DE29601159U1

DE29601159U1 - Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung der Durchsatzmenge eines strömenden Materials

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Publication number: DE29601159U1
Application number: DE29601159U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2006-01-25

Description

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KW/ba-pa

Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung der
Durchsatzmenge eines strömenden Materials

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung der Durchsatzmenge eines durch eine Materialaustrittsöffnung strömenden Materials, wobei eine außerhalb der Materialaustrittsöffnung angeordnete Strahlungsquelle einen Lichtstrahl emittiert, der den Weg des strömenden Materials kreuzt und auf einen ebenfalls außerhalb der Materialaustrittsöffnung angeordneten Strahlungsaufnehmer trifft, der die von der Durchsatzmenge des strömenden Materials abhängige Intensität des Lichtstrahles bestimmt und ein davon abhängiges Ausgangssignal erzeugt.

Eine derartige Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung der Durchsatzmenge eines strömenden Materials ist beispielsweise aus der EP 0 546 294 Al bekannt. Darin wird offenbart, das gleichmäßige Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat mittels eines Lichtstrahls zu überwachen. Strahlungsquelle und Strahlungsaufnehmer sind sich gegenüberliegend zu beiden Seiten des strömenden Klebstoffes außerhalb der Klebstoffaustrittsöffnung angeordnet. Durch die unmittelbare Nähe der Strahlungsquelle und des Strahlungsaufnehmers zu dem strömenden Klebstoff besteht die Gefahr, daß sich deren Optiken mit Klebstoff zusetzen. Das beeinflußt die Intensität des Lichtstrahles in unzulässiger

beeinflußt die Intensität des Lichtstrahles in unzulässiger Weise und verfälscht die Überwachungsergebnisse der Klebstoffdurchsatzmenge. In einem solchen Fall empfiehlt die obengenannte europäische Druckschrift, die Optiken der Strahlungsquelle und des Strahlungsaufnehmers durch frischen Klebstoff und Alkohol von dem sich abgesetzten, angetrockneten Klebstoff zu befreien. Dies setzt allerdings ein vorheriges Abschalten der gesamten Klebstoffapplikationsvorrichtung voraus, was aufgrund des damit verbundenen

&iacgr;&ogr; Produktionsausfalls hohe Kosten verursachen kann. Der Reinigungsvorgang selbst ist äußerst zeitaufwendig und arbeitsintensiv. Das abschließende Wiederanfahren der Klebstoffapplikationsvorrichtung kann durch damit eventuell verbundene AnlaufSchwierigkeiten noch einmal zu zusätzlichen Kosten führen.

Auf dem Gebiet der Pulverapplikationsvorrichtungen, wie sie zur Pulverbeschichtung häufig verwendet werden, sind Überwachungsvorrichtungen der obengenannten Art nicht bekannt. Dies liegt vor allem daran, daß bei Pulverapplikationsvorrichtungen die Gefahr des Zusetzens der Optiken der Strahlungsquelle oder des Strahlungsaufnehmers durch das strömende Material wesentlich größer ist als beispielsweise bei Klebstoffapplikationsvorrichtungen. Dies ist vor allem eine Folge der äußerst schlechten Handhabbarkeit von Pulver, bedingt durch das sehr geringe Gewicht der einzelnen Pulverteilchen und deren statische Aufladung. Außerdem ist es praktisch unmöglich, die mit Pulver zugesetzen Optiken der Strahlungsquelle oder des Strahlungsaufnehmers vollständig von dem Pulver zu befreien.

Aus diesen Gründen ist eine Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung der Durchsatzmenge einer Pulverapplikationsvorrichtung nach dem Stand der Technik nicht außerhalb der Pulveraustrittsöffnung sondern im Zuführungsbereich zu der

Pulveraustrittsöffnung angeordnet. Eine derartige Überwachungsanordnung ist beispielsweise in der DE 43 13 3 85 Al offenbart. Sie hat allerdings den Nachteil, daß sie von vornherein bei der Konstruktion und Produktion der Pulverapplikationsvorrichtung vorgesehen sein muß. Bereits vorhandene Pulverapplikationsvorrichtungen können mit einer solchen Überwachungsvorrichtung nicht nachträglich ausgestattet werden. Außerdem wird bei der Überwachungsanordnung gemäß der obengenannten deutschen Druckschrift die Pulvermenge überwacht, welche der Pulveraustrittsoffnung zugeführt wird und nicht diejenige, die die Pulveraustrittsöffnung tatsächlich verläßt und auf einem zu beschichtenden Werkstück appliziert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung der Durchsatzmenge eines strömenden Materials dahingehend weiterzubilden, daß damit auch der Durchsatz von Pulver überwacht werden kann, ohne daß sich die Optiken der Strahlungsquelle oder des Strahlungsaufnehmers mit Pulver zusetzen. Außerdem sollen bereits vorhandene Pulverapplikationsvorrichtungen nachträglich mit einer entsprechenden Überwachungsvorrichtung ausgestattet werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von der Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung der Durchsatzmenge eines strömenden Materials der eingangs genannten Art vor, daß die Bereiche um die Strahlungsquelle und um den Strahlungsaufnehmer derart mit Druckluft beaufschlagt sind, daß ein Zusetzen der Strahlungsquelle und des Strahlungsaufnehmers mit strömendem Material verhindert wird.

Eine derartige Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung hat vor allem beim Einsatz bei Pulverapplikationsvor-

richtungen, insbesondere bei Pulverbeschichtungsanlagen, große Vorteile. Bei Pulverbeschichtungsanlagen sind in einer Spritzkabine mehrere Pulverpistolen angeordnet, die an ihrem distalen Ende jeweils eine Pulveraustrittsöffnung aufweisen. Jede der Pulverpistolen hat üblicherweise eine gesonderte Zuleitung für Druckluft einerseits und Pulver andererseits. Außerhalb der Pulveraustrittsöffnungen sind die Vorrichtungen zur berührungslosen Überwachung der Durchsatzmenge des Pulvers jeweils den Spitzen der Pulverpistolen befestigt. Im Inneren der Strahlungsquelle und des Strahlungsaufnehmers ist jeweils eine Optik zum Emittieren bzw. Aufnehmen des Lichtstrahles angeordnet. In der Strahlungsquelle und dem Strahlungsaufnehmer verläuft von der Optik aus entlang ihrer optischen Achse ein optischer Kanal in Richtung auf den Pulverstrahl. Bevor der optische Kanal aus der Strahlungsquelle bzw. dem Strahlungsaufnehmer austritt, mündet er in eine symmetrisch zur optischen Achse angeordnete Spülkammer. Diese wird in Richtung auf den Pulverstrahl durch eine Blende begrenzt, welche in ihrem Mittelpunkt eine symmetrisch zur optischen Achse angeordnete Blendenöffnung aufweist. Ein ebenfalls in der Strahlungsquelle bzw. dem Strahlungsaufnehmer angeordneter Spülkanal trifft radial auf die Spülkammer. Die durch den Spülkanal in die Spülkammer eingeleitete Druckluft entweicht über die Blendenöffnung in der Blende. Durch diesen kontinuierlichen, in Richtung auf den Pulverstrahl gerichteten Druckluftstrom wird ein Eindringen von Pulver in die Optiken der Strahlungsquelle bzw. des Strahlungsaufnehmers verhindert. Der Durchmesser des Spülkanals ist im Verhältnis zur Blendenöffnung so gewählt, daß in der Spülkammer ein ständiger Überdruck herrscht. Dadurch wird sicher verhindert, daß sich die Optiken mit Pulver zusetzen. In der Folge wird die Intensität des Lichtstrahles nicht durch sich in den Optiken abgesetztes Pulver beeinflußt und die Überwachungsergebnisse der berührungslosen Durchsatzüber-

wachung sind nicht fehlerbehaftet. Mit einer besonders hohen Genauigkeit kann somit bestimmt werden, welche Pulvermenge die Pulveraustrittsöffnung verläßt und damit welche Pulvermenge tatsächlich auf dem zu beschichtenden Werkstück appliziert wird.

Die anhand der Pulverbeschichtungsanlage geschilderten Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung der Durchsatzmenge eines strömenden Materials gelten natürlich nicht nur für Pulverbeschichtungsanlagen, sondern gleichermaßen auch für Applikationsvorrichtungen für andere Materialien.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung wird vorgeschlagen, daß die Strahlungsquelle und der Strahlungsaufnehmer auf einem Haltering angeordnet sind. Die einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung werden somit zu einer einzigen Überwachungseinheit zusammengeführt. Die Überwachungseinheit muß nur noch mittels des Halterings an der Spitze einer Pulverpistole außerhalb der Pulveraustrittsöffnung befestigt werden. Der Strahlungsaufnehmer ist bereits auf die Strahlungsquelle ausgerichtet, und es ist nicht mehr nötig, die einzelnen Elemente der Überwachungsvorrichtung in einem komplizierten und zeitaufwendigen Verfahren aufeinander auszurichten. Sowohl die Strahlungsquelle als auch der Strahlungsaufnehmer verfügen über die nötigen Anschlüsse für das optische Signal der Optik und für die Druckluft zum Spülen der Strahlungsquelle bzw. des Strahlungsaufnehmers. Entsprechende Anschlußleitungen für das optische Signal werden mit einem Ende an die Optikan-Schlüsse an der Strahlungsquelle bzw. dem Strahlungsaufnehmer angeschlossen und mit dem anderen Ende mit einer Steuereinheit verbunden. Ohne großen Aufwand können von der Druckluftzuleitung der Pulverpistole Anschlußleitungen zu

den Druckluftanschlüssen der Strahlungsquelle bzw. des Strahlungsaufnehmers verlegt werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur berührungslosen überwachung der Durchsatzmenge eines strömenden Materials ohne großen Kosten- oder Arbeitsaufwand an den Pulverpistolen bereits vorhandener Pulverbeschichtungsanlagen nachgerüstet werden.

Die Überwachungseinheit läßt sich besonders schnell und einfach an dem distalen Ende einer Pulverpistole befestigen, wenn der Haltering eine Spannvorrichtung aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Pulverpistole mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung

der Durchsatzmenge von Pulver;

Fig. 2 eine Strahlungsquelle bzw. einen Strahlungsaufnehmer der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur berührungslosen Überwachung

der Durchsatzmenge von Pulver in Schnittdarstellung;

Fig. 3 eine Pulverbeschichtungsanlage nach dem Stand der Technik in schematischer Darstellung.

In der folgenden Figurenbeschreibung werden die Bezugszeichen für gleiche Bauelemente übereinstimmend benutzt.

In Fig. 1 ist der vordere Bereich einer Pulverpistole 6 mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung 14 dargestellt. Mehrere solcher Pulverpistolen 6, jedoch ohne Über-

wachungsvorrichtung 14, werden in nach dem Stand der Technik bekannten und in Fig. 3 schematisch dargestellten Pulverbeschichtungsanlagen 1 eingesetzt. Die Pulverbeschichtungsanlage 1 weist eine Spritzkabine 2 auf, durch die mittels einer Kreisförderanlage 3 zu beschichtende Werkstücke 4 transportiert werden. In Transportrichtung der Kreisförderanlage 3 gesehen befindet sich vor der Spritzkabine 2 eine Vorbehandlungszone 5, in der die zu beschichtenden Werkstücke 4 beispielsweise gereinigt oder vorgewärmt werden. In die Spritzkabine 2 ragen fünf Pulverpistolen 6, die in der Spritzkabine 2 einen feinen, gleichmäßigen Pulverstrahl 7 erzeugen. Die Pulverpistolen 6 werden von einer Druckluftquelle 8 über ein durchgezogen dargestelltes erstes Zuleitungssystem 9 mit Druckluft beaufschlagt. Über ein gestrichelt dargestelltes zweites Zuleitungssystem 10 werden die Pulverpistolen 6 aus einem Pulverbehälter 11 mit Pulver versorgt. Die zu beschichtenden Werkstücke 4 werden durch den Pulverstrahl 7 mit einer feinen Pulverschicht versehen, und am Ende verläßt ein beschichtetes Werkstück 12 die Spritzkabine 2. In Transportrichtung der Kreisförderanlage 3 gesehen befindet sich im Anschluß an die Spritzkabine 2 eine Nachbehandlungszone 13, in der die beschichteten Werkstücke 12 beispielsweise getrocknet werden oder die feine Pulverschicht auf ihrer Oberfläche eingebrannt wird.

Die Schichtdicke der Pulverschicht auf den beschichteten Werkstücken 12 ist vor allem von der Dichte des Pulverstrahles 7 und der Transportgeschwindigkeit der Kreisförderanlage 3 abhängig. Um eine gleichmäßige Schichtdicke der Pulverschicht auf den beschichteten Werkstücken 12 zu erzielen, wird beispielsweise die Transportgeschwindigkeit der Kreisförderanlage 3 in Abhängigkeit der Dichte des Pulverstrahles 7 geregelt. Dazu wird mit der erfindungsgemäßen '

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Überwachungsvorrichtung 14 diejenige Pulvermenge überwacht, die aus den Pulverpistolen 6 austritt.

Die oberste Pulverpistole 6 aus dem Ausschnitt I in Fig. 3 ist in Fig. 1 vergrößert dargestellt. Auf die Spitze der Pulverpistole 6 ist die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung 14 mittels eines Halterings 15 geklemmt. An dem Haltering 15 sind zwei Haltearme 16 an ihrem proximalen Ende befestigt. An ihrem distalen Ende sind eine Strahlungsquelle 17 bzw. ein Strahlungsaufnehmer 18 angeordnet.

&iacgr;&ogr; Die Strahlungsquelle 17 emittiert einen Lichtstrahl 19, der den Pulverstrahl 7 durchkreuzt. Der Pulverstrahl 7 besteht aus derjenigen Pulvermenge, welche aus einer im distalen Bereich der Pulverpistole 6 angeordneten Austrittsöffnung 2 0 austritt. Die Intensität des Lichtstrahles 19 wird abhängig von der Pulvermenge, die aus der Austrittsöffnung 20 austritt, geschwächt. Dieser geschwächte Lichtstrahl 19 wird von dem Strahlungsaufnehmer 18 aufgenommen, der ein von der Intensität des Lichtstrahles 19 abhängiges Ausgangssignal erzeugt. Dieses Signal wird über einen Optikanschluß 21 an eine nicht dargestellte Steuereinheit weitergeleitet.

Der Haltering 15 weist eine nicht dargestellte Spannvorrichtung auf, mit deren Hilfe die gesamte Überwachungsvorrichtung 14 schnell und unkompliziert auf der Spitze der Pulverpistole 6 festgeklemmt werden kann. Die einzelnen Elemente der Überwachungsvorrichtung 14 sind auf dem Haltering 15 zu einer einzigen Überwachungseinheit zusammengeführt. Dies erleichtert die nachträglich Montage der Überwachungsvorrichtung 14 auf den Pulverpistolen 6 bereits bestehender Pulverbeschichtungsanlagen.

Fig. 2 zeigt den vergrößerten Ausschnitt II aus Fig. 1. Darin ist der Strahlungsaufnehmer 18 im Schnitt darge-

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stellt. Sein Aufbau entspricht dem der Strahlungsquelle 17, d. h. die im folgenden erläuterten Merkmale des Strahlungsaufnehmers 18 gelten in gleicher Weise für die Strahlungsquelle 17. An dem Optikanschluß 21 ist eine nicht dargestellte Optik mit einer optischen Achse 22 angeschlossen. Von dem Optikanschluß 21 verläuft entlang der optischen Achse 22 ein optischer Kanal 23 in Richtung auf den Pulverstrahl 7. Bevor der optische Kanal 23 aus dem Strahlungsaufnehmer 18 austritt, mündet er in eine symmetrisch zur optischen Achse 22 angeordnete Spülkammer 24. Diese wird in Richtung auf den Pulverstrahl 7 durch eine Blende 25 begrenzt, welche in ihrem Mittelpunkt eine symmetrisch zur optischen Achse 22 angeordnete Blendenöffnung 2 6 aufweist. Ein ebenfalls in dem Strahlungsaufnehmer 18 angeordneter Spülkanal 27 trifft radial auf die Spülkammer 24. Die über einen Druckluftanschluß 28 durch den Spülkanal 27 in die Spülkammer 24 eingeleitete Druckluft entweicht über die Blendenöffnung 26 in der Blende 25. Durch diesen kontinuierlichen in Richtung auf den Pulverstrahl 7 gerichteten Druckluftstrom, wird ein Eindringen von Pulver in den Strahlungsaufnehmer 18 und ein Zusetzen der Optik verhindert.

Claims

Schut zansprüche

1. Vorrichtung (14) zur berührungslosen Überwachung der Durchsatzmenge eines durch eine Materialaustrittsöffnung (20) strömenden Materials (7), wobei eine außerhalb der Materialaustrittsöffnung (20) angeordnete Strahlungsquelle (17) einen Lichtstrahl (19) emittiert, der den Weg des strömenden Materials (7) kreuzt und auf einen ebenfalls außerhalb der Materialaustrittsöffnung (2 0) angeordneten

&iacgr;&ogr; Strahlungsaufnehmer (18) trifft, der die von der Durchsatzmenge des strömenden Materials (7) abhängige Intensität des Lichtstrahles (19) bestimmt und ein davon abhängiges Ausgangssignal erzeugt,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Bereiche um die Strahlungsquelle (17) und um den Strahlungsaufnehmer (18) derart mit Druckluft beaufschlagt sind, daß ein Zusetzen der Strahlungsquelle (17) und des Strahlungsaufnehmers (18) mit strömendem Material (7) verhindert wird.

2. Vorrichtung (14) zur berührungslosen Überwachung der Durchsatzmenge eines strömenden Materials (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (17) und der Strahlungsaufnehmer (18) auf einem Haltering (15) angeordnet sind.

3. Vorrichtung (14) zur beruhrungslosen Überwachung der Durchsatzmenge eines strömenden Materials (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (15) eine Spannvorrichtung aufweist.