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Bereich der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
für Pulverbeschichtung,
die einen gleichförmigen
und starken Beschichtungsfilm ohne jegliche Ungleichmäßigkeiten
auf Werkstücken
komplexer Ausgestaltung vorsehen, wie beispielsweise einem Rohrfitting
aus eisenhaltigem Material und eine Pulverschicht-Auftragvorrichtung
zum Ausführen
derselbigen. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Pulverbeschichtung, welche die
Hafteigenschaften des Beschichtungsfilms in Bezug auf die Werkstücke verstärken, dadurch
die Effizienz des Beschichtungsvorgangs durch Ausschalten des Entfettungsschrittes
verbessernd und deren Produktivitätsverbesserung dienen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bei
dem Beschichtungsauftragvorgang nach dem Stand der Technik (siehe
beispielsweise GB 110113) werden nach einem Entfettungsschritt zum
Entfernen der Verunreinigung wie beispielsweise Fett, das beeinflussend
an der Oberfläche
der zu beschichtenden Werkstücke
anhaftet, ein Reinigungsschritt, ein Abtropfschritt und ein Trockenschritt
ebenfalls durchgeführt.
Dann werden ein Beschichtungsauftragschritt, ein Trocken- und ein
Heizschritt durch Bestrahlung mit Strahlen im extremen Infrarot
und ein Kühlschritt
durchgeführt.
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Sollen
jedoch die Werkstücke
komplexer Ausgestaltung durch Bestrahlung mit Strahlung im extremen Infrarotbereich
getrocknet und aufgeheizt werden, so neigt die Oberfläche der
Beschichtung dazu, übermäßig aufgeheizt
zu werden und die anhaftende Oberfläche der Beschichtung neigt
dazu, kürzer
als erforderlich aufgeheizt zu werden, so daß die ungleiche Beschichtung
sich ausbilden kann. Des weiteren ist der Vorgang des Trocknens
und des Aufheizens durch Bestrahlung mit Strahlung im extremen Infrarotbereich
ein zeitaufwendiger Vorgang. Falls es vorgesehen ist, durch Bestrahlung
mit Strahlung im extremen Infrarotbereich gleichförmig zu
trocknen, muß die
Beschichtungsauftragvorrichtung unweigerlich vergrößert werden,
so daß der
Raum und die erforderlichen Kosten zur Einrichtung der Vorrichtung
ebenfalls wesentlich vergrößert bzw.
erhöht
werden.
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Des
weiteren muß bei
dem oben erwähnten
Verfahren zum Beschichten der Entfettungsvorgang vorgenommen werden,
bevor eine Beschichtung der Werkstücke erfolgt. In dem Falle,
in dem die Wärme
geliefert wird durch Bestrahlung mit Strahlung im extremen Infrarotbereich
von außerhalb
des Werkstücks,
bringt eine Verunreinigung wie beispielsweise ein zwischen dem Werkstück und der
Beschichtung dazwischen angeordnetes Fett den Nachteil eines Anhaftens
oder einer Trennung zwischen den Werkstücken und dem Beschichtungsfilm
mit sich. Es ist daher vernünftig,
einen Entfettungsvorgang an jeweils allen Werkstücken vorzunehmen. Der Entfettungsvorgang
ist jedoch sehr aufwendig und stellt ein Hindernis in Bezug auf
die verbesserte Effizienz des Beschichtungsvorgangs dar.
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Bei
dem Beschichtungsvorgang wird ein Aufhänger verwendet, an dem mehrere
Werkstücke
aufgehängt
sind. Während
wiederholt bewirkter Beschichtungsvorgänge haftet das um den Aufhänger verteilte
Beschichtungsmaterial daran an und haftet stark daran an durch den
Effekt des Heizvorgangs. Es war daher notwendig, einen Extravorgang
vorzunehmen, um das anhaftende Beschichtungsmaterial von dem Aufhänger abzuschälen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur
Pulverbeschichtung vom Hochfrequenzinduktionsheiztyp vorgesehen,
die aufweist:
- eine Beschichtungsauftragstation zum Auftragen
einer Pulverbeschichtung auf eine Oberfläche eines durch elektrostatische
Beschichtung zu beschichtenden Werkstücks;
- eine Heizstation zum Aufheizen der aufgetragenen Pulverbeschichtung,
aufweisend ein Paar an Hochfrequenzinduktionsspulen, die einander
gegenüberliegend
und voneinander getrennt angeordnet sind und die bei Zufuhr eines
hochfrequenten Stroms das mit der Pulverbeschichtung bedeckte Werkstück heizen;
- einen Aufhänger
mit mehreren Anbringstangen für
Haken, an denen Haken montiert sind, die aus einem Material hergestellt
sind, das durch Hochfrequenzinduktionsheizen nicht erwärmt werden
kann; und
- eine Transfereinrichtung für
Aufhänger
zum sequentiellen Transportieren des Aufhängers zu jeder Station, wobei
die Transfereinrichtung für
Aufhänger
den Aufhänger
zwischen den gegenüberliegenden
Hochfrequenzinduktionsspulen führt.
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Vorzugsweise
ist der Aufhänger
aus Kupfer hergestellt.
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Vorzugsweise
weist die Vorrichtung des weiteren einen Träger zum Versetzen der Werkstücke auf
einer kreisförmigen,
horizontalen Transferstrecke auf.
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Vorzugsweise
weist der Haken ein Montageelement auf, das zu umgekehrter "U"-Form gebogen ist und einen Arm, der
sich von einem Ende des Montageelements erstreckt und wobei die
Anbringstange für
Haken mit mehreren vertikal verlaufenden Ausnehmungen versehen ist,
die in Längsrichtung
des Elements voneinander beabstandet sind, um lösbar das Montageelement des
Hakens zu erfassen.
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Bei
der Beschichtungsauftragvorrichtung des oben erwähnten Aufbaus kann der Haken
mit der Anbringstange für
Haken verbunden werden durch Montieren des Montageelements des Hakens
an der Stange, und zwar bei jeder ausgewählten, vertikal verlaufenden
Ausnehmung. Daher kann der Haken stabil durch den Eingriff des Montageelements
mit der Ausnehmung gehalten sein. Der Haken kann auch leicht durch
Herausziehen des Montageelements aus der Ausnehmung entfernt werden.
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Dadurch
kann der Haken an dem Montageelement für Haken lediglich durch einen
Vorgang montiert oder von diesem gelöst werden. In diesem Zusammenhang
kann der an der Anbringstange für
Haken montierte Haken schnell durch eine andere Art Haken ausgewechselt
werden, und zwar in Übereinstimmung
mit der Gestalt oder Größe des zu
beschichtenden Werkstücks.
Die Anzahl an Haken, die an der Stange montiert werden, kann leicht
in Übereinstimmung
mit der Gestalt bzw. Form oder Größe des zu beschichtenden Werkstücks geändert werden.
Die Beabstandung zwischen den Haken kann in Übereinstimmung mit der Gestalt
oder Größe des zu
beschichtenden Werkstücks
leicht variiert werden. Des weiteren kann ein Vorgang bewirkt werden, über den
der Abstand zwischen Werkstücken
und den Hochfrequenzinduktionsspulen einstellbar ist.
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Die
Haken für
Werkstücke
sind vorzugsweise aus einem Material hergestellt, an dem die Pulverbeschichtung
nicht anhaftet, wie beispielsweise einem Draht aus Phosphorbronze.
Falls das Montageelement in clipförmiger Ausgestaltung ausgebildet
ist, kann der Haken weiter stabil an der Anbringstange für Haken
gehalten sein.
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Vorzugsweise
sind das Montageelement und der Arm des Hakens aus einem Draht kreisförmigen Querschnitts
gebildet, verläuft
das obere Ende des Armes von dem Montageelement nach unten und ist
ein Hakenabschnitt mit Pfeilkopfgestalt zum Aufhängen des Werkstücks an dem
oberen Ende des Arms befestigt. In diesem Zusammenhang kann die
Störung
aufgrund des Fußabdrucks
des Hakens auf dem Strom an eingespritztem Beschichtungsmaterial
verhindert werden, indem man die Höhe des Hakens länger macht
als die Abmessung des Werkstücks,
gemessen von dem Hakenloch zu seinem oberen Ende, d.h. durch Positionieren des
gesamten Werkstücks
unterhalb der Anbringstange für
Haken. Die Störung
kann des weiteren verhindert bzw. gemindert werden, wenn das Montageelement
und der Arm des Hakens aus einem dünnen Draht hergestellt sind.
Dadurch kann das Problem ungleichmäßiger Beschichtung ausgeschaltet
werden.
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Bei
der praktischen Ausführung
der vorliegenden Erfindung können
die beiden Spulen in ihrem Kreis getrennt sein. Die Mittel zur Energieversorgung
dieser Spulen können
jedoch vereinfacht werden durch Verbindung beider Kreise und Vereinigung
der Kreise mit einem Drahtmaterial, in dem kein Induktionsstrom
induziert wird.
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Vorzugsweise
ist das Paar an Hochfrequenzinduktionsspulen jeweils an Spulentragsockeln
getragen, wobei die Sockel in entgegengesetzte Richtungen versetzt
werden können,
so daß der
zwischen den Spulensockeln begrenzte Abstand erweitert oder verengt
werden kann und wobei eine Steuereinrichtung für die Spulenposition vorgesehen
ist, um den Versatz der Spulentragsockel zu steuern.
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Bei
einer derartigen Anordnung kann der Abstand zwischen Spulen und
der Abstand zwischen jeder Spule und den Werkstücken eingestellt werden, so
daß der
Abstand zwischen Spulen erweitert werden kann beim Transferieren
bzw. Transportieren des Aufhängers
in die Heizstation und dann können
die Spulen zur optimalen Position in dem Heizbetrieb versetzt werden.
In diesem Zusammenhang können
Werkstücke
verschiedenster Größen bearbeitet
werden und die Heizbedingungen können
in Übereinstimmung
mit der Art der Werkstücke
verändert
werden.
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Vorzugsweise
umfaßt
die Vorrichtung eine Marke bzw. ein Tag zum Speichern von Positionssteuerdaten
des Paares an Hochfrequenzinduktionsspulen oder diesbezüglich repräsentativer
Daten, die ausgelegt ist, um an dem Aufhänger montiert zu werden, wobei
die Daten verändert
werden in Übereinstimmung
mit den an den Aufhängern
angehängten
Werkstücken
und/oder der die Werkstücke
bedeckenden Pulverbeschichtung, eine Datenleseschaltung zum Lesen
der in der Marke gespeicherten Daten, einen Prozessor, der ein Steuersignal
basierend auf den von der Datenleseschaltung gelesenen Daten generiert
und eine Steuerschaltung zum Steuern der Position der Spulen basierend
auf dem Steuersignal.
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Demgemäß kann die
Position der Spulen relativ zu den Werkstücken, d.h., der zu steuernde
Zustand zum Realisieren des optimalen Heizens in Bezug auf die Art
der Werkstücke
oder der Eigenschaft des Beschichtungsmaterials automatisch eingestellt
werden in Übereinstimmung
mit den Steuerdaten oder den zuvor in der Marke gespeicherten, repräsentativen
Daten.
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Vorzugsweise
weist die Vorrichtung weiters eine Marke auf zum Speichern von Steuerdaten
oder diesbezüglich
repräsentativen
Daten zur Steuerung der mehreren Verschiebevorgänge einer Spritzpistole der Heizstation,
der Menge an von der Spritzpistole auszuspritzender Beschichtung
und/oder der Zeit für
das Heizen mit Hilfe der Hochfrequenzinduktionsspule, die ausgelegt
ist, um an dem Aufhänger
montiert zu werden, wobei die Daten verändert werden in Übereinstimmung
mit den Werkstücken,
die an den Aufhängern
angehängt
werden und/oder der die Werkstücke
bedeckenden Pulverbeschichtung,
- eine Datenleseschaltung
zum Lesen der in der Marke gespeicherten Daten,
- einen Prozessor, der ein Steuersignal basierend auf den von
der Datenleseschaltung gelesenen Daten generiert; und
- eine Steuerschaltung zum Steuern der Vorrichtung basierend auf
dem Steuersignal.
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Demgemäß kann die
Vorrichtung automatisch eingestellt werden in Übereinstimmung mit den Steuerdaten
oder den repräsentativen
Daten, die vorher in der Marke gespeichert wurden, aus den mehreren
Verschiebevorgängen
der Spritzpistole, der Menge an aufzutragendem Beschichtungsmaterial
und/oder der Zeit für
das Heizen mit Hilfe der Hochfrequenzinduktionsspulen, d.h., wenigstens
einem der zu steuernden Zustände
zur Realisierung des optimalen Beschichtungsauftrags oder des optimalen
Heizens in Bezug auf die Art der Werkstücke oder der Eigenschaft des
Beschichtungsmaterials.
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Wie
aus Obigem erkennbar, kann einer oder mehrere der zu beeinflussenden
Zustände
bei dem Beschichtungsauftragvorgang oder die Qualität der aufgeheizten
Beschichtung automatisch gesteuert werden, sowie optimal in Bezug
auf die Art der Werkstücke
und des Beschichtungsmaterials. Dadurch wird der ineffiziente Vorgang,
wie beispielsweise das Anhalten der Linie und/oder das Einstellen
der Position der Spulen, das herkömmlich erforderlich ist, um
den zu steuernden Zustand zu ändern,
wenn sich die Art der Werkstücke
verändert,
ausgeschaltet werden.
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Mit
Hilfe der vorliegenden Erfindung kann der Beschichtungsauftragvorgang
der Aufhänger
vorgenommen werden unter optimalen Prozeßbedingungen in Übereinstimmung
mit ihren eigenen Steuerdaten und den repräsentativen Daten, so daß selbst
Aufhänger
kleinerer Einzellose optimal bearbeitet werden können.
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Das
Verfahren zum Speichern von Daten kann entweder das Verfahren zum
Speichern der Steuerdaten in der Marke sein oder das Verfahren zum
Speichern der konkreten Steuerdaten jedes Werkstücks in dem Datenfile und Speichern
lediglich der repräsentativen
Daten, wie beispielsweise die das Werkstück in der Marke identifizierende
Nummer. Vorausgesetzt, daß das
SID-TAG SYSTEM für
eine Verwendung vorgesehen ist, kann letzteres Verfahren verwendet
werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Pulverbeschichtung unter Verwendung des Hochfrequenzinduktionsheizens
vorgesehen, das die Schritte aufweist:
- einen Beschichtungsauftrageschritt
zum Auftragen einer Pulverbeschichtung auf einer durch elektrostatische Beschichtung
zu beschichtenden Oberfläche
eines Werkstücks;
- einen Heizschritt zum Ausheizen der aufgetragenen Pulverbeschichtung,
unter Verwendung eines Paares an Hochfrequenzinduktionsspulen, die
einander gegenüberliegend
und voneinander beabstandet angeordnet sind und die bei Zufuhr eines
Hochfrequenzstroms das mit der Pulverbeschichtung bedeckte Werkstück heizen;
- wobei das Werkstück
an einen Aufhänger
gehängt
ist, der mehrere Anbringstangen für Haken aufweist, an denen
Haken montiert sind, wobei der Aufhänger aus einem Material hergestellt
ist, das nicht durch Hochfrequenzinduktionsheizen erwärmt wird;
und
- wobei der Aufhänger
sequentiell zu jeder Station transportiert und zwischen den gegenüberliegenden
Hochfrequenzinduktionsspulen geführt
wird.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Beispiele
der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert beschrieben unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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1 eine perspektivische Ansicht
ist in Darstellung der Pulverbeschichtungsauftragevorrichtung des ersten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Draufsicht ist in
Darstellung der in 1 gezeigten
Pulverbeschichtungsauftragevorrichtung;
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3 eine vertikale Querschnittsseitenansicht
ist der in 1 gezeigten
Pulverbeschichtungsauftragevorrichtung, bei welcher die Station
zum Beschichten der Werkstücke
mit Pulver gezeigt ist;
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4 ein schematisches Blockdiagramm
ist in Darstellung der in 1 gezeigten
Pulverbeschichtungsauftragevorrichtung;
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5 eine schematische perspektivische
Ansicht ist in Darstellung der Ausgestaltung der Beschichtungs-
und Heizstationen des anderen Ausführungsbeispiels, erhältlich durch
Modifizieren des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine Draufsicht ist in
Darstellung der allgemeinen Anordnung der Pulverbeschichtungsauftragevorrichtung
des zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine perspektivische Ansicht
ist, welche den wesentlichen Abschnitt der in 6 gezeigten Pulverbeschichtungsauftragevorrichtung
zeigt;
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8 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht ist in Darstellung des in der in 6 gezeigten Pulverbeschichtungsauftragevorrichtung
verwendeten Aufhängers;
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9 eine vergrößerte, detaillierte
perspektivische Ansicht ist in Darstellung der Art und Weise der Befestigung
der zu beschichtenden Werkstücke
an den Haken;
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10 eine Seitenansicht ist
in Darstellung des an dem Haken angebrachten Werkstücks;
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11 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht ist in Darstellung der Heizvorrichtung der in 6 gezeigten Pulverbeschichtungsauftragevorrichtung;
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12 eine vergrößerte Seitenansicht
ist in Darstellung der Heizvorrichtung der in 6 gezeigten Pulverbeschichtungsauftragevorrichtung;
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13 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht ist in Darstellung des Markensockels, der an dem Aufhänger vorgesehen
ist, der in der in 6 gezeigten
Pulverbeschichtungsauftragevorrichtung verwendet wird; und
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14 ein schematisches Blockdiagramm
ist in Darstellung des in der in 6 gezeigten
Pulverbeschichtungsauftragevorrichtung verwendeten Steuersystems.
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Detaillierte
Beschreibung
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Eine
Pulverbeschichtungsvorrichtung 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1–4 beschrieben.
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Die
Pulverbeschichtungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung
kann dazu verwendet werden, um eine Beschichtung auf einem Eisenwerkstück 3 komplexer
Ausgestaltung aufzubringen, wie beispielsweise den Rohrfittings
aus Eisenmaterial.
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Konkret
weist die Pulverbeschichtungsvorrichtung eine zylindrische Bearbeitungskammer 5 auf,
die unterteilt ist in sechs Bearbeitungsstationen 7, 9, 11, 13, 15 und 17,
sowie verschiedenste Zubehöreinrichtungen
für jede
in den Stationen vorzunehmende Bearbeitung, wie auch eine Trägeranordnung 19 zum
Halten der Werkstücke 3 und
wie in den 1 und 2 gezeigt, deren Beförderung
in die Kammer.
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Die
Transferstation 7 dient dazu, die Werkstücke 3 aufzunehmen,
die durch den Förderer 21 von
außerhalb
der Kammer herangefördert
wurden und um die beschichteten Werkstücke in den Förderer 21 zu
führen.
Die Kammer hat auch eine zentrale Spindelwelle 23 und sechs
Arme 25, die sich radial von der Oberseite der Spindelwelle 23 erstrecken.
Die Anzahl der in der Figur gezeigten Arme dient lediglich illustrativen
Zwecken und schränkt
diese nicht ein. Die Spindelwelle 23 ist drehend ausgelegt
mit Hilfe eines Antriebsmotors 27 für einen Arm, über einen
geeigneten Antriebsmechanismus 29 wie beispielsweise eine
Kette oder einen Steuerriemen.
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Die
Arme 25 weisen an ihren freien Enden Aufhänger 31 zum
Aufhängen
der Werkstücke 3 auf.
Die Aufhänger 31 sind
um beispielsweise 180 Grad drehbar über den Umkehrbetrieb des Motors 33 angeordnet. Der
Aufhänger 31 weist
eine sich vertikal erstreckende Aufhängstange 35 und mehrere
geeignet voneinander beabstandete Haltearme 37 auf, die
an der Stange derart befestigt sind, daß sie sich von dieser horizontal
erstrecken. Der Aufhänger 31 kann
aus einem Material hergestellt sein, wie beispielsweise Kupfer,
das unter der Einwirkung einer Hochfrequenzwelle nicht erwärmt werden
kann.
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Die
oben erwähnte
Trägeranordnung 19 besteht
aus der Spindelwelle 23, den Armen 25, dem Antriebsmotor 27,
dem Antriebsmechanismus 29, dem Aufhänger 31 und dem Förderer 21.
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In
der Richtung des Werkstücktransfers
ist eine Beschichtungsauftragstation 9, an der Transferstation 7 angrenzend,
vorgesehen und eine Beschichtungsauftragstation 11 ist
an der Beschichtungsauftragstation 9 angrenzend vorgesehen.
Die Beschichtungsauftragstationen 9 und 11, deren
Aufbau im wesentlichen identisch ist, sind derart ausgelegt, daß sie tandemartig
vorgesehen sind, um es zu ermöglichen,
viele Arten und kleine Mengen an Produkten herzustellen. Eine kammerartige
Sprühdüse 41 einer
Beschichtungsauftragvorrichtung 39 ist in Richtung des
Inneren jeder Beschichtungsauftragvorrichtung 9 und 11 gerichtet.
Die Beschichtungsauftragvorrichtung 39 ist außerhalb
der Bearbeitungskammer 5 positioniert.
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Die
Beschichtungsauftragvorrichtung 39 ist eine Vorrichtung,
mit der die Pulverbeschichtung P auf der Oberfläche des Werkstücks 3 unter
Einwirkung der elektrostatischen Induktion aufgetragen wird. Der
Grund, warum die Pulverbeschichtung P verwendet wird ist derjenige,
daß das
in der flüssigen
Farbe beinhaltete Lösungsmittel
einer der Gründe
für die
Umweltverschmutzung ist.
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Auch
ist jede der Beschichtungsauftragstationen 9 und 11 mit
einer Vakuumleitung 45 versehen. Die Vakuumleitung 45 ist
an der Wiedergewinnungsvorrichtung 43 zur Wiedergewinnung
der überschüssigen Menge
an Pulverbeschichtung (-smittel) P angeschlossen, die nicht bei
dem Beschichten der Werkstücke 3 Verwendung
fand. In Richtung des Werkstücktransfers
ist eine Heizstation 13 zum Heizen bzw. Erwärmen und Verfestigen
oder Aufheizen der auf die Werkstücke aufgetragenen Pulverbeschichtung
P, an der Beschichtungsauftragstation 9 angrenzend, vorgesehen.
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Eine
Hochfrequenzinduktionsspule 49 "U"-förmigen Querschnitts,
die ein Teil der Hochfrequenzinduktionsheizvorrichtung 47 ist,
ist innerhalb der Heizstation 13 in einer Position vorgesehen,
in welcher die beabstandete offene Seite der "U"-Form
nach oben gerichtet ist, so daß die
Werkstücke 3 und
der Aufhänger 31 dort
hindurchgeführt
werden können.
In einer derartigen Position ist der zwischen den Schenkeln der "U"-Form begrenzte Schlitz in Richtung
des Werkstücktransfers
gerichtet.
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Ein
elektrischer Strom wird von der Energiequelle 53 für die Induktionsheizung
geliefert, die einen Teil der Hochfrequenzinduktionsheizvorrichtung 47 bildet,
und zwar an die Hochfrequenzinduktionsspulen 49 zwecks
Erzeugung des Induktionsstroms durch die Werkstücke 3, womit die auf
die Werkstücke
aufgetragene Pulverbeschichtung P erwärmt wird und zwar bei der Schnittstelle
zwischen den Werkstücken
und der Beschichtung. Ein kühlender
Durchgang (nicht gezeigt) zur Unterdrückung des Überheizens der Hochfrequenzinduktionsspulen 49 ist
innerhalb der Spule begrenzten Kanals vorgesehen.
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Wie
aus Obigem erkennbar, ist die Pulverbeschichtung P so ausgestaltet,
daß sie
erwärmt
und aufgeheizt werden kann von der Schnittstelle aus zwischen der
Beschichtung und dem Werkstück über induktives Heizen
mit Hilfe einer Hochfrequenzwelle. Eine Verunreinigung wie beispielsweise
eine geringe Menge an auf der Oberfläche des Werkstücks befindlichem
Fett wird erwärmt
und verdampft und verliert sich von der Schnittstelle zwischen der
Beschichtung und dem Werkstück,
so daß ein
mangelhafter enger Kontakt zwischen der Beschichtung und dem Werkstück ausgeschaltet
werden kann. Selbstverständlich
kann auch der im Stand der Technik erforderliche Vorgang des Entfettens
wegfallen.
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Die
an dem Aufhänger 31 verbliebene
Pulverbeschichtung P kann nicht erwärmt werden und kann in der
Form verbleiben, wie sie war, da der Aufhänger 31 aus einem
Material wie beispielsweise Kupfer hergestellt ist, das nicht unter
dem Einfluß der
Hochfrequenzwelle bzw. -strahlung erwärmt werden kann. Dadurch kann
die an dem Aufhänger 31 verbliebene
Pulverbeschichtung leicht mit Hilfe eines Strahls an Druckluft weggeblasen
werden.
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Eine
Luftgebläsestation 15 zum
Abblasen der Pulverbeschichtung P, die an der Oberfläche des
Beschichtungsfilms auf dem Werkstück 3 und dem Aufhänger 31 verblieben
ist, ist an der Heizstation 13 angrenzend, in Richtung
des Werkstücktransfers,
vorgesehen. Strahldüsen 57 des
Luftgebläses 55 sind
in Richtung der Luftgebläsestation 15 gerichtet.
Eine zusätzliche
Aufheizstation 17 zum zusätzlichen Aufheizen der Oberfläche der
auf dem Werkstück 3 ausgebildeten
Beschichtung ist an der Luftgebläsestation 15 angrenzend
in Richtung des Werkstücktransfers
vorgesehen. Die zusätzliche
Aufheizstation 17 ist mit mehreren Lampen 59 für Strahlungen
im extremen Infrarot einer Leistung von 2 kW versehen, um sicherzustellen,
daß die
Beschichtung gleichförmig
aufgeheizt werden kann, ohne Ungleichmäßigkeiten. Der in der zusätzlichen
Aufheizstation 17 mit Hilfe der Lampen 59 für Strahlung
im extremen Infrarotbereich bewirkte Aufheizvorgang wird lediglich als
zusätzliches
Mittel vorgesehen, da der Aufheizvorgang durch den Effekt der Hochfrequenzinduktionsheizung
vervollständigt
sein kann.
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Die
Transferstation 7, die der Verbindung der Kammer nach außen hin
dient, ist an der zusätzlichen Aufheizstation 17 angrenzend,
in Richtung des Werkstücktransfers,
vorgesehen. Die beschichteten Werkstücke 3 werden in die
Transferstation 7 überführt und
zu dem Förderer 21 übertragen,
der im vorderen Bereich der Transferstation 7 vorgesehen
ist. Das Werkstück
und die darauf befindliche Beschichtung werden durch den Kühlventilator 61 gekühlt, der
an der Abgabeseite des Förderers 21 vorgesehen
ist.
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Die
Bearbeitungsschritte, die in der Pulverbeschichtungsauftragvorrichtung 1 vorgenommen
werden, werden nun sequentiell bzw. aufeinanderfolgend beschrieben.
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Werkstückannahmevorgang
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Der
Aufhänger 31 und
die daran angesetzten Werkstücke 3 werden über eine
vorbestimmte Distanz auf dem Förderer 21 transportiert
und dann in die Transferstation 7 mittels jeglicher geeigneter
Transfermechanismen übertragen.
Beim Übertragen
in die Transferstation 7 wird das obere Ende der Aufhängestange 35 des
Aufhängers 31 mit
dem freien Ende des Arms 25 gekoppelt. Dadurch können die
Werkstücke
innerhalb der Bearbeitungskammer 5 auf der kreisförmigen,
horizontalen Transferstrecke übertragen
werden.
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Beschichtungsauftragevorgang
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Die
in die Bearbeitungskammer 5 durch die Transferstation 7 übertragenen
Werkstücke 3 werden
um einen vorbestimmten Winkel in die Beschichtungsauftragestation 9 oder 11 versetzt.
In der Beschichtungsauftragestation 9 oder 11 wird
die Pulverbeschichtung P von den Düsen 41 der Beschichtungsauftragevorrichtung 39 eingespritzt
und haftet an der Oberfläche
der Werkstücke 3 unter
dem Einfluß der
elektrostatischen Induktion an.
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Der
Aufhänger 31 wird
dort um den Winkel von 180 Grad über
die Umkehrbewegung des Motors 33 herumgedreht, so daß die Pulverbeschichtung
P gründlich
auf der Oberfläche
der Werkstücke 3 an
dem Aufhänger 31 verteilt
bzw. daran angehaftet werden kann. Die überschüssige Menge an Pulverbeschichtung,
die nicht an den Werkstücken
anhaftet, kann mit Hilfe der Wiedergewinnungsvorrichtung 43 wiedergewonnen
werden.
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Hochfrequenzinduktionsheizvorgang
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Daraufhin
werden die Werkstücke 3 in
die Heizstation 13 befördert
und innerhalb des Schlitzes 51 der Hochfrequenzinduktionsspule 49 positioniert.
Die Werkstücke 3 werden
unter dem Einfluß der
Hochfrequenzstrahlung erwärmt,
die von der Hochfrequenzinduktionsspule 49 erzeugt wurde,
die betrieben wird über
die Energiequelle 53 für
das Induktionsheizen. Die auf der Oberfläche des Werkstücks 3 aufgetragene
Pulverbeschichtung P ist so ausgelegt, daß sie über der Schnittstelle zwischen
der Beschichtung und dem Werkstück erwärmt und
aufgeheizt wird. Zur gleichen Zeit werden Verunreinigungen wie beispielsweise
an der Oberfläche des
Werkstücks 3 anhaftendes
Fett ebenfalls erwärmt
bzw. beheizt, verdampft und ausgeschaltet. Die Temperatur, bei welcher
das Fett verdampft wird, ist geringer als die Temperatur, mit welcher
die Pulverbeschichtung P aufgeheizt oder verfestigt wird, so daß die verdampften
Verunreinigungen wie beispielsweise Fett entweichen können durch
die Hohlräume
zwischen Partikeln der Pulverbeschichtung P, selbst nachdem die
Pulverbeschichtung auf die Werkstücke 3 aufgetragen
wurde.
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Die
verdampften und abgerauchten Verunreinigungen wie beispielsweise
Fett, können
durch jede geeignete Absorptionsvorrichtung (nicht gezeigt) adsorbiert
und gefiltert werden. Dadurch kann reine Luft ohne Verunreinigung
aus der Kammer befördert
werden.
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Luftblasvorgang
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Die
Werkstücke 3 mit
einem Beschichtungsfilm, der durch den oben erwähnten Hochfrequenzinduktionsheizvorgang
gebildet wurde, werden in die Luftgebläsestation 15 befördert, in
welcher die überschüssige Pulverbeschichtung
P, die an der Oberfläche
des Beschichtungsfilms anhaftet, durch den von dem Luftgebläse 55 ausgestrahlten
Luftstrom abgestaubt werden kann. Gleichzeitig kann auch die an
dem Aufhänger
anhaftende Pulverbeschichtung P abgestaubt werden.
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Zusätzlicher Aufheizvorgang
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Die
Werkstücke 3 werden
dann in die zusätzliche
Aufheizstation 17 versetzt bzw. befördert und bestrahlt durch die
Lampen 59 für
Strahlung im extremen Infrarotbereich, um dem zusätzlichen
Aufheizvorgang unterworfen zu werden. Dadurch kann sichergestellt
werden, daß die
Beschichtung gleichförmig
aufgeheizt werden kann, ohne irgendwelche Unregelmäßigkeiten.
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Produktausliefervorgang
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Die
Werkstücke 3 werden
dann in die Transferstation 7 befördert und weiter zu dem Förderer 21,
der außerhalb
der Bearbeitungskammer angeordnet ist, durch jeden geeigneten Transfermechanismus übertragen.
Die beschichteten Werkstücke
werden durch den Kühlventilator 61 auf
dem Förderer 21 gekühlt und
als fertige Produkte angeliefert.
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Wie
aus Obigem erkennbar, werden die Aufhänger 31 mit den daran
angehängten
Werkstücken 3,
einer nach dem anderen in der Bearbeitungskammer 5 von
dem Förderer 21 abgenommen,
im Rahmen oben erwähnter
Vorgänge
bearbeitet, zurück
zu dem Förderer 21 befördert und
dann als fertige Produkte transportiert.
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5 ist eine Ansicht in Darstellung
der strukturellen Beziehung der Haken zum Aufhängen der Werkstücke und
der Elemente der Beschichtungsauftragvorrichtung 1.
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Die
zu beschichtenden Werkstücke
sind derart ausgelegt, daß sie
sequentiell durch die Heschichtungsauftragstation, die Heizstation
und die Kühlstation
transportiert werden können.
Wie oben erwähnt,
sind die Beschichtungsauftragstationen 9 und 11 mit
einer Spritzpistole f versehen, mit deren Hilfe über die Düse 41 die statisch
aufgeladene Pulverbeschichtung P angeliefert werden kann. Die Düse 41 kann
sich in vertikaler Richtung hin- und herbewegen. Die Heizstation 13 ist
mit der Hochfrequenzinduktionsspule 49 versehen, die durch
eine zu "U"-Form gebogene längliche
Spule gebildet ist und die Kühlstation
ist mit dem Kühlventilator 61 und ähnlichem
versehen.
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Der
Aufhänger 31 umfaßt einen
vertikal verlaufenden Ständer
h, mehrere in gleichem Abstand voneinander getrennt angeordnete,
horizontal verlaufende Anbringstangen i für Haken, die an dem Ständer befestigt sind
und mehrere Werkstückhaltehaken
j, die an den Anbringstangen i für
Haken montiert sind. Die Anbringstangen i für Haken sind auch mit mehreren
Bolzenlöchern
k versehen, die entlang der Längsrichtung
jeder Stange fluchten. Der Werkstückhaltehaken j wird ausgebildet
durch Biegen des rechtwinkeligen Stücks Streifen zu im wesentlichen "L"-Form. Die Länge des vertikal verlaufenden
Schenkels des Werkstückhaltehakens kann
im wesentlichen identisch mit der Breite der Anbringstange i für Haken
sein. Auch ist der vertikal verlaufende Schenkel mit einem Bolzenloch
versehen. Der Werkstückhaltehaken
kann an der Anbringstange für
Haken montiert werden durch Schrauben eines Bolzens m durch das
Bolzenloch des Hakens und durch das Bolzenloch k und durch Befestigen
der Mutter P an dem Bolzen. Zwei oder drei Haken können in
jeden Zweig der Stange montiert werden, der sich von dem Ständer erstreckt.
-
Das
distale Ende des horizontal verlaufenden Schenkels des Hakens läuft spitz
in Form eines Pfeilkopfes zu. Die Werkstücke sind so ausgelegt, daß sie durch
Einführen
jeder spitzen Spitze in das Hakenloch q entsprechender Werkstücke an den
Haken angehängt
werden können.
-
Beim
Transferieren des Aufhängers 31 in
die Beschichtungsauftragstation 9 spritzt die Spritzpistole
f die Pulverbeschichtung P bei Hin- und Herbewegung in vertikaler
Richtung, auf. Dadurch kann die Pulverbeschichtung P auf den Werkstücken 3 unter
der Einwirkung der elektrostatischen Induktion aufgetragen werden.
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Der
Aufhänger 31 wird
dann transferiert in den Raum zwischen der linken und der rechten
Hälfte
g-1 und g-2 der Hochfrequenzinduktionsspule 49 und dann
werden die Werkstücke 3 von
derem Inneren her aufgeheizt. Die Temperatur der erwärmten Werkstücke ist
derart, daß sie
innerhalb des Bereichs zwischen 250⎕ und 280⎕ gesteuert
wird. Dadurch kann die auf den Werkstücken 3 aufgetragene
Pulverbeschichtung P von der Schnittstelle zwischen dem Werkstück und der
Beschichtung her aufgeheizt werden.
-
Bei
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird die Beschichtung von der Schnittstelle zwischen dem Werkstück und der
Beschichtung unter dem Einfluß der
Hochfrequenzinduktion her erwärmt.
In diesem Zusammenhang kann die Beschichtung gleichförmig aufgeheizt
werden, ohne daß Ungleichmäßigkeiten vorliegen,
die für
das Aufheizen der Beschichtung erforderliche Zeit kann reduziert
werden und die Beschichtungsauftragvorrichtung kann miniaturisiert
werden.
-
Die
Verunreinigung wie beispielsweise an der Oberfläche der Werkstücke 3 anhaftendes
Fett wird verdampft und verschwindet unter dem Einfluß des Hochfrequenzinduktionsheizens,
so daß der
Entfettungsvorgang, der unweigerlich erforderlich ist im Stand der
Technik, vermieden werden kann. Dies führt zu der wesentlichen Verbesserung
der Betriebseffizienz.
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Auch
kann das Problem bzgl. der Umweltverschmutzung, bewirkt durch das
in der flüssigen
Farbe enthaltene Lösungsmittel
vermieden werden, da die Pulverbeschichtung P in dem vorliegenden
Beschichtungsauftragvorgang verwendet wird. Die überschüssige Menge an an dem Aufhänger 31 anhaftender
Pulverbeschichtung kann nicht aufgeheizt werden und kann sich daher
nicht fest daran anhaften. Dies liegt daran, daß der Aufhänger aus einem Material wie
beispielsweise Kupfer hergestellt ist, das nicht durch Hochfrequenzstrahlung
erwärmt
werden kann. Dadurch kann die Pulverbeschichtung leicht von dem
Aufhänger
abgestaubt werden.
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Während das
erste Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben wurde, dürfte es
für den
Durchschnittsfachmann offensichtlich sein, daß verschiedenste Änderungen
und Modifikationen in der Ausgestaltung getätigt werden können, ohne
von dem Geist und Bereich der Erfindung abzuweichen.
-
Obgleich
bei oben erwähntem
Ausführungsbeispiel
die Beschichtungsauftragstationen 9 und 11 im wesentlichen
identischen Aufbau haben und tandemartig vorgesehen sind, kann auf
beide Stationen verzichtet werden oder es können eine oder mehrere zusätzliche
Beschichtungsauftragstationen hinzugefügt werden.
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Des
weiteren wäre
es möglich,
einen Aufbau vorzusehen, bei dem die Breite des Schlitzes 51 der Hochfrequenzinduktionsspule 49 gesteuert
werden kann. Bei einem derartigen Aufbau können Werkstücke 3 verschiedenster
Größen aufgenommen
werden und die Temperatur der Werkstücke kann gesteuert und/oder bei
dem Hochfrequenzinduktionsheizvorgang vereinheitlicht werden.
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Unter
der Bedingung, daß sich
die überschüssige Menge
an Pulverbeschichtung nicht an der Oberfläche des beschichteten Films
anhaften sollte, kann auf den Luftgebläsevorgang unter Verwendung
des Luftgebläses 55 verzichtet
werden.
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Falls
die gleichförmige
Beschichtung ohne Ungleichheiten lediglich durch den Hochfrequenzinduktionsheizvorgang
ausgebildet werden kann, kann des weiteren auch auf den zusätzlichen
Aufheizvorgang mit Hilfe der Lampen 59 mit Strahlung im
extremen Infrarotbereich verzichtet werden.
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Obgleich
der Transfervorgang der Werkstücke 3 zu
oder von der Bearbeitungskammer 5 bei obigem Ausführungsbeispiel
durch eine Transferstation 7 bewirkt werden kann, kann
eine Aufnahmestation 63 lediglich zur Aufnahme der Werkstücke und eine
Förderstation 65 lediglich
zum Fördern
der Werkstücke,
wie in 4(a) gezeigt,
vorgesehen sein.
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Der
Laufweg zum Befördern
der Werkstücke 3 in
die Bearbeitungskammer 5 kann ein rotierendes System sein,
wie dies in dem ersten Ausführungsbeispiel
erwähnt
und in 4(a) gezeigt
ist und kann ein linear fluchtendes System sein, wie aber auch ein
wie in 4(b) gezeigtes
Wägelchensystem.
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Der
Versatz der Werkstücke 3 ist
nicht auf den oben beschriebenen absätzigen bzw. stufenartigen Betrieb
beschränkt
und die Werkstücke 3 können auch
in einem durchgehenden Betrieb versetzt werden durch Veränderung
der Größe jeder
Station und der nützlichen
Länge.
Falls der Aufhänger 31 mit
PTFE beschichtet ist, kann die Reinigung des Aufhängers vereinfacht
werden.
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Eine
Pulverbeschichtungsvorrichtung 101 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 6–14 beschrieben.
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Die
Pulverbeschichtungsvorrichtung 101 hat einen Aufbau, bei
dem vorbestimmte Bearbeitungsstationen entlang einer kreisförmigen Transferstrecke
angeordnet sind.
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Ein
zu beschichtendes Werkstück 103 ist
eine Rohrverbindung aus Eisenmaterial mit einem Hakenloch 103a etwa
bei seinem zentralen Abschnitt. Selbstverständlich ist das Werkstück 103 lediglich
ein Beispiel für
verschiedenste Werkstücke,
die in der Pulverbeschichtungsvorrichtung 101 behandelt
werden können.
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A. Aufhänger (siehe 6–10, 12 und 13)
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Ein
Aufhänger 105 zum
Aufhängen
des Werkstücks 103 während des
Transportes wird detailliert unter Bezugnahme auf die 8–10 beschrieben.
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Der
Aufhänger 105 weist
einen vertikal verlaufenden Ständer 106 quadratischen
Querschnitts auf, mehrere unter gleichem Abstand voneinander beabstandete,
horizontal verlaufende Anbringstangen 107 für Haken,
die an dem Ständer 106 befestigt
sind, mehrere Werkstückhaltehaken 108,
die lösbar
an den Anbringstangen 107 für Haken montiert sind, ein
Paar an Aufhängansätzen 109,
die horizontal von dem oberen Abschnitt des Ständers 106 vorstehen
und einen Marken bzw. -tag 110. Diese Elemente des Aufhängers sind
aus einem Material wie beispielsweise Phosphorbronze hergestellt,
das nicht durch die Hochfrequenzstrahlung beeinflußt werden
kann.
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Die
Anbringstange 107 für
Haken ist ein Element aus relativ schmalem Bogen- bzw. Schichtmaterial. Das
eine Ende des Elements ist unter rechtem Winkel relativ zu seinem
verbleibenden Abschnitt gebogen. Die Anbringstange 107 für Haken
kann an dem Ständer 106 montiert
werden durch Anbolzen des einen Endes des Elementes an dem Ständer, so
daß es
horizontal davon wegsteht.
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Die
Anbringstange 107 für
Haken ist an ihren beiden Oberflächen
mit mehreren vertikal verlaufenden Ausnehmungen 107a V-förmigen Querschnitts
versehen, die in Längsrichtung
des Elements in vorbestimmtem Abstand bzw. Pitch voneinander beabstandet
sind. Die Position jeder an der vorderen Oberfläche des Elements vorgesehenen
Ausnehmung entspricht derjenigen von denen an der hinteren Oberfläche, d.h.
es sind ein Paar vordere und hintere Ausnehmungen (hier im folgenden
als Ausnehmungspaar bezeichnet) an derselben Stelle an dem Element
vorgesehen.
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Die
an einer Seite des Ständers 106 vorgesehenen
Anbringstangen 107 für
Haken fluchten mit denjenigen an der anderen Seite des Ständers, d.h.
mehrere Paare Anbringstangen für
Haken fluchten an beiden Seiten des Ständers 106 symmetrisch.
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Ein
Haken 108 für
das zu beschichtende Werkstück
umfaßt
ein Montageelement 108a, einen Arm 108b und einen
Hakenabschnitt 108c. Das Montageelement 108a und
ein Arm 108b werden ausgebildet durch Biegen eines Drahtes
aus Phosphorbronze kreisförmigen
Querschnitts. Das Montageelement 108a hat eine tiefe U-Form.
Der Abstand zwischen den Schenkeln des "U"s
ist im wesentlichen gleich der Dicke der Anbringstange 107 für Haken
bei jedem Ausnehmungspaar. Der Arm 108b erstreckt sich
von dem Montageelement 108a in der Form des Quadranten
nach vorne und rückwärts. Der
Hakenabschnitt 108c ist an der Spitze des Armes 108b befestigt.
Der Hakenabschnitt 108c ist in einer Gestalt eines Pfeilkopfes
oder gleichschenkeligen Dreiecks ausgebildet. Der Arm ist derart
ausgestaltet, daß er
einführbar
ist in ein Loch, das an der Basis des Hakenabschnits, gegenüberliegend
der Spitze bzw. des Scheitels des Dreiecks vorgesehen ist, und daran
angeschweißt.
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Die
Haken 108 sind derart ausgelegt, daß sie lösbar an der Anbringstange 107 für Haken
montiert sind durch Halten der Stange zwischen den Schenkeln des "U"s des Montageelements 108a bei
jedem Ausnehmungspaar. Die Haken können an der Anbringstange 107 für Haken
durch Eingriff zwischen dem Hakenmontageelement 108a und
dem Ausnehmungspaar gehalten sein.
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Obgleich üblicherweise
zwei oder drei Haken 108 an jeder Anbringstange 107 für Haken
montiert sind (in 6 und 7 sind zwei Haken in jeder
Stange montiert und in 8 sind
drei Haken in jeder Stange montiert), kann die Anzahl an Haken in Übereinstimmung
mit der Form oder Größe der zu
beschichtenden Werkstücke
verändert
werden.
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Um
den Aufhänger
an einer Aufhängertragstange,
die hier unten beschrieben wird, zu halten, weist der Ständer 106 die
Aufhängansätze 109 auf,
die durch den oberen Endabschnitt des Ständers in einer Richtung parallel
zu den Anbringstangen 107 für Haken verlaufen.
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Der
Ständer 106 ist
auch in einer Position über
derjenigen der Ansätze 109 vorgesehen,
wobei ein kurzer zylindrischer. Markersockel 110 (siehe 8) von dort aus horizontal
verläuft.
Der Markersockel ist zur Aufnahme einer detailliert hier unten zu
beschreibenden Marke bzw. Markierung ausgelegt.
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Verschiedene
Hänger,
deren Anzahl unterschiedlich ist zu den Anbringstangen 107 für Haken,
können auch
bei der Beschichtungsauftragvorrichtung 101 Verwendung
finden. Die Haken können
verändert
werden in Bezug auf die Anzahl, Gestalt und die Höhe der Arme 108b und
die Größe des Hakenabschnitts 108c.
Diese Haken sind gemein mit der Form und der Größe des Montageelements 108.
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B. Bearbeitungskammer (siehe 6, 7, 11 und 12)
-
Es
ist eine Bearbeitungskammer 121 von im wesentlichen zylindrischer
polygonaler Ausgestaltung vorgesehen. Die von einer zylindrischen
Außenwand
umgebene Kammer kann in im wesentlichen luftdichten Zustand gehalten
sein. Um die Kammer sind verschiedene notwendige zusätzliche
Einrichtungen vorgesehen.
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Ein
vertikal verlaufender Hauptwellenanordnungsabschnitt 122 hexagonalen
Querschnitts ist durch den zentralen Abschnitt der Bearbeitungskammer 121 hindurch
vorgesehen. Der zwischen der Bearbeitungskammer 121 und
dem Hauptwellenanordnungsabschnitt definierte Raum kann in sechs
Sektoren mit im wesentlichen gleicher Größe unterteilt werden. Jede
der Grenzen zwischen den Sektoren ist mit einer jeweiligen Trennwand
versehen. Ein in jeder Trennwand vorgesehenes Aufhängertor 123 ist
so ausgelegt, daß es
beim Transfer des Aufhängers 105 von
einem Sektor zu dem angrenzenden Sektor geöffnet und geschlossen wird.
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Die
Sektoren werden als Transferstation 124, zwei Beschichtungsauftragestationen 125, 125', ein Heizstation 126,
eine Wärmeausgleichstation 127 und
eine Kühlstation 128 verwendet.
Diese Stationen sind in der wie oben erwähnten Reihenfolge in Richtung
im Uhrzeigersinn angeordnet. Die Transferstation 124 ist an
der hier unten beschriebenen Werkstückzuführstation angrenzend, vorgesehen.
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Die
Transferstation 124 dient der Aufnahme des Aufhängers 105 von
der Werkstückzuführstation
und der Förderung
des Aufhängers 105 in
die Werkstückzuführstation.
In den Beschichtungauftragstationen 125, 125' wird die Pulverbeschichtung
P auf die Werkstücke 103 aufgetragen,
in der Heizstation 126 wird die auf den Werkstücken 103 aufgetragene
Pulverbeschichtung P aufgeheizt unter dem Einfluß des Hochfrequenzinduktionsheizens,
in der Wärmeausgleichstation 127 wird
die Ungleichmäßigkeit
der Temperatur der Werkstücke
ausgeschaltet und in der Kühlstation 128 werden
die heißen
Werkstücke 103 gekühlt. Beide
Beschichtungsauftragstationen 125, 125' können verwendet
werden in Übereinstimmung
mit der Färbung
der auf den Werkstücken
aufzutragenden Beschichtung.
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B-1. Aufhänger-Transfermechanismus
(Siehe 6 und 7)
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Eine
vertikal verlaufende Hauptwelle 131 ist innerhalb des Hauptwellenanordnungsabschnitts 122 angeordnet.
Die Hauptwelle 131 kann absätzig mit Hilfe eines Drehmechanismus 132 in
Richtung im Uhrzeigersinn in dem Abstand des zentralen Winkels von
60 Grad gedreht werden.
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Radial
und horizontal verlaufende sechs Aufhängertragstangen 133,
die zwischen angrenzenden Stangen den Winkel von 60 Grad definieren,
sind am oberen Ende der Hauptwelle 131 vorgesehen und ragen durch
die obere Wand der Bearbeitungskammer 121. Ein Aufhängerhalteelement
(nicht gezeigt) mit einem Halteabschnitt zum Halten des Aufhängeransatzes 109 des
Aufhängers 105 ist
an dem freien Ende jeder Aufhängertragstange 133 vorgesehen.
Das Aufhängerhalteelement
kann mit Hilfe des Drehmechanismus 134 gedreht werden.
Das Aufhängerhalteelement wird
gedreht, um den Aufhänger 105 beispielsweise
um 180 Grad umzudrehen.
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Die
absätzige
Drehung der Hauptwelle 133 kann so gesteuert werden, daß sie stopt,
um die Aufhängertragstangen 133 bei
der im wesentlichen zentralen Position der Stationen 124–128 anzuordnen.
-
Der
Aufhänger 105,
an den die zu beschichtenden Werkstücke 103 angehängt sind,
kann aufgenommen und angehakt sein bei der Transferstation 124 an
dem Aufhängerhalteelement
der Aufhängertragstange 133,
um von dieser herabzuhängen.
Dann wird der Aufhänger
entlang der kreisförmigen
Bahn durch die Bearbeitungskammer 121 bewegt. Dadurch können die
an dem Aufhänger 105 angehängten Werkstücke über die
Beschichtungsauftragstation 125 oder 125', die Heizstation 126,
die Wärmeausgleichsstation 127 und
die Kühlstation 128 behandelt
werden.
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B-2. Beschichtungsauftragstation
(siehe 6, 7 und 14)
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Ein
Spritzpistolenversetzer 141 und ein dazugehöriger Pulverzuführer 142 sind
an der Außenseite
jeder Beschichtungsauftragstation 125 und 125' angeordnet.
Der Spritzpistolenversetzer 141 weist eine Kette 143,
die in vertikaler Richtung (siehe 14)
bewegbar ist, einen Motor 144 zum Antrieb der Kette und
eine Spritzpistole 145 zum Ausspritzen der Pulverbeschichtung
P auf. Die Spritzpistole 145 ist mit der Kette 143 verbunden.
Die Spritzpistole 145 hat eine kammartige Form mit mehreren
Düsen,
die in der vorbestimmten Breite, ein wenig breiter als die Breite
des Aufhängers 105 angeordnet
sind. Die Spritzpistole ist unmittelbar vor dem Aufhänger 105 innerhalb
der Beschichtungsauftragstationen 125 und 125' angeordnet.
Eine mit der Spritzpistole 145 verbundene Leitung verläuft durch
einen vertikalen Schlitz, der begrenzt ist durch die Umfangswand
der Bearbeitungskammer 121 und ist mit der Kette 143 verbunden.
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Der
Motor 144 schaltet die Drehrichtung in einer vorbestimmten
Zeitspanne um, um die Versatzrichtung der Spritzpistole 145 zu ändern. Während der
Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
wird die Pulverbeschichtung P der Spritzpistole 145 zugeführt und
von dort in Richtung der Werkstücke 103 ausgestoßen. Um
die aus der Spritzpistole 145 ausgestoßene Pulverbeschichtung P mit
statischer Elektrizität
zu laden, ist eine Einrichtung zum Laden des Beschichtungsmaterials,
beispielsweise das Reibrohr oder der Korona-Entladungsstecker an
dem Zuführsystem
für Beschichtungsmaterial
oder dem Ende der Düsen
der Spritzpistole 145 vorgesehen.
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B-3. Heizstation (Siehe 6, 7, 11 und 12)
-
Die
Heizstation 126 ist mit einem Paar an Hochfrequenzinduktionsspulen 151 und 151' versehen. Jede dieser
Hochfrequenzinduktionsspulen 151 und 151' wird gebildet
durch Aufwinden des Drahtes auf einer Ebene, um einen länglichen
Drall bzw. Wirbel zu definieren, so daß die Spulen, anders als die
Hochfrequenzinduktionsspule 149, keinen Biegeabschnitt
haben. Die Abmessungen der Hochfrequenzinduktionsspulen 151 und 151' sind im wesentlichen
identisch mit denjenigen des Aufhängers 105. Die Spulen
sind innerhalb eines Paares an Spulengehäusen 152 jeweils in
aufrechter Stellung aufgenommen.
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Wie
aus Obigem erkennbar, sind die Hochfrequenzinduktionsspulen 151 und 151' voneinander
unabhängig.
Die Spulen sind jedoch über
eine Drahtlitze 153 aus Kupfermaterial miteinander verbunden.
In diesem Zusammenhang sind die Spulen integral in einem Schaltkreis
miteinander verbunden. Das für
die Ausbildung der Spulen verwendete Material ist ein dünnes Kupferrohr,
durch welches das Kühlmittel
strömen
kann. Die innerhalb der Rohre begrenzten Kanäle sind mit einem elastischen
Schlauch 15 verbunden.
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Ein
Paar an Gleitblockern 155, die an der unteren Oberfläche jedes
Spulengehäuses 152 vorgesehen sind,
sind derart ausgelegt, daß sie
in Eingriff bringbar sind mit einem Paar an Führungsschienen 156,
die am Boden der Heizstation 126 liegen, so daß die Hochfrequenzinduktionsspulen 151 und 151' zueinander
verschoben werden können.
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Der
untere Endabschnitt eines der Spulengehäuse 152 ist mit einer
Mutter 157 versehen, die ein rechtshändiges Schraubengewinde hat
und der untere Endabschnitt des anderen Spulengehäuses 152 ist
mit einer Mutter 157 versehen, die ein linkshändiges Schraubengewinde
hat. Diese Muttern 157 stehen in Eingriff mit einer Gewindewelle 158.
Die Gewindewelle 158 ist derart ausgelegt, daß sie mittels
eines Schrittmotors 159 drehbar ist. Dadurch werden durch
Betätigung
des Schrittmotors 159 die Spulengehäuse 152 in entgegengesetzte
Richtungen versetzt, so daß der
Abstand zwischen den Spulengehäusen 152 vergrößert oder
verkleinert werden kann.
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B-4. Wärmeausgleichsstation und Kühlstation
(Siehe 6)
-
Die
Wärmeausgleichsstation 127 ist
mit mehreren Heizern 161 einer Strahlung im extremen bzw.
hohen Infrarotbereich einer Energie von 1–9 kW versehen.
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Die
Kühlstation 128 ist
mit einem Kühlventilator 162 versehen.
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C. Werkstückzuführstation
(Siehe 6)
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Die
Werkstückzuführstation 171 ist
vor der Transferstation 124 der Bearbeitungskammer 121 vorgesehen.
Die Werkstückzuführstation 171 weist
eine Endlosaufgabekette 173 auf, die auf vorbestimmter
Höhe horizontal
verläuft.
Die Kette 173 ist mit mehreren gleich voneinander beabstandeten
Aufhängerhalteelementen
zum Halten des Aufhängansatzes 109 des
Aufhängers 105 versehen.
Die Kette 173 wiederholt Bewegung und Stop. Das heißt, daß die Kette 173 anhält, wenn
ein Aufhänger
eine vorbestimmte Stellung in Bezug auf die Transferstation 124 erreicht
hat und bewegt sich später
wieder.
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Der
Aufhänger 105 mit
den Werkstücken 103 kann
an der Kette 173 an einer vorbestimmten Position an der
Werkstückzuführstation 171 angehängt sein.
Der Aufhänger 105 wird
dann durch die Aufgabekette 173 in Richtung der Bearbeitungskammer 121 bewegt
und dann mit Hilfe eines Transferroboters (nicht gezeigt) zu der
Aufhängertragstange 133 bei
der Transferstation 124 befördert. Nachdem der Aufhänger 105 durch
die Bearbeitungskammer 121 befördert und die Transferstation 124 erreicht
hat, wird der Aufhänger
mit Hilfe des Transferroboters (nicht gezeigt) zu der Aufgabekette 173 befördert und
dann von der Aufgabekette 173 entfernt und von dieser weg
befördert.
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D. Steuersystem (Siehe 14)
-
Das
für die
Pulverbeschichtungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung verwendete
Steuersystem wird grundsätzlich
definiert als das SID-TAG bzw. SID-MARKE System.
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In 14 ist ein Steuersystem 181 gezeigt,
mit dem die Anzahl der Versätze
der Spritzpistole 145, die relative Stellung der Hochfrequenzinduktionsspulen 151 und 151' und die durch
die spulenbewirkte Heizzeit gesteuert werden können.
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Bezugszeichen 182 ist
einem Schaltkreis zugeordnet, der dem Antrieb des Spritzpistolenversatzmotors 144 dient.
-
Bezugszeichen 183 ist
einem Beschichtungsventil zugeordnet, das in das Beschichtungszuführsystem
eingebaut ist und mit der Spritzpistole 145 verbunden ist.
Das Beschichtungsventil 183 weist einen Steuermechanismus
auf, mit dem die Größe der dort
hindurch verlaufenden Öffnung
in Übereinstimmung
mit dem elektrischen Befehl veränderbar
ist. Der Steuermechanismus ist derart ausgelegt, daß er durch
die Beschichtungsventilsteuerschaltung 184 steuerbar ist.
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Bezugszeichen 185 ist
einer Schaltung zugeordnet, die dem Antrieb des Motors zum Versatz
der Spulen dient und das Bezugszeichen 186 ist einem Positionssensor
zugeordnet, wie beispielsweise einem Näherungsschalter zur Erfassung
des Ursprungs des Versatzes oder der Wartestellung der Spulengehäuse 152. Der
Positionssensor ist derart ausgelegt, daß er ein Signal abgibt, wenn
die Spulengehäuse,
die durch die in 12 gezeigte
mit Zwei-Punkt-Linie definierte Position erreicht haben.
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Bezugszeichen 187 ist
einer Spulenanregeschaltung zugeordnet, mit der die Menge an Elektrizität steuerbar
ist, die den Hochfrequenzinduktionsspulen 151 und 151' zugeführt wird.
Die Spulenanregeschaltung weist einen Timer 187a auf.
-
Bezugszeichen 188 ist
einer Marke bzw. Tag zugeordnet und das Bezugszeichen 189 der
Datenleseschaltung. Die Daten an der Positionsnummer des Werkstücks werden
mit Hilfe von Schreibmitteln (nicht gezeigt) in die Marke 188 eingelesen
und darin gespeichert. Die Marke 188 ist derart ausgelegt,
daß sie
lösbar an
dem Sockel 110 montiert werden kann.
-
Die
in der Marke 188 gespeicherten Daten können von einer an der Marke 188 vorgesehenen
Antenne an eine Antenne gesendet werden, die an der Datenleseschaltung 186 vorgesehen
ist und mit Hilfe der Datenleseschaltung 189 ausgelesen
werden.
-
Bezugszeichen 190 ist
einem Prozessor zugeordnet, der einen Steuerdatenfile aufweist,
in dem die Steuerdaten der Werkstücke, identifiziert durch die
darauf indexierte Positionsnummer identifiziert sind, wie beispielsweise
die Anzahl der Versatze der Spritzpistole 145, der Grad
der Divergenz des Beschichtungsventils 183, die Farbe der
aufzutragenden Beschichtung, die Anzahl der Drehungen des Schrittmotors 159,
welche den Abstand zwischen den Spulen und den Werkstücken bestimmt
und die Zeitdauer, während
der die Hochfrequenzinduktionsspulen 151 und 151' angeregt sind,
sowie ein Programmdatenfile, in dem die Steuerdaten, welche der
Positionsnummer entsprechen, die mit Hilfe der Datenleseschaltung 189 gelesen
wurde, aus dem Steuerdatenfile ausgelesen werden und die vorbestimmten
Steuersignale jeder Steuerschaltung 182, 184, 185, 197 ausgegeben
werden.
-
Ein
Teil des Inhalts des Steuerdatenfiles ist in Tabelle 1 gezeigt:
-
Der
Aufbau der Pulverbeschichtungsauftragvorrichtung 101 ist
wie oben beschrieben.
-
E. Das Verfahren zur Verwendung
und die Wirkung
-
Das
Verfahren zur Verwendung der Pulverbeschichtungsvorrichtung 101 und
die daraus resultierende Wirkung.
-
E-1. Vorbehandlung
-
Vor
Beginn des Beschichtungsvorgangs werden die Daten jedes Werkstücks, wie
beispielsweise die empirisch ermittelten optimalen Steuerdaten und
die Daten der zu verwendenden Farbe durch das SID-TAG System in
das Steuerdatenfile geschrieben.
-
Wird
das zu beschichtende Werkstück
an den Aufhänger 105 gehängt, so
werden die Art und Anzahl der an den Anbringstangen 107 für Haken
zu montierenden Haken 108 geeignet ausgewählt. Um
es praktischer auszudrücken,
sollte die Höhe
H des Armes 108b (siehe 10)
länger
sein als der Abstand zwischen dem Hakenloch 103a und dem
oberen Ende des Werkstücks.
Obgleich der Haken 108 der oben erwähnten Ausgestaltung für das Werkstück verwendet
werden kann, das durch nur einen Abschnitt getragen sein kann, kann
ein Haken mit zwei Armen 108b für ein Werkstück verwendet
werden, das durch zwei Abschnitte getragen werden muß. Soll
ein Werkstück
mit größerer Größe angehängt werden,
so sind an jeder Anbringstange 107 für Haken zwei Haken vorgesehen
und wenn die Werkstücke
kleinerer Größe angehängt werden
sollen, sind an jeder Anbringstange 107 für Haken
drei Haken vorgesehen.
-
Sollten
die Werkstücke
aufgrund der Unterschiede in ihren Stellungen in Bezug auf die Hochfrequenzspulen 151 und 151' ungleich beheizt
sein, so kann der Haken des längeren
Arm 108b für
die Werkstücke
mit geringerer Heizrate verwendet werden, um die Wirkung der Hochfrequenzinduktion
zu verstärken.
-
Nachdem
die vorbestimmte Art und Anzahl an Haken an den Anbringstangen 107 für Haken
montiert ist, werden die zu beschichtenden Werkstücke daran
angehängt
durch festes Einführen
des Hakenabschnitts 108c des Hakens 108 in das
Hakenloch 103a des Werkstücks 103. Die an dem
Aufhänger
angehängten
Werkstücke
sollten von der gleichen Art sein.
-
Die
Marke 188, auf welche die Positionsnummer der angehakten
Werkstücke
geschrieben ist, ist in den Markensockel 110 eingeführt.
-
Der
Aufhänger 105 kann
an der Aufgabekette 173 angehängt sein.
-
E-2. Beschichtungsaufbringung
-
Hat
der Aufhänger 105 mit
den Werkstücken 103 die
vorbestimmte Position nahe der Transferstation 124 erreicht,
so werden die auf der Marke 188 geschriebenen bzw. abgelegten
Daten von der Datenleseschaltung 189 empfangen. Der Prozessor 190 liest
aus dem Datenfile die Steuerdaten und die Farbdaten der Beschichtung,
welche den Daten auf der Positionsnummer entsprechen, welche von
der Datenleseschaltung 189 empfangen wurden, wandelt die
Daten in vorbestimmte Steuersignale um und gibt das Signal an die
entsprechende Steuerschaltung ab. Das Signal wird sequentiell in
einer Taktung ausgegeben, die synchron ist mit dem Signal zur Steuerung
der Drehung der Hauptwelle 131.
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Der
Aufhänger 105 wird
dann zu der Aufhängertragstange 133 befördert, in
einer Stellung, in welcher die Anbringstangen 107 für Haken
parallel zu der geraden Linie sind, welche den Kreis umschreibt,
der definiert ist durch den geometrischen Ort des freien Endes der
Aufhängertragstange 133.
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Nachdem
die Beförderung
in die Bearbeitungskammer 121 erfolgte, wird der Aufhänger 105 weiter
in die Beschichtungsauftragstation 125 befördert und
vor der Spritzpistole 145 angehalten. Vorausgesetzt, daß die auf
die Werkstücke
aufzutragende Farbe übereinstimmt
mit der in dieser Station aufzutragenden Farbe, wird der Beschichtungsauftragvorgang
durchgeführt.
Wenn die auf die Werkstücke
aufzutragende Farbe nicht mit der in dieser Station aufzutragenden
Farbe übereinstimmt,
wird der Aufhänger
weiter befördert
in die nächste
Beschichtungsauftragstation 125' und dann wird der Beschichtungsauftragvorgang
vorgenommen. Der Beschichtungsauftragvorgang wird wie hier unten
erwähnt,
gesteuert.
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Die
Spritzpistole 145 ist derart ausgelegt, daß sie die
Pulverbeschichtung P in Richtung des Aufhängers 105 spritzt,
wobei sie sich vertikal versetzt oder vorbestimmte Male nach oben
und unten bewegt in Übereinstimmung
mit dem Steuersignal von dem Prozessor 190 an den Spritzpistolenversetzer 141 und
den dazugehörigen
Pulverzuführer 142.
Die Menge an Pulverbeschichtung P wird bestimmt durch den Grad der
Divergenz des Beschichtungsventils 183, das in Übereinstimmung
mit dem Steuersignal gesteuert wird. Der Aufhänger 105 und die Werkstücke 103 werden
an einer Seite mit der Pulverbeschichtung P bedeckt.
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Falls
es notwendig ist, beide Seiten der Werkstücke zu beschichten und nachdem
der Beschichtungsvorgang an der einen Seite der Werkstücke vollendet
wurde, kann der Aufhänger
um 180° gedreht
werden und es wird mit dem Beschichtungsvorgang an der anderen Seite
der Werkstücke
wieder begonnen. Die Anbringstange 107 für Haken
stört den
Beschichtungsvorgang nicht, da der gesamte Körper jedes Werkstücks unterhalb
der Anbringstange 107 für
Haken positioniert ist. Des weiteren stört der Arm 108b des
Hakens 108 den Beschichtungsvorgang nicht, da der Arm aus
dem Feindrahtmaterial hergestellt ist.
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E-3. Heizen usw.
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Nachdem
in der Beschichtungsauftragstation 125 oder 125' die Pulverbeschichtung
aufgetragen wurde, wird der Aufhänger 105 in
die Heizstation 126 befördert.
Bevor der Aufhänger
in die Heizstation 126 befördert wird, werden die Spulengehäuse 152 in
die Wartestellung versetzt, um den Raum dazwischen zu vergrößern. Dadurch
kann der Aufhänger 105 leicht
in den Raum zwischen den Spulengehäusen 152 befördert werden.
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Nachdem
der Aufhänger 105 in
eine derartige Position befördert
wurde, gibt der Prozessor 190 das Steuersignal in die Schaltung 185 zum
Antrieb des Spulenversatzmotors ab. Der Schrittmotor 159 dreht
sich in einem vorbestimmten Maß in Übereinstimmung
mit dem Steuersignal, um die Spulengehäuse vorwärts, in die vorbestimmte Stellung
in Richtung des Aufhängers 105 zu
versetzen. Haben einmal die Spulengehäuse die vorbestimmte Stellung
erreicht, so wird ein Signal an die Spulenanregeschaltung 189 abgegeben
und die Hochfrequenzinduktionsspulen 151 und 151' werden angeregt.
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Die
Werkstücke
selbst erzeugen Wärme
unter dem Einfluß der
Induktionsheizung über
die Spulen 151 und 151' und die an der Oberfläche der
Werkstücke
anhaftende Pulverbeschichtung P wird aufgeheizt. Der Aufhänger erzeugt
jedoch keine Wärme,
da der Aufhänger
aus Phosphorbronze hergestellt ist, die von der Hochfrequenzstrahlung
nicht beeinflußt
wird. Dadurch heizt sich die Pulverbeschichtung P an dem Aufhänger 105 nicht
auf.
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Nach
Ablauf einer vorbestimmten Zeitspange werden die Hochfrequenzinduktionsspulen 151 und 151' energetisch
abgebaut und werden, in ihre Wartestellung zurückversetzt.
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Nach
Beendigung des Heizvorgangs wird der Aufhänger 105 in die Wärmeausgleichsstation 127 befördert, um
die Ungleichmäßigkeit
der Temperatur der Werkstücke
zu reduzieren und weiter in die Kühlstation 128 befördert, um
die Werkstücke
abzukühlen
und dann in die Transferstation 124 befördert und zu der Aufgabekette 173 befördert.
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Die
an dem Aufhänger 105 anhaftende
Pulverbeschichtung P kann abgestaubt bzw. abgeblasen werden mit
Hilfe eines Gebläses
(nicht gezeigt), das innerhalb der Wärmeausgleichsstation 127 vorgesehen
ist und wiedergewonnen bzw. wieder rückgeführt werden durch die Vakuumleitung.
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Bei
dem oben erwähnten
Ausführungsbeispiel
kann der Austauschvorgang oder der Positionsänderungsvorgang des Hakens 108 leicht
durchgeführt
werden und die Störung
in Bezug auf das Spritzen der Beschichtung auf das Werkstück 103 kann
reduziert werden.
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Des
weiteren wird bei oben erwähntem
Ausführungsbeispiel
der Heizeffekt durch die Hochfrequenzinduktionsspulen 151 auf
alle Werkstücke 103,
die an dem Aufhänger 105 anhängen, gleichförmig werden.
Der Abstand zwischen jeder Spule und dem Werkstück 3 kann gesteuert
werden.
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Zudem
können
bei dem oben erwähnten
Ausführungsbeispiel
die für
die Qualität
der Beschichtung wesentlichen Vorgänge bzw. Prozesse, wie beispielsweise
der Beschichtungsauftragvorgang oder der Aufheizvorgang automatisch
gesteuert werden, gemäß vorhergehender
Einstellung in der Einheit des Aufhängers. Dadurch ist die Beschichtungsauftragvorrichtung
gemäß oben erwähnten Ausführungsbeispiels
in Bezug auf ihren betrieblichen Wirkungsgrad gut.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein gleichförmiger
und starker Beschichtungsfilm ohne irgendwelche Ungleichmäßigkeiten
wirkungsvoller mit der relativ kompakten Vorrichtung ausgebildet
werden.