DE19623649C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen der elektrostatischen Aufladung einer Pulverwolke - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen der elektrostatischen Aufladung einer PulverwolkeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Erfassen der elektrostatischen Ladungsvertei
lung einer Pulverwolke.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Materialvertei
lung innerhalb von Sprühwolken einer Pulverbeschichtungsein
richtung mittels Sprühbildanalysen zu bestimmen. In einfa
chen Fällen wird hierfür kurzzeitig eine ebene Testfläche
besprüht, und anschließend wird die Dicke der Farbschicht
pro Flächenelement der Testfläche ausgewertet. In komplexe
ren Anlagen messen Lasersysteme direkt die Pulverdichte in
nerhalb einer Sprühwolke.
Bei der elektrostatischen Pulverbeschichtung ist allerdings
nicht nur die reine Materialverteilung innerhalb einer
Sprühwolke für das Beschichtungsergebnis maßgebend, sondern
insbesondere auch die Aufladung der Farbpulverpartikel und
die Verteilung der Ladung innerhalb der Sprühwolke, weil die
elektrostatische Aufladung wesentlich zu dem Haftvermögen
des Beschichtungspulvers am zu beschichtenden Werkstück bei
trägt. Es gibt zwar bereits verschiedene theoretische Model
le der Ladungsverteilung im Pulverstrom, innerhalb und au
ßerhalb einer Pulversprühpistole, es ist jedoch kein Verfah
ren zum Messen der Ladungsverteilung in einer Sprühwolke
während des Sprühens (Online) bekannt.
Die US 4,321,546 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen
der statischen Ladung einer Aerosolwolke, welche von einer
Sprühdose abgegeben wird. Hierfür wird die Aerosolwolke auf
ein Gitter gesprüht, und die induziert Ladung wird über ei
nen Kondensator geleitet, dessen Ladung dann erfaßt wird.
Die DE-195 02 439 A1 offenbart ein Verfahren zum Messen einer
in Vakuum in einer gegebenen Richtung strömenden Ladungsmen
ge, bei dem die in der besagten Richtung strömenden Teilchen
simultan und kaskadiert, d. h. mit in Strömungsrichtung hin
tereinandergeschalteten Auffängern, aufgefangen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Erfassen der elektrostatischen Ladungs
verteilung einer Pulverwolke anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung
mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit
den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Prüffläche
mit mehreren voneinander getrennten, elektrisch leitenden
Meßfeldern vorgesehen, welche über Meßleitungen mit einem
Bezugspotential, vorzugsweise Masse, verbunden sind. Eine
Meßeinrichtung erfaßt die Entladeströme von den Meßfeldern
zu dem Bezugspotential, welche durch die Ladung der Pulver
partikel auf den einzelnen Meßfeldern verursacht werden. Die
Zwischenräume zwischen den einzelnen Meßfeldern bzw. Meß
punkten sind leer oder bestehen aus einem nicht leitenden
Werkstoff. Eine Auswerteeinrichtung ermittelt die Ladungs
verteilung in der Pulverwolke, welche die Entladeströme ver
ursacht, aufgrund der erfaßten Ströme. Es gilt: Strom =
Ladung/Zeit.
Für eine einfache Auswertbarkeit der Entladeströme sind die
Meßfelder der Prüffläche vorzugsweise in einer regelmäßigen
Matrix aus Meßfeldspalten und Meßfeldzeilen angeordnet. Ein
besonders günstiger Schaltungsaufbau ergibt sich, wenn die
einzelnen Meßleitungen über einen Multiplexer mit der Meß
einrichtung verbunden sind, so daß die Entladeströme der
Meßfelder nacheinander von der Meßeinrichtung erfaßt werden
können.
Ein Meßfeld ist beispielsweise mit einer runden leitenden
Fläche, wie einer Metallfläche, und einem diese Fläche umge
benden nicht leitenden Rahmen aufgebaut, wobei die leitende
Fläche über im Rahmen integrierte Meßleitungen mit der Meß
einrichtung verbindbar ist. Der Rahmen dient zusätzlich zur
mechanischen Verbindung der einzelnen Meßfelder.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner eine Auswerte
einrichtung auf, die beispielsweise ein üblicher Computer
sein kann, um ein dreidimensionales Bild der Stromwerte über
der Prüffläche zu erzeugen, zu speichern und anzuzeigen.
Die Erfindung wird vorzugsweise in einer elektrostatischen
Pulverbeschichtungsanlage eingesetzt, bei der eine Sprühvor
richtung elektrostatisch aufgeladenes Pulver auf ein Werk
stück richtet.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Verfahren zum Erfassen der
elektrostatischen Aufladung einer Pulverwolke mittels einer
Prüfanordnung aus mehreren elektrisch leitenden Meßfeldern
der oben beschriebenen Art vorgesehen. Die Meßfelder werden
mit einem Bezugspotential, vorzugsweise Masse verbunden. Die
Pulverwolke wird auf die Meßfelder gerichtet, wobei die
elektrostatische Aufladung der Pulverwolke einen Entlade
strom von den Meßfeldern zu dem Bezugspotential bewirkt.
Dieser Strom wird erfaßt und ausgewertet, um die Ladungsver
teilung in der Pulverwolke zu bestimmen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst der Strom
eines Meßfeldes oder Flächenelements gemessen. Für die Aus
wertung werden die Stromwerte digitalisiert und mit einem
geeigneten Anwendungsprogramm, wie Microsoft Excel, als
dreidimensionales Bild über, der Prüffläche dargestellt. Die
entsprechende Ladung der jeweiligen Meßfelder läßt sich mit
tels der folgenden Formel aus dem gemessenen Strom ableiten:
Strom = Ladung/Zeit.
Um die zeitliche Entwicklung der Ladungsverteilung in der
Sprühwolke zu erfassen, wird der Strom für jedes Meßfeld nur
während bestimmter vorgegebener Zeitintervalle Δt gemessen,
zum Beispiel von 0 bis 100 ms nach dem Einschalten der Sprü
heinrichtung, dann während 100 bis 200 ms nach dem Einschal
ten usw. Für jedes Zeitintervall Δt werden die Stromwerte
für alle Meßfelder ermittelt und gespeichert. Sie können
dann auf einer geeigneten Anzeigeeinrichtung, wie dem Moni
tor eines Computers, als dreidimensionales Bild über der
Prüffläche dargestellt werden. Läßt man nun die dreidimen
sionalen Bilder für die aufeinanderfolgenden Zeitintervalle
Δt nacheinander auf dem Bildschirm erscheinen, dann ent
spricht dies der zeitlichen Entwicklung der Ladungsvertei
lung in der Pulverwolke.
Eine räumliche Analyse der Ladungsverteilung der Pulverwolke
ist zusätzlich durch Verschieben der Prüffläche parallel und
senkrecht zur Sprührichtung möglich. In diesem Fall werden
die Stromwerte der Meßfelder bei verschiedenen, vorgegebenen
Abständen und ggf. Winkelpositionen von Prüffläche zu Sprü
heinrichtung erfaßt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgen
den Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug
auf die Zeichnung. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemä
ßen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Er
fassen der elektrostatischen Aufladung einer
Pulverwolke und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Meßfeldes
aus der Vorrichtung von Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Prüffläche 20 mit 16 Zeilen und 16 Spal
ten aus Meßfeldern 22 dargestellt, die ein wesentlicher Be
standteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassen der
Ladungsverteilung in einer Pulverwolke ist. Ein einzelnes
Meßfeld 22 ist in Fig. 2 mit weiteren Einzelheiten darge
stellt.
Ein Meßfeld 22 gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungs
form weist eine leitende Fläche 24, welche als Meßfläche
dient, einen nicht leitenden Rahmen 26 und Kanäle 28 für
Meßleitungen auf. Die leitende Fläche 24 wird z. B. von ei
ner Metallscheibe gebildet, sie kann jedoch auch aus einem
anderen leitenden Werkstoff hergestellt sein. Der Zwischen
raum 30 zwischen der leitenden Fläche 24 und dem Rahmen 26
ist leer; Meßleitungen (nicht gezeigt), welche von der Meß
fläche 24 zu der später noch beschriebenen Meßeinrichtung
führen, verlaufen innerhalb des Kanals 28 und werden durch
diesen isoliert. Die Meßleitungen verlaufen dann weiter
durch den Rahmen 26, welcher auch zur mechanischen Verbin
dung mehrerer Meßfelder dient.
Die einzelnen Meßfelder 22 sind so aufgebaut, daß sie über
ihre Rahmen 26 miteinander verbunden werden können. Dadurch
ist es möglich, die Prüffläche 20 nach Bedarf zu vergrößern
und zu verkleinern, je nach Größe der elektrostatischen Be
schichtungsanlage und nach gewünschter Auflösungsgenauigkeit
bei der Erfassung der Ladung. Selbstverständlich müssen die
Meßfelder 22 nicht in einer regelmäßigen Matrix aus Spalten
und Zeilen angeordnet sein, sondern jede brauchbare Konfigu
ration, z. B eine näherungsweise runde Prüffläche, kann aus
den Meßfeldern aufgebaut werden.
Man beachte, daß die Darstellung des Meßfeldes 22 in Fig. 2
sehr schematisch ist und lediglich das Prinzip eines solchen
Meßfeldes zeigen soll. Die Beschreibung bezieht sich im fol
genden wieder auf Fig. 1.
Die aus den Meßfeldern 22 aufgebaute Prüffläche 20 dient,
wie gesagt, zur Erfassung der Ladungsverteilung in einer
Pulverwolke 32, welche von einer Pulverbeschichtungseinrich
tung 34, wie einer Pulversprühpistole, abgegeben wird. Jedes
Meßfeld 22 bzw. jede Meßfläche 24 ist über eine Meßleitung
36 und einen Multiplexer 38 mit einem Strommeßgerät 40 ver
bunden, dessen Ausgangswerte an eine Auswerteeinrichtung 42,
wie einen Computer, übergeben werden. Das Meßgerät 40 erfaßt
einen Entladestrom von einem Meßfeld 22 bzw. einer Meßfläche
24 zu Masse. Um den Schaltungsaufwand gering zu halten, wer
den die Meßleitungen 36 von den Meßflächen 24 nacheinander
über den Multiplexer 38 zu dem Meßgerät 40 durchgeschaltet,
so daß die Entladeströme von den verschiedenen Meßfeldern 22
von einem einzigen Strommeßgerät 40 erfaßt werden können.
Die Erfindung sieht vor, zunächst den Entladestrom pro Meß
fläche, oder Flächenelement, 24 zu messen. Die Stromwerte
werden bei der gezeigten Ausführungsform digitalisiert und
in der Auswerteeinrichtung 42 als dreidimensionales Bild
über der Prüffläche 20 dargestellt. Hierzu kann z. B. Micro
soft Excel verwendet werden. Aus dem Strom läßt sich unmit
telbar die entsprechende Ladung ableiten, welche jeweils auf
den Meßflächen 24 abgelagert wurde. Es gilt:
Strom = Ladung/Zeit.
Um die Ladungsverteilung in der Pulverwolke nicht nur zu
einem bestimmten Zeitpunkt sondern auch deren zeitliche Ent
wicklung zu ermitteln, wird bei einer bevorzugten Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Strom für
jedes Flächenelement innerhalb bestimmter vorgegebener Zeit
intervalle Δt gemessen, z. B. zwischen 0 und 100 ms nach dem
Einschalten der Beschichtungseinrichtung, dann während des
Intervalls von 100 bis 200 ms nach dem Einschalten usw. Die
Strommeßwerte für jedes Zeitintervall Δt werden digitali
siert und als dreidimensionales Bild abgespeichert und ggf.
angezeigt. Auf dem Monitor des Computers 42 in Fig. 1 ent
spricht die B-Achse der Breite b der Prüffläche 20, die H-
Achse entspricht der Höhe h der Prüffläche 20, und die I-
Achse entspricht dem Stromwert, welcher bei den entsprechen
den Meßfeldern 22 gemessen wird.
Wenn man mehrere aufeinanderfolgende dreidimensionale Bilder
für die verschiedenen Zeitintervalle Δt nacheinander auf dem
Bildschirm anzeigt, erhält man eine Darstellung der zeitli
chen Entwicklung der Ladungsverteilung in der Prüfwolke.
Selbstverständlich können die Ergebnisse der Strom- bzw.
Ladungsmessung zusätzlich zu deren Anzeige auf dem Bild
schirm auch noch nach Bedarf auf andere Weise weiterverar
beitet werden.
Um auch eine räumliche Analyse der Ladungsverteilung in der
Pulverwolke zu erhalten, kann die Prüffläche 20 parallel und
senkrecht zur Sprührichtung relativ zu der Beschichtungsein
richtung 34 verschoben werden. Für bestimmte, bekannte Rela
tivpositionen von Prüffläche 20 zur Sprüheinrichtung 34 wer
den dann wieder die Stromwerte für die einzelnen Meßfelder
22 ermittelt. Auch hier kann eine dreidimensionale Anzeige
der ermittelten Stromwerte durch die Auswerteeinrichtung 42
erzeugt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung ist
es zum ersten Mal möglich, die Ladungsverteilung innerhalb
einer Pulverwolke online, d. h. während des Sprühens, zu
ermitteln, ohne daß eine theoretische Modellbildung notwen
dig wäre. Es ist lediglich eine in ihrem Aufbau relativ ein
fache Prüffläche 20 notwendig, welche aus mehreren Meßfel
dern 22 besteht. Wird nun mit einer elektrostatischen Sprüh
pistole 34 Pulver auf diese Meßflächen 22 gesprüht, dann
wird von den Pulverpartikeln eine entsprechende Ladung auf
den einzelnen Meßflächen abgelagert. Über die Meßleitungen
36 können diese Ladungen gegen Masse abfließen, wobei der
entsprechende Entladestrom für jede einzelne Meßfläche über
den Multiplexer 38 an das Strommeßgerät 40 übergeben und
gemessen wird. Das Meßergebnis wird dann an einen Computer
42 zur Auswertung weitergeleitet.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den
Ansprüchen definierten Merkmale können sowohl einzeln als
auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der
Erfindung wesentlich sein.
Claims (13)
1. Vorrichtung zum Erfassen der elektrostatischen Ladungsver
teilung einer Pulverwolke, mit einer Prüffläche (20), auf
der mehrere voneinander getrennte, elektrisch leitende Meß
felder (22) vorgesehen sind, welche einzeln über Meßleitun
gen (36) mit einem Bezugspotential verbindbar sind, mit
einer Meßeinrichtung (40) zum Erfassen von Strömen von den
Meßfeldern (22) zu dem Bezugspotential und mit einer Aus
werteeinrichtung (42) zum Ermitteln der Ladungsverteilung
in einer Pulverwolke, welche auf die Prüffläche gerichtet
wird, aufgrund der erfaßten Ströme.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Meßfelder (22) in einer regelmäßi
gen Matrix aus Meßfeld-Spalten und -Zeilen auf der Prüfflä
che (20) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Meßfelder (22) über die Meßein
richtung (40) mit Masse verbunden sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die einzelnen Meßleitungen
(36) über einen Multiplexer (38) mit der Meßeinrichtung
(40) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Meßfeld (22) eine
leitende Fläche (24) und einen diese Fläche umgebenden
nichtleitenden Rahmen (26) aufweist, wobei die leitende
Fläche über im Rahmen integrierte Meßleitungen mit der Meß
einrichtung verbindbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Verarbeitungsein
richtung (42) zum Erzeugen und Anzeigen eines dreidimensio
nalen Bildes/der Stromwerte über der Prüffläche.
7. Verfahren zum Erfassen der elektrostatischen Ladungsvertei
lung einer Pulverwolke mittels einer Prüfanordnung (20) aus
mehreren voneinander getrennten, elektrisch leitenden Meß
feldern (22), bei dem die Meßfelder einzeln mit einem Be
zugspotential verbunden werden, die Pulverwolke auf die
Prüfanordnung gerichtet wird, wobei die elektrostatische
Aufladung der Pulverwolke Ströme von den Prüffeldern zu dem
Bezugspotential bewirkt, und die Ströme von den Meßfeldern
(22) zu dem Bezugspotential erfaßt und ausgewertet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß die Meßfelder über ein Strommeßgerät (40) mit
Masse verbunden werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ströme von den Meßfeldern im Mul
tiplexverfahren (38) zu dem Strommeßgerät (40) übertragen
werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ströme von den Meßfel
dern (22) während vorgegebener Zeitintervalle aufgenommen
werden und die Stromwerte für jedes Zeitintervall ausgewer
tet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein dreidimensionales Bild der
Ströme über der Prüfanordnung (20) erzeugt, gespeichert und
angezeigt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Prüfanordnung (20) und
eine Sprüheinrichtung (34) zum Abgeben der Pulverwolke re
lativ zueinander bewegt werden und die Ströme für verschie
dene Relativpositionen von Prüfanordnung und Sprüheinrich
tung ausgewertet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Prüfanordnung (20) parallel und/
oder senkrecht zur Sprührichtung (34) verschoben wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996123649 DE19623649C2 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen der elektrostatischen Aufladung einer Pulverwolke |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996123649 DE19623649C2 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen der elektrostatischen Aufladung einer Pulverwolke |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19623649A1 DE19623649A1 (de) | 1998-01-08 |
DE19623649C2 true DE19623649C2 (de) | 1999-09-23 |
Family
ID=7796876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996123649 Expired - Fee Related DE19623649C2 (de) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen der elektrostatischen Aufladung einer Pulverwolke |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19623649C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19847258B4 (de) * | 1998-10-02 | 2008-09-04 | Thyssenkrupp Anlagenservice Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Zustandserfassung von Beschichtungsmitteln beim elektrostatischen Beschichten von Gegenständen |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4321546A (en) * | 1980-04-15 | 1982-03-23 | Calspan Corporation | Aerosol can static electrometer |
DE19502439A1 (de) * | 1994-02-11 | 1995-08-17 | Balzers Hochvakuum | Verfahren und Maßanordnung zum Messen der in Vakuum strömenden Ladungsmenge |
-
1996
- 1996-06-13 DE DE1996123649 patent/DE19623649C2/de not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19847258B4 (de) * | 1998-10-02 | 2008-09-04 | Thyssenkrupp Anlagenservice Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Zustandserfassung von Beschichtungsmitteln beim elektrostatischen Beschichten von Gegenständen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19623649A1 (de) | 1998-01-08 |
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