DE19903827C1

DE19903827C1 - Paint feed monitoring system for paint spray plant detects characteristic values for dosing pump and paint feed used for calculating dynamic viscosity of paint

Info

Publication number: DE19903827C1
Application number: DE19903827A
Authority: DE
Inventors: Oskar Leisin; Peter Bettinger; Patrick Feucht
Original assignee: PRODATAS GmbH; DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2001-03-22
Anticipated expiration: 2019-02-03

Abstract

The paint feed monitoring system uses a rev sensor (8) associated with the dosing pump (5) and pressure sensors (6,7) associated with the paint feed (1), for providing characteristic values supplied to a data processing device. This provides a paint feed characteristic, compared with a standard characteristic for indicating sensor failure and uses the characteristic values for calculation of the dynamic viscosity of the paint.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung ei ner Farbstoff-Fördereinrichtung einer Lackieranlage.The invention relates to a system for monitoring egg ner dye conveyor of a paint shop.

Allgemein bekannt ist es, in Fertigungsprozessen die Qualität anhand von Stichproben und speziell ausgelö sten Messungen zu bewerten. Der Nachteil bei dieser allgemein üblichen Vorgehensweise liegt dabei im zeit lich erst nach der Fertigung erfolgenden Diagnosepro zeß. Dies bedeutet nämlich, daß eine Fehlfunktion und/oder ein Defekt der Fertigungsanlage erst durch das Auftreten eines oder mehrerer bereits fehlerhaft gefertigter Bauteile erkannt werden kann.It is generally known in manufacturing processes that Quality based on random samples and specially triggered to evaluate the most measurements. The disadvantage with this the general procedure is time only after the production diagnostic process zeze. Namely, this means that a malfunction and / or a defect in the manufacturing system only through the occurrence of one or more errors manufactured components can be recognized.

Der damit verbundene nachteilig hohe Zeitaufwand und die daraus resultierenden fehlerhaft gefertigten Bau teile verursachen eine erhebliche Kostenbelastung und bewirken Nachteile bezüglich der Logistik. The associated disadvantageously high expenditure of time and the resulting faulty construction parts cause a considerable cost burden and cause disadvantages in terms of logistics.

Insbesondere bei Lackieranlagen für Fahrzeugkarosseri en ist der Aufwand, fehlerhaft lackierte Karosserien nachzuarbeiten, erheblich. Außerdem ist in diesem Fall auch die Menge des eingesetzten Arbeitsmediums, hier des Lacks, besonders hoch. Ein weiterer Nachteil ist hierbei auch in der Umweltbelastung durch den unnötig hohen Lackverbrauch zu sehen.Especially for painting systems for vehicle bodies en is the effort, incorrectly painted bodies rework, significantly. Also in this case also the amount of working medium used, here of the paint, especially high. Another disadvantage is here also in the environmental impact of the unnecessary to see high paint consumption.

Aus der EP 0 119 057 B1 ist eine Anlage zur Online- Überwachung einer Farbstoff-Fördereinrichtung bekannt. Über Sensoren an einer die Farbstoff-Fördereinrichtung mit Farbstoff versorgenden Pumpe und an der Farbstoff- Fördereinrichtung wird deren Funktionsqualität über wacht. Im Falle einer auftretenden Funktionsstörung, wie z. B. dem Verstopfen eines Zerstäubers oder den sich an einer Hauptnadel eines Zerstäubers festsetzen den Farbpartikeln, wird einerseits versucht regelnd einzugreifen, andererseits wird ein Alarmsignal ausge löst, welches es erlaubt, manuell in die Anlage einzu greifen, z. B. diese vorübergehend abzustellen.EP 0 119 057 B1 describes a system for online Monitoring of a dye conveyor is known. Via sensors on the dye conveyor with the pump supplying the dye and on the dye Conveyor is about their functional quality watches. In the event of a malfunction, such as B. clogging an atomizer or the attach themselves to the main needle of an atomizer the color particles, on the one hand trying to regulate intervene, on the other hand an alarm signal is issued which allows manual entry into the system grab, e.g. B. temporarily turn it off.

Die DE 42 25 072 C2 beschreibt ein Verfahren zum Schützen und Anhalten einer motorisch, getriebenen Druckerzeugerpumpe für eine Beschichtungsvorrichtung. Ziel des dort beschriebenen Aufbaus und des damit ver bundenen Verfahrens ist es, eine Lackieranlage über Drucksensoren zu überwachen, sobald diese ihren ei gentlichen Betrieb aufgenommen hat und sich die Druck werte in der Anlage im Vergleich zum Anfahren der An lage nur noch geringfügig ändern. Sollten sich die Druckwerte über diese vorgegebenen Druckgrenzwerte hinaus verändern, so läßt dies Rückschlüsse auf einen Fehler oder eine Fehlfunktion des Systems zu. Die An lage wird dann automatisch abgeschaltet und kann von anwesendem Bedienpersonal, insbesondere nachdem der den Notstopp auslösende Fehler behoben worden ist, manuell wieder in Betrieb gesetzt werden.DE 42 25 072 C2 describes a method for Protect and stop a motorized, driven Pressure generator pump for a coating device. The aim of the structure described there and the ver Bound process is to use a paint shop Monitor pressure sensors as soon as they get their egg general operation has started and the pressure values in the system compared to starting the approach change only slightly. Should the Pressure values above these specified pressure limit values change beyond, this allows conclusions to be drawn System failure or malfunction. The An position is then automatically switched off and can be switched off by operating personnel present, especially after the the fault triggering the emergency stop has been remedied, manually put back into operation.

In der WO 98/35761 A1 ist ein Aufbau beschrieben, welcher die Zufuhr eines sehr genau kontrollierten bzw. gere gelten Volumens an Flüssigkeit, insbesondere Lack, zu einem Zerstäuber erlaubt. Der Aufbau weist dabei zwei Drucksensoren auf, welche unmittelbar vor und nach einer Pumpe angeordnet sind. Die Meßwerte von diesen Drucksensoren werden durch eine Elektronik bzw. eine Datenverarbeitungseinheit erfaßt. Ein nach der Pumpe angeordnetes regelbares Ventilelement wird von der Datenverarbeitungseinrichtung in der Art geregelt, daß sich nach dem regelbaren Ventilelement ein kontinuier licher, gleichmäßiger Volumenstrom einstellt.A structure is described in WO 98/35761 A1, which the supply of a very precisely controlled or gere apply volume of liquid, in particular paint allowed an atomizer. The structure has two Pressure sensors on, which are immediately before and after a pump are arranged. The readings from these Pressure sensors are controlled by electronics or Data processing unit detected. One after the pump arranged controllable valve element is from the Data processing device regulated in such a way that a continuous after the adjustable valve element sets a uniform, even volume flow.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zu schaffen, bei dem schon während der Fertigung Zei chen für mögliche Qualitätseinbußen festzustellen sind, so daß die Fertigungsanlage vorbeugend gewartet bzw. instandgesetzt werden kann.It is an object of the present invention to provide a system to create, in which Zei determined for possible loss of quality are, so that the manufacturing system is preventively serviced or can be repaired.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved in Claim 1 mentioned features solved.

Das erfindungsgemäße System zur Überwachung der Farb stoff-Fördereinrichtung der Lackieranlage kann durch die Sensorik die charakteristischen Meßwerte der Farb stoff-Fördereinrichtung fortlaufend online erfassen und so können kleinste Veränderungen in der Lackquali tät, welche durch die dynamische Viskosität η des Lac kes überwacht werden kann, erkannt werden. Es können dann sofort Gegenmaßnahmen ergriffen werden, bevor sich die Verschlechterung der Lackqualität in einer Verschlechterung der fertig lackierten Karosserie be merkbar macht.The color monitoring system according to the invention The material conveyor of the paint shop can be the sensors the characteristic measured values of the color Continuously record the material conveyor online and so can the smallest changes in paint quality act, which by the dynamic viscosity η of the Lac kes can be monitored, recognized. It can then countermeasures should be taken immediately before the deterioration in paint quality in one Deterioration of the painted body be makes it noticeable.

Dabei erfolgt die Überwachung immer dann, wenn die Anlage sich in einem statisch gleichmäßigen Betrieb während der Beschichtung eines Bauteils befindet, also immer dann, wenn eine Hauptnadel eines Zerstäubers zurückgezogen bzw. geöffnet ist.Monitoring takes place whenever the Plant itself in a statically uniform operation during the coating of a component, that is whenever a atomizer's main needle withdrawn or open.

Bei den Sensoren handelt es sich dabei insbesondere um einen in der Dosierpumpe angeordneten Drehzahlsensor sowie in den Leitungselementen vor bzw. hinter der Do sierpumpe angeordneten Drucksensoren, durch welche die von der Pumpe erzeugte Druckdifferenz zu ermitteln ist. Durch diese drei Sensoren läßt sich die dynami sche Viskosität η zumindest für den eingeschwungenen, statischen Zustand der Farbstoff-Fördereinrichtung in erster Näherung ermitteln, wie dies im nachstehenden Ausführungsbeispiel näher beschrieben wird.The sensors in particular are a speed sensor arranged in the metering pump as well as in the management elements in front of or behind the Thursday sierpump arranged pressure sensors through which the to determine the pressure difference generated by the pump is. With these three sensors the dynami cal viscosity η at least for the steady, static state of the dye conveyor in First approximation, as in the following Embodiment is described in more detail.

Vergleichbares gilt für die der Dosierpumpe zugeordne te Sensorik, welche auch hier frühzeitig beginnende Schäden in der Dosierpumpe zu erkennen vermag, um dann die Dosierpumpe vorsorglich zu einem günstigen Zeit punkt auszuwechseln, um so einen fehlerbedingten Stillstand der Lackieranlage während des Fertigungs prozesses zu vermeiden.The same applies to that assigned to the metering pump te sensors, which also start early here Damage in the dosing pump can then be recognized the dosing pump as a precaution at a convenient time point to replace a faulty one The paint shop is at a standstill during production to avoid the process.

Um bereits beginnende Schäden und Qualitätsprobleme in der Anlage erkennbar zu machen, wird von der Datenver arbeitungsanlage ein Fehlerdatensatz erstellt. Durch eine Visualisierung des Fehlerdatensatzes können dem Bedienpersonal der Anlage detaillierte Informationen über beginnende Schäden und Qualitätsprobleme gegeben werden.In order to begin damage and quality problems in to make the system recognizable is the responsibility of Datenver an error record is created. By A visualization of the error data record can Plant operators detailed information given about beginning damage and quality problems become.

In einer besonders günstigen Ausführungsform der Er findung enthält der Fehlerdatensatz zumindest den Pro zeßzeitpunkt der aufgetretenen Abweichung und den/die von der Abweichung betroffenen Sensoren. Mit Hilfe dieser Informationen kann das geschulte Bedienpersonal die erforderlichen Gegenmaßnahmen ergreifen.In a particularly favorable embodiment of the Er The error record contains at least the pro time of the occurring deviation and the / the sensors affected by the deviation. With help The trained operating personnel can use this information take the necessary countermeasures.

Die Erfindung erlaubt es somit in besonders vorteil hafter Art und Weise, die auftretenden Fehlerquellen sehr schnell zu erkennen und zu lokalisieren und Feh ler so sehr schnell abzustellen oder bei beginnenden Schäden diese in einer fertigungsfreien Zeit, z. B. Freischicht oder Wochenende, durch vorsorgliche War tung und Instandsetzung zu vermeiden.The invention thus makes it particularly advantageous more dangerous way, the occurring sources of error recognize and locate very quickly and mis so turn it off very quickly or at the beginning Damage this in a production-free time, e.g. B. Free shift or weekend, through precautionary goods to avoid maintenance and repair.

In einer weiteren, besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung wird die als Zahnradpumpe ausgebildete Dosierpumpe durch die Datenverarbeitungseinheit über wacht, indem die von der Dosierpumpe verursachten Druckschwankungen von ihrem Zeitbereich in ihren Fre quenzbereich transformiert werden. Durch diese fort laufend durchgeführte Fourier-Transformation der Meß werte ergeben sich Spektren in einem Frequenzbereich, welche Aufschluß über die Funktionsqualität der Do sierpumpe geben können.In a further, particularly favorable embodiment the invention is designed as a gear pump Dosing pump through the data processing unit guards by those caused by the dosing pump Pressure fluctuations from their time range in their fre frequency range can be transformed. Continued through this Fourier transformation of the measurement values result in spectra in a frequency range, what information about the functional quality of the Do sierpump can give.

Durch den Aufbau der Dosierpumpe als Zahnradpumpe ist das Fördervolumen je Zahnradumdrehung und die Anzahl der Zähne je Zahnrad vorgegeben. Zusammen mit der durch eine Antriebseinheit erzeugten Drehzahl der Zahnradpumpe ergeben sich so bestimmte Frequenzspek tren für die arbeitende Dosierpumpe. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung zur Überwachung der Dosier pumpe liegt nun darin, daß von diesem vorgegebenen theoretischen bzw. gemessenen Frequenzspektrum abwei chende Spektren auf einen Fehler der Dosierpumpe schließen lassen.By designing the metering pump as a gear pump the delivery volume per gear revolution and the number of teeth specified for each gear. Together with the speed generated by a drive unit Gear pumps result in certain frequency specs for the working dosing pump. The advantage of Solution according to the invention for monitoring the dosing pump is now that of this given deviate from the theoretical or measured frequency spectrum spectra for an error in the metering pump let close.

Durch Meßreihen wurde festgestellt, daß verschiedene Fehler und verschiedene Verschleißzustände jeweils sehr deutlich in den Frequenzspektren erkennbar sind. Durch eine in der Datenverarbeitungseinheit ausgeführ te, automatisierte Langzeitbeobachtung der fortlaufend ermittelten Frequenzspektren der Dosierpumpe kann nun bereits ein beginnender Verschleiß der Zahnräder, ein beginnender Lagerschaden oder ein ähnlicher Defekt festgestellt werden. Dabei kann auch durch die Überwa chung dieser Spektren mit selbstlernenden Datenverar beitungsmodulen die Qualität der Langzeitbeobachtung verbessert werden und beginnender Verschleiß kann frühzeitig, d. h. zeitlich lange bevor dieser erkennba re Qualitätsmängel verursacht, und vollautomatisch erkannt werden.It was found through series of measurements that various Errors and different wear conditions are very clearly recognizable in the frequency spectra. Executed by a in the data processing unit te, automated long-term monitoring of continuous determined frequency spectra of the metering pump can now already beginning wear of the gears beginning bearing damage or a similar defect be determined. It can also by monitoring of these spectra with self-learning data processing processing modules the quality of long-term observation can be improved and incipient wear early, d. H. long before this recognizable re caused quality defects, and fully automatic be recognized.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und dem nachfolgend anhand der Zeichnungen prinzipmäßig darge stellten Ausführungsbeispiel.Further advantageous embodiments of the invention result from the further subclaims and the Darge in principle based on the drawings presented embodiment.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 ein prinzipielles Funktionsschema der erfin dungsgemäßen Farbstoff-Fördereinrichtung; Figure 1 is a basic functional diagram of the inventive dye conveyor.

Fig. 2 einen schematischen Aufbau einer Dosierpumpe; Fig. 2 is a schematic structure of a metering pump;

Fig. 3 ein Frequenzspektrum bzw. Leistungsdichtespek trum eines Dosierdrucksignals einer korrekt arbeitenden Dosierpumpe; Fig. 3 is a frequency spectrum or power spectrum density spotting a Dosierdrucksignals a properly operating the metering pump;

Fig. 4 das Frequenzspektrum bzw. Leistungsdichtespek trum des Dosierdrucksignals einer Dosierpumpe mit einsetzendem Verschleiß; und Fig. 4 shows the frequency spectrum or power density spectrum of the metering pressure signal of a metering pump with onset of wear; and

Fig. 5 das Frequenzspektrum bzw. Leistungsdichtespek trum des Dosierdrucksignals einer defekten Do sierpumpe. Fig. 5 shows the frequency spectrum or power density spectrum of the metering pressure signal of a defective metering pump.

In Fig. 1 ist eine Farbstoff-Fördereinrichtung 1 er kennbar. Die Farbstoff-Fördereinrichtung 1 stellt da bei die Verbindung zwischen einem Farbvorratstank 2 und einem Farbzerstäuber 3 dar. Sie weist mehrere Lei tungselemente 4 und eine Dosierpumpe 5 auf. Außerdem ist in Richtung der Farbstoff-Förderung (Pfeil A) vor der Dosierpumpe 5 ein Drucksensor 6 zur Erfassung des statischen Farbstoffdrucks vor der Dosierpumpe 5 ange bracht und in Richtung der Farbstoff-Förderung A nach der Dosierpumpe 5 ist ein weiterer Drucksensor 7 zur Erfassung des statischen Farbstoffdrucks nach der Do sierpumpe 5 angebracht. Der Drucksensor 7 wird dabei auch als Dosierdrucksensor 7 bezeichnet. Die Dosier pumpe 5 weist außerdem einen Drehzahlsensor 8 auf, welcher über die Pumpendrehzahl Aufschluß gibt.In Fig. 1, a dye conveyor 1 he is recognizable. The dye-conveying device 1 represents the connection between an ink storage tank 2 and a paint atomizer 3. It has several line elements 4 and a metering pump 5 . In addition, in the direction of the dye delivery (arrow A) in front of the metering pump 5, a pressure sensor 6 for detecting the static dye pressure in front of the metering pump 5 is introduced and in the direction of the dye delivery A after the metering pump 5 is another pressure sensor 7 for detecting the static dye pressure after the Do sierpumpe 5 attached. The pressure sensor 7 is referred to as Dosierdrucksensor 7th The metering pump 5 also has a speed sensor 8 , which provides information about the pump speed.

Statt des direkt an der Dosierpumpe 5 angebrachten Drehzahlsensors 8 kann dieser selbstverständlich auch an einer Antriebseinheit (nicht dargestellt) der Do sierpumpe 5 angebracht sein und die Drehzahl der Do sierpumpe 5 kann dann durch die Drehzahl der An triebseinheit und das Übersetzungsverhältnis des gege benenfalls zwischen der Antriebseinheit und der Do sierpumpe 5 liegenden Getriebes (nicht dargestellt) ermittelt werden. Als weitere Alternative ist es auch denkbar, daß die Fördermenge der Dosierpumpe 5 über eine Drehzahlregelung gesteuert bzw. geregelt wird, wobei die Ansteuerung der Dosierpumpe 5 üblicherweise durch einem Schrittmotor erfolgt. Die Drehzahl kann dann von einer Steuer- bzw. Regeleinheit (ebenfalls nicht dargestellt) direkt abgefragt werden.Instead of the speed sensor 8 attached directly to the metering pump 5 , this can of course also be attached to a drive unit (not shown) of the Do sier pump 5 and the speed of the Do sier pump 5 can then by the speed of the drive unit and the transmission ratio of the optionally between Drive unit and the Do sierpumpe 5 lying gear (not shown) can be determined. As a further alternative, it is also conceivable that the delivery rate of the metering pump 5 is controlled or regulated via a speed control, the metering pump 5 usually being controlled by a stepper motor. The speed can then be queried directly by a control or regulating unit (also not shown).

Meßwerte, welche von den Drucksensoren 6, 7 und dem Drehzahlsensor 8 stammen werden fortlaufend von einer Datenverarbeitungseinheit (nicht dargestellt) abge fragt, abgespeichert und aufbereitet. Mit Hilfe der beiden Drucksensoren 6, 7 kann nun die Farbqualität, d. h. die Qualität des Lackes selbst, welche durch die dynamische Viskosität η des Lackes erfaßbar ist, durch eine ständige "Online"-Überwachung der dynamischen Viskosität η gemäß der unten erläuterten Gleichung von Hagen-Poiseuille fortlaufend überprüft werden.Measured values which originate from the pressure sensors 6 , 7 and the speed sensor 8 are continuously queried, stored and processed by a data processing unit (not shown). With the help of the two pressure sensors 6 , 7 , the color quality, ie the quality of the paint itself, which can be determined by the dynamic viscosity η of the paint, can be monitored continuously by online monitoring of the dynamic viscosity η according to the Hagen equation explained below -Poiseuille to be checked continuously.

Diese Überwachung macht vorwiegend dann Sinn, wenn die Farbstoff-Fördereinrichtung 1 Farbstoff bzw. Lack för dert, was durch einen Sensor 9 überwacht wird, welcher die Stellung der Hauptnadel (nicht dargestellt) des Farbzerstäubers 3 überwacht. Diese Hauptnadel im Farbzerstäuber 3 hat die Aufgabe, den Farbfluß zu re gulieren bzw. überhaupt erst freizugeben. Dies bedeu tet nun, daß nur bei zurückgezogener Hauptnadel Farbe durch den Farbzerstäuber 3 zerstäubt werden kann, und daß bei nach vorne geschobener Hauptnadel diese den Farbfluß durch den Farbzerstäuber 3 unterbindet. Die Stellung der Hauptnadel zeigt also an, ob die Farb stoff-Fördereinrichtung 1 Farbstoff bzw. Lack fördert oder nicht.This monitoring mainly makes sense if the dye conveyor 1 promotes dye or lacquer, which is monitored by a sensor 9 , which monitors the position of the main needle (not shown) of the atomizer 3 . This main needle in the atomizer 3 has the task of regulating the flow of ink or releasing it in the first place. This signified now tet that can be atomized by the dye jet 3 only when the retracted main needle color, and that in forward-pushed this main needle prevents the flow of ink through the dye jet. 3 The position of the main needle thus indicates whether the dye conveyor 1 promotes dye or varnish or not.

Die an der Farbstoff-Fördereinrichtung 1 ermittelten Meßwerte werden nun der Datenverarbeitungseinheit zu geführt. Die Datenverarbeitungseinheit ermittelt durch das bei laminaren Strömungen geltende Gesetz von Ha gen-Poiseuille die zur Beurteilung der Lackqualität erforderlichen Werte der dynamischen Viskosität η.The measured values determined on the dye conveying device 1 are now fed to the data processing unit. The data processing unit uses the law of Ha gen-Poiseuille applicable to laminar flows to determine the values of the dynamic viscosity η required to assess the paint quality.

Dabei gilt folgender Zusammenhang:
The following relationship applies:

mit:
V durch die Leitungselemente fließendes Volumen
r Radius des durchflossenen Leitungselements
p₁ Druck am Leitungseingang
p₂ Druck am Leitungsausgang
t Dauer des Durchflusses
l Länge des Rohres
η dynamische ViskositätWith:
V Volume flowing through the line elements
r Radius of the pipe element through which it flows
p ₁ pressure at the line inlet
p ₂ pressure at the line outlet
t Duration of the flow
l length of the tube
η dynamic viscosity

Dieses Gesetz gilt für die vorliegende Farbstoff- Fördereinrichtung 1 in erster Näherung für den einge schwungenen, statischen Zustand. Die verwendeten Drüc ke setzen sich dabei jeweils aus dem statischen und dynamischen Druck additiv zusammen. Da jedoch die bei den dynamischen Drücke aufgrund der Kontinuitätsglei chung den gleichen Wert aufweisen müssen, sind für die in der oben angegebenen Gleichung verwendete Druckdif ferenz nur die statischen, einfacher zu messenden Drücke interessant.This law applies to the present dye conveyor 1 in a first approximation for the steady, static state. The pressures used are additive from the static and dynamic pressure. However, since the dynamic pressures must have the same value due to the continuity equation, only the static, easier to measure pressures are interesting for the pressure difference used in the equation given above.

Bei einer einseitig offenen Leitung muß der statische Druckanteil von p₂ = 0 sein, da hier der Farbstoff bzw. der Lack gegen den den Farbzerstäuber 3 umgeben den Luftdruck zerstäubt wird. D. h. immer wenn die Hauptnadel im Farbzerstäuber 3 zurückgezogen ist, was durch den Sensor 9 erfaßt wird, gilt für den stati schen Druckanteil von p₂ am Leitungsausgang, also am Farbzerstäuber 3, p₂ = 0.In the case of a line open on one side, the static pressure component must be p ₂ = 0, since here the dye or lacquer is atomized against the air pressure surrounding the paint atomizer 3 . That is, Whenever the main needle in the paint atomizer 3 is withdrawn, which is detected by the sensor 9 , applies to the static pressure component of p ₂ at the line outlet, that is to say at the paint atomizer 3 , p ₂ = 0.

Das durch die Leitungselemente 4 fließende Volumen V je Zeiteinheit t ergibt den Volumenstrom V/t. Dieser Volumenstrom läßt sich anhand der technischen Daten der Dosierpumpe 5 und der Pumpendrehzahl bestimmen, dabei gilt:
The volume V flowing through the line elements 4 per unit time t results in the volume flow V / t. This volume flow can be determined on the basis of the technical data of the metering pump 5 and the pump speed.

I = V/t = (V/U) . DZ
I = V / t = (V / U). DZ

mit:
I Volumenstrom
V/U gefördertes Volumen je Pumpendrehung
DZ PumpendrehzahlWith:
I volume flow
V / U pumped volume per pump rotation
DZ pump speed

Geht man nun davon aus, daß, wie dies in der Praxis üblich ist, der Radius des durchflossenen Leitungsele ments 4 und die Länge der Leitungselemente 4 sich nicht verändert, dann läßt sich die dynamische Visko sität η als Qualitätskriterium für den Lack durch die Datenverarbeitungseinheit fortlaufend anhand einfacher physikalischer Zusammenhänge ermitteln.If we assume from that, as is customary in practice, the radius of carrying Leitungsele ment 4 and the length of the line elements 4 does not change, then lets the dynamic visco sity η as a quality criterion for the paint by the data processing unit continuously based on simple physical relationships.

Ein Vergleich der ermittelten Ist-Viskosität mit vor gegebenen Soll-Viskositäten ermöglicht es hier sehr schnell, einen Fehler zu erkennen und entsprechend zu reagieren.A comparison of the determined actual viscosity with before given target viscosities makes it very possible here quick to spot an error and take action accordingly react.

In Fig. 2 ist der schematische Aufbau der als Dosier pumpe 5 eingesetzten Zahnradpumpe 5 dargestellt. Dabei sind eine Lackeintrittsöffnung 10 und eine Lack austrittsöffnung 11 sowie zwei sich gegenläufig dre hende Zahnräder 12 zu erkennen. Zwei Pfeile 13 deuten dabei die Flußrichtung des Lackes an. Der durch die Lackeintrittsöffnung 10 in die Dosierpumpe 5 eintre tende Lack wird von den Zahnrädern 12 bewegt, wobei jeweils ein eingeschlossenes Lackvolumen zwischen je weils zwei Zähnen 14 und einer Wandung 15 der Dosier pumpe 5 zur Lackaustrittsöffnung 11 gefördert wird. Die Dosierpumpe 5 erzeugt so einen Druckunterschied zwischen der Lackeintrittsöffnung 10 und der Lack austrittsöffnung 11. Dieser Druckunterschied wird durch den Drucksensor 6 und den Dosierdrucksensor 7 ermittelt.In FIG. 2, the schematic structure of the pump as the metering pump 5 5 gear set is shown. A paint inlet opening 10 and a paint outlet opening 11 and two counter-rotating gears 12 can be seen. Two arrows 13 indicate the direction of flow of the paint. The eintre through the paint inlet opening 10 into the metering pump 5 tends lacquer is moved by the gears 12, wherein in each case an enclosed volume of paint between each weils two teeth 14 and a wall 15 of the metering pump 5 is conveyed to the paint outlet opening. 11 The metering pump 5 thus generates a pressure difference between the paint inlet opening 10 and the paint outlet opening 11 . This pressure difference is determined by the pressure sensor 6 and the metering pressure sensor 7 .

Insbesondere der durch den Dosierdrucksensor 7 gemes sene Dosierdruck p_D weist dabei systembedingte, durch die Dosierpumpe 5 erzeugte Druckschwankungen auf. Der Grund dafür liegt in der allgemein üblichen Ansteue rung der Dosierpumpen 5 durch Schrittmotoren, wobei deren Schaltfrequenz in Abhängigkeit von der gewünsch ten, vorher einzustellenden Fördermenge vorgegeben wird. Dies soll anhand eines Zahlenbeispiels näher erläutert werden.In particular, the metering pressure p _D measured by the metering pressure sensor 7 has system-related pressure fluctuations generated by the metering pump 5 . The reason for this is the generally customary control of the metering pumps 5 by stepper motors, the switching frequency of which is predetermined as a function of the desired delivery rate to be set beforehand. This will be explained in more detail using a numerical example.

Die betrachtete Dosierpumpe 5 mit zwei Zahnrädern mit jeweils 28 Zähnen besitzt ein Fördervolumen von 3 cm³ für jeden Raum zwischen jeweils zwei Zähnen 14. Bei einer gewünschten Farbfördermenge von 52 ml/min muß die Dosierpumpe 5 dann mit einer Drehzahl von ca. 0,3 U/min arbeiten. Daraus ergibt sich dann eine Schalt frequenz von ca. 8 Hz für den Schrittmotor. Diese Schaltfrequenz muß sich dann im Frequenz- bzw. Lei stungsdichtespektrum, welches sich aus der Fourier- Transformation der gemessenen Dosierdruckwerte p_D der Dosierpumpe 5 von ihrem Zeitbereich in ihren Frequenz bereich ergibt, wiederfinden.The metering pump 5 under consideration with two gearwheels each with 28 teeth has a delivery volume of 3 cm ³ for each space between two teeth 14 in each case. With a desired ink delivery rate of 52 ml / min, the metering pump 5 must then operate at a speed of approx. 0.3 rpm. This results in a switching frequency of approx. 8 Hz for the stepper motor. This switching frequency must then be found in the frequency or power density spectrum, which results from the Fourier transformation of the measured metering pressure values p _{D of} the metering pump 5 from its time range into its frequency range.

Fig. 3 zeigt nun das Frequenzspektrum einer solchen Zahnradpumpe 5. Dabei ist neben einem üblichen, sehr tieffrequenten Grundrauschen die theoretisch berechne te Intensitätsspitze bei ca. 8 Hz deutlich zu erken nen. FIG. 3 now shows the frequency spectrum of such a gear pump 5. In addition to a normal, very low-frequency background noise, the theoretically calculated intensity peak at approx. 8 Hz can be clearly recognized.

Fig. 4 zeigt das Frequenzspektrum der Dosierpumpe 5 bei langsam einsetzenden Zahnradverschleiß. Sehr deut lich ist zu erkennen, daß das in Fig. 4 dargestellte Spektrum eine weitaus größere Bandbreite der Frequen zen aufweist als dies bei der korrekt funktionierenden Dosierpumpe 5 der Fall war. Die gemessenen Intensitä ten und damit die verursachten Druckschwankungen des Dosierdrucks p_D steigen deutlich an. Außerdem weist das Frequenzspektrum ein hohes "Grundrauschen" auf, das durch unrundes Laufen der Zahnräder 12, z. B. durch beginnenden Lagerverschleiß und/oder durch abgenutzte Zähne 14 der Zahnräder 12 verursacht wird. Fig. 4 shows the frequency spectrum of the metering pump 5 with slowly beginning gear wear. It can be seen very clearly that the spectrum shown in FIG. 4 has a much wider range of frequencies than was the case with the correctly functioning metering pump 5 . The measured intensities and thus the pressure fluctuations caused by the metering pressure p _D rise significantly. In addition, the frequency spectrum has a high "noise floor", which is caused by non-circular running of the gears 12 , z. B. is caused by the beginning of bearing wear and / or by worn teeth 14 of the gears 12 .

In Fig. 5 ist das Frequenzspektrum einer defekten Do sierpumpe 5 dargestellt. Sehr deutlich ist hier zu erkennen, daß praktisch im gesamten Frequenzbereich ein hohes Grundrauschen der Dosierpumpe 5 auftritt, und daß die auftretenden Hauptfrequenzen sich signifi kant verschoben haben (von ca. 8 Hz auf ca. 45 Hz) Des weiteren ist zu erkennen, daß der Frequenzbereich, in dem die Intensitäten auftreten, sich stark verbrei tert hat. Dies kann seine Ursache in verschieden stark abgenutzten Zähnen 14 der Zahnräder 12 haben, so daß sich zahlreiche verschiedenartige Schwankungen des Dosierdrucks p_D ergeben, welche sich nach der Fourier- Transformation in einer Verbreiterung der jeweiligen Frequenzbereiche wiederfinden.In Fig. 5, the frequency spectrum of a defective Do sierpumpe 5 is shown. It can be seen very clearly here that a high background noise of the metering pump 5 occurs practically in the entire frequency range, and that the main frequencies that occur have shifted signifi cantly (from approx. 8 Hz to approx. 45 Hz). Furthermore, it can be seen that the Frequency range in which the intensities occur has widened considerably. This can be caused by teeth 14 of the gear wheels 12 that are worn to different extents, so that numerous different fluctuations in the metering pressure p _D result, which are reflected in the broadening of the respective frequency ranges after the Fourier transformation.

In der Praxis muß ein solches System vor der Erstinbe triebnahme mit den Daten einer korrekt arbeitenden Dosierpumpe 5 als Vergleichsfrequenzspektrum gespeist werden. Das System zur Überwachung der Dosierpumpe 5 kann dann den Vergleich zu bereits existierenden, vor ab ermittelten Leistungsdichte- bzw. Frequenzspektren ermöglichen. Die eigentliche Diagnose der Dosierpumpe 5 erfolgt dann über eine Datenverarbeitung, welche in einem Eingabeblock den gewünschten Bereich für das Drucksensorsignal ermittelt. Ein Vorverarbeitungsblock führt die Fourier-Transformation durch. Mit Hilfe ei ner Normierung der Leistungsdichtespektren wird eine bessere Vergleichsmöglichkeit geschaffen.In practice, such a system must be fed with the data of a correctly working metering pump 5 as a comparison frequency spectrum before the initial start-up. The system for monitoring the metering pump 5 can then enable a comparison to already existing power density or frequency spectra determined from. The actual diagnosis of the metering pump 5 is then carried out via data processing, which determines the desired range for the pressure sensor signal in an input block. A preprocessing block performs the Fourier transform. With the help of a standardization of the power density spectra a better comparison possibility is created.

Anschließend werden die zur Klassifikation geeigneten Frequenzbereich aufsummiert. Die Intervalle, in denen die für die Unterscheidung notwendige Signifikanz ent halten ist, sind dabei jeweils 8-12 Hz, 25-30 Hz, 35-40 Hz und 45-50 Hz. Der eigentliche Vergleich erfolgt dann durch die Datenverarbeitungseinheit, wo bei diese auf moderne, selbstlernende Datenverarbei tungsmodule zurückgreift.Then the suitable ones for classification Frequency range summed up. The intervals at which the significance necessary for the differentiation are 8-12 Hz, 25-30 Hz, 35-40 Hz and 45-50 Hz. The real comparison is then done by the data processing unit where with them on modern, self-learning data processing modules.

Für den Block zur Klassifikation wird ein sogenanntes Multi-Layer-Perseptron verwendet. Dessen Netzwerksar chitektur setzt sich dabei aus vier Eingangsneuronen für die betrachteten Frequenzbereiche, drei versteck ten Neuronen und drei Ausgangsneuronen zusammen. Die Ausgangsneuronen repräsentieren dabei die Klassen "fehlerfreie Pumpe", "Pumpe mit beginnendem Ver schleiß" und "defekte Pumpe". Als Transferfunktion ist für die Eingangsschicht eine lineare Funktion und für die restlichen Schichten die Sigmoid-Funktion gewählt. Als Lernstrategie wird die Anpassung von Gewichten nach einer Epoche verwendet. Die Konvergenzschwelle beträgt dabei 5% und die Anzahl der Lernschritte ist auf 1.000 voreingestellt. Die Lernrate und das Momen tum sind für alle Schichten auf 0,1 bzw. 0,9 festge legt. Die Gewichtsinitialisierung erfolgt zufällig aus dem Intervall [-0,1; 0,1].A so-called Multi-layer perseptron used. Its network sar architecture consists of four input neurons for the considered frequency ranges, three hidden th neurons and three output neurons together. The Output neurons represent the classes "fault-free pump", "pump with starting ver wear "and" defective pump ". As a transfer function a linear function for the input layer and for the remaining layers selected the sigmoid function. The adjustment of weights is used as a learning strategy used after an epoch. The convergence threshold is 5% and the number of learning steps is preset to 1,000. The learning rate and the moment tum are fixed to 0.1 and 0.9 for all layers sets. The initialization of weight is random the interval [-0.1; 0.1].

Claims

1. System for monitoring a dye conveying device ( 1 ) of a painting system, with the following features:

1. 1.1 monitoring takes place whenever a main needle of an atomizer ( 3 ) is open;
2. 1.2 a dye delivery device ( 1 ) and a metering pump ( 5 ) have sensors ( 6 , 7 , 8 ) through which characteristic measured values of the dye delivery device ( 1 ) are continuously recorded;
3. 1.3 the metering pump ( 5 ) has a speed sensor ( 8 ) and line elements ( 4 ) have two pressure sensors ( 6 , 7 ) in the area of the metering pump ( 5 ), one of the pressure sensors ( 6 ) in the conveying direction (A) the dye is arranged in front of the metering pump ( 5 ) and one of the pressure sensors ( 7 ) in the conveying direction (A) of the dye after the metering pump ( 5 );
4. 1.4 the dye-conveying device ( 1 ) has a data processing unit, the measured values recorded using the data processing unit being brought into a technical-physical relationship that is characteristic of the respective sensor ( 6 , 7 , 8 );
5. 1.5 in the event of a deviation of the determined technical-physical relationship from a target map, which is adapted to the prevailing boundary conditions by a given map, an error data record is created which contains at least the process time of the deviation that occurred and the sensor (s) affected by the deviation ren ( 6 , 7 , 8 );
6. 1.6 the data processing unit approximately determines the dynamic viscosity η of the conveyed dye from the continuously recorded measured values of the two pressure sensors ( 6 , 7 ) and the speed sensor ( 8 ).

2. System according to claim 1, characterized in that the data processing unit the determined value the dynamic viscosity η of the conveyed paint depending on a substance in a map speed of the color shade used in each case Comparing the value of a target viscosity, whereby in In the event of a predefined limit being exceeded Deviation activated a viscosity error signal becomes.

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the metering pump ( 5 ) is designed as a gear pump, and that the data processing unit, the measured values of the in the conveying direction (A) of the dye after the metering pump ( 5 ) arranged pressure sensor ( 7 ) by means of a Fourier transform from their time domain to their frequency domain.

4. System according to claim 3, characterized in that spectra of the measurement data of the pressure sensor ( 7 ) transformed in their frequency range are compared with spectra previously stored in a storage unit, a warning signal being activated in the event of a predetermined deviation being exceeded, and wherein if the specified deviation is undershot, the new spectra are stored in the storage unit.