WO2010097345A1 - Galvanization system having current detection device on product carriers - Google Patents

Galvanization system having current detection device on product carriers Download PDF

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WO2010097345A1
WO2010097345A1 PCT/EP2010/052127 EP2010052127W WO2010097345A1 WO 2010097345 A1 WO2010097345 A1 WO 2010097345A1 EP 2010052127 W EP2010052127 W EP 2010052127W WO 2010097345 A1 WO2010097345 A1 WO 2010097345A1
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WO
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current
evaluation unit
electroplating
current sensor
plant according
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/052127
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Schuhmacher
Udo Fluchs
Robert Freund
Original Assignee
Aucos Elektronische Geräte GmbH
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12—Process control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/005—Contacting devices

Definitions

  • the invention relates to a galvanizing plant according to the preamble of patent claim 1 and to a galvanizing process according to the preamble of patent claim 12.
  • a generic electroplating plant is known from JP 58174597 A.
  • the electroplating plant has a galvanizing bath into which an object to be electroplated is introduced.
  • a galvanizing current is supplied to it.
  • This galvanizing current is measured by means of a low-resistance electrical resistor (shunt) and output to a control device.
  • the control device controls or switches the electroplating current to be supplied to the object in dependence on this measurement signal and further measured values in order to achieve the deposition of a galvanizing layer with a desired thickness.
  • the coating of the object is directly dependent on the current supplied to the object.
  • the production of high-quality components in electroplating plants takes place for reasons of capacity and cost with the help of goods carriers that can accommodate several objects (components) for simultaneous coating.
  • objects that are identical in terms of galvanic treatment are coated equally, because due to the parallel connection of identical resistors (same objects) on the product carrier, the current supplied to each object is the same. Due to contact problems, anode arrangements, flow conditions in the plating bath and other boundary conditions, there are deviations in the distribution of power, which lead to faulty coatings of individual or even all objects.
  • the layer thickness variations arise as a result of the uneven distribution of current to the individual objects. By measuring the layer thickness after the electroplating process, these fluctuations can be detected later. However, this requires a complex, often manual work step. Double coatings are formed when, during the electroplating process, the flow of current to the object, for example in the case of contact Problems, in the short term is interrupted. Depending on the electroplating process, double-layer coatings may be possible in the event of power interruptions starting at about 20 ms. A double coating can not be detected nondestructively after completion of the electroplating process.
  • a carrier flow i. a total current (total current), which is supplied to a goods carrier, for example, from a rectifier, does not allow any statement about the individual streams for the objects arranged on the goods carrier.
  • the galvanic active resistance of the product carrier can be determined. This changes if objects have no contact. Since often only individual objects are not contacted, the resistance changes only slightly in these cases and is therefore not reliably detectable via a voltage measurement.
  • the measurement of the galvanizing by means of electrical shunt provides relatively low signal voltages due to their low-impedance property, usually in the order of about 60 to 100 mV.
  • Such small signal voltages are particularly susceptible to interference with regard to the electromagnetic compatibility (EMC) of the electrical equipment used in the electroplating process.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • a transmission of measurement signals from a product carrier to the tub rim of the plating bath is susceptible to interference by means of so-called contact plates, in particular at low signal voltages. The contact plates are exposed to severe contamination and corrosion and also require the accurate positioning of the goods carrier.
  • the signal detection in particular small signal voltages depends on the length of the transmission line to the plating bath.
  • the object of the invention is to provide a galvanizing plant which enables an improved, more reliable and more accurate detection of the individual flows on the goods carrier, which are fed to the objects to be electroplated.
  • This object is achieved with respect to the galvanizing by the characterizing features of claim 1 and with respect to the electroplating process by the characterizing features of claim 12.
  • particularly advantageous embodiments of the invention disclose the dependent claims. It should be noted that the features listed individually in the claims can be combined with each other in any technically meaningful way.
  • a galvanizing plant has at least the following components: a plating bath; at least one product carrier for receiving or holding at least one object and for introducing the object into the plating bath; at least one line for applying a galvanizing current to the object; at least one current sensor for measuring the galvanizing current and outputting the associated measuring signal via at least one signal line; and an evaluation unit for detecting the measurement signal, wherein the current sensor is designed to contactlessly measure the galvanization current.
  • the contactless measurement of the galvanizing current offers the advantage that disturbances of the measuring signal due to contact problems are avoided. Consequently, reliable, continuous and accurate detection of the plating current is possible.
  • a galvanizing plant according to the invention is preferably configured such that the number of current sensors corresponds at least to the number of lines for applying the galvanizing current to the object.
  • This embodiment is particularly advantageous because it allows the detection of the individual streams supplied to each individual object. Consequently, manufacturing errors during the electroplating process, for. B. layer thickness variations due to non-uniform power supply and double coatings due to short-term power interruptions, recognizable for each object. If manufacturing defects occur, in particular in the galvanization of high-quality components, it is thus possible to selectively sort out individual defective objects (components). Consequently, the production scrap can be significantly reduced, since now single, faulty objects can be sorted out as opposed to complete object batches.
  • a further advantageous embodiment of the electroplating plant is the arrangement of the current sensor on the goods carrier.
  • This arrangement is therefore of great Advantage, since all possible disturbing influences are detected up to the object. In particular, this concerns contacting errors at the connection points of the respective supply lines. Consequently, the best possible detection of the galvanizing current supplied to the object is possible directly on the product carrier.
  • a Hall sensor as a current sensor.
  • This allows contactless sensing of the plating current and is generally characterized by high accuracy, short response time, low temperature drift, excellent linearity and a wide frequency range.
  • the Hall sensor thus enables reliable and accurate detection of the plating current during the entire plating process.
  • the current sensor is gas-tightly encapsulated and / or cast in a plastic or resin. In this way, the current sensor is protected against chemical effects of the electroplating environment. Thus, reliable operation of the current sensor is ensured throughout the plating process.
  • the electroplating plant is configured such that the evaluation unit is arranged on the goods carrier. Consequently, the measurement signals output by the current sensor can be detected and evaluated by the evaluation unit on the goods carrier. Thus, no transmission of the measurement signals from the product carrier to the tub rim by means of contact plates / pins is required. Consequently, additional sources of error, namely the contamination and corrosion of the contact plates / pins and a faulty positioning of the product carrier eliminated. This allows reliable and accurate detection of the output from the current sensor measurement signals.
  • the evaluation unit is designed to analyze the detected measurement signals and to generate associated evaluation data. Accordingly, a preprocessing of the measurement signals output by the current sensor is possible by the evaluation unit. As a result of the measurement signal analysis, the evaluation unit generates corresponding evaluation data. The evaluation data can then be further processed for monitoring the galvanizing process. The amount of data to be considered for the monitoring is consequently considerably reduced by the measuring signal preprocessing by the evaluation unit. Thus, a temporally close to seamless detection of the plating current without increasing the processing overhead for monitoring the plating process.
  • the evaluation unit is designed to transmit the measurement signals and / or the evaluation data wirelessly to a control device of the electroplating plant and / or a separate data processing device.
  • the wireless transmission has the advantage that, for example, no contact plates / contact pins for transmitting the measurement signals and / or evaluation data from the goods carrier to the tub rim are provided.
  • transmission errors due to corrosion and contamination of the contact plates / pins or inaccurate positioning of the product carrier are excluded.
  • the positioning quality of the product carriers thus has no influence on the data transfer.
  • an electrical installation is required only on the goods carrier.
  • control device and / or data processing device which is conventionally produced by means of multiple plugs, for example 50-fold plugs, is eliminated. Consequently, a reliable monitoring of the galvanizing process is ensured.
  • the control device and / or data processing device is advantageously located in a different space than the electroplating plant, in particular, there is no electroplating plant in this other room, but normal environmental conditions prevail.
  • the evaluation unit is designed to digitally transmit the evaluation data to the control device of the electroplating plant and / or the separate data processing device by means of contact pins arranged at the tub rim of the plating bath.
  • the digital transmission of the evaluation data from the goods carrier to the tub edge can be ensured by means of known error detection and / or error correction methods. This allows reliable monitoring of the operating parameters during the electroplating process.
  • an accumulator supplies the current sensor and the evaluation unit with electrical energy.
  • the plating method according to the invention preferably comprises the following steps: introducing at least one object, which is arranged on a goods carrier, into a plating bath; Applying a galvanizing current to the object by means of at least one line; Measuring the galvanizing current by means of at least one current sensor and outputting an associated measuring signal via at least one signal line; and detecting the measuring signal by an evaluation unit, wherein the measuring of the galvanizing by means of the current sensor is effected without contact.
  • the contactless measurement of the galvanizing current offers the advantage that disturbances of the measuring signal due to contact problems are avoided. Consequently, reliable, continuous and accurate detection of the plating current is possible.
  • the product carrier can be handled in the same way as a product carrier without current detection, no additional measures due to current detection are necessary.
  • the parts of the current detection are permanently assigned to the goods carrier.
  • the electroplating current is applied by means of a plurality of lines and the galvanizing current is measured on each line.
  • This embodiment is particularly advantageous because it allows the detection of the individual streams supplied to each individual object. Consequently, manufacturing errors during the electroplating process, for. B. layer thickness variations due to non-uniform power supply and double coatings due to short-term power interruptions, currently recognizable for each individual object. If manufacturing defects occur, in particular in the galvanization of high-quality components, it is thus possible to selectively sort out individual defective objects (components). Consequently, the production scrap can be significantly reduced, since now single, faulty objects can be sorted out as opposed to complete object batches. Checking object batches is simplified and shortened.
  • the evaluation unit analyzes the measurement signal and generates associated evaluation data. Accordingly, the evaluation unit carries out a preprocessing of the measurement signals output by the current sensor. As a result of the measurement signal lysis, the evaluation unit generates corresponding evaluation data. The evaluation data can then be further processed for monitoring the galvanizing process. The amount of data to be considered for the monitoring is consequently considerably reduced as a result of the measurement signal preprocessing by the evaluation unit. Thus, it is possible to record the galvanizing current almost completely in time, without increasing the processing effort for monitoring the electroplating process.
  • the evaluation unit transmits the measurement signal and / or the evaluation data wirelessly to a control device and / or a separate data processing device.
  • the wireless transmission has the advantage that, for example, no contact plates / contact pins for transmitting the measurement signals / evaluation data from the goods carrier to the tub edge are provided.
  • transmission errors due to corrosion and contamination of the contact plates / pins or inaccurate positioning of the product carrier are excluded. Consequently, a reliable monitoring of the galvanizing process is ensured.
  • the evaluation unit digitally transmits the evaluation data to a control device and / or a separate data processing device by means of contact pins arranged on the tub rim of the plating bath.
  • the digital transmission of the evaluation data from the product carrier to the rim of the bath can be ensured by means of known error recognition and / or error correction methods. This allows reliable monitoring of the operating parameters during the electroplating process.
  • FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the electroplating plant according to the present invention
  • FIG. 2 is a side sectional view of an embodiment of the electroplating apparatus according to the present invention
  • FIG. 3 shows a frontal sectional view of an embodiment of the galvanizing plant according to the present invention
  • FIG. 4 is an exploded cross-sectional view of a current sensor for measuring a galvanizing current and outputting an associated measurement signal via a signal line and FIG
  • FIG. 5 is a plan view of a cover plate of the current sensor of FIG .. 4
  • the embodiment of the electroplating plant according to the invention shown schematically in FIGS. 1 to 3 essentially comprises a plating bath 20, a product carrier 22, a plurality of objects 24 to be electroplated and an evaluation unit 32.
  • the product carrier 22 serves to immerse the recorded objects 24 for the electroplating process in the plating bath 20 and hold.
  • Each object 24 is connected to a line 26.
  • the line 26 leads from the object 24 to a goods carrier power bus 34.
  • Each line 26 thus establishes an electrically conductive connection between the current busbar 34 and in each case an object 24.
  • the current busbar 34 is in turn connected by means of a line to a pole of a DC power source 40 (rectifier).
  • the other pole of the DC power source 40 is connected to a plating bath power bus 36 via another line. At least one anode is connected to the current busbar 36 in a known manner.
  • the anode is also immersed in the plating bath 20 for the plating process.
  • the DC source 40 directs the power required to galvanize all objects 24 to the goods carrier busbar 34. From there, the plating current (total current) is split by means of the respective lines 26 to the individual objects 24 and applied thereto.
  • the galvanizing current supplied to a single object 24 (Single stream) is measured by a respective current sensor 28.
  • the current sensor 28 used is a Hall sensor.
  • the Hall sensor 28 is capable of non-contact and lossless measurement of the plating current flowing through the line 26.
  • the Hall sensor 28 is an annular element, through the middle of the line 26 is guided.
  • the Hall sensor 28 is connected to a signal line 30, via which the detected current measurement signal is output.
  • the signal line 30 is electrically conductively connected to the evaluation unit 32.
  • the evaluation unit 32 detects the current measurement signal transmitted by the Hall sensor 28.
  • FIGS. 1 to 3 six objects 24 are attached to the goods carrier 22, which are each connected via a total of six lines 26 to the goods carrier power bus 34.
  • a total of six Hall sensors 28 are each arranged on a line 26, which in turn are connected to the evaluation unit 32 via a total of six signal lines 30.
  • the number of objects 24, lines 26, current sensors 28 and signal lines 30 illustrated in FIGS. 1 to 3 is by no means to be understood as limiting. Rather, this number can be chosen freely and will usually depend on the size of the galvanizing, the size of the goods carrier 22, the size and geometry of the objects 24 and the electrical performance of the DC power source 40. In the embodiment described herein, the number of current sensors 28 and lines 26 is equal to the number of objects 24, thus allowing the detection of the individual object currents.
  • the Hall sensors 28 used in the exemplary embodiment operate according to the "closed loop hall effect."
  • the magnetic flux generated by a primary current (current through the line 26) is compensated by means of a secondary coil, wherein a Hall sensor with Such current sensors are known, for example, from the patent EP 0 738 894 B1 or US 5,146,156
  • the Hall sensor 28 is mounted on a board to which the signal line 30 is also connected
  • the Hall sensor 28 is inserted in a PVC housing and cast in a plastic or resin.
  • FIG. 4 schematically shows a current sensor 28.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of the current sensor 28
  • FIG. 5 shows a top view of the cover plate 41 of the current sensor 28.
  • the current sensor 28 essentially has an annular Hall element 46 which is encapsulated in a potting material 47.
  • the potting material 47 is in turn embedded between the outer surfaces of a cylindrical outer tube 48 and an inner tube 50.
  • At the end faces of the current sensor 28 is limited by a respective cover plate 42 and a bottom plate 44.
  • Both the cover plate 42 and the bottom plate 44 have a line passage 54.
  • the conduit passages 54 of the cover plate 42 and the bottom plate 44 are arranged coaxially with the inner tube 50 in the installed state and have a diameter which substantially corresponds to the inner diameter of the inner tube 50.
  • the conduit passage 54 serves to carry out a current-carrying line, for example, line 26.
  • the cover plate 42, the bottom plate 44, the outer tube 48 and the inner tube 50 close the annular interior formed in this way, in which the Hall element 46 and the potting material 47 embedded are gas-tight to the outside. Furthermore, a signal line outlet 52 is provided in the cover plate 42. Through this, the signal line 30 is guided out of the current sensor 28 to the outside.
  • the signal line 30 in the embodiment described herein consists of a four-wire, shielded cable with a chemically resistant sheath. Also, like the current sensors 28, it is firmly connected to the goods carrier 22.
  • each signal line 30 of each current sensor 28 is connected to the evaluation unit 32, which is arranged on the product carrier 22.
  • the evaluation unit 32 has a housing, in particular a PVC housing.
  • the housing of the evaluation unit 32 closes the surrounding interior space to the outside in such a way that no contamination of the galvanizing environment can penetrate into this interior space.
  • All signal lines 30 and the supply of the power supply are attached by means of dense, eg known PG glands to the housing and guided in this.
  • substantially at least one signal detection module, a bus master module, a data communication module and a power supply are housed.
  • the signal detection module is used to detect the output from the current sensor 28 via the signal line 30 measurement signals.
  • the signal acquisition module has a plurality of signal inputs.
  • a signal acquisition module has six signal inputs, to each of which a signal line 30 can be connected.
  • Several signal acquisition modules can be coupled and operated simultaneously with the help of the bus master module.
  • up to 15 signal acquisition modules can be operated in this way on a bus master module, which consequently allows up to 90 individual streams per evaluation unit 32 to be detected when fully expanded.
  • the signal acquisition module essentially comprises electrical measurement bridges for the current sensors 28, an analog-to-digital conversion of the detected measurement signals, an analysis and monitoring of the measurement signals for error images, the generation of evaluation data from the measurement signals for further processing and a communication interface to the bus master module.
  • the measurement signals are detected in the embodiment described herein for each signal input with the highest possible sampling rate, more preferably with a sampling rate of about 1000 Hz. Since such a large amount of data of the measurement signals from a downstream data processing device can not be processed, there is already a preprocessing and analysis As a result of this analysis, the evaluation unit 32 generates the evaluation data associated with the measurement signals.
  • the evaluation unit 32 receives from a central control device of the galvanizing an upper limit for the current monitoring. If the upper limit is exceeded, the evaluation unit 32 generates an alarm and transmits it to the control device of the electroplating plant at the next data transmission (maximum after one second). This error detection is based on a sampling rate of approx. 1000 Hz.
  • the evaluation unit 32 receives from a central control device of the galvanizing a lower limit for the current monitoring. If the lower limit is undershot, the evaluation unit 32 generates an alarm and transmits it to the control device of the electroplating plant during the next data transmission (maximum after one second). This error detection is based on a sampling rate of approx. 1000 Hz.
  • the evaluation unit 32 receives from a central control device of the galvanizing a lower limit and a period of time for monitoring a power interruption. If the lower limit is undershot beyond the predetermined time duration, the evaluation unit 32 generates an alarm and transmits it to the control device of the electroplating plant during the next data transmission (maximum after one second). This error detection is based on a sampling rate of approx. 1000 Hz.
  • the bus master module in the evaluation unit 32 has the task of providing the data of the signal acquisition modules to a standardized communication system.
  • the data transmission takes place in the embodiment described herein preferably via the Profinet standard.
  • the data from the signal acquisition modules are transferred via the bus system to the bus master module.
  • the bus system used guarantees a bus cycle time of a maximum of one second for all bus subscribers even when fully equipped so that all data of all connected bus subscribers can be transmitted to the bus master module at least one per second.
  • various parameters for example monitoring parameters, can be transmitted to the signal acquisition modules via the bus system.
  • the data transmission from the bus master module of the evaluation unit 32 to the central control device of the electroplating plant preferably takes place wirelessly by means of the data communication module accommodated in the housing of the evaluation unit 32.
  • the data transmission may include the transmission of measured values of the measurement signals detected in the signal acquisition modules and / or of evaluation data.
  • the wireless data transmission can take place, for example, via generally known wireless connections, in particular standard radio connections. Particularly suitable for this purpose, for example, a wireless radio connection.
  • an antenna 33 is provided outside the housing of the evaluation unit 32, as shown in FIGS. 1 to 3.
  • the power supply for the evaluation unit 32 and the electronic components contained therein and the current sensors 28 can be done with low electrical power via the power supply of the DC power source 40 (rectifier), if the power required for the power supply is negligible compared to the output from the DC power source 40 power , For example, this is the case with an electrical power consumption of about 25 watts and a DC power source of 5000 watts.
  • an accumulator can supply the current sensor 28 and the evaluation unit 32 with electrical energy.
  • the evaluation unit 32 has a special energy management. Three operating modes are distinguished here:
  • the product carrier 22 rests on the plating bath 20 and metal is deposited.
  • the DC power source 40 (rectifier) is active and the power supply via the feed of the DC power source 40th
  • the evaluation unit 32 is available in this operating phase with all functions. An accumulator is charged here. This operating phase is not limited in time.
  • the goods carrier 22 is transported in the plant area.
  • the power supply then takes place via an accumulator.
  • the communication to the evaluation unit 32 is active, whereas the measuring system is switched off. This operating state is required for the replacement of the product carrier or in the case of longer system malfunctions.
  • the product carrier 22 is stored in the plant area and not used for a long time.
  • the power supply then takes place via an accumulator.
  • the communication to the evaluation unit 32 is deactivated. This operating state is needed when exchanging goods carriers that are rarely needed. From a very long storage period, for example, over 100 hours, the goods carrier 22 must be reactivated on a charging station. Since goods carriers are usually cleaned after a long downtime, this activation can take place on a cleaning station or a special storage space with power supply.
  • connection from the control device of the galvanizing to the evaluation devices via one or more wireless access points via one or more wireless access points.
  • the electroplating plants are equipped with a control device and / or a separate data processing device for storing and displaying the measured values and fault messages, in which the measured values and fault messages are recorded and processed.
  • the data processing device already provides the system operator with the stored data during the electroplating process and also later when unloading the goods carrier.
  • the data processing device manages the production parameters that are relevant for the production, such as, for example, the desired individual current of the objects 24 and above.
  • the limit values for generating the fault / alarm messages are transmitted to the evaluation unit 32 on the goods carrier 22.
  • the measured values and / or evaluation data acquired via the goods carriers 22 and transmitted to the data processing device and / or the control device are stored and made available to the plant operator. Thus, all measured values for each measuring point and all fault messages during the galvanizing treatment are available in the control device for each product carrier 22.
  • the data can be prepared differently and displayed to the plant operator.
  • the data processing device or the control device of the electroplating plant can intervene in the regulation process of the DC current source 40 and reduce the setpoint current corresponding to the number of failed objects 24.
  • object groups which are mounted on individual racks on a goods carrier and are supplied with galvanizing current via only one line can also be monitored with the electroplating system according to the invention. In this case, a statement can be made for the entire group, but not for a single object (component).
  • the current and loss-free current sensors (Hall sensors) used in the preferred embodiment can be replaced by electric shunts, for example.
  • a data transmission based on fiber optic cable or infrared light can also be realized.
  • a digital transmission of the data is possible by means of contact pins arranged on the tub rim of the plating bath.
  • the selection of the signal acquisition modules and bus master modules used in the evaluation unit is not limited, as long as the modules are capable of processing the accumulated data volume within a predetermined minimum period of time.
  • the Profinet standard used in the preferred embodiment may also be replaced by other standards that provide the same functionality, for example DeviceNet standard.

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Abstract

The galvanization system comprises a galvanization bath (20), at least one product carrier (22) for accommodating or holding at least one object (24) and for introducing said object into the galvanization bath, at least one line (26) for creating a galvanization current to the object (24), at least one current sensor (28) for measuring the galvanization current and output of the related measurement signal via at least one signal line (30) and an evaluation unit (32) for registering the measurement signal, wherein the current sensor (28) is designed to measure the galvanization current with zero contact.

Description

Galvanisieranlage mit Stromerfassungsvorrichtung an Warenträgern Electroplating plant with current detection device on goods carriers
Die Erfindung betrifft eine Galvanisieranlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Galvanisierverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.The invention relates to a galvanizing plant according to the preamble of patent claim 1 and to a galvanizing process according to the preamble of patent claim 12.
Eine gattungsgemäße Galvanisieranlage ist aus der JP 58174597 A bekannt. Die Galvanisieranlage weist ein Galvanisierbad auf, in das ein zu galvanisierendes Objekt eingebracht wird. Zur Abscheidung einer Galvanisierschicht auf dem Objekt wird diesem ein Galvanisierstrom zugeleitet. Dieser Galvanisierstrom wird mittels eines niederohmigen elektrischen Widerstands (shunt) gemessen und an eine Steuervorrichtung ausgegeben. Die Steuervorrichtung steuert oder schaltet in Abhängigkeit dieses Messsignals sowie weiterer Messwerte den dem Objekt zuzuführenden Galvanisierstrom, um die Abscheidung einer Galvanisierschicht mit einer gewünschten Dicke zu erreichen.A generic electroplating plant is known from JP 58174597 A. The electroplating plant has a galvanizing bath into which an object to be electroplated is introduced. For depositing a galvanizing layer on the object, a galvanizing current is supplied to it. This galvanizing current is measured by means of a low-resistance electrical resistor (shunt) and output to a control device. The control device controls or switches the electroplating current to be supplied to the object in dependence on this measurement signal and further measured values in order to achieve the deposition of a galvanizing layer with a desired thickness.
Die Beschichtung des Objekts ist direkt abhängig vom Strom, der dem Objekt zugeführt wird. Die Herstellung hochwertiger Bauteile in Galvanisieranlagen erfolgt aus Kapazitäts- und Kostengründen mit Hilfe von Warenträgern, die mehrere Objekte (Bauteile) zur gleichzeitigen Beschichtung aufnehmen können. In einem idealen Fertigungsprozess werden bei der galvanischen Behandlung baugleiche Objekte gleich stark beschichtet, da aufgrund der Parallelschaltung gleicher Widerstände (gleiche Objekte) am Warenträger der jedem Objekt zugeführte Strom gleich ist. Aufgrund von Kontaktproblemen, Anodenanordnungen, Strömungsverhältnissen im Galvanisierbad und weiteren Randbedingungen ergeben sich Abweichungen bei der Stromaufteilung, die zu fehlerhaften Beschichtungen einzelner oder auch aller Objekte führen.The coating of the object is directly dependent on the current supplied to the object. The production of high-quality components in electroplating plants takes place for reasons of capacity and cost with the help of goods carriers that can accommodate several objects (components) for simultaneous coating. In an ideal manufacturing process, objects that are identical in terms of galvanic treatment are coated equally, because due to the parallel connection of identical resistors (same objects) on the product carrier, the current supplied to each object is the same. Due to contact problems, anode arrangements, flow conditions in the plating bath and other boundary conditions, there are deviations in the distribution of power, which lead to faulty coatings of individual or even all objects.
Zwei wesentliche Fehler, die bei der Galvanisierung auftreten, sind die Dickenschwankungen der Galvanisierschicht auf den einzelnen Objekten und die Doppelbeschichtung. Die Schichtdickenschwankungen entstehen infolge der ungleichmäßigen Stromverteilung auf die einzelnen Objekte. Durch Messen der Schichtdicke nach dem Galvanisiervorgang können diese Schwankungen nachträglich erkannt werden. Dies erfordert jedoch einen aufwendigen, häufig manuellen Arbeitsschritt. Doppelbeschichtungen entstehen, wenn bei dem Galvanisiervorgang der Stromfluss zu dem Objekt, beispielsweise bei Kontakt- Problemen, kurzfristig unterbrochen wird. Je nach Galvanisierverfahren sind bei Stromunterbrechungen ab etwa 20 ms bereits Doppelbeschichtungen möglich. Eine Doppelbeschichtung lässt sich nach Abschluss des Galvanisiervorgangs nicht zerstörungsfrei erkennen.Two major defects that occur during electroplating are the thickness variations of the plating layer on the individual objects and the double coating. The layer thickness variations arise as a result of the uneven distribution of current to the individual objects. By measuring the layer thickness after the electroplating process, these fluctuations can be detected later. However, this requires a complex, often manual work step. Double coatings are formed when, during the electroplating process, the flow of current to the object, for example in the case of contact Problems, in the short term is interrupted. Depending on the electroplating process, double-layer coatings may be possible in the event of power interruptions starting at about 20 ms. A double coating can not be detected nondestructively after completion of the electroplating process.
Eine Überwachung eines Warenträgerstroms, d.h. ein Gesamtstrom (Summenstrom), der einem Warenträger beispielsweise von einem Gleichrichter zugeführt wird, lässt keine Aussage über die Einzelströme für die an dem Warenträger angeordneten Objekte zu. Aus dem Verhältnis von Spannung (Badspannung) und Strom (Warenträgerstrom) kann der galvanisch aktive Widerstand des Warenträgers bestimmt werden. Dieser verändert sich, falls Objekte keinen Kontakt aufweisen. Da häufig lediglich einzelne Objekte nicht kontaktiert sind, ändert sich der Widerstand in diesen Fällen nur geringfügig und ist daher über eine Spannungsmessung nicht zuverlässig erfassbar.Monitoring of a carrier flow, i. a total current (total current), which is supplied to a goods carrier, for example, from a rectifier, does not allow any statement about the individual streams for the objects arranged on the goods carrier. From the ratio of voltage (bath voltage) and current (goods carrier current), the galvanic active resistance of the product carrier can be determined. This changes if objects have no contact. Since often only individual objects are not contacted, the resistance changes only slightly in these cases and is therefore not reliably detectable via a voltage measurement.
Das Messen des Galvanisierstroms mit Hilfe elektrischer Shunts liefert aufgrund ihrer niederohmigen Eigenschaft relativ kleine Signalspannungen, in der Regel in der Größenordnung von ca. 60 bis 100 mV. Derart kleine Signalspannungen sind besonders störanfällig im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der beim Galvanisierprozess eingesetzten elektrischen Betriebsmittel. Ferner ist bekannt, dass eine Übertragung von Messsignalen von einem Warenträger zum Wannenrand des Galvanisierbads mittels so genannter Kontaktplatten störanfällig ist, insbesondere bei geringen Signalspannungen. Die Kontaktplatten sind einer starken Verschmutzung und Korrosion ausgesetzt und erfordern darüber hinaus das genaue Positionieren des Warenträgers. Außerdem ist die Signalerfassung insbesondere kleiner Signalspannungen abhängig von der Länge der Übertragungsleitung zum Galvanisierbad.The measurement of the galvanizing by means of electrical shunt provides relatively low signal voltages due to their low-impedance property, usually in the order of about 60 to 100 mV. Such small signal voltages are particularly susceptible to interference with regard to the electromagnetic compatibility (EMC) of the electrical equipment used in the electroplating process. Furthermore, it is known that a transmission of measurement signals from a product carrier to the tub rim of the plating bath is susceptible to interference by means of so-called contact plates, in particular at low signal voltages. The contact plates are exposed to severe contamination and corrosion and also require the accurate positioning of the goods carrier. In addition, the signal detection in particular small signal voltages depends on the length of the transmission line to the plating bath.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Galvanisieranlage bereitzustellen, die eine verbesserte, zuverlässigere und genauere Erfassung der Einzelströme am Warenträger ermöglicht, die den zu galvanisierenden Objekten zugeführt werden. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Galvanisierverfahren bereitzustellen, bei dem die Einzelströme, die den zu galvanisierenden Objekten zugeführt werden, am Warenträger einer Galvanisieranlage zuverlässiger und genauer erfasst werden. Diese Aufgabe wird in Bezug auf die Galvanisieranlage durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie in Bezug auf das Galvanisierverfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 12 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können.Proceeding from this, the object of the invention is to provide a galvanizing plant which enables an improved, more reliable and more accurate detection of the individual flows on the goods carrier, which are fed to the objects to be electroplated. In addition, it is an object of the invention to provide a galvanization, in which the individual streams that are supplied to the objects to be electroplated, are more reliably and accurately detected on the product carrier of a galvanizing. This object is achieved with respect to the galvanizing by the characterizing features of claim 1 and with respect to the electroplating process by the characterizing features of claim 12. Further, particularly advantageous embodiments of the invention disclose the dependent claims. It should be noted that the features listed individually in the claims can be combined with each other in any technically meaningful way.
Eine erfindungsgemäße Galvanisieranlage weist wenigstens die folgenden Komponenten auf: ein Galvanisierbad; wenigstens einen Warenträger zur Aufnahme oder Halterung wenigstens eines Objekts und zur Einbringung des Objekts in das Galvanisierbad; wenigstens eine Leitung zum Anlegen eines Galvanisierstroms an das Objekt; wenigstens einen Stromsensor zur Messung des Galvanisierstroms und Ausgabe des zugehörigen Messsignals über wenigstens eine Signalleitung; und eine Auswerteeinheit zur Erfassung des Messsignals, wobei der Stromsensor ausgelegt ist, den Galvanisierstrom kontaktlos zu messen. Das kontaktlose Messen des Galvanisierstroms bietet den Vorteil, dass Störungen des Messsignals aufgrund von Kontaktproblemen vermieden werden. Folglich ist eine zuverlässige, kontinuierliche und genaue Erfassung des Galvanisierstroms möglich.A galvanizing plant according to the invention has at least the following components: a plating bath; at least one product carrier for receiving or holding at least one object and for introducing the object into the plating bath; at least one line for applying a galvanizing current to the object; at least one current sensor for measuring the galvanizing current and outputting the associated measuring signal via at least one signal line; and an evaluation unit for detecting the measurement signal, wherein the current sensor is designed to contactlessly measure the galvanization current. The contactless measurement of the galvanizing current offers the advantage that disturbances of the measuring signal due to contact problems are avoided. Consequently, reliable, continuous and accurate detection of the plating current is possible.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Galvanisieranlage derart ausgestaltet, dass die Anzahl der Stromsensoren mindestens der Anzahl der Leitungen zum Anlegen des Galvanisierstroms an das Objekt entspricht. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da sie die Erfassung der jedem einzelnen Objekt zugeführten Einzelströme ermöglicht. Folglich sind Fertigungsfehler während des Galvanisiervorgangs, z. B. Schichtdickenschwankungen infolge uneinheitlicher Stromzufuhr und Doppelbeschichtungen aufgrund von kurzzeitigen Stromunterbrechungen, für jedes einzelne Objekt erkennbar. Beim Auftreten von Fertigungsfehlern, insbesondere bei der Galvanisierung hochwertiger Bauteile, können somit gezielt einzelne fehlerhafte Objekte (Bauteile) aussortiert werden. Folglich lässt sich der Produktionsausschuss erheblichen reduzieren, da nunmehr einzelne, fehlerhafte Objekte im Gegensatz zu kompletten Objekt-Chargen aussortiert werden können.A galvanizing plant according to the invention is preferably configured such that the number of current sensors corresponds at least to the number of lines for applying the galvanizing current to the object. This embodiment is particularly advantageous because it allows the detection of the individual streams supplied to each individual object. Consequently, manufacturing errors during the electroplating process, for. B. layer thickness variations due to non-uniform power supply and double coatings due to short-term power interruptions, recognizable for each object. If manufacturing defects occur, in particular in the galvanization of high-quality components, it is thus possible to selectively sort out individual defective objects (components). Consequently, the production scrap can be significantly reduced, since now single, faulty objects can be sorted out as opposed to complete object batches.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Galvanisieranlage ist die Anordnung des Stromsensors am Warenträger. Diese Anordnung ist deswegen von großem Vorteil, da hierdurch alle möglichen Störeinflüsse bis zum Objekt erfasst werden. Insbesondere betrifft dies Kontaktierungsfehler an den Verbindungsstellen der jeweiligen Zuleitungen. Folglich ist eine bestmögliche Erfassung des dem Objekt zugeführten Galvanisierstroms unmittelbar am Warenträger möglich.A further advantageous embodiment of the electroplating plant is the arrangement of the current sensor on the goods carrier. This arrangement is therefore of great Advantage, since all possible disturbing influences are detected up to the object. In particular, this concerns contacting errors at the connection points of the respective supply lines. Consequently, the best possible detection of the galvanizing current supplied to the object is possible directly on the product carrier.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Hall-Sensors als Stromsensor. Dieser gestattet das berührungslose Erfassen des Galvanisierstroms und zeichnet sich allgemein durch eine hohe Genauigkeit, kurze Ansprechzeit, geringe Temperaturdrift, ausgezeichnete Linearität und einen großen Frequenzbereich aus. Der Hall-Sensor ermöglicht folglich eine zuverlässige und genaue Erfassung des Galvanisierstroms während des gesamten Galvanisiervorgangs. Bevorzugt ist der Stromsensor gasdicht gekapselt und/oder in einem Kunststoff oder Harz eingegossen. Auf diese Weise ist der Stromsensor vor chemischen Einwirkungen der Galvanisierumgebung geschützt. Somit ist ein zuverlässiger Betrieb des Stromsensors während des gesamten Galvanisiervorgangs sichergestellt.Particularly advantageous is the use of a Hall sensor as a current sensor. This allows contactless sensing of the plating current and is generally characterized by high accuracy, short response time, low temperature drift, excellent linearity and a wide frequency range. The Hall sensor thus enables reliable and accurate detection of the plating current during the entire plating process. Preferably, the current sensor is gas-tightly encapsulated and / or cast in a plastic or resin. In this way, the current sensor is protected against chemical effects of the electroplating environment. Thus, reliable operation of the current sensor is ensured throughout the plating process.
Bevorzugt ist die Galvanisieranlage derart ausgestaltet, dass die Auswerteeinheit am Warenträger angeordnet ist. Folglich können die durch den Stromsensor ausgegebenen Messsignale durch die Auswerteeinheit am Warenträger erfasst und ausgewertet werden. Somit ist keine Übertragung der Messsignale vom Warenträger zum Wannenrand mittels Kontaktplatten/Kontaktstifte erforderlich. Folglich werden zusätzliche Fehlerquellen, nämlich die Verschmutzung und Korrosion der Kontaktplatten/Kontaktstifte sowie eine fehlerhafte Positionierung des Warenträgers, beseitigt. Dies ermöglicht eine zuverlässige und genaue Erfassung der vom Stromsensor ausgegebenen Messsignale.Preferably, the electroplating plant is configured such that the evaluation unit is arranged on the goods carrier. Consequently, the measurement signals output by the current sensor can be detected and evaluated by the evaluation unit on the goods carrier. Thus, no transmission of the measurement signals from the product carrier to the tub rim by means of contact plates / pins is required. Consequently, additional sources of error, namely the contamination and corrosion of the contact plates / pins and a faulty positioning of the product carrier eliminated. This allows reliable and accurate detection of the output from the current sensor measurement signals.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Galvanisieranlage ist die Auswerteeinheit ausgelegt, die erfassten Messsignale zu analysieren und zugehörige Auswertedaten zu erzeugen. Dementsprechend ist eine Vorverarbeitung der vom Stromsensor ausgegebenen Messsignale durch die Auswerteeinheit möglich. Als Ergebnis der Messsignalanalyse erzeugt die Auswerteeinheit entsprechende Auswertedaten. Die Auswertedaten können anschließend zur Überwachung des Galvanisiervorgangs weiterverarbeitet werden. Die für die Überwachung zu berücksichtigende Datenmenge wird folglich durch die Messsignalvorverarbeitung durch die Auswerteeinheit erheblich reduziert. Somit ist eine zeitlich nahezu lü- ckenlose Erfassung des Galvanisierstroms möglich, ohne den Verarbeitungsaufwand zur Überwachung des Galvanisiervorgangs zu erhöhen.In a further preferred embodiment of the electroplating plant, the evaluation unit is designed to analyze the detected measurement signals and to generate associated evaluation data. Accordingly, a preprocessing of the measurement signals output by the current sensor is possible by the evaluation unit. As a result of the measurement signal analysis, the evaluation unit generates corresponding evaluation data. The evaluation data can then be further processed for monitoring the galvanizing process. The amount of data to be considered for the monitoring is consequently considerably reduced by the measuring signal preprocessing by the evaluation unit. Thus, a temporally close to seamless detection of the plating current without increasing the processing overhead for monitoring the plating process.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Galvanisieranlage ist die Auswerteeinheit ausgelegt, die Messsignale und/oder die Auswertedaten drahtlos an eine Steuereinrichtung der Galvanisieranlage und/oder eine separate Datenverarbeitungseinrichtung zu übertragen. Die drahtlose Übertragung bietet den Vorteil, dass beispielsweise keine Kontaktplatten/Kontaktstifte zur Übertragung der Messsignale und/oder Auswertedaten vom Warenträger zum Wannenrand vorzusehen sind. Somit werden Übertragungsfehler infolge von Korrosion und Verschmutzung der Kontaktplatten/Kontaktstifte oder einer ungenauen Positionierung des Warenträgers ausgeschlossen. Die Positionierqualität der Warenträger hat auf die Datenübertragung somit keinen Einfluss. Ferner ist eine elektrische Installation lediglich am Warenträger erforderlich. Eine elektrische Verbindung vom Galvanisierbad zur Steuereinrichtung und/oder Datenverarbeitungseinrichtung, die herkömmlich mittels Vielfachsteckern, beispielsweise 50-fach- Steckern, hergestellt wird, entfällt. Folglich ist eine zuverlässige Überwachung des Galvanisiervorgangs gewährleistet. Die Steuereinrichtung und/oder Datenverarbeitungseinrichtung befindet sich vorteilhafter Weise in einem anderen Raum als die Galvanisieranlage, insbesondere befindet sich in diesem anderen Raum keine Galvanisieranlage, sondern es herrschen normale Umweltbedingungen.In a particularly advantageous embodiment of the electroplating plant, the evaluation unit is designed to transmit the measurement signals and / or the evaluation data wirelessly to a control device of the electroplating plant and / or a separate data processing device. The wireless transmission has the advantage that, for example, no contact plates / contact pins for transmitting the measurement signals and / or evaluation data from the goods carrier to the tub rim are provided. Thus, transmission errors due to corrosion and contamination of the contact plates / pins or inaccurate positioning of the product carrier are excluded. The positioning quality of the product carriers thus has no influence on the data transfer. Furthermore, an electrical installation is required only on the goods carrier. An electrical connection from the plating bath to the control device and / or data processing device, which is conventionally produced by means of multiple plugs, for example 50-fold plugs, is eliminated. Consequently, a reliable monitoring of the galvanizing process is ensured. The control device and / or data processing device is advantageously located in a different space than the electroplating plant, in particular, there is no electroplating plant in this other room, but normal environmental conditions prevail.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Galvanisieranlage ist die Auswerteeinheit ausgelegt, die Auswertedaten mittels an dem Wannenrand des Galvanisierbads angeordneter Kontaktstifte an die Steuereinrichtung der Galvanisieranlage und/oder die separaten Datenverarbeitungseinrichtung digital zu übertragen. Die digitale Übertragung der Auswertedaten vom Warenträger zum Wannenrand lässt sich mittels bekannter Fehlererkennungs- und/oder Fehlerkorrekturverfahren absichern. Dies ermöglicht eine zuverlässige Überwachung der Betriebsparameter während des Galvanisiervorgangs.In a further preferred embodiment of the electroplating plant, the evaluation unit is designed to digitally transmit the evaluation data to the control device of the electroplating plant and / or the separate data processing device by means of contact pins arranged at the tub rim of the plating bath. The digital transmission of the evaluation data from the goods carrier to the tub edge can be ensured by means of known error detection and / or error correction methods. This allows reliable monitoring of the operating parameters during the electroplating process.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Galvanisieranlage versorgt ein Akkumulator den Stromsensor und die Auswerteeinheit mit elektrischer Energie. Hierdurch ist eine Energieversorgung des Stromsensors und der Auswerteeinheit unabhängig von einer externen Energiequelle möglich. Folglich ist ein Höchstmaß an Flexibilität für den Einsatz der erfindungsgemäßen Galvanisieranlage gewährleistet.In a further advantageous embodiment of the electroplating plant, an accumulator supplies the current sensor and the evaluation unit with electrical energy. As a result, a power supply of the current sensor and the evaluation is independent of an external power source possible. Consequently, the maximum ensures flexibility for the use of galvanizing plant according to the invention.
Das erfindungsgemäße Galvanisierverfahren weist bevorzugt die folgenden Schritte auf: Einbringen wenigstens eines Objekts, das an einem Warenträger angeordnet ist, in ein Galvanisierbad; Anlegen eines Galvanisierstroms mittels wenigstens einer Leitung an das Objekt; Messen des Galvanisierstroms mittels wenigstens eines Stromsensors und Ausgeben eines zugehörigen Messsignals über wenigstens eine Signalleitung; und Erfassen des Messsignals durch eine Auswerteeinheit, wobei das Messen des Galvanisierstroms mittels des Stromsensors kontaktlos erfolgt. Das kontaktlose Messen des Galvanisierstroms bietet den Vorteil, dass Störungen des Messsignals aufgrund von Kontaktproblemen vermieden werden. Folglich ist eine zuverlässige, kontinuierliche und genaue Erfassung des Galvanisierstroms möglich. Der Warenträger lässt sich genauso handhaben wie ein Warenträger ohne Stromerfassung, es sind keine zusätzlichen Maßnahmen aufgrund der Stromerfassung notwendig. Die Teile der Stromerfassung sind dem Warenträger fest zugeordnet.The plating method according to the invention preferably comprises the following steps: introducing at least one object, which is arranged on a goods carrier, into a plating bath; Applying a galvanizing current to the object by means of at least one line; Measuring the galvanizing current by means of at least one current sensor and outputting an associated measuring signal via at least one signal line; and detecting the measuring signal by an evaluation unit, wherein the measuring of the galvanizing by means of the current sensor is effected without contact. The contactless measurement of the galvanizing current offers the advantage that disturbances of the measuring signal due to contact problems are avoided. Consequently, reliable, continuous and accurate detection of the plating current is possible. The product carrier can be handled in the same way as a product carrier without current detection, no additional measures due to current detection are necessary. The parts of the current detection are permanently assigned to the goods carrier.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Galvanisierverfahrens erfolgt das Anlegen des Galvanisierstroms mittels mehrerer Leitungen und das Messen des Galvanisierstroms an jeder Leitung. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da sie die Erfassung der jedem einzelnen Objekt zugeführten Einzelströme ermöglicht. Folglich sind Fertigungsfehler während des Galvanisiervorgangs, z. B. Schichtdickenschwankungen infolge uneinheitlicher Stromzufuhr und Doppelbeschichtungen aufgrund von kurzzeitigen Stromunterbrechungen, für jedes einzelne Objekt aktuell erkennbar. Beim Auftreten von Fertigungsfehlern, insbesondere bei der Galvanisierung hochwertiger Bauteile, können somit gezielt einzelne fehlerhafte Objekte (Bauteile) aussortiert werden. Folglich lässt sich der Produktionsausschuss erheblichen reduzieren, da nunmehr einzelne, fehlerhafte Objekte im Gegensatz zu kompletten Objekt-Chargen aussortiert werden können. Die Überprüfung von Objekt-Chargen wird vereinfacht und verkürzt.In a particularly preferred embodiment of the electroplating process, the electroplating current is applied by means of a plurality of lines and the galvanizing current is measured on each line. This embodiment is particularly advantageous because it allows the detection of the individual streams supplied to each individual object. Consequently, manufacturing errors during the electroplating process, for. B. layer thickness variations due to non-uniform power supply and double coatings due to short-term power interruptions, currently recognizable for each individual object. If manufacturing defects occur, in particular in the galvanization of high-quality components, it is thus possible to selectively sort out individual defective objects (components). Consequently, the production scrap can be significantly reduced, since now single, faulty objects can be sorted out as opposed to complete object batches. Checking object batches is simplified and shortened.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Galvanisierverfahrens analysiert die Auswerteeinheit das Messsignal und erzeugt zugehörige Auswertedaten. Dementsprechend führt die Auswerteeinheit eine Vorverarbeitung der vom Stromsensor ausgegebenen Messsignale durch. Als Ergebnis der Messsignalana- lyse erzeugt die Auswerteeinheit entsprechende Auswertedaten. Die Auswertedaten können anschließend zur Überwachung des Galvanisiervorgangs weiterverarbeitet werden. Die für die Überwachung zu berücksichtigende Datenmenge wird folglich infolge der Messsignalvorverarbeitung durch die Auswerteeinheit erheblich reduziert. Somit ist eine zeitlich nahezu lückenlose Erfassung des Galvanisierstroms möglich, ohne den Verarbeitungsaufwand zur Überwachung des Galvanisiervorgangs zu erhöhen.In a particularly preferred embodiment of the electroplating process, the evaluation unit analyzes the measurement signal and generates associated evaluation data. Accordingly, the evaluation unit carries out a preprocessing of the measurement signals output by the current sensor. As a result of the measurement signal lysis, the evaluation unit generates corresponding evaluation data. The evaluation data can then be further processed for monitoring the galvanizing process. The amount of data to be considered for the monitoring is consequently considerably reduced as a result of the measurement signal preprocessing by the evaluation unit. Thus, it is possible to record the galvanizing current almost completely in time, without increasing the processing effort for monitoring the electroplating process.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Galvanisierverfahrens überträgt die Auswerteeinheit das Messsignal und/oder die Auswertedaten drahtlos an eine Steuereinrichtung und/oder eine separate Datenverarbeitungseinrichtung. Die drahtlose Übertragung bietet den Vorteil, dass beispielsweise keine Kontaktplatten/Kontaktstifte zur Übertragung der Messsignale/Auswertedaten vom Warenträger zum Wannenrand vorzusehen sind. Somit werden Übertragungsfehler infolge von Korrosion und Verschmutzung der Kontaktplatten/Kontaktstifte oder einer ungenauen Positionierung des Warenträgers ausgeschlossen. Folglich ist eine zuverlässige Überwachung des Galvanisiervorgangs gewährleistet.In a further advantageous embodiment of the electroplating process, the evaluation unit transmits the measurement signal and / or the evaluation data wirelessly to a control device and / or a separate data processing device. The wireless transmission has the advantage that, for example, no contact plates / contact pins for transmitting the measurement signals / evaluation data from the goods carrier to the tub edge are provided. Thus, transmission errors due to corrosion and contamination of the contact plates / pins or inaccurate positioning of the product carrier are excluded. Consequently, a reliable monitoring of the galvanizing process is ensured.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Galvanisierverfahrens überträgt die Auswerteeinheit die Auswertedaten digital mittels an dem Wannenrand des Galvanisierbads angeordneter Kontaktstifte an eine Steuereinrichtung und/oder eine separate Datenverarbeitungseinrichtung. Die digitale Übertragung der Auswertedaten vom Warenträger zum Wannenrand lässt sich mittels bekannter Feh- lererkennungs- und/oder Fehlerkorrekturverfahren absichern. Dies ermöglicht eine zuverlässige Überwachung der Betriebsparameter während des Galvanisiervorgangs.In an advantageous embodiment of the electroplating process, the evaluation unit digitally transmits the evaluation data to a control device and / or a separate data processing device by means of contact pins arranged on the tub rim of the plating bath. The digital transmission of the evaluation data from the product carrier to the rim of the bath can be ensured by means of known error recognition and / or error correction methods. This allows reliable monitoring of the operating parameters during the electroplating process.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, das im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen :Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a non-limiting embodiment of the invention, which will be explained in more detail below with reference to the drawing. In this drawing show:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Galvanisieranlage gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform der Galvanisieranlage gemäß der vorliegenden Erfindung,1 is a perspective view of an embodiment of the electroplating plant according to the present invention, FIG. 2 is a side sectional view of an embodiment of the electroplating apparatus according to the present invention; FIG.
Fig. 3 eine frontale Schnittansicht einer Ausführungsform der Galvanisieranlage gemäß der vorliegenden Erfindung,3 shows a frontal sectional view of an embodiment of the galvanizing plant according to the present invention,
Fig. 4 eine Querschnittsansicht in Explosionsdarstellung eines Stromsensors zur Messung eines Galvanisierstroms und Ausgabe eines zugehörigen Messsignals über eine Signalleitung und4 is an exploded cross-sectional view of a current sensor for measuring a galvanizing current and outputting an associated measurement signal via a signal line and FIG
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Deckplatte des Stromsensors gemäß Fig. 4.5 is a plan view of a cover plate of the current sensor of FIG .. 4
Die in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Galvanisieranlage umfasst im Wesentlichen ein Galvanisierbad 20, einen Warenträger 22, mehrere zu galvanisierende Objekte 24 und eine Auswerteeinheit 32.The embodiment of the electroplating plant according to the invention shown schematically in FIGS. 1 to 3 essentially comprises a plating bath 20, a product carrier 22, a plurality of objects 24 to be electroplated and an evaluation unit 32.
An dem Warenträger 22 sind sechs baugleiche Objekte 24 (Bauteile) mittels aus dem Stand der Technik bekannter Halterungen einzeln angebracht. Diese Halterungen werden daher hier nicht näher erläutert. Der Warenträger 22 dient dazu, die aufgenommenen Objekte 24 für den Galvanisiervorgang in das Galvanisierbad 20 einzutauchen und zu halten. Jedes Objekt 24 ist mit einer Leitung 26 verbunden. Die Leitung 26 führt von dem Objekt 24 zu einer Warenträ- ger-Stromsammelschiene 34. Jede Leitung 26 stellt folglich eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Stromsammeischiene 34 und jeweils einem Objekt 24 her. Die Stromsammeischiene 34 ist wiederum mittels einer Leitung mit einem Pol einer Gleichstromquelle 40 (Gleichrichter) verbunden. Der andere Pol der Gleichstromquelle 40 ist mittels einer weiteren Leitung mit einer Galvanisierbad-Stromsammeischiene 36 verbunden. An die Stromsammeischiene 36 ist in bekannter Weise wenigstens eine Anode angeschlossen. Die Anode wird für den Galvanisiervorgang ebenfalls in das Galvanisierbad 20 eingetaucht. Während des Galvanisiervorganges leitet die Gleichstromquelle 40 den zur Galvanisierung aller Objekte 24 erforderlichen Strom zur Warenträger- Stromsammelschiene 34. Von dort wird der Galvanisierstrom (Summenstrom) mittels der jeweiligen Leitungen 26 auf die einzelnen Objekte 24 aufgeteilt und an diese angelegt. Der einem einzelnen Objekt 24 zugeführte Galvanisierstrom (Einzelstrom) wird von jeweils einem Stromsensor 28 gemessen. In der hierin beschriebenen Ausführungsform ist der verwendete Stromsensor 28 ein Hall- Sensor. Der Hall-Sensor 28 ist in der Lage, den durch die Leitung 26 fließenden Galvanisierungsstrom berührungslos und verlustlos zu messen. Der Hall-Sensor 28 ist ein ringförmiges Element, durch dessen Mitte die Leitung 26 geführt wird. Ferner ist der Hall-Sensor 28 mit einer Signalleitung 30 verbunden, über die das erfasste Strommesssignal ausgegeben wird. Die Signalleitung 30 ist elektrisch leitend mit der Auswerteinheit 32 verbunden. Die Auswerteinheit 32 erfasst das von dem Hall-Sensor 28 übertragene Strommesssignal.At the goods carrier 22 six identical objects 24 (components) are individually mounted by means known from the prior art holders. These brackets are therefore not explained here. The product carrier 22 serves to immerse the recorded objects 24 for the electroplating process in the plating bath 20 and hold. Each object 24 is connected to a line 26. The line 26 leads from the object 24 to a goods carrier power bus 34. Each line 26 thus establishes an electrically conductive connection between the current busbar 34 and in each case an object 24. The current busbar 34 is in turn connected by means of a line to a pole of a DC power source 40 (rectifier). The other pole of the DC power source 40 is connected to a plating bath power bus 36 via another line. At least one anode is connected to the current busbar 36 in a known manner. The anode is also immersed in the plating bath 20 for the plating process. During the electroplating process, the DC source 40 directs the power required to galvanize all objects 24 to the goods carrier busbar 34. From there, the plating current (total current) is split by means of the respective lines 26 to the individual objects 24 and applied thereto. The galvanizing current supplied to a single object 24 (Single stream) is measured by a respective current sensor 28. In the embodiment described herein, the current sensor 28 used is a Hall sensor. The Hall sensor 28 is capable of non-contact and lossless measurement of the plating current flowing through the line 26. The Hall sensor 28 is an annular element, through the middle of the line 26 is guided. Furthermore, the Hall sensor 28 is connected to a signal line 30, via which the detected current measurement signal is output. The signal line 30 is electrically conductively connected to the evaluation unit 32. The evaluation unit 32 detects the current measurement signal transmitted by the Hall sensor 28.
In dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs Objekte 24 an dem Warenträger 22 angebracht, die jeweils über insgesamt sechs Leitungen 26 mit der Warenträger-Stromsammelschiene 34 verbunden sind. Bei der Erfassung der Objekteinzelströme sind insgesamt sechs Hall-Sensoren 28 jeweils an einer Leitung 26 angeordnet, die wiederum über insgesamt sechs Signalleitungen 30 mit der Auswertereinheit 32 verbunden sind. Die Anzahl der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Objekte 24, Leitungen 26, Stromsensoren 28 und Signalleitungen 30 ist keineswegs einschränkend zu verstehen. Vielmehr kann diese Anzahl frei gewählt werden und wird in der Regel von der Größe der Galvanisieranlage, der Größe des Warenträgers 22, der Größe und Geometrie der Objekte 24 sowie der elektrischen Leistungsfähigkeit der Gleichstromquelle 40 abhängen. In der hierin beschriebenen Ausführungsform ist die Anzahl der Stromsensoren 28 und der Leitungen 26 gleich der Anzahl der Objekte 24, da somit die Erfassung der Objekteinzelströme möglich ist.In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 to 3, six objects 24 are attached to the goods carrier 22, which are each connected via a total of six lines 26 to the goods carrier power bus 34. When detecting the individual object currents, a total of six Hall sensors 28 are each arranged on a line 26, which in turn are connected to the evaluation unit 32 via a total of six signal lines 30. The number of objects 24, lines 26, current sensors 28 and signal lines 30 illustrated in FIGS. 1 to 3 is by no means to be understood as limiting. Rather, this number can be chosen freely and will usually depend on the size of the galvanizing, the size of the goods carrier 22, the size and geometry of the objects 24 and the electrical performance of the DC power source 40. In the embodiment described herein, the number of current sensors 28 and lines 26 is equal to the number of objects 24, thus allowing the detection of the individual object currents.
Die in dem Ausführungsbeispiel eingesetzten Hall-Sensoren 28 arbeiten nach dem „Closed Loop Hall Effect" (Kompensations-Stromwandler). Der durch einen Primärstrom (Strom durch die Leitung 26) erzeugte Magnetfluss wird mit Hilfe einer Sekundärspule kompensiert, wobei ein Hall-Sensor mit zugehöriger Elektronikschaltung verwendet wird. Der sekundärseitige Kompensationsstrom ist ein exaktes Abbild des Primärstromes. Derartige Stromsensoren sind beispielsweise aus der Patentschrift EP 0 738 894 Bl oder US 5,146,156 bekannt. Der Hall- Sensor 28 ist auf einer Platine montiert, an der auch die Signalleitung 30 angeschlossen ist. Der Hall-Sensor 28 ist in einem PVC-Gehäuse eingesetzt und in einem Kunststoff oder Harz eingegossen. In Figur 4 ist ein Stromsensor 28 schematisch dargestellt. Insbesondere zeigen die Figur 4 eine Querschnittsansicht des Stromsensors 28 und die Figur 5 eine Draufsicht auf die Deckplatte 41 des Stromsensors 28. Der Stromsensor 28 weist im Wesentlichen ein ringförmiges Hall-Element 46 auf, das in einem Vergussmaterial 47 eingekapselt ist. Das Vergussmaterial 47 ist wiederum zwischen den Mantelflächen eines zylinderförmigen Außenrohres 48 und eines Innenrohres 50 eingebettet. An den Stirnseiten ist der Stromsensor 28 durch jeweils eine Deckplatte 42 und eine Bodenplatte 44 begrenzt. Sowohl die Deckplatte 42 als auch die Bodenplatte 44 weisen einen Leitungsdurchgang 54 auf. Die Leitungsdurchgänge 54 der Deckplatte 42 und der Bodenplatte 44 sind im eingebauten Zustand koaxial zum Innenrohr 50 angeordnet und weisen einen Durchmesser auf, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Innenrohrs 50 entspricht. Der Leitungsdurchgang 54 dient der Durchführung einer stromführenden Leitung, beispielsweise Leitung 26. Die Deckplatte 42, die Bodenplatte 44, das Außenrohr 48 und das Innenrohr 50 schließen den auf diese Weise gebildeten ringförmigen Innenraum, in dem das Hall-Element 46 und das Vergussmaterial 47 eingebettet sind, nach außen gasdicht ab. Ferner ist in der Deckplatte 42 ein Signalleitungsauslass 52 vorgesehen. Durch diesen wird die Signalleitung 30 aus dem Stromsensor 28 nach außen geführt. Die Signalleitung 30 besteht in dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel aus einem vieradrigen, geschirmten Kabel mit einer chemiebeständigen Ummantelung. Auch sie ist wie die Stromsensoren 28 fest mit dem Warenträger 22 verbunden.The Hall sensors 28 used in the exemplary embodiment operate according to the "closed loop hall effect." The magnetic flux generated by a primary current (current through the line 26) is compensated by means of a secondary coil, wherein a Hall sensor with Such current sensors are known, for example, from the patent EP 0 738 894 B1 or US 5,146,156 The Hall sensor 28 is mounted on a board to which the signal line 30 is also connected The Hall sensor 28 is inserted in a PVC housing and cast in a plastic or resin. FIG. 4 schematically shows a current sensor 28. In particular, FIG. 4 shows a cross-sectional view of the current sensor 28 and FIG. 5 shows a top view of the cover plate 41 of the current sensor 28. The current sensor 28 essentially has an annular Hall element 46 which is encapsulated in a potting material 47. The potting material 47 is in turn embedded between the outer surfaces of a cylindrical outer tube 48 and an inner tube 50. At the end faces of the current sensor 28 is limited by a respective cover plate 42 and a bottom plate 44. Both the cover plate 42 and the bottom plate 44 have a line passage 54. The conduit passages 54 of the cover plate 42 and the bottom plate 44 are arranged coaxially with the inner tube 50 in the installed state and have a diameter which substantially corresponds to the inner diameter of the inner tube 50. The conduit passage 54 serves to carry out a current-carrying line, for example, line 26. The cover plate 42, the bottom plate 44, the outer tube 48 and the inner tube 50 close the annular interior formed in this way, in which the Hall element 46 and the potting material 47 embedded are gas-tight to the outside. Furthermore, a signal line outlet 52 is provided in the cover plate 42. Through this, the signal line 30 is guided out of the current sensor 28 to the outside. The signal line 30 in the embodiment described herein consists of a four-wire, shielded cable with a chemically resistant sheath. Also, like the current sensors 28, it is firmly connected to the goods carrier 22.
Wie den Figuren 1 bis 3 zu entnehmen ist, ist jede Signalleitung 30 jedes Stromsensors 28 mit der Auswertereinheit 32 verbunden, die auf dem Warenträger 22 angeordnet ist. Die Auswertereinheit 32 weist ein Gehäuse, insbesondere ein PVC-Gehäuse auf. Das Gehäuse der Auswertereinheit 32 schließt den umgebenen Innenraum nach außen derart ab, dass keine Verschmutzungen der Galvanisierumgebung in diesen Innenraum eindringen können. Alle Signalleitungen 30 sowie die Zuleitung der Spannungsversorgung sind mittels dichter, z.B. bekannter PG-Verschraubungen an dem Gehäuse befestigt und in dieses geführt. In dem Gehäuse der Auswertereinheit 32 sind im Wesentlichen wenigstens ein Signalerfassungsmodul, ein Busmastermodul, ein Datenkommunikationsmodul und eine Spannungsversorgung untergebracht. Das Signalerfassungsmodul dient der Erfassung der von dem Stromsensor 28 über die Signalleitung 30 ausgegebenen Messsignale. Hierzu weist das Signalerfassungsmodul mehrere Signaleingänge auf. In dem hierin beschrieben Ausführungsbeispiel verfügt ein Signalerfassungsmodul über sechs Signaleingänge, an denen jeweils eine Signalleitung 30 angeschlossen werden kann. Mehrere Signalerfassungsmodule lassen sich mit Hilfe des Busmastermoduls koppeln und gleichzeitig betreiben. In dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel lassen sich auf diese Weise bis zu 15 Signalerfassungsmodule an einem Busmastermodul betreiben, womit sich folglich bei Vollausbau bis zu 90 Einzelströme je Auswertereinheit 32 erfassen lassen.As can be seen from FIGS. 1 to 3, each signal line 30 of each current sensor 28 is connected to the evaluation unit 32, which is arranged on the product carrier 22. The evaluation unit 32 has a housing, in particular a PVC housing. The housing of the evaluation unit 32 closes the surrounding interior space to the outside in such a way that no contamination of the galvanizing environment can penetrate into this interior space. All signal lines 30 and the supply of the power supply are attached by means of dense, eg known PG glands to the housing and guided in this. In the housing of the evaluation unit 32, substantially at least one signal detection module, a bus master module, a data communication module and a power supply are housed. The signal detection module is used to detect the output from the current sensor 28 via the signal line 30 measurement signals. For this purpose, the signal acquisition module has a plurality of signal inputs. In the embodiment described herein, a signal acquisition module has six signal inputs, to each of which a signal line 30 can be connected. Several signal acquisition modules can be coupled and operated simultaneously with the help of the bus master module. In the embodiment described herein, up to 15 signal acquisition modules can be operated in this way on a bus master module, which consequently allows up to 90 individual streams per evaluation unit 32 to be detected when fully expanded.
Das Signalerfassungsmodul umfasst im Wesentlichen elektrische Messbrücken für die Stromsensoren 28, eine Analog-Digital-Wandlung der erfassten Messsignale, eine Analyse und Überwachung der Messsignale auf Fehlerbilder, die Erzeugung von Auswertedaten aus den Messsignalen zur Weiterverarbeitung und eine Kommunikationsschnittstelle zum Busmastermodul.The signal acquisition module essentially comprises electrical measurement bridges for the current sensors 28, an analog-to-digital conversion of the detected measurement signals, an analysis and monitoring of the measurement signals for error images, the generation of evaluation data from the measurement signals for further processing and a communication interface to the bus master module.
Die Messsignale werden in dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel für jeden Signaleingang mit einer möglichst hohen Abtastrate erfasst, besonders bevorzugt mit einer Abtastrate von etwa 1000 Hz. Da eine solch große Datenmenge der Messsignale von einer nachgelagerten Datenverarbeitungseinrichtung nicht verarbeitet werden kann, erfolgt bereits eine Vorverarbeitung und Analyse der Messsignale in der Auswerteeinheit 32 selbst. Als Ergebnis dieser Analyse erzeugt die Auswerteeinheit 32 den Messsignalen zugeordnete Auswertedaten.The measurement signals are detected in the embodiment described herein for each signal input with the highest possible sampling rate, more preferably with a sampling rate of about 1000 Hz. Since such a large amount of data of the measurement signals from a downstream data processing device can not be processed, there is already a preprocessing and analysis As a result of this analysis, the evaluation unit 32 generates the evaluation data associated with the measurement signals.
Die Datenvorverarbeitung und Analyse umfasst in dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel im Wesentlichen die folgenden Punkte:The data preprocessing and analysis in the embodiment described herein essentially comprises the following items:
Mittelwertbildung mit Min- und Max-Werterfassung über einen Zeitraum von bevorzugt 1 Sekunde. Diese Mittelwertbildung erfolgt mit einer reduzierten Abtastrate von etwa 100 Hz, so dass der Mittelwert auf ca. 100 Messwerten basiert, die in dem Erfassungszeitraum erfasst werden.Averaging with minimum and maximum value over a period of preferably 1 second. This averaging is performed at a reduced sampling rate of about 100 Hz, so that the average is based on approximately 100 readings taken during the detection period.
Berechnung der Standardabweichung der erfassten MesswerteCalculation of the standard deviation of the acquired measured values
- Fehlererkennung „Strom zu hoch" Die Auswerteeinheit 32 erhält von einer zentralen Steuereinrichtung der Galvanisieranlage eine Obergrenze für die Stromüberwachung. Bei einer Überschreitung der Obergrenze generiert die Auswerteinheit 32 einen Alarm und überträgt diesen bei der nächsten Datenübermittlung (maximal nach einer Sekunde) an die Steuereinrichtung der Galvanisieranlage. Diese Fehlererkennung basiert auf einer Abtastrate von ca. 1000 Hz.- Error detection "current too high" The evaluation unit 32 receives from a central control device of the galvanizing an upper limit for the current monitoring. If the upper limit is exceeded, the evaluation unit 32 generates an alarm and transmits it to the control device of the electroplating plant at the next data transmission (maximum after one second). This error detection is based on a sampling rate of approx. 1000 Hz.
- Fehlererkennung „Strom zu tief"- Error detection "current too low"
Die Auswerteeinheit 32 erhält von einer zentralen Steuereinrichtung der Galvanisieranlage eine Untergrenze für die Stromüberwachung. Bei einer Unterschreitung der Untergrenze generiert die Auswerteinheit 32 einen Alarm und überträgt diesen bei der nächsten Datenübermittlung (maximal nach einer Sekunde) an die Steuereinrichtung der Galvanisieranlage. Diese Fehlererkennung basiert auf einer Abtastrate von ca. 1000 Hz.The evaluation unit 32 receives from a central control device of the galvanizing a lower limit for the current monitoring. If the lower limit is undershot, the evaluation unit 32 generates an alarm and transmits it to the control device of the electroplating plant during the next data transmission (maximum after one second). This error detection is based on a sampling rate of approx. 1000 Hz.
Fehlererkennung „Stromunterbrechung"Error detection "power interruption"
Die Auswerteeinheit 32 erhält von einer zentralen Steuereinrichtung der Galvanisieranlage eine Untergrenze und eine Zeitdauer für die Überwachung einer Stromunterbrechung. Bei einer Unterschreitung der Untergrenze über die vorgegebene Zeitdauer hinaus, generiert die Auswerteeinheit 32 einen Alarm und überträgt diesen bei der nächsten Datenübermittlung (maximal nach einer Sekunde) an die Steuereinrichtung der Galvanisieranlage. Diese Fehlererkennung basiert auf einer Abtastrate von ca. 1000 Hz.The evaluation unit 32 receives from a central control device of the galvanizing a lower limit and a period of time for monitoring a power interruption. If the lower limit is undershot beyond the predetermined time duration, the evaluation unit 32 generates an alarm and transmits it to the control device of the electroplating plant during the next data transmission (maximum after one second). This error detection is based on a sampling rate of approx. 1000 Hz.
Das Busmastermodul hat in der Auswerteeinheit 32 die Aufgabe, die Daten der Signalerfassungsmodule einem genormten Kommunikationssystem zur Verfügung zu stellen. Die Datenübertragung erfolgt in dem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel bevorzugt über den Profinet-Standard. Die Daten aus den Signalerfassungsmodulen werden über das Bussystem an das Busmastermodul übertragen. Das verwendete Bussystem garantiert auch bei Vollausbau eine Buszykluszeit von maximal einer Sekunde für alle Busteilnehmer, so dass alle Daten aller angeschlossenen Busteilnehmer wenigstens einem pro Sekunde an das Busmastermodul übertragen werden können. Ferner können über das Bussystem verschiedene Parameter, beispielsweise Überwachungsparameter, an die Signalerfassungsmodule übertragen werden. Die Datenübertragung von dem Busmastermodul der Auswerteeinheit 32 an die zentrale Steuereinrichtung der Galvanisieranlage erfolgt bevorzugt drahtlos mittels des in dem Gehäuse der Auswerteeinheit 32 untergebrachten Datenkommunikationsmoduls. Wahlweise kann die Datenübertragung die Übermittlung von Messwerten der in den Signalerfassungsmodulen erfassten Messsignale und/oder von Auswertedaten umfassen. Die drahtlose Datenübertragung kann beispielsweise über allgemein bekannte Drahtlosverbindungen, insbesondere Standardfunkverbindungen, erfolgen. Besonders bevorzugt eignet sich hierfür beispielsweise eine WLAN-Funkverbindung. Für die drahtlose Datenübertragung ist außerhalb des Gehäuses der Auswerteeinheit 32 eine Antenne 33 vorgesehen, wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist.The bus master module in the evaluation unit 32 has the task of providing the data of the signal acquisition modules to a standardized communication system. The data transmission takes place in the embodiment described herein preferably via the Profinet standard. The data from the signal acquisition modules are transferred via the bus system to the bus master module. The bus system used guarantees a bus cycle time of a maximum of one second for all bus subscribers even when fully equipped so that all data of all connected bus subscribers can be transmitted to the bus master module at least one per second. Furthermore, various parameters, for example monitoring parameters, can be transmitted to the signal acquisition modules via the bus system. The data transmission from the bus master module of the evaluation unit 32 to the central control device of the electroplating plant preferably takes place wirelessly by means of the data communication module accommodated in the housing of the evaluation unit 32. Optionally, the data transmission may include the transmission of measured values of the measurement signals detected in the signal acquisition modules and / or of evaluation data. The wireless data transmission can take place, for example, via generally known wireless connections, in particular standard radio connections. Particularly suitable for this purpose, for example, a wireless radio connection. For the wireless data transmission, an antenna 33 is provided outside the housing of the evaluation unit 32, as shown in FIGS. 1 to 3.
Die Stromversorgung für die Auswerteeinheit 32 sowie der darin enthaltenen elektronischen Komponenten und der Stromsensoren 28 kann bei geringer elektrischer Leistungsaufnahme über die Stromversorgung der Gleichstromquelle 40 (Gleichrichter) erfolgen, falls die zur Stromversorgung benötigte Leistung im Vergleich zu der von der Gleichstromquelle 40 abgegebenen Leistung vernachlässigbar ist. Beispielsweise ist dies bei einer elektrischen Leistungsaufnahme von etwa 25 Watt und einer Gleichstromquellenleistung von 5000 Watt der Fall.The power supply for the evaluation unit 32 and the electronic components contained therein and the current sensors 28 can be done with low electrical power via the power supply of the DC power source 40 (rectifier), if the power required for the power supply is negligible compared to the output from the DC power source 40 power , For example, this is the case with an electrical power consumption of about 25 watts and a DC power source of 5000 watts.
In dem Fall, dass kleine Gleichstromquellen (Gleichrichter) zum Einsatz kommen und die elektrische Leistungsaufnahme der auf dem Warenträger 22 zu versorgenden Komponenten nicht vernachlässigt werden kann, ist eine separate Zuleitung über einen beispielsweise zweipoligen Wannenrandkontakt möglich.In the event that small DC power sources (rectifier) are used and the electrical power consumption of the components to be supplied on the goods carrier 22 can not be neglected, a separate supply via a double-pole, for example, edge contact is possible.
Alternativ kann ein Akkumulator den Stromsensor 28 und die Auswerteeinheit 32 mit elektrischer Energie versorgen.Alternatively, an accumulator can supply the current sensor 28 and the evaluation unit 32 with electrical energy.
Die Auswerteeinheit 32 verfügt über ein spezielles Energiemanagement. Drei Betriebsarten werden hierbei unterschieden :The evaluation unit 32 has a special energy management. Three operating modes are distinguished here:
Produktionsbetriebproduction plant
Der Warenträger 22 liegt auf dem Galvanisierbad 20 auf und es wird Metall abgeschieden. Die Gleichstromquelle 40 (Gleichrichter) ist aktiv und die Stromversorgung erfolgt über die Einspeisung der Gleichstromquelle 40. Die Auswerteeinheit 32 ist in dieser Betriebsphase mit allen Funktionen verfügbar. Ein Akkumulator wird hierbei aufgeladen. Diese Betriebsphase ist zeitlich nicht beschränkt.The product carrier 22 rests on the plating bath 20 and metal is deposited. The DC power source 40 (rectifier) is active and the power supply via the feed of the DC power source 40th The evaluation unit 32 is available in this operating phase with all functions. An accumulator is charged here. This operating phase is not limited in time.
- Transportbetrieb- Transport operation
Der Warenträger 22 wird im Anlagenbereich transportiert. Die Spannungsversorgung erfolgt dann über einen Akkumulator. Die Kommunikation zu der Auswerteeinheit 32 ist aktiv, wohingegen das Meßsystem abgeschaltet ist. Dieser Betriebszustand wird für den Warenträgeraustausch oder bei längeren Anlagenstörungen benötigt.The goods carrier 22 is transported in the plant area. The power supply then takes place via an accumulator. The communication to the evaluation unit 32 is active, whereas the measuring system is switched off. This operating state is required for the replacement of the product carrier or in the case of longer system malfunctions.
- Speicherbetrieb- Memory operation
Der Warenträger 22 wird im Anlagenbereich abgelegt und längere Zeit nicht verwendet. Die Spannungsversorgung erfolgt dann über einen Akkumulator. Die Kommunikation zu der Auswerteeinheit 32 ist deaktiviert. Dieser Betriebszustand wird bei dem Austausch von Warenträgern, die selten benötigt werden, benötigt. Ab einer sehr langen Lagerzeit, beispielsweise über 100 Stunden, muss der Warenträger 22 auf einer Ladestation wieder aktiviert werden. Da Warenträger nach einer langen Stillstandszeit in der Regel gereinigt werden, kann diese Aktivierung auf einer Reinigungsstation oder einem speziellen Speicherplatz mit Stromeinspeisung erfolgen.The product carrier 22 is stored in the plant area and not used for a long time. The power supply then takes place via an accumulator. The communication to the evaluation unit 32 is deactivated. This operating state is needed when exchanging goods carriers that are rarely needed. From a very long storage period, for example, over 100 hours, the goods carrier 22 must be reactivated on a charging station. Since goods carriers are usually cleaned after a long downtime, this activation can take place on a cleaning station or a special storage space with power supply.
Die Verbindung von der Steuereinrichtung der Galvanisieranlage zu den Auswertegeräten erfolgt über einen oder mehrere WLAN-Access-Points. Bei großen Anlagen besteht die Möglichkeit, mehrere Access Points einzusetzen und ein bekanntes Roaming-Verfahren durchzuführen.The connection from the control device of the galvanizing to the evaluation devices via one or more wireless access points. In the case of large systems, it is possible to use several access points and perform a known roaming procedure.
Die Galvanisieranlagen sind zur Speicherung und Anzeige der Messwerte und Störmeldungen mit einer Steuereinrichtung und/oder einer separaten Datenverarbeitungseinrichtung ausgestattet, in der die Messwerte und Störmeldungen aufgenommen und verarbeitet werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung stellt dem Anlagenbetreiber bereits bei dem Galvanisiervorgang und auch später beim Entladen der Warenträger die gespeicherten Daten zur Verfügung. Die Datenverarbeitungseinrichtung verwaltet die für die Fertigung relevanten Produktionsparameter, wie z.B. den Solleinzelstrom der Objekte 24 und über- trägt die Grenzwerte zur Generierung der Stör-/Alarmmeldungen an die Auswerteeinheit 32 auf dem Warenträger 22. Die über die Warenträger 22 erfassten und zur Datenverarbeitungseinrichtung und/oder zur Steuereinrichtung übertragenen Messwerte und/oder Auswertedaten werden gespeichert und dem Anlagenbetreiber zur Verfügung gestellt. Somit stehen in der Steuereinrichtung für jeden Warenträger 22 alle Messwerte für jede Messstelle und alle Störmeldungen während der Galvanisierbehandlung zur Verfügung. Die Daten können unterschiedliche aufbereitet und dem Anlagenbetreiber angezeigt werden.The electroplating plants are equipped with a control device and / or a separate data processing device for storing and displaying the measured values and fault messages, in which the measured values and fault messages are recorded and processed. The data processing device already provides the system operator with the stored data during the electroplating process and also later when unloading the goods carrier. The data processing device manages the production parameters that are relevant for the production, such as, for example, the desired individual current of the objects 24 and above. the limit values for generating the fault / alarm messages are transmitted to the evaluation unit 32 on the goods carrier 22. The measured values and / or evaluation data acquired via the goods carriers 22 and transmitted to the data processing device and / or the control device are stored and made available to the plant operator. Thus, all measured values for each measuring point and all fault messages during the galvanizing treatment are available in the control device for each product carrier 22. The data can be prepared differently and displayed to the plant operator.
Für den Sonderfall, dass ein oder mehrere Objekte 24 keinen Kontakt haben und der Summenstrom der Gleichstromquelle 40 sich nun auf die verringerte Anzahl der Objekte 24 aufteilt, ist eine Schichtdickenerhöhung die Folge. Die Datenverarbeitungseinrichtung oder die Steuereinrichtung der Galvanisieranlage kann in diesem Fall in den Regelungsprozess der Gleichstromquelle 40 eingreifen und den Sollstrom entsprechend der Anzahl der ausgefallenen Objekte 24 reduzieren.For the special case that one or more objects 24 have no contact and the total current of the DC power source 40 is now divided into the reduced number of objects 24, a layer thickness increase is the result. In this case, the data processing device or the control device of the electroplating plant can intervene in the regulation process of the DC current source 40 and reduce the setpoint current corresponding to the number of failed objects 24.
Das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Galvanisieranlage ist keineswegs einschränkend zu verstehen. Verschiedene Abänderungen der bevorzugten Ausführungsform sind für einen Fachmann offensichtlich und können von diesem leicht hergestellt werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Patentansprüche abzuweichen.The embodiment of the electroplating plant according to the invention described here is by no means to be understood as limiting. Various modifications of the preferred embodiment will be apparent to and can be readily made by those skilled in the art without departing from the scope of the present claims.
So lassen sich mit der erfindungsgemäßen Galvanisieranlage beispielsweise auch Objektgruppen, die auf einzelnen Gestellen an einem Warenträger angebracht sind und über lediglich eine Leitung mit Galvanisierstrom versorgt werden, überwachen. In diesem Fall kann eine Aussage für die gesamte Gruppe, nicht jedoch für ein einzelnes Objekt (Bauteil) getroffen werden.For example, object groups which are mounted on individual racks on a goods carrier and are supplied with galvanizing current via only one line can also be monitored with the electroplating system according to the invention. In this case, a statement can be made for the entire group, but not for a single object (component).
Ferner lassen sich die in der bevorzugten Ausführungsform verwendeten, berüh- rungs- und verlustfrei messenden Stromsensoren (Hall-Sensoren) beispielsweise durch elektrische Shunts ersetzen.Furthermore, the current and loss-free current sensors (Hall sensors) used in the preferred embodiment can be replaced by electric shunts, for example.
Für die drahtlose Datenübertragung von der Auswerteeinheit zur Steuereinrichtung der Galvanisieranlage und/oder Datenverarbeitungseinrichtung lässt sich neben einer WLAN-Funkverbindung zum Beispiel ebenfalls eine auf Glasfaserkabel oder Infrarotlicht basierende Datenübertragung realisieren. Ferner ist anstelle der drahtlosen Datenübertragung an die Steuereinrichtung der Galvanisieranlage und/oder die separate Datenverarbeitungseinrichtung auch eine digitale Übertragung der Daten mittels an dem Wannenrand des Galvanisierbads angeordneter Kontaktstifte möglich.For wireless data transmission from the evaluation unit to the control device of the electroplating plant and / or data processing device, in addition to a WLAN radio link, for example, a data transmission based on fiber optic cable or infrared light can also be realized. Furthermore, instead of the wireless data transmission to the control device of the electroplating plant and / or the separate data processing device, a digital transmission of the data is possible by means of contact pins arranged on the tub rim of the plating bath.
Darüber hinaus ist die Auswahl der in der Auswerteeinheit verwendeten Signalerfassungsmodule und Busmastermodule nicht beschränkt, sofern die Module in der Lage sind, die anfallende Datenmenge in einer vorgegebenen Mindestzeitspanne zu verarbeiten. Ferner lässt sich der in der bevorzugten Ausführungsform verwendete Profinet-Standard auch durch andere Standards ersetzen, die die gleiche Funktionalität bereitstellen, zum Beispiel DeviceNet-Standard. In addition, the selection of the signal acquisition modules and bus master modules used in the evaluation unit is not limited, as long as the modules are capable of processing the accumulated data volume within a predetermined minimum period of time. Furthermore, the Profinet standard used in the preferred embodiment may also be replaced by other standards that provide the same functionality, for example DeviceNet standard.

Claims

Patentansprüche claims
1. Galvanisieranlage, aufweisend1. electroplating plant, comprising
- ein Galvanisierbad (20),a plating bath (20),
- wenigstens einen Warenträger (22) zur Aufnahme oder Halterung wenigstens eines Objekts (24) und zur Einbringung des Objekts in das Galvanisierbad,at least one article carrier (22) for receiving or holding at least one object (24) and for introducing the object into the plating bath,
- wenigstens eine Leitung (26) zum Anlegen eines Galvanisierstroms an das Objekt (24),at least one conduit (26) for applying a galvanizing current to the object (24),
- wenigstens einen Stromsensor (28) zur Messung des Galvanisierstroms und Ausgabe des zugehörigen Messsignals über wenigstens eine Signalleitung (30) und- At least one current sensor (28) for measuring the Galvanisierstroms and output of the associated measurement signal via at least one signal line (30) and
- eine Auswerteeinheit (32) zur Erfassung des Messsignals, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor (28) ausgelegt ist, den Galvanisierstrom kontaktlos zu messen.- An evaluation unit (32) for detecting the measurement signal, characterized in that the current sensor (28) is designed to measure the Galvanierierstrom contactless.
2. Galvanisieranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Stromsensoren (28) mindestens der Anzahl der Leitungen (26) entspricht.2. electroplating plant according to claim 1, characterized in that the number of current sensors (28) at least equal to the number of lines (26).
3. Galvanisieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor (28) am Warenträger (22) angeordnet ist.3. electroplating plant according to one of the preceding claims, characterized in that the current sensor (28) on the product carrier (22) is arranged.
4. Galvanisieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor (28) ein Hall-Sensor ist.4. electroplating plant according to one of the preceding claims, characterized in that the current sensor (28) is a Hall sensor.
5. Galvanisieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor (28) gasdicht gekapselt ist.5. electroplating plant according to one of the preceding claims, characterized in that the current sensor (28) is encapsulated gas-tight.
6. Galvanisieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor (28) in einem Kunststoff oder Harz eingegossen ist. 6. Electroplating plant according to one of the preceding claims, characterized in that the current sensor (28) is cast in a plastic or resin.
7. Galvanisieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (32) am Warenträger (22) angeordnet ist.7. electroplating plant according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (32) on the goods carrier (22) is arranged.
8. Galvanisieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (32) ausgelegt ist, die erfassten Messsignale zu analysieren und zugehörige Auswertedaten zu erzeugen.8. Electroplating plant according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (32) is designed to analyze the detected measurement signals and to generate associated evaluation data.
9. Galvanisieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (32) ausgelegt ist, die Messsignale und/oder die Auswertedaten drahtlos an eine Steuereinrichtung der Galvanisieranlage und/oder eine separate Datenverarbeitungseinrichtung zu übertragen.9. Electroplating plant according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit (32) is designed to transmit the measurement signals and / or the evaluation data wirelessly to a control device of the electroplating plant and / or a separate data processing device.
10. Galvanisieranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (32) ausgelegt ist, die Auswertedaten mittels an dem Wannenrand des Galvanisierbads angeordneter Kontaktstifte an die Steuereinrichtung der Galvanisieranlage und/oder die separate Datenverarbeitungseinrichtung digital zu übertragen.10. Electroplating plant according to one of claims 1 to 8, characterized in that the evaluation unit (32) is adapted to digitally transmit the evaluation data by means arranged on the tub rim of the plating bath contact pins to the control device of the electroplating plant and / or the separate data processing device.
11. Galvanisieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Akkumulator den Stromsensor (28) und die Auswerteeinheit (32) mit elektrischer Energie versorgt.11. Electroplating plant according to one of the preceding claims, characterized in that an accumulator supplies the current sensor (28) and the evaluation unit (32) with electrical energy.
12. Galvanisierverfahren, aufweisend die folgenden Schritte:12. Electroplating process, comprising the following steps:
- Einbringen wenigstens eines Objekts (24), das an einem Warenträger (22) angeordnet ist, in ein Galvanisierbad,Inserting at least one object (24), which is arranged on a product carrier (22), into a plating bath,
- Anlegen eines Galvanisierstroms mittels wenigstens einer Leitung (26) an das Objekt (24),- applying a Galvanisierstroms means of at least one line (26) to the object (24),
- Messen des Galvanisierstroms mittels wenigstens eines Stromsensors (28) und Ausgeben eines zugehörigen Messsignals über wenigstens eine Signalleitung (30) und- Measuring the Galvanisierstroms means of at least one current sensor (28) and outputting an associated measurement signal via at least one signal line (30) and
Erfassen des Messsignals durch eine Auswerteeinheit (32), dadurch gekennzeichnet, dass das Messen des Galvanisierstroms mittels des Stromsensors (28) kontaktlos erfolgt. Detecting the measurement signal by an evaluation unit (32), characterized in that the measurement of the galvanizing by means of the current sensor (28) takes place without contact.
13. Galvanisierverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlegen des Galvanisierstroms mittels mehrerer Leitungen (26) erfolgt und das Messen des Galvanisierstroms an jeder Leitung (26) erfolgt.13. A plating method according to claim 12, characterized in that the application of the plating current by means of a plurality of lines (26) takes place and the measurement of the plating current takes place on each line (26).
14. Galvanisierverfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (32) das Messsignal analysiert und zugehörige Auswertedaten erzeugt.14. Electroplating method according to claim 12 or 13, characterized in that the evaluation unit (32) analyzes the measurement signal and generates associated evaluation data.
15. Galvanisierverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal und/oder die Auswertedaten von der Auswerteeinheit (32) drahtlos an eine Steuereinrichtung und/oder eine separate Datenverarbeitungseinrichtung übertragen wird/werden.15. Electroplating method according to one of claims 12 to 14, characterized in that the measurement signal and / or the evaluation data from the evaluation unit (32) is wirelessly transmitted to a control device and / or a separate data processing device / are.
16. Galvanisierverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertedaten von der Auswerteeinheit (32) mittels an dem Wannenrand des Galvanisierbads angeordneter Kontaktstifte an eine Steuereinrichtung und/oder eine separate Datenverarbeitungseinrichtung digital übertragen werden/wird. 16. Electroplating method according to claim 12, characterized in that the evaluation data are digitally transmitted by the evaluation unit (32) to a control device and / or a separate data processing device by means of contact pins arranged on the tub rim of the plating bath.
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