DE102020103321A1

DE102020103321A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Temperieren von Werkstücken, insbesondere von Fahrzeugkarosserien

Info

Publication number: DE102020103321A1
Application number: DE102020103321.4A
Authority: DE
Inventors: Jonas von Bargen
Original assignee: Eisenmann GmbH
Current assignee: Eisenmann De GmbH
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2021-08-12
Also published as: WO2021160497A1; EP4103901A1; CN115038920A

Abstract

Es werden Werkstücke (18) in einem Temperiertunnel (24) temperiert und gefördert und es wird mittels einer Sensoreinrichtung (60) eine Ist-Temperatur TIstinnerhalb eines Referenzbereichs (62) des Werkstücks (18) erfasst. Die Sensoreinrichtung (60) stellt ein Sensorfeld (68) mit einer Primär-Sensorstelle (74), aus welcher eine Temperatur TPabgeleitet werden kann/wird, und mit einer Sub-Sensorstelle (76), aus welcher eine Temperatur TSund/oder ein Bild PSabgeleitet wird, bereit. Die Temperatur TPwird als Ist-Temperatur TIstdes Referenzbereichs (62) registriert, wenn a) TPund TSeine Schwellentemperatur Tthrüber- oder unterschreiten; und/oder b) die Differenz ΔTPSzwischen der Temperatur TPund der Temperatur TSeinen Schwellenwert TΔmaxunter- oder überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen TPoder TSeine Schwellentemperatur Tthrüberschreitet; und/oder c) die Änderung ΔTSder Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen Schwellenwert TΔmax/süberschreitet; und/oder d) das Bild Ps eine Referenzstruktur (78) des Werkstücks (18) und/oder des Transportsystems (32) widerspiegelt. Alternativ oder ergänzend wird ein(e) aus dem Sensorfeld (68) abgeleitete Temperatur (TP, TS) und/oder abgeleitetes Bild (PS) herangezogen, die Position des Werkstückes (18) im Temperiertunnel (24) zu erfassen und/oder zu überprüfen, wozu das Sensorfeld (68) so im Temperiertunnel (24) ausgerichtet wird, dass eine/mehrere der Bedingungen a), b), c) oder d) erfüllt sind, wenn das Werkstück (18) eine Referenzposition im Temperiertunnel (24) erreicht. Außerdem sind eine hierfür geeignete Vorrichtung und Anlage angegeben.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren von Werkstücken, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, bei welchem

a) die Werkstücke in einem Temperiertunnel temperiert werden und mit einem Transportsystem gefördert werden;
b) mittels eines berührungslosen Temperatursensorsystems mit einer Sensoreinrichtung eine Ist-Temperatur T_Ist des Werkstückes innerhalb eines Referenzbereichs des Werkstücks erfasst wird.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Temperieren von Werkstücken, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, mit

a) einem Gehäuse, in dem ein Temperiertunnel untergebracht ist, wobei die Werkstücke in dem Temperiertunnel mittels eines Temperiersystem temperiert und mittels eines Transportsystems kontinuierlich oder intermittierend gefördert werden;
b) einem berührungslosen Temperatursensorsystems mit einer Sensoreinrichtung, mittels welchem eine Ist-Temperatur T_Ist des Werkstückes innerhalb eines Referenzbereichs des Werkstücks erfassbar ist.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Anlage zum Behandeln, insbesondere zum Beschichten, insbesondere zum Lackieren, von Werkstücken, insbesondere von Fahrzeugkarosserien.
Beschreibung des Standes der Technik
Wenn vorliegend von „Temperieren“ einer Fahrzeugkarosserie gesprochen ist, so ist hiermit die Herbeiführung einer bestimmten Temperatur der Fahrzeugkarosserie gemeint, die sie zunächst noch nicht besitzt. Es kann sich um eine Temperaturerhöhung oder eine Temperaturverringerung handeln. Unter einer „temperierten Luft“ wird eine solche verstanden, welche die zur Temperierung der Fahrzeugkarosserie erforderliche Temperatur besitzt. Entsprechendes gilt allgemein für Werkstücke aller Art, insbesondere in der Automobilindustrie für Fahrzeugräder bzw. Fahrzeugfelgen, Stoßfänger, Außenspiegelgehäuse oder sonstige Anbauteile von Fahrzeugkarosserien. Aber auch Werkstücke anderer Industriebereiche werden bei ihrer Herstellung einer Temperierung unterzogen.
Ein in der Automobilindustrie häufiger Fall des Temperierens, nämlich des Erwärmens, von Fahrzeugkarosserien ist der Vorgang des Trocknens der Beschichtung einer Fahrzeugkarosserie, handele es sich dabei nun um einen Lack oder einen Klebstoff oder dergleichen, aber auch das Abtrocknen einer feuchten oder nassen Oberfläche des Werkstücks. Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung im Detail erfolgt am Beispiel eines solchen Trockners.
Wenn vorliegend von „Trocknen“ die Rede ist, so sind damit beim Trocknen von Beschichtungen insbesondere Vorgänge gemeint, bei denen die Beschichtung der Fahrzeugkarosserie, insbesondere ein Lack, zum Aushärten gebracht werden kann, sei dies nun durch Austreiben von Lösemitteln oder durch Vernetzung der Beschichtungssubstanz.
Bei komplexen Werkstücken wie im Falle von Fahrzeugkarosserien gibt es verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Massen, die sich bei identischer Verweildauer in einer höher temperierten Tunnelatmosphäre unterschiedlich erwärmen oder in einer kühler temperierten Tunnelatmosphäre unterschiedlich abkühlen.
Insbesondere Fahrzeugkarosserien werden in jüngster Zeit in ihrem Aufbau zunehmend kompliziert, wobei beispielsweise der unterste Bereich, der Schwellerbereich bzw. die Bodengruppe, stark massebehaftet ist und demzufolge eine erhebliche Wärmekapazität besitzt. Bei der Erwärmung der verschiedenen Bereiche der Fahrzeugkarosserie benötigt es eine nicht unerhebliche Zeit, bis die Wärme diese Bereiche vollständig durchdrungen hat. Diese Zeit differiert darüber hinaus lokal, je nachdem, wie in dem jeweiligen Bereich gerade die Masseverteilung und die Verteilung der Wärmekapazitäten ist. Die B-Säule oder Bereiche an der Dachreling sind weitere Beispiele für Bereiche einer Fahrzeugkarosserie, die unterschiedliche Wärmekapazitäten vorgeben und unterschiedliche Anforderungen an einen Trockenvorgang stellen. Wenn nun in der Temperiervorrichtung insgesamt die Fahrzeugkarosserie als Ganzes über eine bestimmte Zeitdauer temperiert wird, können derart verschiedene Bereiche oder Teile der Fahrzeugkarosserie folglich unterschiedliche Temperaturen erreichen, bis die Verweildauer ausreichend lang war, dass alle Bereiche und Teile auf dieselbe Temperatur gebracht sind; dies gilt sowohl für Heiz- als auch für Kühlvorgänge.
Damit es nicht dazu kommt, dass die Temperatur bei Teilen oder Bereichen der Fahrzeugkarosserie unter einer geforderten Mindesttemperatur für einen möglichst optimalen Trockenvorgang oder über einer geforderten Mindesttemperatur für einen möglichst optimalen Kühlvorgang für diese Teile oder Bereiche liegt, wird die Verweildauer der zu trocknenden Fahrzeugkarosserie in der Temperiervorrichtung in der Regel an die längste Zeit angepasst, die der ungünstigste, am stärksten mit Masse behaftete Bereich der Fahrzeugkarosserie zum Erwärmen oder Abkühlen benötigt.
Daher ist es einerseits wichtig, die Temperatur von derartigen speziellen Bereichen zu überwachen, was mit Hilfe eines eingangs genannten berührungslosen Temperatursensorsystems erfolgt. Die Schwierigkeit besteht darin, dass sichergestellt sein muss, dass der gewünschte Bereich des Werkstücks, insbesondere bei Fahrzeugkarosserien, zuverlässig erfasst wird.
Andererseits muss für ein reproduzierbares Temperier-Ergebnis sichergestellt sein, dass aufeinanderfolgende Werkstücke zu definierten Zeiten eine bestimmte Position in dem Temperiertunnel einnehmen. Insbesondere bei Batch-Systemen oder Temperiervorrichtungen, bei denen die Werkstücke intermittierend mit Stillstandphasen gefördert werden, können die massebehafteten Teil im Stillstand des Werkstücks gezielt temperiert werden, wozu aber eine abgestimmte Position des Werkstücks sichergestellt sein muss.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche diesen Gedanken Rechnung tragen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass

c) durch die Sensoreinrichtung ein Sensorfeld mit einer Primär-Sensorstelle bereitgestellt wird, aus welcher eine Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle abgeleitet werden kann oder abgeleitet wird;
d) das Sensorfeld der Sensoreinrichtung außerdem mit einer Sub-Sensorstelle bereitgestellt wird, aus welcher eine Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle und/oder ein Bild Ps an der Sub-Sensorstelle abgeleitet wird;

e) die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle dann als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs des Werkstücks registriert wird, wenn
- ea) sowohl T_P als auch Ts eine Schwellentemperatur T_thr überschreiten oder untersch reiten;
und/oder
- eb) die Differenz ΔT_PS zwischen der Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax unterschreitet oder überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen T_P oder T_S eine Schwellentemperatur T_thr unterschreitet;
und/oder
- ec) die Änderung ΔT_S der aus der Sub-Sensorstelle ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax/s überschreitet;
und/oder
- ed) das Bild Ps eine vorgegebene Referenzstruktur des Werkstücks und/oder des Transportsystems widerspiegelt;

f) eine aus dem Sensorfeld abgeleitete Temperatur und/oder ein aus dem Sensorfeld abgeleitetes Bild dazu herangezogen werden, die Position des Werkstückes in dem Temperiertunnel zu erfassen und/oder zu überprüfen, wozu das Sensorfeld so in dem Temperiertunnel ausgerichtet wird, dass ein oder mehrere der Bedingungen ea), eb), ec) oder ed) dann erfüllt sind, wenn das Werkstück eine zuvor definierte Referenzposition in dem Temperiertunnel erreicht.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, anhand von Temperaturen, die an unterschiedlichen Stellen detektiert werden, zu erkennen, dass ein Sensor bzw. eine Sensorstelle im Raum einen bestimmten Bereich des Werkstücks, den Referenzbereich, abtastet, ohne dass hierzu eine absolute Positionsbestimmung des Werkstücks notwendig ist. Zugleich können diese Daten herangezogen werden, um die Absolutposition des Werkstücks zu erkennen und dies zum Datenabgleich der Steuerdaten des Transportsystems zu nutzen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Anordnung der Primär-Sensorstelle und der Sub-Sensorstelle in dem Sensorfeld abhängig von der Beschaffenheit und/oder Geometrie des Werkstücks festgelegt wird. Auf diese Weise können die Sensorstellen und damit die Messstellen in dem Sensorfeld bezogen auf das Werkstück optimiert werden.
Das Sensorfeld der Sensoreinrichtung kann dabei mit Hilfe einer einzigen Sensoreinheit oder mit Hilfe mehrerer Sensoreinheiten ausgebildet werden.
Als jeweilige Sensoreinheit wird vorzugsweise eine Wärmebildkamera oder ein punktförmig abtastendes Pyrometer oder ein linienförmig abtastendes Pyrometer verwendet. Besonders bevorzugt ist dabei eine Wärmebildkamera.
Vorteilhaft wird das Verfahren in einer Anlage zum Behandeln der Werkstücke, insbesondere zum Beschichten, bevorzugt zum Lackieren, der Werkstücke durchgeführt. Zu einem Beschichtungsvorgang gehört stets ein Temperiervorgang in Form eines Trocknens, bei dem die Beschichtung im oben erläuterten Sinne getrocknet wird.
Die oben angegebene Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass

c) die Sensoreinrichtung ein Sensorfeld mit einer Primär-Sensorstelle bereitstellt, aus welcher eine Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle ableitbar ist;
d) die Sensoreinrichtung das Sensorfeld außerdem mit einer Sub-Sensorstelle bereitstellt, aus welcher eine Temperatur T_S an der Sub-Sensorstelle und/oder ein Bild P_S an der Sub-Sensorstelle ableitbar ist;

e) eine Steuereinrichtung vorhanden ist, welche derart eingerichtet ist, dass die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle dann als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs des Werkstücks registriert wird, wenn
- ea) sowohl T_P als auch T_S eine Schwellentemperatur T_thr überschreiten oder untersch reiten;
und/oder
- eb) die Differenz ΔT_PS zwischen der Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle (74) und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle (76) einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax unterschreitet oder überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen T_P oder T_S eine Schwellentemperatur T_thr unterschreitet;
und/oder
- ec) die Änderung ΔT_S der aus der Sub-Sensorstelle (76) ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax/s überschreitet;
und/oder
- ed) das Bild Ps eine vorgegebene Referenzstruktur des Werkstücks und/oder des Transportsystems widerspiegelt;

f) eine Steuereinrichtung vorhanden ist, welche derart eingerichtet ist, dass eine aus dem Sensorfeld abgeleitete Temperatur und/oder ein aus dem Sensorfeld abgeleitetes Bild dazu herangezogen werden kann, die Position des Werkstückes in dem Temperiertunnel zu erfassen und/oder zu überprüfen, wobei das Sensorfeld so in dem Temperiertunnel ausgerichtet ist, dass ein oder mehrere der Bedingungen ea), eb), ec) oder ed) dann erfüllt sind, wenn das Werkstück eine zuvor definierte Referenzposition in dem Temperiertunnel erreicht.

Vorteilhaft ist die Anordnung der Primär-Sensorstelle und der Sub-Sensorstelle in dem Sensorfeld abhängig von der Beschaffenheit und/oder Geometrie des Werkstücks festgelegt.
Vorzugsweise umfasst die Sensoreinrichtung eine oder mehrere Sensoreinheiten, welche das Sensorfeld ausbilden.
Es ist günstig, wenn eine jeweilige Sensoreinheit eine Wärmebildkamera oder ein punktförmig abtastendes Pyrometer oder ein linienförmig abtastendes Pyrometer ist. Auch hier ist eine Wärmebildkamera bevorzugt.
Bei einer Anlage der eingangs genannten Art wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass sie eine Temperiervorrichtung mit einigen oder allen der oben erläuterten Merkmale umfasst.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

1 einen Querschnitt einer Trockenkabine eines Trockners zum Trocknen von Werkstücken, welcher ein berührungsloses Temperatursensorsystem mit mehreren Sensoreinrichtungen umfasst;
2 einen Ausschnitt eines Längsschnittes des Trockners von 1 entlang der dortigen gewinkelten Schnittlinie II-II;
3 einen Ausschnitt eines Horizontalschnitts des Trockners von 1 entlang der dortigen Schnittlinie III-III, wobei nur seitliche Sensoreinheiten gezeigt sind;
4 verschiedene Phasen A, B, C und D bei der Erfassung der Temperatur des Werkstücks nach einem ersten Detektionskonzept;
5 verschiedene Phasen A, B, C und D bei der Erfassung der Temperatur des Werkstücks nach einem zweiten Detektionskonzept;
6 perspektivische Ansichten von Varianten A, B und C eines Abschnitts eines abgewandelten Trockners, bei dem Werkstücke quer zur Förderrichtung angeordnet sind.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt einen Querschnitt einer Temperiervorrichtung 10 in Form eines Trockners 12. Die Temperiervorrichtung 10 hat eine Temperierkabine 14, die bei dem Trockner 12 eine Trockenkabine definiert. Die Temperiervorrichtung 10 gehört zu einer insgesamt mit 16 bezeichneten Anlage zum Behandeln von Werkstücken 18, insbesondere zum Beschichten von Werkstücken 18. Als Beispiel für Werkstücke 18 sind in den Figuren jeweils Fahrzeugkarosserien 20 zu erkennen. Bei den Werkstücken 18 kann es sich aber auch um andere Werkstücke und insbesondere um Anbau- oder Aufbauteile von Fahrzeugkarosserien 18 wie Stoßfänger, Seitenspiegel oder dergleichen handeln.
Die Trockenkabine 14 umfasst ein Kabinengehäuse 22, welches einen Temperiertunnel 24 begrenzt, der bei dem Trockner 12 ein Trockentunnel ist und Seitenwände 26, eine Decke 28 und einen Tunnelboden 30 umfasst.
Der Trockner 12 umfasst außerdem ein nur schematisch angedeutetes Transportsystem 32, mittels welchem die Werkstücke 18 durch die Temperierkabine 14 transportiert werden und welches für diesen Zweck eine Vielzahl von Transportwagen 34, auf denen die Werkstücke 18 transportiert werden. Die Förderrichtung ist in den 2 bis 6 durch nicht gesondert bezeichnete Pfeile veranschaulicht.
Das Transportsystem 32 kann ein schienengebundenes Transportsystem sein, bei welchem die Transportwagen 34 auf einem Schienensystem verfahren werden. Ein solches Schienensystem umfasst beispielsweise eine Tragschiene, auf welcher die Transportwagen 34 fahren und welche am Boden verankert ist. Eine solche somit bodengebundene Tragschiene kann einspurig oder auch zwei- oder mehrspurig sein.
Alternativ kann das Transportsystem 32 auch als sogenanntes „fahrerloses Transportsystem“ (FTS) und die Transportwagen 34 jeweils freifahrend als sogenanntes „fahrerloses Transportfahrzeug“ (FTF) ausgebildet sein, welche mit einem Fahrwerk auf einem Fahrboden ablaufen und unabhängig voneinander antreibbar und lenkbar sind.
Ein Transportwagen 34 umfasst eine Befestigungseinrichtung 36, an welcher ein Werkstück 18 oder ein entsprechender Werkstückträger für Werkstücke 18 befestigt werden kann. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Werkstück 18 unmittelbar ohne einen ergänzenden Werkstückträger von dem Transportwagen 34 aufgenommen. Alternativ können die Transportwagen 34 aber auch so konzipiert sein, dass sie einen Werkstückträger aufnehmen, an dem das Werkstück 18 befestigt ist. Im Falle von Fahrzeugkarosserien 20 kommen als derartige Werkstückträger sogenannte Skids zum Einsatz, wie es an und für sich bekannt ist.
Jeder Transportwagen 34 führt jeweils ein eigenes Antriebssystem 38 mit sich, so dass die Transportwagen 34 unabhängig voneinander angetrieben und verfahren werden können. Bei einem FTS ist das eigene Antriebssystem 38 durch nicht eigens gekennzeichnete Antriebrollen, die auf dem Fahrboden ablaufen, durch einen zugehörigen Antriebsmotor und durch eine nicht eigens gezeigte Steuerung hierfür ausgebildet. Die Energieversorgung jedes Transportwagens 34 kann in an und für sich bekannter Weise durch mitgeführte Akkumulatoren erfolgen. Bei einem schienengebundenen Transportsystem 32 laufen entsprechende Antriebsrollen des Antriebssystems 38 auf dem Schienensystem ab. Die Energieversorgung jedes Transportwagens 34 kann dort auch durch Schleifleitungen an dem Schienensystem erfolgen, wie es an und für sich bekannt ist.
Es sind hier nur beispielhaft verschiedene mögliche Transportkonzepte angesprochen. Hiervon abweichend können andere an und für sich bekannte Transportsysteme eingesetzt werden. Hierzu zählen neben anderen Varianten von bodengebundenen Transportsystemen auch Hängebahnsysteme.
Neben den hier erläuterten Transportwagen 34 mit jeweils eigenem Antriebssystem 36 können gegebenenfalls auch andere Transportwagen vorhanden sein, welche durch ein zentrales Antriebssystem angetrieben werden. Beispielsweise kann ein solches zentrales Antriebssystem durch einen Kettenzug oder dergleichen ausgebildet sein.
Die hier erläuterten Transportwagen 34 können entsprechend auch unabhängig von anderen Antriebseinrichtungen angetrieben und verfahren werden.
Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung umfasst die Temperierkabine 14 einen Zwischenboden, so dass der Kabineninnenraum in einen Temperierraum und einen darunter verlaufenden Fahrraum unterteilt ist. In dem Fahrraum werden dann die Transportwagen 34 bewegt, wobei der Zwischenboden einen Durchgang aufweist, der sich in Längsrichtung der Trockenkabine 14 erstreckt und durch den sich eine Verbindungsstruktur hindurch erstrecken kann, welche ein im Fahrraum angesiedeltes Fahrwerk des Transportwagens 34 mit dessen Befestigungseinrichtung 36 im Temperierraum koppelt.
Die Trockenkabine 14 umfasst jedenfalls ein Temperiersystem 40, mittels welchem ein Werkstück 18 temperiert werden kann. Hierzu umfasst die Temperierkabine 12 Lufträume 42, die zu beiden Seiten in Längsrichtung neben dem Temperiertunnel 24 im Kabinengehäuse 22 untergebracht sind. Die Lufträume 50 und der Temperiertunnel 24 sind durch vertikale Zwischenwände 44 getrennt, in denen entsprechende Luftdurchlässe 46 vorhanden sind, die mit Strömungsdüsen 48 versehen sind.
Aus den Lufträumen 42 wird in an und für sich bekannter Art und Weise heiße und vorkonditionierte, insbesondere getrocknete Luft durch die Luftdurchlässe 46 in den Temperiertunnel 24 eingeblasen und mit Hilfe der Strömungsdüsen 48 auf die zu temperierenden Werkstücke 18 gerichtet. In Strömungsrichtung vor den Luftdurchlässen 46 befindet sich in jedem Luftraum 42 eine Filtereinrichtung in Form einer Filterwand 50 mit Filtermatten 52, durch welche die konditionierte Luft vor dem Einströmen in den Temperiertunnel 24 nochmals gefiltert wird.
Die Strömungsdüsen 48 können beweglich und einstellbar sein und umfassen beim vorliegenden Ausführungsbeispiel Düsen 54, die als Kurzstrahldüsen oder Weitstrahldüsen konzipiert sind. Bei den Kurzstrahldüsen handelt es sich um Düsen mit einer so kurzen Abgabeweite, dass sie die ihnen zugewandte Seite der Fahrzeugkarosserie 20 beaufschlagen können. Derartige Kurzstrahldüsen sind an und für sich bekannt. Ihre Strahlrichtung ist einstellbar, wozu die Luftdurchlässen 46, in denen sich die Kurzstrahldüsen 54 befinden, beispielsweise kugelkalottenförmige Begrenzungswänden haben können, wodurch die dazu komplementären Kurzstrahldüsen in ihrer Winkelstellung verstellbar geführt sind.
Weitstrahldüsen haben dagegen eine größere Abgabeweite als die Kurzstrahldüsen, wodurch es möglich ist, die aus den Weitstrahldüsen austretende Heißluft durch eine Öffnung in der zugewandten Seitenfläche der Fahrzeugkarosserien 20, beispielsweise durch eine Fensteröffnung oder durch eine geöffnete Tür, auf die Innenfläche der gegenüberliegenden Karosserieseite zu richten, so dass also der Heißluftstrom den gesamten Innenraum der Fahrzeugkarosserie 20 durchquert. Die Richtung dieser Heißluft kann dabei auch so sein, dass sie vornehmlich auf den unteren, inneren Bereich der Fahrzeugkarosserie 20 gerichtet ist, wo verhältnismäßig viel Masse und daher eine große Wärmekapazität vorhanden ist.
Alternativ oder ergänzend kann das Temperiersystem 48 auch anders wirkende Temperiereinrichtungen umfassen, beispielsweise konvektive, induktive, Infrarot- oder Laser-Heizeinrichtungen.
Um nun den Temperiervorgang der Werkstücke 18 in der Temperiervorrichtung 10 zu überwachen und gegebenenfalls abhängig von der Prozesssituation anzupassen, umfasst die Temperiervorrichtung 10 ein berührungsloses Temperatursensorsystem 56, dessen Daten mittels einer Steuervorrichtung 58 erfasst und ausgewertet werden, die nur in 1 und dort lediglich schematisch veranschaulicht ist. Das Temperatursensorsystem 56 umfasst mindestens eine Sensoreinrichtung 60, mittels welcher eine Ist-Temperatur T_Ist des Werkstücks 18 innerhalb eines Referenzbereichs 62 des Werkstückes 18 erfasst werden kann.
In 1 sind beispielhaft vier Sensoreinrichtungen 60.1, 60.2, 60.3 und 60.4 gezeigt, die jeweils die Temperatur T_Ist innerhalb eines der jeweiligen Sensoreinrichtung 60.1, 60.2, 60.3 und 60.4 zugeordneten Referenzbereichs 62.1, 62.2, 62.3 bzw. 62.4 der Fahrzeugkarosserien 20 erfassen.
Wie eingangs erläutert ist, ist ein geeigneter Referenzbereich zur Überwachung der Temperatur des zu temperierenden Werkstücks 18 insbesondere ein stark oder stärker massebehafteter Bereich.
Diesem Konzept wird auch bei Fahrzeugkarosserien 20 gefolgt, weshalb die Referenzbereiche 62.1 und 62.2 an jeweils einem der Schweller 64 der Fahrzeugkarosserien 20 angesiedelt sind. Dagegen befinden sich der Referenzbereich 62.3 an der Dachlinie und der Referenzbereich 62.4 am Dach der Fahrzeugkarosserie 20. Wie in 3 zu erkennen ist, hat die Sensoreinrichtung 60.3 den ihr zugeordneten Referenzbereich 62.3 an der Dachlinie noch nicht erfasst, während die Sensoreinrichtungen 60.1 und 60.2 den jeweils als Referenzbereich 62.1 bzw. 62.2 zugeordneten Schwellerbereich bereits abtasten.
Die Sensoreinrichtung 60.1 für den Referenzbereich 62.1 am Schweller 64 ist außerhalb des Temperiertunnels 24 und bei einem Trockner 12 zumindest außerhalb des Heißbereichs angeordnet, so dass sie demgegenüber weniger hohen Temperaturen standhalten muss. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung 60.1 hierfür an der Seitenwand 26 des Kabinengehäuses 22 angeordnet. Wenn eine Sensoreinrichtung ausreichend gekühlt ist, kann sie bei einem Trockner 12 jedoch auch im Heißbereich des Temperiertunnels 24 untergebracht sein, was die Sensoreinrichtung 60.2 veranschaulicht, die den Referenzbereich 62.2 am Schweller 64 der Fahrzeugkarosserie 20 erfasst. Die Sensoreinrichtung 60.2 ist am Tunnelboden 30 angeordnet.
Die Sensoreinrichtungen 60.3 und 60.4 sind an einer Seitenwand 26 bzw. an der Decke 28 des Temperiertunnels 24 und bei einem Trockner 12 entsprechend ebenfalls außerhalb des Heißbereichs angeordnet.
Wie die 2 und 3 zeigen sind die Lufträume 42 zu beiden Seiten des Temperiertunnels 24 dort durch eine Nische 66 getrennt, wo sich die Sensoreinrichtungen 60.1 und 60.3 an den Seitenwänden 26 befinden. Bei einer alternativen Abwandlung ist zwischen einer Sensoreinrichtung 60 und einer Zwischenwand 44 ein Sensorweg ausgebildet, welcher den Temperiertunnel 24 derart mit der Sensoreinrichtung 60 verbindet, dass das Sensorfeld 68 einen Bereich des Temperiertunnels 24 erfassen und abtasten kann. Die kann beispielsweise durch aufeinander abgestimmte Sensorfenster in der Seitenwand 26 und der Zwischenwand 44 oder durch einen Durchgangskanal zwischen Seitenwand 26 und Zwischenwand 44 vorgesehen sein, im einfachsten Fall durch ein Rohr. In diesem Fall kann auf eine entsprechende Nische 60 verzichtet und die Trennwand 44 durchgängig verlaufen, was in 3 durch einen gestrichelten Abschnitt 44a der Zwischenwand 44 angedeutet ist.
Wenn nur Sensoreinrichtungen 60 innerhalb des Temperiertunnels 24 angeordnet sind, wie dies bei der Sensoreinrichtung 60.2 der Fall ist, kann ebenfalls auf die Ausbildung von entsprechenden Nischen 66 verzichtet werden.
Nachfolgend wird das Temperatursensorsystems 48 und dessen Betriebsweise anhand der 4 und 5 näher erläutert, welche das Konzept im Zusammenhang mit der Sensoreinrichtung 60.1 veranschaulichen, die den Referenzbereich 62.1 am Schweller 64 der Fahrzeugkarosserie 20 erfassen soll.
Dennoch wird im Weiteren allgemein wieder die Sensoreinrichtung 60 und der Referenzbereich 62 ohne konkreten Bezug auf die Sensoreinrichtung 60.1 und den Referenzbereich 62.1 angesprochen. Die nachfolgenden Erläuterungen gelten sinngemäß für jede vorhandene Sensoreinrichtung 60. Dementsprechend ist der Referenzbereich der Fahrzeugkarosserie am Schweller 64 der Fahrzeugkarosserie 20 in den 4 und 5 lediglich mit 62 bezeichnet.
Die Sensoreinrichtung 60 stellt ein Sensorfeld 68 bereit, mit welchem der Temperiertunnel 24 abgetastet werden kann. Die Sensoreinrichtung 60 und deren Sensorfeld 68 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel stationär, so dass die Werkstücke 18 auf ihrem Weg durch den Temperiertunnel 24 an dem Sensorfeld 68 vorbeigeführt werden.
4, auf welche nun Bezug genommen wird, veranschaulicht dies anhand von vier Phasen A, B, C und D, die durchlaufen werden, wenn eine Fahrzeugkarosserie 20 mit dem Transportsystem 32 durch den Temperiertunnel 24 bewegt wird. Zu betrachten ist allerdings lediglich eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück 18 und dem Sensorfeld 68, d.h. bei einem stillstehenden Werkstück 18, beispielsweise in einer Batch-Temperiervorrichtung oder bei einem Taktbetrieb, kann das Sensorfeld 68 an dem Werkstück 18 entlang geführt werden.
Wenn sich ein Werkstück 18 an dem Sensorfeld 68 vorbei bewegt, kann die Temperatur des Werkstücks 18 an zumindest einer Stelle in dem Bereich des Werkstücks 18 ermittelt werden, der von dem Sensorfeld 68 abgedeckt wird. Die Temperaturmessung erfolgt in der Praxis mittels Infrarot-Strahlungserkennung, wie es an und für sich bekannt ist.
Die Sensoreinrichtung 60 kann eine einzige Sensoreinheit 70 oder auch mehrere Sensoreinheiten 70 umfassen, welche das Sensorfeld 68 ausbilden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit 70 eine Wärmebildkamera 72, wobei deren Kamerabild oder aus Ausschnitt des Kamerabildes das Sensorfeld 68 für die Temperaturmessung definiert. Bei einer Wärmebildkamera 72 kann die Temperatur des Werkstücks 18 im Rahmen der Auflösung der Wärmebildkamera 72 an jeder Stelle in dem Bereich ermittelt werden, der von dem Sensorfeld 68 abgedeckt wird.
Es können aber auch punktförmig abtastende Pyrometer oder linienförmig abtastende Pyrometer, sogenannte Linescanner, verwendet werden. In einem solchen Fall bilden mehrere Sensoreinheiten 70 das Sensorfeld 68, wozu die mehreren Sensoreinheiten 70 entsprechend in definierter Anordnung zu einer Gruppe zusammengefasst sind.
Es können auch verschiedene Sensoreinheiten 70 unterschiedlicher Bauart zu einer Sensoreinrichtung 60 kombiniert sein.
In jedem Fall definiert das Sensorfeld 68 eine Primär-Sensorstelle 74, aus welcher eine Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 abgeleitet werden kann. Die Primär-Sensorstelle 74 ist dabei diejenige Sensorstelle des Sensorfeldes 68, welche den Referenzbereich 62 des Werkstücks 18 abdeckt, dessen Ist-Temperatur T_Ist ermittelt werden soll, wenn sich das Sensorfeld 68 und das Werkstück 18 räumlich relativ zueinander in einer definierten Messanordnung befinden. Phase C in 4 veranschaulicht die Situation, in der die Fahrzeugkarosserie 20 und das Sensorfeld 68 in einer solchen Messanordnung positioniert sind. Wie zu erkennen ist, ist dort die Primär-Sensorstelle 74 innerhalb des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 positioniert. Die Temperatur T_P , die dann aus der Sensorantwort an der Primär-Sensorstelle 74 abgeleitet wird, kann dann als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert werden.
Die Anordnung der Primär-Sensorstelle 74 und der Sub-Sensorstelle 76 in dem Sensorfeld 68 wird abhängig von Beschaffenheit und/oder der Geometrie des Werkstücks 18 festgelegt und auf die Beschaffenheit und/oder die Geometrie des Werkstücks 18 abgestimmt, damit die weiter unten erläuterten Bedingungen für eine Temperaturbestimmung erfüllt werden können.
Bei einer Wärmebildkamera 72 ist die Primär-Sensorstelle 74 ein definierter Pixel oder eine definierte zusammenhängende Gruppe von Pixeln des Kamerabildes. Wenn das Sensorfeld 68 durch mehrere Sensoreinheiten 70 aufgebaut wird, kann beispielsweise eine dieser mehreren Sensoreinheiten 70 die Primär-Sensorstelle 74 festlegen.
Damit die Steuereinrichtung 58 des Temperatursensorsystems 56 erfassen kann, dass die Messanordnung erreicht ist und die aus der Sensorantwort der Primär-Sensorstelle 70 abgeleitete Temperatur T_P als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs 62 registriert werden kann, stellt das Sensorfeld 68 eine von der Primär-Sensorstelle 74 verschiedene Sub-Sensorstelle 76 bereit, aus welcher eine Temperatur T_S an der Sub-Sensorstelle 76 abgeleitet werden kann.
Bei einer Wärmebildkamera 72 ist die Sub-Sensorstelle 76 ein definierter Pixel oder eine definierte zusammenhängende Gruppe von Pixeln des Kamerabildes in einem definierten Abstand zu dem Pixel bzw. der Pixelgruppe der Primär-Sensorstelle 74. Wenn das Sensorfeld 68 durch mehrere Sensoreinheiten 70 aufgebaut wird, kann eine dieser mehreren Sensoreinheiten 70 die Sub-Sensorstelle 76 festlegen, die nicht bereits die Primär-Sensorstelle 74 vorgibt.
Wenn ein Sensorstelle, im vorliegenden Fall die Sub-Sensorstelle 76m, durch eine Sensoreinheit 70 in Form einer Wärmebildkamera 72 bereitgestellt wird, kann aus dieser Sensorstelle ein Bild Ps an der Sub-Sensorstelle 76 abgeleitet werden. Dies ist auch mit einer nicht wärmeempfindlichen Kamera möglich.
Die aus der Sub-Sensorstelle 76 abgeleitete Temperatur T_S dient der Steuereinrichtung 58 des Temperatursensorsystems 56 als Korrelationstemperatur, aus der sich in Korrelation zu der Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 ableiten lässt, dass die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 der Ist-Temperatur T_Ist innerhalb des Referenzbereichs 62 des Werkstücks 18 entspricht und als solche registriert werden kann.
Hierfür gibt es mehrere Ansätze und unterschiedliche Temperatur-Auswertkonzepte der aus der Primär-Sensorstelle 74 und der Sub-Sensorstelle 76 erhaltenen Temperaturinformationen. Nachfolgend werden konkrete Beispiele mit konkreten Temperaturangaben erläutert. Diese basieren auf der folgenden modellhaften Betrachtung:

Es sei angenommen, dass jedes Teil und jeder Bereich der Fahrzeugkarosserie 20 eine Oberflächentemperatur von mindestens 100°C erreichen soll. Hierfür wird die Fahrzeugkarosserie 20 aus den Düsen 54 mit Heißluft beaufschlagt, die eine Temperatur von etwa 130°C hat. Die Wände und Strukturen der Temperierkabine 14 um die Fahrzeugkarosserie 20 herum, welche den Temperiertunnel 24 begrenzen, haben in einem solchen Fall ebenfalls eine entsprechende Temperatur von etwa 130°C. Diese Temperatur der Wände und Strukturen, welche den Temperiertunnel 24 begrenzen, wird im Weiteren als Hintergrundtemperatur bezeichnet. Vorliegend wird modellhaft davon ausgegangen, dass alle Wände und Strukturen, welche den Temperiertunnel 24 begrenzen, etwa die gleiche Temperatur, hier beispielhaft 130°C, haben. In der Praxis gibt es jedoch abhängig vom Material der Wände und den sonstigen Strukturen unterschiedliche Hintergrundtemperaturen, die um einige °C voneinander abweichen können. Daher wird vorzugsweise die niedrigste Oberflächentemperatur, die an den Wände und Strukturen der Temperierkabine 14 im Betrieb gemessen werden kann, als Hintergrundtemperatur definiert.

Ansatz 1
In einem ersten Ansatz werden die Primär-Sensorstelle 74 und die Sub-Sensorstelle 76 in dem Sensorfeld 68 derart definiert, dass die Primär-Sensorstelle 74 das Werkstück 18 bei der Relativbewegung von Werkstück 18 und Sensorfeld 68 zeitlich vor der Sub-Sensorstelle 76 erreicht und abtastet, wobei als Ausgangssituation davon ausgegangen wird, dass das Sensorfeld 68 zuvor keinen Bereich des Werkstücks 18 abdeckt.
Dies bedeutet in den meisten Fällen, dass die Primär-Sensorstelle 74 der Sub-Sensorstelle 76 in Bewegungsrichtung des Sensorfeldes 68 vorauseilt, wie es in 4 veranschaulicht ist. Abhängig von der Beschaffenheit und/oder der Geometrie eines Werkstückes 18 kann aber auch die Sub-Sensorstelle 76 vorauseilen oder beiden Sensorstellen 74, 76 können vertikal übereinander angeordnet sein.
4 veranschaulicht diesen Ansatz, wobei Phase D eine Situation zeitlich nach dem Zeitpunkt beschreibt, zu dem das Temperatursensorsystem 56 festgestellt hat, dass die Primär-Sensorstelle 74 dem Referenzbereich 62 der Fahrzeugkarosserie 20 erreicht hat und die gemessene Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs 62 registriert ist.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Sub-Sensorstelle 76 so in dem Sensorfeld 68 definiert, dass ein mit 78 bezeichnetes Bauteil des Innenbereichs des Radkastens der Fahrzeugkarosserie 20 als erster Bereich des Werkstücks 18 zu der Sub-Sensorstelle 76 gelangt. Dieser Innenbereich bzw. dort vorhandene Bauteile erreichen in der Regel eine ähnliche Temperatur wie der Schweller 64.
Erstes Temperatur-Auswertekonzept
Es wird eine Schwellentemperatur T_thr definiert und die Steuereinrichtung 58 ermittelt, ob T_P und T_S kleiner als T_thr sind. Ist dies der Fall, wird T_P als die Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert. Diese Schwellentemperatur T_thr liegt zwischen der Oberflächentemperatur, welche der Referenzbereich 62 des Werkstücks 18 mindestens erreichen soll und der Hintergrundtemperatur. Damit es keine Überschneidung zwischen der Schwellentemperatur T_thr und der niedrigsten Hintergrundtemperatur einer Wand oder einer Struktur kommen kann, wird wie oben angesprochen die niedrigste Hintergrundtemperatur als Bezugsgröße für die Definition der Schwellentemperatur T_thr herangezogen.
Beispiel:
Es wird T_thr = 115°C definiert; T_thr liegt somit zwischen der hier angenommenen zu erreichenden Oberflächentemperatur des Werkstücks 18 von 100°C und der angenommenen Hintergrundtemperatur von 130°C.
In Phase A messen sowohl die Primär-Sensorstelle 74 als auch die Sub-Sensorstelle 76 die Hintergrundtemperatur der Tunnelatmosphäre von etwa 130°C. Folglich sind T_P = 130°C und Ts = 130°C und somit sind T_P und Ts größer als T_thr .
In Phase B erreicht die Primär-Sensorstelle 74 den Schweller 64 der Fahrzeugkarosserie 20 und zeigt eine Temperatur T_P = 100°C an. Die Sub-Sensorstelle 76 erfasst noch immer die Hintergrundtemperatur und es bleibt T_S = 130°C. Somit ist nur T_P kleiner als T_thr , nicht jedoch Ts. Die Steuereinrichtung 58 erkennt dadurch, dass die Primär-Sensorstelle 74 den Referenzbereich 62 der Fahrzeugkarosserie 20 noch nicht erreicht hat, sondern noch immer die Hintergrundtemperatur erfasst.
In Phase C bleibt die Temperatur Tpan der Primär-Sensorstelle 74 kleiner als T_thr , während die Sub-Sensorstelle 76 nun zu dem Bauteil 78 gelangt und ebenfalls eine Temperatur T_S = 100°C anzeigt. Damit sind sowohl T_P als auch T_S kleiner als T_thr und T_P wird als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert.
Dieses Konzept funktioniert auch, wenn der Schweller 64 und das Bauteil 78 verschiedene Temperaturen haben, unabhängig davon, welche höher ist, solange beide eine Temperatur kleiner als T_thr aufweisen.
Zweites Temperatur-Auswertekonzept
Die Steuereinrichtung 58 berechnet die Differenz ΔT_PS zwischen der Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle. Wenn diese Differenz ΔT_PS einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax unterschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen T_P oder T_S eine Schwellentemperatur T_thr unterschreitet, sind die Fahrzeugkarosserie 20 und das Sensorfeld 68 in der oben erörterten definierten Messanordnung positioniert und die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 wird als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert.
Beispiel:
Als Schwellentemperatur wird T_thr = 115°C definiert; T_thr liegt somit wieder zwischen der hier angenommenen zu erreichenden Oberflächentemperatur des Werkstücks 18 von 100°C und der angenommenen Hintergrundtemperatur von 130°C.
Als Schwellenwert der Differenz ΔT_PS wird T_Δmax = 20°C definiert.
In Phase A messen sowohl die Primär-Sensorstelle 74 als auch die Sub-Sensorstelle 76 die Hintergrundtemperatur der Wände und Strukturen der Temperierkabine 14 von etwa 130°C. Folglich sind T_P = 130°C und T_S = 130°C.
In Phase B erreicht die Primär-Sensorstelle 74 den Schweller 64 der Fahrzeugkarosserie 20 und zeigt eine Temperatur T_P = 100°C an. Die Sub-Sensorstelle 76 erfasst noch immer die Hintergrundtemperatur und es bleibt Ts = 130°C.
Somit ist in Phase B zwar die Bedingung erfüllt, dass zumindest eine der beiden Temperaturen T_P oder T_S , nämlich T_P = 100°C, die Schwellentemperatur T_thr = 115°C unterschreitet. Die Differenz ΔT_PS ist jedoch ΔT_PS = 30°C und ist somit größer als T_Δmax (20°C). Die Steuereinrichtung 58 erkennt dadurch, dass die Primär-Sensorstelle 74 den Referenzbereich 62 der Fahrzeugkarosserie 20 noch nicht erreicht hat.
In Phase C bleibt die Temperatur Tpan der Primär-Sensorstelle 74 weitgehend unverändert und ist jedenfalls kleiner als T_thr = 115°C, während die Sub-Sensorstelle 76 nun zu dem Bauteil 78 gelangt und ebenfalls eine Temperatur Ts = 100°C anzeigt. Damit ist ΔT_PS = 0°C und der Schwellenwert T_Δmax = 20°C ist unterschritten.
Die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 wird als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert.
Drittes Temperatur-Auswertekonzept
Die Steuereinrichtung 58 beachtet zunächst nur die Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle 76.
Wenn eine Änderung ΔT_S der aus der Sub-Sensorstelle 76 ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax/s überschreitet, wird die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs des Werkstücks registriert.
Beispiel:
Der Schwellenwert T_Δmax/s wird zu T_Δmax/s = 100°C s^-1 definiert.
Bei der Festlegung des Schwellenwerts T_Δmax/s wird vorzugsweise berücksichtigt, mit welcher Frequenz die Temperatur T_S an der Sub-Sensorstelle 76 erfasst wird.
Vorliegend wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Temperatur T_S an der Sub-Sensorstelle 76 fünfmal pro Sekunde abgefragt wird. Zwischen zwei Abfragen an der Sub-Sensorstelle 76 liegen somit 0,2 Sekunden.
Wenn die Sub-Sensorstelle 76 in Phase B zu dem Bauteil 78 gelangt, fällt die Temperatur Ts schlagartig von 130°C auf 100°C ab, was mögliche Temperaturschwankungen übersteigt, die erfasst werden, solange die Sub-Sensorstelle 76 die Hintergrundtemperatur oder die Werkstücktemperatur erfasst. Die bedeutet eine Temperaturänderung ΔT_S in Höhe von 30°C pro 0,2 Sekunden, woraus sich rechnerisch eine Temperaturänderung ΔT_S = 150°C s^-1 ergibt.
Somit ist die oben genannte Bedingung erfüllt und die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 wird als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs des Werkstücks registriert. Mit dem Schwellenwert T_Δmax/s = 100°C s^-1 wäre im Übrigen eine Temperaturänderung von 20°C ausreichend, wenn die Sub-Sensorstelle 76 das Bauteil 87 erreicht, um die Registrierung von T_Ist auszulösen.
Wenn die Temperatur T_S an der Sub-Sensorstelle 76 beispielsweise mit doppelter Frequenz, d.h. alle 0,1 Sekunden, abgefragt würde, wäre der Schwellenwert T_Δmax/s = 200°C s^-1, wenn ein Temperatursprung von mindestens 20°C erfasst werden soll. Bei einer Temperaturänderung von 30°C entspricht ΔT_S dann einer Änderung von 30°C pro 0,1 Sekunden, woraus sich rechnerisch einer Temperaturänderung ΔT_S = 300°C s^-1 ergibt; auch in diesem Fall ist natürlich T_Δmax/s = 200°C s^-1 überschritten.
Wenn die Fahrzeugkarosserie 20 weiter bewegt wird und die Sub-Sensorstelle 76 entlang des Schwellers 64 geführt wird, sind dort gegebenenfalls festzustellende Temperaturänderungen in der Praxis nicht in der Größenordnung, dass die oben genannte Bedingung erfüllt werden kann.
Ansatz 2
In einem zweiten Ansatz, der nicht in den Figuren gezeigt ist, werden die Primär-Sensorstelle 74 und die Sub-Sensorstelle 76 in dem Sensorfeld 68 derart definiert, dass die Sub-Sensorstelle 76 das Werkstück 18 bei der Relativbewegung von Werkstück 18 und Sensorfeld 68 zeitlich vor der Primär-Sensorstelle 74 verlässt und nicht mehr abtastet, wobei als Ausgangssituation davon ausgegangen wird, dass sowohl die Sub-Sensorstelle 76 als auch die Primär-Sensorstelle 74 das Werkstück 18 abtasten. Dies ist beispielsweise bei der Fahrzeugkarosserie 20 dann der Fall, wenn das Sensorfeld 68 zum Ende des Schwellers 64 gelangt.
In den meisten Fällen läuft für eine solche Messung die Primär-Sensorstelle 74 der Sub-Sensorstelle 76 in Bewegungsrichtung des Sensorfeldes 68 hinterher. Bezogen auf 4 und das hier erläuterte Ausführungsbeispiel sind die Primär-Sensorstelle 74 und die Sub-Sensorstelle 76 vertauscht. Abhängig von der Geometrie eines Werkstückes kann aber auch die Primär-Sensorstelle 74 vorauseilen oder beiden Sensorstellen 74, 76 können vertikal übereinander angeordnet sein.
Viertes Temperatur-Auswertekonzept
Die Steuereinrichtung 58 berechnet die Differenz ΔT_PS zwischen der Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle. Wenn diese Differenz ΔT_PS einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen T_P oder T_S eine Schwellentemperatur T_thr unterschreitet, sind die Fahrzeugkarosserie 20 und das Sensorfeld 68 in einer Messanordnung positioniert, bei der die Primär-Sensorstelle 74 noch das Werkstück 18 abtastet, die Sub-Sensorstelle 76 jedoch gerade nicht mehr. Die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 wird dann als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert.
Beispiel:
Es werden zum Beispiel dieselben Werte wie bei dem zweiten Auswertekonzept verwendet:

Als Schwellentemperatur wird T_thr = 115°C definiert; T_thr liegt somit zwischen der hier angenommenen zu erreichenden Oberflächentemperatur des Werkstücks 18 von 100°C und der angenommenen Hintergrundtemperatur von 130°C.

Als Schwellenwert der Differenz ΔT_PS wird T_Δmax = 20°C definiert.
In einer ersten Phase messen sowohl die Primär-Sensorstelle 74 als auch die Sub-Sensorstelle 76 die Temperatur des Werkstücks 18 von etwa 100°C. Beide Temperaturen T_P und T_S sind somit kleiner als T_thr und die Differenz ΔT_PS ist kleiner als der vorgegebene Schwellenwert T_Δmax.
In einer nächsten Phase erreicht die Sub-Sensorstelle 74 das Ende des Schwellers 64 der Fahrzeugkarosserie 20, wandert über den hinteren Radkasten und verlässt das Werkstück 18. Die Sub-Sensorstelle 76 zeigt dann mit T_S = 130° die Hintergrundtemperatur an. Die Primär-Sensorstelle 74 erfasst noch immer die Werkstücktemperatur am Schweller 64 und es bleibt T_P = 100°C.
Somit sind in diesem Moment beide Bedingungen erfüllt: Die Differenz ΔT_PS ist ΔT_PS = 30°C und überschreitet somit T_Δmax (20°C). Zumindest eine der beiden Temperaturen T_P oderT_S, nämlich T_P = 100°C, unterschreitet die Schwellentemperatur T_thr = 115°C.
Die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 wird als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert.
Drittes Temperatur-Auswertekonzept bei Ansatz 2
Die Steuereinrichtung 58 beachtet wieder zunächst nur die Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle 76.
Wenn eine Änderung ΔT_S der aus der Sub-Sensorstelle ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax/s überschreitet, wird die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs des Werkstücks registriert.
Beispiel:
Der Schwellenwert T_Δmax/s wird zu T_Δmax/s = 100°C s^-1 definiert.
Wenn die Sub-Sensorstelle 76 das Werkstück 18 verlässt, steigt die Temperatur Ts schlagartig von 100°C auf 130°C an, was mögliche Temperaturschwankungen übersteigt, die erfasst werden, solange die Sub-Sensorstelle 76 die Werkstücktemperatur oder die Hintergrundtemperatur erfasst.
Somit ist die Bedingung erfüllt und die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 wird als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs des Werkstücks registriert.
Bild-Auswertekonzept
Nun wird auf 5 Bezug genommen.
Wie dort veranschaulicht ist, wird das Sensorfeld 68 dort in der Weise ausgewertet, dass aus der Sub-Sensorstelle 76 ein Bild Ps an der Sub-Sensorstelle 76 abgeleitet werden kann.
Um festzustellen, ob die Primär-Sensorstelle 74 des Sensorfeldes 68 den Referenzbereich 62 der Fahrzeugkarosserie 20 abtastet, vergleicht die Steuereinrichtung 58 dieses Bild Ps mit einer Referenzstruktur 78 des Werkstückst 18 und/oder des Transportsystems 32.
In 5 ist als solche Referenzstruktur 78 beispielhaft ein Ausschnitt 80 des Transportsystems 32 veranschaulicht, wobei dort in Abwandlung zu den vorherigen Figuren ein Skid 82 als Werkstückträger gezeigt ist, wie er bereits oben angesprochen wurde.
In Phase A bewegt sich die Fahrzeugkarosserie 20 auf das Sensorfeld 68 zu, bis die Fahrzeugkarosserie 20 von dem Sensorfeld 68 erfasst wird. In der gezeigten Phase B ist die Fahrzeugkarosserie 20 bereits ein wenig weiter gefördert worden, bis sie schließlich in Phase C eine Position erreicht, in welcher das Bild Ps an der Sub-Sensorstelle 76 mit der abgespeicherten Referenzstruktur 78 des Werkstücks 18 bzw. des Transportsystems 32 übereinstimmt.
In diesem Moment wird die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 abgeleitet und als Ist-Temperatur des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert.
Diese Prinzip eines Referenzbildvergleichs kann sowohl genutzt werden, wenn das Sensorfeld 68 die Fahrzeugkarosserie 20 erreicht, als auch, wenn das Sensorfeld 68 die Fahrzeugkarosserie 20 wieder verlässt.
Weitere Sensorstellen
Wie die 4 und 5 veranschaulichen, kann das Sensorfeld 68 noch weitere Sensorstellen bereitstellen, aus denen eine Temperatur an der jeweiligen weiteren Sensorstelle abgeleitet werden kann.
In 4 ist lediglich eine weitere Sensorstelle 84 gekennzeichnet, in 5 sind einer erste weitere Sensorstelle 84 und eine zweite weitere Sensorstelle 86 zu hervorgehoben.
Das Temperatursensorsystem 56 wird vor der Inbetriebnahme der Temperiervorrichtung 10 auf das Werkstück 18 geeicht. Dies kann einerseits in der vorhanden Temperiervorrichtung erfolgen, andererseits auch allein auf Grund bekannter und abrufbarer Daten über die Beschaffenheit und/oder Geometrie des Werkstücks 18 und des Prozessablaufs bei dessen Temperierung durchgeführt werden. Hierbei werden die Sensorstellen und deren Priorisierung in dem Sensorfeld 68 festgelegt.
Unter Priorisierung wird verstanden, ob die Sensorstelle als Primär-Sensorstelle eine Temperatur eines zugeordneten Referenzbereichs des Werkstücks 18 oder als Sub-Sensorstelle eine Bezugstemperatur ergeben soll, aus der die korrekte Position einer vorhandenen Primär-Sensorstelle abgeleitet werden kann, wie es oben beschrieben ist.
Beispielsweise kann die weitere Sensorstelle 84 in 4 als weitere Primär-Sensorstelle betrachtet werden, die einem weiteren Referenzbereich der Fahrzeugkarosserie 20 zugeordnet ist. In dem in 4 gezeigten konkreten Beispiel ist dieser weitere Referenzbereich nur in der Phase C mit 88 bezeichnet und befindet sich am Übergang zwischen dem vorderen Kotflügel und der Vordertüre der Fahrzeugkarosserie 20.
Durch die feste räumliche Beziehung der dann zwei Primär-Sensorstellen 74 und 84 innerhalb des Sensorfeldes 68 ist definiert festgelegt, dass die zweite Primär-Sensorstelle 84 den ihr zugeordneten Referenzbereich 88 erreicht hat und dessen Ist-Temperatur wiedergibt, wenn die berücksichtigten Kriterien für die erste Primär-Sensorstelle 74 erfüllt sind.
Die weitere Sensorstelle 84 in 4 kann alternativ als weitere Sub-Sensorstelle betrachtet werden, wobei die an dieser weiteren Sub-Sensorstelle ermittelte Temperatur in der oben beschriebenen Weise zur Überwachung herangezogen werden, ob die Primär-Sensorstelle 74 den Referenzbereich 62 abtastet oder nicht. Bei zwei Sub-Sensorstellen können die beiden abgeleiteten Temperaturen für unterschiedlichen Auswertekonzepte herangezogen werden, die sich auf diese Weise ergänzen können.
Bei dem in 5 veranschaulichte Auswertekonzept unter Berücksichtigung der Bildinformation aus der dort ersten Sub-Sensorstelle 76 kann ebenfalls eine weitere Sensorstelle als weitere Primär-Sensorstelle oder als weitere Sub-Sensorstelle genutzt werden. Wenn die weitere Sensorstelle als Sub-Sensorstelle genutzt wird, kann das Bild-Auswertekonzept durch eine Temperatur-Auswertekonzept in der oben beschrieben Art unterstützt werden.
Es ist auch möglich, weitere Sensorstellen für eine Bildauswertung bereitzustellen, was nicht eigens gezeigt ist.
Allgemein kann jede Stelle innerhalb des Sensorfeldes 68 als Sensorstelle genutzt werden, aus welcher eine Temperatur oder ein Bild abgeleitet werden kann, die oder das zur Auswertung herangezogen werden kann.
Insbesondere bei einer Wärmebildkamera 72 liefert jeder Pixel im Sensorfeld 68 eine Temperaturinformation und kann folglich als Sensorstelle definiert werden, aus welcher die gemessene Temperatur an dieser Sensorstelle abgeleitet werden kann. Zugleich liefert eine Wärmebildkamera 72 ein das Sensorfeld 68 abdeckendes Bild der Umgebung bzw. der Hintergrunds, so dass auch an einer oder mehreren beliebig definierbaren Sub-Sensorstelle, die in diesem Fall einen Flächenbereich beschreiben, ein Bild an einer jeweiligen Sub-Sensorstelle erfasst werden kann.
Positionserfassung/Positionsüberprüfung
Aus dem Sensorfeld 68 abgeleitete Temperaturen und/oder aus dem Sensorgeld 68 abgeleitete Bilder können auch dazu herangezogen werden, die Position des Werkstückes 18 in dem Temperiertunnel 24 zu erfassen und/oder zu überprüfen.
Dies kann insbesondere in einer Temperiervorrichtung 10 von Vorteil sein, die als Batch-Vorrichtung konzipiert ist und in der Werkstücke 18 in einer Behandlungsposition positioniert werden, in der sie stillstehend temperiert werden. Alternativ kann dies bei einer Temperiervorrichtung 10 von Vorteil sein, welche zwar im Durchlauf betrieben wird, bei welcher die Werkstücke 18 aber intermittierend, d.h. getaktet, durch den Temperiertunnel 24 gefördert werden und die Werkstücke 18 zumindest einmal während des Temperierens stillstehen.
In diesem Fall können die Düsen 54 einen jeweiligen Luftstrahl explizit auf bestimmte Bauteile des Werkstücks 18, bei einer Fahrzeugkarosserie 20 beispielsweise die A-, B- oder C-Säule oder der Schweller 64, abgeben, wenn die Fahrzeugkarosserie 20 eine entsprechende Position relativ zu den Düsen 54 einnimmt.
Aber auch bei einer mit kontinuierlichem Transport der Werkstücke 18 bzw. Fahrzeugkarosserien 20 betriebenen Temperiervorrichtung 10 kann eine Positionserfassung vorteilhaft sein. Hier kann die erfasste Position mit der Zeit korreliert werden, wenn definiert festgelegt ist, zu welchem Zeitpunkt ein Werkstück 18 in welcher Position innerhalb des Temperiertunnels 24 sein sollte.
Das Sensorfeld 68 einer Sensoreinrichtung 60 wird hierfür so in dem Temperiertunnel 24 ausgerichtet, dass eine oder mehrere der oben genannten Bedingungen genau zu dem Zeitpunkt erfüllt werden, wenn die Fahrzeugkarosserie 20 eine zuvor definierte Referenzposition erreicht. Diese Referenzposition kann bei einem intermittierenden Transport der Werkstücke 18 oder bei einem Batch-Betrieb eine auf die Düsen 54 abgestimmte Position sein. Bei einem kontinuierlichen Betrieb kann die Referenzposition eine Position sein, die mit einem bestimmten Zeitpunkt des Temperiervorgangs verknüpft ist.
Bei Erfüllung der Bedingung oder der Bedingungen kann dann einerseits die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle 74 als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs 62 registriert werden.
Andererseits kann bei einem intermittierenden Betrieb oder einem Batch-Betrieb die Steuereinrichtung 58 ein Steuersignal an das Transportsystem 32 ausgeben, so dass eine weitere Förderbewegung der Fahrzeugkarosserie 20 eingestellt wird.
Umgekehrt kann auch eine Kalibrierung des Transportsystems 32 erfolgen. Hierzu kann beispielsweise die Steuereinrichtung 58 mit dem Transportsystem 32 bzw. dessen, hier nicht eigens gekennzeichneten, Steuersystem kommunizieren. Das Transportsystem 32 umfasst in an und für sich bekannter Art und Weise eine Steuersensorik, mit welcher die Position des Werkstücks 18 erfasst wird. Anhand der Daten wird der Transport des Werkstücks 18 koordiniert.
Wenn das Transportsystem 32 bei einem intermittierenden Betrieb oder einem Batch-Betrieb anhand der ihm zur Verfügung stehenden Daten feststellt, dass das Werkstück 18 seine Behandlungsposition erreicht hat, unterbricht es eine weitere Bewegung des Werkstücks 18. Das Steuersystem des Transportsystems 32 kann nun ein hierfür stehendes Signal an die Steuereinrichtung 58 des Temperatursensorsystems 56 liefern.
Wenn die Position korrekt ist, sind auch bei dem Temperatursensorsystem 56 die Bedingungen für die Datenauswertung erfüllt.
Wenn das Werkstück 18 vor der exakten Position im Temperiertunnel 24 gestoppt wird, sind die Bedingungen des Temperatursensorsystems 56 nicht erfüllt und es kann eine Rückmeldung oder Fehlermeldung geben, dass das Werkstück 18 hinter seiner Zielposition zurückbleibt.
Ebenso ist es möglich, zu unterbinden, dass das Werkstück 18 über die gewünschte Position hinaus gefördert wird, indem das Sensorfeld 68 und die Auswertealgorithmen des Temperatursensorsystems 56 so abgestimmt werden, dass die Bedingungen für die Registrierung der Ist-Temperatur T_Ist in dem Moment erfüllt werden, wenn das Werkstück 18 seine Behandlungsposition erreicht hat. In diesem Moment kann die Steuereinrichtung 58 des Temperatursensorsystems 56 eine Rückmeldung an das Transportsystem 32 liefern, welches einerseits die weitere Bewegung des Werkstücke 18 beenden und andererseits seine Positionsdaten kalibrieren kann.
Bei einem kontinuierlichen Transport der Werkstücke 18 kann der Zeitpunkt der Erfüllung der Bedingung(en) mit den Zeit-/Positionsdaten des Transportsystems 32 verglichen werden, sofern solche Daten vorhanden sind.
Weitere Abwandlungen
Wie oben angesprochen wurde, ist es notwendig, dass den Sensoreinheiten 60 ein Sensorweg zur Verfügung steht, damit das Sensorfeld 68 den Temperiertunnel 24 erfassen und abtasten kann. 6 zeigt hierfür weitere Möglichkeiten auf, die am Beispiel einer abgewandelten Temperiervorrichtung 10 für Fahrzeugkarosserien 20 veranschaulicht sind, bei welcher die Fahrzeugkarosserien 20 mit ihrer Längsachse quer zur Transportrichtung angeordnet sind.
Variante A zeigt wieder ein Sensorfenster in der Seitenwand 26, wie es in der Nische 66 in 3 gezeigt ist. Wenn kein Druckraum 42 und/oder keine Zwischenwand 44 vorhanden ist, kann ein einfacher optischer Durchgang in der Seitenwand 26 ausreichen. Bei der Variante A ist der Referenzbereich am oberen Rand der Heckfensteröffnung der Fahrzeugkarosserie 20 angesiedelt.
Variante B zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Sensorweg einen Druckraum 42 durchkreuzen muss, wobei der Druckraum 42 bei diesem Ausführungsbeispiel nur nahe dem Boden 30 angesiedelt ist und sich nicht über die gesamte Höhe des Temperiertunnels 24 erstreckt. Dennoch kann auf diese Weise bei einer Fahrzeugkarosserie ein Referenzbereich 62 am Schweller 64 erfasst und abgetastet werden. Ein Durchgangskanal, wie er weiter oben bereits angesprochen ist, trägt das Bezugszeichen 90.
Variante C zeigt noch die Alternative auf, dass der Sensorweg auch nicht geradlinig verlaufen kann; dort ist ein gewinkelter Sensorweg mit 92 bezeichnet. Insbesondere bei optischen Sensoreinheiten 60 kommen hierfür Spiegelumlenkungen und optische Teiler wie Prismen und dergleichen in Frage.
Wenn bei dieser Variante ein Referenzbereich 62 am Schweller 64 der Fahrzeugkarosserie 20 erfasst werden soll, kommt insbesondere das oben zu Ansatz 2 erläuterte vierte Temperatur-Auswertekonzept zu Tragen. Bei der Bewegung der Fahrzeugkarosserie 20 in Transportrichtung gelangt dort zunächst die Dachkante und die B-Säule in das Sensorfenster 68, dass die Registrierung der Ist-Temperatur des Referenzbereichs 62 dann erfolgt, wenn die vorauseilende Sub-Sensorstelle 76 die Fahrzeugkarosserie 20 verlässt.
Insbesondere dann, wenn das Werkstück 18 in der Temperiervorrichtung 10 erwärmt wird, ist die Sensoreinheit 70 bzw. sind die Sensoreinheiten 70 einzeln oder als Sensorgruppe mit einer Klimatisierungsvorrichtung 94 gekoppelt ist, wie sie aus der DE 10 2017 110 901 A1 bekannt ist und welche lediglich in 3 veranschaulicht ist.
Dies ist unabhängig davon, ob eine Sensoreinheit 70 innerhalb oder außerhalb des Temperiertunnels 24 angeordnet ist.
In 3 ist eine Variante schematisch gezeigt, bei der die Sensoreinheit 70 in einem Schutzgehäuse 96 untergebracht, das mit einer Kühleinrichtung 98 gekoppelt ist. In der Praxis wird die Sensoreinheit 70 durch ein Kühlfluid, vorzugsweise ein Kühlgas, gekühlt. Bevorzugt können als Kühleinrichtung 98 Luft-Wasser-Kühler, Wirbelstrom-/Vortexkühler, Pulsrohrkühler oder Wärmerohrkühler eingesetzt werden, wie es in der DE 10 2017 110 901 A1 erläutert ist.
Ein geeignetes Schutzgehäuse 96 hat seinerseits ein Sichtfenster, das von Verunreinigungen befreit bleiben muss, um eine zuverlässige Sensorik zu gewährleisten. Zu diesem Zweck kann dem Sichtfenster ein Spülgas zugeführt werden, um sich dort niederschlagende Tröpfchen oder Partikel von Umgebungsverunreinigungen mitzureißen und abzuführen. Dabei kann das Kühlgas nach dem Wärmeaustausch an dem zu kühlenden Bauteil als Spülgas zu dem Sichtfenster geleitet werden.
Grundsätzlich können die oben erläuterten Konzepte mit nur einer einzigen Sensoreinrichtung 60 umgesetzt werden. Wenn mehrere Sensoreinrichtungen 60 vorhanden sein, können deren Daten kombiniert werden und insbesondere mehrere Ist-Temperaturen T_Ist-1, T_Ist-2, T_Ist-3, T_Ist-4 usw. für jede vorhandene Sensoreinrichtung 60.1, 60.2, 60.3, 60.4 usw. registriert werden und/oder die Positionserfassung durchgeführt werden, wenn jeweilige Bedingungen, die für jede vorhandene Sensoreinrichtung 60.1, 60.2, 60.3, 60.4 usw. gesondert festgelegt werden können, erfüllt sind.
Die von dem Temperatursensorsystem 56 erhaltenen Daten können darüber hinaus in Echtzeit an eine Produktionsüberwachung übermittelt und dort visualisiert werden, bei einer Wärmebildkamera 72 kann beispielsweise eine Art Live-Video mit den Temperaturdaten und Positionsinformationen übertragen werden.
Unabhängig von der Art, wie die Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs 62 des Werkstücks 18 erhalten wird, kann ein Alarmsignal erzeugt werden, wenn die Temperatur T_Ist von einem vorgegebenen Toleranzbereich abweicht und ein schlechtes Behandlungsergebnis für das Werkstück 18 zu befürchten ist. Eine Unterbrechung der Behandlung bzw. eine Anpassung der Behandlungs- und insbesondere der Temperierparameter kann dann manuell oder automatisiert erfolgen. Wenn T_Ist beispielsweise beim Erwärmen eine untere Grenztemperatur unterschreitet und folglich zu kalt ist, kann das Temperiersystem 40 derart angesteuert werden, dass die Lufttemperatur erhöht wird und das Werkstück 18 noch eine ergänzende Zeitspanne in dem Temperiertunnel 24 verweilt. Allgemein ausgedrückt kann durch die oben erläuterten Systeme eine automatisierte Produktions- und Qualitätsüberwachung etabliert werden, durch welche in Echtzeit auf Abweichungen im Produktions- bzw. im Temperierprozess reagiert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017110901 A1 [0143, 0145]

Claims

Verfahren zum Temperieren von Werkstücken (18), insbesondere von Fahrzeugkarosserien (20), bei welchem a) die Werkstücke (18) in einem Temperiertunnel (24) temperiert werden und mit einem Transportsystem (32) gefördert werden; b) mittels eines berührungslosen Temperatursensorsystems (56) mit einer Sensoreinrichtung (60) eine Ist-Temperatur T_Ist des Werkstückes (18) innerhalb eines Referenzbereichs (62) des Werkstücks (18) erfasst wird; dadurch gekennzeichnet, dass c) durch die Sensoreinrichtung (60) ein Sensorfeld (68) mit einer Primär-Sensorstelle (74) bereitgestellt wird, aus welcher eine Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle (74) abgeleitet werden kann oder abgeleitet wird; d) das Sensorfeld (68) der Sensoreinrichtung (60) außerdem mit einer Sub-Sensorstelle (76) bereitgestellt wird, aus welcher eine Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle (76) und/oder ein Bild Ps an der Sub-Sensorstelle (76) abgeleitet wird; und e) die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle (74) dann als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs (62) des Werkstücks (18) registriert wird, wenn ea) sowohl T_P als auch Ts eine Schwellentemperatur T_thr überschreiten oder unterschreiten; und/oder eb) die Differenz ΔT_PS zwischen der Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle (74) und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle (76) einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax unterschreitet oder überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen T_P oder T_S eine Schwellentemperatur T_thr unterschreitet; und/oder ec) die Änderung ΔT_S der aus der Sub-Sensorstelle (76) ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax/s überschreitet; und/oder ed) das Bild Ps eine vorgegebene Referenzstruktur (78) des Werkstücks (18) und/oder des Transportsystems (32) widerspiegelt; und/oder f) eine aus dem Sensorfeld (68) abgeleitete Temperatur (T_P, T_S) und/oder ein aus dem Sensorfeld (68) abgeleitetes Bild (P_S) dazu herangezogen werden, die Position des Werkstückes (18) in dem Temperiertunnel (24) zu erfassen und/oder zu überprüfen, wozu das Sensorfeld (68) so in dem Temperiertunnel (24) ausgerichtet wird, dass ein oder mehrere der Bedingungen ea), eb), ec) oder ed) dann erfüllt sind, wenn das Werkstück (18) eine zuvor definierte Referenzposition in dem Temperiertunnel (24) erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Primär-Sensorstelle (74) und der Sub-Sensorstelle (76) in dem Sensorfeld (68) abhängig von der Beschaffenheit und/oder Geometrie des Werkstücks (18) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorfeld (68) der Sensoreinrichtung (60) mit Hilfe einer Sensoreinheit (70) oder mit Hilfe mehrerer Sensoreinheiten (70) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweilige Sensoreinheit (70) eine Wärmebildkamera (72) oder ein punktförmig abtastendes Pyrometer oder ein linienförmig abtastendes Pyrometer verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Anlage (16) zum Behandeln der Werkstücke (18), insbesondere zum Beschichten, bevorzugt zum Lackieren, der Werkstücke (18) durchgeführt wird.
Vorrichtung zum Temperieren von Werkstücken (18), insbesondere von Fahrzeugkarosserien (20), mit a) einem Gehäuse (22), in dem ein Temperiertunnel (24) untergebracht ist, wobei die Werkstücke (18) in dem Temperiertunnel (24) mittels eines Temperiersystem (40) temperiert und mittels eines Transportsystems (32) kontinuierlich oder intermittierend gefördert werden; b) einem berührungslosen Temperatursensorsystems (56) mit einer Sensoreinrichtung (60), mittels welchem eine Ist-Temperatur T_Ist des Werkstückes (18) innerhalb eines Referenzbereichs (62) des Werkstücks (18) erfassbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass c) die Sensoreinrichtung (60) ein Sensorfeld (68) mit einer Primär-Sensorstelle (74) bereitstellt, aus welcher eine Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle (74) ableitbar ist; d) die Sensoreinrichtung (60) das Sensorfeld (68) außerdem mit einer Sub-Sensorstelle (76) bereitstellt, aus welcher eine Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle (76) und/oder ein Bild P_S an der Sub-Sensorstelle (76) ableitbar ist; und e) eine Steuereinrichtung (58) vorhanden ist, welche derart eingerichtet ist, dass die Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle (74) dann als Ist-Temperatur T_Ist des Referenzbereichs (62) des Werkstücks (18) registriert wird, wenn ea) sowohl T_P als auch Ts eine Schwellentemperatur T_thr überschreiten oder unterschreiten; und/oder eb) die Differenz ΔT_PS zwischen der Temperatur T_P an der Primär-Sensorstelle (74) und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle (76) einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax unterschreitet oder überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen T_P oder T_S eine Schwellentemperatur T_thr unterschreitet; und/oder ec) die Änderung ΔT_S der aus der Sub-Sensorstelle (76) ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert T_Δmax/s überschreitet; und/oder ed) das Bild Ps eine vorgegebene Referenzstruktur (78) des Werkstücks (18) und/oder des Transportsystems (32) widerspiegelt; und/oder f) eine Steuereinrichtung (58) vorhanden ist, welche derart eingerichtet ist, dass eine aus dem Sensorfeld (68) abgeleitete Temperatur (T_P, T_S) und/oder ein aus dem Sensorfeld (68) abgeleitetes Bild (P_S) dazu herangezogen werden kann, die Position des Werkstückes (18) in dem Temperiertunnel (24) zu erfassen und/oder zu überprüfen, wobei das Sensorfeld (68) so in dem Temperiertunnel (24) ausgerichtet ist, dass ein oder mehrere der Bedingungen ea), eb), ec) oder ed) dann erfüllt sind, wenn das Werkstück (18) eine zuvor definierte Referenzposition in dem Temperiertunnel (24) erreicht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Primär-Sensorstelle (74) und der Sub-Sensorstelle (76) in dem Sensorfeld (68) abhängig von der Beschaffenheit und/oder Geometrie des Werkstücks (18) festgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (60) eine oder mehrere Sensoreinheiten (70) umfasst, welche das das Sensorfeld (68) ausbilden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Sensoreinheit (70) eine Wärmebildkamera (72) oder ein punktförmig abtastendes Pyrometer oder ein linienförmig abtastendes Pyrometer ist.
Anlage zum Behandeln, insbesondere zum Beschichten, insbesondere zum Lackieren, von Werkstücken (18), insbesondere von Fahrzeugkarosserien (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9 umfasst.