DE3431758A1

DE3431758A1 - Beschichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3431758A1
Application number: DE3431758A
Authority: DE
Inventors: Robert Kent Temperance Mich. Campbell; James William Toledo Ohio Davis; Richard Weinstein
Original assignee: Champion Spark Plug Co Toledo Ohio; Champion Spark Plug Co
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1983-10-05
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1985-04-25
Also published as: GB2147524B; IT8422979A1; IT1178559B; FR2553007A1; BR8404769A; GB8421982D0; IT8422979A0; CA1223119A; DE3431758C2; BE900662A; JPH041664B2; AU565550B2; GB2147524A; JPS6087869A; AU3295684A; US4555058A; MX161913A; FR2553007B1

Description

Patentanwälte . rer. nst. Thomas Bsrendt Dr.-Ing. Hans Leyh

src Winner CIt. 20 - Q eßCO «ön^sn

Unser Zeichen: A 14 Lh/fi

CHAMPION SPARK PLUG COMPANY
900 Upton Avenue
Toledo, Ohio, U.S.A.

Beschichtungsvorrichtung

EPO COPY

■ : . . ' 343 Ί

■ - A 14 801 -

(j ~ Champion Spark Plug Co,

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung, insbesondere eine Rotations-Zerstäubungs-Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen von Farbe und ähnlichem Material auf ein Werkstück. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit einem Industrieroboter.

Ein bekannter Rotations-Zerstäuber zum Aufbringen von Farbe o.dgl., wie z.B. eine Scheibe oder eine Glocke, wird von einem Luftmotor angetrieben. Der Luftmotor kann eine luftgetriebene Turbine sein. Es ist bekannt, daß eine solche Luftturbine einen Regler aufweisen kann., um die Drehzahl der ' Turbinenausgangswelle zu regulieren. Ein solcher Regler ist in dem US-Patent 3 708 240 beschrieben. Die Zerstäuberglocke rotiert hierbei mit hohen Drehzahlen zwischen etwa 10,000 und 40,000 Umdrehungen je Minute.

Die Farbe wird auf die Innenfläche der schnell rotierenden Glocke gebracht und in kleinen Partikeln durch die Zentrifugalkraft abgeschleudert. Die Oberfläche der Glocke wird auf eine hohe Spannung aufgeladen, beispielsweise zwischen 30 und 100 Kv, um die Farbpartikel elektrostatisch zu laden. Die zerstäubten geladenen Farbpartikel werden durch die Ladung der Farbpartikel auf das Werkstück gerichtet und-beschichten dieses, wobei in einigen Fällen ein aus der Beschichtungseinrichtung austretender Luftstrom die Farbpartikel umgibt.

Wenn eine Beschichtungsvorrichtung mit Rotationszerstäuber auf die hohen erforderlichen Spannungen aufgeladen wird, ist es erforderlich, einen nichtleitenden Weg zwischen der geladenen metallischen Quelle und der rotierenden Glocke einerseits und einem geerdeten Objekt andererseits, beispielsweise dem Arm eines Industrieroboters, vorzusehen.

Die hohe Umfangsgeschwindigkeit der Glocke in Verbindung mit der Verwendung des Beschichtungsmaterials und Lösungsmitteln hat häufig zu ernsten Lager-

EPO GOPY

Problemen geführt.

Nach der Erfindung ist daher eine Beschichtungsvorrichtung mit Rotationszerstäuber vorgesehen, die eine neuartige Dichtungseinrichtung aufweist, durch welche eine Beschädigung der Wellenlager durch Überzugsmateria']ien, Lösungsmittel und Lösungsmittel-Dämpfe verhindert werden soll.

Die metallische Welle und die Lager sind hierzu in einem nichtmetallischen Gehäuse angeordnet, das in einer nichtmetallischen äußeren Ummantelung eingebaut ist. Die Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung bietet einen ausreichend langen dielektrischen Weg zwischen der metallischen Glocke und der Erde, wobei jedoch eine insgesamt kompakte Gesamtbauweise beibehalten wird.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Kanal für Dichtungsluft zwischen der Auslaßseite der Turbine und der Dichtungsanordnung vorgesehen. Auf die Abluft wird ein Rückdruck ausgeübt und ein Teil der Abluft wird zur Dichtungseinrichtung gerichtet, um die Dichtwirkung zu steigern und zu verhindern, daß Beschichtungsmaterial, Lösungsmittel und Lösungsmittedämpfe die vorderen Lager angreifen. Diese Abluft kühlt außerdem die Lager und hält den Innenraum der Ummantelung unter Druck, wodurch das Eindringen von unerwünschten Partikeln verhindert wird. Es wurde gefunden, daß die Betriebszeit bzw. die Standzeit einer erfindungsgemäßen Beschichtungs- . vorrichtung beträchtlich gegenüber bisherigen Vorrichtungen gesteigert werden konnte.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 perspektivisch eine Rotations-Zerstäubungs-Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 in auseinandergezogener Darstellung, wobei die Glocke und die Ummantelung weggelassen sind.

EPO COPY

Fig. 3 zeigt einen Schnitt in größerem Maßstab längs der Linie 3-3 von Fig. 1.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3. Fig. 5 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 3.

Fig. 6 zeigt einen Teilschnitt längs der Linie 6-6 von Fig. 5, wobei der elektrische Anschluß dargestellt ist.

Fig. 7 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt der Dichtungseinrichtung für das vordere Lager, und

Fig. 8 zeigt e.inen vergrößerten Teilschnitt der hinteren Dichtungseinrichtung.

Die allgemein mit 10 bezeichnete Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung hat ein Gehäuse 11 bestehend aus einem vorderen Gehäuseteil und einem hinteren Gehäuseteil 13, sowie einem Verteilerbereich 14. Das gesamte Gehäuse 11 ist umgeben von einer äußeren Ummantelung 15. Der vordere Gehäuseteil 12, der hintere Gehäuseteil 13, der Verteiler und die Ummantelung bestehen jeweils aus einem nichtmetallischen (Kunststoff) dielektrischen Material. Der Verteilerabschnitt 14 ist am vorderen Gehäuseteil 12 durch nichtmetallische Schrauben 16 befestigt, die in Gewindebohrungen 17 sitzen. Der vordere Gehäuseteil 12 ist mit dem hinteren Gehäuseteil durch Gewinde 18 verbunden. Eine Muffe 20 ist in eine Bohrung im vorderen Gehäuseteil 12 eingeschraubt und sie trägt eine Wellenanordnung 21. Die Muffe 20 und die Wellenanordnung 21 sind aus einem metallischen Material. Die Wellenanordnung 21 umfaßt eine zylindrische Büchse 22, im Abstand liegende vordere und hintere Lager 24 und 25, sowie eine abgestufte Welle 26. Die Welle 26 trägt eine rotierende Glocke 27. Eine Mutter 28 hält die Glocke 27 auf der Welle 26. In der dargestellten Ausführungsform sind die Lager 24 und 25 Wälzlager, es können aber auch andere Lagertypen verwendet werden.

EPO COPY

Am hinteren Ende der Welle 26 sind Antriebsmittel montiert. So wird insbesondere eine luftgetriebene Turbine 30 für den Antrieb der Welle 26 verwendet. Details der Wirkungsweise der Luftturbine 30 sind in dem obengenannten US-Patent 3 708 240 beschrieben.

Ein nichtmetallischer Arm 33 erstreckt sich vom hinteren Ende der Beschichtungsvorrichtung 10 aus und wird benutzt zur Halterung der Beschichtungsvorrichtung 10 am Arm eines Industrieroboters oder alternativ zur Befestigung an einer stationären Halteeinrichtung. Eine flexible Leitung 34 ist mit dem hinteren Ende des hinteren Gehäuseteils 13 verbunden und sie führt eine Mehrzahl von Farbschläuchen, Luftschläuchen und ein elektrisches Kabel. Ein Schlauch 36 für Turbinenluft ist an eine Platte 37 angeschlossen, die einen integralen Teil des hinteren Gehäuseabschnittes 13 bildet. In der Platte 37 ist ein Kanal 38 ausgebildet, der über eine hintere Dichtungseinrichtung 39 in Verbindung mit der Luftturbine' 30 steht.

Wie Fig. 8 zeigt, umfaßt die hintere Dichtungseinrichtung 39 einen zylindrischen Dichtungsring 40 aus einem Kunststoffmaterial, wie z.B. Nylon o.dgl. Am hinteren Ende der Luftturbine 30 ist eine metallische Lippe 41 ausgebildet. Die Lippe 41 schleift oder reibt an dem Dichtungsring 40, um das Kunststoffmaterial zu schmelzen oder anzuschmelzen und eine positive Dichtung zu bilden. Die Turbine 30 und die hintere Dichtungseinrichtung 39 bilden einen Luft-Durchgangskanal 42, der in Verbindung mit dem Kanal 38 und dem Schlauch 36 steht.

Die übrigen Schläuche und Kabel innerhalb der flexiblen Leitung 34 sind durch die Ummantelung geführt und endigen in der Verteileranordnung 14. Wie Fig. 3 zeigt, endigt z.B. der Schlauch 45 für Lösungsmittel an der Verteileranordnung 14 und steht in Verbindung mit einem Kanal 46, der zu einer Lösungsmittel-Austragdüse 47 führt. Ober die Düse 47 wird der Glocke 27 während der Reinigung Lösungsmittel zugeleitet.

Der Schlauch 45 ist an den Verteiler 14 mittels einer Rohrverschraubung angeschlossen, wie Fig. 5 zeigt. Eine Rohrverschraubung 49 schließt ein

EPO COPY

elektrisches Kabel 50 air, eine Rohrverschraubung 51 schließt einen Farbschlauch 52 an und eine Rohrverschraubung 53 schließt eine Luftleitung 54 an.

Wie Fig. 3 zeigt, ist eine Stirnplatte 56 am vorderen Ende des Verteilers angebracht und in ihr ist ein Ringkanal 57 ausgebildet, der in Verbindung mit der Luftleitung 54 steht, für die Zufuhr von Luft, über eine Vielzahl von Luftöffnungen 58 wird aus dem Ringraum 57 saubere Luft an vorgegebenen Stellen nach außen längs der rotierenden Glocke 27 ausgeblasen (Fig. 1). Ebenso steht der Farbschlauch 52 in Verbindung mit einer Anzahl von öffnungen 60, durch welche Farbe auf die Innenfläche der rotierenden Glocke 27 gerichtet wird.

Wie die Figuren 2 und 4 zeigen, ist eine Mehrzahl von peripheren öffnungen in der Platte 37 des hinteren Gehäuseteils 13 ausgebildet. Der Lösungsmittelschlauch 45, das elektrische Kabel 50, der Farbschlauch 52 und die Formluftleitung 54 verlaufen durch bestimmte dieser öffnungen 62. Die restlichen öffnungen 62 und auch Teile der öffnungen 62, in denen die Schläuche und Kabel aufgenommen sind, dienen als Abluftdurchgänge für die Turbinenluft und sie führen nach außen zu der flexiblen Leitung 34.

Anhand der Fig. 2, 3 und 4 wird die Wirkungsweise beschrieben. Nachdem die Luft aus der Turbine 3 ausgetreten und in eine Kammer 63 im vorderen Gehäuseteil 13 eingetreten ist, wird sie in Kanäle 64 geführt, die in eine Schall dämpferkammer 65 führen, die mit schalldämpfendem Fasermateril gefüllt ist. Eine Druckscheibe 66 mit einer Vielzahl von öffnungen schließt die Schalldämpferkammer 64 ab. Durch die Druckscheibe 66 wird ein Abluft-Rückdruck in den Kanälen 64 gebildet. Zweckmäßigerweise liegt der

2 Rückdruck in der Größenordnung von 0,07 kp/cm . Ein Teil des Abgases fließt durch die öffnungen 67 in eine Kammer 69, die zwischen dem Gehäuse 11 und der Ummantelung 15 liegt. Der Druck des Abgases bzw. der Abluft innerhalb der Ummantelung verhindert den Eintritt von Farbpartikeln und anderen unerwünschten Partikeln in den Innenraum. Der größere Teil der Abluft strömt dann nach rückwärts durch die peripheren öffnungen 62 in der Platte 37 und von dort weiter durch die flexible Leitung 34 ab.

COPY

In einer Ausführungsform sind Hilfs-Auslaßöffnungen für Formluft (Fig. 3) vorgesehen, die von der Kammer 69 ausgehen und sich durch den Verteiler 14 und die ringförmige Stirnplatte 56 erstrecken. Diese HilfsÖffnungen 70 liegen radial weiter außen als die Auslaßöffnungen 58. Anstatt Frischluft wird hier ein Teil der Abluft durch die Hüfsauslässe 70 ausgeblasen, um eine Rückwärtsbewegung der Farbpartikel längs des Mantels 15 zu hemmen und zu sperren.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ist die Muffe 20 mit einer Mehrzahl von Kanälen 73 versehen, die unmittelbar benachbart zur Außenwand der Büchse ■liegen. Die Kanäle 73 stehen in Verbindung mit einer Kammer 74, die zwischen dem vorderen Ende des vorderen Gehäuseteils 12 und der Außenwand der Büchse gebildet ist. Das vordere Ende des vorderen Gehäuseteils 12 ist mit einer Mehrzahl von öffnungen 75 (Fig. 3 und 5) versehen, die in Verbindung stehen mit der Kammer 74 und einer Dichtungskammer 76, welche in dem Verteiler 14 ausgebildet ist. Die Kanäle 73, die Kammer 74 und die Dichtungskammer 76 bilden einen Dichtungsluftkanal, der sich zwischen der Auslaßkammer 73 der Turbine und einer Dichtungseinrichtung 79 erstreckt. Ein Teil der unter Druck stehenden Abluft strömt durch dieses Luftkanal system und kühlt die vorderen und hinteren Lager 24 und 25.

Wie die Fig. 2, 3 und 7 zeigen, ist die Dichtungseinrichtung 79 zwischen der rotierenden Glocke 27 und dem vorderen Lager 24 angeordnet. Die Dichtungseinrichtung 79 umfaßt einen zylindrischen Lagerdeckel 80 und eine dazu passende Kappe 81. In der dargestellten Ausführungsform besteht der Lagerdeckel 80 aus Metall, während die Kappe 81 aus einem Kunststoff, wie z.B. Delrin oder Nylon besteht. Der Lagerdeckel 80 hat einen integralen mutterförmigen Teil 82, eine zylindrische Ausnehmung 83 benachbart zur Welle 26, und eine vorwärts gerichtete ringförmige Schneidkante 84.

In der dargestellten Ausführungsform bildet die Kappe 81 eine ringförmige Dichtschulter 86. Die Schneidkante 84 des Lagerdeckels 80 erfaßt und schneidet oder reibt sich in die Dichtschulter 86 der Kappe 81 während des Zusammenbaus ein, wie Fig. 7 zeigt. In der dargestellten Ausführungsform

EPO COFY A

ist der Lagerdeckel 80 ferner mit einer kreisförmigen Fläche 87 versehen und die Kappe 81 hat eine zylindrische Außenwand 88 mit einem sich verjüngenden Ende 89.

Beim Zusammenbau wird das sich verjüngende Ende 89 gegen die ringförmige Fläche 87 des Lagerdeckels 80 angedrückt, um eine Verbindung und Abdichtung dieser Teile zu bewirken. Der Lagerdeckel 80 und die Kappe 81 bilden eine nach außen geneigte Schleuderkammer 90. Wenn unerwünschtes Material in die Kammer 90 eintreten sollte, so wird dieses Material nach außen gedrängt. Eine zweite axiale Dichtung 91, in diesem Fall eine axiale Labyrinthdichtung,ist in der Zylindrischen Ausnehmung 83 angrenzend an das vordere Lager 24 eingebaut.

Der positive Druck in der Dichtungskammer 76, die durch Abluft unter Druck gesetzt worden ist, in Verbindung mit der Dichtungsanordnung 79 einschließlich der axialen Dichtung 91 hemmt oder hindert den Durchgang von Farbpartikeln, Lösungsmittel und Lösungsmittel-Dämpfen längs der Welle 26 zum vorderen Lager 24 während der Drehung der Welle 26. Dies führt zu einer beträchtlich höheren Standzeit der Lager und der Beschickungsvorrichtung.

Fig. 6 zeigt das Ende des elektrischen Kabels 50, das in elektrischer Verbindung mit einem geschäumten Kunstharzblock 93 steht. Der Kunstharzblock enthält eine Vielzahl von leitenden Partikeln 94," beispielsweise Graphit-Partikel. Der Kunstharzblock 93 steht in Eingriff mit der metallischen Büchse 22, die in elektrischer Verbindung mit der rotierenden Welle 26 steht. Die Welle 26 steht in Verbindung mit der Glocke 27 und lädt diese elektrisch auf auf etwa 40-100 Kv.

EPO COPY

- Leerseite -

Claims

3431753 - A 14 801 Champion Spark Plug Patentansprüche

1. Beschichtungsvorrichtung mit einem rotierenden Zerstäuber auf einer Welle, einer Antriebseinrichtung für die Welle, Einrichtungen zum Zuführen von Beschichtungsmaterial zu dem Zerstäuber, und einem Paar im Abstand angeordneter Lager zur drehbaren Lagerung der Welle, gekennzeichnet durch eine Dichtungseinrichtung zwischen dem rotierenden Zerstäuber und dem vorderen Lager, welche einen Lagerdeckel aufweist, der eine im wesentlichen kreisförmige Schneidkante besitzt, ferner mit einer Kappe, die die Welle angrenzend an den Lagerdeckel umgibt und die eine im wesentlichen ringförmige Dichtschulter aufweist, und daß die Schneidkante des Lagerdeckels in diese Dichtschulter eindringt, wodurch eine Abdichtung des Beschichtungsmaterials gegenüber dem vorderen Lager erreicht .wird. , _T . ,.-

2. Beschichtungsvorrichtung natfr⁷-Anspruch 1,- dadurcn^g^kennzeichnet, daß der Lagerdeckel eine ringförmige Fläche aufweist, die sich nach außen erstreckt und daß die Kappe eine zylindrische Außenwand besitzt mit einem sich verjüngenden hinteren Ende, und daß dieses sich verjüngende hintere Ende in Eingriff mit der ringförmigen Fläche des Lagerdeckels tritt.

3. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch' 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Dichtung zwischen dem Lagerdeckel und der Welle angrenzend an das vordere Lager angeordnet ist.

4. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdeckel und die Kappe eine nach außen geneigte Schleuderkammer bilden.

5. Beschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine luftgetriebene Turbine

EPO COPY ß

aufweist, daß ein Kanal für eintretende Luft und ein Kanal für Abluft vorgesehen ist, daß ferner ein Dichtungsluft-Kanal vorgesehen ist, der in Verbindung mit der Turbine und der Dichtungseinrichtung steht, wodurch ein Teil der Abluft in den Dichtungsluft-Kanal geführt werden kann, um die Dichtungseinrichtung unter Druck zu setzen, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um einen positiven Druck in dem Dichtungsluft-Kanal herbeizuführen.

6. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtungskammer vorgesehen ist, die eine Schalldämpferkammer enthält, die in Verbindung mit dem Abluft-Kanal steht, um diese aufzunehmen, und daß angrenzend an die Schalldämpferkammer eine Druckscheibe angeordnet ist, um diesen positiven Druck herbeizuführen.

7. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß erste Formluft-Auslaßö'ffnungen vorgesehen sind, um Formluft aufzunehmen und diese Formluft angrenzend an den rotierenden Zerstäuber auszublasen, daß ferner Hüfs-Formluft-Auslaßöffnungen im Abstand außerhalb von den ersten Formluft-Auslaßöffnungen vorgesehen sind, die in Verbindung mit der Abluft von der Turbine stehen.

8. Beschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle und die Lager in einem nichtmetallischen Gehäuse angeordnet sind, das in einer nichtmetallischen Ummantelung angeordnet ist.

EPO COPY