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Vorrichtung zur Beschichtung eines bestimmten
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Bereiches von zylindrisch geformten Werkstücken mit einem viskosen
Medium Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschichtung eines bestimmten
Bereiches von zylindrisch geformten Werkstücken mit einem viskosen Medium, wobei
das viskose Medium einem eine Vielzahl von Auslaßkanälen aufweisenden Auftragkopf
zugeführt wird.
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Mit solchen Vorrichtungen werden insbesondere die Gewindeschäfte von
Schrauben, Gewindestiften und ähnlichen, zylindrisch geformten Werkstücken beschichtet.
Mit zylindrisch geformten Werkstücken sollen alle Werkstücke umfaßt sein, die einen
wenigstens im wesentlichen zylindrischen Körper besitzen, die eine glatte oder profilierte
Umfangsfläche, wie z.B. eine mit einem Gewinde oder einer Randrierung versehene
Umfangs fläche aufweisen, wobei die zylindrischen Werkstücke aber auch nichtzylindrische
Bereiche, wie z.B. einen Schraubenkopf aufweisen können.
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Zur Sicherung einer Schraube oder Mutter gegen Losdrehen, insbesondere
bei wechselnder Belastung, Erschütterungen oder Vibrationen, und gegen Lockern durch
starke TemperaturGnderungen oder Nachgeben der Unterlage können kraft schlüssige
Sicherungen,
wie z. B. Federringe, formschlüssige Sicherungen, wie z. B. Kegelstifte oder sogenannte
stoffschlüssige Sicherungen verwendet werden, bei denen beispielsweise das Gewinde
mit einem Kunstharz oder einem Kleber bestrichen wird.
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Zur Herstellung einer stoffschlüssigen Schraubensicherung muß der
Gewindeschaft der Schraube mit einem geeigneten Material beschichtet werden. Daza
sind ein- oder mehrkomponentige Kleber bzw. härtbare Flüssig-Kunststoffe in mikpoverkapselter
Form entwickelt worden. Die Slikroverkapselungstechnik ist ein physikalisch-chemisches
Verfahren zur Umhüllung kleiner und kleinster Mengen von Flüssigkeiten oder Feststoffen,
z. B.
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durch Soazervierung. Die Kapselwände können vorzugsweise durch mechanische
Einwirkungen, z. B. durch Ausübung eines Drucks einer vorbestimmten Mindestgröße
zerstört werden, wonach der Inhalt des Kapseln freigegeben wird.
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Bei der vorliegenden Anwendungsform richtet sich die Größe der verwendeten
Kapseln nach dem Gewindespiel und der Gewindesteigung.
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Die Mikrokapseln werden in lackähnliches Bindemittel eingeführt, wobei
die Viskosität der so hergestellten Zubereitung vorzugsweise zwischen 2.000 und
5.000 cp liegt. Damit die Mikrokapseln gleichmäßig in dem Bindemittel verteilt werden,
sich insbesondere Kapseln einer bestimmten Größe nicht an einer Stelle anhäufen,
muß die Zubereitung, beispielsweise durch Rührflügel, ständig in Bewegung gehalten
werden. Dabei muß gleichzeitig dafür gesorgt werden, daß die Mikrokapseln eine schonende
Behandlung erfahren und nicht durch übermäßige Reibung, Wärmeentwicklung, Druck
oder Vakuum vorzeitig zerstört werden, da sonst der in den Kapseln enthaltende Kleber
und das Bindemittel sich chemisch zersetzen bzw. polymerisieren können.
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Ein Beispiel für eine zur Beschichtung von Schrauben verwendbare Zubereitung,
bei der sich 4krokapseln in einem flüssigen Bindemittel befinden, ist in der D-OS
2 307 252 beschrieben.
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Es sind verschiedene, sich prinzipiell voneinander unterscheidende
Verfahren zur Beschichtung von Gegenstanden entwickelt worden. So wurde bereits
vorgeschlagen, außen trockene Mikrokapseln auf Gegenstände aufzubringen, die bereits
mit einem Klebstoff oder mit einem Bindemittel versehen waren. Dabei sollte die
AuSbringung durch Aufstäuben oder Wirbeln bzw.
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AuStropfen erfolgen. Dieses Verfahren kannjedoch nicht die benötigten
hohen Stückzahlen an beschichteten Schrauben liefern.
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Weiterhin ist vorgeschlagen worden, die zu beschichtenden Gegenstande,
also beispielsweise Gewindeschäfte von Schrauben, durch ein Tauchbad zu fAhren,
das ein Bindesystem, z. B. eine lackähnliche Flussigkeit, mit den Mikrokapseln,
enthält. Dieses Verfahren hat sich Jedoch nicht durchsetzen können, da sich die
verschiedenen Parameter, wie Beschichtungsdicke, Beschichtungsbreite sowie die Arbeitsgeschwindigkeit
nicht variieren lassen.
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Schließlich ist noch ein für den vollautomatischen Fertigungsablauf
geeignetes Verfahren entwickelt worden, das als nAufwalzverfahren" bezeichnet wird;
dieses Verfahren Iaßt sich bei rotationssymmetrischen Gegenständen, also insbesondere
Schrauben, einsetzen und ist in der DT-OS 2 307 238 beschrieben.
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Bei diesem Aufwalzverfahren bewegen sich zwei parallel zuei=iander
laufende Porderelemente, beispielsweise Seile oder Ba3-der, mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten in die gleiche Richtung. Die zu beschichtenden Schrauben werden
so zwischen den Bändern angeordnet, daß die Köpfe der Schrauben von den Bändern
fixiert werden, währenddie Schafte der Schrauben frei zwischen den Bändern nach
unten gerichtet sind. Aufg d der unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Bänder
sowie des Kraftschlusses und der sich dadurch ergebenden Reibung drehen
sich
die Schrauben bei ihrer Vorwärtsbewegung um ihre Längsachse. Die Anzahl der Umdrehungen
pro Minute, die Jede Schraube durchführt, hangt davon ab, wie groß der Unterschied
in der linearen Geschwindigkeit der beiden Bänder ist.
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Im Laufe ihrer Bewegung zwischen den Bändern werden die sich drehenden
Schrauben einem Auftragkopf zugeführt, an dem ihre Schäfte mit dem viskosen Medium
überzogen werden. Die Arbeitsfläche des Auftragkopfes liegt in einer vertikalen
Ebene und ist mit einer zick-2ack-förmig verlaufenden Nut versehen, durch die das
viskose Medium mittels einer pulsierend laurenden Pumpe herausgedrückt wird; das
viskose Medium tritt aus der zick-zack-formig verlauf enden Nutaus und wird durch
die Schäfte der Schrauben mehr oder weniger gleichmäßig über die Arbeitsfläche des
Auftragkopfes verteilt; die Schäfte der Schrauben werden gegen die Arbeitsfläche
gedrückt, so daß sich beim Abrollen der Schäfte an der Arbeitsfläche die Gewindegänge
der Schrauben mit dem viskosen Medium füllen.
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In Bewegungsrichtung der Schrauben gesehen befindet sich hinter dem
Auftragskopf noch eine Glättungsvorrichtung, mit der die Güte des Ubersugs verbessert
werden soll. Damit das viskose Medium nicht an der Glättungsfläche haften kann,
ist diese mit einem entsprechenden Material beschichtet.
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Schließlich ist noch eine weitere Vorrichtung vorgesehen, mit der
das überschüssige viskose Medium entfernt werden soll, das an den Schäften in Form
vonTropfen haften kann; dazu wird von einer Düse ein Fluidstrahl abgegeben, der
infolge seiner hohen Geschwindigkeit einz Druck erzeugt, der kleiner als der Atmosphärendruck
ist; dadurch wird überschüssiges viskoses Medium von den Schäften und von der Arbeitsfläche
abgestreift, wenn sich die Schäfte vorbeibewegen.
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Dieses Verfahren ist Jedoch sehr aufwendig, da neben dem eigentlichen
Auftragkopf noch weitere Stationen benötigt werden, um eine gleichmäßige, insbesondere
keine Tropfen bildende Be-
Schichtung zu erreichen. Weiterhin kann
die zick-zack-förmig verlaufende Nut leicht durch das viskose Medium verstopft werden,
was insbesondere dann der Fall ist, wenn der Betrieb für eine bestimmte Zeit unterbrochen
wird; dann besteht nämlich die Gefahr, daß eine Erstarrung des relativ viskosen
Bindemittels beginnt.
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Weiterhin ist es nicht moglich, auf den Schäften eine Schicht in genau
reproduzierbarer Dicke herzustellen, da das viskose Medium durch die pulsierend
laufende Pumpe aus der Nut herausgedriickt und auf der Arbeitsnäche verteilt wird,
so daß die Obertragung des viskosen Mediums auf die Schäfte sowie die Dicke der
Schicht auf der Arbeitsfläche nicht genau ein -gestellt werden können.
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Soll schließlich noch die Breite der aufzubringenden Schicht geandert
werden, so muß die Beschichtungsvorrichtung vollständig ausgewechseltwerden, da
die Breite der aufgebrachten Schicht von der Breite der Arbeitsfläche an der Vorderseite
des Auftragkopfes abhängt. Soll also die Breite der Schicht variiert werden, so
muß offensichtlich der Auftragkopf von der Pumpe getrennt und ausgewechselt werden.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Beschichtung eines bestimmten Bereiches von zylindrisch geformten Werkstücken
mit einem viskosen Medium der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die oben
zusammengestellten Nachteile nicht auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der angegebenen
Gattung dadurch gelöst, daß die Auslaßkanäle des Auftragkopfes für das viskose Medium
als sich im wesentlichen senkrecht von der Unterseite des Auftragkopfes nach unten
erstreckende Röhrchen mit nach unten offener :4zündung ausgebildet sind, daß unter
dem A-sftragkopf eine Rollbahn für die Werkstücke vorgesehen ist, auf der die Werkstücke
mit ihrer Zyli derachse im wesentlichen waagerecht sowie senkrecht zur Richtung
der
Rollbahn angeordnet sind, und daß sich die Rollbahn in einem solchen vertikalen
Abstand von den Mündungen der Röhrchen des Auftragkopfes befindet, daß die Werkstücke
bei einer Abrollbewegung auf der Rollbahn daQ in einer vorher bestimmten Menge aus
den j'flindungen der Röhrchen austretende, als Tropfen unten an den Röhrchen hängende
viskose Medium mit den bestimmten Bereichen ihrer Umfangsflächen mitnehmen.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin,
daß das viskose Medium aus den unten offenen Mündungen von Röhrchen austritt, so:daß
eine Verstopfung der Auslaßkanale weitgehend vermieden werden kann, da das viskose
Medium bei der Auftragung nicht über eine Arbeitsfläche verteilt wird. Weiterhin
wird eine Verschmutzung des Auftragkopfes vermieden, da die zylindrisch geformten
Werkstücke mit den Röhrchen und damit mit dem Auftragkopf gar nicht in Beruhrung
kommen, sondern nur das tropfenförmige viskose Medium von den unteren Enden der
Röhrchen abstreifen. Da sich das viskose Medium immer nach unten bewegt, kann es
sich nicht an anderen Stellen ablagern, sondern wird stets von den Werkstücken mitgenommen.
Außerdem läßt sich die Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung beliebig variieren,
da die pro Stunde herzustellende Stückzahl an beschichten Werkstücken im wesentlichen
nur von der Geschwindigkeit abhängt mit die Werkstücke an der Unterseite des Auftragkopfes
vorbeigeführt werden. Die Zuführung des viskosen Mediums durch die Röhrchen kann
praktisch Jeder gewuuuschten Arbeitsgeschwindigkeit angepaßt werden. Es lassen sich
Beschichtungsleistungen von 1.000 bis 16.000 Werkstücken pro Stunde, in Abhängigkeit
von den Abmessungen der Werkstücke, erreichen.
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Diese Vorrichtung beruht also auf einem einfachen technischen Prinzip,
so daß nur relativ wenige bewegliche Teile und damit mogliche Fehlerquellen vorhanden
sind. Trotzdem erfolgt die Beschichtung der zylindrischen Werkstücke æhr exakt,
da beispiel;eise die Breite und Lage des bestimmten Bereiches der zylindrisch geformten
Werkstücke n r son der sehr exakt definierbaren Lage und Breite der Mündungsöffnungen
der Röhrchen
abhängt. WeiterhIn läßt sich dieVorrichtung aus einelnen
Beugruppen wahlweise zusammenstellen, so daß auch fur Neuinvestitionen zu Beginn
nur ein relativ geringer Kostenaufwand entsteht.
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Weiterhin Iaßt sich die Vorrichtung auch an beliebige Werkstückformen
anpassen, da die einzelnen Teile nicht speziell auf ein bestimmtes Werkstück, beispielsweise
eine bestimmte Schraubensorte, abgestellt sind. Dadurch lassen sch also Schrauben
verschiedenster Art, beispielsweise Kopfschrauben, Stiftschrauben, Verschlußstopfen,
Sonderteile (auch mit kegeligem Gewinde) und ähnliche, zylindrisch geformte Werkstücke
ohne größeren Umbau der Vorrichtung mit dem viskosen Medium beschichten.
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Mit "viskoses Mediums sind alle viskosen Stoffe, Stoffgemische, Dispersionen
und Zubereitungeninflüssiger oder breiiger Form gemeint. Insbesondere sind darunter
mikroverkapselte ein- oder mehrkomponentige Kleber bzw. Flüssig-Kunststoffe in mikroverkapselter
Form zu verstehen, wobei die FEkrokapseln in ein lackähnliches Bindersystem eingebracht
sind, das etwa die Konsistenz eines dünnflüssigen Breis hat.
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Obwohl auch andere rotationssymmetrische Körper als Schrauben, beispielsweise
Zylinderstifte, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschichtet werden können,
liegt das Hauptanwendungsgebiet der Erfindung Jedoch in der Beschichtung von Gewindeschäften
von Schrauben.
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Das dabei verwendete viskose Medium hat also eine solche Konsis tenz,
daß ek mit einer bestimmten Stelle der Umfangsflächc des Werkstücks von dem Röhrchen
abgestreift wird und sich dann bei der weiteren Drehung des Werkstücks um seine
Längsachse aufgrund der Trägheitskräfte gleichmäßig auf der Umfangsfläche des Werkstücks
verteilt; denn der äußere Bereich des auf der Umfangsfläche des Werkstücks befindlichen
Tropfens macht dieDrehbeve6ung des Werkstücks nur verlangsamt mit, so
daß
er hinter dem direkt an dem Werkstück haften Bereich des Tropfens zuruckbleibt und
so schließlich zu einer gleichmäßigen Verteilung auf der Umfangsfläche führt.
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Die Breite des Röhrchenfeldes ist in Transportrichtung der Werkstücke
gesehen so ausgelegt, daß sie der Breite der u beschichtenden Bereichs der Werkstücke
entspricht. Dadu h läßt sich also die Vorrichtung und insbesondere der Auf^ragkopf
der Breite der zu beschichtenden Bereiche anpassen, indem beispielsweise ein Auftragkopf
mit einem breiteren Röhrchenfeld verwendet oder zusätzliche Röhrchen mit dem viskose
sen Medium beaufschlagt werden, die die Breite des Röhrchenfeldes in entsprechender
Weise ändern. Außerdem ist es mög lich, mehrere getrennte Bereiche zu beschichten,
indem nur die Röhrchen mit dem viskosen Medium beaufschlagt werden, die den Jeweiligen
Bereichen entsprechen. So können beispielsweise Stiftschrauben gleichzeitig an beiden
Erden beschichtet werden.
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Weiterhin kann die Länge des Röhrchenfeldes in Transportrichtung der
Werkstücke so ausgelegt werden, daß sie einem Abrollumfang der zu beschichtenden
Werkstücke oder einem Vielfachen dieses Abrollumfanges entspricht. Dadurch wird
sichergestellt, daß eine ausreichende Menge viskoses Medium von den Röhrchen abgestreift
und auf die Werkstücke Ubertragen wird.
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Um die Gleichmäßigkeit der Beschichtung über die Breite des zu beschichtenden
Bereichs der Weritstücke noch zu erhöhen, können die Röhrchen in Transportrichtung
der Werkstücke gesehen in einem Zick-Zack-Muster angeordnet werden. Dae ch läßt
sich die Zahl der Mündungen der Röhrchen vergrößeri-., von denen das viskose Medium
auf die Werkstückoberfläche übertragen wird, so daß sich die Gleichmäßigkeit sowie
die Dicke der Beschichtung noch genauer einstellen lassen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lõsung wird
den Auftragkopf eine Vibrationsbewegung, vorzuQsweise
in einer
zur Ebene der Rollbahn parallelen Ebene, erteilt; dadurch läßt sich die Ubertragung
der an den Mündungen der Röhrchen austretenden Tröpfchen auf den Umfang der Werkstücke
erleichtern, da sich das viskose Material nun leichter von den Röhrchen löst. In
diesem Fall muß die Außenfläche des Werkstücks nicht so nahe an die Mündungen der
Röhrchen herangebracht werden, da bereits bei relativ geringem Kontakt der Oberfläche
des Werkstücks mit dem Tropfen eine Übertragung erfolgt, also der ganze Tropfen
von dem Röhrchen abgelöst wird.
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Zweckmäßigerweise wird der ganze Auftragkopf verschiebbar gelagert,
damit einmal der Abstand der Mündungen der Röhrchen von der Oberfläche der Werkstücke
eingestellt werden kann, um die Vorrichtung an unterschiedliche Werkstückdurchmesser
anzupassen, und damit andererseits der Auftragkopf quer zur Transportrichtung der
Werkstücke bewegt werden kann, um die Lage der zu beschichtenden Bereiche des Werkstücks
zu variieren. Dadurch läßt sich mit einfachen Mitteln eine optimale Anpassung an
die unterschiedlichen Abmessungen der Werkstücke bzw. Lagen der zu beschichtenden
Bereiche erzielen.
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Außerdem läßt sich auch der Auftragkopf selbst leicht aus wechseln,
wenn dievorrichtung Durchmessern von Werkstücken bzw. Beschichtungslängen angepaßt
werden kann, die sich durch die Höhen- und Seitenverstellung des Auftragkopfes nicht
erreichen lassen.
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Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung weist die Rollbahn zwei im Abstand angeordnete Schienen auf, auf denen
die Werkstücke aufliegen und abrollen können. Zusätzlich zu diesen beiden Schienen
kann noch eine Fhhrungsschiene in einem solchen Abstand von einer der beiden Schienen
vorgesehen sein, daß der Kopf eines Werkstücks zwischen der Fhhrungsschiene und
der zu dieser benachbarten Schiene geführt ist. Dadurch lassen sich die Werkstücke
sehr genau mit ihrer Zylinderachse im rechten Winkel zur Transportrichtung ausrichten,
wodurch sich auch die Lage des zu
beschichtenden Bereichs immer
sehr exakt definieren läßt. Der Abstand zwischen den beiden Schienen bzw. zu der
Führungsschiene läßt sich entsprechend der Länge des Werkstücks, der Dicke des Kopfes
bzw. in Abhängigkeit von dem Schwerpunkt des Werkstückes stufenlos einstellen. Damit
läßt sich also die Vorrichtung sowohl für Kopfschrauben als auch, gegebenenfalls
mittels einer weiteren Führungsschiene, für Stiftschrauben einsetzen.
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Auch die Höhe der Rollbahn und damit der Abstand zu den Mündungen
der Röhrchen des Auftragkopfes läßt sich stufenlos v.erändern.
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Die Rollbahn kann geneigt angeordnet sein, so daß die zylinderförmigen
Werkstücke unter dem Einfluß der Schwerkraft selbsttätig abrollen können. Dann kann
also auf einen zusätzlichen Fördermechanismus für die Werkstücke verzichtet werden.
In diesem Fall rollen die Werkstücke auf der durch die Schienen gebildeten Rollbahn
nach unten gegen einen Vereinzelungsmechanismus, der die Werkstücke nur einzeln
weiterlaufen läßt, so daß sie als getrennte Einheiten unter dem Auftragkopf durchlaufen
und das viskose Medium abstreifen. Die Auslösung der Werkstücke ist so abgestimmt,
daß sich von einem Vorbeilauf eines zu beschichtenden Werkstücks am Auftragkopf
bis zum Vorbeilauf des nächsten Werkstücks am Auftragkopf die Tröprchen am Auftragkopf
neu bilden. Anschließend können sie entweder sofort von der schiefen Ebene in einen
Trockenbehälter oder zunächst über einen horizontalen Bereich in einen Trockenbehälter
geführt werden.
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Es hat sich Jedoch als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Werkstücke
zwar eine schiefe Ebene herabrollen und am Ende der schiefen Ebene von einem Vereinzelungsmechanismus
aufgetrennt werden, dann jedoch von einem Förderband erfaßt und unter dem Auftragkopf
hindurchgeführt werden. Dabei berührt das Förderband die auf der Rollbahn liegenden
Werkstücke an Stellen, die nicht mit dem viskosen Medium beschichtet werden sollen,
um die Beschichtung nicht zu stören. In diesem Fall werden also die Werkstücke durch
ein oder zwei Förderbänder auf der Rollbahn abgerollt.
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Das an dem höchsten Punkt der Werkstücke angreifende Förderband hat
nach enne weckmaßigen Ausgestaltung Ereisform, damit die Beruhrungsfläche mit den
Werkstücken möglichst klein, also im Idealfall punktförmig ist.
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Das Förderband ist über mehrere Rollen gefuhrt, wobei die Spannung
des Bandes relativ gering ist. D.h. also, daß die Förderbander zwischen den Förderrollen
relativ weit durchhängen. In diesen Bereichen verringert sich also die Transportgeschwindigkeit
der Werkstücke, da die Kraftübertragung zwischen den Förderbändern' und Werkstückennachläßt.
Im Bereich der Forderrollen, die einen geringeren Abstand voneinander haben, werden
Jedoch die Werkstücke besser erfaßt, so daß sich im Bereich der Förderrollen die
ransportgeschwindigkeit der Werkstücke erhöht. Dadurch werden'also die Werkstücke
unter. dem Auftragkopf und der folgenden Förderstrekke mit einer Geschwindigkeit
vorwartsbewegt, die periodisch zu- und abnimmt. Diese zyklische Geschwindigkeitsänderung
führt zu einer gleichmäßigeren Verteilung des viskosen Nediums auf den Werkstücken,
da der äußere Bereich des aufgebrachten Tropfens im Vergleich zu dem das Werkstück
direkt berührenden Bereich aufgrund seiner Trägheit ständig hin- und herbewegt wird,
so daß sich schließlich eine sehr gleichmäßige, dünne Schicht ergibt.
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Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform im Vergleich mit der Ausfuhrungsform,
bei der die Werkstücke die schiefe Ebene herabrollen, liegt darin, daß sich nun
die Transportgeschiin digkeit stufenlos einstellen läßt. Dies war bei der schiefen
Ebene nur durch Erhöhung der Länge der schiefen Ebene möglich, wobei Jedoch durch
die räumlichen Abmessungen relativ enge Grenzen gesetzt sind.
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Im Gegensatz hierzu kann bei der Verwendung von Transportbändern die
Transportgeschwindigkeit über den Antrieb für die Förderrollen stufenlos geregelt
werden. Außerdem läßt sich der Abstand zwischen der Rollbahn und
den
Förderrollen stufenlos einstellen, damit die verschiedenen Durchmesser der abrollenden
Werkstücke berücksichtigt werden können.
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Damit das viskose Medium aus den Röhrchen mit einer vorher bestimmten,
einstellbaren Menge austritt, muß der Druck des dem Auftragkopf zugeführten viskosen
Mediums entsprechend einstellbar sein; d.h., daß der hydrostatische Druck in der
Auftragsebene, also in der durch dieMündungen der Röhrchen verlaufenden Ebene, auf
bestimmte, konstante Werte einstellbar ist. D.h.also, daß das viskose medium von
einem mit dem Auftragskopf über eine Leitung verbundenen Vorratsbehälter in der
Weise zugefffhrt wrden muß, daß sich in der Auftragebene unabhängig von dem variierbar
Füllspiegel in dem' Vorratsbehälter der gewünschte hydrostatische Druck ergibt.
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Dazu ist der Innenraum des Vorratsbehälters über dem viskosen Medium
luftdicht verschlossen, wahrend an der Unterseite des Vorratsbehälters ein mit dem
AuStragkopf über eine Leitung verbundener Auslaß vorgesehen ist; in der Nähe seiner
Unterseite weist der Vorratsbehälter einen gesonderten, mit der Atmosphäre in Verbindung
stehenden Raum auf, welcher nur an seiner Unterseite mit dem übrigen Raum im Behälter
in Verbindung steht.
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Der an der Auftragebene erzeugte hydrostatische Druck hängt also nur
von dem Niveauunterschied zwischen der Auftragebene und der unteren Kante des gesonderten
Raums ab, wahrend die Füllhöhe des Vorratsbehälters keine Rolle spielt. Der hydrostatische
Druck in der Auftragebene läßt sich verändern, indem der untere Rand des gesonderten
Raums nach unten bzw.
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nach oben verschoben wird.
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Damit ist also der hydrostatische Druck in der Auftragebene auch bei
unterschiedlicher Füllhöhe des Vorratsbehälters konstant bzw. stufenlos einstellbar.
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Mit dem Auslaß ist ein 3-Wege-Ventil gekoppelt mit den Stellungen
AUS - EIN - REINIGEN. In Stellung "Reinigen" wird vor längeren Arbeitsgängen die
Leitung zum Auftragskopf und dieser selbst mit geeigneten Lösungsmitteln gereinigt.
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In dem Vorratsbehälter befindet sich zweckmäßigerweise ein RUhrwerk,
das von einem regelbaren Motor angetrieben wird; die Welle und die RührflUgel können
oben aus dem Vorratsbehälter herausgenommen werden. Da als viskoses Medium üblicherweise
in einer Trägerflüssigkeit suspendierte, eine Substanz umschließende Mikrokapseln
verwendet werden, lassen sich auf diese Weise die Mikrokapseln immer gleichmäßig
verteilen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von AusfüArungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Bezüglich
der Offenbarung der Erfindung wird ausdrücklich auf die Zeichnungen wegen deren
großer Klarheit und Anschaulichkeit Bezug genommen.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung
zur Beschichtung von Schrauben gemäß der Erfindung von der Seite; Fig. 2 eine Schnittansicht
eines Auftragkopfes mit einer zu beschichtenden Schraube; Fig. 3 eine Seitenansicht
des Transportbandes mit den Schrauben; Fig. 4 einen Schnitt durch eine Rollbahn
mit einer Schraube; und Fig. 5 einen Schnitt durch einen Vorratsbehälter.
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Zunächst sollen anhand von Fig. 1 von rechts nach links die einzelnen
wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert werden.
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Zu beschichtende Schrauben 10 befinden sich in einem ZufUhrbehalter
12, aus dem sie durch Zuführeinrichtung 14,
beispielsweise ein
Teilesortiergerät bzw. einen Schwingförderer entnommen und einer Wendevorrichtung
16 zugeführt werden, in der Kopfschrauben aus hängender Lage in horizontale Lage
oder hintereinander angeordnete Stift schrauben um 900 in die Rollage gebracht werden
können.
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Von der Wendevorrichtung 16 werden die Schrauben 10 auf eine Rollbahn
18 gelegt, die den in Fig. 4 dargestellten Aufbau hat.
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Die Rollbahn 18 wird von zwei Laufschienen 20 und 22 gebildet, auf
denen die Schrauben mit ihrem zylindrischen Körper aufliegen, wobei der Abstand
zwischen den beiden Laufschienen voneinander durch einen (nicht dargestellten) Spindeltrieb
stufenlos einstellbar ist. Dadurch können unterschiedliche Längen der Gewindeschäfte
der Schrauben bzw. sich ändernde Schwerpunkte der Schrauben berücksichtigt werden.
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Zur SeitenfUhrung ist neben den Schienen 20 und 22 eine Führungsschiene
24 vorgesehen, deren Abstand von der Schiene 20 so eingestellt werden kann, daß
ein Kopf lOa der Schraube 10 mit etwas Spiel in den so gebildeten Zwischenraum paßt.
Die Gewindeschäfte lOb der Schraube 10 liegen auf den beiden Schienen 20 und 22
auf. Auch der Abstand zwischen der Schiene 20 und der Führungsschiene 22 läßt sich
verstellen, um die Rollbahn 18 unterschiedlichen Kopslängen anzupassen.
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Sollen mit der Vorrichtung kopflose Stiftschrauben beschichtet werden,
so wird zweckmäßigerweise rechts von der Schiene 22 eine weitere, nicht dargestellte
Führungsschiene angeordnet, gegen die die untere Fläche der Stiftschraube anliegt.
Auf diese Weise läßt sich auch bei kopflosen Stiftschrauben eine ausreichende Seitenführung
erreichen.
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Auf der eine schiefe Ebene bildenden Rollbahn 18 laufen die so geführten
Rollschrauben nach unten gegen einen Vereinzelungsmechanismus 26, der die zu beschichtenden
Schrauben in einer Warteposition hält und Jeweils einzelne Schrauben 10 nacheinander
elektrisch freigibt; die Freigabe erfolgt über eine stufenlos regelbare Zeitschaltung,
wodurch die Beschichtungsleistung in Abhängigkeit von der Dimension der Schrauben
vor gewählt werden kann. Auch der Vereinzelungsmechanismus 26
läßt
sich für die gewünschte Schraubenart, also Kopfschrauben oder Stiftschrauben, justieren.
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Die von dem Vereinzelungsmechanismus 26 einzeln abgegebenen Schrauben
10 laufen unter der Wirkung der Schwerkraft noch über ein kurzes, geneigtes Stück
der Rollbahn 18 und werden dann von einem Transportband 28 erfaßt, das die Schrauben
10 zwangsweise auf einer horizontalen Rollbahn 30 abrollt, die ebenfalls den in
Fig. 4 dargestellten Aufbau hat.
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Auf der horizontalen Rollbahn 30 liegen also die Gewindeschäfte 10b
der Schrauben 10 ebenfalls wieder auf Schienen 20, 22, während die Köpfe 10a der
Schrauben 10 zwischen einer Fhhrungsschiene 24 und der linken Schiene 20 geführt
sind.
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EEt dem obersten Punkt des Gewindeschaftes lOb der Schraube 10 kommt
ein Transportband 28 in Eingriff, das einen kreisförnigen Querschnitt hat. Der Berührungspunkt
zwischen dem Transportband 28 und dem Gewindeschaft 10b befindet sich an einer Stelle,
die das noch zu beschreibende Aufbringen des viskosen Mediums nicht stört.
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Das Transportband 28 wird von mehreren Förderrollen 32 angetrieben,
von denen in Fig. 1 nur fünf daroestellt sind. Die von den FörderrELen 32 aus Transportband
28 ausgeübte Spannung ist relativ gering, so daß das Transportband 28 zwischen den
einzelnen Förderrollen 32 durchhängt. Im Bereich zwischen den Förderrollen 32 besteht
also ein ziemlicher Schlupf, so daß die Schrauben 10 dort nur relativ langsam vorwärtsbewegt
werden, wahrend die Reibungskräfte zwischen dem Transportband 28 und den Gewindeschäften
10b der Schrauben 10 im Bereich der Forderrollen 32 so groß sind, daß die Schrauben
10 dort schlupffrei und mit hoherer GeschtJindigkeit vorwärtsbewegt werden. Die
Transportgeschwindigkeit der Schrauben 10 auf der Rollbahn 30 nimmt also zyklisch
zu bzw.
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ab (siehe auch die übertriebene Darstellung in Fig. 3).
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Die Uransportgesch nndigReit des Transportbandes 28 und damit
der
Abstand zwischen den einzelnen, von dem Vereinzelungs mechanismus 26 zugeführten
Schrauben läßt sich stufenlos über den Antrieb der Förderrolle 32 einstellen. Auch
der Abstand zwischen dem Transportband 28 -und der Rollbahn 30 läßt sich zur Anpassung
an Schrauben mit unterschiedlichem Durchmesser variieren.
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Von dem Transporttand 28 werden dn einzelnen Schrauben 10 in einer
Abrollbewegung auf der Rollbahn 30 unter einem Auftragkopf 34 durchgeführt, der
an seinem Boden mit nach unten vorstehenden Röhrchen 36 versehen ist, die nach unten
offene rundungen haben. Wie sich Fig. 2 entnehmen läßt, sind in Transportrichtung
der Schrauben 10 gesehen vier Röhrchen 36 hintereinander angeordnet, während quer
zur Transportrichtung so viele Röhrchen 36 angeordnet sind, wiees dio~Breite deszu
beschichtenden Bereichs erfordert.
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Der Auftragkopf ist über einen Zuführschlauch 38 und ein Umschaltventil
70 mit einem Vorratsbehälter 42 verbunden, in dem sich das viskose Beschichtungsmittel
44 befindet.
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Von dem Vorratsbehälter 42 fließt das Beschichtungsmittel 44 in den
Innenraum des Auftragkopfes 34, in dem sich ein gleichmäßiger hydrostatischer Druck
einstellt, so daß in der Auftragebene 46 an den Mündungen der Röhrchen 36 ebenfalls
ein gleichmäßiger hydrostatischer Druck herrscht.
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Dadurch tritt aus den fiDndungen der Röhrchen 36 pro ZefteU1-heit
eine konstante Menge Beschichtungsmittel aus und bleibt als Tröpfchen an dem unteren
Ende des Röhrchens 36 hängen.
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Der Abstand maischen der Rollbahn, also dem oberen Rand der Schienen
20 und 22, und dem unteren Ende der Röhrchen 36 ist etwas größer als der Durchmesser
des Gewindeschaftes. Zur Einstellung dieses Abstandes kann der Auftragkopf 34 in
der Höhe verstellt werden.
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Werden nun die Schrauben 10 durch das Transportband 28 auf
der
Rollbahn 30 abgerollt, so streift die Umfangsfläche der Gewindeschäfte 10b die an
den unteren Ende der Röhrchen 36 hängenden Tröpfchen des Beschichtungsmittels 44
ab (siehe Fig. 2). Bei der weiteren Abrollbewegung det Gewindeschäfte 1 Ob auf der
Rollbahn 30 verteilt sich das an einem oder mehreren Punkten aufgebrachte Beschichtungsmittel
44 aufgrund der oben erwähnten zyklischen Geschwindigkeitsänderung der Drehbewegung
gleichmäßig auf die gesamte zu beschichtende Fläche des Gewindeschaftes. Die Breite
des zu beschichtenden Bereichs des Gewindeschaftes 10b läßt sich mittels der Breite
des Röhrchenfeldes einstellen, während die Länge des Röhrchenfeldes in Transportrichtung
gesehen so ausgelegt werden kann, daß sie einer Umdrehung des Gewindeschaftes entspricht.
Durch seitliche Verstellung des Auftragkopfes 34 kann die Lage des zu beschichtenden
Bereiches stufenlos auf dem Gewindeschaft 70b verändert werden.
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Die auf diese Weise beschichteten Schrauben 10 werden noch über eine
bestimmte Strecke der Rollbahn 30 durch das Transportband 28 abgerollt, bevor sie
von dem Transportband bzw.
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der Rollbahn freigegeben werden und nach unten in einen Transportbehälter
48 fallen.
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b Abhängigkeit von der Art des verwendeten Beschichtungsmittels kann
es zweckmäßig sein, die Schrauben vor der Beschichtung vorzuwärmen, damit die Durchtrocirnung
der beschichteten Schrauben 10 rascher erfolgt. Dazu kann beispielsweise die Rollbahn
18 als Vorwärmstrecke dienen, wobei über der Rollbahn 18 ein Infrarotstrahler 50
angeordnet wird, der die Schrauben 10 auf eine Temperatur von 50 bis 60° C bringt.
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Wird zur üblichen Entfettung der Schrauben 10 eine Lösungsmittel-Dampfentfettungsanlage
verwendet, so kann auf den IR-Strahler 50 verzichtet werden, da die Schrauben eine
solche Anlage noch relativ warm verlassen. In diesem Fall kann also die Eigenwärme
der Schrauben zur Durchtrocknung des Beschichtungsmittels verwendet werden.
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Unter Umständen reicht die Eigenwärme der beschichteten Schrauben
10 nicht für eine gute Trocknung aus. In diesem Fall kann ein Trockentunnel 52 verwendet
werden, der die beschichteten Schrauben 10 umgib,soze ein weiteres Band 53.
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Wenn das verwendete Beschichtungsmittel leicht verdunstende, feuergefährliche
Lösungsmittel enthält, müssen die einzelnen Bereiche, insbesondere die Vorwärmstrecken
und der Trockentunnel, in entsprechender Weise entlüftet werden.
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Wie bereits erwähnt wurde, muß der hydrostatische Druck an den unteren
Enden der Röhrchen 36 in der Auftragebene 46 konstant sein, damit immer die gleiche
Menge Beschichtungsmittel pro Zeiteinheit aus den Röhrchen austritt und als Tröpfchen
an den TEhldungen hängenbleibt. Bei einem üblichen Vorratsbehalter ist jedoch diese
Konstanz des hydrastatischen Drucks nicht gewährleistet, da sich der hydrostatische
Druck mit einem Absinken des Flüssigkeitsspiegels in dem über dem Auftragkopf 34
angebrachten Vorratsbehälter 42 stetig ändert. Deshalb wird üblicherweise eine Pumpe
verwendet, deren wörderleistung sehr konstant ist und stufenlos reGuliert werden
kann.
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Eine solche Pumpe ist Jedoch sehr anfällig gegen Störungen, da das
viskose Beschichtungsmittel 44 sehr rasch zu erstarren beginnt, wenn der Betrieb
für kurze Zeit unterbrochen wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird deshalb das viskose Beschichtungsmittel
4+ ohne Verwendung einer Pumpe aus dem Vorratsbehälter 42 zugeführt, der über dem
Auftragkopf 34 angeordnet und im einzelnen in Fig. 5 dargestellt ist.
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In dem Vorratsbehälter 42 befindet sich ein Rührwerk mit Rührflügeln
56 und einer Rührwelle 58, die von einem regelbaren rotor 60 angetrieben herd. Das
Rührwerk 54 läßt sich nach oben aus den Vorratsbehälter 42 herausziehen. Die Rührwelle
58 ist über eine luftdichte Dichtung 62 in der oberen Fläche des Vorratsbehälters
42 gelagert.
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Am oberen Ende des Vorratsbehälters 42 efine ch eine EinfUllöffnung
64, die über ein Ventil luftdicht verschlossen werden kann.
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Am Boden des Vorratsbehälters 42 befindet sich eine Auslaßöffnung
68, die über ein 3-Wege-Ventil 70 versperrt werden kann und über den Zuführschlauch
38 mit dem Allftragkopf 34 in Verbindung steht. Über das Ventil kann bei Bedarf
der Zuführschlauch und Auftragkopf gespült werden.
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In der Nähe des unteren Endes des Vorratsbehälters 42 ist innen eine
unten offene Ringkammer 72 vorgesehen, die über ein Absperrventil 74 mit der Außenluft
in Verbindung steht; Die Ringkammer 72 weist eine radial zum Vorratsbehälter 42
verlaufende obere Wand 76 und eine axial verlaufende innere Wand 78 auf, während
die Außenwandung 80 von der Wand des Vorratsbehälters 42 gebildet wird. An ihrer
Unterseite ist die Ringkammer 72 zu dem Beschichtungsmittel 44 hin offen.
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Zum Einfüllen des viskosen Beschichtungsmittels 44 werden die Absperrventile
74 und 70 geschlossen, so daß das Beschichtungsmittel bei offenem Ventil 66 durch
die Einfülloffnung 64 auf die maximale Fullhöhe des Vorratsbehälters 42 zugeführt
werden kann. Dabei wird durch eine Fehlersperre sichergestellt, daß die Einfüllöffnung
nur bei geschlossenen Absperrventilen 70 und 74 offen ist. mach Beendigung des Füflvorgangs
wird das Ventil 66 geschlossen.
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Bei Betrieb der Vorrichtung dreht sich die von dem rotor 60 angetriebene
Welle 58, so daß das aus einer Dispersion bestehende viskose Beschichtungsmittel
44 ständig gerührt und damit vermischt wird. Weiterhin werden die Absperrventile
70 und 74 geöffnet. Dadurch fließt viskoses Beschichtungsmittel 44 aus der Auslaßöffnung
68 über den Z-afhhrschlauch 38 in den Auftragkopf 34, wobei der hydrostatische Druck
in der Auftragebene 46 durch den Niveauunterschied zwischen der Auftragebene 46
und den unteren Rand 82 der Ringkammer 72 unabhängig von der Füllhöhe des Beschichtungsmittels
in dem Vorratsbehälter 42 bestimmt wird, da der hydrostatische
Druck
der Flüssigkeitssäule in dem Vorratsbehälter über das Absperrventil 74 kompensiert
wird.
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Zu Beginn ist der gesamte Vorratsbehälter 42 bis auf einen relativ
kleinen, abgeschlossenen oberen Luftraum mit dem Beschichtungsmittel 44 gefüllt.
In der Ringkammer 72 befindet sich unter Überdruck stehende Luft oder Beschichtungsinittel.
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Werden nun die Absperrventile 70 und 74 bei geschlossenem Einfüllventil
76 geöffnet, so wird der Druck der Flüssigkeitssäule zwischen dem unteren Rand 82
der Ringkammer 72 und der Füllhöhe des Beschichtungsmittels 44 durch den äußeren
Luftdruck kompensiert, so daß die Flüssigkeit nur mit einem hydrostatischen Druck
abfließen kann, dessen Wert durch den oberen Rand einer zweiten Flüssigkeitssäule
zwischen Auftragebene 46 und Ringkammer 72, eben dem unteren Rand 82 der Ringkanmer
72, festgelegt wird. Da sich der Niveauunterschied zwischen dem unteren Rand 82
der Ringkammer 72 und der Auftragebene 46 erst dann ändert, wenn der gesamte Fülispiegel
des Vorratsbehalters unter den unteren Rand 82 absinkt, kann das Beschichtungsmittel
relativ lange mit konstantem hydrostatischem Druck aus dem Vorratsbehälter 42 abfließen.
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Zur Anderung des hydrostatischen Drucks in der Auftragebene 46 kann
entweder der ganze Behälter angehoben oder die Ringkammer nach oben oder unten verschoben
werden, wie es durch den Pfeil 84 in Figur 5 schematisch angedeutet ist. Auch in
dieser neuen Stellung hängt der hydrostatische Druck an den Mündungen der Röhrchen
36 nur von dem Niveauunterschied zwischen dem unteren Rand 82 und der Auftragebene
46 ab, bleibt also relativ lange konstant.
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Schließlich ist noch ein Schaltpult 86 vorgesehen, von dem aus die
Funktionen der einzelnen Teile der Vorrichtung, insbesondere des Vorratsbehälters
42, des Auftragkopfes -, des Transportbandes 28 und der Zuführeinrichtung 14, zentral
gesteuert werden können.
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- Patentansprüche -
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