实用新型内容
因此,本实用新型的目标是提供一种“移动的”、紧凑的且成本低廉的PVD/CVD涂装中心,可以在很短的时间内将该中心从运输模式组装成生产模式,相反的,如果由于经济原因等需要改变位置时,可以迅速拆卸该中心。
可以将这种涂装中心置于至少一个可运输的工业模块中,其中,预组装和用运输锁提供了至少部分生产设备(包括PVD/CVD设备、清洁、鼓风(blasting)和去涂装设施)和基本的技术基础设施(如水准备与循环、压缩空气源、气体源、配电、空调,等等)。也可以为其他生产必需品(如发货/收货、存储搁板、休息室/接待处等)提供相同的设施。而且,可以将工业模块的一部分(如运输壁)设计成在从运输模式变为生产模式时为PVD设备提供附加的空间和/或更高的屋顶。取决于预组装组件的规模,只需去掉运输锁,在中心内插入某些气体、压缩空气、水和电力线以及将中心连接到公共电源和水源,便可在一天或几天之内将上述涂装中心切换到生产模式。与传统的中心相比,由于这种高度标准化的组件,因而可以降低投资成本,对于具有单个PVD/CVD设备的中心来说,这意味着大约0.5至1百万欧元的投资成本。
因此,本实用新型涉及一种PVD/CVD涂装中心,该中心包括至少一个PVD和/或CVD系统和另外的设备以及供应所述涂装系统和另外的设备的设施,其中,以预组装方式将上述涂装系统、另外的设备和/或设施安装在至少一个工业模块和/或工业平台中,并提供了将上述涂装中心在运输模式与生产模式之间进行双向切换的装置。
根据本实用新型的模块或者工业模块是以预组装方式携带PVD/CVD涂装中心的至少部分技术设备和/或设施的容器,该模块可用于运输,并在切换到生产模式之后操作上述预组装的设备和/或设施。可以在生产模式中访问该模块,以允许访问所述设备和/或设施,并将该模块作为涂装中心或涂装中心的一部分进行操作。
根据本实用新型的模块化平台是以预组装方式携带PVD/CVD涂装中心的至少部分技术设备和/或设施的平台,该平台可用于运输,并在切换到生产模式之后操作上述预组装的设备和/或设施。可以在生产模式中访问该平台,以允许访问所述设备和/或设施。可以安装运输壁、屋顶和帆布盖等部分,以在运输中保护所述技术设备和/或设施。模块化平台可以是工业模块的基础。在生产模式中,可以访问该平台,以允许访问上述设备和/或设施,并将该模块作为涂装中心的一部分进行操作。
涂装中心的其他设备可包括用于预处理和后处理的设备(如用于机械加工的刷光、鼓风或者微鼓风单元,用于化学处理的清洁和/或去涂装单元,用于热处理的除气炉,熔炉等等,以及质量控制、分析设备和收货/发货设施,等等)。
作为操作所述设备的基础设施,通常将下列设施或外围部件的至少其中之一集成在模块化的涂装中心内:
a)加工气体源,用于提供氩或其他惰性气体、氢、氮、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、硅烷等气体。
b)电源,如主电源机架、模块化电网之类的配电网和其他电气设施(如变压器或稳压器)。
c)压缩空气源,用于鼓风、清洁、阀门控制等等。
d)水分配和/或准备单元,用于涂装系统或设备的温度控制以及为清洁和/或去涂装单元供水。
e)其他设施,如监视架、电话系统和线路等等。
另外,对于a)至c),优选的,将快速释放的紧固件系统用于电力线、空气压缩和/或气体管道,以提供模块或平台之间的快速的互相连接。
将涂装中心从运输模式切换为生产模式的装置可包括可拆卸壁、运输盖、屋顶、帆布盖、密封、盖(hood)、防护罩、定中心构件、安装设备、运输锁等等之中的至少其中之一。
在其最小的版本中,涂装中心可以仅包括一个模块,但是,根据各个生产现场的需要,涂装中心一般包括两个或更多个模块。如果需要小的独立解决方案中的所有设备,则稍后详细描述的四模块中心是一种良好的折中方案。当可以在其他生产场所进行清洁、鼓风或去涂装操作之类的预处理和/或后处理时,较小的中心比较方便。应当注意,由于这种模块化建设的缘故,因而,可以根据不断增长的业务和转变(turn over)快速扩充涂装中心。通过电源线路、空气压缩和/或气体管道的用于提供互相连接的快速释放的紧固件系统,可以实现现有中心的快速建立和扩充。在需要时,可以设置可拆卸壁,以便提供另外的房间。
如果是本地的生产厂房,则可以用工业平台代替工业模块,或是将两者一起使用,因为不再需要提供壳体来保护涂装中心不受环境影响。然而,与工业模块类似,在需要时,可以提供运输壁或可拆卸运输盖,以便提供另外的房间。
具有至少部分上述特征的涂装中心的一个主要优点是,可以以这样的方式分离由至少一个元件(但在大多数情况下由若干个可分离元件)构成的预组装模块或平台(其中设置了用于进行部分或全部维护-生产所需的所有设备和相关的基础设施(如上述的设施或外围设备)),使得它们可以作为集装箱通过卡车、海运或空运等方式运输。
由于这种模块化概念的缘故,因而可以在几天之内在任何生产场所建立用于PVD/CVD涂装的全包建中心。
大多数中心被至少分为两个主要区域:在其中处理各种部件的生产区域和在其中设有对设备进行操作所需的各种设施的设施区域。由于操作员安全、废热、噪声和清洁等原因,因而,通常通过壁将这些区域分隔开来。操作人员大部分时间在生产区域中工作,而维护人员将主要因维护的目的而获准进入设施区域。如果以将设施集成在设备之中的方式来构建设备或设备的一部分,则应当对区域的分隔方式和大小进行调整。这通常意味着中心中的某些设施是冗余的-如用于涂装系统、清洁单元和去涂装单元的水源-这些举措一方面使得设施区域所需的空间最小化,但另一方面也增加了设备的生产成本。本领域技术人员可根据所需的设备类型和需要遵守的安全规定来在设备集成和设施区域的空间需求之间作出适当的折中。
其他的区域可以是其中储存消耗品与备件的存储区域、货物的输入/输出区域和休息室,等等。这些区域可以由预组装的模块组建,或者,在不需要预组装的情况下,这些区域可以由可拆卸壁或在组装所述模块之后不再需要的运输壁组建。运输壁可减小运输体积和中心的成本,而不会导致安装时间的任何实际延迟。
如果对建设材料有其他要求,则可在运输期间在模块中存储另外的墙壁、底板或者屋顶元件,以供稍后在生产场所进行组装。
建设上述全部包建的PVD涂装中心仅需本地提供很少供应,包括支持该模块化中心的地基、自来水管道、废水管道、电力线和电话线。根据本地需求,可能还需要额外的柴油发电机和水箱。对于所述地基,具有良好的停车场强度的地表(例如,具有用混凝土制成的底板)应能承受重量可能为10至30吨的模块。
具体实施方式
取决于涂装中心的设备需求,建立一个涂装中心可能需要1至n个模块。图1示出了处于生产状态的小型中心的平面图,该中心仅包括一个模块1和生产所需的相关基础设施。如下所述,为运输的目的,可通过可拆卸壁或防护罩25′关闭门24和窗25的开口。该模块被划分为两个区域:
-生产区域7,其中配备了涂装中心12、加载/卸载站20和用于存储输入/输出货物的搁板22,以及用于待涂装部件的夹具;
-设施室8,包括涂装系统设施26,如泵单元、系统电源机架和图中未详细示出的类似设施,以及通用设施,如加工气体源16、为整个模块1供电的主电源机架17、压缩空气源18和水分配/准备单元19。
对于工业模块1的尺寸,必须考虑其内部高度应符合生产需求和当地规定,以允许中心作为标准的生产设施工作。因此,这种模块的典型内部高度处于2.5至2.9m之间,当对设施模块或其他元件的访问限于维护的需要时,可以为设施模块或其他元件使用更小的尺寸。同时,由于可运输性的需要,外部尺寸应限于通常为12.2m的最大长度和最大高度和/或3m的宽度或(40′×10′×10′),这是陆地、海洋和空中货运的运输集装箱的ISO标准尺寸。这意味着这类模块的典型面积为约36m2。重量限制也是应当考虑的问题,但是通常尺寸过大是导致运输困难和成本较高的主要因素。
一般来说,保持标准集装箱尺寸较有意义,并且,因为需要在生产中或为了维护的目的而访问该模块和平台,因而,它们最小的外部尺寸不应当远低于规格为3m×2.4m×2.4m(或10′×8′×8′)的ISO标准集装箱或3m×2.4m(或者10′×8′)。
由于上述的尺寸限制,因而至少应将设备的运输尺寸调整为集装箱的内部尺寸。对于PVD/CVD涂装中心来说,涂装系统12通常是具有最高垂直尺寸的设备,因此,选择相对较小而具有高生产率的涂装系统对于满足模块化中心的需要很重要。满足要求的涂装系统可以是可以买到的RCS、BAI 830或者BAI 730系统。
然而,可能需要在安装后扩展模块的至少某些部件的高度。这样可以为检修/维护目的而更好地访问涂装系统的上部部件、安装滑车或满足任何其他生产需求。图2示出了如何用盖27来扩展模块的高度尺寸的实例。为运输的目的,可以将盖27存储在模块1至6内,同时用运输盖28封闭开口。或者,当建立用于生产的涂装中心时,还可以通过不再需要的可拆卸运输壁来提供这种扩展。类似于结合图6/7所述的内容,在运输过程中可以固定该运输盖。
为满足运输的需要(如防水外壳、稳定性等)和工作的需要(如门窗的开口、电话分机(extension)、静止结构、预组装的生产设施(如电力线、压缩空气管道、气体管道以及用于外部源的预定义连接)),并且,如果对于其他模块存在同样的要求,可以对上述模块进行若干调整。
图3示出了用于在模块1的底板48上固定设备46的示范构造。在集装箱/模块1的下框架结构53上固定了钢结构49(钢结构49设有螺纹孔、网状结构或其他装置,以允许与底板安装设备46进行稳定连接),可以通过可逆装置(如螺钉和螺母)或不可逆装置(如焊接连接或铆钉)等来实现这种固定。然后,可以用底板螺钉47或等效装置来固定底板安装设备46。此外,可以调节其他底板、墙壁或屋顶结构,以永久固定设备、仅提供运输锁或确保以稳定和安全的方式在生产期间设置设备。对以较高的重心集成预组装的重型设备和/或涂装设备而言,这类设置是特别重要的。
图4示出了处于运输模式的四个不同模块1至4的平面图,可以在现场将这些模块组装在一起,以构成图5所示的四模块中心。在生产中,可以用盖27代替运输盖28来扩展中心的高度,以方便对涂装系统12的顶部和涂装系统设施26的部件进行访问。在运输过程中,以可拆卸方式安装防护罩25′,以保护窗25。除图1所示的设备之外,在预安装的四模块中心的设计中还提供了两个鼓风单元13、去涂装单元14、清洁单元15、陈设21和其他的存储搁板22、卫生设备23和座位、PC设备。
可以快速地从模块1至4拆除运输壁29至34,以扩展四模块中心的覆盖区。参考图5中的具体实例,使用运输壁29至31和门24以及预制的屋顶和底板部件-在图中未示出后者-来建造仓库9,同时用包括双道门24′的运输壁32至34来建立接待处10。如果需要另外的壁,则可以象任何预制元件一样将它们在运输中存储在模块中,然后在生产现场组装这些壁。
图6示出了具有生产区域7、设施室8、仓库9、接待处10和休息室11的四模块中心的区域重新分配。
为保持高的机动性和实现中心的快速组装/拆卸,建议在必要时为运输模块1至4内用于生产的预组装的涂装中心所需的大部分或所有必要部件提供运输锁。一旦制造好模块,便可将设备的所有部分独立地集成和固定在这些模块中。然而,如果基本设施(如陈设、清洁或鼓风设备等)由当地供应,则使用部分安装的模块可以减少税款或因生产场所的较低价格而获利。
此外,为限制电源、气体源接口和减少线路或管道长度,设备的各个部件应当仅属于一个模块,且加工气体源16与压缩空气源18之类的设施和主电源机架16以及系统电源机架(在该实例中集成在涂装系统设施26中)应当置于模块内对气体、压缩气体、高的电功率需求最高的位置或随需要自然增加。这就是在所示实例中加工气体源16、主电源机架17和涂装系统设施26安装在模块1中来供应涂装系统12而压缩气体源18、鼓风和/或微鼓风单元13安装在模块2中的原因。
为实现快速而简便的处理,将模块之间的设施线路和管道连接最小化,并通过快速拆卸的连接(在附图中未进一步示出)来安装这些线路和连接。例如,对电源而言,主电源机架17位于模块1中,而在各个模块2至4中均提供了附图中未示出的第二配电架。这样,在组装中心期间,可通过为每个模块连接一个插头来为模块2至4进行便捷的供电。可以将类似设置应用于水源、气体和压缩空气,因为当前可以方便地得到用于任何类型的建设线路和管道的可快速拆卸的连接。对涂装系统12的自动执行至关重要的真空管、加工气体管道、母线系统等关键部件而言,必须尽可能避免模块1至6之间的类似接口,以便使现场组装时间最小化。
通过图1、图4和图5所示的涂装中心的实例,本领域技术人员可根据当地需求和客户的情况设计不同尺寸的工业模块和设备来规划移动的涂装中心。然而,实现任何成本低廉的移动涂装中心的关键点在于,设备和设施的预安装方式能使得模块之间的连接和接口的数量以及模块内的管道和走线长度实现最小化。
如上所述,必须将模块构建成与任何运输方式兼容并满足集装箱的通常静态要求和强度。这也意味着运输盖28、可拆卸运输壁29至34以及防护罩25′必须具有与之相当的强度,并可以以防水的方式进行密闭。
图7示出了处于运输状态的安装的运输壁,而图8示出了快速固定系统的实例。优选的,用固定装置51(可以是螺钉、可插的释放手柄等)将运输壁50安装在集装箱模块5的上和下框架结构52、53上。在运输壁50和框结构52、53与集装箱模块5之间设置了密封。可将密封35设计成由单一部分或多个部分组成的密封,且可以用弹性体、氯丁橡胶之类的适当组织和类似材料来制成该密封。
图9至图11给出了如何组合两个模块(即模块5和模块6)以及将它们从运输模式变为生产模式的实例。对于具有n个模块的中心,这种操作必须重复n-1次。当将模块5和6排齐之后,图9所示的首先的组装步骤包括拆去运输壁50和在模块5的连接侧壁的外直径附近设置密封38。应当参考运输密封35来确定密封38的设计和材料。
此后,在将模块5和模块6以确定方式连接在一起之前,必须用起重机将这些模块推动最小距离(这实现了使用定中心构件39和40的精确定位),以将它们的中心设定在彼此相关的位置。根据图10所示的实例,通过螺纹杆50与具有相反螺纹的可安装在模块5和6上的孔眼39(或使用另外的螺母而非相反的螺纹)的配合,完成了精确定位。在将模块5、6准确定位之后,可以拆除定中心构件39和40。
在图11中,示出了安装两个模块5、6之间的确定连接来保持这些模块之间的相互位置以及向密封38施加足够的压力来形成防水连接的方式。其中示出了不同安装设备的两个实例,可以根据实际需要单独或混合使用这些设备。
平坦型安装设备包括模块5、6的下(或者上)框架结构53(52)中的螺纹孔41、安装板42和安装螺钉43。由于其平坦型设计的原因,可将该安装设备用作内部连接,或者,也可将其用作处于顶部的外部连接。
顶部安装设备包括安装在上框架结构52上的或安装在模块5、6侧向的外壁上的、通过至少一个连接螺钉45连接的连接板44。由于其垂直设计的缘故,顶部安装设备更适于外部应用而非内部应用。
在多模块中心中,组装了所有模块,并通过螺钉将它们紧固在一起,根据上述的预组装结构,可以用快速连接来连接电源、气体和/或压缩空气接口。
四模块中心的所有设施的消耗值如下表所示。
媒介 |
单位 |
数量 |
备注 |
电功率 |
KW |
150 |
- |
压缩空气 |
m3/分 |
20 |
2个微鼓风单元 |
高纯度水 |
升/分钟 |
25 |
- |
冷却水 |
升/分钟 |
60 |
较热的45℃,内部闭环 |
冷却水 |
升/分钟 |
20 |
较冷的12℃,内部闭环 |
自来水 |
升/天/员工 |
100 |
用于各类设施 |
加工气体 |
sccm |
5000 |
最大值 |
图13示出了出于成本方面的考虑(由于大减价等原因)而租赁或购买当地建筑物61的模块化的室内涂装中心的实例。与上述涂装中心类似,在运输前,将设备与设施的线路与管道集成和预组装在模块中或者平台上,以缩短建设时间。
然而,在这种情况下,不再需要运输模块54至58来为涂装中心构建整个壳体,而仅在需要时用这些模块将生产区域互相分隔开来。例如,现在可将所有设施(如加工气体源16、主电源机架18、水分配/准备19、监视架19′)和其他设施62(如空调等)置于一个模块54内。因为噪声、散热、安全等原因,应将该模块与建筑物61的其余部分隔离。或者,可以将该模块设置在建筑物61之外。由于鼓风室56产生尘土和噪声的缘故,因而可以以类似的方式来设置该室。
根据涂装中心的通常工艺步骤(即模块58中的清洁、模块55中的涂装、模块57中的去涂装和模块56中的鼓风)预组装了该实例的其他模块。可以在建筑物61内和上述模块之外设置收货/发货设施。
根据实际的媒介需求,预制的媒介管道60通过由快速连接构成的连接设备59将所有所需的媒介(当需要时,水、电功率、气体、压缩空气等)从设施容器54引至安装在模块55至58中的设备。为了运输,可以拆除媒介管道60,并且,在运输期间,可以将这些管道存储在一个或若干个集装箱中。如果某些设施仅用于一件设备,则可在该设备所在的模块内集成适当的设施。例如,对加工气体源16而言,仅在用于供应涂装系统12的模块55内集成该气体源。对压缩空气源18和水源分配/准备19而言,也存在类似的考虑。
由于模块54、55、56、57、58的底板高度高于建筑物61的底板高度,因而,可提供斜坡63和使用辊道(rolling table)将部件(特别是将进行表面处理的部件)从一个模块移动到另一个模块。
与前述实例相反,在这种情况下,可以将具有预组装的生产设备的模块化平台用于生产步骤或不需要封闭壳体的区域,对设施模块58或者鼓风模块而言,由于上述的原因,该封闭壳体是非常有用的。在这种情况下,可以拆除屋顶和墙壁元件,以将中心从运输模式切换到生产模式,这有助于从侧面访问设备。例如,将这类平台用于模块55、57和58是有利的。
为完整起见,应当指出,在某些情况下,以下做法可能比较有利:以封闭和/或开放的模块化形式构建涂装中心的一部分,并在本地供应商处购买设备的其余部件,以直接在建筑物处进行安装。