WO2000022421A1 - Automatische ölerkennung und ölrestmengenbestimmung - Google Patents

Automatische ölerkennung und ölrestmengenbestimmung Download PDF

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WO2000022421A1
WO2000022421A1 PCT/EP1999/007272 EP9907272W WO0022421A1 WO 2000022421 A1 WO2000022421 A1 WO 2000022421A1 EP 9907272 W EP9907272 W EP 9907272W WO 0022421 A1 WO0022421 A1 WO 0022421A1
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WO
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oil
cleaning
radiation
sub
intensity
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PCT/EP1999/007272
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andrea Wimschneider
Wolfgang Krey
Ibolya Bartik-Himmler
Hans-Willi Kling
Andreas THÜNCHEN
Bernd Mayer
Werner Opitz
Original Assignee
Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust

Definitions

  • the invention is in the field of cleaning hard surfaces in industrial production processes.
  • the invention relates to metallic surfaces, which are coated with anti-corrosion oils or with oils, the shaping processes such as rolling, forming, drawing. Cold extrusion or machining facilitate.
  • the invention relates to that part of an industrial production chain in which this oil is to be at least largely removed from the surfaces by cleaning, in order then to subject the surfaces to further treatment such as chemical conversion (conversion treatment) or coating.
  • the conversion treatment can be, for example, layer-forming or non-layer-forming phosphating, chromating, anodizing or treatment with solutions which contain transition metal ions and / or simple and / or complex-bound fluorides and / or their acids.
  • a coating is the coating with organic polymers or with those organic substances which crosslink when heated and / or when irradiated with infrared, visible or ultraviolet radiation with polymer formation (for example a coating), or the coating with metallic layers, for example a coating with metallic zinc, nickel, chrome, aluminum or with alloys, each consisting of at least 50% of one of the elements mentioned.
  • Processing steps of chemical conversion treatment and / or coating have to remove these oils at least to a sufficient extent by means of suitable cleaning solutions that residual oil quantities remaining on the surfaces do not adversely affect the subsequent process steps.
  • the present type of oil can be recognized by comparison and, on the other hand, the surface coverage with this oil can be determined in the quantity range of g / m.
  • this document does not address the task of determining residual oil quantities on the surface after they have been cleaned.
  • the last-mentioned problem cannot be solved with the method set out in the document mentioned, since the amount of oil in the quantity range significantly below 1 g / m "is far too small to be able to be determined with sufficient accuracy by the weak fluorescent radiation of the oil.
  • US 3 899 213 discloses a technique with which the type of oil, for example marine oil pollution, can be recognized from a remote location.
  • the oil is irradiated with light and the frequency spectrum of the fluorescent radiation is measured. The problem of technical cleaning and the control of detergent baths is not addressed here.
  • US 5 807 605 describes a method by which the presence of a lubricant layer on an object can be recognized. For this, a fluorescent lubricant is used, the surface of the object is irradiated with light and the fluorescent radiation of the lubricant is used to conclude that the surface is evenly coated.
  • DE-A-39 23 825 relates to a method for checking the presence, quantity and condition of a lubricating film between parts moving relative to one another. For example, a fluorescent substance is added to the lubricant, the fluorescence is excited and the presence and condition of the lubricant film is deduced from the fluorescent radiation.
  • DE-A-42 20 392 relates to an exercise case for the detection of the decontamination of chemical poisons, in particular chemical ones Warfare agents.
  • Fluorescent substances are used as exercise substances, the presence of which can be determined by the fluorescent radiation.
  • DE-A-196 49 925 discloses a method for the quantitative testing of the cleaning of objects. This method is distinguished by the fact that a test specimen is contaminated in a defined manner while applying a fluorescence-active substance, for example, and then cleaned, disinfected and / or sterilized, and that the amount of test substance remaining on the test specimen after these processes is determined on the basis of the fluorescent radiation. This allows the efficiency of the cleaning step to be checked. However, this does not disclose an automatic process sequence for checking and controlling the cleaning process.
  • US 5 001 353 relates to a method with which the thickness of a coating film, for example an oil film, can be recognized on a running metal strip.
  • the oil layer is irradiated with ultraviolet radiation and the fluorescence radiation is measured.
  • the thickness of the covering is deduced from the intensity of the fluorescent radiation. The problem of controlling technical cleaning baths is not addressed here.
  • DD 94 910 relates to a method for the fluorometric measurement of low oil contents in carrier liquids. Such a method serves for the continuous and instantaneous monitoring of the oil content in operating processes in which contamination of a carrier liquid with oil can occur, a certain oil content of the carrier liquid not being allowed to be exceeded. The problem of cleaning surfaces and controlling the detergent baths used here is not addressed here.
  • DE-U-297 00 253 relates to a monitoring device for the detection of substances with fluorescent substances on surfaces of liquids or solids, with light source and receiver for light reflected by a fluorescent substance and emitted by the light source. This invention relates to a special design of the light source.
  • US 5 225 675 relates to a method to improve the cleaning of metal parts.
  • a fluorescent dye is added to a metal treatment solution and the metal is treated with this solution.
  • the metal is now deformed and the treatment solution is then cleaned off the metal surface.
  • the cleaned metal object is irradiated with radiation that can stimulate the fluorescence of the dye.
  • the fluorescence is checked optically to assess the effectiveness of the cleaning step.
  • this does not disclose a program-controlled procedure for checking and controlling the cleaning bath.
  • the subtasks mentioned are solved according to the invention in the context of industrial cleaning of oil-coated surfaces a method for the detection of self-fluorescent oil types on surfaces before cleaning them and / or for determining the residual oil load on surfaces after cleaning them, whereby a) for determining the residual oil load, the oil is mixed with a substance prior to cleaning the surface which Irradiation with visible light or with ultraviolet radiation emits fluorescent radiation, b) the surface covered with the oil is irradiated with visible light or with ultraviolet radiation.
  • the intensity of the fluorescent radiation emitted by the surface covered with oil is measured either in the case of measuring the fluorescence of the substance added in sub-step a) at a preselected wavelength or in the case of measuring the inherent fluorescence of the oil, the wavelength dependence of the intensity of the fluorescent radiation is measured, and d ) either in the case of measuring the fluorescence of the substance added in sub-step a) from the intensity of the fluorescent radiation at a preselected wavelength, the residual oil loading of the surface, or in the case of measuring the inherent fluorescence of the oil from the wavelength dependence of the intensity of the fluorescent radiation, the type of oil on the surface recognizes, the sub-steps b) to d) run automatically under program control and the result of the sub-step d) is output locally or at a remote location or is stored on a data carrier for further processing and / or depending on Result of sub-step d) a warning signal is generated locally or at a remote location and / or a check is automatically initiated on the composition of the cleaning solution used
  • tracers are used to control the amount of conditioning agents in aqueous
  • the tracers must be sufficiently oil-soluble.
  • the surface covered with oil is irradiated with visible light or preferably with ultraviolet radiation and the intensity of the fluorescent radiation emitted from the surface covered with oil is measured with a suitable measuring device.
  • the preferred procedure is to arrange one or more, preferably 4, sources of visible light or ultraviolet radiation in the vicinity of the measuring element, which measures the intensity of the fluorescent radiation.
  • sources of visible light or ultraviolet radiation By means of several light or UV radiation sources, which are arranged around the measuring element for measuring the fluorescence radiation, a particularly uniform irradiation of the surface section whose fluorescence radiation is to be measured can be achieved. This prevents or at least reduces adulteration caused by shadowing.
  • a photocell sensitive to the selected measuring range is preferably used, which is equipped or connected to a photomultiplier.
  • the current supplied by the photomultiplier is proportional to the intensity of the fluorescent radiation and can therefore be used as a measure of this intensity of the fluorescent radiation and processed further.
  • the entry opening for the photocell is expediently closed with a film or disk, for example made of plastic or glass, which is intended to prevent contamination of the actual photocell in the industrial environment.
  • this film or disk must be sufficiently transparent to the fluorescent radiation to be measured.
  • the measurement of the Fluorescence radiation takes place in an area of high air humidity, which is to be expected, for example, in the vicinity of a cleaning bath, if moisture condensation should be prevented on the film or pane ⁇ ' .
  • This can be achieved, for example, by blowing them off continuously or discontinuously with a heated air flow if necessary.
  • the size of the measuring spot on the surface depends on the one hand on the distance of the measuring element from the surface and on the other hand on its opening angle. A larger area of the surface is detected the further the element is from the surface. Conversely, however, since the intensity of the measured fluorescence radiation decreases with the square of the distance of the measuring element from the surface, it is recommended for the most exact possible intensity measurement to bring the measuring element as close as possible to the surface.
  • a distance between the measuring element and the surface is advisable to set a distance between the measuring element and the surface of approximately 30 up to about 50 cm, for example of about 40 cm.
  • the calibration can be carried out by covering surfaces with different types of oil and recording the wavelength dependence of the intensity of the fluorescent radiation of the respective type of oil and storing it on a data carrier.
  • the calibration is preferably carried out by choosing the material in which the residual oil loading of the substrate surface is to be determined later, and covering the surface of the substrate with defined amounts of the tracer substance.
  • the tracer can either be dissolved in the oil to be cleaned later or in any other solvent. It is only important to apply a defined amount of tracer to the surface. This can be done, for example, by preparing a solution of the tracer with a known concentration and applying this solution to the surface, for example using a doctor blade with a defined layer thickness and thus with a defined amount. From the measurement of the intensity of the fluorescent radiation of the tracer with different known amounts of tracer, a calibration curve can be created, which can be stored on a data carrier and used for later determination of the residual oil quantity from the intensity of the fluorescent radiation.
  • the sub-steps b) to d) are carried out automatically under program control, without human intervention being required to start the respective sub-step.
  • the method according to the invention can therefore be used in a continuous production process without human labor being tied for its implementation.
  • the composition of the cleaning solution is adapted to the recognized type of oil with which the goods to be cleaned are coated, according to preselected criteria. This can be done either by the control system issuing a corresponding recommendation to the operating personnel of the cleaning system for the method according to the invention.
  • the composition of the cleaning solution can also be adjusted fully automatically by the control system for the method giving appropriate dosing instructions to the dosing devices for the components of the cleaning solution.
  • the method can be used to check the result of the cleaning step, ie to determine how much Residual oil remains on the surface after cleaning.
  • the result of the determination of the residual oil load after the sub-step d) can be output either locally or at a remote location.
  • it can be stored on a data carrier for further processing - for example to identify trends or as a record in the context of quality assurance.
  • a warning signal is generated locally or at a remote location from a predetermined amount of residual oil on the surface after cleaning. This can be an optical or an acoustic signal or a display on a screen.
  • a check of the composition of the detergent solution can be initiated, which can possibly lead to components of the detergent solution being replenished automatically or that measures for the maintenance or renewal of the detergent solution are initiated.
  • the method is preferably carried out by a) adding a substance to the oil which emits fluorescent radiation when irradiated with visible light or with ultraviolet radiation, al ) cleans the surface in a later step using a cleaning solution and to determine the residual oil content on the surface after cleaning it b) the surface covered with not removed residues of oil is irradiated with visible light or with ultraviolet radiation, c) the intensity of the measures the fluorescent radiation emitted by residues of the surface of the substance added in sub-step a) at a preselected wavelength and d) determines the residual oil loading of the surface from the intensity of the fluorescent radiation of the substance added in sub-step a) and e) outputs the result of sub-step d) locally or at a remote location and / or stores it for further processing on a data carrier and / or in the event that the result of sub-step d) exceeds a preselected value or changes once or several times Repetition
  • the invention is particularly suitable for determining the amount of residual oil remaining on a surface after the surface has been cleaned with a cleaning solution. Which of the cleaning solutions known from the prior art is used for this is irrelevant for the implementation of the method according to the invention.
  • the result of sub-step d), the residual oil loading of the surface can be output not only locally, but also at a remote location.
  • the term “remote location” is understood to mean a location that is not in direct or at least in optical contact with the control system that controls the method according to the invention.
  • the remote location can represent, for example, a central process control system that is part of an overall method Surface treatment of, for example, metal parts as a subtask controls the result of the cleaning step and, if necessary, gives instructions for checking the cleaning solution.
  • the remote location can also be a central control room from which the entire process is controlled and controlled and which, for example, is in a different room than that Detergent bath, the cleaning performance of which is to be checked.
  • a remote location can also be a place outside the factory in which the cleaning step is carried out. This makes it possible for specialists to check the success of the cleaning step practice and, if necessary, measures to Initiate regeneration of the cleaning solution without being in close proximity to the cleaning solution. As a result, it is much less necessary for special personnel to be at the location of the cleaning solution.
  • control system for the method depending on the result of the determination of the residual oil content on the surface, automatically initiates a check and, as a result thereof, measures for the regeneration of the cleaning solution, without any human intervention requirement.
  • An inadequate cleaning result can be defined according to various specified criteria: You can specify a tolerance range within which the residual oil content on the cleaned surface should normally be. Furthermore, a control area can be specified in which the residual oil content may only be in a predetermined, limited number of cases, for example based on the number of determinations carried out or on the time. If the residual oil content is more frequently in the control area, the system takes one or more of the preselected measures. A trend analysis can be provided at the same time. As a result of this trend analysis, it can be provided that measures are initiated if the number of cases in which the residual oil content is in the control area increases over time. And finally, an upper limit for the residual oil content can be set, above which one or more of the planned measures are automatically initiated.
  • control system automatically initiates the determination of one or more parameters of the cleaning solution.
  • the control system can determine alkalinity, des Trigger the surfactant content and / or the oil load in the cleaning solution or several of these determinations. How these determinations can be carried out automatically is described, for example, in German Palentari reports 198 02 725. 198 14 500, 198 20 800 and 198 36 720.
  • further measures such as, for example, re-metering components of the detergent solution, their preparation or renewal can preferably be initiated and carried out automatically.
  • the entire production process is stopped from a certain threshold value for the residual oil loading and a corresponding alarm message is output locally and / or at a remote location.
  • a chemical conversion or a “coating” can mean, for example.
  • the method can therefore in particular in the Manufacture of coated steel strip, used in vehicle construction and in the household appliance industry.
  • the surface in question is the surface of a vehicle, for example a motor vehicle, or the surface of a vehicle part that is phosphated after cleaning.
  • layer-forming phosphating processes are carried out, for example the low-zinc phosphating which is usually currently carried out.
  • the method is carried out on motor vehicle bodies which are cleaned after assembly and then phosphated, it can be provided that the method according to the invention is carried out at several points on the vehicle body. For example, the residual oil loading of surface cutouts that are located on the side and on the roof of the vehicle body can be determined. It can be determined whether the cleaning solution works equally well on all parts of the vehicle body. This can be particularly important if different vehicle parts - as is quite common - are made from different materials from possibly different manufacturers, and these different materials can be coated with different oils.
  • the results of the residual oil determination are stored in such a way that the reference to the controlled vehicle or vehicle part is retained.
  • bar codes can be attached to the transport devices for the vehicles or vehicle parts, for example, which are used to identify the vehicle or vehicle part just measured. In the event of later complaints, it can then be understood how the cleaning result for the vehicle or vehicle part concerned was.
  • Such tracer substances are preferably those substances which are sufficiently soluble in the oils used and which provide a sufficiently intense fluorescent radiation in order to be able to reliably determine even small amounts of tracer substance and thus low residual oil loads.
  • the tracer substances can be selected from oil-soluble derivatives of coumarin and of benzoxazole.
  • the surface to be tested is irradiated with ultraviolet radiation with a wavelength in the range from 300 to 400 nm, the wavelength for the irradiation being able to be adapted on the basis of information from the manufacturers of the tracer substances or on the basis of preliminary examinations for the selected tracer substance. that the yield of fluorescent radiation becomes maximum.
  • the intensity of the fluorescence radiation emitted by the surface is then preferably measured at a wavelength in the range from 400 to 500 nm, which can also be adapted to the wavelength at which the fluorescence radiation has the highest intensity, after prior information or after a spectroscopic preliminary examination.
  • a coumarin derivative which is sold by the company Ciba Geigy under the trade name Tinopal R SWN is suitable as a tracer. It has an absorption maximum at a wavelength of 375 nm, so that radiation which has a high intensity in this wavelength range is preferably used as the excitation radiation for the fluorescence. Depending on the background on which the tracer is mounted, the maximum of the fluorescent radiation is in the range from 430 to 440 nm. Accordingly, this wavelength range is particularly suitable for measuring the intensity of the fluorescent radiation.
  • a benzoxazole derivative can be used as a tracer, which is sold by the company Ciba Geigy under the name Tinopal R SOP.
  • the oil is preferably mixed with an amount of a tracer substance such that the concentration of this substance in the oil is in the range from about 0.01 to about 1% by weight. At concentrations of the tracer in the oil of this order of magnitude, it is then possible, after cleaning, to determine and determine an average residual oil content on the cleaned sheet of the order of about 10 to about 100 mg / m. With these tracer concentrations it can then be provided, for example, that the tolerance range for the residual oil occupancy ranges up to approximately 20 to 30 mg 01 per m " , the control range up to approximately 50 mg / m and the alarm range begins above this value. These values are exemplary for the automotive industry where the cleaned surfaces are then phosphated. In other production processes, the limit values for the tolerance range, the control range and the alarm range can be adapted to the respective quality requirements.
  • the surface does not move relative to the Measuring element that measures the intensity of the fluorescent radiation moves; however, it can also be provided that during the implementation of sub-steps b) and c) of the method according to the invention, the surface moves relative to the measuring element, which measures the intensity of the fluorescent radiation.
  • the measuring element In the industrial production processes mentioned by way of example, it is the rule that the components or the metal strips move more or less uniformly through the individual processing zones. If you do not want any relative movement of the investigated surface section of the measuring element, it is therefore necessary that the measuring element moves at the same speed in the same direction as the section of the surface to be examined.
  • the surface moves relative to the measuring element which measures the intensity of the fluorescence radiation.
  • the measuring element is firmly mounted and the component whose surface coverage is to be checked with residual oil moves past the measuring element.
  • the measurement period which can usually be in the range of a few seconds (approximately 1 to approximately 10 seconds)
  • a larger section of the surface is thereby detected than corresponds to the actual measurement spot. This provides information about the average residual oil occupancy of the surface section that moves past the measuring element during the measuring period.
  • the measuring device used checks itself for its functionality after predetermined time intervals or after a predetermined number of measurements. It is therefore advantageous to provide that the functionality of the measuring device used for carrying out the sub-steps b) and d) after preselected time intervals or after a preselected number of measurements and / or when the results of two determinations of the residual oil loading are at least a predetermined one Distinguish value, and / or check based on a manual requirement by carrying out sub-steps b) and c) with a surface which is covered with a known amount of a substance which emits fluorescent radiation when irradiated with visible light or with ultraviolet radiation , and compares the result of sub-step d) with the known target value.
  • the self-checking of the measuring device can therefore be started automatically by the control system according to different criteria, but can also be initiated by a manual request.
  • the manual request can be made at the location of the measuring device itself or from the “remote location” mentioned.
  • the checking can be carried out, for example, by holding a material sample that is preferably available to that person Material which corresponds to the surface coating to be checked with residual oil and whose surface contains a known amount of tracer substance, so that it is known what intensity under the chosen measuring conditions the fluorescent radiation emitted by this surface should be.
  • this material sample is checked by a suitable one Position the device at the correct distance in front of the measuring element and measure the fluorescence radiation corresponding warning or alarm message is issued locally and / or at a remote location.
  • the functionality of the cleaning solution is checked by determining the residual oil occupancy of a surface after its cleaning, it is therefore necessary that the oil on the surface before cleaning is a known tracer substance in a known concentration contains. Accordingly, it is preferably provided that in those production steps which precede cleaning and where it is necessary to use an oil (e.g. for rolling, shaping, deep-drawing, for machining or for corrosion protection), an oil is used which contains a known amount of a known tracer substance.
  • an oil e.g. for rolling, shaping, deep-drawing, for machining or for corrosion protection
  • An alternative embodiment of the invention provides for the composition of a cleaning solution to be adjusted at least largely, but preferably completely, without human intervention, in such a way that it is as well suited as possible for removing a type of oil found from a surface.
  • the invention takes into account the experience that different oils can be removed from surfaces to different extents and that there is an optimal composition of the cleaning solution for each type of oil.
  • the control system for the method according to the invention can be specified which composition of the cleaning solution is to be used for which type of oil.
  • the control system can be designed to be learnable and can itself gain experience about the cleaning success of an oil type found with a different composition of the cleaning solution.
  • the control system it is necessary for the control system to combine and store the results of a residual oil measurement on the surface after cleaning with the known composition of the cleaning solution. Since the method according to the invention is preferably used in the context of an industrial production chain in which the composition of the cleaning solution is checked automatically or manually at different times, it is possible to provide the control system for the method according to the invention with information about the composition of the cleaning solution. In this way, the control system can learn, in the course of carrying out the method according to the invention, with which bath composition with the respective type of oil, after cleaning, the least residual oil occupancy is determined on the cleaned surface.
  • the method according to the invention can be carried out in the embodiment that to detect oil types on surfaces before cleaning them b) the surface covered with oil is irradiated with ultraviolet radiation, c) the intensity of the surface emitted from the surface covered with oil The oil's own fluorescence radiation measures at different wavelengths, d) the type of oil by comparing the ratios of the intensities of the fluorescence radiation measured at different wavelengths with predetermined values of these
  • the composition of the cleaning solution to be used for cleaning is automatically set to preselected values.
  • the method according to the invention therefore has the two sub-aspects that largely independently of human intervention, on the one hand, the success of a surface cleaning is checked and, on the other hand, the cleaning solution used for cleaning the surface is optimally adjusted to the type of oil found on the surface. If insufficient cleaning results are found or there is a trend that the cleaning results deteriorate increasingly, although they are still within the tolerance range, the composition of the cleaning solution can be automatically checked and, as a result of this check, the cleaning solution can be supplemented with components or bathroom care measures can be initiated for the cleaning solution . This makes it possible to ensure consistent quality in an industrial production chain largely without human control.
  • the information obtained during the period of application of the method according to the invention and the measures carried out are preferably stored on data carriers and are used for quality assurance purposes and for later evaluation as well as for collecting information (for the control system. This enables the control system to be designed so that it can be learned. By transmitting the data arising in the course of the method according to the invention to a remote location, it is possible to check the success of the cleaning step even from a remote location.
  • the method according to the invention thus increases production reliability on the one hand and reduces the manual effort for this on the other.
  • the exemplary embodiment relates to the embodiment of the invention in which the amount of residual oil on a surface is determined after cleaning.
  • the example shows how to create a calibration curve.
  • a surface of cold-rolled steel phosphated using a low-zinc phosphating process was used as the surface.
  • a corrosion protection oil Multi Draw R Pl 61 from Zeller & Gmelin GmbH & Co, Eislingen
  • the sheets coated with oil were irradiated with ultraviolet radiation with a wavelength in the range from 300 to 400 nm with a maximum at 365 nm and the intensity of the fluorescent radiation at a wavelength of 450 nm was measured.
  • the measured intensity was plotted as a relative signal strength with respect to a maximum signal strength of 100% preselected by the device setting.
  • a layer thickness of 50 nm a relative signal strength of 3% was obtained, with 250 nm a relative signal strength of 21% and with a layer thickness of 500 nm a relative signal strength of 43%.
  • a straight line can be used as a calibration curve.
  • a comparison with the calibration curve gives the average layer thickness of the remaining oil on the surface after cleaning.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Ölsorten auf technischen Oberflächen vor deren Reinigung oder zur Bestimmung der Restölbeladung auf diesen Oberflächen nach deren Reinigung. Es läuft vorzugsweise programmgesteuert automatisch ab. Durch die Eigenfluoreszenzstrahlung des Öls kann die Ölsorte erkannt werden. Die Zusammensetzung der Reinigerlösung kann darauf hin - vorzugsweise automatisch - so angepaßt werden, daß die erkannte Ölsorte optimal von der zu reinigenden Oberfläche entfernt werden kann. Zur Kontrolle des Reinigungsergebnisses versetzt man das Öl auf der Oberfläche vor der Reinigung mit einer Tracer-Substanz. Nach der Reinigung regt man durch Bestrahlen die Fluoreszenzstrahlung des Tracers an und bestimmt aus deren Intensität nach Kalibrierung das auf der Oberfläche verbliebene Restöl. Hierdurch können bei unzureichendem Reinigungsergebnis automatisch Kontrollmessungen zum Überprüfen der Zusammensetzung der Reinigerlösung und/oder Maßnahmen zum Regenerieren der Reinigerlösung eingeleitet werden.

Description

"Automatische Ölerkennung und Ölrestrnengenbestimmung"
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Reinigung von harten Oberflächen in industriellen Produktionsprozessen. Insbesondere betrifft die Erfindung metallische Oberflächen, die belegt sind mit Korrosionsschutzölen oder mit Ölen, die Formgebungsprozesse wie beispielsweise Walzen, Umformen, Ziehen. Kaltfließpressen oder die spanabhebende Bearbeitung erleichtern. Dabei betrifft die Erfindung denjenigen Teil einer industriellen Fertigungskette, in dem dieses Öl durch Reinigung von den Oberflächen zumindest weitgehend entfernt werden soll, um anschließend die Oberflächen einer weiteren Behandlung wie beispielsweise einer chemischen Umwandlung (Konversionsbehandlung) oder einer Beschichtung zu unterziehen. Bei der Konversionsbehandlung kann es sich beispielsweise handeln um eine schichtbildende oder nichtschichtbildende Phosphatierung, eine Chromatierung, eine Anodisierung oder eine Behandlung mit Lösungen, die Übergangsmetall ionen und/oder einfache und/oder komplex gebundene Fluoride und/oder deren Säuren enthalten. Beispiel einer Beschichtung ist die Beschichtung mit organischen Polymeren oder mit solchen organischen Substanzen, die beim Erwärmen und/oder bei der Bestrahlung mit infraroter, sichtbarer oder ultravioletter Strahlung unter Polymerbildung vernetzen (beispielsweise eine Lackierung), oder die Beschichtung mit metallischen Schichten, beispielsweise eine Beschichtung mit metallischem Zink, Nickel, Chrom, Aluminium oder mit Legierungen, die jeweils zumindest zu 50 % aus einem der genannten Elementen bestehen.
Es gibt eine Vielzahl industrieller Fertigungsprozesse, bei denen Metallbänder oder Formteile aus Metallen umgeformt und/oder gefugt und anschließend gereinigt werden, um die Oberfläche für weitere Bearbeitungsschritte wie beispielsweise eine Konversionsbehandlung oder eine Beschichtung vorzubereiten. Für die Formgebungsprozesse werden die Oberflächen in der Regel mit Walz- oder Umformölen belegt, die das Umformen erleichtern und insbesondere ein
Verschweißen der metallischen Oberfläche des Werkstücks mit dem Werkzeug verhindern sollen. Beispiele solcher Umformprozesse sind" nichtspanabhebende
Verfahren wie beispielsweise Walzen, Biegen. Ziehen oder Kaltfließpressen sowie spanabhebende Verfahren wie Schneiden. Bohren oder Fräsen. Werden metallische
Materialien zwischen unterschiedlichen Verarbeitungsstufen gelagert und/oder transportiert, ist es üblich, die Oberflächen durch ein Korrosionsschutzöl vor einer
Korrosion zu schützen. Vor den beispielhaft genannten weiteren
Bearbeitungsschritten chemische Konversionsbehandlung und/oder Beschichtung müssen diese Öle durch geeignete Reinigerlösungen zumindest so weitgehend entfernt werden, daß auf den Oberflächen verbliebene Restölmengen die nachfolgenden Prozeßschritte nicht negativ beeinflussen.
Im Stand der Technik stehen unterschiedliche Reinigerlösungen zur Verfügung, die einerseits an die chemische Natur der zu reinigenden Substrate und andererseits an die zu entfernende Oberflächenbelegung wie beispielsweise Öle angepaßt sind. Je nach Substrat und je nach Reinigungsaufgabe wählt der Fachmann erfahrungsgemäß geeignete Reinigerlösungen aus bzw. paßt die Zusammensetzung der Reinigerlösung entsprechend an.
Hieraus ergeben sich 2 Aufgabenstellungen, die die Kontrolle des Reinigungsergebnisses und erforderlichenfalls die Kontrolle der Zusammensetzung der Reinigerlösung, sowie die Anpassung der Zusammensetzung der Reinigerlösung an die Reinigungsaufgabe betreffen. Zum einen ist es in einem Produktionsprozeß wünschenswert, möglichst kontinuierlich und möglichst ohne menschliches Eingreifen den Reinigungserfolg beispielsweise dadurch zu kontrollieren, daß die Menge des nach der Reinigung auf der Oberfläche verbliebenen Restöls bestimmt wird. Zum anderen wäre es wünschenswert, bereits vor dem Reinigungsschritt die Ölsorte zu identifizieren, mit der die zu reinigende Oberfläche belegt ist, um möglichst automatisch die Zusammensetzung der Reinigungslösung nach vorgewählten Kriterien an die jeweilige Ölsorte anzupassen.
Gemäß der Veröffentlichung von Christian Lammel: „Abschied von der Daumenprobe", Automobil Industrie 2/97, Seiten 66 und 68, ist es bekannt, bei einer mit 01 im Mengenbereich von g/m" belegten Oberfläche sowohl die Ölsorte als auch den Beölungsgrad in g/m zu erkennen. Hierbei nutzt man aus, daß Öle in der Regel aromatische Komponenten enthalten, die bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht eine Fluoreszensstrahlung aussenden. Das genannte Dokument führt hierzu aus:
„Bestrahlt man beölte Bleche mit definiertem UV-Licht, so zeigt anschließend das Spektrum der emitierten und reflektierten Lichtmenge einen anfangs stark ausgeprägten Peak bei 360 nm. Dieser schwächt sich im weiteren Verlauf wieder ab und bildet bei 440 nm eine weitere Spitze. Dies führt bei sehr stark beölten Blechen zu einer deutlichen Veränderung im Spektrum des eingestrahlten zum emitierten Licht. Je dicker die Ölschicht, desto stärker die Verschiebung des Spektrums. Dieser Zusammenhang läßt sich zur Messung der Ölschichtdicke heranziehen."
Weiterhin wird in dem genannten Dokument ausgeführt, daß bei unterschiedlichen Ölen Differenzen in der abgestrahlten Lichtintensität festgestellt werden können, woraus sich durch Vergleich mit dem bekannten Verhalten der einzelnen Ölsorten die jeweils vorliegende Ölsorte bestimmen läßt.
Demnach ist durch eine Messung von reflektiertem Licht bzw. von Fluoreszenzstrahlung zum einen die vorliegende Ölsorte durch Vergleich erkennbar und zum anderen kann die Belegung der Oberfläche mit diesem Öl im Mengenbereich von g/m ermittelt werden. Dieses Dokument spricht jedoch nicht die Aufgabe an, je nach identifizierter Ölsorte die Zusammensetzung (= Art und/oder Konzentration der Inhaltssto fc) einer für die Reinigung der ölbelegten Oberfläche einzusetzenden Reinigerlösung zweckmäßig anzupassen. Weiterhin spricht dieses Dokument nicht die Aufgabe an, Restölmengen auf der Oberfläche nach deren Reinigung zu bestimmen. Insbesondere die letztgenannte Aufgabe ist mit der in dem genannten Dokument dargelegten Methode nicht lösbar, da die Ölmenge im Mengenbereich deutlich unterhalb von 1 g/m" viel zu gering ist, um durch die schwache Fluoreszenzstrahlung des Öls mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden zu können.
US 3 899 213 offenbart eine Technik, mit der sich von einem entfernten Ort aus die Ölsorte beispielsweise einer marinen Ölverschmutzung erkennen läßt. Hierzu bestrahlt man das Öl mit Licht und mißt das Frequenzspektrum der Fluoreszenzstrahlung. Das Problem der technischen Reinigung und der Steuerung von Reinigerbädern ist hierbei nicht angesprochen.
US 5 807 605 beschreibt eine Methode, mit der man die Anwesenheit einer Schmiermittelschicht auf einem Gegenstand erkennen kann. Hierfür verwendet man ein fluoreszierendes Schmiermittel, bestrahlt die Oberfläche des Gegenstandes mit Licht und schließt aus der Fluoreszenzstrahlung des Schmiermittels auf die gleichmäßige Belegung der Oberfläche.
DE-A-39 23 825 betrifft ein Verfahren zur Prüfung des Vorhandenseins, der Menge und des Zustandes eines Schmierfilms zwischen sich relativ zueinander bewegenden Teilen. Hierbei setzt man dem Schmiermittel beispielsweise eine fluoreszierende Substanz zu, regt die Fluoreszenz an und schließt aus der Fluoreszenzstrahlung auf das Vorhandensein und den Zustand des Schmiermittelfilmes.
DE-A-42 20 392 betrifft einen Übungskoffer für den Nachweis der Dekontamination von chemischen Giften, insbesondere von chemischen Kampfstoffen. Als Übungssubstanzen werden fluoreszierende Substanzen verwendet, deren Gegenwart durch die Fluoreszenzstrahlung festgestellt werden kann.
DE-A- 196 49 925 offenbart ein Verfahren zur quantitativen Prüfung der Reinigung von Gegenständen. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß ein Prüfkörper unter Aufbringen einer beispielsweise fluoreszenz-aktiven Substanz definiert verunreinigt sowie danach gereinigt, desinfiziert und/oder sterilisiert wird, und daß die nach diesen Vorgängen auf dem Prüfkörper verbliebene Menge der Testsubstanz anhand der Fluoreszenzstrahlung bestimmt wird. Hierdurch läßt sich die Effizienz des Reinigungsschritts überprüfen. Ein automatischer Verfahrensablauf zur Kontrolle und Steuerung des Reinigungsvorgangs ist hierdurch jedoch nicht offenbart.
US 5 001 353 betrifft eine Methode, mit der die Dicke eines Beschichtungsfilms, beispielsweise eines Ölfilms, auf einem laufenden Metallband erkannt werden kann. Hierbei wird die Ölschicht mit ultravioletter Strahlung bestrahlt und die Fluoreszenzstrahlung gemessen. Aus der Intensität der Fluoreszenzstrahlung wird auf die Belegungsdicke geschlossen. Das Problem der Steuerung technischer Reinigungsbäder ist hierbei nicht angesprochen.
DD 94 910 betrifft ein Verfahren zur fluorimetrischen Messung geringer Ölgehalte in Trägerflüssigkeiten. Ein solches Verfahren dient zur kontinuierlichen und verzögerungsfreien Überwachung des Ölgehaltes in Betriebsabläufen, in denen die Verunreinigung einer Trägerflüssigkeit mit Öl auftreten kann, wobei ein bestimmter Ölgehalt der Trägerflüssigkeit nicht überschritten werden darf. Das Problem der Reinigung von Oberflächen und der Steuerung der hierbei eingesetzten Reinigerbäder wird hier nicht angesprochen. DE-U-297 00 253 bezieht sich auf eine Überwachungscinrichtung zum Erkennen von Stoffen mit fluoreszierenden Substanzen auf Oberflächen von Flüssigkeiten oder Festkörpern, mit Lichtquelle und Empfänger für von einer fluoreszierenden Substanz reflektiertes, von der Lichtquelle ausgesandtes Licht. In dieser Erfindung geht es um eine spezielle Ausgestaltung der Lichtquelle.
In „Research Disclosure", September 1991, S. 677 ist unter der Nummer 32959 ein Verfahren zur Übe rüfung der Sauberkeit einer Oberfläche beschrieben. Dabei wird auf Rückstände von Kühlschmierstoffen auf Metalloberflächen nach deren Reinigung geschlossen. Soweit der Kühlschmierstoff nicht bereits fluoreszierende Komponenten enthält, werden diese absichtlich zugesetzt. Nach der Reinigung bestrahlt man die Oberfläche mit ultraviolettem Licht und schließt aus der Fluoreszenzstrahlung auf den Erfolg des Reinigungsprozesses. Die Methode wird als subjektiv bezeichnet und kann insbesondere für eine „ja/nein-Entscheidung" über ein ausreichendes Reinigungsergebnis herangezogen werden. Die automatische Anwendung dieses Verfahrens zur Kontrolle und Steuerung des Reinigungsbades ist nicht erwähnt.
US 5 225 675 betrifft ein Verfahren, die Reinigung von Metallteilen zu verbessern. Hierzu gibt man einer Metallbehandlungslösung einen Fluoreszenzfarbstoff zu und behandelt das Metall mit dieser Lösung. Das Metall wird nun verformt und anschließend die Behandlungslösung von der Metalloberfläche heruntergereinigt. Der gereinigte Metallgegenstand wird mit einer Strahlung bestrahlt, die die Fluoreszenz des Farbstoffs anregen kann. Die Fluoreszenz wird optisch überprüft, um die Effektivität des Reinigungsschrittes zu beurteilen. Ein programmgesteuerter Verfahrensablaub zur Kontrolle und Steuerung des Reinigungsbades ist hierdurch jedoch nicht offenbart.
Demgegenüber werden die angesprochenen Teilaufgaben im Rahmen einer industriellen Reinigung von ölbelegten Oberflächen erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung von eine Eigenfluoreszenz aufweisenden Ölsorten auf Oberflächen vor deren Reinigung und/oder zur Bestimmung der Restölbeladung auf Oberflächen nach deren Reinigung, wobei man a) für die Bestimmung der Restölbeladung das Öl vor der Reinigung der Oberfläche mit einer Substanz versetzt, die beim Bestrahlen mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung eine Fluoreszenzstrahlung aussendet, b) die mit dem Öl belegte Oberfläche mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung bestrahlt. c) die Intensität der von der mit Öl belegten Oberfläche abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung entweder im Falle der Messung der Fluoreszenz der im Teilschritt a) zugesetzten Substanz bei einer vorgewählten Wellenlänge mißt oder im Falle der Messung der Eigenfluoreszenz des Öls die Wellenlängenabhängigkeit der Intensität der Fluoreszenzstrahlung mißt und d) entweder im Falle der Messung der Fluoreszenz der im Teilschritt a) zugesetzten Substanz aus der Intensität der Fluoreszenzstrahlung bei einer vorgewählten Wellenlänge die Restölbeladung der Oberfläche bestimmt oder im Falle der Messung der Eigenfluoreszenz des Öls aus der Wellenlängenabhängigkeit der Intensität der Fluoreszenzstrahlung die Ölsorte auf der Oberfläche erkennt, wobei die Teilschritte b) bis d) programmgesteuert automatisch ablaufen und das Ergebnis des Teilschritts d) lokal oder an einem entfernten Ort ausgegeben oder zur weiteren Verarbeitung auf einem Datenträger gespeichert wird und/oder je nach Ergebnis des Teilschritts d) lokal oder an einem entfernten Ort ein Warnsignal erzeugt wird und/oder automatisch eine Überprüfung der Zusammensetzung der zur Reinigung der Oberflächen verwendeten Reinigerlösung eingeleitet wird und/oder automatisch die Zusammensetzung der zur Reinigung der Oberflächen verwendeten Reinigunglösung in Abhängigkeit von der erkannten Ölsorte auf vorgewählte Werte verändert wird.
Substanzen, die beim Bestrahlen mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung eine Fluoreszenzstrahlung aussenden, sind für unterschiedliche technische Einsatzgebiete bekannt. Sofern sie eingesetzt werden, um die Anwesenheit bestimmter Komponenten und/oder deren Mengen zu erkennen, werden sie üblicherweise als „Tracer" bezeichnet. In der weiteren Offenbarung wird dieser Begriff in diesem Sinne verwendet. Beispielsweise werden Tracer zur Kontrolle der Menge von Konditionierungsmitteln in wäßrigen Kühlkreisläufen verwendet. Für die vorliegende Erfindung müssen die Tracer ausreichend öllöslich sein.
In den Teilschritten b) und c) wird die mit Öl belegte Oberfläche mit sichtbarem Licht oder vorzugsweise mit ultravioletter Strahlung bestrahlt und die Intensität der von der mit Öl belegten Oberfläche abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung mit einer geeigneten Meßeinrichtung gemessen. Vorzugsweise geht man hierbei so vor, daß man eine oder mehrere, vorzugsweise 4, Quellen für das sichtbare Licht oder die ultraviolette Strahlung in der Nähe des Meßelements anordnet, das die Intensität der Fluoreszenzstrahlung mißt. Durch mehrere Licht- oder UV-Strahlungsquellen, die um das Meßelement zur Messung der Fluoreszenzstrahlung herum angeordnet sind, läßt sich eine besonders gleichmäßige Bestrahlung desjenigen Oberflächenausschnitts erreichen, dessen Fluoreszenzstrahlung gemessen werden soll. Verfälschungen durch Abschattungen werden hierdurch vermieden oder zumindest verringert. Als Meßelement zur Messung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung setzt man vorzugsweise eine für den gewählten Meßbereich empfindliche Fotozelle ein, die mit einem Fotomultiplier ausgerüstet bzw. verbunden ist. Der vom Fotomultiplier gelieferte Strom ist proportional zur Intensität der Fluoreszenzstrahlung und kann daher als Maß für diese Intensität der Fluoreszenzstrahlung herangezogen und weiterverarbeitet werden. Zweckmäßigerweise ist die Eintrittsöffnung für die Fotozelle mit einer Folie oder Scheibe, beispielsweise aus Kunststoff oder Glas verschlossen, die eine Verschmutzung der eigentlichen Fotozelle in der industriellen Einsatzumgebung verhindern soll. Selbstverständlich muß diese Folie oder Scheibe ausreichend durchlässig für die zu messende Fluoreszenzstrahlung sein. Sofern die Messung der Fluoreszenzstrahlung in einem Bereich hoher Luftfeuchtigkeit stattfindet, was beispielsweise in der Nähe eines Reinigerbades zu erwarten ist, sollte man ein Kondensieren von Feuchtigkeit auf der Folie oder Scheibe^'verhindern. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man diese kontinuierlich oder diskontinuierlich mit einem erforderlichenfalls erwärmten Luftstrom abbläst.
Die Größe des Meßflecks auf der Oberfläche, in dessen Bereich die Intensität der Fluoreszenzstrahlung von dem Meßelement erfaßt wird, hängt zum einen vom Abstand des Meßelements von der Oberfläche und zum anderen von dessen Öffnungswinkel ab. Dabei wird ein um so größerer Bereich der Oberfläche erfaßt, je weiter das Element von der Oberfläche entfernt ist. Da umgekehrt jedoch die Intensität der gemessenen Fluoreszenzstrahlung mit dem Quadrat des Abstandes des Meßelements von der Oberfläche abnimmt, ist es für eine möglichst exakte Intensitätsmessung empfehlenswert, das Meßelement möglichst nahe an die Oberfläche heranzubringen. Um beispielsweise einen kreisförmigen Ausschnitt der Oberfläche mit einem Durchmesser von etwa 15 cm bei der Messung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung erfassen zu können und andererseits zu gewährleisten, daß die Intensitätsmessung mit ausreichender Genauigkeit erfolgt, ist es empfehlenswert, einen Abstand zwischen Meßelement und Oberfläche von etwa 30 bis etwa 50 cm, beispielsweise von etwa 40 cm vorzusehen.
Um im Teilschritt d) entweder die Ölsorte durch die Wellenlängenabhängigkeit der Intensität der Fluoreszenzstrahlung erkennen oder die Beladung der Oberfläche mit Restöl aus der Intensität der Fluoreszenzstrahlung bei einer vorgegebenen Wellenlänge quantitativ bestimmen zu können, ist es erforderlich, die verwendete Meßeinrichtung vorher zu kalibrieren. Zur Erkennung von Ölsorten kann man die Kalibrierung dadurch durchführen, daß man Oberflächen mit unterschiedlichen Ölsorten belegt und die Wellenlängenabhängigkeit der Intensität der Fluoreszenzstrahlung der jeweiligen Ölsorte aufzeichnet und auf einem Datenträger abspeichert. Zur quantitativen Bestimmung der Restölbeladung der Oberfläche führt man die Kalibrierung vorzugsweise dadurch durch, daß man als Substrat dasjenige Material wählt, bei dem die Restölbeladung der Substratoberfläche später bestimmt werden soll, und die Oberfläche des Substrats mit definierten Mengen der Tracersubstanz belegt. Dabei kann der Tracer entweder in dem später abzureinigenden Öl oder auch in einem beliebigen anderen Lösungsmittel gelöst sein. Wichtig ist es lediglich, eine definierte Tracermenge auf die Oberfläche aufzubringen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man eine Lösung des Tracers mit bekannter Konzentration herstellt und diese Lösung beispielsweise mit einem Rakel mit einer definierten Schichtdicke und damit mit einer definierten Menge auf die Oberfläche aufträgt. Aus der Messung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung des Tracers bei unterschiedlichen bekannten Tracermengen läßt sich eine Kalibrierkurve erstellen, die man auf einem Datenträger abspeichern und zur späteren Bestimmung der Restölmenge aus der Intensität der Fluoreszenzstrahlung heranziehen kann.
Dabei werden die Teilschritte b) bis d) programmgesteuert automatisch durchgeführt, ohne daß es für den Start des jeweiligen Teilschritts eines menschlichen Eingreifens bedarf. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher in einem kontinuierlichen Produktionsprozeß eingesetzt werden, ohne daß menschliche Arbeitskraft für seine Durchführung gebunden wird. Je nach Ziel des Verfahrens wird gemäß einer Ausführungsform die Zusammensetzung der Reinigerlösung nach vorgewählten Kriterien an die erkannte Ölsorte angepaßt, mit der das zu reinigende Gut belegt ist. Dies kann entweder dadurch geschehen, daß das Steuersystem für das erfindungsgemäße Verfahren an das Bedienungspersonal der Reinigungsanlage eine entsprechende Empfehlung ausgibt. Andererseits kann die Anpassung der Zusammensetzung der Reinigerlösung auch voll automatisch erfolgen, indem das Steuerungssystem für das Verfahren eine entsprechende Dosieranweisung an die Dosiereinrichtungen für die Komponenten der Reinigungslösung gibt. Andererseits kann das Verfahren eingesetzt werden, um das Ergebnis des Reinigungsschrittes zu überprüfen, d. h. um zu bestimmen, wieviel Restöl auf der Oberfläche nach der Reinigung verblieben ist. Je nach Ausführungsform des Verfahrens kann das Ergebnis der Bestimmung der Restölbeladung nach dem Teilschritt d) entweder lokal oder ah einem entfernten Ort ausgegeben werden. Weiterhin kann es zur weiteren Verarbeitung - beispielsweise zum Erkennen von Trends oder als Aufzeichnung im Rahmen einer Qualitätssicherung - auf einem Datenträger gespeichert werden. Weiterhin kann vorgesehen werden, daß ab einer vorgegebenen Menge Restöl auf der Oberfläche nach der Reinigung lokal oder an einem entfernten Ort ein Warnsignal erzeugt wird. Dies kann ein optisches oder ein akustisches Signal sein oder eine Anzeige auf einem Bildschirm. Weiterhin kann je nach Ergebnis der Bestimmung der Restölbeladung automatisch eine Überprüfung der Zusammensetzung der Reinigerlösung eingeleitet werden, die ggf. dazu führen kann, daß Komponenten der Reinigungslösung automatisch nachdosiert oder daß Maßnahmen zur Pflege bzw. Erneuerung der Reinigerlösung eingeleitet werden.
Zur Bestimmung von Ölrestmengen auf Oberflächen nach deren Reinigung und ggf. zur Durchführung weiterer Maßnahmen führt man das Verfahren vorzugsweise so durch, daß man a) das Öl mit einer Substanz versetzt, die beim Bestrahlen mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung eine Fluoreszenzstrahlung aussendet, al) in einem zeitlich späteren Schritt die Oberfläche unter Verwendung einer Reinigerlösung reinigt und zur Bestimmung des Restölgehaltes auf der Oberfläche nach deren Reinigung b) die mit nicht entfernten Resten von Öl belegte Oberfläche mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung bestrahlt, c) die Intensität der von der mit Resten von Öl belegten Oberfläche abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung der im Teilschritt a) zugesetzten Substanz bei einer vorgewählten Wellenlänge mißt und d) aus der Intensität der Fluoreszenzstrahlung der im Teilschritt a) zugesetzten Substanz die Restölbeladung der Oberfläche bestimmt und e) das Ergebnis des Teilschritts d) lokal oder an einem entfernten Ort ausgibt und/oder zur weiteren Verarbeitung auf einem Datenträger speichert und/oder in dem Fall, daß das Ergebnis des Teilschritts d) einen vorgewählten Wert übersteigt oder sich bei ein- oder mehrmaliger Wiederholung der Teilschritte al ) bis d) um einen vorgegebenen Wert ändert, lokal oder an einem entfernten Ort ein Warnsignal erzeugt und/oder automatisch eine Überprüfung der Zusammensetzung der im Teilschritt a l ) verwendeten Reinigerlösung einleitet.
In dieser Ausführungsform ist die Erfindung speziell dafür geeignet, die auf einer Oberfläche verbliebenen Restölmengen zu bestimmen, nachdem man die Oberfläche mit einer Reinigerlösung gereinigt hat. Welche der aus dem Stand der Technik bekannten Reinigerlösungen hierfür verwendet wird, ist für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Belang.
Dabei stellt es einen vorteilhaften Aspekt der Erfindung dar, daß das Ergebnis des Teilschritts d), die Restölbeladung der Oberfläche, nicht nur lokal, sondern auch an einem entfernten Ort ausgegeben werden kann. Dabei wird unter dem Begriff „entfernter Ort" ein Ort verstanden, der sich nicht im unmittelbaren oder zumindest im optischen Kontakt mit dem Steuersystem befindet, das das erfindungsgemäße Verfahren steuert. Der entfernte Ort kann beispielsweise ein zentrales Prozeßleitsystem darstellen, das im Rahmen eines Gesamtverfahrens zur Oberflächenbehandlung von beispielsweise Metallteilen als Teilaufgabe das Ergebnis des Reinigungsschrittes kontrolliert und ggf. Anweisung zur Überprüfung der Reinigerlösung gibt. Der entfernte Ort kann auch eine zentrale Leitwarte darstellen, von der aus der Gesamtprozeß kontrolliert und gesteuert wird und die sich beispielsweise in einem anderen Raum als das Reinigerbad, dessen Reinigungsleistung kontrolliert werden soll, befindet. Als entfernter Ort kommt jedoch auch eine Stelle außerhalb des Werkes in Betracht, in dem der Reinigungsschritt durchgeführt wird. Hierdurch wird es möglich, daß Spezialisten den Erfolg des Reinigungsschrittes überprüfen und ggf. Maßnahmen zur Regenerierung der Reinigerlösung anstoßen, ohne sich in räumlicher Nähe zu der Reinigerlösung zu befinden. Hierdurch ist es wesentlich seltener erforderlich, daß sich Spezialpersonal am Ort der Reinigerlösung aufhält. "*"
Ein anderer wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt jedoch darin, daß das Steuersystem für das Verfahren je nach Ergebnis der Bestimmung des Restölgehaltes auf der Oberfläche von sich aus eine Überprüfung und als deren Ergebnis erforderlichenfalls Maßnahmen zur Regenerierung der Reinigerlösung veranlaßt, ohne daß es hierzu eines menschlichen Eingreifens bedarf.
Dabei kann ein unzureichendes Reinigungsergebnis nach unterschiedlichen vorgegebenen Kriterien definiert werden: Man kann einen Toleranzbereich vorgeben, innerhalb dem der Restölgehalt auf der gereinigten Oberfläche in der Regel liegen sollte. Weiterhin kann man einen Kontrollbereich vorgeben, in dem der Restölgehalt nur in einer vorgegebenen beschränkten Anzahl von Fällen liegen darf, beispielsweise bezogen auf die Zahl der durchgeführten Bestimmungen oder auf die Zeit. Liegt der Restölgehalt häufiger im Kontrollbereich, ergreift das System eine oder mehrere der vorgewählten Maßnahmen. Dabei kann gleichzeitig eine Trendanalyse vorgesehen werden. Als Ergebnis dieser Trendanalyse kann vorgesehen werden, daß Maßnahmen eingeleitet werden, wenn die Anzahl der Fälle, in denen der Restölgehalt im Kontrollbereich liegt, mit der Zeit zunimmt. Und schließlich kann eine Obergrenze für den Restölgehalt festgelegt werden, oberhalb derer auf jeden Fall eine oder mehrere der vorgesehenen Maßnahmen automatisch eingeleitet werden.
Welche vorgegebene Maßnahmen vom Steuersystem für das erfindungsgemäße Verfahren angestoßen werden können, wurde bereits weiter oben erläutert. Dabei kann insbesondere vorgesehen werden, daß das Steuersystem von sich aus die Bestimmung von einem oder mehreren Parametern der Reinigungslösung anstößt. Beispielsweise kann das Steuersystem eine Bestimmung der Alkalität, des Tensidgehalts und/oder der Olbelastung der Reinigerlösung oder auch mehrere dieser Bestimmungen anstoßen. Wie diese Bestimmungen automatisch durchgeführt werden können, ist beispielsweise in den deutschen PalentariTheldungen 198 02 725. 198 14 500, 198 20 800 und 198 36 720 beschrieben. Je nach Ergebnis der Analyse der Zusammensetzung der Reinigerlösung können weitere Maßnahmen wie beispielsweise Nachdosieren von Komponenten der Reinigerlösung, deren Aufbereitung oder Erneuerung vorzugsweise automatisch veranlaßt und durchgeführt werden. Auch diese Maßnahmen, die die Funktionsfähigkeit der Reinigerlösung wieder herstellen, sind in den genannten deutschen Patentanmeldungen 198 02 725, 198 14 500, 198 20 800 und 198 36 720 beschrieben.
Unabhängig davon, welche Maßnahmen zur Kontrolle und zur Regenerierung der Reinigerlösung das System anstößt, ist es empfehlenswert, daß die Durchführung dieser Maßnahmen und ihr Ergebnis auf einem Datenträger zur späteren Auswertung protokolliert und lokal und/oder an einem entfernten Ort angezeigt werden.
Als extremste Maßnahme kann vorgesehen werden, daß ab einem bestimmten Schwellenwert für die Restölbeladung der gesamte Produktionsprozeß angehalten und eine entsprechende Alarmmeldung lokal und/oder an einem entfernten Ort ausgegeben wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Anwendung bei Produktionsprozesssen konzipiert, bei denen es sich bei der betroffenen Oberfläche um eine metallische Oberfläche handelt, die nach der Reinigung einer chemischen Umwandlung (= Konversionsbehandlung) oder einer Beschichtung unterzogen wird. Im einleitenden Teil dieser Offenbarung wurde bereits erläutert, was unter einer „chemischen Umwandlung" oder einer „Beschichtung" beispielsweise verstanden werden kann. Das Verfahren kann demnach insbesondere bei der Herstellung von beschichtetem Bandstahl, im Fahrzeugbau und in der Haushaltsgeräteindustrie eingesetzt werden. Insbesondere ist vorgesehen, daß es sich bei der betroffenen Oberfläche um die Oberfläche eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Kraftwagens, oder um die Oberfläche eines Fahrzeugteils handelt, die nach der Reinigung phosphatiert wird. Dabei werden insbesondere schichtbildende Phosphati erverfahren durchgeführt, beispielsweise die derzeit üblicherweise durchgeführte Niedrigzink-Phosphatierung.
Führt man das Verfahren an Kraftfahrzeugkarosserien durch, die nach dem Zusammenbau gereinigt und anschließend phosphatiert werden, kann man vorsehen, daß das erfindungsgemäße Verfahren an mehreren Stellen der Fahrzeugkarosserie durchgeführt wird. Beispielsweise kann die Restölbeladung von Oberflächenausschnitten bestimmt werden, die sich an der Seite und auf dem Dach der Fahrzeugkarosserie befinden. Hierbei kann festgestellt werden, ob die Reinigerlösung an allen Teilen der Fahrzeugkarosserie gleichmäßig gut wirkt. Dies kann insbesondere dann von Bedeutung sein, wenn unterschiedliche Fahrzeugteile - wie durchaus üblich - aus unterschiedlichen Materialien von ggf. unterschiedlichen Herstellern gefertigt werden, wobei diese unterschiedlichen Materialien mit verschiedenen Ölen belegt sein können.
Da gerade im Fahrzeugbau Qualitätssicherung eine besondere Bedeutung hat, sieht man im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise vor, daß die Ergebnisse der Restölbestimmung derart abgespeichert werden, daß der Bezug zu dem kontrollierten Fahrzeug oder Fahrzeugteil festgehalten bleibt. Hierzu können beispielsweise an den Transporteinrichtungen für die Fahrzeuge bzw. Fahrzeugteile Strichcodes angebracht werden, die zur Identifizierung des gerade vermessenen Fahrzeugs bzw. Fahrzeugteils dienen. Im Falle späterer Reklamationen kann dann nachvollzogen werden, wie das Reinigungsergebnis für das betroffene Fahrzeug bzw. Fahrzeugteil jeweils ausgefallen war. Als Tracersubstanzen werden vorzugsweise solche Substanzen gewählt, die in den verwendeten Ölen ausreichend löslich sind und die eine ausreichend intensive Fluoreszenzstrahlung liefern, um auch geringe Mengen an Tracersubstanz und damit geringe Restölbeladungen zuverlässig genug bestimmen zu können. Insbesondere können die Tracersubstanzen ausgewählt sein aus öllöslichen Derivaten von Cumarin und von Benzoxazol. Bei Wahl derartiger Tracersubstanzen bestrahlt man die zu prüfende Oberfläche mit ultravioletter Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 300 bis 400 nm, wobei man die Wellenlänge für die Bestrahlung aufgrund von Informationen der Hersteller der Tracersubstanzen oder aufgrund von Voruntersuchungen für die gewählte Tracersubstanz so anpassen kann, daß die Ausbeute an Fluoreszenzstrahlung maximal wird. Die Intensität der von der Oberfläche abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung mißt man dann vorzugsweise bei einer Wellenlänge im Bereich von 400 bis 500 nm, die ebenfalls wieder nach Vorinformation oder nach einer spektroskopischen Voruntersuchung an diejenige Wellenlänge angepaßt werden kann, bei der die Fluoreszenzstrahlung die höchste Intensität aufweist.
Als Tracer ist beispielsweise ein Cumarinderivat geeignet, das von der Firma Ciba Geigy unter dem Handelsnamen TinopalR SWN vertrieben wird. Es hat ein Absorptionsmaximum bei einer Wellenlänge von 375 nm, so daß man als Anregungsstrahlung für die Fluoreszenz vorzugsweise eine Strahlung verwendet, die in diesem Wellenlängenbereich eine hohe Intensität aufweist. Das Maximum der Fluoreszenzstrahlung liegt je nach Untergrund, auf dem der Tracer aufgezogen ist, im Bereich von 430 bis 440 nm. Demgemäß ist dieser Wellenlängenbereich für die Messung der Intensität der Fluoreszenzstrahlung besonders geeignet. Weiterhin kann als Tracer ein Benzoxazolderivat eingesetzt werden, das von der Firma Ciba Geigy unter der Bezeichnung TinopalR SOP vertrieben wird. Sein Absorptionsmaximum liegt bei 367 nm, sein Fluoreszenzmaximum im Bereich von 420 bis 430 nm. Demgemäß sind die jeweils entsprechenden Wellenlängen zum Anregen und zum Messen der Fluoreszenzstrahlung besonders geeignet. Weiterhin können Diphenylpyrazolin-Derivate als Tracer verwendet werden. Ein Beispiel hierfür ist BlankophorR MAN der Firma Bayer AG.
Das Öl versetzt man vor der Reinigung der Oberfläche vorzugsweise mit einer solchen Menge einer Tracersubstanz, daß die Konzentration dieser Substanz in dem Öl im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 1 Gew.-% liegt. Bei Konzentrationen des Tracers in dem Öl in dieser Größenordnung ist es dann möglich, nach dem Reinigen einen durchschnittlichen Restölgehalt auf dem gereinigten Blech in der Größenordnung von etwa 10 bis etwa 100 mg/m zu erfassen und zu bestimmen. Mit diesen Tracerkonzentrationen kann man dann beispielsweise vorsehen, daß der Toleranzbereich für die Restölbelegung bis etwa 20 bis 30 mg 01 pro m" reicht, der Kontrollbereich bis etwa 50 mg/m und der Alarmbereich über diesem Wert beginnt. Diese Werte sind beispielhaft für die Automobilindustrie, wo die gereinigten Oberflächen anschließend phosphatiert werden. Bei anderen Produktionsprozessen kann man die Grenzwerte für den Toleranzbereich, den Kontrollbereich und den Alarmbereich den jeweiligen Qualitätsbedürfnissen anpassen.
Hinsichtlich einer Relativbewegung der Oberfläche, deren Restölgehalt zu bestimmen ist, zu dem Meßelement für die Fluoreszenzstrahlung können 2 Fälle unterschieden werden: Es kann vorgesehen werden, daß während der Durchführung der Teilschritte b) und c) des erfindungsgemäßen Verfahrens sich die Oberfläche nicht relativ zu dem Meßelement, das die Intensität der Fluoreszenzstrahlung mißt, bewegt; es kann jedoch auch vorgesehen werden, daß während der Durchführung der Teilschritte b) und c) des erfindungsgemäßen Verfahrens sich die Oberfläche relativ zu dem Meßelement, das die Intensität der Fluoreszenzstrahlung mißt, bewegt. Bei den beispielshaft genannten industriellen Produktionsprozessen ist es die Regel, daß sich die Bauteile bzw. die Metallbänder mehr oder weniger gleichförmig durch die einzelnen Bearbeitungszonen bewegen. Wünscht man während der Durchführung der Fluoreszenzmessung keine Relativbewegung des untersuchten Oberflächenausschnitts zu dem Meßelement, ist es daher erforderlich, daß sich das Meßelement mit der gleichen Geschwindigkeit in die gleiche Richtung bewegt wie der zu untersuchende Ausschnitt der Oberfläche.-.-
Alternativ hierzu kann aber auch vorgesehen werden, daß während der Durchführung der Fluoreszenzmessung (Teilschritte b) und c)) sich die Oberfläche relativ zu dem Meßelement, das die Intensität der Fluoreszenzstrahlung mißt, bewegt. In dieser Ausführungsform ist das Meßelement fest montiert und das Bauteil, dessen Oberflächenbelegung mit Restöl geprüft werden soll, bewegt sich an dem Meßelement vorbei. Während der Meßdauer, die üblicherweise im Bereich weniger Sekunden (etwa 1 bis etwa 10 Sekunden) liegen kann, wird hierdurch ein größerer Ausschnitt der Oberfläche erfaßt, als dem eigentlichen Meßfleck entspricht. Hierdurch erhält man eine Aussage über die mittlere Restölbelegung desjenigen Oberflächenausschnitts, der sich während der Meßdauer an dem Meßelement vorbei bewegt.
Bei gleicher Meßdauer wird daher im Fall der relativ zum Meßelement stillstehenden Oberfläche ein kleinerer Ausschnitt der Oberfläche überprüft als im Fall der relativ zum Meßelement bewegten Oberfläche. Den selben Effekt, nämlich das Erfassen von Oberflächenausschnitten variabler Größe, könnte man auch dadurch erreichen, daß man den Abstand des Meßelements von der Oberfläche verändert. Dies ist jedoch weniger empfehlenswert, da sich mit zunehmendem Abstand des Meßelements von der Oberfläche die Intensität der das Meßelement erreichenden Fluoreszenzstrahlung verringert. Durch längere Meßzeiten könnte dies kompensiert werden. Jedoch wäre es bei dieser Verfahrensweise ratsam, die Meßeinrichtung für jeden Abstand des Meßelements von der Oberfläche zu kalibrieren. Dies bedeutet einen höheren Aufwand, bringt aber keine wesentlichen Vorteile mit sich. Da das erfindungsgemäße Verfahren möglichst weitgehend ohne menschliches Eingreifen automatisch ablaufen soll, sieht man vorteilhafterweise vor, daß sich die verwendete Meßeinrichtung nach vorgegebenen Zeitabständen oder nach einer vorgegebenen Anzahl von Messungen selbst auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft. Daher sieht man vorteilhafterweise vor, daß man die Funktionsfähigkeit der für die Durchführung der Teilschritte b) und d) verwendeten Meßeinrichtung nach vorgewählten Zeitabständen oder nach einer vorgewählten Anzahl von Messungen und/oder dann, wenn sich die Ergebnisse zweier Bestimmungen der Restölbeladung mindestens um einen vorgegebenen Wert unterscheiden, und/oder aufgrund einer manuellen Anforderung dadurch überprüft, daß man die Teilschritte b) und c) mit einer Oberfläche durchführt, die mit einer bekannten Menge einer Substanz belegt ist, die bei Bestrahlen mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung eine Fluorenszenzstrahlung aussendet, und das Ergebnis des Teilschritts d) mit dem bekannten Sollwert vergleicht.
Die Selbstüberprüfung der Meßeinrichtung kann also vom Steuersystem nach unterschiedlichen Kriterien automatisch gestartet, jedoch auch durch eine manuelle Anforderung veranlaßt werden. Dabei kann die manuelle Anforderung am Ort der Meßeinrichtung selbst oder von dem genannten „entfernten Ort" aus erfolgen. Damit ist jederzeit eine Überprüfung möglich, ob die Meßeinrichtung funktionsfähig ist. Die Überprüfung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man eine Materialprobe bereithält, die vorzugsweise demjenigen Material entspricht, dessen Oberflächenbelegung mit Restöl kontrolliert werden soll, und deren Oberfläche eine bekannte Mengen Tracersubstanz enthält. Damit ist bekannt, welche Intensität unter den gewählten Meßbedingungen die von dieser Oberfläche abgestrahlte Fluoreszenzstrahlung haben sollte. Für die Überprüfung der Meßeinrichtung wird diese Materialprobe durch eine geeignete Vorrichtung im richtigen Abstand vor dem Meßelement positioniert und die Fluoreszenzstrahlung gemessen. Bei Abweichungen vom Sollwert sieht man vorzugsweise vor, daß eine entsprechende Warn- oder Alarmmeldung lokal und/oder an einem entfernten Ort ausgegeben wird.
Dabei ist es für diese Überprüfung nicht unbedingt erforderlich, daß die zur Überprüfung verwendete Materialprobe mit einer bekannten Menge Tracersubstanz belegt ist. Vielmehr genügt es auch, vor dem ersten Start der erfindungsgemäßen Verfahrens folge die Intensität der Fluoreszenzstrahlung unter den gewählten Meßbedingungen zu bestimmen und abzuspeichern. Für die spätere Überprüfung der Funktionsfähigkeit genügt es dann, den zu einem späteren Zeitpunkt erhaltenen Intensitätswert mit dem ersten Wert zu vergleichen.
Um das erfindungsgemäße Verfahren in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durchzuführen, daß man durch Bestimmen der Restölbelegung einer Oberfläche nach deren Reinigung die Funktionsfähigkeit der Reinigerlösung überprüft, ist es demnach erforderlich, daß das vor der Reinigung auf der Oberfläche befindliche Öl eine bekannte Tracersubstanz in einer bekannten Konzentration enthält. Demnach sieht man vorzugsweise vor, bei denjenigen Produktionsschritten, die der Reinigung vorausgehen und bei denen es erforderlich ist, ein Öl zu verwenden (z. B. zum Walzen, Umformen, Tiefziehen, zur spanabhebenden Bearbeitung oder zum Korrosionsschutz), ein Öl einsetzt, das eine bekannte Menge einer bekannten Tracersubstanz enthält.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Zusammensetzung einer Reinigerlösung zumindest weitgehend, vorzugsweise jedoch vollständig ohne menschliches Eingreifen so einzustellen, daß sie möglichst gut dafür geeignet ist, eine vorgefundene Ölsorte von einer Oberfläche zu entfernen. In dieser Λusführungsform trägt die Erfindung der Erfahrung Rechnung, daß sich unterschiedliche Öle unterschiedlich gut von Oberflächen entfernen lassen und daß es für jede Ölsorte eine optimale Zusammensetzung der Reinigerlösung gibt. Hierfür kann dem Steuersystem für das erfindungsgemäße Verfahren vorgegeben werden, welche Zusammensetzung der Reinigerlösung bei welcher Ölsorte eingesetzt werden soll. Das Steuersystem kann jedoch auclT lernfähig ausgebildet sein und selbst Erfahrungen über den Reinigungserfolg für eine vorgefundene Ölsorte bei unterschiedlicher Zusammensetzung der Reinigerlösung sammeln. Hierzu ist es erforderlich, daß das Steuersystem die Ergebnisse einer Restölmessung auf der Oberfläche nach der Reinigung mit der bekannten Zusammensetzung der Reinigerlösung zusammenführt und abspeichert. Da man das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise im Rahmen einer industriellen Produktionskette einsetzt, bei der die Zusammensetzung der Reinigerlösung zu unterschiedlichen Zeitpunkten automatisch oder manuell kontrolliert wird, ist es möglich, dem Steuersystem für das erfindungsgemäße Verfahren Informationen über die Zusammensetzung der Reinigerlösung zur Verfügung zu stellen. Hierdurch kann das Steuersystem im Verlauf der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lernen, mit welcher Badzusammensetzung bei der jeweiligen Ölsorte nach dem Reinigen die geringste Restölbelegung auf der gereinigten Oberfläche festgestellt wird.
Um diesen Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens nutzen zu können, ist es erforderlich, die Ölsorte zu identifizieren, mit der die zu reinigende Oberfläche belegt ist. Hierzu kann man ausnützen, daß Öle beim Bestrahlen mit sichtbarem oder ultraviolettem Licht eine Fluoreszenzstrahlung aussenden und daß die Wellenlängenabhängigkeit der Intensität der Fluoreszenzstrahlung für eine bestimmte Ölsorte charakteristisch ist. Durch Probemessungen stellt man fest, welche Ölsorte welche Wellenlängenabhängigkeit der Fluoreszenzstrahlung zeigt, und stellt diese Information dem Steuersystem für das erfindungsgemäße Verfahren zur Verfügung. Nach dieser Vorbereitung kann das erfindungsgemäße Verfahren in der Ausführungsform durchgeführt werden, daß man zur Erkennung von Ölsorten auf Oberflächen vor deren Reinigung b) die mit Öl belegte Oberfläche mit ultravioletter Strahlung bestrahlt, c) die Intensität der von der mit Öl belegten Oberfläche abgestrahlten Eigenfluoreszenzstrahlung des Öls bei verschiedenen Wellenlägen mißt, d) die Ölsorte durch Vergleich der Verhältnisse der bei verschiedenen Wellenlängen gemessenen Intensitäten der Fluoreszenzstrahlung mit vorgegebenen Werten dieser
Verhältnisse erkennt und daß man je nach erkannter Ölsorte die Zusammensetzung der zur Reinigung einzusetzenden Reinigerlösung automatisch auf vorgewählte Werte einstellt.
Demnach wird in dieser Ausführungsform vorgesehen, je nach erkannter Ölsorte automatisch Dosiereinrichtungen zu aktivieren, die bereitgestellte Komponenten in einer solchen Menge in die Reinigerlösung dosieren, daß deren Zusammensetzung optimal auf die vorgefundene Ölsorte eingestellt wird. Für eine Kontrolle des Erfolgs dieser Maßnahme und für eine Qualitätssicherung ist es empfehlenswert, die Informationen über die identifizierte Ölsorte und über die ergriffenen Maßnahmen zur Einstellung der Zusammensetzung der Reinigerlösung abzuspeichern.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat also die beiden Teilaspekte, daß weitgehend unabhängig von einem menschlichen Eingreifen zum einen der Erfolg einer Oberflächenreinigung kontrolliert und zum anderen die für die Reinigung der Oberfläche verwendete Reinigerlösung optimal auf die vorgefundene Ölsorte auf der Oberfläche eingestellen wird. Werden ungenügende Reinigungsergebnisse festgestellt oder zeigt sich ein Trend, daß sich die Reinigungsergebnisse zunehmend verschlechtern, obwohl sie noch im Toleranzbereich liegen, kann automatisch eine Überprüfung der Zusammensetzung der Reinigerlösung veranlaßt und als Ergebnis dieser Überprüfung die Reinigerlösung mit Komponenten ergänzt oder Badpflegemaßnahmen für die Reinigerlösung eingeleitet werden. Hierdurch ist es möglich, in einer industriellen Fertigungskette weitgehend ohne menschliche Kontrolle eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten. Die während der Anwendungsdauer des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Informationen und die durchgeführten Maßnahmen werden vorzugsweise auf Datenträger abgespeichert und stehen für Zwecke der Qulitätssicherung, für spätere Auswertung sowie zum Sammeln von Information (ür das Steuersystem zur Verfügung. Hierdurch kann das Steuersystem lernfähig ausgestaltet werden. Durch Übertragung der im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens anfallenden Daten an einen entfernten Ort ist es möglich, auch von entfernter Stelle aus den Erfolg des Reinigungsschrittes zu kontrollieren. Damit erhöht das erfindungsgemäße Verfahren einerseits die Produktionssicherheit und verringert andererseits den manuellen Aufwand hierfür.
Ausführungsbeispiel
Das Ausführungsbeispiel betrifft diejenige Ausführungsform der Erfindung, bei der man nach einer Reinigung die Restölmenge auf einer Oberfläche bestimmt. Das Beispiel zeigt das Erstellen einer Kalibrierkurve. Als Oberfläche diente eine mit einem Niedrigzink-Phosphatierverfahren phosphatierte Oberfläche von kaltgewalztem Stahl. Auf die Oberfläche wurde mit einem Rakel ein Korrosionsschutzöl (Multi DrawR Pl 61 der Firma Zeller & Gmelin GmbH & Co, Eislingen) in definierter Schichtdicke aufgetragen, das als Tracer das Produkt TinopalR SWN der Firma Ciba-Geigy in einer Konzentration von 1 % enthielt. Als Schichtdicken für das Öl wurden 50, 250 und 500 nm gewählt. Die mit Öl belegten Bleche wurden mit ultravioletter Strahlung einer Wellenlänge im Bereich von 300 bis 400 nm mit einem Maximum bei 365 nm bestrahlt und die Intensität der Fluoreszenzstrahlung bei einer Wellenläge von 450 nm gemessen. Die gemessene Intensität wurde als relative Signalstärke bezüglich einer durch die Geräteeinstellung vorgewählten maximalen Signalstärke von 100 % aufgetragen. Bei einer Schichtdicke von 50 nm erhielt man eine relative Signalstärke von 3 %, bei 250 nm eine relative Signalstärke von 21 % und bei einer Schichtdicke von 500 nm eine relative Signalstärke von 43 %. Durch diese 3 Punkte sowie durch den Nullpunkt läßt sich eine als Kalibrierkurve dienende Ausgleichsgerade legen. Beim praktischen Einsatz des Verfahrens mißt man unter gleichen Meßbedingungen die relative Intensität der von der gereinigten Oberfläche abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung. Durch Vergleich mit der Kalibrierkurve erhält man die mittlere Schichtdicke des nach dem Reinigen auf der Oberfläche verbleibenden restlichen Öls.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung von eine Eigenfluoreszenz aufweisenden Ölsorten auf Oberflächen vor deren Reinigung und/oder zur Bestimmung der Restölbeladung auf Oberflächen nach deren Reinigung, wobei man a) für die Bestimmung der Restölbeladung das Öl vor der Reinigung der Oberfläche mit einer Substanz versetzt, die beim Bestrahlen mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung eine Fluoreszenzstrahlung aussendet. b) die mit dem Öl belegte Oberfläche mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung bestrahlt, c) die Intensität der von der mit Öl belegten Oberfläche abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung entweder im Falle der Messung der Fluoreszenz der im Teilschritt a) zugesetzten Substanz bei einer vorgewählten Wellenlänge mißt oder im Falle der Messung der Eigenfluoreszenz des Öls die Wellenlängenabhängigkeit der Intensität der Fluoreszenzstrahlung mißt und d) entweder im Falle der Messung der Fluoreszenz der im Teilschritt a) zugesetzten Substanz aus der Intensität der Fluoreszenzstrahlung bei einer vorgewählten Wellenlänge die Restölbeladung der Oberfläche bestimmt oder im Falle der Messung der Eigenfluoreszenz des Öls aus der Wellenlängenabhängigkeit der Intensität der Fluoreszenzstrahlung die Ölsorte auf der Oberfläche erkennt, wobei die Teilschritte b) bis d) programmgesteuert automatisch ablaufen und das Ergebnis des Teilschritts d) lokal oder an einem entfernten Ort ausgegeben oder zur weiteren Verarbeitung auf einem Datenträger gespeichert wird und/oder je nach Ergebnis des Teilschritts d) lokal oder an einem entfernten Ort ein Warnsignal erzeugt wird und/oder automatisch eine Überprüfung der Zusammensetzung der zur Reinigung der Oberflächen verwendeten Reinigerlösung eingeleitet wird und/oder automatisch die Zusammensetzung der zur Reinigung der Oberflächen verwendeten Reinigunglösung in Abhängigkeit von der erkannten Ölsorte auf vorgewählte Werte verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man a) das Öl mit einer Substanz versetzt, die beim Bestrahlen mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung eine Fluoreszenzstrahlung aussendet, al ) in einem zeitlich späteren Schritt die Oberfläche unter Verwendung einer Reinigerlösung reinigt und zur Bestimmung des Restölgehaltes auf der Oberfläche nach deren Reinigung b) die mit nicht entfernten Resten von Öl belegte Oberfläche mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung bestrahlt, c) die Intensität der von der mit Resten von Öl belegten Oberfläche abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung der im Teilschritt a) zugesetzten Substanz bei einer vorgewählten Wellenlänge mißt und d) aus der Intensität der Fluoreszenzstrahlung der im Teilschritt a) zugesetzten Substanz die Restölbeladung der Oberfläche bestimmt und e) das Ergebnis des Teilschritts d) lokal oder an einem entfernten Ort ausgibt und/oder zur weiteren Verarbeitung auf einem Datenträger speichert und/oder in dem Fall, daß das Ergebnis des Teilschritts d) einen vorgewählten Wert übersteigt oder sich bei ein- oder mehrmaliger Wiederholung der Teilschritte al ) bis d) um einen vorgegebenen Wert ändert, lokal oder an einem entfernten Ort ein Warnsignal erzeugt und/oder automatisch eine Überprüfung der Zusammensetzung der im Teilschritt al) verwendeten Reinigerlösung einleitet.
3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz, die bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung eine Fluoreszenzstrahlung aussendet, ausgewählt ist aus öllöslichen Derivaten von Diphenylpyrazolin, Cumarin und von Benzoxazol, man im Teilschritt b) die Oberfläche mit ultravioletter Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich 300 bis 400 nm bestrahlt und daß man im Teilschritt c) die Intensität der von der Oberfläche abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung bei einer Wellenlänge im Bereich von 400 bis 500 nm mißt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis""6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Öl vor der Reinigung der Oberfläche mit 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Öl, einer Substanz versetzt, die bei Bestrahlen mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung eine Fluoreszenzstrahlung aussendet.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Durchführung der Teilschritte b) und c) sich die Oberfläche nicht relativ zu dem Meßelement, das die Intensität der Fluoreszenzstrahlung mißt, bewegt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Durchführung der Teilschritte b) und c) sich die Oberfläche relativ zu dem Meßelement, das die Intensität der Fluoreszenzstrahlung mißt, bewegt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Funktionsfähigkeit der für die Durchführung der Teilschritte b) und c) verwendeten Meßeinrichtung nach vorgewählten Zeitabständen oder nach einer vorgewählten Anzahl von Messungen und/oder dann, wenn sich die Ergebnisse zweier Bestimmungen der Restölbeladung mindestens um einen vorgegebenen Wert unterscheiden, und/oder aufgrund einer manuellen Anforderung dadurch überprüft, daß man die Teilschritte b) bis d) mit einer Oberfläche durchführt, die mit einer bekannten Menge einer Substanz belegt ist, die bei Bestrahlen mit sichtbarem Licht oder mit ultravioletter Strahlung eine Fluorenszenzstrahlung aussendet, und das Ergebnis des Teilschritts d) mit dem bekannten Sollwert vergleicht.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erkennung von Ölsorten auf Oberflächen vor deren Reinigung b) die mit Öl belegte Oberfläche mit ultravioletter Strahlung bestrahlt, c) die Intensität der von der mit Öl belegten Oberfläche abgestrahlten Eigenfluoreszenzstrahlung des Öls bei verschiedenen Wellenlägen mißt, d) die Ölsorte durch Vergleich der Verhältnisse der bei verschiedenen Wellenlängen gemessenen Intensitäten der Fluoreszenzstrahlung mit vorgegebenen Werten dieser Verhältnisse erkennt und daß man je nach erkannter Ölsorte die Zusammensetzung der zur Reinigung einzusetzenden Reinigerlösung automatisch auf vorgewählte Werte einstellt.
9. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 bei der Reinigung einer metallischen Oberfläche, die nach der Reinigung einer chemischen Umwandlung oder einer Beschichtung unterzogen wird.
10. Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Oberfläche um die Oberfläche eines Fahrzeuges oder eines Fahrzeugteiles handelt, die nach der Reinigung phosphatiert wird.
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