WO2004014564A1 - Device for measuring an operating parameter of a coating installation for objects - Google Patents
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Definitions
- the measuring circuit is completely electrically isolated from its surroundings. To do this, it must first be provided with its own internal power source, for example a battery.
- the data obtained by the measuring circuit are carried out via a radiation path, for example a radio path, and fed to the evaluation circuit.
- the entire measuring circuit can, if necessary, lie on the high potential of the high-voltage electrode of the application device without the evaluation of the operating parameter being impaired thereby.
- two electrodes are arranged on the outer circumferential surface of the hose, this can in particular detect leakage currents which result from contamination on the outer surface of the hose. If two electrodes are embedded in the jacket of the hose, changes can be detected that are based on aging processes of the hose material.
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Abstract
Description
Vorrichtung zur Messung eines Betriebsparameters einer Beschichtungsanlage für Gegenstände Device for measuring an operating parameter of a coating system for objects
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung eines Betriebsparameters einer Beschichtungsanlage für Gegenstände, insbesondere eine Lackieranlage, die minde- stens eine eine Hochspannungselektrode enthaltende Applikationseinrichtung aufweist, mitThe invention relates to a device for measuring an operating parameter of a coating system for objects, in particular a painting system, which has at least one application device containing a high-voltage electrode
a) einem Sensor, der den Betriebsparameter erfasst;a) a sensor that detects the operating parameter;
b) einer Meßschaltung, welche den Sensor enthält und ein dem überwachten Betriebsparameter entsprechendes elektrisches Signal erzeugt;b) a measuring circuit which contains the sensor and generates an electrical signal corresponding to the monitored operating parameter;
c) einer AuswertSchaltung, welcher die im elektrischen Signal enthaltene Information zugeführt wird und welche je nach dieser Information eine Funktion der Beschichtungsanlage auslöst.c) an evaluation circuit which is supplied with the information contained in the electrical signal and which, depending on this information, triggers a function of the coating system.
Beschichtungsanlagen für Gegenstände, zu denen insbesondere auch Flüssig- oder Pulverlackieranlagen zählen, weisen wie alle modernen technischen Anlagen Überwachungseinrichtungen auf, mit denen mindestens ein Betriebsparameter der Anlage' überwacht wird. Eine geeignete Elektronik sorgt dafür, daß die Anlage entsprechend den gemessenen Betriebsparametern gesteuert oder ggf. auch abgeschaltet werden kann.Coating systems for objects, which include in particular liquid or Powder coating, have like all modern technical equipment monitoring devices, with which at least one operating parameter of the system 'is monitored. Suitable electronics ensure that the system can be controlled or, if necessary, also switched off in accordance with the measured operating parameters.
Einrichtungen der eingangs genannten Art zeichnen sich dadurch aus, daß bestimmte Komponenten, insbesondere die Hochspannungselektrode der Applikationseinrichtung, auf einem sehr hohen Potential, z. B. auf 60 kV oder darüber, liegen. Bei vom Markt her bekannten derartigen Beschichtungsanlagen werden Betriebsparameter, die mittels eines Sensors an einer zumindestens potentiell hochspan- nungsführenden Komponente abgefragt werden müssen, nicht erfasst .Devices of the type mentioned at the outset are characterized in that certain components, in particular the high-voltage electrode of the application device, at a very high potential, e.g. B. to 60 kV or above. In coating systems of this type known from the market, operating parameters that have to be queried by means of a sensor on an at least potentially high-voltage component are not recorded.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auch Be- triebsparameter gemessen werden können, die mit Hilfe eines Sensors an einer zumindest potentiell mit der Hochspannungselektrode der Applikationseinrichtung elektrisch in Verbindung stehenden Komponente abgefragt werden müssen.The object of the present invention is to create a device of the type mentioned at the outset, with which operating parameters can also be measured, which have to be queried with the aid of a sensor on a component which is at least potentially electrically connected to the high-voltage electrode of the application device.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daßThis object is achieved in that
d) die Meßschaltung durch eine innere, autarke Stromquelle, insbesondere Batterie, gespeist ist;d) the measuring circuit is fed by an internal, self-sufficient current source, in particular a battery;
e) die Meßschaltung von der Auswertschaltung durch eine elektromagnetische Strahlungsstrecke potentialmäßig getrennt ist .e) the measuring circuit is electrically isolated from the evaluation circuit by an electromagnetic radiation path.
Erfindungsgemäß gelingt also die Messung von Betriebs-According to the invention, the measurement of operational
Parametern, die mit Hilfe eines Sensors von hochspannungsführenden Komponenten abgefragt werden müssen, dadurch, daß die Meßschaltung von ihrer Umgebung galvanisch vollständig getrennt wird. Hierzu muß sie zum einem mit einer eigenen, inneren Stromquelle, beispielsweise einer Batterie, versehen werden. Die von der Meßschaltung gewonnenen Daten werden über eine Strahlungsstrecke, beispielsweise eine Funkstrecke, ausgetragen und der Auswertschaltung zugeführt. Bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung kann also die gesamte Meßschaltung ggf. auf dem hohen Potential der Hochspannungselektrode der Applikationseinrichtung liegen, ohne daß dadurch die Auswertung des Betriebsparameters beeinträchtigt würde .Parameters that must be queried with the aid of a sensor of high-voltage components, in that the measuring circuit is completely electrically isolated from its surroundings. To do this, it must first be provided with its own internal power source, for example a battery. The data obtained by the measuring circuit are carried out via a radiation path, for example a radio path, and fed to the evaluation circuit. In the measuring device according to the invention, the entire measuring circuit can, if necessary, lie on the high potential of the high-voltage electrode of the application device without the evaluation of the operating parameter being impaired thereby.
Eine besonders bevorzugte Ausfuhrungsform der erfindungs- gemäßen Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Komponente, an welcher der Sensor angeordnet ist, ein Schlauch ist, über den der Applikationseinrichtung Farbe zuführbar ist, wobei der Sensor mindestens zwei Elektroden umfasst, die an oder in dem Schlauch im Abstand voneinander angeordnet sind.A particularly preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that the component on which the sensor is arranged is a hose via which paint can be supplied to the application device, the sensor comprising at least two electrodes which are attached to or in the Hose are arranged at a distance from each other.
Ein besonders wichtiger Betriebsparameter, der bei dieser Ausfuhrungsform überwacht ist, ist die Funktionssicherheit des Schlauches, insbesondere dessen Isolationsfähigkeit. Dieser Schlauch trennt nämlich die Applikationseinrichtung elektrisch von der Lackversorgung. Reicht die Isolierwirkung des Schlauches nicht aus, kann es zu Spannungs- Überschlägen von der Hochspannungselektrode der Applikationseinrichtung zurück zur Lackversorgung kommen. Der erfindungsgemäße, zwei Elektroden umfassende Sensor misst Kriechströme an dem Schlauch, die ein Maß für dessen elektrische Leitfähigkeit sind. Diese kann sich während des Betriebes der Beschichtungsanlage aufgrund verschiedener Umstände, insbesondere durch Alterungsvorgänge oder Verschmutzung, verändern. Die Erfassung der Kriechströme ermöglicht also dem Benutzer der Beschichtungsanlage, sich ein Bild von der Funktions- Sicherheit des Schlauches zu verschaffen.A particularly important operating parameter that is monitored in this embodiment is the functional reliability of the hose, in particular its insulating ability. This hose namely electrically separates the application device from the paint supply. If the insulating effect of the hose is not sufficient, voltage flashovers can occur from the high-voltage electrode of the application device back to the paint supply. The sensor according to the invention, comprising two electrodes, measures leakage currents on the hose, which are a measure of its electrical conductivity. This can change during operation of the coating system due to various circumstances, in particular due to aging processes or contamination. The detection of the leakage currents thus enables the user of the coating system to get an idea of the functional safety of the hose.
Wenn zwei Elektroden an der Außenmantelfläche des Schlauches angeordnet sind, können hierdurch insbesondere Kriechströme erfasst werden, die sich auf der Außenman- telflache des Schlauches durch Verschmutzungen ergeben. Wenn zwei Elektroden in den Mantel des Schlauches eingebettet sind, lassen sich besonders Veränderungen erfassen, die auf Alterungsvorgängen des Schlauchmaterials beruhen.If two electrodes are arranged on the outer circumferential surface of the hose, this can in particular detect leakage currents which result from contamination on the outer surface of the hose. If two electrodes are embedded in the jacket of the hose, changes can be detected that are based on aging processes of the hose material.
Schließlich ist es auch in vielen Fällen zweckmäßig, zwei Elektroden an der Innenmantelfläche des Schlauches anzuordnen. Hierdurch kann zum einen die Gefährdung beobachtet werden, die sich durch Lackablagerungen an der Innenmantelfläche des Schlauches ergeben und insbesondere dort relevant sind, wo elektrisch leitende Lacke eingesetzt werden. Darüber hinaus lässt sich mit dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung der Zustand von Molchen überwachen, die sich innerhalb des Schlauches zur Beförderung des Lackes bewegen. Nutzt sich nämlich die Oberfläche des Molches ab, so ist dieser nicht mehr in der Lage, die Innenmantelfläche des Schlauches vollständig zu reinigen. Haben die dortigen Ablagerungen eine bestimmte Dicke überschritten, muß der Molch ausgetauscht werden. Der richtige Zeitpunkt hierfür kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung überwacht werden.Finally, it is also expedient in many cases to arrange two electrodes on the inner circumferential surface of the hose. In this way, on the one hand, the danger can be observed which results from paint deposits on the inner surface of the hose and which are particularly relevant where electrically conductive paints are used. In addition, with this configuration of the device according to the invention, the condition of pigs that move within the hose for conveying the paint can be monitored. If the surface of the pig wears out, it will no longer be able to completely clean the inner surface of the hose. If the deposits there have exceeded a certain thickness, the newt must be replaced. The correct time for this can be monitored using the device according to the invention.
Als Sicherheitseinrichtung dient diejenige Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher in der Auswertschaltung ein Maximalwert für den zulässigen zwischen den Elektroden fließenden Strom abgespeichert ist, wobei die Auswert- Schaltung die Hochspannungsversorgung der Applikationseinrichtung abschaltet, wenn der tatsächlich über die Elektroden fließende Strom den Maximalwert überschreitet.The embodiment of the invention is used as a safety device in which a maximum value for the permissible current flowing between the electrodes is stored in the evaluation circuit, the evaluation circuit switching off the high-voltage supply of the application device when the current actually flowing through the electrodes exceeds the maximum value.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch eine Einrichtung zur Messung von Kriechströ- men in einer Lackieranlage. In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Schlauch bezeichnet, in dem mit Hilfe eines nicht dargestellten Molches Lack von einer Versorgungsquelle zu einer mit Innenaufladung arbeitenden Applikationseinrichtung, beispielsweise einem Hochrotationszerstäuber, transportiert wird. Die Versorgungsquelle und die Applikationseinrichtung sind nicht gezeigt. Der Begriff "Innenaufladung" besagt, daß der Lack in der Applikationseinrichtung an einer Hochspannungselektrode vorbeigeführt, dort ionisiert und dann in ionisierter Form auf den zu lackierenden Gegenstand abgegeben wird. Dies bedeutet, daß der Schlauch 1, der hierzu aus einem isolierendem Kunststoff hergestellt ist, für eine Potentialtrennung zwischen der Lackversor- gung und der Applikationseinrichtung sorgen muß. Die isolierenden Eigenschaften des Schlauches 1, die sich im Betrieb durch Alterung, Verschmutzung oder dgl . ändern können, müssen aus Sicherheitsgründen ständig überwacht werden.An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing; the single figure shows schematically a device for measuring leakage currents in a paint shop. In the drawing, the reference numeral 1 designates a hose in which paint is transported with the help of a pig, not shown, from a supply source to an application device working with internal charging, for example a high-speed rotary atomizer. The supply source and the application device are not shown. The term “internal charging” means that the paint in the application device is guided past a high-voltage electrode, ionized there and then released in ionized form onto the object to be painted. This means that the hose 1, which is made of an insulating plastic for this purpose, must ensure potential isolation between the paint supply and the application device. The insulating properties of the hose 1, which are in operation due to aging, contamination or the like. can change, must be constantly monitored for security reasons.
Hierzu dient die in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnete Überwachungseinrichtung. Diese umfasst zwei im Abstand voneinander in den Mantel des Schlauches 1 eingelassene öder auf dem Mantel des Schlauches 1 aufgebrachte Elektroden 3, 4. Diese sind mit einem Meßgerät 5 verbunden, welches als Spannungsquelle eine Batterie enthält . Das Meßgerät 5 legt an die beiden Elektroden 3 , 4 eine bestimmte Spannung und misst den Strom, der durch den zwischen den Elektroden 3, 4 fließenden Abschnitt des Schlauches 1 fließt. Dieser Strom ist ein direktes Maß für die Isolierfähigkeit des Mantels des Schlauches 1 und kann daher als Kontrollparameter für die Funktionsfähigkeit des Schlauches 1 eingesetzt werden. Aufgrund der Verbindung zwischen dem Meßgerät 5 über die Elektroden 3 und 4 mit dem Schlauch 1 sowie dem innerhalb des Schlauches 1 geführten, ggf. mit elektrischen Partikeln versehenen Lack sind die Elektroden 3 und 4, wenn auch hochohmig, mit der Hochspannungselektrode in der Applikationseinrichtung verbunden. Die von dem Meßgerät 5 gewonnenen Daten können daher nicht einfach auf galvanischem Wege aus dem Meßgerät 5 ausgeführt werden. Statt dessen enthält das Meßgerät 5 einen Sender für elektromagne- tische Strahlung, z. B. einen Funksender in einem für gewerbliche Zwecke zugelassenen Frequenzbereich, der die in den gemessenen Stromsignalen enthaltene Information ständig oder periodisch ausstrahlt. Dies ist durch den gewellten Pfeil 6 symbolisiert. Die Strahlung 6 wird von einem entsprechenden Empfänger 7 empfangen, in ein elektrisches Signal umgewandelt und einer AuswertSchaltung 8 zugeführt . In der Auswertschaltung 8 wird die Größe des Signales mit einem dort abgespeicherten zulässigen Maximalwert verglichen. So lange der gemessene Wert unter dem Maximalwert bleibt, kann der Betrieb der Applikationseinrichtung über den Schlauch 1 fortgesetzt werden. Wird^ dieser Maximalwert jedoch überschritten, so schaltet die Auswertelektronik 8 automatisch die Hochspannungsversorgung der Applikationseinrichtung verbunden mit einem Warnsignal ab.For this purpose, the monitoring device shown in the drawing, identified overall by reference number 2, is used. This comprises two electrodes 3, 4 which are spaced apart from one another in the jacket of the hose 1 or are applied to the jacket of the hose 1. These are connected to a measuring device 5 which contains a battery as the voltage source. The measuring device 5 applies a specific voltage to the two electrodes 3, 4 and measures the current flowing through the section of the hose 1 flowing between the electrodes 3, 4. This current is a direct measure of the insulating ability of the jacket of the hose 1 and can therefore be used as a control parameter for the functionality of the hose 1. Due to the connection between the measuring device 5 via the electrodes 3 and 4 with the hose 1 and the paint carried inside the hose 1, optionally provided with electrical particles, the electrodes 3 and 4 are connected, albeit with high resistance, to the high-voltage electrode in the application device , The data obtained from the measuring device 5 can therefore not simply be carried out from the measuring device 5 by galvanic means. Instead, the measuring device 5 contains a transmitter for electromagnetic radiation, eg. B. a radio transmitter in a frequency range approved for commercial purposes, which continuously or periodically emits the information contained in the measured current signals. This is symbolized by the wavy arrow 6. The radiation 6 is received by a corresponding receiver 7, converted into an electrical signal and fed to an evaluation circuit 8. The size of the signal is compared in the evaluation circuit 8 with a permissible maximum value stored there. As long as the measured value remains below the maximum value, the operation of the application device via hose 1 can be continued. If this maximum value is exceeded, however, the evaluation electronics 8 automatically switch off the high voltage supply of the application device in connection with a warning signal.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel befinden sich die Elektroden 3, 4, zwischen denen der Kriechstrom gemessen wird, im Inneren oder auf der Außenfläche des Mantels des Schlauches 1. Es ist auch möglich, die Elektroden 3 und 4 an der Innenmantelfläche des Schlauches 1 anzubringen. Auf diese Weise können Kriechströme gemessen und überwacht werden, die sich durch Ablagerungen des Lackes an der Innenmantelfläche bilden. Auch diese Ablagerungen können die elektrische Sicherheit der Ge- samtanlage in Frage stellen und zu Überschlägen zwischen der Applikationseinrichtung und der Stromversorgung führen. Die Dicke der Ablagerungen an der Innenmantelfläche des Schlauches 1 ist gleichzeitig ein Maß für die Qualität des Molches . Übersteigt daher der zwischen den Elektroden 3 , 4 an der Innenmantelfläche des Schlauches 1 gemessene Strom einen bestimmten Wert, kann dies bedeuten, daß der Molch abgenutzt ist und ausgetauscht werden muß. In the embodiment described above, the electrodes 3, 4, between which the leakage current is measured, are located inside or on the outer surface of the jacket of the hose 1. It is also possible to attach the electrodes 3 and 4 to the inner jacket surface of the hose 1. In this way, leakage currents can be measured and monitored, which are formed by deposits of the paint on the inner surface. These deposits can also affect the electrical safety of the question the entire system and lead to arcing between the application device and the power supply. The thickness of the deposits on the inner surface of the hose 1 is also a measure of the quality of the pig. Therefore, if the current measured between the electrodes 3, 4 on the inner circumferential surface of the hose 1 exceeds a certain value, this can mean that the pig is worn out and has to be replaced.
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