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DE19903827C1 - System zur Überwachung einer Farbstoff-Fördereinrichtung einer Lackieranlage - Google Patents

System zur Überwachung einer Farbstoff-Fördereinrichtung einer Lackieranlage

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Publication number
DE19903827C1
DE19903827C1 DE19903827A DE19903827A DE19903827C1 DE 19903827 C1 DE19903827 C1 DE 19903827C1 DE 19903827 A DE19903827 A DE 19903827A DE 19903827 A DE19903827 A DE 19903827A DE 19903827 C1 DE19903827 C1 DE 19903827C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
paint
dye
metering pump
data processing
pump
Prior art date
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Application number
DE19903827A
Other languages
English (en)
Inventor
Oskar Leisin
Peter Bettinger
Patrick Feucht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
PRODATAS GmbH
DaimlerChrysler AG
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Publication date
Application filed by PRODATAS GmbH, DaimlerChrysler AG filed Critical PRODATAS GmbH
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Application granted granted Critical
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/004Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area comprising sensors for monitoring the delivery, e.g. by displaying the sensed value or generating an alarm
    • B05B12/006Pressure or flow rate sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/14Arrangements for preventing or controlling structural damage to spraying apparatus or its outlets, e.g. for breaking at desired places; Arrangements for handling or replacing damaged parts

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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Ein System dient zur Überwachung einer Farbstoff-Fördereinrichtung einer Lackieranlage, wobei die Farbstoff-Fördereinrichtung Leitungselemente und wenigstens eine Dosierpumpe aufweisen. Die Farbstoff-Fördereinrichtung und die Dosierpumpe weisen Sensoren auf, durch die charakteristische Meßwerte der Farbstoff-Fördereinrichtung erfaßt werden. Außerdem weist die Farbstoff-Fördereinrichtung eine Datenverarbeitungseinheit auf, wobei die erfaßten Meßwerte mittels der Datenverarbeitungseinheit in einen für den jeweiligen Sensor charakteristischen, technisch-physikalischen Zusammenhang zueinander gebracht werden. Im Falle einer Abweichung des ermittelten technisch-physikalischen Zusammenhangs von einem, durch ein vorgegebenes Kennfeld den jeweils herrschenden Randbedingungen angepaßten Soll-Zusammenhang ein Fehlerdatensatz erstellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung ei­ ner Farbstoff-Fördereinrichtung einer Lackieranlage.
Allgemein bekannt ist es, in Fertigungsprozessen die Qualität anhand von Stichproben und speziell ausgelö­ sten Messungen zu bewerten. Der Nachteil bei dieser allgemein üblichen Vorgehensweise liegt dabei im zeit­ lich erst nach der Fertigung erfolgenden Diagnosepro­ zeß. Dies bedeutet nämlich, daß eine Fehlfunktion und/oder ein Defekt der Fertigungsanlage erst durch das Auftreten eines oder mehrerer bereits fehlerhaft gefertigter Bauteile erkannt werden kann.
Der damit verbundene nachteilig hohe Zeitaufwand und die daraus resultierenden fehlerhaft gefertigten Bau­ teile verursachen eine erhebliche Kostenbelastung und bewirken Nachteile bezüglich der Logistik.
Insbesondere bei Lackieranlagen für Fahrzeugkarosseri­ en ist der Aufwand, fehlerhaft lackierte Karosserien nachzuarbeiten, erheblich. Außerdem ist in diesem Fall auch die Menge des eingesetzten Arbeitsmediums, hier des Lacks, besonders hoch. Ein weiterer Nachteil ist hierbei auch in der Umweltbelastung durch den unnötig hohen Lackverbrauch zu sehen.
Aus der EP 0 119 057 B1 ist eine Anlage zur Online- Überwachung einer Farbstoff-Fördereinrichtung bekannt. Über Sensoren an einer die Farbstoff-Fördereinrichtung mit Farbstoff versorgenden Pumpe und an der Farbstoff- Fördereinrichtung wird deren Funktionsqualität über­ wacht. Im Falle einer auftretenden Funktionsstörung, wie z. B. dem Verstopfen eines Zerstäubers oder den sich an einer Hauptnadel eines Zerstäubers festsetzen­ den Farbpartikeln, wird einerseits versucht regelnd einzugreifen, andererseits wird ein Alarmsignal ausge­ löst, welches es erlaubt, manuell in die Anlage einzu­ greifen, z. B. diese vorübergehend abzustellen.
Die DE 42 25 072 C2 beschreibt ein Verfahren zum Schützen und Anhalten einer motorisch, getriebenen Druckerzeugerpumpe für eine Beschichtungsvorrichtung. Ziel des dort beschriebenen Aufbaus und des damit ver­ bundenen Verfahrens ist es, eine Lackieranlage über Drucksensoren zu überwachen, sobald diese ihren ei­ gentlichen Betrieb aufgenommen hat und sich die Druck­ werte in der Anlage im Vergleich zum Anfahren der An­ lage nur noch geringfügig ändern. Sollten sich die Druckwerte über diese vorgegebenen Druckgrenzwerte hinaus verändern, so läßt dies Rückschlüsse auf einen Fehler oder eine Fehlfunktion des Systems zu. Die An­ lage wird dann automatisch abgeschaltet und kann von anwesendem Bedienpersonal, insbesondere nachdem der den Notstopp auslösende Fehler behoben worden ist, manuell wieder in Betrieb gesetzt werden.
In der WO 98/35761 A1 ist ein Aufbau beschrieben, welcher die Zufuhr eines sehr genau kontrollierten bzw. gere­ gelten Volumens an Flüssigkeit, insbesondere Lack, zu einem Zerstäuber erlaubt. Der Aufbau weist dabei zwei Drucksensoren auf, welche unmittelbar vor und nach einer Pumpe angeordnet sind. Die Meßwerte von diesen Drucksensoren werden durch eine Elektronik bzw. eine Datenverarbeitungseinheit erfaßt. Ein nach der Pumpe angeordnetes regelbares Ventilelement wird von der Datenverarbeitungseinrichtung in der Art geregelt, daß sich nach dem regelbaren Ventilelement ein kontinuier­ licher, gleichmäßiger Volumenstrom einstellt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zu schaffen, bei dem schon während der Fertigung Zei­ chen für mögliche Qualitätseinbußen festzustellen sind, so daß die Fertigungsanlage vorbeugend gewartet bzw. instandgesetzt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße System zur Überwachung der Farb­ stoff-Fördereinrichtung der Lackieranlage kann durch die Sensorik die charakteristischen Meßwerte der Farb­ stoff-Fördereinrichtung fortlaufend online erfassen und so können kleinste Veränderungen in der Lackquali­ tät, welche durch die dynamische Viskosität η des Lac­ kes überwacht werden kann, erkannt werden. Es können dann sofort Gegenmaßnahmen ergriffen werden, bevor sich die Verschlechterung der Lackqualität in einer Verschlechterung der fertig lackierten Karosserie be­ merkbar macht.
Dabei erfolgt die Überwachung immer dann, wenn die Anlage sich in einem statisch gleichmäßigen Betrieb während der Beschichtung eines Bauteils befindet, also immer dann, wenn eine Hauptnadel eines Zerstäubers zurückgezogen bzw. geöffnet ist.
Bei den Sensoren handelt es sich dabei insbesondere um einen in der Dosierpumpe angeordneten Drehzahlsensor sowie in den Leitungselementen vor bzw. hinter der Do­ sierpumpe angeordneten Drucksensoren, durch welche die von der Pumpe erzeugte Druckdifferenz zu ermitteln ist. Durch diese drei Sensoren läßt sich die dynami­ sche Viskosität η zumindest für den eingeschwungenen, statischen Zustand der Farbstoff-Fördereinrichtung in erster Näherung ermitteln, wie dies im nachstehenden Ausführungsbeispiel näher beschrieben wird.
Vergleichbares gilt für die der Dosierpumpe zugeordne­ te Sensorik, welche auch hier frühzeitig beginnende Schäden in der Dosierpumpe zu erkennen vermag, um dann die Dosierpumpe vorsorglich zu einem günstigen Zeit­ punkt auszuwechseln, um so einen fehlerbedingten Stillstand der Lackieranlage während des Fertigungs­ prozesses zu vermeiden.
Um bereits beginnende Schäden und Qualitätsprobleme in der Anlage erkennbar zu machen, wird von der Datenver­ arbeitungsanlage ein Fehlerdatensatz erstellt. Durch eine Visualisierung des Fehlerdatensatzes können dem Bedienpersonal der Anlage detaillierte Informationen über beginnende Schäden und Qualitätsprobleme gegeben werden.
In einer besonders günstigen Ausführungsform der Er­ findung enthält der Fehlerdatensatz zumindest den Pro­ zeßzeitpunkt der aufgetretenen Abweichung und den/die von der Abweichung betroffenen Sensoren. Mit Hilfe dieser Informationen kann das geschulte Bedienpersonal die erforderlichen Gegenmaßnahmen ergreifen.
Die Erfindung erlaubt es somit in besonders vorteil­ hafter Art und Weise, die auftretenden Fehlerquellen sehr schnell zu erkennen und zu lokalisieren und Feh­ ler so sehr schnell abzustellen oder bei beginnenden Schäden diese in einer fertigungsfreien Zeit, z. B. Freischicht oder Wochenende, durch vorsorgliche War­ tung und Instandsetzung zu vermeiden.
In einer weiteren, besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung wird die als Zahnradpumpe ausgebildete Dosierpumpe durch die Datenverarbeitungseinheit über­ wacht, indem die von der Dosierpumpe verursachten Druckschwankungen von ihrem Zeitbereich in ihren Fre­ quenzbereich transformiert werden. Durch diese fort­ laufend durchgeführte Fourier-Transformation der Meß­ werte ergeben sich Spektren in einem Frequenzbereich, welche Aufschluß über die Funktionsqualität der Do­ sierpumpe geben können.
Durch den Aufbau der Dosierpumpe als Zahnradpumpe ist das Fördervolumen je Zahnradumdrehung und die Anzahl der Zähne je Zahnrad vorgegeben. Zusammen mit der durch eine Antriebseinheit erzeugten Drehzahl der Zahnradpumpe ergeben sich so bestimmte Frequenzspek­ tren für die arbeitende Dosierpumpe. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung zur Überwachung der Dosier­ pumpe liegt nun darin, daß von diesem vorgegebenen theoretischen bzw. gemessenen Frequenzspektrum abwei­ chende Spektren auf einen Fehler der Dosierpumpe schließen lassen.
Durch Meßreihen wurde festgestellt, daß verschiedene Fehler und verschiedene Verschleißzustände jeweils sehr deutlich in den Frequenzspektren erkennbar sind. Durch eine in der Datenverarbeitungseinheit ausgeführ­ te, automatisierte Langzeitbeobachtung der fortlaufend ermittelten Frequenzspektren der Dosierpumpe kann nun bereits ein beginnender Verschleiß der Zahnräder, ein beginnender Lagerschaden oder ein ähnlicher Defekt festgestellt werden. Dabei kann auch durch die Überwa­ chung dieser Spektren mit selbstlernenden Datenverar­ beitungsmodulen die Qualität der Langzeitbeobachtung verbessert werden und beginnender Verschleiß kann frühzeitig, d. h. zeitlich lange bevor dieser erkennba­ re Qualitätsmängel verursacht, und vollautomatisch erkannt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und dem nachfolgend anhand der Zeichnungen prinzipmäßig darge­ stellten Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1 ein prinzipielles Funktionsschema der erfin­ dungsgemäßen Farbstoff-Fördereinrichtung;
Fig. 2 einen schematischen Aufbau einer Dosierpumpe;
Fig. 3 ein Frequenzspektrum bzw. Leistungsdichtespek­ trum eines Dosierdrucksignals einer korrekt arbeitenden Dosierpumpe;
Fig. 4 das Frequenzspektrum bzw. Leistungsdichtespek­ trum des Dosierdrucksignals einer Dosierpumpe mit einsetzendem Verschleiß; und
Fig. 5 das Frequenzspektrum bzw. Leistungsdichtespek­ trum des Dosierdrucksignals einer defekten Do­ sierpumpe.
In Fig. 1 ist eine Farbstoff-Fördereinrichtung 1 er­ kennbar. Die Farbstoff-Fördereinrichtung 1 stellt da­ bei die Verbindung zwischen einem Farbvorratstank 2 und einem Farbzerstäuber 3 dar. Sie weist mehrere Lei­ tungselemente 4 und eine Dosierpumpe 5 auf. Außerdem ist in Richtung der Farbstoff-Förderung (Pfeil A) vor der Dosierpumpe 5 ein Drucksensor 6 zur Erfassung des statischen Farbstoffdrucks vor der Dosierpumpe 5 ange­ bracht und in Richtung der Farbstoff-Förderung A nach der Dosierpumpe 5 ist ein weiterer Drucksensor 7 zur Erfassung des statischen Farbstoffdrucks nach der Do­ sierpumpe 5 angebracht. Der Drucksensor 7 wird dabei auch als Dosierdrucksensor 7 bezeichnet. Die Dosier­ pumpe 5 weist außerdem einen Drehzahlsensor 8 auf, welcher über die Pumpendrehzahl Aufschluß gibt.
Statt des direkt an der Dosierpumpe 5 angebrachten Drehzahlsensors 8 kann dieser selbstverständlich auch an einer Antriebseinheit (nicht dargestellt) der Do­ sierpumpe 5 angebracht sein und die Drehzahl der Do­ sierpumpe 5 kann dann durch die Drehzahl der An­ triebseinheit und das Übersetzungsverhältnis des gege­ benenfalls zwischen der Antriebseinheit und der Do­ sierpumpe 5 liegenden Getriebes (nicht dargestellt) ermittelt werden. Als weitere Alternative ist es auch denkbar, daß die Fördermenge der Dosierpumpe 5 über eine Drehzahlregelung gesteuert bzw. geregelt wird, wobei die Ansteuerung der Dosierpumpe 5 üblicherweise durch einem Schrittmotor erfolgt. Die Drehzahl kann dann von einer Steuer- bzw. Regeleinheit (ebenfalls nicht dargestellt) direkt abgefragt werden.
Meßwerte, welche von den Drucksensoren 6, 7 und dem Drehzahlsensor 8 stammen werden fortlaufend von einer Datenverarbeitungseinheit (nicht dargestellt) abge­ fragt, abgespeichert und aufbereitet. Mit Hilfe der beiden Drucksensoren 6, 7 kann nun die Farbqualität, d. h. die Qualität des Lackes selbst, welche durch die dynamische Viskosität η des Lackes erfaßbar ist, durch eine ständige "Online"-Überwachung der dynamischen Viskosität η gemäß der unten erläuterten Gleichung von Hagen-Poiseuille fortlaufend überprüft werden.
Diese Überwachung macht vorwiegend dann Sinn, wenn die Farbstoff-Fördereinrichtung 1 Farbstoff bzw. Lack för­ dert, was durch einen Sensor 9 überwacht wird, welcher die Stellung der Hauptnadel (nicht dargestellt) des Farbzerstäubers 3 überwacht. Diese Hauptnadel im Farbzerstäuber 3 hat die Aufgabe, den Farbfluß zu re­ gulieren bzw. überhaupt erst freizugeben. Dies bedeu­ tet nun, daß nur bei zurückgezogener Hauptnadel Farbe durch den Farbzerstäuber 3 zerstäubt werden kann, und daß bei nach vorne geschobener Hauptnadel diese den Farbfluß durch den Farbzerstäuber 3 unterbindet. Die Stellung der Hauptnadel zeigt also an, ob die Farb­ stoff-Fördereinrichtung 1 Farbstoff bzw. Lack fördert oder nicht.
Die an der Farbstoff-Fördereinrichtung 1 ermittelten Meßwerte werden nun der Datenverarbeitungseinheit zu­ geführt. Die Datenverarbeitungseinheit ermittelt durch das bei laminaren Strömungen geltende Gesetz von Ha­ gen-Poiseuille die zur Beurteilung der Lackqualität erforderlichen Werte der dynamischen Viskosität η.
Dabei gilt folgender Zusammenhang:
mit:
V durch die Leitungselemente fließendes Volumen
r Radius des durchflossenen Leitungselements
p1 Druck am Leitungseingang
p2 Druck am Leitungsausgang
t Dauer des Durchflusses
l Länge des Rohres
η dynamische Viskosität
Dieses Gesetz gilt für die vorliegende Farbstoff- Fördereinrichtung 1 in erster Näherung für den einge­ schwungenen, statischen Zustand. Die verwendeten Drüc­ ke setzen sich dabei jeweils aus dem statischen und dynamischen Druck additiv zusammen. Da jedoch die bei­ den dynamischen Drücke aufgrund der Kontinuitätsglei­ chung den gleichen Wert aufweisen müssen, sind für die in der oben angegebenen Gleichung verwendete Druckdif­ ferenz nur die statischen, einfacher zu messenden Drücke interessant.
Bei einer einseitig offenen Leitung muß der statische Druckanteil von p2 = 0 sein, da hier der Farbstoff bzw. der Lack gegen den den Farbzerstäuber 3 umgeben­ den Luftdruck zerstäubt wird. D. h. immer wenn die Hauptnadel im Farbzerstäuber 3 zurückgezogen ist, was durch den Sensor 9 erfaßt wird, gilt für den stati­ schen Druckanteil von p2 am Leitungsausgang, also am Farbzerstäuber 3, p2 = 0.
Das durch die Leitungselemente 4 fließende Volumen V je Zeiteinheit t ergibt den Volumenstrom V/t. Dieser Volumenstrom läßt sich anhand der technischen Daten der Dosierpumpe 5 und der Pumpendrehzahl bestimmen, dabei gilt:
I = V/t = (V/U) . DZ
mit:
I Volumenstrom
V/U gefördertes Volumen je Pumpendrehung
DZ Pumpendrehzahl
Geht man nun davon aus, daß, wie dies in der Praxis üblich ist, der Radius des durchflossenen Leitungsele­ ments 4 und die Länge der Leitungselemente 4 sich nicht verändert, dann läßt sich die dynamische Visko­ sität η als Qualitätskriterium für den Lack durch die Datenverarbeitungseinheit fortlaufend anhand einfacher physikalischer Zusammenhänge ermitteln.
Ein Vergleich der ermittelten Ist-Viskosität mit vor­ gegebenen Soll-Viskositäten ermöglicht es hier sehr schnell, einen Fehler zu erkennen und entsprechend zu reagieren.
In Fig. 2 ist der schematische Aufbau der als Dosier­ pumpe 5 eingesetzten Zahnradpumpe 5 dargestellt. Dabei sind eine Lackeintrittsöffnung 10 und eine Lack­ austrittsöffnung 11 sowie zwei sich gegenläufig dre­ hende Zahnräder 12 zu erkennen. Zwei Pfeile 13 deuten dabei die Flußrichtung des Lackes an. Der durch die Lackeintrittsöffnung 10 in die Dosierpumpe 5 eintre­ tende Lack wird von den Zahnrädern 12 bewegt, wobei jeweils ein eingeschlossenes Lackvolumen zwischen je­ weils zwei Zähnen 14 und einer Wandung 15 der Dosier­ pumpe 5 zur Lackaustrittsöffnung 11 gefördert wird. Die Dosierpumpe 5 erzeugt so einen Druckunterschied zwischen der Lackeintrittsöffnung 10 und der Lack­ austrittsöffnung 11. Dieser Druckunterschied wird durch den Drucksensor 6 und den Dosierdrucksensor 7 ermittelt.
Insbesondere der durch den Dosierdrucksensor 7 gemes­ sene Dosierdruck pD weist dabei systembedingte, durch die Dosierpumpe 5 erzeugte Druckschwankungen auf. Der Grund dafür liegt in der allgemein üblichen Ansteue­ rung der Dosierpumpen 5 durch Schrittmotoren, wobei deren Schaltfrequenz in Abhängigkeit von der gewünsch­ ten, vorher einzustellenden Fördermenge vorgegeben wird. Dies soll anhand eines Zahlenbeispiels näher erläutert werden.
Die betrachtete Dosierpumpe 5 mit zwei Zahnrädern mit jeweils 28 Zähnen besitzt ein Fördervolumen von 3 cm3 für jeden Raum zwischen jeweils zwei Zähnen 14. Bei einer gewünschten Farbfördermenge von 52 ml/min muß die Dosierpumpe 5 dann mit einer Drehzahl von ca. 0,3 U/min arbeiten. Daraus ergibt sich dann eine Schalt­ frequenz von ca. 8 Hz für den Schrittmotor. Diese Schaltfrequenz muß sich dann im Frequenz- bzw. Lei­ stungsdichtespektrum, welches sich aus der Fourier- Transformation der gemessenen Dosierdruckwerte pD der Dosierpumpe 5 von ihrem Zeitbereich in ihren Frequenz­ bereich ergibt, wiederfinden.
Fig. 3 zeigt nun das Frequenzspektrum einer solchen Zahnradpumpe 5. Dabei ist neben einem üblichen, sehr tieffrequenten Grundrauschen die theoretisch berechne­ te Intensitätsspitze bei ca. 8 Hz deutlich zu erken­ nen.
Fig. 4 zeigt das Frequenzspektrum der Dosierpumpe 5 bei langsam einsetzenden Zahnradverschleiß. Sehr deut­ lich ist zu erkennen, daß das in Fig. 4 dargestellte Spektrum eine weitaus größere Bandbreite der Frequen­ zen aufweist als dies bei der korrekt funktionierenden Dosierpumpe 5 der Fall war. Die gemessenen Intensitä­ ten und damit die verursachten Druckschwankungen des Dosierdrucks pD steigen deutlich an. Außerdem weist das Frequenzspektrum ein hohes "Grundrauschen" auf, das durch unrundes Laufen der Zahnräder 12, z. B. durch beginnenden Lagerverschleiß und/oder durch abgenutzte Zähne 14 der Zahnräder 12 verursacht wird.
In Fig. 5 ist das Frequenzspektrum einer defekten Do­ sierpumpe 5 dargestellt. Sehr deutlich ist hier zu erkennen, daß praktisch im gesamten Frequenzbereich ein hohes Grundrauschen der Dosierpumpe 5 auftritt, und daß die auftretenden Hauptfrequenzen sich signifi­ kant verschoben haben (von ca. 8 Hz auf ca. 45 Hz) Des weiteren ist zu erkennen, daß der Frequenzbereich, in dem die Intensitäten auftreten, sich stark verbrei­ tert hat. Dies kann seine Ursache in verschieden stark abgenutzten Zähnen 14 der Zahnräder 12 haben, so daß sich zahlreiche verschiedenartige Schwankungen des Dosierdrucks pD ergeben, welche sich nach der Fourier- Transformation in einer Verbreiterung der jeweiligen Frequenzbereiche wiederfinden.
In der Praxis muß ein solches System vor der Erstinbe­ triebnahme mit den Daten einer korrekt arbeitenden Dosierpumpe 5 als Vergleichsfrequenzspektrum gespeist werden. Das System zur Überwachung der Dosierpumpe 5 kann dann den Vergleich zu bereits existierenden, vor­ ab ermittelten Leistungsdichte- bzw. Frequenzspektren ermöglichen. Die eigentliche Diagnose der Dosierpumpe 5 erfolgt dann über eine Datenverarbeitung, welche in einem Eingabeblock den gewünschten Bereich für das Drucksensorsignal ermittelt. Ein Vorverarbeitungsblock führt die Fourier-Transformation durch. Mit Hilfe ei­ ner Normierung der Leistungsdichtespektren wird eine bessere Vergleichsmöglichkeit geschaffen.
Anschließend werden die zur Klassifikation geeigneten Frequenzbereich aufsummiert. Die Intervalle, in denen die für die Unterscheidung notwendige Signifikanz ent­ halten ist, sind dabei jeweils 8-12 Hz, 25-30 Hz, 35-40 Hz und 45-50 Hz. Der eigentliche Vergleich erfolgt dann durch die Datenverarbeitungseinheit, wo­ bei diese auf moderne, selbstlernende Datenverarbei­ tungsmodule zurückgreift.
Für den Block zur Klassifikation wird ein sogenanntes Multi-Layer-Perseptron verwendet. Dessen Netzwerksar­ chitektur setzt sich dabei aus vier Eingangsneuronen für die betrachteten Frequenzbereiche, drei versteck­ ten Neuronen und drei Ausgangsneuronen zusammen. Die Ausgangsneuronen repräsentieren dabei die Klassen "fehlerfreie Pumpe", "Pumpe mit beginnendem Ver­ schleiß" und "defekte Pumpe". Als Transferfunktion ist für die Eingangsschicht eine lineare Funktion und für die restlichen Schichten die Sigmoid-Funktion gewählt. Als Lernstrategie wird die Anpassung von Gewichten nach einer Epoche verwendet. Die Konvergenzschwelle beträgt dabei 5% und die Anzahl der Lernschritte ist auf 1.000 voreingestellt. Die Lernrate und das Momen­ tum sind für alle Schichten auf 0,1 bzw. 0,9 festge­ legt. Die Gewichtsinitialisierung erfolgt zufällig aus dem Intervall [-0,1; 0,1].

Claims (4)

1. System zur Überwachung einer Farbstoff-Förder­ einrichtung (1) einer Lackieranlage, mit den fol­ genden Merkmalen:
  • 1. 1.1 die Überwachung erfolgt immer dann, wenn eine Hauptnadel eines Zerstäubers (3) geöffnet ist;
  • 2. 1.2 eine Farbstoff-Fördereinrichtung (1) und eine Dosierpumpe (5) weisen Sensoren (6, 7, 8) auf, durch die charakteristische Meßwerte der Farbstoff-Fördereinrichtung (1) fortlaufend erfaßt werden;
  • 3. 1.3 die Dosierpumpe (5) weist einen Drehzahlsen­ sor (8) auf und Leitungselemente (4) weisen im Bereich der Dosierpumpe (5) zwei Drucksensoren (6, 7) auf, wobei einer der Drucksensoren (6) in Förderrichtung (A) des Farbstoffes vor der Dosierpumpe (5) und einer der Drucksensoren (7) in Förderrichtung (A) des Farbstoffes nach der Dosierpumpe (5) angeordnet ist;
  • 4. 1.4 die Farbstoff-Fördereinrichtung (1) weist ei­ ne Datenverarbeitungseinheit auf, wobei die erfaßten Meßwerte mittels der Datenverarbei­ tungseinheit in einen für den jeweiligen Sen­ sor (6, 7, 8) charakteristischen, technisch- physikalischen Zusammenhang zueinander ge­ bracht werden;
  • 5. 1.5 im Falle einer Abweichung des ermittelten technisch-physikalischen Zusammenhangs von einem durch ein vorgegebenes Kennfeld den je­ weils herrschenden Randbedingungen angepaßten Soll-Zusammenhang wird ein Fehlerdatensatz erstellt, welcher zumindest den Prozeßzeit­ punkt der aufgetretenen Abweichung und den/die von der Abweichung betroffenen Senso­ ren (6, 7, 8) enthält;
  • 6. 1.6 die Datenverarbeitungseinheit aus den fort­ laufend erfassten Meßwerten der beiden Druck­ sensoren (6, 7) und des Drehzahlsensors (8) näherungsweise die dynamische Viskosität η des geförderten Farbstoffes ermittelt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinheit den ermittelten Wert der dynamischen Viskosität η des geförderten Farb­ stoffes mit einem in einem Kennfeld in Abhängig­ keit des jeweils verwendeten Farbtones abgelegten Wert einer Soll-Viskosität vergleicht, wobei im Falle einer Überschreitung einer fest vorgegebenen Abweichung ein Viskositäts-Fehlersignal aktiviert wird.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe (5) als Zahnradpumpe ausgebildet ist, und daß die Datenverarbeitungseinheit die Meßwerte des in Förderrichtung (A) des Farbstoffes nach der Dosierpumpe (5) angeordneten Drucksensors (7) mittels einer Fourier-Transformation von ihrem Zeitbereich in ihren Frequenzbereich transfor­ miert.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Spektren der in ihren Frequenzbereich transfor­ mierten Meßdaten des Drucksensors (7) mit bereits zuvor in einer Speichereinheit abgelegten Spektren verglichen werden, wobei im Falle einer Über­ schreitung einer vorgegebenen Abweichung ein Warn­ signal aktiviert wird, und wobei im Falle einer Unterschreitung der vorgegebenen Abweichung die neuen Spektren in der Speichereinheit abgelegt werden.
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