DE1577841A1 - Verfahren zum Aufbringen eines Belages und Vorrichtung zur Durchfuehrung - Google Patents

Description

Michael Ladney jr.

Grosse Pointe Shores
Michigan, USA

Verfahren zum Aufbringen eines Belages und Vorrichtung zur _ Durchführung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Aufbringens eines Belages und insbesondere auf ein Verfahren zur Fließbeschichtung von Werkstücken mittels eines Flüssigkeitsstromes, der den Werkstücken folgt, während diese auf einem Förderer durch die Beschichtungszone bewegt werden, sowie auf eine Vorrichtung zu Durchführung des Verfahrens.

Bei der Herstellungvieler Werkstücke wird es notwendig, auf den Werkstücken eine dünne Haut eines Materials wie Lack, Firnis oder einen anderen Anstrichsstoff anzubringen. Zum Beispiel ist es bei der Herstellung von Kunststoffverzierungsteilen, die einer Vakuummetallaufspritzung ausgesetzt werden, allgemein bekannt, die Werkstücke vor der Vakuummetallauf spritzung mit einer Schicht zu überziehen, um eine gute Festhaftung der aufgedampften Metallschicht zu erzeugen und ebenfalls nach der Metallaufdampfung, um eine Schutzsehicht über der auf dem Werkstück angebrachten Metallschicht zu bilden. Bei einer solchen Fließbeschichtung werden normalerweise die Plastikteile auf einem Förderer längs einer Bahn bewegt, an der eine Vielzahl von Düsen für das BeSchichtungsmaterial so ausgerichtet sind, daß sie vollkommen das Teil mit dem Beschichtungsmaterial bedecken. Solche BeSchichtungsmaterialien sind ge-

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wohnlich sehr dünn und enthalten zu einem hohen Prozentsatz ein hochgradig leicht flüchtiges Lösungsmittel wie einen Farbenverdünner. Der Überschuß an dem über die Teile versprühten Material wird in einer Abflußrinne gesammelt, die unter den besprühten Teilen angeordnet und das Material wird wieder den Düsen zugeführt. Einiges Lösungsmittel verdampft und die entsprechenden Ablagerungen werden als Abfallmaterial entfernt.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Anzahl der erforderlichen Düsen um das Werkstück vollständig zu beschichten, zu verringern. "

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, den Verlust an Beschichtungsmaterial bei der Fließbeschichtung von Werkstücken zu vermindern. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, den Düsen und den Werkstücken Bewegungen zu erteilen, während die Werkstücke an den Düsen auf einem Förderer sich vorbeibewegen, sowie Beschichtungsmaterial zu sparen und die für eine vollständige Beschichtung der Werkstücke erforderliche Anzahl von Düsen zu verring gern.

Ein anderes Ziel besteht darin, die Bewegungen der Düsen und der Werkstücke aufeinander abzustimmen, um den Wirkungsgrad der Fließbeschichtung zu erhöhen.

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Neben anderen Zielen will die Erfindung das Verstopfen der Düsen verringern, den zu den Düäen zugeführten Betrag an Beschichtungsmaterial vermindern und'das Auftreten von Luftblasen in der Beschichtung auf den Werkstücken auf ein Minimum zurückführen.

Die Erfindung soll beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert werden, in diesen zeigen:. .

Fig. 1 eine Seitenansicht der Fließbeschichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wobei ein Teil des Gehäuses weggeschnitten ist, um ein Werkstück auf einem Förderer und eine Düse zu zeigen, die Beschi chtungsflüssigkeit auf das Werkstück richtet;

Fig. 2 eine Teilansicht der linken unteren Ecke der Vorrichtujg nach Fig. 1, wobei das Gehäuse weggeschnitten ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2; Fig. 4 eine Schnittansieht längs der Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer ein Werkstück tragenden Drehspindel längs der Linie 5-5 in Fig. 4 auf der ein Werkstück angebracht ist;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks;

Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 nach Fig. 3, die insbesondere die Konstruktion zum Drehen der Werkstücke zeigt.

In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Fließbeschichtung dargestellt, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse 10 aufweist, in dem ein Paar durch Zahnräder angetriebene Ketten 12 und 14 eines Förderers verlaufen. In Figur 3 ist auf der linken Seite eine Kette 12 und ein Zahnrad 41 und auf der rechten Seite eine Kette 14 und ein Zahnrad 42 angeordnet. Wie in Figur 1 gezeigt ist, sind die Kettenzahnräder an den Wellen 19a, 19bm 19c, 19e und 19d befestigt und die Ketten sind endlos laufend um die Zahnräder geführt. Ein Motor 16 versorgt den Förderer mit Antriebkraft um die Ketten 12 und 14 zu bewegen. Auf der Welle 20 (Fig. 4) sind eine Reihe von Düsen 18 angeordnet. Die Werk-ä stücke 22 werden von den Drehspindeln 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f, 24g und 24h getragen, die sich zwischen den beiden Ketten und 14 (vergl. insbesondere Figur 7) erstrecken. Die Ketten 12 und 14 sind so angeordnet, um die Werkstücke 22 durch die Ströme, die von den Düsen 18 ausgehen^ zu führen. Auf der Kette 14 sind hohle Antriebsräder 26 gelagert, die eine Hülse 28 aufweisen, die jede Drehspindel 24 an einem Ende mit der Kette 14 verbinden. Eine gekrümmte Schiene 30 (Fig. 7) ist in einer solchen Lage angeordnet, daß sie bei der Bewegung der Antriebsräder 26 mit diesen in Eingriff kommt, so daß die Antriebsräder 26 sich längs der Schiene 30 bewegen und dabei die ihnen zugeordnete Drehspindel 24 in Drehungen in der Beschichtungszone unter den Düsen 18 versetzen.

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Ein Kurbelarm 32 ist an der Welle 20 (an ihrem rechten Ende in Fig. 4) befestigt und steht unter der Vorspannung eines Belastungsgewichts 34 (Fig. 2) gegen einen Nocken 36, der so verbunden ist, daß er sich entsprechend der Bewegung der Kette 12 und 14 dreht. Das Belastungagewicht 34 ist an der zweiten Düsen tragenden Welle 56 befestigt und übt eine Vorspannung auf das Nockenfolge glied 32 über die Kettenräder 55, 57 und die Kette 59 aus. Die zweite Düsen tragende Welle wird wahlweise betätigt und wenn sie ausgelassen wird, kann ein Belastungsgewicht 34 an der Welle 20 befestigt werden. Ein Nocken 36, der durch den Kurbelarm 32 wirkt, erteilt den Düsen 18 eine Schwingungsbewegung. Der Nocken 36 bewirkt, daß die Düsen 18 in Richtung der Förderbahn sich bewegen, während die Werkstücke auf der Drehspindel ebenfalls in den Flüssigkeitsstrom gedreht werden. Nachdem diese Bewegung für eine vorbestimmte Zeitdauer stattgefunden hat, werden die Düsen 18 durch den Nocken 36 in die entgegengesetzte Richtung von der Förderbewegung geschwenkt, um die folgenden Werkstücke zu beschichten.

Im einzelnen werden bei der Konstruktion Wellen 19a-19e (Fig. 1) für eine Drehbewegung innerhalb des Gehäuses 10 von Lagerblöcken 22 getragen, die auf Doppel-T-Schienen 23 (Fig. 3) montiert sind. Jede Welle 19 besitzt ein Paar Zahnräder 41 und 42, die im Abstand voneinander darauf montiert sind, wobei die Kettenräder 41 und 42 als Träger für die Förderketten 12 und 14 dienen. Ein Motor (Fig.1)

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wirkt über ein Reduziergetriebe 44 und ist mit einem der Kettenräder durch eine endlose Kette 4β verbunden . Der Motor 16 übt eine Antriebskraft auf die Förderketten 12 und 14 im Gegenuhrzeigersinn aus, wie* in den Figuren 1, 2, 4 und 7 gezeigt ist. Eine Vielzahl von Käfigen 48 ist im Abstand voneinander längs der seitlichen Innenseite der Kette 12 angebracht. Jeder Käfig 48 (Fig. 3) besitzt eine Hülse '40, die dazu bestimmt ist, das eine Ende einer Spindel, wie der Spindel 24e aufzunehmen. Hohle Antriebsräder sind auf der seitlichen Innenseite der Kette 14 den Käfigen 48 gegenüberliegend angeordnet. Die Hülse 28 eines jeden Antriebsrades 46 ist dazu bestimmt, das andere Ende der entsprechenden Welle aufzunehmen. In Figur 3 ist zu sehen, wie das Ende 29 der Spindel 24e in der Hülse 28 sitzt und Zähne 33 aufweist, die mit mit Zähnen auf der Innenseite der Hülse 28 in Eingriff stehen. Das andere Ende 31 der Drehspindel 24 ist frei, um yi in der Hülse 50 des Käfigs 48 zu rotieren. Eine Führungsschiene 30 ist in dem Gehäuse 10 so angeordnet, daß es mit dem Antriebsrad 66 in Eingriff kommt, gerade bevor die Werkstücke auf ihre Drehspindel z. B. auf der Drehspindel 24e in die Beschichtungszone der Düsen 18 eintreten. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird durch den Eingriff der Antriebsräder 26 mit der Schiene 30 der Drehspindel 24 eine Drehbewegung erteilt und damit den Werkstücken 22 die auf ihr angebracht sind. Das Maß der Drehung irgendeiner Spindel 24 ist direkt proportional der Geschwindigkeit der Förderketten 12 und 14. Die Umdrehungsgeschwindigkeit kann durch Auswechseln des Übersetzungsverhältnis zwischen Schiene und Antriebsrad verändert werden. 109846/0737

An der WeIHe 19d ist vorzugsweise ein Nocken 36 angeordnet. Der Nocken 36 ist durch eine Kette 52 (Fig. 2) und Kettenräder 53 und mit dem Kettenrad 42 verbunden» Ein Spannzahnrad 55 ist vorgesehen, um die Spannung der endlosen Kette 52 einzustellen Ein Kurbelarm 32 ist an der Welle 20 befestigt und mit einer Vorspannung gegen den Nocken 36 durch ein Gegengewicht 34 (Fig. 2) versehen. Da der Nocken 36 von dem Kettenrad 42 angetrieben wird,, ist seine Drehgeschwindigkeit direkt proportional der (Beschwindigkeit der Förderketten 12 und 14» Der Nocken 36 ist ausgebildet, um den Düsen 18 eine schwingende Bewegung zu erteilen; d.h. die Düsen 18 schwingen zuerst in Richtung der Bewegung der Förderkette 12 und 14 und dann zurück in die entgegengesetzte Richtung. Diese Rückbewegung tritt auf, wenn der Fokgearm 32 entlang der Fläche 37 des Nockens 36 gleitet. Der Nocken 36 besitzt außerdem eine spiralige Fläche 39 und wenn der Folge arm 32 der Spiralfläche 39 folgt, so bewirkt das, daß die Düsen 18 dem Förderer folgen. Der Nocken und der Folgearm. sind in Figur 2 in einer Lage dargestellt, die bei Beginn des Beschichtungstaktes vorhanden ist. Der Nocken dreht sich im Gegenuhrzeigersinn, so daß das Ende des Nockenfolgegliedes 32 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse der Welle 20 enüagg der spiraligen Flächen 39 sich bewegt. Entsprechend schwingen die Spitzen der Düsen 18 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse der Welle 20bis der Punkt 41 am Ende der Spiralfläche 39 von dem Nockenfolgeglied erreicht wird. Der Nockenfolgearm 32 und die Düsen 18. drehen dann im Uhrzeigersinn um die

Welle 20 wenn der Fokgearm 32 auf der Fläche 37 zurück zu dem Ende bei 43 kehrt. Die Drehspindel 24 und die Werkstücke 22 auf diesen drehen im Gegenuhrzeigersinn, wenn die Antriebsräder 26 sich längs der Schiene 30 bewegen und drehen im Gegenuhrzeigersinn, wenn sie sich nach rechts (in den Figuren 2, 4 und 7) durch die νώη den Düsen 18 ausgehenden Ströme bewegen. Die Drehspindel tritt in diese Ströme ein, wenn der Punkt 43 auf dem Nocken 36 mit dem Nockenfolgeglied 32 in Berührung ist und verläßt diese Ströme, - _ wenn der Punkt 41 von dem Folgearm erreicht wird. Während der Rückbewegung des Folgearmes ·32 und der Düsen 18, die zwischen den Punkten 41 und 43 des Nockens 36 auftritt, befindet sich keine Drehspindel in den Beschichtungsströmen,

Der Nocken 26 und der Nockenfolge arm 32 stimmen die Schwingungen der Düsen 18 mit den zwei Bewegungen der Werkstücke, der fortschreitenden Bewegung und der Drehbewegung, aufeinander ab, so daß die Düsen der fortschreitenden Bewegung der Werkstücke für einen bestimmten Zeitraum folgen. Die Düsen folgen der fortschreitenden Bewegung der Werkstücke 22, bis sie wenigstens eine vollständige Umdrehung vollführt haben, um eine vollständige Be-. schichtung sicherzustellen. Der Abstand zwischen den Drehspindeln 24 längs der Förderelemente 12 und 14 wird bestimmt durch den Zeitraum, in dem die Düsen 18 eine vollständige Schwingbewegung machen. Es ist nicht erwünscht, daß sich Werkstücke innerhalb

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der Ströme befinden, während die Düsen ihre Rückbewegung vollführen, da das Risiko einer unvollständigen Beschichtung unter diesen Umständen sehr groß ist. Es ist dann erwünscht/ die Düsen 18 sehr schnell zurückzuführen, so daß der Abstand zwischen den Drehspindeln 24 enger gemacht* werden kann. Der von einer Drehspindel während einer vollständigen Hin- und Herbewegung der Düsen 18 zurückgelegte Abstand ist in Figur 7 durch die Markierungen zwischen den Drehspindeln 24e und 24d angezeigt. Während die Spindel 24e z. B. den Abstand C zurücklegt, werden die Werkstücke auf ihr beschichtet und während die Drehspindel den Abstand R zurücklegt, kehren die Düsen 18 zurück. Die Drehspindel 24e vollführt eine Umdrehung beim Zurücklegen der Strecke C.

Es können zusätzliche Düsen tragende Wellen 56 und 58 (Fig. 2 u. 7) ähnlich der Düsen tragenden Welle 20 vorgesehen werden. Von den Wellen 56 und 58 werden Düsen 60 bzw« 62 getragen. Wenn zusätzliche Düsen verwandt werden, sollte diese sich gleichzeitig mit den Düsen 18 hin- und herbewegen. Das kann erreicht werden durch die Montierung von Kettenrädern.55, 57 und 59 auf den Wellen 20, 56 und 58 und durch die Verbindung mit einer endlosen Kette 61, die über diese Zahnräder läuft. Zum Einstellen der Spannung der Kette 59 kann ein Spannkettenrad 64 vorgesehen werden. Die Düsen 62 dienen dazu, Luftströme auf das Werkstück 22 zu richten, tim dabei irgendwelche Blasen aus der Flüssigkeit auf den Werkstücken zu entfernen.

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Bei Inbetriebnahme wird der Motor 16 angeschaltet, wobei die Ketten 14 und 12 bewegt werden. Eine Drehspindel 24 auf der sich Werkstücke 22 befinden, wird in die Hülsen 50 und 28 eingesetzt beim Durchlaufen der Beschichtungszone. An diesem Punkt rotiert die Drehspindel 24 nicht. Vor dem Eintreten in die Besprühungszone, kommen das Antriebsrad 26 und die Schiene 30 in Eingriff, wobei der Spindel 24 eine Drehbewegung und folglich den Werkstücken 22 erteilt wird. Die Ströme von den Düsen 18 treffen auf die Werkstücke 22 an einem durch den Nocken 36 vorbestimmten Punkt. Der Nockenfolgearm 32 folgt der Fläche 39 auf dem Nocken 36 und bewegt die Düsen 18 in die Richtung, in der die Werkstücke 22 bewegt werden. Die Düsen 18 folgen den Werkstücken 22 bis diese eine vorbestimmte Anzahl Von Umdrehungen innerhalb der Sprühzone vollführt haben. An diesem Punkt bewegt die Fläche 37 auf dem Nocken 36 die Düsen 18 in entgegengesetzter Richtung, Während dieser Rückbewegung befindet sich kein Werkstück in den von den Düsen 18 ausgesandten Strömen.

Die nächstfolgende Drehspindel ist von der Ersten durch den Abstand C + R (Fig. 7) getrennt, so daß sie in die Ströme gerade eintritt, wenn die Düsen 18 ihre Rückbewegung beendet haben. Werden zusätzliche Düsen 16 benutzt, passieren die Werkstücke ihre Ströme in der gleichen Weise wie die Ströme von den Düsen 18. Die Düsen 62 dienen dazu. Luft entweder mit den Düsen 18 allein oder mit den Düsen 18 und 60 auszuströmen, um Blasen von der zuvor auf die

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Werkstücke gespritzen Flüssigkeit zu entfernen. Die Schiene 30 endet auf die Begrenzung der von den Düsen 62 ausgesandten Ströme, so daO die Drehbewegung der Werkstücke eingestellt wird, wenn die Drehspindel 24 die Beschichtungszone verläßt. Wenn die Drehspindel 24 eine Lage erreicht, wo sie nicht mehr in den Hülsen 28 und 50 eingesetzt ist„ wird sie wegbewegt und falls erwünscht ist, eine andere beladene Drehspindel eingesetzt.. Auf diese Weise wird der Beschichtungsprozeß fortgesetzt.

In dem die Düsen dem Förderer folgen und gleichzeitig sich drehen, wenn die Werkstücke auf dem Förderer wenigstens eine Umdrehung vollführen, ist es möglich, die Anzahl von Düsen im Vergleich zu bisher bekannten Vorrichtungen wesentlich zu verringern, wobei trotzdem eine vollständige Bedeckung der Werkstücke erzielt wird. In dem weniger Düsen vorhanden sind, tritt ein geringerer Druckverlust an dem durch die Düsen zugeführten Material auf, ob das Material durch Schwerkraft, wie es gewöhnlich der Fall ist oder in anderer Weise gefördert wird. Ebenfalls ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Düsen verschmutzt werden, verringert, womit Instandhaltungsarbeiten vermieden sind. In einem, gegebenen Zeitraum wird weniger Beschichtungsmaterial aus den Düsen ausgeströmt, so daß unnützer Verlust durch Verdampfung von Lösungsmittel vermieden wird, wodurch die Kosten verringert werden und es außerdem möglich ist, die Aufstellung von Arbeitern in schädlichen Abdämpfen auf ein Minimum zurückzuführen.

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Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Aufbringen eines Belages gleichförmiger Stärke auf Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück um eine Achse gedreht wird, während es in seitlicher Richtung quer zur Drehachse bewegt wird, und daß ein Flüssigkeitsstrom auf das Werkstück von einer Düse aus gerichtet wird, wobei die Düse eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, so daß der Flüssigkeitsstrom der seitlichen Bewegung des Werkstückes während wenigstens einer Umdrehung von diesem folgt.

2. · Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl Werkstücke tragender Spindeln durch einen Strom von Beschichtungsmaterial bewegt wird, der von einer Reihe von Düsen ausgeströmt wird, daß die Spindel beim Vorbeibewegen an den Düsen sich dreht, und daß die Düsen um eine feste Achse sich hin- und herbewegen, so daß der Flüssigkeitsstrom den sich drehenden Werkstücken folgt, wenn sie sich an den Düsen vorbeibewegen.

3. j Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein in einem Gehäuse angeordneten Förderer zum Bewegen der Werkstücke längs einer vorbestimmten Bahn, durch eine Beschichtungsstation durch die eine Vielzahl von werkstücktragendeii Glieder eines Förderers in einer fortschreitenden Bewegung hindurchgeführt werden, durch eine Einrichtung

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zum Drehen der werkstücktragenden Glieder während ihrer Bewegung, durch die Be sehichtungs station, durch eine Düsentrageein- ; ' richtung, an der eine Vielzahl von Düsen rechtwinklig zur Be-'wegurigsbahn der Trage glieder über diesen angeordnet ist, wobei

die Düsen mit einer Zuführquelle von flüssigem Beschichtungsmaterial verbunden sind, durch eine Einrichtung zum Hin- und Herbewegen der Düsen in Richtung der Bewegungsbahn der Werkstücke, wobei die Bewegung der Düsen mit der fortschreitenden und Drehbewegung der Werkstücke so aufeinander abgestimmt ist, daß die Düsen auf die Werkstücke Flüssigkeit richten, wemPdiese die Düsen erreichen und dasBesprühen beim Drehen der Werkstücke fortsetzen, bis die Werkstücke die Düsenreihe passiert haben, wonach die Düsen in ihre Ausgangslage zurückschwingen um Flüssigkeit auf die Werkstücke des nächstfolgenden Tragegliedes zu richten, das die Reihe der Düsen erreicht,

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die werkstüektragenden Glieder wenigstens eine Umdrehung durchmachen, während die Düsen Flüssigkeit auf die Werkstücke richten«

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder .4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisierung die Einrichtung zum Hin- und Herbewegen der Düsen und die Einrichtung zum Dreheil der Trageglieder des Förderers miteinander verbunden sind.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungsverbindung einen Nocken umfaßt, der von dem Förderer angetrieben wird, wobei ein dem Nocken zugeordnetes Nockenfolgeglied mit dem Düsenträger verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,· dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken einen spiralförmigen Oberflächenteil besitzt, mit dem der Nocken in Eingriff steht, wenn die Düsen in eine Richtung bewegt werden, um der Werkstückbewegung zu folgen und eine im wesentlichen radial sich erstreckenden Oberflächenteil aufweist, bei dessen Berührung seitens des Nockenfolgegliedes die Düsen in ihre Ausgangslage zurückgeführt werden,

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer ein Paar seitlich im Abstand voneinander angeordneter Förderketten umfaßt und die die Werkstück tragenden' Glieder auf Drehspindeln sitzen, die sich zwischen den Ketten erstrecken.

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9. Förderer nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Düsenreihe unterhalb der ersten Düsenreihe vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die zweite Düsenreihe im Takt zu dem Förderer und der ersten Düsenreihe hin- und her zu bewegen, so daß nach dem Passieren der ersten Düsenreihe die Werkstücke in den Flüssigkeitsstrom der zweiten Düsenreihe gelangen.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Düsenreihe mit einer Druckluftquelle verbunden ist.