DE102011017354A1 - Vorrichtung zum Überwachen einer Temperaturbehandlung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen einer Temperaturbehandlung eines Bauteils, insbesondere einer Lacktrocknung einer Kraftwagenkarosserie, mit zumindest einer Videokamera (10) zur Aufzeichnung von Bilddaten im visuellen Spektralbereich.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen einer Temperaturbehandlung eines Bauteils, insbesondere einer Lacktrocknung einer Kraftwagenkarosserie.
• Kraftwagenkarosserien werden nach dem Lackieren üblicherweise einer Trocknung in einem Trockenofen unterzogen. Hierbei vernetzen Polymeranteile des Lackes, so dass dieser zuverlässig an der Karosserie haftet und den notwendigen Korrosionsabschuss nach außen hin sicher stellt.
• Der Lacktrocknungsprozess kann dabei von einer Vielzahl von Einflüssen betroffen sein. Gerade bei modernen Hybridkarosserien, die aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien bestehen, stellen beispielsweise unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten dieser Bauteile ein Problem dar, welches zu Lackierfehlern führen kann. Auch der Einfluss der Trocknungswärme auf deformierbare Bauteile und auf Klebenähte ist von Bedeutung.
• Über den Verlauf des Trocknungsprozesses liegen dabei in üblicherweise verwendeten Lackieranlagen nur wenig Informationen vor. Eine Qualitätskontrolle erfolgt meist lediglich nach dem Lackieren und Trocknen, so dass bei verstärkt auftretenden Fehlern im Lacktrocknungsprozess zur Qualitätssicherung eine aufwändige empirische Optimierung der Trocknungsparameter durchgeführt werden muss.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine zuverlässige Echtzeitüberprüfung des Lacktrocknungsprozesses ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Eine derartige Vorrichtung zum Überwachen einer Temperaturbehandlung eines Bauteils, insbesondere einer Lacktrocknung einer Kraftwagenkarosserie, umfasst zumindest eine Videokamera zur Aufzeichnung von Bilddaten im visuellen Spektralbereich. Mittels einer derartigen Vorrichtung kann der Lacktrocknungsprozess in Echtzeit beobachtet werden, so dass festgestellt werden kann, in welchem Stadium des Trocknungsvorganges eventuelle Fehler auftreten. Dies ermöglicht eine schnelle und einfache Optimierung des Trocknungsprozesses ohne die Notwendigkeit einer hohen Anzahl von aufwändigen Versuchen.
• Vorzugsweise ist die Videokamera in einem thermisch isolierenden Gehäuse aufgenommen. Eine derart thermisch isolierte Kamera kann zudem an beliebigen Stellen in einem Lacktrockenofen positioniert werden, so dass als kritisch identifizierte Bereiche der Karosserie besonders eingehend beobachtet werden können. Die visuelle Beobachtung ermöglicht dabei eine besonders gute Bildqualität und unter anderem auch die Beurteilung von Farbveränderungen oder dergleichen.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse ein in Blickrichtung der Videokamera angeordnetes Fenster auf, welches als Wärmeschutzfilter zum Blockieren von Wärmestrahlung ausgebildet ist. Unter Wärmestrahlung soll hierbei insbesondere Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich, insbesondere im mittleren Infrarot von etwa 1,5 μm bis 5 μm betrachtet werden. Die genauen spektralen Eigenschaften eines derartigen Filters, sowie gegebenenfalls die Anzahl der insgesamt verwendeten Filter, können zur Anpassung der Vorrichtung an Temperaturbehandlungsvorrichtungen in unterschiedlichen Temperaturbereichen dienen, in denen jeweils unterschiedliche Abstrahlungsmaxima vorliegen.
• Zur thermischen Isolierung der Kamera ist es zweckmäßig, das Gehäuse mehrschichtig aufzubauen. Besonders zweckmäßig ist hierbei die Kombination eines äußeren Mantels aus einem Metall mit einem inneren Mantel aus einer Keramik. Um den konduktiven Wärmeübergang zum inneren Mantel, der die Videokamera umschließt, besonders gering zu halten, werden vorteilhafterweise direkte Berührungen zwischen dem äußeren und dem inneren Mantel vermieden. Besonders zweckmäßig ist dabei das Anbringen einer Glasfaserschicht zwischen dem äußeren und dem inneren Mantel. Diese kann noch verklebt werden, so dass der Kontakt zwischen Metall und Keramik besonders zuverlässig vermieden wird.
• Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
• 2 eine perspektivische Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Zum Beobachten des Lacktrocknungsvorganges in einem Lacktrocknungsofen für Kraftwagenkarosserien wird eine Kamera 10 in einem Gehäuse 12 aufgenommen und im Lacktrocknungsofen angebracht. Die Kamera 10, die im visuellen Spektralbereich aufnimmt, muss dabei von den Temperaturen im Lacktrocknungsofen, die 200°C und mehr betragen können, geschützt werden. Hierzu umfasst das Gehäuse 12 einen Außenmantel 14 aus Metall sowie ein Innenrohr 16 aus einer Keramik, zwischen denen eine Glasfaserlage 18 angeordnet ist. Die Glasfaserlage 18 verhindert einen direkten Kontakt zwischen Metall und Keramik, so dass der konduktive Wärmetransport vom Außenmantel 12 zur Kamera stark reduziert wird. Ein Austrittsfenster 20, welches in Blickrichtung der Kamera 10 angeordnet ist, dient als Sperrfilter für Wärmestrahlung aus dem Lacktrocknungsofen. Je nach Ofentemperatur kann hier ein Sperrbereich von 1,5 bis 5 μm Wellenlänge, also im mittleren Infrarotbereich sinnvoll sein. Gegebenenfalls kann im Strahlengang der Kamera 10 auch ein zusätzlicher Sperrfilter 22, der den gleichen oder einen verschiedenen Sperrbereich wie das Austrittsfenster 20 besitzen kann, angeordnet sein. Eine aktive Kühlung 24 kann die Wärmeabfuhr von der Kamera 10 zusätzlich verbessern.
• Wie 2 zeigt, ist dass Gehäuse 12 zylindrisch ausgebildet, wobei das Austrittsfenster 20 zentral in einer Stirnseite 26 des Gehäuses 12 angeordnet ist. Über Flansche 28 kann das Gehäuse an beliebigen Stellen im Lacktrockenofen befestigt werden, so dass gegebenenfalls kritische Teilbereiche der Karosserie gezielt beobachtet werden können.
• Insgesamt wird so eine Echtzeitbeobachtung des Lacktrocknungsprozesses ermöglicht, die eine frühzeitige Erkennung von eventuellen Trocknungsfehlern, die zu Verformungen an der Karosserie, Blisterbildung im Lack oder dergleichen führen können, ermöglicht. In diesem Fall können die Prozessparameter schnell und dynamisch angepasst werden, so dass eine besonders kostengünstige und effiziente Qualitätssicherung bezüglich der Lacktrocknung ermöglicht wird.
• Bezugszeichenliste

10

Kamera

12

Gehäuse

14

Außenmantel

16

Innenrohr

18

Glasfaserlage

20

Austrittsfenster

22

Sperrfilter

24

Kühlung

26

Stirnseite

28

Flansch

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Überwachen einer Temperaturbehandlung eines Bauteils, insbesondere einer Lacktrocknung einer Kraftwagenkarosserie, mit zumindest einer Videokamera (10) zur Aufzeichnung von Bilddaten im visuellen Spektralbereich.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Videokamera (10) in einem thermisch isolierenden Gehäuse (12) aufgenommen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) ein in Blickrichtung der Videokamera angeordnetes Fenster (20) aufweist, welches als Wärmeschutzfilter zum Blockieren von Wärmestrahlung ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen äußeren Mantel (14) aus einem Metall umfasst.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen inneren Mantel (16) aus einer Keramik umfasst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem äußeren (14) und inneren Mantel (16) eine Glasfaserschicht (18) vorgesehen ist.

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