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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur berührungslosen Oberflächenbeschichtung oder zur berührungslosen Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks im Förderbetrieb sowie deren Verwendung. Ein Beispiel einer berührungslosen Oberflächenbeschichtung ist beispielsweise die Sprühbeschichtung einer Werkstückoberfläche. Beim Förderbetrieb des Werkstücks ist es das Ziel, mit einer möglichst geringen Förderdauer und in möglichst wenig Förderschritten eine Oberflächenbearbeitung bzw. Oberflächenbeschichtung zu erreichen, die zudem meist möglichst gleichmäßig über die zu beschichtende oder zu bearbeitende Oberfläche des Werkzeugs zu erfolgen hat. Dabei gibt die Verweildauer des Werkstücks im Wirkbereich der die Oberflächenbeschichtung oder Oberflächenbearbeitung durchführenden Bearbeitungseinrichtung eine entscheidende Mindestgröße für die Qualität der zugehörigen Beschichtung bzw. Bearbeitung vor, während die Fördergeschwindigkeit des Förderbetriebs entscheidend für den Durchsatz also die Effizienz der Anlage ist. Ferner ist es oft erforderlich, das Werkstück zu wenden, um es auf mehreren Oberflächen und/oder in unterschiedlichen Ausrichtungen zur Bearbeitungseinrichtungen bearbeiten zu können. Die Anlage kann zu diesem Zweck aufwändig motorisch abgestimmte, von dem reinen Förderbetrieb abweichende Bewegungsabläufe aufweisen, dies verbietet sich aber oft vor dem Hintergrund eines gewünscht zuverlässigen Betriebsablaufes, insbesondere wenn die Beschichtung oder Bearbeitung mit einer nicht zu vermeidenden Verschmutzung der Anlage einhergeht, wie es beispielsweise bei Lackieranlagen der Fall ist. So sind aus der
CN 107769497 B und der
CN 201579163 U jeweils Lackieranlagen mit Fördereinrichtungen bekannt, bei denen eine Verschwenken eines zu lackierenden Werkstücks mittels eines Mitnehmergetriebes angetrieben durch die Förderbewegung erfolgt. Die dabei verwendete mit dem Mitnehmer zusammenwirkende Kontur ist dabei jeweils geradlinig ausgebildet, was den Nachteil hat, dass die Verschwenkgeschwindigkeit bei konstanter Fördergeschwindigkeit über die Eingriffsdauer zwischen Mitnehmer und Kontur stark schwankt, insbesondere kurz vor dem Verlust des Eingriffs vergleichsweise gering ist und die Kontur vergleichsweise ausladend sein muss, um große Verschwenkwinkel zu gewährleisten. Ersteres ist insbesondere von Nachteil, wenn während des Verschwenkens die Oberflächenbeschichtung oder Oberflächenbearbeitung fortgesetzt werden soll, was die Gleichmäßigkeit der Beschichtung bzw. der Bearbeitung gefährdet.
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Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einer Anlage zur berührungslosen Oberflächenbeschichtung oder zur berührungslosen Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks im Förderbetrieb, die einen hohen Durchsatz bei qualitativ hochwertiger Durchführung der Oberflächenbeschichtung oder Oberflächenbearbeitung mit einfachen mechanischen Mitteln ermöglicht, die insbesondere ein Wenden oder Neuausrichten des Werkstücks bei gleichzeitig durchgeführter Oberflächenbeschichtung oder Oberflächenbearbeitung gestattet, ohne die Qualität der Beschichtung bzw. Bearbeitung zu gefährden. Diese Aufgabe wird durch eine Anlage gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Verwendung der vorgenannten Anlage ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur berührungslosen Oberflächenbeschichtung oder zur berührungslosen Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks im Förderbetrieb. Die Anlage weist mindestens einen, bevorzugt eine Vielzahl von Werkstückträgern auf. Der Werkstückträger ist jeweils zur lösbaren Festlegung mindestens eines Werkstücks, bevorzugt einer Vielzahl von Werkstücken, an dem Werkstückträger ausgebildet. Die lösbare Festlegung ist beispielsweise magnetisch oder rastend ausgebildet und erlaubt eine Bestückung des Werkstückträgers vor der Beförderung im Förderbetrieb und eine Entnahme nach der Beförderung. Erfindungsgemäß ist eine Bearbeitungseinrichtung vorgesehen, die einen Wirkbereich vorgibt, in dem die Oberflächenbeschichtung des Werkstücks oder die Oberflächeneinwirkung auf das Werkstück erfolgt. Erfindungsgemäß ist eine Fördereinrichtung zum Transport, nachfolgend auch als Beförderung bezeichnet, eines oder mehrerer Lagerböcke entlang einer Förderrichtung mit einer Fördergeschwindigkeit vorgesehen. Beispielsweise ist die Fördereinrichtung ein unter dem Begriff Kettenförderer bekannte Fördereinrichtung. Erfindungsgemäß ist der Werkstückträger zumindest schwenkbeweglich um eine Schwenkachse an dem wenigstens einen Lagerbock, bevorzugt zwei Lagerböcken, gelagert. Mit dem am oder den Lagerböcken schwenkbeweglich gelagerten Werkstückträger wird das Werkstück zusammen mit dem Werkstückträger zuerst in den Wirkbereich und nachfolgend aus dem Wirkbereich der Bearbeitungseinrichtung heraus transportiert. Zwischen dem Lagerbock und dem Werkstückträger ist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine lösbare Verbindung vorgesehen, um beispielsweise eine Vorbestückung des Werkstückträgers mit den Werkstücken vor der Beförderung und eine Entnahme des bestückten Werkstückträgers mit den bearbeiteten Werkstücken aus der Fördereinrichtung vor der Entnahme der Werkstücke aus dem Werkstückträger zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß ist ein Getriebe vorgesehen, welches einen ruhenden, beispielsweise an einem Träger der Fördereinrichtung festgelegten Mitnehmer und eine am Werkstückträger ausgebildete, mit dem Mintnehmer zumindest vorübergehend zusammenwirkende Kontur aufweist. Das erfindungsgemäße Getriebe ist ausgebildet, zumindest während des Transports des Werkstückträgers durch den Wirkbereich ein Verschwenken des Werkstückträgers mit einer bezogen auf die Transportrichtung rückwärts gerichteten Schwenkrichtung um die Schwenkachse zu bewirken, so dass die Verweildauer des mit dem Werkzeugträger verschwenkten Werkstücks im Wirkbereich im Vergleich zu einem nicht verschwenkten Werkstück erhöht ist. Beim Transport gelangt der Mitnehmer in Eingriff mit der Kontur, um nachfolgend das Verschwenken des Werkstückträgers durch Ablaufen auf der Kontur von einem radial innenliegenden, inneren Eingriffspunkt zu einem radial außenliegenden, äußeren Eingriffspunkt anzutreiben. Nachfolgend wird der Mitnehmer freigegeben und gelangt aus dem Eingriff mit der Kontur. Erfindungsgemäß ist die Kontur ausgehend vom inneren Eingriffspunkt zum äußeren Eingriffspunkt weg von einem radialen geradlinigen Verlauf in einer der Schwenkrichtung entgegengesetzten Richtung gekrümmt. Dadurch kann die radiale Ausdehnung der Kontur bei gleichem Verschwenkwinkel kürzer ausfallen und damit das Getriebe bauraumsparend realisiert werden. Da darüber hinaus, die tangentiale Fläche an die Kontur im Berührpunkt zwischen Mitnehmer und Kontur über den ganzen Verschwenkbereich einen rechten Winkel mit der Transportrichtung anstrebt, bleibt die Winkelgeschwindigkeit, mit der das Verschwenken erfolgt, zumindest annähernd gleich, insbesondere im Vergleich zu einer linearen Kontur. Dadurch wird eine gleichförmigere Bewegung des Werkstücks im Wirkbereich der Bearbeitungseinrichtung erreicht, die während des durch das Verschwenken bewirkten Neuausrichtens oder Wendens des Werkstücks erfolgte Beschichtung oder Oberflächenbearbeitung werden insgesamt homogener.
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Bevorzugt sind eine Vielzahl von Konturen und mehrere zugehörige Mitnehmer vorgesehen. Noch bevorzugter sind ferner mehrere Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen. Bevorzugt ist die Kontur jeweils an einem sichelförmigen Ausleger des Werkstückträgers ausgebildet. Bevorzugt weist der Werkstückträger ein Sternrad auf, das drei oder vier oder mehr sichelförmigen Ausleger aufweist, die jeweils die mit einem zugehörigen Mitnehmer zusammenwirkende Kontur ausbilden.
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Bevorzugt ist die Kontur stetig gekrümmt, noch bevorzugter gleichmäßig stetig gekrümmt.
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Die Bearbeitungseinrichtung ist bevorzugt eine Sprühbeschichtungseinrichtung mit wenigstens einer Sprühdüse. Beispielsweise wird eine Lackbeschichtung auf das Werkstück aufgebracht. Die Sprühdüse kann stationär sein. Bevorzugt weist die Sprühbeschichtungseinrichtung wenigstens eine während des Transports sich quer zur Transportrichtung verfahrende Sprühdüse auf.
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Bevorzugt ist die Schwenkachse orthogonal zur Transportrichtung ausgerichtet.
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Bevorzugt ist die Schwenkachse horizontal ausgerichtet.
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Bevorzugt ist der Werkstückträger beim Transport so ausgerichtet, dass der innere Eingriffspunkt der Ort des Erstkontakts zwischen Kontur und Mitnehmer ist, um einen vergleichsweise großen Schwenkbereich zu realisieren.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der äußere Eingriffspunkt der Ort des Letztkontakts zwischen Kontur und Mitnehmer ist.
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Bevorzugt sind Führungsmittel, wie mechanisch oder magnetisch zusammenwirkende Führungsmittel vorgesehen, um eine Ausrichtung des Werkstückträger in eine vorgegebene Schwenkstellung vorzugeben.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der Anlage in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen bei der berührungslosen Oberflächenbeschichtung oder bei der berührungslosen Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen jeweils lediglich eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage in einer frühen Transportsituation;
- 2 eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform aus 1 in einer späteren Transportsituation;
- 3 eine Seitenansicht des Werkzeugträgers 8 aus den 1 und 2;
- 4 eine Ansicht des zum Werkzeugträger gehörigen Drehsterns 16;
- 5 eine Längsansicht des Werkzeugträgers 8 aus den 1 und 2.
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1 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage 1 zur berührungslosen Oberflächenbeschichtung oder zur berührungslosen Oberflächenbearbeitung eines Werkstücks 4 im Förderbetrieb. Die Anlage 1 weist mindestens einen, bevorzugt eine Vielzahl von Werkstückträgern 8 auf, wobei in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich einer gezeigt ist. Der Werkstückträger 8, dessen Längsansicht in 5 gezeigt ist, ist jeweils zur lösbaren Festlegung mindestens eines in der Regel einer Vielzahl von Werkstücken 4, an dem Werkstückträger 8 ausgebildet. Die lösbare Festlegung ist beispielsweise magnetisch oder rastend ausgebildet und erlaubt eine Bestückung des Werkstückträgers 8 vor der Beförderung im nachfolgend erläuterten Förderbetrieb und eine Entnahme nach der Beförderung. Erfindungsgemäß ist eine Bearbeitungseinrichtung 3 vorgesehen, die einen Wirkbereich 13 vorgibt, in dem die Oberflächenbeschichtung des oder der Werkstücke 4 oder die Oberflächeneinwirkung auf das oder die Werkstück 4 erfolgt. Die Bearbeitungseinrichtung 3 ist hier eine Sprühbeschichtungseinrichtung mit wenigstens einer Sprühdüse. Beispielsweise wird eine Lackbeschichtung auf das Werkstück 4 aufgebracht. Die Sprühdüse kann stationär sein. In einer anderen Ausgestaltung weist die Sprühbeschichtungseinrichtung wenigstens eine während des Transports sich quer zur Transportrichtung T verfahrende Sprühdüse auf.
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Erfindungsgemäß ist eine motorisch angetriebene Fördereinrichtung 2 zum Transport eines oder mehrerer Lagerböcke 12 entlang einer Förderrichtung T mit einer bevorzugt gleichmäßigen Fördergeschwindigkeit vorgesehen. Beispielsweise ist die Fördereinrichtung 2 ein unter dem Begriff Kettenförderer bekannte Fördereinrichtung 2, bei der die Lagerböcke 12 an zwei parallel verlaufenden und synchron umlaufend angetriebenen Ketten 11 transportiert werden. Der Werkstückträger 8 seinerseits ist schwenkbeweglich um eine Schwenkachse 7 an zwei gegenüberliegenden Lagerböcken 12 gelagert. Hier ist die Schwenkachse 7 orthogonal zur Transportrichtung T und horizontal im Schwerefeld ausgerichtet.
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Mit dem an den zwei Lagerböcken schwenkbeweglich gelagerten Werkstückträger 8 wird das Werkstück 4 zusammen mit dem Werkstückträger 8 zuerst in den Wirkbereich 13 und nachfolgend aus dem Wirkbereich 13 der Bearbeitungseinrichtung 3 heraus transportiert. Zwischen dem Lagerbock 12 und dem Werkstückträger 8 ist in eine lösbare Verbindung vorgesehen, um beispielsweise eine Vorbestückung des Werkstückträgers 8 mit den Werkstücken 4 vor der Beförderung und eine Entnahme des bestückten Werkstückträgers 8 mit den bearbeiteten Werkstücken 4 aus der Fördereinrichtung 2 vor der Entnahme der einzelnen Werkstücke 4 aus dem Werkstückträger 8 zu ermöglichen, nachdem der Werkstückträger 8 den Transport in der Fördereinrichtung 2 samt Bearbeitung durch die Bearbeitungseinrichtung 3 durchlaufen hat. Die lösbare Entnahme des Werkstückträgers 8 ergibt sich dadurch, dass der Lagerbock 12 eine gabelförmige, einseitig offene Aufnahme für den Werkzeugträger 8 ausbildet.
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Erfindungsgemäß ist ein Getriebe 6 vorgesehen, welches einen ruhenden, beispielsweise an einem Träger der Fördereinrichtung 2 festgelegten Mitnehmer 9 und eine am Werkstückträger 8 ausgebildete, und mit dem Mitnehmer 9 zusammenwirkende Kontur 10 aufweist. Das erfindungsgemäße Getriebe 6 ist ausgebildet, zumindest während des Transports des Werkstückträgers 8 durch den Wirkbereich 13 ein Verschwenken des Werkstückträgers 8 mit einer bezogen auf die Transportrichtung T rückwärts gerichteten Schwenkrichtung R um die Schwenkachse 7 zu bewirken, so dass die Verweildauer des mit dem Werkzeugträger 8 zusammen verschwenkten Werkstücks 4 im Wirkbereich 13 im Vergleich zu einem nicht verschwenkten Werkstück 4 erhöht ist. Das Verschwenken erfolgt angetrieben durch den Förderbetrieb der Fördereinrichtung 2, indem beim Transport der Mitnehmer 9 in Eingriff mit der Kontur 10 gelangt, um nachfolgend das Verschwenken des Werkstückträgers 8 durch Ablaufen entlang der Kontur 10 von einem radial innenliegenden, inneren Eingriffspunkt, wie in 1 gezeigt, zu einem radial außenliegenden, äußeren Eingriffspunkt, wie es in 2 gezeigt ist, anzutreiben. Nachfolgend wird der Mitnehmer 9 freigegeben und gelangt aus dem Eingriff mit der Kontur 10, wobei der Werkzeugträger 8 im weiteren Transportverlauf in der zuletzt erreichten Stellung verharrt, sofern nicht diese oder eine andere der vorgesehenen Konturen 10 in Eingriff mit einem weiteren, im weiteren Verlauf der Förderstrecke vorgesehenen, ruhenden Mitnehmer 9 gelangt, was hier nicht dargestellt ist. Dieser weitere Mitnehmer 9 kann vorgesehen sein, um das Werkstück 4 entweder zeitlich vor dem Erreichen eines weiteren Wirkbereichs 13 einer weiteren Bearbeitungseinrichtung 3 auszurichten oder zu wenden oder während der Bearbeitung im Wirkbereich dieser weiteren Bearbeitungseinrichtung 3 auszurichten oder zu wenden.
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In 3 ist das die Kontur 10 tragende, zum Werkstückträger 8 gehörige Sternrad 16 sowie ein Teil der Führungsmittel 14 gezeigt. Die Führungsmittel 14 weisen ein am Werkstückträger 8 drehfest befestigten Führungskeil auf, der mit einer an der Fördereinrichtung 2 aus 1 festgelegten, nicht dargestellten Gleitteil zusammenwirkt, um dem Werkstückträger 8 beim Transport am Ort des Gleitteils eine vorgegebene Schwenkstellung aufzuzwingen, beispielsweise mit dem Eintritt in den Wirkbereich 13 der Bearbeitungseinrichtung 3, Das Sternrad 16 weist vier sichelförmig gekrümmte Ausleger 15 auf, wobei der entgegen der Schwenkrichtung R gekrümmte Bereich mit kleinstem Krümmungsradius jeweils die Kontur 10 definiert, die in etwa ein Verschwenken des Werkzeugträgers 8 von jeweils annähernd 90° bewirkt, sofern ein zugehöriger Mitnehmer 9 vorgesehen ist.
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Wie 4 zeigt ist die Kontur 10 jeweils ausgehend vom inneren Eingriffspunkt I zum äußeren Eingriffspunkt A weg von einem radialen geradlinigen Verlauf 17 in einer der Schwenkrichtung R entgegengesetzten Richtung gekrümmt. Durch die Führungsmittel 14 ist der Werkstückträger 8 beim Transport so ausgerichtet und der Mitnehmer 9 so platziert, dass der innere Eingriffspunkt I der Ort des Erstkontakts zwischen Kontur 10 und Mitnehmer 9 ist, während der äußere Eingriffspunkt derjenige Ort des Letztkontakts zwischen Kontur 10 und Mitnehmer 9 ist. Durch diese Auslegung der Kontur 10 ist ein Verschwenken des Werkzeugträgers 8 um etwa 90 ° erreicht. Durch die Krümmung der Kontur 10 kann die radiale Ausdehnung der Kontur 10 bei gleichem Verschwenkwinkel kürzer ausfallen und damit das Getriebe 6 bauraumsparend realisiert werden. Da darüber hinaus, die tangentiale Fläche an die Kontur 10 im Berührpunkt zwischen Mitnehmer 9 und Kontur 10 über den ganzen Verschwenkbereich einen rechten Winkel mit der Transportrichtung T anstrebt, bleibt die Winkelgeschwindigkeit, mit der das Verschwenken erfolgt, annähernd gleich, insbesondere im Vergleich zu einer mit dem Bezugszeichen 17 versehenen geradlinigen Kontur, die hier keine funktionelle Bedeutung dient und nur der Anschauung dient. Dadurch wird eine gleichförmigere Bewegung des Werkstücks 4 im Wirkbereich 13 der Bearbeitungseinrichtung 3 erreicht, die während des Neuausrichtens bzw. Wendens des Werkstücks 4 erfolgte Beschichtung oder Oberflächenbearbeitung wird homogener.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 107769497 B [0001]
- CN 201579163 U [0001]
