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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Corona-Gerät mit zwei Elektroden nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein derartiges Gerät ist aus
US 3 133 193 A bekannt.
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Aus
US 3 555 378 ist ein Korona-Gerät bekannt,
das insbesondere für
Fotokopiergeräte
nach dem Trockenkopierverfahren geeignet ist. Dabei wird eine relative
Bewegung zwischen einem Punkt und einer Oberfläche durchgeführt, wobei
eine relativ gleichförmige
elektrostatische Aufladung erreicht werden soll.
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Aus
DE 41 07 945 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorbehandlung von Kunststoffoberflächen bekannt,
dabei wird zur Verbesserung der Haftung einer Oberflächenbeschichtung
die Oberfläche
einer Koronaentladung ausgesetzt. Unmittelbar vor Einwirken der
Koronaentladung wird die Oberfläche
erwärmt.
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Kunststoff-Strukturen
haben geringes Gewicht, aber insbesondere geringe Haftungs-Eigenschaften.
Während
gleichwertige Metallstrukturen es in einfacher Weise ermöglichen,
dass Beschichtungen , Schaumstoffe oder andere, ähnliche Materialien an ihrer
Oberfläche
haften, gestattet die geringe Oberflächen-Energie, die den meisten
Kunststoff-Materialien eigen ist, dies nicht oder nur schlecht.
Es gibt viele Anwendungen, in denen die Möglichkeit, eine Substanz auf
eine Kunststoffstruktur aufzubringen, durchaus erwünscht ist.
Zum Beispiel ist es im Bereich der Mechanik für Fahrzeuge wünschenswert,
den Körper
der Drosselklappe aus Kunststoff herzustellen.
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Der
Körper
der Drosselklappe ist besonders kritisch für den Betrieb des Fahrzeugs.
Die Drosselklappe, die im Drosselklappenkörper enthalten ist, dient dazu,
den Luftstrom zum Motor zu regulieren. Sie ist mit dem Beschleunigungssystem
des Fahrzeugs gekoppelt. Zusätzlich
hat die Drosselklappe einen Einfluss auf die Leerlaufgeschwindigkeit
des Fahrzeuges. Für
mehr Effizienz sollte ein Fahrzeug die geringst mögliche Leerlauf-Drehzahl
haben und halten, wobei die Leerlauf-Drehzahl gerade so hoch sein
muss, dass der Motor des Fahrzeugs nicht stehen bleibt. Der Körper der
Drosselklappe sollte deswegen so luftdicht sein wie möglich, und
ein luftdichter Körper
der Drosselklappe wird es auch erlauben, dass die Drosselklappe
sehr effizient den Luftstrom reguliert. Wenn der Körper der
Drosselklappe nicht luftdicht ist, wird es Verluste im Luftstrom
durch den nicht abgedichteten Körper
der Drosselklappe geben, und die Drosselklappe wird nicht wie gewünscht arbeiten.
Metallische Körper
von Drosselklappen sind in der Vergangenheit mit Dichtmittel behandelt worden,
um die Luft-Dichtigkeit
zu verbessern. Körper
für Drosselklappen
aus Kunststoff erlauben es nicht, dass das Dichtmittel richtig haftet,
während
sie leichtgewichtiger sind als die Körper für Drosselklappen aus Metall.
Um es zu ermöglichen,
dass der Körper
einer Drosselklappe aus Kunststoff das Dichtmittel akzeptiert, ist
es erforderlich, die Oberfläche
aus Kunststoff zu behandeln, um ihre Haftfähigkeit zu verbessern.
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Standardmethoden
der Oberflächenbehandlung,
wie zum Beispiel Flammen-Behandlung,
haben nur geringe Wirksamkeit. Solche Behandlungen sind beschränkt in Bezug
auf die Gestalt und die Größe des Teils,
das behandelt werden soll. Zum Beispiel sind unregelmäßig gestaltete
Stücke
besonders schwer zu behandeln. Scharfe Ecken und Ungenauigkeiten
behindern die Effektivität
der Behandlung. Große
Stücke
sind schwieriger zu behandeln als kleine Stücke. Weiterhin können die
hohen Kosten eines solchen Prozesses den Einsatz verbieten.
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Corona-Methoden,
wie z.B. gemäß
US 3 133 193 A ,
sind auch bereits verwendet worden und sie sind bei Fachleuten gut
bekannt. Die Corona-Behandlung
besteht darin, ein elektrisches Feld zu schaffen, entweder zwischen
einer Elektrode und einem (Masse- oder) Erde- Potenzial, oder zwischen zwei
Elektroden. Die Corona-Behandlung ist die gebräuchlichste Methode zur Erhöhung der
Oberflächen-Energie
in Kunststoff-Filmen. Sie verwendet eine Hochfrequenz-Hochspannungs-Entladung,
die die umgebende Luft ionisiert. Die ionisierten Teilchen in der
Corona werden entladen und kontaktieren die Oberfläche des
Films, sie führen
dabei zu einer Erhöhung
der Oberflächen-Energie
als ein Ergebnis der Oberflächen- Oxidation. Die Erhöhung der
Oberflächen-Energie
eines Kunststoff-Films erlaubt es, dass Tinten und Beschichtungen
den Film benetzen, im Gegensatz zur Ausbildung von Tröpfchen auf
der Oberfläche.
Eine Corona-Behandlung
verbessert auch die Haftung, wenn ein Film thermisch auf ein anderes
Substrat aufgebracht wird.
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Eine
einzelne Elektrode kann verwendet werden, um die Corona in Verbindung
mit einem Massepotenzial aufzubauen, wie zum Beispiel einem geerdeten
Tisch. Solch ein System ist beschrieben in
US 5 466 423 A . Ein System
mit einer einzelnen Elektrode erzeugt aber eine Corona, die schwer
zu steuern ist. Ganz spezifisch wird jedes metallische Teil, wie
zum Beispiel eine Schraube oder ein Bolzen in einem sonst aus Kunststoff
gefertigten Körper
einer Drosselklappe, die Corona anziehen oder fehllenken. Die Körper derartiger
Drosselklappen müssen
deswegen vor der Behandlung völlig
demontiert werden, wobei alle metallischen Teile entfernt werden
müssen,
was die Montagezeit sehr erhöht.
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Ein
Corona-System mit einer doppelten Elektrode hilft beim Problem der
Steuerung der Corona. Die zwei Elektroden formen einen vollständigen elektrischen
Stromkreis, und die Corona wird nicht durch metallische Substanzen
abgelenkt. Auf der anderen Seite sind solche Systeme extrem groß, und sie
erfordern einen erheblichen Aufwand, um sie zu steuern. Solch ein
System kann über
ca. 10 Quadratmeter (80 Quadratfuß) wertvoller Fabrikfläche einnehmen.
Es enthält
auch Zuführungssysteme
in der Art von Montage-Bändern
und erfordert hohen Aufwand für
die Überwachung.
Solch ein System wäre nicht
für einen
Betrieb mit Prozessen des Lean Manufacturing geeignet.
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Demgemäß ist es
Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Gerätes nach dem Stand der Technik zu
vermeiden und dieses dahingehend zu verbessern, dass es kleiner
wird.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch das Gerät mit
den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Das
Gerät hat
ein Gehäuse
mit einer ersten und einer zweiten Elektrode, die mit einem Entladungskopf
verbunden sind, einen Transformator, der elektrisch mit dem Entladungskopf
verbunden ist, ein Luftgebläse,
das mit dem Entladungskopf über
eine Luftführung
in Verbindung steht, einen pneumatischen Schlitten, der am Gehäuse und
am Entladungskopf angebracht ist, und eine Montage Platte. Eine
Bedieneinheit ist vorgesehen und mit dem pneumatischen Schlitten
und dem Transformator verbunden. Der Drosselklappenkörper wird
bereitgestellt und auf der Montageplatte befestigt. Die Bedieneinheit
wird so betrieben, dass der Entladungskopf und die zwei Elektroden
in eine eingerastete Position im Zentrum der Drosselklappe mit Hilfe
des pneumatischen Schlittens abgesenkt werden. Luft wird durch das
Luftgebläse
und die Luftführung
zu den Elektroden gepumpt. Spannung vom Transformator wird an die
Elektroden angelegt, und die Befestigungsplatte und der Drosselklappenkörper werden
rotiert. Der Entladungskopf und die Elektroden werden dann in die
Ausgangsposition zurückgesetzt.
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Andere
Aspekte der vorliegenden Erfindung werden klar in Verbindung mit
der nachfolgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnung, diese zeigt in
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1a eine
Draufsicht des Geräts
zur Oberflächenbehandlung
mit einer doppelten Corona entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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1b eine
seitliche Ansicht des Geräts
zur Oberflächenbehandlung
mit einer doppelten Corona entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Methode;
und
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3 eine
vergrößerte Ansicht
der "Ausgangsposition" und einer "eingerasteten" Position des Geräts entsprechend
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1a zeigt
eine zweidimensionale Draufsicht einer ersten Ausführung des
Geräts
zur Oberflächenbehandlung
mit einer doppelten Corona in Einklang mit der vorliegenden Erfindung. 1bzeigt dasselbe
Gerät in
einer seitlichen Ansicht. Zwei Elektroden 10 werden in
einem Entladungskopf 12 gehalten. Die Elektroden sind aus
Wolfram, Aluminium, rostfreiem Stahl, oder einem anderen elektrisch
leitenden Metall hergestellt, das für die hohen Temperaturen geeignet
ist. In 1a sind die Elektroden als zylindrische
Stangen dargestellt. Allerdings können die Elektroden auch andere
Formen bzw. Geometrien haben, wie zum Beispiel zylindrische Stangen
mit einem angespitzten Ende, zylindrische Stangen mit einem abgerundeten
Ende, Stacheln, oder Haken. Die Wahl der Geometrie ist abhängig von
der Anwendung, für
die das Gerät
gebraucht werden soll, wie in Fachkreisen gut bekannt. In einer
bevorzugten Ausführung
werden zylindrische Stangen oder Haken verwendet.
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Die
Elektroden 10 werden in den Entladungskopf 12 eingesetzt.
Die Elektro den 10 sind in einem Abstand voneinander mit
einer vorgegebenen Distanz angeordnet, wie es Fachleuten bekannt
ist. In einer bevorzugten Ausführung
kann der Entladungskopf 12 so gebaut sein, dass er es ermöglicht, den
Abstand zwischen den Elektroden 10 zu verändern. Der
Entladungskopf 12 ist aus isolierendem Material hergestellt,
wie zum Beispiel einem Gummimaterial, so dass eine Spannung, die
an den Elektroden 10 anliegt, in der Elektrode 10 bleibt
und nicht als Leckstrom in den Entladungskopf 12 übertritt.
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Der
Entladungskopf 12 ist weiterhin mit einem Transformator 14 durch
eine Hochspannungsleitung 16 verbunden. Der Transformator 14 erzeugt in
dieser Ausführung
typischerweise eine Spannung zwischen acht Kilovolt bis ungefähr 200 Kilovolt,
bevorzugt ungefähr
12 Kilovolt. Natürlich
können
auch andere Spannungen verwendet werden. Die Spannung, die durch
den Transformator 14 erzeugt wird, wird durch den Entladungskopf über die
Elektrode 10 entladen. Bevorzugt wird dies durchgeführt, indem die
Hochspannungsleitung 16 mit einer Elektrode 10 durch
den Entladungskopf 12 verbunden wird. Die andere Elektrode 10 wird
mit der Hochspannungsleitung 16 so verbunden, dass sie
die Spannung zum Transformator 14 zurückführt. Auf diese Weise wird ein
vollständiger
Stromkreis hergestellt, mit einem Abstand bzw. einem Spalt, der
zwischen den zwei Elektroden 10 definiert ist. Wenn vom
Transformator 14 eine Spannung an den Stromkreis angelegt
wird, überbrückt der
elektrische Strom den Spalt zwischen den Elektroden 10,
indem er dort eine Corona ausbildet.
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Der
Entladungskopf 12 ist auch verbunden mit einer Luftgebläseeinheit 18 über eine
Luftführung 20.
Die Luftführung 20 ist
bevorzugt hergestellt aus einem flexiblen Schlauch-Material aus
Gummi. Die Luftführung 20 ist
verbunden mit dem Entladungskopf 12 und wird in der Art
und Weise durch diesen geleitet, dass die Luft bevorzugt zwischen
den zwei Elektroden 10 ausgeblasen wird, und dass die Luft
so gerichtet ist, dass sie durch die Corona hindurch bläst.
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Der
Entladungskopf 12 ist wiederum mit einem pneumatischen
Schlitten 22 verbunden. Der pneumatische Schlitten 22 ist
so konfiguriert, dass er sich in einer vertikalen Richtung bewegt
und dabei den Entladungskopf 12 mit sich bewegt. Solch
ein pneumatischer Schlitten ist in Fachkreisen gut bekannt.
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Unterhalb
der Elektroden 10 und des Entladungskopfes 12 befindet
sich eine Montage-Platte 24, um den Drosselklappenkörper 26 während der Behandlung
mit der Doppel-Corona festzuhalten. Bevorzugt weist die Montageplatte 24 eine
Klammer oder eine andere Art von Befestigung auf, wie unter Fachleuten
bekannt, um den Drosselklappen-Körpern 26 auf
der Montageplatte 24 festzuhalten, während die Behandlung abläuft. Die
Montageplatte 24 ist weiterhin so eingerichtet, dass sie
in der Lage ist, um ihre zentrale Achse zu rotieren. Diese Montageplatte 24 hat
bevorzugt eine maximale Rotationsgeschwindigkeit von mindestens
ungefähr
72 Grad pro Sekunde, so dass die Montageplatte 24 eine
vollständige
Umdrehung in ungefähr
5 Sekunden machen kann. Weiterhin sollte die Montageplatte 24 aus
einem isolierendem Material hergestellt sein, wie zum Beispiel einem
Gummimaterial. Dieses wird sicherstellen, dass die Montageplatte 24 keine
zur Masse bzw. Erde führende
leitende Verbindung herstellt, die die Corona Behandlung beeinflusst.
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Das
gesamte Gerät
außer
dem Transformator 14 und der Luftgebläseeinheit 18 ist bevorzugt
innerhalb des Gehäuses 28 angeordnet.
Wegen des kompakten Designs des Behandlungs-Geräts kann das Gehäuse so aufgebaut
sein, dass es gerade ca. einen halben Quadratmeter (vier Quadratfuß) an Boden-Fläche verbraucht.
Das Gehäuse
hat an seiner Vorderseite eine Sicherheits-Tür 30. Die Sicherheits-Tür 30 ist
in der seitlichen Ansicht der 1b besser
zu sehen, wo sie als offen gezeigt ist. Die Sicherheitstür 30 kann
so konfiguriert sein, dass sie zum Öffnen nach oben geschoben wird,
wie in
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1b gezeigt,
oder sie kann so ausgestaltet sein dass sie sich zur Seite oder
nach unten öffnet.
Ein Sensor an der Sicherheits-Tür
ist ebenfalls im Gehäuse 28 installiert.
In einer bevorzugten Ausführung
ist der Sensor der Sicherheitstür
ein elektrischer, ein mechanischer, oder ein optischer Sensor, und
er ist so ausgeführt,
das er erkennt, ob die Sicherheits-Tür 30 offen ist. Der
Transformator 14 ist auch bevorzugt mit dem Sensor der
Sicherheits-Tür elektronisch
verbunden, und er ist so ausgeführt, dass
er keine Spannung erzeugen kann, solange die Sicherheits-Tür 30 noch
offen ist. In einer bevorzugten Ausführung agiert ein zweipoliger
Sicherheitsschalter als der mechanische Sensor, und der Transformator
ist so konfiguriert, dass er ausschließlich dann Spannung erzeugt,
wenn der Sicherheitsschalter aktiviert ist, das heißt wenn
die Sicherheits-Tür 30 während des
Prozesses geschlossen ist.
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In
einer bevorzugten Ausführung
sind die meisten Schritte der Oberflächenbehandlungstechnik über die
Bedieneinheit 32 gesteuert. Parameter wie zum Beispiel
die Spannung, die vom Transformator 14 erzeugt wird, die
Luft-Geschwindigkeit
der Luft, die durch das Luftgebläse
erzeugt wird, die Geometrie der Elektrode 10, der Abstand
zwischen den Elektroden 10, und die Rotationsgeschwindigkeit
der Montageplatte 24 würden
bevorzugt von einer Bedienperson gesteuert, die sich außerhalb
des Geräts oder
an einer entfernten Stelle befindet. Diese Parameter sind variabel,
abhängig
von der spezifischen Geometrie und der chemischen Ausführung des Drosselklappen-Körpers 26. Spezifische
Werte sind in Fachkreisen gut bekannt. Weiterhin können andere
mechanische Aspekte des Geräts über die
Bedieneinheit 32 gesteuert werden, wie zum Beispiel die Position
der Sicherheits-Tür 30 oder
die Bewegung des pneumatischen Schlittens 22.
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Mit
dem Gerät
wie oben beschrieben kann die Oberfläche des Drosselklappen-Körpers behandelt
werden. Eine bevorzugte Methode entsprechend der vorliegenden Erfindung
ist in 2 dargestellt. Das Gerät entsprechend der vorliegenden
Erfindung wird in Schritt 100 eingesetzt. Der Drosselklappenkörper 26 wird
auf die Montageplatte 24 innerhalb des Gehäuses 28 gesetzt
in Schritt 110. Klammern, Positionier-Verriegelungen, oder
andere Einrichtungen zur Sicherung des Drosselklappen-Körpers 26 auf
der Montageplatte 24 werden eingesetzt. Die Sicherheits-Tür 30 des
Gehäuses 28 sollte
bevorzugt geschlossen sein, bevor der Prozess weiterläuft, um die
Bedienperson vor der Spannung zu schützen, die in dem Behandlungs-Prozess
verwendet wird. Bevorzugt verhindert der Sensor an der Sicherheits-Tür, dass
die Behandlung weiterläuft,
wenn die Sicherheits-Tür 30 nicht
geschlossen ist.
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Wenn
die Behandlung beginnen kann, werden die Elektroden 10 mittels
des pneumatischen Schlittens 28 und des Entladungskopfes 12 in
Schritt 120 abgesenkt. Die Elektroden 10 und der
Entladungskopf 12, ausgehend von einer Ausgangsposition,
sollten abgesenkt werden in eine eingerastete Position im Zentrum
des Drosselklappen-Körpers 26. Dies
ist in 3 gezeigt, wo die Elektroden 10 in der Ausgangsposition
und in der eingerasteten Position (bei 10') dargestellt sind. Nachdem die
Elektroden 10 in den Drosselklappenkörper 26 abgesenkt
sind, bläst
die Luftgebläseeinheit
Luft durch die Luftführung 20 und
zwischen die Elektroden 10 in Schritt 130. Der
Transformator 14 legt Spannung an die Elektroden in Schritt 140,
um die Corona herzustellen. Die Luft, die zwischen den Elektroden 10 in Schritt 130 geblasen
wird, ist auf die Corona gerichtet. Dieser Luftstrom bläst den elektrischen
Entladungs-Bogen der Corona heraus in Richtung des Drosselklappen-Körpers 26.
Die Montageplatte 24 und der Drosselklappen-Körper 26 werden
in Schritt 150 rotiert, um eine gleichmäßige Behandlung in allen Bereichen
des Drosselklappen-Körpers 26 vorzunehmen.
Bevorzugt wird der Drosselklappenkörper während der Behandlung einmal
rotiert, wobei eine Umdrehung bevorzugt innerhalb von 5 Sekunden stattfindet.
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Wenn
die Behandlung vollständig
ist, werden in Schritt 160 die Elektroden 10 und
der Entladungskopf 12 bevorzugt in ihre Ausgangsposition
zurückge führt. Der
Drosselklappenkörper 26 kann
dann aus der Montageplatte 24 entnommen werden.
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Die
Ausführungen,
die in der vorliegenden Erfindung gezeigt sind, sind als illustrativ
und nicht als einschränkend
anzusehen, und die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten
Details, sondern sie kann modifiziert werden innerhalb des Bereichs,
den die nachfolgenden Patentansprüche festlegen.