(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）プリントヘッド（３）であって、
ａ１）コーティングされる部品（１）にコーティング剤ジェットを供給する少なくとも１つのノズルと、
ａ２）前記ノズルを介したコーティング剤の放出を制御する少なくとも１つのプリントヘッドバルブと、
を有するプリントヘッド（３）と、
ｂ）コーティングされる前記部品（１）の表面上で前記プリントヘッド（３）をガイドする多軸コーティングロボット（２）と、
ｃ）前記コーティングロボット（２）を制御するロボット制御装置（５）と、
を有し、コーティング剤で部品をコーティングし、特に、自動車の車体部品（１）を塗装するコーティング装置であって、
ｄ）前記プリントヘッドバルブを制御するプリントヘッド制御装置（７）と、
ｅ）出力側で前記プリントヘッド制御装置（７）に接続され、前記コーティングされる部品（１）の空間位置を測定し、前記プリントヘッド制御装置（７）に前記コーティングされる部品（１）の前記空間位置を送信する測定装置（６）、または
ｆ）前記コーティングされる部品を正確に位置決めするための機械的位置決め装置と、
により特徴付けられる、
コーティング装置。
【請求項２】
前記測定装置は、
ａ）位置判断のための少なくとも１つのセンサ、特に、カメラまたは光バリアと、
ｂ）センサ信号、特にカメラ（６）により撮影された画像を評価し、前記コーティングされる部品（１）の前記空間位置を判断する評価ユニットと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のコーティング装置。
【請求項３】
前記測定装置（６）は、±２ｍｍ、±１ｍｍ、±０．５ｍｍ、±０．２５ｍｍ、または±０．１ｍｍ未満の位置公差で前記コーティングされる部品（１）の前記空間位置を判断する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のコーティング装置。
【請求項４】
ａ）プリントヘッド（３）であって、
ａ１）コーティングされる部品（１）にコーティング剤ジェットを供給する少なくとも１つのノズルと、
ａ２）前記ノズルを介したコーティング剤の放出を制御する少なくとも１つのプリントヘッドバルブと、
を有するプリントヘッド（３）と、
ｂ）コーティングされる前記部品（１）の表面上で前記プリントヘッド（３）をガイドする多軸コーティングロボット（２）と、
ｃ）前記コーティングロボット（２）を制御するロボット制御装置（５）と、
を有し、コーティング剤で部品をコーティングし、特に、自動車の車体部品（１）を塗装するコーティング装置であって、
ｄ）前記プリントヘッドバルブを制御するプリントヘッド制御装置（７）により特徴付けられ、
ｅ）前記ロボット制御装置（５）は、計時された特定の第１サイクル時間で、前記コーティングロボット（２）を制御し、
ｆ）前記プリントヘッド制御装置（７）は、計時された特定の第２サイクル時間で、前記プリントヘッド（３）の前記プリントヘッドバルブを制御し、
ｇ）前記プリントヘッド制御装置（７）の前記第２サイクル時間が前記ロボット制御装置（５）の前記第１サイクル時間より短い、
ことを特徴とするコーティング装置。
【請求項５】
前記プリントヘッド制御装置（７）の前記第２サイクル時間は、最長で１００ｍｓ、５０ｍｓ、２０ｍｓ、１０ｍｓ、５ｍｓ、１ｍｓ、５００μｓ、１００μｓまたは最長で１０μｓである、
ことを特徴とする請求項４に記載のコーティング装置。
【請求項６】
前記プリントヘッド制御装置（７）は、入力側で前記ロボット制御装置（５）に接続され、前記ロボット制御装置（５）から、前記プリントヘッド（３）の現在の空間位置および／または現在の速度および／または現在の空間向きを、入力情報として受信する、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコーティング装置。
【請求項７】
前記プリントヘッド制御装置（７）は、
前記プリントヘッド（３）の前記プリントヘッドバルブに加え、
ａ）複数のコーティング手段のうちの１つを選択し、前記選択されたコーティング手段を前記プリントヘッド（３）に送るカラー変更装置と、
ｂ）計量装置、特に、塗布される前記コーティング剤を計量する計量ポンプと、
を制御する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のコーティング装置。
【請求項８】
前記プリントヘッド制御装置（７）は、前記プリントヘッド（３）により塗布される前記コーティング剤ジェットを、コーティングされる前記部品（１）の表面上で、±２ｍｍ未満、±１ｍｍ未満、±０．５ｍｍ未満または、さらに±０．１ｍｍ未満の空間分解能で、高度に動的かつ正確に時間制御してスイッチオンおよびスイッチオフできる、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のコーティング装置。
【請求項９】
ａ）前記コーティング装置は、前記コーティング剤を計量し、それを前記プリントヘッド（３）に搬送する計量装置を制御する計量制御装置（８）を有し、および／または
ｂ）前記計量制御装置（８）は、前記計量装置の前記制御を、前記プリントヘッド（３）の少なくとも１つの前記プリントヘッドバルブの前記制御と同期させるために、前記ロボット制御装置（５）に接続され、および／または
ｃ）前記計量制御装置（８）は、前記計量装置の前記制御を、前記コーティングロボット（２）の前記制御と同期させるために、前記ロボット制御装置（５）に接続される、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のコーティング装置。
【請求項１０】
前記プリントヘッド（３）の前記少なくとも１つのプリントヘッドバルブは、最長で１００ｍｓ、５０ｍｓ、２０ｍｓ、５ｍｓ、１ｍｓ、または最長で１００μｓの短いスイッチ時間を有する、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のコーティング装置。
【請求項１１】
生産計画（９）との通信のための第１データインターフェースにより特徴付けられる、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のコーティング装置。
【請求項１２】
制御ファイル、特に、制御ファイルにより予め判断されるグラフィックで前記部品（１）をコーティングするグラフィックファイルを受信する第２データインターフェース（１０）により特徴付けられる、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のコーティング装置。
【請求項１３】
前記第２データインターフェースは、
ａ）ＵＳＢスティックリーダー、および／または
ｂ）メモリーカードリーダー、および／または
ｃ）生産制御のためのインターフェース
を有する、
ことを特徴とする請求項１２に記載のコーティング装置。
【請求項１４】
ａ）前記プリントヘッド（３）は、スプレーとは対照的に、コーティング媒体の狭く制限されたジェットを吐出し、および／または
ｂ）前記プリントヘッド（３）は、ジェットの長手方向に一緒に懸架されるコーティング媒体ジェットとは対照的に、液滴ジェットを吐出し、または
ｃ）前記プリントヘッド（３）は、液滴ジェットとは対照的に、ジェットの前記長手方向に連続的なコーティング剤ジェットを吐出し、および／または
ｄ）コーティング剤の圧力は、±５００ミリバール、±２００ミリバール、±１００ミリバール、±５０ミリバールの最大変動で制御され、および／または
ｅ）前記プリントヘッド（３）が少なくとも８０％、９０％、９５％または９９％の塗布効率を有し、実質的にすべての前記塗布されたコーティング剤が前記部品（１）上にオーバースプレーすることなく完全に堆積し、および／または
ｆ）前記プリントヘッド（３）が少なくとも０．５ｍ２／分、１ｍ２／分、２ｍ２／分または少なくとも３ｍ２／分の表面コーティング性能を有し、および／または
ｇ）前記塗布されたコーティング剤の体積流量および／または前記コーティング剤の流出速度は、前記コーティング剤が前記部品（１）に衝突した後に前記部品（１）から跳ね返らないように設定され、および／または
ｈ）前記プリントヘッド（３）からの前記コーティング剤の前記流出速度が少なくとも５ｍ／ｓ、７ｍ／ｓまたは１０ｍ／ｓであり、および／または
ｉ）前記プリントヘッド（３）からの前記コーティング剤の前記流出速度が、３０ｍ／ｓ、２０ｍ／ｓまたは１０ｍ／ｓ以下であり、および／または
ｊ）塗布距離が少なくとも４ｍｍ、１０ｍｍまたは４０ｍｍであり、および／または
ｋ）前記塗布距離が２００ｍｍまたは１００ｍｍ以下であり、および／または
ｌ）前記コーティング剤が塗料、特にベース塗料、透明塗料、効果塗料、マイカ塗料またはメタリック塗料であり、および／または
ｍ）前記コーティングが水性塗料または溶剤系塗料であり、および／または
ｎ）前記プリントヘッドバルブは、前記プリントヘッド（３）から前記コーティング剤の液滴を噴出するために電気的に制御可能なアクチュエータ、特に磁気アクチュエータまたはピエゾアクチュエータを有し、および／または
ｏ）前記コーティングロボット（２）は、連続的なロボットの運動を有し、および／または
ｐ）前記コーティングロボット（２）は、少なくとも６つまたは７つの可動ロボット軸を有し、および／または
ｑ）前記コーティングロボット（２）は、複数の可動軸を有するロボットハンド軸を有する、
ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のコーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティング剤を用いて部品をコーティングするコーティング装置、特に車体部品を塗装するコーティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車体部品の連続塗装のために、回転噴霧器（ｒｏｔａｒｙ  ａｔｏｍｉｚｅｒ）が塗布装置として一般的に使用され、それは制限された塗布効率に短所があり、すなわち塗布された塗料の一部のみが、コーティングされる部品に堆積し、塗布された塗料の残りは、いわゆるオーバースプレーとして処分されなければならない。
【０００３】
より新しい開発ラインは、一方、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３から知られるように、塗布装置として、いわゆるプリントヘッドを提供する。公知の回転噴霧器とは対照的に、このようなプリントヘッドは、塗布される塗料のスプレーを吐出するのではなく、塗装される部品にほぼ完全に堆積する狭く制限されたペイントジェットを吐出するので、実質的にオーバースプレーは生じない。
【０００４】
しかし、そのようなプリントヘッドを使用して部品表面の限定された領域（例えば、装飾）をコーティングするとき、ペイントジェットは、塗装中に、塗装される領域の境界を越えたり、下回ったりすることなく付着するように、ペイントジェットは、時間および空間に関して非常に正確に制御されなければならない。費用効果がよく、価格競争力があるように製造でき、または高い面積性能を達成できるようにするために、例えば、０．５ｍ／ｓ〜０．７５ｍ／ｓの範囲の描画速度で、塗布器はロボットと共に迅速に動かされなければならない。塗布器またはそれらの個々のバルブの正確なスイッチオンおよびスイッチオフ位置と高い塗装速度との組み合わせは、非常に短い反応時間または制御パルス（例えば、１ｍｓ、５００μｓ、１００μｓ、１０μｓ）が必要となり、通常はロボット制御できない。この目的のために、それに応じて塗装ビームをオンまたはオフにスイッチするために、プリントヘッド内のプリントヘッドバルブは非常に正確にスイッチオンまたはスイッチオフされなければならない。しかし、これは一般的なロボット制御装置では不可能である。なぜなら、これらのロボット制御装置は、特定のサイクル時間で動作し、このロボット制御装置のサイクル時間では、必要な時間的精度を達成するためのプリントヘッドバルブの制御には長すぎるからである。
【０００５】
特許文献４から、コーティングロボットがコーティングされる部品上でプリントヘッドを動かすコーティングシステムが知られる。コーティングロボットは、ロボット制御装置により制御される。ロボット制御装置に加えて、計量ユニットを制御し、所望の塗料流を設定する別個の制御ユニットが設けられる。別個のプリントヘッド制御装置はこの刊行物からは公知ではない。
【０００６】
本発明の一般的な技術的背景に関しては、特許文献５および特許文献６が参照される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１３００２４１２号明細書
【特許文献２】米国特許第９，１０８，４２４号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１００１９６１２号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第２１９６２６７号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０２０１０００４４９６号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１０２０１４０１３１５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明はこの問題を解決するという課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、主請求項にかかり、本発明にかかるコーティング装置により解決される。
【００１０】
本発明は、プリントヘッド内のプリントヘッドバルブがコーティングロボットを制御するロボット制御装置により制御されないという一般的な技術的教示を含む。代わりに、本発明は、プリントヘッド内のプリントヘッドバルブを制御し、吐出されたペイントジェットの制御において必要な時間的および空間的精度を達成するために充分に速く動作する、別個のプリントヘッド制御装置を提供する。プリントヘッド制御装置を適切に指示するために、ロボット制御装置との通信がされるべきである。
【００１１】
本発明にかかるコーティング装置は、車体部品のような部品をコーティングするために使用される。しかし、本発明は、コーティングされる部品の種類に関して車体部品に限定されない。むしろ、コーティングされる部品は他の部品でもあり得る。
【００１２】
コーティング装置は、好ましくは塗料で部品をコーティングするように設計され、すなわち、ほんの数例を挙げると、塗布されるコーティング剤は、好ましくは、溶剤系塗料、水性系塗料、着色系塗料または透明塗料のような塗料であることにも留意すべきである。しかし、本発明は、塗布されるコーティングの種類に関して塗料に限定されず、ほんの数例を挙げると、接着剤、絶縁材料、密閉剤、プライマーなどの他の種類のコーティング剤を用いて実現することもできる。
【００１３】
本発明にかかるコーティング装置は、コーティングされる部品上にコーティング剤ジェットを供給するための塗布装置として少なくとも１つのノズルを有するプリントヘッドを有し、それにより、ノズルを通るコーティング剤の供給はプリントヘッドバルブにより制御される。
【００１４】
本発明の文脈で使用される用語「プリントヘッド（ｐｒｉｎｔｈｅａｄ）」は、まずは一般的に理解されるべきであり、空間的に狭く制限されたコーティング剤のジェットを吐出せず、コーティング剤のスプレーを吐出する従来の噴霧器（例えば、回転噴霧器）と区別するためにのみ役立つ。しかし、好ましくは、プリントヘッドは、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載の通りのプリントヘッドである。
【００１５】
さらに、本発明にかかるコーティング装置は、コーティングされる部品の表面にわたってプリントヘッドをガイド（ｇｕｉｄｅ）する多軸コーティングロボットを含む。コーティングロボットは、プリントヘッドを高度に可動な方法で部品表面上にガイドするために、好ましくは、少なくとも６つまたは７つの可動ロボット軸およびロボットハンド軸を備えた連続的なロボット運動を特徴とする。そのようなコーティングロボットは最新技術から知られており、したがって詳細に説明する必要はない。
【００１６】
さらに、本発明にかかるコーティング装置は、コーティングロボットを制御する最先端のロボット制御装置を特徴とする。
【００１７】
すでに簡単に上述したように、本発明にかかるコーティング装置は、ロボット制御装置から分離され、少なくとも１つのプリントヘッドバルブを制御する別個のプリントヘッド制御装置により、最新技術と区別されており、それによりプリントヘッド制御装置はコーティング剤の放出の制御において必要な時間的および空間的精度を達成するために充分に速く動作する。
【００１８】
ロボット制御装置は、通常特定の第１サイクル時間でコーティングロボットを制御し、それによりこの第１サイクル時間はプリントヘッドバルブを制御するときのコーティング放出の所望の時間的および空間的精度を達成するには長すぎるということは始めに既に簡単に述べた。本発明にかかるプリントヘッド制御装置は、好ましくは特定の第２サイクル時間で計時され（ｃｌｏｃｋｅｄ）、それによりプリントヘッド制御装置のこの第２サイクル時間はロボット制御装置の第１サイクル時間よりも短く、そのためプリントヘッド制御装置はプリントヘッドバルブを制御するときのコーティング放出の制御の必要な時間的および空間的精度を達成できる。
【００１９】
プリントヘッド移動速度では、プリントヘッドの位置は、ロボット制御クロック周波数の量子化単位でしか知られ得ない。移動速度ｖ＝７５０ｍｍ／ｓおよび４ｍｓのロボット制御クロック周波数において、この位置量子化は３ｍｍである。これは、例えば、正確に基板の端にある、基板上のコーティング剤のスイッチオン点またはスイッチオフ点のより正確な位置決め（＜１ｍｍ、＜０．１ｍｍ）には不十分である。
【００２０】
したがって、プリントヘッド位置の第２サイクル時間は、好ましくは最長で１００ｍｓ、５０ｍｓ、２０ｍｓ、１０ｍｓ、５ｍｓ、１ｍｓ、または最長で１００μｓである。  
【００２１】
プリントヘッド制御装置は、入力側でロボット制御装置に接続され、プリントヘッドおよび／またはコーティング対象物の現在の空間位置および／または現在の速度および／または現在の空間向きを、ロボット制御クロック周波数でロボット制御装置から、入力情報として受信することが好ましく、そのため、プリントヘッド制御装置は、プリントヘッドバルブを制御するときにこの情報を考慮に入れることができる。
【００２２】
プリントヘッド制御装置は、これらの位置をそれ自体の時間ステップに内挿または外挿（例えば、線形、スプラインを用いて、立方体的に）して、より高い位置分解能を得るようにする。このようにして、コーティング剤の流れまたはコーティング剤の液滴のスイッチオン点またはスイッチオフ点を正確に設定できる。
【００２３】
プリントヘッド制御装置は、例えば、独立して動作するモジュールとしてロボット制御装置に統合することもできる。
【００２４】
また、本発明にかかるコーティング装置は、いくつかのコーティング剤のうちの１つを選択し、選択されたコーティング剤をプリントヘッドに送るカラー変更装置（ｃｏｌｏｒ  ｃｈａｎｇｅｒ）を備えることが好ましいこともまた、留意されるべきである。
【００２５】
さらに、本発明にかかるコーティング装置は、塗布されるコーティング剤を計量してそれをプリントヘッドに移送する計量ポンプを含むことが好ましい。
【００２６】
本発明の好ましい例では、プリントヘッド制御装置は、プリントヘッドの少なくとも１つのプリントヘッドバルブだけではなく、好ましくはカラー変更装置および／または計量ポンプも制御する。
【００２７】
部品表面上に非常に正確な空間的分解能を有するコーティングパターンを達成するために、プリントヘッド制御装置が、プリントヘッドにより塗布されるコーティング剤ジェットを非常に動的かつ正確にタイミングを合わせてオンおよびオフにスイッチできることはすでに述べた。これは、例えば、コーティングされる表面がコーティングプロセス中に正確に接着されなければならない鋭いエッジを有する場合に重要である。したがって、プリントヘッド制御装置は、部品表面上のコーティング剤ジェットが±２ｍｍ未満、±１ｍｍ未満、±０．５ｍｍ未満、または±０．１ｍｍ未満の正確な空間分解能に達するように非常に速く正確に機能することが好ましい。
【００２８】
そのような正確なコーティングを達成するために、コーティングされる部品の空間位置および／または向きを測定し、判断された位置および／または向きをプリントヘッド制御装置に送信する測定装置を設けることが好ましく、それにより、プリントヘッド制御装置は、プリントヘッドバルブを制御するときにこれを考慮に入れることができる。測定装置は、プリントヘッド制御装置に直接接続することも、ロボット制御装置を介してプリントヘッド制御装置に間接的に接続することもできる。本発明における唯一の決定的要因は、判断されたコーティングされる部品の位置または向きが、プリントヘッドバルブを制御するときに考慮に入れられ得ることである。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態において、測定装置は、コーティングされる部品の画像を撮るカメラを有し、それにより、この画像はコーティングされる部品の空間位置または向きを判断する画像評価ユニットにより評価される。本発明の範囲内で、位置判断の精度を高めるために、いくつかのカメラを異なる位置に配置することも可能である。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態において、測定装置は、コーティングされる部品の空間位置および／または向きを非常に高い精度およびそれに対応して低い位置公差で判断でき、それにより、位置公差は±２ｍｍ、±１ｍｍ、±０．５ｍｍ、±０．２５ｍｍ、または、さらに±０．１ｍｍより小さいことが好ましい。
【００３１】
本発明の好ましい実施例において、コーティング装置は、プリントヘッド制御装置およびロボット制御装置に加えて、コーティング剤を計量し、それをプリントヘッドに搬送する前述の計量装置（例えば、計量シリンダー、計量ポンプなど）のための追加の計量制御装置を有する。
【００３２】
計量ポンプの制御をプリントヘッドのプリントヘッドバルブの制御と同期させるために、計量制御装置は、プリントヘッド制御装置に接続されることが好ましい。例えば、もしも多数のプリントヘッドバルブが突然開かれると、コーティング剤の消費量が突然増加するので、計量ポンプもまた、より高い能力で運転されるべきである。
【００３３】
さらに、計量ポンプの制御をコーティングロボットの制御と同期させるために、計量制御装置はロボット制御装置にも接続されることが好ましい。例えば、もしもロボット制御装置が、プリントヘッドが高い描画速度で部品表面上を移動するようにコーティングロボットを制御する場合、通常、大量のコーティング量も計量ポンプにより搬送されなければならず、そのため、ロボット制御装置と、計量制御装置との同期が有利である。
【００３４】
本発明は、充分に速く動作する別個のプリントヘッド制御装置を提供することにより、プリントヘッドバルブの非常に動的かつ正確な制御を可能にすることを既に数回述べた。しかし、これはプリントヘッドバルブ自体が充分に速く動作する場合にのみ意味がある。したがって、プリントヘッドバルブは、最長で１００ｍｓ、５０ｍｓ、２０ｍｓ、５ｍｓ、１ｍｓ、または、さらに最長で１００μｓの非常に短いスイッチ時間を有することが好ましい。必要に応じて個別に補正するためには、すべてのバルブのスイッチ時間の非常に優れた再現性がさらに重要である。
【００３５】
また、本発明にかかるコーティング装置は、生産計画と通信するための第１データインターフェースを有してもよいが、これは最新技術から知られており、したがって詳細に説明する必要はない。
【００３６】
さらに、本発明に基づくコーティング装置は、制御ファイルを記録するための第２データインターフェースを有することができ、それにより制御ファイルは、例えば、コーティング装置により部品表面に塗布されるグラフィックを特定できる。この第２データインターフェースは、ほんの数例を挙げると、例えば、ＵＳＢスティックリーダー（ＵＳＢ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）またはメモリーカードリーダーを使用して実装できる。
【００３７】
さらに、本発明は塗料統計を維持する可能性を提供する。さらに、塗料要求量の計算は、本発明の範囲内で行うことができる。さらに、グラフィック視覚化コンピュータと通信することが可能である。さらに、本発明は、安全制御装置と通信する可能性を提供する。この場合、塗料の放出は、給気システムが作動するか、および安全関連の不具合があるかもチェックする、より高度な制御システムにより実行される。さらに、プリントヘッド制御装置はまた、もしカラープリントが整っており、計量ポンプが作動していて、コーティングロボットが初期位置にあり、光学測定が完了し、車両が測定され、位置修正が行われたと判断した場合に、塗料を放出できる。
【００３８】
また、プリントヘッドは、従来の噴霧器（例えば、回転噴霧器）の場合におけるようなスプレーミストとは対照的に、好ましくは狭く制限されたコーティング剤のジェットを吐出することも言及に値する。
【００３９】
本発明の変形例において、プリントヘッドは、ジェットの長手方向に一緒に垂下するコーティング剤のジェットとは対照的に、液滴ジェットの長手方向に互いに分離された多数の液滴からなる液滴ジェットを吐出する。
【００４０】
本発明の他の変形例において、一方、プリントヘッドは、液滴ジェットとは対照的に、ジェットの長手方向に連続したコーティング媒体ジェットを吐出する。
【００４１】
これら２つの変形例（液滴ジェットおよび連続コーティング剤ジェット）もまた本発明の範囲内で組み合わせることができる。例えば、プリントヘッドは、液滴ジェットと連続コーティング剤ジェットとを交互に吐出できる。さらに、本発明の範囲内において、プリントヘッドのノズルの一部が液滴ジェットを吐出し、同時に同じプリントヘッドのノズルの別の部分がジェットの長手方向に連続コーティング剤ジェットを吐出する可能性がある。
【００４２】
また、コーティング媒体の圧力は、最大で±５００ミリバール、±２００ミリバール、±１００ミリバール、または、さらに±５０ミリバールの比較的小さい変動範囲で制御されることが好ましいことにも留意すべきである。
【００４３】
プリントヘッドを塗布装置として使用する利点は塗布効率が高いことであり、これは、好ましくは８０％、９０％、９５％、または、さらに９９％を超え、そのため、プリントヘッドは本質的にオーバースプレーフリーである。
【００４４】
プリントヘッドは、車体部品を効率的に塗装できるように充分に高い面積コーティング性能を有することが好ましいことにも言及すべきである。したがって、プリントヘッドは、好ましくは少なくとも０．５ｍ２／分、１ｍ２／分、２ｍ２／分、または、さらに３ｍ２／分の表面コーティング性能を有する。
【００４５】
また、塗布されたコーティング剤の体積流量およびそのようなコーティング剤の流出速度は、コーティング剤がそれに当たった後に跳ね返ったり、下側の塗料の層にウエット・オン・ウエット浸透したり、または横に押したり、塗料塗布の場合にそれを移動したりしないように調整されることが好ましいこともまた、留意されるべきである。
【００４６】
したがって、プリントヘッドからのコーティング剤の流出速度は、例えば、５ｍ／ｓから３０ｍ／ｓの範囲内であり得、任意の中間間隔が可能である。
【００４７】
塗布距離（すなわち、ノズルと部品表面との間の距離）は、好ましくは４ｍｍから２００ｍｍの範囲内である。
【００４８】
また、プリントヘッドバルブは、所望の高速応答を可能にするために、磁気アクチュエータまたはピエゾアクチュエータなどの電気的に制御可能なアクチュエータを有することが好ましいこともまた、留意されるべきである。
【００４９】
本発明の他の有利なさらなる発展形態は、従属請求項に示されているか、または図面に基づく本発明の好ましい実施形態の説明と共に以下に説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明にかかる塗装設備の非常に単純化された概略図を示す。
【図２】本発明の根底にある問題および本発明による解決策を説明するための概略図である。
【図３】部品表面を横切ってプログラムされた経路に沿って移動するプリントヘッドの概略図を示す。
【図４】プリントヘッドバルブの応答が遅れる問題を説明するための概略図である。
【図５】ロボット制御装置における位置からプリントヘッド制御装置における位置への補間を説明するための概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１は、車体部品１を塗料で塗装するための本発明にかかる塗装システムの非常に単純化された概略図を示す。
【００５２】
車体部品１は、塗装設備を通って塗装ラインに沿ってコンベアにより従来通りに搬送され、これは最新技術から知られており、したがって簡略化のために示されていない。
【００５３】
塗装は、連続的なロボットの運動およびいくつかのロボットアームを備えた多軸塗装ロボット２と、塗布装置としてのプリントヘッド３をガイドする、高度に可動なロボットハンド軸とにより行われる。次に、概略的に示すように、プリントヘッド３は、コーティング剤ジェット４を車体部品１の表面に吐出する。
【００５４】
ここで、塗装ロボット２は、塗装ブース内に配置されており、塗装ブースは通常、塗装ラインの両側にいくつかのそのような塗装ロボット２を含み、それにより、簡略化のためにただ１つの塗装ロボット２が示されている。
【００５５】
塗装ロボット２は、ロボット制御装置５により従来の方法で制御することができ、それにより、ロボット制御装置５は特定のサイクル時間で動作し、そのため、サイクル時間にしたがって制限された空間分解能による位置決めのみを可能にする。しかし、このようにして達成できる空間分解能は、プリントヘッド３が部品表面を局所的な精度でコーティングすることを可能にするために充分に正確ではない。
【００５６】
したがって、本発明にかかるコーティング装置は、自動車車体部品１に対する塗装ロボット２とプリントヘッド３との正確な相対的な位置決めを可能にするために、自動車車体部品１および塗装ロボット２の写真を撮るカメラ６をさらに有する。
【００５７】
カメラ６により捉えられた画像は、画像評価ユニットによって評価されるが、画像評価ユニットはここでは簡略化のために示されていない。
【００５８】
本発明の範囲内では、塗装ロボット２と車体部品１とを異なる視点から記録し、したがって位置判断においてより高い精度を可能にする、そのようなカメラ６がいくつか設けられる可能性があることもまた、留意されるべきである。
【００５９】
ロボット制御装置５は、要求される空間的精度がプリントヘッド３を高い精度で制御することを可能にしない比較的長いサイクル時間を有することは既に上述した。したがって、本発明にかかるコーティング装置は、プリントヘッド３に配置されたプリントヘッドバルブを制御する別個のプリントヘッド制御装置７を有することが好ましく、プリントヘッドバルブは簡略化のために示されていないが、非常に正確かつ動的である。
【００６０】
プリントヘッド制御装置７は、入力側でロボット制御装置５に接続されており、ロボット制御装置５からプリントヘッド３に対する車体直列部品１の現在の位置および向きを受信することで、プリントヘッド３におけるプリントヘッドバルブを制御するときに考慮するこの入力情報を受け取る。
【００６１】
コーティング装置は、とりわけ、カラー変更装置および計量ポンプを有することにも言及されるべきであって、これらは簡略化のために示されていない。カラー変更装置および計量ポンプは、プリントヘッド制御装置７およびロボット制御装置５に接続されている追加の計量制御装置８により制御される。
【００６２】
さらに、生産計画９へのデータインターフェースが提供される。
【００６３】
生産計画９は、例えば、ＵＳＢスティック１０を使用するときに、車体部品の部品表面に対して塗布されるべきグラフィック（例えば、装飾）を定義する制御ファイルが読み出され得るように、ＵＳＢスティックリーダーの形態のデータインターフェースを有する。
【００６４】
ここで、制御ファイルを、自動車販売代理店を介してエンドカスタマーから工場に直接移送できる。製造ソフトウェアでは、グラフィックは車体の番号に割り当てられる。そして、データは製造ソフトウェアのインターフェースを介してロボット制御装置に転送され、識別は通常、読み取りポイントおよび車体のデータキャリアを介して行われる。シリアル番号だけではなく、必要に応じてグラフィックデータもデータキャリアに記憶され得る。
【００６５】
一般に、ロボット制御装置５、プリントヘッド制御装置７、および計量制御装置８は、別々のハードウェア部品として設計され、互いに分離されていることが好ましいことが言及されるべきである。
【００６６】
しかし、本発明の範囲内で、ロボット制御装置５、プリントヘッド制御装置７および計量制御装置８は、他の点では統一された制御ユニット内の別々のソフトウェア部品としてのみ実装される可能性もある。
【００６７】
以下において、図２の概略図について説明する。図２は上部領域にプログラムされた移動経路１１を示し、それにより、プリントヘッド３は自動車車体部品１の表面上をプログラムされた移動経路１１に沿って移動する。
【００６８】
さらに、図２は、上部領域に、プログラムされた移動経路１１に沿ってプリントヘッド３により覆われるコーティングされる制限領域１２を示す。時間ｔ＝ｔ１において、プリントヘッド３はコーティングされる領域１２の左境界を通過するので、コーティングもこの時点で開始すべきである。時間ｔ＝ｔ２の場合には、プリントヘッド３はコーティングされる表面１２の反対側の境界を通過するので、プリントヘッド３はまさにこの時点でコーティングを停止すべきである。
【００６９】
図２は、中央領域において、プリントヘッド３のプリントヘッドバルブの実際の開放時間１３を示す。簡略化のために、プリントヘッド３は一列に６個のノズルを有すると仮定する。しかし実際のところ、プリントヘッド３は実際にはより多数のノズルと多数のノズル列とを有し、これは本発明の原理とは無関係である。
【００７０】
プリントヘッド３のプリントヘッドバルブが時間的に正確に制御されている場合、プリントヘッド３のプリントヘッドバルブの実際の開放時間１３は、図２の右下に示すように、コーティングされる領域１２内に正確にある。
【００７１】
しかし実際のところ、プリントヘッド３がプログラムされた移動経路１１に沿ってコーティングされる領域１２の境界を通過するとき、比較的遅いロボット制御装置５により制御されると、プリントヘッド３のプリントヘッドバルブは時間オフセットΔｔで開く。これは、図４に示されるように、コーティングされる表面１２が対応する空間オフセットΔｓ＝ｖ・Δｔでコーティングされるだけであることを意味する。空間オフセットΔｓ、およびコーティング中に達成可能な空間分解能は、ここではプログラムされた移動経路１１に沿ったプリントヘッド３の描画速度ｖおよび時間的オフセットΔｔに依存する。オフセットは、例えば、リードタイムにより埋め合わされ得る。しかし、１つの問題は制御のタイミングであり、それは反復誤差（「ジッタ（ｊｉｔｔｅｒ）」）を発生させる。したがって、プリントヘッド３内のプリントヘッドバルブの制御が、非常に動的であり、かつタイミングに関して非常に正確であることが重要である。
【００７２】
図３は、単一のノズル列に配置された６つのノズル１４を有するプリントヘッド３の単純化された概略図を示す。しかし実際のところ、プリントヘッド３は典型的にはノズル列あたり多数のノズル１４と多数のノズル列とを有し、これは本発明にとって重要ではない。
【００７３】
図５は、ロボット制御位置からのプリントヘッド制御位置の補間を説明するための概略図を示す。
【００７４】
図の上部には、ロボット制御装置に記憶された位置が時間軸に沿って示され、それにより、位置はタイムマーカー◆またはタイムマーカー◇として表示される。この下の図は、プリントヘッド制御装置に記憶される時間軸に沿った位置を示す。
【００７５】
塗りつぶされたタイムマーカー◆はそれぞれコーティング剤が塗布された時間を表し、ブランクのタイムマーカー◇はそれぞれコーティング剤が塗布されていない時間を表す。
【００７６】
図面から分かるように、ロボット制御装置における時間分解能、したがって、また、位置の空間分解能はかなり粗く、よって、プリントヘッド制御装置におけるよりも正確ではない。
【００７７】
プリントヘッド制御装置は、ロボット制御装置の比較的粗い位置からより細かい位置を補間することにより、プリントヘッド制御装置による位置のこのより細かい空間分解能を可能にする。
【００７８】
プリントヘッドは部品表面上の与えられた移動経路に沿って移動し、ここでコーティングは時間ｔ＝ｔ１で始まり、そして時間ｔ＝ｔ２で再び終わるはずである。図から分かるように、コーティングは、時間ｔ＝ｔ１またはｔ＝ｔ２の所望の時点で非常に正確に開始または終了され、これは前述の補間により可能になる。
【００７９】
本発明は、上述の好ましい実施形態に限定されない。むしろ、本発明はまた、引用された請求項とは無関係に、特にまた主請求項の特徴を伴わずに、主請求項および従属請求項の特徴に対する保護を請求する。したがって、本発明は、互いに独立して保護を享受する本発明の様々な態様を含む。
【００８０】
（付記）
（付記１）
ａ）プリントヘッド（３）であって、
ａ１）コーティングされる部品（１）にコーティング剤ジェットを供給する少なくとも１つのノズルと、
ａ２）前記ノズルを介したコーティング剤の放出を制御する少なくとも１つのプリントヘッドバルブと、
を有するプリントヘッド（３）と、
ｂ）コーティングされる前記部品（１）の表面上で前記プリントヘッド（３）をガイドする多軸コーティングロボット（２）と、
ｃ）前記コーティングロボット（２）を制御するロボット制御装置（５）と、
を有し、コーティング剤で部品をコーティングし、特に、自動車の車体部品（１）を塗装するコーティング装置であって、
ｄ）前記プリントヘッドバルブを制御するプリントヘッド制御装置（７）により特徴付けられる、
コーティング装置。
【００８１】
（付記２）
ａ）前記ロボット制御装置（５）は、計時された特定の第１サイクル時間で、前記コーティングロボット（２）を制御し、
ｂ）前記プリントヘッド制御装置（７）は、計時された特定の第２サイクル時間で、前記プリントヘッド（３）の前記プリントヘッドバルブを制御し、
ｃ）前記プリントヘッド制御装置（７）の前記第２サイクル時間が前記ロボット制御装置（５）の前記第１サイクル時間より短い、
ことを特徴とする付記１に記載のコーティング装置。
【００８２】
（付記３）
前記プリントヘッド制御装置（７）の前記第２サイクル時間は、最長で１００ｍｓ、５０ｍｓ、２０ｍｓ、１０ｍｓ、５ｍｓ、１ｍｓ、５００μｓ、１００μｓまたは最長で１０μｓである、
ことを特徴とする付記２に記載のコーティング装置。
【００８３】
（付記４）
前記プリントヘッド制御装置（７）は、入力側で前記ロボット制御装置（５）に接続され、前記ロボット制御装置（５）から、前記プリントヘッド（３）の現在の空間位置および／または現在の速度および／または現在の空間向きを、入力情報として受信する、
ことを特徴とする付記１〜３のいずれか１つに記載のコーティング装置。
【００８４】
（付記５）
前記プリントヘッド制御装置（７）は、
前記プリントヘッド（３）の前記プリントヘッドバルブに加え、
ａ）複数のコーティング手段のうちの１つを選択し、前記選択されたコーティング手段を前記プリントヘッド（３）に送るカラー変更装置と、
ｂ）計量装置、特に、塗布される前記コーティング剤を計量する計量ポンプと、
を制御する、
ことを特徴とする付記１〜４のいずれか１つに記載のコーティング装置。
【００８５】
（付記６）
前記プリントヘッド制御装置（７）は、前記プリントヘッド（３）により塗布される前記コーティング剤ジェットを、コーティングされる前記部品（１）の表面上で、±２ｍｍ未満、±１ｍｍ未満、±０．５ｍｍ未満または、さらに±０．１ｍｍ未満の空間分解能で、高度に動的かつ正確に時間制御してスイッチオンおよびスイッチオフできる、
ことを特徴とする付記１〜５のいずれか１つに記載のコーティング装置。
【００８６】
（付記７）
ａ）出力側で前記プリントヘッド制御装置（７）に接続され、前記コーティングされる部品（１）の空間位置を測定し、前記プリントヘッド制御装置（７）に前記コーティングされる部品（１）の前記空間位置を送信する測定装置（６）、または
ｂ）前記コーティングされる部品を正確に位置決めするための機械的位置決め装置、
により特徴付けられる付記１〜６のいずれか１つに記載のコーティング装置。
【００８７】
（付記８）
前記測定装置は、
ａ）位置判断のための少なくとも１つのセンサ、特に、カメラまたは光バリアと、
ｂ）センサ信号、特にカメラ（６）により撮影された画像を評価し、前記コーティングされる部品（１）の前記空間位置を判断する評価ユニットと、
を備えることを特徴とする付記７に記載のコーティング装置。
【００８８】
（付記９）
前記測定装置（６）は、±２ｍｍ、±１ｍｍ、±０．５ｍｍ、±０．２５ｍｍ、または±０．１ｍｍ未満の位置公差で前記コーティングされる部品（１）の前記空間位置を判断する、
ことを特徴とする付記７または８に記載のコーティング装置。
【００８９】
（付記１０）
ａ）前記コーティング装置は、前記コーティング剤を計量し、それを前記プリントヘッド（３）に搬送する計量装置を制御する計量制御装置（８）を有し、および／または
ｂ）前記計量制御装置（８）は、前記計量装置の前記制御を、前記プリントヘッド（３）の少なくとも１つの前記プリントヘッドバルブの前記制御と同期させるために、前記ロボット制御装置（５）に接続され、および／または
ｃ）前記計量制御装置（８）は、前記計量装置の前記制御を、前記コーティングロボット（２）の前記制御と同期させるために、前記ロボット制御装置（５）に接続される、
ことを特徴とする付記１〜９のいずれか１つに記載のコーティング装置。
【００９０】
（付記１１）
前記プリントヘッド（３）の前記少なくとも１つのプリントヘッドバルブは、最長で１００ｍｓ、５０ｍｓ、２０ｍｓ、５ｍｓ、１ｍｓ、または最長で１００μｓの短いスイッチ時間を有する、
ことを特徴とする付記１〜１０のいずれか１つに記載のコーティング装置。  
【００９１】
（付記１２）
生産計画（９）との通信のための第１データインターフェースにより特徴付けられる、
付記１〜１１のいずれか１つに記載のコーティング装置。
【００９２】
（付記１３）
制御ファイル、特に、制御ファイルにより予め判断されるグラフィックで前記部品（１）をコーティングするグラフィックファイルを受信する第２データインターフェース（１０）により特徴付けられる、
付記１〜１２のいずれか１つに記載のコーティング装置。
【００９３】
（付記１４）
前記第２データインターフェースは、
ａ）ＵＳＢスティックリーダー、および／または
ｂ）メモリーカードリーダー、および／または
ｃ）生産制御のためのインターフェース
を有する、
ことを特徴とする付記１３に記載のコーティング装置。
【００９４】
（付記１５）
ａ）前記プリントヘッド（３）は、スプレーとは対照的に、コーティング媒体の狭く制限されたジェットを吐出し、および／または
ｂ）前記プリントヘッド（３）は、ジェットの長手方向に一緒に懸架されるコーティング媒体ジェットとは対照的に、液滴ジェットを吐出し、または
ｃ）前記プリントヘッド（３）は、液滴ジェットとは対照的に、ジェットの前記長手方向に連続的なコーティング剤ジェットを吐出し、および／または
ｄ）コーティング剤の圧力は、±５００ミリバール、±２００ミリバール、±１００ミリバール、±５０ミリバールの最大変動で制御され、および／または
ｅ）前記プリントヘッド（３）が少なくとも８０％、９０％、９５％または９９％の塗布効率を有し、実質的にすべての前記塗布されたコーティング剤が前記部品（１）上にオーバースプレーすることなく完全に堆積し、および／または
ｆ）前記プリントヘッド（３）が少なくとも０．５ｍ２／分、１ｍ２／分、２ｍ２／分または少なくとも３ｍ２／分の表面コーティング性能を有し、および／または
ｇ）前記塗布されたコーティング剤の体積流量および／または前記コーティング剤の流出速度は、前記コーティング剤が前記部品（１）に衝突した後に前記部品（１）から跳ね返らないように設定され、および／または
ｈ）前記プリントヘッド（３）からの前記コーティング剤の前記流出速度が少なくとも５ｍ／ｓ、７ｍ／ｓまたは１０ｍ／ｓであり、および／または
ｉ）前記プリントヘッド（３）からの前記コーティング剤の前記流出速度が、３０ｍ／ｓ、２０ｍ／ｓまたは１０ｍ／ｓ以下であり、および／または
ｊ）塗布距離が少なくとも４ｍｍ、１０ｍｍまたは４０ｍｍであり、および／または
ｋ）前記塗布距離が２００ｍｍまたは１００ｍｍ以下であり、および／または
ｌ）前記コーティング剤が塗料、特にベース塗料、透明塗料、効果塗料、マイカ塗料またはメタリック塗料であり、および／または
ｍ）前記コーティングが水性塗料または溶剤系塗料であり、および／または
ｎ）前記プリントヘッドバルブは、前記プリントヘッド（３）から前記コーティング剤の液滴を噴出するために電気的に制御可能なアクチュエータ、特に磁気アクチュエータまたはピエゾアクチュエータを有し、および／または
ｏ）前記コーティングロボット（２）は、連続的なロボットの運動を有し、および／または
ｐ）前記コーティングロボット（２）は、少なくとも６つまたは７つの可動ロボット軸を有し、および／または
ｑ）前記コーティングロボット（２）は、複数の可動軸を有するロボットハンド軸を有する、
ことを特徴とする付記１〜１４のいずれか１つに記載のコーティング装置。
【符号の説明】
【００９５】
１    自動車車体部品
２    塗装ロボット
３    プリントヘッド
４    コーティング剤ジェット
５    ロボット制御装置
６    カメラ
７    プリントヘッド制御装置
８    計量制御装置
９    生産計画
１０  ＵＳＢスティック
１１  プログラムされた移動経路
１２  コーティングされる表面
１３  プリントヘッドバルブ開放時間
１４  プリントヘッドノズル
Δｔ  所望のコーティング開始と実際のコーティング開始との間の空間オフセット
Δｔ  所望のコーティング開始から実際のコーティング開始までの時間遅延
ｖ    プログラムされた移動経路に沿ったプリントヘッドの描画速度
◆    塗布があるタイムスタンプ
◇    塗布のないタイムスタンプ
【図１】
0006964668.tif 000002
【図２】
0006964668.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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