichtungsvorrichtung von Figur 1.
    Die in Figur 1 schematisch dargestellte Beschichtungsvorrichtung weist eine Applikationseinrichtung 1 auf, mittels der elektrisch geladenes Beschichtungspulver 2 (dargestellt durch die strichpunktierten Linien in Figur 1), z.B. ein Lackpulver, auf ein Werkstück 3, z.B. ein Karosserieelement eines Fahrzeugs, aufgetragen wird. Der Fluß des von der Applikationseinrichtung 1 an das Werkstück 3 abgegebenen geladenen Beschichtungspulvers 2 gibt einen momentanen Betriebsstrom II vor.
    Bei der Applikationseinrichtung 1 handelt es sich um einen bekannten Rotationszerstäuber, der mit einem nicht dargestellten Vorratsbehälter für das Beschichtungspulver in Verbindung steht.
    Die Applikationseinrichtung 1 ist über eine Hochspannungsleitung 5 mit einer Hochspannungsquelle 6 verbunden, die über eine Masseleitung 7 mit dem Werkstück 3 in Verbindung steht. Die Hochspannungsquelle 6 arbeitet mit einer Hochspannungssteuerung 8 zusammen. Der momentane Ist-Wert der eingestellten Spannung an der Hochspannungsquelle 6 ist mit UI bezeichnet.
    Wie in Figur 1 schematisch dargestellt, ist die Applikationseinrichtung 1 zum Beschichten der Oberfläche des Werkstücks 3 relativ zu diesem über ein Führungselement 9 bewegbar. In der in Figur 1 dargestellten Lage der Applikationseinrichtung 1, in der ihre Achse mit der Z-Achse des dort ebenfalls dargestellten und bezüglich des Werkstücks festen kartesischen X,Y,Z-Koordinatensystems zusammenfällt, gewährt das Führungselement 9 der Applikationseinrichtung 1 fünf Bewegungsfreiheitsgrade. Diese sind die Translationsfreiheitsgrade in den Richtungen der Achsen X, Y und Z sowie die Rotationsfreiheitsgrade um die Achsen X und Y. Die Bewegung der Applikationseinrichtung 1 über das Führungselement 9 wird von einer mit dieser verbundenen Nachführeinrichtung 10 gesteuert. Der momentane Abstand des Abgabeelements 4 der Applikationseinrichtung 1 zum Werkstück 3 ist mit AI bezeichnet.
    Die Nachführeinrichtung 10 sowie die Hochspannungssteuerung 8 werden von einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Regeleinrichtung geregelt, die nun anhand von Figur 2 beschrieben wird:
    Die Nachführeinrichtung 10 ist über eine Steuerleitung 12 mit dem Ausgang eines Differenzspannungssteuerrechners 13 verbunden. Der Differenzspannungssteuerrechner 13 empfängt über eine Meßdatenleitung 14 das Meßsignal eines Strommeßgeräts 15 zur Messung des Betriebsstrom-Ist-Werts II.
    Weiterhin kann der Differenzspannungssteuerrechner 13 über eine Datenleitung 16 Vorgabewerte aus einem Speicher 17 abrufen.
    Der Differenzspannungssteuerrechner 13 ist über eine bidirektionale Datenleitung 18 an einen zentralen Steuerrechner 19 gekoppelt, der seinerseits über eine Meßdatenleitung 20 mit einem Hochspannungsmeßgerät 21 zur Messung des Spannungs-Ist-Werts UI und über eine Datenleitung 22 mit einem Speicher 23 mit Vorgabewerten in Verbindung steht.
    Der Steuerrechner 19 weist zwei Ausgangs-Datenleitungen 24, 25 auf: Die Ausgangs-Datenleitung 24 ist mit der Hochspannungssteuerung 8, und die Ausgangs-Datenleitung 25 mit einem Abstandsrechner 26 verbunden. Letzterer ist an ein Abstandsmeßgerät 27 über eine Meßdatenleitung 28 und an einen Speicher 29 mit Vorgabewerten über eine Datenleitung 30 gekoppelt. Über eine Ausgangs-Datenleitung 31 ist der Abstandsrechner 26 mit einem Not-Aus-Kreis 32 verbunden, der einen mechanisch bedienbaren Not-Aus-Schalter 33 aufweist.
    Eine Steuerleitung 39 verbindet den Abstandsrechner 26 mit der Steuerleitung 12 zwischen dem Differenzspannungssteuerrechner 13 und der Nachführeinrichtung 10.
    Über eine zweite Ausgangs-Datenleitung 34 ist der Abstandsrechner 26 mit einem Abstandskoordinatenrechner 35 verbunden. Letzterer steht über eine bidirektionale Datenleitung 36 mit einem Koordinatensteuerrechner 37 in Verbindung. Dieser kann über eine bidirektionale Datenleitung 38 Koordinaten in einen Speicher 40 schreiben bzw. aus diesem auslesen.
    Über eine weitere bidirektionale Datenleitung 41 ist der Koordinatensteuerrechner 37 mit der Nachführeinrichtung 10 gekoppelt.
    Die Beschichtungsvorrichtung arbeitet beim Beschichten von Werkstücken folgendermaßen:
    Gesteuert durch die Nachführeinrichtung 10, die die fünf Freiheitsgrade des Führungselements 9 separat ansteuern kann, folgt die Applikationseinrichtung 1 gemäß einem Nachführprogramm, das in der Nachführeinrichtung 10 implementiert ist, der Oberfläche des Werkstücks 3. Durch eine hier nicht interessierende Lageregelung wird dabei sichergestellt, daß die Längsachse der Applikationseinrichtung 1 senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks 3, die beschichtet werden soll, ausgerichtet ist.
    Das Nachführprogramm sorgt für die Beibehaltung eines bestimmten Abstandes zwischen der Applikationseinrichtung 1 und dem Werkstück 3, sofern nicht in unten beschriebener Weise zur Regelung des Betriebsstromes in anderer Weise in das Nachführprogramm eingegriffen wird.
    Die Hochspannungsquelle 6 sorgt dafür, daß die Elektroden der Applikationseinrichtung 4 bezüglich des Werkstücks 3 auf Hochspannungspotential liegen. Das elektrisch geladene Beschichtungspulver 2 wird daher vom Werkstück 3 angezogen, wodurch letzteres beschichtet wird, ohne daß es zu einer nennenswerten Menge von nicht am Werkstück 3 haftenden Beschichtungspulver-Overspray kommt, das einem Recycling oder einer Entsorgung zugeführt werden müßte.
    Zum Erzielen eines optimalen Beschichtungsergebnisses, z.B. optimaler Farb-, Brillanz-, Effekt- oder Glanzwirkung beim Beschichten mit einem Farblackpulver, werden der Betriebsstrom-Ist-Wert II und der Spannungs-Ist-Wert UI mittels der Regeleinrichtung 11 auf einen vorgegebenen Wert innerhalb bestimmter Grenzen geregelt. Die Abfrage des Ist-Wertes dieser Parameter erfolgt in periodischen Zeitabständen. Der Teil des Beschichtungsvorganges, der zwischen zwei Abfragen abläuft, wird nachfolgend als "Beschichtungsschritt" bezeichnet.
    Zu Beginn eines Beschichtungsschritts erfaßt der Differenzspannungssteuerrechner 13 der Regeleinrichtung 11 über das angekoppelte Strommeßgerät 15 den Betriebsstrom-Ist-Wert II und vergleicht diesen mit einem im Speicher 17 abgelegten Betriebsstrom-Soll-Wert IS. Liegt der Betriebsstrom-Ist-Wert II innerhalb der Grenzwerte des Betriebsstrom-Toleranzbereichs, die durch ebenfalls im Speicher 17 abgelegte Minimal- bzw. Maximalwerte für den Betriebsstrom vorgegeben sind, unterbleibt ein Nachregeln und der Differenzspannungssteuerrechner 13 steuert über die Steuerleitung 12 die Nachführeinrichtung 10 an, die daraufhin gemäß dem Nachführprogramm den nächsten vorprogrammierten Bewegungsschritt des Führungselements 9 veranlaßt, wobei der Abstand zwischen Applikationseinrichtung 1 und Werkstück 3 unverändert bleibt.
    Liegt der Betriebsstrom-Ist-Wert II beim oben beschriebenen Vergleich des Differenzspannungssteuerrechners 13 außerhalb des vorgegebenen Toleranzereichs, berechnet der Differenzspannungssteuerrechner 13 eine Differenzspannung dU, indem er die Differenz zwischen Betriebsstrom-Ist-Wert II und Betriebsstrom-Soll-Wert IS bildet und diese mit einem ebenfalls im Speicher 17 abgelegten negativen Proportionalitätsfaktor c1 multipliziert. Diese Spannungsdifferenz dU gibt der Differenzspannungssteuerrechner 13 über die Datenleitung 18 an den Steuerrechner 19 weiter.
    Ist der Betriebsstrom-Ist-Wert II beispielsweise zu groß, dann ist die berechnete Betriebsstromdifferenz positiv und es wird aufgrund des negativen Proportionalitätsfaktors c1 eine negative Differenzspannung dU durch den Differenzspannungssteuerrechner 13 berechnet und an den Steuerrechner 19 weitergegeben.
    Der Steuerrechner 19 addiert die erhaltene Differenzspannung dU zum Spannungs-Ist-Wert UI, den er vom Hochspannungsmeßgerät 21 abruft, und berechnet so einen neuen Spannungswert UN, der theoretisch in den zulässigen Bereich des Betriebsstrom-Ist-Wertes II zurückführt. Bei zu großem Entladungsstrom-Ist-Wert II (vgl.das obige Beispiel) ist der neue Spannungswert UN geringer als der Spannungs-Ist-Wert UI.
    Liegt der neue errechnete Spannungswert UN innerhalb der Grenzwerte des Spannungs-Toleranzbereichs, die durch ebenfalls im Speicher 23 abgelegte Minimal- bzw. Maximalwerte für die Hochspannung vorgegeben sind, gibt der Steuerrechner 19 den neuen Spannungswert UN über die Datenleitung 24 an den Hochspannungssteuerung 8 weiter. Dieser stellt dann den Spannungs-Ist-Wert UI auf den neuen Spannungswert UN. Über die Datenleitungen 24, den Steuerrechner 19 sowie die Datenleitung 18 erhält der Differenzspannungssteuerrechner 13 vom Hochspannungssteuerung 8 ein O.K.-Signal über die durchgeführte Spannungsanpassung.
    Der Differenzspannungssteuerrechner 13 nimmt dann bei der nächsten Abfrage wieder den schon oben beschriebenen Vergleich zwischen Betriebsstrom-Ist-Wert II und Betriebsstrom-Soll-Wert IS vor.
    Beim oben beschriebenen Beispiel hat die Verringerung der Hochspannung auf den neuen, geringeren Spannungswert UN zu einer ausreichenden Abnahme des Betriebsstrom-Ist-Werts II in den zulässigen Spannungsbereich geführt. Ergibt der Vergleich im Steuerrechner 19 hingegen, daß der berechnete neue Spannungswert UN, der zu einer ausreichenden Veränderung des Betriebsstrom-Ist-Wertes II führen würde, außerhalb des zulässigen Spannungsbereichs liegt, erfolgt die Regelung des Betriebsstrom-Ist-Werts II durch die Regeleinrichtung 11 nicht über ein Nachführen der Spannung UI, sondern über ein Nachführen des Abstandes AI zwischen Applikationseinrichtung 1 und Werkstück 3. Dadurch wird gewährleistet, daß der Spannungs-Ist-Wert UI innerhalb des zulässigen Spannungsbereichs gehalten werden kann.
    Alternativ kann zunächst auch eine Änderung der Spannung UI durchgeführt werden, die bis an den Rand des zulässigen Spannungsbereiches führt. Die dann noch erforderliche weitere Veränderung des Betriebsstromes erfolgt über eine Veränderung des Abstands AI zwischen Applikations-einrichtung 1 und Werkstück 3.
    Der Steuerrechner 19 gibt in diesem Fall über die Datenleitung 25 den Betriebsstrom-Ist-Wert II sowie den Betriebsstrom-Soll-Wert IS an den Abstandsrechner 26 weiter. In letzterem erfolgt dann aus der Differenz zwischen Betriebsstrom-Ist-Wert II und Betriebsstrom-Soll-Wert IS, die mit einem im Speicher 29 abgelegten positiven Proportionalitätsfaktor c2 multipliziert wird, die Berechnung einer Abstandsdifferenz dA. Durch Addition des Abstandsdifferenzwerts dA mit dem vom Abstandsmeßgerät 27 abgerufenen Abstands-Ist-Wert AI berechnet der Abstandsrechner dann einen neuen Abstand AN.
    War bei Abwandlung des obigen Beispiels (Betriebsstrom-Ist-Wert II zu groß) der berechnete neue Spannungswert UN außerhalb des Toleranzbereichs, ist der dann berechnete neue Abstand AN größer als der Abstands-Ist-Wert AI. Die Vorgabe einer größeren Abstands zwischen Applikationseinrichtung 1 und Werkstück 3 führt zu einem geringeren Betriebsstrom.
    Ist der neue Abstandswert AN geringer als ein im Speicher 29 abgelegter Minimalwert, betätigt der Abstandsrechner 26 über die Steuerleitung 31 den Not-Aus-Kreis 32, der die Beschichtungsvorrichtung desaktiviert.
    Liegt der im Abstandsrechner 26 berechnete neue Abstandswert AN innerhalb der Grenzwerte eines zulässigen Abstandsbereichs, die durch im Speicher 29 abgelegte Minimal- bzw. Maximalwerte für den Abstand vorgegeben sind, so übermittelt der Abstandsrechner 26 über die Datenleitung 34 den neuen Abstandswert AN an den Abstandskoordinatenrechner 35, der aus dem neuen Abstand AN die einzustellende Koordinatenkorrektur für die Applikationseinrichtung 1 berechnet. Diese Koordinatenkorrektur wird an den Koordinatensteuerrechner 37 über die Datenleitung 36 übertragen.
    Aus den Koordinaten der Applikationseinrichtung 1, die aus dem Speicher 40 abgerufen werden und der Koordinatenkorrektur berechnet der Koordinatensteuerrechner 37 die neue Lage, die die Applikationseinrichtung 1 beim momentanen Beschichtungsschritt einnehmen soll, damit der Betriebsstrom II während dieses Beschichtungsschritts den vorgegebenen Betriebsstrom-Sollwert IS erreicht.
    Die durch den Koordinatensteuerrechner 37 neu berechneten Koordinaten werden über die Datenleitung 41 an die Nachführeinrichtung 10 zum Steuern eines entsprechenden Nachführschritts übertragen. Über die Steuerleitung 12 erhält der Differenzspannungssteuerrechner 13 ein O.K.-Signal über die erfolgte Abstands-Nachführung.
    Der Differenzspannungssteuerrechner 13 nimmt dann bei der nächsten Abfrage den schon oben beschriebenen Vergleich zwischen Betriebsstrom-Ist-Wert II und Betriebsstrom-Soll-Wert IS erneut vor.
    Die aktuellen Betriebsparameter (Koordinaten, Betriebsstrom, Spannung) werden bei jedem Beschichtungsschritt im Speicher 40 abgelegt. Ist bei einem Beschichtungsschritt nicht, wie oben beschrieben, ein Nachführschritt erforderlich, so werden die aktuellen Koordinaten von der Nachführeinrichtung 10 über den Koordinatenteuerrechner sowie die aktuellen Betriebsstrom- und Spannungswerte im Speicher 40 gespeichert.
    Nach einem ersten Beschichtungsdurchgang (Initialisierungs-Beschichtungsdurchgang) für ein Werkstück neuer Geometrie bzw. Orientierung zur Applikationseinrichtung 1 liegt somit ein kompletter Koordinatensatz für nachfolgende Beschichtungsdurchgänge mit Werkstücken gleicher Geometrie bzw. Orientierung zur Applikatinseinrichtung 1 vor. Mit diesem Koordinatensatz wird nun das Nachführprogramm für die Nachführeinrichtung 10 modifiziert, so daß die zum Regeln des Betriebsstroms notwendigen Abstandsänderungen durch die Nachführschritte im Initialisierungs-Beschichtungsdurchgang beim Führen der Applikationseinrichtung 1 in den nachfolgenden Beschichtungsdurchgängen gleich mitberücksichtigt werden. Ähnliches gilt für die richtigen Spannungswerte.
    Im Idealfall kann bei nun folgenden Beschichtungsdurchgängen mit dem gleichen Werkstück-Typ ein Nachregeln durch die Regeleinrichtung 11 komplett entfallen.
    Sollte sich durch Bemessungstoleranzen am Werkstück 3, durch Toleranzen der Lage aufeinanderfolgender Werkstücke 3 relativ zur Beschichtungsvorrichtung oder durch Drifteffekte der Beschichtungsvorrichtung dennoch die Notwendigkeit zum Nachregeln des Betriebsstroms II ergeben, werden die neuen Betriebsparameter, die aus den Regelvorgängen resultieren, zusätzlich in den Speicher 40 aufgenommen und in eine Änderung des Nachführprogramms für den Abstand AI und in eine entsprechende Anpassung der Spannung UI umgesetzt.
    Diese neuen Betriebsparameter können im einfachsten Fall die entsprechenden alten Betriebsparameter überschreiben, so daß jeder neue Beschichtungsdurchgang für ein Werkstück den jeweils vorhergehenden als "Ausgangspunkt" für die "Feinregelung" aufweist. Ein derartiges Vorgehen ist insbesondere dann sinnvoll, wenn lediglich langsame Drifteffekte der Beschichtungsvorrichtung zu erwarten sind, die ein geringes Nachregeln des Abstandes in längeren Zeitabständen erfordern.
    Erfolgen Drifteffekte jedoch auf einer kürzeren Zeitskala, können die neuen Betriebsparameter in separaten Speicherplätzen des Speichers 40 abgelegt werden. Durch Vergleich der Betriebsparameter bei einem bestimmten Beschichtungsschritt innerhalb des Beschichtungsdurchgangs können Rückschlüsse auf das zukünftige Driftverhalten gezogen werden. Der Speicher 40 kann dann mit dem Koordinatensteuerrechner 37 zur Berechnung von im nächsten Beschichtungsdurchgang zu erwartenden Koordinaten kommunizieren. Diese werden dann in entsprechende Änderungen im Nachführprogramm für den nächsten Beschichtungsdurchgang umgesetzt. Dadurch erfolgt quasi ein "Vorhalten" des Abstandes zwischen der Applikationseinrichtung 1 und dem Werkstück 3 sowie der Betriebsspannung und somit ein Driftausgleich, der die Häufigkeit und die Größe der Regeleingriffe reduziert.
    Werden die Nachregelungen hauptsächlich durch Bemessungstoleranzen des Werkstücks verursacht, können Koordinatensteuerrechner 37 und Speicher 40 im Rahmen einer gegebenenfalls gewichteten Mittelwertbildung zusammenwirken, so daß Betriebsparameter gewonnen werden, die einem durchschnittlich bemessenen Werkstück entsprechen, wodurch wiederum die Anzahl der erforderlichen Regelschritte minimiert wird.
    Der Absolutwert des Proportionalitätsfaktors c2 zur Berechnung der Abstandsänderung im Abstandsrechner 26 kann bei einer alternativen Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung so gewählt sein, daß durch die Abstandsänderung eine Überkompensation der Abweichung des Entladestrom-Ist-Werts II erfolgt. Im obigen Beispiel würde der Abstand AI so vergrößert, daß daraus ein Betriebsstrom-Ist-Wert II resultieren würde, der kleiner wäre als der Betriebsstrom-Soll-Wert IS. Damit dennoch der korrekte Betriebsstrom-Ist-Wert II erzielt wird, gibt der Abstandsrechner einen Spannungskorrekturwert UK, der mittels eines dritten Proportionalitätsfaktors c3 und der Differenz zwischen dem Betriebsstrom-Ist-Wert II und dem Betriebsstrom-Soll-Wert IS im Abstandsrechner 26 berechnet wurde, über eine Datenleitung 41 (in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt) an die Hochspannungssteuerung 8 weiter. UK ist dabei so gewählt, daß einerseits der Betriebsstrom den Betriebsstrom-Soll-Wert IS erreicht und andererseits der durch die Hochspannungssteuerung eingestellte neue Spannungs-Ist-Wert UI möglichst zentral innerhalb des zulässigen Spannungsbereichs liegt.
    Eine derartige Korrektur der Hochspannung gewährleistet eine höhere Wahrscheinlichkeit, daß beim nachfolgenden Beschichtungsschritt die Regelung des Betriebsstroms über die zeitsparendere Spannungsnachführung erfolgen kann.
    Enthält das zu beschichtende Werkstück 3 Fenster oder Vertiefungen, die bei der Beschichtung auszusparen sind, kann dies die Beschichtungvorichtung ebenfalls in einem "Initialisierungsdurchgang" an einem "Master"-Stück lernen. Innerhalb dieser Bereiche wird bei den darauffolgenden Beschichtungsvorgängen die Nachführung des Betriebsstromes II in einen zulässigen Bereich unterbrochen; ggfs. wird die gesamte Applikationseinrichtung 1 außer Betrieb genommen.

    Claims (11)

    1. Verfahren zum elektrostatischen Beschichten eines
         Werkstücks mit einer Beschichtungsvorrichtung, welche umfaßt:
      a) eine Applikationseinrichtung für elektrisch geladenes Beschichtungsmaterial;
      b) eine Spannungsquelle, die eine Spannung zwischen der Applikationseinrichtung und dem Werkstück erzeugt;
      c) eine mit der Spannungsquelle zusammenarbeitende, eine Spannungssteuerung umfassende Regeleinrichtung für den Betriebsstrom, welcher durch den Fluß des elektrisch geladenen Beschichtungsmaterials von der Applikationseinrichtung auf das Werkstück vorgegeben ist;
      d) eine Nachführeinrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Applikationseinrichtung während des Beschichtens;
      welches folgende Schritte umfaßt:
      e) Erfassen eines Betriebsstrom-Ist-Werts II;
      f) Vergleichen des Betriebsstrom-Ist-Werts II mit einem vorgegebenen Betriebsstrom-Soll-Wert IS;
      g) Regeln des Betriebsstroms auf den Betriebsstrom-Soll-Wert IS;
      gekennzeichnet durch folgende Schritte:
      h) Zunächst wird durch eine Veränderung der Spannung innerhalb vorgegebener Grenzen versucht, den Betriebsstrom-Ist-Wert II in einen zulässigen Regelbereich um den Betriebsstrom-Soll-Wert IS zu bringen;
      i) Wenn dies nicht ausreicht, wird der Abstand AI zwischen Applikationseinrichtung (1) und Werkstück (3) so verändert, daß der Betriebsstrom-Ist-Wert II in den zulässigen Regelbereich um den Betriebsstrom-Soll-Wert IS gebracht wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die periodische Wiederholung der folgenden Schritte:
      a) Erfassen eines Spannungs-Ist-Werts UI, der der Spannung zwischen der Applikationseinrichtung (1) und dem Werkstück (3) entspricht;
      b) Berechnen eines neuen, zur Einstellung des Betriebsstroms in die vorgegebenen Grenzen theoretisch erforderlichen Spannungswerts UN unter Berücksichtigung des Spannungs-Ist-Werts UI und der Differenz zwischen Betriebsstrom-Ist-Wert II und Betriebsstrom-Soll-Wert IS;
      c) Regeln des Betriebsstroms über eine Vorgabe des neuen Spannungswerts UN für die Spannungssteuerung (8), falls der theoretische neue Spannungswert UN innerhalb der vorgegebenen Grenzen für die Spannung liegt;
      d) zumindest teilweises Regeln des Betriebsstroms über eine Änderung eines Abstands-Ist-Werts AI zwischen der Applikationseinrichtung (1) und dem Werkstück (3) mittels der Nachführeinrichtung (10), falls der theoretische neue Spannungswert UN nicht innerhalb vorgegebener Grenzen für die Spannung liegt.
    3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
         dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der zuvor eingestellte Spannungswert nicht im mittleren Bereich zwischen den vorgegebenen Grenzen für die Spannung liegt und der nächste theoretische neue Spannungswert UN nicht innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt, folgende Schritte durchgeführt werden:
      a) Vorgeben eines neuen Spannungswerts UN für die Spannungssteuerung (8), der im wesentlichen zentral innerhalb der vorgegebenen Grenzen für die Spannung liegt;
      b) Überkompensieren der Abweichung des Entladesstrom-Ist-Werts II vom Betriebsstrom-Soll-Wert IS durch eine entsprechend große Änderung des Abstands AI.
    4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
      a) Erfassen des Abstands-Ist-Werts AI zwischen der Applikations-Einrichtung (1) und dem Werkstück (3);
      b) Durchführen der Betriebsstrom-Regelung nur, falls der Abstands-Ist-Wert AI innerhalb vorgegebener Grenzen für den Abstand liegt.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
         daß die Spannungsquelle (6) und die Applikations-einrichtung (1), vorzugsweise die gesamte Beschichtungsvorrichtung, desaktiviert werden, falls der Abstands-Ist-Wert AI nicht innerhalb vorgegegebener Grenzen für den Abstand liegt.
    6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
         dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Initialisierungs-Beschichtungsdurchgang die Betriebsparameter der Beschichtungsvorrichtung erfaßt und in einem mit der Nachführeinrichtung (9, 10) zusammenarbeitenden Speicher (40) abgelegt werden, und daß bei Beschichtungsdurchgängen, die dem Initialisierungs-Beschichtungsdurchgang nachfolgen, die Applikationseinrichtung (1) gemäß den im Speicher (37) abgelegten Betriebsparametern nachgeführt wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
         daß eine Betriebsparameteränderung im Rahmen der Betriebsstrom-Regelung, die während eines Beschichtungsdurchgangs erfolgt, der dem Initialisierungs-Beschichtungsdurchgang nachfolgt, erfaßt, im Speicher (40) abgespeichert und für den diesem Beschichtungsdurchgang nachfolgenden Beschichtungsdurchgang berücksichtigt wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
         daß die Berücksichtigung erfolgt, indem beim Abspeichern der durch die im laufenden Beschichtungsdurchgang geänderten Betriebsparameter die diesen entsprechenden alten Betriebsparameter überschrieben werden.
    9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
         daß die Berücksichtigung erfolgt, indem aus den im laufenden Beschichtungsdurchgang geänderten Betriebsparamter und den diesen entsprechenden alten Betriebsparameter ein Betriebsparameter für den folgenden Beschichtungsdurchgang berechnet und abgespeichert wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
         daß die Berechnung durch gewichtete Mittelwertbildung erfolgt.
    11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche umfaßt:
      a) eine Applikationseinrichtung für elektrisch geladenes Beschichtungsmaterial;
      b) eine Spannungsquelle, die eine Spannung zwischen der Applikationseinrichtung und dem Werkstück erzeugt;
      c) eine mit der Spannungsquelle zusammenarbeitende, eine Spannungssteuerung umfassende Regeleinrichtung für den Betriebsstrom, welcher durch den Fluß des elektrisch geladenen Beschichtungsmaterials von der Applikationseinrichtung auf das Werkstück vorgegeben ist;
      d) eine Nachführeinrichtung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Applikationseinrichtung während des Beschichtens;
      dadurch gekennzeichnet, daß
      e) die Nachführeinrichtung (10) mit der Regeleinrichtung (11) zusammenarbeitet und zur Veränderung des Abstands zwischen Applikationseinrichtung (1) und Werkstück (3) in Funktion gesetzt werden kann, wenn durch die Funktion der Spannungssteuerung (8) alleine der Betriebsstrom-Ist-Wert II nicht innerhalb der vorgegebenen Grenzen gehalten werden kann, ohne einen vorgegebenen Spannungsbereich zu verlassen.
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