DE102008046492B4

DE102008046492B4 - System zur Steuerung der Kabineninnentemperatur in einer Trocknungs- und/oder Lackier-Kabine

Info

Publication number: DE102008046492B4
Application number: DE102008046492A
Authority: DE
Original assignee: Wolf Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: Wolf Anlagen Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: DE102008046492A1

Abstract

System zur Steuerung der Kabineninnentemperatur in einer Trocknungs- und/oder Lackier-Kabine (1) mit einer Gebläse- und Heizvorrichtung (2) zum Einblasen erwärmter Luft in die Kabine zur Erwärmung und/oder Trocknung eines darin befindlichen Objekts (3), wobei ein berührungslos arbeitender Temperatur-Sensor (4) in oder an der Trocknungs- und/oder Lackier-Kabine (1) vorgesehen ist, welcher die Temperatur kontaktlos an der Oberfläche des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts (3) sensiert, und wobei eine Steuer- und Regelungsvorrichtung vorgesehen ist, welche die Signale des Temperatur-Sensors auswertet und die Gebläse und Heizvorrichtung (2) in Abhängigkeit der sensierten Oberflächentemperatur des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts (3) zur Erreichung eines vorbestimmten Oberflächen-Temperatur-Wertes des Objekts steuert,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Temperatur-Sensor (4) einen geringen Öffnungswinkel für die zu empfangende Wärmestrahlung aufweist und entsprechend auf einen kleinen Oberflächenteilbereich des zu trocknenden Objekts (3) ausrichtbar ist, und
dass der Temperatur-Sensor (4) beweglich (5) einstellbar ausgestaltet ist und als Ausrichthilfe...

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung der Kabineninnentemperatur in einer Trocknungs- und/oder Lackier-Kabine mit einer Gebläse- und Heizvorrichtung zum Einblasen erwärmter Luft in die Kabine zur Erwärmung und/oder Trocknung eines darin befindlichen Objekts.
In den derzeitigen Lackier- und Trockenanlagen wird die Kabineneinblastemperatur ermittelt und geregelt. Der Temperaturfühler befindet sich dabei in unmittelbarer Nähe der Filterdecke bzw. im Zuluftkanal für die aufgewärmte Luft selbst. Die gewünschte Objekttemperatur der Teile wird basierend auf Erfahrungen und zeitintensiven Vergleichsmessungen annähernd als Kabineneinblastemperatur vorgegeben. Dabei sind enorme Abweichungen möglich. Unter Umständen kann es dabei durch lokale Überhitzung zu erheblichen Beeinträchtigungen der Qualität der zu trocknenden Teile kommen. Des Weiteren sind aufgrund der hypothetischen Vorgaben unnötige Energieverschwendungen nicht ausgeschlossen.
In der bekannten DE 10045608 A1 wird ein Verfahren vorgeschlagen, dass eine Temperaturmessung einer lackierten Kraftfahrzeugkarosserie in einem Trockner mittels einer eine Temperaturverteilung über die gesamte Oberfläche der Karosserie eines Fahrzeugs aufzeichnenden Aufnahmeeinheit mittels wenigstens einer Wärmebildkamera vorschlägt. Hernach wird die Erstellung eines aufwändig zu berechnenden und zu analysierenden Temperaturprofils vorgeschlagen. Dieses soll dann rechnerisch mit einem beispielhaften zu reproduzierenden abgespeicherten Soll-Oberflächentemperaturprofil verglichen werden. Sich dabei in einem Modell auftuende Abweichungen sollen als Regelgröße einer Ansteuereinheit eines Trockners dienen.
Auch in der aus der DE 10 2005 043 075 A1 bekannten Lehre ist der Einsatz eines global den Wärmewert des Inhalts der Kabine zu messenden Pyrometers oder konkreter einer hochkompliziert auszuwertenden Wärmebildkamera bekannt, wobei hierbei zusätzlich ein maschinenlesbarer Datenträger zum Einsatz kommen soll.
Aus der DE 10326191 B3 ist der Einsatz eines berührungslos arbeitenden Temperatursensors in Kombination mit einer IR-Direktbestrahlung zu trocknender Stellen einer Karosserie bekannt, wobei der Temperatursensor zusammen mit der IR-Strahlungsquelle an einem verschwenkbaren Arm montiert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Trocknungs- und/oder Lackier-Kabine zur Verfügung zu stellen, bei der die Erwärmung und/oder Trocknung eines darin befindlichen Objekts effizienter und auf einfache Weise durch Gebläse erwärmter Luft erfolgt und energieeffizient überwacht und gesteuert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein System zur Steuerung der Kabineninnentemperatur nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein berührungslos arbeitender Temperatur-Sensor in oder an der Trocknungs- und/oder Lackier-Kabine angeordnet ist, welcher die Temperatur kontaktlos an der Oberfläche des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts sensiert, und dass eine Steuer- und Regelungsvorrichtung vorgesehen ist, welche die Signale des Temperatur-Sensors auswertet und die Gebläse und Heizvorrichtung in Abhängigkeit der sensierten Oberflächentemperatur des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts zur Erreichung eines vorbestimmten Oberflächen-Temperatur-Wertes des Objekts steuert. Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass der Temperatur-Sensor einen geringen Öffnungswinkel für die zu empfangende Wärmestrahlung aufweist und entsprechend auf einen kleinen Oberflächenteilbereich des zu trocknenden Objekts ausrichtbar ist. Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass der Temperatur-Sensor beweglich einstellbar ausgestaltet ist und als Ausrichthilfe eine Licht- oder Laserstrahl aussendende Zielvorrichtung dem Temperatur-Sensor zugeordnet ist, die so mit dem Temperatur-Sensor gekoppelt ist, dass der Licht- oder Laserstrahl im wesentlichen mittig in den durch den geringen Öffnungswinkel definierten Sensormessbereich strahlt und somit auf das Zentrum des kleinen Oberflächenteilbereichs zielt.
Ein Vorteil der Temperaturregelung über die unmittelbar am Objekt gemessene Temperatur liegt darin, dass die tatsächliche Objekttemperatur erfasst, angezeigt und geregelt werden kann. Dadurch stellt sich eine höhere Qualität der Lacktrocknung ein. Des Weiteren ist durch die optimale Anpassung der Einblastemperatur an die (von dem Lackhersteller gewünschte) Objekttemperatur und deren Ausregelung eine Energieeinsparung ermöglicht.
Von Vorteil ist der Temperatur-Sensor an einem Haltearm im Innern der Kabine einstellbar auf das Objekt angelenkt.
Für den Temperatur-Sensor und/oder die Ausrichthilfe ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass eine Richtungseinstellvorrichtung diesen zugeordnet ist, welche insbesondere vermittels einer Fernsteuerung motorisch einstellbar ist.
Von Vorteil ist der Temperatur-Sensor durch einen Infrarotsensor oder durch ein Pyrometer ausgebildet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in oder an der Kabine mehrere insbesondere verschiedenen Seiten des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts zugeordnete Temperatur-Sensoren vorgesehen sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen oder deren mögliche Unterkombinationen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Im Einzelnen zeigt die schematische Darstellung in:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur Steuerung der Kabineninnentemperatur,
2 eine Aufsicht auf die Kabine aus 1,
3 eine Seitenansicht einer Variante der Erfindung, bei der dem Temperatur-Sensor eine Zielvorrichtung zugeordnet ist und beide zusammen verschwenkbar ausgestaltet sind, und
4 ein schematisches beispielhaftes Diagramm des Temperaturverlaufs T über der Zeit t einer Trocknungskabine mit einem erfindungsgemäßen System zur Steuerung der Kabineninnentemperatur.
Die in den Figuren gleichen Bezugsziffern bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes System zur Steuerung der Kabineninnentemperatur in einer Trocknungs- und/oder Lackier-Kabine 1 mit einer Gebläse- und Heizvorrichtung 2 zum Einblasen erwärmter Luft in die Kabine zur Erwärmung und/oder Trocknung eines darin befindlichen Objekts 3 gezeigt.
Die Luft wird durch eine Heizvorrichtung 11 erwärmt und mittels Gebläse 10 durch die Zuluftkanäle über die Filterdecke in das Innere der Kabine geblasen.
In der Kabine 1 ist ein berührungslos arbeitender Temperatur-Sensor, im Beispiel durch einen Infrarotsensor ausgebildet, vorgesehen, der die Temperatur kontaktlos an der Oberfläche des zu trocknenden Objekts 3, im Beispiel ein frisch lackiertes Auto, sensiert.
Vermittels einer Steuer- und Regelungsvorrichtung werden die Signale des Temperatur-Sensors 4 ausgewertet und Gebläse 10 und eine Heizvorrichtung 11 in Abhängigkeit der sensierten Oberflächentemperatur zur Erreichung eines vorbestimmten Oberflächen-Temperatur-Wertes des Objekts gesteuert.
Im gezeigten Beispiel ist dabei zur Ausrichtung des Sensors auf das Objekt ein Haltearm 8 im Innern des Kabine 1 einstellbar auf das Objekt 3 angelenkt. So kann ein für den Sensor optimaler Abstand eingestellt werden.
In 2 ist eine Aufsicht auf die Kabine 1 aus 1 gezeigt, die mit großen Toren 9 ausgestattet ist.
In 3 ist eine Variante des erfindungsgemäßen Systems gezeigt, bei der der Temperatur-Sensor 4 verschwenkbar nahe der Kabinendecke angelenkt ist und einen geringen Öffnungswinkel 41 für die zu empfangende Wärmestrahlung von der Objektoberfläche aufweist und entsprechend auf einen kleinen Oberflächenteilbereich des zu trocknenden Objekts 3 ausrichtbar ist.
Der Temperatur-Sensor 4 ist hierzu beweglich (siehe Pfeil 5) einstellbar ausgestaltet und als Ausrichthilfe für den Messbereich ist im Beispiel eine einen Laserstrahl aussendende Zielvorrichtung 6 dem Temperatur-Sensor 4 zugeordnet. Diese ist mechanisch mit dem Temperatur-Sensor gekoppelt, sodass der Laserstrahl im Wesentlichen mittig in den durch den geringen Öffnungswinkel definierten Sensormessbereich 7 strahlt.
Die Einstellung erfolgt dabei über eine Verschwenkvorrichtung 12 welche vermittels einer Fernsteuerung durch das Personal motorisch einstellbar ist.
Der Visierlaser 6 wird durch das Öffnen des Kabinentores 9 (siehe 2), oder nach Betätigung eines Tasters aktiviert und schaltet sich beim Schließen des Tores oder nach einer vorgewählten Zeit von selbst wieder ab. Der Infrarotsensor 4 misst ständig die tatsächliche Objekttemperatur des zu trocknenden Teiles 3 und leitet ein entsprechendes Signal an die Steuerung des Gebläses 10 und der Heizvorrichtung 11 der Kabine weiter. Anhand des Verhältnisses zur gewünschten und tatsächlichen Objekttemperatur wird die Kabineneinblastemperatur gesteuert. Mit zunehmender Objekttemperatur wird beispielsweise die Kabineneinblastemperatur reduziert und der erforderlichen Objekttemperatur angepasst.
Die Einstellung der Sollwerte erfolgt beispielsweise über ein Touch Panel der Anlage. Dabei besteht die Möglichkeit Trockenprogramme für die Trocknung der Lacke aufzurufen. Der Ablauf der Trocknung kann dabei automatisch mit Signalisierung des Endes des Trockenprozess erfolgen. Die Begrenzung der Kabineneinblastemperatur (die mittels Temperaturfühler im Bereich der Deckenfilter gemessen wird) kann auch über das Touch Screen in einer Einzel-, oder Programmparametrierung ermöglicht sein.
Nachdem bisher nahezu „im Blindflug”, also nach Erfahrungswerten getrocknet wurde, kann mit dem erfindungsgemäßen System die tatsächliche Objekttemperatur laufend ermittelt werden und so das Heizprogramm weitaus optimaler geregelt werden.
Ein schematisches beispielhaftes Diagramm des Temperaturverlaufs T über der Zeit t einer Trocknungskabine mit einem erfindungsgemäßen System zur Steuerung der Kabineninnentemperatur zur Verdeutlichung der erreichten Vorteile ist in 4 gezeigt. Die Temperatur 14 der eingeblasenen Luft wird nach Erreichen der gewünschten Objekttemperatur 13 sehr nahe an diese herangeführt. Dies zeigt sich in den immer kleiner werdenden Temperaturdifferenzen 17 und 18 am Anfang A gegen Ende B des stabilen Trocknungsvorgangs hin.
Im Vergleich hierzu zeigt die gestrichelte Linie 15 den Temperaturverlauf einer herkömmlichen Trocknungskabine. Durch das nun mögliche dynamische Herabsenken der Einblastemperatur wird keine unnötige Energie mehr verschwendet. Dies wird durch den Vergleich der bisherigen Heizkurve 15 mit der nun erreichen 14 deutlich. Automatisch regelt das System kurz herauf, wenn ein zweites Objekt zu dem ersten in die Kabine gebracht wird (siehe zwischen B und A' im Diagramm) und der gleiche Temperaturverlauf 16 des Objekts stellt sich ohne Neujustage schnell ein.
Das Trocknungsprogramm läuft vollautomatisch ab. Es muss lediglich die Ausrichtung des Temperatur-Sensors auf die Trocknungsfläche und eine Auswahl, soweit überhaupt erforderlich, der gewünschten Trocknungstemperatur eingestellt werden. Alles andere ist automatisch regelbar.
Sofern eine noch genauere Beobachtung der Objekttemperatur notwendig ist, oder wenn für verschiedene Seiten eines Objekts mehrere Werte erfasst werden sollen können in oder an der Kabine 1 mehrere Temperatur-Sensoren vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

1: Trocknungs- und/oder Lackier-Kabine
2: Gebläse und Heizvorrichtung
3: Objekt
4: Temperatur-Sensor
41: Öffnungswinkel
5: Pfeil
6: Zielvorrichtung
7: Sensormessbereich
8: Haltearm
9: Kabinentor
10: Gebläse
11: Heizvorrichtung
12: Verschwenkvorrichtung
13: Temperatur Objekt eins
14: Temperatur der Einblasluft
15: herkömmlicher Verlauf
16: Temperatur Objekt zwei
A: Anfang
B: Ende

Claims

System zur Steuerung der Kabineninnentemperatur in einer Trocknungs- und/oder Lackier-Kabine (1) mit einer Gebläse- und Heizvorrichtung (2) zum Einblasen erwärmter Luft in die Kabine zur Erwärmung und/oder Trocknung eines darin befindlichen Objekts (3), wobei ein berührungslos arbeitender Temperatur-Sensor (4) in oder an der Trocknungs- und/oder Lackier-Kabine (1) vorgesehen ist, welcher die Temperatur kontaktlos an der Oberfläche des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts (3) sensiert, und wobei eine Steuer- und Regelungsvorrichtung vorgesehen ist, welche die Signale des Temperatur-Sensors auswertet und die Gebläse und Heizvorrichtung (2) in Abhängigkeit der sensierten Oberflächentemperatur des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts (3) zur Erreichung eines vorbestimmten Oberflächen-Temperatur-Wertes des Objekts steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur-Sensor (4) einen geringen Öffnungswinkel für die zu empfangende Wärmestrahlung aufweist und entsprechend auf einen kleinen Oberflächenteilbereich des zu trocknenden Objekts (3) ausrichtbar ist, und dass der Temperatur-Sensor (4) beweglich (5) einstellbar ausgestaltet ist und als Ausrichthilfe eine Licht- oder Laserstrahl aussendende Zielvorrichtung (6) dem Temperatur-Sensor (4) zugeordnet ist, die so mit dem Temperatur-Sensor gekoppelt ist, dass der Licht- oder Laserstrahl im wesentlichen mittig in den durch den geringen Öffnungswinkel definierten Sensormessbereich (7) strahlt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur-Sensor (4) an einem Haltearm (8) im Innern des Kabine (1) einstellbar auf das Objekt (3) angelenkt ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschwenkvorrichtung (12) für den Temperatur-Sensor (4) und/oder die Ausrichthilfe (6) vorgesehen ist welche insbesondere vermittels einer Fernsteuerung motorisch einstellbar ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur-Sensor (4) durch einen Infrarotsensor ausgebildet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur-Sensor (4) durch ein Pyrometer ausgebildet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Kabine (1) mehrere, insbesondere verschiedenen Seiten des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts zugeordnete, Temperatur-Sensoren (4) vorgesehen sind.