DE102022124063A1

DE102022124063A1 - Verfahren zum Betreiben eines Tauchbeckens und Vorrichtung zum Betreiben eines Tauchbeckens

Info

Publication number: DE102022124063A1
Application number: DE102022124063.0A
Authority: DE
Inventors: Elmar Stegmayer; Christian Dinglreiter; Alexander Troll
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2024-03-21
Also published as: WO2024061601A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Tauchbeckens (1), welches mit einem Fertigungsfluid (2) befüllt zum Durchführen eines Fertigungsschritts an einem Bauteil (3) dient, mit den Schritten:- Einbringen einer Messeinrichtung (4) in einen mit dem Fertigungsfluid (2) und/oder einem Messfluid befüllten Teil des Tauchbeckens (1);- Ermitteln von richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten entlang der Raumrichtungen in zumindest einem Volumenbereich (6) des befüllten Teils durch die Messeinrichtung (4), wobei das Bauteil (3) während des Fertigungsschritts zumindest teilweise in dem Volumenbereich (6) angeordnet ist; und- Bestimmen wenigstens einer Anströmgeschwindigkeit des Fertigungsfluids (2) an das Bauteil (3) anhand der ermittelten richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten.Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben eines Tauchbeckens (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Tauchbeckens gemäß dem Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben eines Tauchbeckens gemäß dem Patentanspruch 10.
Tauchbecken dienen bei einer Kraftfahrzeugfertigung beispielsweise dazu, verschiedene Fertigungsschritte an einem Rohbau des Kraftfahrzeugs durchzuführen. So kann in einem Vorbehandlungsbecken der aus dem Karosseriebau kommende Rohbau gereinigt, entfettet und meist auch mit einer Phosphatierung für eine nachfolgende kathodische Tauchlackierung (KTL) beziehungsweise eine KTL-Beschichtung vorbereitet werden. Nach der Vorbehandlung folgt die kathodische Tauchlackierung. Bei dieser wird in dem entsprechenden Tauchbecken an der Karosserie, welche als Bauteil betrachtet werden kann, mittels elektrischem Strom eine Grundierungsschicht abgeschieden, welche als Korrosionsschutz dient.
Dabei wird das Bauteil beziehungsweise die Karosserie des Kraftfahrzeugs üblicherweise mittels einer Fördertechnik in das Tauchbecken eingebracht, wobei insbesondere mehrere Bauteile nacheinander getaucht werden. Dieser Tauchprozess kann durch Tauchen in einem festgelegten Winkel und/oder mittels einer Rotationsfördertechnik durchgeführt werden.
Um Sedimentation von Feststoffen im Tauchbecken vorzubeugen und um die Flüssigkeit beziehungsweise das Fluid, welches das Tauchbecken für den Fertigungsschritt füllt, auf eine bestimmte Temperatur zu heizen beziehungsweise zu kühlen, wird das Fluid im Tauchbecken beispielsweise über Wärmetauscher und/oder Filterelemente umgewälzt. In einem Tauchbecken der Vorbehandlung, beispielsweise der Phosphatierung und/oder der Entfettung, werden beispielsweise zusätzlich zur kontinuierlichen Umwälzung seitlich und/oder am Beckenboden eingebaute Düsen verwendet, um eine direkte beziehungsweise erhöhte Anströmung des Fertigungsfluids am Bauteil zu garantieren.
Um eine besonders hohe Qualität des Lackierens zu erreichen, ist es von Vorteil, die Anbeziehungsweise Umströmung des Bauteils zu optimieren. Dabei haben einige Medium beziehungsweise Fluide insbesondere in der Vorbehandlung spezielle Anforderungen bezüglich der Anströmung an eine Oberfläche bezüglich des Bauteils. So können Düsen im KTL-Tauchbecken eine gleichmäßige Verteilung von Lackteilchen sicherstellen und ein bei dem Beschichten beziehungsweise dem Lackieren entstehendes Elektrolysegas beziehungsweise Prozessgas von der Oberfläche des Bauteils abzutransportieren. Diese Prozessgasrückstände können während der Tauchlackieren zu Problemen führen und gegebenenfalls eine Schichtbildung verhindern.
Da nicht nur die Anströmung der Düsen einen Einfluss auf die Umströmung der Karosserie hat, sondern auch die vorgegebene Bewegung der Fördertechnik, ist eine Kenntnis der Strömungsgeschwindigkeiten im Tauchbecken von Vorteil. Diese können beispielsweise aufwändig mittels einer 3D-CFD-Simulation berechnet werden.
Ferner zeigt die DE 10 2017 005 723 A1 ein Verfahren zur Bestimmung einer Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids relativ zu einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Betreiben eines Tauchbeckens bereitzustellen, bei welchem eine Strömungsgeschwindigkeit und eine davon abhängige Anströmgeschwindigkeit auf ein Bauteil in dem Tauchbecken besonders präzise ermittelt werden kann, wobei die drei Raumrichtungen aufgelöst werden, so dass eine Anströmungsrichtung erfasst werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Tauchbeckens, welches mit einem Fertigungsfluid befüllt zum Durchführen eines Fertigungsschritts an einem Bauteil dient. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst mehrere Schritte.
In einem ersten Schritt erfolgt ein Einbringen einer Messeinrichtung in einem mit dem Fertigungsfluid und/oder einem Messfluid befüllten Teil des Tauchbeckens. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Ermitteln von richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten entlang der Raumrichtungen in zumindest einem Volumenbereich des befüllten Teils durch die Messeinrichtung, wobei das Bauteil während des Fertigungsschritts zumindest teilweise in dem Volumenbereich angeordnet ist. Die Messung beziehungsweise das Ermitteln der richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeit kann jedoch ohne das Bauteil durchgeführt werden. In einem dritten Schritt erfolgt ein Bestimmen wenigstens einer Anströmgeschwindigkeit des Fertigungsfluids an das Bauteil anhand der ermittelten richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten.
Der Volumenbereich stellt ein Messvolumen dar, innerhalb dessen die richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten ermittelt werden. Dabei kann sich das Messvolumen in dem Teil bewegen oder ortsfest sein. So kann zum einem eine Beckengrundströmung ermittelt werden, welche zur Optimierung des Tauchbeckens verwendet werden kann, um eine Umwälzung, eine Asymmetrie, eine Filterleistung und/oder einen Düsendurchsatz der unterschiedlichen Düsen vorteilhaft auszubilden. Zum anderen kann die Strömung für einen bestimmten Fixpunkt (oder mehrere) an dem Bauteil, insbesondere einer Karosse, ermittelt werden, welche im Wesentlichen von der Beckengrundströmung und einer Fördergeschwindigkeit beeinflusst wird.
Mit anderen Worten wird ein Verfahren vorgestellt, welches insbesondere zur Bestimmung einer Strömung in einem Tauchbecken verwendet werden kann, um dadurch das Tauchbecken beziehungsweise eine Fertigung, bei welcher das Tauchbecken verwendet wird, durchzuführen beziehungsweise zu betreiben. So wird das Tauchbecken für einen Fertigungsschritt einer Fertigung verwendet, wobei insbesondere durch den Fertigungsschritt beziehungsweise für den Fertigungsschritt eine Strömung in einem das Tauchbecken zumindest teilweise füllenden Fertigungsfluid vorhanden sein kann und eine Strömungsmesseinrichtung - die Messeinrichtung - verwendet wird, um eine Strömungsgeschwindigkeit in einem Volumenbereich zu bestimmen. Dabei wird der für die Messung der Strömungsgeschwindigkeiten sensitive Bereich der Messeinrichtung - beispielsweise ein Sensor, insbesondere Schallsensor - an einem für die Strömungsgeschwindigkeit relevanten Ort in dem Tauchbecken positioniert, welches zumindest teilweise und insbesondere bis zu dem relevanten Ort mit dem Fertigungsfluid und/oder einem Messfluid befüllt ist. Der relevante Ort kann beispielsweise im Tauchbecken zur Bestimmung der Beckenströmung oder an einem zu untersuchenden Bauteil, um die dort herrschenden Bedingungen der Überlagerung der Fördergeschwindigkeit mit der Beckenströmung zu bestimmen, liegen.
Anschließend kann die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeiten in einem Volumenbereich an dem Ort erfolgen, wobei die Strömung und somit eine Anströmgeschwindigkeit zumindest in dem Volumenbereich beziehungsweise dem Messvolumen, in welchem eine Messpunkt liegt, bestimmt wird.
Ein Zusammenhang zwischen der richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeit und der Anströmgeschwindigkeit an das Bauteil kann dadurch auftreten, dass beispielsweise die Messvorrichtung stationär beziehungsweise ortsfest in dem Tauchbecken zur Bestimmung der richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten verwendet wird und das Bauteil jedoch mit einer entsprechenden Relativgeschwindigkeit durch das Tauchbecken gefördert wird, was in einer anderen Geschwindigkeit resultiert. Drüber hinaus kann die Beckengrundströmung, beispielsweise durch Umwälzung und/oder Düsen, vorhanden sein.
So kann beispielsweise mittels Variablen, wie einer Bauteilgeschwindigkeit, von der Strömungsgeschwindigkeit auf die Anströmgeschwindigkeit geschlossen beziehungsweise umgerechnet werden kann, wobei dies nur bedingt möglich sein kann, wenn die Strömung beispielsweise hochturbulent ist. Besonders vorteilhaft ist dies möglich, wenn durch die Anströmung induzierte Strömung reibungsfreie (potential) Strömung wäre.
Insbesondere der dritte Schritt des Verfahrens beispielsweise kann mittels einer geeigneten Steuerungseinrichtung durchgeführt werden. Diese kann beispielsweise zum Ausführen einer Auswertesoftware ausgebildet sein. Diese kann die ermittelten richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten nach Messfehlern filtern und/oder eine „Reynoldsmittelung“ durchführen und/oder turbulente Fluktuationen darstellen. Ferner können turbulente kinetische Energie über einen Spannungstensor errechnet werden. Somit kann eine Darstellung der gemessenen Werte erfolgen und plausibilisiert werden. Für eine Verifikation und/oder Validierung der Resultate des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise eine 3D-CFD-Simulation herangezogen werden.
Um eine vorteilhafte Tauchlackierung einer Karosserie, welche das Bauteil bildet, zu gewährleisten, ist eine vorteilhafte Strömung in dem Tauchbecken hilfreich. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann nun besonders hochaufgelöst und in alle drei Raumrichtungen eine Strömung erfasst werden.
Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Umströmung einer Karosserie von jeweiligen Fertigungsfluiden in jeweiligen Tauchbecken für den Lackierereidurchlauf relevant ist. Daher ist es von Vorteil, den aktuellen Stand der jeweiligen Umströmung beziehungsweise Anströmung und zugehörige Strömungsgeschwindigkeiten in den jeweiligen Tauchbecken zu erfassen. So kann gegebenenfalls anhand der ermittelten Strömungsgeschwindigkeiten beziehungsweise der wenigstens einen Anströmgeschwindigkeit auf das Bauteil, welche insbesondere richtungsabhängig ist, ein Anströmen angepasst beziehungsweise optimiert werden. Dies wird durch das vorgestellte Verfahren besonders vorteilhaft ermöglicht.
In der Praxis können komplexe turbulente Effekte in dem Tauchbecken auftreten, daher ist vorteilhaft, die Strömung hochaufgelöst in alle drei Raumrichtungen zu erfassen. Dafür sind konventionelle Flügelradanemometer nicht in der Lage sind, da diese in Hauptströmungsrichtung ausgerichtet werden müssen und zudem die Strömung negativ mechanisch beeinflussen. Andere optische Messmittel oder Hitzedrahtanemometer sind für die Anwendung in der Lackiererei aufgrund durchgehender Produktion beziehungsweise Partikelzugabe und/oder der Beschaffenheit des Fertigungsfluids nicht möglich. So kommt ein Flügelradanemometer, beispielsweise aufgrund von Turbulenzen der dadurch verursachten Trägheit im Fluid, nicht hinterher. Dies wird durch eine besonders geeignete Messeinrichtung bei dem Verfahren umgangen, so dass das durch das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders vorteilhafte Bestimmung, insbesondere hochaufgelöst, entlang aller beziehungsweise der drei Raumrichtungen in dem Tauchbecken ermöglicht wird.
Dabei hat es sich als vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens erwiesen, wenn als die Messeinrichtung ein akustisches Doppler-Velocimeter verwendet wird, welches eine Schallquelle zum Aussenden von Schallimpulsen und mehrere räumlich getrennte, insbesondere um den Volumenbereich angeordnete, Schallempfänger aufweist. Mit andere Worten werden die richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten mithilfe des akustischen Doppler-Velocimeters anhand von Schallimpulsen ermittelt. Ein akustisches Doppler-Velocimeter misst eine Geschwindigkeit des Fluids beziehungsweise der Flüssigkeit, indem sie das physikalische Prinzip des Doppler-Effekts verwendet. Der Doppler-Effekt beziehungsweise die Doppler-Verschiebung stellt eine Frequenzänderung einer Schallwelle dar, wenn sich die Quelle der Schallwellen in Bezug auf einen Beobachter beziehungsweise einen Schallempfänger bewegt. So erhöht sich bei herankommenden periodischen Schallwellen die Schallwellenfrequenz, wohingegen sich die Schallwellenfrequenz bei fortgehenden Schallwellen vermindert.
Breitet sich ein durch die Schallquelle ausgesendetes Signal in dem Fluid aus, so ist dessen Bewegungszustand zu berücksichtigen beziehungsweise nachzuvollziehen.
Dieses Prinzip macht sich das akustische Doppler-Velocimeter zunutze, indem es mittels der Schallquelle kurze Schallimpulse einer bestimmten Frequenz auf das Fertigungsfluid beziehungsweise das Messfluid überträgt. Dabei werden die Schallimpulse insbesondere nicht aus dem jeweiligen Fluid selbst, sondern von passiven Tracern beziehungsweise Streuelementen, welche Partikel in dem Fluid darstellen, reflektiert. Diese Tracer können beispielsweise Schwebesedimentteilchen beziehungsweise Lackpartikel in dem Fertigungsfluid darstellen, welche sich in der Regel mit der gleichen Durchschnittsgeschwindigkeit wie das Fertigungsfluid beziehungsweise das Messfluid bewegen. Daher kann man durch das Messen der Geschwindigkeit eines Tracers die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids ermittelt werden. So wird durch die Verwendung des akustischen Doppler-Velocimeters anhand der Doppler-Verschiebung als Messsignal der Messeinrichtung insbesondere eine Phasendifferenz erfasst, welches beispielsweise durch eine Steuerungseinrichtung ausgewertet werden kann.
So wird durch die Phasendifferenz zwischen zwei Sendeimpulsen eine Grundlage für die Abschätzung der Strömungsgeschwindigkeiten bereitgestellt, wobei insbesondere die Sendeimpulse kohärent sind. Insbesondere sind die mehreren Schallempfänger drei Schallempfänger, welche die Schallimpulse beziehungsweise das Signal aufgrund ihrer Anordnung, insbesondere aufgrund der räumlichen Trennung um das Volumenelement, in ein zeitliches Bewegungsprofil eines Tracers innerhalb des Volumenelements beziehungsweise des Kontrollvolumens umwandeln können. Aufgrund der Phasendifferenz ΔΦ kann in Abhängigkeit der übertragenen Frequenz F und der Schallgeschwindigkeit des Fertigungsfluids beziehungsweise des Messfluids (Schallgeschwindigkeit C) die Strömungsgeschwindigkeiten v ausgedrückt werden durch: $v = \frac{Δ Φ C}{4 π F Δ t}$
Vorteil für das Verfahren ist, dass eine insbesondere zeitlich aufgelöste Strömungsgeschwindigkeit an einem Punkt beziehungsweise dem Volumenelement in allen drei Raumrichtungen innerhalb des Fertigungsfluids berührungslos gemessen werden kann. So wird eine Strömung durch ein Messgerät selbst nicht negativ beeinflusst, wodurch die Messung der Strömungsgeschwindigkeit beispielsweise besonders präzise erfolgen kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine Schallgeschwindigkeit des Fertigungsfluids und/oder des Messfluids ermittelt und die Strömungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit ermittelt. Mit anderen Worten kann über die Schallgeschwindigkeit des jeweiligen Fluids die Strömungsgeschwindigkeit pro Raumrichtung ermittelt werden. So ergibt es sich, dass die Schallgeschwindigkeit in dem zu messenden Medium, also dem Fertigungsfluid und/oder dem Messfluid, mit der durch den Doppler-Effekt ermittelte Phasendifferenz zusammenhängt und so zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeiten zu verwenden ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass durch das Verfahren die Strömungsgeschwindigkeiten besonders präzise ermittelbar sind.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden Streuelemente in das Fertigungsfluid und/oder das Messfluid eingebracht. Mit anderen Worten werden Elemente, welche die Reflexion von Schallwellen ermöglichen, also als Tracer verwendet werden können, in das Medium, in welchem die richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten zu bestimmen sind, eingebracht. Bei den Streuelementen kann es sich beispielsweise um Feststoffpartikel, wie beispielsweise Lackpartikel und/oder Sedimentpartikel oder dergleichen handeln. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass insbesondere je nach Eigenschaft des Fertigungsfluids und/oder des Messfluids auf besonders vorteilhafte Weise eine Ermittlung der richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten durchgeführt werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Messeinrichtung entlang einer Trajektorie und/oder Bewegungsrichtung des Bauteils durch das Tauchbecken bewegt. Mit anderen Worten vollzieht die Messeinrichtung insbesondere während dem Bestimmen der richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeit eine Bewegung, welche der Bewegung des Bauteils während des Fertigungsschritts durch das Tauchbecken entspricht. So kann es sein, dass das Bauteil, welches insbesondere als Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist, mittels einer Förderanlage durch das Tauchbecken gedreht wird, wobei entsprechende Anströmungen beziehungsweise Umströmungen auftreten können. Das Verfahren kann nun derart durchgeführt werden, dass diese Bewegungen simuliert beziehungsweise durchgeführt werden können, wodurch eine besonders vorteilhafte Bestimmung der Anströmgeschwindigkeit des Fertigungsfluids an das Bauteil ermittelt werden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders präzise die wenigstens eine Anströmgeschwindigkeit auf das Bauteil ermitteln kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung während dem Ermitteln der richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeit an dem Bauteil und/oder einem Dummy befestigt. Mit anderen Worten ist die Messeinrichtung derart in dem Tauchbecken angeordnet, dass zumindest ein Messbereich beziehungsweise der Erfassungsbereich des Volumenbereichs an dem Bauteil beziehungsweise einer Attrappe beziehungsweise einem Gestell, welches beispielsweise die Trajektorie des Bauteils vollführen kann, angeordnet ist. So kann der Dummy beispielsweise auch als ein stationäres Gestell ausgebildet sein und somit vorteilhaft zur Ermittlung der Beckengrundströmung (ohne Bauteil) dienen. So ergibt sich eine Alternative zu einer statischen Anordnung beziehungsweise ortsfesten Anordnung der Messeinrichtung in dem Tauchbecken, sodass ein besonders präzises Bestimmen der wenigstens einen Anströmgeschwindigkeit beziehungsweise ein Ermitteln der Strömungsgeschwindigkeiten ermöglicht wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens eine in dem Tauchbecken angeordnete Düse, durch welche das Fertigungsfluid förderbar ist und welche insbesondere wenigstens eine Anströmgeschwindigkeit an das Bauteil beeinflussen kann, anhand der wenigstens einen bestimmten Anströmgeschwindigkeit ausgerichtet. Mit anderen Worten wird die Düse beispielsweise in ihrer Orientierung und/oder in ihrer Ausstoßgeschwindigkeit des Fluids entsprechend in dem Tauchbecken ausgerichtet. So kann es beispielsweise beim Entfetten und/oder bei dem Ablagern der Partikel mittels der kathodischen Tauchlackierung von Vorteil sein, wenn eine bestimmte Anströmung mit dem jeweiligen Fluid auf das Bauteil erreicht wird, welcher durch die Düse beeinflusst werden kann. Mittels der Kenntnis der durch das Verfahren besonders präzise bestimmbare wenigstens eine Anströmgeschwindigkeit, kann die Düse vorteilhaft ausgerichtet werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Tauchbecken besonders vorteilhaft mittels des Verfahrens betrieben werden kann beziehungsweise der Fertigungsschritt durchgeführt werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens eine in dem Tauchbecken angeordnete Absaugung beziehungsweise Filteranlage, durch welche insbesondere das Fertigungsfluid ebenfalls förderbar ist, anhand der wenigstens einen bestimmten Anströmgeschwindigkeit ausgerichtet. Mit anderen Worten sind in dem Tauchbecken Absaugungen beziehungsweise Filter angeordnet, durch welche beispielsweise das Fertigungsfluid umgewälzt wird, um eine gleichbleibende Qualität beziehungsweise Verunreinigungen zu vermeiden. Dabei können diese ebenfalls Einfluss auf eine Anströmgeschwindigkeit haben, so dass durch die bestimmte Anströmgeschwindigkeit beispielsweise eine Absaugung beziehungsweise die Intensität einer Absaugung variiert werden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Tauchbecken besonders vorteilhaft betrieben werden kann und somit der Fertigungsschritt vorteilhaft durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann durch statisches Messen des Tauchbeckens eine Absaugung vorteilhaft ausgebildet werden, um das Tauchbecken besser umzuwälzen und/oder zu filtern.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden das Tauchbecken und/oder das Fertigungsfluid zum kathodischen Tauchlackieren des Bauteils verwendet. Mit anderen Worten ist das Tauchbecken ein Tauchbecken der kathodischen Tauchlackierung, so dass durch das Verfahren beim Betreiben des Tauchbeckens eine Lackierung des Bauteils erfolgen kann. Dabei kann das Tauchbecken auch dergestalt sein, dass es zur Vorbehandlung für die kathodische Tauchlackierung verwendet werden kann, beispielsweise zum Entfetten. Ferner ist das Verfahren auf alternative Ausgestaltungen eines Tauchbeckens anwendbar. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren sowohl besonders vorteilhaft zum Lackieren des Bauteils als auch besonders flexibel verwendet werden kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Tauchbeckens, welche eine Steuerungseinrichtung und eine Messeinrichtung umfasst und dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durchzuführen.
Dabei sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des ersten Aspekts der Erfindung als vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 schematische Perspektivansicht eines Tauchbeckens, welches zumindest teilweise mit einem Fertigungsfluid befüllt ist und beim Durchführen eines Fertigungsschritts an einem Bauteil verwendet wird;
2 schematische Teilansicht einer Messeinrichtung zum Ermitteln richtungsabhängiger Strömungsgeschwindigkeiten in einem Volumenbereich des Tauchbeckens; und
3 weitere schematische Ansicht der Messeinrichtung gemäß 2.

1 zeigt in einer schematischen Ansicht zumindest teilweise ein Tauchbecken 1, welches mit einem Fertigungsfluid 2 befüllt zum Durchführen eines Fertigungsschritts an einem Bauteil 3, welches hier als Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist, dient. 1 dient zum Illustrieren sowohl eines Verfahrens zum Betreiben des Tauchbeckens 1 als auch einer Vorrichtung zum Betreiben des Tauchbeckens 1. Die Vorrichtung umfasst eine Messeinrichtung 4 sowie eine Steuerungseinrichtung 5 und ist dazu ausgebildet, das Verfahren, welches mehrere Schritte umfasst, durchzuführen.
In einem ersten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Einbringen der Messeinrichtung 4 in einem mit dem Fertigungsfluid 2 und/oder einem Messfluid befüllten Teil des Tauchbeckens 1. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Ermitteln von richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten entlang der Raumrichtungen in zumindest einem Volumenbereich 6 des befüllten Teils durch die Messeinrichtung 4, wobei das Bauteil 3 während des Fertigungsschritts zumindest teilweise in dem Volumenbereich 6 angeordnet ist beziehungsweise zumindest an diesen Volumenbereich 6 angrenzt. In einem dritten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Bestimmen wenigstens einer Anströmgeschwindigkeit des Fertigungsfluids an das Bauteil 3 anhand der ermittelten richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten. So kann es sich ergeben, dass das Bauteil 3 mit einer gewissen Fördergeschwindigkeit durch das Tauchbecken 1 bewegt wird, wodurch eine Differenz zwischen Strömungsgeschwindigkeit und entsprechend in die gleiche Raumrichtung auftretende Anströmgeschwindigkeit beziehungsweise Umströmgeschwindigkeit möglich ist.
Das Verfahren dient somit der Bestimmung einer Strömung in einem Tauchbecken 1, um dadurch das Tauchbecken 1 beziehungsweise eine Fertigung, bei welcher das Tauchbecken 1 verwendet wird, durchzuführen beziehungsweise zu betreiben.
Damit die Strömungsgeschwindigkeiten besonders vorteilhaft und ohne Störung beispielsweise aufgrund der Umströmung des Bauteils 3 auftretenden Turbulenzen im Tauchbecken 1 durchgeführt werden kann, wird vorteilhafterweise die in 2 und 3 gezeigte Messeinrichtung 4 verwendet, welche als akustisches Doppler-Velocimeter ausgebildet ist, welches eine Schallquelle 7 zum Aussenden von Schallimpulsen und mehrere räumlich getrennte Schallempfänger 8 aufweist.
Da es sich bei dem Bauteil 3 um eine Kraftfahrzeugkarosserie handelt, wird das Tauchbecken 1 insbesondere bei der Vorbereitung beziehungsweise der Durchführung einer kathodischen Tauchlackierung verwendet. Dabei ist es für eine möglichst vorteilhafte Lackierung von Vorteil, wenn entstandenes Prozessgas, insbesondere Wasserstoff, entweichen kann und sich nicht an dem Bauteil 3 beziehungsweise der Karosserie anlagert. Die kann beispielsweise durch eine entsprechende wenigstens eine Anströmgeschwindigkeit erreicht werden. Ferner kann die Kenntnis der wenigstens einen Anströmgeschwindigkeiten für einen Partikelfluss und eine gleichmäßige Lackierung von Vorteil sein.
So ist es von Vorteil, die Strömung für Lackieranwendungen hochaufgelöst in alle drei Raumrichtungen zu erfassen, was durch das vorgestellte Verfahren sowie die vorgestellte Vorrichtung ermöglicht wird, wobei das Ermitteln der Strömungsgeschwindigkeiten mittels Schallwellen durchführen. Dabei sollte eine Distanz zwischen Schallempfänger 8 und Volumenbereich 6 beziehungsweise Volumenbereich 6 und Schallquelle 7 vorteilhafterweise derart gewählt werden, dass ein entsprechendes Signal an den jeweiligen Schallempfängern 8 ankommt. Daher ist es ferner von Vorteil, wenn die jeweilige Flüssigkeit, also das Fertigungsfluid 2 und/oder das Messfluid, auf die Fähigkeit der Messbarkeit beziehungsweise für die Verwendung zur Messung überprüft werden, wodurch ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis (Signal-to-Noise Ratio, kurz SNR) hoch genug eingestellt werden kann, um eine qualitativ gute Messung zu bekommen.
Zudem sollte die Schallgeschwindigkeit des zu messenden Fertigungsfluids 2 beziehungsweise des Messfluids bestimmt werden, da diese eine Phasendifferenz, welche eine Laufzeit in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit zum jeweiligen der insgesamt drei Schallempfänger 8 charakterisiert, vorgibt. So kann in einer Ausgestaltung des Verfahrens, die Schallgeschwindigkeit des entsprechenden Mediums, also des Fertigungsfluids 2 und/oder des Messfluids, beispielsweise mittels eine weiteren Messgeräts, ermittelt werden, um die richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten in Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit zu bestimmen.
Ferner kann das Verfahren dergestalt durchgeführt werden, dass das Signal-to-Noise Ratio verbessert wird, indem entsprechende Streuelemente in das Fertigungsfluid 2 und/oder das Messfluid eingebracht werden. So erfolgt die Messung mittels des akustischen Doppler-Velocimeters durch Reflexion von durch die Schallquelle 7 ausgesendeten, in dem Volumenelement 6 an den Streuelementen reflektierten Schallwellen. Die Reflexionen der Schallwellen kommen also insbesondere aufgrund von Tracern beziehungsweise den Streuelementen und nicht durch das Fertigungsfluid 2 beziehungsweise das Messfluid selbst zustande. So kann das Einbringen von Streuelementen in das Fertigungsfluid und/oder das Messfluid ein Vorteil sein.
Je nach Art der Bewegung des Bauteils 3 beziehungsweise dessen Förderung durch das Tauchbecken 1, kann es von Vorteil für das Verfahren sein, wenn die Messeinrichtung 4, wie in 1 gezeigt, an dem Bauteil 3 - beispielweise einer Frontklappe - und/oder alternativ an einem Dummy, wie beispielsweise einem Gestell, befestigt wird. So wird ermöglicht, dass die Messeinrichtung 4 beispielsweise entlang einer Trajektorie und/oder Bewegungsrichtung des Bauteils 3 durch das Tauchbecken 1 bewegt wird. Wodurch die wenigstens eine Anströmgeschwindigkeit besonders präzise ermittelt werden kann.
So kann das Verfahren besonders vorteilhaft dazu verwendet werden eine in dem Tauchbecken 1 angeordnete Düse, durch welche das Fertigungsfluid förderbar ist, anhand der wenigsten einen bestimmten Anströmgeschwindigkeit auszurichten. Ferner ist es ein Vorteil, wenigstens eine im Tauchbecken angeordnete Absaugung anhand der wenigstens einen bestimmten Anströmgeschwindigkeit auszurichten.
Wie gezeigten werden konnte, kann durch das Verfahren beziehungsweise die Vorrichtung eine Qualität des Bauteils 3 beziehungsweise der Kraftfahrzeugkarosserie vorteilhaft beeinflusst werden. So kann das Messmittel, also insbesondere die Messeinrichtung 4, an dem Bauteil 3 montiert werden und die Anströmung bei Inbetriebnahme des mittels des Tauchbeckens 1 durchzuführenden Fertigungsprozesses direkt gemessen werden. Durch die gemessenen Werte kann ein Düsenbild angepasst und überprüft werden, beispielsweise mittels einer ebenfalls durch das Verfahren durchführbaren Nachmessung. So können gegebenenfalls Industrietaucher anhand der durch das Verfahren ermittelten Daten beziehungsweise bestimmten Anströmgeschwindigkeiten in dem Tauchbecken entsprechende Einstellungen vornehmen, ohne dass das Becken abgelassen und neu befüllt werden muss. Durch das Verfahren und die Vorrichtung ist somit auf vorteilhafte Weise eine Erfassung der Fahrzeugströmung in der Tauchlackierung möglich.
Bezugszeichenliste

1: Tauchbecken
2: Fertigungsfluid
3: Bauteil
4: Messeinrichtung
5: Steuerungseinrichtung
6: Volumenbereich
7: Schallquelle
8: Schallempfänger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017005723 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Tauchbeckens (1), welches mit einem Fertigungsfluid (2) befüllt zum Durchführen eines Fertigungsschritts an einem Bauteil (3) dient, mit den Schritten: - Einbringen einer Messeinrichtung (4) in einen mit dem Fertigungsfluid (2) und/oder einem Messfluid befüllten Teil des Tauchbeckens (1); - Ermitteln von richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten entlang der Raumrichtungen in zumindest einem Volumenbereich (6) des befüllten Teils durch die Messeinrichtung (4), wobei das Bauteil (3) während des Fertigungsschritts zumindest teilweise in dem Volumenbereich (6) angeordnet ist; und - Bestimmen wenigstens einer Anströmgeschwindigkeit des Fertigungsfluids (2) an das Bauteil (3) anhand der ermittelten richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als die Messeinrichtung (4) ein akustisches Doppler-Velocimeter verwendet wird, welches eine Schallquelle (7) zum Aussenden von Schallimpulsen und mehrere räumlich getrennte Schallempfänger (8) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schallgeschwindigkeit des Fertigungsfluids (2) und/oder des Messfluids ermittelt wird und die Strömungsgeschwindigkeiten in Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Streuelemente in das Fertigungsfluid (2) und/oder das Messfluid eingebracht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (4) entlang einer Trajektorie und/oder Bewegungsrichtung des Bauteils (3) durch das Tauchbecken (1) bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (4) während dem Ermitteln der richtungsabhängigen Strömungsgeschwindigkeiten an dem Bauteil (3) und/oder einem Dummy befestigt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine in dem Tauchbecken (1) angeordnete Düse, durch welche das Fertigungsfluid (2) förderbar ist, anhand der wenigstens einen bestimmten Anströmgeschwindigkeit ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine in dem Tauchbecken (1) angeordnete Absaugung anhand der wenigstens einen bestimmten Anströmgeschwindigkeit ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchbecken (1) und/oder das Fertigungsfluid zum kathodischen Tauchlackieren des Bauteils (3) verwendet werden.
Vorrichtung zum Betreiben eines Tauchbeckens (1), welche eine Steuerungseinrichtung (5) und eine Messeinrichtung (4) umfasst und dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.