WO2017064100A1 - Werkstückbearbeitungsanlage und verfahren zum betreiben einer werkstückbearbeitungsanlage - Google Patents

Werkstückbearbeitungsanlage und verfahren zum betreiben einer werkstückbearbeitungsanlage Download PDF

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WO2017064100A1
WO2017064100A1 PCT/EP2016/074420 EP2016074420W WO2017064100A1 WO 2017064100 A1 WO2017064100 A1 WO 2017064100A1 EP 2016074420 W EP2016074420 W EP 2016074420W WO 2017064100 A1 WO2017064100 A1 WO 2017064100A1
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process chamber
air
control
workpieces
chamber
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PCT/EP2016/074420
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Enrico HERM
Erhard Rieder
Christian Eichhorn
Oliver Iglauer
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Dürr Systems Ag
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    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • the present invention relates to a workpiece processing system, in particular for
  • Drying and / or curing of coated and / or coated and / or glued workpieces and a method for operating a workpiece processing system, in particular for drying and / or hardening of lacquered and / or glued workpieces.
  • the invention relates to the field of continuous dryers, through-flow systems, chamber dryers and chamber hardening systems in which painted and / or glued bodies or body parts can be dried and / or cured.
  • a drying and / or curing plant of this type is known, for example, from WO 2010/122121 A2.
  • This conventional drying and / or curing plant has a process chamber with at least one zone for receiving workpieces to be machined, which is connected to a fresh air line for introducing fresh air into the process chamber and an exhaust air line for discharging exhaust air from the process chamber ,
  • a fresh air and / or exhaust air quantity control for controlling the fresh air quantity to be introduced into the process chamber and / or the exhaust air quantity to be led out of the process chamber is also provided.
  • the fresh air and / or exhaust air quantity control is preferably carried out as a function of a number of workpieces currently supplied to the process chamber.
  • the drying and / or curing plant disclosed in WO 2010/122121 A2 also has a thermal afterburning device (TNV), which is supplied with exhaust air from the process chamber for the purpose of thermal exhaust air purification and their output clean air is fed to several recirculation or Frischluftrekuperatoren to the to heat the process chamber to be introduced circulating air or fresh air.
  • TSV thermal afterburning device
  • Combustion temperature is not adjusted to a fixed, maximum value, but in Dependent on a carbon monoxide content is regulated in the output of the post-combustion system clean air. Due to the so adjusting, on average lower combustion chamber temperatures to save energy and the materials used there are spared.
  • DE 10 2008 034 746 B4 discloses a device for drying painted vehicle bodies with a thermal post-combustion plant, in which the pollutant concentration of organic solvents in the dryer is continuously measured. With increasing pollutant concentration on the one hand, the fresh air supply is increased in the process chamber and the Abluftaustechnisch lowered from the process chamber and the other hand, the combustion chamber temperature is kept constant by reducing the fuel supply to the combustion chamber of the post-combustion system.
  • DE 10 2012 023 457 A1 describes a method and a device for tempering, in particular for drying articles. All control and regulation processes of the dryer are coordinated by a control unit through which valves, a process air blower, a fresh air blower and a burner are controlled. However, a combined control of process air quantity and heating power is not provided here.
  • DE 20 2009 013 054 U1 discloses a system for controlling the cabin interior temperature in a drying and / or painting booth for refinishing vehicles and vehicle parts. A temperature sensor contactlessly detects the temperature on the surface of the object to be heated and / or dried, and a control device controls the blower and the heating device as a function of the detected surface temperature of the object to be heated and / or dried. A combined control of process air quantity and heating power is not provided here either.
  • the invention has for its object to provide an improved workpiece machining system and an improved method for operating a workpiece machining system with the lowest possible energy consumption. This object is achieved by the teaching of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the workpiece machining system has a process chamber for receiving workpieces to be machined, which is connected to a process air line for introducing and / or discharging process air into and out of the process chamber; a heating device for heating a process air to be introduced into the process chamber; and a control device for controlling a process air quantity introduced into the process chamber and / or discharged from the process chamber and for controlling a heating power of the heating device.
  • the control device is designed such that it adjusts, controls and / or regulates the process air quantity and the heating power as a function of one another and / or with respect to one another.
  • the combination of the controls i.e., adjustments, controls, and / or controls
  • the combination of the two controls synergy effects can result, which can reduce the metrological effort for the plant control and thus the cost.
  • the invention is based in particular on the following considerations.
  • the aim is a needs-based and thus energy-saving operation of the workpiece machining system.
  • it is necessary to regulate the volume flow of the process air in the process chamber and the heat output of the connected heating device.
  • Such an improved control is possible because, for example, with a reduced number of workpieces in the process chamber of hydrogen and / or carbon, in particular the entry of organic solvents and / or other hydrocarbon compounds and / or other volatile, combustible, ie oxidizable substances reduced in the plant. Accordingly, the requisite fresh air and exhaust air quantities into and out of the process chamber are also reduced for a constant, process-capable process chamber atmosphere.
  • the specific pollutant loading of the exhaust air which is typically given in the unit mass per volume (eg g / m 3 ), can thereby be kept substantially constant in the process chamber according to the smaller number of workpieces.
  • the increase in residence time of the exhaust air in the heating device associated with the lower exhaust air volume flow - with a smaller number of workpieces - brings about improved burnout (carbon monoxide content in the exhaust gas) and thus also improved emission values. Due to this effect, it is possible to reduce not only the fresh air and / or exhaust air volume flows with a smaller number of workpieces, but also the heating power of the heater, while still maintaining the prescribed emission levels. A reduction of the heating power of the heater leads directly to an energy saving.
  • Lowering the heating power of the heater can also extend the life of the workpiece processing equipment.
  • a pure exhaust air volume flow reduction due to structural reasons and / or due to the process, can bring about very high preheating temperatures in the preheating and / or heating zone of the heating device.
  • a reduced heating power of the heater can prevent possible damage in this case, for example by thermal overload at the end of the preheating of the heater, especially in the case of maximum preheating.
  • heating power control By integrating the heating power control with the process air quantity control, it is optionally possible to dispense with an additional, usually expensive measuring technique for detecting the pollutant content in the exhaust air or clean air emitted by the heating device.
  • process air in this context should include all types of air streams that can be introduced into the process chamber and / or discharged from the process chamber. These include, in particular, a fresh air to be introduced into the process chamber, an exhaust air to be led out of the process chamber, and a circulating air to be led out of the process chamber and introduced again into the process chamber.
  • air is intended in this context to include any type of gaseous fluid. These include in particular (ambient) air in the true sense and gases, each with and without impurities or pollutants.
  • the control device is intended to control the amount of process air and the heat output as a function of each other or in relation to each other.
  • a dependent control is to be understood as meaning, in particular, controls in which a functional connection exists between both parameters process air quantity and heating capacity is present.
  • a referring control is to be understood as meaning, in particular, controls in which various dependencies, laws or special rules apply in different value ranges of the parameters.
  • a tabular association exists between the values of the two parameters, whereby this assignment can preferably be determined empirically.
  • the control device can be configured to adjust the heating power of the heater to the process air quantity or the process air quantity control or to adjust the process air quantity to the heating power or the heating power control.
  • This embodiment comprises in particular several different operating modes.
  • the process air quantity control (master) of the heating power control (slave) may be superior, so that a change in the process air flow would automatically result in a change in the heating power of the heater.
  • the heat output control (master) of the process air quantity control (slave) may be superior, so that a change in the heating power would automatically result in a change in the process air amount in or out of the process chamber.
  • the master / slave ratio only in dependence on, for example, the production data or parameters of the
  • Workpiece machining system is determined.
  • Such a configuration or mode of operation of the control device can advantageously contribute to maintaining desired or prescribed emission limits of the system.
  • the allocation of heating power and process air quantity in this integrated control can not be basically proportional to each other.
  • it can also be antiproportional if, for example, with a reduced number of workpieces, the heating power has to be increased within a certain range in order to still be able to provide sufficient clean gas enthalpy for process heating when the process air flow is reduced.
  • the process air line (at least) a fresh air line for introducing fresh air into the process chamber, (at least) an exhaust duct for discharging exhaust air from the process chamber and / or (at least) a recirculation line for discharging and re-introducing of exhaust air from or into the process chamber.
  • the control device is then configured such that it controls the amount of fresh air, the amount of exhaust air and / or the amount of recirculated air.
  • the heating device may have a combustion chamber.
  • the control device is then designed such that it controls a combustion chamber temperature of the combustion chamber.
  • a change in the combustion chamber temperature can be effected, for example, by a change in the fuel gas supply.
  • the heating device may have a thermal afterburning device (TNV) which is connected to an exhaust air line connected to the process chamber for supplying exhaust air from the process chamber into the afterburning device.
  • TSV thermal afterburning device
  • the thermal afterburning device is preferably designed to carry out a thermal oxidation, preferably a regenerative or recuperative thermal oxidation of the combustible pollutants in the exhaust air flow out of the process chamber.
  • the heating device may (at least) comprise a recirculating air recuperator and / or (at least) a fresh air recuperator to which a clean gas resulting from combustion is supplied.
  • the control device is preferably designed such that it (in determining the
  • the control device is preferably designed such that it (in the determination of the heating power control as master) controls the heating power of the heating device as a function of at least one parameter which is selected from:
  • the heating power can be adjusted without detecting an additional parameter relating to a pollutant concentration of the process air (clean air) introduced into the process chamber and / or the process air (exhaust air) discharged from the process chamber.
  • This adaptation preferably takes place by means of an empirically or theoretically determined control algorithm. Ie. for adjusting the heating power is no additional measuring system required, but the control device can fall back on their already existing data, parameters, measured variables, etc.
  • workpieces to be processed are accommodated in a process chamber, wherein the process chamber is connected to a process air line for introducing and / or discharging process air into and out of the process chamber; a process air to be introduced into the process chamber is heated by means of a heating device; and a process air quantity introduced into the process chamber and / or discharged from the process chamber and a heating power of the heating device are adjusted, controlled and / or regulated as a function of one another or with respect to one another.
  • the present invention is preferably used in drying and / or curing plants for drying and / or curing of coated and / or coated and / or glued workpieces.
  • the workpieces are, for example, vehicle bodies or vehicle body parts.
  • Fig. 1 shows the structure of a workpiece machining system according to a preferred
  • Fig. 2 shows the structure of a workpiece machining system according to various
  • FIG. 4 shows the construction of a workpiece machining system according to additional modifications of the embodiment of FIG. 3.
  • FIG. 1 shows a workpiece processing system 10 according to an embodiment of the invention, which is configured by way of example as a drying and / or curing system.
  • the structure of this drying and / or curing system 10 basically corresponds to that of WO 2010/122121 A2. With regard to the structure of the plant, the functioning of the individual
  • the drying and / or curing system 10 may be part of a paint shop.
  • the painting can have one or more painting zones 12, in which workpieces 14 are painted.
  • the drying and / or curing system 10 can be attached to these painting zones 12 and in particular downstream in a conveying direction 16.
  • the drying and / or curing plant 10 is generally still downstream of a cooling zone, not shown, in which the workpieces 14 are cooled for further process steps or steps.
  • the drying and / or curing system 10 is suitable for drying and / or curing of painted and / or glued components, in particular of bodies, body parts or other assemblies (parts) of a land vehicle, watercraft or aircraft.
  • the workpiece 14 shown in FIG. 1 is designed as a painted body for a vehicle or aircraft.
  • the workpiece 14 is in this case on a suitable support
  • (Skid) 15 attached, which is movable in a conveying direction 16 to convey the workpiece 14 from the painting zones 12 in and through the drying and / or curing plant 10.
  • the transport of the workpiece 14 can be carried out continuously or discontinuously.
  • the workpiece machining system 10 according to the invention is also suitable for others
  • the drying and / or curing system 10 has a process chamber 18 with several zones 20-24.
  • a first zone 20 is designed as a lock zone in the form of an inlet lock.
  • a second zone 21 is designed as a first heating zone and a third zone 22 is designed as a second heating zone.
  • a fourth zone 23 is designed as a holding zone and a last zone 24 is designed as a lock zone in the form of an outlet lock.
  • the lock zones 20 and 24 are preferably designed such that, in particular, a process air inside the process chamber 18 does not escape from it or escape is at least largely avoided.
  • the first heating zone 21 and the second heating zone 22 allow heating of the workpiece 14 in (in this embodiment, two) stages. At full capacity, one or more workpieces 14 may be heated in zones 21, 22, with the workpiece 14, after being heated in zone 21, being conveyed to zone 22 to allow further heating. In the holding zone 23, one or more workpieces 14 may remain for a certain period of time in order to carry out drying and curing of the workpiece 14 (possibly with the aid of electromagnetic radiation).
  • Solvents in the form of aliphatic and / or aromatic hydrocarbons, fluorohydrocarbons, fluoro-chloro-hydrocarbons, esters, ketones, glycol ethers, alcohols, water and the like are then enriched, depending on whether they are low or medium - or high boilers - acts mainly in the heating zones 21, 22 or the holding zone 23 in the air of the process chamber 18. However, under which conditions the solvents escape in the drying and / or curing plant 10, depends on the particular solvent or the solvent component. Low boilers escape at low ( ⁇ 100 ° C), medium boilers at medium (100 ° C to 150 ° C) and high boilers at high (> 150 ° C) temperatures. For the drying and / or curing process in the holding zone 23 may be given a certain amount of time, after which the workpiece 14 is transported via the lock zone 24 from the drying and / or curing system 10. The glued and / or lacquered
  • Workpiece 14 is then dried and / or cured.
  • a certain exchange of the process air provided in the process chamber 18 is required.
  • a certain amount of air can be removed from the drying and / or curing plant 10 (exhaust air), which is replaced by fresh air.
  • This process air exchange is necessary because the air in the process chamber 18 accumulates with solvents which during the drying and / or curing process from a paint film or adhesive in the interior (work space) of the process chamber 18 of the drying and / or curing plant 10, and this enrichment must be counteracted.
  • the solvent-enriched process air can be gradually, in particular continuously, replaced to ensure that the process air can continue to absorb solvent.
  • a certain threshold value can be predetermined, which is not or only slightly, especially temporally and / or spatially limited, exceeded for maintaining a proper drying and / or curing process.
  • This process air exchange is carried out here targeted, with an exchange via the sluice zones 20, 24 is prevented as much as possible, otherwise undesirable warm air from the process chamber 18 enters the environment or - if the fresh air mainly via the sluice zones 20, 24 in the process chamber 18 is pulled - too much cold outside air enters the process chamber 18.
  • the drying and / or curing system 10 also has a heating device 26-37.
  • This heating device has a thermal afterburning device (TNV) 26, at least one, preferably a plurality of (here: three) recirculating air recuperators 28, 30, 32 and, as a rule, a (in rare cases none) fresh air recuperator 34.
  • TSV thermal afterburning device
  • the thermal afterburning device 26 is preferably designed as a post-combustion device for the regenerative or recuperative thermal oxidation of combustible pollutants in an exhaust air from the process chamber 18 and preferably has a gas burner 36.
  • the hot clean air generated by the gas burner 36 in a combustion chamber 37 is passed through the recuperators 28, 30, 32, 34 and then released to the atmosphere, as indicated by the arrow 38. That the hot exhaust gases (clean air) of the TNV 26 are used in the recuperators 28, 30, 32, 34 as an energy source for heating the circulating air or fresh air.
  • Recuperators 28, 30, 32, 34 are each provided with throttle valves to a certain extent the to use the thermal energy generated by the gas burner 36 in the respective recuperator and forward the remaining part to the next recuperator.
  • the recuperators 28, 30, 32, 34 furthermore each have a heat exchanger 29, 31, 33, 35.
  • the heat exchanger 29 of the first recirculating air recuperator 28 is assigned a suction side and an outflow side of a circulating air line 40 connected to the first heating zone 21.
  • the heat exchanger 29 is arranged together with a fan in the circulating air line 40.
  • the throttle valves of the first Umbuchrekuperators 28 is a more or less strong heating of the flowing through the heat exchanger 29 and returned to the first heating zone 21 circulating air to 10 in operation of the system a certain
  • the second heating zone 22 of the process chamber 18 is connected via a recirculation line 42 to the second recirculating air recuperator 30, which has a heat exchanger 31 arranged in the circulating air line 42, and the holding zone 23 of the process chamber 18 via a recirculation line 44 to the third recirculating air recuperator 32nd connected, which has a arranged in the recirculation line 44 heat exchanger 33.
  • the process air can be heated in the zones 21, 22, 23 and kept their temperature at a desired level.
  • at least one exhaust duct 46 is provided. According to FIG.
  • a suction side of this exhaust air line 46 is arranged in the holding zone 23 of the process chamber 18, and an outflow side of the exhaust air line 46 opens into the combustion chamber 37 of the TNV 26.
  • the oxygen required for burning a fuel gas can thus be removed via the exhaust air line 46 flowing exhaust air are obtained from the holding zone 23, wherein this exhaust air is heated.
  • the exhaust air from the holding zone 23 is thermally cleaned, so that in the direction of arrow 38 clean air is released to the atmosphere.
  • a heat exchanger 27 is arranged in the exhaust duct 46, so that the exhaust air flowing into the combustion chamber 37 on the outflow side can be preheated.
  • a throttle valve 47 and a fan 48 which is designed as a particular (frequency) controlled fan arranged.
  • the drying and / or curing system 10 has a fresh air line 50 with a fresh air inlet 52, can be sucked through the fresh air, on. From the fresh air entrance 52, the fresh air via the fresh air line 50 is first passed through the Frischluftrekuperator 34, wherein the heat exchanger 35 is disposed in the fresh air line 50.
  • the fresh air line 50 has a first outlet point at the lock zone 20 of the process chamber 18 and a second outlet point at the lock zone 24.
  • throttle valves are arranged in front of these outlet points in order to regulate the portion of the fresh air quantity which is supplied to the outlet points via the fresh air line 50.
  • adjustable gratings or nozzles are provided at individual or all outlet points in order to be able to make an adjustment of the volume flows passed through.
  • a particular (frequency) controlled fan 53 is arranged in the fresh air line 50.
  • the fan 53 is arranged in the flow direction in front of the heat exchanger 35 of the recuperator 34 in the fresh air line 50.
  • the drying and / or curing system 10 further comprises a control device 55.
  • This control device 55 is in particular configured such that on the one hand it controls the amount of fresh air introduced via the fresh air line 50 into the lock zones 20, 24 of the process chamber 18 and / or the exhaust air quantity discharged via the exhaust line 46 from the holding zone 23 of the process chamber 18 and, on the other hand, controls the heating power of the TNV 26 controls.
  • the control device 55 can also control the circulating air quantities conducted via the circulating air lines 40, 42, 44.
  • control device 55 with a control (eg an actuator) 56 of the fan 48 in the exhaust duct 46, with a controller (eg an actuator) 57 of the fan 53 in the fresh air line 50, and with a control of the gas burner 36 in the Combustion chamber 37 of the TNV 26 connected.
  • control device 55 may also be connected to actuators of the throttles or throttle valves in the exhaust air line 46 or the fresh air line 50 and / or throttle / clean gas valves for controlling the clean gas enthalpy at the Um Kunststoffrekuperatoren 28, 30, 32.
  • an arrangement of the suction side can also be arranged in one or more heating zones 21, 22 or in the transition between two successive zones 21, 22, 23 and / or 24.
  • the suction side of an exhaust duct 46 is in the range of the maximum concentration of combustible Pollutants of the process air in the process chamber 18 or in a subsequent to a portion or region of maximum increase in concentration of combustible pollutants in the process air region of the process chamber 18 is arranged.
  • the suction side of an exhaust air duct 46 is arranged after the heating zone 21.
  • a controllable and / or controllable throttle or shut-off valve 47 and / or a separate, controllable and / or controllable fan 48 for controlling a flow through the respective exhaust duct 46th be provided, which are advantageously connected to the control device 55.
  • the control device 55 can take into account one or more parameters for controlling the amount of fresh air introduced into the zones 20, 24 and the amount of exhaust air discharged from the zone 23. Corresponding parameters are advantageously stored in the control software, the parameters depending on the operation of the system 10 are variable.
  • the control device 55 is connected for this purpose with a workpiece detection device 60, which can detect the number of transported into the process chamber 18 of the drying and / or curing unit 10 workpieces 14.
  • a workpiece detection device 60 is provided, which is arranged in the conveying direction 16 between the lock zone 20 of the process chamber 18 of the drying and / or curing system 10 and the painting zone 12.
  • at least one, preferably a plurality of workpiece detection device (s) may be provided which are connected downstream of the process chamber 18.
  • workpiece detection devices 60 are preferably sensors or transmitting / receiving units in question based on electromagnetic waves, induction and / or Weight measurement work.
  • the workpiece detection device (s) 60 can be designed, for example, as a sensor (s) which, when passing through the carrier 15 or the workpiece 14, at least one clock signal or another measured variable concerning the carrier 15 or the workpiece 14 can transmit to the controller 55 / can or can transmit / submit. From the received clock signals, the control device 55 can then determine the instantaneous utilization level of the drying and / or curing system 10. Alternatively or additionally, the position of the workpiece in the dryer can be determined from the clock signals and / or another measured variable detected by the workpiece detection device 60 and relating to and / or characterizing the carrier 15 or the workpiece 14.
  • the fresh air and / or exhaust air quantity can be made dependent, in particular controlled, on this position of the carrier 15 or of the workpiece 14, on the progress of the process (eg position in heating zone or holding zone) and / or the measured variable / or regulated.
  • the workpiece detection device 60 can also be designed as a reading device, RFID reader, barcode reader or the like. In such an embodiment, the workpiece detecting device 60 can detect, for example, a workpiece number of the workpiece 14 or the workpiece 14 in cooperation ⁇ hang-standing information.
  • process parameters of the system 10 for example a size of the workpiece 14, a material of the workpiece 14 and the like.
  • Other process parameters which can be considered as an alternative or in addition, have a volume flow, a mass flow, a temperature, a quality (eg Homo ⁇ geneity of the density distribution, volatility, etc.) and / or an amount of the processing medium and / or -fluids (eg Lacquer, coating powder, adhesive or the like).
  • the controller 55 for example, from a higher-level system control of
  • a further energy saving is done by the controller 55 via an adjustment of the heating power of the heater 26-37, in particular the burner power of the TNV 26 to the fresh air and / or exhaust air quantity control.
  • This adjustment of the heating power can, optionally without additional measuring systems (eg for detecting the pollutant concentration in the clean air, for example, downstream of the TNV 26 in the clean air or upstream of the TNV 26 in the exhaust air), based on the production data and parameters supplied by the system 10 that are already being used by the controller 55 for fresh air and / or exhaust air quantity control are executed.
  • the control device 55 enables a needs-based and thus energy-saving operation of the drying and / or curing system 10.
  • the proposed here, improved system control is possible because, for example, with a reduced number of workpieces 14 in the process chamber 18, the water and carbon input, in particular the solvent and / or hydrocarbon entry into the system 10 is reduced. Accordingly, the required volume flows of the fresh air to be introduced into the process chamber 18 and the exhaust air to be led out of the process chamber 18 are also reduced for a constant, process-capable process chamber atmosphere.
  • the specific pollutant loading of the exhaust air which is typically given in units of mass per volume (eg g / m 3 ), remains essentially constant due to the smaller number of workpieces in the process chamber 18.
  • this merge can be such that the fresh air and / or exhaust air quantity control is superior to the combustion chamber temperature control.
  • An increase or reduction of the exhaust air volume flow through the exhaust air line 46 would then automatically increase or decrease the combustion chamber temperature result.
  • the control algorithm on which it is based can be adapted, for example, by reference measurements within the scope of the emission value settings on the TNV 26 for the present system 10.
  • control device 55 may control the amount of fresh air and / or the amount of exhaust air into and out of the process chamber 18 of the drying and / or curing plant 10 preferably in dependence on one or more of the following process parameters of the plant 10:
  • a control architecture may be provided, in which the control of the combustion chamber temperature of the TNV 26 in dependence on certain process parameters of the system 10 (master) with automatic adjustment of the fresh air and / or the exhaust air volume flow (slave) can be performed.
  • control device 55 may also preferably control the combustion chamber temperature of the TNV 26 as a function of one or more of the following process parameters of the system 10:
  • Combustion temperature control conceivable. That is, the respective master / slave ratio of these two controls by the controller 55 is only in operation of the drying and / or Curing plant 10 determined depending on the current production data or parameters.
  • the controller 55 may optionally also use at least one state parameter (e.g., humidity, temperature, pollutant content) of the process air in the process chamber 18 as another process parameter.
  • a corresponding process air sensor 62 may optionally be mounted in / on the process chamber 18. While this process air sensor 62 is positioned in / on the lock zone 20 in FIG. 2, one or more process air sensors may alternatively or additionally also be provided in / at one or more of the other zones 21-24 of the process chamber 18.
  • the process air sensor (s) 62 may be used, for example, to determine the humidity as a moisture meter or hygrometer, to determine the temperature as a thermometer, infrared sensor, thermoelectric element or the like and / or to determine a pollutant content as a flame ionization detector (FID), pellistor, electrochemical cell , optical gas sensors, galvanic concentration cell or the like.
  • FID flame ionization detector
  • pellistor electrochemical cell
  • optical gas sensors galvanic concentration cell or the like.
  • control device 55 can optionally also use as a further process parameter a state parameter (for example temperature, pollutant content) of the exhaust air discharged through the exhaust air line 46 out of the process chamber 18.
  • a state parameter for example temperature, pollutant content
  • the exhaust air sensor 64 may be mounted in / on the exhaust air duct 46.
  • the exhaust air sensor 64 may also be in the process chamber
  • the exhaust air sensor 46 is in particular intended to be provided and / or designed to determine at least one quality, property and / or a state parameter, in particular a humidity, temperature and / or pollutant content of the exhaust air or the process air to be extracted.
  • the exhaust air sensor (s) 64 may be used, for example, for determining the moisture as a moisture meter or hygrometer, for Determining the temperature as a thermometer, infrared sensor, thermoelectric element or the like and / or to determine a pollutant content as a flame ionization detector (FID), pellistor, electrochemical cell, optical gas sensors, galvanic concentration cell or the like.
  • FID flame ionization detector
  • pellistor electrochemical cell
  • optical gas sensors galvanic concentration cell or the like.
  • the controller 55 may optionally also use as a further process parameter a state parameter (e.g., humidity, temperature, pollutant content) of the clean air 38 output from the heater 26-37.
  • a state parameter e.g., humidity, temperature, pollutant content
  • a corresponding clean air sensor 66 can optionally be provided downstream of the heating device.
  • a clean air sensor between the TNV 26 and the first Umluftrekuperator 28 may be provided.
  • the clean air sensor 66 can be used, for example, for determining the moisture as a moisture meter or hygrometer, for determining the temperature as a thermometer, infrared sensor, thermoelectric element or the like and / or for determining a pollutant content as a flame ionization detector (FID), pellistor, electrochemical cell, optical gas sensors, galvanic Concentration cell or the like.
  • FID flame ionization detector
  • pellistor electrochemical cell
  • optical gas sensors galvanic Concentration cell or the like.
  • a suction side of the further exhaust air line 68 is arranged in the holding zone 23 of the process chamber 18, as in the case of the exhaust air line 46.
  • This further exhaust pipe 68 is merged with the fresh air line 50 to mix the fresh air from the fresh air inlet 52 with the exhaust air from the further exhaust duct 68.
  • This mixture of fresh air and exhaust air is fed via the fresh air line 50 to the sluice zones 20, 24 of the process chamber 18.
  • In the further exhaust duct 68 are preferably an adjustable in its throughput, in particular frequency-controlled fan and a throttle valve are arranged.
  • the control device 55 preferably takes into account, in addition to the two criteria energy saving and condensate avoidance, a third criterion, namely the limitation of the solvent concentration to below 25% of the lower explosion limit (LEL).
  • a third criterion namely the limitation of the solvent concentration to below 25% of the lower explosion limit (LEL).
  • LEL lower explosion limit
  • a certain amount of exhaust air is discharged from the holding zone 23.
  • the over the Exhaust line 46 from the process chamber 18 remote exhaust air is subjected to a thermal exhaust air purification in the combustion chamber 37 of the TNV 26, while the over the further exhaust duct 68 out of the holding zone 23 and introduced together with the fresh air into the lock zones 20, 24 part of the exhaust air in relation on the entire drying and / or
  • Hardening system 10 serves as a circulating air and can distribute the enriched with the solvent process air through the process chamber 18. As a result, a high concentration of solvents in the process air of the holding zone 23 is reduced, wherein the thermal energy is maintained and thus the energy requirement can be further reduced.
  • the part of the exhaust air quantity routed via the further exhaust air line 68 can replace part of the supplied fresh air quantity. In this case, the reaching into the lock zones 20, 24 air mixture from the exhaust air and the fresh air and relatively low in solvent, when this comes into contact with the lock air in the lock zones 20, 24, which is why condensation in these zones 20, 24 can be counteracted.
  • the exhaust air serving as circulating air can also be taken from another zone of the process chamber 18, for example the first heating zone 21 and / or the second heating zone 22.
  • a further exhaust air line 70, 72 can serve as circulating air exhaust air from the holding zone 23 of the process chamber 18 is discharged and preferably directly, i. without mixing with fresh air, the lock zones 20, 24 are supplied.
  • the two further exhaust ducts 70, 72 may optionally have separate suction points or a common suction point in the holding zone 23.
  • exhaust air serving as circulating air can be removed from the first heating zone 21 of the process chamber 18 and fed to the lock zone 20. As a result, a certain amount of exhaust air from the first heating zone 21 can be conducted into the lock zone 20.
  • Fans, throttles or throttle valves, filter devices and / or exhaust air sensors 64 may be provided.
  • Combinations of Fig. 2 may be provided.
  • an intermediate lock 25 can optionally be provided between the first heating zone 21 and the second heating zone 22.
  • one or more of the circulating air lines 40, 42, 44 supply fresh air.
  • a further fresh air line 76 is provided, which branches off, for example, upstream and / or downstream of the heat exchanger 35 of the fresh air recuperator 34 and, for example, downstream of the heat exchanger 29, 31, 33 of the respective recirculating recuperator 28, 30, 32 in the corresponding recirculation line 40, 42, 44 opens.
  • Further variants of the drying and / or curing system 10 have a flow measuring device 78 on the further fresh air line 76 and / or a flow measuring device 79 on the fresh air line 50.
  • FIG. 4 various additional modifications of the drying and / or curing equipment 10 of FIG. 1 will be discussed, these being shown as complementary modifications to the embodiment of FIG. 3. However, these additional modifications may also be provided individually or in any desired combination and / or in any combination with one or more combinations of FIG. 2.
  • at least one further exhaust air line 46 is provided, whose
  • a throttle valve 47, a fan 48 and / or an exhaust air sensor 64 may be provided or arranged, which advantageously characterize, determine and / or determine a flow through the respective exhaust duct 46.
  • the throttle flap 47 and / or the fan 48 are advantageously connected to an output line of the control device 55, the exhaust air sensor 64 in particular with an input line.
  • type and The task of the exhaust air sensor 64 is referred to the description of the embodiment of FIG. 2 in this passage.
  • a clean-air sensor 66 is provided in a path or a line of the clean air, as has already been described in the comments on FIG. 2, to which reference is made at this point.
  • a control flap for controlling a fuel or a fuel-air mixture supply is shown on the heater 26-37, in particular the TNV 26, of FIG. 4, which with an output line the control device 55 is connected.
  • the heating device 26-37, in particular the TNV 26, optionally also with respect to an ignition device, not shown, with an output and / or a combustion chamber monitoring sensor also not shown connected to an input of the controller 55, whereby the control conveniently initiate an ignition process and / or can monitor the ignition and / or the combustion process.
  • control device 55 additionally or alternatively to the data of the workpiece detection device 60 process and / or product data 12A from the upstream painting and / or coating and / or gluing process, in particular from the coating, coating and / or adhesive, preferably from the painting cells 12, are supplied and / or can be queried by this.
  • process and / or product data 12A on working material used eg paint, coating material, adhesive and / or auxiliary agents, in particular with regard to composition, physical / chemical properties, etc.
  • application properties eg layer thickness
  • workpiece condition eg mass, volume, surface, shape
  • Importance can be supplied for example by a process computer of the upstream painting and / or coating and / or bonding process, for example via a data bus of the controller 55, provided and / or queried from this.
  • process and / or product data 12A are forwarded to the workpiece 14 or the carrier 15 or with the latter, and Preferably, read by means of the workpiece detection device 60 or another reading unit and forwarded to the controller 55 for processing.
  • certain parameter values, intervals and / or groups can be coded into a preferably machine-readable code (eg bar code, QR code), wherein the control device 55 advantageously has a corresponding decoding unit in order to process the process and / or groups thus coded. or evaluate product data 12A for processing.
  • process and / or product data 12A may be coded or uncoded in one
  • Memory element on the workpiece 14 and / or carrier 15 can be stored retrievable, wherein conveniently the workpiece detection device 60 or another reading unit of the work piece processing system 10 reads out the process and / or product data 12A required for the control.
  • a write ⁇ unit may, for example, in or after the Ausschleusezone 24 be provided, which process and / or product data 10A of the workpiece machining in the workpiece machining apparatus 10 in the storage element of the workpiece 14 and / or support 15 stores.
  • the control unit 55 can also forward the process and / or product data 10A to a process control computer.

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Abstract

Eine Trocknungs- und/oder Härtungsanlage (10) zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken weist eine Prozesskammer (18) zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken (14), die mit einer Prozessluftleitung (40, 42, 44, 46, 50) zum Einleiten und/oder Ausleiten von Prozessluft in die bzw. aus der Prozesskammer verbunden ist, eine Heizvorrichtung (26-37) zum Erwärmen einer in die Prozesskammer (18) einzuleitenden Prozessluft und eine Steuereinrichtung (55) zum Steuern einer in die Prozesskammer eingeleiteten und/oder aus der Prozesskammer ausgeleiteten Prozessluftmenge und zum Steuern einer Heizleistung der Heizvorrichtung auf. Die Steuereinrichtung (55) ist dabei derart ausgestaltet, dass sie die Prozessluftmenge und die Heizleistung abhängig voneinander oder in Bezug zueinander einstellt, steuert und/oder regelt.

Description

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

Claims

ANSPRÜCHE
1. Werkstückbearbeitungsanlage (10), insbesondere zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken, aufweisend:
eine Prozesskammer (18) zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken (14), wobei die Prozesskammer (18) mit einer Prozessluftleitung (40, 42, 44, 46, 50) zum Einleiten und/oder Ausleiten von Prozessluft in die bzw. aus der Prozesskammer verbunden ist; eine Heizvorrichtung (26-37) zum Erwärmen einer in die Prozesskammer (18) einzuleitenden Prozessluft; und
eine Steuereinrichtung (55) zum Steuern einer in die Prozesskammer eingeleiteten und/ oder aus der Prozesskammer ausgeleiteten Prozessluftmenge und zum Steuern einer Heizleistung der Heizvorrichtung,
wobei die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Prozessluftmenge und die Heizleistung abhängig voneinander oder in Bezug zueinander einzustellen, zu steuern und/oder zu regeln.
2. Werkstückbearbeitungsanlage nach Anspruch 1, bei welcher
die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Heizleistung der Heizvorrichtung an die Prozessluftmenge oder die Prozessluftmengensteuerung anzupassen oder die Prozessluftmenge an die Heizleistung oder die Heizleistungssteuerung anzupassen.
3. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Prozessluftleitung (40, 42, 44, 46, 50) eine Frischluftleitung (50) zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer, eine Abluftleitung (46) zum Ausleiten von Abluft aus der Prozesskammer und/oder eine Umluftleitung (40, 42, 44) zum Ausleiten und Wiedereinleiten von Abluft aus der bzw. in die Prozesskammer aufweist; und
die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Frischluftmenge, die Abluftmenge und/oder die Umluftmenge zu steuern. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Heizvorrichtung (26-37) eine Brennkammer (37) aufweist; und
die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um eine Brennkammertemperatur der Brennkammer (37) zu steuern.
Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Heizvorrichtung (26-37) eine thermische Nachverbrennungseinrichtung (26) aufweist, die mit einer mit der Prozesskammer (18) verbundenen Abluftleitung (46) zum Zuführen von Abluft aus der Prozesskammer in die Nachverbrennungseinrichtung (26) verbunden ist.
Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Heizvorrichtung (26-37) einen Umluftrekuperator (28, 30, 32) und/oder einen Frischluftrekuperator (34) aufweist; und
ein aus einer Verbrennung resultierendes Reingas dem Umluftrekuperator (28, 30, 32) und/oder dem Frischluftrekuperator (34) zugeleitet wird.
Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Prozessluftmenge in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters zu steuern, der ausgewählt ist aus:
Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der
Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
Volumenstrom, Massenstrom, Temperatur, Qualität und/oder Menge des
Bearbeitungsmediums und/oder -fluids;
Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Prozessluft in der Prozesskammer (18);
Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft.
8. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Heizleistung der Heizvorrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters zu steuern, der ausgewählt ist aus:
Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
Schadstoffgehalt und/oder Temperatur einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft;
Schadstoffgehalt und/oder Temperatur eines aus der Heizvorrichtung (26-37) in die Umgebung ausgeleiteten Reingases;
Temperaturdifferenz einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten und wieder in die Prozesskammer eingeleiteten Umluft;
Temperaturdifferenz zwischen einer einer Brennkammer (37) der Heizvorrichtung zugeführten Abluft aus der Prozesskammer (18) und eines aus der Brennkammer ausgeleiteten Reingases;
Stellung einer Reingas- oder Dosierklappe.
9. Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage (10), insbesondere zum
Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken, bei welchem
zu bearbeitende Werkstücke (14) in einer Prozesskammer (18) aufgenommen werden, wobei die Prozesskammer (18) mit einer Prozessluftleitung (40, 42, 44, 46, 50) zum Einleiten und/oder Ausleiten von Prozessluft in die bzw. aus der Prozesskammer verbunden ist; eine in die Prozesskammer (18) einzuleitende Prozessluft mittels einer Heizvorrichtung (26- 37) erwärmt wird; und
eine in die Prozesskammer eingeleitete und/oder aus der Prozesskammer ausgeleitete Prozessluftmenge und eine Heizleistung der Heizvorrichtung abhängig voneinander oder in Bezug zueinander eingestellt, gesteuert und/oder geregelt werden. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem
die Heizleistung der Heizvorrichtung an die Prozessluftmenge oder die Prozessluftmengen- steuerung angepasst wird oder die Prozessluftmenge an die Heizleistung oder die Heizleistungssteuerung angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem
die Prozessluftmenge in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters gesteuert wird, der ausgewählt ist aus:
Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
Volumenstrom, Massenstrom, Temperatur, Qualität und/oder Menge des
Bearbeitungsmediums und/oder -fluids;
Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Prozessluft in der Prozesskammer (18);
Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei welchem
die Heizleistung der Heizvorrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters gesteuert wird, der ausgewählt ist aus:
Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der
Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
Schadstoffgehalt und/oder Temperatur einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft;
Schadstoffgehalt und/oder Temperatur eines aus der Heizvorrichtung (26-37) in die Umgebung ausgeleiteten Reingases; Temperaturdifferenz einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten und wieder in die Prozesskammer eingeleiteten Umluft;
Temperaturdifferenz zwischen einer einer Brennkammer (37) der Heizvorrichtung zugeführten Abluft aus der Prozesskammer (18) und eines aus der Brennkammer ausgeleiteten Reingases;
Stellung einer Reingas- oder Dosierklappe.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei welchem
die Heizleistung ohne Erfassen einer zusätzlichen Messgröße betreffend eine Schadstoff- konzentration der in die Prozesskammer (18) eingeleiteten Prozessluft und/oder der aus der
Prozesskammer (18) ausgeleiteten Prozessluft, vorzugsweise mittels eines Steuerungsalgorithmus angepasst wird.
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