DE19737394A1 - Verfahren zur Ermittlung einer Störung im Kühlmittelkreislauf einer Anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung einer Störung im Kühlmittelkreislauf einer Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie hat auch eine Anlage zum Ge­ genstand, bei der dieses Verfahren angewandt wird.

Eine solche Anlage wird beispielsweise im Kfz-Karosseriebau verwendet. Dabei sind Schweißinseln und Schweißtransfer­ straßen vorhanden. Jede Schweißinsel weist einen Schweißrobo­ ter auf, der mehrere zu kühlende Elemente besitzt, typischer­ weise drei bis acht. Dazu gehören insbesondere die elektri­ sche Schweißzange sowie beispielsweise Elektromotoren oder Transformatoren. Durch die zunehmende Miniaturisierung und Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit werden dabei an die Kühlleistung dieser Elemente immer höhere Anforderungen ge­ stellt.

Zur Kühlung wird ein Kühlwasserkreislauf mit einer Kühlmit­ telzulauf- und einer Kühlmittelrücklaufleitung verwendet. Die zu kühlenden Elemente jedes Schweißroboters werden jeweils über eine Zweigleitung mit Kühlmittel versorgt, die einer­ seits an die Vorlauf- und andererseits an die Rücklaufleitung angeschlossen ist.

Als Kühlmittel wird normalerweise Wasser verwendet, aber auch Öl, Salzlösungen, eutektische Salzgemische usw. Der geschlos­ sene Kühlwasserkreislauf weist einen Tank und ein oft kilome­ terlanges Rohrleitungssystem auf. Das Wasser ist häufig ver­ schmutzt, mit Korrosionsschutzchemikalien, Bioziden und der­ gleichen behandelt und enthält verschiedenartigste Partikel durch sich von den Rohrleitungswänden lösende Ablagerungen, aber auch biologisch bedingte Partikel.

Um Leckagen und andere Störungen in der Kühlmittelströmung zu den Schweißzangen und anderen zu kühlenden Elementen festzu­ stellen, ist es bekannt, in den Zu- und Zweigleitungen kalo­ rimetrische Durchflußwächter zu installieren, die typischer­ weise jeweils aus einem Heizelement mit Temperatursensor und einem weiteren im kurzen Abstand stromabwärts angeordneten Temperatursensor bestehen, so daß die Durchflußmessung durch Messung der relativ kleinen Temperaturdifferenz zwischen den beiden Sensoren erfolgt. Die Art der Durchflußmessung ist von vorneherein mehr oder weniger ungenau und sehr träge. Zudem setzt eine Temperaturmessung mit einer kalorimetrischen Durchflußmeßvorrichtung eine konstante oder sich nur langsam ändernde Temperatur des Kühlmittels voraus. Auf der anderen Seite ändert sich aber in einem solchen Kreislauf die Tempe­ ratur des Kühlmittels durch die von den zu kühlenden Elemen­ ten abgegebene Wärme, die Umgebungstemperatur und anderes mehr ständig und ziemlich schnell. Demgemäß ist der mit einem kalorimetrischen Durchflußwächter gemessene Durchfluß größ­ tenteils mit einem erheblichen Fehler behaftet und damit die Überwachung der Kühlmittelströmung entsprechend unzuverläs­ sig. Das heißt, der Sensor spricht erst dann an, wenn schon etwas passiert ist. Es fehlt die Feinfühligkeit.

Zu diesem Zweck wird die Überwachung der Kühlmittelströmung zu den zu kühlenden Elementen eines Schweißroboters heutzuta­ ge im allgemeinen mit Schwebekörperdurchflußmeßvorrichtungen in Verbindung mit einer kalorimetrischen Durchflußüberwachung durchgeführt. Durch die unvermeidbar im Kühlmittel enthalte­ nen Partikel bleiben die Schwebekörper im Glasrohr jedoch manchmal hängen, und zwar gerne an einer Stelle, die einen Normalbetrieb vortäuscht. Zudem treten im Kühlwasserkreislauf häufig Luftblasen auf, z. B. durch Lufteintrag beim Austau­ schen der Schweißkappen der Schweißzangen der Roboter, durch Undichtigkeiten auf der Saugseite und dergleichen. Diese Luftbläschen können sich zu großen Luftblasen vereinigen. Wenn eine solche größere Luftblase zu dem Schwebekörper ge­ langt, fällt er nach unten, wodurch ein Fehlalarm ausgelöst wird.

Ferner ist versucht worden, Schraubenturbinen- oder Zahnrad­ durchflußmesser in solchen Anlagen z. B. vorne an der Schweiß­ zange einzusetzen. Wie sich gezeigt hat, setzt sich ein sol­ cher Durchflußmesser durch den Schmutz im Kühlmittel jedoch immer mehr zu. Empfindlich wird er durch Gasbläschen bei der Meßwerterfassung gestört, die die Rotation des mechanischen Gebers stoppen oder durch den Luftdruck blitzartig beschleu­ nigen.

Eine frühe Erkennung einer Leckage auch sehr kleiner Mengen und/oder auch eine geringe Herabsetzung des Kühlmitteldurch­ flusses durch die Zweigleitung des betreffenden zu kühlenden Elements ist von großer Bedeutung, nicht nur, weil dies zu einer Beschädigung der elektrischen Schweißzange und anderer elektrischer Komponenten eines Schweißroboters führen kann, sondern auch, weil dies zu einer fehlerhaften, nicht maßhal­ tigen Schweißung der Karosserie und damit zu Ausschuß führen kann.

Der einfachen Ermittlung einer kleinen Leckage oder einer sonstigen geringen Störung der Kühlmittelströmung zu den zu kühlenden Elementen stehen jedoch ständige erhebliche Druck­ schwankungen in der Kühlmittelzulaufleitung und in den Zweig­ leitungen entgegen. So enthält der Kühlwasserkreislauf Ab­ sperr- und Regelorgane, die ständig betätigt werden und damit Druckschwankungen hervorrufen. Beispielsweise wird beim Ab­ schalten oder Zuschalten eines Schweißroboters einer solchen Anlage durch Schließen bzw. Öffnen des Ventils von der Zu­ laufleitung zu den Zweigleitungen ein entsprechender Druck­ stoß im Kühlwasserkreislauf erzeugt.

Ferner können metallische Kompensatoren bzw. Bälge im Kühl­ wasserkreislauf vorhanden sein, auch Filter und dergleichen. Auch ist für den Kreislauf zumindest eine Pumpe vorgesehen, die in ihrer Leistung ebenfalls nicht gleichmäßig ist. Pro­ blematisch sind ferner Schläuche, beispielsweise aus Gummi oder gummielastischem Material, die insbesondere für die Zweigleitungen zu den bewegten, zu kühlenden Elementen der Schweißroboter verwendet werden. Beim Biegen eines solchen Schlauchs verengt sich dessen innerer Querschnitt mit der Folge einer Druckerhöhung, wobei die gegenseitige Bewegung zu einer Druckentspannung führt. Da sich die Schweißroboter heutzutage sehr schnell bewegen, finden damit sehr schnelle lokale Druckschwankungen statt, so daß ein einzelner Durch­ flußmesser gar nicht in der Lage ist, zu erkennen, ob der Rückgang des Durchflusses Q' eine Folge der Druckminderung ist oder z. B. von einem Schlauchbruch herrührt.

Mit den bekannten Verfahren, die zur Durchflußmessung Schwe­ bekörperdurchflußmesser, kalorimetrische Durchflußmesser und dergleichen verwenden, ist deshalb eine frühe Erkennung klei­ ner Leckagen oder eine andere Störung mit einer kleinen Ände­ rung der Kühlmittelströmung zu dem zu kühlenden Element nicht möglich, oder wenn dies dennoch versucht wird, treten ständig Fehlalarme auf.

Besonders problematisch ist bei einem solchen Schweißroboter die Schweißzange, die an ihrer Spitze eine metallische Schweißkappe besitzt, über die der Schweißstrom fließt. Die Schweißkappe wird innen normalerweise mit dem Kühlmittel ge­ kühlt. Die Kappe nützt sich jedoch relativ schnell und nicht immer vorhersehbar ab. Beim Auswechseln der Schweißkappe geht meistens Wasser verloren und Luft dringt in das Leitungssy­ stem ein. Wird die Kappe beim Schweißen undicht, ist oft auch die Schweißstelle unzureichend. Dies führt zu fehlerhaft ge­ schweißten Teilen oder Karosserieabschnitten. Typischerweise werden solche Fehler bisher zu spät erkannt. Erst wenn größe­ re Mengen Kühlmittel ausgetreten sind, merkt man die Störung. Hinzu kommt bei solchen Schweißrobotern, daß die Kühlmittel­ schläuche mit der Zeit abgenutzt und beschädigt, also insbe­ sondere durch Scheuern und dehnende Bewegungen undicht wer­ den. Auch andere Leitungen können durch Vibrationen, seltener durch Korrosionen undicht werden.

Zur Verhinderung eines kurzzeitigen Wasseraustritts aus einem Leck wird bei der bekannten Anlage zusätzlich ein Auffangbe­ hälter in der Nähe der zu kontrollierenden Zweigleitung ein­ gebaut. Meldet ein Grenzwertschalter, z. B. der kalorimetri­ sche oder Schwebekörperdurchflußmesser, einen Druckabfall in der Leitung, saugt ein elektrisch oder pneumatisch schnell geöffneter Vakuumbehälter oder Kolben, der zurückgezogen wird, einige Liter Wasser in den Auffangbehälter, schafft al­ so kurzzeitig einen plötzlich stark wirksamen Unterdruck, so daß kein Wasser mehr ausfließen kann, bis das Ventil, wel­ ches den Schweißroboter mit den Kühlmittelzulaufleitungen verbindet, schließt. Allerdings wird dann über die Leckstelle in Richtung Rücklauf öfter Luft eingesaugt. Diese Luft befin­ det sich dann im Kühlmittelkreislauf, kann also nicht mehr ohne weiteres entfernt werden, so daß Gasbläschen an allen Ecken in den Leitungen hartnäckig hängen bleiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren bereit­ zustellen, mit dem schon geringfügige Störungen, wie ein Leck oder Luft, im Kühlmittelkreislauf einer solchen Anlage zuver­ lässig erkannt werden können.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeich­ neten Verfahren erreicht. In den Unteransprüchen 2 bis 9 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben. Der Anspruch 10 hat eine Anlage zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand, welche durch die Merkmale der Ansprüche 11 bis 16 weiter ausgebildet wird.

Nach der Erfindung werden zur Durchflußmessung in den Zweig­ leitungen vorzugsweise Ultraschalldurchflußmeßvorrichtungen verwendet.

Eine derartige Ultraschalldurchflußmeßvorrichtung wird z. B. in DE 42 32 526 C2 beschrieben, auf deren Inhalt vollumfänglich Bezug genommen wird.

Die Ultraschalldurchflußmeßvorrichtung zur Messung nach dem Ultraschalldoppler-Prinzip nach DE 42 32 526 C2 weist ein Meßrohr mit einem Sendeschallwandler und wenigstens einem Empfangsschallwandler auf, die am Meßrohr im gleichen Quer­ schnittsbereich angeordnet und gemeinsam in oder gegen die Strömung ausgerichtet sind, wobei zwischen dem Sendeschall­ wandler und dem Empfangsschallwandler ein Mischer zur Erfas­ sung der Differenz aus Leitfrequenz und Empfangsfrequenz ge­ schaltet ist. Mit dieser Vorrichtung wird der Durchfluß oder die Strömungsgeschwindigkeit Q' (Liter/Minute) durch Re­ flexion des Ultraschalls an Partikeln und Gasblasen in dem Flüssigkeitsstrom erfaßt.

Auch kann eine Laufzeitmessung vorgesehen sein, durch die auch partikel- und gasbläschenfreie Flüssigkeitsströme erfaßt werden. Die Laufzeitmessung kann durch Ultraschallphasenmes­ sung erfolgen. Dazu ist nach DE 42 32 526 C2 ein weiterer Empfangsschallwandler vorgesehen ist, der zu den beiden ande­ ren Schallwandlern in einem solchen Abstand am Meßrohr ange­ ordnet ist, daß der Schallstrahl, der von dem Sendeschall­ wandler ausgesendet und von dem weiteren Empfangsschallwand­ ler empfangen wird, mehrmals an der Meßrohrinnenwand reflek­ tiert wird, wobei ein Vergleicher die Phasenverschiebung zwi­ schen der Leitfrequenz und der von dem weiteren Empfangs­ schallwandler empfangenen Frequenz erfaßt.

Mit einer solchen berührungslosen und damit verstopfungssi­ cheren Ultraschalldurchflußmeßvorrichtung kann also die Strö­ mungsgeschwindigkeit oder der Durchfluß Q' (Liter/Minute) redundant nach dem Doppler-Prinzip und der Ultraschallphasen­ messung bestimmt werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden weiterhin die Meßdaten aller Ultraschalldurchflußmeßvorrichtungen der Ein­ richtung quasi gleichzeitig gemessen und in einem Rechner ge­ speichert, der sie vergleicht.

Zwar ist der Durchfluß in den einzelnen Zweigleitungen der Einrichtung unterschiedlich, der Verlauf oder die Tendenz der Meßdaten der Ultraschalldurchflußmeßvorrichtungen in den ein­ zelnen Zweigleitungen ist bei ungestörtem Betrieb jedoch gleich (typisches Signalmuster). Das heißt, wenn in der (Haupt)Zulaufleitung, z. B. durch Schließen eines Ventils zu einer Schweißinsel, ein Druckstoß entsteht, erhöht sich in allen Zweigleitungen zu den anderen Schweißinseln die Strö­ mungsgeschwindigkeit.

Demgemäß wird erfindungsgemäß eine Störung, z. B. durch einen Alarm, angezeigt, wenn der Verlauf der Durchflußmeßdaten ei­ ner Zweigleitung nicht mit dem Verlauf der Durchflußmeßdaten der anderen Zweigleitungen der Einrichtung übereinstimmt, je­ denfalls dann, wenn er nicht innerhalb eines vorgegebenen Be­ trages oder Toleranzbereichs liegt oder die abgespeicherten Signalmuster aus der Vergangenheit nicht zum aktuellen Muster passen.

Da z. B. Luftblasen in einer Leitung ebenfalls zu einer sol­ chen Abweichung führen, wird eine Störung vorzugsweise erst angezeigt, wenn der Verlauf der Meßdaten der einen Zweiglei­ tung von dem Verlauf der Meßdaten der anderen Zweigleitung der Einrichtung über eine vorgegebene Zeitspanne abweicht, beispielsweise mehrere Sekunden oder Minuten.

Die Ultraschalldurchflußmeßvorrichtung kann signaltechnisch zwischen Durchfluß und Partikel, einschließlich Gasblasen, unterscheiden.

Um ein genaues Abbild der Strömungsgeschwindigkeit in den Zweigleitungen zu erhalten, werden die Meßdaten vom Rechner in vorgegebenen zeitlichen Abständen abgespeichert, bei­ spielsweise in Intervallen von Millisekunden bis ca. eine Mi­ nute.

Erfindungsgemäß werden also die Durchflußmeßdaten der Ultra­ schalldurchflußmeßvorrichtungen einer Einrichtung mit zu küh­ lenden Elementen, wie einem Schweißroboter, untereinander ma­ thematisch mit einem Algorithmus verknüpft. Dadurch werden nur echte Betriebsstörungen signalisiert. Die Durchflußmeßda­ ten in den Zweigleitungen werden in Echtzeit mit Uhrzeit er­ faßt. Es erfolgt also eine quasi gleichzeitige Erfassung des Betriebszustandes in allen Zweigleitungen. Nun herrschen aber aufgrund der verschiedenen Strömungswiderstände in den Zweig­ leitungen unterschiedliche Durchflußzustände. Diese werden dann noch permanent durch die Druckschwankungen verändert. Typischerweise verhalten sich die Durchflußmengenverhältnisse in den Zweigleitungen zueinander aber ziemlich gleich, weil sich der Vordruck in der Hauptzulaufleitung auf die Strö­ mungsgeschwindigkeit in den Zweigleitungen ähnlich oder gleich auswirkt. Der Gradient von Q' ändert sich abhängig vom Druck (bar) und vom Durchfluß Q' (l/min).

Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Alarm nur ausgelöst, wenn ein Vergleich des Verlaufs der Meßdaten einer Ultraschall­ durchflußmeßvorrichtung von dem Verlauf der gleichzeitig ge­ messenen Meßdaten der anderen Ultraschalldurchflußmeßvorrich­ tungen eine Abweichung innerhalb eines Toleranzbereichs er­ gibt.

Der vorgegebene Betrag der Abweichung des Verlaufs der Meßda­ ten der einen Ultraschalldurchflußmeßvorrichtung von dem Ver­ lauf der Meßdaten der anderen Ultraschalldurchflußmeßvorrich­ tungen der Einrichtungen wird durch Kalibrierung der Kühlmit­ telströmung in jeder Zweigleitung in Abhängigkeit von dem Druck des Kühlmittels in der Kühlmittelzulaufleitung und der jeweiligen Zweigleitung ermittelt und im Rechner abgespei­ chert. Das heißt, jede Zweigleitung hat ihren eigenen Gra­ dienten. Der Druck kann dabei gemessen werden, muß aber nicht eigens gemessen und erfaßt werden. Damit können die verschie­ denen Druckzustände bei Inbetriebnahme der Anlage kalibriert und die erforderlichen informativen Meßdaten im verarbeiten­ den Rechner abgespeichert werden.

Auch ist es möglich, den vorgegebenen Betrag der Abweichung des Verlaufs der Meßdaten der einen Ultraschalldurchflußmeß­ vorrichtung von dem Verlauf der Meßdaten der anderen Ultra­ schalldurchflußmeßvorrichtungen der Einrichtung bei Betrieb der Anlage durch eine neuronale Software zu ermitteln, die selbstlernenden Charakter aufweisen oder eine Fuzzy-Logik be­ sitzen kann. Damit kann die Kalibrierung gegebenenfalls ein­ gespart werden. Mit simulierten gestörten Betriebszuständen kann der Selbstlerneffekt auch schneller und damit das Meß­ verfahren bezüglich der Auswertung zuverlässiger gestaltet werden.

Zur Auswertung der Meßdaten werden die von jeder Ultraschall­ durchflußmeßvorrichtung laufend gemessenen Werte mit der ein­ gestellten Speicherungsgeschwindigkeit im Rechner abgespei­ chert. Dabei kann eine Abspeicherung mit dynamischer Abspei­ cherung in Abhängigkeit von der Größe der Abweichung erfol­ gen. Vorzugsweise wird die Abspeicherungsgeschwindigkeit der Meßdaten reduziert, wenn bei keiner Ultraschalldurchfluß­ meßeinrichtung der Einrichtung eine Änderung der Meßdaten in­ nerhalb eines vorgegebenen Bereichs gemessen wird. Damit wird Speicherplatz gespart. Ändern sich hingegen die Meßdaten ei­ ner Ultraschalldurchflußmeßvorrichtung in Richtung einer vor­ gegebenen Schwelle oder wird ein Grenzwert überschritten, so vergleicht der Rechner die Meßdaten dieser Ultraschalldurch­ flußmeßvorrichtung mit den gleichzeitig gemessenen Daten der anderen Ultraschalldurchflußmeßvorrichtungen, d. h. es wird bei den anderen Datenkanälen nachgefragt, ob sich dort auch der Durchflußmeßwert in die gleiche Richtung verschoben hat, also die Balance in sich gleich geblieben ist. Mit intelli­ genter Software können auch "Verhaltensmuster der Vergangen­ heit" verglichen werden.

Das Kriterium für eine Nachfrage, also einen Vergleich mit dem Verlauf der Durchflußmeßdaten der anderen Durchflußmeß­ vorrichtungen ist entweder das Über- oder Unterschreiten ei­ ner vorgegebenen Änderungsgeschwindigkeit und/oder eine Grenzwertüber- oder Unterschreitung oder die Höhe der Über- oder Unterschreitung der Kühlmittelströmung und/oder die Zeitdauer der Überschreitung oder Unterschreitung. Bei einem Leck fließt im Rücklauf weniger Kühlmittel zurück. Die Zeit­ dauer der Über- oder Unterschreitung ist in allen Fällen ein Kriterium für eine Nachfrage, weil ein Leck die Tendenz zur Beibehaltung der Störung aufweist. Jeder Meßwert einer Zweig­ leitung wird als 100%-Wert im fehlerfreien Fall betrachtet. Der Wert mag zur Beruhigung nicht oder gering oder stärker integriert sein. Dies hängt von der jeweiligen Zweigleitung, insbesondere der jeweiligen Belastung, dem Druck und der Strömungswiderstandsituation ab.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Störung der Kühlmittelzulauf zu den zu kühlenden Elementen also dann festgestellt, wenn ein Vergleich des Verlaufs der Meßdaten einer oder gegebenenfalls auch einer zweiten Zweigleitung er­ gibt, daß er von dem Verlauf der Meßdaten der anderen, also der Mehrzahl der Ultraschalldurchflußmeßvorrichtungen der Einrichtung abweicht, beispielsweise dadurch, daß die Meßda­ ten der Ultraschalldurchflußmeßvorrichtungen der anderen Zweigleitungen gleich bleiben, während sie sich in der einen bzw. in den beiden Zweigleitungen ändern. Zu dieser Feststel­ lung dienen also die Augenblicksdaten und die abgespeicherten Musterdaten der Vergangenheit, wie die abgespeicherten Kali­ brier- und/oder selbsterlernten Musterdaten. Man kann den Vorgang auch als System der relativen Balance eines Algorith­ mus innerhalb mehrerer Zweigleitungen ansehen, deren Abwei­ chung als Störung erkannt wird.

Vorzugsweise werden mit den Ultraschalldurchflußmeßvorrich­ tungen zugleich die Gasblasen in der Kühlmittelströmung ge­ messen. Dadurch wird zusätzlich eine Information über ein Leck erhalten, beispielsweise wenn die Zahl und/oder die Grö­ ße der Gasblasen ansteigt, aber auch über ein erhitztes Bau­ teil z. B. einen Motor.

Die Ultraschalldurchflußmeßvorrichtungen werden vorzugsweise zwischen dem jeweils zu kühlenden Element und der Kühlmittel­ rückflußleitung in den Zweigleitungen angeordnet. Ein strom­ abwärts liegendes Leck in einer Zweigleitung führt dann zu einer Herabsetzung des Drucks und damit des Kühlmitteldurch­ flusses. Das heißt, die durch das Leck hervorgerufenen ab­ fallenden Meßdaten in dieser Zweigleitung sind damit deutli­ cher und eindeutiger als in der Vorlaufleitung.

In die Ultraschalldurchflußmeßvorrichtungen wird vorzugsweise eine Temperaturmeßvorrichtung integriert. Damit können in den betreffenden Zweigleitungen im Rücklauf auch Störungen durch lokale Überhitzungen der zu kühlenden Elemente festgestellt werden, beispielsweise das Durchbrennen eines Elektromotors oder ein Zusammenkleben einer Schweißzange. Durch die Inte­ gration der Temperaturmeßvorrichtung in die Durchflußmeßvor­ richtung wird ein Multisensorsystem mit einem Ausgang gebil­ det, über den die Meßsignale dem Rechner zugeführt werden können.

Statt einer Ultraschalldurchflußmeßvorrichtung kann erfin­ dungsgemäß auch eine andere Durchflußmeßvorrichtung ohne Querschnittverringerung, z. B. eine magnetisch induktive Durchflußmeßvorrichtung verwendet werden.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeich­ nung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Schweißroboters einer Schweißanlage;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Auswerteeinrichtung; und

Fig. 3 die Datenausgabe des Rechners.

Gemäß Fig. 1 weist ein Kühlwasserkreislauf eine Kühlmittelzu­ laufleitung 1 und eine Kühlmittelrücklaufleitung 2 auf. An die Zulaufleitung 1 ist ein Kühlmittelverteiler 3 über ein Ventil 4 angeschlossen. Von dem Kühlmittelverteiler 3 führen Zweigleitungen 5 bis 9 zu fünf zu kühlenden Elementen 10 bis 14 des elektrischen Schweißroboters 15. Die Elemente 10 bis 14 können beispielsweise eine Schweißzange, Trafos, Elektro­ motoren und dergleichen sein. Stromabwärts der zu kühlenden Elemente 10 bis 14 ist in jeder Zweigleitung 5 bis 9 eine Ultraschalldurchflußmeßvorrichtung 17 bis 21 vorgesehen. Die Zweigleitungen 5 bis 9 münden in einen weiteren Verteiler 23, an den die Rücklaufleitung 2 angeschlossen ist.

Gemäß Fig. 2 werden die von den Ultraschalldurchflußmeßvor­ richtungen 17 bis 21 (Fig. 1) gemessenen Meßsignale über Lei­ tungen 24 bis 28 von einem Multiplexer 30 oder einer BUS-Schnittstelle (Interbus) empfangen, der sie einem Ana­ log/Digital-Umsetzer 31 zuführt. Die Durchflußmeßsignale wer­ den dann in dem Rechner (PC) 32 verarbeitet und mit den kali­ brierten Daten, die in dem Speicher 33 abgelegt sind, vergli­ chen. Die Datenerfassung 34 führt die Daten der Datenausgabe 35 zu, die bei einer Störung eine Meldung 36 abgibt, wobei bei einer Störung zugleich ein Steuersignal 37 abgegeben wird, das das Ventil 4 (Fig. 1) schließt, das den Schweißro­ boter 15 mit Kühlmittel versorgt, bei dem eine Störung fest­ gestellt worden ist.

Fig. 3 zeigt die Durchflußmeßwerte in Liter/Minute für die Zweigleitungen (ZL) 5 bis 9 in der Zeit von 10.00 Uhr 00 Mi­ nuten 00 Sekunden bis 10.00 Uhr 00 Minuten 10 Sekunden.

Es ist erkennbar, daß in der Zweigleitung 5 der Durchfluß bis 10.00 Uhr 00 Minuten 6 Sekunden zunimmt und dann wieder abnimmt. Der gleiche Trend oder Verlauf ist bei den Zweiglei­ tungen 6 sowie 8 und 9 festzustellen. Hingegen geht der Durchfluß in der Zweigleitung 7 schon ab 10.00 Uhr 00 Minuten 00 Sekunden kontinuierlich zurück, das eine Störung des Durchflusses in der Zweigleitung 7 anzeigt. Mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren ist eine frühe Leckageerkennung damit bereits nach Millisekunden oder Sekunden, jedenfalls in weni­ ger als einer Minute möglich, und zwar schon ein geringer Leckagefluß von ca. 2 Liter/Minute oder weniger in ausgedehn­ ten und verzweigten Rohrleitungssystemen, also ein Kühlmitte­ laustritt von wenigen Millilitern.

Damit können Beschädigungen beispielsweise der teuren Schweißzange und der anderen zu kühlenden Komponenten eines Schweißroboters oder einer Schweißtransferstraße schon früh­ zeitig festgestellt werden. Damit wird zugleich eine hohe Zu­ verlässigkeit der elektrischen Punktschweißung gewährleistet und Stillstandszeiten werden insgesamt reduziert. Auch ent­ fällt ein Nacharbeiten aufgrund mangelhafter Schweißung und damit ein wesentlicher Kostenfaktor.

Claims (16)

1. Verfahren zur Ermittlung einer Störung im Kühlmittel­ kreislauf einer Anlage mit einer Kühlmittelzulauf- und einer Kühlmittelrücklaufleitung und mit wenigstens einer Einrichtung mit mehreren zu kühlenden Elementen, wobei jedes zu kühlende Element mit der Kühlmittelzulauf- und der Kühlmittelrücklaufleitung über eine Zweigleitung ver­ bunden ist, der Kühlmitteldurchfluß in jeder Zweigleitung gemessen und eine Störung bei einer vorgegebenen Kühlmit­ teldurchflußabweichung angezeigt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gleichzeitig gemessenen Durchflußmeß­ daten jeder Zweigleitung in einem Rechner abgespeichert werden, der sie vergleicht, wobei eine Störung angezeigt wird, wenn ein Vergleich des Verlaufs der Durchflußmeßda­ ten einer Zweigleitung von dem Verlauf der gleichzeitig gemessenen Durchflußmeßdaten der anderen Zweigleitungen eine Abweichung um einen vorgegebenen Betrag ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Betrag der Abweichung des Verlaufs der Durchflußmeßdaten einer Zweigleitung von dem Verlauf der Durchflußmeßdaten der anderen Zweigleitungen der Einrich­ tung durch eine Kalibrierung der Kühlmitteldurchflusses in jeder Zweigleitung in Abhängigkeit vom Druck des Kühl­ mittels in der Kühlmittelzulauf-- und der jeweiligen Zweigleitung ermittelt und im Rechner abgespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Betrag der Abweichung des Verlaufs der Durchflußmeßdaten einer Zweigleitung von dem Verlauf der Durchflußmeßdaten der übrigen Zweigleitungen der Ein­ richtung bei ungestörtem Betrieb der Anlage durch eine neuronale Software ermittelt und im Rechner abgespeichert wird, oder mit Microcontrollern, die mit Fuzzylogik ar­ beiten.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmeßdaten in einem vor­ gegebenen zeitlichen Abstand gespeichert werden.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abspeicherungsgeschwindigkeit der Durchflußmeßdaten reduziert wird, wenn bei keiner der Zweigleitungen der Einrichtung eine Änderung der Durch­ flußmeßdaten um einen vorgegebenen Betrag gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Änderung der Durchflußmeß­ daten einer Zweigleitung um einen vorgegebenen Betrag der Rechner die Durchflußmeßdaten dieser Zweigleitung mit den gleichzeitig gemessenen Durchflußmeßdaten der anderen Zweigleitungen der Einrichtung vergleicht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleich mit den Durchflußmeßdaten der anderen Zweigleitungen bei Über- oder Unterschreiten einer vorge­ gebenen Änderungsgeschwindigkeit und/oder einer Grenz­ wertüber- oder -unterschreitung des Durchflusses erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleich der Durchflußmeßdaten einer Zweiglei­ tung über einen vorgegebenen Zeitraum mit den Durchfluß­ meßdaten der anderen Zweigleitungen der Einrichtung er­ folgt.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Durchfluß zugleich die Gas­ blasen in der Kühlmittelströmung gemessen werden.

10. Anlage mit einem Kühlmittelkreislauf mit einer Kühlmit­ telzulauf- und einer Kühlmittelrücklaufleitung und wenig­ stens einer Einrichtung mit mehreren zu kühlenden Elemen­ ten, wobei jedes zu kühlende Element mit der Kühlmittel­ zulauf- und der Kühlmittelrücklaufleitung über eine Zweigleitung verbunden ist und der Kühlmitteldurchfluß in jeder Zweigleitung mit einer Durchflußmeßvorrichtung ge­ messen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechner (32) vorgesehen ist, der die gleichzeitig gemessenen und im Rechner (32) abgespeicherten Durchflußmeßdaten der Durchflußmeßvorrichtungen (19 bis 21) vergleicht und eine Datenausgabe (35) aufweist, die eine Störung anzeigt, wenn ein Vergleich des Verlaufs der Durchflußmeßdaten ei­ ner Durchflußmeßvorrichtung (17 bis 21) von dem Verlauf der gleichzeitig gemessenen Durchflußmeßdaten der anderen Durchflußmeßvorrichtungen (17 bis 21) der Einrichtung ei­ ne Abweichung um einen vorgegebenen Betrag ergibt.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmeßvorrichtungen (17 bis 21) in den Zweigleitun­ gen (5 bis 9) zwischen dem zu kühlenden Element (10 bis 14) und der Kühlmittelrücklaufleitung (2) angeordnet sind.

12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmeßvorrichtung durch eine Ultraschall­ durchflußmeßvorrichtung oder eine magnetisch induktive Durchflußmeßvorrichtung gebildet wird.

13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschalldurchflußmeßvorrichtungen (17 bis 21) zur Mes­ sung der Strömungsgeschwindigkeit und zur Messung der Gasblasen und Partikel in der Kühlmittelströmung ausge­ bildet sind.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die Ultraschalldurchflußmeßvorrich­ tungen (17 bis 21) eine Temperaturmeßvorrichtung inte­ griert ist.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie durch eine elektrische Schweißan­ lage gebildet wird.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißanlage wenigstens einen Schweißroboter (15) und/oder wenigstens eine Schweißtransferstraße als Ein­ richtung mit den zu kühlenden Elementen (10 bis 14) auf­ weist.