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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein System zur Herstellung von Mischprodukten
mit vorgegebenen Zieleigenschaften aus mischbaren, realen Ausgangsprodukten,
umfassend:
- – einen Satz maschinenlesbar
codierter Rezepturen, die jeweils als wenigstens eine Rechenregel zur
Bestimmung von Dosiervorgaben idealer Ausgangsprodukte zur Herstellung
eines der Mischprodukte ausgestaltet sind,
- – eine Dosiervorrichtung mit einer Steuereinheit, einer
Produktzuführeinheit und einer Dosismesseinheit, wobei
die Steuereinheit eingerichtet ist, eine für ein Mischprodukt
spezifische Rezeptur einzulesen, gemäß der Rezeptur
Dosiervorgaben für die realen Ausgangsprodukte zu bestimmen und
die Produktzuführeinheit unter Überwachung durch
die Dosismesseinheit anzusteuern, die realen Ausgangsprodukte entsprechend
den bestimmten Dosiervorgaben einem Mischbehälter zuzuführen.
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Die
Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum dosierten Zuführen
einer Mehrzahl mischbarer, realer Ausgangsprodukte in einen Mischbehälter
zur Herstellung eines Mischproduktes, umfassend die folgenden Schritte:
- – Maschinelles Einlesen einer maschinenlesbar codierten
Rezeptur, die als wenigstens eine Rechenregel zur Bestimmung von
Dosiervorgaben idealer Ausgangsprodukte zur Herstellung des Mischproduktes
ausgestaltet ist, durch eine Steuereinheit,
- – Bestimmen der Dosiervorgaben für das Mischprodukt
anhand der Rezeptur mittels der Steuereinheit,
- – Zuführen der realen Ausgangsprodukte in
den Mischbehälter unter Überwachung durch eine
Dosismesseinheit, die die Zuführmenge jedes realen Ausgangsproduktes
zum Mischbehälter misst.
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Stand der Technik
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Derartige
Systeme und Verfahren sind bekannt aus der
EP 1 377 803 B1 . Diese Druckschrift offenbart
eine automatisierte Dosiervorrichtung zum Mischen von Substanzen,
insbesondere von Farbstoffen.
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In
der Lackindustrie ist es üblich, dass Hersteller eine beschränkte
Palette von Basislacken bereitstellen, die gemäß vorgegebenen
Rezepturen zur Herstellung eines Ziellacks mit gewünschten
Zieleigenschaften hinsichtlich Farbton, Effekt, etc. gemischt werden.
Der Mischvorgang wird typischerweise in einem Lackierbetrieb vollzogen,
der vom Hersteller sowohl die Basislacke als auch Rezepturen für eine
Vielzahl von Ziellacken bezieht. Die hierzu verwendeten Dosiervorrichtungen
weisen eine prozessorgestützte, digitale Datenverarbeitungsvorrichtung auf,
die die häufig auch als Mischformeln bezeichneten Rezepturen
einlesen und in konkrete Steuerbefehle für eine Zuführeinheit
umrechnen kann, die die Grundstoffe, d. h. insbesondere die Basislacke,
mengengenau einem Mischbehälter in dem der Mischlack angemischt
wird, zuführt. Die Zuführung erfolgt typischerweise
geregelt, d. h. die Aktivität der Zuführeinheit
wird gemäß den Messergebnissen einer rückgekoppelten
Dosismesseinheit, die insbesondere einen gravimetrischen Sensor
umfasst, angesteuert. Die Rezepturen, die als maschinenlesbar, insbesondere digital
codierte Formeln oder Rechenregeln die relativen Anteile der Basislacke
am Mischlack definieren, werden bei der bekannten Vorrichtung von
einem zentralen Datenserver über eine drahtlose Kommunikationsverbindung
eingelesen.
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Aus
der
DE 10 2005
031 269 B3 ist eine vergleichbare Vorrichtung bekannt,
bei der die Rezepturen jedoch mittels einer Transponderleseeinheit
von lokalen, mobilen Datenspeichern, die als Transponder ausgebildet
sind, eingelesen werden.
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Nachteilig
bei den bekannten Systemen ist, dass Herstellungstoleranzen bei
der Herstellung der Basislacke im Wesentlichen unberücksichtigt
bleiben. Die Rezepturen sind jeweils auf Basis definierter Referenzlacke
komponiert. Diese werden im Kontext der vorliegenden Beschreibung
als ”ideal” bezeichnet. Im Gegensatz dazu werden
die tatsächlich zur Herstellung des Mischproduktes verwendeten
Produkte als ”real” bezeichnet. Die Bezeichnung ”ideal” soll
hier nicht bedeuten, dass es sich um idealisierte Produkte mit unrealistischen
Eigenschaften handelt. Vielmehr sind Referenzprodukte mit durchaus
realen Eigenschaften gemeint, die jedoch bei der Herstellung der
Ausgangsprodukte, insbesondere der Basislacke, jeweils nur innerhalb
unvermeidlicher Toleranzgrenzen reproduziert werden können.
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Eigenschaften,
in denen nominell identische Basislacke chargenweise variieren können,
sind beispielsweise die Pigmentfarbe, die Pigmentgröße,
der Festkörpergehalt innerhalb eines Lackes, Farbstärke,
Deckvermögen und Polarität der Pigmente. Typischerweise
haben Lackhersteller ihre Fertigungsprozesse soweit im Griff, dass
die Toleranzen in der Regel nicht zu auffälligen Unterschieden
von Zieleigenschaften von Mischlacken führen, die gemäß derselben
Rezeptur aus Basislacken unterschiedlicher Chargen gemischt wurden.
Dies gilt jedenfalls, wenn zu lackierende Objekte, beispielsweise
Kraftfahrzeuge, vollständig lackiert werden. Im Rahmen
von Instandsetzungslackierungen jedoch, wo ein ursprünglicher
Lack und ein Reparaturlack in unmittelbarer räumlicher
Nähe zueinander aufgetragen werden, können die
genannten Fertigungstoleranzen bereits ausreichen, geringfügige
Unterschiede zwischen den einzelnen Lackierungsbereichen für
das menschliche Auge erkennbar zu machen. Dieses Problem tritt insbesondere
bei sog. Effektlacken auf, die einem aktuellen Trend in der Automobilindustrie
entsprechen.
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Eine
weitere Verringerung der Fertigungstoleranzen ist für die
Lackindustrie wirtschaftlich unattraktiv. Allerdings sind die Eigenschaften
der Basislacke bei der Herstellung durchaus detailliert messbar, sodass
die Abweichungen der realen Lacke von den idealen Lacken in den
realen Eigenschaften den Herstellern bekannt sein können.
Die hieraus resultierende, theoretische Möglichkeit für
jeden Mischlack eine Vielzahl von Rezepturen zur Verfügung
zu stellen, die die gemessenen Eigenschaften aller Basislack-Chargen
berücksichtigen, ist aufgrund der erheblichen Menge von
Kombinationen praktisch nicht durchführbar (die Anzahl
der Rezepturen für jeden Mischlack entspräche
dem Produkt der Anzahlen aller Herstellungschargen aller verwendeten
Basislacke – und dies bei der unüberschaubaren
Menge an unterschiedlichen Mischlacken).
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In
der Praxis behilft sich der typische Lackierbetrieb damit, dass
er zunächst den Mischlack gemäß vorgegebener
Rezeptur anmischt, auf einen Probenträger aufträgt
und nach dem Trocknen mit dem nachzubildenden Originallack vergleicht,
Abweichungen durch erfahrungsbasiertes Beimischen von Basislacken
kompensiert, wobei mehrere Zyklen des Anmischens, Auftragens und
Vergleichens durchlaufen werden können. Dies ist zeitaufwendig,
ungenau und im Hinblick auf die hohen Preise der Basislacke kostenintensiv,
da in der Regel zu große Lackmengen angemischt werden.
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Aufgabenstellung
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gattungsgemäße
Systeme und Verfahren derart weiterzubilden, dass die Kompensation
von Fertigungstoleranzen einfacher, genauer und kostengünstiger
erfolgen kann.
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Darlegung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von
Anspruch 1 dadurch gelöst, dass für jedes reale
Ausgangsprodukt ein Satz maschinenlesbar codierter, rezepturunabhängiger
Korrekturwerte umfasst ist und die Rezepturen derart parametrisiert
sind, dass durch Zuweisung, während der Bestimmung der
Dosiervorgaben, der Korrekturwerte als Parameterwerte an entsprechende
Parameter der Rezepturen Abweichungen der realen Ausgangsprodukte
von den idealen Ausgangsprodukten in Bezug auf die Zieleigenschaften des
Mischproduktes kompensierbar sind.
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Weiter
wird die Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs
von Anspruch 8 dadurch gelöst, dass rezepturunabhängige,
für Abweichungen der realen Ausgangsprodukte von den idealen
Ausgangsprodukten repräsentative Korrekturwerte maschinell
eingelesen und bei dem Schritt des Bestimmens der Dosiervorgaben
die Korrekturwerte von der Steuereinheit entsprechenden Parametern der
Rezeptur als Parameterwerte zugeordnet werden.
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Mit
anderen Worten schlägt die Erfindung vor, die maschinenlesbar,
insbesondere digital codierten Rezepturen so zu gestalten, dass
die gemessenen Abweichungen der realen Ausgangsprodukte, insbesondere
der realen Basislacke, von den idealen Ausgangsprodukten, insbesondere
den idealen oder Referenz-Basislacken in Form der rezepturunabhängigen
Korrekturwerte Eingang finden. Diese Korrekturwerte sind jeder einzelnen
Einheit der realen Ausgangsprodukte – wie beispielsweise
in einem konkreten Behälter abgefüllt – eindeutig
zuordenbar, da für jede Einheit bekannt ist, welcher Fertigungscharge sie
entstammt und welche Eigenschaften und damit Korrekturfaktoren für
diese Charge spezifisch sind. Die Korrekturfaktoren können
somit jeder Einheit an Ausgangsprodukten mitgegeben werden, wobei
diese Mitgabe auf unterschiedliche, weiter unten näher zu
spezifizierende Weise erfolgen kann. Die entsprechend parametrisierten
Rezepturen enthalten neben den üblichen Eingangswerten,
wie insbesondere der benötigten Menge an Mischlack, die
chargenspezifischen Korrekturfaktoren als weitere Eingangswerte.
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Die
Bereitstellung rezepturunabhängiger Korrekturfaktoren hat
neben der Lösung der oben genannten Aufgabe den weiteren
Vorteil, dass die Hersteller der Basislacke deren spezielle Eigenschaften nicht
preisgeben müssen, um die Lackmischer in die Lage zu versetzen,
die Fertigungstoleranzen der Basislacke zu kompensieren. Weder die
Angabe absoluter Eigenschaften, wie Teilchengröße,
Polarität, etc. noch die Angabe der Abweichungen von Standardwerten
in der speziell vorliegenden Charge ist notwendig.
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Die
konkrete Art und Weise der Bestimmung von Korrekturwerten aus den
physikalischen Produkteigenschaften der realen Ausgangsprodukte
ist dem Fachmann in Ansehung des konkreten Einzelfalls überlassen.
Weder kann, da die Erfindung nicht auf die Anwendung im Lackmischbereich
beschränkt ist, ein alle denkbaren Ausgangsprodukte umfassendes Schema
zur Bestimmung der Korrekturwerte angegeben werden, noch ist dies
wirtschaftlich sinnvoll, da eine konkrete Angabe der Rechenregeln
zur Ermittlung der Korrekturwerte aus den physikalischen Produkteigenschaften
umgekehrt den Rückschluss von den Korrekturwerten auf die
Produkteigenschaften, die typischerweise streng gehütete
Betriebsgeheimnisse der Hersteller sind, zuließe. Andererseits
liegt es im Rahmen des Fachwissens eines Durchschnittsfachmanns
im jeweiligen Spezialgebiet, in Kenntnis der hier offenbarten Lehre
entsprechende Rezepturen aufzustellen bzw. bestehende Rezepturen
anzupassen.
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Die
einfachste Weise der Übermittlung der Korrekturwerte ist
deren schriftliche Beifügung zu jeder Lieferung von Behältern
mit realen Ausgangsprodukten, beispielsweise in Form einer Liste.
Auch die Beifügung in Form eines maschinenlesbaren Strichcodes
oder einer Datamatrix, z. B. am Behälter angebracht, ist
möglich. Günstiger ist es jedoch, wenn das erfindungsgemäße
System weiter einen Datenspeicher umfasst, in dem die Korrekturwerte
hinterlegt und Chargenindikatoren zugeordnet sind, die jeweils eine
Herstellungscharge eines realen Ausgangsproduktes repräsentieren.
Dies erlaubt eine maschinelle Übertragung der Korrekturwerte,
sofern die verwendete Dosiervorrichtung über entsprechend
geeignete Einlesemittel verfügt. Beispielsweise kann vorgesehen
sein, dass der Datenspeicher einen zentralen, über Internet
zugänglichen Datenserver umfasst. Bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens greift die mit
Internetzugang ausgestattete Steuereinheit zum Einlesen der Korrekturwerte
auf diesen zentralen Datenserver zu. Diese Variante erlaubt es den
Herstellern der Basislacke, eine für ihre Kunden zugängliche
Datenbank zu pflegen, in der für jede neue Charge, die über
den Chargenindikator identifizierbar ist, die Korrekturwerte hinterlegt
werden, die den Messungen der konkreten Produkteigenschaften entstammen.
Im Mischbetrieb muss dann lediglich der typischerweise auf oder
an den Behältern der Ausgangsprodukte angebrachte Chargenindikator ausgelesen
und die entsprechenden Korrekturwerte abgerufen werden. Dies kann
maschinell erfolgen, wobei das Erkennen des Chargenindikators beispielsweise
durch Einlesen eines Strichcodes, einer Datamatrix oder Auslesen
eines Transponders erfolgen kann.
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Alternativ
oder zusätzlich kann der Datenspeicher eine Vielzahl lokaler
Teildatenspeicher umfassen, die jeweils an einem Lagerbehälter
eines realen Ausgangsproduktes festgelegt sind und nur diejenigen
Korrekturwerte enthalten, die das in dem Lagerbehälter
befindliche, reale Ausgangsprodukt betreffen. Insbesondere kann
der lokale Datenspeicher als ein Transponder ausgebildet sein, wobei
die Dosiervorrichtung eine mit der Steuereinheit gekoppelte Transponderleseeinheit
aufweist. Bei dieser Ausführungsform aktiviert die Steuereinheit
bei Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Einlesen der Korrekturwerte die Transponderleseeinheit, die
dann die Korrekturwerte aus dem Transponder ausliest.
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Sind
die Korrekturwerte eingelesen, können die Dosiervorgaben,
gemäß denen die Produktzuführeinheit
unter Überwachung der Dosismesseinheit angesteuert wird,
unter Berücksichtigung dieser Korrekturwerte berechnet
werden. Dies kann entweder auf direktem Wege erfolgen, wenn die
Rezepturen entsprechend gestaltet sind. Bei einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist jedoch eine indirekte Berücksichtigung
der Korrekturwerte vorgesehen. Die Rechenregeln der Rezepturen definieren
relative Anteile der Ausgangsprodukte und liefern im Ergebnis konkrete
Angaben der Mengen der in den Mischbehälter zuzuführenden
Ausgangsprodukte. Der Anteil jedes Ausgangsproduktes kann mit einem
rezepturabhängigen Korrekturfaktor versehen sein, der spezielle
Wechselwirkungen zwischen den konkret verwendeten Ausgangsprodukten
berücksichtigt. Diese Korrekturfaktoren sind nicht mit
den erfindungsgemäßen, rezepturunabhängigen
Korrekturwerten zu verwechseln. Bei der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden in einem vorgelagerten Berechnungsschritt die
rezepturabhängigen Korrekturfaktoren aus den rezepturunabhängigen Korrekturwerten
berechnet. Die so ermittelten Korrekturfaktoren werden in einem
späteren Teilschritt entsprechenden Parametern in den auf
die idealen Ausgangsprodukte bezogenen Mengenbestimmungs-Rechenregeln
zugewiesen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und der Zeichnung.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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In
der Zeichnung zeiget:
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1:
eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Systems und Verfahrens.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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1 zeigt
in stark schematisierter und abstrahierter Weise das erfindungsgemäße
Verfahren und das erfindungsgemäße System am besonders relevanten
Beispiel der Lackmischung aus Basislacken.
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Beim
Hersteller werden Basislacke durch Mischung und Behandlung von Basissubstanzen,
wie beispielsweise Pigmente 10 und Lösungsmittel 11 hergestellt.
Nominell unterschiedliche Basislacke, die beispielsweise RAL-Grundfarben
in unterschiedlichen Glanzvarianten und unterschiedlichen Effektvarianten
entsprechen können, werden nachfolgend mit Großbuchstaben
A, B, C, ... bezeichnet. Bei jeder Herstellung eines Basislacks
variieren dessen Eigenschaften gegenüber vorangehenden
Herstellungen des nominell selben Basislacks geringfügig
aufgrund geringfügiger Variationen der verwendeten Grundsubstanzen.
Diese Variationen der Grundsubstanzen bzw. die hieraus resultierenden
Variationen physikalischer Eigenschaften der Basislacke werden erfindungsgemäß in
rezepturunabhängige Korrekturwerte k1, k2, k3, ... codiert.
Jeder Korrekturwert ist dabei eine Funktion physikalischer Eigenschaften
der Grundsubstanzen bzw. des Basislacks. Diese Eigenschaften werden
nachfolgend mit den Kleinbuchstaben x, y, z, ... bezeichnet. Mit
anderen Worten gilt k1 = f(x, y, z, ...), k2 = f(x, y, z, ...),
k3 = f(x, y, z, ...). Diese Korrekturwerte hinterlegt der Hersteller
in geeigneter Weise, beispielsweise auf einem zentralen Datenserver,
der seinen Kunden zugänglich ist, oder auf einzelnen Datenträgern,
die den Lagerbehältern 12 der Basislacke beigefügt
oder an ihnen fixiert sind. In jedem Fall ist eine dauerhafte Zuordnung
der Korrekturwerte k1, k2, k3, ... zu den jeweiligen Herstellungschargen
der Basislacke zu gewährleisten.
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Hier
endet der Aktionsbereich des Basislackherstellers, wie durch den
Trennstrich 14 angedeutet. Das weitere Verfahren läuft
in einer Dosiervorrichtung ab, die typischerweise beim Lackanwender steht.
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Der
Lackanwender spezifiziert zunächst den von ihm gewünschten
Mischlack M durch Auswahl einer entsprechenden Rezeptur. Diese Rezeptur
liefert Mengenangaben für unterschiedliche, zu mischende Basislacke,
im dargestellten Beispiel die Basislacke A, B und C. Die relativen
Verhältnisse, in denen die einzelnen Basislacke A, B, C
zum Mischlack M beitragen, sind durch deren Mischfaktoren a, b,
c definiert. Je nach gewünschter Menge des Mischlacks M können
die Werte von a, b, c proportional variiert werden. Um die von den
Korrekturwerten k1, k2, k3 repräsentierten Abweichungen
der verwendeten, realen Basislacke A, B, C von den idealen oder
Referenzbasislacken A', B', C' auf deren Basis die Rezeptur komponiert
wurde, zu berücksichtigen, sind zwei unterschiedliche Varianten
denkbar, die in 1 mit I und II bezeichnet sind.
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Bei
der Variante I gehen die Korrekturwerte k1, k2, k3 unmittelbar in
die Berechnung der Anteile der einzelnen Basislackkomponenten ein.
Bei der Variante II wird ein zweistufiges Verfahren durchgeführt, wobei
zunächst aus den rezepturunabhängigen Korrekturwerten
k1, k2, k3 rezepturabhängige Korrekturfaktoren α, β, γ berechnet
werden, mit denen die zu mischenden Bestandteile A', B', C' gewichtet
werden. In jedem Fall ermittelt die Steuereinheit durch Verarbeitung
der Rezepturen und der Korrekturwerte Dosiervorgaben für
eine nicht näher dargestellte Dosiereinheit (symbolisiert
durch Übertragungspfeil 20), die unter Überwachung
einer gravimetrischen oder volumetrischen Dosismesseinrichtung die
unterschiedlichen Basislacke A, B, C in den korrekten Mengenverhältnissen
in einem Mischbehälter 22 mischt.
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Natürlich
stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsformen nur illustrative
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann
ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten
anhand gegeben. Insbesondere kann die spezielle Ausführung
der Produktzuführeinheit und der Dosismesseinheit sowie
deren vorzugsweise rückgekoppelte Steuerung auf unterschiedliche,
dem Fachmann bekannte Weisen erfolgen. Auch kann die Zuführung der
realen Ausgangsprodukte in den Mischbehälter nicht nur
automatisiert, sondern auch halbautomatisch oder manuell erfolgen.
Weiter ist die vorliegende Erfindung selbstverständlich
nicht auf das Mischen von Lacken beschränkt. Vielmehr sind
andere Anwendungen, beispielsweise in der Chemie- oder Lebensmittelindustrie
denkbar, wo immer eine präzise Mischung gefordert, die
Eigenschaften der Ausgangsstoffe jedoch variieren können.
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- 10
- Pigmente
- 11
- Lösungsmittel
- 12
- Lagerbehälter
- 14
- Trennstrich
- 16
- Steuereinheit
- 18
- Übertragungspfeil
- 20
- Übertragungspfeil
- 22
- Mischbehälter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1377803
B1 [0003]
- - DE 102005031269 B3 [0005]