WO2010046064A1 - Beschichtungseinrichtung und zugehöriges beschichtungsverfahren - Google Patents

Beschichtungseinrichtung und zugehöriges beschichtungsverfahren Download PDF

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Frank Herre
Hans-Georg Fritz
Steffen Wesselky
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Duerr Systems AG
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    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies

Definitions

  • the invention relates to a coating device for coating components with a coating agent, in particular for the coating of motor vehicle body components with a paint. Furthermore, the invention relates to a corresponding coating method.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view through a conventional painting installation for painting motor vehicle body components.
  • the vehicle body components to be painted on a conveyor 1 are transported at right angles to the drawing plane through a painting booth 2, in which the motor vehicle body components are then painted by paint rollers 3, 4 in a conventional manner.
  • the painting robots 3, 4 have a plurality of pivotable robot arms and each lead via a multi-axis robot hand axis an application device, such as a rotary atomizer, an air atomizer or a so-called airless device.
  • a disadvantage of these known application devices is the non-optimal application efficiency, so that a part of the sprayed paint designated as O-spray does not land on the motor vehicle body component to be painted and must be removed from the paint booth 2 with the cabin air. Therefore, a so-called plenum 5, is introduced from the air through a ceiling 6 of the spray booth 2 down in the direction of arrow in the paint booth 2 above the spray booth 2. The cabin air then passes with the contained therein overspray down from the spray booth 2 in a below the spray booth 2 located leaching 7, in which the overspray is removed again from the cabin air and bound to water.
  • the Heilsink in the spray booth 2 at least in the range of about 0.3-0, 5m / s, in order to remove the resulting during painting overspray quickly from the spray booth 2.
  • ATEX Atmosphere explosive
  • the known application devices are also associated with high operating costs due to the paint losses and the disposal costs for disposing of the overspray due to the overspray generated during operation.
  • the invention is therefore based on the object to provide a corresponding improvement.
  • This object is achieved by a coating device according to the invention and a corresponding coating method according to the independent claims.
  • the invention comprises the general technical teaching of using an application device with such a high degree of application efficiency that leaching can be dispensed with, in which convention the overspray is washed out of the cabin air.
  • An advantage of the coating device according to the invention is therefore in the preferred embodiment is that can be dispensed with a separate leaching.
  • the invention is not limited to paint shops that have no leaching at all. Rather, by the use of application equipment with a higher order efficiency, the possibility of a smaller dimensioning of the leaching, if a complete waiver is not possible.
  • the application device is a printhead, as used in similar form, for example in inkjet printers.
  • it may be a bubble jet printhead or a piezo printhead.
  • the invention is not limited to bubble jet printheads and piezo printheads, but in principle can also be implemented with other ejection mechanisms.
  • the print head ejects the coating agent pneumatically.
  • the individual coating agent droplets can be ejected by short air pulses, which coat the coating agent droplets in the direction of the coating. accelerate border component, whereby the painting distance can be increased.
  • the print head can eject the coating agent optionally in individual coating agent droplets or continuously. Moreover, within the scope of the invention, it is possible that a part of the coating agent nozzles of the print head continuously ejects the coating agent, whereas another part of the coating agent nozzles of the print head ejects the coating agent in individual coating agent droplets.
  • the printhead is positioned by a multi-axis robot, the robot preferably having a plurality of pivotable robot arms and a multi-axis robotic hand axis to which the printhead is mounted.
  • the print head is mounted on a machine that movably positions the print head relative to the component to be coated.
  • a machine may be a conventional roofing machine or a side machine, which are known per se from the prior art and therefore need not be described in detail.
  • the printhead in the coating device according to the invention preferably has a substantially larger surface coating power, which is preferably greater than 1 2 / min, 2 m 2 / min, 3 m 2 per Minute or 4m 2 / min. is.
  • the printhead in the coating device according to the invention must also be able to apply liquid lacquers which contain solid lacquer constituents, such as, for example, pigments and so-called metallic flakes (Mika's).
  • the individual coating agent nozzles of the print head are therefore preferably adapted in terms of their size to the solid paint components, so that the print head can also apply paints with the solid paint components.
  • the application device is preferably arranged in a painting booth in which the components are coated with the coating agent.
  • paint booths are known from the prior art and therefore need not be described in detail.
  • the printheads used as application devices in the context of the invention have a much greater application efficiency than conventional application devices, such as rotary atomizers.
  • the leaching located below the spray booth can therefore be dimensioned substantially smaller than in conventional spray booths with rotary atomizers as application devices.
  • the high degree of application efficiency of the printheads used as application devices even makes it possible to completely dispense with leaching or other expensive filter measures, such as, for example, dry deposition or below the paint booth. Sufficient are in In this case, simple filters that are replaced or cleaned cyclically (eg weekly, monthly, semi-annual or yearly).
  • the high degree of application efficiency of the printheads used as application devices in the context of the invention makes it possible to dispense with explosion protection measures in accordance with the relevant statutory ATEX directives, since less overspray is generated and therefore no exponential atmosphere is created during operation. In one embodiment of the invention, therefore, no explosion protection is provided in the paint booth.
  • an air extraction system which sucks the cabin air out of the painting booth, with the suction preferably taking place downwards.
  • the cabin air is here preferably sucked off by an air filter which filters the overspray from the cabin air, wherein the air filter ter, for example, be designed as a filter cover, which is arranged at the bottom of the spray booth, so that the cabin air through the filter cover through from the spray booth after is sucked down.
  • the air sink rate in the spray booth can be lower than in conventional spray booths, which use, for example, rotary atomizers as application devices.
  • the air sink rate in the paint booth can therefore be less than 0.5 m / s, 0.4 m / s, 0.3 m / s, 0.2 m / s or 0.1 m / s.
  • at least one color changer is associated with the print head, which is connected on the output side to the print head and supplied with various coating agents on the input side, so that the color changer selects one of the coating agents and feeds the print head with the selected coating agent.
  • the color changer is supplied with various coating agents in the basic colors of a color system (for example the CMYK color system), so that a desired hue can be mixed together from the differently colored coating compositions.
  • the color changer on the input side can be supplied with various effect coatings, such as special paints, metallic paints or mica paints.
  • each coating agent nozzle of the print head may be advantageous if the color changer supplies only a single coating agent nozzle of the print head with the selected coating agent. In a variant of the invention, therefore, each coating agent nozzle of
  • Printhead associated with a separate color changer, so that the coating agent to be applied for the individual coating agent nozzles can be selected individually.
  • the individual color changers can in this case preferably be controlled independently of one another and individually in order to select the desired coating agent for the respective coating agent nozzles.
  • the color changer on the output side each feeds a group of several coating agent nozzles with the same coating agent, wherein the coating agent nozzles, for example, in one Row, for example in a row or a column.
  • the color changer is preceded on the input side by a color mixer which is supplied on the input side with differently colored coating compositions in the primary colors of a color system (for example CMYK color system).
  • the color mixer can then mix together a desired color tone from the different primary colors of the respective color system and provide it to the color changer for selection.
  • the color changer in this embodiment is preferably supplied with at least one effect varnish, for example a mica varnish, a metallic varnish and / or a special varnish.
  • the color changer can then either select the color shade mixed together by the color mixer or access one of the effect lacquers.
  • a group of adjacent coating agent nozzles are each supplied with a primary color of a color system.
  • four adjacent coating agent nozzles can be supplied with the primary colors cyan, magenta, yellow and black, respectively.
  • a further adjacent coating agent nozzle is then supplied in this embodiment by a color changer with one of several effect paints.
  • the coating agent nozzles for the primary colors and for the effect coating are arranged in this case so closely adjacent to one another in the print head that the ejected coating compositions on the component to be coated mix to a desired color shade with a desired effect paint. In this embodiment, therefore, a color mixture takes place on the component to be coated.
  • the coating agent nozzles in the print head can be arranged in rows, for example in rows and columns.
  • the coating agent nozzles are thus arranged matrix-shaped in the print head.
  • the individual coating agent rows to each have a base color (for example, cyan, magenta, yellow, black), so that the coating agent nozzles of one row apply the same color.
  • the coating agent nozzles within a row of nozzles to be alternately supplied with the respective base color (for example cyan, magenta, yellow, black) and with an effect lacquer.
  • the individual rows of nozzles are each supplied by a color changer with the coating agent to be applied, the color changer in each row of nozzles being supplied with a specific base color and with an effect varnish.
  • the color changer of one row of nozzles can be supplied with a coating agent of the cyan color and with a special coating, while the color changer of the next nozzle row is supplied with a coating agent of the color magenta and with the special coating.
  • the color changers in the next nozzle rows are then supplied with the color yellow or black and with the special color in a CMYK color system.
  • the color changer of the individual nozzle rows are connected on the input side together with another color changer, which selects one of several effect coatings.
  • the color changers in the individual rows of nozzles can then either supply the directly supplied basic Select color or access the indirectly through the other color changer supplied special colors.
  • a group of coating agent nozzles is supplied via a paint mixer together with a particular hue, which is mixed together by the color mixer from the primary colors of a color system.
  • An adjacent further coating agent nozzle in contrast, in this exemplary embodiment is supplied with another color changer, which selects one of several effect coatings.
  • a mixture of the selected effect varnish with the previously mixed together color on the component to be coated is supplied via a paint mixer together with a particular hue, which is mixed together by the color mixer from the primary colors of a color system.
  • Part of the coating agent nozzles of the printhead are connected together to a color mixer, which is supplied on the input side with the primary colors of a color system.
  • another part of the coating agent nozzles of the print head is connected together here with a special ink supply.
  • the coating agent nozzles in the printhead are preferably arranged in matrix form in rows and columns. There is the possibility that the coating agent nozzles in the individual rows of nozzles (rows or columns) are alternately connected to the color mixer and the special ink supply.
  • all the coating agent nozzles of the print head or at least a large part thereof may be connected together to a single coating agent feed line and therefore to apply the same coating agent.
  • a part of the coating agent nozzles of the print head is connected to a first coating agent feed line, while a second part of the coating agent nozzles of the print head is connected to a second coating agent feed line, so that the print head applies two different coating agents can.
  • the coating agent nozzles in the individual nozzle rows (rows or columns) are preferably connected alternately to one coating agent feed line or to the other coating agent feed line.
  • the print head has at least one separate coating agent nozzle, which applies only effect paint with effect particles contained therein.
  • the print head then preferably has at least one further coating agent nozzle which applies normal paint which contains no effect particles.
  • the various coating agent nozzles can then be adapted accordingly.
  • effect particles for example metallic, mica, etc.
  • the effect particles are applied to the object with a separate coating agent nozzle.
  • effects can be applied specifically to the object with local differences.
  • effects can be generated that are unthinkable today.
  • effect particles e.g. to place only on the surface of the layer.
  • the coating agent nozzles in the print head are preferably arranged in matrix form in a plurality of rows and columns.
  • the individual coating agent nozzles of the print head are essentially the same size.
  • the adjacent rows of nozzles can be arranged offset from each other in the longitudinal direction, in particular by half a nozzle width, which allows a maximum packing density of the coating agent nozzles in the nozzle head.
  • the individual rows of nozzles are preferably aligned transversely, in particular at right angles to the feed direction of the nozzle head.
  • the print head has different sized nozzle openings.
  • rows of nozzles with large coating agent nozzles and rows of nozzles with small coating agent nozzles can be arranged alternately in the print head. Again, it may be useful if the rows of nozzles are arranged offset with the larger coating agent nozzles relative to each other, in particular by half a nozzle width.
  • the print head is rotatably mounted and rotates during the coating.
  • the print head can have different sized coating agent nozzles, wherein the smaller coating agent nozzles are preferably arranged closer to the axis of rotation of the print head than the larger coating agent nozzles.
  • a plurality of printheads are provided, which together by a device (eg a multi-axis robots) are guided and are pivotable relative to each other, allowing an adaptation to curved component surfaces.
  • a device eg a multi-axis robots
  • different primary colors of a color system can be mixed in order to obtain a desired color shade, wherein the color mixture can be carried out optionally in a color mixer or on the component surface to be coated.
  • the color system can be either the CMYK color system or the RGB color system, just to name a few examples.
  • the invention is not limited to the above examples in terms of the color system used.
  • the surface areas of the print head eg lines
  • a wear-reducing coating such as, for example, a DLC coating (DLC: Diamondback Carbon), a diamond coating, a hard metal or a material combination of a hard and a soft material.
  • the surface areas of the print head which come into contact with the coating agent can be coated with titanium nitride, titanium oxide or chemical nickel or with another layer which is PVC (Physical Vapor Deposition), CVD (CVD) ) or in the anodizing process (anodizing: electrolytic oxidation of aluminum) or provided with an "easy-to-clean" coating.
  • electrostatic coating agent charging and / or compressed air assist may be provided.
  • Another possibility consists in a position detection which detects the spatial position of the print head and / or the component surface to be coated and controls or regulates the positioning of the print head accordingly.
  • the "mixing space” may be a mixing chamber, a piece of tubing or a mixing system (e.g., Keenix mixer).
  • a mixing system e.g., Keenix mixer.
  • the dosing technique can also be inkjet technology.
  • the required amount of individual droplets that are dependent on the opening time of the nozzle and the pressure can be generated.
  • These inkjet nozzles mix the color tone in turn in a mixing room.
  • the senor is mounted on the printhead or on the robot, but in principle other constructions are possible.
  • the sensor can detect the preceding painting track, so that the current painting track can be applied in a specific relative position relative to the preceding painting track.
  • the senor is an optical sensor, but in principle, other types of sensors are possible.
  • the aforesaid guideway may also be a separate web which is applied only for guidance purposes and may comprise, for example, a normally invisible color which is visible to the sensor only when illuminated with ultraviolet (UV) or infrared (IR) light.
  • UV ultraviolet
  • IR infrared
  • a laser measuring system can also detect the distance to the surface of the component to be coated and keep it constant within the scope of a regulation.
  • a robot controller is provided which is connected on the input side to the sensor and on the output side to the robot, wherein the robot controller positions the printhead as a function of the course of the guideway.
  • the print head has an enveloped stream nozzle which emits an enveloping stream of air or another gas, the enveloping stream enveloping the coating medium stream emitted from the coating compound nozzle in order to atomize or delineate the coating agent droplets.
  • this envelope flow in the form of an air curtain can direct the resulting overspray on the component surface, whereby the order efficiency is improved.
  • the printhead has a plurality of coating agent nozzles which are juxtaposed with respect to the web direction, the outer coating agent nozzles dispensing less coating agent than the inner coating agent nozzles, resulting in a corresponding layer thickness of the pitch relative to the web direction. It is not necessarily arranged nozzles in a row. It is possible to control the color quantity for each nozzle and each pixel. By different amounts of color z. B. also controlled the hue intensity. In this case, there is the possibility that the layer thickness distribution is a Gaussian normal distribution. Alternatively, there is the possibility that the amount of coating agent dispensed from the individual coating agent nozzles is selected such that the layer thickness distribution is a trapezoidal distribution. Such a trapezoidal layer thickness distribution is advantageous because the adjacent coating middle webs can overlap one another in such a way that the superimposition of the traction layer Pezförmigen layer thickness distributions of the adjacent coating middle webs leads to a constant layer thickness.
  • the components to be coated are conveyed along a conveying path, which is known per se from the prior art of paint shops and therefore need not be described in detail.
  • a portal spans the conveyor path, wherein on the portal numerous print heads are mounted, which are directed to the components on the conveyor and coat these components.
  • the coating agent is preferably applied to the component in the form of pixels, the individual pixels each consisting of a plurality of primary colors of a color system in order to achieve a desired hue of the pixel by color mixing.
  • the color mixture may be, for example, a subtractive color mixture, but in principle it is also possible to achieve the desired color shade by additive color mixing.
  • the different primary colors (eg red, green, blue) of the respective color system (eg RGB color system) are arranged in layers in the individual pixels in each case.
  • the invention also encompasses a corresponding coating method, as already evident from the above description.
  • the technology according to the invention can also be used for targeted coating of cut edges of pre-coated sheets, stamped sheets or for efficient sealing of seams and edges
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view through a conventional painting installation for painting motor vehicle body components
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view through a painting installation according to the invention for painting motor vehicle body components with print heads as application devices,
  • FIG. 3A shows a nozzle of the print head with a color changer and the associated coating medium supply
  • FIG. 3B shows a nozzle row of the print head with a plurality of coating agent nozzles and individually assigned color changers
  • FIG. 4A shows a row of nozzles with a plurality of coating agent nozzles and an associated color changer
  • FIG. 4B shows a modification of FIG. 4A, the color changer having only a single spot color supply on the input side;
  • FIG. 5 shows a modification of FIG. 4A, wherein the color changer is connected on the input side to a color mixer which is supplied with the primary colors of a color system,
  • FIG. 6 shows a row of nozzles of the print head with a plurality of coating agent nozzles, wherein four of the coating agent nozzles are each fed with a primary color of a CMYK color system, while the fifth coating agent nozzle is fed by a color changer with an effect paint,
  • FIG. 7 shows a plurality of rows of nozzles of the print head, to each of which a basic color of a CMYK color system is assigned,
  • FIG. 8 shows a plurality of rows of nozzles of the print head to which a color changer and in each case one base color of a CMYK color system are assigned
  • FIG. 9 shows a plurality of nozzle rows of the print head, to each of which a base color of a CMYK color system and a color changer are assigned, wherein the nozzle rows can alternatively be supplied with an effect varnish via a further color changer
  • FIG. 10 shows a nozzle row of the print head, wherein four adjacent coating agent nozzles are supplied with a mixed color tone via a color mixer, while the fifth coating agent nozzle is supplied with an effect varnish via a color changer,
  • FIG. 11 shows a plurality of nozzle rows of the print head which are supplied together with a mixed color tone via a color mixer;
  • FIG. 12 shows a plurality of nozzle rows of the print head, each with a color changer, wherein the color changers of the individual nozzle rows are supplied with a color mixing sound via a color mixer,
  • FIG. 13 shows a plurality of nozzle rows of the print head, which are supplied together with the coating agent to be applied via a color changer and a color mixer,
  • FIG. 14 shows a plurality of nozzle rows of the print head, which are supplied together via a single coating agent feed line
  • FIG. 15 shows a plurality of nozzle rows of the print head, wherein the individual nozzles within the nozzle rows are alternately connected to a first coating agent feed line and a second coating medium feed line;
  • FIG. 16 shows a nozzle arrangement in a printhead
  • FIG. 17 shows an alternative nozzle arrangement in the print head with smaller coating agent nozzles
  • FIG. 18 shows an alternative arrangement of the coating agent nozzles in the print head, wherein the coating agent nozzles have different nozzle sizes
  • FIG. 19 shows a modification of FIG. 18, wherein the rows of nozzles with the larger coating agent nozzles are arranged offset from one another,
  • FIG. 20 shows a diagram for clarifying the coating of a sharp edge with the print head according to the invention
  • FIG. 21 shows a rotating print head
  • FIG. 22 shows a printhead arrangement with a plurality of pivotable printheads for adaptation to curved component surfaces
  • FIG. 23 shows a layered pixel with several layers in the primary colors of a color system and a topmost layer of a metallic lacquer
  • FIG. 24 shows a schematic representation of a coating device according to the invention with a multi-axis robot which guides a print head and a sensor in order to position the print head.
  • FIG. 25 shows a schematic representation of a coating device according to the invention, in which a plurality of components are mixed together to form a mixture, wherein the print head then applies the mixture,
  • FIG. 26 shows a schematic representation of a printhead according to the invention which applies a plurality of components independently of one another, wherein the mixture takes place on the component surface
  • FIG. 27 shows a schematic representation of a printhead according to the invention with an enveloped flow nozzle
  • FIG. 28 shows a schematic representation of a printhead according to the invention, in which the coating agent drops are pneumatically ejected and accelerated,
  • FIG. 29 is a schematic representation of a printhead which produces a trapezoidal layer thickness distribution.
  • FIG. 30 a schematic representation of a coating device according to the invention, in which numerous print heads are attached to a portal
  • FIGS. 31 and 32 show modifications of FIGS. 18 and 19 with a maximum packing density of the individual nozzles.
  • FIG. 2 shows a painting installation according to the invention which partly coincides with the conventional painting installation described above and shown in FIG. 1, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numbers being used for corresponding details.
  • a special feature of the painting installation according to the invention consists firstly in that the painting robots 3, 4 do not carry rotary atomizers as the application device, but rather print heads 8, 9, which have a significantly greater degree of application efficiency of more than 95% and therefore produce substantially less atomic spray.
  • this offers the advantage that it is possible to dispense with the leaching 7 present in the conventional painting installation according to FIG.
  • an air extraction 10 located in the paint systems according to the invention under the spray booth 2, an air extraction 10, which sucks the cabin air through a filter cover 11 down from the spray booth 2.
  • the filter cover 11 filters out the excess air in the cabin air overspray out without the leaching 7 is required as in the conventional painting.
  • the printheads 8, 9 operate in this embodiment as conventional printheads according to the piezo principle, however, the surface coating performance of the printheads 8, 9 compared to conventional printheads much larger, so that the vehicle body components can be painted with a satisfactory operating speed.
  • FIG. 3A shows a coating agent nozzle 12, which is arranged in each case in the print heads 8, 9 in addition to numerous other coating agent nozzles, the coating agent nozzle 12 being supplied with the coating agent to be applied by a color changer 13.
  • the color changer 13 On the input side, the color changer 13 is connected to a total of seven coating medium supply lines, of which the color changer 13 can select a coating agent supply to the coating agent nozzle 12.
  • the other three coating agent supply lines of the color changer 13 on the other hand serve to supply a metallic lacquer, a mica lacquer and a special lacquer.
  • the desired hue of the coating agent is mixed on the vehicle body component to be coated, with either temporal or local mixing being possible.
  • coating agent droplets in the primary colors C, M, Y and K are applied successively in the desired color ratio, so that the coating agent droplets then mix on the motor vehicle body component to be coated.
  • coating agent droplets of a specific base color C, M, Y or K are applied from the coating agent nozzle 12, which then become on the vehicle body components to be coated with other coating agent droplets mix, which are applied by another, not shown here Be Anlagenungsstoffdüse.
  • FIG. 3B shows a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 3A, wherein a nozzle row with four coating agent nozzles 14.1-14.4 and four color changers 15.1-15.4 is shown.
  • the color changers 15.1-15.4 are connected together to five coating agent supply lines via which the color changers 15.1-15.4 are supplied with the four primary colors C, M, Y, K of the CMYK color system and additionally with a special coating S.
  • FIG. 4A shows a group of coating agent nozzles 16.1-16.5, which are connected together to the output of a color changer 17 and therefore apply the same coating agent during operation.
  • the color changer 17 is connected on the input side to seven coating agent supply lines, four of the coating medium supply lines supplying the primary colors C, M, Y, K of the CMYK color system, while the other three coating agent supply lines comprise a metallic lacquer, a mica lacquer or a mica lacquer Add a special paint.
  • FIG. 4B corresponds largely to the exemplary embodiment described above and illustrated in FIG. 4A, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numerals being used for corresponding details.
  • a special feature of this exemplary embodiment is firstly that the color changer 17 is connected on the output side to a total of six coating agent nozzles 16.1-16.6, which thus apply the same coating agent.
  • the color changer 17 is connected on the input side only with five coating agent supply lines, four of the coating agent leads to the primary colors C, M, Y, K of the CMYK color system, whereas the fifth coating medium supply line supplies a special paint.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 5 partially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 4A, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numerals being used for corresponding details.
  • a special feature of this embodiment is that the color changer 17 is connected on the input side to a color mixer 18, wherein the color mixer 18 is connected on the input side to four coating agent supply lines, which supply the four primary colors C, M, Y, K of the CMYK color system.
  • the color mixer 18 can therefore mix any color from the four primary colors C, M, Y, K and feed the color changer 17.
  • the color changer 17 can optionally supply only the coating agent nozzle 16.1 with the coating agent to be applied or optionally also the coating agent nozzles 16.2, 16.3 and optionally also further coating agent nozzles, which are not shown in the drawing.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 6 again partially overlaps with the exemplary embodiments described above, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numerals being used for corresponding details.
  • a special feature of this exemplary embodiment is that the adjacent coating agent nozzles 16.1-16.4 are connected directly to a respective coating agent supply line, via which in each case one of the primary colors C, M, Y, K of the CMYK color system is supplied.
  • the adjacent coating agent nozzle 16.5 is connected via the color changer 17 to three further coating agent feeds which supply a metallic paint, a mica paint or a special paint.
  • the color changer selects the desired effect varnish (metallic varnish, mica varnish or special varnish) and applies it via the coating agent dome 16.5.
  • the four primary colors C, M, Y and K of the CMYK color system are applied in the desired ratio via the coating agent nozzles 16.1-16.4.
  • the basic colors C, M, Y, K then mix with the selected effect lacquer on the component to be coated.
  • FIG. 7 shows a plurality of rows of nozzles 19.1-19.4 with numerous coating agent nozzles 20, the individual nozzle rows 19.1-19.4 each having one of the four basic colors C, M, Y, K of FIG
  • CMYK color system is assigned.
  • the coating agent nozzles 20 of the coating agent series 19.1 apply the base color C (cyan), while the coating agent series 19.2 applies the base color M (magenta).
  • the nozzle rows 19.1-19.4 can also apply a special paint S.
  • every second one of the coating agent nozzles 20 is connected to a special paint supply line.
  • the individual coating agent nozzles 20 can thus alternately apply the special coating S and one of the four primary colors C, M, Y, K.
  • FIG. 8 likewise shows four rows of nozzles 21.1 to 21.4, each of which comprises numerous coating agent nozzles 22.
  • each color changer 23.1-23.4 is provided, each supplying all coating agent nozzles 22 of one of the four nozzle rows 21.1-21.4 with a coating agent.
  • the color changer 23.1 feeds all coating agent nozzles 22 of the nozzle row 21.1
  • the color changer 23.2 feeds all coating agent nozzles 22 of the nozzle row 21.2
  • the color changer 23.3 feeds all the coating agent nozzles 22 of the nozzle row 21.3
  • the color changer 23.4 supplies all coating agent nozzles 20 of the nozzle row 21.4 with the coating agent to be applied.
  • the color changers 23.1-23.4 are each supplied with a base color C, M, Y, K, so that each of the primary colors C, M, Y, K is assigned to one of the four nozzle rows 21.1-21.4.
  • the color changers 23.1-23.4 are connected to a plurality of special color feed lines, via which dertician, metallic paints or the like can be supplied.
  • FIG. 9 corresponds in part to the exemplary embodiment described above and illustrated in FIG. 8, so that reference is made to the above description in order to avoid repetition, the same reference numerals being used for corresponding details.
  • a special feature of this embodiment is that the color changer 23.1-23.4 are connected on the input side together with another color changer 24, wherein the color changer 24 is supplied on the input side with three different effect paints Sl, S2, S3.
  • the color changer 24 thus selects one of the effect coatings S1, S2 or S3 during operation and makes the selected effect coating available to the other color changers 23.1 to 23.4 for selection.
  • the color changers 23.1-23.4 can thus optionally select the respective base color C.sub.M, Y or K or the effect lacquer provided by the color changer 24.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 10 partially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 6, so that reference is made to the above description in order to avoid repetitions, the same reference numerals being used for corresponding details.
  • a special feature of this embodiment is that the coating agent nozzles 16.1-16.4 are not separated from each other with one of the primary colors C, M, Y and K, respectively be supplied. Rather, the coating agent nozzles 16.1-16.4 supplied together by a color mixer 25 with the coating agent to be applied, the color mixer 25 is the input supplied with the primary colors C, M, Y, K of the CMYK color system and mixes a desired color tone according to the control, the then applied by the coating agent nozzles 16.1-16.4.
  • FIG. 11 The embodiment according to FIG. 11 is partly identical to that described above and illustrated in FIG.
  • a special feature of this embodiment is that the individual nozzle rows 19.1-19.4 are not supplied with different primary colors, but with a mixed-together coating agent that is mixed together by a color mixer 26 of the primary colors C, M, Y and K.
  • FIG. 12 corresponds in part to the exemplary embodiment described above and illustrated in FIG. 8, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numerals being used for corresponding details.
  • FIG. 13 shows a further exemplary embodiment of a nozzle arrangement in the print heads 8, 9, wherein here four nozzle rows 28.1 to 28.4 are shown, which each have numerous coating agent nozzles 29. All coating agent nozzles 29 and all coating agent rows 28.1-28.4 are in this case supplied together by a color changer 30 with the same coating agent.
  • the color changer 30 On the input side, the color changer 30 is connected to three special color supply lines, are supplied via the three special paints Sl, S2, S3.
  • the color changer 30 is connected on the input side to a color mixer 31 which mixes a desired color tone from the primary colors C, M, Y, K and makes it available to the color changer 30 for selection.
  • FIG. 14 The embodiment according to FIG. 14 is partly identical to that described above and shown in FIG.
  • a special feature of this exemplary embodiment is that all coating agent nozzles 29 in all nozzle rows 28.1 to 28.4 are connected to a common coating medium supply line 31, via which the same coating medium is supplied.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 15 partially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 11, so that the Reference is made to avoid repetition of the above description.
  • a special feature of this exemplary embodiment is that the coating agent nozzles 20 in the individual nozzle rows 19.1-19.4 are alternately connected to a first coating medium line 32 and a second coating medium supply line 33.
  • FIG. 16 shows a nozzle arrangement 34 for the printing heads 8, 9 of the painting installation according to the invention, the arrow indicating the direction of advance of the printing heads 8, 9, i. the printing direction.
  • the nozzle arrangement 34 has a plurality of nozzle rows 35.1-35.7, each of which comprises a plurality of coating agent nozzles 36.
  • the coating agent nozzles 36 in this case have a uniformly large nozzle opening within the entire nozzle arrangement 34.
  • the adjacent rows of nozzles 35.1-35.7 are arranged offset from one another in the longitudinal direction by a half nozzle width, which enables a maximum packing density of the coating agent nozzles 36 within the nozzle arrangement 34.
  • FIG. 17 shows a modified nozzle arrangement 34, which largely coincides with the nozzle arrangement described above and illustrated in FIG. 16, so that reference is made to the above description to avoid repetition.
  • a special feature of this embodiment is first that the individual nozzles 36 have a much smaller nozzle size.
  • Another special feature of this embodiment is that the adjacent rows of nozzles are not arranged offset from one another.
  • FIG. 18 shows a further embodiment of a nozzle arrangement 37 with five parallel nozzle rows 38.1-38.5 with relatively large nozzle openings and four nozzle rows 39.1-39.4 with relatively small nozzle openings.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 19 largely corresponds to the exemplary embodiment described above according to FIG. 18, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numerals being used for corresponding details.
  • a special feature of this embodiment is that the nozzle rows are 38.1-38.5 offset with the larger nozzle openings in the longitudinal direction to each other and that by half a nozzle width.
  • FIG. 20 shows a scheme for painting a sharp edge 39. It can be seen that the edge 39 is composed of coating medium surfaces 40, 41, 42 of different sizes, the differently sized coating agent surfaces 40-42 being produced by correspondingly different sized coating agent nozzles.
  • FIG. 21 schematically shows a rotatable printhead 43 with four large coating agent nozzles 44 and numerous smaller coating agent nozzles 45, the larger coating agent nozzles 44 being located outside the axis of rotation of the printhead 43, while the smaller coating agent nozzles 45 are inside with respect to the axis of rotation of the printhead 43 ,
  • FIG. 22 shows a printhead assembly 46 having a total of four printheads 47-50 which are pivotable relative to one another to allow for better conformance to the surface of a curved member 51.
  • FIG. 23 shows a pixel 52 which can be printed on a component 53 by means of a printing head using the coating method according to the invention, the pixel 52 being shown individually in the drawing for the sake of simplicity. In practice, however, numerous pixels 52 are applied.
  • the pixel 52 consists of several layers 54-57, which are arranged one above the other.
  • the three lower layers 55-57 consist of the
  • the uppermost layer on the other hand, consists of a semi-transparent metallic lacquer to achieve a metallic effect.
  • FIG. 24 shows, in a greatly simplified form, a coating device according to the invention with a multi-axis robot 58, which moves a print head 59 along predetermined coating webs over a component surface 60, wherein the robot 58 is controlled by a robot controller 61.
  • the robot controller 61 controls the robot 58 in this case in such a way that the print head 59 is guided over the component surface 60 along predetermined coating middle paths, wherein the coating middle webs are arranged in a meandering manner next to one another.
  • a special feature here is that an optical sensor 62, which detects the position and the course of the previous coating middle web during operation, is additionally attached to the print head 59 so that the current coating middle web can be aligned exactly on the preceding coating middle web.
  • FIG. 25 shows, in a greatly simplified form, a variant of a coating device according to the invention with three separate coating agent feeds 63-65, each supplying one component of the coating agent to be applied.
  • the coating agent feeders 63-65 are connected on the output side to a mixer 66 which mixes the individual components into a coating agent mixture, which is then fed to a print head 67.
  • FIG. 26 shows, in a simplified form, a print head 68 which applies three different components of a coating agent separately to the component surface, the mixture of the individual components only taking place on the component surface.
  • FIG. 27 shows in schematic form a print head 69 for applying coating agent drops 70 to a component surface 71.
  • the print head 69 in this case has a coating agent nozzle 72, from which the individual coating agent drops 70 are ejected pneumatically or in any other way.
  • the print head 69 has an envelope flow nozzle 73 which annularly surrounds the coating agent nozzle 72 and emits an annular envelope flow surrounding the individual coating agent drops 70.
  • this serves for atomization or delimitation of the individual coating agent drops 70.
  • the sheath flow discharged by the sheath current nozzle 73 deflects any overspray in the direction of the component surface 71 and thereby improves the application efficiency.
  • FIG. 28 also shows, in a greatly simplified form, a printhead 69 according to the invention, which partially coincides with the printhead 69 according to FIG. 27, so that reference is made to the above description to avoid repetition with the same reference numerals being used for corresponding details.
  • a peculiarity of this embodiment is that the individual coating agent drops 70 are pneumatically ejected from the coating agent nozzle 72, wherein the coating agent drops 70 are pneumatically accelerated, whereby the maximum possible Lackierabstand is increased because the individual coating agent drops 70 due to the pneumatic acceleration correspondingly greater genetic energy to have.
  • FIG. 29 shows, in a greatly simplified form, a print head 74 when two adjacent paint paths are applied, the position of the print head 74 in the current paint path being denoted without an apostrophe, whereas the position of the print head 74 'in the preceding paint path is marked with an apostrophe.
  • the printhead 74 has a plurality of coating agent nozzles 75 juxtaposed transversely to the web direction, with the outer coating agent nozzles 75 delivering less coating agent than the inner coating nozzles 75. As a result, the printhead 74 generates a trapezoidal layer thickness distribution 76 on the component surface. This is advantageous because the trapezoidal layer thickness distribution 76 is then superimposed with the likewise trapezoidal layer thickness distribution 76 'of the preceding coating path, resulting in a constant layer thickness.
  • FIG. 30 shows, in a simplified form, a coating device according to the invention, in which the components 77 to be coated are cut along a linear conveying path 78 by means of a painting process. Cabin are transported, which is known per se from the prior art and therefore need not be described in detail.
  • the conveying path 78 is in this case spanned by a portal 79, wherein on the portal numerous print heads 80 are mounted, which are directed to the components 77 on the conveying path 78 and coat them with a coating agent.
  • FIG. 31 shows a modification of FIG. 19, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numbers being used for corresponding details.
  • a special feature of this embodiment is the significantly greater packing density of the individual coating agent nozzles.
  • FIG. 32 shows a modification of FIG. 18, so that reference is made to the above description in order to avoid repetitions, the same reference numbers being used for corresponding details.
  • the peculiarity is that the packing density of the individual coating agent nozzles is substantially greater.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung und ein Beschichtungsverfahren zur Beschichtung von Bauteilen mit einem Beschichtungsmittel, insbesondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen mit einem Lack, mit einem Applikationsgerät, welches das Beschichtungsmittel appliziert. Es wird vorgeschlagen, dass das Applikationsgerät ein Druckkopf (8, 9) ist, der das Beschichtungsmittel aus mindestens einer Beschichtungsmitteldüse ausstößt.

Description

BESCHREIBUNG
Beschichtungseinrichtung und zugehöriges Beschichtungsverfahren
Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung zur Be- schichtung von Bauteilen mit einem Beschichtungsmittel, ins- besondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen mit einem Lack. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Beschichtungsverfahren .
Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine herkömmli- che Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen. Hierbei werden die zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile auf einem Förderer 1 rechtwinklig zur Zeichenebene durch eine Lackierkabine 2 transportiert, in der die Kraftfahrzeugkarosseriebauteile dann von Lackierrobo- tern 3, 4 in herkömmlicher Weise lackiert werden. Die Lackierroboter 3, 4 weisen mehrere schwenkbare Roboterarme auf und führen über eine mehrachsige Roboterhandachse jeweils ein Applikationsgerät, wie beispielsweise einen Rotationszerstäuber, einen Luftzerstäuber oder ein sogenanntes Airless-Gerät .
Nachteilig an diesen bekannten Applikationsgeräten ist jedoch der nicht optimale Auftragswirkungsgrad, so dass ein als O- verspray bezeichneter Teil des versprühten Lacks nicht auf dem zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteil landet und mit der Kabinenluft aus der Lackierkabine 2 entfernt werden muss. Über der Lackierkabine 2 befindet sich deshalb ein sogenanntes Plenum 5, aus dem Luft durch eine Decke 6 der Lackierkabine 2 nach unten in Pfeilrichtung in die Lackierkabine 2 eingeleitet wird. Die Kabinenluft gelangt dann mit dem darin enthaltenen Overspray nach unten aus der Lackierkabine 2 in eine unterhalb der Lackierkabine 2 befindliche Auswaschung 7, in der der Overspray wieder aus der Kabinenluft entfernt und an Wasser gebunden wird.
Dieses Abwasser mit dem darin enthaltenen Overspray muss dann anschließend wieder in einem aufwendigen Prozess aufbereitet werden, wobei der anfallende Lackschlamm ein Sondermüll ist und entsprechend aufwendig entsorgt werden muss.
Darüber hinaus muss die Luftsinkgeschwindigkeit in der Lackierkabine 2 mindestens im Bereich von ca. 0,3-0, 5m/s, um den beim Lackieren entstehenden Overspray zügig aus der Lackierkabine 2 zu entfernen.
Ferner kann der beim Lackieren entstehende Overspray zeitweise und örtlich begrenzt eine explosionsfähige Atmosphäre erzeugen, so dass die einschlägigen gesetzlichen ATEX-Produkt- richtlinien (ATEX: Atmosphäre explosible) beachtet werden müssen.
Zum einen verursachen die bekannten Applikationsgeräte also aufgrund ihres unbefriedigenden Auftragswirkungsgrades und des dadurch entstehenden Oversprays hohe Investitionskosten für die erforderliche Auswaschung und den nötigen Explosionsschutz .
Zum anderen sind die bekannten Applikationsgeräte aufgrund des im Betrieb entstehenden Oversprays auch mit hohen Be- triebskosten durch die Lackverluste und die Entsorgungskosten zur Entsorgung des Oversprays verbunden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Verbesserung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Beschichtungs- einrichtung und ein entsprechendes Beschichtungsverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, ein Applikationsgerät mit einem so großen Auftragswirkungsgrad einzusetzen, dass auf eine Auswaschung verzichtet werden kann, in der herkömmlicherweise das Overspray aus der Kabi- nenluft ausgewaschen wird. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung besteht also in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel darin, dass auf eine separate Auswaschung verzichtet werden kann. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Lackieranlagen beschränkt, die überhaupt keine Auswaschung aufweisen. Vielmehr besteht durch die Verwendung von Applikationsgeräten mit einem höheren Auftragswirkungsgrad die Möglichkeit einer kleineren Dimensionierung der Auswaschung, falls ein vollständiger Verzicht nicht möglich ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Applikationsgerät um einen Druckkopf, wie er in ähnlicher Form beispielsweise in Tintenstrahldruckern verwendet wird. Beispielsweise kann es sich um einen Bubble-Jet-Druckkopf oder einen Piezo-Druckkopf handeln. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des techni- sehen Prinzips des verwendeten Druckkopfs nicht auf Bubble- Jet-Druckköpfe und Piezo-Druckköpfe beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Ausstoßmechanismen realisierbar.
Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass der Druckkopf das Beschichtungsmittel pneumatisch ausstößt. Beispielsweise können die einzelnen Beschichtungsmit- teltropfen durch kurze Luftpulse ausgestoßen werden, welche die Beschichtungsmitteltropfen in Richtung des zu beschich- tenden Bauteils beschleunigen, wodurch der Lackierabstand vergrößert werden kann.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Druckkopf das Beschich- tungsmittel wahlweise in einzelnen Beschichtungsmitteltröpf- chen ausstoßen kann oder kontinuierlich. Darüber hinaus besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass ein Teil der Beschichtungsmitteldüsen des Druckkopfs das Beschich- tungsmittel kontinuierlich ausstößt, wohingegen ein anderer Teil der Beschichtungsmitteldüsen des Druckkopfs das Be- schichtungsmittel in einzelnen Beschichtungsmitteltröpfchen ausstößt .
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Druckkopf von einem mehrachsigen Roboter positioniert, wobei der Roboter vorzugsweise mehrere schwenkbare Roboterarme und eine mehrachsige Roboterhandachse aufweist, an welcher der Druckkopf montiert ist.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass der Druckkopf an einer Maschine angebracht ist, die den Druckkopf relativ zu dem zu beschichtenden Bauteil beweglich positioniert. Beispielsweise kann es sich bei einer solchen Maschine um eine herkömmliche Dachmaschine oder eine Seitenmaschine handeln, die an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind und deshalb nicht näher beschrieben werden müssen.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Druckköpfen, die beispielsweise in Tintenstrahldruckern verwendet werden, weist der Druckkopf bei der erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung vorzugsweise eine wesentlich größere Flächenbeschichtungs- leistung auf, die vorzugsweise größer als Im2/min., 2m2/min., 3 m2 pro Minute oder 4m2/min. ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Tintenstrahldruckern muss der Druckkopf bei der erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung auch flüssige Lacke applizieren können, die feste Lackbestandteile enthalten, wie beispielsweise Pigmente und soge- nannten Metallic-Flakes (Mika 's) . Die einzelnen Beschich- tungsmitteldüsen des Druckkopfs sind deshalb vorzugsweise hinsichtlich ihrer Größe an die festen Lackbestandteile ange- passt, so dass der Druckkopf auch Lacke mit den festen Lackbestandteilen applizieren kann.
Anstelle eines Druckkopfs kann jedoch im Rahmen der Erfindung auch ein Zerstäuber verwendet werden, der das Beschichtungs- mittel aus mindestens einer Beschichtungsmitteldüse ausstößt.
Auch bei der erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung ist das Applikationsgerät vorzugsweise in einer Lackierkabine angeordnet, in der die Bauteile mit dem Beschichtungsmittel beschichtet werden. Derartige Lackierkabinen sind aus dem Stand der Technik bekannt und müssen deshalb nicht näher beschrie- ben werden.
Es wurde jedoch bereits vorstehend erwähnt, dass die im Rahmen der Erfindung als Applikationsgeräte eingesetzten Druckköpfe einen wesentlich größeren Auftragswirkungsgrad aufwei- sen als herkömmliche Applikationsgeräte, wie beispielsweise Rotationszerstäuber. Die unterhalb der Lackierkabine befindliche Auswaschung kann deshalb wesentlich kleiner dimensioniert werden als bei herkömmlichen Lackieranlagen mit Rotationszerstäubern als Applikationsgeräten. In einem Ausführungs- beispiel der Erfindung ermöglicht der hohe Auftragswirkungsgrad der als Applikationsgeräte eingesetzten Druckköpfe sogar einen vollständigen Verzicht auf eine Auswaschung oder auf andere aufwendige Filtermaßnahmen, wie z.B. Trockenabschei- dung o.a. unterhalb der Lackierkabine. Ausreichend sind in diesem Fall einfache Filter, die zyklisch (z.B. wöchentlich, monatlich, halbjährlich oder jährlich) ausgetauscht oder gereinigt werden.
Weiterhin ermöglicht der hohe Auftragswirkungsgrad der im Rahmen der Erfindung als Applikationsgeräte eingesetzten Druckköpfe einen Verzicht auf Explosionsschutzmaßnahmen gemäß den einschlägigen gesetzlichen ATEX-Richtlinien, da weniger Overspray erzeugt wird und deshalb im Betrieb auch keine exp- losionsgefährdete Atmosphäre entsteht. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist deshalb in der Lackierkabine kein Explosionsschutz vorgesehen.
Auch bei der erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung ist jedoch vorzugsweise eine Luftabsaugung vorgesehen, welche die Kabinenluft aus der Lackierkabine absaugt, wobei die Absaugung vorzugsweise nach unten erfolgt. Die Kabinenluft wird hierbei vorzugsweise durch einen Luftfilter abgesaugt, der den Overspray aus der Kabinenluft filtert, wobei der Luftfil- ter beispielsweise als Filterdecke ausgebildet sein kann, die am Boden der Lackierkabine angeordnet ist, so dass die Kabinenluft durch die Filterdecke hindurch aus der Lackierkabine nach unten abgesaugt wird.
Aufgrund des größeren Auftragswirkungsgrades der im Rahmen der Erfindung als Applikationsgeräte eingesetzten Druckköpfe und des geringeren Oversprays kann die Luftsinkgeschwindigkeit in der Lackierkabine geringer sein als bei herkömmlichen Lackieranlagen, die beispielsweise Rotationszerstäuber als Applikationsgeräte verwenden. Bei der erfindungsgemäßen Lackieranlage kann die Luftsinkgeschwindigkeit in der Lackierkabine deshalb kleiner sein als 0,5m/s, 0,4m/s, 0,3m/s, 0,2m/s oder 0,1m/s. In einer Variante der Erfindung ist dem Druckkopf mindestens ein Farbwechsler zugeordnet, der ausgangsseitig mit dem Druckkopf verbunden ist und eingangsseitig mit verschiedenen Beschichtungsmitteln versorgt wird, so dass der Farbwechsler eines der Beschichtungsmittel auswählt und den Druckkopf mit dem ausgewählten Beschichtungsmittel speist. Vorzugsweise werden dem Farbwechsler hierbei verschiedene Beschichtungsmitteln in den Grundfarbenen eines Farbsystems (z.B. das CMYK-Farbsystem) zugeführt, so dass aus den verschiedenfarbi- gen Beschichtungsmitteln ein gewünschter Farbton zusammengemischt werden kann.
Darüber hinaus kann der Farbwechsler eingangsseitig mit verschiedenen Effektlacken versorgt werden, wie beispielsweise Sonderlacken, Metallic-Lacken oder Mica-Lacken .
Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn der Farbwechsler nur eine einzige Beschichtungsmitteldüse des Druckkopfs mit dem ausgewählten Beschichtungsmittel versorgt. In einer Variante der Erfindung ist also jeder Beschichtungsmitteldüse des
Druckkopfs ein separater Farbwechsler zugeordnet, so dass das zu applizierende Beschichtungsmittel für die einzelnen Be- schichtungsmitteldüsen individuell ausgewählt werden kann.
Die einzelnen Farbwechsler können hierbei vorzugsweise unabhängig voneinander und individuell angesteuert werden, um für die jeweiligen Beschichtungsmitteldüsen das gewünschte Beschichtungsmittel auszuwählen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung speist der Farbwechsler ausgangsseitig jeweils eine Gruppe von mehreren Beschichtungsmitteldüsen mit demselben Beschichtungsmittel, wobei die Beschichtungsmitteldüsen beispielsweise in einer Reihe angeordnet sein können, beispielsweise in einer Zeile oder einer Spalte.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass dem Farbwechsler ein- gangsseitig ein Farbmischer vorgeordnet ist, der eingangssei- tig mit verschiedenfarbigen Beschichtungsmitteln in den Grundfarben eines Farbsystems (z.B. CMYK-Farbsystem) versorgt wird. Der Farbmischer kann dann aus den verschiedenen Grundfarben des jeweiligen Farbsystems einen gewünschten Farbton zusammenmischen und dem Farbwechsler zur Auswahl zuführen. Darüber hinaus wird der Farbwechsler in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise mit mindestens einem Effektlack versorgt, beispielsweise einem Mica-Lack, einem Metallic-Lack und/oder einem Sonderlack. Der Farbwechsler kann dann entwe- der den von dem Farbmischer zusammengemischten Farbton auswählen oder auf einen der Effektlacke zugreifen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Gruppe von benachbarten Beschichtungsmitteldüsen mit jeweils einer Grundfarbe eines Farbsystems versorgt. Beispielsweise können vier benachbarte Beschichtungsmitteldüsen mit den Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb bzw. Schwarz versorgt werden. Eine weitere benachbarte Beschichtungsmitteldüse wird in diesem Ausführungsbeispiel dann von einem Farbwechsler mit einem von mehreren Effektlacken versorgt. Die Beschichtungsmitteldüsen für die Grundfarben und für den Effektlack sind hierbei in dem Druckkopf räumlich so eng benachbart angeordnet, dass sich die ausgestoßenen Beschichtungsmittel auf dem zu beschichtenden Bauteil zu einem gewünschten Farbton mit einem gewünschten Effektlack mischen. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt also eine Farbmischung auf dem zu beschichtenden Bauteil. Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die Beschichtungs- mitteldüsen in dem Druckkopf in Reihen angeordnet sein können, beispielsweise in Zeilen und Spalten. Vorzugsweise sind die Beschichtungsmitteldüsen also in dem Druckkopf matrixför- mig angeordnet .
Hierbei besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass den einzelnen Beschichtungsmittelreihen jeweils eine Grundfarbe (z.B. Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz) zugeordnet ist, so dass die Beschichtungsmitteldüsen einer Reihe dieselbe Farbe applizieren. Weiterhin besteht hierbei die Möglichkeit, dass die Beschichtungsmitteldüsen innerhalb einer Düsenreihe abwechselnd mit der jeweiligen Grundfarbe (z.B. Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz) und mit einem Effektlack versorgt werden.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die einzelnen Düsenreihen jeweils von einem Farbwechsler mit dem zu applizierenden Beschichtungsmittel versorgt werden, wobei die Farbwechsler in jeder Düsenreihe mit einer bestimmten Grundfarbe und mit einem Effektlack versorgt werden. Beispielsweise kann der Farbwechsler der einen Düsenreihe mit Beschichtungsmittel der Farbe Cyan und mit einem Sonderlack versorgt werden, während der Farbwechsler der nächsten Düsenreihe mit einem Beschichtungsmittel der Farbe Magenta und mit dem Sonderlack versorgt wird. Die Farbwechsler in den nächsten Düsenreihen werden dann bei einem CMYK-Farbsystem entsprechend mit den Farben Gelb bzw. Schwarz und mit der Sonderfarbe versorgt.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die Farbwechsler der einzelnen Düsenreihen eingangsseitig gemeinsam mit einem weiteren Farbwechsler verbunden sind, der einen von mehreren Effektlacken auswählt. Die Farbwechsler in den einzelnen Düsenreihen können dann entweder die direkt zugeführte Grund- färbe auswählen oder auf die indirekt über den weiteren Farbwechsler zugeführten Sonderfarben zugreifen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Gruppe von Beschichtungsmitteldüsen über einen Farbmischer gemeinsam mit einem bestimmten Farbton versorgt, der von dem Farbmischer aus den Grundfarben eines Farbsystems zusammengemischt wird. Eine benachbarte weitere Beschichtungsmitteldüse wird dagegen in diesem Ausführungsbeispiel mit einem anderen Farbwechsler versorgt, der einen von mehreren Effektlacken auswählt. Auch hierbei erfolgt eine Mischung des ausgewählten Effektlacks mit dem zuvor zusammengemischten Farbton auf dem zu beschichtenden Bauteil.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein
Teil der Beschichtungsmitteldüsen des Druckkopfs gemeinsam an einen Farbmischer angeschlossen, der eingangsseitig mit den Grundfarben eines Farbsystems versorgt wird. Ein anderer Teil der Beschichtungsmitteldüsen des Druckkopfs ist dagegen hier- bei gemeinsam mit einer Sonderfarbversorgung verbunden. Auch hierbei sind die Beschichtungsmitteldüsen in dem Druckkopf vorzugsweise matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnet. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die Beschichtungsmitteldüsen in den einzelnen Düsenreihen (Zeilen oder Spalten) abwechselnd mit dem Farbmischer und der Sonderfarbversorgung verbunden sind.
Darüber hinaus besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass sämtliche Beschichtungsmitteldüsen des Druck- kopfs oder zumindest ein Großteil davon gemeinsam mit einer einzigen Beschichtungsmittelzuleitung verbunden sind und deshalb dasselbe Beschichtungsmittel applizieren. Alternativ besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass ein Teil der Beschichtungsmitteldüsen des Druckkopfs mit einer ersten Beschichtungsmittelzuleitung verbunden ist, während ein zweiter Teil der Beschichtungsmitteldüsen des Druck- kopfs mit einer zweiten Beschichtungsmittelzuleitung verbunden ist, so dass der Druckkopf zwei verschiedene Beschich- tungsmittel applizieren kann. Vorzugsweise sind die Beschichtungsmitteldüsen in den einzelnen Düsenreihen (Zeilen oder Spalten) hierbei abwechselnd mit der einen Beschichtungsmit- telzuleitung oder mit der anderen Beschichtungsmittelzuleitung verbunden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Druckkopf mindestens eine separate Beschichtungsmitteldüse auf, die nur Effektlack mit darin enthaltenen Effektpartikeln appliziert. Darüber hinaus weist der Druckkopf dann vorzugsweise mindestens eine weitere Beschichtungsmitteldüse auf, die normalen Lack appliziert, der keine Effektpartikel enthält. Die verschiedenen Beschichtungsmitteldüsen können dann ent- sprechend angepasst werden.
Es ist auch denkbar, dass bei den oben beschriebenen Farb- mischverfahren die Effektpartikel (z.B. Metallic, Mica, etc.) mit einer separaten Beschichtungsmitteldüse auf das Objekt aufgebracht werden. Dadurch können Effekte ganz gezielt und mit örtlichen Unterschieden auf das Objekt aufgetragen werden. Auch können unter Umständen Effekte erzeugt werden, die heute gar nicht denkbar sind. Mit der neuen InkJet-Technik ist es möglich die, Effektpartikel z.B. nur auf der Oberflä- che der Schicht zu platzieren.
Weiterhin ist es ein großer Hauptvorteil der Erfindung, dass es mit der erfindungsgemäßen Lösung erstmals möglich ist, ü- berhaupt eine komplette Karosserie mit ausreichend Flächen- leistung zu beschichten, aber auch gezielt Details und Grafiken zu drucken.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die Beschichtungs- mitteldüsen in dem Druckkopf vorzugsweise matrixförmig in mehreren Zeilen und Spalten angeordnet sind. In einer Variante der Erfindung sind die einzelnen Beschichtungsmitteldüsen des Druckkopfs im Wesentlichen gleich groß. Dabei können die benachbarten Düsenreihen in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet sein, insbesondere um eine halbe Düsenbreite, was eine maximale Packungsdichte der Beschichtungsmitteldüsen in dem Düsenkopf ermöglicht. Darüber hinaus sind die einzelnen Düsenreihen vorzugsweise quer, insbesondere rechtwinklig zur Vorschubrichtung des Düsenkopfs ausgerichtet.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Druckkopf unterschiedlich große Düsenöffnungen auf. So können in dem Druckkopf beispielsweise abwechselnd Düsenreihen mit großen Beschichtungsmitteldüsen und Düsenreihen mit kleinen Beschichtungsmitteldüsen angeordnet sein. Auch hierbei kann es sinnvoll sein, wenn die Düsenreihen mit den größeren Beschichtungsmitteldüsen relativ zueinander versetzt angeordnet sind, insbesondere um eine halbe Düsenbreite.
In einer anderen Variante der Erfindung ist der Druckkopf drehbar gelagert und dreht sich während der Beschichtung. Auch hierbei kann der Druckkopf verschieden große Beschichtungsmitteldüsen aufweisen, wobei die kleineren Beschichtungsmitteldüsen vorzugsweise näher an der Drehachse des Druckkopfs angeordnet sind als die größeren Beschichtungsmitteldüsen .
In einer anderen Variante der Erfindung sind mehrere Druckköpfe vorgesehen, die gemeinsam von einem Gerät (z.B. einem mehrachsigen Roboter) geführt werden und relativ zueinander schwenkbar sind, was eine Anpassung an gekrümmte Bauteiloberflächen ermöglicht.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass im Rahmen der Erfindung verschiedene Grundfarben eines Farbsystems gemischt werden können, um einen gewünschten Farbton zu erhalten, wobei die Farbmischung wahlweise in einem Farbmischer oder auf der zu beschichtenden Bauteiloberfläche erfolgen kann. Bei dem Farbsystem kann es sich wahlweise um das CMYK-Farbsystem oder das RGB-Farbsystem handeln, um nur einige Beispiele zu nennen. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des verwendeten Farbsystems nicht auf die vorstehend genannten Beispiele beschränkt .
Weiterhin wurde bereits vorstehend erwähnt, dass als Effektlack beispielsweise ein Sonderlack, ein Metallic-Lack oder ein Mica-Lack verwendet werden kann.
Ferner kann es vorteilhaft sein, die mit dem Beschichtungs- mittel in Kontakt kommenden Oberflächenbereiche des Druckkopfs (z.B. Leitungen) mindestens teilweise mit einer verschleißmindernden Beschichtung zu versehen, wie beispielsweise einer DLC-Beschichtung (DLC: Diamond-^ike Carbon), einer Diamantbeschichtung, einem Hartmetall oder einer Materialkombination aus einem harten und einem weichen Material. Weiterhin können die mit dem Beschichtungsmittel in Kontakt kommenden Oberflächenbereiche des Druckkopfs mit Titannitrid, Titanoxid oder chemischem Nickel beschichtet werden oder mit einer anderen Schicht, die im PVC-Verfahren (PVC: _Physical Vapour Deposition) , im CVD-Verfahren (CVD: Chemical Vapour Deposition) oder im Eloxal-Verfahren (Eloxal: EIektrolytische Oxidation von Aluminium) hergestellt oder mit einer „Easy-to- clean"-Beschichtung versehen wird. Ferner kann zur Verbesserung des Auftragswirkungsrads des Druckkopfs eine elektrostatische Beschichtungsmittelaufladung und/oder eine Druckluftunterstützung vorgesehen sein.
Eine weitere Möglichkeit besteht in einer Positionserkennung, welche die räumliche Position des Druckkopfs und/oder der zu beschichtenden Bauteiloberfläche erfasst und die Positionie- rung des Druckkopfs entsprechend steuert bzw. regelt.
Aktuell gibt es auch Bemühungen, Automobillacke direkt in den Lackierereien aus 6-10 Grundpasten zu mischen. Dazu werden die Pasten auf herkömmliche Weise in Mischstationen gemischt und die Farbtöne eingestellt. Aus diesen Pasten können alle, in der Automobilindustrie verwendeten Lacke (Uni, Metallic und Mica bzw. Effektlacke) hergestellt werden. Es ist denkbar, dass diese Pasten direkt im Zerstäuber oder einer vorgeschalteten Einrichtung gemischt werden. Dies hat den Vorteil, dass nur die benötigte Menge direkt vor oder bei der Applikation vollautomatisch bereitgestellt wird. Die Dosierung der Einzelkomponenten kann mit den bekannten Dosiertechniken (Druckregler, Dosierpumpen, Zahnradmesszellen, Durchfluss- messzellen, Kolbendosierer, ... ) erfolgen. Der "Mischraum" kann eine Mischkammer, ein Schlauchstück oder ein Mischsystem (z.B. Keenix-Mischer) sein. Das Problem ist die sehr genaue Dosierung der Einzelkomponenten, um den genauen Farbton zu treffen. Deshalb kann ein Farbsensor zur Regelung der Dosiereinheit sinnvoll sein.
Als Dosiertechnik kann jedoch auch die Inkjet-Technik dienen. Dabei kann die benötigte Menge aus Einzeltröpfchen, die Abhängig von der Öffnungszeit der Düse und des Druckes sind, erzeugt werden. Diese Inkjet-Düsen mischen den Farbton wie- derum in einem Mischraum.
Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass ein Sensor vorgesehen ist, der den Verlauf einer Füh- rungsbahn erfasst, um den Druckkopf in Bezug auf die Führungsbahn zu positionieren.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Sensor an dem Druckkopf oder an dem Roboter angebracht, jedoch sind grundsätzlich auch andere Bauweisen möglich. Beispielsweise kann der Sensor die vorangegangene Lackierbahn erfassen, so dass die aktuelle Lackierbahn in einer bestimmten Relativposition relativ zu der vorangegangenen Lackierbahn appliziert werden kann. So ist es in der Regel wünschenswert, dass die aktuelle Lackierbahn in einem bestimmten Abstand parallel zu der vorangegangenen Lackierbahn appliziert wird, was durch die vorstehend beschriebene Sensorerfassung möglich ist.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Sensor um einen optischen Sensor, jedoch sind grundsätzlich auch andere Bauarten von Sensoren möglich.
Die vorstehend erwähnte Führungsbahn kann auch eine separate Bahn sein, die nur zu Führungszwecken aufgetragen wird und beispielsweise eine normalerweise unsichtbare Farbe umfassen kann, die nur bei Beleuchtung mit ultraviolettem (UV) oder infrarotem (IR) Licht für den Sensor sichtbar ist.
In diesem Zusammenhang besteht auch die Möglichkeit des Ein- satzes eines Lasermesssystems, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein derartiges Lasermesssystem kann auch den Abstand zu der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils erfassen und im Rahmen einer Regelung konstant halten. In dieser Erfindungsvariante ist eine Robotersteuerung vorgesehen, die eingangsseitig mit dem Sensor und ausgangsseitig mit dem Roboter verbunden ist, wobei die Robotersteuerung den Druckkopf in Abhängigkeit von dem Verlauf der Führungsbahn positioniert.
In einer Variante der Erfindung weist der Druckkopf eine Hüllstromdüse auf, welche einen Hüllstrom aus Luft oder einem anderen Gas abgibt, wobei der Hüllstrom den aus der Beschich- tungsmitteldüse abgegebenen Beschichtungsmittelstrom umhüllt, um die Beschichtungsmitteltropfen zu zerstäuben bzw. abzugrenzen. Darüber hinaus kann dieser Hüllstrom in Form eines Luftvorhangs den entstehenden Overspray auf die Bauteiloberfläche lenken, wodurch der Auftragswirkungsgrad verbessert wird.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Druckkopf mehrere Beschichtungsmitteldüsen auf, die bezüglich der Bahnrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei die äußeren Beschichtungsmitteldüsen weniger Beschichtungsmittel abgeben als die inneren Beschichtungsmitteldüsen, was zu einer entsprechenden Schichtdicke der Teilung guer zur Bahnrichtung führt. Es müssen nicht unbedingt Düsen in einer Reihe angeordnet sein. Es kann für jede Düse und jedes Pixel die Farb- menge gesteuert werden. Durch unterschiedliche Farbmengen wird z. B. auch die Farbton-Intensität gesteuert. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die Schichtdickenverteilung eine Gauß'sche Normalverteilung ist. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die von den einzelnen Beschichtungsmitteldüsen abgegebene Beschichtungsmittelmenge so gewählt ist, dass die Schichtdickenverteilung eine trapezförmige Verteilung ist. Eine derartige trapezförmige Schichtdickenverteilung ist vorteilhaft, weil die benachbarten Beschichtungsmittelbahnen einander so überlappen können, dass die Überlagerung der tra- pezförmigen Schichtdickenverteilungen der benachbarten Be- schichtungsmittelbahnen zu einer konstanten Schichtdicke führt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die zu beschichtenden Bauteile entlang einem Förderweg gefördert, was an sich aus dem Stand der Technik von Lackieranlagen bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss. In diesem Ausführungsbeispiel überspannt ein Portal den Förder- weg, wobei an dem Portal zahlreiche Druckköpfe angebracht sind, die auf die Bauteile auf dem Förderweg gerichtet sind und diese Bauteile beschichten.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Beschichtungsmittel vor- zugsweise in Form von Pixeln auf das Bauteil appliziert wird, wobei die einzelnen Pixel jeweils aus mehreren Grundfarben eines Farbsystems bestehen, um durch Farbmischung einen gewünschten Farbton des Pixels zu erzielen. Bei der Farbmischung kann es sich beispielsweise um eine subtraktive Farb- mischung handeln, jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, den gewünschten Farbton durch eine additive Farbmischung zu erzielen. Die verschiedenen Grundfarben (z. B. rot, grün, blau) des jeweiligen Farbsystems (z. B. RGB-Farbsystem) sind hierbei in den einzelnen Pixeln jeweils schichtförmig über- einander angeordnet. Bei einem derartigen pixelförmigen Aufbringen des Beschichtungsmittels besteht die Möglichkeit, dass die oberste Schicht eines Pixels jeweils einen Effektlack aufweist und halb transparent ist, so dass die oberste Schicht den gewünschten Effekt erzielt und gleichzeitig die gewünschte Farbe durchlässt, die von den darunterliegenden Schichten erzeugt wird. Schließlich umfasst die Erfindung auch ein entsprechendes Be- schichtungsverfahren, wie bereits aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist.
Die erfindungsgemäße Technologie kann auch zur gezielten Be- schichtung von Schnittkanten vorbeschichteter Bleche, gestanzter Platinen oder zur effizienten Versiegelung von Nähten und Kanten eingesetzt werden
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausfϋhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Querschnittsansicht durch eine herkömmliche Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen,
Figur 2 eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen mit Druckköpfen als Applikationsgeräte,
Figur 3A eine Düse des Druckkopfs mit einem Farbwechsler und der zugehörigen Beschichtungs- mittelVersorgung,
Figur 3B eine Düsenreihe des Druckkopfs mit mehreren Beschichtungsmitteldüsen und jeweils individuell zugeordneten Farbwechslern,
Figur 4A eine Düsenreihe mit mehreren Beschichtungsmitteldüsen und einem zugeordneten Farbwechsler Figur 4B eine Abwandlung von Figur 4A, wobei der Farbwechsler eingangsseitig nur eine einzige Sonderfarbversorgung aufweist,
Figur 5 eine Abwandlung von Figur 4A, wobei der Farbwechsler eingangsseitig mit einem Farbmischer verbunden ist, der mit den Grundfarben eines Farbsystems versorgt wird,
Figur 6 eine Düsenreihe des Druckkopfs mit mehreren Beschichtungsmitteldüsen, wobei vier der Be- schichtungsmitteldüsen jeweils mit einer Grundfarbe eines CMYK-Farbsystems gespeist werden, während die fünfte Beschichtungsmit- teldüse von einem Farbwechsler mit einem Effektlack gespeist wird,
Figur 7 mehrere Düsenreihen des Druckkopfs, denen jeweils eine Grundfarbe eines CMYK- Farbsystems zugeordnet ist,
Figur 8 mehrere Düsenreihen des Druckkopfs, denen jeweils ein Farbwechsler und jeweils eine Grundfarbe eines CMYK-Farbsystems zugeordnet ist,
Figur 9 mehrere Düsenreihen des Druckkopfs, denen jeweils eine Grundfarbe eines CMYK- Farbsystems und ein Farbwechsler zugeordnet ist, wobei die Düsenreihen alternativ über einen weiteren Farbwechsler mit einem Effektlack versorgt werden können, Figur 10 eine Düsenreihe des Druckkopfs, wobei vier benachbarte Beschichtungsmitteldüsen über einen Farbmischer mit einem gemischten Farbton versorgt werden, während die fünfte Be- schichtungsmitteldüse über einen Farbwechsler einem Effektlack versorgt wird,
Figur 11 mehrere Düsenreihen des Druckkopfs, die gemeinsam über einen Farbmischer mit einem Mischfarbton versorgt werden,
Figur 12 mehrere Düsenreihen des Druckkopfs mit jeweils einem Farbwechsler, wobei die Farbwechsler der einzelnen Düsenreihen über einen Farbmischer mit einem Farbmischton versorgt werden,
Figur 13 mehrere Düsenreihen des Druckkopfs, die gemeinsam über einen Farbwechsler und einen Farbmischer mit dem zu applizierenden Be- schichtungsmittel versorgt werden,
Figur 14 mehrere Düsenreihen des Druckkopfs, die gemeinsam über eine einzige Beschichtungsmit- telzuleitung versorgt werden,
Figur 15 mehrere Düsenreihen des Druckkopfs, wobei die einzelnen Düsen innerhalb der Düsenreihen abwechselnd mit einer ersten Beschich- tungsmittelzuleitung und einer zweiten Be- schichtungsmittelzuleitung verbunden sind,
Figur 16 eine Düsenanordnung in einem Druckkopf, Figur 17 eine alternative Düsenanordnung in dem Druckkopf mit kleineren Beschichtungsmittel- düsen,
Figur 18 eine alternative Anordnung der Beschich- tungsmitteldüsen in dem Druckkopf, wobei die Beschichtungsmitteldüsen unterschiedliche Düsengrößen aufweisen,
Figur 19 eine Abwandlung von Figur 18, wobei die Düsenreihen mit den größeren Beschichtungsmitteldüsen versetzt zueinander angeordnet sind,
Figur 20 ein Schema zur Verdeutlichung der Lackierung einer scharfen Kante mit dem erfindungsgemäßen Druckkopf,
Figur 21 einen rotierenden Druckkopf,
Figur 22 eine Druckkopfanordnung mit mehreren verschwenkbaren Druckköpfen zur Anpassung an gekrümmte Bauteiloberflächen,
Figur 23 ein schichtförmig aufgebautes Pixel mit mehreren Schichten in den Grundfarben eines Farbsystems und einer obersten Schicht aus einem Metalliclack,
Figur 24 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung mit einem mehrachsigen Roboter, der einen Druckkopf und einen Sensor führt, um den Druckkopf zu positionieren, Figur 25 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung, bei der mehrere Komponenten zu einem Gemisch zusammengemischt werden, wobei der Druckkopf dann das Gemisch appliziert,
Figur 26 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckkopfs, der mehrere Komponenten unabhängig voneinander appliziert, wobei die Mischung auf der Bauteiloberfläche erfolgt,
Figur 27 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckkopfs mit einer Hüllstromdüse,
Figur 28 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckkopfs, bei dem die Be- schichtungsmitteltropfen pneumatisch ausgestoßen und beschleunigt werden,
Figur 29 eine schematische Darstellung eins Druckkopfs, der eine trapezförmige Schichtdickenverteilung erzeugt,
Figur 30 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung, bei der zahlreiche Druckköpfe an einem Portal angebracht sind, Figur 31 und 32 Abwandlungen der Figuren 18 und 19 mit einer maximalen Packungsdichte der einzelnen Düsen.
Die Querschnittsansicht in Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Lackieranlage, die teilweise mit der eingangs beschriebenen und in Figur 1 dargestellten herkömmlichen Lackieranlage übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für ent- sprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Lackieranlage besteht zunächst darin, dass die Lackierroboter 3, 4 als Applikati- onsgerät keine Rotationszerstäuber führen, sondern Druckköpfe 8, 9, die einen wesentlich größeren Auftragswirkungsgrad von mehr als 95% aufweisen und deshalb wesentlich weniger O- verspray erzeugen.
Zum einen bietet dies den Vorteil, dass auf die bei der herkömmlichen Lackieranlage gemäß Figur 1 vorhandene Auswaschung 7 verzichtet werden kann.
Stattdessen befindet sich bei der erfindungsgemäßen Lackier- anläge unter der Lackierkabine 2 eine Luftabsaugung 10, welche die Kabinenluft durch eine Filterdecke 11 hindurch nach unten aus der Lackierkabine 2 absaugt. Die Filterdecke 11 filtert hierbei den in der Kabinenluft geringfügig vorhandenen Overspray heraus, ohne dass die Auswaschung 7 wie bei der herkömmlichen Lackieranlage erforderlich ist.
Die Druckköpfe 8, 9 arbeiten in diesem Ausführungsbeispiel wie herkömmliche Druckköpfe entsprechend dem Piezo-Prinzip, jedoch ist die Flächenbeschichtungsleistung der Druckköpfe 8, 9 im Vergleich zu herkömmlichen Druckköpfen wesentlich größer, damit die Kraftfahrzeugkarosseriebauteile mit einer befriedigenden Arbeitsgeschwindigkeit lackiert werden können.
Figur 3A zeigt eine Beschichtungsmitteldüse 12, die jeweils in den Druckköpfen 8, 9 neben zahlreichen weiteren Beschich- tungsmitteldüsen angeordnet ist, wobei die Beschichtungsmitteldüse 12 von einem Farbwechsler 13 mit dem zu applizierenden Beschichtungsmittel versorgt wird. Eingangsseitig ist der Farbwechsler 13 an insgesamt sieben Beschichtungsmittelzulei- tungen angeschlossen, von denen der Farbwechsler 13 eine zur Beschichtungsmittelversorgung der Beschichtungsmitteldüse 12 auswählen kann. Vier Beschichtungsmittelzuleitungen des Farbwechslers 13 dienen zur Zuführung von verschiedenfarbigen Be- Schichtungsmitteln in den Grundfarben C (Cyan) , M (Magenta) , Y (Gelb = Yellow) und K (Key = Schwarz) . Die anderen drei Beschichtungsmittelzuleitungen des Farbwechslers 13 dienen dagegen zur Zuführung eines Metallic-Lacks, eines Mica-Lacks und eines Sonderlacks.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der gewünschte Farbton des Beschichtungsmittels auf dem zu beschichtenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteil gemischt, wobei wahlweise eine zeitliche oder eine örtliche Mischung möglich ist.
Bei einer zeitlichen Mischung werden beispielsweise nacheinander Beschichtungsmitteltröpfchen in den Grundfarben C, M, Y und K in dem gewünschten Farbverhältnis appliziert, so dass sich die Beschichtungsmitteltröpfchen dann auf dem zu be- schichtenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteil mischen.
Bei einer örtlichen Mischung werden dagegen aus der Beschichtungsmitteldüse 12 Beschichtungsmitteltröpfchen einer bestimmten Grundfarbe C, M, Y oder K appliziert, die sich dann auf den zu beschichtenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen mit anderen Beschichtungsmitteltröpfchen mischen, die von einer anderen, hier nicht dargestellten Beschichtungsmitteldüse appliziert werden.
Figur 3B zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3A, wobei eine Düsenreihe mit vier Beschichtungsmittel- düsen 14.1-14.4 und vier Farbwechslern 15.1-15.4 dargestellt ist.
Die Farbwechsler 15.1-15.4 sind gemeinsam an fünf Beschich- tungsmittelzuleitungen angeschlossen, über die die Farbwechsler 15.1-15.4 mit den vier Grundfarben C, M, Y, K des CMYK- Farbsystems und zusätzlich mit einem Sonderlack S versorgt werden.
Figur 4A zeigt eine Gruppe von Beschichtungsmitteldüsen 16.1- 16.5, die gemeinsam mit dem Ausgang eines Farbwechslers 17 verbunden sind und deshalb im Betrieb dasselbe Beschichtungs- mittel applizieren.
Der Farbwechsler 17 ist eingangsseitig mit sieben Beschich- tungsmittelzuleitungen verbunden, wobei vier der Beschich- tungsmittelzuleitungen die Grundfarben C, M, Y, K des CMYK- Farbsystems zuführen, während die anderen drei Beschichtungs- mittelzuleitungen einen Metallic-Lack, einen Mica-Lack bzw. einen Sonderlack zuführen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4B stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in Figur 4A dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht zunächst darin, dass der Farbwechsler 17 ausgangsseitig mit insgesamt sechs Beschichtungsmitteldϋsen 16.1-16.6 verbunden ist, die somit dasselbe Beschichtungsmittel applizieren.
Eine weitere Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Farbwechsler 17 eingangsseitig nur mit fünf Beschichtungsmittelzuleitungen verbunden ist, wobei vier der Beschichtungsmittelzuleitungen die Grundfarben C, M, Y, K des CMYK-Farbsystems zuführen, wohingegen die fünfte Beschich- tungsmittelzuleitung einen Sonderlack zuführt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 stimmt teilweise mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4A überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Farbwechsler 17 eingangsseitig mit einem Farbmischer 18 verbunden ist, wobei der Farbmischer 18 eingangsseitig an vier Beschichtungsmittelzuleitungen angeschlossen ist, welche die vier Grundfarben C, M, Y, K des CMYK-Farbsystems zuführen. Der Farbmischer 18 kann also aus den vier Grundfarben C, M, Y, K einen beliebigen Farbton mischen und dem Farbwechsler 17 zuführen.
Weiterhin ist aus der Zeichnung ersichtlich, dass der Farb- Wechsler 17 wahlweise nur die Beschichtungsmitteldüse 16.1 mit dem zu applizierenden Beschichtungsmittel versorgen kann oder wahlweise auch die Beschichtungsmitteldüsen 16.2, 16.3 und ggf. auch weitere Beschichtungsmitteldüsen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Das Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 6 stimmt wieder teilweise mit den vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen uber- ein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vor- stehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausfuhrungsbeispiels besteht darin, dass die benachbarten Beschichtungsmitteldusen 16.1-16.4 di- rekt an jeweils eine Beschichtungsmittelzuleitung angeschlossen sind, über die jeweils eine der Grundfarben C, M, Y, K des CMYK-Farbsystems zugeführt wird.
Die benachbarte Beschichtungsmittelduse 16.5 ist dagegen über den Farbwechsler 17 mit drei weiteren Beschichtungsmittelzu- leitungen verbunden, die einen Metallic-Lack, einen Mica-Lack bzw. einen Sonderlack zufuhren.
Im Betrieb wählt der Farbwechsler dann den gewünschten Ef- fektlack (Metallic-Lack, Mica-Lack oder Sonderlack) aus und appliziert diesen über die Beschichtungsmittelduse 16.5. Darüber hinaus werden die vier Grundfarben C, M, Y und K des CMYK-Farbsystems in dem gewünschten Verhältnis über die Beschichtungsmitteldusen 16.1-16.4 appliziert. Auf dem zu be- schichtenden Bauteil mischen sich dann die Grundfarben C, M, Y, K mit dem ausgewählten Effektlack.
Figur 7 zeigt mehrere Dusenreihen 19.1-19.4 mit zahlreichen Beschichtungsmitteldusen 20, wobei den einzelnen Dusenreihen 19.1-19.4 jeweils eine der vier Grundfarben C, M, Y, K des
CMYK-Farbsystems zugeordnet ist. So applizieren die Beschichtungsmitteldusen 20 der Beschichtungsmittelreihe 19.1 die Grundfarbe C (Cyan) , wahrend die Beschichtungsmittelreihe 19.2 die Grundfarbe M (Magenta) appliziert. Die Beschich- tungsmitteldüsen 20 der Düsenreihe 19.3 applizieren dagegen Beschichtungsmittel der Grundfarbe Y (Yellow = Gelb) , während die Beschichtungsmitteldüsen 20 der Dϋsenreihe 19.4 Beschichtungsmittel der Grundfarbe K (Key = Schwarz) applizieren.
Darüber hinaus können die Düsenreihen 19.1-19.4 auch einen Sonderlack S applizieren. In den einzelnen Düsenreihen 19.1- 19.4 ist deshalb jede zweite der Beschichtungsmitteldüsen 20 an eine Sonderlackzuleitung angeschlossen. In den einzelnen Düsenreihen 19.1-19.4 können die einzelnen Beschichtungsmitteldüsen 20 also abwechselnd den Sonderlack S und eine der vier Grundfarben C, M, Y, K applizieren.
Figur 8 zeigt ebenfalls vier Düsenreihen 21.1-21.4, die je- weils zahlreiche Beschichtungsmitteldüsen 22 umfassen.
Weiterhin sind hierbei vier Farbwechsler 23.1-23.4 vorgesehen, die jeweils sämtliche Beschichtungsmitteldüsen 22 einer der vier Düsenreihen 21.1-21.4 mit einem Beschichtungsmittel versorgen. So speist der Farbwechsler 23.1 sämtliche Beschichtungsmitteldüsen 22 der Düsenreihe 21.1, während der Farbwechsler 23.2 sämtliche Beschichtungsmitteldüsen 22 der Düsenreihe 21.2 speist. Der Farbwechsler 23.3 speist dagegen sämtliche Beschichtungsmitteldüsen 22 der Düsenreihe 21.3, während der Farbwechsler 23.4 sämtliche Beschichtungsmitteldüsen 20 der Düsenreihe 21.4 mit dem zu applizierenden Beschichtungsmittel versorgt.
Eingangsseitig werden die Farbwechsler 23.1-23.4 mit jeweils einer Grundfarbe C, M, Y, K versorgt, so dass jede der Grundfarben C, M, Y, K einer der vier Düsenreihen 21.1-21.4 zugeordnet ist. Darüber hinaus sind die Farbwechsler 23.1-23.4 mit mehreren Sonderfarbzuleitungen verbunden, über die Son- derfarben, Metallic-Lacke oder dergleichen zugeführt werden können .
Auch bei dieser Düsenanordnung erfolgt eine Farbmischung auf dem zu beschichtenden Bauteil.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 stimmt teilweise mit dem vorstehend beschriebenen und in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wie- derholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Farbwechsler 23.1-23.4 eingangsseitig gemeinsam mit einem weiteren Farbwechsler 24 verbunden sind, wobei der Farbwechsler 24 eingangsseitig mit drei verschiedenen Effektlacken Sl, S2, S3 versorgt wird. Der Farbwechsler 24 wählt also im Betrieb einen der Effektlacke Sl, S2 oder S3 aus und stellt den ausgewählten Effektlack den anderen Farbwechslern 23.1-23.4 zur Auswahl zur Verfügung. Die Farbwechsler 23.1- 23.4 können also wahlweise die jeweilige Grundfarbe C. M, Y bzw. K oder den von dem Farbwechsler 24 bereitgestellten Effektlack auswählen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 10 stimmt teilweise mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Beschichtungsmitteldüsen 16.1-16.4 nicht getrennt voneinander mit jeweils einer der Grundfarben C, M, Y bzw. K versorgt werden. Vielmehr werden die Beschichtungsmitteldüsen 16.1-16.4 gemeinsam von einem Farbmischer 25 mit dem zu applizierenden Beschichtungsmittel versorgt, wobei der Farbmischer 25 eingangsseitig mit den Grundfarben C, M, Y, K des CMYK- Farbsystems versorgt wird und entsprechend der Ansteuerung einen gewünschten Farbton mischt, der dann von den Beschichtungsmitteldüsen 16.1-16.4 appliziert wird.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 11 stimmt teilweise mit dem vorstehend beschriebenen und in Figur 7 dargestellten
Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die einzelnen Düsenreihen 19.1-19.4 nicht mit verschiedenen Grundfarben versorgt werden, sondern mit einem zusammengemischten Beschichtungsmittel, dass von einem Farbmi- scher 26 aus den Grundfarben C, M, Y und K zusammengemischt wird.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 12 stimmt teilweise mit dem vorstehend beschriebenen und in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die einzelnen Farbwechsler 23.1-23.4 gemeinsam mit einer Farbmischung versorgt werden, die von einem Farbmischer 27 bereitgestellt wird, wobei der Farbmischer 27 eingangsseitig mit den Grundfarben C, M, Y und K versorgt wird. Figur 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Düsenanordnung in den Druckköpfen 8, 9, wobei hier vier Düsenreihen 28.1-28.4 dargestellt sind, die jeweils zahlreiche Be- schichtungsmitteldüsen 29 aufweisen. Sämtliche Beschichtungs- mitteldüsen 29 und sämtliche Beschichtungsmittelreihen 28.1- 28.4 werden hierbei gemeinsam von einem Farbwechsler 30 mit demselben Beschichtungsmittel versorgt.
Eingangsseitig ist der Farbwechsler 30 an drei Sonderfarbzuleitungen angeschlossen, über die drei Sonderlacke Sl, S2, S3 zugeführt werden.
Darüber hinaus ist der Farbwechsler 30 eingangsseitig an ei- nen Farbmischer 31 angeschlossen, der aus den Grundfarben, C, M, Y, K einen gewünschten Farbton mischt und dem Farbwechsler 30 zur Auswahl bereitstellt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 14 stimmt teilweise mit dem vorstehend beschriebenen und in Figur 13 dargestellten
Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass sämtliche Beschichtungsmitteldüsen 29 in allen Düsenreihen 28.1-28.4 an eine gemeinsame Beschichtungsmittelzulei- tung 31 angeschlossen sind, über die dasselbe Beschichtungs- mittel zugeführt wird.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 15 stimmt teilweise mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 11 überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Beschichtungsmitteldüsen 20 in den einzelnen Düsenreihen 19.1-19.4 abwechselnd mit einer ersten Beschichtungs- mittelleitung 32 und einer zweiten Beschichtungsmittelzulei- tung 33 verbunden sind.
Figur 16 zeigt eine Düsenanordnung 34 für die Druckköpfe 8, 9 der erfindungsgemäßen Lackieranlage, wobei der Pfeil die Vorschubrichtung der Druckköpfe 8, 9 anzeigt, d.h. die Druckrichtung .
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass die Düsenanordnung 34 mehrere Düsenreihen 35.1-35.7 aufweist, die jeweils mehrere Beschichtungsmitteldüsen 36 umfasst.
Die Beschichtungsmitteldüsen 36 weisen hierbei innerhalb der gesamten Düsenanordnung 34 eine einheitlich große Düsenöffnung auf.
Die benachbarten Düsenreihen 35.1-35.7 sind dabei in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet und zwar um eine hal- be Düsenbreite, was eine maximale Packungsdichte der Beschichtungsmitteldüsen 36 innerhalb der Düsenanordnung 34 ermöglicht .
Figur 17 zeigt eine abgewandelte Düsenanordnung 34, die weit- gehend mit der vorstehend beschriebenen und in Figur 16 dargestellten Düsenanordnung übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird. Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht zunächst darin, dass die einzelnen Düsen 36 eine wesentlich geringere Düsengröße aufweisen.
Eine weitere Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die benachbarten Düsenreihen nicht zueinander versetzt angeordnet sind.
Figur 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Düsen- anordnung 37 mit fünf parallelen Düsenreihen 38.1-38.5 mit relativ großen Düsenöffnungen und vier Düsenreihen 39.1-39.4 mit relativ kleinen Düsenöffnungen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 19 stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Figur 18 überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Düsenreihen 38.1-38.5 mit den größeren Düsenöffnungen in Längsrichtung zueinander versetzt sind und zwar um eine halbe Düsenbreite.
Figur 20 zeigt ein Schema zur Lackierung einer scharfen Kante 39. Daraus ist ersichtlich, dass die Kante 39 aus verschieden großen Beschichtungsmittelflachen 40, 41, 42 zusammengesetzt wird, wobei die verschieden großen Beschichtungsmittelflachen 40-42 von entsprechend unterschiedlich großen Beschich- tungsmitteldüsen erzeugt werden.
Beim Druck einer Grafik werden größere Bereiche eines Farbtons mit den großen Beschichtungsmitteldüsen gedruckt, wohingegen Bereiche, die eine gewisse Randschärfe erfordern, mit kleinen Beschichtungsmitteldüsen verfeinert werden. Sinnvoll ist dieses Verfahren vor allem bei Two-Tone-Lackierungen (zweifarbige Lackierung; z.B. Schwellerbereich einer Karosserie in Kontrastfarbe) . In der Abbildung ist eine Randzone dargestellt, die mit drei verschiedenen Düsengrößen randscharf gedruckt wird.
Figur 21 zeigt schematisch einen drehbaren Druckkopf 43 mit vier großen Beschichtungsmitteldüsen 44 und zahlreichen klei- neren Beschichtungsmitteldüsen 45, wobei die größeren Beschichtungsmitteldüsen 44 bezüglich der Drehachse des Druckkopfs 43 außen angeordnet sind, während sich die kleineren Beschichtungsmitteldüsen 45 bezüglich der Drehachse des Druckkopfs 43 innen befinden.
Schließlich zeigt Figur 22 eine Druckkopfanordnung 46 mit insgesamt vier Druckköpfen 47-50, die relativ zueinander schwenkbar sind, um eine bessere Anpassung an die Oberfläche eines gekrümmten Bauteils 51 zu ermöglichen.
Figur 23 zeigt ein Pixel 52, das mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren mittels eines Druckkopfs auf ein Bauteil 53 aufgedruckt werden kann, wobei das Pixel 52 in der Zeichnung zur Vereinfachung einzeln dargestellt ist. In der Praxis werden jedoch zahlreiche Pixel 52 aufgebracht.
Das Pixel 52 besteht aus mehreren Schichten 54-57, die übereinander angeordnet sind.
Die drei unteren Schichten 55-57 bestehen hierbei aus den
Grundfarben Rot, Grün und Blau des RGB-Farbsystems . Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die unteren Schichten aus den Grundfarben eines anderen Farbsystems bestehen, wie beispielsweise des CMYK-Farbsystems . Die überein- ander liegenden Schichten 55-57 erzeugen dann durch subtrak- tive Farbmischung einen bestimmten Farbton.
Die oberste Schicht besteht dagegen aus einem halbtransparen- ten Metalliclack, um einen Metalliceffekt zu erzielen.
Figur 24 zeigt in stark vereinfachter Form eine erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung mit einem mehrachsigen Roboter 58, der einen Druckkopf 59 entlang vorgegebener Beschich- tungsmittelbahnen über eine Bauteiloberfläche 60 bewegt, wo- bei der Roboter 58 von einer Robotersteuerung 61 angesteuert wird. Die Robotersteuerung 61 steuert den Roboter 58 hierbei so an, dass der Druckkopf 59 jeweils entlang vorgegebener Be- schichtungsmittelbahnen über die Bauteiloberfläche 60 geführt wird, wobei die Beschichtungsmittelbahnen mäanderförmig ne- beneinander liegen.
Eine Besonderheit besteht hierbei darin, dass an dem Druckkopf 59 zusätzlich ein optischer Sensor 62 angebracht ist, der im Betrieb die Position und den Verlauf der vorangegange- nen Beschichtungsmittelbahn erfasst, damit die aktuelle Be- schichtungsmittelbahn exakt an der vorangegangenen Beschichtungsmittelbahn ausgerichtet werden kann.
Figur 25 zeigt in stark vereinfachter Form eine Variante ei- ner erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung mit drei getrennten Beschichtungsmittelzuführungen 63-65, die jeweils eine Komponente des zu applizierenden Beschichtungsmittels zuführen.
Die Beschichtungsmittelzuführungen 63-65 sind ausgangsseitig mit einem Mischer 66 verbunden, der die einzelnen Komponenten zu einem Beschichtungsmittelgemisch zusammenmischt, das dann einem Druckkopf 67 zugeführt wird. Die Mischung der verschie- denen Komponenten des Beschichtungsmittels erfolgt hierbei also vor der Applikation durch den Druckkopf 67.
Figur 26 zeigt dagegen in vereinfachter Form einen Druckkopf 68, der drei verschiedene Komponenten eines Beschichtungsmittels getrennt voneinander auf die Bauteiloberfläche appliziert, wobei die Mischung der einzelnen Komponenten erst auf der Bauteiloberfläche erfolgt.
Figur 27 zeigt in schematisierter Form einen Druckkopf 69 zur Applikation von Beschichtungsmitteltropfen 70 auf eine Bauteiloberfläche 71.
Der Druckkopf 69 weist hierbei eine Beschichtungsmitteldüse 72 auf, aus der die einzelnen Beschichtungsmitteltropfen 70 pneumatisch oder in sonstiger Weise ausgestoßen werden.
Darüber hinaus weist der Druckkopf 69 eine Hüllstromdüse 73 auf, welche die Beschichtungsmitteldüse 72 ringförmig umgibt und einen ringförmigen Hüllstrom abgibt, der die einzelnen Beschichtungsmitteltropfen 70 umgibt.
Zum Einen dient dies zur Zerstäubung bzw. Abgrenzung der einzelnen Beschichtungsmitteltropfen 70.
Zum Anderen lenkt der von der Hüllstromdüse 73 abgegebene Hüllstrom etwaigen Overspray in Richtung auf die Bauteiloberfläche 71 und verbessert dadurch den Auftragswirkungsgrad.
Figur 28 zeigt in ebenfalls stark vereinfachter Form einen erfindungsgemäßen Druckkopf 69, der teilweise mit dem Druckkopf 69 gemäß Figur 27 übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die einzelnen Beschichtungsmitteltropfen 70 pneumatisch aus der Beschichtungsmitteldüse 72 ausgestoßen werden, wobei die Beschichtungsmitteltropfen 70 pneumatisch beschleunigt werden, wodurch der maximal mögliche Lackierabstand vergrößert wird, da die einzelnen Beschichtungsmitteltropfen 70 aufgrund der pneumatischen Beschleunigung eine entsprechend größere genetische Energie haben.
Figur 29 zeigt in stark vereinfachter Form einen Druckkopf 74 bei der Applikation zweier benachbarter Lackierbahnen, wobei die Position des Druckkopfs 74 in der aktuellen Lackierbahn ohne Apostroph bezeichnet ist, wohingegen die Position des Druckkopfs 74' in der vorangegangenen Lackierbahn mit einem Apostroph gekennzeichnet ist.
Der Druckkopf 74 weist mehrere Beschichtungsmitteldüsen 75 auf, die quer zur Bahnrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei die äußeren Beschichtungsmitteldüsen 75 weniger Be- schichtungsmittel abgeben als die inneren Beschichtungsmitteldüsen 75. Im Ergebnis erzeugt der Druckkopf 74 auf der Bauteiloberfläche eine trapezförmige Schichtdickenverteilung 76. Dies ist vorteilhaft, weil sich die trapezförmige Schichtdickenverteilung 76 dann mit der ebenfalls trapezförmigen Schichtdickenverteilung 76' der vorangegangenen Lackierbahn überlagert, was zu einer konstanten Schichtdicke führt.
Figur 30 zeigt in vereinfachter Form eine erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung, bei der die zu lackierenden Bauteile 77 entlang einem linearen Förderweg 78 durch eine Lackier- kabine transportiert werden, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.
Der Förderweg 78 wird hierbei von einem Portal 79 überspannt, wobei an dem Portal zahlreiche Druckköpfe 80 angebracht sind, die auf die Bauteile 77 auf dem Förderweg 78 gerichtet sind und diese mit einem Beschichtungsmittel beschichten.
Figur 31 zeigt eine Abwandlung von Figur 19, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht in der wesentlich größeren Packungsdichte der einzelnen Beschich- tungsmitteldüsen.
Figur 32 zeigt eine Abwandlung von Figur 18, so dass zur Ver- meidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Auch hier besteht die Besonderheit darin, dass die Packungs- dichte der einzelnen Beschichtungsmitteldüsen wesentlich größer ist.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Bezugs zeichenliste :
1 Förderer
2 Lackierkabine
3 Lackierroboter
4 Lackierroboter
5 Plenum
6 Decke
7 Auswaschung
8 Druckkopf
9 Druckkopf
10 Luftabsaugung
11 Filterdecke
12 Beschichtungsmitteldüse
13 Farbwechsler
14.1-14.4 Beschichtungsmitteldüsen
15.1-15.4 Farbwechsler
16.1-16.6 Beschichtungsmitteldüsen
17 Farbwechslers
18 Farbmischer 19.1-19.4 Düsenreihen
20 Beschichtungsmitteldüsen
21.1-21.4 Düsenreihen
22 Düsenreihen
23.1-23.4 Farbwechsler
24 Farbwechsler
25 Farbmischer
26 Farbmischer
27 Farbmischer 28.1-28.4 Düsenreihen
29 Beschichtungsmitteldüsen
30 Farbwechsler
31 Beschichtungsmittelzuleitung
32 Beschichtungsmittelzuleitung
33 Beschichtungsmittelzuleitung 34 Düsenanordnung
35.1-35.7 Düsenreihen
36 Beschichtungsmitteldüsen
37 Düsenanordnung 38.1-38.5 Düsenreihen
39 Kante
40-42 Beschichtungsmittelflachen
43 Druckkopf
44 Beschichtungsmitteldüsen
45 Beschichtungsmitteldüsen 46 Druckkopfanordnung 47-50 Druckköpfe
51 Bauteil
52 Pixel
53 Bauteil 54-57 Schichten
58 Roboter
59 Druckkopf
60 Bauteiloberfläche
61 Robotersteuerung
62 Sensor
63 Beschichtungsmittelzuführung
66 Mischer
67 Druckkopf
68 Druckkopf
69 Druckkopf
70 Beschichtungsmitteltropfen
71 Bauteiloberfläche
72 Beschichtungsmitteldüse
73 Hüllstromdüse
74, 74' Druckkopf
75, 75' Beschichtungsmitteldüsen
76, 76' Schichtdickenverteilung
77 Bauteile
78 Förderer
79 Portal 80 Druckköpfe

Claims

ANSPRÜCHE
1. Beschichtungseinrichtung zur BeSchichtung von Bauteilen mit einem Beschichtungsmittel, insbesondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen mit einem Lack, mit einem Applikationsgerät, welches das Beschichtungsmittel appliziert, dadurch gekennzeichnet, dass das Applikationsgerät ein Druckkopf (8, 9) ist, der das Beschichtungsmittel aus mindestens einer Beschichtungsmitteldϋse (12; 14.1-14.4; 16.1-16.6; 20; 29; 36; 44; 45) ausstößt.
2. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) ein Bubble-Jet-Druckkopf ist, bei dem die einzelnen Beschichtungsmitteltröpfchen durch eine expandierende Dampfblase ausgestoßen werden, oder b) dass der Druckkopf (8, 9) ein Piezo-Druckkopf ist, bei dem die einzelnen Beschichtungsmitteltröpfchen durch ein Piezoelement ausgestoßen werden, und/oder c) dass der Druckkopf (8, 9) das Beschichtungsmittel in einzelnen Beschichtungsmitteltröpfchen ausstößt, oder d) dass der Druckkopf (8, 9) das Beschichtungsmittel kontinuierlich ausstößt, und/oder e) dass der Druckkopf (8, 9) mehrere Beschichtungsmittel- düsen aufweist, aus denen das Beschichtungsmittel ausgestoßen wird, und/oder f) dass der Druckkopf ein Airless-Druckkopf ist, und/oder g) dass der Druckkopf ein Airbrush-Druckkopf ist, und/oder h) dass ein Teil der Beschichtungsmitteldüsen des Druckkopfs (8, 9) das Beschichtungsmittel kontinuierlich ausstößt, wohingegen ein anderer Teil der Beschich- tungsmitteldüsen des Druckkopfs (8, 9) das Beschich- tungsmittel in einzelnen Beschichtungsmitteltröpfchen ausstoßen, und/oder i) dass der Druckkopf (8, 9) von einem mehrachsigen Robo- ter positioniert wird, und/oder j) dass der Druckkopf (8, 9) eine Flächenbeschichtungs- leistung von mindestens Im2/min, 2m2/min, 3m2/min oder
4m2/min, 5m2 /min aufweist, und/oder k) dass der Druckkopf (8, 9) einen Auftragswirkungsgrad von mehr als 80%, 90% oder 95% aufweist, und/oder
1) dass die Luftsinkgeschwindigkeit in der Lackierkabine
(2) im Betrieb kleiner ist als 0,3m/s, 0,2m/s, 0,1 m/s,
70cm/s oder 50cm/s, und/oder m) dass der Druckkopf von einer Maschine positioniert wird, insbesondere von einer Dachmaschine oder einer
Seitenmaschine, und/oder n) dass der Druckkopf das Beschichtungsmittel pneumatisch ausstößt .
3. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Lack flüssig ist und feste Lackbestandteile enthält, insbesondere Pigmente und Metallic-Flakes, und/oder b) dass die Beschichtungsmitteldüse (12; 14.1-14.4; 16.1- 16.6; 20; 29; 36; 44; 45) des Druckkopfs (8, 9) hinreichend groß ist, um den Lack mit den darin befindlichen festen Lackbestandteilen zu applizieren.
4. Beschichtungseinrichtung (Fig. 2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Applikationsgerät (8, 9) in einer Lackierkabine (2) angeordnet ist, in der die Bauteile mit dem Beschichtungsmittel beschichtet werden, und/oder b) dass unter der Lackierkabine (2) keine Auswaschung (7) angeordnet ist, die bei herkömmlichen Lackieranlagen Overspray aus der in der Lackierkabine (2) befindlichen Kabinenluft auswäscht, und/oder c) dass die Beschichtungseinrichtung nicht explosionsgeschützt ist, und/oder d) dass eine Luftabsaugung (10) vorgesehen ist, die Kabinenluft aus der Lackierkabine (2) nach unten und/oder durch seitliche Kanäle absaugt, und/oder e) dass ein Luftfilter (11) vorgesehen ist, der stromaufwärts vor der Luftabsaugung (10) angeordnet ist und den Overspray aus der Kabinenluft filtert, und/oder f) dass der Luftfilter (11) als eine Filterdecke ausgebildet ist, die am Boden der Lackierkabine (2) angeordnet ist, so dass die Kabinenluft durch die Filterdecke (11) hindurch aus der Lackierkabine (2) nach unten abgesaugt wird.
5. Beschichtungseinrichtung (Fig. 3A) nach einem der vor- hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) dass dem Druckkopf (8, 9) mindestens ein Farbwechsler (13) zugeordnet ist, der ausgangsseitig mit dem Druckkopf (8, 9) verbunden ist und eingangsseitig mit verschiedenen Beschichtungsmitteln versorgt wird, so dass der Farbwechsler (13) eines der Beschichtungsmittel auswählt und den Druckkopf (8, 9) mit dem ausgewählten Beschichtungsmittel speist, und/oder b) dass der Farbwechsler (13) eingangsseitig mit verschiedenen Beschichtungsmitteln in den Grundfarben (C, M, Y, K) eines Farbsystems versorgt wird, und/oder c) dass der Farbwechsler (13) eingangsseitig mit verschiedenen Sonderlacken versorgt wird, und/oder d) dass der Farbwechsler (13) eine einzige Beschichtungs- mitteldüse des Druckkopfs (8, 9) mit dem ausgewählten Beschichtungsmittel versorgt.
6. Beschichtungseinrichtung (Fig. 3B) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass dem Druckkopf (8, 9) mehrere Farbwechsler (15.1- 15.4) zugeordnet sind, die eingangsseitig jeweils mit verschiedenen Beschichtungsmitteln versorgt werden und ausgangsseitig mit verschiedenen Beschichtungsmitteldü- sen (14.1-14.4) des Druckkopfs (8, 9) verbunden sind, so dass die Farbwechsler (15.1-15.4) jeweils eines der Beschichtungsmittel auswählen und der jeweiligen Be- schichtungsmitteldüse (14.1-14.4) zuführen, und/oder b) dass die Farbwechsler (15.1-15.4) jeweils eingangsseitig mit verschiedenen Beschichtungsmitteln in den Grundfarben (C, M, Y, K) eines Farbsystems versorgt werden, und/oder c) dass die Farbwechsler (15.1-15.4) jeweils eingangssei- tig mit einem einzigen Sonderlack oder mit verschiedenen Sonderlacken versorgt werden, und/oder d) dass die einzelnen Farbwechsler (15.1-15.4) jeweils eine einzige Beschichtungsmitteldüse (14.1-14.4) mit dem ausgewählten Beschichtungsmittel speisen.
7. Beschichtungseinrichtung (Fig. 4A, Fig. 4B) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbwechsler (17) mehrere Beschichtungsmitteldüsen (16.1-16.6) gemeinsam mit dem ausgewählten Beschichtungsmittel versorgt.
8. Beschichtungseinrichtung (Fig. 4B) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Farbwechsler (17) gemeinsam versorgten Beschichtungsmitteldüsen (16.1-16.6) in dem Druckkopf (8, 9) in einer Reihe angeordnet sind, insbesondere in einer Zeile oder einer Spalte.
9. Beschichtungseinrichtung (Fig. 5) nach einem der An- sprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, a) dass dem Druckkopf (8, 9) ein Farbmischer (18) zugeordnet ist, der ausgangsseitig mit dem Farbwechsler (17) oder den Farbwechslern verbunden ist und eingangsseitig mit verschiedenfarbigen Beschichtungsmitteln in den Grundfarben (C, M, Y, K) eines Farbsystems versorgt wird, und/oder b) dass der Farbwechsler (17) eingangsseitig nicht nur mit dem Farbmischer (18) verbunden ist, sondern eingangsseitig auch mit einem einzigen Sonderlack oder mehreren Sonderlacken versorgt wird.
10. Beschichtungseinrichtung (Fig. 6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) mehrere Beschichtungsmittel- düsen (16.1-16.4) aufweist, die über jeweils eine Be- schichtungsmittelzuleitung mit verschiedenfarbigen Beschichtungsmitteln mit jeweils einer Grundfarbe (C, M, Y, K) eines Farbsystems versorgt werden, und/oder b) dass der Druckkopf (8, 9) mindestens eine zusätzliche Beschichtungsmitteldüse (16.5) aufweist, die über eine separate Beschichtungsmittelzuleitung mit einem Sonderlack versorgt wird, und c) dass die Beschichtungsmitteldüsen (16.1-16.5) für die Grundfarben (C, M, Y, K) und für den Sonderlack räum- lieh so in dem Druckkopf (8, 9) angeordnet sind, dass die Grundfarben (C, M, Y, K) mit dem Sonderlack auf dem zu beschichtenden Bauteil zu dem gewünschten Farbton mit dem gewünschten Effekt gemischt werden, und/oder d) dass der Sonderlack dem Druckkopf (8, 9) über einen Farbwechsler (17) zugeführt wird, der eingangsseitig mit verschiedenen Sonderlacken versorgt wird.
11. Beschichtungseinrichtung (Fig. 7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) mehrere Beschichtungsmittel- düsen (20) aufweist, die in mehreren Düsenreihen (19.1- 19.4) angeordnet sind, insbesondere matrixförmig in Zeilen und Spalten, und/oder b) dass den einzelnen Düsenreihen (19.1-19.4) jeweils eine Grundfarbe eines Farbsystems zugeordnet ist, so dass die Beschichtungsmitteldüsen der jeweiligen Düsenreihe
(19.1-19.4) mit einem Beschichtungsmittel der jeweili- gen Grundfarbe versorgt werden, und/oder c) dass jeweils mehrere benachbarte Düsenreihen (19.1- 19.4) Beschichtungsmittel in den verschiedenen Grundfarben (C, M, Y, K) des Farbsystems applizieren, und d) dass die Beschichtungsmitteldüsen und die Beschich- tungsmittelreihen in dem Druckkopf (8, 9) so angeordnet sind, dass sich die Grundfarben (C, M, Y, K) auf dem zu beschichtenden Bauteil mischen.
12. Beschichtungseinrichtung (Fig. 7) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein Teil der Beschichtungsmitteldüsen (22) in den einzelnen Düsenreihen (19.1-19.4) jeweils das Beschichtungsmittel der jeweiligen Grundfarbe appliziert, und/oder b) dass ein anderer Teil der Beschichtungsmitteldüsen (22) in den einzelnen Düsenreihen (19.1-19.4) jeweils einen Sonderlack appliziert, und/oder c) dass die Beschichtungsmitteldüsen (22) in den einzelnen Düsenreihen (19.1-19.4) jeweils abwechselnd an eine die Grundfarbe zuführende Beschichtungsmittelzuleitung und an eine den Sonderlack zuführende Beschichtungsmittelzuleitung angeschlossen sind.
13. Beschichtungseinrichtung (Fig. 8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) mehrere Beschichtungsmittel- düsen (22) aufweist, die in mehreren Düsenreihen (21.1- 21.4) angeordnet sind, insbesondere matrixförmig in Zeilen und Spalten, und/oder b) dass die Beschichtungsmitteldüsen (22) jeweils innerhalb jeder Düsenreihe (21.1-21.4) miteinander verbunden sind und somit dasselbe Beschichtungsmittel ausstoßen, und/oder c) dass dem Druckkopf (8, 9) mehrere Farbwechsler (23.1-
23.4) zugeordnet sind, die eingangsseitig mit verschiedenen Beschichtungsmitteln versorgt werden, und/oder d) dass die einzelnen Farbwechsler (23.1-23.4) ausgangs- seitig mit jeweils einer der Düsenreihen (21.1-21.4) verbunden sind und die Beschichtungsmitteldüsen (22) der betreffenden Düsenreihe (21.1-21.4) mit demselben Beschichtungsmittel versorgen, und/oder e) dass die Farbwechsler (23.1-23.4) der einzelnen Düsenreihen (21.1-21.4) eingangsseitig jeweils mit einer Grundfarbe eines Farbsystems versorgt werden, so dass mehrere benachbarte Düsenreihen (21.1-21.4) alle Grundfarben (C, M, Y, K) des Farbsystems applizieren können, und/oder f) dass die Beschichtungsmitteldüsen (22) und die Düsen- reihen (21.1-21.4) in dem Druckkopf (8, 9) so angeordnet sind, dass sich die Grundfarben (C, M, Y, K) auf dem zu beschichtenden Bauteil mischen, und/oder g) dass die Farbwechsler (23.1-23.4) eingangsseitig mit einem Sonderlack versorgt werden, so dass die Färb- Wechsler für zugehörige Düsenreihe (21.1-21.4) die jeweilige Grundfarbe oder den Sonderlack auswählen können .
14. Beschichtungseinrichtung (Fig. 9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) mehrere Beschichtungsmittel- düsen (20) aufweist, die in mehreren Düsenreihen (21.1- 21.4) angeordnet sind, insbesondere matrixförmig in Zeilen und Spalten, und/oder b) dass die Beschichtungsmitteldüsen jeweils innerhalb jeder Düsenreihe (21.1-21.4) miteinander verbunden sind und somit dasselbe Beschichtungsmittel ausstoßen, und/oder c) dass den einzelnen Düsenreihen (21.1-21.4) jeweils ein Farbwechsler (23.1-23.4) zugeordnet ist, der die Beschichtungsmitteldüsen der jeweiligen Düsenreihe (21.1- 21.4) gemeinsam mit einem bestimmten Beschichtungsmittel versorgt, und/oder d) dass die den einzelnen Düsenreihen (21.1-21.4) zugeordneten Farbwechsler (23.1-23.4) eingangsseitig mit jeweils einer Grundfarbe eines Farbsystems versorgt wird, so dass mehrere benachbarte Düsenreihen (21.1-21.4) zusammen alle Grundfarben (C, M, Y, K) des Farbsystems applizieren, und/oder e) dass die den einzelnen Düsenreihen (21.1-21.4) zugeordneten Farbwechsler (23.1-23.4) eingangsseitig mit einem weiteren Farbwechsler (24) verbunden sind, der einen von mehreren Sonderlacken auswählt und den Farbwechs- lern zuführt, die den einzelnen Düsenreihen (21.1-21.4) zugeordnet sind, und/oder f) dass die Beschichtungsmitteldüsen und die Düsenreihen
(21.1-21.4) in dem Druckkopf (8, 9) so angeordnet sind, dass sich die Grundfarben (C, M, Y, K) auf dem zu beschichtenden Bauteil mischen.
15. Beschichtungseinrichtung (Fig. 10) nach einem der vor- hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) mehrere Beschichtungsmittel- düsen (16.1-16.5) aufweist, b) dass ein erster Teil der Beschichtungsmitteldüsen (16.1-16.5) des Druckkopfs (8, 9) von einem Farbmischer (25) gespeist wird, der eingangsseitig mit verschiedenen Beschichtungsmitteln in den Grundfarben (C, M, Y, K) eines Farbsystems versorgt wird und ein Beschich- tungsmittel mit einem gewünschten Farbton mischt, und/oder c) dass ein anderer Teil der Beschichtungsmitteldüsen
(16.1-16.5) des Druckkopfs (8, 9) von einem Farbwechsler (17) gespeist wird, der eingangsseitig mit verschiedenen Sonderlacken versorgt wird.
16. Beschichtungseinrichtung (Fig. 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) mehrere Beschichtungsmitteldüsen (20) aufweist, die in mehreren Düsenreihen (19.1- 19.4) angeordnet sind, insbesondere matrixförmig in Zeilen und Spalten, wobei jede Düsenreihe (19.1-19.4) mehrere Beschichtungsmitteldüsen (20) enthält, und/oder b) dass ein erster Teil der Beschichtungsmitteldüsen (20) in den Düsenreihen (19.1-19.4) mit einer gemeinsamen Sonderfarbzuleitung verbunden ist, durch die ein Son- derlack zugeführt wird, und/oder c) dass ein zweiter Teil der Beschichtungsmitteldüsen (20) in den Düsenreihen (19.1-19.4) mit einem gemeinsamen Farbmischer verbunden ist, der eingangsseitig mit ver- schiedenfarbigen Beschichtungsmitteln in den Grundfarben eines Farbsystems versorgt wird.
17. Beschichtungseinrichtung (Fig. 12) nach einem der vor- hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) mehrere Beschichtungsmittel- düsen (20) aufweist, die in mehreren Düsenreihen (21.1- 21.4) angeordnet sind, insbesondere matrixförmig in Zeilen und Spalten, wobei jede Düsenreihe (21.1-21.4) mehrere Beschichtungsmitteldüsen enthält, und/oder b) dass den einzelnen Düsenreihen (21.1-21.4) jeweils ein Farbwechsler (23.1-23.4) zugeordnet ist, der die Beschichtungsmitteldüsen (20) der jeweiligen Düsenreihe (21.1-21.4) gemeinsam mit einem bestimmten Beschich- tungsmittel versorgt, und/oder c) dass die den Düsenreihen (21.1-21.4) zugeordneten Farbwechsler (23.1-23.4) eingangsseitig mit mindestens einer Sonderfarbzuleitung verbunden sind, über die ein Sonderlack zugeführt wird, und/oder d) dass die den Düsenreihen (21.1-21.4) zugeordneten Farbwechsler (23.1-23.4) eingangsseitig gemeinsam mit einem Farbmischer (27) verbunden sind, der eingangsseitig mit mehreren verschiedenfarbigen Beschichtungsmitteln in den Grundfarben (C, M, Y, K) eines Farbsystems gespeist wird und einen Lack mit einem gewünschten Farbton aus den Grundfarben (C, M, Y, K) mischt, und/oder e) dass die den einzelnen Düsenreihen (21.1-21.4) zugeordneten Farbwechsler (23.1-23.4) wahlweise den Sonderlack oder den gemischten Lack für die jeweilige Düsenreihe (21.1-21.4) auswählen.
18. Beschichtungseinrichtung (Fig. 13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) mehrere Beschichtungsmittel- düsen (29) aufweist, die in mehreren Düsenreihen (28.1- 28.4) angeordnet sind, insbesondere matrixförmig in Zeilen und Spalten, und/oder b) dass die Beschichtungsmitteldüsen (29) der verschiedenen Düsenreihen (28.1-28.4) gemeinsam von einem Farbwechsler (30) gespeist werden, und/oder c) dass der Farbwechsler (30) eingangsseitig an mehrere Sonderfarbzuleitungen angeschlossen ist, durch die dem Farbwechsler (30) Sonderlacke zugeführt werden, und/oder d) dass der Farbwechsler (30) eingangsseitig an einen Mischer (31) angeschlossen ist, der mit verschiedenfarbigen Beschichtungsmitteln in den Grundfarben (C, M, Y, K) eines Farbsystems gespeist wird und einen Lack mit einem gewünschten Farbton mischt, und/oder e) dass der Farbwechsler (30) wahlweise einen der Sonderlacke oder den von dem Mischer (31) gemischten Lack auswählt und den Beschichtungsmitteldüsen zuführt.
19. Beschichtungseinrichtung (Fig. 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) mehrere Beschichtungsmitteldüsen (29) aufweist, die in mehreren Düsenreihen (28.1- 28.4) angeordnet sind, insbesondere matrixförmig in
Zeilen und Spalten, wobei jede Düsenreihe mehrere Beschichtungsmitteldüsen (29) enthält, und/oder b) dass die Beschichtungsmitteldüsen (29) der verschiedenen Düsenreihen (28.1-28.4 ) gemeinsam mit einer Be- Schichtungsmittelzuleitung (31) verbunden sind, über die das zu applizierende Beschichtungsmittel zugeführt wird, und/oder c) dass die gemeinsame Beschichtungsmittelzuleitung (31) von einem Farbwechsler gespeist wird.
20. Beschichtungseinrichtung (Fig. 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) mehrere Beschichtungsmittel- düsen (20) aufweist, die in mehreren Düsenreihen (19.1-
19.4) angeordnet sind, insbesondere matrixförmig in Zeilen und Spalten, wobei jede Düsenreihe mehrere Be- schichtungsmitteldüsen (20) enthält, und/oder b) dass ein erster Teil der Beschichtungsmitteldüsen (20) in den einzelnen Düsenreihen (19.1-19.4) gemeinsam mit einer ersten Beschichtungsmittelzuleitung (32) verbunden ist, und/oder c) dass ein zweiter Teil der Beschichtungsmitteldüsen (20) in den einzelnen Düsenreihen (19.1-19.4) gemeinsam mit einer zweiten Beschichtungsmittelzuleitung (33) verbunden ist, und/oder d) dass die Beschichtungsmitteldüsen (20) in den einzelnen Düsenreihen (19.1-19.4) abwechselnd mit der ersten Beschichtungsmittelzuleitung (32) und mit der zweiten Be- Schichtungsmittelzuleitung (33) verbunden sind.
21. Beschichtungseinrichtung (Fig. 16, Fig. 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) zahlreiche Beschichtungsmit- teldüsen (36) aufweist, die in parallelen Düsenreihen
(35.1-35.7) angeordnet sind, und/oder b) dass die Beschichtungsmitteldüsen (36) des Druckkopfs
(8, 9) im Wesentlichen gleich groß sind, und/oder c) dass die benachbarten Düsenreihen (35.1-35.7) in Längs- richtung zueinander versetzt sind, insbesondere um eine halbe Düsenbreite, und/oder d) dass die Düsenreihen (35.1-35.7) quer, insbesondere rechtwinklig, zur Vorschubrichtung des Düsenkopfs ausgerichtet sind.
22. Beschichtungseinrichtung (Fig. 18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) zahlreiche Beschichtungsmit- teldüsen aufweist, die in parallelen Düsenreihen (38.1-
38.5, 39.1-39.5) angeordnet sind, und/oder b) dass die Beschichtungsmitteldüsen innerhalb der einzelnen Düsenreihen (38.1-38.5, 39.1-39.5) jeweils eine im Wesentlichen einheitliche Düsengröße aufweisen, und/oder c) dass die verschiedenen Düsenreihen (38.1-38.5, 39.1- 39.5) unterschiedlich große Düsenöffnungen aufweisen, und/oder d) dass in dem Druckkopf (8, 9) jeweils abwechselnd Düsen- reihen (38.1-38.5) mit großen Düsenöffnungen und Düsenreihen (39.1-39.5) mit kleinen Düsenöffnungen angeordnet sind, und/oder e) dass die Düsenreihen (38.1-38.5, 39.1-39.5) quer, insbesondere rechtwinklig, zur Vorschubrichtung des Düsen- kopfs ausgerichtet sind.
23. Beschichtungseinrichtung (Fig. 19) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Düsenreihen (38.1-38.5) mit den großen Düsen- Öffnungen in dem Druckkopf (8, 9) in Längsrichtung zueinander versetzt sind, insbesondere um eine halbe Düsenbreite, und/oder b) dass die Düsenreihen (39.1-39.5) mit den kleinen Düsenöffnungen in dem Düsenkopf in Längsrichtung nicht zu- einander versetzt sind.
24. Beschichtungseinrichtung (Fig. 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9, 43) um eine Drehachse drehbar gelagert ist und sich während der Beschichtung oder zwischen aufeinander folgenden Beschichtungsvorgängen dreht, und/oder b) dass der Druckkopf (8, 9, 43) verschieden große Be- schichtungsmitteldüsen aufweist, und/oder c) dass die kleineren Beschichtungsmitteldüsen (45) näher an der Drehachse des Druckkopfs (8, 9, 43) angeordnet sind als die größeren Beschichtungsmitteldüsen (44) .
25. Beschichtungseinrichtung (Fig. 22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beschichtung gekrümmter Bauteiloberflächen mehrere Druckköpfe (47-50) vorgesehen sind, die relativ zueinander schwenkbar sind.
26. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Farbsystem ein CMYK-Farbsystem ist mit den Grundfarben (C, M, Y, K) Cyan, Magenta, Gelb und
Schwarz, oder b) dass das Farbsystem ein RGB-Farbsystem ist mit den Grundfarben Rot, Gelb und Blau.
27. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonderlack ein Effektlack, ein Metallic-Lack oder ein Mica-Lacke ist.
28. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Beschich- tungsmittel in Kontakt kommenden Oberflächenbereiche des Druckkopfs (8, 9) mindestens teilweise mit einer verschleißmindernden Beschichtung versehen sind, insbesondere mit einer DLC-Beschichtung, einer Diamantbeschichtung, einem Hartmetall oder einer Materialkombination aus einem harten und einem weichen Material.
29. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrostatische Be- schichtungsmittelaufladung und/oder eine Druckluftunterstützung zur Verbesserung des Auftragswirkungsgrads des Druckkopfs (8, 9) .
30. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Positionserkennung zur Erfassung der räumlichen Position des Druckkopfs (8, 9) und/oder der zu beschichtenden Bauteiloberfläche.
31. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) einen mehrachsigen Roboter (58) zur Positionierung des Druckkopfs (59) , b) einen Sensor (62), der zusammen mit dem Druckkopf (59) von dem Roboter (58) positioniert wird und den Verlauf einer Führungsbahn auf dem zu beschichtenden Bauteil (60) erfasst, c) eine Robotersteuerung (61), die eingangsseitig mit dem Sensor (62) und ausgangsseitig mit dem Roboter (58) verbunden ist, wobei die Robotersteuerung (61) den
Druckkopf (59) in Abhängigkeit von dem Verlauf der Führungsbahn positioniert.
32. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Sensor (62) ein optischer Sensor ist, und/oder b) dass die Führungsbahn eine zuvor applizierte Beschich- tungsmittelbahn ist, oder c) dass die Führungsbahn ein Beschichtungsmittel enthält, das nur bei Beleuchtung mit UV-Licht oder IR-Licht erkennbar ist.
33. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (69) eine Hüllstromdüse (73) aufweist, b) dass die Hüllstromdüse (73) einen Hüllstrom aus Luft oder einem anderen Gas abgibt, und c) dass der Hüllstrom das aus der Beschichtungsmitteldüse abgegebene Beschichtungsmittel umhüllt.
34. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (74) mehrere Beschichtungsmitteldü- sen (75) aufweist, die bezüglich der Bahnrichtung nebeneinander angeordnet sind, b) dass die äußeren Beschichtungsmitteldüsen (75) weniger Beschichtungsmittel abgeben als die inneren Beschichtungsmitteldüsen (75) .
35. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (74) eine Beschichtungsmittelbahn mit einer bestimmten Schichtdickenverteilung (76) quer zur Bahnrichtung appliziert, und b) dass die Schichtdickenverteilung (76) eine trapezförmige Verteilung oder eine Gaußsche Normalverteilung ist.
36. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) einen Förderweg (78), entlang dem die Bauteile (77) gefördert werden, b) ein Portal (79), das den Förderweg (78) quer überspannt, c) zahlreiche Druckköpfe (80) , die an dem Portal (79) angebracht sind und auf die Bauteile (77) auf dem Förder- weg (78) gerichtet sind.
37. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (67) eingangsseitig mit einem Farbmischer (66) verbunden ist, der mehrere Komponenten mischt und dem Druckkopf (67) zuführt.
38. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf (68) mehrere, vorzugsweise drei, verschiedene Komponenten getrennt voneinander ausstößt, so dass sich die Komponenten erst auf der Bauteiloberfläche mischen.
39. Beschichtungsverfahren zur Beschichtung von Bauteilen mit einem Beschichtungsmittel, insbesondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen mit einem Lack, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel mit einem Druckkopf (8, 9) appliziert wird, insbesondere mit einer Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
40. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, a) dass zur Innenlackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen ein Zerstäuber eingesetzt wird, wohingegen zur Außenlackierung der Kraftfahrzeugkarosseriebauteile zumindest teilweise der Druckkopf (8, 9) eingesetzt wird, oder b) dass zur Außenlackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen ein Zerstäuber eingesetzt wird, wohingegen zur Innenlackierung der Kraftfahrzeugkarosseriebauteile zumindest teilweise der Druckkopf (8, 9) eingesetzt wird, oder c) dass zur Karossenlackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen ein Zerstäuber eingesetzt wird, wohingegen zur Dekorlackierung der Kraftfahrzeugkarosseriebauteile zumindest teilweise der Druckkopf (8, 9) eingesetzt wird.
41. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 40, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Druckkopf (8, 9) bei einer Flächenbeschich- tung von großen Flächen rotiert, um eine gleichmäßige Beschichtung zu erreichen und/oder b) dass der Druckkopf (8, 9) bei einer Detaillackierung von kleinen Details oder Grafiken nicht rotiert, um eine hohe Ortsauflösung zu erreichen.
42. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 39 bis
41, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Erfassung der räumlichen Position des Druckkopfs (8, 9) und/oder der zu beschichtenden Bauteiloberfläche, b) Steuerung und/oder Regelung der räumlichen Position des Druckkopfs (8, 9) in Abhängigkeit von der ermittelten Position.
43. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 39 bis
42, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenbeschichtungs- leistung zu einer Beschichtungsgrenze (39) hin verringert wird, um einen scharfen Verlauf der Beschichtungsgrenze (39) zu erreichen.
44. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 39 bis
43, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Beschichtungsmittel in Form von Pixeln (52) auf das Bauteil (53) appliziert wird, und b) dass die einzelnen Pixel (52) jeweils mehrere Grundfarben (55-57) eines Farbsystems enthalten, um durch Farb- mischung einen gewünschten Farbton zu erzielen, und/oder c) dass die verschiedenen Grundfarben (55-57) in den einzelnen Pixeln (52) jeweils schichtförmig übereinander angeordnet sind.
45. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, a) dass die einzelnen Pixel (52) eine oberste Schicht (54) aus einem Effektlack aufweisen, und/oder b) dass die oberste Schicht (54) aus dem Effektlack halbtransparent ist.
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