EP4103901A1 - Verfahren und vorrichtung zum temperieren von werkstücken, insbesondere von fahrzeugkarosserien - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum temperieren von werkstücken, insbesondere von fahrzeugkarosserien

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Publication number
EP4103901A1
EP4103901A1 EP21703429.7A EP21703429A EP4103901A1 EP 4103901 A1 EP4103901 A1 EP 4103901A1 EP 21703429 A EP21703429 A EP 21703429A EP 4103901 A1 EP4103901 A1 EP 4103901A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
temperature
workpiece
sub
derived
Prior art date
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Pending
Application number
EP21703429.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jonas von Bargen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eisenmann GmbH
Original Assignee
Eisenmann GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eisenmann GmbH filed Critical Eisenmann GmbH
Publication of EP4103901A1 publication Critical patent/EP4103901A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/12—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed solely by gravity, i.e. the material moving through a substantially vertical drying enclosure, e.g. shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/001—Handling, e.g. loading or unloading arrangements
    • F26B25/003—Handling, e.g. loading or unloading arrangements for articles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/04—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour circulating over or surrounding the materials or objects to be dried
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying goods
    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • the invention relates to a method for tempering workpieces, in particular vehicle bodies, in which a) the workpieces are tempered in a tempering tunnel and are conveyed with a trans port system; b) an actual temperature Ti st of the workpiece is detected within a reference range of the workpiece by means of a contactless temperature sensor system with a sensor device.
  • the invention also relates to a device for temperature control of workpieces, in particular vehicle bodies, with a) a housing in which a temperature control tunnel is accommodated, the workpieces in the temperature control tunnel being temperature controlled by means of a temperature control system and conveyed continuously or intermittently by means of a transport system; b) a contactless temperature sensor system with a sensor device, with means of which an actual temperature Ti st of the workpiece can be detected within a reference area of the workpiece.
  • the invention also relates to a system for treating, in particular for coating, in particular for painting, workpieces, in particular vehicle bodies.
  • tempering a vehicle body is spoken of in the present case, this means bringing about a certain temperature of the vehicle body which it initially does not yet have. It can be an increase or decrease in temperature.
  • Tempered air is understood to be one which has the temperature required to regulate the temperature of the vehicle body. The same applies in general to workpieces of all kinds, in particular in the automotive industry for vehicle wheels or vehicle rims, bumpers, exterior mirror housings or other add-on parts of vehicle bodies. But workpieces from other industrial sectors are also subjected to tempering during their manufacture.
  • a common case of temperature control, namely heating, of vehicle bodies in the automotive industry is the process of drying the coating of a vehicle body, be it a paint or an adhesive or the like, but also the drying of a damp or wet surface of the workpiece.
  • the following description of the invention in detail is based on the case of such a dryer.
  • drying refers in particular to processes in which the coating of the vehicle body, in particular a paint, can be made to harden, either by driving out solvents or by Cross-linking of the coating substance.
  • the B-pillar or areas on the roof rails are further examples of areas of a vehicle body that specify different heat capacities and make different demands on a drying process. If now in the temperature control device as a whole, the vehicle body is tempered as a whole over a certain period of time, so different areas or parts of the vehicle body can consequently reach different temperatures until the Ver dwell time was sufficiently long that all areas and parts are brought to the same temperature; this applies to both heating and cooling processes.
  • the dwell time is increased to drying vehicle body in the temperature control device usually adapted to the longest time that the most unfavorable, most heavily loaded area of the vehicle body needs to heat or cool.
  • this object is achieved in that c) the sensor device provides a sensor field with a primary sensor part from which a temperature TP at the primary sensor part can be or is derived; d) the sensor field of the sensor device is also provided with a sub-sensor location from which a temperature Ts at the sub-sensor location and / or an image Ps at the sub-sensor location is derived; e) the temperature TP at the primary sensor parts is then registered as the actual temperature Ti st of the reference range of the workpiece when ea) both TP and Ts exceed or fall below a threshold temperature T t h r; and or eb) the difference ATPS between the temperature TP at the primary sensor parts and the temperature Ts at the sub-sensor point falls below or exceeds a predetermined threshold value T ⁇ max and at least one of the two temperatures TP or Ts falls below a threshold temperature T t h r ; and / or ec) the change ATs in the temperature Ts
  • the sensor field of the sensor device can be formed with the aid of a single sensor unit or with the aid of several sensor units.
  • a thermal imaging camera or a point-shaped scanning pyrometer or a linear scanning pyrometer is preferably used as the respective sensor unit.
  • a thermal imaging camera is particularly preferred.
  • the method is advantageously carried out in a system for treating the workpieces, in particular special for coating, preferably for painting, the workpieces.
  • a coating process always includes a tempering process in the form of a drying, in which the coating is dried in the sense explained above.
  • the sensor device provides a sensor field with a primary sensor part, from which a temperature TP at the primary sensor part can be derived; d) the sensor device also provides the sensor field with a sub-sensor location, from which a temperature Ts at the sub-sensor location and / or an image Ps at the sub-sensor location can be derived; e) a control device is present which is set up in such a way that the temperature TP at the primary sensor parts is then registered as the actual temperature Ti st of the reference area of the workpiece when ea) both TP and Ts have a threshold temperature T t h exceed or fall below r; and or eb) the difference AT PS between the temperature T P at the primary sensor parts (74) and the temperature Ts at the sub-sensor point (76) falls below or exceeds a predetermined threshold value T ⁇ max and at least one of the two temperatures T P or Ts one Falls below threshold temperature T
  • the arrangement of the primary sensor parts and the sub-sensor point in the sensor field is advantageously determined as a function of the nature and / or geometry of the workpiece.
  • the sensor device preferably comprises one or more sensor units which form the sensor field. It is favorable if a respective sensor unit is a thermal imaging camera or a point-like scanning pyrometer or a linear scanning pyrometer. A thermal imaging camera is also preferred here.
  • the above-mentioned object is achieved in that it comprises a temperature control device with some or all of the features explained above.
  • FIG. 1 a cross section of a drying booth of a dryer for drying workpieces, which comprises a contactless temperature sensor system with a plurality of sensor devices;
  • FIG. 2 shows a detail of a longitudinal section of the dryer from FIG. 1 along the angled section line II-II there;
  • FIG. 3 shows a detail of a horizontal section of the dryer from FIG. 1 along the section line III-III there, only lateral sensor units being shown;
  • FIG. 4 shows different phases A, B, C and D in the detection of the temperature of the workpiece according to a first detection concept
  • FIG. 5 shows different phases A, B, C and D in the detection of the temperature of the workpiece according to a second detection concept
  • FIG. 6 perspective views of variants A, B and C of a section of a modified dryer in which workpieces are arranged transversely to the conveying direction.
  • FIG. 1 shows a cross section of a temperature control device 10 in the form of a dryer 12.
  • the temperature control device 10 has a temperature control cabin 14 which defines a drying cabin for the dryer 12.
  • the temperature control device 10 belongs to a system, designated as a whole by 16, for treating workpieces 18, in particular for coating workpieces 18.
  • vehicle bodies 20 can be seen in the figures.
  • the workpieces 18 can, however, also be other workpieces and in particular add-on or mounting parts of vehicle bodies 18 such as bumpers, side mirrors or the like.
  • the drying booth 14 comprises a booth housing 22 which delimits a temperature control tunnel 24 which, in the case of the dryer 12, is a drying tunnel and comprises side walls 26, a ceiling 28 and a tunnel floor 30.
  • the dryer 12 also comprises a transport system 32, indicated only schematically, by means of which the workpieces 18 are transported through the temperature control cabin 14 and which for this purpose has a large number of transport trolleys 34 on which the workpieces 18 are transported.
  • the direction of conveyance is illustrated in FIGS. 2 to 6 by arrows that are not designated separately.
  • the transport system 32 can be a rail-bound transport system in which the transport carriages 34 are moved on a rail system.
  • a rail system includes, for example, a support rail on which the transport vehicles 34 travel and which is anchored to the ground.
  • a floor-bound mounting rail can be single-track or two-track or multi-track.
  • the transport system 32 can also be designed as a so-called “driverless transport system” (AGV) and the transport trolleys 34 each free-moving as a so-called “driverless transport vehicle” (AGV), which run with a chassis on a traveling floor and can be driven and steered independently of one another are.
  • a transport carriage 34 comprises a fastening device 36 to which a workpiece 18 or a corresponding workpiece carrier for workpieces 18 can be fastened.
  • the workpiece 18 is picked up directly by the transport carriage 34 without an additional workpiece carrier.
  • the transport carriages 34 can also be designed in such a way that they receive a workpiece carrier to which the workpiece 18 is attached.
  • skids are used as such workpiece carriers, as is known per se.
  • Each trolley 34 has its own drive system 38 with it, so that the trolleys 34 can be driven and moved independently of one another.
  • its own drive system 38 is formed by drive rollers that are not specifically identified and run on the floor, by an associated drive motor and by a control system not specifically shown for this purpose.
  • each transport vehicle 34 can take place in a manner known per se by means of accumulators that are carried along. In the case of a rail-bound transport system 32, corresponding drive rollers of the drive system 38 run on the rail system. The energy supply of each transport carriage 34 can also take place there by conductor lines on the rail system, as is known per se.
  • Various possible transport concepts are only mentioned here as examples. Notwithstanding this, other transport systems known per se can be used. In addition to other variants of ground-based transport systems, these also include overhead conveyor systems.
  • transport trolleys 34 each with its own drive system 36
  • other transport trolleys may also be present which are driven by a central drive system.
  • a central drive system can be formed by a chain hoist or the like.
  • the transport carriages 34 explained here can accordingly also be driven and moved independently of other drive devices.
  • the temperature control cabin 14 comprises an intermediate floor, so that the cabin interior is divided into a temperature control room and a driving area running underneath.
  • the trolleys 34 are then moved in the driving area, the intermediate floor having a passage which extends in the longitudinal direction of the drying cubicle 14 and through which a connection structure can extend, which is a chassis of the trolley 34 located in the driving area with its fastening device 36 couples in the temperature control room.
  • the drying booth 14 in any case includes a temperature control system 40, by means of which a workpiece 18 can be temperature controlled.
  • the temperature control cabin 12 comprises air spaces 42 which are accommodated on both sides in the longitudinal direction next to the temperature control tunnel 24 in the cabin housing 22.
  • the air spaces 50 and the temperature control tunnel 24 are separated by vertical partitions 44, in which corresponding air passages 46 are present, which are provided with flow nozzles 48.
  • the flow nozzles 48 can be movable and adjustable and in the present exemplary embodiment comprise nozzles 54 which are designed as short jet nozzles or wide jet nozzles.
  • the short jet nozzles are nozzles with such a short delivery width that they can act on the side of the vehicle body 20 facing them.
  • Such short jet nozzles are known per se.
  • Her The jet direction is adjustable, including the air passages 46 in which the short jet nozzles 54 are, for example, spherical cap-shaped boundary walls, whereby the complementary short jet nozzles are adjustable in their angular position.
  • Wide jet nozzles on the other hand, have a larger delivery width than the short jet nozzles, which makes it possible to direct the hot air exiting the wide jet nozzles through an opening in the facing side surface of the vehicle bodies 20, for example through a window opening or through an open door, to the inner surface of the opposite body side Align, so that the hot air flow traverses the entire interior of the vehicle body 20.
  • the direction of this hot air can also be such that it is primarily directed towards the lower, inner area of the vehicle body 20, where there is a relatively large amount of mass and therefore a large heat capacity.
  • the temperature control system 48 can also include differently acting temperature control devices, for example convective, inductive, infrared or laser heating devices.
  • the temperature control device 10 comprises a contactless temperature sensor system 56, the data of which are recorded and evaluated by a control device 58, which are only shown in FIG is illustrated schematically.
  • the temperature sensor system 56 comprises at least one sensor device 60, by means of which an actual temperature Ti st of the workpiece 18 can be detected within a reference area 62 of the workpiece 18.
  • four sensor devices 60.1, 60.2, 60.3 and 60.4 are shown by way of example, which each detect the temperature Ti st within a reference area 62.1, 62.2, 62.3 or 62.4 of the vehicle bodies 20 assigned to the respective sensor device 60.1, 60.2, 60.3 and 60.4.
  • a suitable reference area for monitoring the temperature of the workpiece 18 to be tempered is, in particular, a heavily or heavily mass-loaded area.
  • the sensor device 60.1 for the reference area 62.1 on the sill 64 is arranged outside the temperature control tunnel 24 and, in the case of a dryer 12, at least outside the hot area, so that, in contrast, it has to withstand less high temperatures.
  • the sensor device 60.1 is arranged here on the side wall 26 of the cabin housing 22. If a sensor device is sufficiently cooled, it can also be accommodated in the hot area of the temperature control tunnel 24 in the case of a dryer 12, which is illustrated by the sensor device 60.2, which detects the reference area 62.2 on the sill 64 of the vehicle body 20.
  • the sensor device 60.2 is arranged on the tunnel floor 30.
  • the sensor devices 60.3 and 60.4 are arranged on a side wall 26 or on the ceiling 28 of the temperature control tunnel 24 and, in the case of a dryer 12, accordingly also outside the hot area.
  • a sensor path is formed between a sensor device 60 and an intermediate wall 44. formed, which connects the temperature control tunnel 24 with the sensor device 60 in such a way that the sensor field 68 can detect and scan a region of the temperature control tunnel 24.
  • This can be provided, for example, by matching sensor windows in the side wall 26 and the intermediate wall 44 or by a through channel between the side wall 26 and the intermediate wall 44, in the simplest case by a pipe.
  • a corresponding niche 60 can be dispensed with and the partition 44 can run continuously, which is indicated in FIG. 3 by a dashed section 44a of the partition 44.
  • the temperature sensor system 48 and its mode of operation are explained in more detail below with reference to FIGS.
  • the sensor device 60 and the reference area 62 are generally addressed again in the following without any specific reference to the sensor device 60.1 and the reference area 62.1.
  • the following explanations apply mutatis mutandis to any existing sensor device 60. Accordingly, the reference area of the vehicle body on the sill 64 of the vehicle body 20 is only designated by 62 in FIGS.
  • the sensor device 60 provides a sensor field 68 with which the temperature tunnel 24 can be scanned.
  • the sensor device 60 and its sensor field 68 are stationary in the present exemplary embodiment, so that the workpieces 18 are guided past the sensor field 68 on their way through the temperature control tunnel 24.
  • FIG. 4, to which reference is now made, illustrates this with the aid of four phases A, B, C and D, which are passed through when a vehicle body 20 is moved with the transport system 32 through the temperature control tunnel 24.
  • only a relative movement between the workpiece 18 and the sensor field 68 is to be considered, ie with a stationary workpiece 18, for example in a batch temperature control device or in cyclic operation, the sensor field 68 can be guided along the workpiece 18.
  • the temperature of the workpiece 18 can be determined at at least one point in the area of the workpiece 18 that is covered by the sensor field 68.
  • the temperature is measured by means of infrared radiation detection, as it is known in and of itself.
  • the sensor device 60 can comprise a single sensor unit 70 or also a plurality of sensor units 70 which form the sensor field 68.
  • the sensor unit 70 is a thermal imaging camera 72, the camera image of which or from a section of the camera image defining the sensor field 68 for the temperature measurement.
  • the temperature of the workpiece 18 can be determined within the scope of the resolution of the thermal imaging camera 72 at any point in the area that is covered by the sensor field 68.
  • the sensor field 68 defines a primary sensor part 74, from which a temperature T P at the primary sensor part 74 can be derived.
  • the primary sensor location 74 is that the sensor position of the sensor array 68, which portion 62 of the workpiece 18 covers the reference, the actual temperature Ti st is to be determined when the sensor array 68 and the workpiece 18 in space relative to each other in a defined Measuring arrangement.
  • Phase C in FIG. 4 illustrates the situation in which the vehicle body 20 and the sensor field 68 are positioned in such a measuring arrangement.
  • the primary sensor parts 74 are positioned there within the reference area 62 of the vehicle body 20.
  • the temperature T P which is then derived from the sensor response at the primary sensor part 74, can then be registered as the actual temperature Ti st of the reference area 62 of the vehicle body 20.
  • the arrangement of the primary sensor parts 74 and the sub-sensor location 76 in the sensor field 68 is determined depending on the nature and / or the geometry of the workpiece 18 and matched to the nature and / or the geometry of the workpiece 18, so that those explained below Conditions for a temperature determination can be met.
  • the primary sensor part 74 is a defined pixel or a defined contiguous group of pixels of the camera image. If the sensor field 68 is built up by several sensor units 70, one of these several sensor units 70 can define the primary sensor parts 74, for example.
  • the sensor field 68 represents one of the primary -Sensor parts 74 ready different sub-sensor point 76, from which a temperature Ts at the sub-sensor point 76 can be derived.
  • the sub-sensor location 76 is a defined pixel or a defined contiguous group of pixels of the camera image at a defined distance from the pixel or the pixel group of the primary sensor parts 74 , one of these multiple sensor units 70 can define the sub-sensor location 76 that does not already specify the primary sensor parts 74.
  • a sensor location in the present case the sub-sensor location 76m, is provided by a sensor unit 70 in the form of a thermal imaging camera 72, an image Ps at the sub-sensor location 76 can be derived from this sensor location. This is also possible with a camera that is not sensitive to heat.
  • the temperature Ts derived from the sub-sensor point 76 is used by the control device 58 of the temperature sensor system 56 as a correlation temperature, from which, in correlation with the temperature T P at the primary sensor parts 74, it can be deduced that the temperature T P at the primary Sensor parts 74 correspond to the actual temperature Ti st within the reference range 62 of the workpiece 18 and can be registered as such.
  • each part and each area of the vehicle body 20 should reach a surface temperature of at least 100 ° C.
  • the vehicle body 20 is applied from the nozzles 54 with hot air, which has a temperature of about 130.degree.
  • the walls and structures of the temperature control cabin 14 around the vehicle body 20, which limit the temperature control tunnel 24, also have a corresponding temperature of about 130 ° C. in such a case. This temperature of the walls and structures which delimit the temperature control tunnel 24 is referred to below as the background temperature.
  • the present is a model of it it is assumed that all walls and structures which delimit the temperature control tunnel 24 are approximately the same temperature, here 130 ° C. as an example. In practice, however, depending on the material of the walls and the other structures, there are different background temperatures that can differ by a few ° C. Therefore, it is preferred to use the lowest surface temperature at the
  • Walls and structures of the temperature control cabin 14 can be measured during operation, defined as the background temperature.
  • the primary sensor parts 74 and the sub-sensor point 76 in the sensor field 68 are defined in such a way that the primary sensor parts 74 reach the workpiece 18 during the relative movement of the workpiece 18 and the sensor field 68 before the sub-sensor point 76 and scans, the starting situation being assumed that the sensor field 68 does not previously cover any area of the workpiece 18.
  • the primary sensor parts 74 lead the sub-sensor point 76 in the direction of movement of the sensor field 68, as illustrated in FIG.
  • the sub-sensor point 76 can also run ahead or both sensor points 74, 76 can be arranged vertically one above the other.
  • FIG. 4 illustrates this approach, where phase D describes a situation chronologically after the point in time at which the temperature sensor system 56 has determined that the primary sensor parts 74 has reached the reference area 62 of the vehicle body 20 and the measured temperature TP at the primary sensor parts 74 is registered as the actual temperature Ti st of the reference area 62.
  • the sub-sensor location 76 is defined in the sensor field 68 in such a way that a component, designated 78, of the inner region of the wheel well of the vehicle body 20 is the first region of the workpiece 18 to the sub- Sensor point 76 arrives.
  • This inner area or the components present there generally reach a temperature similar to that of the rocker 64.
  • a threshold temperature T thr is defined and the control device 58 determines whether TP and Ts are less than T thr . If this is the case, TP is registered as the actual temperature Ti st of the reference area 62 of the vehicle body 20. This threshold temperature T thr lies between the surface temperature which the reference area 62 of the workpiece 18 should at least reach and the background temperature. So that there can be no overlap between the threshold temperature T thr and the lowest background temperature of a wall or a structure, as discussed, the lowest background temperature used up as a reference for the definition of the threshold temperature T thr.
  • T thr 115 ° C; T thr is thus between the assumed surface temperature of the workpiece 18 of 100 ° C. to be achieved and the assumed background temperature of 130 ° C.
  • the control device 58 recognizes that the primary sensor location 74 has not yet reached the reference area 62 of the vehicle body 20, but is still detecting the background temperature.
  • the control device 58 calculates the difference AT PS between the temperature T P at the primary sensor parts and the temperature Ts at the sub-sensor point. If this difference AT PS falls below a predetermined threshold value T ⁇ max and at least one of the two temperatures T P or Ts falls below a threshold temperature T thr , the vehicle body 20 and the sensor field 68 are positioned in the defined measuring arrangement discussed above and the temperature T P is positioned at the Primary sensor parts 74 are registered as the actual temperature Ti st of the reference area 62 of the vehicle body 20.
  • the control device 58 thereby detects that the primary sensor parts 74 have not yet reached the reference area 62 of the vehicle body 20.
  • T thr 115 ° C
  • Ts 100 ° C .
  • the temperature TP at the primary sensor part 74 is registered as the actual temperature Ti st of the reference area 62 of the vehicle body 20.
  • the control device 58 initially only takes into account the temperature Ts at the sub-sensor point 76.
  • the temperature TP at the primary sensor part 74 is registered as the actual temperature Ti st of the reference area of the workpiece.
  • T ⁇ m ax / s 100 ° C s 1 .
  • the frequency with which the temperature Ts is detected at the sub-sensor location 76 is preferably taken into account.
  • the temperature Ts at the sub-sensor location 76 is queried five times per second. There are thus 0.2 seconds between two queries at the sub-sensor location 76.
  • the temperature Ts suddenly drops from 130 ° C. to 100 ° C., which exceeds possible temperature fluctuations that are detected as long as the sub-sensor point 76 is at the background temperature or the workpiece temperature is recorded.
  • This means a temperature change ATs amounting to 30 ° C per 0.2 seconds, which arithmetically results in a temperature change ATs 150 ° C s 1.
  • T ⁇ m ax / s 100 ° C s 1
  • the primary sensor location 74 and the sub-sensor location 76 are defined in the sensor field 68 in such a way that the Sub-sensor point 76 leaves the workpiece 18 during the relative movement of workpiece 18 and sensor field 68 before the primary sensor parts 74 and no longer scans, it being assumed as the initial situation that both the sub-sensor point 76 and the primary Sensor parts 74 scan the workpiece 18. This is the case, for example, with the vehicle body 20 when the sensor field 68 reaches the end of the rocker arm 64.
  • the primary sensor parts 74 follow the sub-sensor location 76 in the direction of movement of the sensor field 68.
  • the primary sensor parts 74 and the sub-sensor location 76 are interchanged.
  • the primary sensor parts 74 can also run ahead or both sensor locations 74, 76 can be arranged vertically one above the other.
  • the control device 58 calculates the difference AT PS between the temperature T P at the primary sensor parts and the temperature Ts at the sub-sensor point. If this difference AT PS exceeds a predetermined threshold value T ⁇ max and at least one of the two temperatures T P or Ts falls below a threshold temperature T thr , the vehicle body 20 and the sensor field 68 are positi oned in a measuring arrangement in which the primary sensor parts 74 still have the The workpiece 18 is scanned, but the sub-sensor location 76 is no longer at the moment. The temperature T P at the primary sensor point 74 is then registered as the actual temperature Ti st of the reference area 62 of the vehicle body series 20.
  • both the primary sensor parts 74 and the sub-sensor location 76 measure the temperature of the workpiece 18 of approximately 100.degree. Both temperatures TP and Ts are thus smaller than T thr and the difference ATP S is smaller than the predefined threshold value T ⁇ m ax.
  • the temperature TP at the primary sensor part 74 is registered as the actual temperature Ti st of the reference area 62 of the vehicle body 20.
  • T ⁇ m ax / s 100 ° C s 1 .
  • the temperature Ts rises suddenly from 100 ° C. to 130 ° C., which exceeds possible temperature fluctuations that are detected as long as the sub-sensor point 76 detects the workpiece temperature or the background temperature.
  • the condition is thus met and the temperature TP at the primary sensor part 74 is registered as the actual temperature Ti st of the reference area of the workpiece.
  • the sensor field 68 is evaluated there in such a way that an image Ps at the sub-sensor point 76 can be derived from the sub-sensor point 76.
  • control device 58 compares this image Ps with a reference structure 78 of the workpiece 18 and / or of the transport system 32.
  • a section 80 of the transport system 32 is exemplarily illustrated as such a reference structure 78, a skid 82 being shown there as a workpiece carrier, as has already been addressed above, in a modification of the previous figures.
  • phase A the vehicle body 20 moves towards the sensor field 68 until the vehicle body 20 is detected by the sensor field 68.
  • the vehicle body 20 has already been promoted a little further until it finally, in phase C, a position is reached in which the image Ps at the sub-sensor location 76 corresponds to the stored reference structure 78 of the workpiece 18 or of the transport system 32.
  • the temperature TP at the primary sensor part 74 is derived and registered as the actual temperature of the reference area 62 of the vehicle body 20.
  • This principle of a reference image comparison can be used both when the sensor field 68 reaches the vehicle body 20 and when the sensor field 68 leaves the vehicle body 20 again.
  • the sensor field 68 can also provide additional sensors from which a temperature at the respective additional sensor location can be derived.
  • FIG. 4 only one further sensor point 84 is identified; in FIG. 5, a first further sensor point 84 and a second further sensor point 86 are highlighted.
  • the temperature sensor system 56 is calibrated on the workpiece 18 before the Temperiervorrich device 10 is put into operation. This can take place on the one hand in the existing temperature control device, on the other hand it can also be carried out solely on the basis of known and retrievable data about the nature and / or geometry of the workpiece 18 and the process sequence during its temperature control.
  • the sensors and their prioritization in the sensor field 68 are set here.
  • Prioritization is understood to mean whether the sensor point as primary sensor parts should result in a temperature of an assigned reference area of the workpiece 18 or as a sub-sensor point a reference temperature from which the correct position of an existing primary sensor part can be derived, as described above.
  • the further sensor point 84 in FIG. 4 can be viewed as a further primary sensor point which is assigned to a further reference area of the vehicle body 20.
  • this further reference area is only designated by 88 in phase C and is located at the transition between the front fender and the front door of the vehicle body 20.
  • the fixed spatial relationship of the then two primary sensor parts 74 and 84 within the sensor field 68 defines that the second primary sensor point 84 has reached the reference area 88 assigned to it and reproduces its actual temperature if this is taken into account Criteria for the first primary sensor parts 74 are met.
  • the further sensor point 84 in FIG. 4 can alternatively be viewed as a further sub-sensor point, the temperature determined at this further sub-sensor point being used in the manner described above to monitor whether the primary sensor point 74 scans the reference area 62 or not.
  • the two derived temperatures can be used for different evaluation concepts, which can complement each other in this way.
  • a further sensor point can also be used as further primary sensor parts or as a further sub-sensor point. If the additional sensor point is used as a sub-sensor point, the image evaluation concept can be supported by a temperature evaluation concept of the type described above.
  • each point within the sensor field 68 can be used as a sensor point from which a temperature or an image can be derived, which can be used for evaluation.
  • each pixel in the sensor field 68 supplies temperature information and can consequently be defined as a sensor location from which the measured temperature at this sensor location can be derived.
  • a thermal imaging camera 72 provides an image of the surroundings or the background covering the sensor field 68, so that an image is captured at a respective sub-sensor location at one or more freely definable sub-sensor locations, which in this case describe a surface area can be.
  • Temperatures derived from the sensor field 68 and / or images derived from the sensor money 68 can also be used to detect and / or check the position of the workpiece 18 in the temperature control tunnel 24.
  • a temperature control device 10 which is designed as a batch device and in which workpieces 18 are positioned in a treatment position in which they are temperature controlled while they are stationary.
  • this can be advantageous in the case of a temperature control device 10, which is operated continuously, but in which the workpieces 18 are conveyed intermittently, i.e. clocked, through the temperature control tunnel 24 and the workpieces 18 stand still at least once during the temperature control.
  • the nozzles 54 can emit a respective air jet explicitly onto certain components of the workpiece 18, in the case of a vehicle body 20 for example the A, B or C-pillar or the sill 64, when the vehicle body 20 has a corresponding position relative to the Nozzles 54 occupies.
  • position detection can also be advantageous in the case of a temperature control device 10 operated with continuous transport of the workpieces 18 or vehicle bodies 20.
  • the detected position can be correlated with time if it is defined at what point in time a workpiece 18 should be in what position within the temperature control tunnel 24.
  • the sensor field 68 of a sensor device 60 is aligned in the temperature control tunnel 24 in such a way that one or more of the above-mentioned conditions are met precisely at the point in time when the vehicle body 20 reaches a previously defined reference position.
  • this reference position can be a position adapted to the nozzles 54.
  • the reference position can be a position that is linked to a specific point in time of the tempering process.
  • the temperature TP at the primary sensor part 74 can then be registered as the actual temperature Ti st of the reference area 62.
  • the control device 58 can output a control signal to the transport system 32, so that a further conveying movement of the vehicle body 20 is set.
  • the transport system 32 can also be calibrated.
  • the control device 58 can communicate with the transport system 32 or its control system, which is not specifically identified here.
  • the transport system 32 comprises, in a manner known per se, a control sensor system with which the position of the workpiece 18 is detected. The transport of the workpiece 18 is coordinated on the basis of the data.
  • the transport system 32 uses the data available to it to determine that the workpiece 18 has reached its treatment position, it interrupts further movement of the workpiece 18.
  • the control system of the transport system 32 can now act for this - Deliver the incoming signal to the control device 58 of the temperature sensor system 56.
  • the conditions for data evaluation are also met with the temperature sensor system 56. If the workpiece 18 is stopped before the exact position in the temperature control tunnel 24, the conditions of the temperature sensor system 56 are not met and a feedback or error message can be given that the workpiece 18 is lagging behind its target position. It is also possible to prevent the workpiece 18 from being conveyed beyond the desired position by coordinating the sensor field 68 and the evaluation algorithms of the temperature sensor system 56 so that the conditions for registering the actual temperature Ti st are met at the moment when the workpiece 18 has reached its treatment position. At this moment, the control device 58 of the temperature sensor system 56 can provide feedback to the transport system 32, which on the one hand can end the further movement of the work piece 18 and on the other hand can calibrate its position data.
  • the point in time at which the condition (s) is fulfilled can be compared with the time / position data of the transport system 32, if such data are available.
  • FIG. 6 shows further possibilities for this, which are illustrated using the example of a modified temperature control device 10 for vehicle bodies 20, in which the vehicle bodies 20 are arranged with their longitudinal axis transverse to the transport direction.
  • Variant A again shows a sensor window in the side wall 26, as shown in the niche 66 in FIG. If there is no pressure space 42 and / or no intermediate wall 44, a simple optical passage in the side wall 26 can suffice.
  • the reference area is located at the upper edge of the rear window opening of the vehicle body 20.
  • Variant B shows an exemplary embodiment in which the sensor path has to cross a pressure chamber 42, the pressure chamber 42 in this exemplary embodiment only being located near the floor 30 and not extending over the entire height of the temperature control tunnel 24. Nevertheless, in the case of a vehicle body, a reference area 62 on the rocker panel 64 can be recorded and scanned in this way.
  • a through channel bears the reference character 90.
  • Variant C shows the alternative that the sensor path cannot run in a straight line; there an angled sensor path is denoted by 92.
  • mirror deflections and optical splitters such as prisms and the like come into consideration for this purpose.
  • a reference area 62 is to be recorded on the sill 64 of the vehicle body 20
  • the fourth temperature evaluation concept explained above for approach 2 is particularly applicable.
  • the roof edge and the B-pillar first enter the sensor window 68 so that the actual temperature of the reference area 62 is recorded when the leading sub-sensor point 76 leaves the vehicle body 20.
  • the sensor unit 70 or the sensor units 70 are coupled individually or as a sensor group to an air conditioning device 94, as is known from DE 10 2017 110 901 A1 and which is only illustrated in FIG.
  • FIG. 3 A variant is shown schematically in which the sensor unit 70 is accommodated in a protective housing 96 which is coupled to a cooling device 98.
  • the sensor unit 70 is cooled by a cooling fluid, preferably a cooling gas.
  • Air-water coolers, eddy current / vortex coolers, pulse tube coolers or heat pipe coolers can preferably be used as the cooling device 98, as is explained in DE 10 2017 110 901 A1.
  • a suitable protective housing 96 in turn has a viewing window that must remain free of contamination in order to ensure reliable sensor technology.
  • a purge gas can be supplied to the viewing window in order to entrain and remove any droplets or particles precipitating there from environmental contaminants.
  • the cooling gas can be conducted as flushing gas to the viewing window.
  • the concepts explained above can be implemented with just a single sensor device 60. If several sensor devices 60 are present, their data can be combined and in particular several actual temperatures T i st -1, T i st -2, T i st -3, T i st -4 etc. for each existing sensor device 60.1, 60.2 , 60.3, 60.4 etc. are registered and / or the position detection is carried out if the respective conditions, which can be specified separately for each existing sensor device 60.1, 60.2, 60.3, 60.4 etc., are met.
  • the data obtained from the temperature sensor system 56 can also be transmitted in real time to a production monitoring facility and visualized there; with a thermal imaging camera 72, for example, a type of live video with the temperature data and position information can be transmitted.
  • an alarm signal can be generated if the temperature T i st deviates from a predetermined tolerance range and results in a poor treatment result for the workpiece 18 is feared.
  • An interruption of the treatment or an adjustment of the treatment and in particular the temperature control parameters can then be carried out manually or automatically.
  • Ti st falls below a lower limit temperature, for example when heating, and is consequently too cold, the temperature control system 40 can be controlled in such a way that the air temperature is increased and the workpiece 18 remains in the temperature control tunnel 24 for an additional period of time.
  • the systems explained above can be used to establish automated production and quality monitoring, which can be used to react to deviations in the production or temperature control process in real time.

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Abstract

Es ist ein Verfahren zum Temperieren von Werkstücken (18), insbesondere von Fahrzeugkarosserien (20), angegeben, bei welchem die Werkstücke (18) in einem Temperiertunnel (24) temperiert werden und mit einem Transportsystem (32) gefördert werden. Mittels eines berührungslosen Temperatursensorsystems (56) mit einer Sensoreinrichtung (60) wird eine Ist-Temperatur TIst des Werkstückes (18) innerhalb eines Referenzbereichs (62) des Werkstücks (18) erfasst. Durch die Sensoreinrichtung (60) wird ein Sensorfeld (68) mit einer Primär-Sensorstelle (74) bereitgestellt, aus welcher eine Temperatur TP an der Primär-Sensorstelle (74) abgeleitet werden kann oder abgeleitet wird. Das Sensorfeld (68) der Sensoreinrichtung (60) wird außerdem mit einer Sub-Sensorstelle (76) bereitgestellt, aus welcher eine Temperatur TS an der Sub-Sensorstelle (76) und/oder ein Bild PS an der Sub-Sensorstelle (76) abgeleitet wird. Die Temperatur TP an der Primär-Sensorstelle (74) wird dann als Ist-Temperatur TIst des Referenzbereichs (62) des Werkstücks (18) registriert, wenn a) sowohl TP als auch TS eine Schwellentemperatur Tthr überschreiten oder unterschreiten; und/oder b) die Differenz ΔTPS zwischen der Temperatur TP an der Primär-Sensorstelle (74) und der Temperatur TS an der Sub-Sensorstelle (76) einen vorgegebenen Schwellenwert TΔmax unterschreitet oder überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen TP oder TS eine Schwellentemperatur Tthr überschreitet; und/oder c) die Änderung ΔTS der aus der Sub-Sensorstelle (76) ableitbaren Temperatur TS pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert TΔmax/s überschreitet; und/oder d) das Bild PS eine vorgegebene Referenzstruktur (78) des Werkstücks (18) und/oder des Transportsystems (32) widerspiegelt. Alternativ oder ergänzend wird eine aus dem Sensorfeld (68) abgeleitete Temperatur (TP , TS) und/oder ein aus dem Sensorfeld (68) abgeleitetes Bild (Ps) dazu herangezogen, die Position des Werkstückes (18) in dem Temperiertunnel (24) zu erfassen und/oder zu überprüfen, wozu das Sensorfeld (68) so in dem Temperiertunnel (24) ausgerichtet wird, dass ein oder mehrere der Bedingungen a), b), c) oder d) dann erfüllt sind, wenn das Werkstück (18) eine zuvor definierte Referenzposition in dem Temperiertunnel (24) erreicht. Außerdem sind eine hierfür geeignete Vorrichtung und Anlage angegeben.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Temperieren von Werkstücken, insbesondere von Fahrzeugkarosserien
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren von Werkstücken, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, bei welchem a) die Werkstücke in einem Temperiertunnel temperiert werden und mit einem Trans portsystem gefördert werden; b) mittels eines berührungslosen Temperatursensorsystems mit einer Sensoreinrich tung eine Ist-Temperatur Tist des Werkstückes innerhalb eines Referenzbereichs des Werkstücks erfasst wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Temperieren von Werkstücken, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, mit a) einem Gehäuse, in dem ein Temperiertunnel untergebracht ist, wobei die Werkstü cke in dem Temperiertunnel mittels eines Temperiersystem temperiert und mittels eines Transportsystems kontinuierlich oder intermittierend gefördert werden; b) einem berührungslosen Temperatursensorsystems mit einer Sensoreinrichtung, mit tels welchem eine Ist-Temperatur Tist des Werkstückes innerhalb eines Referenzbe reichs des Werkstücks erfassbar ist.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Anlage zum Behandeln, insbesondere zum Be schichten, insbesondere zum Lackieren, von Werkstücken, insbesondere von Fahrzeug- karosserien. 2. Beschreibung des Standes der Technik
Wenn vorliegend von "Temperieren" einer Fahrzeugkarosserie gesprochen ist, so ist hiermit die Herbeiführung einer bestimmten Temperatur der Fahrzeugkarosserie ge- meint, die sie zunächst noch nicht besitzt. Es kann sich um eine Temperaturerhöhung oder eine Temperatun/erringerung handeln. Unter einer "temperierten Luft" wird eine solche verstanden, welche die zur Temperierung der Fahrzeugkarosserie erforderliche Temperatur besitzt. Entsprechendes gilt allgemein für Werkstücke aller Art, insbeson dere in der Automobilindustrie für Fahrzeugräder bzw. Fahrzeugfelgen, Stoßfänger, Außenspiegelgehäuse oder sonstige Anbauteile von Fahrzeugkarosserien. Aber auch Werkstücke anderer Industriebereiche werden bei ihrer Herstellung einer Temperie rung unterzogen.
Ein in der Automobilindustrie häufiger Fall des Temperierens, nämlich des Erwärmens, von Fahrzeugkarosserien ist der Vorgang des Trocknens der Beschichtung einer Fahr- zeugkarosserie, handele es sich dabei nun um einen Lack oder einen Klebstoff oder dergleichen, aber auch das Abtrocknen einer feuchten oder nassen Oberfläche des Werkstücks. Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung im Detail erfolgt am Bei spiel eines solchen Trockners.
Wenn vorliegend von "Trocknen" die Rede ist, so sind damit beim Trocknen von Be- Schichtungen insbesondere Vorgänge gemeint, bei denen die Beschichtung der Fahr zeugkarosserie, insbesondere ein Lack, zum Aushärten gebracht werden kann, sei dies nun durch Austreiben von Lösemitteln oder durch Vernetzung der Beschichtungssub stanz.
Bei komplexen Werkstücken wie im Falle von Fahrzeugkarosserien gibt es verschie- dene Bereiche mit unterschiedlichen Massen, die sich bei identischer Verweildauer in einer höher temperierten Tunnelatmosphäre unterschiedlich erwärmen oder in einer kühler temperierten Tunnelatmosphäre unterschiedlich abkühlen. Insbesondere Fahrzeugkarosserien werden in jüngster Zeit in ihrem Aufbau zuneh mend kompliziert, wobei beispielsweise der unterste Bereich, der Schwellerbereich bzw. die Bodengruppe, stark massebehaftet ist und demzufolge eine erhebliche Wär mekapazität besitzt. Bei der Erwärmung der verschiedenen Bereiche der Fahrzeugka- rosserie benötigt es eine nicht unerhebliche Zeit, bis die Wärme diese Bereiche voll ständig durchdrungen hat. Diese Zeit differiert darüber hinaus lokal, je nachdem, wie in dem jeweiligen Bereich gerade die Masseverteilung und die Verteilung der Wärme kapazitäten ist. Die B-Säule oder Bereiche an der Dachreling sind weitere Beispiele für Bereiche einer Fahrzeugkarosserie, die unterschiedliche Wärmekapazitäten vorgeben und unterschiedliche Anforderungen an einen Trockenvorgang stellen. Wenn nun in der Temperiervorrichtung insgesamt die Fahrzeugkarosserie als Ganzes über eine be stimmte Zeitdauer temperiert wird, können derart verschiedene Bereiche oder Teile der Fahrzeugkarosserie folglich unterschiedliche Temperaturen erreichen, bis die Ver weildauer ausreichend lang war, dass alle Bereiche und Teile auf dieselbe Temperatur gebracht sind; dies gilt sowohl für Heiz- als auch für Kühlvorgänge.
Damit es nicht dazu kommt, dass die Temperatur bei Teilen oder Bereichen der Fahr zeugkarosserie unter einer geforderten Mindesttemperatur für einen möglichst opti malen Trockenvorgang oder über einer geforderten Mindesttemperatur für einen möglichst optimalen Kühlvorgang für diese Teile oder Bereiche liegt, wird die Verweil- dauer der zu trocknenden Fahrzeugkarosserie in der Temperiervorrichtung in der Re gel an die längste Zeit angepasst, die der ungünstigste, am stärksten mit Masse behaf tete Bereich der Fahrzeugkarosserie zum Erwärmen oder Abkühlen benötigt.
Daher ist es einerseits wichtig, die Temperatur von derartigen speziellen Bereichen zu überwachen, was mit Hilfe eines eingangs genannten berührungslosen Temperatur- sensorsystems erfolgt. Die Schwierigkeit besteht darin, dass sichergestellt sein muss, dass der gewünschte Bereich des Werkstücks, insbesondere bei Fahrzeugkarosserien, zuverlässig erfasst wird. Andererseits muss für ein reproduzierbares Temperier-Ergebnis sichergestellt sein, dass aufeinanderfolgende Werkstücke zu definierten Zeiten eine bestimmte Position in dem Temperiertunnel einnehmen. Insbesondere bei Batch-Systemen oder Temperier vorrichtungen, bei denen die Werkstücke intermittierend mit Stillstandphasen geför- dert werden, können die massebehafteten Teil im Stillstand des Werkstücks gezielt temperiert werden, wozu aber eine abgestimmte Position des Werkstücks sicherge stellt sein muss.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs ge- nannten Art bereitzustellen, welche diesen Gedanken Rechnung tragen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass c) durch die Sensoreinrichtung ein Sensorfeld mit einer Primär-Sensorsteile bereitge stellt wird, aus welcher eine Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile abgeleitet werden kann oder abgeleitet wird; d) das Sensorfeld der Sensoreinrichtung außerdem mit einer Sub-Sensorstelle bereit gestellt wird, aus welcher eine Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle und/oder ein Bild Ps an der Sub-Sensorstelle abgeleitet wird; e) die Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile dann als Ist-Temperatur Tist des Re ferenzbereichs des Werkstücks registriert wird, wenn ea) sowohl TP als auch Ts eine Schwellentemperatur Tthr überschreiten oder unter schreiten; und/oder eb) die Differenz ATPS zwischen der Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle einen vorgegebenen Schwellen wert TÄmax unterschreitet oder überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen TP oder Ts eine Schwellentemperatur Tthr unterschreitet; und/oder ec) die Änderung ATs der aus der Sub-Sensorstelle ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert TÄmax/s überschreitet; und/oder ed) das Bild Ps eine vorgegebene Referenzstruktur des Werkstücks und/oder des Transportsystems widerspiegelt; und/oder f) eine aus dem Sensorfeld abgeleitete Temperatur und/oder ein aus dem Sen sorfeld abgeleitetes Bild dazu herangezogen werden, die Position des Werkstü ckes in dem Temperiertunnel zu erfassen und/oder zu überprüfen, wozu das Sen- sorfeld so in dem Temperiertunnel ausgerichtet wird, dass ein oder mehrere der Bedingungen ea), eb), ec) oder ed) dann erfüllt sind, wenn das Werkstück eine zu vor definierte Referenzposition in dem Temperiertunnel erreicht.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, anhand von Temperaturen, die an unterschiedlichen Stellen detektiert werden, zu erkennen, dass ein Sensor bzw. eine Sensorstelle im Raum einen bestimmten Bereich des Werkstücks, den Referenzbereich, abtastet, ohne dass hierzu eine absolute Positionsbestimmung des Werkstücks not wendig ist. Zugleich können diese Daten herangezogen werden, um die Absolutposi tion des Werkstücks zu erkennen und dies zum Datenabgleich der Steuerdaten des Transportsystems zu nutzen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Anordnung der Primär-Sensorsteile und der Sub- Sensorstelle in dem Sensorfeld abhängig von der Beschaffenheit und/oder Geometrie des Werkstücks festgelegt wird. Auf diese Weise können die Sensorstellen und damit die Messstellen in dem Sensorfeld bezogen auf das Werkstück optimiert werden.
Das Sensorfeld der Sensoreinrichtung kann dabei mit Hilfe einer einzigen Sensorein heit oder mit Hilfe mehrerer Sensoreinheiten ausgebildet werden. Als jeweilige Sensoreinheit wird vorzugsweise eine Wärmebildkamera oder ein punkt förmig abtastendes Pyrometer oder ein linienförmig abtastendes Pyrometer verwen det. Besonders bevorzugt ist dabei eine Wärmebildkamera.
Vorteilhaft wird das Verfahren in einer Anlage zum Behandeln der Werkstücke, insbe sondere zum Beschichten, bevorzugt zum Lackieren, der Werkstücke durchgeführt. Zu einem Beschichtungsvorgang gehört stets ein Temperiervorgang in Form eines Trock nens, bei dem die Beschichtung im oben erläuterten Sinne getrocknet wird.
Die oben angegebene Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass c) die Sensoreinrichtung ein Sensorfeld mit einer Primär-Sensorsteile bereitstellt, aus welcher eine Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile ableitbar ist; d) die Sensoreinrichtung das Sensorfeld außerdem mit einer Sub-Sensorstelle bereit stellt, aus welcher eine Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle und/oder ein Bild Ps an der Sub-Sensorstelle ableitbar ist; e) eine Steuereinrichtung vorhanden ist, welche derart eingerichtet ist, dass die Tem peratur TP an der Primär-Sensorsteile dann als Ist-Temperatur Tist des Referenzbe reichs des Werkstücks registriert wird, wenn ea) sowohl TP als auch Ts eine Schwellentemperatur Tthr überschreiten oder unter schreiten; und/oder eb) die Differenz ATPS zwischen der Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile (74) und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle (76) einen vorgegebenen Schwellenwert TÄmax unterschreitet oder überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen TP oder Ts eine Schwellentemperatur Tthr unterschreitet; und/oder ec) die Änderung ATs der aus der Sub-Sensorstelle (76) ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert TÄmax/s überschreitet; und/oder ed) das Bild Ps eine vorgegebene Referenzstruktur des Werkstücks und/oder des Transportsystems widerspiegelt; und/oder f) eine Steuereinrichtung vorhanden ist, welche derart eingerichtet ist, dass eine aus dem Sensorfeld abgeleitete Temperatur und/oder ein aus dem Sensorfeld abge leitetes Bild dazu herangezogen werden kann, die Position des Werkstückes in dem Temperiertunnel zu erfassen und/oder zu überprüfen, wobei das Sensorfeld so in dem Temperiertunnel ausgerichtet ist, dass ein oder mehrere der Bedingun gen ea), eb), ec) oder ed) dann erfüllt sind, wenn das Werkstück eine zuvor defi nierte Referenzposition in dem Temperiertunnel erreicht.
Vorteilhaft ist die Anordnung der Primär-Sensorsteile und der Sub-Sensorstelle in dem Sensorfeld abhängig von der Beschaffenheit und/oder Geometrie des Werkstücks fest gelegt.
Vorzugsweise umfasst die Sensoreinrichtung eine oder mehrere Sensoreinheiten, wel che das Sensorfeld ausbilden. Es ist günstig, wenn eine jeweilige Sensoreinheit eine Wärmebildkamera oder ein punktförmig abtastendes Pyrometer oder ein linienförmig abtastendes Pyrometer ist. Auch hier ist eine Wärmebildkamera bevorzugt.
Bei einer Anlage der eingangs genannten Art wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass sie eine Temperiervorrichtung mit einigen oder allen der oben erläuterten Merkmale umfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen: Figur 1 einen Querschnitt einer Trockenkabine eines Trockners zum Trocknen von Werkstücken, weicher ein berührungsloses Temperatursensorsystem mit mehreren Sensoreinrichtungen umfasst;
Figur 2 einen Ausschnitt eines Längsschnittes des Trockners von Figur 1 entlang der dortigen gewinkelten Schnittlinie ll-ll; Figur 3 einen Ausschnitt eines Horizontalschnitts des Trockners von Figur 1 entlang der dortigen Schnittlinie lll-lll, wobei nur seitliche Sensoreinheiten gezeigt sind;
Figur 4 verschiedene Phasen A, B, C und D bei der Erfassung der Temperatur des Werkstücks nach einem ersten Detektionskonzept; Figur 5 verschiedene Phasen A, B, C und D bei der Erfassung der Temperatur des Werkstücks nach einem zweiten Detektionskonzept;
Figur 6 perspektivische Ansichten von Varianten A, B und C eines Abschnitts eines abgewandelten Trockners, bei dem Werkstücke quer zur Förderrichtung an geordnet sind. BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Figur 1 zeigt einen Querschnitt einer Temperiervorrichtung 10 in Form eines Trockners 12. Die Temperiervorrichtung 10 hat eine Temperierkabine 14, die bei dem Trockner 12 eine Trockenkabine definiert. Die Temperien/orrichtung 10 gehört zu einer insge- samt mit 16 bezeichneten Anlage zum Behandeln von Werkstücken 18, insbesondere zum Beschichten von Werkstücken 18. Als Beispiel für Werkstücke 18 sind in den Figu ren jeweils Fahrzeugkarosserien 20 zu erkennen. Bei den Werkstücken 18 kann es sich aber auch um andere Werkstücke und insbesondere um Anbau- oder Aufbauteile von Fahrzeugkarosserien 18 wie Stoßfänger, Seitenspiegel oder dergleichen handeln. Die Trockenkabine 14 umfasst ein Kabinengehäuse 22, welches einen Temperiertunnel 24 begrenzt, der bei dem Trockner 12 ein Trockentunnel ist und Seitenwände 26, eine Decke 28 und einen Tunnelboden 30 umfasst.
Der Trockner 12 umfasst außerdem ein nur schematisch angedeutetes Transportsys tem 32, mittels welchem die Werkstücke 18 durch die Temperierkabine 14 transpor- tiert werden und welches für diesen Zweck eine Vielzahl von Transportwagen 34, auf denen die Werkstücke 18 transportiert werden. Die Förderrichtung ist in den Figuren 2 bis 6 durch nicht gesondert bezeichnete Pfeile veranschaulicht.
Das Transportsystem 32 kann ein schienengebundenes Transportsystem sein, bei wel chem die Transportwagen 34 auf einem Schienensystem verfahren werden. Ein solches Schienensystem umfasst beispielsweise eine Tragschiene, auf welcher die Transport wagen 34 fahren und welche am Boden verankert ist. Eine solche somit bodengebun dene Tragschiene kann einspurig oder auch zwei- oder mehrspurig sein.
Alternativ kann das Transportsystem 32 auch als sogenanntes "fahrerloses Transport system" (FTS) und die Transportwagen 34 jeweils freifahrend als sogenanntes "fahrer- loses Transportfahrzeug" (FTF) ausgebildet sein, welche mit einem Fahrwerk auf einem Fahrboden ablaufen und unabhängig voneinander antreibbar und lenkbar sind. Ein Transportwagen 34 umfasst eine Befestigungseinrichtung 36, an welcher ein Werk stück 18 oder ein entsprechender Werkstückträger für Werkstücke 18 befestigt werden kann. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Werkstück 18 unmittelbar ohne einen ergänzenden Werkstückträger von dem Transportwagen 34 aufgenommen. Al- ternativ können die Transportwagen 34 aber auch so konzipiert sein, dass sie einen Werkstückträger aufnehmen, an dem das Werkstück 18 befestigt ist. Im Falle von Fahr zeugkarosserien 20 kommen als derartige Werkstückträger sogenannte Skids zum Ein satz, wie es an und für sich bekannt ist.
Jeder Transportwagen 34 führt jeweils ein eigenes Antriebssystem 38 mit sich, so dass die Transportwagen 34 unabhängig voneinander angetrieben und verfahren werden können. Bei einem FTS ist das eigene Antriebssystem 38 durch nicht eigens gekenn zeichnete Antriebrollen, die auf dem Fahrboden ablaufen, durch einen zugehörigen Antriebsmotor und durch eine nicht eigens gezeigte Steuerung hierfür ausgebildet.
Die Energieversorgung jedes Transportwagens 34 kann in an und für sich bekannter Weise durch mitgeführte Akkumulatoren erfolgen. Bei einem schienengebundenen Transportsystem 32 laufen entsprechende Antriebsrollen des Antriebssystems 38 auf dem Schienensystem ab. Die Energieversorgung jedes Transportwagens 34 kann dort auch durch Schleifleitungen an dem Schienensystem erfolgen, wie es an und für sich bekannt ist. Es sind hier nur beispielhaft verschiedene mögliche Transportkonzepte angesprochen. Hien/on abweichend können andere an und für sich bekannte Transportsysteme ein gesetzt werden. Hierzu zählen neben anderen Varianten von bodengebundenen Transportsystemen auch Hängebahnsysteme.
Neben den hier erläuterten Transportwagen 34 mit jeweils eigenem Antriebssystem 36 können gegebenenfalls auch andere Transportwagen vorhanden sein, welche durch ein zentrales Antriebssystem angetrieben werden. Beispielsweise kann ein solches zentrales Antriebssystem durch einen Kettenzug oder dergleichen ausgebildet sein. Die hier erläuterten Transportwagen 34 können entsprechend auch unabhängig von anderen Antriebseinrichtungen angetrieben und verfahren werden.
Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung umfasst die Temperierkabine 14 einen Zwischenboden, so dass der Kabineninnenraum in einen Temperierraum und einen darunter verlaufenden Fahrraum unterteilt ist. In dem Fahrraum werden dann die Transportwagen 34 bewegt, wobei der Zwischenboden einen Durchgang aufweist, der sich in Längsrichtung der Trockenkabine 14 erstreckt und durch den sich eine Verbin dungsstruktur hindurch erstrecken kann, welche ein im Fahrraum angesiedeltes Fahr werk des Transportwagens 34 mit dessen Befestigungseinrichtung 36 im Temperier- raum koppelt.
Die Trockenkabine 14 umfasst jedenfalls ein Temperiersystem 40, mittels welchem ein Werkstück 18 temperiert werden kann. Hierzu umfasst die Temperierkabine 12 Luft räume 42, die zu beiden Seiten in Längsrichtung neben dem Temperiertunnel 24 im Kabinengehäuse 22 untergebracht sind. Die Lufträume 50 und der Temperiertunnel 24 sind durch vertikale Zwischenwände 44 getrennt, in denen entsprechende Luftdurch lässe 46 vorhanden sind, die mit Strömungsdüsen 48 versehen sind.
Aus den Lufträumen 42 wird in an und für sich bekannter Art und Weise heiße und vorkonditionierte, insbesondere getrocknete Luft durch die Luftdurchlässe 46 in den Temperiertunnel 24 eingeblasen und mit Hilfe der Strömungsdüsen 48 auf die zu tem- perierenden Werkstücke 18 gerichtet. In Strömungsrichtung vor den Luftdurchlässen 46 befindet sich in jedem Luftraum 42 eine Filtereinrichtung in Form einer Filterwand 50 mit Filtermatten 52, durch welche die konditionierte Luft vor dem Einströmen in den Temperiertunnel 24 nochmals gefiltert wird.
Die Strömungsdüsen 48 können beweglich und einstellbar sein und umfassen beim vorliegenden Ausführungsbeispiel Düsen 54, die als Kurzstrahldüsen oder Weitstrahl düsen konzipiert sind. Bei den Kurzstrahldüsen handelt es sich um Düsen mit einer so kurzen Abgabeweite, dass sie die ihnen zugewandte Seite der Fahrzeugkarosserie 20 beaufschlagen können. Derartige Kurzstrahldüsen sind an und für sich bekannt. Ihre Strahlrichtung ist einstellbar, wozu die Luftdurchlässen 46, in denen sich die Kurz strahldüsen 54 befinden, beispielsweise kugelkalottenförmige Begrenzungswänden haben können, wodurch die dazu komplementären Kurzstrahldüsen in ihrer Winkel stellung verstellbar geführt sind. Weitstrahldüsen haben dagegen eine größere Abgabeweite als die Kurzstrahldüsen, wodurch es möglich ist, die aus den Weitstrahldüsen austretende Heißluft durch eine Öffnung in der zugewandten Seitenfläche der Fahrzeugkarosserien 20, beispielsweise durch eine Fensteröffnung oder durch eine geöffnete Tür, auf die Innenfläche der ge genüberliegenden Karosserieseite zu richten, so dass also der Heißluftstrom den ge- samten Innenraum der Fahrzeugkarosserie 20 durchquert. Die Richtung dieser Heißluft kann dabei auch so sein, dass sie vornehmlich auf den unteren, inneren Bereich der Fahrzeugkarosserie 20 gerichtet ist, wo verhältnismäßig viel Masse und daher eine große Wärmekapazität vorhanden ist.
Alternativ oder ergänzend kann das Temperiersystem 48 auch anders wirkende Tem- periereinrichtungen umfassen, beispielsweise konvektive, induktive, Infrarot- oder La- ser-Heizeinrichtungen.
Um nun den Temperiervorgang der Werkstücke 18 in der Temperiervorrichtung 10 zu überwachen und gegebenenfalls abhängig von der Prozesssituation anzupassen, um fasst die Temperiervorrichtung 10 ein berührungsloses Temperatursensorsystem 56, dessen Daten mittels einer Steuervorrichtung 58 erfasst und ausgewertet werden, die nur in Figur 1 und dort lediglich schematisch veranschaulicht ist. Das Temperatur sensorsystem 56 umfasst mindestens eine Sensoreinrichtung 60, mittels welcher eine Ist-Temperatur Tist des Werkstücks 18 innerhalb eines Referenzbereichs 62 des Werk stückes 18 erfasst werden kann. In Figur 1 sind beispielhaft vier Sensoreinrichtungen 60.1, 60.2, 60.3 und 60.4 gezeigt, die jeweils die Temperatur Tist innerhalb eines der jeweiligen Sensoreinrichtung 60.1, 60.2, 60.3 und 60.4 zugeordneten Referenzbereichs 62.1, 62.2, 62.3 bzw. 62.4 der Fahr zeugkarosserien 20 erfassen. Wie eingangs erläutert ist, ist ein geeigneter Referenzbereich zur Überwachung der Temperatur des zu temperierenden Werkstücks 18 insbesondere ein stark oder stärker massebehafteter Bereich.
Diesem Konzept wird auch bei Fahrzeugkarosserien 20 gefolgt, weshalb die Referenz- bereiche 62.1 und 62.2 an jeweils einem der Schweller 64 der Fahrzeugkarosserien 20 angesiedelt sind. Dagegen befinden sich der Referenzbereich 62.3 an der Dachlinie und der Referenzbereich 62.4 am Dach der Fahrzeugkarosserie 20. Wie in Figur 3 zu erkennen ist, hat die Sensoreinrichtung 60.3 den ihr zugeordneten Referenzbereich 62.3 an der Dachlinie noch nicht erfasst, während die Sensoreinrichtungen 60.1 und 60.2 den jeweils als Referenzbereich 62.1 bzw. 62.2 zugeordneten Schwellerbereich be reits abtasten.
Die Sensoreinrichtung 60.1 für den Referenzbereich 62.1 am Schweller 64 ist außerhalb des Temperiertunnels 24 und bei einem Trockner 12 zumindest außerhalb des Heißbe reichs angeordnet, so dass sie demgegenüber weniger hohen Temperaturen standhal- ten muss. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung 60.1 hier für an der Seitenwand 26 des Kabinengehäuses 22 angeordnet. Wenn eine Sensorein richtung ausreichend gekühlt ist, kann sie bei einem Trockner 12 jedoch auch im Heiß bereich des Temperiertunnels 24 untergebracht sein, was die Sensoreinrichtung 60.2 veranschaulicht, die den Referenzbereich 62.2 am Schweller 64 der Fahrzeugkarosserie 20 erfasst. Die Sensoreinrichtung 60.2 ist am Tunnelboden 30 angeordnet.
Die Sensoreinrichtungen 60.3 und 60.4 sind an einer Seitenwand 26 bzw. an der Decke 28 des Temperiertunnels 24 und bei einem Trockner 12 entsprechend ebenfalls außer halb des Heißbereichs angeordnet.
Wie die Figuren 2 und 3 zeigen sind die Lufträume 42 zu beiden Seiten des Tempe- riertunnels 24 dort durch eine Nische 66 getrennt, wo sich die Sensoreinrichtungen 60.1 und 60.3 an den Seitenwänden 26 befinden. Bei einer alternativen Abwandlung ist zwischen einer Sensoreinrichtung 60 und einer Zwischenwand 44 ein Sensorweg aus- gebildet, welcher den Temperiertunnel 24 derart mit der Sensoreinrichtung 60 verbin det, dass das Sensorfeld 68 einen Bereich des Temperiertunnels 24 erfassen und ab tasten kann. Die kann beispielsweise durch aufeinander abgestimmte Sensorfenster in der Seitenwand 26 und der Zwischenwand 44 oder durch einen Durchgangskanal zwi- sehen Seitenwand 26 und Zwischenwand 44 vorgesehen sein, im einfachsten Fall durch ein Rohr. In diesem Fall kann auf eine entsprechende Nische 60 verzichtet und die Trennwand 44 durchgängig verlaufen, was in Figur 3 durch einen gestrichelten Ab schnitt 44a der Zwischenwand 44 angedeutet ist.
Wenn nur Sensoreinrichtungen 60 innerhalb des Temperiertunnels 24 angeordnet sind, wie dies bei der Sensoreinrichtung 60.2 der Fall ist, kann ebenfalls auf die Ausbil dung von entsprechenden Nischen 66 verzichtet werden.
Nachfolgend wird das Temperatursensorsystems 48 und dessen Betriebsweise anhand der Figuren 4 und 5 näher erläutert, welche das Konzept im Zusammenhang mit der Sensoreinrichtung 60.1 veranschaulichen, die den Referenzbereich 62.1 am Schweller 64 der Fahrzeugkarosserie 20 erfassen soll.
Dennoch wird im Weiteren allgemein wieder die Sensoreinrichtung 60 und der Refe renzbereich 62 ohne konkreten Bezug auf die Sensoreinrichtung 60.1 und den Refe renzbereich 62.1 angesprochen. Die nachfolgenden Erläuterungen gelten sinngemäß für jede vorhandene Sensoreinrichtung 60. Dementsprechend ist der Referenzbereich der Fahrzeugkarosserie am Schweller 64 der Fahrzeugkarosserie 20 in den Figuren 4 und 5 lediglich mit 62 bezeichnet.
Die Sensoreinrichtung 60 stellt ein Sensorfeld 68 bereit, mit welchem der Tempe riertunnel 24 abgetastet werden kann. Die Sensoreinrichtung 60 und deren Sensorfeld 68 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel stationär, so dass die Werkstücke 18 auf ihrem Weg durch den Temperiertunnel 24 an dem Sensorfeld 68 vorbeigeführt werden. Figur 4, auf welche nun Bezug genommen wird, veranschaulicht dies anhand von vier Phasen A, B, C und D, die durchlaufen werden, wenn eine Fahrzeugkarosserie 20 mit dem Transportsystem 32 durch den Temperiertunnel 24 bewegt wird. Zu betrachten ist allerdings lediglich eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück 18 und dem Sensorfeld 68, d.h. bei einem stillstehenden Werkstück 18, beispielsweise in einer Batch-Temperiervorrichtung oder bei einem Taktbetrieb, kann das Sensorfeld 68 an dem Werkstück 18 entlang geführt werden.
Wenn sich ein Werkstück 18 an dem Sensorfeld 68 vorbei bewegt, kann die Tempera tur des Werkstücks 18 an zumindest einer Stelle in dem Bereich des Werkstücks 18 er- mittelt werden, der von dem Sensorfeld 68 abgedeckt wird. Die Temperaturmessung erfolgt in der Praxis mittels Infrarot-Strahlungserkennung, wie es an und für sich be kannt ist.
Die Sensoreinrichtung 60 kann eine einzige Sensoreinheit 70 oder auch mehrere Sen soreinheiten 70 umfassen, welche das Sensorfeld 68 ausbilden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit 70 eine Wärmebild kamera 72, wobei deren Kamerabild oder aus Ausschnitt des Kamerabildes das Sen sorfeld 68 für die Temperaturmessung definiert. Bei einer Wärmebildkamera 72 kann die Temperatur des Werkstücks 18 im Rahmen der Auflösung der Wärmebildkamera 72 an jeder Stelle in dem Bereich ermittelt werden, der von dem Sensorfeld 68 abge- deckt wird.
Es können aber auch punktförmig abtastende Pyrometer oder linienförmig abtastende Pyrometer, sogenannte Linescanner, verwendet werden. In einem solchen Fall bilden mehrere Sensoreinheiten 70 das Sensorfeld 68, wozu die mehreren Sensoreinheiten 70 entsprechend in definierter Anordnung zu einer Gruppe zusammengefasst sind. Es können auch verschiedene Sensoreinheiten 70 unterschiedlicher Bauart zu einer Sensoreinrichtung 60 kombiniert sein. In jedem Fall definiert das Sensorfeld 68 eine Primär-Sensorsteile 74, aus welcher eine Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile 74 abgeleitet werden kann. Die Primär-Sen- sorstelle 74 ist dabei diejenige Sensorstelle des Sensorfeldes 68, welche den Referenz bereich 62 des Werkstücks 18 abdeckt, dessen Ist-Temperatur Tist ermittelt werden soll, wenn sich das Sensorfeld 68 und das Werkstück 18 räumlich relativ zueinander in einer definierten Messanordnung befinden. Phase C in Figur 4 veranschaulicht die Si tuation, in der die Fahrzeugkarosserie 20 und das Sensorfeld 68 in einer solchen Messanordnung positioniert sind. Wie zu erkennen ist, ist dort die Primär-Sensorsteile 74 innerhalb des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 positioniert. Die Tem- peratur TP, die dann aus der Sensorantwort an der Primär-Sensorsteile 74 abgeleitet wird, kann dann als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosse rie 20 registriert werden.
Die Anordnung der Primär-Sensorsteile 74 und der Sub-Sensorstelle 76 in dem Sen sorfeld 68 wird abhängig von Beschaffenheit und/oder der Geometrie des Werkstücks 18 festgelegt und auf die Beschaffenheit und/oder die Geometrie des Werkstücks 18 abgestimmt, damit die weiter unten erläuterten Bedingungen für eine Temperaturbe stimmung erfüllt werden können.
Bei einer Wärmebildkamera 72 ist die Primär-Sensorsteile 74 ein definierter Pixel oder eine definierte zusammenhängende Gruppe von Pixeln des Kamerabildes. Wenn das Sensorfeld 68 durch mehrere Sensoreinheiten 70 aufgebaut wird, kann beispielsweise eine dieser mehreren Sensoreinheiten 70 die Primär-Sensorsteile 74 festlegen.
Damit die Steuereinrichtung 58 des Temperatursensorsystems 56 erfassen kann, dass die Messanordnung erreicht ist und die aus der Sensorantwort der Primär-Sensorsteile 70 abgeleitete Temperatur TP als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs 62 registriert werden kann, stellt das Sensorfeld 68 eine von der Primär-Sensorsteile 74 verschie dene Sub-Sensorstelle 76 bereit, aus welcher eine Temperatur Ts an der Sub-Sensor- stelle 76 abgeleitet werden kann. Bei einer Wärmebildkamera 72 ist die Sub-Sensorstelle 76 ein definierter Pixel oder eine definierte zusammenhängende Gruppe von Pixeln des Kamerabildes in einem de finierten Abstand zu dem Pixel bzw. der Pixelgruppe der Primär-Sensorsteile 74. Wenn das Sensorfeld 68 durch mehrere Sensoreinheiten 70 aufgebaut wird, kann eine dieser mehreren Sensoreinheiten 70 die Sub-Sensorstelle 76 festlegen, die nicht bereits die Primär-Sensorsteile 74 vorgibt.
Wenn ein Sensorstelle, im vorliegenden Fall die Sub-Sensorstelle 76m, durch eine Sen soreinheit 70 in Form einer Wärmebildkamera 72 bereitgestellt wird, kann aus dieser Sensorstelle ein Bild Ps an der Sub-Sensorstelle 76 abgeleitet werden. Dies ist auch mit einer nicht wärmeempfindlichen Kamera möglich.
Die aus der Sub-Sensorstelle 76 abgeleitete Temperatur Ts dient der Steuereinrichtung 58 des Temperatursensorsystems 56 als Korrelationstemperatur, aus der sich in Korre lation zu der Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile 74 ableiten lässt, dass die Tem peratur TP an der Primär-Sensorsteile 74 der Ist-Temperatur Tist innerhalb des Refe- renzbereichs 62 des Werkstücks 18 entspricht und als solche registriert werden kann.
Hierfür gibt es mehrere Ansätze und unterschiedliche Temperatur-Auswertkonzepte der aus der Primär-Sensorsteile 74 und der Sub-Sensorstelle 76 erhaltenen Tempera turinformationen. Nachfolgend werden konkrete Beispiele mit konkreten Temperatur angaben erläutert. Diese basieren auf der folgenden modellhaften Betrachtung: Es sei angenommen, dass jedes Teil und jeder Bereich der Fahrzeugkarosserie 20 eine Oberflächentemperatur von mindestens 100°C erreichen soll. Hierfür wird die Fahr zeugkarosserie 20 aus den Düsen 54 mit Heißluft beaufschlagt, die eine Temperatur von etwa 130°C hat. Die Wände und Strukturen der Temperierkabine 14 um die Fahr zeugkarosserie 20 herum, welche den Temperiertunnel 24 begrenzen, haben in einem solchen Fall ebenfalls eine entsprechende Temperatur von etwa 130°C. Diese Tempe ratur der Wände und Strukturen, welche den Temperiertunnel 24 begrenzen, wird im Weiteren als Hintergrundtemperatur bezeichnet. Vorliegend wird modellhaft davon ausgegangen, dass alle Wände und Strukturen, welche den Temperiertunnel 24 be grenzen, etwa die gleiche Temperatur, hier beispielhaft 130°C, haben. In der Praxis gibt es jedoch abhängig vom Material der Wände und den sonstigen Strukturen unter schiedliche Hintergrundtemperaturen, die um einige °C voneinander abweichen kön- nen. Daher wird vorzugsweise die niedrigste Oberflächentemperatur, die an den
Wände und Strukturen der Temperierkabine 14 im Betrieb gemessen werden kann, als Hintergrundtemperatur definiert.
1. Ansatz 1
In einem ersten Ansatz werden die Primär-Sensorsteile 74 und die Sub-Sensorstelle 76 in dem Sensorfeld 68 derart definiert, dass die Primär-Sensorsteile 74 das Werkstück 18 bei der Relativbewegung von Werkstück 18 und Sensorfeld 68 zeitlich vor der Sub- Sensorstelle 76 erreicht und abtastet, wobei als Ausgangssituation davon ausgegan gen wird, dass das Sensorfeld 68 zuvor keinen Bereich des Werkstücks 18 abdeckt.
Dies bedeutet in den meisten Fällen, dass die Primär-Sensorsteile 74 der Sub-Sensor- stelle 76 in Bewegungsrichtung des Sensorfeldes 68 vorauseilt, wie es in Figur 4 veran schaulicht ist. Abhängig von der Beschaffenheit und/oder der Geometrie eines Werk stückes 18 kann aber auch die Sub-Sensorstelle 76 vorauseilen oder beiden Sensor stellen 74, 76 können vertikal übereinander angeordnet sein.
Figur 4 veranschaulicht diesen Ansatz, wobei Phase D eine Situation zeitlich nach dem Zeitpunkt beschreibt, zu dem das Temperatursensorsystem 56 festgestellt hat, dass die Primär-Sensorsteile 74 dem Referenzbereich 62 der Fahrzeugkarosserie 20 erreicht hat und die gemessene Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile 74 als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs 62 registriert ist.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Sub-Sensorstelle 76 so in dem Sen- sorfeld 68 definiert, dass ein mit 78 bezeichnetes Bauteil des Innenbereichs des Rad kastens der Fahrzeugkarosserie 20 als erster Bereich des Werkstücks 18 zu der Sub- Sensorstelle 76 gelangt. Dieser Innenbereich bzw. dort vorhandene Bauteile erreichen in der Regel eine ähnliche Temperatur wie der Schweller 64.
1.1 Erstes Temperatur-Auswertekonzept
Es wird eine Schwellentemperatur Tthr definiert und die Steuereinrichtung 58 ermittelt, ob TP und Ts kleiner als Tthr sind. Ist dies der Fall, wird TP als die Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert. Diese Schwellentemperatur Tthr liegt zwischen der Oberflächentemperatur, welche der Referenzbereich 62 des Werkstücks 18 mindestens erreichen soll und der Hintergrundtemperatur. Damit es keine Überschneidung zwischen der Schwellentemperatur Tthr und der niedrigsten Hin- tergrundtemperatur einer Wand oder einer Struktur kommen kann, wird wie oben an gesprochen die niedrigste Hintergrundtemperatur als Bezugsgröße für die Definition der Schwellentemperatur Tthr herangezogen.
Beispiel:
Es wird Tthr = 115°C definiert; Tthr liegt somit zwischen der hier angenommenen zu er- reichenden Oberflächentemperatur des Werkstücks 18 von 100°C und der angenom menen Hintergrundtemperatur von 130°C.
In Phase A messen sowohl die Primär-Sensorsteile 74 als auch die Sub-Sensorstelle 76 die Hintergrundtemperatur der Tunnelatmosphäre von etwa 130°C. Folglich sind TP = 130°C und Ts = 130°C und somit sind TP und Ts größer als Tthr. In Phase B erreicht die Primär-Sensorsteile 74 den Schweller 64 der Fahrzeugkarosserie 20 und zeigt eine Temperatur TP = 100°C an. Die Sub-Sensorstelle 76 erfasst noch im mer die Hintergrundtemperatur und es bleibt Ts = 130°C. Somit ist nur TP kleiner als Tthr, nicht jedoch Ts. Die Steuereinrichtung 58 erkennt dadurch, dass die Primär-Sen- sorstelle 74 den Referenzbereich 62 der Fahrzeugkarosserie 20 noch nicht erreicht hat, sondern noch immer die Hintergrundtemperatur erfasst. In Phase C bleibt die Temperatur Tpan der Primär-Sensorsteile 74 kleiner als Tthr, wäh rend die Sub-Sensorstelle 76 nun zu dem Bauteil 78 gelangt und ebenfalls eine Tem peratur Ts = 100°C anzeigt. Damit sind sowohl TP als auch Ts kleiner als Tthr und TP wird als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert. Dieses Konzept funktioniert auch, wenn der Schweller 64 und das Bauteil 78 verschie dene Temperaturen haben, unabhängig davon, welche höher ist, solange beide eine Temperatur kleiner als Tthr aufweisen.
1.2 Zweites Temperatur-Auswertekonzept
Die Steuereinrichtung 58 berechnet die Differenz ATPS zwischen der Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle. Wenn diese Differenz ATPS einen vorgegebenen Schwellenwert TÄmax unterschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen TP oder Ts eine Schwellentemperatur Tthr unterschreitet, sind die Fahrzeugkarosserie 20 und das Sensorfeld 68 in der oben erörterten definier ten Messanordnung positioniert und die Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile 74 wird als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 regis triert.
Beispiel:
Als Schwellentemperatur wird Tthr = 115°C definiert; Tthr liegt somit wieder zwischen der hier angenommenen zu erreichenden Oberflächentemperatur des Werkstücks 18 von 100°C und der angenommenen Hintergrundtemperatur von 130°C.
Als Schwellenwert der Differenz ATPS wird TÄmax = 20°C definiert.
In Phase A messen sowohl die Primär-Sensorsteile 74 als auch die Sub-Sensorstelle 76 die Hintergrundtemperatur der Wände und Strukturen der Temperierkabine 14 von etwa 130°C. Folglich sind TP = 130°C und Ts = 130°C. In Phase B erreicht die Primär-Sensorsteile 74 den Schweller 64 der Fahrzeugkarosserie 20 und zeigt eine Temperatur TP = 100°C an. Die Sub-Sensorstelle 76 erfasst noch im mer die Hintergrundtemperatur und es bleibt Ts = 130°C.
Somit ist in Phase B zwar die Bedingung erfüllt, dass zumindest eine der beiden Tem- peraturen TP oder Ts, nämlich TP = 100°C, die Schwellentemperatur Tthr = 115°C unter schreitet. Die Differenz ATPS ist jedoch ATPS = 30°C und ist somit größer als TÄmax (20°C). Die Steuereinrichtung 58 erkennt dadurch, dass die Primär-Sensorsteile 74 den Referenzbereich 62 der Fahrzeugkarosserie 20 noch nicht erreicht hat.
In Phase C bleibt die Temperatur Tpan der Primär-Sensorsteile 74 weitgehend unver- ändert und ist jedenfalls kleiner als Tthr = 115°C, während die Sub-Sensorstelle 76 nun zu dem Bauteil 78 gelangt und ebenfalls eine Temperatur Ts = 100°C anzeigt. Damit ist ATPS = 0°C und der Schwellenwert TÄmax = 20°C ist unterschritten.
Die Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile 74 wird als Ist-Temperatur Tist des Refe renzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert. 1.3 Drittes Temperatur-Auswertekonzept
Die Steuereinrichtung 58 beachtet zunächst nur die Temperatur Ts an der Sub-Sensor stelle 76.
Wenn eine Änderung ATs der aus der Sub-Sensorstelle 76 ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert TÄmax/s überschreitet, wird die Tem- peratur TP an der Primär-Sensorsteile 74 als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs des Werkstücks registriert.
Beispiel:
Der Schwellenwert TÄmax/s wird zu TÄmax/s = 100°C s 1 definiert.
Bei der Festlegung des Schwellenwerts TÄmax/s wird vorzugsweise berücksichtigt, mit welcher Frequenz die Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle 76 erfasst wird. Vorliegend wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Temperatur Ts an der Sub- Sensorstelle 76 fünfmal pro Sekunde abgefragt wird. Zwischen zwei Abfragen an der Sub-Sensorstelle 76 liegen somit 0,2 Sekunden.
Wenn die Sub-Sensorstelle 76 in Phase B zu dem Bauteil 78 gelangt, fällt die Tempera- tur Ts schlagartig von 130°C auf 100°C ab, was mögliche Temperaturschwankungen übersteigt, die erfasst werden, solange die Sub-Sensorstelle 76 die Hintergrundtempe ratur oder die Werkstücktemperatur erfasst. Die bedeutet eine Temperaturänderung ATs in Höhe von 30°C pro 0,2 Sekunden, woraus sich rechnerisch eine Temperaturän derung ATs = 150°C s 1 ergibt. Somit ist die oben genannte Bedingung erfüllt und die Temperatur TP an der Primär- Sensorsteile 74 wird als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs des Werkstücks regis triert. Mit dem Schwellenwert TÄmax/s = 100°C s 1 wäre im Übrigen eine Temperaturän derung von 20°C ausreichend, wenn die Sub-Sensorstelle 76 das Bauteil 87 erreicht, um die Registrierung von Tist auszulösen. Wenn die Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle 76 beispielsweise mit doppelter Fre quenz, d.h. alle 0,1 Sekunden, abgefragt würde, wäre der Schwellenwert TÄmax/s =
200°C s 1, wenn ein Temperatursprung von mindestens 20°C erfasst werden soll. Bei einer Temperaturänderung von 30°C entspricht ATs dann einer Änderung von 30°C pro 0,1 Sekunden, woraus sich rechnerisch einer Temperaturänderung ATs = 300°C s 1 ergibt; auch in diesem Fall ist natürlich TÄmax/s = 200°C s 1 überschritten.
Wenn die Fahrzeugkarosserie 20 weiter bewegt wird und die Sub-Sensorstelle 76 ent lang des Schwellers 64 geführt wird, sind dort gegebenenfalls festzustellende Tempe raturänderungen in der Praxis nicht in der Größenordnung, dass die oben genannte Bedingung erfüllt werden kann. 2. Ansatz 2
In einem zweiten Ansatz, der nicht in den Figuren gezeigt ist, werden die Primär-Sen- sorstelle 74 und die Sub-Sensorstelle 76 in dem Sensorfeld 68 derart definiert, dass die Sub-Sensorstelle 76 das Werkstück 18 bei der Relativbewegung von Werkstück 18 und Sensorfeld 68 zeitlich vor der Primär-Sensorsteile 74 verlässt und nicht mehr abtastet, wobei als Ausgangssituation davon ausgegangen wird, dass sowohl die Sub-Sensor- stelle 76 als auch die Primär-Sensorsteile 74 das Werkstück 18 abtasten. Dies ist bei- spielsweise bei der Fahrzeugkarosserie 20 dann der Fall, wenn das Sensorfeld 68 zum Ende des Schwellers 64 gelangt.
In den meisten Fällen läuft für eine solche Messung die Primär-Sensorsteile 74 der Sub-Sensorstelle 76 in Bewegungsrichtung des Sensorfeldes 68 hinterher. Bezogen auf Figur 4 und das hier erläuterte Ausführungsbeispiel sind die Primär-Sensorsteile 74 und die Sub-Sensorstelle 76 vertauscht. Abhängig von der Geometrie eines Werkstü ckes kann aber auch die Primär-Sensorsteile 74 vorauseilen oder beiden Sensorstellen 74, 76 können vertikal übereinander angeordnet sein.
2.1 Viertes Temperatur-Auswertekonzept
Die Steuereinrichtung 58 berechnet die Differenz ATPS zwischen der Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle. Wenn diese Differenz ATPS einen vorgegebenen Schwellenwert TÄmax überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen TP oder Ts eine Schwellentemperatur Tthr unterschreitet, sind die Fahrzeugkarosserie 20 und das Sensorfeld 68 in einer Messanordnung positi oniert, bei der die Primär-Sensorsteile 74 noch das Werkstück 18 abtastet, die Sub- Sensorstelle 76 jedoch gerade nicht mehr. Die Temperatur TP an der Primär-Sensor- stelle 74 wird dann als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkaros serie 20 registriert.
Beispiel:
Es werden zum Beispiel dieselben Werte wie bei dem zweiten Auswertekonzept ver- wendet: Als Schwellentemperatur wird T = 115°C definiert; Tthr liegt somit zwischen der hier angenommenen zu erreichenden Oberflächentemperatur des Werkstücks 18 von 100°C und der angenommenen Hintergrundtemperatur von 130°C.
Als Schwellenwert der Differenz ATPS wird TÄmax = 20°C definiert. In einer ersten Phase messen sowohl die Primär-Sensorsteile 74 als auch die Sub-Sen- sorstelle 76 die Temperatur des Werkstücks 18 von etwa 100°C. Beide Temperaturen TP und Ts sind somit kleiner als Tthr und die Differenz ATPS ist kleiner als der vorgege bene Schwellenwert TÄmax.
In einer nächsten Phase erreicht die Sub-Sensorstelle 74 das Ende des Schwellers 64 der Fahrzeugkarosserie 20, wandert über den hinteren Radkasten und verlässt das Werkstück 18. Die Sub-Sensorstelle 76 zeigt dann mit Ts = 130° die Hintergrundtem peratur an. Die Primär-Sensorsteile 74 erfasst noch immer die Werkstücktemperatur am Schweller 64 und es bleibt TP = 100°C.
Somit sind in diesem Moment beide Bedingungen erfüllt: Die Differenz ATPS ist ATPS = 30°C und überschreitet somit TÄmax (20°C). Zumindest eine der beiden Temperaturen TP oder Ts, nämlich TP = 100°C, unterschreitet die Schwellentemperatur Tthr = 115°C.
Die Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile 74 wird als Ist-Temperatur Tist des Refe renzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert.
2.2 Drittes Temperatur-Auswertekonzept bei Ansatz 2 Die Steuereinrichtung 58 beachtet wieder zunächst nur die Temperatur Ts an der Sub- Sensorstelle 76.
Wenn eine Änderung ATs der aus der Sub-Sensorstelle ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert TÄmax/s überschreitet, wird die Tempera tur TP an der Primär-Sensorsteile 74 als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs des Werkstücks registriert. Beispiel:
Der Schwellenwert TÄmax/s wird zu TÄmax/s = 100°C s 1 definiert.
Wenn die Sub-Sensorstelle 76 das Werkstück 18 verlässt, steigt die Temperatur Ts schlagartig von 100°C auf 130°C an, was mögliche Temperaturschwankungen über- steigt, die erfasst werden, solange die Sub-Sensorstelle 76 die Werkstücktemperatur oder die Hintergrundtemperatur erfasst.
Somit ist die Bedingung erfüllt und die Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile 74 wird als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs des Werkstücks registriert.
3. Bild-Auswertekonzept Nun wird auf Figur 5 Bezug genommen.
Wie dort veranschaulicht ist, wird das Sensorfeld 68 dort in der Weise ausgewertet, dass aus der Sub-Sensorstelle 76 ein Bild Ps an der Sub-Sensorstelle 76 abgeleitet wer den kann.
Um festzustellen, ob die Primär-Sensorsteile 74 des Sensorfeldes 68 den Referenzbe- reich 62 der Fahrzeugkarosserie 20 abtastet, vergleicht die Steuereinrichtung 58 dieses Bild Ps mit einer Referenzstruktur 78 des Werkstückst 18 und/oder des Transportsys tems 32.
In Figur 5 ist als solche Referenzstruktur 78 beispielhaft ein Ausschnitt 80 des Trans portsystems 32 veranschaulicht, wobei dort in Abwandlung zu den vorherigen Figuren ein Skid 82 als Werkstückträger gezeigt ist, wie er bereits oben angesprochen wurde.
In Phase A bewegt sich die Fahrzeugkarosserie 20 auf das Sensorfeld 68 zu, bis die Fahrzeugkarosserie 20 von dem Sensorfeld 68 erfasst wird. In der gezeigten Phase B ist die Fahrzeugkarosserie 20 bereits ein wenig weiter gefördert worden, bis sie schließlich in Phase C eine Position erreicht, in welcher das Bild Ps an der Sub-Sensor- stelle 76 mit der abgespeicherten Referenzstruktur 78 des Werkstücks 18 bzw. des Transportsystems 32 übereinstimmt.
In diesem Moment wird die Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile 74 abgeleitet und als Ist-Temperatur des Referenzbereichs 62 der Fahrzeugkarosserie 20 registriert.
Diese Prinzip eines Referenzbildvergleichs kann sowohl genutzt werden, wenn das Sensorfeld 68 die Fahrzeugkarosserie 20 erreicht, als auch, wenn das Sensorfeld 68 die Fahrzeugkarosserie 20 wieder verlässt.
4. Weitere Sensorstellen Wie die Figuren 4 und 5 veranschaulichen, kann das Sensorfeld 68 noch weitere Sen sorstellen bereitstellen, aus denen eine Temperatur an der jeweiligen weiteren Sensor stelle abgeleitet werden kann.
In Figur 4 ist lediglich eine weitere Sensorstelle 84 gekennzeichnet, in Figur 5 sind ei ner erste weitere Sensorstelle 84 und eine zweite weitere Sensorstelle 86 zu hervorge- hoben.
Das Temperatursensorsystem 56 wird vor der Inbetriebnahme der Temperiervorrich tung 10 auf das Werkstück 18 geeicht. Dies kann einerseits in der vorhanden Tempe riervorrichtung erfolgen, andererseits auch allein auf Grund bekannter und abrufbarer Daten über die Beschaffenheit und/oder Geometrie des Werkstücks 18 und des Pro- zessablaufs bei dessen Temperierung durchgeführt werden. Hierbei werden die Sen sorstellen und deren Priorisierung in dem Sensorfeld 68 festgelegt.
Unter Priorisierung wird verstanden, ob die Sensorstelle als Primär-Sensorsteile eine Temperatur eines zugeordneten Referenzbereichs des Werkstücks 18 oder als Sub- Sensorstelle eine Bezugstemperatur ergeben soll, aus der die korrekte Position einer vorhandenen Primär-Sensorsteile abgeleitet werden kann, wie es oben beschrieben ist. Beispielsweise kann die weitere Sensorstelle 84 in Figur 4 als weitere Primär-Sensor- stelle betrachtet werden, die einem weiteren Referenzbereich der Fahrzeugkarosserie 20 zugeordnet ist. In dem in Figur 4 gezeigten konkreten Beispiel ist dieser weitere Re ferenzbereich nur in der Phase C mit 88 bezeichnet und befindet sich am Übergang zwischen dem vorderen Kotflügel und der Vordertüre der Fahrzeugkarosserie 20.
Durch die feste räumliche Beziehung der dann zwei Primär-Sensorsteilen 74 und 84 in nerhalb des Sensorfeldes 68 ist definiert festgelegt, dass die zweite Primär-Sensor- stelle 84 den ihr zugeordneten Referenzbereich 88 erreicht hat und dessen Ist-Tempe ratur wiedergibt, wenn die berücksichtigten Kriterien für die erste Primär-Sensorsteile 74 erfüllt sind.
Die weitere Sensorstelle 84 in Figur 4 kann alternativ als weitere Sub-Sensorstelle be trachtet werden, wobei die an dieser weiteren Sub-Sensorstelle ermittelte Temperatur in der oben beschriebenen Weise zur Überwachung herangezogen werden, ob die Pri- mär-Sensorstelle 74 den Referenzbereich 62 abtastet oder nicht. Bei zwei Sub-Sensor- stellen können die beiden abgeleiteten Temperaturen für unterschiedlichen Auswerte konzepte herangezogen werden, die sich auf diese Weise ergänzen können.
Bei dem in Figur 5 veranschaulichte Auswertekonzept unter Berücksichtigung der Bild information aus der dort ersten Sub-Sensorstelle 76 kann ebenfalls eine weitere Sen sorstelle als weitere Primär-Sensorsteile oder als weitere Sub-Sensorstelle genutzt werden. Wenn die weitere Sensorstelle als Sub-Sensorstelle genutzt wird, kann das Bild-Auswertekonzept durch eine Temperatur-Auswertekonzept in der oben beschrie ben Art unterstützt werden.
Es ist auch möglich, weitere Sensorstellen für eine Bildauswertung bereitzustellen, was nicht eigens gezeigt ist. Allgemein kann jede Stelle innerhalb des Sensorfeldes 68 als Sensorstelle genutzt wer den, aus welcher eine Temperatur oder ein Bild abgeleitet werden kann, die oder das zur Auswertung herangezogen werden kann. Insbesondere bei einer Wärmebildkamera 72 liefert jeder Pixel im Sensorfeld 68 eine Temperaturinformation und kann folglich als Sensorstelle definiert werden, aus wel cher die gemessene Temperatur an dieser Sensorstelle abgeleitet werden kann. Zu gleich liefert eine Wärmebildkamera 72 ein das Sensorfeld 68 abdeckendes Bild der Umgebung bzw. der Hintergrunds, so dass auch an einer oder mehreren beliebig defi nierbaren Sub-Sensorstelle, die in diesem Fall einen Flächenbereich beschreiben, ein Bild an einer jeweiligen Sub-Sensorstelle erfasst werden kann.
5. Positionserfassung/Positionsüberprüfung
Aus dem Sensorfeld 68 abgeleitete Temperaturen und/oder aus dem Sensorgeld 68 abgeleitete Bilder können auch dazu herangezogen werden, die Position des Werkstü ckes 18 in dem Temperiertunnel 24 zu erfassen und/oder zu überprüfen.
Dies kann insbesondere in einer Temperiervorrichtung 10 von Vorteil sein, die als Batch-Vorrichtung konzipiert ist und in der Werkstücke 18 in einer Behandlungsposi tion positioniert werden, in der sie stillstehend temperiert werden. Alternativ kann dies bei einer Temperiervorrichtung 10 von Vorteil sein, welche zwar im Durchlauf betrie ben wird, bei welcher die Werkstücke 18 aber intermittierend, d.h. getaktet, durch den Temperiertunnel 24 gefördert werden und die Werkstücke 18 zumindest einmal wäh rend des Temperierens Stillstehen.
In diesem Fall können die Düsen 54 einen jeweiligen Luftstrahl explizit auf bestimmte Bauteile des Werkstücks 18, bei einer Fahrzeugkarosserie 20 beispielsweise die A-, B- oder C-Säule oder der Schweller 64, abgeben, wenn die Fahrzeugkarosserie 20 eine entsprechende Position relativ zu den Düsen 54 einnimmt.
Aber auch bei einer mit kontinuierlichem Transport der Werkstücke 18 bzw. Fahrzeug karosserien 20 betriebenen Temperiervorrichtung 10 kann eine Positionserfassung vorteilhaft sein. Hier kann die erfasste Position mit der Zeit korreliert werden, wenn definiert festgelegt ist, zu welchem Zeitpunkt ein Werkstück 18 in welcher Position in nerhalb des Temperiertunnels 24 sein sollte. Das Sensorfeld 68 einer Sensoreinrichtung 60 wird hierfür so in dem Temperiertunnel 24 ausgerichtet, dass eine oder mehrere der oben genannten Bedingungen genau zu dem Zeitpunkt erfüllt werden, wenn die Fahrzeugkarosserie 20 eine zuvor definierte Referenzposition erreicht. Diese Referenzposition kann bei einem intermittierenden Transport der Werkstücke 18 oder bei einem Batch-Betrieb eine auf die Düsen 54 ab gestimmte Position sein. Bei einem kontinuierlichen Betrieb kann die Referenzposition eine Position sein, die mit einem bestimmten Zeitpunkt des Temperien/organgs ver knüpft ist.
Bei Erfüllung der Bedingung oder der Bedingungen kann dann einerseits die Tempera- tur TP an der Primär-Sensorsteile 74 als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs 62 re gistriert werden.
Andererseits kann bei einem intermittierenden Betrieb oder einem Batch-Betrieb die Steuereinrichtung 58 ein Steuersignal an das Transportsystem 32 ausgeben, so dass eine weitere Förderbewegung der Fahrzeugkarosserie 20 eingestellt wird. Umgekehrt kann auch eine Kalibrierung des Transportsystems 32 erfolgen. Hierzu kann beispielsweise die Steuereinrichtung 58 mit dem Transportsystem 32 bzw. des sen, hier nicht eigens gekennzeichneten, Steuersystem kommunizieren. Das Transport system 32 umfasst in an und für sich bekannter Art und Weise eine Steuersensorik, mit welcher die Position des Werkstücks 18 erfasst wird. Anhand der Daten wird der Trans- port des Werkstücks 18 koordiniert.
Wenn das Transportsystem 32 bei einem intermittierenden Betrieb oder einem Batch- Betrieb anhand der ihm zur Verfügung stehenden Daten feststellt, dass das Werkstück 18 seine Behandlungsposition erreicht hat, unterbricht es eine weitere Bewegung des Werkstücks 18. Das Steuersystem des Transportsystems 32 kann nun ein hierfür ste- hendes Signal an die Steuereinrichtung 58 des Temperatursensorsystems 56 liefern.
Wenn die Position korrekt ist, sind auch bei dem Temperatursensorsystem 56 die Be dingungen für die Datenauswertung erfüllt. Wenn das Werkstück 18 vor der exakten Position im Temperiertunnel 24 gestoppt wird, sind die Bedingungen des Temperatursensorsystems 56 nicht erfüllt und es kann eine Rückmeldung oder Fehlermeldung geben, dass das Werkstück 18 hinter seiner Zielposition zurückbleibt. Ebenso ist es möglich, zu unterbinden, dass das Werkstück 18 über die gewünschte Position hinaus gefördert wird, indem das Sensorfeld 68 und die Auswertealgorithmen des Temperatursensorsystems 56 so abgestimmt werden, dass die Bedingungen für die Registrierung der Ist-Temperatur Tist in dem Moment erfüllt werden, wenn das Werkstück 18 seine Behandlungsposition erreicht hat. In diesem Moment kann die Steuereinrichtung 58 des Temperatursensorsystems 56 eine Rückmeldung an das Transportsystem 32 liefern, welches einerseits die weitere Bewegung des Werkstücke 18 beenden und andererseits seine Positionsdaten kalibrieren kann.
Bei einem kontinuierlichen Transport der Werkstücke 18 kann der Zeitpunkt der Erfül lung der Bedingung(en) mit den Zeit-/Positionsdaten des Transportsystems 32 vergli- chen werden, sofern solche Daten vorhanden sind.
6. Weitere Abwandlungen
Wie oben angesprochen wurde, ist es notwendig, dass den Sensoreinheiten 60 ein Sensorweg zur Verfügung steht, damit das Sensorfeld 68 den Temperiertunnel 24 er fassen und abtasten kann. Figur 6 zeigt hierfür weitere Möglichkeiten auf, die am Bei- spiel einer abgewandelten Temperien/orrichtung 10 für Fahrzeugkarosserien 20 veran schaulicht sind, bei welcher die Fahrzeugkarosserien 20 mit ihrer Längsachse quer zur Transportrichtung angeordnet sind.
Variante A zeigt wieder ein Sensorfenster in der Seitenwand 26, wie es in der Nische 66 in Figur 3 gezeigt ist. Wenn kein Druckraum 42 und/oder keine Zwischenwand 44 vorhanden ist, kann ein einfacher optischer Durchgang in der Seitenwand 26 ausrei chen. Bei der Variante A ist der Referenzbereich am oberen Rand der Heckfensteröff nung der Fahrzeugkarosserie 20 angesiedelt. Variante B zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Sensorweg einen Druck raum 42 durchkreuzen muss, wobei der Druckraum 42 bei diesem Ausführungsbeispiel nur nahe dem Boden 30 angesiedelt ist und sich nicht über die gesamte Höhe des Temperiertunnels 24 erstreckt. Dennoch kann auf diese Weise bei einer Fahrzeugka- rosserie ein Referenzbereich 62 am Schweller 64 erfasst und abgetastet werden. Ein Durchgangskanal, wie er weiter oben bereits angesprochen ist, trägt das Bezugszei chen 90.
Variante C zeigt noch die Alternative auf, dass der Sensorweg auch nicht geradlinig verlaufen kann; dort ist ein gewinkelter Sensorweg mit 92 bezeichnet. Insbesondere bei optischen Sensoreinheiten 60 kommen hierfür Spiegelumlenkungen und optische Teiler wie Prismen und dergleichen in Frage.
Wenn bei dieser Variante ein Referenzbereich 62 am Schweller 64 der Fahrzeugkaros serie 20 erfasst werden soll, kommt insbesondere das oben zu Ansatz 2 erläuterte vierte Temperatur-Auswertekonzept zu Tragen. Bei der Bewegung der Fahrzeugkaros- serie 20 in Transportrichtung gelangt dort zunächst die Dachkante und die B-Säule in das Sensorfenster 68, dass die Registrierung der Ist-Temperatur des Referenzbereichs 62 dann erfolgt, wenn die vorauseilende Sub-Sensorstelle 76 die Fahrzeugkarosserie 20 verlässt.
Insbesondere dann, wenn das Werkstück 18 in der Temperiervorrichtung 10 erwärmt wird, ist die Sensoreinheit 70 bzw. sind die Sensoreinheiten 70 einzeln oder als Sensor gruppe mit einer Klimatisierungsvorrichtung 94 gekoppelt ist, wie sie aus der DE 10 2017 110 901 A1 bekannt ist und welche lediglich in Figur 3 veranschaulicht ist.
Dies ist unabhängig davon, ob eine Sensoreinheit 70 innerhalb oder außerhalb des Temperiertunnels 24 angeordnet ist. In Figur 3 ist eine Variante schematisch gezeigt, bei der die Sensoreinheit 70 in einem Schutzgehäuse 96 untergebracht, das mit einer Kühleinrichtung 98 gekoppelt ist. In der Praxis wird die Sensoreinheit 70 durch ein Kühlfluid, vorzugsweise ein Kühlgas, ge kühlt. Bevorzugt können als Kühleinrichtung 98 Luft-Wasser-Kühler, Wirbelstrom -/Vor- texkühler, Pulsrohrkühler oder Wärmerohrkühler eingesetzt werden, wie es in der DE 10 2017 110 901 A1 erläutert ist. Ein geeignetes Schutzgehäuse 96 hat seinerseits ein Sichtfenster, das von Verunreini gungen befreit bleiben muss, um eine zuverlässige Sensorik zu gewährleisten. Zu die sem Zweck kann dem Sichtfenster ein Spülgas zugeführt werden, um sich dort nieder schlagende Tröpfchen oder Partikel von Umgebungsverunreinigungen mitzureißen und abzuführen. Dabei kann das Kühlgas nach dem Wärmeaustausch an dem zu küh- lenden Bauteil als Spülgas zu dem Sichtfenster geleitet werden.
Grundsätzlich können die oben erläuterten Konzepte mit nur einer einzigen Sensorein richtung 60 umgesetzt werden. Wenn mehrere Sensoreinrichtungen 60 vorhanden sein, können deren Daten kombiniert werden und insbesondere mehrere Ist-Tempera turen T ist- 1 , T ist-2, T ist-3, T ist-4 usw. fürjede vorhandene Sensoreinrichtung 60.1, 60.2, 60.3, 60.4 usw. registriert werden und/oder die Positionserfassung durchgeführt wer den, wenn jeweilige Bedingungen, die fürjede vorhandene Sensoreinrichtung 60.1, 60.2, 60.3, 60.4 usw. gesondert festgelegt werden können, erfüllt sind.
Die von dem Temperatursensorsystem 56 erhaltenen Daten können darüber hinaus in Echtzeit an eine Produktionsüberwachung übermittelt und dort visualisiert werden, bei einer Wärmebildkamera 72 kann beispielsweise eine Art Live-Video mit den Tempera turdaten und Positionsinformationen übertragen werden.
Unabhängig von der Art, wie die Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs 62 des Werkstücks 18 erhalten wird, kann ein Alarmsignal erzeugt werden, wenn die Tempe ratur T ist von einem vorgegebenen Toleranzbereich abweicht und ein schlechtes Be- handlungsergebnis für das Werkstück 18 zu befürchten ist. Eine Unterbrechung der Behandlung bzw. eine Anpassung der Behandlungs- und insbesondere der Temperier parameter kann dann manuell oder automatisiert erfolgen. Wenn Tist beispielsweise beim Erwärmen eine untere Grenztemperatur unterschreitet und folglich zu kalt ist, kann das Temperiersystem 40 derart angesteuert werden, dass die Lufttemperatur er höht wird und das Werkstück 18 noch eine ergänzende Zeitspanne in dem Tempe riertunnel 24 verweilt. Allgemein ausgedrückt kann durch die oben erläuterten Sys teme eine automatisierte Produktions- und Qualitätsüberwachung etabliert werden, durch welche in Echtzeit auf Abweichungen im Produktions- bzw. im Temperierpro zess reagiert werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Temperieren von Werkstücken (18), insbesondere von Fahrzeugka rosserien (20), bei welchem a) die Werkstücke (18) in einem Temperiertunnel (24) temperiert werden und mit einem Transportsystem (32) gefördert werden; b) mittels eines berührungslosen Temperatursensorsystems (56) mit einer Sen soreinrichtung (60) eine Ist-Temperatur Tist des Werkstückes (18) innerhalb ei nes Referenzbereichs (62) des Werkstücks (18) erfasst wird; dadurch gekennzeichnet, dass c) durch die Sensoreinrichtung (60) ein Sensorfeld (68) mit einer Primär-Sensor- stelle (74) bereitgestellt wird, aus welcher eine Temperatur TP an der Primär-
Sensorsteile (74) abgeleitet werden kann oder abgeleitet wird; d) das Sensorfeld (68) der Sensoreinrichtung (60) außerdem mit einer Sub-Sensor- stelle (76) bereitgestellt wird, aus welcher eine Temperatur Ts an der Sub-Sen- sorstelle (76) und/oder ein Bild Ps an der Sub-Sensorstelle (76) abgeleitet wird; und e) die Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile (74) dann als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs (62) des Werkstücks (18) registriert wird, wenn ea) sowohl TP als auch Ts eine Schwellentemperatur Tthr überschreiten oder un terschreiten; und/oder eb) die Differenz ATPS zwischen der Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile (74) und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle (76) einen vorgegebe nen Schwellenwert TÄmax unterschreitet oder überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen TP oder Ts eine Schwellentemperatur Tthr un- tersch reitet; und/oder ec) die Änderung ATs der aus der Sub-Sensorstelle (76) ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert TÄmax/s überschreitet; und/oder ed) das Bild Ps eine vorgegebene Referenzstruktur (78) des Werkstücks (18) und/oder des Transportsystems (32) widerspiegelt; und/oder f) eine aus dem Sensorfeld (68) abgeleitete Temperatur (TP , Ts) und/oder ein aus dem Sensorfeld (68) abgeleitetes Bild (Ps) dazu herangezogen werden, die Position des Werkstückes (18) in dem Temperiertunnel (24) zu erfassen und/oder zu überprüfen, wozu das Sensorfeld (68) so in dem Temperiertunnel (24) ausgerichtet wird, dass ein oder mehrere der Bedingungen ea), eb), ec) oder ed) dann erfüllt sind, wenn das Werkstück (18) eine zuvor definierte Re ferenzposition in dem Temperiertunnel (24) erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Pri- mär-Sensorstelle (74) und der Sub-Sensorstelle (76) in dem Sensorfeld (68) abhän gig von der Beschaffenheit und/oder Geometrie des Werkstücks (18) festgelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorfeld (68) der Sensoreinrichtung (60) mit Hilfe einer Sensoreinheit (70) oder mit Hilfe mehrerer Sensoreinheiten (70) ausgebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweilige Sensorein heit (70) eine Wärmebildkamera (72) oder ein punktförmig abtastendes Pyrometer oder ein linienförmig abtastendes Pyrometer verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Anlage (16) zum Behandeln der Werkstücke (18), insbesondere zum Be schichten, bevorzugt zum Lackieren, der Werkstücke (18) durchgeführt wird.
6. Vorrichtung zum Temperieren von Werkstücken (18), insbesondere von Fahrzeug karosserien (20), mit a) einem Gehäuse (22), in dem ein Temperiertunnel (24) untergebracht ist, wobei die Werkstücke (18) in dem Temperiertunnel (24) mittels eines Temperiersys tem (40) temperiert und mittels eines Transportsystems (32) kontinuierlich oder intermittierend gefördert werden; b) einem berührungslosen Temperatursensorsystems (56) mit einer Sensoreinrich tung (60), mittels welchem eine Ist-Temperatur Tist des Werkstückes (18) inner- halb eines Referenzbereichs (62) des Werkstücks (18) erfassbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass c) die Sensoreinrichtung (60) ein Sensorfeld (68) mit einer Primär-Sensorsteile (74) bereitstellt, aus welcher eine Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile (74) ab leitbar ist; d) die Sensoreinrichtung (60) das Sensorfeld (68) außerdem mit einer Sub-Sensor- stelle (76) bereitstellt, aus welcher eine Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle (76) und/oder ein Bild Ps an der Sub-Sensorstelle (76) ableitbar ist; und e) eine Steuereinrichtung (58) vorhanden ist, welche derart eingerichtet ist, dass die Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile (74) dann als Ist-Temperatur Tist des Referenzbereichs (62) des Werkstücks (18) registriert wird, wenn ea) sowohl TP als auch Ts eine Schwellentemperatur Tthr überschreiten oder un- terschreiten; und/oder eb) die Differenz ATPS zwischen der Temperatur TP an der Primär-Sensorsteile (74) und der Temperatur Ts an der Sub-Sensorstelle (76) einen vorgegebe nen Schwellenwert TÄmax unterschreitet oder überschreitet und zumindest eine der beiden Temperaturen TP oder Ts eine Schwellentemperatur Tthr un terschreitet; und/oder ec) die Änderung ATs der aus der Sub-Sensorstelle (76) ableitbaren Temperatur Ts pro Zeiteinheit einen vorgegebenen Schwellenwert TÄmax/s überschreitet; und/oder ed) das Bild Ps eine vorgegebene Referenzstruktur (78) des Werkstücks (18) und/oder des Transportsystems (32) widerspiegelt; und/oder f) eine Steuereinrichtung (58) vorhanden ist, welche derart eingerichtet ist, dass eine aus dem Sensorfeld (68) abgeleitete Temperatur (TP , Ts) und/oder ein aus dem Sensorfeld (68) abgeleitetes Bild (Ps) dazu herangezogen werden kann, die Position des Werkstückes (18) in dem Temperiertunnel (24) zu erfas sen und/oder zu überprüfen, wobei das Sensorfeld (68) so in dem Tempe riertunnel (24) ausgerichtet ist, dass ein oder mehrere der Bedingungen ea), eb), ec) oder ed) dann erfüllt sind, wenn das Werkstück (18) eine zuvor defi nierte Referenzposition in dem Temperiertunnel (24) erreicht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Primär-Sensorsteile (74) und der Sub-Sensorstelle (76) in dem Sensorfeld (68) ab- hängig von der Beschaffenheit und/oder Geometrie des Werkstücks (18) festge legt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sen soreinrichtung (60) eine oder mehrere Sensoreinheiten (70) umfasst, welche das das Sensorfeld (68) ausbilden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Sen soreinheit (70) eine Wärmebildkamera (72) oder ein punktförmig abtastendes Py rometer oder ein linienförmig abtastendes Pyrometer ist.
10. Anlage zum Behandeln, insbesondere zum Beschichten, insbesondere zum Lackie ren, von Werkstücken (18), insbesondere von Fahrzeugkarosserien (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Temperiervorrichtung nach einem der An sprüche 5 bis 9 umfasst.
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