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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Elektrotauchlackierungseinrichtung sowie eine Elektrotauchlackierungseinrichtung.
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Verfahren zum Betreiben von Elektrotauchlackierungseinrichtungen, insbesondere Verfahren zum Betreiben von Kathodentauchlackierungseinrichtungen, wie auch Elektrotauchlackierungseinrichtungen, insbesondere Kathodentauchlackierungseinrichtungen, sind bekannt. Nachteilig hieran ist, dass ein Festkörpergehalt und ein Bindemittel/Pigmentverhältnis im Elektrotauchlackierungs-Bad in regelmäßigen Abständen händisch durch Probennahme ermittelt werden muss. Die hierdurch ermittelten Werte müssen mit Soll-Werten verglichen werden, und bei einer Abweichung vom Soll-Wert müssen Mengen zum Nachdosieren des Bindemittels und der Pigmentpaste ebenfalls händisch berechnet und anschließend weiterhin händisch dem Elektrotauchlackierungs-Bad hinzugefügt werden. Diese Arbeitsweise hat insbesondere den Nachteil, dass das Ergebnis in Bezug auf den Festkörpergehalt und das Bindemittel/Pigmentverhältnis entscheidend von der Art und Weise abhängt, wie die Probennahme durchgeführt wird, und auch im Weiteren ist die Qualität der Berechnung wie auch die Ausführung der (Nach-)Dosierung abhängig von der ausführenden Person, insbesondere wie sorgfältig die Person ihre Arbeit ausführt. Durch die vielen händischen Prozessschritte hängt somit die Qualität des Produkts direkt von der Arbeitsqualität der ausführenden Person ab. Bei Produkten mit einer sehr geringen Fertigungstoleranz kann dies besonders problematisch sein und zu einem erhöhten Ausschuss führen.
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Eine aktuelle Möglichkeit zur automatischen Bestimmung des Festkörpergehalts und des Bindemittel/Pigmentverhältnisses besteht darin, zwei Sensoren zu verwenden, wobei der erste ein Coriolis-Massendurchflussmesser zur Dichtebestimmung und der zweite Sensor ein Schallsensor zur Messung der Schallgeschwindigkeit ist. Insbesondere der Coriolis-Massendurchflussmesser ist ein sehr teures und mit einem hohen Wartungsaufwand verbundenes Messgerät, weswegen eine derartige Automatisierung der (Nach-)Dosierung nicht immer wirtschaftlich ist. Der zweite Sensor ist ebenfalls mit einem hohen Wartungsaufwand verbunden, sodass durch beide Sensoren ein sehr teures und insbesondere bei ausbleibender Wartung auch ein sehr fehleranfälliges System gebildet wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Elektrotauchlackierungseinrichtung sowie eine Elektrotauchlackierungseinrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile vermieden werden.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer Elektrotauchlackierungseinrichtung und zum Bestimmen wenigstens einer Eigenschaft einer Lackzubereitung für eine Elektrotauchlackierung geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Anordnen eines Teils der Lackzubereitung in einem akustischen Wellenleiter; Erzeugen von akustischen Oberflächenwellen in dem Wellenleiter mittels eines Senders; Empfangen akustischer Wellen an dem Wellenleiter mittels eines Empfängers, und Erhalten eines Empfängersignals; Vergleich des Empfängersignals und/oder wenigstens einer aus dem Empfängersignal abgeleiteten Messgröße mit wenigstens einem vorbestimmten Vergleichsparameter, und Erhalten eines Vergleichsergebnisses, und Bestimmen der wenigstens einen Eigenschaft der Lackzubereitung anhand des Vergleichsergebnisses. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Elektrotauchlackierungseinrichtung kann insbesondere die Bestimmung einer Eigenschaft der Lackzubereitung, wie beispielsweise des Festkörpergehalts und/oder des Bindemittel/Pigmentverhältnisses, automatisiert werden, jedoch ohne einen großen Wartungsaufwand und ohne hohe Investitionskosten zu generieren. Weiterhin wird vermieden, dass der individuelle Einfluss einer Person, welche ansonsten die Probenentnahme durchführen würde, Einfluss auf die Qualität der gefertigten Produkte nimmt. Ferner wird einerseits durch die vorzugsweise kontinuierliche Bestimmung der wenigstens einen Eigenschaft eine Abweichung sofort und nicht - wie bei nur regelmäßigen Probenentnahmen - erst bei der nächsten Probenentnahme entdeckt, und andererseits wird durch die automatisierte Bestimmung der Eigenschaft der Zeitraum, in welchem diese von einem Soll-Wert abweicht, deutlich reduziert. Insgesamt kann somit ein Verfahren geschaffen werden, welches direkt für eine Anwendung in der Industrie 4.0 geeignet ist, und allgemein kann die Produktqualität des durch die Elektrotauchlackierung gefertigten Produktes durch die insbesondere zuverlässigere und reproduzierbarere sowie schnellere Bestimmung der wenigstens einen Eigenschaft deutlich gesteigert werden.
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Die Verwendung von Schallwellen zur Ermittlung von Eigenschaften eines flüssigen oder auch gasförmigen Mediums ist grundsätzlich bekannt. Beispielsweise offenbart die
WO 2008/034878 A2 eine Vorrichtung zur Anregung von Oberflächenschallwellen in einem an das zu untersuchende Medium angrenzenden Träger, wobei mithilfe der Oberflächenschallwellen physikalische oder chemische Eigenschaften des Mediums ermittelt werden. Der Sender ist bevorzugt so ausgebildet, dass er in dem Wellenleiter akustische Oberflächenwellen zum Beispiel in Form von Lamb-Wellen oder in Form einer Mischform aus Lamb- und Rayleigh-Wellen anregen kann. Beispielsweise werden akustische Oberflächenwellenimpulse in dem Wellenleiter erzeugt. Die in dem Wellenleiter angeregten akustischen Oberflächenwellen koppeln zum Teil aus dem Wellenleiter in die Lackzubereitung aus, das heißt es erfolgt eine zumindest teilweise Konversion der im Wellenleiter laufenden akustischen Oberflächenwellen in Volumenschallwellen in der Lackzubereitung. Umgekehrt werden die in der Lackzubereitung angeregten Volumenschallwellen zum Teil wieder in Oberflächenschallwellen in dem Wellenleiter zurückverwandelt, die dann mit dem Empfänger registriert werden können. Ein Teil der in dem Wellenleiter angeregten akustischen Oberflächenwellen läuft jedoch auch unmittelbar in dem Wellenleiter zu dem Empfänger und wird dort detektiert. Aus dem derart in dem Empfänger entstehenden Empfängersignal kann dann auf Eigenschaften der Lackzubereitung geschlossen werden. Es ist auch denkbar, dass mittels des Senders nicht oder zumindest nicht ausschließlich Oberflächenwellen in dem Wellenleiter angeregt werden, sondern allgemein Schallwellen, die zum Beispiel eine longitudinale Komponente - längs des Wellenleiters - und eine transversale Komponente - senkrecht zu dem Wellenleiter - aufweisen. Es ist auch möglich, dass rein longitudinale Wellen in dem Wellenleiter angeregt werden.
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Der Wellenleiter kann zwei voneinander beabstandete Trägerplatten aufweisen, zwischen denen die Lackzubereitung angeordnet ist, wobei der Sender vorzugsweise an einer ersten der beiden Trägerplatten angeordnet ist, wobei der Empfänger an einer zweiten, von der ersten verschiedenen Trägerplatte der beiden Trägerplatten angeordnet ist. Vorzugsweise sind der Sender und der Empfänger - in Längsrichtung der Trägerplatten und/oder in Strömungsrichtung der Lackzubereitung in dem Wellenleiter gesehen - voneinander beabstandet angeordnet. Somit können insbesondere auch mehrfach in dem Wellenleiter reflektierte Schallwellen, welche die Lackzubereitung mehrfach durchlaufen haben, in dem Empfänger detektiert werden.
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Der Wellenleiter kann aber auch als Hohlzylinder oder Rohr ausgebildet sein, an welchem - insbesondere außenseitig und vorzugsweise in Längsrichtung des Hohlzylinders zueinander versetzt - der Sender einerseits und der Empfänger andererseits angeordnet sind. Die Lackzubereitung ist in diesem Fall in dem Inneren des Hohlzylinders angeordnet, bevorzugt durchströmt die Lackzubereitung das Innere des Hohlzylinders.
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Es ist möglich, dass an dem Wellenleiter mehr als ein Sender und/oder mehr als ein Empfänger angeordnet sind.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass aus dem Empfängersignal als die wenigstens eine abgeleitete Messgröße eine physikalische Größe der Lackzubereitung, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einer akustischen Dichte, einer Schallgeschwindigkeit, einer akustischen Impedanz, und einer akustischen Transmission, abgeleitet wird. Aus diesen abgeleiteten Messgrößen kann wiederum - insbesondere durch Vergleich mit dem wenigstens einen vorbestimmten Vergleichsparameter - auf Eigenschaften der Lackzubereitung, insbesondere auf die wenigstens eine zu bestimmende Eigenschaft, geschlossen werden.
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Es ist also insbesondere möglich, direkt das Empfängersignal mit wenigstens einem vorbestimmten Vergleichsparameter zu vergleichen und hieraus auf die wenigstens eine zu bestimmende Eigenschaft der Lackzubereitung zu schließen. Dafür ist die wenigstens eine bestimmte Eigenschaft vorzugsweise mit vorbestimmten Empfängersignalmustern, die als Vergleichsparameter verwendet werden, korreliert, sodass durch Vergleich des Empfängersignals mit den vorbestimmten Empfängersignalmustern auf einen momentanen Wert der Eigenschaft geschlossen werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass aus dem Empfängersignal wenigstens eine Messgröße abgeleitet wird, die dann ihrerseits mit entsprechenden, vorbestimmten Vergleichsparametern verglichen wird, wobei hieraus auf die Eigenschaft der Lackzubereitung geschlossen wird. Dabei ist diese Eigenschaft mit vorbestimmten Werten der wenigstens einen Messgröße als Vergleichsparametern korreliert.
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Der Vergleich mit dem wenigstens einen vorbestimmten Vergleichsparameter schließt vorzugsweise eine Ähnlichkeits- und/oder Identitätsprüfung ein, wobei als Vergleichsergebnis derjenige vorbestimmte Vergleichsparameter oder Vergleichsparameterwert zurückgegeben wird, welcher dem Empfängersignal und/oder der wenigstens einen aus dem Empfängersignal abgeleiteten Messgröße am ähnlichsten ist oder am nächsten kommt. Ein diesem vorbestimmten Vergleichsparameter oder Vergleichsparameterwert zugeordneter Wert der Eigenschaft der Lackzubereitung wird dann als Eigenschaft der Lackzubereitung bestimmt.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das Empfängersignal und/oder die wenigstens eine abgeleitete Messgröße mit einer Mehrzahl von Vergleichsparameterwerten des wenigstens einen Vergleichsparameters verglichen wird/werden, wobei jedem Vergleichsparameterwert oder jeder Kombination von Vergleichsparameterwerten ein vorbestimmter Eigenschaftswert der wenigstens einen Eigenschaft der Lackzubereitung zugeordnet ist. Diese Art der Verfahrensführung ist besonders genau und hat außerdem den Vorteil, dass das Verfahren durch einen Fachmann auf individuelle Eigenheiten des dem Fachmann vorliegenden Elektrotauchlackierungssystems angepasst werden kann, insbesondere durch eine Kalibrierung.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als die wenigstens eine Eigenschaft der Lackzubereitung ein Festkörpergehalt und/oder ein Bindemittel/Pigmentverhältnis der Lackzubereitung bestimmt wird. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die bis dahin hierfür notwendigen zwei Sensoren und/oder die manuelle Probenentnahme entfallen kann/können.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lackzubereitung - vorzugsweise kontinuierlich - durch den Wellenleiter gefördert wird. Die Bestimmung der wenigstens einen Eigenschaft der Lackzubereitung in einem Wellenleiter, wobei die Lackzubereitung bevorzugt aus einem insbesondere optimal durchmischten Bereich des Elektrotauchlackierungs-Bades stammt, hat den Vorteil, dass eine Bestimmung der Eigenschaft in einer Totzone des Elektrotauchlackierungs-Bades vermieden wird, wobei mit Totzone eines Elektrotauchlackierungs-Bades ein Volumenelement innerhalb des Bades gemeint ist, welches nicht optimal durchmischt ist, wobei somit die darin bestimmten Eigenschaften der Lackzubereitung nicht auf das gesamte Elektrotauchlackierungs-Bad zutreffen. Darüber hinaus hat eine kontinuierliche Förderung durch den Wellenleiter den Vorteil, dass die wenigstens eine Eigenschaft kontinuierlich überwacht werden kann, insbesondere dauerhaft während eines Betriebs des Elektrotauchlackierungs-Bades.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lackzubereitung im Nebenstrom zu einem Elektrotauchlackierungs-Bad, insbesondere im Betrieb des Elektrotauchlackierungs-Bads, durch den Wellenleiter gefördert wird. Dies hat ebenfalls den Vorteil, dass ganz gezielt aus einer optimal durchmischten Stelle des Elektrotauchlackierungs-Bades die Lackzubereitung entnommen und dem Wellenleiter zur weiteren Analyse zugeführt werden kann. Es ist somit sichergestellt, dass immer ein für das gesamte Elektrotauchlackierungs-Bad zutreffender Wert erhalten wird.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens eine Dosiereinrichtung zur Dosierung von wenigstens einem Bestandteil des Elektrotauchlackierungs-Bades in das Elektrotauchlackierungs-Bad in Abhängigkeit von der wenigstens einen bestimmten Eigenschaft der Lackzubereitung so angesteuert wird, dass ein Gehalt des wenigstens einen Bestandteils in dem Elektrotauchlackierungs-Bad in gewünschter Weise verändert oder konstant gehalten wird. Dies hat den Vorteil, dass die ermittelten Werte automatisch an eine (Nach-)Dosiereinrichtung übermittelt werden und somit auch die (Nach-) Dosierung vollkommen automatisch ausgeführt werden kann. Dies verkürzt in besonderer Weise die Zeit zwischen der Bestimmung der Eigenschaft und der (Nach-)Dosierung, weswegen der Zeitraum, in welcher der Ist-Wert vom Soll-Wert abweicht, besonders gering gehalten werden kann. Außerdem entfallen jegliche manuellen Tätigkeiten auch in Zusammenhang mit der (Nach-)Dosierung.
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Weiterhin wird die Aufgabe insbesondere gelöst, indem eine Elektrotauchlackierungseinrichtung geschaffen wird, die ein Elektrotauchlackierungs-Bad aufweist, in dem eine Lackzubereitung angeordnet ist, außerdem einen Nebenstrompfad, entlang dessen die Lackzubereitung aus dem Elektrotauchlackierungs-Bad heraus und wieder zurück in das Elektrotauchlackierungs-Bad im Nebenstrom zu dem Elektrotauchlackierungs-Bad förderbar ist. Die Elektrotauchlackierungseinrichtung weist einen in dem Nebenstrompfad angeordneten akustischen Wellenleiter mit einem an dem Wellenleiter angeordneten akustischen Sender und einem an dem Wellenleiter angeordneten akustischen Empfänger auf, sowie eine zumindest mit dem akustischen Empfänger verbundene Steuereinrichtung, die eingerichtet ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit der Elektrotauchlackierungseinrichtung verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Dosiereinrichtung zur Dosierung von wenigstens einem Bestandteil des Elektrotauchlackierungs-Bades in das Elektrotauchlackierungs-Bad vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung mit der Dosiereinrichtung wirkverbunden und ausgebildet ist, um die Dosiereinrichtung in Abhängigkeit von der wenigstens einen bestimmten Eigenschaft der Lackzubereitung so anzusteuern, dass ein Gehalt des wenigstens einen Bestandteils in dem Elektrotauchlackierungs-Bad in gewünschter Weise verändert oder konstant gehalten wird. Dies hat den Vorteil, dass ganz individuell, ohne weiteres Zutun einer Person, die Anlage automatisiert betrieben werden kann.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass stromabwärts des Wellenleiters in dem Nebenstrompfad eine Drosseleinrichtung zur Drosselung einer Strömung der Lackzubereitung entlang des Nebenstrompfads angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass durch eine Erhöhung des Druckes in der Lackzubereitung im Nebenstrom störende Gasblasen oder Druckschwankungen bei der Messung vermieden werden können.
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Die Drosseleinrichtung ist bevorzugt als Drosselventil, als verstellbare Blende oder in anderer Weise als bezüglich eines Durchtrittsquerschnitts veränderbare Drossel ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Drosseleinrichtung als Konstantdrossel ausgebildet ist, beispielsweise als starre Blende.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein Ausführungsbeispiel einer Elektrotauchlackierungseinrichtung mit einer Steuereinrichtung.
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Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Elektrotauchlackierungseinrichtung 1 mit einer Steuereinrichtung 2 sowie einem Elektrotauchlackierungs-Bad 3 mit einer darin enthaltenen Lackzubereitung 4. Der Wellenleiter 5 ist in der Figur in einem Nebenstrompfad 6 beziehungsweise in einem Bypass des Elektrotauchlackierungs-Bades 3 angeordnet.
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An dem Wellenleiter 5 sind ein Sender 7 für akustische Signale sowie ein Empfänger 8 für akustische Signale auf gegenüberliegenden Seiten des Wellenleiters 5 angeordnet. Innerhalb des Wellenleiters 5 sind akustische Wellen 9 dargestellt, welche als Oberflächenwellen von dem Sender 7 erzeugt werden und entlang des Wellenleiters 5 laufen, sowie teilweise in die Lackzubereitung 4 ausgekoppelt werden und als mehrfach reflektierte Volumenschallwellen zwischen gegenüberliegenden Wandungen oder Wandungsabschnitten des Wellenleiters 5 hin und her laufen, wobei die akustischen Wellen 9, ausgehend vom Sender 7, in Richtung des Empfängers 8 laufen. Durch den Empfang der akustischen Wellen 9 am Empfänger 8 und Weiterleitung der entsprechenden Informationen an die Steuereinrichtung 2 wird vorzugsweise über eine Berechnung der Dichte, der Schallgeschwindigkeit, der akustischen Impedanz und/oder der Transmission wenigstens eine Eigenschaft der Lackzubereitung 4, insbesondere der Festkörpergehalt sowie das Bindemittel/Pigmentverhältnis, in der Steuereinrichtung 2 bestimmt, wobei die Bestimmung über einen Vergleich des Empfängersignals und/oder der hieraus berechneten Werte mit Vergleichswerten erfolgt.
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Ferner ist in der Figur eine Dosiereinrichtung 10 mit zwei Dosierventilen 11, 12 gezeigt, welche mit der Steuereinrichtung 2 wirkverbunden sind. Weiterhin sind die Dosierventile 11, 12 mittels Fluidleitungen fluidleitend mit dem Elektrotauchlackierungs-Bad 3 einerseits und andererseits mit jeweils einem Vorratstank 13, 14 insbesondere für ein Bindemittel und wenigstens ein Pigment verbunden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die in der Steuereinrichtung 2 bestimmten Werte für den Festkörpergehalt sowie das Bindemittel/Pigmentverhältnis als Ist-Werte mit weiterhin in der Steuereinrichtung 2 hinterlegten Soll-Werten verglichen werden können und somit eine vorteilhafte, vollautomatische (Nach-)Dosierung mittels der Dosierventile 11, 12 stattfinden kann, sodass anschließend die neu bestimmten Werte für den Festkörpergehalt sowie das Bindemittel/Pigmentverhältnis als Ist-Werte mit den Soll-Werten im Wesentlichen übereinstimmen. Da insbesondere die Berechnung und die Steuerung der Dosiereinrichtung 10 sehr schnell, insbesondere jede Sekunde, durch die Steuereinrichtung 2 erfolgt, weisen die Ist-Werte der Lackzubereitung 4 über die Zeit hinweg gesehen keine großen Abweichungen von den Soll-Werten auf.
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Weiterhin ist in der Figur stromabwärts in dem Nebenstrompfad 6 ein Drosselventil 15 gezeigt. Dies führt zu einer im Wesentlichen gasblasenfreien Lackzubereitung 4 in dem Wellenleiter 5, und auch Druckschwankungen werden hierdurch vermieden.
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Optional kann in dem Nebenstrompfad 6 eine Fördereinrichtung zur insbesondere kontinuierlichen Förderung der Lackzubereitung durch den Nebenstrompfad 6 angeordnet sein. Dies hat insbesondere bei sehr viskosen Lackzubereitungen 4 den Vorteil, dass die Durchspülung des Nebenstrompfads 6 aktiv betrieben wird.
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Bevorzugt wird im Rahmen des Verfahrens das Empfängersignal und/oder wenigstens eine daraus abgeleitete Messgröße mit einer Mehrzahl von Vergleichsparameterwerten des wenigstens einen Vergleichsparameters verglichen, wobei jedem Vergleichsparameterwert oder jeder Kombination von Vergleichsparameterwerten ein vorbestimmter Eigenschaftswert der wenigstens einen Eigenschaft der Lackzubereitung 4 zugeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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