DE3630330C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln eines dreidimensionalen, Löcher und Ecken aufweisenden Formkörpers aus Kunststoff mittels Corona-Entladung, mit einer Entlade­ elektrode und einer Gegenelektrode, zwischen welchen der Form­ körper in einer Spanneinrichtung gehalten ist, wobei die Ent­ ladeelektrode längs der zu behandelnden Oberfläche des Form­ körpers bewegt wird.

Aus der DE-PS 30 45 259 ist eine Corona-Entladungsvorrichtung bekannt, mit einer Entladeelektrode und einer Gegenelektrode, die aus flexiblen Entladungseinheiten in Form von Ketten be­ steht, die sich den Konturen des Formkörpers anpassen sollen.

Abgesehen davon, daß eine Elektrode in Form einer Vielzahl von Ketten sehr aufwendig ist, ist es mit einer solchen Elektrode nicht möglich, Löcher und Ecken in dem Formkörper gleichmäßig zu behandeln, weil diese Ketten nicht in derartige Bohrungen eingeführt oder an die Kanten oder Rundungen von Ecken heran­ geführt werden können. Die Gleichmäßigkeit der Oberflächenbe­ handlung ist daher durch diese bekannte Vorrichtung nicht ge­ währleistet.

Die DE-OS 34 01 445 betrifft einen elektrophotographischen Ko­ pierer und insbesondere Steuerschaltungen für einen solchen Kopierer.

Aus den "Patents Abstracts of Japan, M-399, July 24, 1985, Vol. 9/Nr. 179" ist ein Verfahren zum Oberflächenbehandeln eines Formkörpers mit Plasma bekannt.

Schließlich zeigt die DE-OS 32 19 538 eine Vorrichtung zur elektrischen Vorbehandlung von nicht leitenden Folien, wo­ bei als Gegenelektrode eine Walzenelektrode mit zylindrischer Oberfläche verwendet wird.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auch bei Formkörpern mit Löchern und Ecken eine gleich­ mäßige Oberflächenbehandlung ermöglicht wird.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Ent­ ladeteil der Entladeelektrode im wesentlichen Kugelform hat und daß eine Pufferplatte aus dielektrischem Material im Be­ reich der Löcher zur Abdeckung der Gegenelektrode angeordnet ist.

Die kugelförmige Elektrode ermöglicht es, Löcher, Kanten und Ecken gleichmäßiger zu bearbeiten und damit eine bessere Ober­ flächenqualität zu erzielen, während die Pufferplatte dazu dient, zu vermeiden, daß die Entladeelektrode der Gegenelektro­ de direkt gegenüberliegt, wodurch eine Störung der Corona-Ent­ ladung und Beschädigungen an dem zu behandelnden Formkörper min­ destens im wesentlichen vermieden werden können.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfol­ gend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 perspektivisch einen Formkörper in Form einer Instrumentenplatte zeigt.

Fig. 2 zeigt perspektivisch eine erste Ausführungsform einer Corona-Entladungsvorrichtung mit einer In­ strumentenplatte.

Fig. 3 zeigt die Instrumentenplatte im Schnitt.

Fig. 4 zeigt im Schnitt eine Instrumentenplatte mit einer stabförmigen Entladungselektrode.

Fig. 5 zeigt im Schnitt eine Instrumentenplatte mit einer Entladungselektrode mit kugelförmigem Ent­ ladeteil.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Hochfrequenzenergiequelle, die an eine stabförmige Entladeelektrode ange­ schlossen ist.

Fig. 7 zeigt schematisch eine Hochfrequenzenergiequelle, die an eine Entladeelektrode mit kugelförmigem Ent­ ladeteil angeschlossen ist.

Fig. 8 zeigt in Vorderansicht eine andere Ausführungs­ form einer Corona-Entladungsvorrichtung.

Fig. 9 zeigt schematisch eine Hochfrequenzenergiequelle, die an eine Entladeelektrode mit kugelförmigem Ent­ ladeteil angeschlossen ist.

Fig. 10 zeigt im Schnitt eine Instrumentenplatte, die auf einer Gegenelektrode montiert ist.

Fig. 11 zeigt die Corona-Entladungsvorrichtung nach Fig. 8 in Seitenansicht.

Fig. 12 zeigt in Draufsicht eine Verschiebeeinrichtung für die Entladeelektrode.

Fig. 13 zeigt im Schnitt eine Instrumentenplatte, die auf einer Gegenelektrode montiert ist, mit einer beweg­ lichen Entladeelektrode.

Die erste Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend un­ ter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 beschrieben.

In dieser ersten Ausführungsform ist der durch Corona-Entla­ dung zu bearbeitende dreidimensionale Harzformkörper eine Platte für ein Automobil, z. B. eine Instrumentenplatte 1 aus Polypropylen-Harz, wie in Fig. 1 dargestellt. Eine äußere Fo­ lie aus Polyvinylchlorid ist auf die Oberfläche der Platte 1 aufgeklebt.

Die Platte 1 hat konvexe Ecken 5 mit etwa 6 mm Radius an der Grenze zwischen der oberen Fläche 2 und der Stirnfläche 3, der Grenze zwischen der Oberfläche 2 und der Seitenfläche 4 etc.

An der linken und an der rechten Seite der oberen Fläche 2 der Platte sind zwei flache Schalen 6 und 7 vorgesehen.

Wie Fig. 2 zeigt, sind konvexe Ecken 8 an den oberen Rändern der Schalen 6 und 7 und konkave Ecken 9 an den unteren Rän­ dern der Schalen 6 und 7 ausgebildet. Die Ecken 8 und 9 haben einen Radius von etwa 6 mm. Eine Luftblasöffnung 10 für einen Defroster ist am linken Ende der oberen Fläche 2 ausgebildet und zwei Luftblasöffnungen 11 und 12 für die Ventilation und die Luftklimatisierung sind an den linken und rechten Seiten der Stirnfläche 3 ausgebildet. Jede der Luftblasöffnungen 10, 11 und 12 ist annähernd rechteckig geformt und hat Ecken 13 mit einem Radius von etwa 6 bis 15 mm an ihren Rändern und den vier Ecken.

Die Entladungsvorrichtung nach Fig. 2 besteht aus einer Spann­ vorrichtung 301 zum Haltern der Platte 1, einer ersten Be­ handlungseinheit 302 zum Behandeln der Platte 1 mittels Coro­ na-Entladung über eine Entladungselektrode, die einen stabför­ migen Entladungsabschnitt hat, sowie eine zweite Behandlungs­ einheit 303 zum Behandeln der Platte 1 mittels Corona-Entladung über eine Entladungselektrode, die wenigstens eine gekrümmte Oberfläche an ihrer Spitze oder an ihrem Ende hat.

Die Spannvorrichtung 301 hat einen Fuß 21, der vor und zu­ rück sowie nach rechts und nach links bewegbar ist und sie kann mittels eines hydraulischen Zylinders 27 auf und ab be­ wegt werden, der unter dem Fuß 21 angeordnet ist.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ist ein Spannkörper 22 aus Epo­ xy-Harz vorgesehen, der mit der Innenform der Platte 1 über­ einstimmt und dieser ist auf dem Fuß 21 montiert, um dadurch die Platte 1 von der Innenseite her zu tragen und abzustützen.

Eine Gegenelektrode 23 für die Corona-Entladung ist an der Oberfläche des Spannkörpers 22 ausgebildet.

Der Spannkörper 22 ist mit etwa 6 mm tiefen Ausnehmungen 24 versehen, die an den Positionen ausgebildet sind, die den Luftblasöffnungen 10, 11 und 12 der Platte 1 entsprechen. Zur Erzeugung einer gleichmäßigen Corona-Entladung ist die Elektrode 23 an den Oberflächen der Ausnehmungen 24 geformt und etwa 6 mm dicke Pufferplatten 25 aus einem dielektrischen Material, wie z. B. Gummi, Epoxy-Harz od. dgl. sind in die Ausnehmungen 24 eingesetzt.

Die Behandlungseinheit 302 hat eine Entladeelektrode 31 mit einem stabförmigen Entladungsabschnitt, einem Bewegungsmecha­ nismus 32 zum Bewegen der Entladeelektrode 31 sowie eine hoch­ frequente Energiequelle 33 zum Anlegen einer hochfrequenten Energie an die Gegenelektrode 23 und an die Entladeelektrode 31, um dadurch eine Corona-Entladung zu erzeugen.

Die Entladeelektrode 31 wird geformt durch Biegen einer Stange aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von etwa 14 mm in eine U-Form. Die Entladeelektrode 31 besteht aus drei Teilen, nämlich einem Griffabschnitt 34, der von dem Bewegungsmecha­ nismus 32 gehalten ist, einem stabförmigen Entladeteil 35, der im wesentlichen parallel zur Platte 1 verläuft, und einem Endabschnitt 36 zum Verhindern einer Konzentration der Corona-Entladung auf das Ende des Entladeteils 35, um eine gleichmäßige Corona-Entladung über den gesamten Entladeteil zu bewirken. Die drei Abschnitte liegen jeweils rechtwinklig zueinander, und in dieser Reihenfolge vom Basisende ausgehend.

Der Radius der Entladeelektrode 31 beträgt etwa 7 mm.

Der Bewegungsmechanismus 32 hat einen Basisträger 38, der drehbar auf dem oberen Abschnitt eines Fußes 37 montiert ist und erste und zweite Arme 39 und 40 sind unabhängig drehbar auf dem oberen Abschnitt des Basisträgers 38 gelagert.

Auf den oberen Abschnitten der beiden Arme 39 und 40 ist ein dritter Arm 41 drehbar an seinem Basisende gehaltert. Ein zy­ lindrischer Betätigungsabschnitt 42 ist drehbar am oberen Ende des dritten Armes 41 angeordnet. Der Betätigungsabschnitt 42 ist so geformt, daß er um seine zentrale Achse rotieren kann und es ist ein Griffelement 43 vorgesehen zum Erfassen des Griffabschnittes 34 der Entladeelektrode 31, welches am oberen Ende des Betätigungsabschnittes 42 befestigt ist.

Alle diese Operationen wie die Drehung des Basisträgers 38, die Bewegung jedes Armes 39 und 41, die Drehung des Betäti­ gungsabschnittes 42 u. dgl. werden kontrolliert durch einen nicht dargestellten Computer. Während dieser Operationen wird mittels eines Computerprogrammes die Entladeelektrode 31 der Platte 1 bis auf einen Abstand von etwa 10 mm an die obere Fläche 2, die Stirnfläche 3 und die Seitenflächen 4 der Platte 1 angenähert und dann längs von jeder dieser Flächen ver­ schoben.

Die Gegenelektrode 23 der Spannvorrichtung 301 und die stab­ förmige Entladeelektrode 31 sind an eine Hochfrequenzener­ giequelle 33 angeschlossen, die aus einem Hochfrequenzoszil­ lator 45 und einem Hochspannungstransformator 46 besteht. Die Gegenelektrode 23 ist geerdet, ebenso der Hochfrequenzos­ zillator 45.

Die zweite Behandlungseinheit 303 besteht aus einer Entlade­ elektrode 51 mit einem sphärischen Entladungskopf, einem Be­ wegungsmechanismus 52 zum Bewegen der Entladeelektrode 51, um sie der Platte 1 anzunähern und um sie weiter dreidimensio­ nal längs der Gestalt der Platte 1 zu verschieben, ferner ist eine hochfrequente Energiequelle 53 vorgesehen, zum Anlegen einer Hochfrequenzenergie an die Gegenelektrode 23 und an die Entladeelektrode 51, um dadurch eine Corona-Entladung zu er­ zeugen.

Die Entladeelektrode 51 besteht aus einem stabförmigen Griff­ abschnitt als Ansatz 54 mit einem Durchmesser von etwa 2 mm aus rostfreiem Stahl, der durch den Bewegungsmechanismus 52 erfaßt werden kann, einem sphärischen Entladeteil 55 aus rostfreiem Stahl, welcher am oberen Ende des Griffabschnittes 54 angebracht ist, so daß er im wesentlichen quer zur Instrumentenplatte 1 liegt.

Der Radius des sphärischen Entladeteiles 55 beträgt 2,5 mm, was kleiner ist als der Radius (6-15 mm) an jeder der Ecken 5, 8, 9 und 13 der Instrumentenplatte 1. Man erhält daher be­ züglich der Ecken 5, 8, 9 und 13 von dem Entladeteil 55 eine dichte Corona-Entladung.

Ein maschenförmiger Schutzzylinder 60 aus rostfreiem Stahl ist um die Entladeelektrode 51 vorgesehen, wie in Fig. 7 ge­ zeigt ist, um dadurch eine hochfrequente Rausch-Strahlung zu vermeiden, die von der Entladeelektrode 51 während der Entla­ dung erzeugt wird.

Die Entladeelektrode 51 kann der Platte 1 bis auf einen Ab­ stand von etwa 10 mm angenähert werden, im wesentlichen senk­ recht zu der Schnittfläche von jeder der Ecken 5, 8, 9 und 13 und der Luftblasöffnungen 10, 11 und 12 der Platte 1, wo­ rauf die Elektrode dreidimensional längs der Gestalt von je­ der dieser Schnittflächen verschoben wird.

Die Gegenelektrode 23 und die Entladeelektrode 51 haben ein sphärisches Entladeende und sie sind an die Hochfrequenzener­ giequelle 53 angeschlossen, die aus einem Hochfrequenzoszilla­ tor 56 und einem Hochspannungstransformator 57 besteht, wie in Fig. 7 gezeigt ist.

Zur Corona-Entladung wird die Instrumentenplatte 1 in den Spannkörper 22 der Spannvorrichtung 301 eingesetzt, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, so daß ein Kontakt zwischen der Oberfläche der Gegenelektrode 23 und der Innenfläche der Plat­ te 1 hergestellt wird. Die Spanneinrichtung 301 wird zur Vor­ derseite der ersten Behandlungseinheit 302 durch die Verschie­ beeinrichtung 26 bewegt.

Danach werden die Hauptabschnitte der Platte 1 mittels Corona- Entladung behandelt durch die erste Behandlungseinheit 302. Bei Betätigung des Bewegungsmechanismus 32 erstreckt sich der Entladeteil 35 der stabförmigen Entladeelektrode 31 in Vorwärts/ Rückwärts-Richtung über die obere Fläche 2 der Instrumenten­ platte 1, wie in Fig. 4 gezeigt ist, und er ist über dem linken Ende der oberen Fläche 2 in einem Abstand von etwa 10 mm ange­ ordnet, wie Fig. 3 zeigt.

Zu diesem Zeitpunkt wird der Hochfrequenzoszillator 45 der Energiequelle 33 betätigt und seine hochfrequente Ausgangs­ spannung wird durch den Hochspannungstransformator 46 erhöht, so daß eine Hochfrequenzenergie von 28 kV an die Gegenelektro­ de 23 und an die stabförmige Entladeelektrode 31 gelegt wird.

Beim Anlegen der Hochfrequenzenergie tritt eine Corona-Ent­ ladung in der Luft zwischen der oberen Fläche 2 und einem Teil des Entladeteils 35 gegenüber der oberen Fläche 2 ein, so daß die Behandlung mittels Corona-Entladung der oberen Fläche 2 beginnt.

Die Entladeelektrode 31 wird dann allmählich nach rechts über die obere Fläche 2 verschoben. Die Verschiebungsgeschwindig­ keit kann geeignet eingestellt werden auf einen Bereich von etwa 1-250 mm/Sek., insbesondere auf etwa 150 mm/Sek.

Obwohl der größte Teil der Fläche 2 durch die Corona-Entla­ dung behandelt werden kann mittels Verschiebung der Entlade­ elektrode 31, sind Positionen, wie z. B. die Ecken 5 der obe­ ren Fläche 2, die Schnittendflächen und die Ecken 13 der Luft­ blasöffnungen 10, 11 und 12, die Ecken 8 und 9 der Schalen 6 und 7 u. dgl. schwierig zu behandeln. Es wird angenommen, daß sich die Potential-Verteilung an diesen Stellen ändert und die zu behandelnde Oberfläche nicht mehr quer zur Entladungs­ richtung liegt, so daß die Corona-Entladung zu anderen Flächen als diesen Stellen weggeführt wird und daher an diesen Stellen nicht effektiv ist.

Wenn die Entladeelektrode 31 in direkte Opposition zur Gegen­ elektrode 32 gelangen würde, während die Elektrode 31 über die Luftblasöffnung 10 geführt wird, würde eine starke Entla­ dung auftreten, was zu Beschädigungen führen könnte. Es sind daher Pufferplatten 25 aus einem dielektrischen Material da­ zwischen angeordnet, um eine gleichmäßige und gleichförmige Entladung zu gewährleisten.

Falls ein Pufferelement aus einem dielektrischen Material vollständig innerhalb der Instrumentenplatte 1 angeordnet würde, so würde die Corona-Entladung wohl gleichförmig wer­ den, jedoch schwach über die gesamten Oberflächen der Instru­ mentenplatte 1, wodurch der Behandlungswirkungsgrad reduziert würde. Deshalb sind die Pufferplatten 25 nur an den Innensei­ ten der Luftblaslöcher 10 bis 12 angeordnet, welche Durch­ gangslöcher sind.

Nach Beendigung der Corona-Entladungsbehandlung der oberen Fläche 2 in der vorbeschriebenen Weise wird die Entladeelek­ trode 31 automatisch durch den Bewegungsmechanismus 32 so be­ wegt, daß sie sich vertikal erstreckt in der Nähe der Stirn­ fläche 3 der Platte 1, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Darauf wird die Entladeelektrode 31 vom linken Vorderabschnitt der Stirn­ fläche 3 zum rechten Vorderabschnitt der Stirnfläche verscho­ ben (in einem Abstand von etwa 10 mm, wie bei der oberen Flä­ che 2), während die Corona-Entladung aufrechterhalten wird. Auf diese Weise wird die Behandlung der Stirnfläche 3 durchge­ führt.

Ähnlich wie bei den Luftblasöffnungen 10 sind die Schnittend­ flächen und die Ecken 13 der Luftblasöffnungen 11 und 12 schwierig zu behandeln, die Corona-Entladung wird jedoch gleich­ mäßig gehalten aufgrund der Pufferplatten 25, wenn die Elektro­ de 31 vor den Luftblasöffnungen 11 und 12 vorbeigeht.

Nach Beendigung der Behandlung der Stirnfläche 3 wird entspre­ chend die Seitenfläche 4 behandelt.

Die gesamte erforderliche Zeit für die Corona-Entladungsbehand­ lung der oberen Fläche 2, der Stirnfläche 3 und der Seitenflä­ chen 4 beträgt etwa 25 Sek.

Nachdem die Behandlung mit der ersten Behandlungseinheit aus­ geführt ist, wird der Hochfrequenzoszillator 45 abgeschaltet, um die Corona-Entladung zu stoppen, die Spanneinrichtung 301 zusammen mit der Instrumentenplatte 1 wird zur Vorderseite der zweiten Behandlungseinheit 303 mit Hilfe der Verschiebeeinrich­ tung 26 transportiert.

Danach können die Ecken 5, 8, 9 und 13 sowie etwaige andere noch nicht voll durch die Einheit 302 behandelte Teile durch die zweite Behandlungseinheit 303 behandelt werden. Der Bewe­ gungsmechanismus 52 wird betätigt und der sphärische Entlade­ teil 55 der Entladeelektrode 51 wird in einem Abstand von etwa 10 mm von den Ecken 5 der Instrumentenplatte 1 angeordnet, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Zu diesem Zeitpunkt wird der Hochfrequenzoszillator 56 der Hochfrequenzquelle 53 eingeschaltet und es wird eine Hochfre­ quenzenergie von 28 kV an die Gegenelektrode 33 und an die Ent­ ladeelektrode 51 gelegt, so daß zwischen dem Entladeteil 55 und den Ecken 5 eine Corona-Entladung erzeugt wird.

Die durch den Entladeteil 55 erzeugte Corona-Entladung hat ein sehr gleichmäßiges Entlademuster, weshalb bei der Oberflächen­ behandlung der Instrumentenplatte 1 ein relativ weiter Bereich erfaßt werden kann. Zum Beispiel kann ein Bereich innerhalb eines Kreises mit einem Durchmesser von etwa 10-15 mm gut behandelt werden, weil der Entladeteil 55 kugelförmig ist und daher die Corona-Entladung gleichmäßig verteilt wird ohne Konzentration auf einen Punkt.

Da ferner der Entladeteil eine gekrümmte Oberfläche hat, wird die Entladung kaum beeinflußt durch Änderungen der Potential­ verteilung an den Ecken 5 oder den Winkeln der zu behandeln­ den Oberfläche mit Bezug auf die Richtung der Entladung, so daß man eine gute Entladungswirkung in den Ecken 5 erreicht.

Die Entladeelektrode 51 wird allmählich dreidimensional über alle Ecken 5 durch den Mechanismus 52 transportiert, während die Corona-Entladung aufrechterhalten wird. Die Bewegungsge­ schwindigkeit kann geeignet eingestellt werden auf einen Wert in einem Bereich von etwa 1-250 mm/Sek. unter den oben beschrie­ benen Entladebedingungen, insbesondere auf etwa 150 mm/Sek.

Nach Beendigung der Behandlung der Ecken 5 werden entsprechend die Ecken 8 und 9 sowie die Luftblasöffnungen 10, 11 und 12 und die Ecken 13 dieser Öffnungen behandelt.

Die gesamte erforderliche Zeit für die Corona-Entladungsbe­ handlung für die Ecken, die von der zweiten Einheit 303 ausge­ führt wird, beträgt etwa 30 Sek.

Der Entladeteil 55 der Entladeelektrode 55 ist nicht auf die Kugelform beschränkt, sondern er kann beispielsweise Halbkugel­ form oder sphäroidale Form haben, die sphärische Form scheint jedoch vom Standpunkt der Gleichmäßigkeit der Corona-Entladung optimal zu sein.

Die stabförmige Entladeelektrode 31 kann durch eine ebene oder flächenförmige Entladeelektrode ersetzt werden.

Die Corona-Entladungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform, die auf einem Gestell 80 aus einem zweistufigen Metallrahmen angeordnet ist, besteht im wesentlichen aus einer Gegenelektro­ deneinrichtung 401, einer Entladeelektrode 90, einer Transport­ einrichtung 402, einer Hochfrequenzenergiequelle 403, die an einer Stütze 84 an der linken Seite des Gestelles 80 angeordnet ist, und einer Steuereinheit 404, die an der rechten Seite des Gestelles 80 angebracht ist zur Steuerung der Transporteinrich­ tung 402.

Die Teile 401 bis 404 werden nachfolgend im Detail beschrieben. Zunächst wird die Gegenelektrodeneinrichtung 401 beschrieben.

Wie die Fig. 8, 10, 11 und 13 zeigen, ist ein hohler Elektro­ denständer 61 an der ersten Stufe des Gestelles 80 angeordnet. Eine schalenförmige Elektrodenbasis 62 ist aus Epoxyharz ge­ formt, so daß sie mit der dreidimensionalen Innenform der In­ strumentenplatte 1 übereinstimmt und sie ist auf dem oberen Ab­ schnitt des Elektrodenständers 61 gehalten, um die Instrumenten­ platte 1 von deren Innenseite her abzustützen.

Eine Dünnfilm-Gegenelektrode 63 ist auf der Oberfläche der Elektrodenbasis 62 ausgebildet, entsprechend der Innenfläche der Instrumentenplatte 1 durch eine geeignete Beschichtungs­ methode, wie z. B. Metallplattieren, Vakuumverdampfen, Auf­ sprühen, Beschichten mit einer leitenden Farbe, Aufkleben einer Aluminiumfolie od. dgl., so daß ein Kontakt zwischen der Oberfläche der Gegenelektrode 63 und der Innenfläche der Instrumentenplatte 1 bewirkt wird.

Wie die Fig. 10 und 13 zeigen, ist die Elektrodenbasis 62 mit Ausnehmungen 64 versehen, die in Positionen ausgebildet sind, welche den Luftblaslöchern 10, 11 und 12 der Instrumen­ tenplatte 1 entsprechen, so daß die Ausnehmungen 64 durch die Gegenelektrode 63 überdeckt sind.

Eine Pufferplatte 65 aus einem dielektrischen Material, wie z. B. Gummi, Epoxy-Harz od. dgl. ist in jede Ausnehmung 64 eingesetzt, so daß sie über der Gegenelektrode 63 innerhalb der jeweiligen Ausnehmung 64 liegt. Wenn somit eine Entlade­ elektrode der Gegenelektrode 63 genähert wird, an welcher die Instrumentenplatte 1 angepaßt ist, so ist die Gegenelektrode 63 im Bereich der Ausnehmungen 64 durch die Luftblasöffnungen 10, 11 und 12 hindurch nicht der Entladeelektrode ausgesetzt. Wenn die Gegenelektrode 63 der Entladeelektrode ausgesetzt ist, kann die Corona-Entladung zwischen den beiden Elektroden ge­ stört werden oder es kann eine Funkenentladung auftreten.

Nachfolgend wird die Transporteinrichtung 402 beschrieben.

Wie die Fig. 9, 11 und 12 zeigen, besteht die Transporteinrich­ tung 402 aus einem Bewegungsmechanismus 100 zum Bewegen einer Corona-Entladungselektrode 90 in Richtung der X-Achse, einem Bewegungsmechanismus 110, um die Entladeelektrode 90 in Rich­ tung der Y-Achse zu verschieben, und einem Bewegungsmechanismus 120, um die Entladeelektrode 90 in Richtung der Z-Achse zu be­ wegen.

An dem Bewegungsmechanismus 100 sind zwei Führungsstangen 128 horizontal und parallel zueinander an dem Gestell 80 angebracht. Ein Drehtisch 126 zum Abstützen des Bewegungs­ mechanismus 110 ist auf den Führungsstangen 128 angeordnet, derart, daß er verschiebbar in Richtung der X-Achse beweg­ lich ist. Das heißt, es sind Träger 123 an der unteren Fläche des Drehtisches 126 angebracht, und die beiden Führungsstangen 128 sind in die Träger 123 eingesetzt, um dadurch den Dreh­ tisch 126 verschiebbar zu machen.

An der linken und rechten Seite der Träger 123 an der unte­ ren Fläche des Drehtisches 126 sind Schraubverbindungen 129 angebracht und eine Schraubenwelle 127 ist drehbar und in Längsrichtung verschiebbar und sie steht in Eingriff mit den Schraubverbindungen 129. Ein Zahnrad 121 a ist am rechten Ende der Welle 127 befestigt und es steht in Eingriff mit einem Zahnrad 121 b eines Servomotors 125, der am rechten Ende des Gestelles 80 befestigt ist.

Sobald der Servomotor 125 rotiert, dreht sich auch die Welle 127 über die Zahnräder 121 a und 121 b, so daß der Drehtisch 126 sich in Richtung der X-Achse bewegt, zusammen mit den Schraub­ verbindungen 129, die in Eingriff mit der Schraubenwelle 127 stehen.

Der Bewegungsmechanismus 110 hat zwei Paare von Lagern 135 auf gegenüberliegenden Seiten der oberen Fläche des Drehti­ sches 126. Zwei Schraubenwellen 131 erstrecken sich horizon­ tal und parallel zueinander und sie sind zwischen den entspre­ chenden Paaren der rechten und linken Lager 135 angebracht, wobei die beiden Schraubenwellen 131 drehbar aber nicht in Längsrichtung verschiebbar sind. Zahnräder 136 a sind an den hinteren Enden der Schraubenwellen 131 angebracht und in Ein­ griff mit einem Zahnrad 136 b eines Servomotors 132, der am hinteren Ende des Gestelles 80 angeordnet ist.

Eine Schraubverbindung 134 erstreckt sich über und in Schrau­ beneingriff mit den beiden Wellen 131 und das hintere Ende eines Y-Achsen-Armes 133, der sich nach vorn erstreckt, ist an der Mitte der Schraubverbindung 134 befestigt. Der Bewe­ gungsmechanismus 120 für die Z-Richtung ist am vorderen Ende des Armes 133 angebracht.

Auch bei dem Bewegungsmechanismus 110 wird somit die Rota­ tion des Servomotors 132 auf die Zahnräder 136, die Wellen 131 und die Schraubverbindung 134 in dieser Reihenfolge über­ tragen, so daß der Bewegungsmechanismus sich in Richtung der Y-Achse bewegen kann.

In dem Bewegungsmechanismus 120 ist ein stationärer Tisch 141 vertikal an dem vorderen Ende des Armes 133 angebracht. Zwei Führungsstangen 142 sind an der Vorderfläche des stationären Tisches 141 befestigt und die Stangen 142 erstrecken sich ver­ tikal und parallel zueinander.

Ein Verschiebeelement 144 erstreckt sich über die beiden Füh­ rungsstangen 142 und ist mit diesen verbunden und eine nicht gezeigte Schraubenmutter ist in der Mitte des Verschiebeele­ mentes 144 ausgebildet. Eine Gewindewelle 146, die sich auf­ wärts erstreckt, steht in Gewindeeingriff mit der Mutter des Verschiebeelementes 144 und ist direkt gekoppelt mit einer drehbaren Welle 147 eines Servomotors 145, der auf dem oberen Abschnitt des stationären Tisches 141 montiert ist.

Andererseits ist ein Arm 143 an seinem oberen Ende an der Mitte des Verschiebeelementes 144 angebracht, so daß er sich von dort aus abwärts erstreckt und die Entladeelektrode 90 für die Corona-Entladung wird durch das untere Ende dieses Armes erfaßt, so daß sie sich immer im wesentlichen vertikal nach unten erstreckt.

Die Schraubenwelle oder Gewindewelle 146 dreht sich somit, wenn der Servomotor 145 rotiert, so daß der Arm 143 und die Entladeelektrode 90 durch das Verschiebeelement 144 auf- und abbewegt werden.

Die Entladeelektrode 90 besteht aus einem stabförmigen Griff­ abschnitt 91 mit einem Durchmesser von etwa 2 mm aus rost­ freiem Stahl und einem kugeligen Entladeteil 92 mit einem Durchmesser von etwa 6 mm aus rostfreiem Stahl, der am oberen Ende des Griffabschnittes 91 befestigt ist. Der Griffabschnitt 91 wird vom Arm 143 erfaßt, wie oben beschrieben, so daß er im wesentlichen vertikal beweglich ist. Der Griffabschnitt 91 wird somit nicht geneigt, auch wenn er durch die entsprechen­ den Bewegungsmechanismen 100, 110 und 120 bewegt wird.

Nachfolgend wird die Hochfrequenzenergiequelle 403 beschrie­ ben.

Wie die Fig. 8 und 9 zeigen, ist die Hochfrequenzenergie­ quelle 403 elektrisch an die Gegenelektrode 63 und die Ent­ ladeelektrode 90 angeschlossen.

Ein Gleichrichter 71 ist elektrisch mit einem Eingang einer dreiphasigen Wechselstrom-Energiequelle verbunden. Der Gleich­ spannungs-Ausgang des Gleichrichters 71 ist an einen Oszilla­ tor 72 gelegt, der von einem Inverter-Kreis gebildet wird, der mit einem Thyristor versehen ist. Ein Hochgeschwindigkeits­ schalter ist im Oszillator 72 vorhanden, um eine Rechteckwelle von etwa 25 kHz zu erzeugen.

Ein Abstimmkreis 73 ist elektrisch mit dem Ausgang des Oszil­ lators 72 gekoppelt. Der Abstimmkreis 73 entfernt harmonische Komponenten aus der Rechteckwelle, um eine sinusförmige Wel­ le von etwa 25 kHz durch diesen hindurchzulassen.

Eine Primärwicklung 75 eines Hochspannungstransformators 74 ist elektrisch mit dem Ausgang des Abstimmkreises 73 ge­ koppelt und eine Sekundärwicklung 76 des Transformators ist sowohl mit der Entladeelektrode 90 als auch mit der Gegen­ elektrode 63 verbunden. Die Seite der Sekundärwicklung 76 zur Gegenelektrode ist geerdet.

Im Leitungsabschnitt zwischen dem Abstimmkreis 73 und der Primärwicklung 75 ist ein Detektorkreis 77 zum Erfassen einer Hochfrequenzspannung und eines Hochfrequenzstromes, die an die Primärwicklung 75 gelegt werden, parallel zur Primärwick­ lung 75 geschaltet. Ein Steuerkreis 78 für den Oszillator­ ausgang ist zwischen den Detektorkreis 77 und den Oszillator­ kreis 72 gelegt, um den Ausgang des Oszillatorkreises 72 auf der Basis der Werte der Hochfrequenzspannung und des Stromes, die vom Detektorkreis 77 erfaßt werden, zu steuern.

In der zweiten Ausbildungsform bilden der Detektorkreis 77 und der Steuerkreis 78 eine Steuereinrichtung für den Ent­ ladeausgang, um den Entladungsausgang konstant zu halten, unabhängig von einer Änderung des Abstandes zwischen der zu behandelnden Oberfläche der Instrumentenplatte 1 und der Ent­ ladeelektrode 90.

Nachfolgend wird die Steuereinheit 404 beschrieben.

Eine nicht gezeigte Steuerschaltung mit einem Computer ist in der Steuereinheit 404 installiert. Die Steuerschaltung kann ein Ansteuerungsprogramm ausführen zum Steuern der Ope­ rationen der Bewegungsmechanismen 100, 110, 120 für die X-, Y- und Z-Richtung, um die Entladeelektrode zu bewegen, wäh­ rend der Abstand zwischen der Entladeelektrode 90 und der zu behandelnden Oberfläche der Instrumentenplatte 1 im wesent­ lichen konstant gehalten wird, und sie kann ferner ein Pro­ gramm ausführen zum Steuern der Einschaltung und der Ausschal­ tung der Hochfrequenzenergiequelle 403.

Wie Fig. 11 zeigt, sind Absaugeinrichtungen 405 vorgesehen, um Gas abzusaugen, wie z. B. Ozon, das während der Corona- Entladung entstehen kann, und diese Absaugeinrichtung 405 ist hinter der Gegenelektrodeneinrichtung 401 am rückwärti­ gen Teil des Gestelles 80 untergebracht.

Nachstehend wird das Verfahren zur Behandlung einer Instru­ mentenplatte 1 mittels Corona-Entladung und unter Verwendung der obigen Vorrichtung beschrieben.

Wie die Fig. 8, 10, 11 und 13 zeigen, ist die Instrumenten­ platte 1 an die Elektrodenbasis 62 und die Gegenelektrode 63 angepaßt bzw. auf diese aufgesetzt.

Dann, nachdem die Absaugeinrichtung 405 eingeschaltet worden ist, wird die Steuereinheit 404 eingeschaltet und jede der Transporteinrichtungen 100, 110 und 120 der Einheit 402 wird in eine Startposition für die Corona-Entladungs-Behandlung eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Griffabschnitt 91 der Entladeelektrode 90 gehalten, so daß er sich immer ver­ tikal erstreckt und das Entladeteil 92 liegt oberhalb dem vorderen linken Randende der Instrumentenplatte 1 in einem Abstand von etwa 10 mm.

Nach dem Einschalten der Hochfrequenzenergiequelle 403 wird eine Rechteckwelle von 25 kHz vom Oszillatorkreis 72 erzeugt und harmonische Komponenten werden aus der Rechteckwelle in dem Abstimmkreis 73 entfernt, so daß nur eine sinusförmige Welle durch den Abstimmkreis 73 hindurchgelassen wird. Die Sinus-Welle wird durch den Hochspannungstransformator 74 ver­ stärkt, so daß eine Hochfrequenzspannung von 28 kV erzeugt und an die Elektroden 63 und 90 gelegt wird. Zu diesem Zeit­ punkt tritt eine Corona-Entladung in der Luft zwischen der oberen Fläche 2 und dem gegenüberliegenden Abschnitt des Ent­ ladeteils 92 auf, womit die Behandlung der Oberfläche 2 mit­ tels Corona-Entladung beginnt.

Die Transporteinrichtungen 100, 110, 120 für die X-, Y- und Z-Richtungen werden in die entsprechenden Richtungen durch Drehung der Servomotore 125, 132 und 145 bewegt, wel­ che durch Steuersignale von der Steuereinheit 404 betätigt werden, so daß die Entladeelektrode 90 in der Nähe der zu behandelnden Oberfläche der Instrumentenplatte 1 bewegt wird.

Bei der Verschiebung der Entladeelektrode 90 wird der Ab­ stand zwischen der Elektrode und der zu behandelnden Ober­ fläche der Instrumentenplatte 1 im wesentlichen konstant gehalten, d. h. etwa auf 10 mm.

Bei der Verschiebung der Entladeelektrode 90 wird der Ab­ stand zwischen der Elektrode und der zu behandelnden Ober­ fläche der Instrumentenplatte 1 im wesentlichen konstant ge­ halten, d. h. etwa auf 10 mm.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform halten der Detek­ torkreis 77 und der Steuerkreis 78, welche die Entladeaus­ gang-Steuerung für die Hochfrequenzenergiequelle 403 bilden, die Entladeausgangsleistung konstant, wie nachstehend be­ schrieben wird.

Angenommen, daß der Abstand zwischen der Entladeelektrode 90 und der zu behandelnden Oberfläche der Instrumentenplatte 1 kleiner wird als ein gewählter Normalwert von 10 mm, so wird die Ausgangsleistung zwischen der Gegenelektrode 63 und der Entladeelektrode 90 höher als die normale Ausgangsleistung.

Mit einer Zunahme der Entladeausgangsleistung oder Ausgangs­ energie nimmt der hochfrequente Strom, der in der Primärwick­ lung 75 des Hochspannungstransformators 74 fließt, zu. Der Detektorkreis 77 stellt den hochfrequenten Strom fest, so daß der Steuerkreis 78 den Leistungsausgang des Oszillatorkreises 72 reduziert. Damit wird der Entlade-Ausgang gesteuert und auf den normalen Ausgang reduziert.

Umgekehrt wenn der Abstand zwischen der Entladeelektrode 90 und der zu behandelnden Oberfläche der Instrumentenplatte 1 größer wird als der normale Abstand von 10 mm, wird die Ent­ ladeausgangsenergie kleiner als die normale Ausgangsenergie. Mit der Abnahme des Entladeausgangs nimmt der hochfrequente Strom, der in der Primärwicklung 75 fließt, ab. Der Detektor­ kreis 77 mißt den hochfrequenten Strom, worauf der Steuerkreis 78 den Ausgang des Oszillatorkreises 72 erregt. Damit wird auch der Entlade-Energieausgang gesteuert und auf den norma­ len Ausgang erhöht.

Obwohl die Bewegungsgeschwindigkeit der Entladeelektrode 90 geeignet auf einen Wert zwischen etwa 1-250 mm/Sek. unter den oben erläuterten Entladebedingungen eingestellt werden kann, wird bei dieser Ausführungsform eine Geschwindigkeit von 150 mm/Sek. verwendet. Bei dieser Bewegungsgeschwindigkeit kann die Instrumentenplatte 1 in etwa 50 Sek. behandelt werden.

Der Entladeteil 92 der Elektrode 90 ist nicht auf kugelige Gestalt beschränkt, er kann beispielsweise auch halbkugelför­ mig oder sphäroidal sein, so lange wenigstens das Entladeende eine gekrümmte Oberfläche hat.

Der Abstand zwischen dem Entladeende der Elektroden 51 oder 90 und der Oberfläche des zu behandelnden Formkörpers kann bis zu 50 mm und die relative Bewegungsgeschwindigkeit zwi­ schen beiden kann bis zu 500 mm/Sek. betragen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Behandeln eines dreidimensionalen, Löcher und Ecken aufweisenden Formkörpers aus Kunststoff mittels Corona-Entladung, mit einer Entladeelektrode und einer Ge­ genelektrode, zwischen welchen der Formkörper in einer Spanneinrichtung gehalten ist, wobei die Entladeelektrode längs der zu behandelnden Oberfläche des Formkörpers be­ wegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladeteil (55, 92) der Entladeelektrode (51, 90) im we­ sentlichen Kugelform hat und daß eine Pufferplatte (25, 65) aus dielektrischem Material im Bereich der Löcher zur Ab­ deckung der Gegenelektrode angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Krümmungsradius des kugelförmigen Entlade­ teils (55, 92) der Entladeelektrode (51, 90) kleiner aus­ gebildet ist als der Radius der Ecken des dreidimensionalen Formkörpers.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß eine weitere Entladeelektrode (31) mit einem stabförmigen Entladeteil (35) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch eine Hochfrequenzenergiequelle (33, 53, 403) zum Anbringen einer Hochfrequenzenergie an die Entladeelektrode (51, 90), eine Steuerschaltung für den Ent­ ladeausgang in der Hochfrequenzenergiequelle, um den Entla­ deausgang der Entladeelektrode (31, 51, 90) konstant zu hal­ ten, auch wenn der Abstand zwischen der zu behandelnden Ober­ fläche des Formkörpers und der Entladeelektrode sich verän­ dert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzener­ giequelle einen Hochspannungstransformator (46, 57, 74) aufweist mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwick­ lung, die elektrisch mit der Entladeelektrode verbunden ist, ferner einen Oszillatorkreis (45, 56, 72), der elek­ trisch mit der Primärspule des Hochspannungstransformators gekoppelt ist, und daß die Steuereinrichtung für den Ent­ ladeausgang einen Detektorkreis (77) aufweist zum Erfassen der Hochfrequenzspannung und des Hochfrequenzstromes, der an die Primärwicklung des Hochspannungstransformators (74) gelegt wird, und daß eine Steuerschaltung (78) für den Os­ zillatorausgang vorgesehen ist, um den Ausgang des Oszilla­ torkreises aufgrund der Werte zu steuern, die vom Detektor­ kreis (77) erfaßt worden sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn­ zeichnet durch eine Steuereinheit (404) zum Steuern der Operationen der Transporteinrichtungen (402) und der Hochfrequenzenergiequelle (403).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch eine Absaugeinrichtung (405) zum Ab­ saugen von Gas, das während der Behandlung mittels Corona- Entladung entsteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hochfrequenzenergiequelle einen Gleichrichter (71) aufweist, der an die Eingangsseite des Oszillatorkreises (72) gelegt ist, ferner einen Abstimm­ kreis (73), der an eine Ausgangsseite des Oszillatorkreises (72) und an die Primärwicklung (75) des Hochfrequenztrans­ formators (74) geschaltet ist, um harmonische Rechteckkompo­ nenten, die vom Oszillatorkreis erzeugt werden, zu entfernen, um dadurch eine sinusförmige Welle mit im wesentlichen fe­ ster Frequenz zu übertragen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn­ zeichnet durch einen maschenförmigen Schutzzylin­ der (60) um die Entladeelektrode, um eine hochfrequente Rausch-Abstrahlung zu verhindern, die von der Entladeelek­ trode bei der Corona-Entladung erzeugt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Entladeelektrode (51, 90) einen stabförmigen Ansatz (54, 91) hat, der mit dem sphäri­ schen Entladeteil (55, 92) verbunden ist.