EP3332201B1 - Werkstückbearbeitungsanlage und verfahren zum betreiben einer werkstückbearbeitungsanlage - Google Patents

Werkstückbearbeitungsanlage und verfahren zum betreiben einer werkstückbearbeitungsanlage Download PDF

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EP3332201B1
EP3332201B1 EP16784818.3A EP16784818A EP3332201B1 EP 3332201 B1 EP3332201 B1 EP 3332201B1 EP 16784818 A EP16784818 A EP 16784818A EP 3332201 B1 EP3332201 B1 EP 3332201B1
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EP
European Patent Office
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process chamber
air
exhaust air
chamber
workpieces
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EP16784818.3A
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EP3332201A1 (de
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Enrico HERM
Erhard Rieder
Christian Eichhorn
Oliver Iglauer
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Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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Publication date
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Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
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Publication of EP3332201A1 publication Critical patent/EP3332201A1/de
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    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • the present invention relates to a workpiece machining system, in particular for drying and / or hardening painted and / or coated and / or glued workpieces, and a method for operating a workpiece machining system, in particular for drying and / or hardening painted and / or glued workpieces.
  • the invention relates to the field of continuous dryers, continuous hardening systems, chamber dryers and chamber hardening systems in which painted and / or glued bodies or body parts can be dried and / or hardened.
  • a drying and / or curing system of this type is for example from the WO 2010/122121 A2 known.
  • This conventional drying and / or curing system has a process chamber with at least one zone for receiving workpieces to be processed, which is connected to a fresh air line for introducing fresh air into the process chamber and an exhaust air line for discharging exhaust air from the process chamber.
  • a fresh air and / or exhaust air quantity control is also provided for controlling the fresh air quantity to be introduced into the process chamber and / or the exhaust air quantity to be discharged from the process chamber.
  • the fresh air and / or exhaust air quantity control is preferably carried out as a function of a number of workpieces currently supplied to the process chamber.
  • the drying and / or hardening system disclosed also has a thermal afterburning device (TNV), to which exhaust air from the process chamber is fed for the purpose of thermal exhaust air purification and the clean air which is output is fed to a plurality of recirculating air or fresh air recuperators in order to supply the recirculating air or fresh air to be introduced into the process chamber heat.
  • TSV thermal afterburning device
  • the DE 10 2011 114 292 A1 describes a thermal afterburning system in which the combustion chamber temperature is not adjusted to a fixed, maximum value, but in Dependence on a carbon monoxide content in the clean air output from the afterburning system is regulated. Due to the resulting, on average, lower combustion chamber temperatures, energy should be saved and the materials used there should be protected.
  • the DE 10 2008 034 746 B4 discloses a device for drying painted vehicle bodies with a thermal afterburning system in which the pollutant concentration of organic solvents in the dryer is measured continuously. As the concentration of pollutants increases, on the one hand the fresh air supply to the process chamber is increased and the exhaust air discharge from the process chamber is reduced and on the other hand the combustion chamber temperature is kept constant by reducing the fuel supply to the combustion chamber of the afterburning system.
  • the DE 20 2009 013 054 U1 discloses a system for controlling the cabin interior temperature in a drying and / or painting cabin for refinishing vehicles and vehicle parts.
  • a temperature sensor detects the temperature on the surface of the object to be heated and / or dried without contact, and a control and regulating device controls the blowers and the heating device as a function of the detected surface temperature of the object to be heated and / or dried.
  • the GB 2 059 032 A discloses a device for drying painted vehicle bodies with an afterburning system, in which the circulating amount of process air and the heating power of the afterburning system are controlled as a function of the measured temperature in the drying chamber.
  • the DE 10 2008 034 746 A1 describes a paint drying system for vehicle paint shops, in which the process air volume and the heating output are controlled depending on a pollutant concentration in the dryer.
  • the WO 96/21833 A1 discloses an oven for drying and curing articles therein, in which the amount of process air and the heating power are controlled depending on a temperature in the oven.
  • the invention has for its object to provide an improved workpiece processing system and an improved method for operating a workpiece processing system with the lowest possible energy consumption.
  • the workpiece machining system has a process chamber for receiving workpieces to be machined, which is connected to a process air line for introducing and / or discharging process air into and out of the process chamber; a heating device for heating a process air to be introduced into the process chamber; and a control device for controlling a quantity of process air introduced into and / or discharged from the process chamber and for controlling a heating power of the heating device.
  • the control device is designed such that it adjusts the heating power of the heating device to the process air volume or the process air volume control or adjusts the process air volume to the heating power or the heating power control.
  • the combination of the controls ie settings, controls and / or regulations
  • the combination of the two controls can result in synergy effects, which can reduce the measurement expenditure for the system control and thus the cost.
  • the invention is based in particular on the following considerations.
  • the aim is to operate the workpiece processing system as needs-based and thus energy-saving as possible.
  • Depending on requirements for example, depending on production data or parameters (e.g. number of workpieces to be processed in the system), on the one hand, regulate the volume flow of the process air in the process chamber and, on the other hand, the heating output of the connected heating device.
  • Such improved regulation is possible because, for example, with a reduced number of workpieces in the process chamber, the entry of hydrogen and / or carbon, in particular the entry of organic solvents and / or other hydrocarbon compounds and / or other volatile, combustible, ie oxidizable substances reduced in the plant.
  • the required fresh air and exhaust air quantities in and out of the process chamber are reduced accordingly.
  • the specific pollutant load in the exhaust air which is typically specified in the unit mass per volume (eg g / m 3 ), can be kept essentially constant in accordance with the smaller number of workpieces in the process chamber.
  • the associated increase in the dwell time of the exhaust air in the heating device with the lower exhaust air volume flow - with a smaller number of workpieces - results in an improved burnout (carbon monoxide content in the exhaust gas) and thus also improved emission values.
  • Lowering the heating power of the heating device can also extend the service life of the workpiece processing system.
  • a purely reduction in the exhaust air volume flow can result in structural and / or process-related very high preheating temperatures in the preheating and / or heating zone of the heating device.
  • a reduced heating capacity of the heating device can cause possible damage e.g. prevent by thermal overload at the end of the preheating zone of the heating device, especially also in the case of maximum preheating.
  • an additional, usually complex measuring technology for detecting the pollutant content in the exhaust air or clean air emitted by the heating device can optionally be dispensed with.
  • process air is intended to encompass all types of air flows which can be introduced into the process chamber and / or can be discharged from the process chamber. These include, in particular, fresh air to be introduced into the process chamber, exhaust air to be discharged from the process chamber and circulating air to be discharged from the process chamber and reintroduced into the process chamber.
  • air is intended to encompass any type of gaseous fluid. In particular, this includes (ambient) air in the actual sense and gases, each with and without impurities or pollutants.
  • the control device is intended to control the process air quantity and the heating output as a function of one another or in relation to one another.
  • a dependent control is to be understood to mean, in particular, controls in which there is a functional relationship between the two parameters process air quantity and heating output.
  • reference control is to be understood to mean, in particular, controls in which different dependencies, laws or special rules apply in different value ranges of the parameters.
  • the control device is designed to adapt the heating capacity of the heating device to the process air quantity or the process air quantity control or to adapt the process air quantity to the heating capacity or the heating capacity control.
  • this includes several different operating modes.
  • the process air volume control (master) can be superior to the heating output control (slave), so that a change in the process air flow would automatically result in a change in the heating output of the heating device.
  • the heating output control (master) can be superior to the process air volume control (slave), so that a change in the heating output would automatically result in a change in the process air volume in or out of the process chamber.
  • the air flow control and heating output control can be in principle the same, in which the master / slave ratio is only determined as a function of, for example, the production data or parameters of the workpiece processing system.
  • a such a configuration or mode of operation of the control device can advantageously contribute to compliance with the desired or prescribed emission limits of the system.
  • the heating power When adapting the heating power to the process air volume control or the process air volume to the heating power control, the assignment of heating power and process air volume cannot be fundamentally proportional to one another with this integrated control. Alternatively, under certain circumstances it can also be anti-proportional if, for example, with a reduced number of workpieces, the heating output has to be increased in a certain range in order to be able to provide sufficient clean gas enthalpy for the process heating when the process air flow is reduced.
  • the process air line can (at least) a fresh air line for introducing fresh air into the process chamber, (at least) an exhaust air line for discharging exhaust air from the process chamber and / or (at least) a circulating air line for discharging and re-introducing exhaust air from the or have in the process chamber.
  • the control device is then preferably configured in such a way that it controls the fresh air quantity, the exhaust air quantity and / or the circulating air quantity.
  • the heating device can have a combustion chamber.
  • the control device is then preferably designed such that it controls a combustion chamber temperature of the combustion chamber.
  • the combustion chamber temperature can be changed, for example, by changing the fuel gas supply.
  • the heating device can have a thermal afterburning device (TNV), which is connected to an exhaust air line connected to the process chamber for supplying exhaust air from the process chamber to the afterburning device.
  • TSV thermal afterburning device
  • the thermal afterburning device is preferably designed to carry out a thermal oxidation, preferably a regenerative or recuperative thermal oxidation of the combustible pollutants in the exhaust air stream from the process chamber.
  • the heating device can have (at least) a recirculating air recuperator and / or (at least) a fresh air recuperator, to which a clean gas resulting from combustion is fed.
  • the heating power can be adjusted without detecting an additional measurement variable relating to a pollutant concentration of the process air (clean air) introduced into the process chamber and / or of the process air (exhaust air) discharged from the process chamber.
  • This adaptation is preferably carried out using an empirically or theoretically determined control algorithm. I.e. No additional measuring system is required to adjust the heating power, but the control device can use the data, parameters, measured variables, etc. that are already present.
  • workpieces to be machined are received in a process chamber, the process chamber being connected to a process air line for introducing and / or discharging process air into and out of the process chamber; a process air to be introduced into the process chamber is heated by means of a heating device; and a heating power of the heating device is adapted to a process air quantity introduced into the process chamber and / or from the process chamber or the process air quantity control or the process air quantity introduced into the process chamber and / or from the process chamber is adapted to the heating output or the heating capacity control.
  • the present invention can preferably be used in drying and / or curing systems for drying and / or curing lacquered and / or coated and / or glued workpieces.
  • the workpieces are, for example, vehicle bodies or vehicle body parts.
  • Fig. 1 shows a workpiece processing system 10 according to an embodiment of the invention, which is designed as an example as a drying and / or curing system.
  • the structure of this drying and / or curing system 10 basically corresponds to that of WO 2010/122121 A2 , With regard to the structure of the system, the functioning of the individual components and possible modifications, we will therefore refer to them WO 2010/122121 A2 fully referenced.
  • the drying and / or curing system 10 can be part of a painting system.
  • the painting system can have one or more painting zones 12 in which workpieces 14 are painted.
  • the drying and / or curing system 10 can be attached to these painting zones 12 and, in particular, can be connected downstream in a conveying direction 16.
  • the drying and / or curing system 10 is generally followed by a cooling zone, not shown, in which the workpieces 14 are cooled for further process steps or work steps.
  • the drying and / or hardening system 10 is particularly suitable for drying and / or hardening painted and / or glued components, in particular bodywork, bodywork parts or other assemblies (parts) of a land, water or aircraft.
  • the workpiece 14 is in this case fastened on a suitable carrier (skid) 15, which can be moved in a conveying direction 16 in order to convey the workpiece 14 from the painting zones 12 into and through the drying and / or curing system 10.
  • the workpiece 14 can be transported continuously or discontinuously.
  • the workpiece processing system 10 according to the invention is also suitable for other applications.
  • the drying and / or curing system 10 has a process chamber 18 with a plurality of zones 20-24.
  • a first zone 20 is designed as a lock zone in the form of an inlet lock.
  • a second zone 21 is configured as a first heating zone and a third zone 22 is configured as a second heating zone.
  • a fourth zone 23 is designed as a holding zone and a last zone 24 is designed as a lock zone in the form of an outlet lock.
  • the workpiece 14 first enters the inlet lock 20, the inlet lock 20 sealing the process chamber 18 of the drying and / or hardening system 10 from an environment. With this seal, there is also a certain thermal separation between the interior of the process chamber 18, which is being heated, and the surroundings.
  • the lock zones 20 and 24 are preferably designed such that, in particular, a process air inside the process chamber 18 does not escape from the latter, or at least largely prevents escape.
  • the first heating zone 21 and the second heating zone 22 enable the workpiece 14 to be heated in (in this exemplary embodiment, two) stages. At full capacity, one or more workpieces 14 can be heated in each of the zones 21, 22, the workpiece 14 being conveyed into the zone 22 after the heating in the zone 21 in order to enable further heating. One or more workpieces 14 can remain in the holding zone 23 for a certain period of time in order to carry out drying and hardening of the workpiece 14 (if necessary with the aid of electromagnetic radiation).
  • Solvents in the form of aliphatic and / or aromatic hydrocarbons, fluorohydrocarbons, fluorochlorohydrocarbons, esters, ketones, glycol ethers, alcohols, water and the like then accumulate - depending on whether they are low or medium - or high boilers - mainly in the area of the heating zones 21, 22 or the holding zone 23 in the air of the process chamber 18.
  • the conditions under which the solvents escape in the drying and / or curing system 10 depend, however, on the particular solvent or the solvent component. Low boilers escape at low ( ⁇ 100 ° C), medium boilers at medium (100 ° C to 150 ° C) and high boilers at high (> 150 ° C) temperatures.
  • a certain time can be specified after which the workpiece 14 is conveyed out of the drying and / or hardening system 10 via the lock zone 24.
  • the glued and / or painted workpiece 14 is then dried and / or hardened.
  • a certain exchange of the process air provided in the process chamber 18 is necessary in the operation of the drying and / or curing system 10.
  • a certain amount of air can be removed from the drying and / or curing system 10 (exhaust air), which is replaced by fresh air.
  • This process air exchange is necessary because the air in the process chamber 18 is enriched with solvents that get into the interior (usable space) of the process chamber 18 of the drying and / or curing system 10 from a paint film or an adhesive during the drying and / or curing process , and this enrichment must be counteracted.
  • the process air enriched with solvent can be exchanged gradually, in particular continuously, in order to ensure that the process air can continue to absorb solvents.
  • a certain threshold value can be specified, which, in order to maintain a proper drying and / or curing process, should not be exceeded or only slightly, in particular in terms of time and / or space.
  • This process air exchange takes place in a targeted manner, an exchange via the lock zones 20, 24 being prevented as far as possible, since otherwise warm air from the process chamber 18 gets into the environment in an undesirable manner or - if the fresh air mainly enters the process chamber via the lock zones 20, 24 18 is pulled - too much cold outside air enters the process chamber 18.
  • the drying and / or curing system 10 also has a heating device 26-37.
  • This heating device has a thermal afterburning device (TNV) 26, at least one, preferably several (here: three) recirculating air recuperators 28, 30, 32 and generally one (in rare cases none) fresh air recuperator 34.
  • TSV thermal afterburning device
  • the thermal post-combustion device 26 is preferably designed as a post-combustion device for regenerative or recuperative thermal oxidation of combustible pollutants in an exhaust air from the process chamber 18 and preferably has a gas burner 36.
  • the hot clean air generated by the gas burner 36 in a combustion chamber 37 is passed through the recuperators 28, 30, 32, 34 and then released into the atmosphere, as indicated by the arrow 38. That is, the hot exhaust gases (clean air) from the TNV 26 are used in the recuperators 28, 30, 32, 34 as an energy source for heating the circulating air or fresh air.
  • Throttle valves are provided in the recuperators 28, 30, 32, 34 in order to reduce a certain part of the to use thermal energy generated by the gas burner 36 in the respective recuperator and to forward the remaining part to the next recuperator.
  • the recuperators 28, 30, 32, 34 also each have a heat exchanger 29, 31, 33, 35.
  • a suction side and an outflow side of a circulating air line 40 connected to the first heating zone 21 are assigned to the heat exchanger 29 of the first circulating air recuperator 28.
  • the heat exchanger 29 is arranged together with a fan in the air recirculation line 40.
  • the circulating air flowing through the heat exchanger 29 and returned to the first heating zone 21 is heated to a greater or lesser extent in order to maintain a certain temperature of the process air in the first heating zone 21 during operation of the system 10 To reach and maintain process chamber 18.
  • the second heating zone 22 of the process chamber 18 is connected via a recirculation line 42 to the second recirculation recuperator 30, which has a heat exchanger 31 arranged in the recirculation line 42, and is the holding zone 23 of the process chamber 18 via a recirculation line 44 to the third recirculation recuperator 32 connected, which has a heat exchanger 33 arranged in the circulating air line 44.
  • the process air in zones 21, 22, 23 can be heated and its temperature can be kept at a desired level.
  • At least one exhaust duct 46 is provided.
  • a suction side of this exhaust air line 46 is arranged in the holding zone 23 of the process chamber 18, and an outflow side of the exhaust air line 46 opens into the combustion chamber 37 of the TNV 26.
  • the oxygen required for burning a fuel gas can thus be extracted from the exhaust air flowing via the exhaust air line 46 Holding zone 23 can be obtained, wherein this exhaust air is heated.
  • the exhaust air from the holding zone 23 is thermally cleaned, so that in the direction of arrow 38 clean air is released to the atmosphere.
  • a heat exchanger 27 is arranged in the exhaust air line 46 so that the exhaust air flowing into the combustion chamber 37 on the outflow side can be preheated.
  • a throttle valve 47 and a fan 48 which is designed as a (frequency) controlled fan, are also arranged in the exhaust air line 46.
  • the drying and / or curing system 10 has a fresh air line 50 with a fresh air inlet 52, via which fresh air can be drawn in. From the fresh air inlet 52, the fresh air is first passed through the fresh air recuperator 34 via the fresh air line 50, the heat exchanger 35 being arranged in the fresh air line 50.
  • the fresh air line 50 has a first outlet point on the lock zone 20 of the process chamber 18 and a second outlet point on the lock zone 24. Throttle valves are arranged in front of these outlet points in order to regulate the proportion of the fresh air quantity which is fed to the outlet points and which is supplied via the fresh air line 50.
  • adjustable grids or nozzles are provided at individual or at all outlet points in order to be able to adjust the volume flows that are passed through.
  • a (frequency) controlled fan 53 is also arranged in the fresh air line 50.
  • the fan 53 is arranged in the flow direction upstream of the heat exchanger 35 of the recuperator 34 in the fresh air line 50.
  • the drying and / or curing system 10 further comprises a control device 55.
  • This control device 55 is in particular designed in such a way that on the one hand it controls the amount of fresh air introduced into the lock zones 20, 24 of the process chamber 18 via the fresh air line 50 and / or the amount of exhaust air discharged via the exhaust line 46 from the holding zone 23 of the process chamber 18 and on the other hand it controls the heating output of the TNV 26 controls.
  • the control device 55 can also control the quantities of circulating air conducted via the circulating air lines 40, 42, 44.
  • control device 55 with a control (e.g. an actuator) 56 of the fan 48 in the exhaust air line 46, with a control (e.g. an actuator) 57 of the fan 53 in the fresh air line 50, and with a control of the gas burner 36 in the Combustion chamber 37 of the TNV 26 connected.
  • control device 55 can also be connected to actuators of the throttles or throttle flaps in the exhaust air line 46 or the fresh air line 50 and / or throttle flaps / clean gas flaps for controlling the clean gas enthalpy in the recirculating air recuperators 28, 30, 32.
  • Exhaust duct 46 shown can also be arranged on one side of the suction side in one or more heating zones 21, 22 or in the transition between two successive zones 21, 22, 23 and / or 24.
  • the suction side of an exhaust air line 46 is preferably in the range of the maximum concentration of combustible Process air pollutants are arranged in the process chamber 18 or in an area of the process chamber 18 following a section or area of maximum concentration increase of combustible pollutants in the process air.
  • the suction side of an exhaust air line 46 is particularly preferably arranged after the heating zone 21.
  • a controllable and / or adjustable throttle or shut-off valve 47 and / or a separate, controllable and / or adjustable fan 48 for controlling a flow through the respective exhaust air line 46 can be provided in at least one of the exhaust air lines 46 be provided, which are advantageously connected to the control device 55.
  • the control device 55 can take into account one or more parameters for controlling the fresh air quantity introduced into the zones 20, 24 and the exhaust air quantity discharged from the zone 23. Corresponding parameters are advantageously stored in the control software, the parameters being changeable depending on the operation of the system 10. Since the amount of solvent introduced into the process chamber 18 varies in different operating states, for example in the break mode, partial load mode or full load mode, the number of workpieces 14 accommodated in the process chamber 18 can serve as a parameter. The quantity of solvent introduced into the process chamber 18 generally varies in direct dependence on the number of workpieces 14, so that the fresh air and exhaust air quantities can be varied in proportion to the number of workpieces 14. As in Fig. 1 For this purpose, the control device 55 is connected to a workpiece detection device 60, which can detect the number of workpieces 14 conveyed into the process chamber 18 of the drying and / or hardening system 10.
  • a workpiece detection device 60 is provided, which is arranged in the conveying direction 16 between the lock zone 20 of the process chamber 18 of the drying and / or curing system 10 and the painting zone 12.
  • at least one, preferably a plurality of workpiece detection device (s) can also be provided, which is / are connected downstream of the process chamber 18.
  • such a separate workpiece detection device can also be dispensed with if an indicator for the number of workpieces is defined in another way via the system control.
  • the workpiece detection devices 60 are preferably sensors or transmitter / receiver units based on electromagnetic waves, induction and / or Weight measurement work.
  • the workpiece detection device (s) 60 can be configured, for example, as a sensor (s) which, when passing through the carrier 15 or the workpiece 14, at least one clock signal or another measurement variable relating to and / or characterizing the carrier 15 or the workpiece 14 can / can transmit or transmit / transmit to the control device 55. From the clock signals received, the control device 55 can then determine the current degree of utilization of the drying and / or curing system 10. As an alternative or in addition, the position of the workpiece in the dryer can be determined from the clock signals and / or another measurement variable detected by the workpiece detection device 60 and relating to the carrier 15 or the workpiece 14 and / or characterizing it.
  • the fresh air and / or exhaust air quantity can be made dependent on this position of the carrier 15 or the workpiece 14, on the process progress (e.g. position in the heating zone or holding zone) and / or the measured variable, in particular controlled and / or be regulated.
  • the workpiece detection device 60 can, however, also be designed as a reading device, RFID reading device, barcode reader or the like. In such an embodiment, the workpiece detection device 60 can, for example, detect a workpiece number of the workpiece 14 or information related to the workpiece 14.
  • control device 55 can receive this information, for example, from a higher-level system control of the painting system.
  • a further energy saving is made by the control device 55 by adapting the heating output of the heating device 26-37, in particular the burner output of the TNV 26, to the fresh air and / or exhaust air quantity control.
  • This adjustment of the heating power can, optionally without additional measuring systems (e.g. to record the pollutant concentration in the clean air, for example downstream of the TNV 26 in the clean air or upstream of the TNV 26 in the exhaust air), based on the production data and parameters supplied by the system 10 which are already used by the control device 55 for fresh air and / or exhaust air quantity control.
  • the control device 55 enables the drying and / or curing system 10 to be operated as required and thus to save energy.
  • the improved system regulation proposed here is possible because, for example, the water and carbon input, in particular, occurs in the process chamber 18 with a reduced number of workpieces 14 the solvent and / or hydrocarbon input into the system 10 is reduced.
  • the required volume flows of the fresh air to be introduced into the process chamber 18 and the exhaust air to be discharged from the process chamber 18 are correspondingly reduced.
  • the specific pollutant load in the exhaust air which is typically specified in the unit mass per volume (eg g / m 3 ), remains essentially constant due to the smaller number of workpieces in the process chamber 18.
  • this combination can look such that the fresh air and / or exhaust air quantity control is superior to the combustion chamber temperature control.
  • An increase or decrease in the exhaust air volume flow through the exhaust air line 46 would then automatically result in an increase or decrease in the combustion chamber temperature.
  • the control algorithm on which this is based can be adapted, for example, by reference measurements as part of the emission value settings on the TNV 26 for the present system 10.
  • control device 55 can also provide a control architecture in which the control of the combustion chamber temperature of the TNV 26 can be carried out as a function of certain process parameters of the system 10 (master) with automatic adaptation of the fresh air and / or the exhaust air volume flow (slave).
  • FIG. 2 are now various modifications of the drying and / or curing system 10 of Fig. 1 explained, which can be provided individually or in any combination.
  • control device 55 can optionally also use at least one status parameter (for example moisture, temperature, pollutant content) of the process air in the process chamber 18 as a further process parameter.
  • at least one status parameter for example moisture, temperature, pollutant content
  • an appropriate process air sensor 62 can therefore optionally be attached in / on the process chamber 18.
  • this process air sensor 62 in Fig. 2 is positioned in / on the lock zone 20, one or more process air sensors can alternatively or additionally also be provided in / on one or more of the other zones 21-24 of the process chamber 18.
  • the process air sensor (s) 62 can be used, for example, to determine the moisture as a moisture meter or hygrometer, to determine the temperature as a thermometer, infrared sensor, thermoelectric element or the like and / or to determine a pollutant content as a flame ionization detector (FID), pellistor, electrochemical cell , optical gas sensors, galvanic concentration cell or the like.
  • FID flame ionization detector
  • pellistor electrochemical cell
  • optical gas sensors galvanic concentration cell or the like.
  • the control device 55 can optionally also use a status parameter (for example temperature, pollutant content) of the exhaust air discharged from the process chamber 18 through the exhaust air line 46 as a further process parameter.
  • a status parameter for example temperature, pollutant content
  • the exhaust air sensor 64 can also be arranged or provided in the process chamber 18, preferably in the zone from which the extraction can take place or take place by means of the extraction line, in particular in the region of the extraction side of the extraction line 46.
  • the exhaust air sensor 46 is in particular intended, provided and / or designed to determine at least one quality, property and / or a state parameter, in particular a humidity, temperature and / or pollutant content of the exhaust air or the process air to be extracted.
  • the exhaust air air sensor (s) 64 can be used, for example, to determine the humidity as a moisture meter or hygrometer Determination of the temperature as a thermometer, infrared sensor, thermoelectric element or the like and / or for determining a pollutant content as a flame ionization detector (FID), pellistor, electrochemical cell, optical gas sensors, galvanic concentration cell or the like.
  • FID flame ionization detector
  • control device 55 can optionally also use a state parameter (for example moisture, temperature, pollutant content) of the clean air 38 output by the heating device 26-37 as a further process parameter.
  • a state parameter for example moisture, temperature, pollutant content
  • a corresponding clean air sensor 66 can therefore optionally be provided downstream of the heating device.
  • a clean air sensor can also be provided between the TNV 26 and the first recirculating air recuperator 28.
  • the clean air sensor 66 can be used, for example, to determine the moisture as a moisture meter or hygrometer, to determine the temperature as a thermometer, infrared sensor, thermoelectric element or the like and / or to determine a pollutant content as a flame ionization detector (FID), pellistor, electrochemical cell, optical gas sensors, galvanic Concentration cell or the like can be executed.
  • FID flame ionization detector
  • pellistor electrochemical cell
  • optical gas sensors galvanic Concentration cell or the like
  • a suction side of the further exhaust air line 68 is arranged in the holding zone 23 of the process chamber 18, as is the case with the exhaust air line 46.
  • This further exhaust air line 68 is brought together with the fresh air line 50 in order to mix the fresh air from the fresh air inlet 52 with the exhaust air from the further exhaust air line 68.
  • This mixture of fresh air and exhaust air is supplied to the lock zones 20, 24 of the process chamber 18 via the fresh air line 50.
  • a throughput, in particular a frequency-controlled fan, and a throttle valve are preferably arranged in the further exhaust air line 68.
  • the control device 55 preferably takes into account a third criterion in addition to the two criteria of energy saving and avoidance of condensate, namely the limitation of the solvent concentration to below 25% of the lower explosion limit (LEL).
  • LEL lower explosion limit
  • a certain amount of exhaust air has to be discharged from the holding zone 23.
  • the over the Exhaust air line 46 from the process chamber 18 is subjected to a thermal exhaust air purification in the combustion chamber 37 of the TNV 26, while the part of the exhaust air which is led out of the holding zone 23 via the further exhaust air line 68 and together with the fresh air is introduced into the lock zones 20, 24 serves as circulating air to the entire drying and / or curing system 10 and can distribute the process air enriched with the solvent via the process chamber 18.
  • the part of the exhaust air quantity routed via the further exhaust air line 68 can replace a part of the fresh air quantity supplied.
  • the air mixture entering the lock zones 20, 24 from the exhaust air and the fresh air is heated and relatively low in solvents when it comes into contact with the lock air in the lock zones 20, 24, which is why the formation of condensate in these zones 20, 24 can be counteracted.
  • the exhaust air serving as recirculated air can also be taken from another zone of the process chamber 18, for example the first heating zone 21 and / or the second heating zone 22.
  • exhaust air serving as circulating air can be discharged from the holding zone 23 of the process chamber 18 and preferably directly, i.e. without mixing with fresh air, the lock zones 20, 24 are supplied.
  • the two further exhaust air lines 70, 72 can optionally have separate suction points or a common suction point in the holding zone 23.
  • exhaust air serving as recirculated air can be removed from the first heating zone 21 of the process chamber 18 and fed to the lock zone 20. As a result, a certain amount of exhaust air can be conducted from the first heating zone 21 into the lock zone 20.
  • fans, throttles or throttle valves, filter devices and / or exhaust air sensors 64 can also be provided in the further exhaust air lines 68, 70, 72, 74.
  • an intermediate lock 25 can optionally be provided between the first heating zone 21 and the second heating zone 22.
  • a branch line 51 branches off from the fresh air line 50, via which a fresh air flow curtain can be generated in the intermediate lock 25 by means of a nozzle.
  • a further fresh air line 76 is provided, which branches off, for example upstream and / or downstream of the heat exchanger 35 of the fresh air recuperator 34, and for example downstream of the heat exchanger 29, 31, 33 of the respective recirculated air recuperator 28, 30, 32 into the corresponding recirculated air line 40, 42, 44 opens.
  • drying and / or curing system 10 have a flow measuring device 78 on the further fresh air line 76 and / or a flow measuring device 79 on the fresh air line 50.
  • FIG. 4 various additional modifications of the drying and / or curing system 10 of Fig. 1 explained, these here as additional modifications to the execution after Fig. 3 are shown. However, these additional modifications can also be used individually or in any combination and / or in any combination with one or more combinations of Fig. 2 be provided.
  • At least one further exhaust air line 46 is provided, the suction side of which is arranged on the intermediate lock 25.
  • a throttle valve 47, a fan 48 and / or an exhaust air sensor 64 can be provided or arranged in at least one exhaust air line 46, which advantageously characterize, determine and / or define a flow through the respective exhaust air line 46.
  • the throttle valve 47 and / or the fan 48 are advantageously connected to an output line of the control device 55, the exhaust air sensor 64 in particular to an input line.
  • the task of the exhaust air sensor 64 is based on the description of the exemplary embodiment Fig. 2 directed.
  • a clean air sensor 66 is provided in a path or a line of the clean air, as already described in the explanations Fig. 2 has been described, which is referred to at this point.
  • a control flap for controlling a fuel or a fuel-air mixture supply is shown, which is connected to an output line of the control device 55.
  • the heating device 26-37, in particular the TNV 26 can optionally also be connected to an output of the ignition device and / or a combustion chamber monitoring sensor (also not shown) to an input of the control device 55, as a result of which the control advantageously also initiates an ignition process and / or can monitor the ignition and / or the combustion process.
  • control device 55 in addition or as an alternative to the data of the workpiece detection device 60, process and / or product data 12A from the upstream painting and / or coating and / or adhesive process, in particular from the painting, coating and / or Adhesive system, preferably from the painting cells 12, and / or can be queried by the latter.
  • Process and / or product data 12A relating to the working material used for example paint, coating material, adhesive and / or auxiliaries, in particular with regard to composition, physical / chemical properties, etc.
  • application properties are particularly important for the workpiece machining system 10 or the method according to the invention. e.g. layer thickness) and / or workpiece quality (e.g.
  • mass, volume, surface, shape are important. These can be supplied, provided and / or queried by a process computer of the upstream painting and / or coating and / or gluing process, for example via a data bus, to the control device 55. Alternatively or additionally, it can also be provided that these process and / or product data 12A are passed on to the workpiece 14 or the carrier 15 or with them and preferably read out by means of the workpiece detection device 60 or another reading unit and forwarded to the control device 55 for processing.
  • Certain parameter values, intervals and / or groups can thus be encoded in a preferably machine-readable code (for example barcode, QR code), the control device 55 advantageously having a corresponding decoding unit in order to process and / or product data transmitted in this way 12A to evaluate for processing.
  • process and / or product data 12A can be stored in a coded or uncoded manner in a memory element on the workpiece 14 and / or carrier 15, the workpiece detection device 60 or another reading unit of the workpiece processing system 10 advantageously containing the process and / or or reads out product data 12A.
  • a writing unit can be provided in or after the discharge zone 24, which stores process and / or product data 10A of the workpiece machining in the workpiece machining system 10 in the storage element of the workpiece 14 and / or carrier 15.
  • the control unit 55 can also forward the process and / or product data 10A to a process control computer.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkstückbearbeitungsanlage, insbesondere zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage, insbesondere zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder geklebten Werkstücken. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Durchlauftrockner, Durchlaufhärtungsanlagen, Kammertrockner und Kammerhärtungsanlagen, in denen lackierte und/oder geklebte Karosserien oder Karosserieteile getrocknet und/oder gehärtet werden können.
  • Eine Trocknungs- und/oder Härtungsanlage dieser Art ist zum Beispiel aus der WO 2010/122121 A2 bekannt. Diese herkömmliche Trocknungs- und/oder Härtungsanlage weist eine Prozesskammer mit zumindest einer Zone zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken auf, die mit einer Frischluftleitung zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und einer Abluftleitung zum Ausleiten von Abluft aus der Prozesskammer verbunden ist. Zur Optimierung des Energieverbrauchs der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage ist ferner eine Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung zum Steuern der in die Prozesskammer einzuleitenden Frischluftmenge und/oder der aus der Prozesskammer auszuleitenden Abluftmenge vorgesehen. Vorzugsweise wird die Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung in Abhängigkeit von einer momentan der Prozesskammer zugeführten Anzahl an Werkstücken vorgenommen.
  • Die in der WO 2010/122121 A2 offenbarte Trocknungs- und/oder Härtungsanlage weist zudem eine thermische Nachverbrennungseinrichtung (TNV) auf, der Abluft aus der Prozesskammer zwecks thermischer Abluftreinigung zugeleitet wird und deren ausgegebene Reinluft mehreren Umluft- oder Frischluftrekuperatoren zugeführt wird, um die in die Prozesskammer einzuleitende Umluft bzw. Frischluft zu erwärmen.
  • Die DE 10 2011 114 292 A1 beschreibt eine thermische Nachverbrennungsanlage, bei welcher die Brennkammertemperatur nicht auf einen festen, maximalen Wert eingeregelt wird, sondern in Abhängigkeit von einem Kohlenmonoxidgehalt in der von der Nachverbrennungsanlage ausgegeben Reinluft geregelt wird. Aufgrund der sich so einstellenden, im Mittel niedrigeren Brennkammertemperaturen sollen Energie eingespart und die dort eingesetzten Materialien geschont werden.
  • Die DE 10 2008 034 746 B4 offenbart eine Vorrichtung zum Trocknen von lackierten Fahrzeugkarosserien mit einer thermischen Nachverbrennungsanlage, bei welcher die Schadstoffkonzentration an organischen Lösemitteln im Trockner kontinuierlich gemessen wird. Bei zunehmender Schadstoffkonzentration werden einerseits die Frischluftzufuhr in die Prozesskammer erhöht und die Abluftausleitung aus der Prozesskammer gesenkt und wird andererseits die Brennkammertemperatur durch Reduzieren der Brennstoffzufuhr in die Brennkammer der Nachverbrennungsanlage konstant gehalten.
  • In der DE 10 2012 023 457 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Temperieren, insbesondere zum Trocknen von Gegenständen beschrieben. Alle Steuer- und Regelvorgänge des Trockners werden durch eine Steuereinheit koordiniert, durch welche Ventile, ein Prozessluftgebläse, ein Frischluftgebläse sowie ein Brenner angesteuert werden.
  • Die DE 20 2009 013 054 U1 offenbart ein System zur Steuerung der Kabineninnentemperatur in einer Trocknungs- und/oder Lackierkabine für Reparaturlackierung von Fahrzeugen und Fahrzeugteilen. Ein Temperatursensor erfasst kontaktlos die Temperatur an der Oberfläche des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts, und eine Steuer- und Regelungsvorrichtung steuert die Gebläse und die Heizvorrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Oberflächentemperatur des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts.
  • Die GB 2 059 032 A offenbart eine Vorrichtung zum Trocknen von lackierten Fahrzeugkarosserien mit einer Nachverbrennungsanlage, bei welcher die zirkulierende Prozessluftmenge und die Heizleistung der Nachverbrennungsanlage in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur in der Trocknungskammer gesteuert werden.
  • Die DE 10 2008 034 746 A1 beschreibt ein Lacktrocknungssystem für Fahrzeuglackierereien, bei dem die Prozessluftmenge und die Heizleistung in Abhängigkeit von einer Schadstoffkonzentration im Trockner gesteuert werden.
  • Die WO 96/21833 A1 offenbart einen Ofen zum Trocknen und Härten von Gegenständen darin, bei dem die Prozessluftmenge und die Heizleistung in Abhängigkeit von einer Temperatur im Ofen gesteuert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Werkstückbearbeitungsanlage und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage mit einem möglichst geringen Energieverbrauch zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage weist eine Prozesskammer zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken, die mit einer Prozessluftleitung zum Einleiten und/oder Ausleiten von Prozessluft in die bzw. aus der Prozesskammer verbunden ist; eine Heizvorrichtung zum Erwärmen einer in die Prozesskammer einzuleitenden Prozessluft; und eine Steuereinrichtung zum Steuern einer in die Prozesskammer eingeleiteten und/oder aus der Prozesskammer ausgeleiteten Prozessluftmenge und zum Steuern einer Heizleistung der Heizvorrichtung auf. Die Steuereinrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass sie die Heizleistung der Heizvorrichtung an die Prozessluftmenge oder die Prozessluftmengensteuerung anpasst oder die Prozessluftmenge an die Heizleistung oder die Heizleistungssteuerung anpasst.
  • Durch die Kombination der Steuerungen (d.h. Einstellungen, Steuerungen und/oder Regelungen) der in die Prozesskammer eingeleiteten und/oder aus der Prozesskammer ausgeleiteten Prozessluftmenge und der Heizleistung der Heizvorrichtung entsteht weiteres Energieeinsparpotential. Außerdem können sich durch die Kombination der beiden Steuerungen Synergieeffekte ergeben, die den messtechnischen Aufwand für die Anlagensteuerung und damit den Kostenaufwand reduzieren können. Die Erfindung geht dabei insbesondere von den folgenden Überlegungen aus.
  • Ziel ist ein möglichst bedarfsgerechter und damit energiesparender Betrieb der Werkstückbearbeitungsanlage. Bedarfsgerecht heißt zum Beispiel, in Abhängigkeit von Produktionsdaten oder -parametern (z.B. Anzahl der zu bearbeitenden Werkstücke in der Anlage) einerseits den Volumenstrom der Prozessluft in der Prozesskammer und andererseits die Heizleistung der verbundenen Heizvorrichtung zu regeln. Eine solche verbesserte Regelung ist möglich, weil sich zum Beispiel bei einer reduzierten Anzahl von Werkstücken in der Prozesskammer der Wasserstoff- und/oder Kohlenstoffeintrag, insbesondere der Eintrag von organischen Lösemitteln und/ oder anderen Kohlenwasserstoffverbindungen und/oder anderen flüchtigen, brennbaren, d.h. oxidierbaren Stoffen in die Anlage vermindert. Für eine gleich bleibende, prozessfähige Prozesskammeratmosphäre reduzieren sich dementsprechend auch die erforderlichen Frischluft- und Abluftmengen in die bzw. aus der Prozesskammer. Die spezifische Schadstoffbeladung der Abluft, welche typischerweise in der Einheit Masse pro Volumen (z.B. g/m3) angegeben wird, kann dabei entsprechend der kleineren Werkstückanzahl in der Prozesskammer im Wesentlichen konstant gehalten werden. Die mit dem geringeren Abluftvolumenstrom - bei kleinerer Werkstückanzahl - einhergehende Verweilzeiterhöhung der Abluft in der Heizvorrichtung bringt einen verbesserten Ausbrand (Kohlenmonoxidgehalt im Abgas) und damit auch verbesserte Emissionswerte mit sich. Aufgrund dieses Effekts ist es möglich, bei kleinerer Werkstückanzahl nicht nur die Frischluft- und/ oder Abluftvolumenströme zu vermindern, sondern auch die Heizleistung der Heizvorrichtung, und dabei weiterhin die vorgeschriebenen Emissionswerte einzuhalten. Eine Reduzierung der Heizleistung der Heizvorrichtung führt unmittelbar zu einer Energieeinsparung.
  • Ein Absenken der Heizleistung der Heizvorrichtung kann auch die Lebensdauer der Werkstückbearbeitungsanlage verlängern. So kann zum Beispiel eine reine Abluftvolumenstromabsenkung baulich bedingt und/oder prozessbedingt sehr hohe Vorwärmtemperaturen in der Vorwärm-und/oder Aufheizzone der Heizvorrichtung mit sich bringen. Eine reduzierte Heizleistung der Heizvorrichtung kann in diesem Fall mögliche Schäden z.B. durch thermische Überlastung am Ende der Vorwärmzone der Heizvorrichtung verhindern, insbesondere auch im Fall maximaler Vorwärmung.
  • Durch die Integration der Heizleistungssteuerung mit der Prozessluftmengensteuerung kann optional zudem auf eine zusätzliche, meist aufwändige Messtechnik zum Erfassen des Schadstoffgehalts in der von der Heizvorrichtung abgegebenen Abluft bzw. Reinluft verzichtet werden.
  • Der Begriff Prozessluft soll in diesem Zusammenhang alle Arten von Luftströmen umfassen, die in die Prozesskammer eingeleitet und/ oder aus der Prozesskammer ausgeleitet werden können. Hierzu zählen insbesondere eine in die Prozesskammer einzuleitende Frischluft, eine aus der Prozesskammer auszuleitende Abluft sowie eine aus der Prozesskammer auszuleitende und wieder in die Prozesskammer einzuleitende Umluft. Der Begriff Luft soll in diesem Zusammenhang jede Art von gasförmigem Fluid umfassen. Hierzu zählen insbesondere (Umgebungs-)Luft im eigentlichen Sinn und Gase, jeweils mit und ohne Verunreinigungen bzw. Schadstoffbelastungen.
  • Die Steuereinrichtung soll die Prozessluftmenge und die Heizleistung abhängig voneinander oder in Bezug zueinander steuern. Unter einer abhängigen Steuerung sollen in diesem Zusammenhang insbesondere Steuerungen verstanden werden, bei denen ein funktionaler Zusammenhang zwischen beiden Parametern Prozessluftmenge und Heizleistung vorhanden ist. Vorzugsweise existiert für diesen funktionalen Zusammenhang eine feste Gesetzmäßigkeit, bevorzugt über den gesamten Wertebereich der Parameter. Unter einer bezugnehmenden Steuerung sollen in diesem Zusammenhang insbesondere Steuerungen verstanden werden, bei denen in verschiedenen Wertebereichen der Parameter verschiedene Abhängigkeiten, Gesetzmäßigkeiten oder Sonderregeln gelten. Vorzugsweise existiert eine tabellarische Zuordnung zwischen den Werten der beiden Parameter, wobei diese Zuordnung bevorzugt empirisch bestimmt werden kann.
  • Gemäß der Erfindung ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, um die Heizleistung der Heizvorrichtung an die Prozessluftmenge oder die Prozessluftmengensteuerung anzupassen oder die Prozessluftmenge an die Heizleistung oder die Heizleistungssteuerung anzupassen. Dies umfasst insbesondere mehrere verschiedene Betriebsarten. So kann die Prozessluftmengensteuerung (Master) der Heizleistungssteuerung (Slave) übergeordnet sein, sodass eine Veränderung des Prozessluftstroms automatisch eine Veränderung der Heizleistung der Heizvorrichtung zur Folge hätte. Alternativ kann die Heizleistungssteuerung (Master) der Prozessluftmengensteuerung (Slave) übergeordnet sein, sodass eine Veränderung der Heizleistung automatisch eine Veränderung der Prozessluftmenge in die bzw. aus der Prozesskammer zur Folge hätte. Es ist ebenso eine grundsätzliche Gleichordnung von Luftmengensteuerung und Heizleistungssteuerung denkbar, bei welcher das Master/Slave-Verhältnis erst in Abhängigkeit von zum Beispiel den Produktionsdaten oder-parametern der Werkstückbearbeitungsanlage bestimmt wird. Eine solche Ausgestaltung bzw. Funktionsweise der Steuereinrichtung kann in vorteilhafter Weise dazu beitragen, gewünschte oder vorgeschriebene Emissionsgrenzen der Anlage einzuhalten.
  • Bei dem Anpassen der Heizleistung an die Prozessluftmengensteuerung bzw. der Prozessluftmenge an die Heizleistungssteuerung kann die Zuordnung von Heizleistung und Prozessluftmenge bei dieser integrierten Regelung nicht grundsätzlich proportional zueinander sein. Alternativ kann sie unter bestimmten Umständen auch antiproportional sein, wenn zum Beispiel bei einer reduzierten Werkstückanzahl die Heizleistung in einem bestimmten Bereich angehoben werden muss, um bei abgesenktem Prozessluftstrom noch ausreichend Reingasenthalpie für die Prozessbeheizung zur Verfügung stellen zu können.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Prozessluftleitung (wenigstens) eine Frischluftleitung zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer, (wenigstens) eine Abluftleitung zum Ausleiten von Abluft aus der Prozesskammer und/oder (wenigstens) eine Umluftleitung zum Ausleiten und Wiedereinleiten von Abluft aus der bzw. in die Prozesskammer aufweisen. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dann derart ausgestaltet, dass sie die Frischluftmenge, die Abluftmenge und/oder die Umluftmenge steuert.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Heizvorrichtung eine Brennkammer aufweisen. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dann derart ausgestaltet, dass sie eine Brennkammertemperatur der Brennkammer steuert. Eine Veränderung der Brennkammertemperatur kann zum Beispiel durch eine Veränderung der Brenngaszufuhr erfolgen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Heizvorrichtung eine thermische Nachverbrennungseinrichtung (TNV) aufweisen, die mit einer mit der Prozesskammer verbundenen Abluftleitung zum Zuführen von Abluft aus der Prozesskammer in die Nachverbrennungseinrichtung verbunden ist. Die thermische Nachverbrennungseinrichtung ist bevorzugt ausgestaltet, um eine thermische Oxidation, vorzugsweise eine regenerative oder rekuperative thermische Oxidation der brennbaren Schadstoffe im Abluftstrom aus der Prozesskammer durchzuführen.
  • In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Heizvorrichtung (wenigstens) einen Umluftrekuperator und/oder (wenigstens) einen Frischluftrekuperator aufweisen, dem ein aus einer Verbrennung resultierendes Reingas zugeleitet wird.
  • Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie (bei der Bestimmung der Prozessluftmengensteuerung als Master) die Prozessluftmenge in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters steuert, der ausgewählt ist aus:
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer aufgenommenen Werkstücke;
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke;
    • Volumenstrom, Massenstrom, Temperatur, Qualität (z.B. Homogenität der Dichteverteilung, Flüchtigkeit, etc.) und/oder Menge des Bearbeitungsmediums und/ oder -fluids (z.B. Lack, Beschichtungspulver, Klebstoff oder dergleichen);
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Prozessluft in der Prozesskammer; und
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten Abluft.
  • Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise derart ausgestaltet, sie dass sie (bei der Bestimmung der Heizleistungssteuerung als Master) die Heizleistung der Heizvorrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters steuert, der ausgewählt ist aus:
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer aufgenommenen Werkstücke;
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke;
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten Abluft;
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur eines aus der Heizvorrichtung in die Umgebung ausgeleiteten Reingases;
    • Temperaturdifferenz einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten und wieder in die Prozesskammer eingeleiteten Umluft;
    • Temperaturdifferenz zwischen einer einer Brennkammer der Heizvorrichtung zugeführten Abluft aus der Prozesskammer und eines aus der Brennkammer ausgeleiteten Reingases; und
    • Stellung einer Reingas- oder Dosierklappe, die je nach Öffnungswinkel mehr oder weniger Reingasenthalpie an die Umluft abgibt.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Heizleistung ohne Erfassen einer zusätzlichen Messgröße betreffend eine Schadstoffkonzentration der in die Prozesskammer eingeleiteten Prozessluft (Reinluft) und/oder der aus der Prozesskammer ausgeleiteten Prozessluft (Abluft) angepasst werden. Vorzugsweise erfolgt diese Anpassung mittels eines empirisch oder theoretisch ermittelten Steuerungsalgorithmus. D. h. für die Anpassung der Heizleistung ist kein zusätzliches Messsystem erforderlich, sondern die Steuervorrichtung kann auf ihr ohnehin vorliegenden Daten, Parameter, Messgrößen, etc. zurückgreifen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage werden zu bearbeitende Werkstücke in einer Prozesskammer aufgenommen, wobei die Prozesskammer mit einer Prozessluftleitung zum Einleiten und/oder Ausleiten von Prozessluft in die bzw. aus der Prozesskammer verbunden ist; wird eine in die Prozesskammer einzuleitende Prozessluft mittels einer Heizvorrichtung erwärmt; und wird eine Heizleistung der Heizvorrichtung an eine in die Prozesskammer eingeleitete und/oder aus der Prozesskammer ausgeleitete Prozessluftmenge oder die Prozessluftmengensteuerung angepasst oder wird die in die Prozesskammer eingeleitete und/oder aus der Prozesskammer ausgeleitete Prozessluftmenge an die Heizleistung oder die Heizleistungssteuerung angepasst.
  • Mit diesem Verfahren können die gleichen Vorteile wie mit der oben beschriebenen Werkstückbearbeitungsanlage der Erfindung gezielt werden. Die obigen Ausführungen zu Vorteilen, Begriffsdefinitionen und bevorzugten Ausgestaltungen gelten entsprechend.
  • Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise in Trocknungs- und/oder Härtungsanlagen zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/ oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken einsetzbar. Bei den Werkstücken handelt es sich beispielsweise um Fahrzeugkarosserien oder Fahrzeugkarosserieteile.
  • Obige sowie weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von verschiedenen Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:
    • Fig. 1
    den Aufbau einer Werkstückbearbeitungsanlage gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    Fig. 2
    den Aufbau einer Werkstückbearbeitungsanlage gemäß verschiedenen Modifikationen des Ausführungsbeispiels von Fig. 1;
    Fig. 3
    den Aufbau einer Werkstückbearbeitungsanlage gemäß weiteren Modifikationen des Ausführungsbeispiels von Fig. 1; und
    Fig. 4
    den Aufbau einer Werkstückbearbeitungsanlage gemäß zusätzlicher Modifikationen des Ausführungsbeispiels von Fig. 3.
  • Fig. 1 zeigt eine Werkstückbearbeitungsanlage 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die beispielhaft als Trocknungs- und/oder Härtungsanlage ausgestaltet ist. Der Aufbau dieser Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 entspricht grundsätzlich demjenigen der WO 2010/122121 A2 . Hinsichtlich des Aufbaus der Anlage, der Funktionsweise der einzelnen Komponenten und möglicher Modifikationen wird daher auf diese WO 2010/122121 A2 vollinhaltlich Bezug genommen.
  • Die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 kann Teil einer Lackieranlage sein. Beispielsweise kann die Lackieranlage eine oder mehrere Lackierzonen 12 aufweisen, in denen Werkstücke 14 lackiert werden. Die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 kann diesen Lackierzonen 12 angegliedert und insbesondere in einer Förderrichtung 16 nachgeschaltet sein. Der Trocknungs-und/oder Härtungsanlage 10 ist in der Regel noch eine nicht dargestellte Kühlzone nachgelagert, in der die Werkstücke 14 für weitere Prozessschritte bzw. Arbeitsschritte abgekühlt werden. Speziell eignet sich die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder geklebten Bauteilen, insbesondere von Karosserien, Karosserieteilen oder von anderen Baugruppen(teilen) eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs.
  • Beispielsweise ist das in der Fig. 1 dargestellte Werkstück 14 als lackierte Karosserie für ein Fahrzeug oder Flugzeug ausgestaltet. Das Werkstück 14 ist hierbei auf einem geeigneten Träger (Skid) 15 befestigt, der in einer Förderrichtung 16 verfahrbar ist, um das Werkstück 14 aus den Lackierzonen 12 in die und durch die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 zu befördern. Der Transport des Werkstückes 14 kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage 10 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
  • Die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 weist eine Prozesskammer 18 mit mehreren Zonen 20-24 auf. Dabei ist eine erste Zone 20 als Schleusenzone in Form einer Einlaufschleuse ausgestaltet. Eine zweite Zone 21 ist als erste Aufheizzone ausgestaltet und eine dritte Zone 22 ist als zweite Aufheizzone ausgestaltet. Ferner ist eine vierte Zone 23 als Haltezone ausgestaltet und ist eine letzte Zone 24 als Schleusenzone in Form einer Auslaufschleuse ausgestaltet. Im Betrieb der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 gelangt das Werkstück 14 zunächst in die Einlaufschleuse 20, wobei die Einlaufschleuse 20 die Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 gegenüber einer Umgebung abdichtet. Bei dieser Abdichtung erfolgt auch eine gewisse thermische Trennung zwischen dem Innenraum der Prozesskammer 18, der aufgeheizt wird, und der Umgebung. Die Schleusenzonen 20 und 24 sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass insbesondere eine Prozessluft im Innern der Prozesskammer 18 nicht aus dieser entweicht oder ein Entweichen zumindest weitgehend vermieden wird.
  • Die erste Aufheizzone 21 und die zweite Aufheizzone 22 ermöglichen ein Aufheizen des Werkstücks 14 in (in diesem Ausführungsbeispiel zwei) Stufen. Bei einer Vollauslastung können in den Zonen 21, 22 jeweils ein oder mehrere Werkstücke 14 aufgeheizt werden, wobei das Werkstück 14 nach dem Aufheizen in der Zone 21 in die Zone 22 befördert wird, um ein weiteres Aufheizen zu ermöglichen. In der Haltezone 23 können ein oder mehrere Werkstücke 14 für einen gewissen Zeitraum verbleiben, um ein Trocknen und Härten des Werkstücks 14 (ggf. mit Hilfe von elektro-magnetischer Strahlung) durchzuführen. Lösungsmittel (Lösemittel) in Form von aliphatischen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, Fluor-Kohlenwasserstoffen, Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffen, Estern, Ketonen, Glykolethern, Alkoholen, Wasser und dergleichen reichern sich dann - je nachdem, ob es sich um Niedrig-, Mittel- oder Hochsieder handelt - hauptsächlich im Bereich der Aufheizzonen 21, 22 oder der Haltezone 23 in der Luft der Prozesskammer 18 an. Bei welchen Bedingungen die Lösemittel in der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 entweichen, hängt allerdings vom jeweiligen Lösemittel bzw. der Lösemittelkomponente ab. Niedrigsieder entweichen bei niedrigen (< 100°C), Mittelsieder bei mittleren (100°C bis 150°C) und Hochsieder bei hohen (> 150°C) Temperaturen. Für den Trocknungs- und/oder Härtungsprozess in der Haltezone 23 kann eine gewisse Zeit vorgegeben sein, nach der das Werkstück 14 über die Schleusenzone 24 aus der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 befördert wird. Das geklebte und/oder lackierte Werkstück 14 ist dann getrocknet und/oder gehärtet.
  • Im Betrieb der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 ist ein gewisser Austausch der in der Prozesskammer 18 vorgesehenen Prozessluft erforderlich. Hierbei kann eine gewisse Luftmenge aus der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 entnommen werden (Abluft), die durch Frischluft ersetzt wird. Dieser Prozessluftaustausch ist erforderlich, da sich die Luft in der Prozesskammer 18 mit Lösungsmitteln anreichert, die während des Trocknungs- und/oder Härtungsprozesses aus einem Lackfilm oder einem Klebstoff in den Innenraum (Nutzraum) der Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 gelangen, und dieser Anreicherung entgegengewirkt werden muss. Dadurch kann die mit Lösungsmittel angereicherte Prozessluft nach und nach, insbesondere kontinuierlich, ausgetauscht werden, um zu gewährleisten, dass die Prozessluft weiterhin Lösungsmittel aufnehmen kann. Hierbei kann ein gewisser Schwellwert vorgegeben sein, der zur Aufrechterhaltung eines ordnungsgemäßen Trocknungs- und/oder Härtungsprozesses nicht oder nur geringfügig, insbesondere zeitlich und/oder räumlich begrenzt, überschritten werden soll. Dieser Prozessluftaustausch erfolgt hierbei gezielt, wobei ein Austausch über die Schleusenzonen 20, 24 möglichst weitgehend verhindert wird, da ansonsten in unerwünschter Weise warme Luft aus der Prozesskammer 18 in die Umgebung gelangt oder - wenn die Frischluft hauptsächlich über die Schleusenzonen 20, 24 in die Prozesskammer 18 gezogen wird - zu viel kalte Außenluft in die Prozesskammer 18 gelangt.
  • Die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 weist ferner eine Heizvorrichtung 26-37 auf. Diese Heizvorrichtung weist eine thermische Nachverbrennungseinrichtung (TNV) 26, mindestens einen, vorzugsweise mehrere (hier: drei) Umluftrekuperatoren 28, 30, 32 und in der Regel einen (in seltenen Fällen keinen) Frischluftrekuperator 34 auf.
  • Die thermische Nachverbrennungseinrichtung 26 ist bevorzugt als Nachverbrennungseinrichtung zur regenerativen oder rekuperativen thermischen Oxidation von brennbaren Schadstoffen in einer Abluft aus der Prozesskammer 18 ausgestaltet und weist vorzugsweise einen Gasbrenner 36 auf. Die von dem Gasbrenner 36 in einer Brennkammer 37 erzeugte heiße Reinluft wird über die Rekuperatoren 28, 30, 32, 34 geführt und dann an die Atmosphäre abgegeben, wie durch den Pfeil 38 angedeutet. D.h. die heißen Abgase (Reinluft) der TNV 26 werden in den Rekuperatoren 28, 30, 32, 34 als Energiequelle zum Erwärmen der Umluft bzw. Frischluft genutzt. In den Rekuperatoren 28, 30, 32, 34 sind jeweils Drosselklappen vorgesehen, um einen gewissen Teil der von dem Gasbrenner 36 erzeugten Wärmeenergie im jeweiligen Rekuperator zu nutzen und den verbleibenden Teil an den nächsten Rekuperator weiterzuleiten.
  • Die Rekuperatoren 28, 30, 32, 34 weisen ferner jeweils einen Wärmetauscher 29, 31, 33, 35 auf. Dem Wärmetauscher 29 des ersten Umluftrekuperators 28 sind eine Saugseite und eine Ausströmseite einer mit der ersten Aufheizzone 21 verbundenen Umluftleitung 40 zugeordnet. Dabei ist der Wärmetauscher 29 zusammen mit einem Ventilator in der Umluftleitung 40 angeordnet. In Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappen des ersten Umluftrekuperators 28 erfolgt eine mehr oder weniger starke Aufheizung der durch den Wärmetauscher 29 strömenden und in die erste Aufheizzone 21 rückgeführten Umluft, um im Betrieb der Anlage 10 eine gewisse Temperatur der Prozessluft in der ersten Aufheizzone 21 der Prozesskammer 18 zu erreichen und aufrechtzuerhalten. In analoger Weise ist die zweite Aufheizzone 22 der Prozesskammer 18 über eine Umluftleitung 42 mit dem zweiten Umluftrekuperator 30 verbunden, der einen in der Umluftleitung 42 angeordneten Wärmetauscher 31 aufweist, und ist die Haltezone 23 der Prozesskammer 18 über eine Umluftleitung 44 mit dem dritten Umluftrekuperator 32 verbunden, der einen in der Umluftleitung 44 angeordneten Wärmetauscher 33 aufweist. So kann die Prozessluft in den Zonen 21, 22, 23 aufgeheizt und deren Temperatur auf einem gewünschten Niveau gehalten werden.
  • Zudem ist mindestens eine Abluftleitung 46 vorgesehen. Gemäß Fig. 1 ist eine Saugseite dieser Abluftleitung 46 dabei in der Haltezone 23 der Prozesskammer 18 angeordnet, und eine Ausströmseite der Abluftleitung 46 mündet in die Brennkammer 37 der TNV 26. Der zum Verbrennen eines Brenngases erforderliche Sauerstoff kann somit aus der über die Abluftleitung 46 strömenden Abluft aus der Haltezone 23 gewonnen werden, wobei diese Abluft erhitzt wird. Hierbei wird die Abluft aus der Haltezone 23 thermisch gereinigt, so dass in Richtung des Pfeils 38 Reinluft an die Atmosphäre abgegeben wird. Dabei ist in der Abluftleitung 46 ein Wärmetauscher 27 angeordnet, so dass die an der Ausströmseite in die Brennkammer 37 strömende Abluft vorgeheizt werden kann. In der Abluftleitung 46 sind außerdem eine Drosselklappe 47 und ein Ventilator 48, der als insbesondere (frequenz-) geregelter Ventilator ausgestaltet ist, angeordnet.
  • Außerdem weist die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 eine Frischluftleitung 50 mit einem Frischlufteingang 52, über den Frischluft angesaugt werden kann, auf. Aus dem Frischlufteingang 52 wird die Frischluft über die Frischluftleitung 50 zunächst durch den Frischluftrekuperator 34 geleitet, wobei der Wärmetauscher 35 in der Frischluftleitung 50 angeordnet ist. Die Frischluftleitung 50 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine erste Auslassstelle an der Schleusenzone 20 der Prozesskammer 18 und eine zweite Auslassstelle an der Schleusenzone 24 auf. Hierbei sind vor diesen Auslassstellen Drosselklappen angeordnet, um den jeweils zu den Auslassstellen geführten Anteil der Frischluftmenge, die über die Frischluftleitung 50 zugeführt wird, zu regeln. Optional sind an einzelnen oder allen Auslassstellen verstellbare Gitter oder Düsen vorgesehen, um eine Einstellung der durchgesetzten Volumenströme vornehmen zu können. In der Frischluftleitung 50 ist außerdem ein insbesondere (frequenz-)geregelter Ventilator 53 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilator 53 in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher 35 des Rekuperators 34 in der Frischluftleitung 50 angeordnet.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, weist die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 ferner eine Steuereinrichtung 55 auf. Diese Steuereinrichtung 55 ist insbesondere derart ausgestaltet, dass sie einerseits die über die Frischluftleitung 50 in die Schleusenzonen 20, 24 der Prozesskammer 18 eingeleitete Frischluftmenge und/oder die über die Abluftleitung 46 aus der Haltezone 23 der Prozesskammer 18 ausgeleitete Abluftmenge steuert und andererseits die Heizleistung der TNV 26 steuert. Ferner kann die Steuereinrichtung 55 auch die über die Umluftleitungen 40, 42, 44 geleiteten Umluftmengen steuern.
  • Zu diesem Zweck ist die Steuereinrichtung 55 mit einer Steuerung (z.B. einem Stellorgan) 56 des Ventilators 48 in der Abluftleitung 46, mit einer Steuerung (z.B. einem Stellorgan) 57 des Ventilators 53 in der Frischluftleitung 50, und mit einer Steuerung des Gasbrenners 36 in der Brennkammer 37 der TNV 26 verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 55 auch mit Stellgliedern der Drosseln bzw. Drosselklappen in der Abluftleitung 46 bzw. der Frischluftleitung 50 und/oder Drosselklappen / Reingasklappen zur Steuerung der Reingasenthalpie bei den Umluftrekuperatoren 28, 30, 32 verbunden sein.
  • Abweichend oder ergänzend zu der in Fig. 1 gezeigten Abluftleitung 46 kann eine Anordnung der Saugseite auch in einer oder mehreren Aufheizzonen 21, 22 oder im Übergang zwischen zwei aufeinander folgenden Zonen 21, 22, 23 und/oder 24 angeordnet sein. In bevorzugter Weise ist die Saugseite einer Abluftleitung 46 im Bereich der Maximalkonzentration von brennbaren Schadstoffen der Prozessluft in der Prozesskammer 18 bzw. in einem auf einen Abschnitt oder Bereich maximaler Konzentrationszunahme von brennbaren Schadstoffen in der Prozessluft folgenden Bereich der Prozesskammer 18 angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Absaugseite einer Abluftleitung 46 dabei nach der Aufheizzone 21 angeordnet. Ist mehr als eine Abluftleitung 46 vorgesehen, kann in mindestens einer der Abluftleitungen 46 eine steuer- und/oder regelbare Drossel- oder Absperrklappe 47 und/oder ein separater, steuer- und/oder regelbarer Ventilator 48 zur Steuerung eines Durchflusses durch die jeweilige Abluftleitung 46 vorgesehen sein, welche vorteilhafterweise mit der Steuereinrichtung 55 verbunden sind.
  • Die Steuereinrichtung 55 kann zur Steuerung der in die Zonen 20, 24 eingeleiteten Frischluftmenge und der aus der Zone 23 ausgeleiteten Abluftmenge einen oder mehrere Parameter berücksichtigen. Entsprechende Parameter sind vorteilhaft in der Steuerungssoftware hinterlegt, wobei die Parameter in Abhängigkeit vom Betrieb der Anlage 10 veränderbar sind. Da bei verschiedenen Betriebszuständen, beispielsweise im Pausenbetrieb, Teillastbetrieb oder Volllastbetrieb, die in die Prozesskammer 18 eingebrachte Lösungsmittelmenge variiert, kann als ein Parameter die Anzahl der in der Prozesskammer 18 aufgenommenen Werkstücke 14 dienen. In der Regel variiert die in die Prozesskammer 18 eingebrachte Lösungsmittelmenge in direkter Abhängigkeit von der Anzahl der Werkstücke 14, so dass die Frischluft- und Abluftmengen proportional zu der Anzahl der Werkstücke 14 variiert werden können. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Steuereinrichtung 55 zu diesem Zweck mit einer Werkstückerfassungseinrichtung 60 verbunden, welche die Anzahl der in die Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 beförderten Werkstücke 14 erfassen kann.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Werkstückerfassungseinrichtung 60 vorgesehen, die in der Förderrichtung 16 zwischen der Schleusenzone 20 der Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/ oder Härtungsanlage 10 und der Lackierzone 12 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann/ können auch mindestens eine, vorzugsweise mehrere Werkstückerfassungseinrichtung(en) vorgesehen sein, die der Prozesskammer 18 nachgeschaltet ist/sind. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch auf eine solche gesonderte Werkstückerfassungseinrichtung verzichtet werden, wenn über die Anlagensteuerung auf andere Weise ein Indikator für die Werkstückanzahl definiert ist. Als Werkstückerfassungseinrichtungen 60 kommen bevorzugt Sensoren bzw. Sende/ Empfangseinheiten in Frage, die auf der Basis elektromagnetischer Wellen, Induktion und/oder Gewichtskraftmessung arbeiten. Die Werkstückerfassungseinrichtung(en) 60 kann/ können zum Beispiel als Sensor(en) ausgestaltet sein, der/die beim Passieren des Trägers 15 oder des Werkstücks 14 zumindest ein Taktsignal oder eine andere den Träger 15 oder das Werkstück 14 betreffende und/oder charakterisierende Messgröße an die Steuereinrichtung 55 übermitteln kann/können oder übermittelt/übermitteln. Aus den erhaltenen Taktsignalen kann die Steuereinrichtung 55 dann den momentanen Auslastungsgrad der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 bestimmen. Alternativ oder ergänzend kann aus den Taktsignalen und/oder einer anderen von der Werkstückerfassungseinrichtung 60 erfassten, den Träger 15 oder das Werkstück 14 betreffenden und/oder charakterisierenden Messgröße die Position des Werkstücks im Trockner bestimmt werden. Weiter alternativ oder ergänzend kann - falls nötig oder vorteilhaft - die Frischluft- und/oder Abluftmenge von dieser Position des Trägers 15 oder des Werkstücks 14, vom Prozessfortgang (z.B. Position in Aufheizzone oder Haltezone) und/oder der Messgröße abhängig gemacht, insbesondere gesteuert und/oder geregelt werden. Die Werkstückerfassungseinrichtung 60 kann aber auch als Lesegerät, RFID-Lesegerät, Barcode-Leser oder dergleichen ausgestaltet sein. Bei solch einer Ausgestaltung kann die Werkstückerfassungseinrichtung 60 zum Beispiel eine Werkstücknummer des Werkstücks 14 oder mit dem Werkstück 14 in Zusammenhang stehende Informationen erfassen.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, andere Prozessparameter der Anlage 10 zu berück-sichtigen, beispielsweise eine Größe des Werkstücks 14, ein Material des Werkstücks 14 und dergleichen. Weitere Prozessparameter, die alternativ oder zusätzlich berücksichtigt werden können, sind ein Volumenstrom, ein Massenstrom, eine Temperatur, eine Qualität (z.B. Homogenität der Dichteverteilung, Flüchtigkeit, etc.) und/oder eine Menge des Bearbeitungsmediums und/oder -fluids (z.B. Lack, Beschichtungspulver, Klebstoff oder dergleichen). Diese Informationen kann die Steuereinrichtung 55 zum Beispiel von einer übergeordneten Anlagensteuerung der Lackieranlage erhalten.
  • Auf diese Weise kann einer zu starken Anreicherung von Lösungsmitteln, die während des Trocknungs- und/oder Härtungsprozesses aus dem Lackfilm, einem Klebstoff oder dergleichen in die Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 gelangen, entgegengewirkt werden. Hierzu kann kontinuierlich ausreichend Frischluft in die Prozesskammer 18 geleitet und gleichzeitig lösemittelhaltige Abluft aus der Prozesskammer 18 ausgeleitet werden. Die über die Abluftleitung 46 entnommene Abluftmenge kann hierdurch durch eine entsprechende Frischluftmenge ersetzt werden. Die eingeleitete Frischluftmenge sowie die ausgeleitete Abluftmenge sind hierbei so gewählt, dass eine Kondensat-Bildung im Bereich der Schleusenzonen 20, 24 verhindert und/oder reduziert werden kann. Ferner sind die Frischluftmenge und die Abluftmenge hierbei optimiert, das heißt möglichst klein gewählt, um Energie zu sparen. Insbesondere wird zum Aufheizen der über die Frischluftleitung 50 zugeführten Frischluft Energie im Frischluftrekuperator 34 benötigt, deren Verbrauch dadurch optimiert werden kann. Außerdem erfolgt für die ausgeleitete Abluft bevorzugt eine thermische Abluftreinigung in der TNV 26.
  • Eine weitere Energieeinsparung erfolgt durch die Steuereinrichtung 55 über eine Anpassung der Heizleistung der Heizvorrichtung 26-37, insbesondere der Brennerleistung der TNV 26 an die Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung. Diese Anpassung der Heizleistung kann, optional ohne zusätzliche Messsysteme (z.B. zum Erfassen der Schadstoffkonzentration in der Reinluft, beispielsweise stromab der TNV 26 in der Reinluft oder stromauf der TNV 26 in der Abluft), basierend auf den von der Anlage 10 gelieferten Produktionsdaten und -parametern, die von der Steuereinrichtung 55 bereits zur Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung verwendet werden, ausgeführt werden.
  • Die Steuereinrichtung 55 ermöglicht einen bedarfsgerechten und damit energiesparenden Betrieb der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10. Die hier vorgeschlagene, verbesserte Anlagenregelung ist möglich, weil sich zum Beispiel bei einer reduzierten Anzahl von Werkstücken 14 in der Prozesskammer 18 der Wasser- und Kohlenstoffeintrag, insbesondere der Lösemittel- und/ oder Kohlenwasserstoffeintrag in die Anlage 10 vermindert. Für eine gleichbleibende, prozessfähige Prozesskammeratmosphäre reduzieren sich dementsprechend auch die erforderlichen Volumenströme der in die Prozesskammer 18 einzuleitenden Frischluft und der aus der Prozesskammer 18 auszuleitenden Abluft. Die spezifische Schadstoffbeladung der Abluft, welche typischerweise in der Einheit Masse pro Volumen (z.B. g/m3) angegeben wird, bleibt dabei aufgrund der kleineren Werkstückanzahl in der Prozesskammer 18 im Wesentlichen konstant. Die mit dem geringeren Abluftvolumenstrom einhergehende Verweilzeiterhöhung der Abluft in der TNV 26 bringt einen verbesserten Ausbrand und damit auch verbesserte Emissionswerte für die Reinluft mit sich. Hierdurch ist es möglich, bei kleinerer Werkstückanzahl nicht nur die Frischluft- und/oder Abluftvolumenströme zu vermindern, sondern auch die Brennerleistung der TNV 26, und dennoch die vorgeschriebenen Emissionswerte einzuhalten.
  • Ein Absenken der Brennkammertemperatur der TNV 26 ist auch technisch sinnvoll und ggf. notwendig, da eine reine Abluftvolumenstromabsenkung baulich bedingt sehr hohe Vorwärm-temperaturen in der Aufheizzone der TNV 26 mit sich bringen kann. Als mögliche Folgen können Anlagenschäden z.B. durch thermische Überlastung am Ende der Vorwärmzone der TNV 26 auftreten. Es ist somit vorteilhaft, die Prozessluftmengensteuerung mit der Brennkammertemperaturregelung zu einer integrierten Gesamtsteuerung zusammenzuführen.
  • Wie oben erläutert, kann diese Zusammenführung so aussehen, dass die Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung der Brennkammertemperaturregelung übergeordnet ist. Eine Anhebung bzw. Absenkung des Abluftvolumenstroms durch die Abluftleitung 46 hätte dann automatisch eine Anhebung bzw. Absenkung der Brennkammertemperatur zur Folge. Der hier zugrunde liegende Steuerungsalgorithmus kann zum Beispiel durch Referenzmessungen im Rahmen der Emissionswerteinstellungen an der TNV 26 für die vorliegende Anlage 10 angepasst werden.
  • Dabei kann die Steuereinrichtung 55 die Frischluftmenge und/oder die Abluftmenge in die bzw. aus der Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 bevorzugt in Abhängigkeit von einem oder mehreren der folgenden Prozessparameter der Anlage 10 steuern:
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer 18 aufgenommenen Werkstücke 14;
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer 18 pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke 14.
  • Weitere mögliche Prozessparameter, auf deren Basis die Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung durchgeführt werden kann, sind:
    • Volumenstrom, Massenstrom, Temperatur, Qualität und/oder Menge des Bearbeitungsmediums und/oder -fluids;
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Prozessluft in der Prozesskammer 18;
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der aus der Prozesskammer 18 ausgeleiteten Abluft.
  • Alternativ kann durch die Steuereinrichtung 55 auch eine Regelungsarchitektur vorgesehen sein, bei welcher die Regelung der Brennkammertemperatur der TNV 26 in Abhängigkeit von bestimmten Prozessparametern der Anlage 10 (Master) mit automatischer Anpassung des Frischluft- und/oder des Abluftvolumenstroms (Slave) durchgeführt werden kann.
  • Dabei kann die Steuereinrichtung 55 die Brennkammertemperatur der TNV 26 ebenfalls bevorzugt in Abhängigkeit von einem oder mehreren der folgenden Prozessparameter der Anlage 10 steuern:
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer 18 aufgenommenen Werkstücke 14;
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer 18 pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke 14.
  • Weitere mögliche Prozessparameter, auf deren Basis die Regelung der Brennkammertemperatur durchgeführt werden kann, sind:
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur der aus der Prozesskammer 18 ausgeleiteten Abluft;
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur des aus der Heizvorrichtung 26-37 in die Umgebung ausgeleiteten Reingases;
    • Temperaturdifferenz der aus der Prozesskammer ausgeleiteten und wieder in die Prozesskammer eingeleiteten Umluft (Zonen 21, 22, 23);
    • Temperaturdifferenz zwischen der der Brennkammer 37 der TNV 26 zugeführten Abluft aus der Prozesskammer 18 und des aus der Brennkammer 37 ausgeleiteten Reingases;
    • Stellung einer Reingas- oder Dosierklappe, die je nach Öffnungswinkel mehr oder weniger Reingasenthalpie an die Umluft abgibt.
  • Schließlich ist auch eine prinzipielle Gleichordnung der Prozessluftmengensteuerung und der Brennkammertemperatursteuerung denkbar. D.h. das jeweilige Master/Slave-Verhältnis dieser beiden Regelungen durch die Steuereinrichtung 55 wird erst im Betrieb der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 in Abhängigkeit von den aktuellen Produktionsdaten bzw. -parametern bestimmt.
  • Bezug nehmend auf Fig. 2 werden nun verschiedene Modifikationen der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 von Fig. 1 erläutert, die einzeln oder in beliebiger Kombination vorgesehen sein können.
  • Wie oben erwähnt, kann die Steuereinrichtung 55 als weiteren Prozessparameter wahlweise auch mindestens einen Zustandsparameter (z.B. Feuchtigkeit, Temperatur, Schadstoffgehalt) der Prozessluft in der Prozesskammer 18 verwenden. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann deshalb optional ein entsprechender Prozessluftsensor 62 in/an der Prozesskammer 18 angebracht sein. Während dieser Prozessluftsensor 62 in Fig. 2 in/an der Schleusenzone 20 positioniert ist, kann/können ein oder mehrere Prozessluftsensor(en) alternativ oder zusätzlich auch in/an einer oder mehreren der anderen Zonen 21-24 der Prozesskammer 18 vorgesehen sein. Der oder die Prozessluftsensor(en) 62 können dabei beispielsweise zur Bestimmung der Feuchtigkeit als Feuchtemesser oder Hygrometer, zur Bestimmung der Temperator als Thermometer, Infrarotsensor, thermoelektrisches Element oder dergleichen und/oder zur Bestimmung eines Schadstoffgehalts als Flammenionisationsdetektor (FID), Pellistor, elektrochemische Zelle, optische Gassensoren, galvanische Konzentrationszelle oder dergleichen ausgeführt sein.
  • Wie bereits oben erwähnt, kann die Steuereinrichtung 55 als weiteren Prozessparameter wahlweise auch einen Zustandsparameter (z.B. Temperatur, Schadstoffgehalt) der durch die Abluftleitung 46 aus der Prozesskammer 18 ausgeleiteten Abluft verwenden. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann deshalb optional mindestens ein entsprechender Abluftsensor 64 in/an der Abluftleitung 46 angebracht sein. Alternativ oder ergänzend kann der Abluftsensor 64 auch in der Prozesskammer 18, vorzugsweise in der Zone, aus welcher die Absaugung mittels der Absaugleitung erfolgen kann oder erfolgt, insbesondere im Bereich der Absaugseite der Absaugleitung 46, angeordnet oder vorgesehen sein. Der Abluftsensor 46 ist insbesondere dazu bestimmt, vorgesehen und/oder ausgebildet, mindestens eine Qualität, Eigenschaft und/oder einen Zustandsparameter, insbesondere eine Feuchtigkeit, Temperatur und/oder Schadstoffgehalt der Abluft bzw. der abzusaugenden Prozessluft zu bestimmen. Der oder die Abluftluftsensor(en) 64 können dabei beispielsweise zur Bestimmung der Feuchtigkeit als Feuchtemesser oder Hygrometer, zur Bestimmung der Temperator als Thermometer, Infrarotsensor, thermoelektrisches Element oder dergleichen und/oder zur Bestimmung eines Schadstoffgehalts als Flammenionisationsdetektor (FID), Pellistor, elektrochemische Zelle, optische Gassensoren, galvanische Konzentrationszelle oder dergleichen ausgeführt sein.
  • Wie ebenfalls bereits oben erwähnt, kann die Steuereinrichtung 55 als weiteren Prozessparameter wahlweise auch einen Zustandsparameter (z.B. Feuchtigkeit, Temperatur, Schadstoffgehalt) der von der Heizvorrichtung 26-37 ausgegebenen Reinluft 38 verwenden. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann deshalb optional ein entsprechender Reinluftsensor 66 stromab der Heizvorrichtung vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Reinluftsensor zwischen der TNV 26 und dem ersten Umluftrekuperator 28 vorgesehen sein. Der Reinluftsensor 66 kann dabei beispielsweise zur Bestimmung der Feuchtigkeit als Feuchtemesser oder Hygrometer, zur Bestimmung der Temperator als Thermometer, Infrarotsensor, thermoelektrisches Element oder dergleichen und/oder zur Bestimmung eines Schadstoffgehalts als Flammenionisationsdetektor (FID), Pellistor, elektrochemische Zelle, optische Gassensoren, galvanische Konzentrationszelle oder dergleichen ausgeführt sein.
  • Wie in Fig. 2 veranschaulicht, können ferner verschiedene weitere Abluftleitungen 68, 70, 72, 74 vorgesehen sein.
  • Eine Saugseite der weiteren Abluftleitung 68 ist wie bei der Abluftleitung 46 in der Haltezone 23 der Prozesskammer 18 angeordnet. Diese weitere Abluftleitung 68 ist mit der Frischluftleitung 50 zusammengeführt, um die Frischluft aus dem Frischlufteingang 52 mit der Abluft aus der weiteren Abluftleitung 68 zu vermischen. Dieses Gemisch aus Frischluft und Abluft wird über die Frischluftleitung 50 den Schleusenzonen 20, 24 der Prozesskammer 18 zugeführt. In der weiteren Abluftleitung 68 sind vorzugsweise ein in seinem Durchsatz verstellbarer, insbesondere frequenzgeregelter Ventilator und eine Drosselklappe angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung berücksichtigt die Steuereinrichtung 55 vorzugsweise neben den beiden Kriterien Energieeinsparung und Kondensatvermeidung noch ein drittes Kriterium, nämlich die Begrenzung der Lösemittelkonzentration auf unterhalb 25% der unteren Explosionsgrenze (UEG). Um diese Kriterien zu erfüllen, ist eine gewisse Menge an Abluft aus der Haltezone 23 auszuleiten. Die über die Abluftleitung 46 aus der Prozesskammer 18 entfernte Abluft wird einer thermischen Abluftreinigung in der Brennkammer 37 der TNV 26 unterzogen, während der über die weitere Abluftleitung 68 aus der Haltezone 23 ausgeleitete und zusammen mit der Frischluft in die Schleusenzonen 20, 24 eingeleitete Teil der Abluft in Bezug auf die gesamte Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 als Umluft dient und die mit dem Lösungsmittel angereicherte Prozessluft über die Prozesskammer 18 verteilen kann. Hierdurch wird eine hohe Konzentration von Lösungsmitteln in der Prozessluft der Haltezone 23 verringert, wobei die thermische Energie erhalten bleibt und damit der Energiebedarf weiter verringert werden kann. Außerdem kann der über die weitere Abluftleitung 68 geführte Teil der Abluftmenge einen Teil der zugeführten Frischluftmenge ersetzen. Dabei ist das in die Schleusenzonen 20, 24 gelangende Luftgemisch aus der Abluft und der Frischluft aufgeheizt und relativ lösemittelarm, wenn dieses mit der Schleusenumluft in den Schleusenzonen 20, 24 in Berührung kommt, weshalb einer Kondensatbildung in diesen Zonen 20, 24 entgegengewirkt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die als Umluft dienende Abluft auch aus einer anderen Zone der Prozesskammer 18, beispielsweise der ersten Aufheizzone 21 und/oder der zweiten Aufheizzone 22, entnommen werden.
  • Über eine weitere Abluftleitung 70, 72 kann als Umluft dienende Abluft aus der Haltezone 23 der Prozesskammer 18 abgeführt und vorzugsweise direkt, d.h. ohne Vermischen mit Frischluft, den Schleusenzonen 20, 24 zugeführt werden. Die beiden weiteren Abluftleitungen 70, 72 können wahlweise separate Saugstellen oder eine gemeinsame Saugstelle in der Haltezone 23 haben.
  • Über eine weitere Abluftleitung 74 kann als Umluft dienende Abluft aus der ersten Aufheizzone 21 der Prozesskammer 18 abgeführt und der Schleusenzone 20 zugeführt werden. Dadurch kann eine gewisse Abluftmenge aus der ersten Aufheizzone 21 in die Schleusenzone 20 geleitet werden.
  • Obwohl nicht dargestellt, können in den weiteren Abluftleitungen 68, 70, 72, 74 auch Ventilatoren, Drosseln bzw. Drosselklappen, Filtervorrichtungen und/oder Abluftsensoren 64 vorgesehen sein.
  • Bezug nehmend auf Fig. 3 werden verschiedene weitere Modifikationen der Trocknungs- und/ oder Härtungsanlage 10 von Fig. 1 erläutert. Diese weiteren Modifikationen können einzeln oder in beliebiger Kombination und/oder in beliebiger Kombination mit einer oder mehreren Kombinationen von Fig. 2 vorgesehen sein.
  • Wie in Fig. 3 dargestellt, kann zwischen der ersten Aufheizzone 21 und der zweiten Aufheizzone 22 optional eine Zwischenschleuse 25 vorgesehen sein. Von der Frischluftleitung 50 zweigt eine Zweigleitung 51 ab, über welche mittels einer Düse ein Frischluftstromvorhang in der Zwischenschleuse 25 erzeugt werden kann.
  • Ferner besteht die Möglichkeit, einer oder mehreren der Umluftleitungen 40, 42, 44 Frischluft zuzuleiten. Zu diesem Zweck ist eine weitere Frischluftleitung 76 vorgesehen, die um Beispiel stromauf und/oder stromab des Wärmetauschers 35 des Frischluftrekuperators 34 abzweigt und zum Beispiel stromab des Wärmetauschers 29, 31, 33 des jeweiligen Umluftrekuperators 28, 30, 32 in die entsprechende Umluftleitung 40, 42, 44 mündet.
  • Weitere Varianten der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 weisen eine Durchflussmesseinrichtung 78 an der weiteren Frischluftleitung 76 und/oder eine Durchflussmesseinrichtung 79 an der Frischluftleitung 50 auf.
  • Bezug nehmend auf Fig. 4 werden verschiedene zusätzliche Modifikationen der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 von Fig. 1 erläutert, wobei diese hier als ergänzende Modifikationen zur Ausführung nach Fig. 3 gezeigt sind. Diese zusätzlichen Modifikationen können jedoch auch einzeln oder in beliebiger Kombination und/oder in beliebiger Kombination mit einer oder mehreren Kombinationen von Fig. 2 vorgesehen sein.
  • Ergänzend zum Beispiel zu Fig. 3 ist zumindest eine weitere Abluftleitung 46 vorgesehen, deren Absaugseite an der Zwischenschleuse 25 angeordnet ist. In zumindest einer Abluftleitungen 46 kann dabei eine Drosselklappe 47, ein Ventilator 48 und/oder ein Abluftsensor 64 vorgesehen oder angeordnet sein, welche vorteilhafterweise einen Durchfluss durch die jeweilige Abluftleitung 46 charakterisieren, bestimmen und/oder festlegen. Die Drosselklappe 47 und/oder der Ventilator 48 sind dabei vorteilhafterweise mit einer Ausgangsleitung der Steuereinrichtung 55 verbunden, der Abluftsensor 64 insbesondere mit einer Eingangsleitung. Hinsichtlich Art und Aufgabe des Abluftsensors 64 wird in dieser Stelle auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 verwiesen.
  • Optional kann weiter vorgesehen sein, dass in einem Pfad oder einer Leitung der Reinluft ein Reinluftsensor 66 vorgesehen ist, wie er bereits in den Ausführungen zu Fig. 2 beschrieben wurde, worauf an dieser Stelle verwiesen wird.
  • Wie bereits in der Beschreibung zu Fig. 1 geschildert, ist an der Heizvorrichtung 26-37, insbesondere der TNV 26, nach Fig. 4 eine Regelklappe zur Steuerung einer Brennstoff- oder einer Brennstoff-Luft-Gemisch-Zufuhr gezeigt, welche mit einer Ausgangsleitung der Steuervorrichtung 55 verbunden ist. Neben dieser Regelklappe kann die Heizvorrichtung 26-37, insbesondere die TNV 26, optional auch hinsichtlich einer nicht gezeigten Zündeinrichtung mit einem Ausgang und/oder einem ebenfalls nicht dargestellten Brennraumüberwachungssensor mit einem Eingang der Steuereinrichtung 55 verbunden sein, wodurch die Steuerung günstigerweise auch einen Zündvorgang einleiten und/oder die Zündung und/oder den Verbrennungsprozess überwachen kann.
  • In einer weiteren Modifikation gemäß Fig. 4 ist ferner vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 55 ergänzend oder alternativ zu den Daten der Werkstückerfassungseinrichtung 60 Prozess- und/ oder Produktdaten 12A aus dem vorgelagerten Lackier- und/oder Beschichtungs- und/oder Klebeprozess, insbesondere aus der Lackier-, Beschichtung- und/oder Klebeanlage, bevorzugt aus den Lackierzellen 12, zugeführt werden und/oder von dieser abgefragt werden können. Für die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage 10 bzw. das erfindungsgemäße Verfahren sind dabei insbesondere Prozess- und/oder Produktdaten 12A zu verwendetem Arbeitsmaterial (z.B. Lack, Beschichtungsstoff, Klebstoff und/oder Hilfsmitteln, insbesondere hinsichtlich Zusammensetzung, physikalischen/chemischen Eigenschaften, etc.), Auftragseigenschaften (z.B. Schichtdicke) und/oder Werkstückbeschaffenheit (z.B. Masse, Volumen, Oberfläche, Form) von Bedeutung. Diese können dabei beispielsweise von einem Prozessrechner des vorgelagerten Lackier- und/oder Beschichtungs- und/oder Klebeprozesses beispielsweise über einen Datenbus der Steuereinrichtung 55 zugeführt, bereitgestellt und/oder von dieser abgefragt werden. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass diese Prozess- und/oder Produktdaten 12A dem Werkstück 14 oder dem Träger 15 oder mit diesen weitergeben werden und vorzugsweise mittels der Werkstückerfassungseinrichtung 60 oder einer anderen Leseeinheit ausgelesen und an die Steuereinrichtung 55 zur Verarbeitung weitergeleitet werden. So können bestimmte Parameterwerte, -intervalle und/oder -gruppen in einen vorzugsweise maschinenlesbaren Code (z.B. Barcode, QR-Code) codiert werden, wobei die Steuereinrichtung 55 vorteilhafterweise über eine entsprechende Decodierungseinheit verfügt, um die so codiert übermittelten Prozess- und/oder Produktdaten 12A für die Verarbeitung auszuwerten. Alternativ oder ergänzend können Prozess- und/oder Produktdaten 12A codiert oder uncodiert in einem Speicherelement am Werkstück 14 und/oder Träger 15 wiederabrufbar ablegt sein, wobei günstigerweise die Werkstückerfassungseinrichtung 60 oder eine andere Leseeinheit der Werkstückbearbeitungsanlage 10 die für die Steuerung erforderlichen Prozess- und/oder Produktdaten 12A ausliest. Ergänzend kann beispielsweise in oder nach der Ausschleusezone 24 eine Schreibeinheit vorgesehen sein, welche Prozess- und/oder Produktdaten 10A der Werkstückbearbeitung in der Werkstückbearbeitungsanlage 10 im Speicherelement des Werkstücks 14 und/oder Träger 15 abspeichert. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 55 die Prozess- und/oder Produktdaten 10A auch an einen Prozessleitrechner weiterleiten.

Claims (11)

  1. Werkstückbearbeitungsanlage (10), insbesondere zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken, aufweisend:
    eine Prozesskammer (18) zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken (14), wobei die Prozesskammer (18) mit einer Prozessluftleitung (40, 42, 44, 46, 50) zum Einleiten und/oder Ausleiten von Prozessluft in die bzw. aus der Prozesskammer verbunden ist;
    eine Heizvorrichtung (26-37) zum Erwärmen einer in die Prozesskammer (18) einzuleitenden Prozessluft; und
    eine Steuereinrichtung (55) zum Steuern einer in die Prozesskammer eingeleiteten und/ oder aus der Prozesskammer ausgeleiteten Prozessluftmenge und zum Steuern einer Heizleistung der Heizvorrichtung,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Heizleistung der Heizvorrichtung an die Prozessluftmenge oder die Prozessluftmengensteuerung anzupassen oder die Prozessluftmenge an die Heizleistung oder die Heizleistungssteuerung anzupassen.
  2. Werkstückbearbeitungsanlage nach Anspruch 1, bei welcher
    die Prozessluftleitung (40, 42, 44, 46, 50) eine Frischluftleitung (50) zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer, eine Abluftleitung (46) zum Ausleiten von Abluft aus der Prozesskammer und/oder eine Umluftleitung (40, 42, 44) zum Ausleiten und Wiedereinleiten von Abluft aus der bzw. in die Prozesskammer aufweist; und
    die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Frischluftmenge, die Abluftmenge und/oder die Umluftmenge zu steuern.
  3. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Heizvorrichtung (26-37) eine Brennkammer (37) aufweist; und
    die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um eine Brennkammertemperatur der Brennkammer (37) zu steuern.
  4. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Heizvorrichtung (26-37) eine thermische Nachverbrennungseinrichtung (26) aufweist, die mit einer mit der Prozesskammer (18) verbundenen Abluftleitung (46) zum Zuführen von Abluft aus der Prozesskammer in die Nachverbrennungseinrichtung (26) verbunden ist.
  5. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Heizvorrichtung (26-37) einen Umluftrekuperator (28, 30, 32) und/oder einen Frischluftrekuperator (34) aufweist; und
    ein aus einer Verbrennung resultierendes Reingas dem Umluftrekuperator (28, 30, 32) und/oder dem Frischluftrekuperator (34) zugeleitet wird.
  6. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Prozessluftmenge in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters zu steuern, der ausgewählt ist aus:
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
    - Volumenstrom, Massenstrom, Temperatur, Qualität und/oder Menge des Bearbeitungsmediums und/oder -fluids;
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Prozessluft in der Prozesskammer (18);
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft.
  7. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Heizleistung der Heizvorrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters zu steuern, der ausgewählt ist aus:
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft;
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur eines aus der Heizvorrichtung (26-37) in die Umgebung ausgeleiteten Reingases;
    - Temperaturdifferenz einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten und wieder in die Prozesskammer eingeleiteten Umluft;
    - Temperaturdifferenz zwischen einer einer Brennkammer (37) der Heizvorrichtung zugeführten Abluft aus der Prozesskammer (18) und eines aus der Brennkammer ausgeleiteten Reingases;
    - Stellung einer Reingas- oder Dosierklappe.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage (10), insbesondere zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken, bei welchem
    zu bearbeitende Werkstücke (14) in einer Prozesskammer (18) aufgenommen werden, wobei die Prozesskammer (18) mit einer Prozessluftleitung (40, 42, 44, 46, 50) zum Einleiten und/oder Ausleiten von Prozessluft in die bzw. aus der Prozesskammer verbunden ist; und eine in die Prozesskammer (18) einzuleitende Prozessluft mittels einer Heizvorrichtung (26-37) erwärmt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Heizleistung der Heizvorrichtung an eine in die Prozesskammer eingeleitete und/oder aus der Prozesskammer ausgeleitete Prozessluftmenge oder die Prozessluftmengensteuerung angepasst wird oder die in die Prozesskammer eingeleitete und/oder aus der Prozesskammer ausgeleitete Prozessluftmenge an die Heizleistung oder die Heizleistungssteuerung angepasst wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem
    die Prozessluftmenge in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters gesteuert wird, der ausgewählt ist aus:
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
    - Volumenstrom, Massenstrom, Temperatur, Qualität und/oder Menge des Bearbeitungsmediums und/oder -fluids;
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Prozessluft in der Prozesskammer (18);
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem
    die Heizleistung der Heizvorrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters gesteuert wird, der ausgewählt ist aus:
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft;
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur eines aus der Heizvorrichtung (26-37) in die Umgebung ausgeleiteten Reingases;
    - Temperaturdifferenz einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten und wieder in die Prozesskammer eingeleiteten Umluft;
    - Temperaturdifferenz zwischen einer einer Brennkammer (37) der Heizvorrichtung zugeführten Abluft aus der Prozesskammer (18) und eines aus der Brennkammer ausgeleiteten Reingases;
    - Stellung einer Reingas- oder Dosierklappe.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei welchem
    die Heizleistung ohne Erfassen einer zusätzlichen Messgröße betreffend eine Schadstoffkonzentration der in die Prozesskammer (18) eingeleiteten Prozessluft und/oder der aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Prozessluft, vorzugsweise mittels eines Steuerungsalgorithmus angepasst wird.
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