Optimierter Lackierroboter ...

... mit exakter Farbdosierung

Der neue Massendurchfluß-Messer der Serie „Massflo“ von Danfoss, der eine Roboter-Sprühpistole steuert, verkürzt ABB Flexible Automation die Durchlaufzeiten, erhöht die Genauigkeit und verringert den Farbverbrauch. Ermöglicht wurde dies durch den Messumformer „Mass 6000“ mit auf ein Drittel verkürzter Ansprechzeit bei gleichzeitig erweitertem Dynamikbereich sowie Unabhängigkeit von Änderungen der Prozessparameter Druck, Temperatur, Dichte und Viskosität.

04. April 2002

ABB Flexible Automation, Dietzenbach, gehört zur weltweit agierenden ABB-Gruppe und hat seinen Hauptsitz im südschwedischen Malmö. Das Unternehmen bietet anpassungsfähige, maßgeschneiderte Automatisierungslösungen für Oberflächenbearbeitung in der Elektronik- und Kunststoffteile-Industrie. Der Lösungsansatz basiert auf Funktionsbaugruppen und genormten Bauteilen. Dank ihrer leistungsstarken, anwenderfreundlichen Beschichtungsroboter bietet ABB seinen Kunden komplette Lackierstationen sowie spezielle Lösungen für das Auftragen von Schutzschichten an. Mit einem weltweiten Netz von Zentren für flexible Automatisierung ist das Unternehmen in allen Erdteilen bestens vertreten, wo es die Kunden vor Ort mit Kundendienst und Anwendungsberatung unterstützt.

Maximale Geschwindigkeit und Genauigkeit

Beim Entwurf von Industrierobotern für das automatische Lackieren von Bauteilen sind zwei Parameter entscheidend für optimale Leistungsfähigkeit: Geschwindigkeit und Genauigkeit der Farbdosierung. Maximale Geschwindigkeit erhöht die Flexibilität und Rentabilität der Anlage, während äußerste Genauigkeit eine Voraussetzung für Spitzenergebnisse ist. Bislang erfolgte die Dosierung typischerweise mit mechanischen Zahnradmessern. Diese Technik erfüllt zwar die Geschwindigkeits-Anforderungen, bereitet aber eine Reihe von Problemen, die den Betrieb von Lackierrobotern behindern.

Dazu zählen ungenügende Genauigkeit bei kontinuierlicher Dosierung im Dauerbetrieb, bezogen auf die ursprüngliche Einstellung, sowie mangelnde Beständigkeit gegen den hohen Wassergehalt bei modernen Farben. Die Empfindlichkeit gegenüber Feststoffteilchen führt außerdem zu entsprechendem Verschleiß. Diese Hindernisse für den optimalen Betrieb sind im Geschäftsbereich Oberflächenbearbeitung der ABB Flexible Automation bestens bekannt. Dieser Hersteller von Lackierrobotern für die verschiedensten Industriezweige arbeitet seit vielen Jahren daran, Geschwindigkeit und Genauigkeit in ihren Anlagen zu kombinieren.

Mit dem Massendurchfluß-Meßumformer Mass 6000 gelang den ABB-Ingenieuren vor kurzem ein Durchbruch, der andere Lösungen weit übertraf. Die Ergebnisse wurden in einem Prüfbericht dokumentiert, der mechanische Durchflußmesser sowie den Mass-6000-Vorgänger „Mass 3000“ einschloß.

Aufbau der Anlage

Die Anwendung betrifft einen Roboter mit einer Sprühpistole, die sich auf und ab bewegt, um auf Rahmen montierte Bauteile zu lackieren. Die Rahmen werden ständig über ein Transportsystem zum Roboter geführt. Der Hauptzweck des Durchflußmessers besteht darin, den Farbfluß in einer Regelschleife konstant zu halten. Außerdem mißt und summiert der Durchflußmesser die Farbmenge pro Rahmen und insgesamt (für Qualitätsnachweis gemäß ISO 9001).

Die Geschwindigkeit der Sprühpistole beträgt 1.300 Millimeter pro Sekunde. Zum Überstreichen der Rahmengröße von 400 Millimetern ist eine Durchfluß- oder Sprühzeit von 308 Millisekunden erforderlich. Nach dem Lackieren fährt die Pistole in 400 bis 500 Millisekunden in eine neue Startposition. Von hier aus beginnt ein neuer Lackierzyklus, was einen sehr schnellen intermittierenden Durchfluß verursacht. Für den vorliegenden Test wurde der konstante Durchfluß auf 100 Gramm pro Minute eingestellt.

Der Durchflußmesser hat die Aufgabe, den aktuellen Durchflußwert zu ermitteln. Der Wert muß innerhalb der 308-Millisekunden-Grenze bereitgestellt werden, und er muß genau und für die Steuerung brauchbar sein, um den Betrieb gleichförmig zu halten.

Ergebnisse

Die drei im Test von ABB Flexible Automation benutzten Technologien reagierten unterschiedlich auf die Anforderungen. Mit einer Ansprechzeit von 60 bis 70 ms hatte der mechanische Durchflußmesser keine Schwierigkeiten mit den kritischen 308 Millisekunden. Seine Leistungsdaten waren jedoch wegen der obengenannten Nachteile unbefriedigend.

Der bewährte Coriolis-Durchflußmesser Mass 3000 von Danfoss, Offenbach, erfüllte alle Anforderungen bezüglich Meßgenauigkeit und Robustheit, aber aufgrund einer Ansprechzeit von etwa 400 ms waren die Impulse bei dem vorliegenden Durchfluß für die Steuerung zu langsam. Bei dieser Anwendung dürfen es nämlich höchstens 200 bis 250 Millisekunden sein.

Der neue Coriolis-Durchflußmesser Mass 6000 von Danfoss wies eine Ansprechzeit von etwa 150 ms auf und hatte somit reichlich Zeit für die Bereitstellung des benötigten Durchflußsignals innerhalb der vorgegebenen Zeitgrenzen. Der Durchflussmesser Mass 6000 arbeitete folglich fast dreimal schneller als der Mass 3000, ohne auf die wohlbekannten Eigenschaften des Mass 3000 verzichten zu müssen. Außerdem führte die Genauigkeit der Coriolis-Technologie zu einer Senkung des Farbverbrauchs um mehr als 30 Prozent.

Ergänzend zum Reaktionstest wurde auch die absolute Genauigkeit gemessen, beides mit intermittierendem Durchfluss, 0,5 Sekunden lang „Ein“ und 0,5 Sekunden lang „Aus“, sowie bei 30 Sekunden langem konstantem Durchfluß. Der Durchfluß betrug auch hier 100 Gramm pro Minute. Die Werte des Mass 6000 wurden mit einer Waage verglichen:

· Intermittierender Durchfluß

Mass 6000: 50,82 Gramm

Waage: 50,70 Gramm

· Konstanter Durchfluß

Mass 6000: 50,3 Gramm

Waage: 50,2 Gramm

Greifbare Vorteile

Die Verkürzung der Ansprechzeit auf ein Drittel mit dem Mass 6000 bewirkt nicht nur, dass die Regelschleife des Sprühroboters schnell und genau arbeitet. ABB kann sich auch beim Kauf von Durchflußmessern für seine Sprühroboter auf den Mass 6000 beschränken. Auch die Kunden erhalten nun äußerst flexible Sprühroboterlösungen, deren hohe Leistungsfähigkeit sie vielseitig einsetzbar macht. Außerdem sind sie sehr rentabel, robust und zuverlässig. Sie arbeiten unabhängig vom Medium und sparen Farbe.

Die Ergebnisse beim Ausrüsten der Sprühroboter mit den Danfoss-Massendurchfluß-Messern Massflo faßt Alf Andren, Prozeßingenieur bei ABB Flexible Automation, so zusammen: „Die Testergebnisse beim Vergleich der Leistungsdaten von Mass 3000 und Mass 6000 zeigen deutlich, daß der neue Massendurchflussmesser Mass 6000 unsere Anforderungen bezüglich Betriebsgeschwindigkeit und Genauigkeit in diesen Anwendungen erfüllt.“

Erschienen in Ausgabe: 02/2001