EP3628953B1 - Werkstückbearbeitungsanlage und verfahren zum betreiben einer werkstückbearbeitungsanlage - Google Patents

Werkstückbearbeitungsanlage und verfahren zum betreiben einer werkstückbearbeitungsanlage Download PDF

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EP3628953B1
EP3628953B1 EP19210931.2A EP19210931A EP3628953B1 EP 3628953 B1 EP3628953 B1 EP 3628953B1 EP 19210931 A EP19210931 A EP 19210931A EP 3628953 B1 EP3628953 B1 EP 3628953B1
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EP
European Patent Office
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air
process chamber
control
heating power
chamber
Prior art date
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EP19210931.2A
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English (en)
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Enrico HERM
Erhard Rieder
Christian Eichhorn
Oliver Iglauer
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Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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Publication date
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Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
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    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying goods
    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • the present invention relates to a workpiece processing system, in particular for drying and/or hardening painted and/or coated and/or bonded workpieces, and to a method for operating a workpiece processing system, in particular for drying and/or hardening painted and/or bonded workpieces.
  • the invention specifically relates to the field of continuous dryers, continuous hardening systems, chamber dryers and chamber hardening systems in which painted and/or bonded bodies or body parts can be dried and/or hardened.
  • a drying and/or curing system of this type is known, for example, from WO 2010/122121 A2 known.
  • This conventional drying and/or hardening system has a process chamber with at least one zone for receiving workpieces to be processed, which is connected to a fresh air line for introducing fresh air into the process chamber and an exhaust air line for discharging exhaust air from the process chamber.
  • a fresh air and/or exhaust air quantity control is also provided for controlling the amount of fresh air to be introduced into the process chamber and/or the amount of exhaust air to be discharged from the process chamber.
  • the fresh air and/or exhaust air quantity control is preferably carried out depending on the number of workpieces currently being fed into the process chamber.
  • the drying and/or curing system disclosed also has a thermal afterburning device (TNV), to which exhaust air from the process chamber is fed for the purpose of thermal exhaust air purification and whose output clean air is fed to several recirculating air or fresh air recuperators in order to heat the recirculating air or fresh air to be introduced into the process chamber.
  • TSV thermal afterburning device
  • the DE 10 2008 034 746 B4 discloses a device for drying painted vehicle bodies with a thermal afterburning system, in which the pollutant concentration of organic solvents in the dryer is continuously measured. As the pollutant concentration increases, on the one hand the fresh air supply to the process chamber is increased and the exhaust air discharge from the process chamber is reduced and on the other hand the combustion chamber temperature is kept constant by reducing the fuel supply to the combustion chamber of the afterburning system.
  • the GB 2 059 032 A discloses a device for drying painted vehicle bodies with an afterburning system, in which the circulating process air quantity and the heating power of the afterburning system are controlled depending on the measured temperature in the drying chamber.
  • the DE 10 2008 034 746 A1 describes a paint drying system for vehicle paint shops in which the process air quantity and the heating output are controlled depending on the pollutant concentration in the dryer.
  • the WO 96/21833 A1 discloses an oven for drying and curing objects therein, in which the process air quantity and the heating power are controlled depending on a temperature in the oven.
  • the invention is based on the object of creating an improved workpiece processing system and an improved method for operating a workpiece processing system with the lowest possible energy consumption.
  • a further fresh air line is also provided for supplying fresh air to the recirculation line
  • the control device is designed such that it sets, controls and/or regulates the quantity of process air and the heating output dependent on one another and/or in relation to one another.
  • the control device is also designed such that it controls the quantity of fresh air and the quantity of recirculation air.
  • the combination of the controls ie settings, controls and/or regulations of the amount of process air introduced into the process chamber and/or discharged from the process chamber and the heating power of the heating device creates further energy saving potential.
  • the combination of the two controls can result in synergy effects that can reduce the measurement effort for the system control and thus the costs.
  • the invention is based in particular on the following considerations.
  • the aim is to operate the workpiece processing system as demand-oriented and thus as energy-efficiently as possible.
  • Demand-oriented means, for example, regulating the volume flow of the process air in the process chamber on the one hand and the heating output of the connected heating device on the other hand, depending on production data or parameters (e.g. number of workpieces to be processed in the system).
  • production data or parameters e.g. number of workpieces to be processed in the system.
  • Such improved control is possible because, for example, with a reduced number of workpieces in the process chamber, the hydrogen and/or carbon input, in particular the input of organic solvents and/or other hydrocarbon compounds and/or other volatile, flammable, i.e. oxidizable substances into the system, is reduced.
  • the required quantities of fresh air and exhaust air into and out of the process chamber are also reduced accordingly.
  • the specific pollutant load of the exhaust air which is typically given in the unit mass per volume (e.g. g/m 3 ), can be kept essentially constant in accordance with the smaller number of workpieces in the process chamber.
  • the increased residence time of the exhaust air in the heating device associated with the lower exhaust air volume flow - with a smaller number of workpieces - results in improved burnout (carbon monoxide content in the exhaust gas) and thus also improved emission values.
  • Reducing the heating output of the heating device can also extend the service life of the workpiece processing system. For example, a pure reduction in the exhaust air volume flow can result in very high preheating temperatures in the preheating and/or heating zone of the heating device due to structural and/or process-related reasons. In this case, a reduced heating output of the heating device can prevent possible damage, e.g. due to thermal overload at the end of the preheating zone of the heating device, especially in the case of maximum preheating.
  • a fundamental equal order of air volume control and heating power control is also conceivable, in which the master/slave ratio is only determined depending on, for example, the production data or parameters of the workpiece processing system.
  • Such a design or mode of operation of the control device can advantageously contribute to complying with desired or prescribed emission limits of the system.
  • the drying and/or hardening system 10 has a process chamber 18 with several zones 20-24.
  • a first zone 20 is designed as a lock zone in the form of an inlet lock.
  • a second zone 21 is designed as a first heating zone and a third zone 22 is designed as a second heating zone.
  • a fourth zone 23 is designed as a holding zone and a last zone 24 is designed as a lock zone in the form of an outlet lock.
  • the workpiece 14 first enters the inlet lock 20, wherein the inlet lock 20 seals the process chamber 18 of the drying and/or hardening system 10 from the environment. This sealing also creates a certain thermal separation between the interior of the process chamber 18, which is heated, and the environment.
  • the lock zones 20 and 24 are preferably designed such that, in particular, process air inside the process chamber 18 does not escape from it or such escape is at least largely avoided.
  • the first heating zone 21 and the second heating zone 22 enable the workpiece 14 to be heated in stages (two in this embodiment). At full capacity, one or more workpieces 14 can be heated in each of the zones 21, 22, with the workpiece 14 being transported to zone 22 after heating in zone 21 to enable further heating. One or more workpieces 14 can remain in the holding zone 23 for a certain period of time in order to dry and harden the workpiece 14 (if necessary with the aid of electromagnetic radiation).
  • a certain time can be specified for the drying and/or hardening process in the holding zone 23, after which the workpiece 14 is conveyed out of the drying and/or hardening system 10 via the lock zone 24.
  • the glued and/or painted workpiece 14 is then dried and/or hardened.
  • the drying and/or hardening system 10 further comprises a heating device 26-37.
  • This heating device comprises a thermal afterburning device (TNV) 26, at least one, preferably several (here: three) recirculating air recuperators 28, 30, 32 and generally one (in rare cases none) fresh air recuperator 34.
  • TSV thermal afterburning device
  • the thermal afterburning device 26 is preferably designed as an afterburning device for the regenerative or recuperative thermal oxidation of combustible pollutants in an exhaust air from the process chamber 18 and preferably has a gas burner 36.
  • the hot clean air generated by the gas burner 36 in a combustion chamber 37 is fed via the Recuperators 28, 30, 32, 34 and then released into the atmosphere, as indicated by the arrow 38.
  • This means that the hot exhaust gases (clean air) of the TNV 26 are used in the recuperators 28, 30, 32, 34 as an energy source for heating the circulating air or fresh air.
  • Throttle valves are provided in the recuperators 28, 30, 32, 34 in order to use a certain part of the thermal energy generated by the gas burner 36 in the respective recuperator and to pass the remaining part on to the next recuperator.
  • the recuperators 28, 30, 32, 34 also each have a heat exchanger 29, 31, 33, 35.
  • the heat exchanger 29 of the first recirculating air recuperator 28 is assigned a suction side and an outflow side of a recirculating air line 40 connected to the first heating zone 21.
  • the heat exchanger 29 is arranged together with a fan in the recirculating air line 40.
  • the recirculating air flowing through the heat exchanger 29 and returned to the first heating zone 21 is heated to a greater or lesser extent in order to achieve and maintain a certain temperature of the process air in the first heating zone 21 of the process chamber 18 during operation of the system 10.
  • the part of the exhaust air volume guided via the further exhaust air line 68 can replace part of the supplied fresh air volume.
  • the air mixture of the exhaust air and the fresh air that reaches the lock zones 20, 24 is heated and has a relatively low solvent content when it comes into contact with the lock circulating air in the lock zones 20, 24, which is why condensate formation in these zones 20, 24 can be counteracted.
  • the exhaust air serving as circulating air can also be taken from another zone of the process chamber 18, for example the first heating zone 21 and/or the second heating zone 22.
  • control device 55 is supplied with process and/or product data 12A from the upstream painting and/or coating and/or bonding process, in particular from the painting, coating and/or bonding system, preferably from the painting cells 12, and/or can be queried by the latter.
  • process and/or product data 12A on the work material used e.g. paint, coating material, adhesive and/or aids, in particular with regard to composition, physical/chemical properties, etc.
  • application properties e.g. layer thickness
  • workpiece properties e.g.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkstückbearbeitungsanlage, insbesondere zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage, insbesondere zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder geklebten Werkstücken. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Durchlauftrockner, Durchlaufhärtungsanlagen, Kammertrockner und Kammerhärtungsanlagen, in denen lackierte und/oder geklebte Karosserien oder Karosserieteile getrocknet und/oder gehärtet werden können.
  • Eine Trocknungs- und/oder Härtungsanlage dieser Art ist zum Beispiel aus der WO 2010/122121 A2 bekannt. Diese herkömmliche Trocknungs- und/oder Härtungsanlage weist eine Prozesskammer mit zumindest einer Zone zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken auf, die mit einer Frischluftleitung zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und einer Abluftleitung zum Ausleiten von Abluft aus der Prozesskammer verbunden ist. Zur Optimierung des Energieverbrauchs der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage ist ferner eine Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung zum Steuern der in die Prozesskammer einzuleitenden Frischluftmenge und/oder der aus der Prozesskammer auszuleitenden Abluftmenge vorgesehen. Vorzugsweise wird die Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung in Abhängigkeit von einer momentan der Prozesskammer zugeführten Anzahl an Werkstücken vorgenommen.
  • Die in der WO 2010/122121 A2 offenbarte Trocknungs- und/oder Härtungsanlage weist zudem eine thermische Nachverbrennungseinrichtung (TNV) auf, der Abluft aus der Prozesskammer zwecks thermischer Abluftreinigung zugeleitet wird und deren ausgegebene Reinluft mehreren Umluft- oder Frischluftrekuperatoren zugeführt wird, um die in die Prozesskammer einzuleitende Umluft bzw. Frischluft zu erwärmen.
  • Die DE 10 2011 114 292 A1 beschreibt eine thermische Nachverbrennungsanlage, bei welcher die Brennkammertemperatur nicht auf einen festen, maximalen Wert eingeregelt wird, sondern in Abhängigkeit von einem Kohlenmonoxidgehalt in der von der Nachverbrennungsanlage ausgegeben Reinluft geregelt wird. Aufgrund der sich so einstellenden, im Mittel niedrigeren Brennkammertemperaturen sollen Energie eingespart und die dort eingesetzten Materialien geschont werden.
  • Die DE 10 2008 034 746 B4 offenbart eine Vorrichtung zum Trocknen von lackierten Fahrzeugkarosserien mit einer thermischen Nachverbrennungsanlage, bei welcher die Schadstoffkonzentration an organischen Lösemitteln im Trockner kontinuierlich gemessen wird. Bei zunehmender Schadstoffkonzentration werden einerseits die Frischluftzufuhr in die Prozesskammer erhöht und die Abluftausleitung aus der Prozesskammer gesenkt und wird andererseits die Brennkammertemperatur durch Reduzieren der Brennstoffzufuhr in die Brennkammer der Nachverbrennungsanlage konstant gehalten.
  • In der DE 10 2012 023 457 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Temperieren, insbesondere zum Trocknen von Gegenständen beschrieben. Alle Steuer- und Regelvorgänge des Trockners werden durch eine Steuereinheit koordiniert, durch welche Ventile, ein Prozessluftgebläse, ein Frischluftgebläse sowie ein Brenner angesteuert werden.
  • Die DE 20 2009 013 054 U1 offenbart ein System zur Steuerung der Kabineninnentemperatur in einer Trocknungs- und/oder Lackierkabine für Reparaturlackierung von Fahrzeugen und Fahrzeugteilen. Ein Temperatursensor erfasst kontaktlos die Temperatur an der Oberfläche des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts, und eine Steuer- und Regelungsvorrichtung steuert die Gebläse und die Heizvorrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Oberflächentemperatur des zu erwärmenden und/oder zu trocknenden Objekts.
  • Die GB 2 059 032 A offenbart eine Vorrichtung zum Trocknen von lackierten Fahrzeugkarosserien mit einer Nachverbrennungsanlage, bei welcher die zirkulierende Prozessluftmenge und die Heizleistung der Nachverbrennungsanlage in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur in der Trocknungskammer gesteuert werden.
  • Die DE 10 2008 034 746 A1 beschreibt ein Lacktrocknungssystem für Fahrzeuglackierereien, bei dem die Prozessluftmenge und die Heizleistung in Abhängigkeit von einer Schadstoffkonzentration im Trockner gesteuert werden.
  • Die WO 96/21833 A1 offenbart einen Ofen zum Trocknen und Härten von Gegenständen darin, bei dem die Prozessluftmenge und die Heizleistung in Abhängigkeit von einer Temperatur im Ofen gesteuert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Werkstückbearbeitungsanlage und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage mit einem möglichst geringen Energieverbrauch zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage weist eine Prozesskammer zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken, die mit einer Prozessluftleitung zum Einleiten und/oder Ausleiten von Prozessluft in die bzw. aus der Prozesskammer verbunden ist; eine Heizvorrichtung zum Erwärmen einer in die Prozesskammer einzuleitenden Prozessluft; und eine Steuereinrichtung zum Steuern einer in die Prozesskammer eingeleiteten und/oder aus der Prozesskammer ausgeleiteten Prozessluftmenge und zum Steuern einer Heizleistung der Heizvorrichtung auf. Die Prozessluftleitung weist eine Frischluftleitung zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und eine Umluftleitung zum Ausleiten und Ausleiten und Wiedereinleiten von Abluft aus der bzw. in die Prozesskammer auf. Gemäß der Erfindung ist ferner eine weitere Frischluftleitung zum Zuleiten von Frischluft in die Umluftleitung vorgesehen, und ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, dass sie die Prozessluftmenge und die Heizleistung abhängig voneinander und/oder in Bezug zueinander einstellt, steuert und/oder regelt. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung auch derart ausgestaltet, dass sie die Frischluftmenge, und die Umluftmenge steuert.
  • Durch die Kombination der Steuerungen (d.h. Einstellungen, Steuerungen und/oder Regelungen) der in die Prozesskammer eingeleiteten und/oder aus der Prozesskammer ausgeleiteten Prozessluftmenge und der Heizleistung der Heizvorrichtung entsteht weiteres Energieeinsparpotential. Außerdem können sich durch die Kombination der beiden Steuerungen Synergieeffekte ergeben, die den messtechnischen Aufwand für die Anlagensteuerung und damit den Kostenaufwand reduzieren können. Die Erfindung geht dabei insbesondere von den folgenden Überlegungen aus.
  • Ziel ist ein möglichst bedarfsgerechter und damit energiesparender Betrieb der Werkstückbearbeitungsanlage. Bedarfsgerecht heißt zum Beispiel, in Abhängigkeit von Produktionsdaten oder -parametern (z.B. Anzahl der zu bearbeitenden Werkstücke in der Anlage) einerseits den Volumenstrom der Prozessluft in der Prozesskammer und andererseits die Heizleistung der verbundenen Heizvorrichtung zu regeln. Eine solche verbesserte Regelung ist möglich, weil sich zum Beispiel bei einer reduzierten Anzahl von Werkstücken in der Prozesskammer der Wasserstoff- und/oder Kohlenstoffeintrag, insbesondere der Eintrag von organischen Lösemitteln und/oder anderen Kohlenwasserstoffverbindungen und/oder anderen flüchtigen, brennbaren, d.h. oxidierbaren Stoffen in die Anlage vermindert. Für eine gleichbleibende, prozessfähige Prozesskammeratmosphäre reduzieren sich dementsprechend auch die erforderlichen Frischluft- und Abluftmengen in die bzw. aus der Prozesskammer. Die spezifische Schadstoffbeladung der Abluft, welche typischerweise in der Einheit Masse pro Volumen (z.B. g/m3) angegeben wird, kann dabei entsprechend der kleineren Werkstückanzahl in der Prozesskammer im Wesentlichen konstant gehalten werden. Die mit dem geringeren Abluftvolumenstrom - bei kleinerer Werkstückanzahl - einhergehende Verweilzeiterhöhung der Abluft in der Heizvorrichtung bringt einen verbesserten Ausbrand (Kohlenmonoxidgehalt im Abgas) und damit auch verbesserte Emissionswerte mit sich. Aufgrund dieses Effekts ist es möglich, bei kleinerer Werkstückanzahl nicht nur die Frischluft- und/ oder Abluftvolumenströme zu vermindern, sondern auch die Heizleistung der Heizvorrichtung, und dabei weiterhin die vorgeschriebenen Emissionswerte einzuhalten. Eine Reduzierung der Heizleistung der Heizvorrichtung führt unmittelbar zu einer Energieeinsparung.
  • Ein Absenken der Heizleistung der Heizvorrichtung kann auch die Lebensdauer der Werkstückbearbeitungsanlage verlängern. So kann zum Beispiel eine reine Abluftvolumenstromabsenkung baulich bedingt und/oder prozessbedingt sehr hohe Vorwärmtemperaturen in der Vorwärm- und/ oder Aufheizzone der Heizvorrichtung mit sich bringen. Eine reduzierte Heizleistung der Heizvorrichtung kann in diesem Fall mögliche Schäden z.B. durch thermische Überlastung am Ende der Vorwärmzone der Heizvorrichtung verhindern, insbesondere auch im Fall maximaler Vorwärmung.
  • Durch die Integration der Heizleistungssteuerung mit der Prozessluftmengensteuerung kann optional zudem auf eine zusätzliche, meist aufwändige Messtechnik zum Erfassen des Schadstoffgehalts in der von der Heizvorrichtung abgegebenen Abluft bzw. Reinluft verzichtet werden.
  • Der Begriff Prozessluft soll in diesem Zusammenhang alle Arten von Luftströmen umfassen, die in die Prozesskammer eingeleitet und/oder aus der Prozesskammer ausgeleitet werden können. Hierzu zählen insbesondere eine in die Prozesskammer einzuleitende Frischluft, eine aus der Prozesskammer auszuleitende Abluft sowie eine aus der Prozesskammer auszuleitende und wieder in die Prozesskammer einzuleitende Umluft. Der Begriff Luft soll in diesem Zusammenhang jede Art von gasförmigem Fluid umfassen. Hierzu zählen insbesondere (Umgebungs-)Luft im eigentlichen Sinn und Gase, jeweils mit und ohne Verunreinigungen bzw. Schadstoffbelastungen.
  • Die Steuereinrichtung soll die Prozessluftmenge und die Heizleistung abhängig voneinander oder in Bezug zueinander steuern. Unter einer abhängigen Steuerung sollen in diesem Zusammenhang insbesondere Steuerungen verstanden werden, bei denen ein funktionaler Zusammenhang zwischen beiden Parametern Prozessluftmenge und Heizleistung vorhanden ist. Vorzugsweise existiert für diesen funktionalen Zusammenhang eine feste Gesetzmäßigkeit, bevorzugt über den gesamten Wertebereich der Parameter. Unter einer bezugnehmenden Steuerung sollen in diesem Zusammenhang insbesondere Steuerungen verstanden werden, bei denen in verschiedenen Wertebereichen der Parameter verschiedene Abhängigkeiten, Gesetzmäßigkeiten oder Sonderregeln gelten. Vorzugsweise existiert eine tabellarische Zuordnung zwischen den Werten der beiden Parameter, wobei diese Zuordnung bevorzugt empirisch bestimmt werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Steuereinrichtung ausgestaltet sein, um die Heizleistung der Heizvorrichtung an die Prozessluftmenge oder die Prozessluftmengensteuerung anzupassen oder die Prozessluftmenge an die Heizleistung oder die Heizleistungssteuerung anzupassen. Diese Ausgestaltung umfasst insbesondere mehrere verschiedene Betriebsarten. So kann die Prozessluftmengensteuerung (Master) der Heizleistungssteuerung (Slave) übergeordnet sein, sodass eine Veränderung des Prozessluftstroms automatisch eine Veränderung der Heizleistung der Heizvorrichtung zur Folge hätte. Alternativ kann die Heizleistungssteuerung (Master) der Prozessluftmengensteuerung (Slave) übergeordnet sein, sodass eine Veränderung der Heizleistung automatisch eine Veränderung der Prozessluftmenge in die bzw. aus der Prozesskammer zur Folge hätte. Es ist ebenso eine grundsätzliche Gleichordnung von Luftmengensteuerung und Heizleistungssteuerung denkbar, bei welcher das Master/Slave-Verhältnis erst in Abhängigkeit von zum Beispiel den Produktionsdaten oder -parametern der Werkstückbearbeitungsanlage bestimmt wird. Eine solche Ausgestaltung bzw. Funktionsweise der Steuereinrichtung kann in vorteilhafter Weise dazu beitragen, gewünschte oder vorgeschriebene Emissionsgrenzen der Anlage einzuhalten.
  • Bei dem Anpassen der Heizleistung an die Prozessluftmengensteuerung bzw. der Prozessluftmenge an die Heizleistungssteuerung kann die Zuordnung von Heizleistung und Prozessluftmenge bei dieser integrierten Regelung nicht grundsätzlich proportional zueinander sein. Alternativ kann sie unter bestimmten Umständen auch antiproportional sein, wenn zum Beispiel bei einer reduzierten Werkstückanzahl die Heizleistung in einem bestimmten Bereich angehoben werden muss, um bei abgesenktem Prozessluftstrom noch ausreichend Reingasenthalpie für die Prozessbeheizung zur Verfügung stellen zu können.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Heizvorrichtung eine Brennkammer aufweisen. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dann derart ausgestaltet, dass sie eine Brennkammertemperatur der Brennkammer steuert. Eine Veränderung der Brennkammertemperatur kann zum Beispiel durch eine Veränderung der Brenngaszufuhr erfolgen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Heizvorrichtung eine thermische Nachverbrennungseinrichtung (TNV) aufweisen, die mit einer mit der Prozesskammer verbundenen Abluftleitung zum Zuführen von Abluft aus der Prozesskammer in die Nachverbrennungseinrichtung verbunden ist. Die thermische Nachverbrennungseinrichtung ist bevorzugt ausgestaltet, um eine thermische Oxidation, vorzugsweise eine regenerative oder rekuperative thermische Oxidation der brennbaren Schadstoffe im Abluftstrom aus der Prozesskammer durchzuführen.
  • In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Heizvorrichtung (wenigstens) einen Umluftrekuperator und (wenigstens) einen Frischluftrekuperator aufweisen, wobei ein aus einer Verbrennung resultierendes Reingas zugeleitet wird; und kann die weitere Frischluftleitung stromauf und/oder stromab eines Wärmetauschers des Frischluftrekuperators abzweigen und stromab eines Wärmetauschers des jeweiligen Umluftrekuperators in die entsprechende Umluftleitung münden.
  • Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie (bei der Bestimmung der Prozessluftmengensteuerung als Master) die Prozessluftmenge in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters steuert, der ausgewählt ist aus:
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer aufgenommenen Werkstücke;
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke;
    • Volumenstrom, Massenstrom, Temperatur, Qualität (z.B. Homogenität der Dichteverteilung, Flüchtigkeit, etc.) und/oder Menge des Bearbeitungsmediums und/oder -fluids (z.B. Lack, Beschichtungspulver, Klebstoff oder dergleichen);
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Prozessluft in der Prozesskammer; und
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten Abluft.
  • Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie (bei der Bestimmung der Heizleistungssteuerung als Master) die Heizleistung der Heizvorrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters steuert, der ausgewählt ist aus:
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer aufgenommenen Werkstücke;
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke;
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten Abluft;
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur eines aus der Heizvorrichtung in die Umgebung ausgeleiteten Reingases;
    • Temperaturdifferenz einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten und wieder in die Prozesskammer eingeleiteten Umluft;
    • Temperaturdifferenz zwischen einer einer Brennkammer der Heizvorrichtung zugeführten Abluft aus der Prozesskammer und eines aus der Brennkammer ausgeleiteten Reingases; und
    • Stellung einer Reingas- oder Dosierklappe, die je nach Öffnungswinkel mehr oder weniger Reingasenthalpie an die Umluft abgibt.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Heizleistung ohne Erfassen einer zusätzlichen Messgröße betreffend eine Schadstoffkonzentration der in die Prozesskammer eingeleiteten Prozessluft (Reinluft) und/oder der aus der Prozesskammer ausgeleiteten Prozessluft (Abluft) angepasst werden. Vorzugsweise erfolgt diese Anpassung mittels eines empirisch oder theoretisch ermittelten Steuerungsalgorithmus. D. h. für die Anpassung der Heizleistung ist kein zusätzliches Messsystem erforderlich, sondern die Steuervorrichtung kann auf ihr ohnehin vorliegenden Daten, Parameter, Messgrößen, etc. zurückgreifen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage werden zu bearbeitende Werkstücke in einer Prozesskammer aufgenommen, wobei die Prozesskammer mit einer Prozessluftleitung zum Einleiten und/oder Ausleiten von Prozessluft in die bzw. aus der Prozesskammer verbunden ist, wobei die Prozessluftleitung eine Frischluftleitung zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und eine Umluftleitung zum Ausleiten und Wiedereinleiten von Abluft aus der bzw. in die Prozesskammer aufweist; und wird eine in die Prozesskammer einzuleitende Prozessluft mittels einer Heizvorrichtung erwärmt. Und gemäß der Erfindung wird ferner Frischluft über eine weitere Frischluftleitung in die Umluftleitung zugeleitet, und werden eine in die Prozesskammer eingeleitete und/ oder aus der Prozesskammer ausgeleitete Prozessluftmenge und eine Heizleistung der Heizvorrichtung abhängig voneinander oder in Bezug zueinander eingestellt, gesteuert und/oder geregelt.
  • Mit diesem Verfahren können die gleichen Vorteile wie mit der oben beschriebenen Werkstückbearbeitungsanlage der Erfindung gezielt werden. Die obigen Ausführungen zu Vorteilen, Begriffsdefinitionen und bevorzugten Ausgestaltungen gelten entsprechend.
  • Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise in Trocknungs- und/oder Härtungsanlagen zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken einsetzbar. Bei den Werkstücken handelt es sich beispielsweise um Fahrzeugkarosserien oder Fahrzeugkarosserieteile.
  • Obige sowie weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von verschiedenen Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:
    • Fig. 1
    einen Grundaufbau einer Werkstückbearbeitungsanlage gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist;
    Fig. 2
    einen weiteren Grundaufbau einer Werkstückbearbeitungsanlage gemäß verschiedenen Modifikationen des Ausführungsbeispiels von Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Werkstückbearbeitungsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    Fig. 4
    eine Werkstückbearbeitungsanlage gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zusätzlichen Modifikationen des Ausführungsbeispiels von Fig. 3.
  • Fig. 1 zeigt den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungsanlage 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die beispielhaft als Trocknungs- und/oder Härtungsanlage ausgestaltet ist. Der Aufbau dieser Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 entspricht grundsätzlich dem der WO 2010/122121 A2 . Hinsichtlich des Aufbaus der Anlage, der Funktionsweise der einzelnen Komponenten und möglicher Modifikationen wird daher auf diese WO 2010/122121 A2 vollinhaltlich Bezug genommen.
  • Die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 kann Teil einer Lackieranlage sein. Beispielsweise kann die Lackieranlage eine oder mehrere Lackierzonen 12 aufweisen, in denen Werkstücke 14 lackiert werden. Die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 kann diesen Lackierzonen 12 angegliedert und insbesondere in einer Förderrichtung 16 nachgeschaltet sein. Der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 ist in der Regel noch eine nicht dargestellte Kühlzone nachgelagert, in der die Werkstücke 14 für weitere Prozessschritte bzw. Arbeitsschritte abgekühlt werden. Speziell eignet sich die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder geklebten Bauteilen, insbesondere von Karosserien, Karosserieteilen oder von anderen Baugruppen(teilen) eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs.
  • Beispielsweise ist das in der Fig. 1 dargestellte Werkstück 14 als lackierte Karosserie für ein Fahrzeug oder Flugzeug ausgestaltet. Das Werkstück 14 ist hierbei auf einem geeigneten Träger (Skid) 15 befestigt, der in einer Förderrichtung 16 verfahrbar ist, um das Werkstück 14 aus den Lackierzonen 12 in die und durch die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 zu befördern. Der Transport des Werkstückes 14 kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Die Werkstückbearbeitungsanlage 10 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
  • Die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 weist eine Prozesskammer 18 mit mehreren Zonen 20-24 auf. Dabei ist eine erste Zone 20 als Schleusenzone in Form einer Einlaufschleuse ausgestaltet. Eine zweite Zone 21 ist als erste Aufheizzone ausgestaltet und eine dritte Zone 22 ist als zweite Aufheizzone ausgestaltet. Ferner ist eine vierte Zone 23 als Haltezone ausgestaltet und ist eine letzte Zone 24 als Schleusenzone in Form einer Auslaufschleuse ausgestaltet. Im Betrieb der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 gelangt das Werkstück 14 zunächst in die Einlaufschleuse 20, wobei die Einlaufschleuse 20 die Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 gegenüber einer Umgebung abdichtet. Bei dieser Abdichtung erfolgt auch eine gewisse thermische Trennung zwischen dem Innenraum der Prozesskammer 18, der aufgeheizt wird, und der Umgebung. Die Schleusenzonen 20 und 24 sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass insbesondere eine Prozessluft im Innern der Prozesskammer 18 nicht aus dieser entweicht oder ein Entweichen zumindest weitgehend vermieden wird.
  • Die erste Aufheizzone 21 und die zweite Aufheizzone 22 ermöglichen ein Aufheizen des Werkstücks 14 in (in diesem Ausführungsbeispiel zwei) Stufen. Bei einer Vollauslastung können in den Zonen 21, 22 jeweils ein oder mehrere Werkstücke 14 aufgeheizt werden, wobei das Werkstück 14 nach dem Aufheizen in der Zone 21 in die Zone 22 befördert wird, um ein weiteres Aufheizen zu ermöglichen. In der Haltezone 23 können ein oder mehrere Werkstücke 14 für einen gewissen Zeitraum verbleiben, um ein Trocknen und Härten des Werkstücks 14 (ggf. mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlung) durchzuführen. Lösungsmittel (Lösemittel) in Form von aliphatischen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, Fluor-Kohlenwasserstoffen, Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffen, Estern, Ketonen, Glykolethern, Alkoholen, Wasser und dergleichen reichern sich dann - je nachdem, ob es sich um Niedrig-, Mittel- oder Hochsieder handelt - hauptsächlich im Bereich der Aufheizzonen 21, 22 oder der Haltezone 23 in der Luft der Prozesskammer 18 an. Bei welchen Bedingungen die Lösemittel in der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 entweichen, hängt allerdings vom jeweiligen Lösemittel bzw. der Lösemittelkomponente ab. Niedrigsieder entweichen bei niedrigen (< 100°C), Mittelsieder bei mittleren (100°C bis 150°C) und Hochsieder bei hohen (> 150°C) Temperaturen. Für den Trocknungs- und/oder Härtungsprozess in der Haltezone 23 kann eine gewisse Zeit vorgegeben sein, nach der das Werkstück 14 über die Schleusenzone 24 aus der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 befördert wird. Das geklebte und/oder lackierte Werkstück 14 ist dann getrocknet und/oder gehärtet.
  • Im Betrieb der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 ist ein gewisser Austausch der in der Prozesskammer 18 vorgesehenen Prozessluft erforderlich. Hierbei kann eine gewisse Luftmenge aus der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 entnommen werden (Abluft), die durch Frischluft ersetzt wird. Dieser Prozessluftaustausch ist erforderlich, da sich die Luft in der Prozesskammer 18 mit Lösungsmitteln anreichert, die während des Trocknungs- und/oder Härtungsprozesses aus einem Lackfilm oder einem Klebstoff in den Innenraum (Nutzraum) der Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 gelangen, und dieser Anreicherung entgegengewirkt werden muss. Dadurch kann die mit Lösungsmittel angereicherte Prozessluft nach und nach, insbesondere kontinuierlich, ausgetauscht werden, um zu gewährleisten, dass die Prozessluft weiterhin Lösungsmittel aufnehmen kann. Hierbei kann ein gewisser Schwellwert vorgegeben sein, der zur Aufrechterhaltung eines ordnungsgemäßen Trocknungs- und/oder Härtungsprozesses nicht oder nur geringfügig, insbesondere zeitlich und/oder räumlich begrenzt, überschritten werden soll. Dieser Prozessluftaustausch erfolgt hierbei gezielt, wobei ein Austausch über die Schleusenzonen 20, 24 möglichst weitgehend verhindert wird, da ansonsten in unerwünschter Weise warme Luft aus der Prozesskammer 18 in die Umgebung gelangt oder - wenn die Frischluft hauptsächlich über die Schleusenzonen 20, 24 in die Prozesskammer 18 gezogen wird - zu viel kalte Außenluft in die Prozesskammer 18 gelangt.
  • Die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 weist ferner eine Heizvorrichtung 26-37 auf. Diese Heizvorrichtung weist eine thermische Nachverbrennungseinrichtung (TNV) 26, mindestens einen, vorzugsweise mehrere (hier: drei) Umluftrekuperatoren 28, 30, 32 und in der Regel einen (in seltenen Fällen keinen) Frischluftrekuperator 34 auf.
  • Die thermische Nachverbrennungseinrichtung 26 ist bevorzugt als Nachverbrennungseinrichtung zur regenerativen oder rekuperativen thermischen Oxidation von brennbaren Schadstoffen in einer Abluft aus der Prozesskammer 18 ausgestaltet und weist vorzugsweise einen Gasbrenner 36 auf. Die von dem Gasbrenner 36 in einer Brennkammer 37 erzeugte heiße Reinluft wird über die Rekuperatoren 28, 30, 32, 34 geführt und dann an die Atmosphäre abgegeben, wie durch den Pfeil 38 angedeutet. D.h. die heißen Abgase (Reinluft) der TNV 26 werden in den Rekuperatoren 28, 30, 32, 34 als Energiequelle zum Erwärmen der Umluft bzw. Frischluft genutzt. In den Rekuperatoren 28, 30, 32, 34 sind jeweils Drosselklappen vorgesehen, um einen gewissen Teil der von dem Gasbrenner 36 erzeugten Wärmeenergie im jeweiligen Rekuperator zu nutzen und den verbleibenden Teil an den nächsten Rekuperator weiterzuleiten.
  • Die Rekuperatoren 28, 30, 32, 34 weisen ferner jeweils einen Wärmetauscher 29, 31, 33, 35 auf. Dem Wärmetauscher 29 des ersten Umluftrekuperators 28 sind eine Saugseite und eine Ausströmseite einer mit der ersten Aufheizzone 21 verbundenen Umluftleitung 40 zugeordnet. Dabei ist der Wärmetauscher 29 zusammen mit einem Ventilator in der Umluftleitung 40 angeordnet. In Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappen des ersten Umluftrekuperators 28 erfolgt eine mehr oder weniger starke Aufheizung der durch den Wärmetauscher 29 strömenden und in die erste Aufheizzone 21 rückgeführten Umluft, um im Betrieb der Anlage 10 eine gewisse Temperatur der Prozessluft in der ersten Aufheizzone 21 der Prozesskammer 18 zu erreichen und aufrechtzuerhalten. In analoger Weise ist die zweite Aufheizzone 22 der Prozesskammer 18 über eine Umluftleitung 42 mit dem zweiten Umluftrekuperator 30 verbunden, der einen in der Umluftleitung 42 angeordneten Wärmetauscher 31 aufweist, und ist die Haltezone 23 der Prozesskammer 18 über eine Umluftleitung 44 mit dem dritten Umluftrekuperator 32 verbunden, der einen in der Umluftleitung 44 angeordneten Wärmetauscher 33 aufweist. So kann die Prozessluft in den Zonen 21, 22, 23 aufgeheizt und deren Temperatur auf einem gewünschten Niveau gehalten werden.
  • Zudem ist mindestens eine Abluftleitung 46 vorgesehen. Gemäß Fig. 1 ist eine Saugseite dieser Abluftleitung 46 dabei in der Haltezone 23 der Prozesskammer 18 angeordnet, und eine Ausströmseite der Abluftleitung 46 mündet in die Brennkammer 37 der TNV 26. Der zum Verbrennen eines Brenngases erforderliche Sauerstoff kann somit aus der über die Abluftleitung 46 strömenden Abluft aus der Haltezone 23 gewonnen werden, wobei diese Abluft erhitzt wird. Hierbei wird die Abluft aus der Haltezone 23 thermisch gereinigt, so dass in Richtung des Pfeils 38 Reinluft an die Atmosphäre abgegeben wird. Dabei ist in der Abluftleitung 46 ein Wärmetauscher 27 angeordnet, so dass die an der Ausströmseite in die Brennkammer 37 strömende Abluft vorgeheizt werden kann. In der Abluftleitung 46 sind außerdem eine Drosselklappe 47 und ein Ventilator 48, der als insbesondere (frequenz-) geregelter Ventilator ausgestaltet ist, angeordnet.
  • Außerdem weist die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 eine Frischluftleitung 50 mit einem Frischlufteingang 52, über den Frischluft angesaugt werden kann, auf. Aus dem Frischlufteingang 52 wird die Frischluft über die Frischluftleitung 50 zunächst durch den Frischluftrekuperator 34 geleitet, wobei der Wärmetauscher 35 in der Frischluftleitung 50 angeordnet ist. Die Frischluftleitung 50 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine erste Auslassstelle an der Schleusenzone 20 der Prozesskammer 18 und eine zweite Auslassstelle an der Schleusenzone 24 auf. Hierbei sind vor diesen Auslassstellen Drosselklappen angeordnet, um den jeweils zu den Auslassstellen geführten Anteil der Frischluftmenge, die über die Frischluftleitung 50 zugeführt wird, zu regeln. Optional sind an einzelnen oder allen Auslassstellen verstellbare Gitter oder Düsen vorgesehen, um eine Einstellung der durchgesetzten Volumenströme vornehmen zu können. In der Frischluftleitung 50 ist außerdem ein insbesondere (frequenz-)geregelter Ventilator 53 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilator 53 in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher 35 des Rekuperators 34 in der Frischluftleitung 50 angeordnet.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, weist die Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 ferner eine Steuereinrichtung 55 auf. Diese Steuereinrichtung 55 ist insbesondere derart ausgestaltet, dass sie einerseits die über die Frischluftleitung 50 in die Schleusenzonen 20, 24 der Prozesskammer 18 eingeleitete Frischluftmenge und/oder die über die Abluftleitung 46 aus der Haltezone 23 der Prozesskammer 18 ausgeleitete Abluftmenge steuert und andererseits die Heizleistung der TNV 26 steuert. Ferner kann die Steuereinrichtung 55 auch die über die Umluftleitungen 40, 42, 44 geleiteten Umluftmengen steuern.
  • Zu diesem Zweck ist die Steuereinrichtung 55 mit einer Steuerung (z.B. einem Stellorgan) 56 des Ventilators 48 in der Abluftleitung 46, mit einer Steuerung (z.B. einem Stellorgan) 57 des Ventilators 53 in der Frischluftleitung 50, und mit einer Steuerung des Gasbrenners 36 in der Brennkammer 37 der TNV 26 verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 55 auch mit Stellgliedern der Drosseln bzw. Drosselklappen in der Abluftleitung 46 bzw. der Frischluftleitung 50 und/oder Drosselklappen / Reingasklappen zur Steuerung der Reingasenthalpie bei den Umluftrekuperatoren 28, 30, 32 verbunden sein.
  • Abweichend oder ergänzend zu der in Fig. 1 gezeigten Abluftleitung 46 kann eine Anordnung der Saugseite auch in einer oder mehreren Aufheizzonen 21, 22 oder im Übergang zwischen zwei aufeinander folgenden Zonen 21, 22, 23 und/oder 24 angeordnet sein. In bevorzugter Weise ist die Saugseite einer Abluftleitung 46 im Bereich der Maximalkonzentration von brennbaren Schadstoffen der Prozessluft in der Prozesskammer 18 bzw. in einem auf einen Abschnitt oder Bereich maximaler Konzentrationszunahme von brennbaren Schadstoffen in der Prozessluft folgenden Bereich der Prozesskammer 18 angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Absaugseite einer Abluftleitung 46 dabei nach der Aufheizzone 21 angeordnet. Ist mehr als eine Abluftleitung 46 vorgesehen, kann in mindestens einer der Abluftleitungen 46 eine steuer- und/oder regelbare Drossel- oder Absperrklappe 47 und/oder ein separater, steuer- und/oder regelbarer Ventilator 48 zur Steuerung eines Durchflusses durch die jeweilige Abluftleitung 46 vorgesehen sein, welche vorteilhafterweise mit der Steuereinrichtung 55 verbunden sind.
  • Die Steuereinrichtung 55 kann zur Steuerung der in die Zonen 20, 24 eingeleiteten Frischluftmenge und der aus der Zone 23 ausgeleiteten Abluftmenge einen oder mehrere Parameter berücksichtigen. Entsprechende Parameter sind vorteilhaft in der Steuerungssoftware hinterlegt, wobei die Parameter in Abhängigkeit vom Betrieb der Anlage 10 veränderbar sind. Da bei verschiedenen Betriebszuständen, beispielsweise im Pausenbetrieb, Teillastbetrieb oder Volllastbetrieb, die in die Prozesskammer 18 eingebrachte Lösungsmittelmenge variiert, kann als ein Parameter die Anzahl der in der Prozesskammer 18 aufgenommenen Werkstücke 14 dienen. In der Regel variiert die in die Prozesskammer 18 eingebrachte Lösungsmittelmenge in direkter Abhängigkeit von der Anzahl der Werkstücke 14, so dass die Frischluft- und Abluftmengen proportional zu der Anzahl der Werkstücke 14 variiert werden können. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Steuereinrichtung 55 zu diesem Zweck mit einer Werkstückerfassungseinrichtung 60 verbunden, welche die Anzahl der in die Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 beförderten Werkstücke 14 erfassen kann.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Werkstückerfassungseinrichtung 60 vorgesehen, die in der Förderrichtung 16 zwischen der Schleusenzone 20 der Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/ oder Härtungsanlage 10 und der Lackierzone 12 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann/ können auch mindestens eine, vorzugsweise mehrere Werkstückerfassungseinrichtung(en) vorgesehen sein, die der Prozesskammer 18 nachgeschaltet ist/sind. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch auf eine solche gesonderte Werkstückerfassungseinrichtung verzichtet werden, wenn über die Anlagensteuerung auf andere Weise ein Indikator für die Werkstückanzahl definiert ist. Als Werkstückerfassungseinrichtungen 60 kommen bevorzugt Sensoren bzw. Sende/Empfangseinheiten in Frage, die auf der Basis elektromagnetischer Wellen, Induktion und/oder Gewichtskraftmessung arbeiten. Die Werkstückerfassungseinrichtung(en) 60 kann/können zum Beispiel als Sensor(en) ausgestaltet sein, der/die beim Passieren des Trägers 15 oder des Werkstücks 14 zumindest ein Taktsignal oder eine andere den Träger 15 oder das Werkstück 14 betreffende und/oder charakterisierende Messgröße an die Steuereinrichtung 55 übermitteln kann/können oder übermittelt/übermitteln. Aus den erhaltenen Taktsignalen kann die Steuereinrichtung 55 dann den momentanen Auslastungsgrad derTrocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 bestimmen. Alternativ oder ergänzend kann aus den Taktsignalen und/oder einer anderen von der Werkstückerfassungseinrichtung 60 erfassten, den Träger 15 oder das Werkstück 14 betreffenden und/oder charakterisierenden Messgröße die Position des Werkstücks im Trockner bestimmt werden. Weiter alternativ oder ergänzend kann - falls nötig oder vorteilhaft - die Frischluft- und/oder Abluftmenge von dieser Position des Trägers 15 oder des Werkstücks 14, vom Prozessfortgang (z.B. Position in Aufheizzone oder Haltezone) und/oder der Messgröße abhängig gemacht, insbesondere gesteuert und/oder geregelt werden. Die Werkstückerfassungseinrichtung 60 kann aber auch als Lesegerät, RFID-Lesegerät, Barcode-Leser oder dergleichen ausgestaltet sein. Bei solch einer Ausgestaltung kann die Werkstückerfassungseinrichtung 60 zum Beispiel eine Werkstücknummer des Werkstücks 14 oder mit dem Werkstück 14 in Zusammenhang stehende Informationen erfassen.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, andere Prozessparameter der Anlage 10 zu berücksichtigen, beispielsweise eine Größe des Werkstücks 14, ein Material des Werkstücks 14 und dergleichen. Weitere Prozessparameter, die alternativ oder zusätzlich berücksichtigt werden können, sind ein Volumenstrom, ein Massenstrom, eine Temperatur, eine Qualität (z.B. Homogenität der Dichteverteilung, Flüchtigkeit, etc.) und/oder eine Menge des Bearbeitungsmediums und/oder -fluids (z.B. Lack, Beschichtungspulver, Klebstoff oder dergleichen). Diese Informationen kann die Steuereinrichtung 55 zum Beispiel von einer übergeordneten Anlagensteuerung der Lackieranlage erhalten.
  • Auf diese Weise kann einer zu starken Anreicherung von Lösungsmitteln, die während des Trocknungs- und/oder Härtungsprozesses aus dem Lackfilm, einem Klebstoff oder dergleichen in die Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 gelangen, entgegengewirkt werden. Hierzu kann kontinuierlich ausreichend Frischluft in die Prozesskammer 18 geleitet und gleichzeitig lösemittelhaltige Abluft aus der Prozesskammer 18 ausgeleitet werden. Die über die Abluftleitung 46 entnommene Abluftmenge kann hierdurch durch eine entsprechende Frischluftmenge ersetzt werden. Die eingeleitete Frischluftmenge sowie die ausgeleitete Abluftmenge sind hierbei so gewählt, dass eine Kondensat-Bildung im Bereich der Schleusenzonen 20, 24 verhindert und/oder reduziert werden kann. Ferner sind die Frischluftmenge und die Abluftmenge hierbei optimiert, das heißt möglichst klein gewählt, um Energie zu sparen. Insbesondere wird zum Aufheizen der über die Frischluftleitung 50 zugeführten Frischluft Energie im Frischluftrekuperator 34 benötigt, deren Verbrauch dadurch optimiert werden kann. Außerdem erfolgt für die ausgeleitete Abluft bevorzugt eine thermische Abluftreinigung in der TNV 26.
  • Eine weitere Energieeinsparung erfolgt durch die Steuereinrichtung 55 über eine Anpassung der Heizleistung der Heizvorrichtung 26-37, insbesondere der Brennerleistung der TNV 26 an die Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung. Diese Anpassung der Heizleistung kann, optional ohne zusätzliche Messsysteme (z.B. zum Erfassen der Schadstoffkonzentration in der Reinluft, beispielsweise stromab der TNV 26 in der Reinluft oder stromauf der TNV 26 in der Abluft), basierend auf den von der Anlage 10 gelieferten Produktionsdaten und -parametern, die von der Steuereinrichtung 55 bereits zur Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung verwendet werden, ausgeführt werden.
  • Die Steuereinrichtung 55 ermöglicht einen bedarfsgerechten und damit energiesparenden Betrieb der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10. Die hier vorgeschlagene, verbesserte Anlagenregelung ist möglich, weil sich zum Beispiel bei einer reduzierten Anzahl von Werkstücken 14 in der Prozesskammer 18 der Wasser- und Kohlenstoffeintrag, insbesondere der Lösemittel- und/oder Kohlenwasserstoffeintrag in die Anlage 10 vermindert. Für eine gleichbleibende, prozessfähige Prozesskammeratmosphäre reduzieren sich dementsprechend auch die erforderlichen Volumenströme der in die Prozesskammer 18 einzuleitenden Frischluft und der aus der Prozesskammer 18 auszuleitenden Abluft. Die spezifische Schadstoffbeladung der Abluft, welche typischerweise in der Einheit Masse pro Volumen (z.B. g/m3) angegeben wird, bleibt dabei aufgrund der kleineren Werkstückanzahl in der Prozesskammer 18 im Wesentlichen konstant. Die mit dem geringeren Abluftvolumenstrom einhergehende Verweilzeiterhöhung der Abluft in der TNV 26 bringt einen verbesserten Ausbrand und damit auch verbesserte Emissionswerte für die Reinluft mit sich. Hierdurch ist es möglich, bei kleinerer Werkstückanzahl nicht nur die Frischluft- und/oder Abluftvolumenströme zu vermindern, sondern auch die Brennerleistung der TNV 26, und dennoch die vorgeschriebenen Emissionswerte einzuhalten.
  • Ein Absenken der Brennkammertemperatur der TNV 26 ist auch technisch sinnvoll und ggf. notwendig, da eine reine Abluftvolumenstromabsenkung baulich bedingt sehr hohe Vorwärmtemperaturen in der Aufheizzone der TNV 26 mit sich bringen kann. Als mögliche Folgen können Anlagenschäden z.B. durch thermische Überlastung am Ende der Vorwärmzone der TNV 26 auftreten. Es ist somit vorteilhaft, die Prozessluftmengensteuerung mit der Brennkammertemperaturregelung zu einer integrierten Gesamtsteuerung zusammenzuführen.
  • Wie oben erläutert, kann diese Zusammenführung so aussehen, dass die Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung der Brennkammertemperaturregelung übergeordnet ist. Eine Anhebung bzw. Absenkung des Abluftvolumenstroms durch die Abluftleitung 46 hätte dann automatisch eine Anhebung bzw. Absenkung der Brennkammertemperatur zur Folge. Der hier zugrunde liegende Steuerungsalgorithmus kann zum Beispiel durch Referenzmessungen im Rahmen der Emissionswerteinstellungen an der TNV 26 für die vorliegende Anlage 10 angepasst werden.
  • Dabei kann die Steuereinrichtung 55 die Frischluftmenge und/oder die Abluftmenge in die bzw. aus der Prozesskammer 18 der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 bevorzugt in Abhängigkeit von einem oder mehreren der folgenden Prozessparameter der Anlage 10 steuern:
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer 18 aufgenommenen Werkstücke 14;
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer 18 pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke 14.
  • Weitere mögliche Prozessparameter, auf deren Basis die Frischluft- und/oder Abluftmengensteuerung durchgeführt werden kann, sind:
    • Volumenstrom, Massenstrom, Temperatur, Qualität und/oder Menge des Bearbeitungsmediums und/oder -fluids;
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Prozessluft in der Prozesskammer 18;
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der aus der Prozesskammer 18 ausgeleiteten Abluft.
  • Alternativ kann durch die Steuereinrichtung 55 auch eine Regelungsarchitektur vorgesehen sein, bei welcher die Regelung der Brennkammertemperatur der TNV 26 in Abhängigkeit von bestimmten Prozessparametern der Anlage 10 (Master) mit automatischer Anpassung des Frischluft- und/oder des Abluftvolumenstroms (Slave) durchgeführt werden kann.
  • Dabei kann die Steuereinrichtung 55 die Brennkammertemperatur der TNV 26 ebenfalls bevorzugt in Abhängigkeit von einem oder mehreren der folgenden Prozessparameter der Anlage 10 steuern:
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer 18 aufgenommenen Werkstücke 14;
    • Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer 18 pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke 14.
  • Weitere mögliche Prozessparameter, auf deren Basis die Regelung der Brennkammertemperatur durchgeführt werden kann, sind:
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur der aus der Prozesskammer 18 ausgeleiteten Abluft;
    • Schadstoffgehalt und/oder Temperatur des aus der Heizvorrichtung 26-37 in die Umgebung ausgeleiteten Reingases;
    • Temperaturdifferenz der aus der Prozesskammer ausgeleiteten und wieder in die Prozesskammer eingeleiteten Umluft (Zonen 21, 22, 23);
    • Temperaturdifferenz zwischen der der Brennkammer 37 der TNV 26 zugeführten Abluft aus der Prozesskammer 18 und des aus der Brennkammer 37 ausgeleiteten Reingases;
    • Stellung einer Reingas- oder Dosierklappe, die je nach Öffnungswinkel mehr oder weniger Reingasenthalpie an die Umluft abgibt.
  • Schließlich ist auch eine prinzipielle Gleichordnung der Prozessluftmengensteuerung und der Brennkammertemperatursteuerung denkbar. D.h. das jeweilige Master/Slave-Verhältnis dieser beiden Regelungen durch die Steuereinrichtung 55 wird erst im Betrieb der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 in Abhängigkeit von den aktuellen Produktionsdaten bzw. -parametern bestimmt.
  • Bezugnehmend auf Fig. 2 werden nun verschiedene Modifikationen der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 von Fig. 1 erläutert, die einzeln oder in beliebiger Kombination vorgesehen sein können.
  • Wie oben erwähnt, kann die Steuereinrichtung 55 als weiteren Prozessparameter wahlweise auch mindestens einen Zustandsparameter (z.B. Feuchtigkeit, Temperatur, Schadstoffgehalt) der Prozessluft in der Prozesskammer 18 verwenden. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann deshalb optional ein entsprechender Prozessluftsensor 62 in/an der Prozesskammer 18 angebracht sein. Während dieser Prozessluftsensor 62 in Fig. 2 in/an der Schleusenzone 20 positioniert ist, kann/können ein oder mehrere Prozessluftsensor(en) alternativ oder zusätzlich auch in/an einer oder mehreren der anderen Zonen 21-24 der Prozesskammer 18 vorgesehen sein. Der oder die Prozessluftsensor(en) 62 können dabei beispielsweise zur Bestimmung der Feuchtigkeit als Feuchtemesser oder Hygrometer, zur Bestimmung der Temperator als Thermometer, Infrarotsensor, thermoelektrisches Element oder dergleichen und/oder zur Bestimmung eines Schadstoffgehalts als Flammenionisationsdetektor (FID), Pellistor, elektrochemische Zelle, optische Gassensoren, galvanische Konzentrationszelle oder dergleichen ausgeführt sein.
  • Wie bereits oben erwähnt, kann die Steuereinrichtung 55 als weiteren Prozessparameter wahlweise auch einen Zustandsparameter (z.B. Temperatur, Schadstoffgehalt) der durch die Abluftleitung 46 aus der Prozesskammer 18 ausgeleiteten Abluft verwenden. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann deshalb optional mindestens ein entsprechender Abluftsensor 64 in/an der Abluftleitung 46 angebracht sein. Alternativ oder ergänzend kann der Abluftsensor 64 auch in der Prozesskammer 18, vorzugsweise in der Zone, aus welcher die Absaugung mittels der Absaugleitung erfolgen kann oder erfolgt, insbesondere im Bereich der Absaugseite der Absaugleitung 46, angeordnet oder vorgesehen sein. Der Abluftsensor 46 ist insbesondere dazu bestimmt, vorgesehen und/oder ausgebildet, mindestens eine Qualität, Eigenschaft und/oder einen Zustandsparameter, insbesondere eine Feuchtigkeit, Temperatur und/oder Schadstoffgehalt der Abluft bzw. der abzusaugenden Prozessluft zu bestimmen. Der oder die Abluftluftsensor(en) 64 können dabei beispielsweise zur Bestimmung der Feuchtigkeit als Feuchtemesser oder Hygrometer, zur Bestimmung der Temperator als Thermometer, Infrarotsensor, thermoelektrisches Element oder dergleichen und/oder zur Bestimmung eines Schadstoffgehalts als Flammenionisationsdetektor (FID), Pellistor, elektrochemische Zelle, optische Gassensoren, galvanische Konzentrationszelle oder dergleichen ausgeführt sein.
  • Wie ebenfalls bereits oben erwähnt, kann die Steuereinrichtung 55 als weiteren Prozessparameter wahlweise auch einen Zustandsparameter (z.B. Feuchtigkeit, Temperatur, Schadstoffgehalt) der von der Heizvorrichtung 26-37 ausgegebenen Reinluft 38 verwenden. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann deshalb optional ein entsprechender Reinluftsensor 66 stromab der Heizvorrichtung vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Reinluftsensor zwischen der TNV 26 und dem ersten Umluftrekuperator 28 vorgesehen sein. Der Reinluftsensor 66 kann dabei beispielsweise zur Bestimmung der Feuchtigkeit als Feuchtemesser oder Hygrometer, zur Bestimmung der Temperator als Thermometer, Infrarotsensor, thermoelektrisches Element oder dergleichen und/oder zur Bestimmung eines Schadstoffgehalts als Flammenionisationsdetektor (FID), Pellistor, elektrochemische Zelle, optische Gassensoren, galvanische Konzentrationszelle oder dergleichen ausgeführt sein.
  • Wie in Fig. 2 veranschaulicht, können ferner verschiedene weitere Abluftleitungen 68, 70, 72, 74 vorgesehen sein.
  • Eine Saugseite der weiteren Abluftleitung 68 ist wie bei der Abluftleitung 46 in der Haltezone 23 der Prozesskammer 18 angeordnet. Diese weitere Abluftleitung 68 ist mit der Frischluftleitung 50 zusammengeführt, um die Frischluft aus dem Frischlufteingang 52 mit der Abluft aus der weiteren Abluftleitung 68 zu vermischen. Dieses Gemisch aus Frischluft und Abluft wird über die Frischluftleitung 50 den Schleusenzonen 20, 24 der Prozesskammer 18 zugeführt. In der weiteren Abluftleitung 68 sind vorzugsweise ein in seinem Durchsatz verstellbarer, insbesondere frequenzgeregelter Ventilator und eine Drosselklappe angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung berücksichtigt die Steuereinrichtung 55 vorzugsweise neben den beiden Kriterien Energieeinsparung und Kondensatvermeidung noch ein drittes Kriterium, nämlich die Begrenzung der Lösemittelkonzentration auf unterhalb 25% der unteren Explosionsgrenze (UEG). Um diese Kriterien zu erfüllen, ist eine gewisse Menge an Abluft aus der Haltezone 23 auszuleiten. Die über die Abluftleitung 46 aus der Prozesskammer 18 entfernte Abluft wird einer thermischen Abluftreinigung in der Brennkammer 37 der TNV 26 unterzogen, während der über die weitere Abluftleitung 68 aus der Haltezone 23 ausgeleitete und zusammen mit der Frischluft in die Schleusenzonen 20, 24 eingeleitete Teil der Abluft in Bezug auf die gesamte Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 als Umluft dient und die mit dem Lösungsmittel angereicherte Prozessluft über die Prozesskammer 18 verteilen kann. Hierdurch wird eine hohe Konzentration von Lösungsmitteln in der Prozessluft der Haltezone 23 verringert, wobei die thermische Energie erhalten bleibt und damit der Energiebedarf weiter verringert werden kann. Außerdem kann der über die weitere Abluftleitung 68 geführte Teil der Abluftmenge einen Teil der zugeführten Frischluftmenge ersetzen. Dabei ist das in die Schleusenzonen 20, 24 gelangende Luftgemisch aus der Abluft und der Frischluft aufgeheizt und relativ lösemittelarm, wenn dieses mit der Schleusenumluft in den Schleusenzonen 20, 24 in Berührung kommt, weshalb einer Kondensatbildung in diesen Zonen 20, 24 entgegengewirkt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die als Umluft dienende Abluft auch aus einer anderen Zone der Prozesskammer 18, beispielsweise der ersten Aufheizzone 21 und/oder der zweiten Aufheizzone 22, entnommen werden.
  • Über eine weitere Abluftleitung 70, 72 kann als Umluft dienende Abluft aus der Haltezone 23 der Prozesskammer 18 abgeführt und vorzugsweise direkt, d.h. ohne Vermischen mit Frischluft, den Schleusenzonen 20, 24 zugeführt werden. Die beiden weiteren Abluftleitungen 70, 72 können wahlweise separate Saugstellen oder eine gemeinsame Saugstelle in der Haltezone 23 haben.
  • Über eine weitere Abluftleitung 74 kann als Umluft dienende Abluft aus der ersten Aufheizzone 21 der Prozesskammer 18 abgeführt und der Schleusenzone 20 zugeführt werden. Dadurch kann eine gewisse Abluftmenge aus der ersten Aufheizzone 21 in die Schleusenzone 20 geleitet werden.
  • Obwohl nicht dargestellt, können in den weiteren Abluftleitungen 68, 70, 72, 74 auch Ventilatoren, Drosseln bzw. Drosselklappen, Filtervorrichtungen und/oder Abluftsensoren 64 vorgesehen sein.
  • Bezugnehmend auf Fig. 3 wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, das auch weitere Modifikationen des Grundaufbaus von Fig. 1 hat. Diese weiteren Modifikationen können einzeln oder in beliebiger Kombination und/oder in beliebiger Kombination mit einer oder mehreren Kombinationen von Fig. 2 vorgesehen sein.
  • Wie in Fig. 3 dargestellt, kann zwischen der ersten Aufheizzone 21 und der zweiten Aufheizzone 22 optional eine Zwischenschleuse 25 vorgesehen sein. Von der Frischluftleitung 50 zweigt eine Zweigleitung 51 ab, über welche mittels einer Düse ein Frischluftstromvorhang in der Zwischenschleuse 25 erzeugt werden kann.
  • Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass einer oder mehreren der Umluftleitungen 40, 42, 44 Frischluft zugeleitet wird. Zu diesem Zweck ist eine weitere Frischluftleitung 76 vorgesehen, die um Beispiel stromauf und/oder stromab des Wärmetauschers 35 des Frischluftrekuperators 34 abzweigt und zum Beispiel stromab des Wärmetauschers 29, 31, 33 des jeweiligen Umluftrekuperators 28, 30, 32 in die entsprechende Umluftleitung 40, 42, 44 mündet.
  • Weitere Varianten der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 weisen eine Durchflussmesseinrichtung 78 an der weiteren Frischluftleitung 76 und/oder eine Durchflussmesseinrichtung 79 an der Frischluftleitung 50 auf.
  • Bezugnehmend auf Fig. 4 werden verschiedene zusätzliche Modifikationen der Trocknungs- und/oder Härtungsanlage 10 von Fig. 1 erläutert, welche das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ergänzen können. Diese zusätzlichen Modifikationen können jedoch auch einzeln oder in beliebiger Kombination und/oder in beliebiger Kombination mit einer oder mehreren Kombinationen von Fig. 2 vorgesehen sein.
  • Ergänzend zum erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist zumindest eine weitere Abluftleitung 46 vorgesehen, deren Absaugseite an der Zwischenschleuse 25 angeordnet ist. In zumindest einer Abluftleitungen 46 kann dabei eine Drosselklappe 47, ein Ventilator 48 und/oder ein Abluftsensor 64 vorgesehen oder angeordnet sein, welche vorteilhafterweise einen Durchfluss durch die jeweilige Abluftleitung 46 charakterisieren, bestimmen und/oder festlegen. Die Drosselklappe 47 und/oder der Ventilator 48 sind dabei vorteilhafterweise mit einer Ausgangsleitung der Steuereinrichtung 55 verbunden, der Abluftsensor 64 insbesondere mit einer Eingangsleitung. Hinsichtlich Art und Aufgabe des Abluftsensors 64 wird in dieser Stelle auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 verwiesen.
  • Optional kann weiter vorgesehen sein, dass in einem Pfad oder einer Leitung der Reinluft ein Reinluftsensor 66 vorgesehen ist, wie er bereits in den Ausführungen zu Fig. 2 beschrieben wurde, worauf an dieser Stelle verwiesen wird.
  • Wie bereits in der Beschreibung zu Fig. 1 geschildert, ist an der Heizvorrichtung 26-37, insbesondere der TNV 26, nach Fig. 4 eine Regelklappe zur Steuerung einer Brennstoff- oder einer Brennstoff-Luft-Gemisch-Zufuhr gezeigt, welche mit einer Ausgangsleitung der Steuervorrichtung 55 verbunden ist. Neben dieser Regelklappe kann die Heizvorrichtung 26-37, insbesondere die TNV 26, optional auch hinsichtlich einer nicht gezeigten Zündeinrichtung mit einem Ausgang und/oder einem ebenfalls nicht dargestellten Brennraumüberwachungssensor mit einem Eingang der Steuereinrichtung 55 verbunden sein, wodurch die Steuerung günstigerweise auch einen Zündvorgang einleiten und/oder die Zündung und/oder den Verbrennungsprozess überwachen kann.
  • In einer weiteren Modifikation gemäß Fig. 4 ist ferner vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 55 ergänzend oder alternativ zu den Daten der Werkstückerfassungseinrichtung 60 Prozess- und/ oder Produktdaten 12A aus dem vorgelagerten Lackier- und/oder Beschichtungs- und/oder Klebeprozess, insbesondere aus der Lackier-, Beschichtung- und/oder Klebeanlage, bevorzugt aus den Lackierzellen 12, zugeführt werden und/oder von dieser abgefragt werden können. Für die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage 10 bzw. das erfindungsgemäße Verfahren sind dabei insbesondere Prozess- und/oder Produktdaten 12A zu verwendetem Arbeitsmaterial (z.B. Lack, Beschichtungsstoff, Klebstoff und/oder Hilfsmitteln, insbesondere hinsichtlich Zusammensetzung, physikalischen/chemischen Eigenschaften, etc.), Auftragseigenschaften (z.B. Schichtdicke) und/oder Werkstückbeschaffenheit (z.B. Masse, Volumen, Oberfläche, Form) von Bedeutung. Diese können dabei beispielsweise von einem Prozessrechner des vorgelagerten Lackier- und/oder Beschichtungs- und/oder Klebeprozesses beispielsweise über einen Datenbus der Steuereinrichtung 55 zugeführt, bereitgestellt und/oder von dieser abgefragt werden. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass diese Prozess- und/oder Produktdaten 12A dem Werkstück 14 oder dem Träger 15 oder mit diesen weitergeben werden und vorzugsweise mittels der Werkstückerfassungseinrichtung 60 oder einer anderen Leseeinheit ausgelesen und an die Steuereinrichtung 55 zur Verarbeitung weitergeleitet werden. So können bestimmte Parameterwerte, -intervalle und/oder -gruppen in einen vorzugsweise maschinenlesbaren Code (z.B. Barcode, QR-Code) codiert werden, wobei die Steuereinrichtung 55 vorteilhafterweise über eine entsprechende Decodierungseinheit verfügt, um die so codiert übermittelten Prozess- und/oder Produktdaten 12A für die Verarbeitung auszuwerten. Alternativ oder ergänzend können Prozess- und/oder Produktdaten 12A codiert oder uncodiert in einem Speicherelement am Werkstück 14 und/oder Träger 15 wiederabrufbar ablegt sein, wobei günstigerweise die Werkstückerfassungseinrichtung 60 oder eine andere Leseeinheit der Werkstückbearbeitungsanlage 10 die für die Steuerung erforderlichen Prozess- und/oder Produktdaten 12A ausliest. Ergänzend kann beispielsweise in oder nach der Ausschleusezone 24 eine Schreibeinheit vorgesehen sein, welche Prozess- und/oder Produktdaten 10A der Werkstückbearbeitung in der Werkstückbearbeitungsanlage 10 im Speicherelement des Werkstücks 14 und/oder Träger 15 abspeichert. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 55 die Prozess- und/oder Produktdaten 10A auch an einen Prozessleitrechner weiterleiten.

Claims (15)

  1. Werkstückbearbeitungsanlage (10), insbesondere zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken, aufweisend:
    eine Prozesskammer (18) zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken (14), wobei die Prozesskammer (18) mit einer Prozessluftleitung (40, 42, 44, 46, 50) zum Einleiten und/oder Ausleiten von Prozessluft in die bzw. aus der Prozesskammer verbunden ist,
    wobei die Prozessluftleitung (40, 42, 44, 46, 50) eine Frischluftleitung (50) zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und eine Umluftleitung (40, 42, 44) zum Ausleiten und Wiedereinleiten von Abluft aus der bzw. in die Prozesskammer aufweist;
    eine Heizvorrichtung (26-37) zum Erwärmen einer in die Prozesskammer (18) einzuleitenden Prozessluft; und
    eine Steuereinrichtung (55) zum Steuern einer in die Prozesskammer eingeleiteten und/oder aus der Prozesskammer ausgeleiteten Prozessluftmenge und zum Steuern einer Heizleistung der Heizvorrichtung,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ferner eine weitere Frischluftleitung (76) zum Zuleiten von Frischluft in die Umluftleitung (40, 42, 44) vorgesehen ist, und
    die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Prozessluftmenge und die Heizleistung abhängig voneinander oder in Bezug zueinander einzustellen, zu steuern und/oder zu regeln.
  2. Werkstückbearbeitungsanlage nach Anspruch 1, bei welcher die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Heizleistung der Heizvorrichtung an die Prozessluftmenge oder die Prozessluftmengensteuerung anzupassen oder die Prozessluftmenge an die Heizleistung oder die Heizleistungssteuerung anzupassen, um so die Heizleistungssteuerung mit der Prozessluftmengensteuerung zu integrieren.
  3. Werkstückbearbeitungsanlage nach Anspruch 2, bei welcher die Steuereinrichtung (55) so ausgestaltet ist, dass die Prozessluftmengensteuerung der Heizleistungssteuerung übergeordnet ist, sodass eine Veränderung des Prozessluftstroms automatisch eine Veränderung der Heizleistung der Heizvorrichtung zur Folge hat, oder die Heizleistungssteuerung der Prozessluftmengensteuerung übergeordnet ist, sodass eine Veränderung der Heizleistung automatisch eine Veränderung der Prozessluftmenge in die oder aus der Prozesskammer zur Folge hat.
  4. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Heizvorrichtung (26-37) eine Brennkammer (37) aufweist; und
    die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um eine Brennkammertemperatur der Brennkammer (37) zu steuern.
  5. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Heizvorrichtung (26-37) eine thermische Nachverbrennungseinrichtung (26) aufweist, die mit einer mit der Prozesskammer (18) verbundenen Abluftleitung (46) zum Zuführen von Abluft aus der Prozesskammer in die Nachverbrennungseinrichtung (26) verbunden ist.
  6. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Heizvorrichtung (26-37) einen Umluftrekuperator (28, 30, 32) und einen Frischluftrekuperator (34) aufweist, wobei ein aus einer Verbrennung resultierendes Reingas dem Umluftrekuperator (28, 30, 32) und/oder dem Frischluftrekuperator (34) zugeleitet wird; und die weitere Frischluftleitung (76) stromauf und/oder stromab eines Wärmetauschers (53) des Frischluftrekuperators (34) abzweigt und stromab eines Wärmetauschers (29, 31, 33) des jeweiligen Umluftrekuperators (28, 30, 32) in die entsprechende Umluftleitung (40, 42, 44) mündet.
  7. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Prozessluftmenge in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters zu steuern, der ausgewählt ist aus:
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
    - Volumenstrom, Massenstrom, Temperatur, Qualität und/oder Menge des Bearbeitungsmediums und/oder -fluids;
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Prozessluft in der Prozesskammer (18);
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft.
  8. Werkstückbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Steuereinrichtung (55) ausgestaltet ist, um die Heizleistung der Heizvorrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters zu steuern, der ausgewählt ist aus:
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft;
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur eines aus der Heizvorrichtung (26-37) in die Umgebung ausgeleiteten Reingases;
    - Temperaturdifferenz einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten und wieder in die Prozesskammer eingeleiteten Umluft;
    - Temperaturdifferenz zwischen einer einer Brennkammer (37) der Heizvorrichtung zugeführten Abluft aus der Prozesskammer (18) und eines aus der Brennkammer ausgeleiteten Reingases;
    - Stellung einer Reingas- oder Dosierklappe.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage (10), insbesondere zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken, bei welchem
    zu bearbeitende Werkstücke (14) in einer Prozesskammer (18) aufgenommen werden, wobei die Prozesskammer (18) mit einer Prozessluftleitung (40, 42, 44, 46, 50) zum Einleiten und/oder Ausleiten von Prozessluft in die bzw. aus der Prozesskammer verbunden ist, wobei die Prozessluftleitung (40, 42, 44, 46, 50) eine Frischluftleitung (50) zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und eine Umluftleitung (40, 42, 44) zum Ausleiten und Wiedereinleiten von Abluft aus der bzw. in die Prozesskammer aufweist; und
    eine in die Prozesskammer (18) einzuleitende Prozessluft mittels einer Heizvorrichtung (26-37) erwärmt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ferner Frischluft über eine weitere Frischluftleitung (76) in die Umluftleitung (40, 42, 44) zugeleitet wird; und
    eine in die Prozesskammer eingeleitete und/oder aus der Prozesskammer ausgeleitete Prozessluftmenge und eine Heizleistung der Heizvorrichtung abhängig voneinander oder in Bezug zueinander eingestellt, gesteuert und/oder geregelt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem
    die Heizvorrichtung (26-37) einen Umluftrekuperator (28, 30, 32) und einen Frischluftrekuperator (34) aufweist, wobei ein aus einer Verbrennung resultierendes Reingas dem Umluftrekuperator (28, 30, 32) und/oder dem Frischluftrekuperator (34) zugeleitet wird; und
    die Frischluft über die weitere Frischluftleitung (76) stromauf und/oder stromab eines Wärmetauschers (53) des Frischluftrekuperators (34) abgezweigt wird und stromab eines Wärmetauschers (29, 31, 33) des jeweiligen Umluftrekuperators (28, 30, 32) in die entsprechende Umluftleitung (40, 42, 44) mündet.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem die Heizleistung der Heizvorrichtung an die Prozessluftmenge oder die Prozessluftmengensteuerung angepasst wird oder die Prozessluftmenge an die Heizleistung oder die Heizleistungssteuerung angepasst wird, um so die Heizleistungssteuerung mit der Prozessluftmengensteuerung zu integrieren.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Prozessluftmengensteuerung der Heizleistungssteuerung übergeordnet ist, sodass eine Veränderung des Prozessluftstroms automatisch eine Veränderung der Heizleistung der Heizvorrichtung zur Folge hat, oder die Heizleistungssteuerung der Prozessluftmengensteuerung übergeordnet ist, sodass eine Veränderung der Heizleistung automatisch eine Veränderung der Prozessluftmenge in die oder aus der Prozesskammer zur Folge hat.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei welchem die Prozessluftmenge in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters gesteuert wird, der ausgewählt ist aus:
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
    - Volumenstrom, Massenstrom, Temperatur, Qualität und/oder Menge des Bearbeitungsmediums und/oder -fluids;
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Prozessluft in der Prozesskammer (18);
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei welchem die Heizleistung der Heizvorrichtung in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters gesteuert wird, der ausgewählt ist aus:
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der in der Prozesskammer (18) aufgenommenen Werkstücke (14);
    - Anzahl und/oder Gewicht und/oder Typ und/oder Oberflächengröße der der Prozesskammer (18) pro Zeiteinheit zugeführten Werkstücke (14);
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur einer aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Abluft;
    - Schadstoffgehalt und/oder Temperatur eines aus der Heizvorrichtung (26-37) in die Umgebung ausgeleiteten Reingases;
    - Temperaturdifferenz einer aus der Prozesskammer ausgeleiteten und wieder in die Prozesskammer eingeleiteten Umluft;
    - Temperaturdifferenz zwischen einer einer Brennkammer (37) der Heizvorrichtung zugeführten Abluft aus der Prozesskammer (18) und eines aus der Brennkammer ausgeleiteten Reingases;
    - Stellung einer Reingas- oder Dosierklappe.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei welchem die Heizleistung ohne Erfassen einer zusätzlichen Messgröße betreffend eine Schadstoffkonzentration der in die Prozesskammer (18) eingeleiteten Prozessluft und/oder der aus der Prozesskammer (18) ausgeleiteten Prozessluft, vorzugsweise mittels eines Steuerungsalgorithmus angepasst wird.
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