AT392021B - Anlage zum umhuellen von elektrischen bauelementen mit kunststoff nach dem wirbelsinterverfahren - Google Patents

Description

AT 392 021 B

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Umhüllen von elektrischen Bauelementen mit Kunststoff nach dem Wirbelsinterverfahren, mit einer die Bauelemente automatisch zu Einrichtungen zum Vorwärmen, Erhitzen, Umhüllen und vorläufigem Aushärten fördernden Transporteinrichtung, wobei die Einrichtung zum Erhitzen der Bauelemente horizontal verschiebbar ist und nach dem Umhüllen der Bauelemente auch als Einrichtung zum vorläufigen Aushärten der Umhüllung dient und bei der die Transporteinrichtung zwei um Umlenkräder verlaufende endlose Ketten mit daran befestigten, insbesondere als Metallplatte ausgeführten Transportelementen aufweist, wobei die zu umhüllenden Bauelemente auf mindestens einer Horde auf die Transportelemente aufgesetzt sind, so daß sie einer intermittierenden Fortbewegung mittels der endlosen Ketten von einer Eingabestation bis zu einer Ausgabestation der Anlage unterliegen, und mit einer Abzugseinrichtung für den auftretenden Wirbelstaub.

Anlagen mit diesen Merkmalen werden von der Firma Systemation hergestellt und vertrieben. Im Verkaufsprospekt "Beta 900 a new concept in high volume conformal coating" der Firma Systemation a Division of Koerper Engineering Associates, Inc., Brookfield U.S.A., sind die Grundzüge der bekannten Anlage beschrieben.

Elektrische Bauelemente werden häufig in der Abschlußphase ihrer Herstellung mit einer Umhüllung versehen, die auf dem Bauelementekörper eine elektrisch isolierende Schicht bildet und den Bauelementekörper nach außen gegen Umwelteinflüsse, insbesondere auch gegen Feuchtigkeit abschließt.

Bauelemente im Sinne der Erfindung sind z. B. Kaltleiter, Heißleiter, Varistoren, Kondensatoren und ähnliche Bauelemente, die mit radial wegstehenden und in die gleiche Richtung weisenden Stromzuführungsdrähten versehen sind.

Das Aufbringen der Umhüllung erfolgt üblicherweise durch Eintauchen der Bauelementekörper in ein flüssiges, die Umhüllung bildendes Material, wie etwa Lack oder flüssiger Kunststoff. Das flüssige Material befindet sich dabei in einem nach oben hin offenen wannen- oder schalenförmigen Behälter.

Zur Umhüllung wird in aller Regel ein Wirbelsinterverfahren eingesetzt, bei-dem bekanntlich das die Umhüllung bildende Material im Behälter in Pulverform vorliegt und mittels durchgeblasener Preßluft aufgewirbelt wird und dabei ein sogenanntes Wirbelbett bildet. Das mit dem jeweiligen nach unten hängenden, vorgewärmten Bauelementekörper in Berührung kommende Material geht teilweise in den flüssigen Zustand über und bleibt an dem Bauelementekörper haften. Durch Fluidisierung, d. h. Verwirbelung des Pulvers und Bildung des Wirbelbettes mit Hilfe von Druckluft und durch das Wirbelbett stabüisierende Maßnahmen gelingt es, eine glatte Oberfläche des Materials mit gleichbleibender Höhe im Behälter zu erzeugen. Geeignete Maßnahmen sind beispielsweise auch in der US-PS. 3,834,927 ausführlich beschrieben.

Die Beschaffenheit der Oberfläche des Wirbelbettes ist von Bedeutung im Zusammenhang mit einer allgemein bei der Umhüllung von Bauelementen auftretenden Problematik, der Bildung von sogenannten Lackhosen. Durch das mehr oder weniger tiefe Eintauchen der Bauelementekörper kann es zu einer Umhüllung der Anschlußdrähte auch außerhalb des unmittelbar an den Bauelementeköiper angrenzenden Bereichs kommen, die in Hinsicht auf die spätere Betriebssicherheit, insbesondere auf die Lötbarkeit, höchst unerwünscht ist.

Die bekannte Anlage der Firma Systemation arbeitet mit einem vertikal verschiebbaren Wirbelbettbehälter, in das die zu umhüllenden Bauelemente durch Anheben des Wirbelbettbehälters eingetaucht werden. Zu diesem Zweck sind die Bauelemente auf sogenannten Horden vereinigt und zwar bis zu 1.600 Stück je Horde. Die Horden werden gewöhnlich durch einen Aluminiumrahmen gebildet, auf dem die Bauelemente festgesteckt werden können. Eine große oder zwei kleinere Horden werden dann an einer großen Metallplatte derart befestigt, daß die Bauelemente nach unten hängen. Die große Metallplatte besitzt an zwei Seiten Tragegriffe, mit denen der an der Anlage Arbeitende die bestückten Platten zur Eingabestation der Anlage bringen, dort anheben und danach befestigen muß. Die Platten werden dann mittels zweier, über horizontale Antriebsräder verlaufende endlose Ketten automatisch durch eine Vorwärmzone mit einem ersten Heizer gezogen und danach oberhalb des verükal verschiebbaren Wirbelbettbehälters angeordnet. Nachdem ein zweiter Heizer die Bauelemente ausreichend aufgeheizt hat, wird der Wirbelbettbehälter soweit angehöben, daß die Bauelementeköiper gerade vollständig in das Wirbelbett eintauchen. Nach Absenken des Wirbelbettbehälters und vorläufigem Aushärten der Umhüllung durch den zweiten Heizer werden die Platten am der Eingabestation gegenüberliegenden Ende der Anlage aus der Ausgabestation herausgeschoben. Der Arbeitende muß die Platten dann wieder aus der Ausgabestation herausheben, sie um die Anlage herum zurück zur Eingabestation tragen und dort von den Platten die Horden entnehmen. Damit die Umgebung der Anlage nicht durch aus dem Wirbelbettbehälter aufgewirbeltes Pulver verunreinigt werden kann, verfügt die Originalanlage der Firma Systemation über Absaugleitungen im zweiten Heizer.

Zwar gewährleistet die bekannte Anlage eine automatische Ümhüllung von Bauelementen durch das Wirbelsinterverfahren, jedoch müssen bei der bekannten Anlage viele Wünsche der betrieblichen Praxis unerfüllt bleiben. Zum einen ist die Abschirmung des aufgewirbelten Pulvers durch die Absaugleitungen unzureichend und zudem prinzipiell aus Gründen der Arbeitshygiene problematisch. Der in erheblichem Maße entstehende Staub muß von der dortigen Abzugseinrichtung mit Hilfe eines Luftstromes abgeführt werden.

Die damit jeweils verbundene lokale Abkühlung bleibt natürlich nicht ohne negative Folgen für den Umhüll-bzw. Sinterprozeß. -2-

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Der entstehende Staub muß aber in ausreichendem Maße abgeführt werden, da es sonst zu unerwünschten Folgen kommt. Beispielsweise kann sich der Sinterstaub auch an unerwünschten Stellen der Stromzuführungsdrähte anlagem.

Vor allem aber ist die Tatsache unangenehm, daß mit dem Heben und Tragen der recht großen und gewichtigen Metallplatten samt Horden immer wieder manuelle Schwerarbeit geleistet werden muß. Die nach unten hängenden Bauelemente sind der Sicht von außen entzogen, so daß bisher eine Kontrolle erst beim oder nach dem Zurücktragen der Metallplatte möglich ist

Im Zusammenhang mit der Beschichtung von stabförmigen Gegenständen mit Kunststoff ist bereits aus der DE-OS 29 49 148 eine Anlage bekannt bei der zu sinternde Gegenstände über einen Endlosförderer, der über vertikal stehende Antriebsrollen läuft, zu Einrichtungen der Sinteranlage transportiert werden. Dabei werden die Gegenstände jedoch nicht zur Eingabe zurückgeführt, vielmehr wird das umlaufende Fördermittel nur zum Einweg-Transport verwendet

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Zeit- und Kraftaufwand bei der Bedienung der Anlage zu verringern, die Problematik der Wärme- bzw. Staubluftabfuhr zu lösen und eine laufende Kontrolle der Güte der entstandenen Umhüllungen zu ermöglichen, beispielsweise um festzustellen, ob die Umhüllung der Bauelementekörper vollständig ist und ob die Lackhosen nicht zu groß sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Anlage der eingangs angegebenen Art gekennzeichnet durch die Merkmale: a) Die endlosen Ketten verlaufen um senkrecht stehende Antriebsräder herum, b) die Eingabestation und die Ausgabestation befinden sich als Bestückungsstation an der gleichen Stelle der Anlage, c) alle Einrichtungen außer der Bestückungsstation sind in einem klimatisierbaren Gehäuse untergebracht, d) im Deckenbereich des Gehäuses befindet sich eine großflächige Abzugshaube mit eingesetztem Staubfilter.

Die Praxis hat im umfangreichen Maße erwiesen, daß die Erfindung die gestellte Aufgabe in hervorragender

Weise löst. Dadurch, daß das Be- und Entladen mit den Bauelementen jetzt an einer Stelle erfolgt, ist die Entlastung für den einzelnen Arbeitnehmer so groß, daß er jetzt ohne wesentlichen körperlichen Einsatz gleichzeitig zwei Anlagen bedienen kann. Ferner entfällt durch das großzügig dimensionierte Gehäuse und die Abzugshaube das beim Stand der Technik erörterte Problem, so daß jetzt das Wifbelpulver zugfrei und bei in der gesamten Anlage konstanten Wärmeverhältnissen abgesaugt werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der beigefügten Zeichnung rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Längsschnittansicht einer Anlage zum Umhüllen von elektrischen Bauelementen nach dem Wirbelsinterverfahren.

Die in der Zeichnung dargestellte Anlage besteht im wesentlichen aus einer Transporteinrichtung, den Einrichtungen zum Wirbelsintem und einem großen Gehäuse (14).

Die Transporteinrichtung wird gebildet durch jeweils zwei durch eine Achse von ca. 1 m Länge verbundene vordere und hintere Umlenkräder (2) und (3). Die vorderen und hinteren Umlenkräder (2) und (3) haben einen Durchmesser von jeweils ca. 40 cm und befinden sich senkrechtstehend alle in gleicher Höhe der Anlage, wobei der Abstand der vorderen zwei zu den hinteren zwei Umlenkrädem ca. 4 m beträgt. Jeweils um ein vorderes (2) und hinteres (3) Umlenkrad herum verlaufen parallel zueinander zwei endlose umlaufende Ketten (1). Die Umlenkräder (2) und (3) und die Ketten (1) bewegen sich gegen den Uhrzeigersinn. Die Achse zwischen den vorderen Umlenkrädem (2) wird über ein Zahnrad (17) von einem Antriebsmotor (18) angetrieben.

Die umlaufenden Ketten (1) dienen dazu, eine Metallplatte (7), die über Befestigungen (8) fest mit den beiden umlaufenden Ketten (1) verbunden ist, in das Innere der Anlage hinein und wieder hinaus zu transportieren. In der Zeichung sind schematisch zwei Metallplatten (7) in verschiedenen Positionen angedeutet, während in Wirklichkeit acht Metallplatten (7) vorhanden sind. Eine der Metallplatten (7) ist in horizontaler Position oberhalb der vorderen Umlaufräder (2) gezeichnet. Die umlaufenden Ketten (1) bewegen sich nicht kontinuierlich, sondern schubweise in einem Takt, der im wesentlichen durch die Aufheizzeit durch die Heizeinrichtung (6) und den Aufenthalt der Bauelemente in Wirbelbett bzw. durch die Zeitdauer des nachfolgenden vorläufigen Aushärtens vorgegeben ist. Sobald eine Metallplatte (7) aus dem Inneren der Anlage heraus und in die vorher beschriebene Position in der Bestückungsstation (13) transportiert worden ist, können die Metallplatten (7) mit Bauelementen (12) beladen oder entladen werden. Die Bauelemente sind in zwei länglichen Aluminiumrahmen (10) und (11) befestigt, die seitlich über zwei Tragegriffe verfügen. Die Befestigung der Horden (10) und (11) an den Metallplatten (7) besteht darin, daß eine feste Verbindung einerseits durch eine Klammer und andererseits durch Magnethaftung bewirkt wird. Der Hauptvorteil für den die Anlage Bedienenden besteht natürlich, wie bereits erwähnt, darin, daß er die Transportelemente nicht mehr wie früher zwischen nicht unerheblich voneinander entfernten Eingabe- und Ausgabestationen der Anlage hin- und hertragen muß. Ferner müssen an der Bestückungsstation (13) nur noch die im Vergleich zur Metallplatte (7) wesentlich leichteren Aluminiumrahmen (10) und (11) ausgewechselt werden.

Nachdem eine Metallplatte (7) in der Bestückungsstation (13) mit den Horden, die die zu umhüllenden Bauelemente enthalten, bestückt wurde, wird sie mit dem nächsten Takt der umlaufenden Ketten (1) in eine Position mit nach unten hängenden Bauelementen (12) gebracht und gelangt in dieser Lage in das Innere der Anlage. Mit jedem T.ikt erreicht eine Metallplatte (7) mit Aluminiumhorden (10) und (11) und nach unten -3-

Claims (1)

1. AT 392 021 B hängenden Bauelementen (12) eine vorgewählte Stelle der Anlage, die als Vorwärmzone dient und als stationärer Heizer (4) ausgebildet ist Mit dem nächsten Takt der Anlage gelangen die Bauelemente (12) in eine Position oberhalb des Wirbelbettbehälters (5). Durch die horizontal verschiebbare Heizeinrichtung (6), die als eine in ihrem Innenteil mit Heizdrähten versehene Schublade ausgeführt ist, werden die Bauelemente (12) zunächst ausreichend erwärmt. Danach fährt die verschiebbare Heizeinrichtung (6) in ihre Ruhestellung (20), woraufhin der Wirbelbettbehälter (5) soweit angehoben wird, daß die Bauelemente (12) im gewünschten Umfang mit Wirbelpulver beschichtet werden. Damit trotz möglicherweise etwas durchhängender Ketten (1) sich die Bauelemente immer präzise auf einem vorgewählten Höhenniveau befinden, ist die Metallplatte (7) mit Gleitrollen (9) versehen und sind Schienen (19) vorhanden, auf denen die Gleitrollen (9) bei Eintritt in die Umhüll- und Sinterstation zu liegen kommen. Nach der Wirbelumhüllung fährt die Heizeinrichtung (6) aus ihrer Ruhestellung (20) wieder in ihre ursprüngliche Position zurück, um durch eine weitere Erhitzung der umhüllten Bauelemente (12) eine vorläufige Aushärtung der Umhüllung zu bewirken. Die bestückten Metallplatten (7) verlassen mit dem folgenden Takt der Anlage den Einflußbereich der Heizeinrichtung (6). Am Ende der Anlage befinden sich die hinteren Antriebsräder (3), durch die die bestückten-Metallplatten (7) wieder derart gewendet werden, daß die nunmehr umhüllten Bauelemente (12) nach oben gerichtet sind. Im folgenden werden sie zurück zur Bestückungsstation (13) transportiert Dort werden die Aluminiumhorden (10) und (11) mit den umhüllten Bauelementen (12) von der Bedienungsperson der Anlage von der Metallplatte (7) losgelöst und weggenommen. Die freie Metallplatte (7) kann nunmehr wieder für einen neuen Umhüllzyklus bestückt werden. Die gesamte Anlage mit Ausnahme der Bestückungsstation (13) ist von einem großzügig dimensionierten Gehäuse (14) umgeben, daß mit Türen und Sichtfenstern versehen ist. Dadurch ist es möglich, die Wirbelsinterung teilweise und danach die wieder nach oben gerichteten, frisch umhüllten Bauelemente innerhalb der Anlage zu beobachten und ihre Qualität zu kontrollieren. Durch die direkte Sichtkontrolle bei der Entstückung zum Zwecke der Güteprüfung besteht eine schnelle Eingriffsmöglichkeit in den Wirbelsinterprozeß. Fast der gesamte Deckenbereich innerhalb des Gehäuses (14) wird von einer großflächigen Abzugshaube (15) eingenommen. Diese sorgt einerseits dafür, daß in der Luft befindliches Wirbelpulver an einem Filter (16) abgeschieden und die Wärme zugfrei abgesaugt wird, während andererseits die Wärmeverhältnisse im Inneren der Anlage trotzdem konstant gehalten werden können. Dies ist besonders für eine konstant bleibende Qualität der Umhüllung der Bauelemente wichtig und, wie bereits erörtert, überhaupt nur durch Klimatisierungsmaßnahmen, die räumlich praktisch die gesamte Anlage umfassen, möglich. PATENTANSPRUCH Anlage zum Umhüllen von elektrischen Bauelementen mit Kunststoff nach dem Wirbelsinterverfahren, mit einer die Bauelemente automatisch zu Einrichtungen zum Vorwärmen, Erhitzen, Umhüllen und vorläufigem Aushärten fördernden Transporteinrichtung, wobei die Einrichtung zum Erhitzen der Bauelemente horizontal verschiebbar ist und nach dem Umhüllen der Bauelemente auch als Einrichtung zum vorläufigen Aushärten der Umhüllung dient und bei der die Transporteinrichtung zwei um Umlenkräder verlaufende endlose Ketten mit daran befestigten, insbesondere als Metallplatte ausgeführten Transportelementen aufweist, wobei die zu umhüllenden Bauelemente auf mindestens einer Horde auf die Transportelemente aufgesetzt sind, so daß sie einer intermittierenden Fortbewegung mittels der endlosen Ketten von einer Eingabestation bis zu einer Ausgabestation der Anlage unterliegen, und mit einer Abzugseinrichtung für den auftretenden Wirbelstaub, gekennzeichnet durch die Merkmale: a) Die endlosen Ketten (1) verlaufen um senkrecht stehende Antriebsräder (2,3) herum, b) die Eingabestation und die Ausgabestation befinden sich als Bestückungsstation (13) an der gleichen Stelle der Anlage, c) alle Einrichtungen außer der Bestückungsstation (13) sind in einem klimatisierbaren Gehäuse (14) untergebracht, d) im Deckenbereich des Gehäuses (14) befindet sich eine großflächige Abzugshaube (15) mit eingesetztem Staubfilter (16). Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-