-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage zur Beschichtung eines Gegenstands mir einem Beschichtungsmaterial, wobei die Beschichtungsanlage eine Applikationsvorrichtung zur Aufbringung des Beschichtungsmaterial auf einen Gegenstand, ein molchbares Leitungssystem zur Versorgung der Applikationsvorrichtung mit einem Beschichtungsmaterial sowie zumindest einen Molch aufweist, der in zumindest einem molchbaren Abschnitt des Leitungssystems verschiebbar ist und eine Magnetfeldquelle aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung einer Zustandsgröße wenigstens eines Molchs sowie ein Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstandes mit einer Beschichtungsanlage.
-
Beschreibung des Standes der Technik
-
In molchbaren Leitungssystemen, wie sie bei Beschichtungsanlagen Einsatz finden, ist es sinnvoll, die momentane Position des Molchs innerhalb des Leitungssystems und besonders während eines Molchvorgangs möglichst genau zu kennen. Zu diesem Zweck werden Molche mit einem Permanentmagneten ausgestattet. Dies erlaubt es, das Vorhandensein eines Molchs innerhalb einer Leitung mittels Magnetfeldsensoren wie beispielsweise Hallsensoren zu erkennen und so Informationen über die Position des Molchs innerhalb der Leitung abzuleiten.
-
Nachteilig an dieser Technologie ist, dass die Position eines Molchs nur an solchen Stellen detektiert werden kann, an denen auch tatsächlich ein Magnetfeldsensor angebracht ist. Umgekehrt bedeutet dies, dass es für eine Erhöhung der Genauigkeit der Positionserkennung erforderlich ist, die Anzahl an Messstellen zu erhöhen. Dies stellt einen beträchtlichen Aufwand dar, der in der Regel nicht in vernünftiger Relation zu der zusätzlich gewonnenen Informationsmenge steht. Noch deutlicher wird die Problematik bei dem Wunsch nach einer Erfassung weiterer Zustandsgrößen wie beispielsweise der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung. Um hier genaue und verlässliche Daten zu gewinnen, wäre es erforderlich, eine Vielzahl an Messstellen entlang der molchbaren Leitungsstrecke zu positionieren und abzufragen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Beschichtungsvorrichtung, eine Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung einer Zustandsgröße wenigstens eines Molchs sowie ein Verfahren zur Beschichtung anzugeben, bei denen die genannten Nachteile vermieden werden und bei denen beispielsweise eine Zustandsgröße wie beispielsweise die Position an einer Vielzahl von Stellen auf kostengünstige Weise entlang des Leitungssystems erfassbar ist.
-
Die Aufgabe wird durch eine Beschichtungsanlage mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage zur Beschichtung eines Gegenstands mit einem Beschichtungsmaterial weist eine Applikationsvorrichtung zur Aufbringung des Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand auf. Bei den Gegenständen kann es sich beispielsweise um Fahrzeugkarosserien oder andere Fahrzeugteile wie Stoßfänger oder Räder handeln. Bei der Applikationsvorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Rotationszerstäuber für die Beschichtung von Fahrzeugkarosserien oder Fahrzeugbauteilen handeln.
-
Die Beschichtungsanlage weist weiter ein zumindest teilweise molchbares Leitungssystem zur Versorgung der Applikationsvorrichtung mit einem Beschichtungsmaterial auf. Bei dem Leitungssystem kann es sich beispielsweise um fest installierte Rohre oder Schläuche handeln, mittels derer das Beschichtungsmaterial oder andere Medien wie beispielsweise Spülmaterial der Applikationsvorrichtung zuführbar sind.
-
Die Beschichtungsanlage weist weiter zumindest einen Molch auf, der in zumindest einem molchbaren Abschnitt des Leitungssystems verschiebbar ist und eine Magnetfeldquelle aufweist. In der Regel sind in einem solchen Leitungssystem mehrere Molche einsetzbar, die auch gleichzeitig in einem molchbaren Leitungsabschnitt eingesetzt werden können. Die Magnetfeldquelle des Molches oder der Molche kann durch einen in den Molchkörper eingesetzten Permanentmagneten realisiert sein.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil des molchbaren Abschnitts einen Wellenleiter aufweist, bei dem mithilfe des Magnetfelds der Magnetfeldquelle mittels Magnetostriktion ein detektierbares Signal erzeugbar ist. Das in dem Wellenleiter erzeugbare Signal ist dort durch Magnetostriktion erzeugbar, wo das Magnetfeld des Molchs den Wellenleiter durchdringt. Das erzeugte Signal läuft nach seiner Erzeugung durch den Wellenleiter mit einer weitgehend festen Geschwindigkeit in Form einer mechanischen Dichtewelle und kann anhand seiner Laufzeit für die Ermittlung der Position des Molchs herangezogen werden. Somit ist es möglich, unabhängig von der Anzahl an Detektoren entlang eines molchbaren Leitungsabschnitts im Wesentlichen an jeder Stelle des Wellenleiters, also stufenlos, die Position des oder der in dem Leitungsabschnitts befindlichen Molche zu detektieren. Dabei ist die Verlegung des Wellenleiters entlang des Leitungsabschnitts eine konstruktive Maßnahme mit vergleichsweise geringem Aufwand, die am Leitungssystem durchzuführen ist, bietet aber im Gegenzug eine Erfassung von Zustandsgrößen wie Position, Geschwindigkeit oder Beschleunigung entlang des Wellenleiters an nahezu beliebiger Stelle innerhalb des Leitungsabschnitts. Diese Technologie ermöglicht neben der Erfassung der Position als Zustandsgröße wie oben erwähnt auf einfache Weise auch die Erfassung der Geschwindigkeit, der Beschleunigung, etc. und ermöglicht dadurch Rückschlüsse auf mechanische Zustände beispielsweise durch Abgleich mit vorhandenen Daten oder/und eine dynamische Prozessteuerung. Des Weiteren kann auf diese Weise beispielsweise eine exakte Bestimmung der zwischen zwei Molchen befindlichen Materialmenge erfolgen.
-
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Beschichtungsanlage eine Detektionseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen Impuls durch den Wellenleiter zur Erzeugung des Signals zu senden oder/und das Signal zu detektieren. Bei dem Impuls kann es sich um einen Stromimpuls handeln, der durch den Wellenleiter schickbar ist. Der Stromimpuls erzeugt ein bezüglich des Wellenleiters zirkular orientiertes Magnetfeld, das im Zusammenwirken mit dem Magnetfeld des Molches zu einer Magnetostriktion in dem Wellenleiter im Bereich des Molches führt. Die Magnetostriktion erzeugt eine mechanische Dichtewelle in dem Wellenleiter. Diese Dichtewelle kann als Signal durch die Detektionseinrichtung erfasst und in ein entsprechendes elektronisch weiterzuverarbeitendes Signal umgewandelt werden.
-
Bei einer konkreten Ausführungsform der Beschichtungsanlage kann vorgesehen sein, dass der Molch mittels eines kompressiblen Mediums verschiebbar ist. Bei dem kompressiblen Medium kann es sich um ein Gas, bevorzugt Luft, handeln. Dieses Medium verursacht keinerlei Verschmutzungen innerhalb des Leitungssystems und ist auf einfache Weise erzeug- und verwendbar und reagiert auch in der Regel nicht mit anderen Medien innerhalb des Leitungssystems. Gleichzeitig besitzt das Medium Luft als Schiebemedium bei herkömmlichen Beschichtungsanlagen den Nachteil, dass durch die Menge an Schiebemedium nicht eine exakte Positionsermittlung des verschoben werdenden Molchs erfolgen kann, da es eben kompressibel ist und der Schiebewiderstand eines Molchs sich bei unterschiedlichen Randbedingungen oder alleine durch Alterung/Abnutzung ändern kann. Aufgrund der Tatsache, dass mit der vorliegenden Erfindung die Position des Molchs innerhalb des molchbaren Abschnitts prinzipiell an jeder Stelle des Abschnitts ermittelbar ist, kann auch ein kompressibles Schiebemedium wie Luft eingesetzt werden. Es sind aber auch inkompressible Schiebemedien wie beispielweise Flüssigkeiten einsetzbar.
-
Bei einer Ausführungsform erlaubt das detektierbare Signal eine Bestimmung einer Zustandsgröße des Molchs, insbesondere der Position. Aus der Position des Molchs können auch weitere Zustandsgrößen wie beispielsweise die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung abgeleitet werden. Auch können beispielsweise über das Geschwindigkeits- oder/und Beschleunigungsverhalten des Molchs Rückschlüsse über den Alterungszustand/Abnutzungszustand des Molchs gezogen werden.
-
Bei einer Ausführungsform kann ein Molch auch mit zwei oder mehr Permanentmagneten ausgestattet sein. Dies ermöglicht je nach Anbringung der Permanentmagneten an dem Molch eine Unterscheidung verschiedener Molche innerhalb einer Leitung anhand der unterschiedlichen Signale. Beispielsweise könnten an einem Molch zwei Magnete eng benachbart und an einem anderen Molch je ein Magnet an einem Ende des Molches (in Längsrichtung gesehen) angebracht sein. Alternativ oder zusätzlich könnten je Molch ein/zwei/drei/etc. Magnete zur Unterscheidung vorgesehen sein.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform liegen die Pole des Magnetfelds des Molchs auf der Längsachse des Molchs, welche der Bewegungsrichtung des Molchs entspricht. Alternativ oder zusätzlich sind die Pole des Magnetfeldes des Molchs senkrecht zu der Längsachse des Molchs angeordnet. Alternativ oder zusätzlich sind bei einer Weiterbildung mehrere Permanentmagnete in dem Molch so angeordnet, dass die jeweilige Längsachse der Magnetpole senkrecht zur Längsachse steht und die Längsachsen der Magnetpole zueinander einen Winkelversatz aufweisen. Es kann also zur Verbesserung der Erzeugung des magnetostriktiven Effekts vorgesehen sein, die Längsachsen der Magnetpole angepasst an den Wellenleiter in dem jeweiligen Molch anzuordnen. Die genannten Möglichkeiten zur Anordnung der Magnetfeldpole (entlang der Längsachse des Molchs, senkrecht zu der Längsachse des Molchs, senkrecht zur Längsachse des Molchs und zueinander winkelversetzt) können alleine für sich oder in beliebiger Kombination sinnvoll sein.
-
Bei einer Weiterbildung der Beschichtungsanlage ist vorgesehen, dass der molchbare Abschnitt als Schlauch oder Rohr ausgebildet ist und der Wellenleiter in dem äußeren Mantelbereich des Schlauchs oder Rohrs angeordnet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Wellenleiter in die Schlauchwandung oder die Rohrwandung integriert ist. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Wellenleiter in dem Schlauch oder in das Rohr bereits bei der Herstellung oder der Installation integrierbar ist. In diesem Fall bilden der Wellenleiter und der Schlauch oder das Rohr eine Einheit und der Wellenleiter stellt kein eigentlich zusätzliches Bauteil dar.
-
Alternativ oder zusätzlich kann ein Wellenleiter an der Außenseite des Schlauchs oder des Rohres befestigbar sein. Dies ist insbesondere bei nachträglich anzubringenden Wellenleitern - beispielsweise bei bereits bestehenden Leitungssystemen - von Vorteil, da in einem solchen Fall der Wellenleiter nachträglich befestigbar ist.
-
Beispielsweise kann der Wellenleiter mittels eines oder mehrerer um die Außenseite des Schlauchs oder des Rohrs zumindest teilweise herumreichender Befestigungselemente befestigbar sein. Bei den Befestigungselementen kann es sich beispielsweise um Klammern, Clipse, Kabelbinder oder ähnliches handeln. Alternativ oder zusätzlich können die Befestigungselemente auch in Form einer Folie ausgebildet sein, die beispielsweise selbstklebend ausgebildet sein kann oder/und vollständig um das Rohr oder den Schlauch herumreicht und mittels einer lösbaren Verbindung wie etwa einem Druckverschluss, einem Reißverschluss, einem Klettverschluss, einer Manschette oder ähnlichem verschließbar sein kann.
-
Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass neben dem Wellenleiter ein zweiter Leiter vorhanden ist. Bei dem zweiten Leiter kann es sich um einen einfachen Leiter für die Rückleitung zur Erzeugung des Stromimpulses, um eine Stromversorgung oder um einen Leiter für elektrische oder optische Informationen handeln. Bei dem zweiten Leiter kann es sich also beispielsweise einen herkömmlichen metallischen Leiter oder um ein Glasfaserkabel handeln. Der zweite Leiter kann alternativ als Ergänzung oder als redundanter Wellenleiter zu dem ersten Wellenleiter ausgebildet sein und ebenfalls zur Detektion einer Zustandsgröße eines Molchs mittels Magnetostriktion dienen. Es können auch drei oder mehr Wellenleiter zur Detektion vorgesehen sein.
-
Bei einer Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich ein durchgehend molchbarer Abschnitt von der Farbversorgung zu der Applikationsvorrichtung erstreckt.
-
Bei herkömmlichen Beschichtungsanlagen wird das Beschichtungsmaterial nach der Entnahme aus einem Farbversorgungsbehälter in Ringleitungen zu einer Farbwechselvorrichtung gefördert und von dort in einem kontinuierlichen Strom wieder zurück in den Farbversorgungsbehälter gefördert. Die Farbwechselvorrichtung befindet sich in der Nähe der Applikationsvorrichtung. Von der Farbwechselvorrichtung kann das Beschichtungsmaterial mittels Molchtechnologie an die Applikationsvorrichtung gefördert werden. Mittels der Ringleitungen wird das Beschichtungsmaterial somit relativ nahe an die Applikationsvorrichtung herangeführt. Allerdings befindet sich dadurch eine beträchtliche Menge an Beschichtungsmaterial in den Ringleitungen, das nicht direkt für die Applikation verwendbar ist. Gleichzeitig muss für das Zirkulieren des Beschichtungsmaterials in den Ringleitungen ein hoher Energieaufwand betrieben werden.
-
Unter dem Begriff „Farbversorgung“ soll vorliegend der Teil der Beschichtungsanlage verstanden werden, in dem das Beschichtungsmaterial in größerer Menge bevorratet bzw. für die Beschichtung erstmalig bereitgestellt wird. Zwischenspeicher für das Beschichtungsmaterial wie beispielsweise Charger in unmittelbarer Näher der Applikation sollen nicht unter den Begriff Farbversorgung fallen. Unter dem Begriff „Applikationsvorrichtung“ soll vorliegend der Bereich der Beschichtungsanlage verstanden werden, der unmittelbar mit der Applikation des Beschichtungsmaterials befasst ist. So gehören beispielsweise eine Zerstäuberglocke, ein Rotationszerstäuber oder ein Charger zu einer Applikationsvorrichtung.
-
Mit der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage, bei der eine Erfassung einer Zustandsgröße des Molchs mittels eines Wellenleiters erfolgt, kann die Position eines oder mehrerer Molche so genau über die gesamte Länge des molchbaren Abschnitts erfolgen, dass ein durchgehendes Molchen von der Farbversorgung bis zu der Applikationsvorrichtung realisiert werden kann. Dies erspart die aufwändigen und kostenintensiven Ringleitungen und damit auch das darin enthaltene Beschichtungsmaterial.
-
Die Beschichtungsanlage kann gemäß einer weiteren Ausführungsform ohne eine zusätzliche Druckregeleinheit wie etwa ein Charger oder eine Pumpe ausgeführt sein. In diesem Falle wird der für die Applikation notwendige Applikationsdruck durch den Druck des zumindest einen Molchs aufgebracht. Alternativ oder zusätzlich kann die Beschichtungsanlage eine Druckregeleinheit wie beispielsweise einen Charger oder eine Pumpe zur Erzeugung eines Applikationsdrucks aufweisen. Die für die Applikation erforderliche Beschichtungsmaterialmenge kann mittels des Molchs beispielsweise in den Charger verschoben werden. Alternativ kann bei einer Ausführungsform der Beschichtungsanlage eine Druckregeleinheit, die beispielsweise als Druckerhöhungseinheit wie beispielsweise eine Pumpe ausgeführt werden kann, zur Erzeugung eines Applikationsdrucks vorgesehen sein, mittels der das Beschichtungsmaterial direkt ohne Zwischenspeicherung applizierbar ist. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass ein weiteres Bauteil zur Zwischenspeicherung - der Charger - eingespart werden kann und die benötigte Beschichtungsmaterialmenge direkt über die Molchvorrichtung während des Beschichtungsvorgangs angeliefert wird.
-
Die Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 12 gelöst.
-
Die Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung einer Zustandsgröße wenigstens eines Molchs, der in einem Versorgungsweg verschiebbar ist und eine Magnetfeldquelle umfasst, weist wenigstens einen Wellenleiter auf, der entlang des Versorgungswegs verläuft und der von dem von der Magnetfeldquelle erzeugten Magnetfeld durchdringbar ist, eine Detektionseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein Auslesesignal durch den Wellenleiter zu senden und ein in dem Wellenleiter durch das Magnetfeld und das Auslesesignal erzeugtes Positionssignal zu detektieren.
-
Ein besonderer Vorteil bei der Erfassung einer Zustandsgröße eines Molchs mit dem beschriebenen Magnetostriktions-Effekt liegt darin, dass eine Ansteuerung des oder der Molche hinsichtlich der Geschwindigkeit erfolgen kann. So kann die Geschwindigkeit eines Molchs für bestimmte Zwecke kontrolliert und optimiert werden. Es kann beispielsweise der für eine Bewegung des Molchs erforderliche Mediendruck vor der Einfahrt des Molchs in einen Bahnhof verringert und so die Geschwindigkeit des Molchs reduziert werden. Dies verringert den Verschleiß des Molchs deutlich. Umgekehrt kann der Molch auf der übrigen Strecke mit einer höheren Geschwindigkeit als momentan üblich gefördert werden und so der Durchsatz deutlich gesteigert werden, da momentan die Reisegeschwindigkeit des Molchs dadurch begrenzt ist, dass bei einer Einfahrt des Molchs in einen Molchbahnhof bei einer abrupten Abbremsung des Molchs durch den für die Abbremsung notwendigen Aufprall keine Schäden entstehen. Des Weiteren ist es möglich, über das Beschleunigungsverhalten des Molchs und des von den/dem Molchen geförderten Materials Rückschlüsse auf Verschleiß etc. zu ziehen.
-
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 13 gelöst.
-
Figurenliste
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung einer Zustandsgrüße eines Molchs;
- 2 eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung der 1;
- 3 eine weitere alternative Ausführungsform der Vorrichtungen der 1 oder 2;
- 4-6 verschiedene alternative Ausführungsformen zur Befestigung eines Wellenleiters an einem molchbaren Leitungsabschnitt;
- 7-9 alternative Ausführungsformen zur Anordnung mehrerer Wellenleiter an dem molchbaren Leitungsabschnitt;
- 10 eine Beschichtungsanlage gemäß dem Stand der Technik;
- 11 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage; und
- 12 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage.
-
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
1 veranschaulicht in einer ersten Ausführungsform eine Vorrichtung 10 zur berührungslosen Bestimmung einer Zustandsgröße wenigstens eines Molchs 12, der in einem Versorgungsweg 14 verschiebbar ist und eine Magnetquelle 16 umfasst. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist neben einem ersten Molch 12 ein zweiter Molch 18 ebenfalls mit einer Magnetfeldquelle 19 gezeigt. Zwischen dem ersten Molch 12 und zweiten Molch 18 wird eine Mediensäule 20 in dem Versorgungsweg 14 gefördert. Bei der Mediensäule kann es sich beispielsweise um Beschichtungsmaterial oder um Spül-/Reinigungsmaterial handeln. Der Versorgungsweg 14 ist in der 1 als einfaches gerades Rohrstück bzw. Schlauchstück 15 veranschaulicht, das beispielsweise einen Farbwechsler 22 mit einer Applikationsvorrichtung 24 verbindet. Die einfache gerade Strecke ist selbst verständlich nur beispielhaft und nicht maßstäblich gezeigt. Bei realen Anwendungen kann der Versorgungsweg 14 deutlich länger sein und auch Krümmungen umfassen.
-
Der Farbwechsler 22 ist vorliegend beispielhaft an fünf Ringleitungen 26 angeschlossen dargestellt. Ein Teil des Farbwechslers 22 kann als Molchbahnhof ausgebildet sein. Die Ringleitungen 26 können beispielsweise verschiedene Beschichtungsmedien oder auch Spülmaterial führen.
-
Die Applikationsvorrichtung 24 weist einen Molchbahnhof 28 auf, mithilfe dessen einzelne Molche 12, 18 in den Versorgungsweg 14 eingesetzt oder herausgenommen werden können. Mit dem Molchbahnhof 28 und damit auch mit dem Versorgungsweg 14 verbunden ist ein Charger 30. In dem Charger 30 wird das über den Versorgungsweg 14 herangeführte Medium 20 zwischengespeichert und mit dem für eine Applikation notwendigen Druck beaufschlagt. Die Applikation erfolgt bei der Applikationsvorrichtung 24 der 1 beispielhaft mittels eines Rotationszerstäubers 32, der nur symbolhaft dargestellt und als mit dem Charger 30 mittels einer Versorgungsleitung 34 verbunden veranschaulicht ist.
-
Die Vorrichtung 10 zur berührungslosen Bestimmung einer Zustandsgröße eines Molchs 12, 18 weist einen Wellenleiter 40 auf, der im Wesentlichen parallel zu dem vorliegend als vollständig molchbar ausgebildeten Versorgungsweg 14 verläuft. Der Wellenleiter 40 weist ein Material auf, das unter Einfluss eines Magnetfeldes den Magnetostriktions-Effekt zeigt, d.h., das Material zeigt eine Deformation infolge eines vorhandenen magnetischen Feldes. Die Deformation kann sich als elastische Längenänderung bei konstantem Volumen (Joule-Magnetostriktion) oder auch als Änderung des Volumens zeigen.
-
Der Wellenleiter 40 kann beispielsweise ferromagnetisch als Rohr aus einer Nickel-EisenLegierung mit einem innenliegenden Kupferleiter ausgebildet sein. Alternativ kann der Wellenleiter auch einen Nickeldraht aufweisen. Beispielhafte Durchmesser sind 0,7 mm Außendurchmesser und 0,5 mm Innendurchmesser für das Rohr bzw. 0,8 mm Außendurchmesser für den Draht.
-
Der Wellenleiter 40 erstreckt sich entlang des gesamten zu erfassenden Versorgungswegs 14 und kann bei einer entsprechenden Bewegung eines der Molche 12, 18 von dem jeweiligen Magnetfeld, das durch den jeweiligen in dem Molch 12 enthaltenen Permanentmagnet 16 erzeugt wird, zumindest lokal durchdrungen werden. An einem Ende ist der Wellenleiter 40 mit einer Detektionseinrichtung 42 verbunden.
-
Die Detektionseinrichtung 42 ist dazu ausgelegt, ein Auslesesignal durch den Wellenleiter 40 zu senden. Das Auslesesignal kann beispielsweise ein kurzer Stromimpuls durch den Wellenleiter 40 sein. Für die Erzeugung eines kurzen Stromimpulses in dem Wellenleiter 40 ist ein geschlossener elektrischer Stromkreis vorgesehen. Zu diesem Zweck kann der Wellenleiter 40 als ausschließlicher elektrischer Leiter zur Detektionseinrichtung 42 zurückgeführt sein. Alternativ kann der Wellenleiter 40 elektrisch mit einer Masse verbunden sein, um so einen elektrischen Schluss zu ermöglichen. Die hierfür notwendigen elektrischen Leitungen sind in den Figuren nicht dargestellt.
-
Der in dem Wellenleiter 40 erzeugte Stromimpuls erzeugt ein zirkulares Magnetfeld, das mit dem Stromimpuls durch den Wellenleiter 40 mitläuft. Trifft dieses zirkulare Magnetfeld auf das Magnetfeld, das durch den Permanentmagnet 16 des Molchs 12 besteht, wird eine sich nach beiden Seiten des Wellenleiters 40 ausbreitende mechanische Dichtewelle in dem Wellenleiter 40 erzeugt. Diese Dichtewelle kann von der Detektionseinrichtung 42 - durch den umgekehrten Magnetostriktions-Effekt - in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Die zum anderen Ende 44 des Wellenleiters 40 laufende Dichtewelle wird bei der in 1 gezeigten Ausführungsform weggedämpft, da das andere Ende 44 des Wellenleiters 40 „offen“ ist. Alternativ kann der Wellenleiter an dem Ende 44 so ausgebildet sein, dass die Dichtewelle reflektiert wird. Die Reflexion der Dichtewelle kann zur Fehleranalyse oder/und Temperaturkompensation eingesetzt werden.
-
2 veranschaulicht eine alternative Vorrichtung 10'. Gleiche oder vergleichbare Merkmale werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht nochmals gesondert erläutert.
-
Bei der Ausführungsform der 2 ist der Wellenleiter 40 an seinem der Detektionseinrichtung 42 abgewandten Ende 44 nicht „offen“. Vielmehr wird der Wellenleiter 44 als geschlossener Kreis zu der Detektionseinrichtung 42 über eine weitere Strecke 46 zurückgeführt. Dies ermöglicht eine verbesserte Auswertung der in dem Wellenleiter 44 erzeugten Dichtewelle und insbesondere bei Vorhandensein einer größeren Anzahl an Molchen 12, 18 in dem Versorgungsweg 14 eine bessere Redundanz der Signale und damit auch eine bessere Signaltrennung.
-
Die Rückführungsstrecke 46 kann direkt am Versorgungsweg parallel zu dem eigentlichen Wellenleiter 44 angeordnet sein. Alternativ kann die Rückführungsstrecke 46 auch versetzt davon ohne direkten Kontakt zu dem eigentlichen Versorgungsweg 44 verlegt werden, wie dies in 2 dargestellt ist.
-
3 veranschaulicht eine weitere einer Vorrichtung 10". Gleiche oder vergleichbare Merkmale mit den Ausführungsformen der 1 und 2 werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht nochmals erläutert.
-
Bei der in 3 veranschaulichten Ausführungsform ist ein Teil des Versorgungswegs 14 mit einem ersten Wellenleiter 40 und einer zugeordneten ersten Detektionseinrichtung 42 abgedeckt. Ein sich an den ersten Teil anschließender zweiter Teil des Versorgungswegs 14 wird durch einen zweiten Wellenleiter 48 mit einer zugeordneten zweiten Detektionseinrichtung 43 erfasst. Die erste und die zweite Detektionseinrichtung 42, 43 können direkt oder über eine zentrale Steuereinrichtung miteinander verbunden sein.
-
Die Notwendigkeit zur Aufteilung eines Versorgungswegs 14 kann beispielsweise dadurch entstehen, dass bauliche Gegebenheiten wie beispielsweise Rohr-/Schlauchdurchführungen, Molchzwischenbahnhöfe o.ä. keine durchgehende Führung eines Wellenleiters parallel zu dem Versorgungsweg 14 erlauben. Solche Stellen sind beispielsweise mit einer Manschettenlösung überbrückbar. Des Weiteren kann es sein, dass die Gesamtlänge des Wellenleiters zu groß für eine ausreichend gute Detektion der Dichtewellen in dem Wellenleiter ist. Auch kann es sein, dass aufgrund anderer Störeinflüsse wie beispielsweise hohen Magnetfeldern keine Detektion mittels Magnetostriktion möglich ist. In einem solchen Fall kann eine Unterbrechung des Wellenleiters und der Übergang auf einen zweiten Wellenleiter nach dem Störbereich vorgenommen werden.
-
Bei der in 3 veranschaulichten Ausführungsform der Vorrichtung 10" ist neben dem zweiten Wellenleiter 48 als weitere Alternative eine zusätzliche Detektionseinrichtung 45 für den zweiten Wellenleiter 48 gezeigt. Die zusätzliche Detektionseinrichtung 45 kann eingesetzt werden, um bei schwierig zu detektierenden Dichtewellensignalen eine zuverlässige Erkennung zu gewährleisten. Die zusätzliche Detektionseinrichtung 45 ist mit der eigentlichen Detektionseinrichtung 43 über eine elektrische Leitung 50 verbunden und kann im Unterschied zu der eigentlichen Detektionseinrichtung 43 nicht dazu ausgelegt sein, ein Auslegesignal (Stromimpuls) an den Wellenleiter 48 abzugeben, sondern kann nur für eine Detektion einer Dichtewelle in der Lage sein.
-
Die 4-6 veranschaulichen in schematischen perspektivischen Schnittansichten verschiedene Ausführungsformen zur Befestigung eines Wellenleiters 40 an einem Rohr oder einem Schlauch, der einen molchbaren Abschnitt aufweist.
-
Bei der Ausführungsform der 4 ist der Wellenleiter 40 als Messdraht 52 ausgeführt, der mit einer eigenen Isolierung ummantelt ist. Der Messdraht 52 ist mit mehreren Befestigungselementen 54 an dem Schlauch/Rohr 15 angebracht. Die Befestigungselemente 54 können im Sinne eines Kabelbinders um das Rohr/den Schlauch 15 herumgreifen oder im Sinne eines Clips aufsteckbar ausgebildet sein und sollten einen gewissen Maximalabstand zueinander nicht überschreiten, um eine saubere Parallelführung des Messdrahtes 52 entlang des Versorgungswegs 14 zu gewährleisten. Die Befestigungselemente 54 können direkt an dem Messdraht 52 angebracht sein oder auf diesen aufschiebbar oder einklipsbar sein. Ist eine Parallelführung des Messdrahts 52 nicht möglich, kann alternativ oder auch zusätzlich eine erstmalige Einmessung oder Kalibrierung des Messdrahtes 52 vor oder bei der Inbetriebnahme erfolgen.
-
5 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform zu der Befestigungsart, wie sie in 4 dargestellt ist. Der Messdraht 52 ist bei der Ausführungsform der 5 mittels einer Manschette/Bandage/Folie 56 befestigbar, welche bei der gezeigten Ausführungsform um das Rohr/den Schlauch 15 vollständig herumreicht und verschließbar ist. Der Messdraht 52 kann dabei separat zwischen der Manschette 56 und der Außenwandung 58 des Rohrs/Schlauchs 15 liegen - beispielsweise auch in einer Nut des Rohrs/Schlauchs 15 oder der Manschette 56 - oder in die Manschette 56 eingearbeitet sein. Dies gewährleistet einen sicheren Schutz des Messdrahts 52 sowie ein sauberes Anliegen desselben an der äußeren Wandung 58 des Rohrs 15. Zusätzlich kann die Folie 56 öffenbar ausgeführt sein, um beispielsweise eine Inspektion des Schlauchs/des Rohrs 15 oder einen Austausch der Folie 56 mit Messdraht 52 oder alternativ auch einen Austausch des Rohres 15 zu ermöglichen. Das Verschließen/Öffnen der Folie 56 kann durch einen Druckverschluss, einen Klettverschluss oder geeignete Klebstoffe erfolgen.
-
6 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform zur Befestigung eines Messdrahts 52 im Bereich der Außenwandung 58 eines Rohrs 15. Bei der Ausführungsform der 6 ist der Messdraht 52 in die Außenwandung 58 des Rohrs 15 integriert.
-
Die 7 und 8 zeigen verschiedene Anordnungsmöglichkeiten zweier Wellenleiter 40, 46, wie sie beispielsweise in der Ausführungsform der 2 für einen geschlossenen Messkreis benötigt werden. Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform sind die Wellenleiter 40, 46 gegenüberliegend auf der Außenwandung 58 des Rohrs/Schlauchs 15 angeordnet. Aufgrund der rotationssymmetrischen Geometrie der Molche 12, 18 und der Anforderung, dass die Magnetfeldlinien des Molchs 12, 18 nach Möglichkeit senkrecht zu dem Wellenleiter 40, 46 angeordnet sind, kann es zu einer Verbesserung des Messsignals beitragen, wenn die Wellenleiter 40, 46 in einem 90°-Winkel bezüglich der Mittenachse des Schlauchs/Rohrs 15 angeordnet sind, also beispielsweise auf 12 Uhr und auf 3 Uhr. In einem solchen Falle würden die Wellenleiter 40, 46 jeweils für die Detektion des Messsignals verwendet (und nicht der zweite Wellenleiter 46 als Rückleitung). Zur weiteren Verbesserung des Messsignals kann auch eine größere Anzahl an Wellenleitern, beispielsweise drei oder vier, gleichmäßig verteilt um oder in der Außenwandung 58 des Rohrs 15 vorgesehen sein.
-
In 8 ist eine weitere alternative Verlegeform gezeigt. Dort verlaufen zwei Wellenleiter 40, 46 direkt parallel nebeneinander. Dies stellt entweder, wenn beide Wellenleiter 40, 46 jeweils als Messdraht eingesetzt werden können, eine Redundanz dar. Alternativ kann einer der beiden Messdrähte als Rückleitung verwendet werden. Als weitere Alternative kann eine der beiden gezeigten Leitungen auch als normaler elektrischer oder optischer Leiter ausgebildet sein und zum Transport von Strom, Spannung oder/und Informationssignalen dienen.
-
Um die Durchleitung eines Stromimpulses wie vorstehend beschrieben durchführen zu können, kann ein explizit ausgebildeter Rückleiter vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Stromkreis auch über einen Massekontakt geführt sein, sofern dies eine ausreichende Signalqualität ermöglicht.
-
9 veranschaulicht eine weitere Anordnungsmöglichkeit mehrerer Wellenleiter. Beispielsweise können zwei Wellenleiter 40, 46 an einer Stelle eng benachbart zueinander an der Außenwandung 58 des Rohrs/Schlauchs 15 angeordnet sein und ein weiterer Leiter 47 in einem 90°-Winkel bezüglich der Längsachse des Schlauchs/Rohrs 15 angeordnet sein. Bei dem Leiter 47 kann es sich bei der in 9 gezeigten Ausführungsform um einen Leiter für den Transport von Strom, Spannung oder/und Informationssignalen handeln. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Leiter 47 als Wellenleiter ausgebildet sein und somit eine Detektion an einer weiteren zusätzlichen Position entlang der Außenwandung 58 bieten. In diesem Fall könnte einer der beiden Leiter 40, 46 als normaler elektrischer oder optischer Leiter ausgebildet sein. Als weitere Ausführungsform können alle drei Leiter 40, 46, 47 Wellenleiter im Sinne der Erfindung sein und so eine an verschiedenen Umfangsstellen des Rohrs/Schlauchs 15 stattfindende Detektion ermöglichen.
-
10 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer herkömmlichen Beschichtungsanlage 60. Die Beschichtungsanlage 60 weist eine Farbversorgung 62 mit einer Mehrzahl an Farbvorräten 64 auf. Diesen Farbvorräten 64 wird über Ringleitungen 66 Lackmaterial entnommen und wieder zurückgeführt und so einem Farbwechsler 68 zur Verfügung gestellt.
-
Von dem Farbwechsler 68 wird die gerade benötigte Lackmenge typischerweise einer der Ringleitungen 66 entnommen und einer Applikationsvorrichtung 70, die beispielsweise an einem Lackierroboter angeordnet ist, mittels eines Molchsystems zugeführt. Wie bereits eingangs erläutert geht mit der Installation und dem Betrieb der Ringleitungen ein hoher Aufwand einher. Es befindet sich eine große Mange an Beschichtungsmaterial in den Ringleitungen, das fortwährend bewegt und temperiert werden muss
-
11 veranschaulicht eine erfindungsgemäße erste Ausführungsform einer Beschichtungsanlage 100 zur Beschichtung eines Gegenstands 102 wie beispielsweise einer Fahrzeugkarosserie 104 mit einem Beschichtungsmaterial. Das Beschichtungsmaterial ist in einer Farbversorgung 106 beispielsweise in Farbvorratsbehältern 108 bevorratet. Direkt an die Farbvorratsbehälter ist ein Farbwechsler 110 angeschlossen, der somit Teil der Farbversorgung 106 ist. Es existieren keine Ringleitungen, innerhalb derer Beschichtungsmaterial zirkuliert werden müsste.
-
Die Beschichtungsanlage 100 weist eine Applikationsvorrichtung 112 auf, über welche das Beschichtungsmaterial an den zu beschichtenden Gegenstand 102 abgebbar ist. Die Applikationsvorrichtung 112 umfasst neben anderen für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteilen wie Ventilen, Anschlüssen, und anderen Baugruppen einen Applikator 113 wie beispielsweise einen Rotationszerstäuber und zwei Charger 114, 116, die jeweils mit einer durchgängig molchbaren Leitung 118, 120 mit dem Farbwechsler 110 verbunden sind. Die molchbaren Leitungen 118, 120 sind durchgängig mit Wellenleitern 122, 124 und zugehörigen Detektionseinrichtungen (nicht abgebildet) wie vorstehend beschrieben zur berührungslosen Erfassung einer Zustandsgröße wie beispielsweise der Position eines oder mehrerer Molche mittels Magnetostriktion in der Leitung 118, 120 ausgestattet.
-
Aufgrund der hohen Genauigkeit der Positionserfassung, die mit der beschriebenen Magnetostriktions-Erfassung möglich ist, kann die vergleichsweise lange Strecke von der Farbversorgung 106 bzw. dem Farbwechsler 110 bis zur Applikationsvorrichtung 112 mittels Molchtechnologie befahren werden und so die erforderliche Menge an Beschichtungsmaterial, die für die Applikation benötigt wird, direkt an einen der beiden Charger 114, 116 geliefert werden.
-
Der für die Applikation erforderliche Druck wird durch den jeweiligen Charger 114, 116 erzeugt. Die beispielsweise bei einer Hochspannungsapplikation erforderliche galvanische Trennung kann über den langen Förderweg, der nach der Anlieferung der Beschichtungsmaterialmange frei ist, realisiert werden.
-
Durch den Entfall der Ringleitungen werden im Ganzen nur noch wenige Leitungen benötigt, die Beschichtungsmaterial führen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies die beiden Leitungen 118, 120. Es können auch mehrere Leitungen von dem Farbwechsler 110 zu der Applikationseinrichtung 112 verlaufen, es entfallen aber in jedem Fall die Ringleitungen, welche einen Großteil des Installations- und Betriebsaufwands hinsichtlich des Leitungssystems darstellen.
-
12 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform zu der in 11 dargestellten Beschichtungsanlage 100. Gleiche oder vergleichbare Merkmale werden daher mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert.
-
Die Beschichtungsanlage 200 der 12 weist ebenfalls eine Farbversorgung 106 auf, die direkt ohne zwischenliegende Ringleitungen mit einer Applikationsvorrichtung 212 mit durchgängig molchbaren Leitungen verbunden ist. Im Unterschied zu der Ausführungsform der 10 fehlen bei der Beschichtungsanlage 200 die für den Aufbau des Applikationsdrucks erforderlichen Charger. Stattdessen ist jeweils eine Druckregelungseinheit 214, 216 für jedeVersorgungsleitung 118, 120 vorgesehen. Die Druckregelungseinheiten 214, 216 können beispielsweise als Zahnradpumpe, als Kolbendosierer, als molchbare Schlauchpumpe o.ä. ausgeführt sein. Im Unterschied zu den Chargern 114, 116 benötigen die Druckregelungseinheiten keinen eigenen Beschichtungsmittel-Behälter, sondern erhöhen den Druck des Beschichtungsmediums sozusagen on-the-fly, ohne das Beschichtungsmaterial zwischenzuspeichern. Damit kann ein weiteres Bauteil, das in einer herkömmlichen Beschichtungsanlage erforderlich ist, entfallen. Es ist in diesem Fall allerdings erforderlich, eine gemeinsame Ansteuerung von Molchsteuerung und der Druckregelungseinheiten 214, 216 vorzunehmen. Auch hier kann neben der beschriebenen zweikanaligen Ausführung eine ein- oder mehrkanalige Versorgung realisiert werden. Alternativ zu der in 12 gezeigten Ausführungsform können die Druckregelungseinheiten 214, 216 auch entfallen. Bei einer solchen Ausführungsform wird der Applikationsdruck allein durch das Molchsystem erzeugt.
