DE10326605A1 - Verfahren, Computerprogramm und Steuervorrichtung zum Betreiben einer KTL-Anlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer kathodischen Tauchlakier-Anlage, wobei die Anlage eine Wanne mit einer Vielzahl von verteilt angeordneten Anoden aufweist. Es ist bekannt, dass zum Durchführen eines Lackier- beziehungsweise Beschichtungsprozesses ein zu beschichtender Formkörper in eine in der Wanne befindlichen Beschichtungsflüssigkeit eigetaucht und dann durch die Wanne vorbei an den Anoden bewegt werden muss. Zur Realisierung der gewünschten Beschichtung ist es erforderlich, dass zwischen den Anoden der Wanne und dem als Kathode fungierenden Formkörper ein Gleichstrom eingestellt wird. Zur Erzielung einer besonders präzisen Beschichtung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Stärke des Gleichstroms für jede Anode individuell im Ansprechen auf die Kontur des an ihr vorbeigeführten Formkörpers zeitlich gesteuert wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine Steuervorrichtung zum Betreiben einer kathodischen Tauchlackier-Anlage.
• Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der Auslegeschrift 28 47 172 bekannt. Eine KTL-Anlage dient grundsätzlich zum elektrophoretischen Beschichten eines Formkörpers zum Beispiel mit einer Korrosionsschutzschicht. Aus der genannten Druckschrift ist bekannt, dass eine solche KTL-Anlage grundsätzlich eine Wanne mit einer Vielzahl von an deren Innenseite verteilt angeordneten Anoden aufweist. Zum Durchführen der Beschichtung wird der zu beschichtende elektrisch leitende Formkörper, zum Beispiel eine Automobilkarosserie in eine in der Wanne befindliche Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht. Der Formkörper dient als Kathode und wird während des Beschichtungsprozesses an den Anoden der Wanne vorbeigeführt, während zwischen der Kathode und zumindest einer der Anoden ein individuell für diese Anode eingestellter Gleichstrom fließt. Es kommt dann zu einer elektrophoretischen Abscheidung eines in der Beschichtungsflüssigkeit enthaltenen Materials auf der Oberfläche des Formkörpers. Zwischen den Anoden und dem Formkörper als Kathode wird ein konstanter Gleichstrom eingestellt und die Dicke der abgesonderten Schicht auf dem Formkörper wird durch eine variable Zeitdauer gesteuert, während der der Gleichstrom eingeschaltet bleibt. Wenn die Dicke des abgeson derten Materials auf der Oberfläche des Formkörpers ausreichend groß genug ist, wird der Gleichstrom zumindest zwischen derjenigen Anode, in deren Wirkungsbereich sich der Formkörper aktuell befindet, unterbrochen beziehungsweise abgeschaltet.
• Mit diesem bekannten Verfahren lässt sich zwar die Dicke der elektrophoretischen Abscheidung auf dem Formkörper grundsätzlich kontrollieren; allerdings gelingt dies nur bis zu einem gewissen Grad, denn auch nach der Abschaltung einzelner Anoden geht der Beschichtungsprozess – dann allerdings in unkontrollierter Weise – durch den Einfluss von noch angeschalteten Anoden in der Nachbarschaft der abgeschalteten Anoden weiter. Dieser unkontrollierte Beschichtungsprozess führt zu unkontrollierbaren und damit in der Regel auch unerwünschten Beschichtungsergebnissen.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, das bekannte Verfahren und Computerprogramm sowie eine entsprechende bekannte Steuervorrichtung derart weiterzubilden, dass unkontrollierte Phasen während des Beschichtungsprozesses vermieden und eine letzten Endes sehr präzise Beschichtung des Formkörpers möglich wird.
• Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Demnach wird während des Beschichtungsprozesses die Stärke des Gleichstroms im Ansprechen auf die Kontur des an der Anode vorbeigeführten Formkörpers zeitlich gesteuert.
• Gleichstrom im Sinne der Erfindung meint nicht lediglich einen zeitlich konstanten Strom mit positiver Stromstärke, sondern vielmehr einen beliebigen zeitlichen Stromverlauf I(t) ≥ 0 mit beliebiger positiver Stromstärke.
• Die beanspruchte Ausbildung des Verfahrens bietet den Vorteil, dass eine Unterbrechung der Stromzufuhr für einzelne A noden nicht mehr erforderlich ist und dass statt dessen die Beschichtungsdicke auf dem Formkörper sehr präzise durch zeitliche Variation der Stärke des Gleichstroms gesteuert werden kann. Dies gilt insbesondere deswegen, weil die Beschichtungsdicke unter anderem von dem Abstand der Anode und der aktuell im Wirkungsbereich der Anode befindlichen Oberfläche des zu beschichtenden Formkörpers abhängt. Durch die Steuerung der Stärke des Gleichstroms im Ansprechen auf die Kontur des an der Anode vorbeigeführten Formkörpers können eventuelle im Zeitablauf auftretende Veränderungen dieses Abstandes ausgeglichen und auf diese Weise eine einheitliche genaue Beschichtungsdicke gewährleistet werden.
• Eine besonders präzise Beschichtung des Formkörpers ist aus folgenden Gründen wichtig: Einerseits bietet eine zu geringe Schichtdicke in der Regel keinen ausreichenden Schutz, zum Beispiel vor Korrosion. Andererseits ist aber auch eine Überbeschichtung nicht erwünscht, zum einen aus Kostengründen und zum anderen, weil eine zu große Schichtdicke insbesondere bei starker Beanspruchung der Beschichtung beziehungsweise einer später darüber gelegten Lackschicht durch Partikeleinschlag, zum Beispiel Spliteinschlag, zu leicht von dem Formkörper wegplatzt und dann eine offene Angriffsfläche für Korrosion hinterlässt.
• Ein regelmäßiges Abschalten der Stromzufuhr zu den einzelnen Anoden wird insbesondere dadurch verhindert, dass die Steuerung zeitkontinuierlich erfolgt.
• Es ist vorteilhaft, wenn die zeitliche Veränderung der Stärke des Gleichstroms mit dem Durchlaufen des Formkörpers durch die Wanne synchronisiert erfolgt. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn für die Ansteuerung der Anoden auf hinterlegte Stromverläufe zurückgegriffen wird. Wird zum Beispiel die kontinuierliche Vorbeibewegung des Formkörpers an den Anoden zeitweise unterbrochen, so muss dies in Abweichung von dem hinterlegten Stromverlauf bei der Ansteuerung der Anoden be rücksichtigt werden, um trotzdem noch ein brauchbares Beschichtungsergebnis zu erzielen.
• Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm und durch eine Steuervorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens gelöst. Für die Steuervorrichtung sei als besonders vorteilhafte Ausgestaltung erwähnt, dass sie eine Typenerkennungseinrichtung zum Erkennen des Typs eines aktuell zu beschichtenden Formkörpers aufweisen kann und ausgebildet ist, den für den erkannten Typ geeigneten Strom- oder Spannungsverlauf zu Beginn des Beschichtungsvorganges des Formkörpers aus einer entsprechenden Bibliothek auszuwählen und für die Anoden der Wanne einzustellen. Ansonsten entsprechen die Vorteile des Computerprogramms und der Steuervorrichtung den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren beschriebenen Vorteilen.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahren, des Computerprogramms und der Steuervorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Dabei zeigen:
• 1 eine KTL-Anlage mit einer zugehörigen Steuervorrichtung;
• 2 eine Detailansicht der Steuervorrichtung; und
• 3 eine mögliche Stromverteilung für die am Boden der Wanne der KTL-Anlage in Wannenquerrichtung angeordneten Anoden.
• In 1 ist zu erkennen, dass die KTL-Anlage eine Wanne 220 mit einer Vielzahl, vorzugsweise an ihrer Innenseite angeordneten Anoden 240-1...-N aufweist. Zur Durchführung einer Beschichtung eines Formkörpers 300, insbesondere einer Automobilkarosserie, wird die KTL-Anlage von einer Steuervorrich tung 100 betrieben. Die Steuervorrichtung 100 steuert zum einen das Eintauchen des zu beschichtenden Formkörpers 300 in eine in der Wanne 220 befindliche Beschichtungsflüssigkeit 400 und die Bewegung des Formkörpers 300 in Längsrichtung Y durch die Wanne vorbei an den Anoden 240-1...-N. Darüber hinaus steuert die Steuervorrichtung 100 auch die Anoden 240-1...N während des Beschichtungsprozesses in geeigneter Weise an. In geeigneter Weise heißt im Sinne der Erfindung, dass die Stärke des zwischen einer Anode und dem als Kathode fungierenden Formkörper 300 im Ansprechen auf dessen Kontur zeitlich, vorzugsweise kontinuierlich, gesteuert wird.
• 2 veranschaulicht den Aufbau der Steuervorrichtung 100, soweit er für die Ansteuerung der Anoden 240-1...-N erforderlich ist. Kernstück dieses Teils der Steuervorrichtung 100 ist ein Strom-/Spannungsregler 110. Er steuert die Stärke des an die Anoden 240-1...-N abgegebenen Gleichstrom grundsätzlich nach Maßgabe von in einer Bibliothek hinterlegten Strom-/Spannungsverläufen. Diese Bibliothek wiederum ist in einer Speichereinrichtung 120 gespeichert. Die Bibliothek umfasst Strom-/Spannungsverläufe vorzugsweise für jede einzelne Anode 240-1...-N in der Wanne 220 vorzugsweise gruppiert nach unterschiedlichen Typen von zu beschichtenden Formkörpern 300. So werden beispielsweise für eine Mercedes-S-Klasse für die einzelnen Anoden der Wanne 220 andere Strom-/Spannungsverläufe in der Bibliothek hinterlegt als für die Mercedes-E-Klasse, weil sich die Karosserien als Formkörpertypen im Sinne der Erfindung geometrisch grundlegend voneinander unterscheiden. Die Auswahl der jeweils geeigneten Strom-/Spannungsverläufe erfolgt vorzugsweise zu Beginn eines Beschichtungsprozesses mit Hilfe einer Typenerkennungseinrichtung 130, welche ausgebildet ist, den Typ, zum Beispiel A-, E- oder S-Klasse, eines aktuell zu beschichtenden Formkörpers zu erkennen und diese Information zur Auswahl der ge eigneten Strom-/Spannungsverläufe an die Strom-/Spannungs-Steuervorrichtung 110 weiterzugeben. Die Strom-/Spannungs-Steuervorrichtung 110 steuert dann die Stärke des Gleichstroms bei den einzelnen Anoden 240-1...-N individuell nach Maßgabe durch die ausgewählten Stromverläufe. Die einzelnen in der Bibliothek hinterlegten Strom-/Spannungsverläufe für die einzelnen Anoden werden vorzugsweise vor Beginn einer Serienbeschichtung anhand einer Vielzahl von Probebeschichtungen von unterschiedlichen Formkörpertypen oder durch Simulation ermittelt.
• Während eines Beschichtungsvorganges ist es besonders wichtig, dass die erfindungsgemäße zeitliche Veränderung der Stärke des Gleichstromes, mit welchem die einzelnen Anoden angesteuert werden, mit dem Durchlaufen des Formkörpers 300 durch die Wanne 220 zeitlich synchronisiert erfolgt. Damit diese Synchronisation kontinuierlich überwacht und gegebenenfalls nachgeregelt werden kann, ist der Steuervorrichtung 100 eine Positionserkennungseinrichtung 140 zugeordnet. Diese dient zum Erkennen der aktuellen Position des Formkörpers 300 während des Beschichtungsvorganges innerhalb der Wanne 220. Wird zum Beispiel von der Positionserkennungseinrichtung 140 eine zeitweise Unterbrechung des Transportes des Formkörpers 300 durch die Wanne 220 beobachtet, so meldet er dies an die Strom-/Spannungs-Steuervorrichtung 110, woraufhin diese sofort die Ansteuerung der Anoden gemäß dem aktuell ausgewählten Strom-/Spannungsverlauf unterbricht. Erst dann, wenn die Positionserkennungseinrichtung 140 wieder eine Fortbewegung des Formkörpers 300 innerhalb der Wanne meldet, darf auch die Strom-/Spannungs-Steuervorrichtung 110 mit der Abwicklung des ausgewählten Stromverlaufes zur Ansteuerung der Anoden fortfahren.
• Erfindungsgemäß werden die Anoden mit einem zeitkontinuierlichen, vorzugsweise analogen Strom mit positiver Stromstärke angesteuert. Die jeweils eingestellte Stärke des Stromes hängt jedoch nicht nur von der Kontur des Formkörpers 300, sondern auch von der Größe der Anoden und deren örtlicher Verteilung innerhalb der Wanne 200 ab. Von der örtlichen Verteilung der Anoden hängt es zum Beispiel ab, inwieweit benachbarte Anoden das Ergebnis einer Beschichtung auf dem Formkörper 300 gleichzeitig beeinflussen. So hat es sich für die auf dem Wannenboden in Wannenquerrichtung x angeordneten Anoden als sinnvoll herausgestellt, dass sie mit einer örtlichen Stromverteilung gemäß 3 angesteuert werden. Die dort gezeigte örtliche Stromverteilung zeigt, dass die Stromstärke bei den Anoden 240-4 vorteilhafterweise größer ist als bei deren benachbarten Anoden 240-3, 240-5, die näher am Rand der Wanne positioniert sind. Die in 3 gezeigte örtliche Stromverteilung in x-Richtung besagt nicht, dass auch die Beschichtungsdicke auf der Unterseite des Formkörpers 300 eine entsprechende Verteilung aufweist. Vielmehr kann sich trotz der gezeigten Stromverteilung auf der Unterseite des Formkörpers 300 dennoch eine gleichmäßige Schichtdicke in Querrichtung x ergeben, aufgrund eines dort gleichmäßigen elektrischen Feldverlaufes, der, wie gesagt, nicht nur von den Anoden 240-3–20-5, sondern auch von den Nachbaranoden 240-2, 240-6 beeinflusst wird. Schließlich sei angemerkt, dass die in 3 gezeigte örtliche Verteilung der Stromstärke eine zusätzliche zeitliche Veränderung der Stromstärke im Sinne der Erfindung nicht ausschließt.
• Eine zeitliche Steuerung der Stärke des Gleichstroms gemäß der Erfindung schließt weiterhin nicht aus, dass die Stromzufuhr für einzelne Anoden individuell ab- oder zuschaltbar ist. Der Erfindung steht es auch nicht entgegen, dass zumin dest einzelne der Anoden 240-1...-N als Dialysezellen ausgebildet sind.
• Das beschriebene Verfahren zum Betreiben einer kathodischen Tauchlackier-Anlage, im Weiteren als KTL-Anlage bezeichnet, wird vorzugsweise als Computerprogramm realisiert. Bei einer solchen Realisierung ist es möglich, dass das Computerprogramm, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Computerprogrammen, auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert wird. Bei dem Datenträger kann es sich um eine Diskette, eine Compact Disc, einen Flash Memory oder dergleichen handeln. Das auf dem Datenträger gespeicherte Computerprogramm kann dann als Produkt an einen Kunden verkauft werden.
• Das Computerprogramm kann jedoch auch, gegebenenfalls wiederum zusammen mit weiteren Computerprogrammen – ohne die Zuhilfenahme eines Datenträgers – über ein elektronisches Kommunikationsnetzwerk, insbesondere das Internet, als Produkt an einen Kunden übertragen und auf diese Weise verkauft werden.

Claims (14)

1. Verfahren zum Betreiben einer kathodischen Tauchlackier-Anlage, wobei die Anlage eine Wanne (220) mit einer Vielzahl von verteilt angeordneten Anoden (240-1...-N) aufweist, umfassend die Schritte: – Eintauchen eines zu beschichtenden elektrisch leitenden Formkörpers (300), insbesondere einer Automobilkarosserie, in eine in der Wanne (220) befindliche Beschichtungsflüssigkeit (400); und – Vorbeibewegen des als Kathode fungierenden Formkörpers (300) an den Anoden (240-1...-N) der Wanne (220), während zwischen der Kathode und zumindest einer der Anoden ein individuell für diese Anode eingestellter Gleichstrom fließt; dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Gleichstroms im Ansprechen auf die Kontur des an der Anode vorbeigeführten Formkörpers (300) zeitlich gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zeitkontinuierlich erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Veränderung der Stärke des Gleichstromes mit dem Durchlaufen des Formkörpers (300) durch die Wanne (220) synchronisiert erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung in Abhängigkeit der Einbauposition der Anode (240-1...-N) innerhalb der Wanne (220) erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitveränderliche Stärke des Gleichstromes für die in Richtung der Wannenbreite (x) angeordneten Anoden (240-3...-5) im Wesentlichen entsprechend einer positiven Sinushalbwelle verteilt ist.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Gleichstromes für die Anode (240-1...-N) nach Maßgabe durch eine gewünschte Beschichtungsdicke bei einem die Anode passierenden Bereich des Formkörpers (300) und/oder der Verweildauer dieses Bereiches im Wirkungsbereich der Anode eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom bzw. die Spannung für zumindest einzelne Anoden (240-1...-N) individuell ab- oder zuschaltbar ist.
8. Computerprogramm mit Programmcode für eine Steuervorrichtung (100) zum Betreiben einer KTL-Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode ausgebildet ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–7.
9. Datenträger mit Programmcode nach Anspruch 8.
10. Steuervorrichtung (100) zum Betreiben einer KTL-Anlage, wobei die Anlage eine Wanne (220) mit einer Vielzahl von verteilt angeordneten Anoden (240-1...-N) aufweist, gekennzeichnet durch eine Strom- /Spannungssteuerungseinrichtung (110) zum individuellen Ansteuern der Anoden (240-1...-N) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7.
11. Steuervorrichtung (100) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung (120) zum Speichern von orts- und/oder zeitabhängigen Strom- oder Spannungsverläufen für zumindest einzelne Anoden (240-1...-N) in der Wanne (220) für verschiedene Formkörpertypen.
12. Steuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (100) eine Typenerkennungseinrichtung (130) aufweist zum Erkennen des Typs eines aktuell zu beschichtenden Formkörpers und ausgebildet ist, den für den erkannten Typ geeigneten Strom- oder Spannungsverlauf zu Beginn eines Beschichtungsvorganges des Formkörper (300) aus der Speichereinrichtung (120) auszuwählen und für die Anoden (240-1...-N) der Wanne (220) einzustellen.
13. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (200) eine Positionserkennungseinrichtung (140) aufweist zum Erkennen der aktuellen Position des Formkörpers (300) während des Beschichtungsprozesses innerhalb der Wanne (220) und ausgebildet ist, die Stärke des Gleichstromes für die einzelnen Anoden im Ansprechen auf diese Position nach Maßgabe durch den jeweils eingestellten Strom-/Spannungsverlauf zu regeln.
14. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Anoden (240-1...-N) als Dialysezelle ausgebildet ist.