DE102006002389A1

DE102006002389A1 - System zur Zuführung mehrere Farbkomponenten für mindestens eine Lackierstation, insbesondere für Kraftfahrzeugkarosserien

Info

Publication number: DE102006002389A1
Application number: DE102006002389A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schuetze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2007-07-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Zuführung mehrerer Farbkomponenten für mindestens eine Lackierstation, insbesondere für Kraftfahrzeugkarosserien, für jede Farbkomponente jeweils eine Vorlaufleitung, eine Rücklaufleitung, einen Vorratsbehälter für die jeweilige Farbkomponente, eine die Farbkomponente aus dem Vorratsbehälter in die Vorlauffleitung fördernde Förderpumpe, eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der Förderleistung sowie einen in der Rücklaufleitung angeordneten Druckregler aufweisend, ferner eine übergeordnete Steuerung aufweisend, die in Abhängigkeit von Produktionsdaten die Farbkomponenten einer Farbwechselvorrichtung bereitstellt, wobei das System das Fördervolumen und/oder den Arbeitsdruck jeder Farbkomponente in Abhängigkeit der Produktionsdaten einstellt oder einregelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Zuführung mehrere Farbkomponenten für mindestens eine Lackierstation, insbesondere für Kraftfahrzeugkaroserien nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Lackieranlagen verwenden meist pneumatischangetriebene Kolbenpumpen zum Fördern der Farbkomponenten bzw. Farben. Sofern nachfolgend von Farbkomponenten gesprochen wird, sind sowohl fertig gemischte Farben als auch Farbkomponenten gemeint, die mit anderen Farbkomponenten gemischt eine neue Farbe ergeben.

Ein großer Kostenpunkt in herkömmlichen Lackieranlagen ist die Druckluftversorgung für die Förderpumpen, da Druckluft eine sehr teure Energiequelle ist. Hydraulisch angetriebene Pumpen weisen Nachteile auf, die ihren Einsatz nur bedingt zulassen.

In einer Lackieranlage z.B. in der Fahrzeugproduktion, mit 30 Farben bzw. Farbkomponenten müssen 30 große Förderpumpen die Lackkomponenten in Ringleitungen bewegen und die Entnahmestellen mit dem nötigen Einspeisedruck versorgen. Bei einer Durchflussmenge von ca. 10 Ltr./min/Strang ergibt sich ein Luftbedarf von mindestens 450 NLtr./min. Pro Tag entspricht dies ca. 20.000 NM³, pro Jahr ca. 7,3 Mio. Nm³. Bei Kosten von 0,10 EUR/Nm³ entspricht die einem Kostenaufwand von 730.000 EUR/Jahr.

Bei den heutigen Systemen, wie sie beispielhaft in 1 dargestellt sind, wird pro Strang eine Kolbenpumpe 1 benötigt, deren Förderleistung mittels eines manuell einstellbaren Druckreglers 10 veränderbar ist. Die Förderpumpe 1 fördert die Farbkomponente aus dem Vorratsbehältnis 2 über die Leitung 15 in die Vorlaufleitung 3. von dort aus gelangt die Farbkomponente in die Ringleitung 5 und über die Entnahmestationen in die Lackierkabinen 7. Die Ringleitung geht in die Rücklaufleitung 4 über, in der sich ein Druckregler 11 befindet. Auch dieser Druckregler 11 wird manuell eingestellt, wobei sich die Querschnittsöffnung des Reglers druckabhängig ändert. Vom Druckregler gelangt die Farbkomponente über eine weitere Leitung wieder in das Vorratsbehältnis. Eine übergeordnete Steuerung 8 teilt den Lackierkabinen 7 mit welche Farbe auf die in der Lackierkabine bzw. -station befindliche Karosserie aufgespritzt werden soll.

Die Fördermenge der Pumpen 15 wird nicht geregelt, damit der Förderdruck und die notwendige Fördermenge jederzeit von den Lackierstationen 7 zur Verfügung steht.

Das vorbeschriebene System zur Bereitstellung von Farbkomponenten für Lackieranlagen arbeitet energetisch ungünstig und ist daher teuer in der Anwendung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die Energiekosten des Systems zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Fördermenge und/oder der Förderdruck bei all den Farbkomponenten reduziert wird, die momentan in den Lackierstationen nicht benötigt werden. Dies wird dadurch möglich, dass die Förderleistung der Förderpumpen und der Förderdruck über eine Steuerung des Systems einstellen läst. Hierzu werden im einfachsten Fall die vorhandenen Pumpenregler 10 des vorbekannten Systems pneumatisch mittels Proportionalreglern gesteuert. Es ist jedoch ebenso möglich, den für den Antrieb notwendigen Druckluftvolumenstrom mittels eines Proportionalreglers direkt zur einzustellen bzw. einzuregeln. Ebenso können die bekannten Druckregler durch Vorschalten von Proportionalreglern entsprechend intelligent gemacht werden, so dass die Druckregelung automatisiert wird. Es ist selbstverständlich möglich, auch Druckregler zu verwenden, die direkt mittels elektronischer Signale steuerbar sind.

Durch die Erfindung kann der Volumenstrom der Farbkomponenten, die nicht benötigt werden, d.h. sich in der Rezirkulation befinden, vorteilhaft auf ein erforderliches Minimum reduziert werden, ohne dass sich Farbpartikel absetzen können und es zu einer Inhomogenität der Farbkomponente kommt. Durch das Öffnen des Druckreglers in der Rezirkulationsphase kann der erforderliche Energieaufwand für das Fördern der Farbkomponente weiter minimiert werden. Da idR nur drei von dreißig zur Verfügung stehenden Farbkomponenten zur gleichen Zeit benötigt, d.h. bereitgestellt werden müssen, ergibt sich durch das Absenken der Förderleistung und des Förderdrucks der übrigen 27 Farbkomponenten ein sehr großes Energieeinsparungspotential.

Mit der erfindungsgemäßen intelligenten Energieverwaltung werden somit vorteilhaft nur die Stränge bzw. Farbkomponenten mit den erforderlichen Arbeitsdrücken und -mengen eingestellt, die für die Produktion gefordert sind. Alle anderen Stränge laufen mit geringem Druck und der erforderlichen Minimalmenge in Rezirkulation, um ein Absetzen von z.B. Metallpigmenten zu verhindern.

Anhand der Produktionsdaten kann das System bedarfsgerecht die Volumenströme und Arbeitsdrücke der einzelnen Farbkomponenten einstellen bzw. einregeln. Die Produktionsdaten umfassen dabei zumindest die Informationen, welche Farbkomponenten gerade in welcher Lackierstation zu verspritzen sind. Auch kann das System vorausschauend die Produktionsdaten auswerten, so dass z.B. die Förderleistung und/oder der Arbeitsdruck einer Farbkomponenten nur geringfügig oder z.T. abgesenkt wird, sofern nur kurzeitig die Farbkomponente nicht benötigt wird. Dies ist z.B. immer dann der Fall, wenn ein Fahrzeug rot und erst das übernächste oder über-übernächste Fahrzeug wieder rot lackiert werden muß. In diesem Fall könnte es aus verschiedensten Gründen, wie z.B. Einschwingvorgängen, ungünstig sein, wenn der Förderdruck und die Förderleistung der roten Farbkomponente unmittelbar nach dem Fertigspritzen des ersten roten Fahrzeuges für die Dauer des Spritzvorganges für das gelbe Fahrzeug auf ein erforderliches Minimum reduziert wird.

Das erfindungsgemäße System baut gerätetechnisch auf dem bekannten System auf und nutzt all dessen Komponenten, so dass nur ein geringer Investitionsbedarf notwendig ist, um das bekannte System auf das erfindungsgemäße System umzurüsten.

Anhand der 2 wird nachfolgend erläutert, welche Komponenten verändert, hinzugefügt oder ergänzt werden müssen, um aus einem bestehenden System ein erfindungsgemäßes System zu erhalten.
In der Regel ist ein Farbmanagementsystem 8 für die Lackierkabinen 7 vorhanden. Diese Daten werden in einer zusätzlichen Steuerung 9 genutzt, um genau die erforderlichen Stränge mit ihren notwendigen Arbeitsdrücken und Fördermengen einzustellen, die die Produktion fordert. Zum Datenaustausch zwischen den Steuerungen 8 und 9 ist eine geeignete Schnittstelle vorzusehen. Die Pumpen 1 werden jeweils mit einem Proportionaldruckregler 10 ausgestattet, um den Arbeitsdruck der Pumpen von der Steuerung 9 aus steuern zu können. Die Rücklaufregler 11 werden darüber hinaus mit einer pneumatisch arbeitenden Ansteuerung 11a und einem Drucksensor 20 in der Rücklaufleitung 4 versehen, um die Farbrücklaufdrücke (Arbeitsdrücke) einzustellen. Die Pumpen werden darüber hinaus mit einem, insbesondere pneumatisch arbeitenden, Impulsgeber 19 nachgerüstet, um die Kolbenhubfrequenz der Förderpumpen zu erfassen. Optional können noch Drucksensoren 18 zur Ermittlung des Drucks in den Vorlaufleitungen 3 vorgesehen werden.
Aus den Produktionsdaten kann die Steuerung 9 ermitteln, wie viele Lackierkabinen 7 mit ein und derselben Farbkomponente versorgt werden müssen, und kann die hierfür erforderliche Fördermenge und den erforderlichen Arbeitsdruck einstellen bzw. einregeln. Aber auch die nicht genutzten Farbstränge laufen intelligent in Rezirkulation bei geöffnetem Rücklaufregler 11 mit der minimal erforderlichen Fördermenge.
Neben den genannten Vorteilen kann ein weiterer Nutzen aus dem erfindungsgemäßen System gezogen werden. Mit der Intelligenz des Energiemanagements können auch die Zustände der Pumpen, Regler, Ventile, Leitungen und Filter des Systems überwacht werden. Läuft z.B. eine Pumpe schwergängig, kann dies durch den einzustellenden Luftdruck und der daraus resultierenden Hubfrequenz ausgewertet werden. Je nach erkanntem Zustand kann das Wartungsintervall für die jeweilige Pumpe geändert oder deren Wartungsintervall neu bestimmt werden. Auch können Signale bzw. Informationen an übergeordnete Systeme oder Stellen geleitet werden um weitere Maßnahmen einzuleiten. Hierdurch können Produktionsstillstände durch vorbeugende Maßnahmen vorteilhaft vermieden werden.

Claims

System zur Zuführung mehrere Farbkomponenten für mindestens eine Lackierstation, insbesondere für Kraftfahrzeugkaroserien, für jede Farbkomponente jeweils eine Vorlaufleitung, eine Rücklaufleitung, einen Vorratsbehälter für die jeweilige Farbkomponente, eine die Farbkomponente aus dem Vorratsbehälter in die Vorlaufleitung fördernde Förderpumpe, eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der Förderleistung, sowie einen in der Rücklaufleitung angeordneten Druckregler aufweisend, ferner eine übergeordnete Steuerung aufweisend, die in Abhängigkeit von Produktionsdaten die Farbkomponenten einer Farbwechselvorrichtung bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Systems das Fördervolumen und/oder den Arbeitsdruck jeder Farbkomponente in Abhängigkeit der Produktionsdaten einstellt oder einregelt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine zusätzliche Steuerung aufweist, die mit der übergeordneten Steuerung kommuniziert und anhand der von der übergeordneten Steuerung erhaltenen Daten, insbesondere Produktionsdaten, die Förderleistungen der Förderpumpen und/oder die Druckregler entsprechend einregelt.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpen Kolbenpumpen sind, die insbesondere elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben sind, wobei die Kolbenfrequenz mittels des Antriebs einstellbar ist.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein mittels eines Fluids hydraulisch oder pneumatisch arbeitender Aktuator oder Motor, insbesondere ein Luftmotor ist, wobei mittels eines von der Systemsteuerung oder der zusätzlichen Steuerung gesteuerter Proportionalreglers dem Aktuator bzw. Antrieb einen Fluidstrom proportional zum Steuersignal zuführt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Drucksensoren zumindest den Druck in den Rücklaufleitungen ermitteln und Signale der übergeordneten und/oder der zusätzlichen Steuerung übermitteln.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren jeweils die Frequenz der Kolben der Förderpumpen ermitteln und entsprechende Signale der übergeordneten und/oder der zusätzlichen Steuerung übermitteln.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregler pneumatisch oder hydraulisch gesteuert sind, wobei jedem Druckregler ein Proportionalregler zugeordnet ist.
Verfahren zur Steuerung des Systems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System anhand der Produktionsdaten entscheidet, welche Farbkomponenten nicht benötigt werden, und dass die Druckregler der nicht benötigten Farbkomponenten geöffnet werden und die Förderleistung der jeweiligen Förderpumpe auf ein erforderliches Minimum reduziert wird, wobei die Druckregler und die Förderpumpen für die benötigten Farbkomponenten derart angesteuert werden, dass sich ein hinreichender Förderstrom und Druck in der mindestens einen Lackierstation einstellt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein von mehreren Lackierstationen die Fördermenge der jeweils benötigten Komponenten auf den Entnahmebedarf angepaßt wird, derart, dass die Fördermenge kleiner ist, sofern ein geringerer Entnahmebedarf ermittelt wurde und die Fördermenge größer ist, sofern ein größerer Entnahmebedarf ermittelt wurde.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das System anhand der Produktionsdaten ermittelt, welche Fahrzeugfarben bzw. -komponenten unmittelbar, in kürze oder als nächstes bereitzustellen sind, und anhand der Daten für die zugehörigen benötigten Farbkomponenten die erforderlichen Fördermengen und Drücke mittels der Förderpumpen und Druckregler einstellt bzw. einregelt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Farbkomponente, die nur für eine kurze Zeitspanne, insbesondere für die Zeitdauer, die benötigt wird, ein Fahrzeug in einer Lackierstation zu lackieren, nicht benötigt wird, für diese Zeitdauer mit einer Förderleistung bereitgestellt wird, die größer der minimal erforderlichen Förderleistung und kleiner oder gleich der als nächstes für einen Lackiervorgang mit dieser Farbkomponente benötigten Förderleistung ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Farbkomponenten, die nur für eine kurze Zeitspanne, insbesondere für die Zeitdauer, die benötigt wird, ein Fahrzeug in einer Lackierstation zu lackieren, nicht benötigt werden, für diese Zeitdauer ein Druck mittels des Druckreglers eingestellt bzw. eingeregelt wird, der größer als der Minimaldruck und kleiner oder gleich dem Druck der als nächstes für einen Lackiervorgang mit dieser Farbkomponente benötigten Druck ist.
Verfahren zur Erkennung von Schäden in einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Soll- und Ist-Kolbenhubfrequenz einer Förderpumpe deren Verschleißgrad erkannt und das Wartungsintervall überprüft und gegebenenfalls neu berechnet und vorgegeben oder eine Reparatur oder Austausch der Förderpumpe eingeleitet wird.
Verfahren zur Erkennung von Schäden in einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Soll- und Ist-Kolbenhubfrequenz einer Förderpumpe in Kombination mit den Produktionsdaten und den von den Drucksensoren ermittelten Drücken der Verschmutzungsgrad von Ventilen und/oder Leitungen sowie Farbfilter des Systems ermittelt und das Wartungsintervall überprüft und gegebenenfalls neu berechnet und vorgegeben oder eine Reparatur oder Reinigung der Leitungen, Farbfilter und Ventile eingeleitet wird.