DE202008008485U1

DE202008008485U1 - Lackbeschichtungsvorrichtung und Maschinenelemente mit Lackbeschichtung

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Publication number: DE202008008485U1
Application number: DE202008008485U
Authority: DE
Original assignee: LEISTCHAMM BETEILIGUNGEN AG
Current assignee: Heiche Sachsen & Co Kg De GmbH
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2018-06-27
Also published as: DE102008020499A1

Abstract

Lackbeschichtungsvorrichtung für Maschinenelemente (2) mit
– einem Lackabscheidungsbad (4);
– einer Gleichstromversorgung (5) für das Lackabscheidungsbad (4), wobei die Gleichstromversorgung (5) Elektroden aufweist;
– einem Gestellrahmen (8), der wenigstens teilweise in das Lackabscheidungsbad (4) eintauchbar ist und Drehgestänge (9) aufweist, die Aufnahmepositionen (10) für die zu beschichtenden Maschinenelemente (2) und einen Kontakt zu einer Kathode (6) oder einer Anode der Gleichstromversorgung (5) aufweisen;
– einer Antriebsvorrichtung (11) zum Drehen der Drehgestänge (9) in dem Lackabscheidungsbad (4);
wobei
die Antriebsvorrichtung (11) der Drehgestänge (9) mit dem Gestellrahmen (8) wenigstens teilweise in das Lackabscheidungsbad (4) eintauchbar ist und im Lackabscheidungsbad (4) elektrisch von den Drehgestängen (9) und der Gleichstromversorgung (5) isoliert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lackbeschichtungsvorrichtung und einen Gestellrahmen für die Lackbeschichtung sowie Maschinenelemente mit Lackbeschichtung. Die Lackbeschichtungsvorrichtung weist ein Lackabscheidungsbad mit einer Gleichstromversorgung für das Lackabscheidungsbad auf. Die Gleichstromversorgung weist eine Kathode auf, die an einen Gestellrahmen anschließbar ist.
Mit einer derartigen Lackbeschichtungsvorrichtung können Elektrotauchlackierungen vorgenommen werden. Bei derartigen Elektrotauchlackierungen wird das metallische Maschinenelement auf Kathodenpotential für KTL-Lacke (Kathodentauchlacke) oder auf Anodenpotential für ATL-Lacke (Anodentauchlacke) gelegt, sodass sich eine alkalische oder saure Grenzschicht auf der Oberfläche des Maschinenelements bildet. Diese Grenzschicht ermöglicht eine Elektrophorese, bei der elektrisch geladene Elektrotauchlackteilchen in der Grenzschicht zum Metalluntergrund wandern. Dort verdichten sich die Elektrotauchlackteilchen durch Elektrokoagulation, bei welcher sich der Elektrotauchlack am metallischen Untergrund durch eine ph-Wert-Verschiebung in der Grenzschicht verdichtet und Wassermoleküle aus dem koagulierten Lackfilm verdrängt.
Dabei entstehen wasserunlösliche Lackschichten als Korrosionsschutzschichten mit bis zu einigen 10 μm Dicke. Jedoch erfordert das Lackabscheidungsbad eine ständige analytische Überwachung, um sowohl Konsistenz als auch ph-Wert einzuhalten, sodass ein derartiges Lackabscheidungsbad nicht nur mit hohen Investitionskosten, sondern auch mit hohen Wartungskosten verbunden ist. Ein weiteres Problem besteht darin, dass bei der Lackabscheidung Lunkerbildungen durch Einbauen von Mikrogasblasen in die Koagulationsschicht auftreten können, die bei einem anschließenden Hochtemperaturtrocknungsprozess des abgeschiedenen Lackes platzen und Defekte in der Lackschicht verursachen können. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass aufgrund von komplexen Konturen der Maschinenelemente oder bei Beschichtung von Maschinenelementen aus Verbundmetallen mit unterschiedlicher Leitfähigkeit evtl. ungleichmäßige Schichtdickenverteilungen entstehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lackbeschichtungsvorrichtung sowie einen Gestellrahmen zur Aufnahme zu beschichtender Maschinenelemente zu schaffen, welche die Bildung von blasenförmigen Mikrolunkern und ungleichmäßigen Abscheidungsdicken beim Elektrotauchlackieren, das auch als KTL-Lackieren bekannt ist, weitestgehend vermeiden und Maschinenelemente mit komplexen Konturen mit einer gleichmäßigen Korrosionslackschichtdicke versehen.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Lackbeschichtungsvorrichtung und ein Gestellrahmen für die Lackbeschichtung sowie ein Verfahren zur Lackbeschichtung von Maschinenelementen geschaffen. Die Lackbeschichtungsvorrichtung weist ein Lackabscheidungsbad mit einer Gleichstromversorgung für das Lackabscheidungsbad auf. Die Gleichstromversorgung weist eine Kathode auf, die an einen Gestellrahmen anschließbar ist. Der Gestellrahmen ist wenigstens teilweise in das Lackabscheidungsbad ein tauchbar. An dem Gestellrahmen sind Drehgestänge drehbar gelagert, die Aufnahmepositionen für die zu beschichtenden Maschinenelemente und einen Kontakt zu der Kathode der Gleichstromversorgung aufweisen. Eine Antriebsvorrichtung der Drehgestänge, die mit dem Gestellrahmen wenigstens teilweise in das Lackabscheidungsbad eintauchbar ist, ist im Lackabscheidungsbad von den Drehgestängen und der Gleichstromversorgung elektrisch isoliert.
Eine derartige Lackabscheidungsvorrichtung hat den Vorteil, dass über die Antriebsvorrichtung und insbesondere über die Komponenten der Antriebsvorrichtung, welche in der Beschichtungsphase direkt im Lackabscheidungsbad angeordnet sind, die zu beschichtenden Maschinenelemente ständig in dem Lackabscheidungsbad in Bewegung gehalten werden können. Gleichzeitig muss verhindert werden, dass die im Lackabscheidungsbad eintauchbaren Komponenten der Antriebsvorrichtung mit dem Elektrotauchlack kontaminiert werden, wodurch ihre Antriebseigenschaften beeinträchtigt werden könnten. Darüber hinaus werden auf der Antriebsvorrichtung in vorteilhafter Weise keine Lackpartikel abgeschieden, die anschließend durch Abrieb- oder Abschälvorgänge das Lackabscheidungsbad verunreinigen könnten.
Von einem gleichmäßigen Antrieb der zu bewegenden und zu beschichtenden Maschinenelemente hängt vor allem ein lunkerfreies und gleichmäßiges Abscheiden der Elektrotauchlackierung ab. Durch die Isolierung der Antriebsvorrichtung, soweit sie in das Lackabscheidungsbad eintauchbar ist, wird somit in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Mechanik der Antriebsvorrichtung und somit die Funktionsweise der Antriebsvorrichtung auch nach mehreren Abscheidungsvorgängen nicht beeinträchtigt wird. Darüber hinaus hat die erfindungs gemäße Lackbeschichtungsvorrichtung den Vorteil, dass der Gestellrahmen ständig wieder verwendet werden kann und die Aufnahmepositionen auf den Drehgestängen jeweils neu bestückt werden können, ohne dass die Antriebsvorrichtung oder die Komponenten der Antriebsvorrichtung, die in das Lackabscheidungsbad eintauchbar sind, gereinigt oder gewartet werden müssen.
Ein weiterer Vorteil der Lackbeschichtungsvorrichtung besteht darin, dass die Drehgestänge, welche die Maschinenelemente halten und mit dem Kathodenpotential kontaktieren, durch die Antriebsvorrichtung in Rotation gehalten werden, sodass die Maschinenelemente auf einer sich drehenden Zylindermantelfläche bewegt werden und damit sämtliche Oberflächen der Maschinenelemente gleichmäßig von der wässrigen Lösung des Elektrotauchlackes umspült werden. Ein Absetzen oder ein Einschluss von Bläschen in die sich abscheidende Lackbeschichtung wird damit verhindert und eine sonst ungleichmäßige Abscheidung beispielsweise zwischen Oberseite und Unterseite der Maschinenelemente wird durch die Bewegung in dem Lackabscheidungsbad ausgeglichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Drehgestänge jeweils elektrisch leitende Wellenzapfen an beiden Stirnseiten auf, die in dem Gestellrahmen elektrisch kontaktiert gelagert sind, sodass das Drehgestänge auf dem Potential des Gestellrahmens liegt, wenn dieser beispielsweise in der Abscheidungsphase auf Kathodenpotential gelegt wird. Die Wellenzapfen können für jedes Drehgestänge auch an dem Gestellrahmen fixiert sein, und Stirnräder der Drehgestänge können auf diesen Wellenzapfen drehbar gelagert sein.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Antriebsvorrichtung eines Drehgestänges an einer Stirnseite des Drehgestänges ein Antriebszahnrad aufweist, das mit elektrisch leitenden Tragstangen des Drehgestänges für die zu beschichtenden Maschinenelemente in Eingriff ist. Während somit elektrisch leitende Tragstangen eine elektrisch leitende Welle bilden und auf einer dem Antriebszahnrad gegenüberliegenden Stirnseite an dem Gestellrahmen mittels eines Wellenzapfens elektrisch leitend gelagert sind, werden diese Tragstangen der Drehgestänge auf der Stirnseite mit Antriebszahnrad von diesem zwar mit einem Drehmoment beaufschlagt, aber das Antriebszahnrad selbst ist, obgleich es in der Beschichtungsphase in das Lackabscheidungsbad eintaucht, elektrisch von den Tragstangen isoliert, sodass lediglich die Drehbewegung übertragen wird, nicht aber eine Verbindung zum Kathodenpotential herstellbar ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann deshalb das Antriebszahnrad aus einem Bau- oder Automatenstahl hergestellt sein und die Tragstangen über Isolationsbuchsen eines hochtemperaturfesten PTFE-Kunststoffes mit dem Antriebszahnrad des Drehgestänges in Eingriff stehen. Diese Isolationsbuchsen aus Teflon verhindern einerseits eine elektrische Verbindung zwischen den Antriebszahnrädern und den Tragstangen, andererseits ist der PTFE-Kunststoff derart temperaturstabil, dass der gesamte Gestellrahmen mit Antriebsvorrichtung und bestückten Drehgestängen einer hohen Trocknungs- und/oder Aushärtungstemperatur für die Lackbeschichtung ausgesetzt werden kann, ohne dass die Isolationsbuchsen Schaden nehmen.
Eine weitere Möglichkeit ist es, um eine Isolation zwischen den Drehgestängen bzw. den Tragstangen der Drehgestänge und den Antriebszahnrädern sicherzustellen, dass die Antriebs zahnräder selbst aus hochtemperaturfestem, faserverstärktem Kunststoff bestehen und mit den elektrisch leitenden Tragstangen in Eingriff stehen. Schließlich ist es auch möglich, dass lediglich ein auf eine hochtemperaturfeste Kunststoffscheibe aufgeschrumpfter Zahnkranz das Antriebszahnrad bildet, und die elektrisch leitenden Tragstangen mit der Kunststoffscheibe des in dieser Weise gefertigten Antriebszahnrads in Eingriff stehen. Dieses hat den Vorteil, dass ein stabiler metallischer Zahnkranz einen zuverlässigen Antrieb ermöglicht und die Kunststoffscheibe des Antriebszahnrads eine zuverlässige Isolation zu den Tragstangen, mit denen sie in Eingriff ist, sicherstellt.
Die Tragstangen des Drehgestänges sind axialsymmetrisch zu einer Achse angeordnet und können auf der dem Antriebszahnrad gegenüberliegenden Stirnseite eine Nabe bilden, die einen elektrischen Kontakt zu dem Gestellrahmen aufweist und sich um einen an dem Gestellrahmen fixierten Wellenzapfen dreht. Anstelle der Bildung einer Nabe können die Tragstangen des Drehgestänges auch elektrisch leitend mit einer metallischen Scheibe auf der den Antriebszahnrädern gegenüberliegenden Stirnseite in Eingriff stehen, wobei die Scheibe einen zentralen Wellenzapfen aufweist, der elektrisch leitend in dem Gestellrahmen gelagert ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, jedes Antriebszahnrad auf einem elektrisch leitenden Wellenzapfen und von diesem durch eine elektrisch isolierende Gleitlagerbuchse isoliert anzuordnen. Dabei kann der elektrisch leitende Wellenzapfen seinerseits an dem Gestellrahmen elektrisch leitend fixiert sein.
Die Antriebszahnräder der Drehgestänge können mit einer Antriebsmechanik kämmen, wobei die Antriebsmechanik mit einem Antriebsmotor außerhalb des Lackabscheidungsbades in Wirkverbindung steht. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass der die Antriebsmechanik antreibende Motor nicht mit dem Fluid des Lackabscheidungsbades in Berührung kommt und auch nicht elektrisch mit dem Kathodenpotential verbunden ist. Um eine ausreichend deutliche Untersetzung zu erreichen, ist der Durchmesser des Ritzels des Antriebsmotors vorzugsweise kleiner als der Durchmesser der Antriebszahnräder der Drehgestänge. Somit können mit dieser Antriebsart die Drehgestänge mit 0,3 U/min bis 8 U/min, vorzugsweise mit 0,5 U/min bis 3 U/min gedreht werden.
Der Gestellrahmen selbst hat eine Vorderseite und eine Hinterseite und wird zur Beschichtung der Maschinenteile in das Lackabscheidungsbad soweit eingetaucht, dass die Maschinenelemente von der Lackabscheidungsbadflüssigkeit umspült werden. Während der Gestellrahmen auf Kathodenpotential liegt, sorgen metallische Gitteranoden mit Ionenaustauschmembranen vor und hinter dem Gestellrahmen in dem Lackabscheidungsbad für ein gleichmäßiges Aufbringen einer Elektrotauchlackbeschichtung. Das Lackabscheidungsbad weist dazu einen kunststoffbeschichteten Stahlbehälter auf, der in seinen Dimensionen dem Gestellrahmen mit Drehgestängen angepasst ist.
Der Gestellrahmen selbst ist als Transportrahmen ausgebildet und mit den Maschinenelementen in unterschiedlichen Fertigungsstationen eines Lackierverfahrens transportabel. Somit müssen zwischen den einzelnen Fertigungsstationen die Maschinenelemente nicht von dem Gestellrahmen entfernt und wieder aufgebracht werden. Dazu ist der Gestellrahmen derart temperaturfest ausgelegt, dass auch ein Trocknen und Aushärten der Elektrotauchlackierung der beschichteten Maschinenelemente mit dem Gestellrahmen zusammen durchgeführt werden kann.
Ein Gestellrahmen für eine elektrische Tauchlackbeschichtung von Maschinenelementen weist Drehgestänge auf, die zwischen zwei Ständern des Gestellrahmens auf jeweils einer Achse, die von zwei Wellenzapfen gebildet wird, angeordnet sind. Dabei weisen die Wellenzapfen einen elektrischen Kontakt zu den Ständern des Gestellrahmens auf. Die Drehgestänge weisen Aufnahmepositionen für die zu beschichtenden Maschinenelemente auf. An dem Gestellrahmen ist ferner eine Antriebsvorrichtung zum Drehen der Drehgestänge in einem Lackabscheidungsbad vorgesehen. Diese Antriebsvorrichtung der Drehgestänge mit dem Gestellrahmen ist wenigstens teilweise in das Lackabscheidungsbad eintauchbar und wobei die Antriebsvorrichtung elektrisch von den Drehgestängen und dem Gestellrahmen isoliert ist.
Diese Isolation erfolgt durch die oben geschilderten Maßnahmen, insbesondere für die Antriebszahnräder, die mit den Drehgestängen in Eingriff stehen und in das Lackabscheidungsbad eintauchbar sind. Dazu weisen die Antriebszahnräder Isolationsbuchsen auf, über die Tragstangen der Drehgestänge mit dem Antriebszahnrad in Eingriff stehen. Wie oben bereits geschildert sind auch andere Konstruktionen denkbar, die eine Kombination aus Kunststoffscheibe und metallischem Zahnkranz aufweisen oder auch Antriebszahnräder aus faserverstärktem, hochtemperaturfestem Kunststoff, deren ausgehärtete Kunststoffzähne den mechanischen Belastungen in dem Gestellrahmen standhalten.
Für ein einzelnes Drehgestell ist es vorgesehen, dass es je nach Größe drei bis acht Tragstangen, vorzugsweise vier bis sechs Tragstangen aufweist. Auf jeder der Tragstangen können zwischen vier und zwanzig, vorzugsweise zwischen fünf und zehn Aufnahmepositionen für Maschinenelemente angeordnet sein. Ein einzelnes Drehgestänge weist somit zwölf bis hundertundzwanzig, vorzugsweise zwanzig bis sechzig Aufnahmepositionen für Maschinenelemente auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, als Maschinenelemente geometrisch anspruchsvolle Teile wie Riemenscheiben zu beschichten. Dazu können beispielsweise in einem Gestellrahmen 100 Riemenscheiben für Kraftfahrzeuge verteilt auf vier Drehgestänge mit jeweils 25 Riemenscheiben angeordnet sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Maschinenelement, dessen Lackbeschichtung mit nachfolgenden Verfahrensschritte aufgebracht wird. Zunächst wird ein Lackabscheidungsbad mit einer Gleichstromversorgung bereitgestellt. Dann kann außerhalb des Lackabscheidungsbades in einer Bestückungsstation das Bestücken eines Gestellrahmens mit zu beschichtenden Maschinenelementen durchgeführt werden. Anschließend wird der Gestellrahmen mit den Maschinenelementen in das Lackabscheidungsbad eingetaucht. Dabei werden die Drehgestänge des Gestellrahmens mittels einer von diesen Drehgestängen isolierten Antriebsvorrichtung ständig gedreht, wobei die Antriebsvorrichtung mindestens teilweise in das Lackabscheidungsbad eingetaucht wird.
Während der Drehbewegung der Drehgestänge wird die Gleichstromversorgung für eine Lackbeschichtungsphase unter Anlegen eines Kathodenpotentials an den Gestellrahmen eingeschaltet. Abschließend kann der Gestellrahmen mit den beschichteten Maschinenelementen in eine Trocken- und/oder Aushärtestation eingebracht werden. Da erfahrungsgemäß etwa fünf Prozent Wassermoleküle in dem abgeschiedenen Korrosionslack noch enthalten sind, wird der Gestellrahmen mit den beschichteten Maschinenelementen auf über 100°C aufgeheizt.
Vorzugsweise wird eine Trocken- bzw. Aushärtephase bei einer Temperatur zwischen 160°C und 200°C, vorzugsweise 180°C durchgeführt. Die Drehgestänge des Gestellrahmens mit den Maschinenelementen werden während der Beschichtungsphase mit 0,3 U/min bis 8 U/min, vorzugsweise mit 0,5 U/min bis 3 U/min gedreht. Diese Drehgeschwindigkeit ist nach oben begrenzt, um Verwirbelungen und damit ein ungleichmäßiges Abscheiden von Elektrotauchlackierungen zu vermeiden. Eine Begrenzung nach unten ist vorgesehen, damit keine Mikrogasblasen in die Korrosionslackbeschichtung während der Beschichtungsphase eingeschlossen werden. Dabei wird die Gleichstromversorgung während der Beschichtungsphase zwischen 0,1 und 3 Minuten eingeschaltet, um eine Lackschichtdicke bis zu 45 μm, vorzugsweise zwischen 15 μm und 25 μm zu erreichen. Die Taktzeiten für die Beschichtungsphase sowie für die Trocken- bzw. Aushärtephase sind jeweils 1 bis 10 Minuten, vorzugsweise 3 bis 6 Minuten.
Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, dass aufgrund dieser Elektroabscheidung unter Bewegung der Maschinenelemente eine hervorragende Kantendeckung erzielt werden kann. Ferner können aufgrund der Parameter Zeit und Stromdichte exakt einstellbare Schichtstärken erreicht werden. Da es sich bei dem Abscheidungsbad um eine wässrige Lösung handelt, gibt es keine Brandgefahr, sodass die Explosionsschutzvorschriften für derartige Anlagen nicht vorgeschrieben sind. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist die vollautomatische Durchführbarkeit von Korrosionsbeschichtungen auf entsprechenden Maschinenelementen. Weiterhin hat dieses Verfahren den Vorteil, dass keinerlei Tropfen oder Lackverlaufsspuren beim Beschichten gebildet werden. Ab einer Lackschichtdicke von 15 μm besteht bereits ein hervorragender Korrosionsschutz. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist es, dass mit zunehmender Dicke der abgeschiedenen Lackschicht die Abscheidung selbst sich verlangsamt und schließlich zum Stehen kommt. Somit ergibt sich eine maximale automatische Schichtdickenbegrenzung von etwa 50 μm bei diesem Verfahren.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines bestückten Gestellrahmens einer Lackbeschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt eine schematische Seitenansicht des bestückten Gestellrahmens gemäß 1;
3 zeigt eine schematische Frontansicht auf die Antriebsvorrichtung der Lackbeschichtungsvorrichtung gemäß 1;
4 zeigt eine schematische Draufsicht auf den bestückten Gestellrahmen gemäß 1;
5 zeigt schematische Skizzen von Fertigungsstationen eines Verfahrens für die Lackbeschichtung von Maschinenelementen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lackbeschichtungsvorrichtung.
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines bestückten Gestellrahmens 8 einer Lackbeschichtungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Gestellrahmen 8 weist dazu zwei Seitenständer 24 und 25 auf, die sich auf Fußstangen 28 und 29 stützen und somit einen freistehenden Gestellrahmen 8, der auch außerhalb einer Lackbeschichtungsvorrichtung bestückt werden kann, bilden. In diesem Fall ist der Gestellrahmen 8 mit Maschinenelementen 2 in Form von Riemenscheiben 3 für Kraftfahrzeuge bestückt und weist vier übereinander an dem Gestellrahmen 8 drehbar gelagerte Drehgestänge 9 auf.
Jedes Drehgestänge 9 weist fünf Tragstangen 15 auf, die in dieser Ausführungsform der Erfindung jeweils fünf Aufnahmepositionen 10 für Maschinenelemente 2 aufweisen. Somit können auf einem einzigen Drehgestänge 25 der hier schematisch gezeigten Riemenscheiben 3 fixiert und mit einem Kathodenpotential 6 über den Gestellrahmen 8 kontaktiert werden, da die Drehgestänge elektrisch leitend in den Ständern 24 und 25 jeweils gelagert sind. In der in 1 gezeigten Ausführungsform kann der Gestellrahmen mit den vier übereinander angeordneten Drehgestängen 9 hundert Riemenscheiben aufnehmen. Dazu weisen die Ständer 24 und 25 Wellenzapfen 12 auf, um die die Drehgestänge 9 drehbar sind. Im oberen Bereich des Gestellrahmens 8 ist ein Antriebsmotor 26 mit einem Ritzel 27 angeordnet, der über eine Antriebsmechanik 18 wie beispielsweise eine Antriebskette eine Drehbewegung der Drehgestänge 9 um einen elektrisch leitenden Wellenzapfen 12 ermöglicht. Diese Antriebsvorrichtung 11 ist auf einer Stirn- oder Frontseite 30 des Gestellrahmens 8 angeordnet.
Um zu verhindern, dass Komponenten der Antriebsvorrichtung 11, die mit dem Gestellrahmen 8 in ein Lackbeschichtungsbad eintauchbar sind, von Lack beschichtet und damit in der Funktionalität des Antriebs behindert werden, stehen die Drehgestänge 9 mit stirnseitig angeordneten Antriebszahnrädern 14 über Isolationsbuchsen 16 in Eingriff. Durch diese Isolationsbuchsen 16 wird verhindert, dass das Kathodenpotential des Gestellrahmens 8 an den metallischen Antriebszahnrädern anliegt. Es können sich folglich keine Lackbeschichtungen auf den Antriebszahnrädern und auf der Antriebsmechanik 18 abscheiden, was einerseits die Funktionalität der Antriebsvorrichtung 11 behindern könnte, andererseits das Lackabscheidungsbad mit mechanisch abgeriebenen oder abgeschälten Lackpartikeln durch das Kämmen der Antriebsmechanik 18 mit den Antriebszahnrädern 14 verunreinigen könnte.
Diese Antriebsvorrichtung ist so ausgelegt, dass die Drehgestänge 9 im Bereich zwischen 0,3 U/min bis 8 U/min, vorzugsweise mit 0,5 U/min bis 3 U/min gedreht werden können. Damit wird gewährleistet, dass sich keine Mikrogasblasen in der Lackschicht absetzen und außerdem die Lackbeschichtung auch bei komplexen Oberflächenkonturen, wie bei den hier gezeigten Keilriemenscheiben 3 völlig gleichmäßig mit einem Korrosionsschutz in einer Dicke bis zu 45 μm, vorzugsweise zwischen 15 μm und 25 μm beschichtet werden. Dazu wird an den Gestellrahmen 8 das Kathodenpotential zwischen 0,1 bis 3 Minuten geschaltet, wenn das Gestell in ein entsprechendes Elektrotauchlackierbad eingebracht ist.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht des bestückten Gestellrahmens 8 gemäß 1. Auf der linken Stirnseite ist wiederum die Antriebsvorrichtung 11 zu sehen, die teilweise mit dem Gestellrahmen 8 in ein Elektrotauchlackierbad eintauchen kann, ohne dass die hier vorgesehenen metallischen Antriebszahnräder 14 und die metallische Antriebsmechanik 18 mit einem Korrosionsschutzlack beschichtet werden kann, was die oben erwähnten Nachteile mit sich bringen könnte. Ferner ist zu sehen, dass jede der Tragstangen 15 der Drehgestänge 9 bis zu fünf Riemenscheiben in diese Ausführungsform der Erfindung aufnehmen kann. Werden die Riemenscheiben größer, so kann die Zahl der Riemenscheiben pro Tragstange reduziert werden – beispielsweise auf vier – und die Anzahl der Tragstangen 15 pro Drehgestänge 9 auf drei bis vier vermindert werden. Andererseits kann bei vermindertem Durchmesser der Riemenscheiben 3 eine höhere Anzahl pro Tragstange 15 und eine höhere Anzahl an Tragstangen 15 pro Drehgestänge 9 vorgesehen werden. In dieser Ausführungsform der Erfindung sind insgesamt 100 Riemenscheiben in einem Gestellrahmen 8 angeordnet.
3 zeigt eine schematische Frontansicht auf die Antriebsvorrichtung 11 der Lackbeschichtungsvorrichtung 1 gemäß 1. Bei dieser Frontansicht wird deutlich, dass jedes Drehgestänge 9 fünf Tragstangen aufweist. Je nach Größe und Geometrie der zu beschichtenden Maschinenteile kann pro Gestell die Anzahl der Tragstangen entsprechend angepasst werden. Dabei stehen die Tragstangen 15 mit dem metallischen Antriebszahnrad 14 in Eingriff und sind durch eine Isolationsbuchse 16 jeweils von dem metallischen Antriebszahnrad 14 isoliert. Damit ist auch die in die Elektrotauchlackierbad eintauchende Antriebsmechanik 18 vor einer Beschichtung durch Lack geschützt. Um die oben erwähnten niedrigen Umdrehungszahlen der Drehgestänge 15 zu erreichen, weist der Antriebsmotor 26 ein Ritzel 27 auf, das einen kleineren Durchmesser d hat als die Antriebszahnräder 14 mit ihrem Durchmesser D aufweisen.
4 zeigt eine schematische Draufsicht auf den bestückten Gestellrahmen 8 gemäß 1. Dabei ist auf einer Stirnseite 13 die Antriebsvorrichtung zu sehen und auf der gegenüberliegenden Stirnseite 17 eine Scheibe mit einem Wellenzapfen 12 angeordnet, der in dem Ständer 25 drehbar gelagert ist. Der Wellenzapfen kann auch an dem Ständer 25 elektrisch leitend fixiert sein und die stirnseitige Scheibe als Nabe ausgebildet sein, die drehbar auf dem Wellenzapfen 12 gelagert ist.
5 zeigt schematische Skizzen von Fertigungsstationen 20, 21, 22 und 23 eines Verfahrens für die Lackbeschichtung von Maschinenelementen 2 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lackbeschichtungsvorrichtung 1. Dazu werden in einer Bestückungsstation 20 die in diesem Beispiel zu beschichtenden Riemenscheiben 3 auf den Tragstangen 15 fixiert, die ihrerseits über Isolationsbuchsen 16 mit den metallischen Antriebszahnrädern 14 in Eingriff stehen. Sobald in der Bestückungsposition 20 alle Aufnahmepositionen 10 mit Maschinenelementen 2 bestückt sind, kann der Gestellrahmen 8 mit den bestückten Maschinenelementen 2 in eine Beschichtungsstation 21 verbracht werden.
In der Beschichtungsstation 21 wird der Gestellrahmen 8 mit seinen bestückten und zu beschichtenden Maschinenelementen 2 in ein Elektrotauchlackierbad bzw. ein Lackabscheidungsbad 4 eingetaucht, wobei das Niveau 31 des Lackabscheidungsfluids so eingestellt ist, dass gerade sämtliche zu beschichtende Metallelemente von dem Fluid umspült werden, während der Antriebsmotor 26 mit seinem Ritzel 27 aus dem Lackabscheidungsbad 4 herausragt. Zu beiden Seiten des auf Kathodenpotential 6 liegenden Stellrahmens 8 sind von Membranen 32 ummantelte Anoden 7 angeordnet, um einen gleichmäßigen Ionenaustausch zu gewährleisten. Wie bereits oben erwähnt wird vor dem Ein schalten der Gleichstromversorgung 5 über den zweipoligen Schalter 33 die Antriebsvorrichtung 11 in Gang gesetzt und über die eingetauchte Antriebsmechanik 18 werden die Antriebszahnräder 14 die Drehgestänge 9 um Wellenzapfen 12 drehen. Die Antriebszahnräder 14 sind dabei über eine Isolationsbuchse von einem Wellenzapfen 12 elektrisch isoliert.
Mit einer durchschnittlichen Taktzeit von 5 Minuten wird der Gestellrahmen 6 in eine Trocken- oder Aushärtestation 22 für den Lack gebracht Da der gesamte Gestellrahmen 8 mit Antriebsvorrichtung 11 einschließlich der Isolationsbuchsen 16 hochtemperaturfest ist, kann der bestückte Gestellrahmen 8 mit den 100 beschichteten Riemenscheiben 3 auf eine entsprechende Trockentemperatur zwischen 160°C und 200°C, vorzugsweise 180°C für eine Taktzeit, vorzugsweise von 5 Minuten in einer Trockenstation 22 gehalten werden. Danach wird der Gestellrahmen 8 zum Auskühlen in eine Entnahmestation 23 gebracht, in der dann die beschichteten Maschinenelemente r dem Gestellrahmen 8 entnommen werden können.

1: Lackbeschichtungsvorrichtung
2: Maschinenelement
3: Riemenscheibe
4: Lackabscheidungsbad
5: Gleichstromversorgung
6: Kathode
7: Anode
8: Gestellrahmen
9: Drehgestänge
10: Aufnahmeposition
11: Antriebsvorrichtung
12: Wellenzapfen
13: Stirnseite
14: Antriebszahnrad
15: Tragstange
16: Isolationsbuchse
17: gegenüberliegende Stirnseite
18: Antriebsmechanik
19: Stahlbehälter
20: Bestückungsstation
21: Beschichtungsstation
22: Trockenstation
23: Entnahmestation
24: Ständer
25: Ständer
26: Antriebsmotor
27: Ritzel
28: Fußstange
29: Fußstange
30: Stirn- oder Frontseite
31: Niveau
32: Membrane
33: Schalter
d: Durchmesser des Ritzels
D: Durchmesser der Antriebszahnräder

Claims

Lackbeschichtungsvorrichtung für Maschinenelemente (2) mit – einem Lackabscheidungsbad (4); – einer Gleichstromversorgung (5) für das Lackabscheidungsbad (4), wobei die Gleichstromversorgung (5) Elektroden aufweist; – einem Gestellrahmen (8), der wenigstens teilweise in das Lackabscheidungsbad (4) eintauchbar ist und Drehgestänge (9) aufweist, die Aufnahmepositionen (10) für die zu beschichtenden Maschinenelemente (2) und einen Kontakt zu einer Kathode (6) oder einer Anode der Gleichstromversorgung (5) aufweisen; – einer Antriebsvorrichtung (11) zum Drehen der Drehgestänge (9) in dem Lackabscheidungsbad (4); wobei die Antriebsvorrichtung (11) der Drehgestänge (9) mit dem Gestellrahmen (8) wenigstens teilweise in das Lackabscheidungsbad (4) eintauchbar ist und im Lackabscheidungsbad (4) elektrisch von den Drehgestängen (9) und der Gleichstromversorgung (5) isoliert ist.
Lackbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgestänge (9) jeweils um eine Achse vorzugsweise in waagerechter oder senkrechter Ausrichtung drehen, die von zwei elektrisch leitenden Wellenzapfen (12) gebildet wird, die in dem Gestellrahmen (8) elektrisch kontaktierend gelagert sind.
Lackbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (11) eines Drehgestänges (9) an einer Stirnseite (13) des Drehgestänges (9) ein Antriebszahnrad (14) aufweist, in dem elektrisch leitende Tragstangen (15) des Drehgestänges (9) für die zu beschichtenden Maschinenelemente (2) elektrisch isoliert angeordnet sind.
Lackbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder (14) der Drehgestänge (9) Edelstahl oder Automatenstahl aufweisen und die Tragstangen (15) über Isolationsbuchsen (16) eines hochtemperaturfesten PTFE-Kunststoffs mit den Antriebszahnrädern (14) in Eingriff stehen.
Lackbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder (14) hochtemperaturfesten, faserverstärkten Kunststoff aufweisen und mit den elektrisch leitenden Tragstangen (15) in Eingriff stehen.
Lackbeschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstangen (15) der Drehgestänge (9) axialsymmetrisch zu einer Achse angeordnet sind und eine auf der dem Antriebszahnrad (14) gegenüberliegenden Stirnseite (17) eine Nabe bilden, die drehbar auf einem Wellenzapfen (12) angeordnet ist und einen elektrischen Kontakt zu dem Gestellrahmen (8) aufweist.
Lackbeschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder (14) auf einem elektrisch leitenden Wellenzapfen (12) und von diesem elektrisch isoliert angeordnet sind.
Lackbeschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder (14) der Drehgestänge (9) mit einer Antriebsmechanik (19) vorzugsweise mit einer kraftübertragenden Antriebskette oder mit kraftübertragenden Zahnrädern kämmen, wobei die Antriebsmechanik (19) mit einem Antriebsmotor (26) außerhalb des Lackabscheidungsbades (4) in Wirkverbindung steht.
Lackbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d) des Ritzels (27) des Antriebmotors (26) kleiner ist, als der Durchmesser (D) der Antriebszahnräder (14) der Drehgestänge (9).
Lackbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass metallische Gitteranoden (7) mit Ionenaustauschmenbranen vor und hinter dem Gestellrahmen (8) in dem Lackabscheidungsbad (4) angeordnet sind und mit der Gleichstromversorgung (5) verbindbar sind.
Lackbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lackabscheidungsbad (4) einen kunststoffbeschichteten Stahlbehälter (19) aufweist, der in seinen Dimensionen dem Gestellrahmen (8) mit Drehgestängen (9) angepasst ist.
Lackbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gestellrahmen (8) als Transportrahmen ausgebildet ist und mit den Maschinenelementen (2) in unterschiedliche Fertigungsstationen (20, 21, 22, 23) eines Lackierverfahrens transportabel ist.
Gestellrahmen für eine elektrische Tauchlackbeschichtung von Maschinenelementen (2) mit – Drehgestängen (9), die zwischen zwei Ständern (24, 25) des Gestellrahmens (8) auf jeweils zwei Wellenzapfen (12) mit elektrischem Kontakt zu den Ständern (24, 25) angeordnet sind und Aufnahmepositionen (10) für die zu beschichtenden Maschinenelemente (2) aufweisen; – einer Antriebsvorrichtung (11) zum Drehen der Drehgestänge (9) in einem Lackabscheidungsbad (4); wobei die Antriebsvorrichtung (11) der Drehgestänge (9) mit dem Gestellrahmen (8) wenigstens teilweise in das Lackabscheidungsbad (4) eintauchbar ist und elektrisch von den Drehgestängen (9) isoliert ist.
Gestellrahmen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (11) eines einzelnen Drehgestän ges (9) an einer Stirnseite (13) des Drehgestänges (9) ein Antriebszahnrad (14) aufweist, in dem elektrisch leitende Tragstangen (15) des Drehgestänges (9) für die zu beschichtenden Maschinenelemente (2) elektrisch isoliert angeordnet sind.
Gestellrahmen nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder (14) der Drehgestänge (9) Automatenstahl aufweisen und die Tragstangen (15) über Isolationsbuchsen (16) eines hochtemperaturfesten PTFE-Kunststoffs mit den Antriebszahnrädern (14) in Eingriff stehen.
Gestellrahmen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder (14) hochtemperaturfesten, faserverstärkten Kunststoff aufweisen und mit den elektrisch leitenden Tragstangen (15) in Eingriff stehen.
Gestellrahmen nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass Tragstangen (15) der die Drehgestänge (9) auf der dem Antriebszahnrad (14) gegenüberliegenden Stirnseite (17) axialsymmetrisch zu einer Achse angeordnet sind, die von zwei Wellenzapfen (12) gebildet wird, welche einen elektrischen Kontakt zu dem Gestellrahmen (8) aufweisen.
Gestellrahmen nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder (14) auf einem elektrisch leitenden Wellenzapfen (12) und von diesem elektrisch isoliert angeordnet sind.
Gestellrahmen nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszahnräder (14) der Drehgestänge (9) mit einer Antriebsmechanik (18) kämmen, wobei die Antriebsmechanik (18) mit einem auf dem Gestellrahmen (8) montierten Antriebsmotor (26) in Wirkverbindung steht.
Gestellrahmen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d) des Ritzels (27) des Antriebsmotors (26) kleiner ist, als der Durchmesser (D) der Antriebszahnräder (14) der Drehgestänge.
Gestellrahmen nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehzahlsteuerung ein Frequenzumrichter für den Antriebsmotor vorgesehen ist.
Gestellrahmen nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelnes Drehgestänge (9) in Abhängigkeit von der Größe und Gestalt der zu beschichtenden Teile drei bis acht Tragstangen, vorzugsweise vier bis sechs Tragstangen (15) und jede Tragstange (15) zwischen 4 und 20, vorzugsweise zwischen 5 und 10 Aufnahmepositionen (10) aufweist.
Gestellrahmen nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelnes Drehgestänge (9) 12 bis 160, vorzugsweise 20 bis 60 Aufnahmepositionen (10) aufweist.
Gestellrahmen nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenelemente (2) Riemenscheiben (3) sind.
Gestellrahmen nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Gestellrahmen (8) als Transportrahmen ausgebildet ist und mit den Maschinenelementen (2) in unterschiedliche Fertigungsstationen (20, 21, 22, 23) eines Lackierverfahrens transportabel ist.
Maschinenelement, dessen Lackbeschichtung mit folgende Verfahrensschritten ausgeführt wurde: – Bereitstellen eines Lackabscheidungsbades (4) mit einer Gleichstromversorgung (5); – Bestücken eines Gestellrahmens (8) mit zu beschichtenden Maschinenelementen (2); – Eintauchen des Gestellrahmens (8) mit den Maschinenelementen (2) in das Lackabscheidungsbad (4); – Drehen der Drehgestänge (9) mittels einer von diesen isolierten Antriebsvorrichtung (11), die mit dem Gestellrahmen (8) wenigstens teilweise in das Lackabscheidungsbad (4) eingetaucht wird; – Einschalten der Gleichstromversorgung (5) für eine Lackbeschichtungsphase unter Anlegen des Kathodenpotentials an den Gestellrahmen (8); – Einbringen des Gestellrahmens (8) mit den beschichteten Maschinenelementen (2) in eine Trocken- und/oder Aushärtestation (22).
Maschinenelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgestänge (9) des Gestellrahmens (8) mit den Ma schinenelementen (2) während der Beschichtungsphase mit 0,3 U/min bis 8 U/min, vorzugsweise mit 0,5 U/min bis 3 U/min gedreht werden.
Maschinenelement nach Anspruch 26 oder nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromversorgung (5) während der Beschichtungsphase zwischen 0,1 und 3 Minuten eingeschaltet wird.
Maschinenelement nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass während der Beschichtungsphase eine Lackschichtdicke bis zu 45 Mikrometern vorzugsweise zwischen 15 μm und 25 um abgeschieden wird.
Maschinenelement nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Taktzeit für Beschichtungsphase und Trocken- bzw. Aushärtephase von jeweils 1 bis 10 Minuten, vorzugsweise von 3 bis 6 Minuten eingehalten wird.
Maschinenelement nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass während der Trocken- bzw. Aushärtephase eine Temperatur zwischen 160°C und 200°C, vorzugsweise 180°C eingehalten wird.