DE102014003912B4 - Painting system for painting vehicle bodies - Google Patents

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Abstract

Lackieranlage zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien (1), mit zumindest einer Beschichtungsstation (3, 7, 11) zum Applizieren zumindest einer Lackschicht auf die Fahrzeugkarosserien (1) und zumindest einer Trocknungsstation (5, 9, 13) zur Trocknung der Lackschicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Lackieranlage eine Analysestation (15) zugeordnet ist, in die zumindest eine der Fahrzeugkarosserien (1) als eine Analysekarosserie (17) zuführbar ist, dass in der Analysestation (15) zur Erfassung von während des Lacktrocknungsschritts (ΔtI, ΔtII, ΔtIII,) erfolgenden, thermisch bedingten Bauteildeformationen eine Echtzeitanalyse durchführbar ist, bei der der Lacktrocknungsschritt insbesondere in Echtzeit nachbildbar ist, dass die Analysestation (15) einen Analyseofen (19), insbesondere einen Standofen oder einen Kammerofen, aufweist, in dem die Analysekarosserie (17) in ortsfester Positionierung analysierbar ist und dass die Lackieranlage ein optisches Messsystem (21) zur Erfassung von, mit der Bauteildeformation korrelierenden Parameter aufweist.Painting system for painting vehicle bodies (1), with at least one coating station (3, 7, 11) for applying at least one paint layer to the vehicle bodies (1) and at least one drying station (5, 9, 13) for drying the paint layer, characterized in that, that the paint shop is assigned an analysis station (15) into which at least one of the vehicle bodies (1) can be fed as an analysis body (17) that in the analysis station (15) for the detection of during the paint drying step (ΔtI, ΔtII, ΔtIII,) A real-time analysis can be carried out for thermally caused component deformations in which the paint drying step can be reproduced, in particular in real time, that the analysis station (15) has an analysis furnace (19), in particular a floor-standing furnace or a chamber furnace, in which the analysis body (17) is stationary Positioning can be analyzed and that the painting system has an optical measuring system (21) for detecting, with d he component deformation has correlating parameters.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lackieranlage zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien nach dem Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien nach dem Patentanspruch 10.The invention relates to a painting system for painting vehicle bodies according to claim 1 and a method for painting vehicle bodies according to claim 10.

Fahrzeugkarosserien können im Mischbau zum Beispiel aus Leichtmetall- und Stahlblechteilen gefertigt werden, um eine Gewichtsreduzierung zu erzielen. Die Bauteile einer solchen Fahrzeugkarosserie werden nicht miteinander verschweißt, sondern zum Beispiel mittels einer Klebschicht großflächig miteinander verklebt. Die Klebschicht bildet in Doppelfunktion sowohl eine Verbindungstechnik als auch eine Isolierung, mit der eine Kontaktkorrosion zwischen Bauteilen unterschiedlicher Materialien verhindert werden kann. Derartige Rohbaukarosserien werden nach ihrer Fertigstellung in herkömmlicher Praxis zum Lackieren in eine Lackieranlage gefördert, in der ein Serienlackprozess durchgeführt wird.Vehicle bodies can be made of light metal and sheet steel parts in mixed construction, for example, in order to achieve a weight reduction. The components of such a vehicle body are not welded to one another, but rather glued to one another over a large area, for example by means of an adhesive layer. The adhesive layer has a dual function as a connection technology as well as insulation, with which contact corrosion between components made of different materials can be prevented. Such bodyshells after their completion in conventional practice are conveyed for painting in a painting plant in which a series painting process is carried out.

Eine solche gattungsgemäße Lackieranlage ist zum Beispiel aus der DE 196 30 289 C2 bekannt. Grob vereinfacht weist die Lackieranlage eine erste Beschichtungsstation auf, in der im Tauchverfahren unter angelegter elektrischer Gleichspannung die im Tauchbad gelösten Lackpartikel vom Karosserieblech angezogen werden und dort unter Bildung einer Grundierung haften bleiben. Im Anschluss daran wird die grundierte Fahrzeugkarosserie in einen nachgeschalteten Durchlaufofen gefördert, in der die Grundierung bei zum Beispiel 180°C eingebrannt wird. Nach dem Einbrennen der Grundierung erfolgen Nachbehandlungsschritte, bei denen zum Beispiel Schweißnähte oder dergleichen abgedichtet werden und/oder ein Unterbodenschutz sowie Dämmmatten an der Fahrzeugkarosserie appliziert werden. Darauffolgend wird die mit der Grundierung versehene Fahrzeugkarosserie zu einer weiteren Beschichtungsstation geführt, in der eine Decklackierung in dem vom Kunden gewünschten Farbton erfolgt. Hierbei können die Lackpartikel durch ein elektrostatisches Feld von unter Hochspannung stehenden Stützköpfen zu der geerdeten Karosserie transportiert werden. Dieser Decklackierung ist ebenfalls ein Durchlaufofen nachgeschaltet, in dem bei hoher Temperatur eine Aushärtung der Decklackierung erfolgt. Anschließend wird in einer weiteren Beschichtungsstation eine Klarlackschicht aufgebracht, die in einem folgenden Trocknungsschritt ebenfalls unter hoher Temperatur ausgehärtet wird.Such a generic painting system is, for example, from DE 196 30 289 C2 known. Roughly simplified, the painting system has a first coating station in which the paint particles dissolved in the immersion bath are attracted to the body panel in the immersion process with an electrical DC voltage applied and adhere there to form a primer. The primed vehicle body is then conveyed into a downstream continuous furnace, in which the primer is baked at, for example, 180 ° C. After the primer has burned in, there are post-treatment steps in which, for example, weld seams or the like are sealed and / or underbody protection and insulating mats are applied to the vehicle body. The vehicle body provided with the primer is then taken to a further coating station, in which a top coat is applied in the color required by the customer. Here, the paint particles can be transported to the grounded body by an electrostatic field from high-voltage support heads. This top coat is also followed by a continuous oven in which the top coat is cured at a high temperature. A clear lacquer layer is then applied in a further coating station, which is also cured at high temperature in a subsequent drying step.

Speziell bei im Mischbau gefertigten Fahrzeugkarosserien können sich in den Lacktrocknungsprozessen thermisch bedingte Bauteildeformationen ergeben, die zu irreversiblen Verzügen von Außenhautbeplankungen führen und zeitsowie kostenintensive Optimierungs-Prozessschleifen verursachen. Dies liegt insbesondere im komplexen thermischen Deformationsverhalten der Fahrzeugkarosserie, das sich aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der Bauteile ergibt.Particularly in the case of vehicle bodies manufactured in mixed construction, thermally induced component deformations can result in the paint drying processes, which lead to irreversible distortion of the outer skin and cause time-consuming and costly optimization process loops. This is particularly due to the complex thermal deformation behavior of the vehicle body, which results from the different thermal expansion coefficients of the components.

Derzeit werden die Fahrzeugkarosserien unmittelbar im Serienlackprozess auf thermisch bedingte Bauteildeformationen untersucht. Hierzu wird eine Analysekarosserie bereitgestellt, bei der vor und nach dem Lacktrocknungslauf mittels Oberflächendigitalisierung messtechnisch Parameter erfasst und Prozessveränderungen anhand der beiden Messungen (das heißt einer Messung vor dem Ofendurchlauf und eine Messung nach erfolgtem Ofendurchlauf) ermittelt werden. Hierzu wird die Analysekarosserie in den Serienprozess eingetaktet, wodurch es zu Verzögerungen in der Serienfertigung kommt. Zudem sind die thermischen Bauteildeformationen der Analysekarosserie nicht in Echtzeit während der Lacktrocknungsprozesses messbar, sondern vielmehr lediglich vor und nach dem Lacktrocknungsprozess. Dementsprechend können irreversible Bauteildeformationen hinsichtlich der phänomenologischen Effekte nicht einer bestimmten Temperierungsphase (das heißt Aufheizen, Temperatur-Halten oder Abkühlen) zugewiesen werden.The vehicle bodies are currently being examined directly in the series paint process for thermally induced component deformations. For this purpose, an analysis body is provided, in which parameters are recorded using surface digitization before and after the paint drying run and process changes are determined based on the two measurements (i.e. a measurement before the oven has passed through and a measurement after the oven has passed through). For this purpose, the analysis body is synchronized into the series process, which leads to delays in series production. In addition, the thermal component deformations of the analysis body cannot be measured in real time during the paint drying process, but rather only before and after the paint drying process. Correspondingly, irreversible component deformations with regard to the phenomenological effects cannot be assigned to a specific temperature control phase (i.e. heating, temperature maintenance or cooling).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lackieranlage sowie ein Lackierverfahren bereitzustellen, bei dem thermisch bedingte Bauteildeformationen von Fahrzeugkarosserien messtechnisch einwandfrei erfassbar sind.The object of the invention is to provide a painting system and a painting method in which thermally induced component deformations of vehicle bodies can be properly detected using measurement technology.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is achieved by the features of claim 1 or 10. Preferred developments of the invention are disclosed in the subclaims.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 weist die Lackieranlage zusätzlich eine vom normalen Serienlackprozess abgekoppelte Analysestation auf. In die Analysestation kann zumindest eine der Fahrzeugkarosserien als eine Analysekarosserie zugeführt werden. In der Analysestation ist unabhängig vom Serienlackprozess eine Erfassung von, während des Trocknungsschrittes erfolgenden, thermisch bedingten Bauteildeformationen in Echtzeitanalyse durchführbar. Bei der Echtzeitanalyse wird der zumindest eine Trocknungsschritt in Echtzeit nachgebildet.According to the characterizing part of claim 1, the paint shop also has an analysis station that is decoupled from the normal series paint process. At least one of the vehicle bodies can be fed into the analysis station as an analysis body. In the analysis station, it is possible to record thermally caused component deformations during the drying step in real-time analysis, regardless of the series paint process. In the real-time analysis, the at least one drying step is simulated in real time.

In gängiger Praxis erfolgt die Lacktrocknung im Serienlackprozess in einem Durchlaufofen, durch den die Fahrzeugkarosserien mit einer Fördergeschwindigkeit kontinuierlich gefördert werden. Eine solche kontinuierliche Förderung durch den Durchlaufofen steht einer messtechnisch einfachen Erfassung von thermisch bedingten Bauteildeformationen entgegen. Erfindungsgemäß weist daher die vom Serienlackprozess abgekoppelte Analysestation keinen Durchlaufofen, sondern vielmehr einen Standofen, insbesondere einen Kammerofen auf. In dem Analyseofen ist die Analysekarosserie messtechnisch einfach in ortsfester Positionierung unter vorgegebenen thermischen Bedingungen analysierbar, die identisch mit denen im Serienlackprozess ist.In common practice, the paint drying takes place in the series paint process in a continuous oven through which the vehicle bodies are continuously conveyed at a conveyor speed. Such a continuous conveyance through the continuous furnace stands in the way of a metrologically simple detection of thermally caused component deformations. According to the invention, therefore, the analysis station decoupled from the series paint process does not have any Continuous furnace, but rather a standing furnace, in particular a chamber furnace. In the analysis oven, the analysis body can be easily analyzed in a fixed position under given thermal conditions, which are identical to those in the series paint process.

Der Analyseofen kann zum Beispiel als ein Eintakt-Ofen oder als ein Zwei-Taktofen ausgeführt sein. Bei einem Eintakt-Ofen erfolgt die Temperierung, das heißt das Aufheizen, das Temperatur-Halten und das Abkühlen in einer einzigen Ofenkammer des Eintakt-Ofens. In diesem Fall sind jedoch beschleunigte Abkühlphasen nicht ohne weiteres nachbildbar. Vor diesem Hintergrund ist die Verwendung eines Zweittakt-Ofens von Vorteil. Dieser weist zwei Ofenkammern auf, die wärmetechnisch mittels einer Schleuse voneinander (zumindest weitgehend) entkoppelt sind. Die beiden Kammern können daher voneinander unabhängig mit Wärme oder Kälte beaufschlagt werden. Zudem kann die Analysekarosserie im Zweitakt-Ofen auf einem Träger angeordnet sein, der je nach nachzubildender Temperierphase zwischen den beiden Kammern hin- und herbewegbar ist. Beispielhaft kann eine erste Kammer als Abkühlkammer wirken, während eine zweite Kammer als Aufheiz-/Haltekammer wirkt.The analysis oven can be designed as a single-cycle oven or as a two-cycle oven, for example. In a single-cycle oven, the temperature control, i.e. the heating, the temperature maintenance and the cooling takes place in a single oven chamber of the single-cycle oven. In this case, however, accelerated cooling phases cannot easily be reproduced. With this in mind, the use of a two-cycle oven is advantageous. This has two furnace chambers which are thermally (at least largely) decoupled from one another by means of a lock. The two chambers can therefore be supplied with heat or cold independently of one another. In addition, the analysis body in the two-stroke furnace can be arranged on a carrier which, depending on the temperature control phase to be simulated, can be moved back and forth between the two chambers. For example, a first chamber can act as a cooling chamber, while a second chamber acts as a heating / holding chamber.

Aufgrund der ortsfesten Positionierung der Analysekarosserie ist der erfindungsgemäße Einsatz eines optischen Messsystems vereinfacht, mit dem in erfindungsgemäßer Weise die mit der Bauteildeformation korrelierenden Parameter technisch einfach erfassbar sind. Beispielhaft können optische Messungen anhand von Messpunkten durchgeführt werden, die gegebenenfalls in Form eines gitterförmigen Rasters vollflächig über die lackierte Fahrzeugkarosserie verteilt sind. In der erfindungsgemäßen Analysestation können die Parameter während des nachgebildeten Trocknungsschrittes durchgängig kontinuierlich erfasst werden.Due to the stationary positioning of the analysis body, the use of an optical measuring system according to the invention is simplified, with which the parameters correlating with the component deformation can be technically simply recorded in a manner according to the invention. For example, optical measurements can be carried out on the basis of measuring points, which are optionally distributed over the entire surface of the painted vehicle body in the form of a grid-like grid. In the analysis station according to the invention, the parameters can be recorded continuously throughout the simulated drying step.

Für eine einfache technische Realisierung des optischen Messsystems können in den Ofenwänden des Standofens in der Analysestation geschlossene Sichtfenster angeordnet sein. In diesem Fall kann das optische Messsystem außerhalb des Standofens angeordnet sein und von außen durch das Sichtfenster hindurch die mit der thermisch bedingten Bauteildeformation korrelierenden Parameter erfassen. Aufgrund der Parameter-Erfassung durch die Sichtfensterscheiben ist eine Echtzeitanalyse speziell von lokal begrenzten Karosseriebereichen ermöglicht. Insbesondere können mehrere Sichtfensterscheiben in der Ofenwandung vorhanden sein, beispielhaft fünf Sichtfensterscheiben, bei deren entsprechender Positionierung sämtliche Messbereiche in der Analysekarosserie erfassbar sind, die im Hinblick auf eine Bauteildeformation von Relevanz sind. Im Hinblick auf einwandfreie Meßergebnisse ist es von Vorteil, wenn verzugsfreie Sichtfensterscheiben verwendet werden, um einen einwandfreien Einsatz der optischen Messtechnik zu gewährleisten.For a simple technical implementation of the optical measuring system, closed viewing windows can be arranged in the oven walls of the standing oven in the analysis station. In this case, the optical measuring system can be arranged outside the standing furnace and can detect the parameters correlating with the thermally caused component deformation from the outside through the viewing window. Due to the parameter acquisition through the viewing windows, a real-time analysis is made possible, especially of locally limited body areas. In particular, there can be several viewing window panes in the furnace wall, for example five viewing window panes, with the appropriate positioning of which all measurement areas in the analysis body that are relevant with regard to component deformation can be detected. With regard to perfect measurement results, it is advantageous if distortion-free viewing windows are used in order to ensure perfect use of the optical measurement technology.

Wie oben erwähnt kann der Standofen im Ein-Kammer-Prinzip ausgeführt sein. In einem solchen Standofen sind sämtliche Temperierungsphasen im Trocknungsschritt durchführbar, das heißt ein Aufheizen bis auf eine Trocknungstemperatur, ein Halten der Trocknungstemperatur und ein Abkühlen bis auf die Umgebungstemperatur.As mentioned above, the floor-standing oven can be designed using the one-chamber principle. In such a standing oven, all temperature control phases can be carried out in the drying step, that is to say heating up to a drying temperature, maintaining the drying temperature and cooling down to the ambient temperature.

Die Echtzeitanalyse erfolgt auf der Grundlage eines Temperatur-Zeit-Profils, in dem die nachgebildeten Trocknungsschritte durch kurze Totzeiten voneinander zeitlich beabstandet sind. In diesen Totzeiten kann die Analysekarosserie im Analyseofen auf eine vorgegebene Temperatur, etwa eine Umgebungstemperatur, abgekühlt sein. Die Totzeiten zwischen den nachgebildeten Trocknungsschritten sind wesentlich kürzer bemessen als die Zeitintervalle zwischen den Trocknungsschritten im tatsächlich durchgeführten Serienlackprozess. Entsprechend kann die Echtzeitanalyse im Vergleich zum eigentlichen Serienlackprozess in kürzerer Zeitdauer durchgeführt werden.The real-time analysis is based on a temperature-time profile in which the simulated drying steps are separated from one another by short dead times. During these dead times, the analysis body in the analysis oven can be cooled to a predetermined temperature, for example an ambient temperature. The dead times between the simulated drying steps are significantly shorter than the time intervals between the drying steps in the series paint process actually carried out. Accordingly, the real-time analysis can be carried out in a shorter period of time compared to the actual series paint process.

Ziel des Analyseofens ist die Abbildung aller im Serienlackprozess verfügbaren Prozesstemperaturen und heterogenen Wärmeverteilungen der Karosserien sowie die Erprobung und Absicherung neuer Trocknungsprozesse. Dies wird in einer besonderen Ausführungsform im Umluftbetrieb erzielt, und zwar durch variable Düsen-Positionierungen und/oder durch variable Düsengeometrien. Für die Abkühlung der im Analyseofen befindlichen Analysekarosserie kann Kaltluft in das Umluft-Düsensystem gepumpt werden. Damit die gewünschten Abkühlraten entsprechend des Serienlackprozesses gewährleistet werden können, sind bevorzugt zusätzliche Ventilatoren vorgesehen, die einen Abtransport der Wärme ermöglichen. Die Ventilatoren sind bevorzugt im Kopfteil des Ofens angebracht. Zudem kann zur Verstärkung des Kühleffekts kalte in ein Bodengitter des Ofens eingeblasen werden, auf dem die Analysekarosserie ablegbar ist.The aim of the analysis oven is to map all process temperatures and heterogeneous heat distributions of the bodywork available in the series paint process, as well as to test and safeguard new drying processes. This is achieved in a special embodiment in recirculation mode, namely by variable nozzle positioning and / or by variable nozzle geometries. To cool the analysis body in the analysis oven, cold air can be pumped into the circulating air nozzle system. In order that the desired cooling rates can be guaranteed in accordance with the series paint process, additional fans are preferably provided, which enable the heat to be removed. The fans are preferably installed in the head part of the furnace. In addition, to intensify the cooling effect, cold ones can be blown into a floor grille of the furnace on which the analysis body can be placed.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous developments and / or developments of the invention explained above and / or reproduced in the subclaims can be used individually or in any combination with one another, except, for example, in cases of clear dependencies or incompatible alternatives.

Die Erfindung und ihre vorteilhaft Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its advantageous designs and developments as well as their advantages are explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen:

  • 1 einen Ablaufplan, in dem grob vereinfacht ein, in einer Lackieranlage durchführbarer Serienlackprozess angedeutet ist;
  • 2 ein, der Lackieranlage zugeordneter Analyseofen;
  • 3 ein Temperatur-Zeit-Diagramm, mit dem der Analyseofen zur Nachbildung der Trocknungsschritte im Serienlackprozess ansteuerbar ist;
  • 4 in einer Ansicht von innen den Analyseofen;
  • 5 in einer Detailansicht eine Umluftdüse mit zugeordneten Austauschdüsen unterschiedlicher Düsengeometrie;
  • 6 und 7 jeweils eine Prinzipdarstellung, die das Luftführungsprinzip für den Betriebsmodus Aufheizen, Temperatur-Halten und Kühlen zeigt, und eine Prinzipdarstellung, die das Luftführungsprinzip für die zusätzliche Abkühlung zeigt; sowie
  • 8 in einer Ansicht entsprechend der 2 einen Zweitakt-Analyseofen.
Show it:
  • 1 a flow chart in which, in a roughly simplified manner, a series paint process that can be carried out in a paint shop is indicated;
  • 2 an analysis oven assigned to the paint shop;
  • 3 a temperature-time diagram with which the analysis oven can be controlled to simulate the drying steps in the series paint process;
  • 4th the analysis furnace in a view from the inside;
  • 5 a detailed view of a circulating air nozzle with associated exchange nozzles of different nozzle geometries;
  • 6th and 7th in each case a schematic diagram showing the air routing principle for the heating, temperature holding and cooling operating modes, and a schematic diagram showing the air routing principle for additional cooling; as
  • 8th in a view corresponding to the 2 a two-stroke analysis furnace.

In der 1 ist ein in einer nicht dargestellten Lackanlage durchführbarer Serienlackprozess grob vereinfacht insoweit dargestellt, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Demzufolge werden Fahrzeugkarosserien in einem kontinuierlichen Prozess in die Lackieranlage gefördert und dort in einer Beschichtungsstation 3 mit einer Grundierung versehen. In der 1 ist beispielhaft eine Fahrzeugkarosserie 1 angedeutet. Die Grundierung erfolgt in gängiger Praxis im Tauchverfahren, bei dem zwischen der Karosserie 1 und dem Tauchbecken eine elektrische Gleichspannung angelegt wird, wodurch die im Tauchbad gelösten Lackpartikel vom Karosserie-Blech angezogen werden und dort gleichmäßig haften bleiben. Zusätzliche erforderliche Vor- oder Nachbehandlungsschritte sind aus Gründen des einfacheren Verständnisses der Erfindung weggelassen.In the 1 a series paint process that can be carried out in a paint system (not shown) is shown in a roughly simplified manner to the extent that it is necessary for understanding the invention. As a result, vehicle bodies are conveyed in a continuous process to the paint shop and there in a coating station 3 provided with a primer. In the 1 is an example of a vehicle body 1 indicated. The priming is done in common practice in the immersion process, in which between the body 1 and an electrical direct voltage is applied to the immersion bath, as a result of which the paint particles dissolved in the immersion bath are attracted to the body sheet and adhere evenly there. Additional required pre- or post-treatment steps are omitted for the sake of easier understanding of the invention.

In einer nachgeschalteten Trocknungsstation 5 durchläuft die Fahrzeugkarosserie 1 mit einer Fördergeschwindigkeit kontinuierlich einen Durchlaufofen, in dem die Grundierung bei Prozesstemperaturen im Bereich von beispielsweise 180°C eingebrannt wird. Anschließend erfolgt im Prozessschritt II eine Decklackierung der Fahrzeugkarosserie 1 in dem vom Kunden gewünschten Farbton. Bei der Decklackierung werden die Lackpartikel durch ein elektrostatisches Feld von unter Hochspannung stehenden Spitzköpfen zu der geerdeten Karosserie 1 transportiert. Im Anschluss daran erfolgt in einer weiteren Trocknungsstation 9 abermals eine Trocknung in einem Durchlaufofen. In einem letzten Prozessschritt III wird dann in der Beschichtungsstation 11 eine Klarlackschicht appliziert und diese in der Trocknungsstation 13 ausgehärtet.In a downstream drying station 5 passes through the vehicle body 1 a continuous furnace at a conveyor speed, in which the primer is baked at process temperatures in the range of, for example, 180 ° C. The vehicle body is then topcoated in process step II 1 in the shade requested by the customer. During the top coat, the paint particles are attached to the grounded body by an electrostatic field from high-voltage pointed heads 1 transported. This is followed by a further drying station 9 again drying in a continuous oven. In a final process step III, the coating station 11 a clear coat is applied and this in the drying station 13th hardened.

Die Trocknungsstationen 5, 9, 13 sind in an sich gängiger Praxis als Durchlauföfen ausgeführt, durch die die Fahrzeugkarosserien 1 mit konstanter Fördergeschwindigkeit kontinuierlich hindurchgeführt werden.The drying stations 5 , 9 , 13th are designed in per se common practice as continuous ovens through which the vehicle bodies 1 be passed through continuously at a constant conveying speed.

Zur Erfassung von thermisch bedingten Bauteildeformationen, die im Serienlackprozess während der Trocknungsschritte in den Karosserien 1 auftreten, weist die Lackieranlage eine Analysestation 15 auf, mit der die Bauteildeformationen in einer Echtzeitanalyse erfassbar sind.For the detection of thermally caused component deformations that occur in the series paint process during the drying steps in the bodies 1 occur, the paint shop has an analysis station 15th with which the component deformation can be recorded in a real-time analysis.

Zur Durchführung der Echtzeitanalyse wird eine der Fahrzeugkarosserien 1 als eine Analysekarosserie 17 (2) aus dem normalen Serienlackprozess ausgekoppelt, das heißt nicht der Beschichtungsstation 3 zugeführt, sondern vielmehr der Analysestation 15. Die Analysestation 15 weist gemäß der 2 einen Analyseofen 19 auf, der nicht als ein Durchlaufofen, sondern vielmehr als ein Standofen ausgeführt ist. Zudem ist ein optisches Messsystem 21 vorgesehen, mit dem die mit den Bauteildeformationen korrelierenden Parameter erfassbar ist. Gemäß der 2 ist das optische Messsystem 21 außerhalb des Analyseofens 19 positioniert und über Sichtfensterscheiben 23 in optischer Verbindung mit der darin ortsfest positionierten Analysekarosserie 17. Hierzu sind insgesamt fünf Sichtfensterscheiben 23 in der Ofenwandung 27 vorgesehen, wobei deren Verteilung sowie deren Größe so ausgelegt sind, dass sämtliche relevante Messbereiche der Analysekarosserie 17 erfassbar sind. Die Sichtfensterscheiben 23 sind verzugsfrei auszulegen, um eine einwandfreie messtechnische Erfassung der Parameter zu gewährleisten.One of the vehicle bodies is used to perform the real-time analysis 1 as an analysis body 17th ( 2 ) decoupled from the normal series paint process, i.e. not the coating station 3 but rather the analysis station 15th . The analysis station 15th points according to the 2 an analysis oven 19th on, which is not designed as a continuous furnace, but rather as a floor-standing furnace. There is also an optical measuring system 21 provided, with which the parameters correlating with the component deformations can be detected. According to the 2 is the optical measuring system 21 outside the analysis oven 19th positioned and over viewing windows 23 in optical connection with the analysis body positioned in a stationary manner 17th . There are a total of five viewing windows for this purpose 23 in the furnace wall 27 provided, their distribution and their size being designed so that all relevant measurement areas of the analysis body 17th are detectable. The viewing windows 23 are to be designed without distortion in order to guarantee the correct measurement of the parameters.

In der Echtzeitanalyse werden die Trocknungsschritte ΔtI, ΔtII und ΔtIII des Serienlackprozesses in Echtzeit im Analyseofen 19 nachgebildet, wie es in dem Temperatur-Zeit-Diagramm der 3 angedeutet ist. Mittels des in der 3 gezeigten Temperatur-Zeit-Diagramms wird der Analyseofen 19 angesteuert. Die Trocknungsschritte ΔtI, ΔtII und ΔtIII sind durch Totzeiten ΔtZ voneinander beabstandet. Die Totzeiten ΔtZ sind beträchtlich kleiner bemessen als die Zeitintervalle zwischen den Trocknungsschritten im Serienlackprozess, in denen die Beschichtungsschritte und/oder zusätzliche Vor- und Nachbehandlungsschritte durchgeführt werden müssen. Es erfolgt daher nicht nur eine durchgängige Erfassung der Bauteildeformationen, sondern auch - aufgrund der kurzen Totzeiten ΔtZ - eine im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich beschleunigtere Erfassung der Bauteildeformationen.In the real-time analysis, the drying steps Δt I , Δt II and Δt III of the series paint process are recorded in real time in the analysis oven 19th modeled as it is in the temperature-time diagram of the 3 is indicated. Using the in the 3 The temperature-time diagram shown is the analysis furnace 19th controlled. The drying steps Δt I , Δt II and Δt III are separated from one another by dead times Δt Z. The dead times Δt Z are considerably smaller than the time intervals between the drying steps in the series paint process, in which the coating steps and / or additional pre- and post-treatment steps have to be carried out. There is therefore not only a continuous recording of the component deformations, but also - due to the short dead times Δt Z - a significantly more accelerated recording of the component deformations compared to the prior art.

Wie oben erwähnt, sind die Parameter, die mit den thermisch bedingten Bauteildeformationen der Analysekarosserie 17 zusammenhängen, ohne weiteres durchgängig sowie kontinuierlich während der gesamten Echtzeitanalyse erfassbar. Auf diese können irreversible Bauteildeformationen der jeweiligen Temperierungsphase (das heißt dem Aufheizen, dem Temperatur-Halten und/oder dem Abkühlen) zugeordnet werden.As mentioned above, the parameters are related to the thermally induced component deformations of the analysis body 17th related, easily comprehensible as well as continuously during the entire real-time analysis. Irreversible component deformations of the respective temperature control phase (that is, the heating up, the temperature maintenance and / or the cooling down) can be assigned to this.

Das Aufheizen und/oder Halten sowie das Abkühlen erfolgt im Analyseofen 19 mittels eines Umluftbetriebssystems 22, das in den 6 und 7 angedeutet ist. Das Umluftbetriebssystem 22 weist Luftdüsen 29 auf, wie sie in der 4 oder 5 gezeigt sind. Die Umluftdüsen 29 können darüber hinaus an flexiblen Schläuchen angeordnet werden. Zudem sind die Umluftdüsen 29 an flexiblen Schläuchen 31 angeschlossen. Die Düsenpositionen sind somit variabel gestaltet. Gleiches gilt auch für die Düsengeometrien. Gemäß der 5 kann die am Schlauch 31 angeschlossene Umluftdüse 29 durch weitere Austauschdüsen 33 ersetzt werden, wodurch alle vorhandenen KTL-Trocknungsöfen sowie die Folgetrocknungsprozesse einwandfrei nachgebildet werden können.The heating and / or holding as well as the cooling takes place in the analysis oven 19th by means of a circulating air operating system 22nd that is in the 6th and 7th is indicated. The air circulation system 22nd has air nozzles 29 on how they are in the 4th or 5 are shown. The air circulation nozzles 29 can also be arranged on flexible hoses. In addition, the air circulation nozzles are 29 on flexible hoses 31 connected. The nozzle positions are thus designed to be variable. The same applies to the nozzle geometries. According to the 5 can the hose 31 connected air circulation nozzle 29 through further exchange nozzles 33 replaced, which means that all existing KTL drying ovens and the subsequent drying processes can be perfectly reproduced.

In der 6 und 7 sind jeweils Ansichten des Analyseofens 19 gezeigt, in denen unterschiedliche Umluft-Betriebsweisen hervorgehoben sind. In der 6 ist das Luftführungsprinzip für den Betriebsmodus Aufheizen, Halten und Kühlen angedeutet. Im Unterschied dazu ist in der 7 das Luftführungsprinzip für die zusätzliche Abkühlung angedeutet. Damit die gewünschten Abkühlraten entsprechend des Serienlackprozesses gewährleistet werden können sind in der 7 zusätzliche Ventilatoren 35 zum Wärme-Abtransport vorgesehen, und zwar deckseitig am Analyseofen 19. Zur weiteren Verstärkung des Kühleffekts weist der Analyseofen 19 gemäß der 7 zusätzlich ein Bodengitter 37 auf, auf dem die Analysekarosserie 17 abstützbar ist. Das Bodengitter 37 kann im Umluftsystem derart integriert sein, dass durch das Bodengitter 37 kalte Luft in den Innenraum des Analyseofens 19 eingeblasen werden kann.In the 6th and 7th are each views of the analysis furnace 19th are shown in which different recirculation modes are highlighted. In the 6th the air flow principle for the heating, holding and cooling operating modes is indicated. In contrast to this, the 7th the air flow principle for the additional cooling indicated. So that the desired cooling rates can be guaranteed in accordance with the series paint process 7th additional fans 35 intended for the removal of heat, namely on the top of the analysis furnace 19th . To further enhance the cooling effect, the analysis furnace 19th according to the 7th additionally a floor grille 37 on which the analysis body 17th is supportable. The floor grille 37 can be integrated in the air circulation system in such a way that through the floor grille 37 cold air into the interior of the analysis furnace 19th can be blown in.

Im obigen Ausführungsbeispiel erfolgt die Temperierung, das heißt das Aufheizen, das Temperatur-Halten und das Abkühlen in der einzigen Ofenkammer des Eintakt-Analyseofens 15. In diesem Fall sind jedoch beschleunigte Abkühlphasen nicht ohne weiteres nachbildbar. Vor diesem Hintergrund ist im Ausführungsbeispiel der 8 ein Zweittakt-Analyseofen 15 bereitgestellt. Dieser weist zwei Ofenkammern 39, 41 auf, die wärmetechnisch mittels einer Schleuse 43 voneinander (zumindest weitgehend) entkoppelt sind. Die beiden Kammern 39, 41 können daher voneinander unabhängig mit Wärme oder Kälte beaufschlagt werden. Zudem ist die Analysekarosserie 17 auf einem nicht dargestellten Träger angeordnet, der je nach nachzubildender Temperierphase zwischen den beiden Kammern 39, 41 hin- und herbewegbar ist. Beispielhaft kann in der 8 die Kammer 39 eine Abkühlkammer sein, während die Kammer 41 eine Aufheiz-/Haltekammer ist.In the above embodiment, the temperature control, that is, the heating, the temperature maintenance and the cooling takes place in the single furnace chamber of the single-cycle analysis furnace 15th . In this case, however, accelerated cooling phases cannot easily be reproduced. Against this background, in the exemplary embodiment 8th a two-stroke analysis furnace 15th provided. This has two furnace chambers 39 , 41 on that thermally by means of a lock 43 are (at least largely) decoupled from each other. The two chambers 39 , 41 can therefore be supplied with heat or cold independently of each other. In addition, there is the analysis body 17th arranged on a carrier, not shown, which, depending on the tempering phase to be simulated, between the two chambers 39 , 41 is reciprocable. An example can be found in the 8th the chamber 39 be a cooling chamber while the chamber 41 is a heating / holding chamber.

Gemäß der 8 wird die Analysekarosserie 17 zum Start einer Aufheizphase (das heißt zum Zeitpunkt t1 in der 3) in einem Zustellschritt zunächst durch die Abkühlkammer 39 hindurch bis in die Aufheiz-/Haltekammer 41 geführt. Dort erfolgt das Aufheizen und das Temperatur-Halten. Für den Fall, dass im nachzubildenden Zeit-Temperatur-Profil ein Temperatur-Zwischenplateau angefahren werden soll, kann die Analysekarosserie 17 gegebenenfalls für eine vorgegebene Zeitdauer von der Aufheiz-Haltekammer 41 in die Abkühlkammer 39 und anschließend wieder in die Aufheiz-/Haltekammer 41 verstellt werden. Zum vollständigen Abkühlen (das heißt zu den Zeitpunkten t2, t4 oder t6 in der 3) wird die Analysekarosserie 17 wieder in die Abkühlkammer 39 verstellt.According to the 8th becomes the analysis body 17th at the start of a heating phase (that is to say at time t 1 in the 3 ) first through the cooling chamber in one feed step 39 through to the heating / holding chamber 41 guided. This is where the heating and temperature maintenance takes place. In the event that an intermediate temperature plateau is to be approached in the time-temperature profile to be simulated, the analysis body can 17th optionally for a predetermined period of time from the heating-holding chamber 41 into the cooling chamber 39 and then back into the heating / holding chamber 41 adjusted. For complete cooling (that is to say at times t 2 , t 4 or t 6 in the 3 ) becomes the analysis body 17th back into the cooling chamber 39 adjusted.

Claims (13)

Lackieranlage zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien (1), mit zumindest einer Beschichtungsstation (3, 7, 11) zum Applizieren zumindest einer Lackschicht auf die Fahrzeugkarosserien (1) und zumindest einer Trocknungsstation (5, 9, 13) zur Trocknung der Lackschicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Lackieranlage eine Analysestation (15) zugeordnet ist, in die zumindest eine der Fahrzeugkarosserien (1) als eine Analysekarosserie (17) zuführbar ist, dass in der Analysestation (15) zur Erfassung von während des Lacktrocknungsschritts (ΔtI, ΔtII, ΔtIII,) erfolgenden, thermisch bedingten Bauteildeformationen eine Echtzeitanalyse durchführbar ist, bei der der Lacktrocknungsschritt insbesondere in Echtzeit nachbildbar ist, dass die Analysestation (15) einen Analyseofen (19), insbesondere einen Standofen oder einen Kammerofen, aufweist, in dem die Analysekarosserie (17) in ortsfester Positionierung analysierbar ist und dass die Lackieranlage ein optisches Messsystem (21) zur Erfassung von, mit der Bauteildeformation korrelierenden Parameter aufweist.Painting system for painting vehicle bodies (1), with at least one coating station (3, 7, 11) for applying at least one paint layer to the vehicle bodies (1) and at least one drying station (5, 9, 13) for drying the paint layer, characterized in that that the paint shop is assigned an analysis station (15) into which at least one of the vehicle bodies (1) can be fed as an analysis body (17) that in the analysis station (15) for the detection of during the paint drying step (Δt I , Δt II , Δt III ,) a real-time analysis can be carried out, in which the paint drying step can be reproduced, in particular in real time, that the analysis station (15) has an analysis furnace (19), in particular a floor-standing furnace or a chamber furnace, in which the analysis body (17 ) can be analyzed in a stationary position and that the paint shop has an optical measuring system (21) for detecting , having parameters correlating with the component deformation. Lackieranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsstation (5, 9, 13) ein Durchlaufofen ist, den die Fahrzeugkarosserien (1) nach erfolgter Lackbeschichtung mit einer Fördergeschwindigkeit kontinuierlich durchlaufen.Paint shop after Claim 1 , characterized in that the drying station (5, 9, 13) is a continuous furnace through which the vehicle bodies (1) pass continuously at a conveying speed after the paint has been coated. Lackieranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Analyseofen ein Zweittakt-Ofen ist, der zwei Ofenkammern (39, 41) aufweist, die wärmetechnisch mittels einer Schleuse (43) voneinander entkoppelt sind, und dass die beiden Kammern (39, 41) voneinander unabhängig mit Wärme oder Kälte beaufschlagbar sind, und dass insbesondere die Analysekarosserie (17) auf einem Träger ablegbar ist, der je nach nachzubildender Temperierphase zwischen den beiden Kammern (39, 41) hin- und herbewegbar ist.Paint shop after Claim 1 or 2 , characterized in that the analysis oven is a two-cycle oven which has two oven chambers (39, 41) which are thermally decoupled from one another by means of a lock (43), and that the two chambers (39, 41) independently of one another with Heat or cold can be applied, and in particular the analysis body (17) can be placed on a carrier which, depending on the temperature control phase to be simulated, can be moved back and forth between the two chambers (39, 41). Lackieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Analyseofen sämtliche Temperierungsphasen im Trocknungsschritt (ΔtI, Δt'', ΔtIII) durchführbar sind, das heißt Aufheizen bis auf eine Trocknungstemperatur (TI, TII, TIII), Halten der Trocknungstemperatur (TI. TII, TIII) und Abkühlen bis auf die Umgebungstemperatur (TU).Painting system according to one of the preceding claims, characterized in that all temperature control phases in the drying step (Δt I , Δt '', Δt III ) can be carried out in the analysis oven, i.e. heating up to a drying temperature (T I , T II , T III ), Maintaining the drying temperature (T I, T II , T III ) and cooling down to the ambient temperature (T U ). Lackieranlage nach einem der der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ofenwänden (27) des Analyseofens (19) zumindest ein geschlossenes Sichtfenster (23) angeordnet ist, und dass insbesondere das optische Messsystem (21) außerhalb des Standofens (19) angeordnet ist und durch das Sichtfenster (23) hindurch die Parameter erfasst.Painting system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one closed viewing window (23) is arranged in the furnace walls (27) of the analysis furnace (19), and that in particular the optical measuring system (21) is arranged outside the standing furnace (19) and the parameters are recorded through the viewing window (23). Lackieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Parameter während der Echtzeitanalyse durchgängig bzw. kontinuierlich während des gesamten Trocknungsschritts (ΔtI, ΔtII, ΔtIII) erfolgt.Painting installation according to one of the preceding claims, characterized in that the parameters are recorded during the real-time analysis consistently or continuously during the entire drying step (Δt I , Δt II , Δt III ). Lackieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Standofen (19) der Analysestation (15) mit einem Umluftbetriebssystem (22) arbeitet.Painting installation according to one of the preceding claims, characterized in that the floor-standing furnace (19) of the analysis station (15) works with a circulating air operating system (22). Lackieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Analyseofen (19) Umluftdüsen (29) aufweist, und dass insbesondere die Umluftdüsen (29) variable Düsenpositionen einnehmen können und/oder die Düsengeometrie der Umluftdüsen änderbar ist.Painting system according to one of the preceding claims, characterized in that the analysis oven (19) has circulating air nozzles (29), and that in particular the circulating air nozzles (29) can assume variable nozzle positions and / or the nozzle geometry of the circulating air nozzles can be changed. Lackieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugkarosserien (1) in Mischbauweise mit unterschiedlichen Materialpaarungen gefertigt sind, etwa einem Leichtmetall und Stahl, oder dass die Fahrzeugkarosserien (1) als Mono-Material-Karosserien gefertigt sind.Painting system according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle bodies (1) are made in mixed construction with different material pairings, for example a light metal and steel, or that the vehicle bodies (1) are made as mono-material bodies. Verfahren zum Lackieren von Fahrzeugkarosserien (1), die in einer Prozessabfolge (I, II, III) in zumindest einem Beschichtungsschritt mit einer Lackschicht beschichtet werden, und in zumindest einem Trocknungsschritt (ΔtII, ΔtIII) die Lackschicht getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Fahrzeugkarosserien (1) als eine Analysekarosserie (1) von der Prozessabfolge (I, II, III) ausgekoppelt und einer Analysestation (15) zugeführt wird, in der zur Erfassung von während des Trocknungsschritts (ΔtI, ΔtII, ΔtIII) erfolgenden, thermisch bedingten Bauteildeformationen eine Echtzeitanalyse durchgeführt wird, bei der der Temperaturverlauf im Trocknungsschritt (ΔtI, ΔtII, ΔtIII) im Wesentlichen in Echtzeit nachgebildet wird, dass bei der Durchführung der Echtzeitanalyse von einem optischen Messsystem Parameter erfasst werden, die mit einer thermisch bedingten Bauteildeformation der Analysekarosserie (17) korrelieren.Method for painting vehicle bodies (1) which are coated with a paint layer in a process sequence (I, II, III) in at least one coating step, and the paint layer is dried in at least one drying step (Δt II , Δt III ), characterized in that, that one of the vehicle bodies (1) is decoupled from the process sequence (I, II, III) as an analysis body (1) and fed to an analysis station (15) in which, during the drying step (Δt I , Δt II , Δt III ) a real-time analysis is carried out in which the temperature profile in the drying step (Δt I , Δt II , Δt III ) is essentially simulated in real time, so that when the real-time analysis is carried out, an optical measuring system records parameters that are recorded with correlate a thermally caused component deformation of the analysis body (17). Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung der Echtzeitanalyse durchgängig sowie kontinuierlich von dem optischen Messsystem (21) die Parameter erfasst werden, die mit einer thermisch bedingten Bauteildeformation der Analysekarosserie (17) korrelieren.Procedure according to Claim 10 , characterized in that when the real-time analysis is carried out, the parameters which correlate with a thermally caused component deformation of the analysis body (17) are recorded continuously and continuously by the optical measuring system (21). Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Lackierverfahren mehrere Beschichtungsschritte mit darauffolgenden Trocknungsschritten (ΔtI, ΔtII, ΔtIII) aufweist, und dass jeder der Trocknungsschritte (ΔtI, ΔtII, ΔtIII) in der Echtzeitanalyse in Echtzeit nachbildbar ist.Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that the painting process has several coating steps with subsequent drying steps (Δt I , Δt II , Δt III ), and that each of the drying steps (Δt I , Δt II , Δt III ) can be reproduced in real-time analysis in real time. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Temperatur-Zeit-Profil der Echtzeitanalyse die nachgebildeten Trocknungsschritte (ΔtI, ΔtII, ΔtIII) durch Totzeiten (ΔtZ) voneinander zeitlich beabstandet sind, in denen die Analysekarosserie im Analyseofen (19) auf eine vorgegebene Temperatur, etwa Umgebungstemperatur, abgekühlt ist, und dass insbesondere die Totzeiten (ΔtZ) zwischen den nachgebildeten Trocknungsschritten (ΔtI, ΔtII, ΔtIII) kleiner sind als die Zeitintervalle zwischen den Trocknungsschritten im tatsächlich durchgeführten Serienlackprozess.Procedure according to Claim 10 , 11 or 12th , characterized in that the simulated drying steps (Δt I , Δt II , Δt III ) in the temperature-time profile of the real-time analysis are separated from one another by dead times (Δt Z ) in which the analysis body in the analysis oven (19) is at a predetermined temperature , approximately ambient temperature, and that in particular the dead times (Δt Z ) between the simulated drying steps (Δt I , Δt II , Δt III ) are smaller than the time intervals between the drying steps in the series paint process actually carried out.
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