DE102017212480B4

DE102017212480B4 - Rotationszerstäuber mit verbessertem Befestigungssystem für den Glockenteller

Info

Publication number: DE102017212480B4
Application number: DE102017212480.6A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Klein; Markus Fischer; Andreas Lehe; Sebastian Planert; Patrick Planert
Original assignee: IND GmbH; Industra GmbH; Audi AG
Current assignee: IND GmbH; Industra GmbH; Audi AG
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2022-06-09
Anticipated expiration: 2037-07-21
Also published as: WO2019015843A1; DE102017212480A1

Abstract

Rotationszerstäuber zur Beschichtung von Bauteilen, mit einer Glockentellerwelle (200) und einem Glockenteller (100), der lösbar an der Glockentellerwelle (200) befestigt ist, wobei der Glockenteller (100) eine Befestigungshülse (120) aufweist, die mit einer Vielzahl elastischer Federzungen (124) ausgebildet ist, welche formschlüssig in eine Ringnut (240) der Glockentellerwelle (200) eingreifen und dadurch den Glockenteller (100) auf der Glockentellerwelle (200) festhalten, und mit einem Befestigungsabschnitt (122), in dem die Federzungen (124) angeordnet sind, wobei der Befestigungsabschnitt (122) mit den Federzungen (124) in axialer Richtung übersteht, undwobei die Befestigungshülse (120) als separates Element ausgebildet und drehfest mit dem Glockentellerkörper (110) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dassdie Befestigungshülse (120) einen Führungsabschnitt (121) aufweist, über den sich der Glockenteller (100) auf der Glockentellerwelle (200) abstützt,und dass die Befestigungshülse (120) derart mit dem Glockentellerkörper (110) verbunden ist, dass sich der Führungsabschnitt (121) innerhalb des Glockentellerkörpers (110) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationszerstäuber gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Beschichtung von Bauteilen bzw. Werkstücken mit einem Beschichtungsmittel, insbesondere Lack, umfassend eine Glockentellerwelle und einen Glockenteller, wobei der Glockenteller lösbar an der Glockentellerwelle befestigt ist.
Ein Rotationszerstäuber bzw. Drehzerstäuber betreffender Art weist einen Glockenteller (häufig auch nur als Glocke bezeichnet) auf, der drehfest an bzw. auf einer Welle, der sogenannten Glockentellerwelle bzw. Turbinenwelle, befestigt ist und durch einen Drehantrieb, insbesondere eine Druckluftturbine, mit hoher Drehzahl angetrieben wird.
Ein derartiger Rotationszerstäuber ist beispielsweise aus der US 5 685 495 A bekannt.
Ein weiterer Rotationszerstäuber und dessen Funktionsweise ist ausführlich in der EP 1 384 514 B1 beschrieben. Derartige Rotationszerstäuber weisen viele Vorteile auf und werden bspw. in Lackieranlagen für Kraftfahrzeuge eingesetzt.
Ergänzend wird zum Stand der Technik auf folgende Druckschriften hingewiesen, in denen Rotationszerstäuber beschrieben sind: DE 10 2009 034 645 A1 , US 2007 / 0 290 071 A1 , DE 94 18 021 U1 und EP 1 674 161 A2 .
Für gewöhnlich ist der Glockenteller lösbar mit der Glockentellerwelle verbunden, um diesen demontieren zu können. Jedoch erfordern die hohen Drehzahlen von bis zu 80.000 U/min und mehr (Hochrotationsglocke) eine sichere Befestigung des Glockentellers an der Glockentellerwelle, um ein unbeabsichtigtes Ablösen bzw. Abwerfen zu verhindern.
In der DE 10 2010 013 414 A1 wird zur lösbaren Befestigung ein Gewinde mit Sonderkonfiguration vorgeschlagen. In der WO 01/62396 A1 und in der DE 60 2005 005 635 T2 werden lösbare magnetische Befestigungen vorgeschlagen. In der WO 94/12286 A1 wird die lösbare Befestigung durch ein elastisches kronenartiges Kupplungselement vorgeschlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotationszerstäuber mit lösbarem Glockenteller bereit zu stellen, der wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur vermindert aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Rotationszerstäuber mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.
Bei dem erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber weist der Glockenteller eine Befestigungshülse auf, die mit einer Vielzahl elastischer Federzungen ausgebildet ist, welche formschlüssig in eine (äußere) Ringnut der Glockentellerwelle eingreifen und dadurch den Glockenteller (lösbar) auf der Glockentellerwelle befestigten bzw. festhalten. Bevorzugt sind die Federzungen mit radial nach innen weisenden Rastnasen ausgebildet.
Die Befestigungshülse weist erfindungsgemäß einen Führungsabschnitt auf, über den sich der Glockenteller (in radialer Richtung) auf der Glockentellerwelle abstützt, und einen Befestigungsabschnitt, in dem die Federzungen angeordnet sind. Bevorzugt ist der Führungsabschnitt im Wesentlichen zylindrisch, d. h. nicht-konisch, ausgebildet.
Die Befestigungshülse ist erfindungsgemäß als separates Element bzw. Bauteil ausgebildet, das drehfest (undrehbar) mit dem eigentlichen Glockentellerkörper verbunden ist. Dabei befindet sich der Führungsabschnitt innerhalb des Glockentellerkörpers, wohingegen der Befestigungsabschnitt (turbinen- bzw. motorseitig) in axialer Richtung übersteht. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der axiale Überstand des Befestigungsabschnitts weniger als ¼ (< 25 %) der gesamten axialen Länge der Befestigungshülse beträgt.
Die Befestigungshülse kann aus Metall oder Kunststoff gebildet sein. Bevorzugt ist die Befestigungshülse ein einstückiges Kunststoffspritzgussteil, das z. B. aus Polyoxymethylen (POM) oder Polyetheretherketon (PEEK) hergestellt ist. Der Glockentellerkörper kann aus Metall, z. B. Titan oder Aluminium, oder auch aus Kunststoff gebildet sein.
Für einen weiteren Rotationszerstäuber wird beispielhaft darauf hingewiesen, dass die Glockentellerwelle wenigstens eine Außen(umfangs)nut und der Glockenteller wenigstens eine komplementäre bzw. korrespondierende Innen(umfangs)nut aufweisen können, wobei in der Außennut ein mit Übermaß ausgebildeter Wellendichtring angeordnet ist, der bei Rotation der Glockentellerwelle fliehkraftbedingt nach radial außen in die Innennut des Glockentellers gedrückt wird und dadurch den Glockenteller auf der Glockentellerwelle befestigt bzw. festhält.
Für einen weiteren Rotationszerstäuber wird beispielhaft darauf hingewiesen, dass die Glockentellerwelle wenigstens eine Radialbohrung und der Glockenteller wenigstens eine komplementäre bzw. korrespondierende Innen(umfangs)nut aufweisen können, wobei in der Radialbohrung ein Magnetstift oder dergleichen (z. B. eine Magnetkugel) angeordnet ist, der bei Rotation der Glockentellerwelle fliehkraftbedingt nach radial außen in die Innennut des Glockentellers gedrückt wird und dadurch den Glockenteller auf der Glockentellerwelle befestigt bzw. festhält.
Bei dem erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber kann die abwurfsichere Befestigung des Glockentellers auf bzw. an der Glockentellerwelle ohne verschmutzungs- und verschleißanfällige Gewindeelemente erfolgen. Damit entfallen auch Kosten für die Gewindeherstellung. Das Befestigungs- bzw. Abwurfsicherungssystem des erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers ermöglicht außerdem eine einfache Montage und Demontage des Glockentellers. Das erfindungsgemäße Befestigungssystem oder einzelne Merkmale davon sind auch kombinierbar mit beispielhaft beschriebenen Ausgestaltungen.
Ferner hat der erfindungsgemäße Rotationszerstäuber folgende Vorteile (keine abschließende Aufzählung):

- Die Montage und Demontage des Glockentellers ist ohne Spezialwerkzeug möglich.
- Der Glockenteller kann auch aus nicht-metallischen Materialien gefertigt werden, z. B. Kunststoff (evtl. mit geeigneter Beschichtung), sodass Gewichtseinsparungen und günstigere Herstellkosten möglich sind.
- Die Befestigungssysteme sind gewichtsneutral oder ermöglichen sogar eine Gewichtseinsparung.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen können die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

1 zeigt die Glockentellerwelle und den daran befestigbaren Glockenteller eines ersten erfindungsgemäßen Rotationszerstäubers.
2 zeigt die Glockentellerwelle und den daran befestigten Glockenteller eines weiteren, beispielhaft dargestellten Rotationszerstäubers.
3 zeigt die Glockentellerwelle und den daran befestigten Glockenteller eines weiteren, bespielhaft dargestellten Rotationszerstäubers.

Die in den Figuren gezeigten Glockenteller und Glockentellerwellen sind Bestandteile im Weiteren nicht dargestellter Rotationszerstäuber, die z. B. am Arm eines Lackierroboters befestigt sind. Zur Ergänzung der folgenden Beschreibung wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.
Der in 1 erfindungsgemäß gezeigte Glockenteller 100 weist einen Glockentellerkörper 110 und eine separat ausgebildete Befestigungshülse 120 auf. Die Befestigungshülse 120 umfasst einen in einer Innenausnehmung des Glockentellerkörpers 110 angeordneten Führungsabschnitt 121, der eine radiale Dicke von bis zu mehreren Millimetern aufweisen kann, und einen axial in Richtung Welle 200 überstehenden Befestigungs- bzw. Verbindungsabschnitt 122, der radial dünner ausgebildet ist. Der axiale Überstand des Verbindungsabschnitts 122 über den Glockentellerkörper 110 hinaus beträgt weniger als ein Viertel der gesamten axialen Länge der Befestigungshülse 120, wodurch ein besonders steifer Aufbau gegeben ist.
Der kranzartige Verbindungsabschnitt 122 weist eine Vielzahl gleichmäßig über den Umfang verteilter axialer Schlitze bzw. Einschnitte 123 auf, die zwischen sich flexible Streifen 124 definieren, welche als Federzungen fungieren. Jede Federzunge 124 ist mit einer radial nach innen weisenden Rastnase 125 ausgebildet. Die Befestigungshülse 120 ist bspw. ein Metalldrehteil oder Kunststoffspritzgussteil, das mit dem Glockentellerkörper 110 stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist. Die Befestigungshülse 120 kann z. B. in den Glockentellerkörper 110 eingepresst, eingeklebt oder eingeschrumpft sein oder auch direkt an diesen angespritzt sein.
Der Glockenteller 100 ist durch axiales Aufstecken, wie durch den Pfeil dargestellt, mit der Glockentellerwelle 200 verbindbar. Die Glockentellerwelle 200 weist bspw. einen Durchmesser von ca. 20 mm auf. Beim Aufstecken werden die Federzungen 124 an der Wellenschulter 230 elastisch nach radial außen gebogen, bis die Rastnasen 125 krallenartig in die Außen- bzw. Ringnut 240 eingreifen können und dann den Glockenteller 100 abwurfsicher auf der Glockentellerwelle 200 festhalten. Zwischen der zylindrischen Innenumfangsfläche des Führungsabschnitts 121 und der zylindrischen Außenumfangsfläche des vorderen Wellenabschnitts 210 entsteht zusätzlich eine reibschlüssige Verbindung, über die der Glockenteller 210 angetrieben wird (Drehkopplung). In der Nut 220 kann ein Dichtring angeordnet werden.
Der Verbindungsabschnitt 122 und die Ringnut 240 bilden quasi ein Klicksystem, welches es ermöglicht, den Glockenteller 100 ohne Gewinde an der Glockentellerwelle 200 zu befestigen. Ein unbeabsichtigtes Lösen des Glockentellers 100, insbesondere beim Abbremsen der Welle 200, wird durch das Klicksystem zuverlässig verhindert (Verliersicherung). Ausfallzeiten, Kosten und Unfallgefahren werden verringert. Durch Aufbringen einer axialen Zugkraft kann der Glockenteller 100 wieder von der Glockentellerwelle 200 abgezogen werden.
Der in 2 beispielhaft gezeigte Glockenteller 300 wird bei der Rotation durch (wenigstens) einen Wellendichtring 410 auf der Glockentellerwelle 400 festgehalten. Die Glockentellerwelle 400 weist hierzu eine Ring- bzw. Außennut 420 auf, in welcher der mit Übermaß ausgebildete Wellendichtring 410 angeordnet ist. Der Glockentellerkörper 310 ist mit einer komplementären (d. h. die Wellennut 420 axial überdeckenden) Innennut 320 ausgebildet. Bei Rotation der Glockentellerwelle 400 wird der Wellendichtring 410 fliehkraftbedingt in die Innennut 320 des Glockentellers 300 gedrückt. Dadurch entsteht eine kraft- und formschlüssige Verbindung, die zum einen den Glockenteller 300 mit antreibt (Drehkopplung) und zum anderen (während des Lackiervorgangs) ein Abfallen des Glockentellers 300 verhindert (Verliersicherung). Bei stehender bzw. nicht-rotierender Glockentellerwelle 400 zieht sich der Wellendichtring 410 aufgrund elastischer Rückstellkräfte in die Wellennut 420 zurück, sodass der Glockenteller 300 durch Aufstecken und Abziehen einfach montiert und demontiert werden kann. Der Wellendichtring 410 dient selbsterklärend auch der Abdichtung.
Der in 3 beispielhaft gezeigte Glockenteller 500 wird bei der Rotation durch mehrere Magnetstifte 610 auf der Glockentellerwelle 600 festgehalten. Die aus einem Stahlmaterial gebildete Glockentellerwelle 600 weist hierzu mehrere über ihrem Umfang verteilt angeordnete Radialbohrungen 620, die als Sacklochbohrungen ausgebildet sind, auf, in denen jeweils ein Magnetstift 610 angeordnet ist. Der Glockentellerkörper 510 ist mit einer komplementären (d. h. die Bohrungen 620 axial überdeckenden) Innennut 520 ausgebildet. Bei Rotation der Glockentellerwelle 600 werden die permanentmagnetischen Stifte 610 fliehkraftbedingt in die Innennut 520 des Glockentellers 500 gedrückt. Dadurch entsteht eine formschlüssige Verbindung, die (während des Lackiervorgangs) ein Abfallen des Glockentellers 500 verhindert (Verliersicherung). Bei stehender bzw. nicht-rotierender Glockentellerwelle 600 ziehen sich die Magnetstifte 610 aufgrund magnetischer Rückstellkräfte in die Wellenbohrungen 620 zurück, sodass der Glockenteller 500 durch Aufstecken und Abziehen einfach montiert und demontiert werden kann. Die magnetischen Eigenschaften der Magnetstifte 610 dienen nicht der Glockentellerbefestigung, sondern bewirken die Rückstellung und verhindern das Herausfallen aus den radialen Wellenbohrungen 620.

Claims

Rotationszerstäuber zur Beschichtung von Bauteilen, mit einer Glockentellerwelle (200) und einem Glockenteller (100), der lösbar an der Glockentellerwelle (200) befestigt ist, wobei der Glockenteller (100) eine Befestigungshülse (120) aufweist, die mit einer Vielzahl elastischer Federzungen (124) ausgebildet ist, welche formschlüssig in eine Ringnut (240) der Glockentellerwelle (200) eingreifen und dadurch den Glockenteller (100) auf der Glockentellerwelle (200) festhalten, und mit einem Befestigungsabschnitt (122), in dem die Federzungen (124) angeordnet sind, wobei der Befestigungsabschnitt (122) mit den Federzungen (124) in axialer Richtung übersteht, und wobei die Befestigungshülse (120) als separates Element ausgebildet und drehfest mit dem Glockentellerkörper (110) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungshülse (120) einen Führungsabschnitt (121) aufweist, über den sich der Glockenteller (100) auf der Glockentellerwelle (200) abstützt, und dass die Befestigungshülse (120) derart mit dem Glockentellerkörper (110) verbunden ist, dass sich der Führungsabschnitt (121) innerhalb des Glockentellerkörpers (110) befindet.
Rotationszerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (121) zylindrisch ausgebildet ist.
Rotationszerstäuber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Überstand des Befestigungsabschnitts (122) weniger als ¼ der gesamten axialen Länge der Befestigungshülse (120) beträgt.
Rotationszerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungshülse (120) aus Kunststoff gebildet ist.
Rotationszerstäuber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungshülse (120) ein einstückiges Kunststoffspritzgussteil ist.
Rotationszerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federzungen (124) mit radial nach innen weisenden Rastnasen (125) ausgebildet sind.