DE19935942A1 - Steuerung des Luftflusses in Lackierkabinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Automobillackierzelle mit mehreren miteinander verbundenen Kammern, die mit nach unten fließenden Luftströmen in verschiedenen Kammern versorgt werden können, um luftgetragene Partikel, die durch die Lackierbetriebsschritte produziert werden, zu entfernen. Ein Querfluß von Partikeln zwischen verbundenen Kammern kann durch leichte Variation einer nach unten gerichteten Fließgeschwindigkeit in den entsprechenden Kammern gesteuert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Kraftfahrzeuglackierkabine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Automobilkörper-Lackierkabine, mit mehreren miteinander verbundenen Behandlungskammern, die Automobilkörper sequentiell in sich wiederholender Weise passieren können. Sie bezieht sich also auf Kraftfahrzeugkarosserielackierkabinen und insbesondere ein Luftfluß­ steuerungssystem für eine derartige Lackierkabinen.

Typischerweise werden Automobilkarosserien in der Fabrik lackiert, indem jeder Kraftfahrzeugkörper auf einen Förderer gebracht und der Förderer durch eine längliche Kabine oder Tunnel mit mehreren miteinander verbundenen Kammern geführt wird. In jeder Kammer wird ein spezifischer Verfahrensschritt am Automo­ bilkörper durchgeführt, der die jeweilige Kammer durchläuft.

In einigen Kammern bringen mechanische Roboter-Lackiermechanismen Farblack oder Klärlack auf spezielle Bereiche des Automobilkörpers unter Verwendung von elektrostatischen Lackiertechniken auf. In anderen Kammern wird Farblack oder Klarlack mechanisch auf den Kraftfahrzeugkörper aufgebracht, indem Luftdruck­ spritzverfahren eingesetzt werden. In einigen Kammern ist ein menschlicher Tech­ niker damit beschäftigt, Farblack oder Klarlack auf Bereiche des Kraftfahrzeugkör­ pers aufzuspritzen, die durch Einsatz mechanischer Lackspritzeinrichtungen nicht ausreichend abgedeckt werden können. Die Lackierkabine umfaßt mindestens eine Abzugskammer, um flüchtige Lacklösungsmittel, die dem Farblack oder dem Klarlack Fließfähigkeit verleihen, zu entfernen: die Entfernung derartiger flüchtiger Stoffe vermeidet, daß die verschiedenen Farben ineinander laufen oder sich auf dem Automobilkörper mischen.

In vielen Spritz-Lackierkammern werden überschüssige Farbnebel oder in Luft schwebende Partikel als Resultat des in der jeweiligen Kammer durchgeführten Lackierprozesses hergestellt. Um derartige Nebel und luftgetragene Partikel zu entfernen, ist es allgemein üblich, ein nach unten gerichtetes Luftflußsystem in den entsprechenden Kammern vorzusehen. Die Luft fließt durch eine mit Öffnungen versehene Decke in die Kammer und durch einen mit Öffnungen versehenen Bo­ den in eine Unterkammer, die einen Nebeleliminierungsmechanismus aufweist. Die nach unten fließende Luft entfernt kontinuierlich in der Luft schwebende Partikel in der Kammer, die in negativer Weise die Qualität der Lackierbetriebsschritte beein­ flussen könnten oder ein Gesundheitsrisiko für den menschlichen Techniker in der Kammer darstellen könnten.

Ein Problem, das mit der nach unten fließenden Luft assoziiert ist, besteht darin, daß jegliches Ungleichgewicht in der Geschwindigkeit der nach unten fließenden Luft in den aufeinanderfolgenden Kammern einen unerwünschten horizontalen Querfluß von einer Kammer in eine nächste Kammer bewirken kann. Luft neigt dazu, horizontal von einer Kammer mit einer relativ hohen nach unten gerichteten Fließgeschwindigkeit in eine danebenliegende Kammer mit einer niedrigeren nach unten gerichteten Geschwindigkeit zu strömen.

Falls derartige Querströmungen umgesteuert bleiben, können die dazugehörigen Partikelbewegungen in negativer Weise das Lackierverfahren beeinträchtigen oder unerwünschte Bedingungen für den menschlichen Techniker hervorrufen. Bei­ spielsweise kann das Einbringen von Farbpartikeln einer Farbe eine Kammer, die zum Aufbringen einer anderen Farbe auf den Kraftfahrzeugkörper verwendet wird, in negativer Weise die Produktqualität beeinflussen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 10. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung betrifft daher ein Luftflußsteuersystem, wobei horizontale Querflüsse zwischen nebeneinanderliegenden Kammern in der Lackierspritzkabine so gesteu­ ert werden, daß eine unerwünschte Produktqualität oder negative Bedingungen für menschliche Techniker in entsprechenden Kammern vermieden werden. Das Luft­ flußsteuersystem umfaßt Sensoren zum Messen der nach unten gerichteten Fluß­ geschwindigkeit in jeder Kammer und auch der Querfließgeschwindigkeit zwischen nebeneinander liegenden Kammern. Signale, die durch die Geschwindigkeits-Meß- Sensoren hervorgerufen werden, werden an Steuermotoren angelegt, die auf Luft­ zuführventilatoren und Dämpfer, die nach unten gerichtete Flußgeschwindigkeit in den verbundenen Kammern bestimmen, einwirken.

Erfindungsgemäß werden die Querflüsse zwischen den miteinander verbundenen Kammern durch Einstellen der nach unten gerichteten Geschwindigkeiten in den miteinander verbundenen Kammern gesteuert. Ein Luftflußsteueralgorithmus, der die Zielwerte für den nach unten gerichteten Fluß und den Querfluß enthält, schafft eine Basis, sowie der die gemessenen Geschwindigkeitswerte verglichen werden, um ein gewünschtes Luftflußgleichgewicht zu erzielen.

Nachfolgend werden spezifische Merkmale der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung und sowie der Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung dem Fachmann erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Automobil-Lackierkabine mit einem Luftsteuersystem gemäß der Erfindung.

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Behandlungskammer der Lackierkabine der Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Kreislaufes zur Steuerung des Luft­ flußsteuersystems der Fig. 1;

Fig. 4 ein Luftgeschwindigkeitsmeßsystem, das im Luftflußsteuersystem der Fig. 1 eingesetzt ist; und

Fig. 5 eine Teilansicht in gleicher Richtung wie Fig. 2 von in Fig. 2 nicht auftreten­ den Merkmale.

In Fig. 1 ist schematisch eine Automobillackierkabine gezeigt, die erfindungsgemäß eingesetzt werden kann. Die Kabine ist eine längliche Tunnelstruktur, die in mehrere miteinander verbundene Kammern, die durch die Bezugszeichen 10-25 bezeichnet werden, unterteilt ist. Diese miteinander verbundenen Kammern sind durch vertikale Partitionen voneinander getrennt, von denen eine bei 26 in Fig. 5 gezeigt ist. Jede Partition besitzt eine relativ große Öffnung 27, um einen Automo­ bilkörper 28 durchzulassen, nämlich von einer Kammer in die nächste damit ver­ bundene Kammer.

Die Automobilkörper werden auf einen Bodenförderer zur kontinuierlichen Bewe­ gung nacheinander durch die verschiedenen Kammern 10-25 getragen. In jeder Kammer wird ein anderer Verfahrensschritt am Automobilkörper, der sich momen­ tan in dieser Kammer dieser Kammer befindet, durchgeführt.

Die Automobilkörper bewegen sich durch die verschiedenen Kammern fort, begin­ nend bei Kammer 10 und endend in Kammer 25.

In der Kammer 10 inspizieren menschliche Techniker den ankommenden Automo­ bilkörper und entfernen jeglichen Oberflächenschmutz, der mit den Lackieropera­ tionen interferieren könnte. In den Kammern 11, 17 und 22 betreiben menschliche Techniker Luftdruckpistolen, um Farblacke oder Klarlacke auf ausgewählte Flä­ chen des Automobilkörpers aufzubringen. Der Terminus "CC" in Fig. 1 bedeutet Klarlack.

In den Kammern 12, 13 und 21 bringen Roboter-Lackiermechanismen Farblack oder Klarlack auf den Kraftfahrzeugkörper unter Verwendung elektrostatischer Lackiertechniken. Die Kammern 14, 18 und 20 sind leere Kammern, die dazu ver­ wendet werden, flüchtige Lösungsmittel vom Kraftfahrzeugkörper zu entfernen, wodurch die vorher aufgebrachten Überzüge sich in einem stabilisierten, halb­ trockenen Zustand befinden, der verhindert, daß die Überzüge ineinander fließen oder sich mit anderen Überzügen vermischen, die in nachfolgenden Kammern aufge­ bracht werden. Diese sogenannten "Abzugs"-Kammern können geheizt oder unge­ heizt sein. Die Kammern 15, 16 und 19 umfassen mechanische (automatische) Lackspritzeinrichtungen, die Druckluft verwenden, um ausgewählte Bereiche des Kraftfahrzeugkörpers mit Farblack oder Klarlack zu bespritzen.

Während der Lackierschritte akkumulieren sich überschüssige Partikel von Far­ black oder Klarlack in den jeweiligen Kammern. Derartige in der Luft schwebende Partikel werden aus den jeweiligen Kammern entfernt, um jegliche Verunreinigung der Automobilkörperoberfläche zu vermeiden und auch um eine partikelfreie Um­ gebung in den Kammern zu schaffen, die durch menschliche Techniker besetzt sind, nämlich den Kammern 10, 11, 17, 22 und 23. In der Luft schwebende Teil­ chen werden aus den jeweiligen Kammern durch Durchfließenlassen von Luft nach unten durch jede Kammer entfernt.

Die nach unten fließende Luft reißt viele Teilchen in der Kammer für die spätere Entfernung in den Unterkammern 28 mit. Jede Unterkammer besitzt einen Nebele­ liminierungsmechanismus des bei 30, 31 in Fig. 2 gezeigten Typs. Jede Unter­ kammer 28 ist mit einer geeigneten Abgasblaseinrichtung 32, die die partikelfreie Luft in die Außen(umgebungs)atmosphäre abläßt, ausgerüstet.

Die nach unten fließende Partikelentfernungsluft wird in ausgewählte Behand­ lungskammern durch Decken-Ventilatoren (Blaseinrichtungen) 34-39 geführt. Das dargestellte System verwendet 6 Luftzuführventilatoren, es kann aber auch eine andere Anzahl Ventilatoren eingesetzt werden, abhängig von der Natur und Kom­ plexität der Lackierkabine. Jeder Ventilator 34-39 besitzt einen Volumenausstoß, der durch ein geeignetes elektrisches Steuersignal variiert werden kann. Typi­ scherweise wird die Ventilatormotorgeschwindigkeit durch einen variablen Fre­ quenzantrieb variiert, der einen siliziumgesteuerten Gleichrichter, der mit einem variablen Wertsteuertriggerschaltkreis verbunden ist, umfassen kann.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Volumenausstoß des Ventilators durch ein System radialer Abdeckjalousien im Ventilatoreinlaß variiert werden, der durch einen Servomotor mit variabler Geschwindigkeit gesteuert wird, der auf ein Steuersignal variabler Größe anspricht.

Jeder Ventilator 34 bis 39 führt Druckluft zu einem Plenum 40, das mit einer oder mehreren Behandlungskammern 10-24 verbunden ist. Jedes Plenum 40 führt Druckluft in eine Kammer 42, die ein Feld Taschenfilter 34 (Fig. 2) enthält, wodurch die den Behandlungskammern 10-13, 15-17, 19 und 21-23 zugeführte Luft partikelfrei ist. Jede Kammer 42 kann mit Flächenfiltern 44 ausgerüstet sein, um Partikel, die durch die Taschenfilter gelangen können, zu sammeln.

Die Decke jeder Behandlungskammer ist perforiert, wie bei 45 in Fig. 5 gezeigt, wodurch die nach unten fliegende Luft im wesentlichen uniform über die Deckenoberfläche verteilt wird. Die nach unten fließende Luft wird mit den mitgerisse­ nen Partikeln aus jeder Behandlungskammer durch einen perforierten Boden 46 (Fig. 5), der mit einer entsprechenden Unterkammer 28 verbunden ist, abgezogen. Wie bereits erläutert, enthält jede Unterkammer 28 einen Lacknebel-Eliminie­ rungsmechanismus 32.

Es ist ersichtlich, daß jede Behandlungskammer 10-13, 15-17, 19 und 21-23 mit Druckluft über ein Plenum 40 versorgt wird. Die nach unten fließende Luft wird aus jeder Behandlungskammer durch eine Unterkammer 28 abgezogen. Jede Un­ terkammer 28 ist mit einem Abgasventilator 32 verbunden (Fig. 2). Jeder Luftzu­ führventilator 34-39 wird individuell so gesteuert, daß die Geschwindigkeit der sich nach unten bewegenden Luft in den Behandlungskammern 10-13, 15-17, 19 und 21-23 variiert.

Jeder Ventilator 34, 35, 36 und 39 liefert Druckluft zu zwei oder mehreren Plenum­ kammern 40. Der Fluß individuellen Kammern 40 wird durch motorisierte Dämpfer 50 zugeteilt. Das dargestellte System verwendet fünf motorisierte Dämpfer.

Jeder motorisierte Dämpfer 50 kann ein Feld paralleler oder im Winkel zueinander angeordneter Schmetterlingsdämpfer umfassen, die den Flußweg überspannen und sich zwischen offenen Positionen, die vollständigen Fluß durch den Dämpfer erlauben und geschlossenen Positionen, die vollständig den Flußweg verschlie­ ßen, bewegen. Schmetterlingsdämpfer bewegen sich synchron zwischen den offe­ nen und geschlossenen Positionen über einem Servomotor, der mit den Dämpfern durch eine geeignete parallele Stangenverbindung verbunden ist.

Im dargestellten System ist jeder Ventilator 34, 35, 36 oder 39 mit zwei Plenum­ kammern 40 über ein verzweigtes Passagensystem verbunden, das eine Zweig­ passage, mit einem Dämpfer und einer anderen, nicht gedämpften Zweigpassage aufweist. Die gedämpfte Zweigpassage besitzt bevorzugt eine etwas größere Flußkapazität als die nicht gedämpfte Zweigpassage, so daß der Betrieb des Dämpfers einen gedämpften Fluß, der etwas weniger oder etwas mehr als der nicht gedämpfte Fluß ist, produzieren kann.

Es ist ersichtlich, daß dann, wenn ein Dämpfer in Schließrichtung zur Restriktion des Flusses durch den entsprechenden Flußweg bewegt wird, der Fluß durch den dazugehörigen Weg notwendigerweise erhöht ist. Jeder motorisierte Dämpfer 50 verteilt somit den Fluß zwischen zwei (oder mehr) Behandlungskammern. Bei­ spielsweise wird dann, wenn der Dämpfer 50, der zur Behandlungskammer 15 ge­ hört, in die Schließrichtung bewegt wird, der Fluß in den Behandlungskammern 16 und 17 notwendigerweise erhöht. Entgegengesetzt wird dann, wenn der Dämpfer 50 für die Kammer 15 in seiner Öffnungsrichtung bewegt wird, der nach unten ge­ richtete Luftfluß in der Behandlungskammer 15 erhöht, während der nach unten gerichtete Luftfluß in den Kammern 16 und 17 erniedrigt wird.

Die verschiedenen Behandlungskammern 10-25 werden durch vertikale Partitio­ nen getrennt, wie bei 26 in Fig. 5 gezeigt. Jede Partition besitzt eine relativ große Öffnung 27, die so ausgelegt ist, daß ein Automobilkörper von einer Kammer in die nächste damit verbundene Kammer gelangen kann. Jede Behandlungskammer wird leicht durch die nach unten fließende Luft unter Druck gesetzt, die dazu ver­ wendet wird, daß in der Luft schwebende Verunreinigungen (Partikel) zu entfernen. Wenn der Druck in einer Kammer momentan höher als der Druck in einer damit verbundenen Kammern wäre, wird etwas Luft aus der Kammer unter höherem Druck horizontal von der Kammer mit höherem Druck in die Kammer mit niedrige­ rem Druck fließen. Unter Umständen kann ein derartiger Horizontalquerfluß für das Systemverhalten nachteilig sein.

Beispielsweise kann ein Querfluß von der Roboterkammer 12 in die manuelle Kammer 11 nachteilig sein, aufgrund der mit der Inhalation von Lackierpartikeln assoziierten Atmungsproblemen. In ähnlicher Weise kann ein Querfluß von Kam­ mer 16 in die manuelle Kammer 17 nachteilig sein. In ähnlicher Weise kann ein Fluß von der Roboterüberlackierung 42 in die manuelle Kammer 22 nachteilig sein.

Aus unterschiedlichen Gründen kann ein Querfluß zwischen verschiedenen Auto­ mobillackierkammern für das Systemverhalten nachteilig sein. Ein Hauptproblem besteht darin, daß Lack einer Farbe nicht in eine andere Kammer geraten darf, wo ein Lack anderer Farbe auf einen Kraftfahrzeugkörper aufgebracht wird.

Fig. 1 zeigen die Pfeile 52 auf die Partitionen der miteinander verbundenen Be­ handlungskammern und geben die erwünschten (Ziel) Richtungen des querflie­ ßenden Luftstroms zwischen den miteinander verbundenen Kammern an. In be­ stimmten Kammern ist es erwünscht, den Querfluß vollständig zu eliminieren, wie durch die auf die mit den Abzugskammern 14, 20 und 18 verbundenen Partitionen aufgebrachten Doppelpfeile angegeben wird.

Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf die Steuerung von Querflüssen über die verschiedenen Kammerpartitionen 26, wodurch das Systemverhalten verbes­ sert wird, während die Gesundheit und der Komfort der menschlichen Techniker in den Behandlungskammern 10, 11, 17, 22, 23 und 24 verbessert wird.

Der Querfluß zwischen miteinander verbundenen Kammern wird durch Ungleich­ gewichte zwischen Kammern beeinflußt oder verursacht. Derartige Ungleichge­ wichte können durch relative Unterschiede in der Menge Luft, die einer vorgege­ benen Kammer zugeführt wird und der Menge Luft, die aus dieser Kammer ab­ gezogen wird, beeinflußt werden. Wenn die Menge zugeführter Luft größer als die abgezogene Menge ist, kann die Kammer positiv unter Druck gegeben benach­ barten Kammern stehen. Erfindungsgemäß wird ein Luftflußsteuersystem vorge­ schlagen, das die Richtungen von Druckungleichgewichten und Querflüssen, wie durch Pfeile 52 in Fig. 1 angedeutet, bestimmt. Durch Steuerung der nach unten gerichteten Geschwindigkeiten in den miteinander verbundenen Behandlungs­ kammern ist es möglich, die Richtung und Größe des Querflusses zu steuern. Ziel­ geschwindigkeiten nach unten unterscheiden sich in miteinander verbundenen Kammern geringfügig, um die Richtung der Querflüsse zu steuern.

Die Geschwindigkeit der nach unten fließenden Luft in jeder Behandlungskammer wird durch den entsprechenden Luftzuführventilator alleine oder durch den Ven­ tilator in Kombination mit dem dazugehörigen motorisierten Dämpfer 50 variiert oder gesteuert. Die Ventilatoren und Dämpfer werden durch Flußgeschwindig­ keitssensoren 60, die an den Partitionen 26 angeordnet sind gesteuert. In Fig. 1 ist jede Sensoranordnung durch einen Kreis 60 an einer der Partitionen 26 bezeich­ net. Das darstellende System verwendet 15 Flußsensoranordnungen. Fig. 4 zeigt eine der Flußsensoranordnungen, die eingesetzt werden können. Fig. 5 zeigt einen Weg, in dem die Flußsensoranordnung angebracht und orientiert werden kann.

Die Flußmeßsensoranordnung 60 ist ein Zweiachsenanemometer, das Luftge­ schwindigkeit in zwei orthogonalen Richtungen messen kann. Die Sensoranord­ nung ist so angebracht und orientiert, daß sie die Flußgeschwindigkeit in der verti­ kaler (flußaufwärts) Richtung und in horizontaler (querfluß) Richtung mißt. Das be­ vorzugte Flußmeßanemometer ist ein meteorologisches Zweiachsenultraschall- Anemometer, wie es kommerziell von Gill Instruments Ltd. in Solent House, Gan­ non St. Lymington, Hampshire, SO41 9BR, England erhältlich ist. Das bevorzugte Flußmeßanemometer liefert nützliche variable Spannungssignale bei relativ niedri­ gen Geschwindigkeiten von 0 bis 20 Fuß/Minute, welches der im erfindungsge­ mäßen Bereich interessierende Luftgeschwindigkeitsbereich ist.

Das bevorzugte Zweiachsenanemometer umfaßt einen ersten akustischen Pulse­ mitter 62 und einen akustischen Pulsempfänger 64, die so orientiert sind, daß sie Ultraschallstrahl 66 senden. Das Anemometer umfaßt ferner einen zweiten akusti­ schen Pulssender 68 und einen akustischen Pulsempfänger 70, die so orientiert sind, daß sie einen zweiten Ultraschallstrahl 72 senden, der orthogonal zu Strahl 66 verläuft. Das Anemometer ist in der Nähe oder auf einer Partition 26 ange­ bracht, so daß die Emitter-Empfängerkombinationen 62, 64 und 68, 70 mit einer kleinen Versuchsöffnung 74 in der Partition 26 fluchten. Die Versuchsöffnung 74 kann typischerweise eine relativ kleine Rechtecköffnung mit Kantenlänge von etwa 30,48 cm (12 Inches) sein, wodurch Druckdifferenzen auf gegenüberliegenden Flä­ chen der Partition einen horizontalen Querfluß durch die Öffnung 74 produzieren, der für den horizontalen Querfluß durch die größere Öffnung 27 repräsentativ ist.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist das Anemometer so angeordnet, daß eine Sender-Emp­ fängerkombination den horizontalen Querfluß durch die Pilotöffnung 74 mißt, wäh­ rend die andere Sender/Empfängerkombination den vertikal nach unten gerich­ teten Fluß aus der mit Öffnungen versehenen Decke 45 zum perforierten Boden 46 mißt. Die durch die Sender-Empfängerkombinationen generierten Ultraschall­ strahlen haben unterschiedliche Fortbewegungsgeschwindigkeiten gegenüber der Geschwindigkeit des Luftstroms, in dem sich der Strahl befindet. Durch Messung der Ultraschallfortbewegungsgeschwindigkeit, kann die Luftgeschwindigkeit ge­ messen werden. Das kommerziell erhältliche Anemometer, wie es durch Gill In­ struments Ltd. vertrieben wird, kann in der Lackierkabinenumgebung zur Herstel­ lung elektrischer Signale, die zur Steuerung der Luftzuführventilatoren und Dämp­ fer geeignet sind, verwendet werden.

Jedes Zweiachsenanemometer 60 ist bevorzugt oben und an einer Seite der gro­ ßen Öffnung 27 angeordnet, um nicht mit Lackierverfahrensschritten zu interferie­ ren. Die vom Anemometer abgewiesenen Teilchen werden den Automobilkörper wahrscheinlich nicht treffen. Der erhöhte Ort des Anemometers in der Nähe der perforierten Decke 45 ist ein Ort, an dem es unwahrscheinlich ist, daß größere Mengen von Partikel, beispielsweise Lackpartikel, auftreten.

Das Zweiachsenanemometer ist in der Lackierkabinenumgebung vorteilhaft, da es robust ist und keine beweglichen Teile besitzt, die durch die Umgebung ver­ schmutzt werden könnten.

Die Elektronik ist im zylindrische Gehäuse versiegelt, so daß keine Gefahr einer Explosion aufgrund von Funkenbildung in Gegenwart von flüchtigen Dämpfen be­ steht. Die innere Sicherheit wird hauptsächlich durch die Gehäusekonstruktion und die Dichtungen geschaffen und durch die Verwendung speziell niedriger Spannun­ gen in der Elektronik. Jedes Anemometer ist relativ kompakt,wobei es gleichzeitig die Luftflüsse in zwei orthogonalen Richtungen messen kann, nämlich den von oben gerichteten Fluß durch die Kammer und den Querfluß zwischen zwei mitein­ ander verbundenen Kammern.

Durch die verschiedenen Anemometer hergestellte elektrische Signale werden in geeigneter Weise auf den Luftzuführventilatormotor und die Dämpfermotoren an­ gelegt, um die erwünschte nach unten gerichtete Geschwindigkeit und Querfließ­ geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, wie durch die Pfeile 52 in Fig. 1 angegeben. Wie bemerkt, ermitteln die Anemometer tatsächliche Querflüsse und Fallflüsse. Jedenfalls ist die Anzahl der Variablen so groß, daß die Steuerfunktionen mit ei­ nem Computer durchgeführt werden müssen, unter Verwendung eines Algorith­ mus, der die Auswirkungen von Ventilatorgeschwindigkeitsänderungen und Dämpfermotorpositionsänderungen auf Systemzustände berücksichtigt. Beispiels­ weise kann eine Änderung in einer Behandlungskammer einen Dominoeffekt auf viele andere Kammern im System ausüben (nicht nur auf die verbundenen Kam­ mern). Das Steuersystem umfaßt Anemometersollwerte für die Querflußsignale und Fallflußsignale. Falls das System eine Änderung der Ventilatorgeschwindigkeit oder der Dämpferposition durchführt, beobachtet das System, wie sich die Ane­ mometerablesungen als Resultat der Ventilatorgeschwindigkeitsänderung oder der Dämpferpositionsänderung ändern. Es besteht eine Sammlung der entsprechen­ den Empfindlichkeiten, welche wir als jakobisch bezeichnen, nämlich die Anemo­ meteränderungen, die aus der Änderung aus der Ventilatorgeschwindigkeit oder Dämpferposition resultieren. Das System der verwendet Algorithmen, um die beste Einstellung von Ventilatorgeschwindigkeiten und Dämpferpositionen zu bestimmen, welche die Anemometerergebnisse so nahe an die Sollwerte wie möglich bringt. Das System verfolgt die Fehler und versucht den Fehler auf Null zu bringen, unter Verwendung von iterativen Verfahren, die kontinuierlich wiederholt werden. Da die Dämpfer die Gesamtwiderstandsfähigkeit jedes Passagensystems beeinflussen, wird es manchmal notwendig sein, die Ventilatorgeschwindigkeit gemeinsam mit der Dämpferposition zu ändern, um eine erwünschte Fallflußgeschwindigkeit zu erzielen. Beispielsweise wird dann, wenn der Dämpfer 50 in seine geschlossene (Drossel) Richtung bewegt wird, der resultierende Anstieg im Luftflußwiderstand am Ventilatorauslaß einige Steigerung der Ventilatorgeschwindigkeit benötigen, um die Soll-Falleschwindigkeit in jeder Zweigpassage aufrecht zu erhalten.

Wie bemerkt, erfordert die Komplexität des Flußsteuerungssystems, daß die Steu­ eraktivität durch einen geeigneten Computer durchgeführt wird (oder Mikroprozes­ sor), der einen Luftflußsteueralgorithmus enthält, der dazu befähigt ist, mehrfache Steuerfunktionen im wesentlichen gleichzeitig durchzuführen. Fig. 3 zeigt sche­ matisch eine spezielle einsetzbare Computeranordnung.

Die in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingesetzten Anemome­ ter verwenden Ultraschall, um Luftstromgeschwindigkeit zu messen. Die Automo­ bilkörperlackierkammer kann manchmal laut sein, so daß dies möglicherweise Anemometer-Fehler bewirkt. Demzufolge wird bei einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung eine Diagnostikfähigkeit eingeschlossen, um Anemome­ terfehlfunktionen zu erkennen. Bei einem Szenario wird eine Anemometernor­ malfunktion gemessen, wenn ein bekanntes Anemometer genau das gleiche Aus­ gabesignal mehrere Male gleichhintereinander ausgibt oder wenn das Ausgabesi­ gnal einen sehr großen Wert überschreitet.

Das diagnostische Subsystem überwacht jedesmal, ob ein Anemometer die Krite­ rien für Anemometermißfunktion überschreitet. Die Wahrscheinlichkeit des Ane­ mometerversagens wird auf Basis der Fehlerhistorie für das spezielle Instrument berechnet. Dies ist notwendig, da die Umgebung sehr laut ist. Störsignale können falsch Sensorversagen (Anemometerversagen) anzeigen. Unter Verwendung der Wahrscheinlichkeit des Sensorfehlers als Steuermerkmal ist es möglich, falsche Fallfunktionswarnungen, die auf die laute Umgebung zurückzuführen sind, zu ent­ fernen.

In Fig. 3 wird der oben erwähnte Computer allgemein durch das Bezugszeichen 88 bezeichnet. Der Computer umfaßt einen Coprozessor 76 mit einem Algorithmus, der, die Ventilatoren und Dämpfer in Richtung der erwünschten Betriebsweise, wie es durch die Teile 52 in Fig. 1 repräsentiert wird, antreiben kann. Der Computer umfaßt ferner eine programmierbare logische Steuerung 78, eine Speicherkarte 79, einen Überwachungsbildschirm 52 und eine Tastatur 80. Die programmierbare logische Steuerung empfängt Signale von den Sensoren 60 und liefert Steuersi­ gnale an die Ventilatormotoren und Dämpfermotoren. Die Logiksteuerung 78 kann durch den Co-Prozessor 76 oder die Tastatur 80 gesteuert werden.

Der Co-Prozessor schafft Computerleistung, die bei der programmierbaren logi­ schen Steuerung (PLC) 78 fehlt. Die PLC 78 und der Co-Prozessor teilen Daten der Speicherkarte 79, so daß die PLC unabhängig vom Co-Prozessor betrieben werden kann, falls manuelle (Tastatur) Steuerung erwünscht ist. Eine derartige Steuerung ist eine wünschenswerte Option, falls das automatische System versa­ gen sollte, das erwünschte Luftflußgleichgewicht zu schaffen, beispielsweise auf­ grund eines Ventilatorversagens.

Der Überwachungsbildschirm 82 zeigt Informationen über den derzeitigen Status des Systems, eingeschlossen irgendwelche Fehler des Sensors 60, an. Ein Sen­ soraustausch wird dann durchgeführt, wenn das System abgeschaltet ist.

Das System der Fig. 3 kann auf vier unterschiedlichen Weisen betrieben werden, d. h. automatisch durch den Co-Prozessor 76, manuell über die Tastatur 80, ge­ meinsam so, daß der Co-Prozessor 76 empfohlene Entscheidungen trifft, die der menschliche Betreiber überstimmen kann oder halbmanuell, wobei die Steuerung von Zeit zu Zeit zwischen manueller Steuerung und automatischer Steuerung hin und her geschaltet wird.

Die Erfindung schafft also ein Luftflußsteuersystem zu schaffen, bei dem der Querfluß zwischen miteinander verbundenen Kammern in Richtung und Größe innerhalb vernünftiger Grenzen gesteuert wird. Die Steuerwirkung ist dann präziser und vorhersehbarer, wenn ein Computer mit einem Betriebsalgorithmus eingesetzt wird, um Korrektursignale, die an die Ventilatormotoren und Dämpfermotoren an­ gelegt werden, zu bestimmen.

Bezugszeichenliste

10

Kammer mit menschl. Techniker

11

Kammer, in der menschlicher Techniker Luftdruckspritzpistole betreibt

12

Roboterlackierkammer

13

Roboterlackierkammer

14

Kammer, in der flüchtige Lösemittel entfernt werden

15

Kammer mit mechanischen (automatische) Lackspitzeinrichtungen

16

Kammer mit mechanischen (automatische) Lackspitzeinrichtungen

17

Kammer, in der menschlicher Techniker Luftdruckspritzpistole betreibt

18

Kammer, in der flüchtige Lösemittel entfernt werden

19

Kammer mit mechanischen (automatische) Lackspitzeinrichtungen

20

Kammer, in der flüchtige Lösemittel entfernt werden

21

Roboterlackierkammer

22

Kammer, in der menschlicher Techniker Luftdruckspritzpistole betreibt

23

Kammer mit menschl. Techniker

25

Kammer

26

vertikale Partition

27

große Öffnung in

26

28

Automobilkörper

28

Unterkammer

30

Nebeleleminatormechanismus

31

Nebeleleminatormechanismus

32

Abgasblaseinrichtung

34

Ventilator, Taschenfilter

35

Ventilator

36

Ventilator

37

Ventilator

38

Ventilator

39

Ventilator

40

Plenum

42

Kammer

45

Perforation der Decke der Behandlungskammer

46

perforierter Boden

50

motorisierte Dämpfer

52

Pfeile erwünschten (Ziel) Richtungen des querfließenden Luftstroms

60

Flußmeßsensoranordnung

62

erster akustischer Pulsemitter

64

akustischer Pulsempfänger

66

Ultraschallstrahl

68

zweiter akustischer Pulsemitter

68

70

akustischer Pulsempfänger

72

zweiter Ultraschallstrahl, orthogonal zu Strahl

66

74

kleine Pilotöffnung

74

in der Partition

26

76

Coprozessor

79

Speicherkarte

78

programmierbare logische Steuerung

80

Tastatur

82

Überwachungsbildschirm

88

Computer allgemein

Claims (12)

1. Automatische Kraftfahrzeuglackierkabine:

• - mit mehreren miteinander verbundenen Behandlungskammern (10-25), die der Automobilkörper (28) nacheinander aufeinanderfolgend durch­ laufen kann;
• - Mitteln zum Bewegen von Luft nach unten (34-39) durch bevorzugte Kammern, um Verunreinigungen aus den Kammern zu entfernen; und
• - Querflußsteuermittel (50) zum Steuern des Luft-Querflusses zwischen den Kammern.

2. Lackierkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querflußsteuermittel Mittel zum Messen des Querflusses (62, 64) zwi­ schen den benachbarten Kammern aufweisen.

3. Lackierkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querflußsteuermittel Mittel zum Messen des Querflusses (62, 64) zwi­ schen benachbarten Kammern und Mittel zum Messen des nach unten gerichteten Flusses (70, 72) innerhalb individueller Kammern aufweisen.

4. Lackierkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querflußsteuermittel ein Zweirichtungsultraschallanemometer mit einer ersten Sender/Empfängerkombination (62, 64) die so orientiert ist, daß sie den Querfluß zwischen benachbarten Kammern mißt und einer zweiten Sender/Empfängerkombination, (68, 70) die so ausgerichtet ist, daß sie den nach unten gerichteten Fluß innerhalb einer individuellen Kammer mißt, aufweisen.

5. Lackierkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querflußsteuermittel mehrere Anemometer aufweisen, die zwischen den verbundenen Kammern angeordnet sind, wobei jedes Anemometer ein Ul­ traschallanemometer mit einer ersten Sender/Empfängerkombination (62, 64) aufweist, die, die so orientiert ist, daß sie Querfluß zwischen ver­ bundenen Kammern (10-25) mißt, und eine zweite Sen­ der/Empfängerkombination (68, 70), die so orientiert ist, daß sie den nach unten gerichteten Fluß innerhalb einer individuellen Kammer mißt.

6. Lackierkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ver­ bundenen Kammern durch vertikale Partitionen (26) getrennt sind, wobei jede vertikale Partition (26) eine relativ große Öffnung (27), die einen Automobilkörper (28) durch lassen kann und eine relativ kleine Pilotöff­ nung (74), die Luft zwischen verbundenen Kammern (10-25) durchläßt aufweist; wobei die Querflußsteuerung Zweirichtungsultraschallanemo­ meter aufweist, die an jeder Partition (26) neben der dazugehörigen Pilot­ öffnung angeordnet sind; wobei jedes Anemometer eine erste Sen­ der/Empfängerkombination (62, 64) besitzt, die so orientiert ist, daß sie den Querfluß durch die entsprechende Pilotöffnung (74) mißt, und eine zweite Sender/Empfängerkombination (68, 70), die so orientiert ist, daß sie den nach unten gerichteten Fluß entlang der dazugehörigen Partition (26) mißt.

7. Lackierkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftbewegungsmittel Ventilatormittel (34-39) zur Zuführung von Luft zu zwei verbundenen Kammern (10-25) aufweist; wobei die Querflußsteu­ ermittel Dämpfermittel zur variablen Restitution des Luftflusses zu einer der beiden verbundenen Kammern (10-25) aufweist, wodurch der Fluß durch die andere verbundene Kammer umgekehrt beeinflußt wird.

8. Lackierkabine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft­ bewegungsmittel Ventilatormittel (34-39) zur Zuführung von Luft zu den ersten und zweiten verbundenen Kammern aufweisen.
Wobei die Querflußsteuermittel motorbetriebene Dämpfermittel (50) zur variablen Restriktion des Luftflusses zur ersten Kammer aufweisen, wo­ durch der Fluß zur zweiten Kammer in umgekehrter Weise beeinflußt wird und Mittel zum Messen des Querflusses zwischen der ersten und zweiten Kammer aufweisen, um ein Steuersignal für die motorbetriebenen Dämpfermittel (50) zu schaffen.

9. Lackierkabine nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Computermittel (88) zum Steuern der Ventilatormittel (34-39) und der motorbetriebenen Dämpfermittel (50); wobei die Computermittel (88) Fehlersignale von den Meßmitteln empfangen und Steuersignale an das motorbetriebenen Dämpfermittel (50) und die Ventilatormittel (34-39) senden können.

10. Verfahren zum Betreiben einer Automobilkörper-Lackierkabine, mit mehreren miteinander verbundenen Behandlungskammern (10-25), die Automobilkörper sequentiell in sich wiederholender Weise passieren können, das aufweist:

• a) Bewegen von Luft nach unten durch ausgewählte Kammern (10-25) zum Entfernen von Partikeln aus den Kammern (10-25); und
• b) Steuern von Luft-Querfluß durch die ausgewählten Kammern (10-25).

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Steuerns des Querflusses den Unterschritt des Messens des Querflusses umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Steuerung des Querflusses die Unterschritte des Messens des Querflusses, und
Verwenden der Querflußmeßsignale zur Einstellung der entsprechenden nach unten gerichteten Luftflüsse in den Kammern (10-25) aufweist.