DE2850461A1 - Elektrostatisches ueberzugssystem - Google Patents

Description

KAfIL H. WAGNER 8000 MÖNCHEN 22

GEWÜRZMÜHLSRASSE 5 POSTFACH 246

21. November 1978 78-S-3272

CATERPILLAR TRACTOR CO. , Peoria, 111. 61629, V.St.A.

Elektrostatisches Überzugssystem

Es ist bereits ein elektrostatisches Überzugssystem bekannt, bei dem Werkstücke mittels einer Transportvorrichtung durch eine Überzugszone bewegt werden und durch Induzierung einer Spannung mittels eines geladenen Drahtes benachbart zur Bann der Werkstückhalterung geladen werden. Ein kreisförmiger Scheibenkollektor am Träger läuft durch das Feld benachbart zum geladenen Draht. Durch eine Schwing- oder Kippbewegung des Werkstückhalters ändert sich der Abstand zwischen Kollektor und Draht. Dies verändert die induzierte Spannung am Werkstück und kann in nachteiliger Weise die Qualität des Überzugs beeinflussen. Wenn der Ladungskollektor oder andere Teile des Werkstücks oder der Werkstückhalterung sich dem geladenen Draht zu dicht annähern, so kann Funkenüberschlag auftreten. Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eines oder mehrere Probleme des Standes der Technik zu überwinden. Erfindungsgemäß weist ein verbessertes Werkstückladesystem einen Werkstückträger auf, der das Werkstück durch die Überzugszone bewegt und ein Schwenkglied darinnen aufweist. Ein Ladungskollektor am Träger besitzt eine konvexe, sphärisch geformte Oberfläche gegenüber dem geladenen Leiter, wobei diese sphärisch geformte Oberfläche vom Schwenkglied derart getragen ist, daß der Abstand zwischen der Ladungskollektoroberfläche und dem geladenen Leiter im wesentlichen konstant ist.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Be-

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TEiEFON (USU)-298527 TELEGRAMM . PATLAW MÖNCHEN TELEX; 5-22039 patw d

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Schreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt rechtwinklig zur Transportvorrichtung, wobei der Werkstückträger und das Ladesystem dargestellt sind;

Fig. 2 eine Seitenansicht von links in Fig. 1; Fig. 3 eine Draufsicht.

Die Erfindung ist besonders geeignet für ein überzugssystem, bei dem die mit einem Überzug zu versehenden Werkstücke durch die Überzugszone auf einem Träger transportiert werden, der sich bei der Bewegung der Transportvorrichtung verschwingt oder kippt oder wobei sich ein Ungleichgewicht der Werkstücke ergibt. Wie man am besten in Fig. 1 erkennt, hängt das Werkstück 10 von einem Gestell 11 herab und wird durch eine Transportvorrichtung 12 durch eine Überzugszone an einer Spritzdüse 13 vorbeigeführt. Ein Ladungskollektor 14 erstreckt sich in das elektrische Feld um den Draht 15 herum, wobei der Draht mit einer Hochspannungsquelle 16 (Fig. 3) in Verbindung steht. Auf dem Kollektor 14 wird ein elektrisches Potential induziert und über das Gestell 11 mit dem Werkstück 10 verbunden. Das elektrische Potential am Werkstück ist ein wichtiger Faktor bei der elektrostatischen Abscheidung des Überzugsmaterials. Wenn der Abstand zwischen dem Kollektor 14 und dem geladenen Draht 15 sich verändertj so ändert sich auch das am Werkstück 10 induzierte Potential und die Überzugsqualität kann nachteilig beeinflußt werden. Weitere Einzelheiten des Überzugssystems, bei dem die Erfindung verwendet werden Tcann, sind in der DT-OS 27 13 365.9 enthalten. Der Werkstückträger weist ein Schwenkgelenk 18 auf, um eine Verkippung oder Verschwingung des Gestells 11 und des Werkstücks 10 auszugleichen. Erfindungsgemäß besitzt der Kollektor 14 eine konvexe, sphärisch geformte Oberfläche 19 gegenüber dem geladenen Draht oder Leiter 15, welch, selbe um Gelenk 18 herum

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verschwenkbar ist, so daß der Abstand zwischen dem Kollektor und dem Leiter 15 im wesentlichen konstant ist und Variationen der induzierten Spannung minimiert werden.

Das Überzugssystem ist mit einer Transportvorrichtung dargestellt, die eine geerdete, oben angeordneten Schiene 21 aufweist, in der ein mit Rädern versehener Läufer 22 sich bewegt, beispielsweise mittels einer (nicht gezeigten) Kette. Eine obere Tragstange 23 hängt vom Radläufer 22 herab und besitzt an ihrem unteren Ende das Schwenkgelenk 18- Vorzugsweise weist das Gelenk ein Kugelglied 24 am Ende der Tragstange 23 auf, wobei diese Kugel in ein Sockelglied 25 paßt. Die untere Tragstange 26 hängt vom Aufnähmeverbindungsglied 25 herab und der Ladungskollektor oder Sammler 14 ist am unteren Ende davon befestigt- Die Stange 26 besitzt einen hohen Widerstandswert, um den Ladekreis zu vollenden und um die Ladung vom Werkstück und Gestell über Transportvorrichtung zur Erde dann abzuleiten, wenn der Kollektor 14 das Feld des Drahtes 15 verläßt. Es ist oftmals zweckmäßig, den Werkstückhalter beim Durchgang durch die Überzugszone zu verdrehen, so daß die Werkstücke in ihrer Gänze "dem Überzugsmaterial ausgesetzt werden. Die Tragstange 23 ist im Träger 22 drehbar und besitzt darauf ein Antriebsrad 28, welches mit einer Antriebsoberfläche 29 in Berührung steht, um die gesamte Traganordnung zu verdrehen. Verbindungsglieder 24, 25 haben miteinander in Eingriff stehende Oberflächen, wie beispielsweise Schultern 24a, die in Schlitzen 25a aufgenommen sind, um die Drehung von der oberen Tragstange 23 zur unteren Tragstange 26 zu übertragen.

Der geladene Draht 15 ist an einem Rahmen aus Isoliermaterial mit Hängeelementen 30, 31 und einer Basisplatte 32 befestigt. Isolatoren 33 sind an der Basisplatte 32 befestigt und von jedem erstreckt sich ein Stift 34 aus, der an einem Ende ein Auge oder eine Öffnung besitzt, durch welche der Draht 15 gefädelt ist, und in geeigneter Weise an seinem Platz, beispielsweise durch Löten, befestigt ist. Der Draht 15 befin-

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det sich unterhalb und auf der Seite des napfförmigen Kollektors 14; der Stift 34 ist derart positioniert, daß er sich von der Kollektoroberfläche aus wegerstreckt, so. daß der Draht 15 das dichteste geladene Element gegenüber dem Kollektor ist. Eine Anschlagplatte 35 ist auf Hängeelementen 31 befestigt und dient zu einem Eingriff mit der Kante des Kollektors 14, um die Schwingbewegung des Werkstücksträgers zu begrenzen. Die Basisplatte 32 und die Anschlagplatte 35 besitzen geneigte Abschnitte 32a bzw. 35a, um das heftige Schwingen des Werkstückträgers beim Eintreten in die Überzugs- oder Beschichtungszone einzuschränken. Die Endteile 15a des Drahtes sind vom Transportpfad weg gekrümmt, um so den hohen Spannungsgradienten zu vermeiden, der an einer scharfen Biegung auftreten würde. Ein Strombegrenzungswiderstand 36 liegt zwischen dem Draht und der Hochspannungsquelle 16.

Der Ladungskollektor 14 besteht aus Metallblech. Die konvexe Oberfläche 19 ist kleiner als eine Halbkugel und die obere Kante 37 ist derart umgerollt, daß keine scharfe Kante freiliegt, was einen hohen Potentialgradienten und eine Koronaentladung hervorrufen würde. Die konvexe Oberfläche 19 verläuft über eine Zwischenoberfläche 39 in eine sich nach unten erstreckende sphärische Oberfläche (Verlängerung) 38 hinein, welche das untere Ende der Widerstandstragstange 26 umgibt. Die Tragstange ist mit dem Ladungskollektor am unteren Ende der sphärischen Oberfläche verbunden. Diese Konstruktion ist gegenüber einer lediglich kugelförmigen Kollektorkonstruktion vorzuziehen, weil der Abstand zwischen der sphärischen Oberfläche 19 und Gestell 11 vergrößert wird, ohne die gesamte Vertikalabmessung der Werkstückhalterung zu vergrößern. Der geladene Draht 15 ist mit Abstand gegenüber dem Gestell 11 angeordnet, um eine unbeabsichtigte Funkenbildung dazwischen zu vermeiden, selbst dann, wenn das Gestell durch eine nicht ausbalancierte Last gekippt wird. Der Abstand zwischen dem geladenen Draht 15 und der sphärischen Oberfläche 38 ist dann, wenn der Kollektor 14 um einen Maximalwinkel versetzt ist (in Eingriff mit Anschlag 35 steht), mindestens so groß wie der Abstand zwischen dem geladenen Draht 15 und der konvexen Oberfläche 19. Darüber hinaus ist die

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die konvexe Oberfläche 19 mit der sphärischen Oberfläche 38 verbindende Zwisehenoberfläche 39 nach außen konkav verlaufend und besitzt einen Radius gleich dem Minimalabstand zwischen sphärischer Oberfläche 38 und geladenem Draht 15.

Bei einem typischen System besitzt die kugelförmige Oberfläche des Ladungskollektors einen Radius von 280 mm, gemessen von der Schwenkverbindung aus. Die sphärische Oberfläche 38 besitzt einen Durchmesser von. 115 mm. Der Nominalabstand des Kollektors gegenüber dem geladenen Draht 15 beträgt 50 mm. Bei einer Spannung von 90 KV am Draht 15 und einem Widerstandswert der Trägerstange 26 von 10 Megohm wird eine Spannung von 60 KV am Kollektor und Werkstück 10 induziert. Die Spannungsänderung bei Bewegung des Kollektors ist weniger als 2 KV.

Zusammenfassend sieht die Erfindung somit ein elektrostatisches Überzugssystem vor, bei dem das zu überziehende Werkstück mit einem Gleichstrompotential aufgeladen wird, wobei Transportmittel 12 das Werkstück 10 durch die Überzugszone an einem geladenen Leiter vorbeiführen, und ein herabhängender Werkstückträger 11, 23, 26 eine Schwenkverbindung 18 aufweist, die eine Kippung und Schwingung des Werkstücks 10 kompensiert, wobei ferner ein Ladungskollektor 14 am Träger 11, 23, 26 eine sphärisch ausgeformte Oberfläche 19 besitzt, die von der Gelenkverbindung 18 derart verschwingbar ist", daß der Abstand des Kollektors 14 gegenüber dem Leiter 15 im wesentlichen konstant ist, wodurch am Werkstück induzierte Spannung stabilisiert und die Gefahr der Funkenbildung minimiert wird.

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Leerseite

Claims (1)

V- Patentansprüche

1. Überzugssystem mit einem Werkstück auf hohem elektrostatischen Potential, wobei das Werkstück durch eine Transportvorrichtung (12) durch eine Überzugszone transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstückladesystem folgendes aufweist:

einen Werkstückträger (11, 23, 26) zur Bewegung des Werkstücks durch die Überzugszone und mit einer Schwenkverbindung (18) darinnen,

einen sich durch die Überzugszone benachbart zum Pfad des Trägers erstreckenden Leiter (15),

eine Gleichstrompotentialquelle (16) verbunden mit dem Leiter zum Aufbau eines Ladungsfeldes,

und einen Ladungskollektor (14) am Träger (11, 23, 26) mit einer sphärisch geformten Oberfläche (19) mit einer konvexen Stirnfläche zum geladenen Leiter hin, und wobei die sphärisch geformte konvexe Oberfläche von der Gelenkverbindung herabschwingend angeordnet ist, daß der Abstand der Ladungskollektoroberfläche von dem geladenen Leiter im wesentlichen konstant ist.

2. Ladesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger von oben herabhängt, wobei die Schwenkverbindung (18) oberhalb des Ladungskollektors (14) und der Leiter (15) unterhalb der sphärisch geformten Oberfläche (19) angeordnet ist, und zwar versetzt gegenüber einer Seite der Mitte und sich im ganzen parallel mit dem Pfad des Trägerlaufs durch die Überzugszone erstreckend. ^:

3. System nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärisch geformte Oberfläche (19) des Ladungskollektors kleiner als eine Halbkugel ist und aus einem Metallblech besteht, wobei eine Kreiskante (37) umgerollt ist, um eine kurvenförmige Oberfläche im Feld des geladenen Leiters zu bilden, wobei die Koronaentladung minimiert wird.

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4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungskollektorkante (37) nach außen gerollt ist.

5. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärisch geformte Oberfläche (19) in eine sphärische Oberfläche (Verlängerung) (38) hineinverläuft, die sich von dort aus nach unten erstreckt, und daß der Werkstückträger eine Tragstange (26) besitzt, die sich vom Ende der sphärischen Oberfläche aus zur Schwenkverbindung erstreckt.

6. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen mechanischen Anschlag (35) zur Begrenzung der bewegung der zylindrischen Verlängerung (38) zum geladenen Leiter hin, und wobei der Ladungskollektor eine konkave Oberfläche (39) besitzt, welche die Verlängerung (38) und die zylindrische Oberfläche (19) vereinigt, wobei die konkave Oberfläche (39) einen Radius gleich dem Minimalabstand zwischen der sphärischen Oberfläche und dem geladenen Leiter besitzt.

7. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Minimalabstand zwischen der sphärischen Oberfläche (38) und dem geladenen Leiter (15) gleich dem festen Abstand zwischen der sphärisch geformten Oberfläche (19) und dem geladenen Leiter (15) ist.

8. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenk- oder Schwenkverbindung (18) ein Kugelglied (24) und ein komplementäres Sockelglied (25) im wesentlichen konzentrisch mit der sphärisch geformten Oberfläche aufweist, wobei die Kugel- und Sockelglieder miteinander in Berührung stehende Oberflächen (24a, 25a) besitzen, um eine Drehbewegung durch den Träger auf den Ladungskollektor und das vom Träger getragene Werkstück zu übertragen.

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9. Überzrugssystem,bei dem ein Werkstück auf einem hohen elektrostatischen Potential durch eine Transportvorrichtung (12) durch eine Überzugszone getragen wird, und wobei ein Werkstücktrag- und Werkstückladesystem gekennzeichnet ist wie folgt: eine oben angeordnete Transportvorrichtung (12) zur Bewegung des Werkstücks (10) durch die Überzugszone, einen Leiter (15), der sich durch die Überzugszone benachbart zur Bahn der Transportvorrichtung erstreckt, eine Gleichspannungspotentialquelle

(16) verbunden mit dem Leiter zum Aufbau eines Ladungsfeldes, einen herabhängenden Werkstückträger (2 3, 26) verbunden mit der Transportvorrichtung und mit einer Schwenkverbindung (18), von der sich eine Tragstange (26) aus nach unten erstreckt, einen Ladungskollektor (14) befestigt am unteren Ende der Stange und mit einer sich nach unten erstreckenden konvexen sphärischen Oberfläche (19) angeordnet oberhalb und seitlich gegenüber dem Leiter, wobei Schwenkverbindung und sphärische Oberfläche konzentrisch derart sind, daß der Abstand zwischen der Ladungskollektoroberfläche und dem Leiter konstant ist, und wobei schließlich ein Werkstückträger (11) unterhalb des Ladungskollektors angeordnet ist, von wo ein Werkstück herabhängt.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmige Oberfläche (19) in eine sich nach unten erstreckende sphärische Oberfläche (38) hineinverläuft, welche das untere Ende der Tragstange (26) umgibt.

1.1. System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Anschlag (35) zur Begrenzung der Bewegung des Werkstückträgers zum geladenen Leiter hin, wobei eine konkave Oberfläche (39) die sphärischen und zylindrischen Oberflächen (19, 38) des Ladungskollektors verbindet und einen Radius gleich dem Minimalabstand zwischen der Zylinderoberfläche und dem geladenen Leiter besitzt.

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12. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Minimalabstand zwischen der sphärischen Oberfläche (38) und dem geladenen Leiter (15) gleich dem festen Abstand zwischen der Umfangsoberflache (19) und dem geladenen Leiter (15) ist.

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