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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Elektroabscheideanlagen
(Galvanisieranlagen) zum Aufbringen einer Beschichtung an einer Anordnung
und insbesondere eine Elektroabscheideanlage, die ein Durchzieh-Elektrolytbad
verwendet.
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Es
ist gang und gäbe,
Fahrzeugkarosserien durch Verwenden eines Elektroabscheideprozesses mit
einer Korrosionsschutzbeschichtung zu beschichten. Eine Art von
Anlage, die bei Großserienfertigung
von Fahrzeugen verwendet wird, ist eine Durchzieh-Elektroabscheideanordnung.
Herkömmliche
Durchzieh-Elektroabscheideanordnungen umfassen ein Elektrolytbad,
durch das die Fahrzeugkarosserien gezogen werden, wenn sie den Elektroabscheideprozess
durchlaufen. Bei diesen herkömmlichen
Anordnungen werden typischerweise nur zwei oder drei große Gleichrichter
verwendet, wobei jeder zu einer relativ großen Anzahl an im Behälter angeordneten
Anoden einen sehr hohen elektrischen Strom liefert. Somit handelt
es sich bei ihnen um allgemein nach Kundenbedürfnissen gebauten Gleichrichter/Anoden-Anordnungen,
die eine relativ beschränkte
Steuerbarkeit des Prozesses und nur Spannungssteuerung aufweisen.
Demgemäß sind die
Kosten für
solche Anlagen sowie die Kosten eines Ersatzgleichrichters für diese
Anlagen teurer als erwünscht.
Zudem eignen sie sich nicht zum Anpassen der Anlage, um Ausweitungen
der Fahrzeugfertigung zu bewältigen.
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Eine
andere Art von Elektroabscheideanlage für Fahrzeugkarosserien verwendet
einen Indexbehälter.
In einem Indexbehälter
wird die Fahrzeugkarosserie geradewegs nach unten in den Behälter abgesetzt,
die Elektroabscheidung erfolgt und dann wird das Fahrzeug geradewegs
nach oben aus dem Behälter
gehoben. Eine Art von Indexbehälteranlage verwendet
mehrere Anodenpaare, wobei jedes Anodenpaar durch eine Gleichstromquelle
versorgt wird. Während
die jeweilige Fahrzeugkarosserie in dem Indexbehälter stationär ist, wird
an jedem Anodenpaar ein elektrischer Konstantstrom angelegt, um
den gewünschten
Betrag von Korrosionsschutz, der an den verschiedenen Teilen der
Fahrzeugkarosserie aufzubringen ist, zu bewirken. Während die
kleine Anzahl an Hochleistungsgleichrichtern, die bei Durchziehbehältern verwendet
werden, eliminiert wird, sind Indexbehälter für die Großserienfertigung von Fahrzeugen nicht
praktisch – die
Durchsatzleistung jedes Indexbehälters
ist im Allgemeinen zu gering.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
betrifft eine Durchzieh-Elektroabscheideanlage zum Galvanisieren
einer Fahrzeugkarosserie. Die Anlage kann einen Durchzieh-Elektroabscheidebehälter, der
eine Elektrolytlösung
enthält,
einen Fahrzeugkarosserieträger, der
zum Lagern und Befördern
der Fahrzeugkarosserie durch den Durchzieh-Elektroabscheidebehälter ausgelegt
ist, und eine Positionsüberwachungsvorrichtung,
die zum Überwachen
einer Position der Fahrzeugkarosserie bei Ziehen der Fahrzeugkarosserie
durch den Durchzieh-Elektroabscheidebehälter ausgelegt ist, umfassen.
Die Anlage kann weiterhin umfassen: mehrere Anodenpaare, die in
dem Durchzieh-Elektroabscheidebehälter angeordnet sind, mehrere
Anodenpaar-Stromversorgungen, wobei jede der Anodenpaar-Stromversorgungen
zum Liefern elektrischer Leistung zu mindestens zwei der Anodenpaare ausgelegt
ist, und ein Steuersystem, das mit den mehreren Anodenpaar-Stromversorgungen in
Wirkverbindung steht und dafür
ausgelegt ist, jede der Anodenpaar-Stromversorgungen einzeln zu steuern,
um die den mehreren Anodenpaaren gelieferte elektrische Leistung
beruhend auf einer Position der Fahrzeugkarosserie bei Ziehen der
Fahrzeugkarosserie durch den Durchzieh-Elektroabscheidebehälter anzupassen.
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Eine
Ausführungsform
betrifft ein Verfahren zum Ausführen
eines Durchzieh-Elektroabscheideprozesses an einer Fahrzeugkarosserie,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bewegen der Fahrzeugkarosserie
durch einen Durchzieh-Elektroabscheidebehälter; Überwachen von Fahrzeugkarosseriepositionen
bei Bewegen der Fahrzeugkarosserie durch den Durchzieh-Elektroabscheidebehälter; Ermitteln
einer elektrischen Spannung und eines elektrischen Stroms, die an
jedem Paar von in dem Durchzieh-Elektroabscheidebehälter angeordneten mehreren
Anodenpaaren für
eine aktuelle Position der Fahrzeugkarosserie in dem Durchzieh-Elektroabscheidebehälter anzulegen
sind; Anlegen der ermittelten elektrischen Spannung und des ermittelten elektrischen
Stroms für
jedes der Anodenpaare mittels einer entsprechenden von mehreren
Anodenpaar-Stromversorgungen
an den jeweiligen Anodenpaaren; und Wiederholen dieser Schritte,
bis der Durchzieh-Elektroabscheideprozess abgeschlossen ist.
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Eine
Ausführungsform
betrifft ein Verfahren zum Ausführen
eines Durchzieh-Elektroabscheideprozesses an einer Fahrzeugkarosserie,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bewegen der Fahrzeugkarosserie
durch einen Durchzieh-Elektroabscheidebehälter; Ermitteln einer aktuellen
Position der Fahrzeugkarosserie in dem Durchzieh-Elektroabscheidebehälter; Ermitteln
einer elektrischen Spannung und eines elektrischen Stroms, die an
einem in dem Durchzieh-Elektroabscheidebehälter ange ordneten ersten Anodenpaar
für die
aktuelle Position der Fahrzeugkarosserie in dem Durchzieh-Elektroabscheidebehälter anzulegen
sind; Anlegen der ermittelten elektrischen Spannung und des ermittelten elektrischen
Stroms für
das erste Anodenpaar mittels einer ersten Anodenpaar-Stromversorgung;
Ermitteln einer elektrischen Spannung und eines elektrischen Stroms,
die an einem in dem Durchzieh-Elektroabscheidebehälter angeordneten
zweiten Anodenpaar für
die aktuelle Position der Fahrzeugkarosserie in dem Durchzieh-Elektroabscheidebehälter anzulegen
sind; Anlegen der ermittelten elektrischen Spannung und des ermittelten
elektrischen Stroms für
das zweite Anodenpaar mittels einer zweiten Anodenpaar-Stromversorgung;
Ermitteln einer elektrischen Spannung und eines elektrischen Stroms,
die an einem in dem Durchzieh-Elektroabscheidebehälter angeordneten
n-ten Anodenpaar für
die aktuelle Position der Fahrzeugkarosserie in dem Durchzieh-Elektroabscheidebehälter anzulegen
sind; Anlegen der ermittelten elektrischen Spannung und des ermittelten
elektrischen Stroms für
das n-te Anodenpaar mittels einer n-ten Anodenpaar-Stromversorgung;
und Wiederholen dieser Schritte, bis der Durchzieh-Elektroabscheideprozess
abgeschlossen ist.
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Ein
Vorteil einer Ausführungsform
liegt darin, dass Anpassungen der elektrischen Leistung zu den einzelnen
Anodenpaaren verwirklicht werden, um die erwünschte Beschichtung einer Fahrzeugkarosserie vorzusehen,
während
immer noch eine Verwendung eines Durchzieh-Elektroabscheidehälters in
Großserienfertigung
ermöglicht
wird. Das Versorgen der einzelnen Anodenpaare mit Leistung kann
die Lebensdauer der Anoden verglichen mit herkömmlichen Hochstromgleichrichteranordnungen,
bei denen ein einzelner Gleichrichter eine große Anzahl an Anoden mit Leistung
versorgt, verlängern.
Da ferner die elektrische Leistung zu einzelnen Anodenpaaren gesteuert
wird, kann die sich ergebende modularere Anlage leichter für Fertigungsausweitungen
oder -verkleinerungen durch Hinzu fügen oder Entfernen von Leistungsmodulen
in der Anlage angepasst werden. Zudem beeinflusst bei einer großen Anzahl
von Modulen der Verlust von ein oder zwei Modulen (z. B. aufgrund
von Fehlfunktionen) die Beschichtungsqualität nicht nachteilig – so dass
nicht wie bei einigen Anlagen des Stands der Technik teure Reservemodule
erforderlich sind. Dies ermöglicht
es auch, dass Anpassungen unterschiedliche Materialien berücksichtigen, aus
denen Fahrzeugkarosserien gefertigt sein können.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Teils einer Durchzieh-Galvanisieranlage
mit Fahrzeugkarosserien, die einen Elektroabscheideprozess durchlaufen.
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2 ist
eine schematische Darstellung eines Teils der Durchzieh-Galvanisieranlage.
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3 ist
eine schematische Darstellung eines Elektronik- und Steuersystems
der Durchzieh-Galvanisieranlage.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren der Elektroabscheidung zeigt,
das die Durchzieh-Elektroabscheideanlage von 1–3 verwendet.
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Eingehende Beschreibung
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Unter
Bezug auf 1–3 wird eine
allgemein bei 20 angedeutete Durchzieh-Elektroabscheideanlage
in einer Fahrzeugfertigungsstätte 21 gezeigt.
Diese Anlage 20 umfasst einen Elektroabscheidebehälter 22,
der eine Elektrolytlösung
enthält, durch
die Fahrzeugkarosserien 24 gezogen werden. Ein Förderband 26 trägt die Fahrzeugkarosserien 24, wenn
sie in den Behälter 22 abgesenkt
und durch diesen (wie in 1 ersichtlich von links nach
rechts) gezogen werden. Das Förderband 26 kann
auch die Fahrzeugkarosserien 24 durch eine Anordnung zum Spülen nach
dem Elektroabscheiden 28, die sich über einem Auffangbecken 30 für die Spülflüssigkeit befindet,
bewegen. Man wird erkennen, dass sich gleichzeitig mehrere Fahrzeugkarosserien 24 in
dem Elektrolytbad befinden können,
die den Elektroabscheideprozess durchlaufen. Die Position jeder
Fahrzeugkarosserie 24 in dem Behälter 22 kann durch Stellungssensoren 31 ermittelt
werden, die sich mit den Fahrzeugkarosserien 24 fortbewegen.
Stattdessen können
bei Bedarf andere Mittel zum Verfolgen der Position der Fahrzeugkarosserien 24 bei
Ziehen durch den Behälter 22 verwendet
werden.
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Bei
dem Elektroabscheideprozess dienen die Fahrzeugkarosserien 24 bei
Bewegen durch den Behälter 22 als
die Kathoden, während
sich in dem Behälter 22 feststehende
Anoden befinden, so dass es sich um ein Anodensystem handelt. Die
Anoden sind Teil eines Elektronik- und Steuersystems 32,
das die Elektrizität
zum Bewirken des Elektroabscheideprozesses liefert. Alternativ kann
stattdessen ein Kathodensystem verwendet werden, in welchem Fall die
hierin erläuterten
Anoden Kathoden wären.
Bei Verweis auf Anoden hierin gilt der Begriff somit für Kathoden,
wenn statt eines Anodensystems ein Kathodensystem verwendet wird.
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Ein
erstes Paar von Anoden 34 befindet sich in dem Behälter 22 und
trifft zuerst auf eine Fahrzeugkarosserie 24, wenn diese
sich durch den Behälter 22 fortzubewegen
beginnt. Ein zweites Paar von Anoden 36 befindet sich benachbart
zu der Fahrzeugkarosserie 24 und trifft auf diese nach
dem ersten Paar von Anoden 34. Es kann eine beliebige Anzahl
von ande ren Paaren von Anoden vorhanden sein, die allgemein bei 38 bezeichnet
sind, bis zu einem n-ten Paar von Anoden 40. Das n-te Paar
von Anoden 40 ist das letzte Paar von Anoden, die der Fahrzeugkarosserie 24 ausgesetzt
werden, bevor diese den Behälter 22 verlässt. Der
Behälter 22 kann zum
Beispiel zehn bis dreißig
Paare von Anoden 38 enthalten, wobei die Anzahl an Paaren
veränderlich ist,
um der jeweiligen Anwendung gerecht zu werden (in 1 sind
der Klarheit halber beim Zeigen anderer Teile der Anlage nur zwei
Anodenpaare gezeigt).
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Das
Elektronik- und Steuersystem 32 umfasst auch eine erste
Anodenpaar-Stromversorgung 44, eine zweite Anodenpaar-Stromversorgung 46, eine
Anzahl von anderen Anodenpaar-Stromversorgungen, die allgemein bei 48 bezeichnet
sind, und eine n-te Anodenpaar-Stromversorgung 50. Die
erste Anodenpaar-Stromversorgung 44 liefert die elektrische
Leistung zu dem ersten Paar von Anoden 34, die zweite Anodenpaar-Stromversorgung 46 liefert die
elektrische Leistung zu dem zweiten Paar von Anoden 36 und
die n-te Anodenpaar-Stromversorgung 50 liefert elektrische
Leistung zu dem n-ten Paar von Anoden 40. Somit hat jedes
Anodenpaar seine eigene Stromversorgung, was ein Bausteinprinzip
der Anlage 22 ermöglicht.
Aufgrund des Bausteinprinzips der Anlage kann jede Anodenstromversorgung
die gleiche wie alle anderen Anodenpaar-Stromversorgungen sein.
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Jede
Anodenpaar-Stromversorgung 44, 46, 48, 50 kann
eine Gleichstromquelle 54, einen Ausgleichsfilter samt
Dioden 56 und einen Trenntransformator 58 umfassen.
Bei dieser Anordnung können dann
der elektrische Strom und die elektrische Spannung für jedes
Paar von Anoden 34, 36, 38, 40 einzeln
angepasst werden. D. h. ein bestimmtes Anodenpaar kann bei einem
anderen elektrischen Strom oder einer anderen elektrischen Spannung
arbeiten als die anderen Paare von Anoden in dem Elektronik- und Steuersystem 32.
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Das
Elektronik- und Steuersystem 32 umfasst auch einen Steuerabschnitt 62,
der jede der Anodenpaar-Stromversorgungen 44, 46, 58, 50 steuert. Der
Steuerabschnitt 62 kann ein mit einem Transformator 66 verbundenes
Leistungssteuergerät 64 und ein
anderes Steuergerät 68 umfassen,
das Subsysteme zur Datenaufzeichnung 70 und zur Sicherheitsüberwachung 72 umfassen
kann. Ein Bedienfeld 74 kann mit dem Steuergerät 68 zusammenwirken
und eine Schnittstelle für
Techniker zum Eingeben von gewünschten
Parametern in das System 32 sowie das Empfangen eines Positionshinweises
von den Sensoren 31 vorsehen.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren der Elektroabscheidung veranschaulicht,
das die Durchzieh-Elektroabscheideanlage 20 von 1–3 verwendet.
Während
diese Beschreibung auf eine Fahrzeugkarosserie 24 gerichtet
ist, die sich durch die Durchzieh-Elektroabscheideanlage 20 bewegt,
durchlaufen natürlich
mehrere Fahrzeugkarosserien 24 unterschiedliche Teile des
Prozesses gleichzeitig. Dies ist ein Vorteil beim Verwenden eines
Durchziehbehälters 22 – wobei
die Anzahl der Fahrzeugkarosserien 24, die bearbeitet werden können, pro
Stunde maximiert wird.
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Die
Fahrzeugkarosserie 24 wird von dem Förderband 26 in den
Elektroabscheidebehälter 22, Block 100,
bewegt. Wenn die Fahrzeugkarosserie 24 in den Behälter 22 bewegt
wird, wird die Fahrzeugposition überwacht,
Block 102. Eine elektrische Spannung und ein elektrischer
Strom, die für
jedes Paar von Anoden 34, 36, 38, 40 beruhend
auf der Fahrzeugposition anzulegen sind, werden ermittelt, Block 104.
Jedes Anodenpaar kann beruhend auf der aktuellen Position der Fahrzeugkarosserie
(d. h. welcher Teil der Fahrzeugkarosserie 24 befindet
sich gerade zwischen einem be stimmten Paar von Anoden) eine andere
Spannungs-/Stromermittlung haben, und die Position des jeweiligen
Paars von Anoden befindet sich in dem Elektroabscheideprozess (im
Verhältnis zu
den anderen Anodenpaaren), um die erwünschte Beschichtung der Fahrzeugkarosserie 24 zu
erreichen. Jede Anodenpaar-Stromversorgung 44, 46, 48, 50 wird
angepasst, um jedem Paar von Anoden 34, 36, 38, 40 die
Sollspannung/den Sollstrom zu liefern, Block 106. Bei manchen
Anodenpaaren kann es dann sein, dass wenig oder keine elektrische
Spannung bzw. wenig oder kein elektrischer Strom bereitgestellt
wird, wenn die Fahrzeugkarosserieposition so ist, dass sie sich
nicht aktuell zwischen dem bestimmten Paar von Anoden befindet.
Wenn der Elektroabscheideprozess für diese Fahrzeugkarosserie 24 nicht
abgeschlossen ist, Block 108, dann werden die Schritte
in den Blöcken 102–106 bis
zum Abschluss wiederholt. Nachdem der Elektroabscheideprozess abgeschlossen
ist, kann die Fahrzeugkarosserie 24 dann weiter durch eine
Spülung
hinter der Elektroabscheidung befördert werden, Block 110.
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Da
es sich natürlich
um einen Durchzieh-Elektroabscheidebehälter 22 handelt, kann während des
Lieferns eines elektrischen Stroms/einer elektrischen Spannung zu
dem n-ten Paar von Anoden 40 für den Teil der vorliegenden
Fahrzeugkarosserie 24, der sich dazwischen befindet, das
erste Paar von Anoden 34 eine Strom-/Spannungseinstellung
aufweisen, die angepasst wird, um die erwünschte Elektroabscheidung an
einem Teil der nächsten
durch den Behälter 22 gezogenen
Fahrzeugkarosserie vorzusehen, die sich zwischen dem jeweiligen
Paar befindet. Auf diese Weise kann die Anzahl an behandelten Fahrzeugkarosserien 24 maximiert
werden. Dies ermöglicht
auch eine Anpassung der elektrischen Spannungen/elektrischen Ströme in den
Anodenpaaren, um nach Bedarf Fahrzeugkarosserien unterschiedlicher
Längen
und Formen zu berücksichtigen,
die durch den Behälter 22 gezogen
werden. Zudem können
elektri sche Spannungen/elektrische Ströme einzeln in den Anodenpaaren angepasst
werden, um aus unterschiedlichen Materialien hergestellte Fahrzeugkarosserien 24 zu
berücksichtigen,
die durch den Behälter 22 gezogen
werden.
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Alternativ
können
zwei Paar Anoden durch jede einzelne Stromversorgung versorgt werden, was
immer noch eine selektive Beschichtung der Fahrzeugkarosserie ermöglicht,
wenn sie durch den Behälter
gezogen wird – auch
wenn etwas weniger Feinabstimmen der elektrischen Spannungen/elektrischen
Ströme
für den
Elektroabscheideprozess gegeben ist.
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Während bestimmte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung näher
beschrieben wurden, wird der Fachmann, den diese Erfindung betrifft,
verschiedene alternative Auslegungen und Ausführungsformen zum Umsetzen der
durch die folgenden Ansprüche
festgelegten Erfindung erkennen.