WO2022073562A1 - Verfahren zum betreiben einer behandlungsanlage und behandlungsanlage - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer behandlungsanlage und behandlungsanlage Download PDF

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WO2022073562A1
WO2022073562A1 PCT/DE2021/100812 DE2021100812W WO2022073562A1 WO 2022073562 A1 WO2022073562 A1 WO 2022073562A1 DE 2021100812 W DE2021100812 W DE 2021100812W WO 2022073562 A1 WO2022073562 A1 WO 2022073562A1
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treatment
treatment system
workpiece
quality
workpieces
Prior art date
Application number
PCT/DE2021/100812
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English (en)
French (fr)
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Tobias SCHLOTTERER
Simon Alt
Oliver IGLAUER-ANGRIK
Kevin Woll
Markus Hummel
Christoph SCHATTON
Imke KUSCHEL
Original Assignee
Dürr Systems Ag
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Publication date
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Priority to EP21799176.9A priority patent/EP4226108A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B15/00—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form
    • F26B15/10—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions
    • F26B15/12—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions the lines being all horizontal or slightly inclined
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/10—Temperature; Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a treatment system for treating workpieces.
  • Such a treatment plant is, for example, an industrial drying plant, preferably a so-called continuous dryer.
  • Such treatment systems are used in particular to dry coatings applied to workpieces, for example to vehicle bodies.
  • Such treatment systems must be subjected to a complex adjustment and/or calibration process before they are put into operation.
  • the object of the present invention is to provide a method for operating a treatment system for treating workpieces, which can be carried out in a particularly simple and preferably cost-effective manner.
  • the method is intended to enable easier commissioning with a preferably reduced setting and/or calibration effort.
  • this object is achieved by a method having the features of independent claim 1 .
  • the method for operating a treatment system for treating workpieces preferably includes the following:
  • Treating the one or more workpieces in the one or more treatment areas of the treatment system one or more operating parameters of the treatment system being set by means of a control system of the treatment system depending on the workpieces conveyed into the one or more treatment areas of the treatment system.
  • One embodiment of the method provides that the one or more operating parameters are set taking into account simulation results determined using an operating model of the treatment plant, in particular taking into account simulation results determined using a heating curve model of the operating model.
  • one or more workpieces are conveyed in particular through the treatment areas by means of the conveying device in order to treat them.
  • workpieces are preferably arranged simultaneously within the treatment system, for example one or more workpieces of an identical workpiece type and/or one or more workpieces of a different workpiece type.
  • Treatment area of the treatment plant are in particular one or several treatment steps.
  • the workpieces are heated and/or cooled to dry them.
  • the workpieces are in particular vehicle bodies and/or vehicle add-on parts.
  • Various workpieces are preferably conveyed into a treatment area of the treatment installation, through the treatment area of the treatment installation and/or out of the treatment area of the treatment installation and treated in the process.
  • a mixture of different workpieces and/or a mixture of workpieces of different workpiece types is conveyed into a treatment area of the treatment system, through the treatment area of the treatment system and/or out of the treatment area of the treatment system and treated in the process.
  • the treatment plant is in particular an industrial drying plant, preferably a so-called continuous dryer.
  • the industrial drying system includes a pre-dryer section, a main dryer section and/or a cooling zone section, which can also be divided into sub-sections, for example.
  • pre-dryer section the main dryer section and the cooling zone section are run through in the specified order.
  • the pre-dryer section, the main dryer section and/or the cooling zone section, in particular the subsections thereof, preferably each form treatment areas of the industrial drying plant.
  • the pre-dryer section includes a pre-dryer heating sub-section I, a pre-dryer heating sub-section II, a pre-dryer temperature-maintaining sub-section I and/or a pre-dryer temperature-maintaining sub-section II, which a workpiece runs through, in particular, in the specified order.
  • the main dryer section comprises a main dryer heating subsection I, a main dryer heating subsection II, a main dryer temperature maintenance subsection I and/or a main dryer temperature maintenance subsection II, which a workpiece runs through in particular in the order specified.
  • the cooling zone section may comprise a cooling zone subsection I and a cooling zone subsection II, through which a workpiece passes in the specified order.
  • the treatment system comprises a plurality of treatment areas, which a respective workpiece preferably passes through in succession.
  • the treatment areas of the treatment system are only passed through by workpieces one after the other.
  • one or more workpieces for treatment are conveyed by means of the conveyor device, in particular into the treatment area of the treatment system and out of the treatment area of the treatment system, in particular after treatment has taken place.
  • the conveyor device is in particular a conveyor device of the treatment system and/or a higher-level painting system.
  • the conveying device is a rail-bound conveying device.
  • the conveying device comprises one or more conveying vehicles, in particular one or more driverless transport vehicles (AGV).
  • AGV driverless transport vehicles
  • the effect of a change in one or more operating parameters of the treatment facility on one or more process variables of the treatment facility, in particular on one or more quality-relevant process variables of the treatment facility, can preferably be determined using the operating model of the treatment facility.
  • the operating model of the treatment plant preferably includes a heating curve model and/or a number of quality characteristics.
  • Quality-relevant process variables determined using the operating model are, in particular, calculated quality-relevant process variables.
  • Quality-relevant process variables determined, in particular calculated, by means of the operating model are preferably calculated using one or more quality characteristics of the operating model.
  • the operating parameters of the treatment system are set by means of the control system, for example depending on the workpiece types of the workpieces that are conveyed into the one or more treatment areas of the treatment system.
  • the operating model of the treatment system is used to determine an operating parameter tolerance range for the operating parameters of the treatment system, with quality-relevant process variables, in particular calculated quality-relevant process variables, of a workpiece treated in a treatment area of the treatment system being within a specified quality tolerance range when the treatment system is operated with operating parameters in the operating parameter tolerance range.
  • the operating parameter tolerance range is in particular automatically determined using the operating model of the treatment facility.
  • the operating parameters of the treatment plant are preferably set to values within the operating parameter tolerance range, preferably automatically.
  • the operating parameters of the treatment plant are set automatically by means of the operating model of the treatment plant.
  • the automatic setting of the operating parameters is preferably carried out in such a way that quality-relevant process variables, in particular calculated quality-relevant process variables, of a workpiece treated in a treatment area of the treatment system are within a predefined quality tolerance range.
  • the control system preferably automatically controls the air temperature of the air flowing into a treatment area of the treatment system and/or a frequency of a fan of a respective treatment area for different workpiece types.
  • a current position of a workpiece within the treatment system is preferably used.
  • the operating parameters of the treatment system are set automatically by comparing quality-relevant process variables of a workpiece treated in a treatment area of the treatment system, determined, in particular calculated, with a predetermined quality tolerance range using the operating model of the treatment system, and setting the Operating parameters are changed in the event of a deviation of the determined, in particular calculated, quality-relevant process variables from the specified quality tolerance range.
  • the determined, in particular calculated, quality-relevant process variables are preferably derived from the set operating parameters of the treatment system, from workpiece parameters of the workpieces arranged in the treatment system and/or from loading condition parameters of the treatment system using the operating model of the treatment system.
  • the determined, in particular calculated, quality-relevant process variables are in particular controlled variables.
  • the operating parameters of the treatment system, the workpiece parameters of the workpieces arranged in the treatment system and/or loading condition parameters of the treatment system are in particular manipulated variables.
  • Loading condition parameters of the treatment system include, in particular, information about a total mass of the workpieces arranged in the treatment system and/or about a material composition of the workpieces arranged in the treatment system.
  • the number of workpieces and/or the mixture of the different workpiece types of the workpieces that are arranged in the treatment system represent a loading condition of the treatment system.
  • quality-relevant process variables of a workpiece treated in a treatment area of the treatment plant are determined, in particular calculated, by means of an operating model of the treatment plant, with the quality-relevant process variables calculated in particular being based on a quality of the respective workpiece in the treatment area treated workpiece can be closed.
  • the ascertained, in particular calculated, quality-relevant process variables of a workpiece treated in a treatment area of the treatment system preferably correspond to actually existing and/or actually measured quality-relevant process variables of a workpiece treated in a treatment area of the treatment system.
  • the quality-relevant process variables of a workpiece treated in a treatment area of the treatment plant are not measured by sensors to determine them have to.
  • quality-relevant process variables of a workpiece are derived, in particular from operating parameters of the treatment plant, from workpiece parameters of the workpieces conveyed into the treatment area of the treatment plant and/or from load status parameters of the treatment plant, in particular using one or more quality characteristics of the operating model.
  • Operating parameters that are actually set have an effect in particular on the actual operation of the treatment plant, with theoretically specified operating parameters in particular not having an effect on the actual operation of the treatment plant.
  • a deviation from quality-relevant process variables in a treatment area of the Treatment system treated workpiece is determined by a predetermined quality tolerance range.
  • a deviation in the quality-relevant process variables of a workpiece treated in a treatment area of the treatment plant can preferably be inferred by means of the operating model of the treatment plant with predetermined and/or set operating parameters of the treatment plant.
  • each workpiece is automatically assigned a workpiece-specific data record, which is uniquely assigned to each workpiece, for example by means of a workpiece identification number, in particular by means of a vehicle identification number.
  • the workpiece-specific data record is supplemented with quality-relevant process variables of a workpiece treated in a respective treatment area of the treatment system as it passes through the treatment system.
  • the workpiece-specific data record of a workpiece treated in the treatment system preferably includes quality-relevant process variables for each treatment area that the workpiece has passed through within the treatment system.
  • a workpiece-specific data record includes, for example, the following information for each treatment area:
  • the workpiece-specific data set of a respective workpiece is preferably automatically supplemented with the quality-relevant process variables of the workpiece in a respective treatment area as it passes through the treatment areas of the treatment system.
  • One embodiment of the method provides that an operating model of the treatment system, in particular a heating curve model of the operating model, is parameterized and/or calibrated based on measured temperature curves of workpieces, in particular based on measured heating curves of workpieces.
  • the parameterization and/or calibration of the operating model of the treatment facility, in particular the heating curve model of the operating model, is carried out, for example, by means of a machine learning method.
  • Measured temperature curves are, in particular, curves which include information about the temperatures that were applied to a workpiece in which treatment area of the treatment system, and at what point in time the workpiece was exposed to which temperatures and for how long the workpiece was exposed to what temperature.
  • the measured temperature curves are determined in particular by recording measurement data, in particular temperature measurement data, during one or more measurement runs. These measurement data are recorded, for example, in a mobile manner, in particular by means of temperature sensors arranged on a workpiece and/or by means of temperature sensors directed at the workpiece.
  • temperature sensors are attached at a number of defined measurement points on a workpiece, in particular on a vehicle body, for example at approximately 20 different measurement points.
  • temperature curves measured for each workpiece type that is treated with the treatment system can be recorded for the initial parameterization and/or calibration of the operating model of the treatment system and/or for a basic calibration of the treatment system.
  • Operating parameters of the treatment system, workpiece parameters, loading condition parameters and/or temperatures of a workpiece are preferably linked to one another by the parameterization and/or calibration of the operating model of the treatment system and/or by a basic calibration of the treatment system.
  • the operating model of the treatment plant in particular a heating curve model of the operating model
  • one or more of the following are used for parameterizing and/or calibrating the heating curve model: a) measured temperature curves, in particular heating curves, of workpieces of different workpiece types; and/or b) measured temperature curves, in particular heating curves, of workpieces, which are recorded with different loading states of the treatment system; and/or c) temperature curves recorded for various operating parameters of the treatment system, in particular heating curves, of workpieces.
  • Workpieces of different workpiece types have workpiece parameters that differ from one another, for example workpiece shapes that differ from one another, in particular body shapes that differ from one another, and/or sheet metal thicknesses that differ from one another.
  • the measured temperature curves are determined at different air temperatures of the air flowing into a treatment area of the treatment system, at different speeds of the air flowing into a treatment area of the treatment system and/or at different current intensities, voltages and/or frequencies of a fan.
  • simulated temperature curves of workpieces are determined using a heating curve model of an operating model of the treatment plant.
  • Simulated temperature curves are preferably created using the heating curve model, in particular depending on the operating parameters set Treatment system, depending on the workpiece parameters of the workpieces conveyed into the treatment area of the treatment system and/or depending on the loading condition parameters of the treatment system.
  • One embodiment of the method provides that one or more quality-relevant process variables of a workpiece treated in a treatment area of the treatment system are derived from simulated and/or measured temperature curves, in particular simulated and/or measured heating curves, of a workpiece.
  • the simulated and/or measured temperature curves in particular the simulated and/or measured heating curves, preferably include quality-relevant process variables for all treatment areas of the treatment facility.
  • quality-relevant process variables can preferably be derived for all treatment areas of the treatment plant.
  • One or more quality-relevant process variables can be derived, for example, directly from simulated and/or measured temperature curves, in particular simulated and/or measured heating curves, for example a minimum temperature and/or a maximum temperature in a treatment area.
  • a holding time and/or a dwell time of a workpiece in a treatment area of the treatment system can be derived directly from simulated and/or measured temperature curves, in particular simulated and/or measured heating curves.
  • a maximum temperature gradient can be calculated in particular from intermediate values which are derived from simulated and/or measured temperature curves, in particular from simulated and/or measured heating curves.
  • one or form a plurality of quality characteristics which are stored in a storage device of the control system of the treatment plant.
  • a respective quality map is determined in particular by connecting the operating parameters of the treatment system, workpiece parameters and/or loading condition parameters with the quality-relevant process variables derived from the simulated and/or measured temperature curves, in particular with the quality-relevant process variables derived from the simulated and/or measured heating curves.
  • calculated quality-relevant process variables of a workpiece treated in a treatment area of the treatment facility are derived indirectly from one or more quality characteristics.
  • a calculated quality-relevant process variable preferably corresponds to the value of a quality-relevant process variable which is assigned in the quality map to a currently set or a theoretically predetermined and/or virtual operating parameter of the treatment plant.
  • quality-relevant process variables of a respective workpiece can be derived from a quality characteristic map stored in the storage device of the control system of the treatment system by means of set operating parameters of the treatment system, load state parameters of the treatment system and workpiece parameters of a workpiece.
  • a respective quality map is determined for a respective workpiece type.
  • a respective quality map is preferably determined for a respective body type.
  • a sensitivity analysis is carried out for a respective quality characteristics map, by means of which in particular an influence of an operating parameter of the treatment plant on a quality-relevant process variable can be determined.
  • a gradient of a respective quality map is determined, preferably calculated.
  • the sensitivity analysis is used to determine how strongly the change in an operating parameter of the treatment plant affects a change in a quality-relevant process variable.
  • a sensitivity correlation parameter is determined in particular for each value of an operating parameter.
  • One embodiment of the method provides that a quality tolerance range is defined for the quality-relevant process variables, with the quality tolerance range automatically being used to derive an operating parameter tolerance range for a respective operating parameter of the treatment system from the one or more quality characteristic diagrams.
  • the quality tolerance range for a respective quality-relevant process variable is specified by a user, for example.
  • the treatment system can preferably be operated in such a way that workpieces with quality-relevant process variables can be treated within the quality tolerance range.
  • workpieces in particular vehicle bodies, can be dried without defects if the operating parameters of the industrial drying system are set to values within the operating parameter tolerance range.
  • the basic calibration of the treatment system is carried out in particular by determining measured temperature curves, in particular heating curves, by recording measurement data, in particular temperature measurement data, during one or more measurement runs for a number of different workpiece types, in particular for a number of different vehicle body types.
  • an additional calibration of the treatment system in particular the control system of the treatment system, is carried out.
  • at least one measured temperature curve in particular at least one measured heating curve, is determined for a workpiece of a workpiece type that is not covered by the basic calibration .
  • At least one measuring run is preferably carried out, during which a measured temperature curve, in particular a measured heating curve, is recorded for a workpiece of a workpiece type that is not covered by the basic calibration.
  • quality-relevant process variables are derived from the measured temperature curve, in particular from the measured heating curve, of the workpiece of a workpiece type that is not covered by the basic calibration, with quality characteristic maps, which in the Storage device of the control system of the treatment system are stored, automatically a quality map of a workpiece type is selected, from which then an additional quality map of the workpiece type, which is not included in the basic calibration, is determined.
  • the additional quality characteristic map is determined in that a quality characteristic map stored in the storage device of the control system of the treatment facility is shifted in parallel.
  • a quality characteristic of a workpiece type stored in the storage device of the control system of the treatment facility is selected for determining the additional quality characteristic map, which is most similar to the workpiece type that is not covered by the basic calibration.
  • the most similar quality characteristics map stored in the storage device of the control system of the treatment facility is in particular the quality characteristics map, the quality-relevant process variables of which are derived from the value of the quality-relevant process variables which are derived from the temperature curve measured for the additional calibration, in particular from the heating curve measured for the additional calibration come closest.
  • the additional quality characteristics map After the additional quality characteristics map has been determined, it is preferably stored in the memory device of the control system of the treatment system.
  • the operating parameters of the treatment system are preferably changed, in particular taking into account those determined by means of a sensitivity analysis sensitivity correlation parameters.
  • Operating parameters of the treatment system are changed in particular in such a way that quality-relevant process variables, which are derived from a measured temperature curve, in particular a heating curve, determined during a renewed measurement run, lie within the quality tolerance range.
  • operating parameters of the treatment system include one or more of the following: an air temperature of the air flowing into a treatment area of the treatment system; a velocity of the air flowing into a treatment area of the treatment facility; a pressure drop in the air flowing into a treatment area of the treatment system via a nozzle outlet at which the air flows into the treatment area; a current, voltage and/or frequency of a fan.
  • the speed of the air flowing into a treatment area of the treatment plant is preferably a speed of the air in the area of a nozzle outlet at which the air flows into the treatment area, in particular a nozzle outlet speed.
  • the speed of the air flowing into a treatment area depends in particular directly on the current strength, voltage and/or frequency of a fan which drives the air.
  • No further sensors are preferably required for measuring the nozzle exit speed.
  • an aging of filters of a filter system, in particular a pressure loss across the filters, is preferably taken into account.
  • the velocity of the air flowing into the treatment area of the treatment system is calculated indirectly from the pressure drop in the air flowing into the treatment area via the nozzle outlet.
  • quality-relevant process variables of a workpiece include one or more of the following: a maximum temperature gradient; a minimum temperature; a maximum temperature; a holding period, in particular a holding period at a temperature in a specific temperature range; a dwell time of a workpiece in a treatment area of the treatment facility; a maximum velocity of an air flow impinging on a surface of a workpiece at a surface of the workpiece.
  • a holding period is in particular a period of time during which a workpiece is held at a temperature in a specific temperature range, for example at a required paint baking temperature.
  • the speed of the air flow impinging on a surface of a workpiece affects, for example, a surface structure of a coating applied to a workpiece, for example a surface structure of a paint finish applied to a workpiece.
  • the speed of the air flow impinging on a surface of a workpiece is, for example, simulated and/or calculated, for example taking into account a nozzle exit speed of the air flowing into a treatment area of the treatment system.
  • workpiece parameters include one or more of the following: a shape of a workpiece, in particular a shape of a vehicle body; a layer thickness of a coating applied to a workpiece; a surface finish of a coating applied to a workpiece; a sheet thickness of a workpiece.
  • the present invention also relates to a treatment system for treating workpieces.
  • the present invention is based on the further object of providing a treatment installation for treating workpieces, by means of which workpieces can be treated simply and cost-effectively.
  • this object is achieved by a treatment system for treating workpieces with the features of claim 24 .
  • the treatment system for treating workpieces preferably includes the following: one or more treatment areas in which one or more workpieces can be treated; a conveyor device, by means of which one or more workpieces can be conveyed into the treatment area of the treatment plant, through the treatment area of the treatment plant and/or out of the treatment area of the treatment plant; a control system for controlling the treatment system, which is set up and/or designed in such a way that the control system controls the treatment system according to the method according to the invention.
  • the treatment system according to the invention for treating workpieces preferably has one or more of the features and/or advantages described in connection with the method according to the invention for operating a treatment system for treating workpieces. Further preferred features and/or advantages of the invention are the subject matter of the following description and the graphic representation of exemplary embodiments.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a treatment system for treating workpieces
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an embodiment of a method for operating a treatment system for treating workpieces
  • FIG. 3 shows a schematic representation of temperature curves recorded during measuring runs of various workpieces, in particular heating curves
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a diagram of quality-relevant process variables derived from temperature curves, in particular from heating curves, of various workpieces of a workpiece type
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a diagram of a quality characteristics map of a workpiece type
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a diagram of the quality characteristics map from FIG. 5 with a quality tolerance range
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a diagram of the quality map from FIG. 5, a gradient of the quality map being added to the diagram as part of a sensitivity analysis
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a diagram of the quality characteristics map from FIG. 5 with a quality tolerance range and an operating parameter tolerance range
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a diagram of different quality characteristics of different workpiece types and a quality-relevant process variable of a workpiece of a workpiece type derived from a temperature curve, in particular from a heating curve, which is not covered by a basic calibration of the treatment system;
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a diagram of a quality map of a workpiece type and an additional quality map of a workpiece type which is not included in a basic calibration of the treatment system from FIG. 1;
  • FIG. 11 shows a schematic representation of a diagram of the quality characteristic fields from FIG. 10, with a quality tolerance range and an operating parameter tolerance range for the additional quality characteristic field.
  • Fig. 1 shows a treatment system, shown schematically and denoted as a whole by 100, for treating workpieces 102.
  • the treatment system 100 is in particular an industrial drying system 104, preferably a so-called continuous dryer.
  • the workpieces 102 are preferably vehicle bodies and/or vehicle add-on parts.
  • the treatment system 100 is used in particular to dry a coating applied to the workpieces 102, in particular to the vehicle bodies.
  • the treatment system 100 in particular the industrial drying system 104, preferably comprises a pre-dryer section 106, a main dryer section 108 and/or a cooling zone section 110.
  • the pre-dryer section 106, the main dryer section 108 and/or the cooling zone section 110 are preferably in turn divided into sub-sections.
  • the pre-dryer section 106, the main dryer section 108 and the cooling zone section 110 are preferably run through in the order given.
  • the pre-dryer section 106 comprises a pre-dryer heating sub-section I 112, a pre-dryer heating sub-section II 114, a pre-dryer temperature maintenance sub-section I 116 and/or a pre-dryer temperature maintenance sub-section II 118, which a workpiece 102 runs through, in particular, in the specified order.
  • main dryer section 108 may comprise a main dryer heating subsection I 120, a main dryer heating subsection II 122, a main dryer temperature maintenance subsection I 124 and/or a main dryer temperature maintenance subsection II 126, which a workpiece 102 runs through, in particular in the order specified.
  • the cooling zone section 110 comprises a cooling zone subsection I 128 and a cooling zone subsection II 130, which are traversed by a workpiece 102 in the specified order.
  • the workpieces 102 preferably pass through the treatment areas 132 of the treatment system 100 in succession.
  • Workpieces 102 can preferably be treated in the treatment areas 132 as they pass through the treatment system 100 .
  • a coating previously applied to the workpieces 102 for example a lacquer layer, can be dried in the treatment areas 132.
  • the workpieces 102 are preferably heated to dry them and then in particular cooled.
  • the treatment plant 100 preferably includes a conveying device 134, which is indicated only schematically in FIG. 1 by arrows.
  • the conveyor device 134 is a rail-bound conveyor device.
  • the conveyor device 134 includes one or more conveyor vehicles, in particular one or more driverless transport vehicles (AGV).
  • AGV driverless transport vehicles
  • the conveyor device 134 can be used to convey workpieces 102 into a treatment area 132 of the treatment system 100 , through the treatment area 132 of the treatment system 100 and/or out of the treatment area 132 of the treatment system 100 .
  • the conveyor device 134 preferably includes one or more sensor devices 136, by means of which a position of a workpiece 102 within the treatment system 100 can be determined.
  • the sensor devices 136 can be used to determine in which treatment area 132 of the treatment system 100 a workpiece 102 is located at a specific point in time.
  • the treatment system 100 preferably includes a control system 138, by means of which the treatment system 100 can be controlled.
  • control system 138 can be used to set operating parameters of the treatment system 100 .
  • control system 138 communicates with the sensor devices 136 of the conveyor device 134 .
  • a current position of a respective workpiece 102 within the treatment system 100 is preferably detected by means of the control system 138 .
  • workpieces 102 are arranged in the pre-dryer heating sub-section I 112 , in the pre-dryer temperature-maintaining sub-section II 118 and in the main dryer temperature-maintaining sub-section I 124 .
  • the treatment system 100 preferably also includes a conditioning system 140 for conditioning air
  • Air can preferably be conditioned by means of the conditioning system 140, that is to say it can be brought to a specified temperature and/or a specified air humidity.
  • the treatment system 100 preferably also includes lines, valves, fans, etc., by means of which conditioned air can be routed from the conditioning system 140 into the treatment areas 132 of the treatment system 100 .
  • the conditioning system 140 can be controlled by means of the control system 138 of the treatment system 100 .
  • the following operating parameters can preferably be set by means of the control system 138: an air temperature of the air flowing into a respective treatment area 132 of the treatment system 100; a velocity of the air flowing into a respective treatment area 132 of the treatment facility 100 .
  • a speed of the air flowing into a respective treatment area 132 of the treatment system 100 can preferably be adjusted by adjusting a current strength, a voltage and/or a frequency of a fan.
  • the speed of the air flowing into a treatment area 132 of the treatment system 100 is in particular a speed of the air in the area of a nozzle outlet at which the air flows into the treatment area 132, in particular a nozzle outlet speed.
  • the speed of the air flowing into a treatment area 132, in particular the nozzle exit speed depends in particular directly on the current intensity, voltage and/or frequency of a fan which drives the air.
  • No further sensors are preferably required for measuring the nozzle exit speed.
  • the nozzle exit speed can be deduced from the frequency of the fan.
  • an aging of filters of a filter system, in particular a pressure loss across the filters, is preferably taken into account.
  • the control system 138 preferably sets the operating parameters of the treatment system 100 depending on the workpieces 102 conveyed into the treatment areas 132 of the treatment system 100 .
  • a loading condition of the treatment system 100 is taken into account, that is to say it is particularly taken into account how many workpieces 102 are arranged within the treatment system 100 .
  • Workpieces 102 of different workpiece types are preferably treated by means of the treatment system 100 .
  • Workpieces 102 of different workpiece types also include, for example, different materials, for example steel or aluminum. Depending on the different workpiece types and depending on the number of workpieces 102 currently arranged in the treatment system 100, a total mass of the workpieces 102 arranged in the treatment system 100 also changes.
  • the number of workpieces 102 and/or the mixture of the different types of workpieces 102 that are arranged in the treatment system 100 represent, in particular, a loading state of the treatment system 100.
  • operating parameters of the treatment system 100 are preferably set.
  • the setting of the operating parameters of the treatment system 100 by means of the control system 138 is preferably carried out taking into account simulation results determined using an operating model of the treatment system 100, in particular taking into account simulation results determined using a heating curve model of the operating model.
  • the operating model preferably comprises a heating-up curve model that is yet to be described and/or quality characteristics that are still to be described.
  • a basic calibration of the treatment plant 100 and/or the operating model is therefore preferably carried out.
  • treatment system 100 For the initial parameterization and/or calibration of the operating model of the treatment facility 100 and/or for a basic calibration of the In a basic calibration step 141, treatment system 100 preferably measured temperature curves 143, in particular measured heating curves, are recorded for each workpiece type that is treated with the treatment system 100 (cf. FIG. 2).
  • the measured temperature curves 143 are preferably determined with different operating parameters of the treatment system 100 and/or with different loading state parameters of the treatment system 100.
  • the measured temperature curves 143 in particular the measured heating curves, for a respective workpiece type are determined in particular by recording measurement data, in particular temperature measurement data, during one or more measurement runs.
  • This measurement data is recorded in a mobile manner, for example, in particular by means of temperature sensors arranged on a workpiece 102 and/or by means of temperature sensors directed at the workpiece 102 .
  • temperature sensors are attached at a plurality of defined measurement points on a workpiece 102, in particular on a vehicle body, for example at approximately 20 different measurement points.
  • FIG. 3 shows a plurality of such measured temperature curves 143, in particular heating curves, of workpieces 102, which are recorded during various measurement runs as they pass through the treatment system 100.
  • the measured temperature curves 143 are in particular curves which include information about the temperatures that were applied to a workpiece 102 in which treatment area 132 of the treatment system 100 and at what point in time the workpiece 102 was exposed to which temperatures and for how long the workpiece 102 was exposed to which temperature.
  • Temperatures on a surface of the workpieces 102 in the respective treatment areas 132 of the treatment system 100 can preferably be derived from the measured temperature curves 143, in particular heating curves, of the workpieces 102.
  • a residence time of a workpiece 102 in a respective treatment area 132 can preferably be derived from the measured temperature curves 143, in particular heating curves, of the workpieces 102.
  • a holding time in particular a holding time at a temperature in a specific temperature range, can preferably also be derived from the measured temperature curves 143, in particular heating curves, of the workpieces 102.
  • Quality-relevant process variables can thus preferably be derived from the measured temperature curves 143, in particular heating curves, of the workpieces 102.
  • the quality-relevant process variables can preferably be used to infer a quality of a workpiece 102 treated in a treatment area 132 .
  • One or more quality-relevant process variables can be derived, for example, directly from temperature curves 143, in particular heating curves, for example a minimum temperature and/or a maximum temperature in a treatment area 132. It can also be advantageous if a holding time and/or a dwell time of a workpiece 102 in a treatment area 132 of the treatment system 100 can be derived directly from temperature curves 143, in particular heating curves.
  • a maximum temperature gradient can be calculated in particular from intermediate values which are derived from temperature curves 143, in particular from heating curves.
  • the quality-relevant process variables include, for example, one or more of the following: a maximum temperature gradient; a minimum temperature; a maximum temperature; a holding period, in particular a holding period at a temperature in a specific temperature range; a dwell time of a workpiece 102 in a treatment area 132 of the treatment facility 100; a maximum velocity of an airflow impinging on a surface of a workpiece 102 at a surface of the workpiece 102.
  • the speed of an air flow impinging on a surface of a workpiece 102 affects, for example, a surface structure of a coating applied to a workpiece 102 , for example a surface structure of a paint finish applied to a workpiece 102 .
  • the speed of the air flow impinging on a surface of a workpiece 102 is simulated and/or calculated, for example, taking into account a nozzle exit speed air flowing into a treatment area 132 of the treatment facility 100 .
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a diagram of quality-relevant process variables derived from temperature curves 143, in particular from heating curves, of various workpieces 102 of a workpiece type.
  • the quality-relevant process variables shown in FIG. 4 were extracted from temperature curves 143, in particular heating curves, which were determined with different operating parameters of the treatment system 100 and/or with different loading state parameters of the treatment system 100.
  • the operating parameters of the treatment system 100 are plotted on the abscissa axis 142.
  • a quality-relevant process variable for example, is plotted on the ordinate axis 144 .
  • temperature curves 143 in particular heating curves, of workpieces 102 of different workpiece types with different operating parameters and with different loading states of the treatment system 100 are preferably recorded.
  • workpieces 102 of different workpiece types have workpiece parameters that differ from one another, for example a workpiece shape that differs from one another, in particular a vehicle body shape that differs from one another, a different layer thickness of a coating applied to a workpiece 102; a different surface finish of a coating applied to a workpiece 102 and/or a different sheet metal thickness.
  • the measured temperature curves 143 are determined with different operating parameters.
  • the measured temperature curves 143 are recorded at different air temperatures of the air flowing into a treatment area 132 of the treatment system 100, at different speeds of the air flowing into a treatment area 132 of the treatment system 100 and/or at different current intensities, voltages and/or Frequency of a fan determined.
  • the measured temperature curves 143 are preferably determined with different loading state parameters of the treatment system 100.
  • Such loading condition parameters of the treatment system 100 include, in particular, information about a total mass of the workpieces 102 arranged in the treatment system 100 and/or about a material composition of the workpieces 102 arranged in the treatment system 100.
  • operating parameters of treatment system 100 By parameterizing and/or calibrating the operating model of treatment system 100 and/or by a basic calibration of treatment system 100, operating parameters of treatment system 100, workpiece parameters, loading condition parameters and/or temperatures of a workpiece 102 are preferably linked to one another.
  • the parameterization and/or calibration of the heating curve model of the operating model of the treatment facility 100 takes place, for example, by means of a machine learning method.
  • the heating curve model is calibrated in particular by means of an optimization and/or a selection of measured temperature curves 143, in particular heating curves, based on cross-validation. Simulated temperature curves 143 of workpieces 102, in particular simulated heating curves of workpieces 102, are preferably determined by means of the heating curve model of the operating model.
  • Simulated temperature curves 143 are preferably created using the heating curve model of the operating model.
  • the simulated temperature curves 143 are preferably generated for various theoretically specified and/or virtual operating parameters of treatment system 100 and/or for various workpiece parameters of workpieces 102 theoretically and/or virtually conveyed into treatment areas 132 of treatment system 100 and/or for various load states of the Treatment facility 100 created.
  • Quality-relevant process variables are preferably derived from the simulated and/or measured temperature curves 143, in particular from the simulated and/or measured heating curves, of a workpiece 102.
  • the simulated and/or measured temperature curves 143 in particular the simulated and/or measured heating curves, preferably include information about quality-relevant process variables for all treatment areas 132 of the treatment facility 100.
  • the quality-relevant process variables derived from the simulated and/or measured temperature curves 143, in particular simulated and/or measured heating curves, of a workpiece 102 form, preferably together with operating parameters of the treatment system 100, load state parameters of the treatment system 100 and/or workpiece parameters for each Workpiece type a quality map 146.
  • Such a quality characteristics map 146 is shown schematically in FIG. 5, for example.
  • Quality characteristics 146 of different workpiece types are preferably stored in a memory device 148 of the control system 138 of the treatment system 100 .
  • a respective quality characteristics map 146 is preferably determined for a respective workpiece type.
  • a respective quality map 146 is determined in particular by comparing operating parameters of treatment system 100, workpiece parameters and/or loading condition parameters of treatment system 100 with the quality-relevant process variables derived from simulated and/or measured temperature curves 143, in particular with the quality-relevant process variables derived from the simulated and/or measured heating curves connection to be set.
  • a quality tolerance range 150 is preferably defined for the quality-relevant process variables (cf. FIG. 6).
  • the quality tolerance range 150 for a respective quality-relevant process variable is specified, for example, by a user.
  • a sensitivity analysis is preferably carried out.
  • a gradient 151 of a respective quality characteristics map 146 is determined, preferably calculated (cf. FIG. 8).
  • a sensitivity correlation parameter is determined in particular for each value of an operating parameter.
  • a sensitivity analysis is preferably carried out for each quality characteristics map 146 stored in the memory device 148 of the control system 138 .
  • an operating parameter tolerance range 152 for a respective operating parameter of the treatment facility 100 is preferably automatically derived from a respective quality characteristics map 146 (cf. FIG. 7).
  • the operating parameter tolerance range 152 is preferably calculated using the quality tolerance range 150 and using a respective quality characteristics map 146 .
  • the treatment system 100 is put into operation, preferably for treating workpieces, in a step 154 (FIG. 2).
  • the treatment system 100 can be operated by setting operating parameters that are within the operating parameter tolerance range 152, preferably in such a way that workpieces 102 with quality-relevant Process variables within the quality tolerance range 150 can be treated.
  • the operating parameters of the treatment system 100 are set by means of the control system 138, for example depending on the workpiece types of the workpieces 102 which are conveyed into the treatment areas 132 of the treatment system 100.
  • the operating parameters of the treatment plant 100 are preferably set to values within the operating parameter tolerance range 152, preferably automatically.
  • workpieces 102 are preferably produced without any quality defects, in particular by the operating parameters of the treatment system 100 being set to values within the operating parameter tolerance range 152 .
  • the operating parameters of the treatment system 100 are automatically set using the operating model of the treatment system 100, in particular in such a way that quality-relevant process variables, in particular quality-relevant process variables determined using the operating model, of a workpiece 102 treated in the treatment system 100 in the Quality tolerance range 150 lie.
  • the control system 138 preferably automatically controls the air temperature of the air flowing into a treatment area 132 of the treatment system 100 and/or a frequency of a fan of a respective treatment area 132 for different workpiece types.
  • a current position of a workpiece 102 within the treatment system 100 determined by sensors of the conveyor device 134 is used.
  • the operating parameters of the treatment system 100 are set automatically by using the operating model of the treatment system to determine quality-relevant process variables, in particular calculated quality-relevant process variables, of a workpiece 102 treated in the treatment system 100 with the specified quality tolerance range 150 to be compared and the setting the operating parameter is changed when the determined, in particular calculated, quality-relevant process variables deviate from the specified quality tolerance range 150.
  • Quality-relevant process variables determined by means of the operating model of the treatment plant 100 are preferably calculated quality-relevant process variables.
  • the quality-relevant process variables are preferably derived using the operating model of the treatment system 100 from the set operating parameters of the treatment system 100, from workpiece parameters of the workpieces 102 arranged in the treatment system 100 and/or from loading condition parameters of the treatment system 100.
  • the quality-relevant process variables of a workpiece 102 of a workpiece type treated in a treatment area 132 of the treatment system 100 are derived in particular indirectly from the quality characteristics map 146 of the respective workpiece type.
  • the ascertained, in particular calculated, quality-relevant process variable corresponds in particular to the value of a quality-relevant process variable, which is assigned to a currently set operating parameter of the treatment system 100 in the quality characteristics map 146 .
  • quality-relevant process variables of a respective workpiece 102 can be derived from a quality characteristics map 146 stored in the memory device 148 of the control system 138 of the treatment system 100 by means of actually set operating parameters of the treatment system 100, load state parameters of the treatment system 100 and workpiece parameters of a workpiece 102.
  • a quality of the respective workpiece 102 treated in a treatment area 132 can preferably be inferred by means of the determined, in particular calculated, quality-relevant process variables.
  • the ascertained, in particular calculated, quality-relevant process variables of a workpiece 102 treated in a treatment area 132 of the treatment system 100 preferably correspond to actually existing and/or actually measured quality-relevant process variables of a workpiece 102 treated in a treatment area 132 of the treatment system 100. Determining, in particular calculating, the quality-relevant process variables of a workpiece 102 treated in a treatment area 132 of the treatment system 100 can preferably ensure that the quality-relevant process variables of the workpiece 102 treated in the treatment area 132 of the treatment system 100 do not have to be measured by sensors in order to determine them .
  • a deviation of quality-relevant process variables of a workpiece 102 treated in a treatment area 132 of the treatment installation 100 from the predefined quality tolerance range 150 is thus preferably determined by means of the operating model of the treatment installation 100 .
  • the operating model of the treatment system 100 can be used to infer a deviation in the quality-relevant process variables of a workpiece 102 treated in a treatment area 132 of the treatment system 100 given the predefined and/or set operating parameters of the treatment system 100 .
  • each workpiece 102 is automatically assigned a workpiece-specific data record, which is uniquely assigned to each workpiece 102, for example by means of a workpiece identification number, in particular by means of a vehicle identification number.
  • the workpiece-specific data record is supplemented with quality-relevant process variables of a workpiece 102 treated in a respective treatment area 132 of the treatment installation 100 as it passes through the treatment installation 100 .
  • the workpiece-specific data record of a workpiece 102 treated in the treatment system 100 preferably includes quality-related data Process variables for each treatment area 132 through which the workpiece 102 has passed within the treatment system 100 .
  • a workpiece-specific data set includes, for example, the following information for each treatment area 132:
  • the workpiece-specific data record of a respective workpiece 102 is preferably automatically supplemented with the quality-relevant process variables of the workpiece 102 in a respective treatment region 132 as it passes through the treatment regions 132 of the treatment system 100 .
  • an additional calibration in particular of the control system 138 of the treatment system 100, may be necessary.
  • An additional calibration step 156 is preferably carried out for this purpose.
  • the operating model of the treatment facility 100 is preferably supplemented in the additional calibration step 156 .
  • the additional calibration of the treatment system 100 in particular the control system 138 of the treatment system 100, preferably at least one measured temperature curve 143, in particular at least one measured heating curve, is determined for a workpiece 102 of a workpiece type that is not covered by the basic calibration.
  • At least one measuring run is preferably carried out, during which a measured temperature curve 143, in particular a measured heating curve, is recorded for a workpiece 102 of a workpiece type that is not covered by the basic calibration.
  • quality-relevant process variables are derived from the measured temperature curve 143, in particular from the measured heating curve, of the workpiece 102 of a workpiece type that is not covered by the basic calibration.
  • FIG. 9 shows different quality characteristics 146 of different workpiece types, which are already stored in the memory device 148 of the control system 138.
  • FIG. 9 shows different quality characteristics 146 of different workpiece types, which are already stored in the memory device 148 of the control system 138.
  • a quality characteristic 146 of a workpiece type is preferably automatically selected, from which an additional quality characteristic of the workpiece type that is not included in the basic calibration is determined.
  • a quality characteristic map 146 stored in the storage device 148 of the control system 138 of the treatment system 100 of a workpiece type is selected, which is most similar to the workpiece type that is not covered by the basic calibration.
  • a quality-relevant process variable derived from a measured temperature curve 143 for the additional calibration is identified by reference number 158 .
  • the most similar quality map 146 stored in the memory device 148 of the control system 138 of the treatment system 100 is in particular the quality map 146, the quality-relevant process variables of which are the quality-relevant process variable 158, which are derived from the temperature curve 143 measured for the additional calibration, in particular from the heating curve measured for the additional calibration. is derived come closest to the value.
  • an additional quality characteristics map 160 is determined by a quality characteristics map 146 stored in the memory device 148 of the control system 138 of the treatment system 100 being shifted in parallel (cf. FIG. 10).
  • the operating parameter tolerance range 152 can then in turn be calculated for the additional quality characteristics map 160 based on the quality tolerance range 150 (cf. FIG. 11).
  • the additional quality characteristics map 160 is preferably stored in the memory device 148 of the control system 138 of the treatment system 100 .
  • the treatment of workpieces 102 in the treatment system 100 is preferably continued in a step 162 (FIG. 2).
  • all workpieces 102 of all workpiece types for which the basic calibration step 141 and the additional calibration step 156 were carried out can preferably be treated with the treatment system 100.
  • a method for operating a treatment system 100 for treating workpieces 102 and such a treatment system 100 can be provided, with the method being simple and inexpensive to carry out and with workpieces 102 being able to be treated simply and inexpensively using the treatment system 100 .

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Abstract

Um ein Verfahren zum Betreiben einer Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken bereitzustellen, welches einfach und vorzugsweise kostengünstig durchführbar ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Verfahren Folgendes umfasst: - Fördern von einem oder mehreren Werkstücken mittels einer Fördervorrichtung in einen oder mehrere Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage hinein, durch den einen oder die mehreren Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage hindurch und/oder aus dem einen oder den mehreren Behandlungsbereichen der Behandlungsanlage heraus; - Behandeln des einen oder der mehreren Werkstücke in dem einen oder den mehreren Behandlungsbereichen der Behandlungsanlage, wobei ein oder mehrere Betriebsparameter der Behandlungsanlage mittels einer Steuerungsanlage der Behandlungsanlage abhängig von den in den einen oder die mehreren Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage geförderten Werkstücken eingestellt werden.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Behandlungsanlage und Behandlungsanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken.
Eine derartige Behandlungsanlage ist beispielsweise eine industrielle Trocknungsanlage, vorzugsweise ein sogenannter Durchlauftrockner. Derartige Behandlungsanlagen werden insbesondere dazu verwendet, um auf Werk- stücke, beispielsweise auf Fahrzeugkarosserien, aufgebrachte Beschichtungen zu trocknen. Um Werkstücke mit optimaler Qualität herstellen zu können, müssen solche Behandlungsanlagen vor Inbetriebnahme einem aufwändigen Einstell- und/oder Kalibriervorgang unterzogen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken bereit- zustellen, welches insbesondere einfach und vorzugsweise kostengünstig durchführbar ist. Insbesondere soll mittels des Verfahrens eine erleichterte Inbetriebnahme bei einem vorzugsweise reduzierten Einstell- und/oder Kalibrieraufwand ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Das Verfahren zum Betreiben einer Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken umfasst vorzugsweise Folgendes:
Fördern von einem oder mehreren Werkstücken mittels einer Förder- vorrichtung in einen oder mehrere Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage hinein, durch den einen oder die mehreren Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage hindurch und/oder aus dem einen oder den mehreren Behandlungsbereichen der Behandlungs- anlage heraus;
Behandeln des einen oder der mehreren Werkstücke in dem einen oder den mehreren Behandlungsbereichen der Behandlungsanlage, wobei ein oder mehrere Betriebsparameter der Behandlungsanlage mittels einer Steuerungsanlage der Behandlungsanlage abhängig von den in den einen oder die mehreren Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage geförderten Werkstücken eingestellt werden.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Einstellung des einen oder der mehreren Betriebsparameter unter Berücksichtigung von mittels eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage ermittelten Simulations- ergebnissen erfolgt, insbesondere unter Berücksichtigung von mittels eines Aufheizkurvenmodells des Betriebsmodells ermittelten Simulations- ergebnissen.
Der Begriff "insbesondere" wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise zur Beschreibung fakultativer Merkmale verwendet.
Bei einer Behandlungsanlage, bei welcher verschiedene Behandlungsbereiche nacheinander durchlaufen werden, werden ein oder mehrere Werkstücke zur Behandlung derselben mittels der Fördervorrichtung insbesondere durch die Behandlungsbereiche hindurch gefördert.
Vorzugsweise sind dabei jeweils mehrere Werkstücke gleichzeitig innerhalb der Behandlungsanlage angeordnet, beispielsweise ein oder mehrere Werkstücke eines identischen Werkstücktyps und/oder ein oder mehrere Werkstücke eines voneinander verschiedenen Werkstücktyps.
Beim Behandeln des einen oder der mehreren Werkstücke in einem
Behandlungsbereich der Behandlungsanlage werden insbesondere ein oder mehrere Behandlungsschritte durchgeführt. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Werkstücke zum Trocknen derselben aufgeheizt und/oder gekühlt werden.
Die Werkstücke sind insbesondere Fahrzeugkarosserien und/oder Fahrzeug- anbauteile.
Vorzugsweise werden verschiedene Werkstücke in einen Behandlungsbereich der Behandlungsanlage hinein, durch den Behandlungsbereich der Behandlungsanlage hindurch und/oder aus dem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage heraus gefördert und dabei behandelt.
Insbesondere ist es denkbar, dass eine Mischung verschiedener Werkstücke und/oder eine Mischung von Werkstücken verschiedener Werkstücktypen in einen Behandlungsbereich der Behandlungsanlage hinein, durch den Behandlungsbereich der Behandlungsanlage hindurch und/oder aus dem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage heraus gefördert und dabei behandelt wird.
Die Behandlungsanlage ist insbesondere eine industrielle Trocknungsanlage, vorzugsweise ein sogenannter Durchlauftrockner.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die industrielle Trocknungsanlage einen Vortrocknerabschnitt, einen Haupttrocknerabschnitt und/oder einen Kühl- zonenabschnitt umfasst, welche beispielsweise ebenfalls in Unterabschnitte unterteilt sein können.
Günstig kann es sein, wenn der Vortrocknerabschnitt, der Haupttrockner- abschnitt und der Kühlzonenabschnitt in der angegebenen Reihenfolge durch- laufen werden. Der Vortrocknerabschnitt, der Haupttrocknerabschnitt und/oder der Kühl- zonenabschnitt, insbesondere die Unterabschnitte derselben, bilden vorzugs- weise jeweils Behandlungsbereiche der industriellen Trocknungsanlage.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Vortrocknerabschnitt einen Vor- trocknerheizunterabschnitt I, einen Vortrocknerheizunterabschnitt II, einen Vortrocknertemperaturhalteunterabschnitt I und/oder einen Vortrockner- temperaturhalteunterabschnitt II umfasst, welche von einem Werkstück insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchlaufen werden.
Ferner ist es beispielsweise denkbar, dass der Haupttrocknerabschnitt einen Haupttrocknerheizunterabschnitt I, einen Haupttrocknerheizunterabschnitt II, einen Haupttrocknertemperaturhalteunterabschnitt I und/oder einen Haupt- trocknertemperaturhalteunterabschnitt II umfasst, welche von einem Werk- stück insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchlaufen werden.
Es ist beispielsweise auch denkbar, dass der Kühlzonenabschnitt einen Kühl- zonenunterabschnitt I und einen Kühlzonenunterabschnitt II umfasst, welche von einem Werkstück in der angegebenen Reihenfolge durchlaufen werden.
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn die Behandlungsanlage mehrere Behandlungsbereiche umfasst, welche von einem jeweiligen Werkstück vorzugsweise nacheinander durchlaufen werden. Insbesondere kann vor- gesehen sein, dass die Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage nur nacheinander von Werkstücken durchlaufen werden.
Bei einer Behandlungsanlage, welche insbesondere nach dem sogenannten Boxenkonzept ausgebildet ist, werden ein oder mehrere Werkstücke zur Behandlung derselben mittels der Fördervorrichtung insbesondere in den Behandlungsbereich der Behandlungsanlage hinein und aus dem Behandlungs- bereich der Behandlungsanlage heraus gefördert, insbesondere nach erfolgter Behandlung. Die Fördervorrichtung ist insbesondere eine Fördervorrichtung der Behandlungsanlage und/oder einer übergeordneten Lackieranlage.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Fördervorrichtung eine schienen- gebundene Fördervorrichtung ist.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass die Fördervorrichtung ein oder mehrere Förderfahrzeuge umfasst, insbesondere ein oder mehrere fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF).
Mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage ist vorzugsweise die Aus- wirkung einer Änderung eines oder mehrerer Betriebsparameter der Behandlungsanlage auf eine oder mehrere Prozessgrößen der Behandlungs- anlage, insbesondere auf eine oder mehrere qualitätsrelevante Prozessgrößen der Behandlungsanlage, ermittelbar.
Das Betriebsmodell der Behandlungsanlage umfasst vorzugsweise ein Aufheiz- kurvenmodell und/oder mehrere Qualitätskennfelder.
Mittels des Betriebsmodells ermittelte qualitätsrelevante Prozessgrößen sind insbesondere berechnete qualitätsrelevante Prozessgrößen.
Mittels des Betriebsmodells ermittelte, insbesondere berechnete, qualitäts- relevante Prozessgrößen werden vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Qualitätskennfelder des Betriebsmodells berechnet.
Die Betriebsparameter der Behandlungsanlage werden mittels der Steuerungs- anlage beispielsweise abhängig von den Werkstücktypen der Werkstücke, welche in den einen oder die mehreren Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage gefördert werden, eingestellt. Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage ein Betriebsparametertoleranzbereich für die Betriebsparameter der Behandlungsanlage ermittelt wird, wobei qualitätsrelevante Prozessgrößen, insbesondere berechnete qualitätsrelevante Prozessgrößen, eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks in einem vorgegebenen Qualitätstoleranzbereich liegen, wenn die Behandlungsanlage mit Betriebsparametern in dem Betriebs- parametertoleranzbereich betrieben wird.
Der Betriebsparametertoleranzbereich wird mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage insbesondere automatisch ermittelt.
Vorzugsweise werden die Betriebsparameter der Behandlungsanlage auf Werte innerhalb des Betriebsparametertoleranzbereichs eingestellt, vorzugsweise automatisch.
Günstig kann es dabei insbesondere sein, wenn Werkstücke ohne Qualitäts- mängel produziert werden, insbesondere dadurch, dass Betriebsparameter der Behandlungsanlage auf Werte innerhalb des Betriebsparametertoleranzbereich eingestellt werden.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage eine automatische Einstellung der Betriebsparameter der Behandlungsanlage durchgeführt wird.
Vorzugsweise wird die automatische Einstellung der Betriebsparameter derart durchgeführt, dass qualitätsrelevante Prozessgrößen, insbesondere berechnete qualitätsrelevante Prozessgrößen, eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks in einem vorgegebenen Qualitäts- toleranzbereich liegen. Die Steuerungsanlage steuert dabei vorzugsweise für verschiedene Werkstück- typen automatisch die Lufttemperatur der in einen Behandlungsbereich der Behandlungsanlage einströmenden Luft und/oder eine Frequenz eines Ventilators eines jeweiligen Behandlungsbereichs.
Vorzugsweise wird dabei eine durch Sensorvorrichtungen der Förder- vorrichtung bestimmte aktuelle Position eines Werkstücks innerhalb der Behandlungsanlage verwendet.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die automatische Einstellung der Betriebsparameter der Behandlungsanlage dadurch erfolgt, dass mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage ermittelte, insbesondere berechnete, qualitätsrelevante Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks mit einem vorgegebenen Qualitätstoleranzbereich verglichen werden und die Einstellung der Betriebsparameter bei einer Abweichung der ermittelten, insbesondere berechneten, qualitätsrelevanten Prozessgrößen von dem vor- gegebenen Qualitätstoleranzbereich verändert wird.
Die ermittelten, insbesondere berechneten, qualitätsrelevanten Prozessgrößen werden mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage dabei vorzugs- weise aus den eingestellten Betriebsparametern der Behandlungsanlage, aus Werkstückparametern der in der Behandlungsanlage angeordneten Werk- stücke und/oder aus Beladungszustandsparametern der Behandlungsanlage abgeleitet.
Die ermittelten, insbesondere berechneten, qualitätsrelevanten Prozessgrößen sind dabei insbesondere Regelgrößen.
Die Betriebsparameter der Behandlungsanlage, die Werkstückparameter der in der Behandlungsanlage angeordneten Werkstücke und/oder Beladungs- zustandsparameter der Behandlungsanlage sind insbesondere Stellgrößen. Beladungszustandsparameter der Behandlungsanlage umfassen insbesondere Informationen über eine Gesamtmasse der in der Behandlungsanlage angeordneten Werkstücke und/oder über eine Materialzusammensetzung der in der Behandlungsanlage angeordneten Werkstücke.
Beispielsweise repräsentieren die Anzahl der Werkstücke und/oder die Mischung der verschiedenen Werkstücktypen der Werkstücke, welche in der Behandlungsanlage angeordnet sind, einen Beladungszustand der Behandlungsanlage.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage qualitätsrelevante Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werk- stücks ermittelt, insbesondere berechnet, werden, wobei mittels der insbe- sondere berechneten qualitätsrelevanten Prozessgrößen auf eine Qualität des jeweiligen in dem Behandlungsbereich behandelten Werkstücks geschlossen werden kann.
Die ermittelten, insbesondere berechneten, qualitätsrelevanten Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werk- stücks entsprechen dabei vorzugsweise tatsächlich vorliegenden und/oder tatsächlich gemessenen qualitätsrelevanten Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks.
Vorzugsweise kann durch Ermitteln, insbesondere Berechnen, der qualitäts- relevanten Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage erreicht werden, dass die qualitätsrelevanten Prozess- größen des in dem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks zur Ermittlung derselben nicht sensorisch gemessen werden müssen. Mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage werden ermittelte, insbesondere berechnete, qualitätsrelevante Prozessgrößen eines Werkstücks insbesondere aus Betriebsparametern der Behandlungsanlage, aus Werkstück- parametern der in den Behandlungsbereich der Behandlungsanlage geförderten Werkstücke und/oder aus Beladungszustandsparametern der Behandlungsanlage abgeleitet, insbesondere unter Verwendung eines oder mehrerer Qualitätskennfelder des Betriebsmodells.
Zur Ableitung der qualitätsrelevanten Prozessgrößen eines Werkstücks werden insbesondere tatsächlich eingestellte Betriebsparameter der Behandlungs- anlage und/oder Werkstückparameter der tatsächlich in den Behandlungs- bereich der Behandlungsanlage geförderten Werkstücke verwendet.
Günstig kann es ferner sein, wenn zur Ermittlung, insbesondere zur Berechnung, der qualitätsrelevanten Prozessgrößen theoretisch vorgegebene und/oder virtuelle Betriebsparameter der Behandlungsanlage und/oder Werk- stückparameter von theoretisch und/oder virtuell in den Behandlungsbereich der Behandlungsanlage geförderten Werkstücken, beispielsweise Informationen über eine Mischung von verschiedenen nacheinander in den Behandlungsbereich der Behandlungsanlage geförderten Werkstücken, verwendet werden.
Tatsächlich eingestellte Betriebsparameter wirken sich insbesondere auf den tatsächlichen Betrieb der Behandlungsanlage aus, wobei sich theoretisch vorgegebene Betriebsparameter insbesondere nicht auf den tatsächlichen Betrieb der Behandlungsanlage auswirken.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage eine Abweichung von qualitäts- relevanten Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks von einem vorgegebenen Qualitätstoleranzbereich ermittelt wird.
Vorzugsweise kann mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage bei vorgegebenen und/oder eingestellten Betriebsparametern der Behandlungs- anlage auf eine Abweichung der qualitätsrelevanten Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks geschlossen werden.
Mittels der qualitätsrelevanten Prozessgrößen eines in einem Behandlungs- bereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks kann insbesondere auf die Qualität des Werkstücks geschlossen werden.
Günstig kann es dabei insbesondere sein, wenn jedem Werkstück automatisch ein werkstückspezifischer Datensatz zugeordnet wird, welcher jedem Werk- stück eindeutig zugeordnet ist, beispielsweise mittels einer Werkstück- identifikationsnummer, insbesondere mittels einer Fahrzeugidentifikations- nummer.
Günstig kann es dabei insbesondere sein, wenn der werkstückspezifische Datensatz beim Durchlaufen der Behandlungsanlage mit qualitätsrelevanten Prozessgrößen eines in einem jeweiligen Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks ergänzt wird.
Der werkstückspezifische Datensatz eines in der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks umfasst vorzugsweise qualitätsrelevante Prozess- größen für jeden Behandlungsbereich, den das Werkstück innerhalb der Behandlungsanlage durchlaufen hat.
Ein werkstückspezifischer Datensatz umfasst für jeden Behandlungsbereich beispielsweise folgende Informationen:
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Der werkstückspezifische Datensatz eines jeweiligen Werkstücks wird beim Durchlaufen der Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage vorzugsweise automatisch mit den qualitätsrelevanten Prozessgrößen des Werkstücks in einem jeweiligen Behandlungsbereich ergänzt.
Wenn qualitätsrelevante Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks von dem vorgegebenen Qualitätstoleranzbereich abweichen, kann insbesondere auf einen Qualitäts- mangel des jeweiligen Werkstücks geschlossen werden.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Betriebs- modell der Behandlungsanlage, insbesondere ein Aufheizkurvenmodell des Betriebsmodells, basierend auf gemessenen Temperaturkurven von Werk- stücken, insbesondere basierend auf gemessenen Aufheizkurven von Werk- stücken, parametriert und/oder kalibriert wird.
Die Parametrierung und/oder Kalibrierung des Betriebsmodells der Behandlungsanlage, insbesondere des Aufheizkurvenmodells des Betriebs- modells, erfolgt beispielsweise mittels eines maschinellen Lernverfahrens.
Gemessene Temperaturkurven sind insbesondere Kurven, welche Informationen darüber umfassen, mit welchen Temperaturen ein Werkstück in welchem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage beaufschlagt wurde, zu welchem Zeitpunkt das Werkstück mit welchen Temperaturen beaufschlagt wurde und für welche Zeitdauer das Werkstück mit welcher Temperatur beaufschlagt wurde.
Die gemessenen Temperaturkurven werden insbesondere durch Aufzeichnen von Messdaten, insbesondere Temperaturmessdaten, bei einer oder mehreren Messfahrten ermittelt. Diese Messdaten werden beispielsweise mobil, insbesondere mittels an einem Werkstück angeordneter Temperatursensoren und/oder mittels auf das Werkstück gerichteter Temperatursensoren, erfasst.
Beispielsweise werden Temperatursensoren an mehreren definierten Mess- punkten an einem Werkstück, insbesondere an einer Fahrzeugkarosserie, angebracht, beispielsweise an ungefähr 20 verschiedenen Messpunkten.
Insbesondere kann vorgesehen, dass zur erstmaligen Parametrierung und/oder Kalibrierung des Betriebsmodells der Behandlungsanlage und/oder zu einer Grundkalibrierung der Behandlungsanlage gemessene Temperatur- kurven für jeden Werkstücktyp aufgezeichnet werden, welcher mit der Behandlungsanlage behandelt wird.
Vorzugsweise werden durch die Parametrierung und/oder Kalibrierung des Betriebsmodells der Behandlungsanlage und/oder durch eine Grund- kalibrierung der Behandlungsanlage Betriebsparameter der Behandlungs- anlage, Werkstückparameter, Beladungszustandsparameter und/oder Temperaturen eines Werkstücks miteinander verknüpft.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Kalibrierung des Betriebs- modells der Behandlungsanlage, insbesondere eines Aufheizkurvenmodells des Betriebsmodells, mittels einer Optimierung und/oder einer auf Kreuz- validierung basierenden Auswahl von gemessenen Temperaturkurven, insbesondere Aufheizkurven, erfolgt. Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Parametrierung und/oder Kalibrierung des Aufheizkurvenmodells eine oder mehrere der folgenden verwendet werden: a) gemessene Temperaturkurven, insbesondere Aufheizkurven, von Werkstücken verschiedener Werkstücktypen; und/oder b) gemessene Temperaturkurven, insbesondere Aufheizkurven, von Werkstücken, welche bei verschiedenen Beladungszuständen der Behandlungsanlage aufgezeichnet werden; und/oder c) bei verschiedenen Betriebsparametern der Behandlungsanlage auf- gezeichnete Temperaturkurven, insbesondere Aufheizkurven, von Werkstücken.
Werkstücke verschiedener Werkstücktypen weisen insbesondere voneinander verschiedene Werkstückparameter auf, beispielsweise eine voneinander verschiedene Werkstückform, insbesondere eine voneinander verschiedene Karosserieform, und/oder eine voneinander verschiedene Blechdicke.
Beispielsweise werden die gemessenen Temperaturkurven, insbesondere Aufheizkurven, bei verschiedenen Lufttemperaturen der in einen Behandlungs- bereich der Behandlungsanlage einströmenden Luft, bei verschiedenen Geschwindigkeiten der in einen Behandlungsbereich der Behandlungsanlage einströmenden Luft und/oder bei verschiedenen Stromstärken, Spannungen und/oder Frequenzen eines Ventilators ermittelt.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels eines Auf- heizkurvenmodells eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage simulierte Temperaturkurven von Werkstücken, insbesondere simulierte Aufheizkurven von Werkstücken, ermittelt werden.
Vorzugsweise werden mittels des Aufheizkurvenmodells simulierte Temperaturkurven, insbesondere simulierte Aufheizkurven, erstellt, insbesondere abhängig von eingestellten Betriebsparametern der Behandlungsanlage, abhängig von Werkstückparametern der in den Behandlungsbereich der Behandlungsanlage geförderten Werkstücke und/oder abhängig von Beladungszustandsparameter der Behandlungsanlage.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine oder mehrere qualitätsrelevante Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks aus simulierten und/oder gemessenen Temperaturkurven, insbesondere simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, eines Werkstücks abgeleitet werden.
Die simulierten und/oder gemessenen Temperaturkurven, insbesondere die simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, umfassen vorzugsweise qualitätsrelevante Prozessgrößen für sämtliche Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage.
Aus einer simulierten und/oder gemessenen Temperaturkurve, insbesondere aus einer simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurve, sind vorzugsweise qualitätsrelevante Prozessgrößen für sämtliche Behandlungsbereiche der Behandlungsanlage ableitbar.
Einzelne oder mehrere qualitätsrelevante Prozessgrößen sind beispielsweise unmittelbar aus simulierten und/oder gemessenen Temperaturkurven, insbesondere simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, ableitbar, beispielsweise eine minimale Temperatur und/oder eine maximale Temperatur in einem Behandlungsbereich.
Günstig kann es ferner sein, wenn eine Haltedauer und/oder eine Verweildauer eines Werkstücks in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage unmittelbar aus simulierten und/oder gemessenen Temperaturkurven, insbesondere simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, ableitbar sind. Ein maximaler Temperaturgradient ist insbesondere aus Zwischenwerten berechenbar, welche aus simulierten und/oder gemessenen Temperatur- kurven, insbesondere aus simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, abgeleitet werden.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass aus die aus den simulierten und/oder gemessenen Temperaturkurven, insbesondere simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, eines Werkstücks abgeleiteten qualitätsrelevanten Prozessgrößen gemeinsam mit Betriebs- parametern der Behandlungsanlage, Beladungszustandsparametern der Behandlungsanlage und/oder Werkstückparametern ein oder mehrere Qualitätskennfelder bilden, welche in einer Speichervorrichtung der Steuerungsanlage der Behandlungsanlage gespeichert werden.
Ein jeweiliges Qualitätskennfeld wird insbesondere dadurch ermittelt, dass Betriebsparameter der Behandlungsanlage, Werkstückparameter und/oder Beladungszustandsparameter mit den aus simulierten und/oder gemessenen Temperaturkurven, insbesondere mit den aus den simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, abgeleiteten qualitätsrelevanten Prozessgrößen in Verbindung gesetzt werden.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass berechnete qualitätsrelevante Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage behandelten Werkstücks mittelbar aus einem oder mehreren Qualitätskennfeldern abgeleitet werden.
Eine berechnete qualitätsrelevante Prozessgröße entspricht dabei vorzugs- weise dem Wert einer qualitätsrelevanten Prozessgröße, welcher in dem Qualitätskennfeld einem aktuell eingestellten oder einem theoretisch vor- gegebenen und/oder virtuellen Betriebsparameter der Behandlungsanlage zu- geordnet ist. Vorzugsweise sind aus einem in der Speichervorrichtung der Steuerungsanlage der Behandlungsanlage gespeicherten Qualitätskennfeld mittels eingestellter Betriebsparameter der Behandlungsanlage, Beladungszustandsparametern der Behandlungsanlage und Werkstückparametern eines Werkstücks qualitäts- relevante Prozessgrößen eines jeweiligen Werkstücks ableitbar.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass für einen jeweiligen Werkstücktyp ein jeweiliges Qualitätskennfeld ermittelt wird.
Vorzugsweise wird für einen jeweiligen Karosserietyp ein jeweiliges Qualitäts- kennfeld ermittelt.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass für ein jeweiliges Qualitätskennfeld eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt wird, mittels welcher insbesondere ein Einfluss eines Betriebsparameters der Behandlungsanlage auf eine qualitätsrelevante Prozessgröße ermittelbar ist.
Für die Durchführung der Sensitivitätsanalyse wird insbesondere ein Gradient eines jeweiligen Qualitätskennfelds ermittelt, vorzugsweise berechnet.
Insbesondere wird mittels der Sensitivitätsanalyse ermittelt, wie stark sich die Änderung eines Betriebsparameters der Behandlungsanlage auf eine Änderung einer qualitätsrelevanten Prozessgröße auswirkt.
Bei der Sensitivitätsanalyse wird insbesondere für jeden Wert eines Betriebs- parameters ein Sensitivitätszusammenhangsparameter ermittelt.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Qualitäts- toleranzbereich für die qualitätsrelevanten Prozessgrößen definiert wird, wobei mittels des Qualitätstoleranzbereichs automatisch ein Betriebsparameter- toleranzbereich für einen jeweiligen Betriebsparameter der Behandlungsanlage aus dem einen oder den mehreren Qualitätskennfeldern abgeleitet wird. Der Qualitätstoleranzbereich für eine jeweilige qualitätsrelevante Prozessgröße wird beispielsweise durch einen Benutzer vorgegeben.
Vorzugsweise ist die Behandlungsanlage durch Einstellen von Betriebs- parametern, welche innerhalb des Betriebsparametertoleranzbereichs liegen, derart betreibbar, dass Werkstücke mit qualitätsrelevanten Prozessgrößen innerhalb des Qualitätstoleranzbereichs behandelbar sind.
Beispielsweise ist bei einer industriellen Trocknungsanlage eine fehlerfreie Trocknung von Werkstücken, insbesondere Fahrzeugkarosserien, durchführ- bar, wenn Betriebsparameter der industriellen Trocknungsanlage auf Werte innerhalb des Betriebsparametertoleranzbereichs eingestellt werden.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass durch eine erst- malige Parametrierung und/oder Kalibrierung eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage eine Grundkalibrierung der Behandlungsanlage, insbesondere der Steuerungsanlage der Behandlungsanlage, durchgeführt wird.
Die Grundkalibrierung der Behandlungsanlage erfolgt insbesondere durch Ermitteln von gemessenen Temperaturkurven, insbesondere Aufheizkurven, durch Aufzeichnen von Messdaten, insbesondere Temperaturmessdaten, bei einer oder mehreren Messfahrten für mehrere verschiedene Werkstücktypen, insbesondere für mehrere verschiedene Fahrzeugkarosserietypen.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Behandlung von Werkstücken eines Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung der Behandlungsanlage nicht umfasst ist, eine Zusatzkalibrierung der Behandlungsanlage, insbesondere der Steuerungsanlage der Behandlungs- anlage, durchgeführt wird. Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass für die Zusatz- kalibrierung der Behandlungsanlage, insbesondere der Steuerungsanlage der Behandlungsanlage, mindestens eine gemessene Temperaturkurve, insbesondere mindestens eine gemessene Aufheizkurve, für ein Werkstück eines Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, ermittelt wird.
Vorzugsweise wird für die Zusatzkalibrierung der Behandlungsanlage somit mindestens eine Messfahrt durchgeführt, bei welcher eine gemessene Temperaturkurve, insbesondere eine gemessene Aufheizkurve, für ein Werk- stück eines Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, aufgezeichnet wird.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass für die Zusatz- kalibrierung aus der gemessenen Temperaturkurve, insbesondere aus der gemessenen Aufheizkurve, des Werkstücks eines Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, qualitätsrelevante Prozessgrößen abgeleitet werden, wobei aus Qualitätskennfeldern, welche in der Speicher- vorrichtung der Steuerungsanlage der Behandlungsanlage gespeichert sind, automatisch ein Qualitätskennfeld eines Werkstücktyps ausgewählt wird, aus welchem dann ein Zusatzqualitätskennfeld des Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, ermittelt wird.
Beispielsweise wird das Zusatzqualitätskennfeld dadurch ermittelt, dass ein in der Speichervorrichtung der Steuerungsanlage der Behandlungsanlage gespeichertes Qualitätskennfeld parallel verschoben wird.
Insbesondere wird für die Ermittlung des Zusatzqualitätskennfelds ein in der Speichervorrichtung der Steuerungsanlage der Behandlungsanlage gespeichertes Qualitätskennfeld eines Werkstücktyps ausgewählt, welcher dem Werkstücktyp, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, am ähnlichsten ist. Das ähnlichste in der Speichervorrichtung der Steuerungsanlage der Behandlungsanlage gespeicherte Qualitätskennfeld ist insbesondere das Qualitätskennfeld, dessen qualitätsrelevante Prozessgrößen den qualitäts- relevanten Prozessgrößen, welche aus der für die Zusatzkalibrierung gemessenen Temperaturkurve, insbesondere aus der für die Zusatz- kalibrierung gemessenen Aufheizkurve, abgeleitet werden, vom Wert am nächsten kommen.
Nach der Ermittlung des Zusatzqualitätskennfelds wird dieses vorzugsweise in der Speichervorrichtung der Steuerungsanlage der Behandlungsanlage gespeichert.
Wenn die aus der gemessenen Temperaturkurve, insbesondere aus der gemessenen Aufheizkurve, des Werkstücks eines Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, abgeleiteten qualitätsrelevanten Prozessgrößen außerhalb eines Qualitätstoleranzbereichs liegen, werden die Betriebsparameter der Behandlungsanlage vorzugsweise verändert, insbesondere unter Berücksichtigung von mittels einer Sensitivitätsanalyse ermittelten Sensitivitätszusammenhangsparametern.
Betriebsparameter der Behandlungsanlage werden dabei insbesondere so verändert, dass qualitätsrelevante Prozessgrößen, welche aus einer bei einer erneuten Messfahrt ermittelten gemessenen Temperaturkurve, insbesondere Aufheizkurve, abgeleitet werden, innerhalb des Qualitätstoleranzbereichs liegen.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass Betriebs- parameter der Behandlungsanlage ein oder mehrere der folgenden umfassen: eine Lufttemperatur der in einen Behandlungsbereich der Behandlungs- anlage einströmenden Luft; eine Geschwindigkeit der in einen Behandlungsbereich der Behandlungs- anlage einströmenden Luft; einen Druckabfall der in einen Behandlungsbereich der Behandlungs- anlage einströmenden Luft über einen Düsenaustritt, an welchem die Luft in den Behandlungsbereich einströmt; eine Stromstärke, Spannung und/oder Frequenz eines Ventilators.
Vorzugsweise ist die Geschwindigkeit der in einen Behandlungsbereich der Behandlungsanlage einströmenden Luft eine Geschwindigkeit der Luft im Bereich eines Düsenaustritts, an welchem die Luft in den Behandlungsbereich einströmt, insbesondere eine Düsenaustrittsgeschwindigkeit.
Die Geschwindigkeit der in einen Behandlungsbereich einströmenden Luft, insbesondere die Düsenaustrittsgeschwindigkeit, hängt insbesondere unmittel- bar von einer Stromstärke, Spannung und/oder Frequenz eines Ventilators ab, welcher die Luft antreibt.
Für die Messung der Düsenaustrittsgeschwindigkeit wird vorzugsweise keine weitere Sensorik benötigt.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, von der Frequenz des Ventilators auf die Düsenaustrittsgeschwindigkeit zu schließen. Hierfür wird vorzugsweise eine Alterung von Filtern einer Filteranlage, insbesondere ein Druckverlust über den Filtern, berücksichtigt.
Günstig kann es ferner sein, wenn die Geschwindigkeit der in den Behandlungsbereich der Behandlungsanlage einströmenden Luft indirekt aus dem Druckabfall der in den Behandlungsbereich einströmenden Luft über den Düsenaustritt berechnet wird.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass qualitätsrelevante Prozessgrößen eines Werkstücks ein oder mehrere der folgenden umfassen: einen maximalen Temperaturgradienten; eine minimale Temperatur; eine maximale Temperatur; eine Haltedauer, insbesondere eine Haltedauer auf einer Temperatur in einem bestimmten Temperaturbereich; eine Verweildauer eines Werkstücks in einem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage; eine maximale Geschwindigkeit eines auf eine Oberfläche eines Werk- stücks auftreffenden Luftstroms an einer Oberfläche des Werkstücks.
Eine Haltedauer ist insbesondere ein Zeitraum, während derer ein Werkstück auf einer Temperatur in einem bestimmten Temperaturbereich gehalten wird, beispielsweise auf einer erforderlichen Lackeinbrenntemperatur.
Die Geschwindigkeit des auf eine Oberfläche eines Werkstücks auftreffenden Luftstroms wirkt sich beispielsweise auf eine Oberflächenstruktur einer auf ein Werkstück aufgebrachten Beschichtung, beispielsweise auf eine Oberflächen- struktur einer auf ein Werkstück aufgebrachten Lackierung, aus.
Die Geschwindigkeit des auf eine Oberfläche eines Werkstücks auftreffenden Luftstroms wird beispielsweise simuliert und/oder berechnet, beispielsweise unter Berücksichtigung einer Düsenaustrittsgeschwindigkeit der in einen Behandlungsbereich der Behandlungsanlage einströmenden Luft.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass Werkstück- parameter ein oder mehrere der folgenden umfassen: eine Form eines Werkstücks, insbesondere eine Form einer Fahrzeug- karosserie; eine Schichtdicke einer auf ein Werkstück aufgebrachten Beschichtung; eine Oberflächenbeschaffenheit einer auf ein Werkstück aufgebrachten Beschichtung; eine Blechdicke eines Werkstücks. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken bereitzustellen, mittels welcher Werkstücke einfach und kostengünstig behandelbar sind.
Insbesondere soll eine erleichterte Inbetriebnahme der Behandlungsanlage bei einem vorzugsweise reduzierten Einstell- und/oder Kalibrieraufwand ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken mit den Merkmalen des Anspruchs 24 gelöst.
Die Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken umfasst vorzugs- weise Folgendes: einen oder mehrere Behandlungsbereiche, in welchen ein oder mehrere Werkstücke behandelbar sind; eine Fördervorrichtung, mittels welcher ein oder mehrere Werkstücke in den Behandlungsbereich der Behandlungsanlage hinein, durch den Behandlungsbereich der Behandlungsanlage hindurch und/oder aus dem Behandlungsbereich der Behandlungsanlage heraus förderbar sind; eine Steuerungsanlage zum Steuern der Behandlungsanlage, welche derart eingerichtet und/oder ausgebildet ist, dass die Steuerungsanlage die Behandlungsanlage gemäß dem erfindungs- gemäßen Verfahren steuert.
Die erfindungsgemäße Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf. Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegen- stand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Ver- fahrens zum Betreiben einer Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken;
Fig. 3 eine schematische Darstellung von bei Messfahrten verschiedener Werkstücke aufgezeichneten Temperaturkurven, insbesondere von Aufheizkurven;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Diagramms von aus Temperatur- kurven, insbesondere aus Aufheizkurven, verschiedener Werkstücke eines Werkstücktyps abgeleiteten qualitätsrelevanten Prozessgrößen;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Diagramms eines Qualitätskenn- felds eines Werkstücktyps;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Diagramms des Qualitätskenn- felds aus Fig. 5 mit einem Qualitätstoleranzbereich;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Diagramms des Qualitätskenn- felds aus Fig. 5, wobei dem Diagramm im Rahmen einer Sensitivitäts- analyse ein Gradient des Qualitätskennfelds hinzugefügt ist; Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Diagramms des Qualitätskenn- felds aus Fig. 5 mit einem Qualitätstoleranzbereich und einem Betriebsparametertoleranzbereich;
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Diagramms verschiedener Qualitätskennfelder verschiedener Werkstücktypen sowie einer aus einer Temperaturkurve, insbesondere aus einer Aufheizkurve, abge- leiteten qualitätsrelevanten Prozessgröße eines Werkstücks eines Werkstücktyps, welcher nicht von einer Grundkalibrierung der Behandlungsanlage umfasst ist;
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Diagramms eines Qualitätskenn- felds eines Werkstücktyps und eines Zusatzqualitätskennfelds eines Werkstücktyps, welcher nicht von einer Grundkalibrierung der Behandlungsanlage aus Fig. 1 umfasst ist; und
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Diagramms der Qualitätskenn- felder aus Fig. 10, mit einem Qualitätstoleranzbereich und einem Betriebsparametertoleranzbereich für das Zusatzqualitätskennfeld.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine schematisch dargestellte und als Ganzes mit 100 bezeichnete Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken 102.
Die Behandlungsanlage 100 ist insbesondere eine industrielle Trocknungs- anlage 104, vorzugsweise ein sogenannter Durchlauftrockner.
Die Werkstücke 102 sind vorzugsweise Fahrzeugkarosserien und/oder Fahrzeuganbauteile. Die Behandlungsanlage 100 wird insbesondere dazu verwendet, um eine auf die Werkstücke 102, insbesondere auf die Fahrzeugkarosserien, aufgebrachte Beschichtung zu trocknen.
Die Behandlungsanlage 100, insbesondere die industrielle Trocknungsanlage 104, umfasst vorzugsweise einen Vortrocknerabschnitt 106, einen Haupt- trocknerabschnitt 108 und/oder einen Kühlzonenabschnitt 110.
Der Vortrocknerabschnitt 106, der Haupttrocknerabschnitt 108 und/oder der Kühlzonenabschnitt 110 sind vorzugsweise wiederum in Unterabschnitte unter- teilt.
Der Vortrocknerabschnitt 106, der Haupttrocknerabschnitt 108 und der Kühl- zonenabschnitt 110 werden vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge durchlaufen.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Vortrocknerabschnitt 106 einen Vortrocknerheizunterabschnitt I 112, einen Vortrocknerheizunterabschnitt II 114, einen Vortrocknertemperaturhalteunterabschnitt I 116 und/oder einen Vortrocknertemperaturhalteunterabschnitt II 118 umfasst, welche von einem Werkstück 102 insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchlaufen werden.
Ferner ist es beispielsweise denkbar, dass der Haupttrocknerabschnitt 108 einen Haupttrocknerheizunterabschnitt I 120, einen Haupttrocknerheizunter- abschnitt II 122, einen Haupttrocknertemperaturhalteunterabschnitt I 124 und/oder einen Haupttrocknertemperaturhalteunterabschnitt II 126 umfasst, welche von einem Werkstück 102 insbesondere in der angegebenen Reihen- folge durchlaufen werden.
Günstig kann es ferner sein, wenn der Kühlzonenabschnitt 110 einen Kühl- zonenunterabschnitt I 128 und einen Kühlzonenunterabschnitt II 130 umfasst, welche von einem Werkstück 102 in der angegebenen Reihenfolge durchlaufen werden.
Der Vortrocknerabschnitt 106, der Haupttrocknerabschnitt 108 und/oder der Kühlzonenabschnitt 110, insbesondere die Unterabschnitte derselben, bilden vorzugsweise jeweils Behandlungsbereiche 132 der industriellen Trocknungs- anlage 104.
Die Behandlungsbereiche 132 der Behandlungsanlage 100 werden von den Werkstücken 102 vorzugsweise nacheinander durchlaufen.
In den Behandlungsbereichen 132 sind vorzugsweise Werkstücke 102 beim Durchlaufen der Behandlungsanlage 100 behandelbar.
Beispielsweise kann in den Behandlungsbereichen 132 eine auf die Werkstücke 102 zuvor aufgebrachte Beschichtung, beispielsweise eine Lackschicht, getrocknet werden.
Beim Behandeln der Werkstücke 102 in der Behandlungsanlage 100 werden die Werkstücke 102 zum Trocknen derselben vorzugsweise aufgeheizt und anschließend insbesondere abgekühlt.
Die Behandlungsanlage 100 umfasst vorzugsweise eine Fördervorrichtung 134, welche in Fig. 1 lediglich schematisch durch Pfeile gekennzeichnet ist.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Fördervorrichtung 134 eine schienen- gebundene Fördervorrichtung ist.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass die Fördervorrichtung 134 ein oder mehrere Förderfahrzeuge umfasst, insbesondere ein oder mehrere fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF). Mittels der Fördervorrichtung 134 sind Werkstücke 102 vorzugsweise in einen Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 hinein, durch den Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 hindurch und/oder aus dem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 heraus förderbar.
Die Fördervorrichtung 134 umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Sensor- vorrichtungen 136, mittels welcher eine Position eines Werkstücks 102 innerhalb der Behandlungsanlage 100 ermittelbar ist.
Beispielsweise ist mittels der Sensorvorrichtungen 136 ermittelbar, in welchem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 sich ein Werkstück 102 zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet.
Die Behandlungsanlage 100 umfasst vorzugsweise eine Steuerungsanlage 138, mittels welcher die Behandlungsanlage 100 steuerbar ist.
Insbesondere sind mittels der Steuerungsanlage 138 Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 einstellbar.
Günstig kann es sein, wenn die Steuerungsanlage 138 mit den Sensor- vorrichtungen 136 der Fördervorrichtung 134 kommuniziert.
Vorzugsweise wird mittels der Steuerungsanlage 138 dabei eine aktuelle Position eines jeweiligen Werkstücks 102 innerhalb der Behandlungsanlage 100 erfasst.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Behandlungsanlage 100 sind beispielsweise Werkstücke 102 in dem Vortrocknerheizunterabschnitt I 112, in dem Vor- trocknertemperaturhalteunterabschnitt II 118 und in dem Haupttrockner- temperaturhalteunterabschnitt I 124 angeordnet. Die Behandlungsanlage 100 umfasst vorzugsweise ferner eine Konditionier- anlage 140 zum Konditionieren von Luft-
Mittels der Konditionierungsanlage 140 ist Luft vorzugsweise konditionierbar, das heißt auf eine vorgegebene Temperatur und/oder eine vorgegebene Luft- feuchte bringbar.
Die Behandlungsanlage 100 umfasst vorzugsweise ferner Leitungen, Ventile, Ventilatoren etc., mittels welcher konditionierte Luft von der Konditionierungs- anlage 140 in die Behandlungsbereiche 132 der Behandlungsanlage 100 leit- bar ist.
Mittels der Steuerungsanlage 138 der Behandlungsanlage 100 ist insbesondere die Konditionierungsanlage 140 steuerbar.
Vorzugsweise sind mittels der Steuerungsanlage 138 folgende Betriebs- parameter einstellbar: eine Lufttemperatur der in einen jeweiligen Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 einströmenden Luft; eine Geschwindigkeit der in einen jeweiligen Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 einströmenden Luft.
Eine Geschwindigkeit der in einen jeweiligen Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 einströmenden Luft ist vorzugsweise durch Einstellen einer Stromstärke, einer Spannung und/oder einer Frequenz eines Ventilators einstellbar.
Die Geschwindigkeit der in einen Behandlungsbereich 132 der Behandlungs- anlage 100 einströmenden Luft ist insbesondere eine Geschwindigkeit der Luft im Bereich eines Düsenaustritts, an welchem die Luft in den Behandlungs- bereich 132 einströmt, insbesondere eine Düsenaustrittsgeschwindigkeit. Die Geschwindigkeit der in einen Behandlungsbereich 132 einströmenden Luft, insbesondere die Düsenaustrittsgeschwindigkeit, hängt insbesondere unmittel- bar von einer Stromstärke, Spannung und/oder Frequenz eines Ventilators ab, welcher die Luft antreibt.
Für die Messung der Düsenaustrittsgeschwindigkeit wird vorzugsweise keine weitere Sensorik benötigt.
Beispielsweise kann von der Frequenz des Ventilators auf die Düsenaustritts- geschwindigkeit geschlossen werden. Hierfür wird vorzugsweise eine Alterung von Filtern einer Filteranlage, insbesondere ein Druckverlust über den Filtern, berücksichtigt.
Die Steuerungsanlage 138 stellt die Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 vorzugsweise abhängig von den in die Behandlungsbereiche 132 der Behandlungsanlage 100 geförderten Werkstücken 102 ein.
Dabei wird beispielsweise ein Beladungszustand der Behandlungsanlage 100 berücksichtigt, das heißt, es wird insbesondere berücksichtigt, wie viele Werk- stücke 102 innerhalb der Behandlungsanlage 100 angeordnet sind.
Vorzugsweise wird dabei ferner berücksichtigt, wie viele Werkstücke 100, welchen Werkstücktyps innerhalb der Behandlungsanlage 100 angeordnet sind.
Vorzugsweise werden Werkstücke 102 verschiedener Werkstücktypen mittels der Behandlungsanlage 100 behandelt. Insbesondere ist es dabei möglich, dass im Betrieb der Behandlungsanlage 100 eine verschiedene Anzahl von Werkstücken 102 innerhalb der Behandlungsanlage 100 angeordnet ist.
Werkstücke 102 verschiedener Werkstücktypen umfassen ferner beispiels- weise verschiedene Materialien, beispielsweise Stahl oder Aluminium. Abhängig von den verschiedenen Werkstücktypen und abhängig von der Anzahl der aktuell in der Behandlungsanlage 100 angeordneten Werkstücke 102 ändert sich ferner insbesondere eine Gesamtmasse der in der Behandlungsanlage 100 angeordneten Werkstücke 102.
Die Anzahl der Werkstücke 102 und/oder die Mischung der verschiedenen Werkstücktypen der Werkstücke 102, welche in der Behandlungsanlage 100 angeordnet sind, repräsentieren insbesondere einen Beladungszustand der Behandlungsanlage 100.
Abhängig von der Anzahl der in der Behandlungsanlage 100 angeordneten Werkstücke 102 und/oder abhängig von einer Anzahl der in der Behandlungs- anlage 100 angeordneten Werkstückel02 werden Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 vorzugsweise eingestellt.
Die Einstellung der Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 mittels der Steuerungsanlage 138 erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung von mittels eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage 100 ermittelten Simulationsergebnissen, insbesondere unter Berücksichtigung von mittels eines Aufheizkurvenmodells des Betriebsmodells ermittelten Simulations- ergebnissen.
Das Betriebsmodell umfasst dabei vorzugsweise ein noch zu beschreibendes Aufheizkurvenmodell und/oder noch zu beschreibende Qualitätskennfelder.
Vor Inbetriebnahme der Behandlungsanlage 100 erfolgt daher vorzugsweise eine Grundkalibrierung der Behandlungsanlage 100 und/oder des Betriebs- modells.
Zur erstmaligen Parametrierung und/oder Kalibrierung des Betriebsmodells der Behandlungsanlage 100 und/oder zu einer Grundkalibrierung der Behandlungsanlage 100 werden in einem Grundkalibrierschritt 141 vorzugs- weise gemessene Temperaturkurven 143, insbesondere gemessene Aufheiz- kurven, für jeden Werkstücktyp aufgezeichnet, welcher mit der Behandlungs- anlage 100 behandelt wird (vergl. Fig. 2).
Vorzugsweise werden die gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere die gemessenen Aufheizkurven, bei verschiedenen Betriebsparametern der Behandlungsanlage 100 und/oder mit verschiedenen Beladungszustands- parametern der Behandlungsanlage 100 ermittelt.
Die gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere die gemessenen Auf- heizkurven, für einen jeweiligen Werkstücktyp werden insbesondere durch Aufzeichnen von Messdaten, insbesondere Temperaturmessdaten, bei einer oder mehreren Messfahrten ermittelt.
Diese Messdaten werden beispielsweise mobil, insbesondere mittels an einem Werkstück 102 angeordneter Temperatursensoren und/oder mittels auf das Werkstück 102 gerichteter Temperatursensoren, erfasst.
Beispielsweise werden Temperatursensoren an mehreren definierten Mess- punkten an einem Werkstück 102, insbesondere an einer Fahrzeugkarosserie, angebracht, beispielsweise an ungefähr 20 verschiedenen Messpunkten.
Fig. 3 zeigt eine Mehrzahl solcher gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, von Werkstücken 102, welche bei verschiedenen Messfahrten beim Durchlaufen der Behandlungsanlage 100 aufgezeichnet werden.
Die gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere die Aufheizkurven, sind dabei insbesondere Kurven, welche Informationen darüber umfassen, mit welchen Temperaturen ein Werkstück 102 in welchem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 beaufschlagt wurde, zu welchem Zeitpunkt das Werkstück 102 mit welchen Temperaturen beaufschlagt wurde und für welche Zeitdauer das Werkstück 102 mit welcher Temperatur beaufschlagt wurde.
Aus den gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, der Werkstücke 102 sind vorzugsweise Temperaturen auf einer Oberfläche der Werkstücke 102 in den jeweiligen Behandlungsbereichen 132 der Behandlungsanlage 100 ableitbar.
Vorzugsweise ist aus den gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, der Werkstücke 102 eine Verweildauer eines Werkstücks 102 in einem jeweiligen Behandlungsbereich 132 ableitbar.
Vorzugsweise ist aus den gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, der Werkstücke 102 ferner eine Haltedauer, insbesondere eine Haltedauer auf einer Temperatur in einem bestimmten Temperaturbereich, ableitbar.
Aus den gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, der Werkstücke 102 sind somit vorzugsweise qualitätsrelevante Prozessgrößen ableitbar. Mittels der qualitätsrelevanten Prozessgrößen kann vorzugsweise auf eine Qualität eines in einem Behandlungsbereich 132 behandelten Werkstücks 102 geschlossen werden.
Einzelne oder mehrere qualitätsrelevante Prozessgrößen sind beispielsweise unmittelbar aus Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, ableit- bar, beispielsweise eine minimale Temperatur und/oder eine maximale Temperatur in einem Behandlungsbereich 132. Günstig kann es ferner sein, wenn eine Haltedauer und/oder eine Verweildauer eines Werkstücks 102 in einem Behandlungsbereich 132 der Behandlungs- anlage 100 unmittelbar aus Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheiz- kurven, ableitbar sind.
Ein maximaler Temperaturgradient ist insbesondere aus Zwischenwerten berechenbar, welche aus Temperaturkurven 143, insbesondere aus Aufheiz- kurven, abgeleitet werden.
Die qualitätsrelevanten Prozessgrößen umfassen beispielsweise eine oder mehrere der folgenden: einen maximalen Temperaturgradienten; eine minimale Temperatur; eine maximale Temperatur; eine Haltedauer, insbesondere eine Haltedauer auf einer Temperatur in einem bestimmten Temperaturbereich; eine Verweildauer eines Werkstücks 102 in einem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100; eine maximale Geschwindigkeit eines auf eine Oberfläche eines Werk- stücks 102 auftreffenden Luftstroms an einer Oberfläche des Werk- stücks 102.
Die Geschwindigkeit eines auf eine Oberfläche eines Werkstücks 102 auf- treffenden Luftstroms wirkt sich beispielsweise auf eine Oberflächenstruktur einer auf ein Werkstück 102 aufgebrachten Beschichtung, beispielsweise auf eine Oberflächenstruktur einer auf ein Werkstück 102 aufgebrachten Lackierung, aus.
Die Geschwindigkeit des auf eine Oberfläche eines Werkstücks 102 auf- treffenden Luftstroms wird beispielsweise simuliert und/oder berechnet, beispielsweise unter Berücksichtigung einer Düsenaustrittsgeschwindigkeit der in einen Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 einströmenden Luft.
Fig. 4 zeigt ein eine schematische Darstellung eines Diagramms von aus Temperaturkurven 143, insbesondere aus Aufheizkurven, verschiedener Werk- stücke 102 eines Werkstücktyps abgeleiteten qualitätsrelevanten Prozess- größen.
Die in Fig. 4 dargestellten qualitätsrelevanten Prozessgrößen wurden dabei aus Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, extrahiert, welche bei verschiedenen Betriebsparametern der Behandlungsanlage 100 und/oder mit verschiedenen Beladungszustandsparametern der Behandlungsanlage 100 ermittelt wurden.
Auf der Abszissenachse 142 sind dabei beispielsweise die Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 aufgetragen. Auf der Ordinatenachse 144 ist beispielsweise eine qualitätsrelevante Prozessgröße aufgetragen.
Zur erstmaligen Parametrierung und/oder Kalibrierung des Betriebsmodells der Behandlungsanlage 100, insbesondere des Aufheizkurvenmodells des Betriebsmodells, werden vorzugsweise Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, von Werkstücken 102 verschiedener Werkstücktypen bei verschiedenen Betriebsparametern und bei verschiedenen Beladungs- zuständen der Behandlungsanlage 100 aufgezeichnet.
Beispielsweise weisen Werkstücke 102 verschiedener Werkstücktypen voneinander verschiedene Werkstückparameter auf, beispielsweise eine voneinander verschiedene Werkstückform, insbesondere eine voneinander verschiedene Form einer Fahrzeugkarosserie, eine verschiedene Schichtdicke einer auf ein Werkstück 102 aufgebrachten Beschichtung; eine verschiedene Oberflächenbeschaffenheit einer auf ein Werkstück 102 aufgebrachten Beschichtung und/oder eine voneinander verschiedene Blechdicke. Beispielsweise werden die gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, bei verschiedenen Betriebsparametern ermittelt. Insbesondere werden die gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, bei verschiedenen Lufttemperaturen der in einen Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 einströmenden Luft, bei verschiedenen Geschwindig- keiten der in einen Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 einströmenden Luft und/oder bei verschiedenen Stromstärken, Spannungen und/oder Frequenzen eines Ventilators ermittelt.
Die gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, werden vorzugsweise bei verschiedenen Beladungszustandsparametern der Behandlungsanlage 100 ermittelt. Derartige Beladungszustandsparameter der Behandlungsanlage 100 umfassen insbesondere Informationen über eine Gesamtmasse der in der Behandlungsanlage 100 angeordneten Werkstücke 102 und/oder über eine Materialzusammensetzung der in der Behandlungs- anlage 100 angeordneten Werkstücke 102.
Durch die Parametrierung und/oder Kalibrierung des Betriebsmodells der Behandlungsanlage 100 und/oder durch eine Grundkalibrierung der Behandlungsanlage 100 werden vorzugsweise Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100, Werkstückparameter, Beladungszustandsparameter und/oder Temperaturen eines Werkstücks 102 miteinander verknüpft.
Die Parametrierung und/oder Kalibrierung des Aufheizkurvenmodells des Betriebsmodells der Behandlungsanlage 100 erfolgt beispielsweise mittels eines maschinellen Lernverfahrens.
Die Kalibrierung des Aufheizkurvenmodells erfolgt insbesondere mittels einer Optimierung und/oder einer auf Kreuzvalidierung basierenden Auswahl von gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven. Mittels des Aufheizkurvenmodells des Betriebsmodells werden vorzugsweise simulierte Temperaturkurven 143 von Werkstücken 102, insbesondere simulierte Aufheizkurven von Werkstücken 102, ermittelt.
Vorzugsweise werden mittels des Aufheizkurvenmodells des Betriebsmodells simulierte Temperaturkurven 143, insbesondere simulierte Aufheizkurven, erstellt.
Die simulierten Temperaturkurven 143, insbesondere Aufheizkurven, werden vorzugsweise für verschiedene theoretisch vorgegebene und/oder virtuelle Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 und/oder für verschiedene Werkstückparameter von theoretisch und/oder virtuell in Behandlungsbereiche 132 der Behandlungsanlage 100 geförderten Werkstücken 102 und/oder für verschiedene Beladungszustände der Behandlungsanlage 100 erstellt.
Aus den simulierten und/oder aus den gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere aus den simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, eines Werkstücks 102 werden vorzugsweise jeweils qualitätsrelevante Prozess- größen abgeleitet.
Die simulierten und/oder gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere die simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, umfassen vorzugsweise Informationen über qualitätsrelevante Prozessgrößen für sämtliche Behandlungsbereiche 132 der Behandlungsanlage 100.
Die aus den simulierten und/oder gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, eines Werk- stücks 102 abgeleiteten qualitätsrelevanten Prozessgrößen bilden vorzugs- weise gemeinsam mit Betriebsparametern der Behandlungsanlage 100, Beladungszustandsparametern der Behandlungsanlage 100 und/oder Werk- stückparametern für jeden Werkstücktyp ein Qualitätskennfeld 146. Ein solches Qualitätskennfeld 146 ist beispielsweise in Fig. 5 schematisch dar- gestellt.
Qualitätskennfelder 146 verschiedener Werkstücktypen werden vorzugsweise in einer Speichervorrichtung 148 der Steuerungsanlage 138 der Behandlungs- anlage 100 gespeichert.
Vorzugsweise wird für einen jeweiligen Werkstücktyp ein jeweiliges Qualitäts- kennfeld 146 ermittelt.
Ein jeweiliges Qualitätskennfeld 146 wird insbesondere dadurch ermittelt, dass Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100, Werkstückparameter und/oder Beladungszustandsparameter der Behandlungsanlage 100 mit den aus simulierten und/oder gemessenen Temperaturkurven 143, insbesondere mit den aus den simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, abgeleiteten qualitätsrelevanten Prozessgrößen in Verbindung gesetzt werden.
Vorzugsweise wird ein Qualitätstoleranzbereich 150 für die qualitätsrelevanten Prozessgrößen definiert (vergl. Fig. 6).
Der Qualitätstoleranzbereich 150 für eine jeweilige qualitätsrelevante Prozess- größe wird beispielsweise durch einen Benutzer vorgegeben.
Um zu ermitteln, wie stark sich die Änderung eines Betriebsparameters der Behandlungsanlage 100 auf eine Änderung einer qualitätsrelevanten Prozess- größe auswirkt, wird vorzugsweise eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt.
Für die Durchführung der Sensitivitätsanalyse wird insbesondere ein Gradient 151 eines jeweiligen Qualitätskennfelds 146 ermittelt, vorzugsweise berechnet (vergl. Fig. 8). Bei der Sensitivitätsanalyse wird insbesondere für jeden Wert eines Betriebs- parameters ein Sensitivitätszusammenhangsparameter ermittelt.
Vorzugsweise wird für jedes in der Speichervorrichtung 148 der Steuerungs- anlage 138 abgespeicherte Qualitätskennfeld 146 eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt.
Mittels des Qualitätstoleranzbereichs 150 wird vorzugsweise automatisch ein Betriebsparametertoleranzbereich 152 für einen jeweiligen Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 aus einem jeweiligen Qualitätskennfeld 146 abgeleitet (vergl. Fig. 7).
Vorzugsweise wird der Betriebsparametertoleranzbereich 152 unter Ver- wendung des Qualitätstoleranzbereichs 150 und unter Verwendung eines jeweiligen Qualitätskennfelds 146 berechnet.
Nach Abschluss des Grundkalibrierschritts 141 wird die Behandlungsanlage 100 vorzugsweise zum Behandeln von Werkstücken in einem Schritt 154 in Betrieb genommen (Fig. 2).
Mit dem parametrierten und/oder kalibrierten Betriebsmodell der Behandlungsanlage 100 und/oder mit der grundkalibrierten Behandlungs- anlage 100 ist die Behandlungsanlage 100 durch Einstellen von Betriebs- parametern, welche innerhalb des Betriebsparametertoleranzbereichs 152 liegen, vorzugsweise derart betreibbar, dass Werkstücke 102 mit qualitäts- relevanten Prozessgrößen innerhalb des Qualitätstoleranzbereichs 150 behandelbar sind.
Die Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 werden mittels der Steuerungsanlage 138 beispielsweise abhängig von den Werkstücktypen der Werkstücke 102, welche in die Behandlungsbereiche 132 der Behandlungs- anlage 100 gefördert werden, eingestellt. Vorzugsweise werden die Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 auf Werte innerhalb des Betriebsparametertoleranzbereichs 152 eingestellt, vorzugsweise automatisch.
Vorzugsweise werden dabei Werkstücke 102 ohne Qualitätsmangel produziert, insbesondere dadurch, dass Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 auf Werte innerhalb des Betriebsparametertoleranzbereich 152 eingestellt werden.
Günstig kann es sein, wenn mittels des Betriebsmodells der Behandlungs- anlage 100 eine automatische Einstellung der Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 durchgeführt wird, insbesondere derart, dass qualitätsrelevante Prozessgrößen, insbesondere mittels des Betriebsmodells ermittelte qualitätsrelevante Prozessgrößen, eines in der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102 in dem Qualitätstoleranzbereich 150 liegen.
Die Steuerungsanlage 138 steuert dabei vorzugsweise für verschiedene Werk- stücktypen automatisch die Lufttemperatur der in einen Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 einströmenden Luft und/oder eine Frequenz eines Ventilators eines jeweiligen Behandlungsbereichs 132.
Vorzugsweise wird dabei eine durch Sensoren der Fördervorrichtung 134 bestimmte aktuelle Position eines Werkstücks 102 innerhalb der Behandlungs- anlage 100 verwendet.
Günstig kann es sein, wenn die automatische Einstellung der Betriebs- parameter der Behandlungsanlage 100 dadurch erfolgt, dass mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage ermittelte qualitätsrelevante Prozess- größen, insbesondere berechnete qualitätsrelevante Prozessgrößen, eines in der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102 mit dem vor- gegebenen Qualitätstoleranzbereich 150 verglichen werden und die Einstellung der Betriebsparameter bei einer Abweichung der ermittelten, insbesondere berechneten, qualitätsrelevanten Prozessgrößen von dem vorgegebenen Qualitätstoleranzbereich 150 verändert wird.
Mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage 100 ermittelte qualitäts- relevante Prozessgrößen sind vorzugsweise berechnete qualitätsrelevante Prozessgrößen.
Die qualitätsrelevanten Prozessgrößen werden mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage 100 dabei vorzugsweise aus den eingestellten Betriebs- parametern der Behandlungsanlage 100, aus Werkstückparametern der in der Behandlungsanlage 100 angeordneten Werkstücke 102 und/oder aus Beladungszustandsparametern der Behandlungsanlage 100 abgeleitet.
Die qualitätsrelevanten Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102 eines Werkstücktyps werden insbesondere mittelbar aus dem Qualitätskennfeld 146 des jeweiligen Werkstücktyps abgeleitet.
Die ermittelte, insbesondere berechnete, qualitätsrelevante Prozessgröße entspricht dabei insbesondere dem Wert einer qualitätsrelevanten Prozess- größe, welcher in dem Qualitätskennfeld 146 einem aktuell eingestellten Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 zugeordnet ist.
Vorzugsweise sind aus einem in der Speichervorrichtung 148 der Steuerungs- anlage 138 der Behandlungsanlage 100 gespeicherten Qualitätskennfeld 146 mittels tatsächlich eingestellter Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100, Beladungszustandsparametern der Behandlungsanlage 100 und Werk- stückparametern eines Werkstücks 102 qualitätsrelevante Prozessgrößen eines jeweiligen Werkstücks 102 ableitbar. Um die Auswirkung einer Einstellung von Betriebsparametern abschätzen zu können, ohne die Qualität der aktuell in der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücke 102 durch eine tatsächliche Änderung der Betriebs- parameter zu beeinflussen, kann vorgesehen sein, dass theoretisch vor- gegebene und/oder virtuelle Betriebsparameter der Behandlungsanlage 100 und/oder Werkstückparameter von theoretisch und/oder virtuell in einen Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 geförderten Werkstücken 102, beispielsweise Informationen über eine Mischung von verschiedenen nacheinander in den Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 geförderten Werkstücken 102, zur Ermittlung, insbesondere zur Berechnung, von theoretischen qualitätsrelevanten Prozessgrößen verwendet werden.
Mittels dieser theoretischen qualitätsrelevanten Prozessgrößen ist vorzugs- weise abschätzbar, mit welchen Betriebsparametern Werkstücke 102 zur Erreichung eines gewünschten Qualitätsergebnisses behandelbar sind.
Im Gegensatz zu tatsächlich eingestellten Betriebsparametern, welche sich insbesondere auf den tatsächlichen Betrieb der Behandlungsanlage 100 aus- wirken, wirken sich theoretisch vorgegebene und/oder virtuelle Betriebs- parameter vorzugsweise nicht auf den tatsächlichen Betrieb der Behandlungs- anlage 100 aus.
Vorzugsweise kann mittels der ermittelten, insbesondere berechneten, qualitätsrelevanten Prozessgrößen auf eine Qualität des jeweiligen in einem Behandlungsbereich 132 behandelten Werkstücks 102 geschlossen werden.
Die ermittelten, insbesondere berechneten, qualitätsrelevanten Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102 entsprechen dabei vorzugsweise tatsächlich vorliegenden und/oder tatsächlich gemessenen qualitätsrelevanten Prozess- größen eines in einem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102. Vorzugsweise kann durch Ermitteln, insbesondere Berechnen, der qualitäts- relevanten Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102 erreicht werden, dass die qualitätsrelevanten Prozessgrößen des in dem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102 zur Ermittlung derselben nicht sensorisch gemessen werden müssen.
Mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage 100 wird somit vorzugs- weise eine Abweichung von qualitätsrelevanten Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102 von dem vorgegebenen Qualitätstoleranzbereich 150 ermittelt.
Insbesondere kann mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage 100 bei vorgegebenen und/oder eingestellten Betriebsparametern der Behandlungsanlage 100 auf eine Abweichung der qualitätsrelevanten Prozess- größen eines in einem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102 geschlossen werden.
Günstig kann es dabei insbesondere sein, wenn jedem Werkstück 102 automatisch ein werkstückspezifischer Datensatz zugeordnet wird, welcher jedem Werkstück 102 eindeutig zugeordnet ist, beispielsweise mittels einer Werkstückidentifikationsnummer, insbesondere mittels einer Fahrzeug- identifikationsnummer.
Günstig kann es dabei insbesondere sein, wenn der werkstückspezifische Datensatz beim Durchlaufen der Behandlungsanlage 100 mit qualitäts- relevanten Prozessgrößen eines in einem jeweiligen Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102 ergänzt wird.
Der werkstückspezifische Datensatz eines in der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102 umfasst vorzugsweise qualitätsrelevante Prozessgrößen für jeden Behandlungsbereich 132, den das Werkstück 102 innerhalb der Behandlungsanlage 100 durchlaufen hat.
Ein werkstückspezifischer Datensatz umfasst für jeden Behandlungsbereich 132 beispielsweise folgende Informationen:
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Der werkstückspezifische Datensatz eines jeweiligen Werkstücks 102 wird beim Durchlaufen der Behandlungsbereiche 132 der Behandlungsanlage 100 vorzugsweise automatisch mit den qualitätsrelevanten Prozessgrößen des Werkstücks 102 in einem jeweiligen Behandlungsbereich 132 ergänzt.
Wenn qualitätsrelevante Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich 132 der Behandlungsanlage 100 behandelten Werkstücks 102 von dem vor- gegebenen Qualitätstoleranzbereich 150 abweichen, kann insbesondere auf einen Qualitätsmangel des jeweiligen Werkstücks 102 geschlossen werden.
Wenn mit der Behandlungsanlage 100 Werkstücke 102 eines Werkstücktyps behandelt werden sollen, welcher von der Grundkalibrierung der Behandlungs- anlage 100 nicht umfasst ist, kann eine Zusatzkalibrierung, insbesondere der Steuerungsanlage 138 der Behandlungsanlage 100, erforderlich sein. Vorzugs- weise wird hierzu ein Zusatzkalibrierschritt 156 durchgeführt.
Das Betriebsmodell der Behandlungsanlage 100 wird in dem Zusatz- kalibrierschritt 156 vorzugsweise ergänzt. Für die Zusatzkalibrierung der Behandlungsanlage 100, insbesondere der Steuerungsanlage 138 der Behandlungsanlage 100, wird vorzugsweise mindestens eine gemessene Temperaturkurve 143, insbesondere mindestens eine gemessene Aufheizkurve, für ein Werkstück 102 eines Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, ermittelt.
Vorzugsweise wird für die Zusatzkalibrierung der Behandlungsanlage 100 somit mindestens eine Messfahrt durchgeführt, bei welcher eine gemessene Temperaturkurve 143, insbesondere eine gemessene Aufheizkurve, für ein Werkstück 102 eines Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, aufgezeichnet.
Für die Zusatzkalibrierung werden aus der gemessenen Temperaturkurve 143, insbesondere aus der gemessenen Aufheizkurve, des Werkstücks 102 eines Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, vorzugs- weise qualitätsrelevante Prozessgrößen abgeleitet.
Fig. 9 zeigt verschiedene Qualitätskennfelder 146 von verschiedenen Werk- stücktypen, welche bereits in der Speichervorrichtung 148 der Steuerungs- anlage 138 gespeichert sind.
Aus diesen Qualitätskennfeldern 146, welche bereits in der Speicher- vorrichtung 148 der Steuerungsanlage 138 gespeichert sind, wird vorzugs- weise automatisch ein Qualitätskennfeld 146 eines Werkstücktyps ausgewählt, aus welchem dann ein Zusatzqualitätskennfeld des Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, ermittelt wird.
Für die Ermittlung des Zusatzqualitätskennfelds wird insbesondere ein in der Speichervorrichtung 148 der Steuerungsanlage 138 der Behandlungsanlage 100 gespeichertes Qualitätskennfeld 146 eines Werkstücktyps ausgewählt, welcher dem Werkstücktyp, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, am ähnlichsten ist. In Fig. 9 ist eine für die Zusatzkalibrierung aus einer gemessenen Temperatur- kurve 143 abgeleitete qualitätsrelevante Prozessgröße mit dem Bezugszeichen 158 gekennzeichnet.
Das ähnlichste in der Speichervorrichtung 148 der Steuerungsanlage 138 der Behandlungsanlage 100 gespeicherte Qualitätskennfeld 146 ist insbesondere das Qualitätskennfeld 146, dessen qualitätsrelevante Prozessgrößen der qualitätsrelevanten Prozessgröße 158, welche aus der für die Zusatz- kalibrierung gemessenen Temperaturkurve 143, insbesondere aus der für die Zusatzkalibrierung gemessenen Aufheizkurve, abgeleitet wird, vom Wert am nächsten kommen.
Beispielsweise wird ein Zusatzqualitätskennfeld 160 dadurch ermittelt, dass ein in der Speichervorrichtung 148 der Steuerungsanlage 138 der Behandlungsanlage 100 gespeichertes Qualitätskennfeld 146 parallel ver- schoben wird (vergl. Fig. 10).
Für das Zusatzqualitätskennfeld 160 kann dann basierend auf dem Qualitäts- toleranzbereich 150 wiederum der Betriebsparametertoleranzbereich 152 berechnet werden (vergl. Fig. 11).
Nach der Ermittlung des Zusatzqualitätskennfelds 160 wird dieses vorzugs- weise in der Speichervorrichtung 148 der Steuerungsanlage 138 der Behandlungsanlage 100 gespeichert.
Nach Abschluss des Zusatzkalibrierschritts 156 wird die Behandlung von Werk- stücken 102 in der Behandlungsanlage 100 vorzugsweise in einem Schritt 162 fortgesetzt (Fig. 2). Vorzugsweise sind mit der Behandlungsanlage 100 nach dem Zusatzkalibrierschritt 156 sämtliche Werkstücke 102 sämtlicher Werk- stücktypen behandelbar, für welche der Grundkalibrierschritt 141 und der Zusatzkalibrierschritt 156 durchgeführt wurde. Insgesamt können ein Verfahren zum Betreiben einer Behandlungsanlage 100 zum Behandeln von Werkstücken 102 sowie eine solche Behandlungsanlage 100 bereitgestellt werden, wobei das Verfahren einfach und kostengünstig durchführbar ist und wobei Werkstücke 102 mittels der Behandlungsanlage 100 einfach und kostengünstig behandelbar sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Behandlungsanlage (100) zum Behandeln von Werkstücken (102), wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Fördern von einem oder mehreren Werkstücken (102) mittels einer Fördervorrichtung (134) in einen oder mehrere Behandlungsbereiche (132) der Behandlungsanlage (100) hinein, durch den einen oder die mehreren Behandlungsbereiche (132) der Behandlungsanlage (100) hindurch und/oder aus dem einen oder den mehreren Behandlungsbereichen (132) der Behandlungsanlage (100) heraus;
Behandeln des einen oder der mehreren Werkstücke (102) in dem einen oder den mehreren Behandlungsbereichen (132) der Behandlungsanlage (100), wobei ein oder mehrere Betriebsparameter der Behandlungsanlage (100) mittels einer Steuerungsanlage (138) der Behandlungsanlage (100) abhängig von den in den einen oder die mehreren Behandlungs- bereiche (132) der Behandlungsanlage (100) geförderten Werkstücken (102) eingestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- stellung des einen oder der mehreren Betriebsparameter unter Berück- sichtigung von mittels eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage ermittelten Simulationsergebnissen erfolgt, insbesondere unter Berück- sichtigung von mittels eines Aufheizkurvenmodells des Betriebsmodells ermittelten Simulationsergebnissen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage ein Betriebs- parametertoleranzbereich (152) für die Betriebsparameter der Behandlungsanlage (100) ermittelt wird, wobei qualitätsrelevante Prozessgrößen, insbesondere berechnete qualitätsrelevante Prozess- größen, eines in einem Behandlungsbereich (132) der Behandlungs- anlage (100) behandelten Werkstücks (102) in einem vorgegebenen Qualitätstoleranzbereich (150) liegen, wenn die Behandlungsanlage (150) mit Betriebsparametern in dem Betriebsparametertoleranzbereich (152) betrieben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage eine automatische Einstellung der Betriebsparameter der Behandlungsanlage (100) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Einstellung der Betriebsparameter der Behandlungsanlage (100) dadurch erfolgt, dass mittels des Betriebsmodells der Behandlungsanlage ermittelte, insbesondere berechnete, qualitäts- relevante Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich (132) der Behandlungsanlage (100) behandelten Werkstücks (102) mit einem vor- gegebenen Qualitätstoleranzbereich (150) verglichen werden und die Einstellung der Betriebsparameter bei einer Abweichung der ermittelten, insbesondere berechneten, qualitätsrelevanten Prozessgrößen von dem vorgegebenen Qualitätstoleranzbereich (150) verändert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage qualitäts- relevante Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich (132) der Behandlungsanlage (100) behandelten Werkstücks (102) ermittelt, insbesondere berechnet, werden, wobei mittels der insbesondere berechneten qualitätsrelevanten Prozessgrößen auf eine Qualität des jeweiligen in dem Behandlungsbereich (132) behandelten Werkstücks (102) geschlossen werden kann.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage eine Abweichung von qualitätsrelevanten Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich (132) der Behandlungsanlage (100) behandelten Werkstücks (102) von einem vorgegebenen Qualitätstoleranzbereich (150) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsmodells der Behandlungsanlage, insbesondere ein Aufheizkurvenmodell des Betriebsmodells, basierend auf gemessenen Temperaturkurven (143) von Werkstücken (102), insbesondere basierend auf gemessenen Aufheizkurven von Werkstücken (102), parametriert und/oder kalibriert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Parametrierung und/oder Kalibrierung des Aufheizkurvenmodells eine oder mehrere der folgenden verwendet werden: a) gemessene Temperaturkurven (143), insbesondere Aufheiz- kurven, von Werkstücken (102) verschiedener Werkstücktypen; und/oder b) gemessene Temperaturkurven (143), insbesondere Aufheiz- kurven, von Werkstücken (102), welche bei verschiedenen Beladungszuständen der Behandlungsanlage (100) aufgezeichnet werden; und/oder
C) bei verschiedenen Betriebsparametern der Behandlungsanlage (100) aufgezeichnete Temperaturkurven (143), insbesondere Aufheizkurven, von Werkstücken.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Aufheizkurvenmodells eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage simulierte Temperaturkurven (143) von Werk- stücken (102), insbesondere simulierte Aufheizkurven von Werkstücken (102), ermittelt, insbesondere simuliert, werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere qualitätsrelevante Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich (132) der Behandlungsanlage (100) behandelten Werkstücks (102) aus simulierten und/oder gemessenen Temperatur- kurven (143), insbesondere simulierten und/oder gemessenen Aufheiz- kurven, eines Werkstücks (102) abgeleitet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass aus die aus den simulierten und/oder gemessenen Temperaturkurven (143), insbesondere simulierten und/oder gemessenen Aufheizkurven, eines Werkstücks (102) abgeleiteten qualitätsrelevanten Prozessgrößen gemeinsam mit Betriebsparametern der Behandlungsanlage (100), Beladungszustandsparametern der Behandlungsanlage (100) und/oder Werkstückparametern ein oder mehrere Qualitätskennfelder (146) bilden, welche in einer Speichervorrichtung (148) der Steuerungsanlage (138) der Behandlungsanlage (100) gespeichert werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass berechnete qualitätsrelevante Prozessgrößen eines in einem Behandlungsbereich (132) der Behandlungsanlage (100) behandelten Werkstücks (102) mittelbar aus einem oder mehreren Qualitätskennfeldern (146) abgeleitet werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass für einen jeweiligen Werkstücktyp ein jeweiliges Qualitätskennfeld (146) ermittelt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn- zeichnet, dass für ein jeweiliges Qualitätskennfeld (146) eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt wird, mittels welcher insbesondere ein Einfluss eines Betriebsparameters der Behandlungsanlage (100) auf eine qualitätsrelevante Prozessgröße ermittelbar ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein Qualitätstoleranzbereich (150) für die qualitäts- relevanten Prozessgrößen definiert wird, wobei mittels des Qualitäts- toleranzbereichs (150) automatisch ein Betriebsparametertoleranz- bereich (152) für einen jeweiligen Betriebsparameter der Behandlungs- anlage (100) aus dem einen oder den mehreren Qualitätskennfeldern (146) abgeleitet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine erstmalige Parametrierung und/oder Kalibrierung eines Betriebsmodells der Behandlungsanlage eine Grundkalibrierung der Behandlungsanlage (100), insbesondere der Steuerungsanlage (138) der Behandlungsanlage (100), durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Behandlung von Werkstücken (102) eines Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung der Behandlungsanlage (100) nicht umfasst ist, eine Zusatzkalibrierung der Behandlungsanlage (100), insbesondere der Steuerungsanlage (138) der Behandlungsanlage (100), durchgeführt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zusatzkalibrierung der Behandlungsanlage (100), insbesondere der Steuerungsanlage (138) der Behandlungsanlage (100), mindestens eine gemessene Temperaturkurve (143), insbesondere mindestens eine gemessene Aufheizkurve, für ein Werkstück (102) eines Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, ermittelt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zusatzkalibrierung aus der gemessenen Temperaturkurve (143), insbesondere aus der gemessenen Aufheizkurve, des Werkstücks (102) eines Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, qualitätsrelevante Prozessgrößen (158) abgeleitet werden, wobei aus in der Speichervorrichtung (148) der Steuerungsanlage (138) der Behandlungsanlage (100) gespeicherten Qualitätskennfeldern (146) automatisch ein Qualitätskennfeld (146) eines Werkstücktyps aus- gewählt wird, aus welchem dann ein Zusatzqualitätskennfeld (160) des Werkstücktyps, welcher von der Grundkalibrierung nicht umfasst ist, ermittelt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Betriebsparameter der Behandlungsanlage (100) ein oder mehrere der folgenden umfassen: eine Lufttemperatur der in einen Behandlungsbereich (132) der Behandlungsanlage (100) einströmenden Luft; eine Geschwindigkeit der in einen Behandlungsbereich (132) der Behandlungsanlage (100) einströmenden Luft; einen Druckabfall der in einen Behandlungsbereich (132) der Behandlungsanlage (100) einströmenden Luft über einen Düsen- austritt, an welchem die Luft in den Behandlungsbereich einströmt; eine Stromstärke, Spannung und/oder Frequenz eines Ventilators.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass qualitätsrelevante Prozessgrößen eines Werkstücks (102) ein oder mehrere der folgenden umfassen: einen maximalen Temperaturgradienten; eine minimale Temperatur; eine maximale Temperatur; eine Haltedauer, insbesondere eine Haltedauer auf einer Temperatur in einem bestimmten Temperaturbereich; eine Verweildauer eines Werkstücks (102) in einem Behandlungs- bereich (132) der Behandlungsanlage (100); eine maximale Geschwindigkeit eines auf eine Oberfläche eines Werkstücks (102) auftreffenden Luftstroms an einer Oberfläche des Werkstücks (102).
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass Werkstückparameter ein oder mehrere der folgenden umfassen: eine Form eines Werkstücks (102), insbesondere eine Form einer Fahrzeugkarosserie; eine Schichtdicke einer auf ein Werkstück (102) aufgebrachten Beschichtung; eine Oberflächenbeschaffenheit einer auf ein Werkstück (102) aufgebrachten Beschichtung; eine Blechdicke eines Werkstücks (102).
24. Behandlungsanlage (100) zum Behandeln von Werkstücken (102), wobei die Behandlungsanlage (100) Folgendes umfasst: einen oder mehrere Behandlungsbereiche (132), in welchen ein oder mehrere Werkstücke (102) behandelbar sind; eine Fördervorrichtung (134), mittels welcher ein oder mehrere Werkstücke (102) in einen Behandlungsbereich (132) der Behandlungsanlage (100) hinein, durch den Behandlungsbereich (132) der Behandlungsanlage (100) hindurch und/oder aus dem Behandlungsbereich (132) der Behandlungsanlage (100) heraus förderbar sind; eine Steuerungsanlage (138) zum Steuern der Behandlungsanlage (100), welche derart eingerichtet und/oder ausgebildet ist, dass die Steuerungsanlage (138) die Behandlungsanlage (100) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23 steuert.
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