用于涂覆部件、尤其用于涂装机动车车身部件的涂覆系统的制作方法

本发明涉及一种用于涂覆部件、尤其用于涂装机动车车身部件的涂覆系统。

背景技术：

图1示出了用于涂装机动车车身部件的传统涂装系统的示意图。传统涂装系统具有很多传感部件和致动部件，所述传感部件和致动部件可分成机器人系统1(例如：涂装机器人的轴驱动器、涂装机器人的移动轴驱动器、用于确定机器人轴和移动轴的位置的位置传感器)、输送系统2(例如：用于直线输送装置的驱动器，所述直线输送装置用于输送机动车车身部件通过涂装系统；用于测量输送路线的移动测量装置)、施涂系统3(例如：旋转雾化器的主针阀、用于成形空气和推进空气的阀、旋转雾化器的转速传感器等)、工艺系统4(例如：涂装室的空调系统、用于涂装室中的温度和空气湿度的传感器等)和安全系统5(例如：涂装室中的人的检测装置、警报器等)。

在根据图1的传统涂装系统中，机器人系统1、输送系统2、施涂系统3、工艺系统4和安全系统5分别与单独的控制单元6-10相关联，所述控制单元6-10驱动相应的致动部件并且监测相应的传感部件，其中，控制单元6-10还可相互通信，这为了简化的目的而未示出。

在这种具有很多控制单元6-10的传统涂装系统中，不利的是需要多个控制单元6-10，所述控制单元6-10相互分离，其中，控制单元6-10可来自不同的制造商，这引起额外的问题。其中另一缺点在于：例如，输送系统2和机器人系统1在用户处相互分离地运行。此外，在此描述的已知的涂装系统的概念仅实现了低水平的集成，并且需要很多接口。实际上，这限制了机动车车身部件的最大可能生产量，这进而增加了每个机动车车身部件的涂装成本(CPU：每单位成本)。这样的原因在于“握手”、即控制单元6-10之间的数据传递。由于这些发生在“生产时间”期间，数据传递时间作为加工时间损失掉。所述时间可持续100ms至10s，其中，典型地为1-3s。这些时间最好能减小至接近0ms。

从DE 102011108262 A1已知一种涂装系统，其中，一个控制装置控制多个机器人，通过这种方式可防止机器人之间的冲突。然而，控制装置在此仅负责机器人，而其它控制目标(例如输送系统、施涂系统)在此被单独地控制。

此外，关于现有技术，还参照DE 60104666 T2、DE 19730035 A1、DE 3014114 A1、US 2014/0109830 A1和US 2010/0186664 A1。

技术实现要素：

因此，本发明的一个目的在于提供一种适当改进的涂覆系统。

该目的可通过根据主权利要求的依据本发明的涂覆系统来实现。

本发明包括不借助于单独的控制单元而是借助于中央控制单元来控制不同组件(例如机器人系统、输送系统、施涂系统、工艺系统、安全系统)的总体技术教导，所述中央控制单元除了机器人系统之外还控制输送系统、施涂系统、安全系统和/或工艺系统。

在本发明的一优选示例性实施例中，中央控制单元不仅控制不同的组件(例如：机器人系统、输送系统、施涂系统、安全系统、工艺系统)，并且还查询这些组件中的传感部件。由此，中央控制单元优选地接收来自机器人系统、输送系统、施涂系统、工艺系统和/或安全系统的传感器信号。例如，仅举一些例子，这些传感器信号可传送旋转雾化器的转速、涂料流、各机器人轴的轴线位置、机器人沿移动轴线的位置、涂装室中的温度、机动车车身部件在输送装置上的位置或室门的位置。

本发明中所用的词语“施涂系统”优选地涉及至少一个致动部件，所述致动部件在涂覆介质的施涂中是重要的。例如，在本发明中，词语“施涂系统”可包括下述致动部件：

-换色器，所述换色器从可用的多种涂覆介质中选择待施涂的涂覆介质。中央控制单元可控制换色器，从而选择具有期望的颜色的涂覆介质。此外，控制单元还以下述方式控制换色器：清洗换色器，这在更换颜色时是重要的。

-用于为待施涂的涂覆介质定量的剂量装置(任何类型的定量机构)。在此，中央控制单元可设定剂量装置的供给速度(体积流量或质量流量)。

-用于控制涂覆介质流的阀、尤其是施涂装置(例如旋转雾化器)的主针阀。中央控制单元可打开或关闭所述阀，以便控制涂覆介质流。

-成形空气装置，所述成形空气装置用于供给成形空气，以用于形成由施涂装置(例如旋转雾化器)排出的喷射流。中央控制单元可设定成形空气流，以便使施涂装置所排出的喷射流变宽或变窄。在此还可使：成形空气装置可相互独立地调整多个成形空气流。

-驱动装置，所述驱动装置用于施涂装置的机械驱动、尤其用于将压缩空气供给至旋转雾化器的涡轮。控制单元可控制驱动装置，使得施涂装置(例如旋转雾化器)以期望的转速运行。

-静电涂覆介质充电装置。中央控制单元可设定静电涂覆介质充电装置，并且例如设定充电电压以及电流和电压的极限值。

此外，本发明中所用的词语“施涂系统”优选地涉及多个传感部件，所述传感部件将传感器信号传递至控制单元。例如，施涂系统可具有下述传感部件中的至少一个：

-转速传感器，所述转速传感器测量旋转雾化器的转速，所述旋转雾化器形成施涂装置。控制单元可控制旋转雾化器的转速，并且相应地设定推进空气。

-流传感器，所述流传感器测量成形空气流、推进空气流或涂覆介质流的压力或流量。这例如还实现了成形空气流、推进空气或涂覆介质流至预定目标值的闭环控制。

-电流传感器和/或电压传感器，所述电流传感器和/或电压传感器用于测量静电涂覆介质充电装置的工作变量。

然而，关于施涂系统的传感部件和致动部件，本发明不限于上文给出的示例。而是，本发明的施涂系统还可包括另外的致动部件或传感部件。

在本发明的优选示例性实施例中，机器人系统包括多个轴驱动器，所述轴驱动器用于机械地驱动涂覆机器人的各机器人轴，其中，控制单元控制所述轴驱动器。然而，各机器人轴的轴驱动器的借助于中央控制单元的控制必须不直接通过中央控制单元来进行。而是，有另一下级控制单元布置在中央控制单元与轴驱动器之间。

此外，机器人系统可具有多个轴传感器作为传感部件，所述轴传感器测量涂覆机器人的各机器人轴的轴线位置，并将所述轴线位置作为传感器信号传递至控制单元。

此外，还应注意，涂覆机器人可可选地位置固定地或沿着移动轴线安装。在涂覆机器人的一移动的布置中，机器人系统优选地还包括用于移动轴的驱动器和用于检测涂覆机器人沿移动轴线的位置的位置传感器。然而，在本发明的优选实施例中，应省去用于涂覆机器人的移动轴线。

本发明中所用的词语“输送系统”优选地涉及可由中央控制单元控制的至少一个致动部件。例如，输送系统可包括下述致动部件：

-输送装置，所述输送装置将多个待输送的部件同步地输送通过涂覆系统。这意味着，待涂覆的部件通常共同地以相同的频率并以相同的速度被输送通过涂装装置。

-然而，替代地，还可使各部件被不同步地输送通过涂装系统。在此，待涂覆的部件分别布置在相应的输送元件(例如滑动架)上，其中，各输送元件可相互独立地被输送通过涂装装置。然而，在目前发展状态下，所有的处理循环具有相同的循环时间。

-此外，输送系统优选地还在涂覆室的入口和/或出口处具有室阻挡物以及分别用于打开或关闭所述室阻挡物的阻挡物驱动器，这不属于本领域的实际状态。

此外，输送系统包括将传感器信号传送至控制单元的至少一个传感部件。例如，在本发明中，输送系统可包括下述传感部件：

-位置传感器，所述位置传感器用于检测输送装置或输送元件的位置。

-速度传感器，所述速度传感器用于检测输送装置或输送元件的速度。

-读取站，所述读取站用于识别位于输送装置上的进入的部件。例如，读取站可例如借助于应用至各部件的光码，可选地识别进入的部件。替代地，待涂覆的部件可分别设有RFID(RFID：射频识别)应答器，以便识别进入的部件。

-物体传感器，所述物体传感器用于确认输送装置或输送元件上的部件的存在。例如，该类型的物体传感器可具有照相装置或超声波传感器。

-电机传感器，所述电机传感器用于测量驱动电机的电机位置和/或电机转速，所述驱动电机用于为输送装置或输送元件提供动力。

本发明中所用的词语“工艺系统”涉及可由控制单元控制的至少一个致动部件。词语“工艺系统”在此涉及与涂覆室的空气调节有关或与涂覆材料的分离有关的技术组件和部件。例如，在本发明中，工艺系统可包括下述致动部件：

-干燥器，所述干燥器用于干燥涂覆室中的室内空气。中央控制单元可调节涂覆室中的空气湿度，其中，相应地控制干燥装置。

-空调系统，所述空调系统用于涂覆室中的室内空气的温度控制和加湿。中央控制单元可调节涂覆室中的空气温度，其中，相应地控制空调系统。

-通风系统，所述通风系统用于在涂覆室中产生向下定向的空气流。向下定向的空气流以已知的方式使得：涂覆室中的过量的涂覆介质(过喷涂料)被向下推，并且因此仅在非常轻微的程度上沉积在室壁上或涂覆室的其它设备上，所述过量的涂覆介质将导致不期望的脏污。

-分离单元、尤其是干燥分离单元，所述分离单元用于分离过喷涂料。

此外，工艺系统通常还可包括传感部件、例如温度传感器或湿度传感器，以用于测量涂覆室中的环境条件。

本发明中所用的词语“安全系统”优选地涉及将传感器信号传递至中央控制单元的至少一个传感部件。例如，安全系统可包括下述传感部件：

-第一阻挡物传感器，所述第一阻挡物传感器用于适于打开或关闭涂覆室入口的可关闭的阻挡物，其中，第一阻挡物传感器检测所述阻挡物的位置。

-第二阻挡物传感器，所述第二阻挡物传感器用于适于打开或关闭涂覆室出口的可关闭的阻挡物，其中，第二阻挡物传感器检测所述阻挡物的位置。

-门传感器，所述门传感器检测通向涂覆室的通道门的位置。阻挡物传感器和门传感器使得能够控制接近涂覆室的途径，从而能够确保仅在所有阻挡物和阻挡物都关闭时才开始操作。

-人传感器，所述人传感器用于检测涂覆室中的人。通过这种方式，可确保涂覆操作仅在涂覆室中没有人的情况下才开启。

-用于立即关断涂覆室的紧急切断开关或紧急停止开关。

安全系统还可具有由控制单元控制的至少一个致动部件。例如，安全系统可具有警报器、指示灯、空气阀或功率保护装置，以作为致动部件。

在本发明的优选实施例中，中央控制单元控制所有组件、尤其是机器人系统、输送系统、施涂系统、安全系统和工艺系统。

然而，在本发明中，还可使中央控制单元仅控制和查询这些组件中的一部分，尤其例如仅机器人系统、输送系统、施涂系统和安全系统，而工艺系统由单独的控制单元控制或查询。

然而，在本发明的另外的示例中，仅机器人系统、输送系统、施涂系统和工艺系统通过中央控制单元控制，而安全系统由单独的控制单元控制或查询。

中央控制单元由此可控制和/或查询这些组件(机器人系统、输送系统、施涂系统、安全系统、工艺系统)中的例如2个、3个、4个或甚至5个，其中，这些组件中的任何期望的选择都是可以的。

还应提到的是，中央控制单元优选地集成至壳体中。本发明还通过这种方式区别于背景技术中描述的传统涂覆系统，在所述传统涂覆系统中，控制信息分布在位于单独的壳体中的不同的控制单元上。通过这种方式，有利地减少了用于内部通信和平衡控制任务的交互工作。

中央控制单元可考虑各组件(机器人系统、输送系统、施涂系统、安全系统、工艺系统)的控制中的传感器信号，所述传感器信号接收自所有组件(机器人系统、输送系统、施涂系统、安全系统、工艺系统)。

例如，控制单元可根据输送系统、施涂系统和/或工艺系统的控制信号和/或传感器信号，调整用于机器人系统的控制信号。

此外，控制单元可根据机器人系统、施涂系统和/或工艺系统的控制信号和/或传感器信号，调整用于输送系统的控制信号。

此外，在本发明中，控制单元可根据输送系统、机器人系统和/或工艺系统的控制信号和/或传感器信号，调整用于施涂系统的控制信号。

此外，在本发明中，控制单元可根据输送系统、施涂系统和/或机器人系统的控制信号和/或传感器信号，调整用于工艺系统的控制信号。

在本发明的优选示例性实施例中，中央控制单元实现了施涂装置相对于位于输送系统上的部件的预定的相对运动，这本身从现有技术中已知。为了该目的，中央控制单元相互协调地控制机器人系统和输送系统，使得输送系统的运动和机器人系统的运动形成预设的相对运动。施涂装置沿路径的运动因此不仅通过施涂装置的运动来实现，而是通过机器人系统和输送系统的运动的组合来实现。输送系统或输送系统的输送装置由此有效地形成了附加的机器人轴线，这扩展了运动的可能性。

还应提到的是，控制单元优选地可双向地移动输送系统。这意味着，待施涂的部件可优选地不仅能被向前地还能向后地输送通过涂装系统。输送系统的用于双向移动的该能力在输送系统有效地形成附加的机器人轴线的情况下尤其有利。

输送系统和机器人系统的通过中央控制单元的整体控制在此有利地使输送系统能够有效地形成机器人轴线。如果输送系统如现有技术中那样具有单独的控制单元，那么这将仍然是不可能的，因为机器人系统和输送系统的精确协调运动将几乎不可能实现。

还应提到的是，中央控制单元优选地控制输送系统，使得输送系统以可变的输送速度输送部件。

首先，对于所有部件，输送速度可一起变化。例如，如果所有的部件都位于同一直线输送装置上，那么就是这种情况。

第二，在本发明中，对于单独的部件的输送速度还可单独地变化，这意味着部件的不同步的输送。例如，如果待涂覆的部件不通过同一直线输送装置而是通过单独的输送元件输送，那么就是这种情况。

在本发明中，控制单元可根据施涂系统的控制信号和/或传感器信号，调整用于工艺系统的控制信号。例如，涂覆室中的向下空气速度可根据涂料流量来设定。例如，如果涂料流量为零、例如在操作暂停期间，那么向下定向的空气流就可完全关闭。然而，在本发明的具有大的涂料流量的涂装操作期间，在涂覆室中设定高的向下空气速度是有利的，因为在此还出现必须被尽快带走的大量的过喷涂料。根据实际需求调整向下空气速度有利地在优化过喷距离的同时减少了能量损耗。

此外，控制单元可例如还根据施涂装置的空间定向，设定涂覆室中的向下空气速度。由此，与涂装水平的部件表面时相比，在涂装竖直的部件表面时，可设定较低的向下空气速度。这是有利的，因为在涂装竖直的部件表面时，存在向下定向的空气影响位于部件表面上的仍潮湿的涂覆介质的风险，在水平的部件表面中几乎不会这样。在涂装处理结束时，可增大向下空气速度，以便在下一工件到达之前尽快冲净涂装室。

由于其高水平的集成，本发明还实现了待涂覆的部件在涂覆室中的最佳定位。这还使得可减小室长度，这进而使得涂覆室的内部容积更小。涂覆室的更小的内部容积也是有利的，因为由此可减少空气调节工作，这实现了相应的节能。涂覆室的室长度由此可小于待涂覆的部件的部件长度，使得待涂覆的部件不完全位于涂覆室中。例如，室长度可小于部件长度的80％、60％、50％或甚至40％。

在具有短的涂覆室的该类型的涂覆系统中，中央控制单元优选地控制机器人系统和施涂系统，使得涂覆介质仅施涂在位于涂覆室内的中间涂覆区域中，其中，中间涂覆区域相对于输送方向定位在涂覆室的位于涂覆室的入口与出口之间的中间，控制系统优选地控制输送系统，使得待涂覆的部件定位成使得相应的当前涂料碰撞点位于中间涂覆区域中。

中间涂覆区域优选地沿输送方向具有相当短的尺寸，所述尺寸小于涂覆室的室长度的70％、50％或30％。

上文已经提到，利用这种短的涂覆室，可明显减少空气调节工作和相关联的能量损耗。如果工艺系统不完全调节涂覆室的内部空间的空气，而是在中间涂覆区域中仅部分地或更有力地调节空气，所述中间涂覆区域不在涂覆室的整个内部空间上延伸，那么还可进一步减少空气调节工作。

此外，在本发明中，设置中央可视化单元，以便使涂覆系统的操作可视化，其中，可视化系统使机器人系统、输送系统、施涂系统、安全系统和/或工艺系统可视化。例如，可视化单元可在屏幕上显示包括机器人系统、输送系统、施涂系统、安全系统和工艺系统的涂覆系统的3-D模型，以便实现涂覆操作的直观监测。

可视化单元在此优选地图像化地以透视图且时间上彼此同步地显示机器人系统、输送系统、施涂系统、安全系统和/或工艺系统。不同组件(机器人系统、输送系统、施涂系统、安全系统、工艺系统)的该时间上同步的显示通过根据本发明的集成程度来实现或简化。

最后根据本发明的涂覆系统优选地包括操作站，以便操作机器人系统、输送系统、施涂系统、安全系统和/或工艺系统。在此，操作站优选地能够实现涂覆系统的受引导的人工操作、尤其以全自动操作或以半自动操作实现了涂覆系统的受引导的人工操作。

操作站例如可布置成固定的，其中，操作站优选地通过缆线连接至控制单元。

然而，替代地，操作站也可以是可移动的，并且无线地连接至控制单元。

附图说明

本发明的其它有利的发展与本发明的优选实施例的说明一起在从属权利要求中公开或更详细地描述在下文中。附图中：

图1示出了背景技术中描述的根据现有技术的传统涂装系统的示意图，

图2示出了根据本发明的具有中央控制单元的涂装系统的示意图，

图3示出了图2的涂装系统的示意图，以及

图4示出了用于展示涂覆室的短的室长度的示意图。

具体实施方式

图2示出了根据本发明的用于涂装机动车车身部件的涂装系统的示意图，其中，根据本发明的涂装系统部分地与图1所示的传统涂装系统相一致，从而为了避免重复，请参照上述说明，其中，相同的附图标记用于相应的部件。

根据本发明的涂装系统的特性在于，设有中央控制单元11，所述中央控制单元11控制并查询所有组件、尤其是机器人系统1、输送系统2、施涂系统3、工艺系统4和安全系统5。与中央控制单元11的该高水平的集成实现了各种优势。

首先，减少了图1的传统涂装系统中所需的用于实现不同控制单元6-10之间的通信的交互工作。

第二，仅仍然需要中央控制单元11，使得能够省去用于图1的传统涂装系统中的很多的控制单元6-10的工作。

此外，所有控制功能集成在中央控制单元中还实现了机器人系统1与输送系统2的协调操作。由此，施涂装置的移动路径例如可通过机器人系统和输送系统2的组合式移动来实现，使得输送系统2可有效地充当另一机器人轴线。

此外，还可根据施涂系统3，控制工艺系统4。例如，可根据涂料流，调整涂装室中的向下空气速度。

图3示出了具有用于涂装机动车车身部件13的涂装室12的该类型的涂装系统的示意图。

机动车车身部件13在此通过输送装置14沿箭头方向被输送通过涂装室12，其中，机动车车身部件13分别被保持在位于输送装置14上的“滑动件”15上。

输送装置14在此由驱动电机16驱动，其中，驱动电机16由电机驱动器17提供动力。

此外，测量输送装置14的位置和进而的机动车车身部件13的位置的移动测量装置18布置在涂装室12中。

此外，可检测机动车车身部件13的存在和机动车车身部件13在输送装置14上的位置的物体传感器19位于涂装室12中。例如，物体传感器19可借助于照相装置或借助于超声波传感器来运行。

涂装室12在入口侧上具有入口阻挡物20，所述入口阻挡物20可通过阻挡物驱动器21打开或关闭，其中，入口阻挡物20的位置可通过位置传感器22检测。

相应的出口阻挡物23布置在涂装室12的出口处，所述出口阻挡物23可通过阻挡物驱动器24打开或关闭，其中，出口阻挡物23的位置通过另一位置传感器25检测。

多轴涂装机器人26布置在涂装室12中，所述涂装机器人26引导旋转雾化器27作为施涂装置。

涂装室12还包括“过滤顶棚”28，所述“过滤顶棚”28向涂装室12中排出向下定向的空气流。所述向下定向的空气流在此以箭头表示，并用于在涂装室12中将过喷涂料向下推，使得过喷涂料不沉积在涂装室12的内壁上或涂装室12的其它设备上。

为了该目的，过滤顶棚28连接至空调系统29，所述空调系统29还用于调节涂装室12的内部空间的空气。

中央控制单元11连接至机器人系统1、输送系统2、施涂系统3、工艺系统4和安全系统5的上述不同的组件，并且由此实现不同组件的协调操作。

如在附图中所示意性示出的那样，中央机器人控制系统11包括机器人控制系统11.1、可编程控制系统11.2(SPS)、安全控制系统11.3和驱动控制系统11.4。

附图中还示出了：设有中央可视化设备30，以便使输送系统2、机器人系统1和施涂系统3可视化。

图4示出了根据图3的示例性实施例的一个改型，从而为了避免重复，请参照上述说明，其中，相同的附图标记用于相应的部件。

如图所示，该示例性实施例中的涂装室12具有相当短的沿输送方向的室长度KL，其中，室长度KL大致比待涂覆的机动车车身部件13的部件长度BL短。室长度KL的减小使得涂装室12的内部容积减小，这进而使得空调工作和相关联的能源使用明显减少。

本发明不限于上述优选的示例性实施例。而是，可以有同样利用本发明的思想并因此落入保护范围的多种变型和改型。特别地，本发明还要求独立于所引用的权利要求、尤其独立于主权利要求的特征而保护从属权利要求的主题和特征。

附图标记列表:

1 机器人系统

2 输送系统

3 施涂系统

4 工艺系统

5 安全系统

6 用于机器人系统的控制单元

7 用于输送系统的控制单元

8 用于施涂系统的控制单元

9 用于工艺系统的控制单元

10 用于安全系统的控制单元

11 中央控制单元

11.1 机器人控制系统

11.2 可编程控制系统

11.3 安全控制系统

11.4 驱动控制系统

12 涂装室

13 机动车车身部件

14 输送装置

15 滑动件

16 用于输送装置的驱动电机

17 电机驱动器

18 移动测量装置

19 物体传感器

20 入口阻挡物

21 用于入口阻挡物的阻挡物驱动器

22 用于入口阻挡物的位置传感器

23 出口阻挡物

24 用于出口阻挡物的阻挡物驱动器

25 用于出口阻挡物的位置传感器

26 涂装机器人

27 旋转雾化器

28 过滤顶棚

29 空调系统

30 可视化单元

BL 部件长度

KL 室长度