DE2332128A1 - Verfahren und vorrichtung zur beruehrungslosen, kontinuierlichen erfassung und auswertung elektrostatischer ladungen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur beruehrungslosen, kontinuierlichen erfassung und auswertung elektrostatischer ladungen

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DE2332128A1
DE2332128A1 DE19732332128 DE2332128A DE2332128A1 DE 2332128 A1 DE2332128 A1 DE 2332128A1 DE 19732332128 DE19732332128 DE 19732332128 DE 2332128 A DE2332128 A DE 2332128A DE 2332128 A1 DE2332128 A1 DE 2332128A1
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Hermann Dipl Ing Brennecke
Horst Liere
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I R S IND RATIONALISIERUNGS SY
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I R S IND RATIONALISIERUNGS SY
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    • H02H7/003—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electrostatic apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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Description

Anmelder: I.R.S,, Industrie Rationalisierungs Systeme GmbH,
6i00 Darmstadt, Schwambstraße 37
"Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen, kontinuierlichen Erfassung und Auswertung elektrostatischer Ladangen",
Die -Erfindung betrifft ein Verfahren swwie die entsprechende
Vorrichtung zur berührungslosen, kontinuierlichen Messung elektrischer Felder in Räumen und an Werkstücken, insbesondere an Gehängen und Werkstücken in elektrostatischen Lackier- und Beschichtungsanlagen und der Auswertung der Meßwerte zur Kontrolle von Erdverbindungen an diesen Gehängen und Werkstücken und zur Verhinderung von Funkenentladungen·
Die Erfindung hat den Zweck, durch kontinuierliche berührungslose Messung der Stärke von elektrischen Feldern einerseits die Erdverbindung z.B, von Gehängen und Werkstücken in elektrostatischen Lackier- und BeSchichtungsanlegen dahingehend zu überprüfen, ob sie ausreichend gut sind, eläctrische Ladungen in
nützlicher Frist abzuführen und andererseits Maßnahmen einzuleiten, Gehänge und Werkstücke mit überhöhter elektrischer
Ladung vor dem Einlauf in die BeSchichtungskabine zu bewahren oder sie vorher oder während des Beschichtungsvorgangs zu entladen bzw. sie zwangsweise zu erden. Der Einlauf der Gehänge
und Werkstücke in die Beschichtungskabine erfolgt dabei entweder durch Unterbrechung des Kettentransporte oder durch
zwangsweise Herausführung aus dem Transportkreislauf.
Darüberhinaus wird die Erfindung dazu benötigt, in Räumen, in denen sich explosive Gemische befinden können, elektrostatische Ladungen bereits in ungefährlichem Stadium zu erfassen und entsprechende Sicherheitsvorkehrungen einzuleiten. Außerdem kann die Erfindung als Einbruchssicherung und Alarmanlage gegen das unbefugte Eindringen in Räume verwendet werden·
Die Überprüfung von Erdverbindungen, insbesondere an Gehängen und Werkstücken in elektrostatischen Lackier- und BeSchichtungsanlagen, isx deswegen erforderlich weil eine mangelhafte Erdung, z.B. durch verkrustete Lackschichten, dazu führt, daß das Gehänge und die darauf angebrachten Werkstücke sich stark elektrisch aufladen um dann bei plötzlicher Annäherung an
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geerdete Gegenstände gefährliche Funkenentladungen hervorzurufen. In zahlreichen Fällen sind durch derartige Funkenentladungen bereits Verpuffungen und Staubexplosionen in elektrostatischen Pulverbeschichtungskabinen verursacht worden. Die Berührung von elektrisch geladenen Werkstücken durch eii.3 Bedienungsperson kann dieser empfindliche elektrische Schläge zufügen. Die Sicherstellung einer ausreichenden Erdverbindung von Gehängen und Werkstücken zur Ableitung elektrischer Ladungen ist teilweise bereits durch entsprechende Richtlinien der Berufsgenossenschaften vorgeschrieben ( siehe Merkblatt für elektrostatisches Pulverbeschichten, ZH i/kkk ),
Durch gleichpolige Aufladung der Werkstücke gegenüber dem elektrostatischen Beschichtungsorgan wegen mangelhafter Erdung wird außerdem die BeSchichtungsqualität teilweise ganz erheblich vermindert, was zu hohen Ausschußquoten führt.
Die Überprüfung der Erdverbindungen an Lackier- und Beschichtung s ge hänge η war bisher nur mit sehr unsicheren und praxisfremden Methoden möglich. In der Regel bes-chränkte sie sich auf eine sporadische Sichtprüfung oder die Messung des Übergangswiderstandos an einzelnen Gehängen mit handelsüblichen Stromprüfgeräten, Bekannt sind auch kontinuierlich arbeitende Geräte. Sie setzen jedoch mechanischen Kontakt eines Fühlers mit dem Werkstück voraus, sodaß sich naturgemäß die Messung nur auf eine oder wenige Stellen des Werkstücks beschränkt. In vielen Fällen lassen sich derartige Geräte wegen der Formgebung des Werkstücks praktisch nicht einsetzen. Dieses ist z.B. auch der Fall, wenn eine Vielzahl von Kleinteilen auf . einem Gehänge angebracht sind. Wenn ein Werkstück am Kontaktpunkt des Fühlers verschmutzt ist, kann dieses wegen des an dieser Stelle höheren Übergangswiderstandes zur Schaltung -des Geräts führen, obwohl durchaus noch eine ausreichende Erdung vorhanden ist. Häufige Stillstandszeiten der Anlage sind die Folge.
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Lurch elektrostatische Ladungen hervorgerufen Funken sind in der Lage, bei entsprechender Stärke Gasgemische in geschlossenen oder offenen Räumen zu entzünden. Es kann angenommen werden, daß in der Praxis vorgekommene Explosionen in derartigen Räumen, zumindest teilweise hierdurch verursacht wurdeü. Vorrichtungen, zur rechtzeitigen, d.h. kontinuierlicher Erfassung elektrostatischer Ladungen zur Absicherung vor Explosionen sind bisher nicht bekannt. Unbekannt sind auch Einbruchsicherungen und Alarmanlagen, die mittels Erfassung elektrostatischer Ladungen arbeiten,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, elektrostatische Ladungen zu erfassen und die Ladungsmeßwerte zur Sicherung gegen gefährliche Funkenentladungen auszuwerten. Sie hat insbesondere die Aufgabe durch entsprechende Vorrichtungen Funkenentladungen in Räumen mit explosiven Gasgemischen zu verhindern und eine praktikable und sichere kontinuierliche Prüfung der .Erdverbindungen an Gehängen und Werkstücken in elektrostatischen Lackier- und BeSchichtungsanlagen sowie die Durchführung von praxisgerechten Sicherheitsmaßnahmen zu gewährleisten.
Die Aufgabe wild erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Gehänge und "Werkstücke in elektrostatischen Lackier- und Beschichtungsanlagen vor dem Einlauf in die Kabine ein Hochspannungsfeld gleichen oder umgekehrten Potentials wie das in der Kabine selbst vorhande Feld durchlaufen, hier elektrisch aufgeladen, und die ihnen nach einer bestimmten Frist noch anhaftenden Ladungen durch eine oder mehrere berührungslos arbeitende Meßsonden, vorzugsweise Feldstärkemeßgeräte, erfaßt und an einen Sollwertgeber weitergeleitet werden. Der Sollwertgeber ist hierbei mit einem Steuergerät verbunden, das bei Überschreiten des eingestellten Soolwerts Signal gibt, den Einlauf des betreffenden Gehänges in die Kabine verhindert oder andere geeignete Sicherheitsmaßnahmen , wie z.B. durch Zusatzvorrichtungen die Erdung bzw. die Entladung des Gehänges einleitet.
Durch die Verwendung von Multikopfsonden bzw. die Anbringung von mehreren Meßsonden an geeigneten Stellen in offenen oder
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geschlossenen Raunen, in denen sich explosive Gemische ansammeln können, ist es möglich, die Höhe der in diesen Räumen
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auftretenden elektrostatischen Ladungen zu erfassen und sie an den Sollwertgeber weiterzuleiten, der über das Steuergerät bei überschreiten des Sollwerts Signal gibt, bzw, geeignete Sicherheitsmaßnahmen einleitet.
Durch Verbindung mit geeigneten Hilfsvorrichtungen kann die Erfindung auch zur Einbruchssicherung gegen unbefugtes Eindringen in Räume verwendet werden. Geeignete Hilfsvorrichtungen sind z.B. Türschwellen, die sich durch Druck oder Reibung elektrostatisch aufladen.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß hierdurch die Absicherung gegen Funkenentladungen durch elektrostatische Aufladungen in Räumen mit explosiven Gemischen ermöglicht wird. Sie liegen insbesondere weiterhin darin, daß hiermit eine praktikable, für alle Verkstücksformen geeignete, sichere Prüfung der Erdverbindungen von Gehängen und Werkstücken in elektrostatischen Lackier- und BeSchichtungsanlagen erfolgen kann. Hierdurch ist ein wirksamer Schutz gegen Funkenentladungen von den Werkstücken sichergestellt ohne daß Fehlmeldungen, wie sie beim Einsatz der bekannten Kontaktprüfgeräte auftreten, zu unnötig häufigen Stillständen der Beschichtungsanlage führen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß zur Prüfung der Erdverbindungen Hochspannung verwendet wird, die dünnere isolierende Lackschichten auf den Gehängen und Werkstücken durchfrittieren kann und so eine ausreichende Erdverbindung wieder hergestellt wird. Schließlich ermöglicht die Erfindung, daß bei Vorliegen einer mangelhaften Erdverbindung die Anlage nicht nur abgeschaltet werden kann, sondern daß gleichzeitig oder alternativ andere möglicherweise praktikablere und wirtschaftlichere Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden.
Mehrere Ausführungsbeispiele sind in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die Anwendung der Erfindung in einer elektrostatischen BeSchichtungsanlage zur Überprüfung des Erdungsüberganges der mit Werkstücken versehenen Gehänge.
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Die Gehänge (i) werden an der Transportkette (2) hängend in Richtung Beschichtungskabine (1O) transportiert. Sie passieren zunächst zwei an beiden Seiten einige Meter vor dem Kabineneinlauf montierte Hochspannungselektroden (3)1 die hochspannungsseitig mit dem Generator (k) der BeSchichtungsanlage oder einer eigenen Hochspannungsquelle verbunden sind. In dem hier erzeugten Hochspannungsfeld werden die Gehänge (i) elektrisch aufgeladen und passieren anschließend zwei an beiden Seiten der Transportkette (2) in zweckmäßigem Abstand zu dieser und der Kabine (1O) angebrachte Meßsonden (5)» vorzugsweise Feldstärkemeßgeräte. Die an dieser Stelle noch vorhandene Restladung wird von den Meßsonden (5) erfaßt und an den Sollwertgeber (6) weitergeleitet. Übersteigt die Restladung den vorher ermittelten und eingestellton Sollwert, d.h. ist die Erdverbindung des Gehänges nicht ausreichend, so wird von dem, mit dem Sollwertgeber gekoppelten Steuergerät (7) ein. akkustisches Signal gegeben· 1st die Erdung noch ausreichend, die Restladung jedoch nahe dem eingestellten Sollwert, so kann durch eine Vorschalteinrichtung ein optisches Warnsignal erfolgen, das dem Bedienungspersonal anzeigt, die Erdverbindung vor erneuter Einführung des Gehänges in den Prüfbereich wieder herzustellen«
Fig. 2 die gleiche Einrichtung, jedoch mit einseitiger Montage der Hochspannungselektrodeii(3) und der Meßsonde (5)·
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einseitiger Anordnung, bei der jedoch bei Überschreiten des Sollwerts das Steuergerät (7) eine zwangsweise Erdung des Gehänges (1) mittels ei«*, ner hierfür geeigneten Vorrichtung (ii) einleitet. Auch diese Einrichtung kann mit einer Vorwarnstufe durch optisches oder akkustisch.es Signal ausgerüstet sein.
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einseitiger Anordnung, bei der bei Überschreiten des Sollwerts das Steuergerät (7) über einen Vechselspannungstrafo (12) mit vorzugsweise 5 - 7 kV Ausgangsspannung einen Wechselspannungsionisator (13) einschaltet, mittels dessen das Gehänge (i) während oder sofort nach dem BeSchichtungsvorgang entladen wird. Gleichzeitig hierzu kann ein optisches oder akkustisches Signal erfolgen.
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Fig. 5 die gleiche erfindungsgemäße Einrichtung, jedoch mit beidseitiger Anordnung der Wechselspannungsionisatoren (13)·
Fig« 6 eine erfindungsgemäße Einrichtung, bei der das Steuergerät (7) eine geeignete Vorrichtung (14), beispielsweise einen Stellmotor, in Betrieb setzt, mittels der die Umstellung einer Weiche (15) in der Transportkette (2) erfolgt, über die das Gehänge (i) auf eine Nebenstrecke (16) der Transportkette (2) umgeleitet wird, wo die Erdverbindung vor erneuter Einführung des Gehänges (i) in den Transportkreislauf wieder hergestellt werden kann. Mittels einer Zusatzvorrichtung kann optisch oder akkustisch die volle oder teilweise Belegung der Nebenstrecke (16) angezeigt werden.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1« Verfahren zur berührungslosen, kontinuierlichen Erfassung und Auswertung elektrostatischer Ladungen, dadurch gekennzeichnet, daß die von beweglichen und unbeweglichen Gegenständen in offenen oder geschlossenen Räumen ausgehenden elektrischen Felder berührungslos, z.B. durch Feldstärkemeßgeräte, gemessen und ihre Stärke an ein Steuergerät mit gekoppeltem Sollwertgeber weitergeleitet werden. Veiter dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät bei Annäherung an den oder bei Überschreiten des Sollwerts Signal gibt oder geeignete Sicherheitsmaßnahmen einleitet.
    2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Kontrolle der Brdverbindungen von Gehängen und Werkstücken in elektrostatischen Lackier- und Beschichtungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke und Gehänge vor Einlauf in die Meßzone einem Hochspannungsfeld ausgesetzt und hier elektrisch aufgeladen werden und daß unmittelbar danach die Stärke des von den Gehängen und Werkstücken ausgehenden elektrischen Feldes berührungslos gemessen und an das Steuergerät weitergeleitet wirdun, von dem bei Überschreiten des Sollwerts Signal gegeben oder geeignete Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Meßsonden, die im Einzelfall als Multikopfsonden ausgelegt sind und die in Räumen mit explosiven Gemischen durch zweckmäßige Anbringung in diesen Räumen von beweglichen und unbeweglichen Gegenständen ausgehende elektrische Felder kontinuierlich messen und ihre Stärke an ein Steuergerät mit gekoppeltem Sollwertgeber weiterleiten. Weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät bei Überschreiten des eingestellten Sollwerts Signal gibt oder- mittels geeigneter Vorrichtungen andere Sicherheitsmaßnahmen einleitet.
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    k. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine oder mehrere berührungslos arbeitende Meßsonden, z.B. Feldstärkemeßgeräte, zur Messung elektrischer Felder, einem Sollwergeber mit verstellbarer Sollwertjustierung, einer Meßwertskala und einem mit dem Sollwertgeber gekoppelten Steuergerät, von dem bei Überschreiten des Sollwerts ein optisches und/oder akkustisch.es Signal eingeleitet wird. Weiter gekennzeichnet durch eine oder mehrere Hochspannungselektroden, die in nützlichem Abstand zur Transportkette in Laufrichtung zu dieser vor der oder den Meßsonden, in zweckmäßiger Ausrichtung zu den an der Transportkette transportierten Gehängen und Werkstücken angebracht sind und dazu dienen, zwecks Aufladung der Gehänge und Werkstücke ein elektrisches Feld in möglichst gleicher oder ähnlicher Höhe wie in der Beschichtungskabine selbst zwischen diesen und den Elektroden zu erzeugen.
    5. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgung der Hochspannungselektroden durch einen eigens hierfür vorgesehenen Hochspannungsgenerator mit in der Höhe und Polarität möglichst regelbaren Ausgangespannung erfolgt.
    6. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgung der Hochspannungselektroden durch den Hochspannungsgenerator der zu überwachenden Lackieroder BeSchichtungsanlage erfolgt.
    7. Vorrichtung nach Ansprüchen 2, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät bei Überschreiten des Sollwerts einen Impuls zur sofortigen Abschaltung der gesamten BeSchichtungsanlage oder Teilen hiervon auslöst,
    8. Vorrichtung nach Ansprüchen 2, 4, 5 und 6," dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergerät eine Vorrichtung, z.B. ein Schaltschütz, zugeordnet ist, über die bei Überschreiten de3 Sollwerts eine Einrichtung zur zwangsweisen Erdung der Gehänge und Werkstücke eingeschaltet wird.
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    9. Vorrichtung nach Ansprüchen 2, U, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Steuergerät eine Entladungsvorrichtung, z.B. ein Wechselspannungstrafο mit Wechselspannungsionisator, verbunden ist, die bei Überschreiten des Sollwerts zwecks Entladung der Gehänge und Werkstücke während oder nach dem BeschichtungsVorgang selbsttätig eingeschaltet wird.
    10, Verrichtung nach Ansprüchen 2, kt 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergerät eine Vorrichtung, z.B. ein Stellmotor und eine Umlenkweiche, zugeordnet ist, die bei Überschreiten des Sollwerts selbsttätig geschaltet und über die dann die Gehänge und Werkstücke vor dem Einlauf in die Beschichtungskabine auf eine Nebenstrecke der Traneportkette umgelenkt werden.
    11. Vorrichtung nach Ansprüchen 2, k, 5t 6, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergerät eine Vorrichtung zur Umlenkung der Gehänge und Werkstücke auf eine Nebenstrecke der Transportkette sowie eine Vorrichtung zur selbsttätigen Entladung der auf die' Nebenstrecke umgelenkten Gehänge und Werkstücke zugeordnet sind.
    12« Vorrichtung nach Ansprüchen 2, k, 5» 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergerät eine weitere Vorrichtung zugeordnet ist, über die die vollständige oder teilweise Belegung der Nebenstrecke selbsttätig angezeigt wird»
    13· Verfahren nach Ansprüchen 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, vi daß vor Überschreiten des Sollwerts ein Vorwarnsignal erzeugt wird.
    14, Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des elektrischen Feldes zwecks Auslösung des
    ο
    Vorwrnsignals auch beim oder nach dem Auslauf der Gehänge und Werkstücke aus der Beschichtungskabine erfolgen kann, wobei die Aufladung der Gehänge und Werkstücke über die die Sprühorgane in der Beschichtungskabine erfolgt.
    15· Vorrichtung nach Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie keine Hochspannungs elektroden zur Erzeugung
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    eines eigenen elektrischen Feldes vor der Meßzone aufweist und daß der Sollwertgeber mit einer zweiten, unabhängig einstellbaren Sollwert justierung ausgerüste·*" ist.
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