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Vorrichtung zum Aufbringen von Schmiermitteln.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum rationellen Aufbringen
von Schmiermitteln (Schmierölen, Schmier- und Eontaktfetten) auf Bauteilen.
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Feinmechanische Bauteile, z. B. Nummernschalter, müssen an verschiedenen
Stellen geschmiert werden, die mechanisch beansprucht werden. Schmierungen werden
bei dem derzeitigen Stand der Fertigungseinrichtungen durch' Preßvorrichtungen,
Nadel- oder Dochtoler oder durch Tauchen ganzer Teile in eine Losung des Öles oder
eine Suspension durchgeführt. Dabei wird das gesamte Bauteil mit einem Schmierfilm
versehen. Ziel einer Schmierung ist Jedoch nur die flächige Abdeckung einer oft
wenige Quadratmillimeter großen Schmierstelle mit einem Schmieriilm.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung
zu realisieren. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schmiermittel mit einem
an sich bekannten Schreibwerk eines Tintendruckers, der in x- und y-Richtung und
erforderlichenfalls auch in z-Richtung beweglich ist, flächig durch ein- oder mehrfaches
Aufspritzen aufgetragen werden. Eine Vorrichtung nach der Erfindung findet ihre
Einsatzmöglichkeit vor allem in Fertigungsbereichen, wo bisher z. B. Tauchbäder
zur Schmierung von Bauteilen eingesetzt werden oder wo die Schmierung lokal begrenzter
Bereiche manuell erfolgt.
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Unter einem im Sinne der Erfindung verwendeten Tintenstrahldrucker
soll im folgenden ein an sich zum Schnelldrucken auf Papier mittels computergesteuerter
Schreib-
stationen (sog. terminals) entwickeltes Druckgerät verstanden
werden. Eine Übersicht über die bisher entwickelten Typen, ihren Aufbau und ihre
Arbeitsweise findet man in der "Siemens-Zeitschrift" 51. Jhg., Heft 4, Seiten 219
- 221, vom April 1977.
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Die Anwendung des Tintenstrahldruckers für die Dosierung von Chemikalien
ist in der Patentanmeldung P 30 35 424.6 und die Anwendung eines Tintenstrahldruckers
zum Beschriften oder Bedrucken von Arzneimittel-Formlingen in der DE-AS 28 49 495
beschrieben. In der Patentanmeldung P 30 35 424.6 geht es um die rationelle, sehr
genaue Dosierung von Chemikalien, die auch bei höherer Temperatur mit einer entsprechenden
Vorrichtung durchgeführt werden kann. Der Unterschied zwischen der Erfindung und
der Chemikalien-Dosierung besteht darin, daß es bei Schmierungen nicht auf eine
genaue Dosierung ankommt, und daß vor allem inhomogene Medien wie Suspensionen oder
Emulsionen, in anderen Fällen Lösungen oder hochviskose Öle bzw. Fette, verarbeitet
werden müssen1 Dies stellt an den Schreibkopf besondere Anforderungen..
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Fur die Anwendung gemäß der Erfindung ist der Tintenstrahischreiber
hervorragend geeignet. Er ist frei programmierbar und kann durch Montage auf ein
in x-, y- und z-Richtung bewegliches Gestänge auf die Schmierstelle ausgerichtet
werden. Die zu schmierenden Teile können dabei auf einem Förderband vorbeilaufen
(einzeilige Befettung). Bei mehreren Schmierstellen in verschiedenen Zeilen kann
die Verwendung von mehreren Köpfen gleichzeitig zweckmäßig sein oder die Beschriftung
stehender Teile (z. B. in einer Haltevorrichtung) mit beweglichem Schreibkopf durchgeführt
werden. Die Schmierung erfolgt nun so, daß der Schreibkopf das Schmiermedium mehrfach
auf bzw. um die Schmierstellen herum spritzt. Dabei können alle Kanäle betätigt
werden. Auf der Schmierstelle verbleibt ein zunächst punktförmiges Raster von
IÖltröpfchen",
die sich bei der Montage unter Belastung flächenhaft vereinigen. Eine genaue mengenmäßige
Dosierung ist nicht erforderlich, sofern die Tröpfchen genügend dicht gesetzt werden,
um den Film ausbilden zu können.
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Die besonderen Vorteile liegen ferner darin, daß die Lösungsmittelmengen
gegenüber einer Tauchbefettung drastisch reduziert werden können. Bei Lösungsmitteln
aus Bädern muß sonst immer der MAK-Wert (MAK = Maximal zulässige Arbeitsplatzkonzentration)
insbesondere bei giftigen Chemikalien beachtet werden. Dieser Aspekt der Arbeitsplatzhygiene
entfällt bei Einsatz des Tintenstrahlschreibers aufgrund der geringen frei werdenden
Lösungsmittelmengen.
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Durch die lokal begrenzten Schmierbereiche erübrigt sich auch das
nachfolgende Reinigen von nicht zu schmierenden Bereichen. Durch die Reduzierung
der Schmiermittelmenge auf wenige mg reduziert sich z. B. beim Einsatz von Silikonölen
die Gefahr kontaktschädigender Ausscheidungen gegenüber benachbarten Bauteilen oder
das "kriechen" auf diese Bauteile.
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Da der Tintenstrahlschreiber nach dem Unterdruckverfahren (Kapillarprinzip)
arbeitet, d. h. ein ausgestoßenes Tröpfchen die gleiche Menge des Stoffes nachzieht,
müssen bestimmte Oberflächenspannungswerte und Viskositäten für eine schnelle Fertigung
eingehalten werden. Die Werte richten sich nach der FertigungsgeschwindigkeitZ d.
h.
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im Prinzip nach der Spritzfrequenz. Bei Schmierölen lassen sich nach
der Erfindung entsprechende Werte durch Verdünnen mit leicht verdampfenden Lösungsmitteln
einstellen. Eine genügende Schmierfilmdicke wird bei zu geringer Ölkonzentration
durch entsprechend häufiges Aufsprühen erreicht.
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Sofern die Oberflächenspannung bzw. die Viskosität der Medien noch
nicht ausreichen, um ein sicheres Verspritzen (im Dauerbetrieb) zu gewährleisten,
kann im Rahmen der Erfindung die Frequenz, mit der die Piezokeramik angesteuert
wird, gesenkt werden, bis eine Verspritzbarkeit bei genügend geringer Frequenz (z.
B. 50 Hz) gegeben ist (obere Frequenz mehrere tausend Hz). Dies reicht aus, um gegenüber
einer manuellen Fertigung immer noch schneller zu sein. Bei inhomogenen Systemen1
wie Suspensionen oder Emulsionen, ist eine Verspritzbarkeit dann gegeben, wenn die
Größe der festen Teilchen genügend gering ist. Bei Emulsionen,die homogenisiert
werden evtl.
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unter Zusatz eines Emulgators und dem Einsatz eines SchnellrEhrersliegen
die Teilchengrößen im nm-Bereich.
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Suspensionen dürfen in der Teilchengröße einige /Um nicht übersteigen,
was bei üblichen Suspensionen erreicht wird.
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Als Erfahrungswert dürfen die Tröpfchen bzw. Teilchen 10 /um nicht
übersteigen. Bei starken Entmischungstendenzen wird nach einer Weiterbildung der
Erfindung eine äußere Ultraschallquelle vorgesehen. Der Weg vom Behälter zur Düsenplatte
sollte dabei möglichst kurz sein.
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Unter diesen Bedingungen können also auch die inhomogenen Fette in
Form von Suspensionen (Öl + unlösliche Seife + Lösungsmittel) aufgebracht werden.
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Zu schmierende Teile sind häufig gespritzte Eunststoff-Teile. Hierbei
muß darauf geachtet werden, daß das Lösungsmittel den Kunststoff nicht anlöst und
keine Spannungsrisse auslöst. Eine Abstimmung des zu wählende Lösungsmittels auf
den jeweiligen Kunststoff muß immer erfolgen.
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Neuerdings wird eine andere Art der Schmierung, die Epilamisierung,
verwendet. Dabei wird ein reaktiver Kunststoff, z. B. ein Fluoracrylat, gelöst in
einem Lösungsmittel durch Tauchen aufgebracht. Dieser Kunst-
stoff
bildet eine feste Schicht auf der zu schmierenden Stelle und verhindert, daß das
eigentliche Schmiermittel, das in einem zweiten Schritt aufgebracht wird, von der
Schmierstelle wegläuft. Die Epilamisierung wird auch als Zweischichten-Schmierung
angewendet, um dadurch die Schmierwirkung eines allein nicht ausreichenden Öles
zu verbessern. Hierbei kann die Epilamisierungsschicht ein Öl oder ein nicht direkt
reaktiv auf der Oberfläche haftender Film sein. In diesen Fällen kann die Schmierung
nach einer Weiterbildung der Erfindung mit zwei oder mehreren in Reihe geschalteten
Schreibköpfen erfolgen, die nacheinander ein oder mehrere Medien aufspritzen.
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Vor allem bei einer reaktiven Polymerlösung hat der Schreibkopf den
Vorteil, daß er zusammen mit dem Vorratsgefäß ein abgeschlossenes Volumen bildet.
Feuchtigkeit oder Sauerstoff lassen sich dadurch fernhalten.
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Neben den genannten Fertigungsrationalisierungen ergeben sich beträchtliche
Kostenersparnisse vor allem bei den fluorierten Ölen, die bis 1.000,-- DM/kg kosten.
Bei Tauchbefettungen wird das ganze Teil getaucht, obwohl z. B. nur 1/100 bis 1/1000
der Fläche geschmiert werden müßte.
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Die Vereinfachung ist naturgemäß nicht auf dem nach dem Unterdruckverfahren
arbeitenden Tintenstrahlschreiber beschränkt. Auch das Ink Jet-Verfahren (Anwendung
von Hochdruck) bzw. ein Verfahren bei dem die Tröpfchen zum Verspritzen aufgeladen
und abgelenkt werden (insbesondere Emulsionen und Suspensionen), ist hierfür geeignet.
Die Vorteile des Tintenstrahlschreibkopfes bestehen jedoch darin, daß eine Vielzahl
von Kanälen, z. B. 12...32!gleichzeitig zur Verfügung stehen, um gleichzeitig ein
flächenhaftes Verspritzen zu gewährleisten.
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Verbesserungen des Verfahrens sind überdies gegebenenfalls
dadurch
zu erreichen, daß der Schreibkopf oder Teile davon erwärmt oder gekühlt wird, entsprechend
modifizierte Düsenplatten eingesetzt werden oder der bisher verwendete Tintenbeutel
durch ein im Niveau regulierbares Vorratsgefäß ersetzt werden.
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6 Patentansprüche