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Die Erfindung betrifft das Aufbringen von Schutzschichten auf die
inneren Nähte von Dosen, und insbesondere einen modularen
Dosenbeschichter, im besonderen einen modularen Dosenbeschichter mit einem relativ
kleinen Durchmesser, zum Aufbringen von Schutzschichten auf das Innere
der Schweißnähte von Dosen.
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Metalldosen werden gewöhnlich nach einem von zwei Verfahren
hergestellt. Ein Verfahren, das Zwei-Teile- Dosenherstellungsverfahren,
umfaßt das Ausbilden eines gezogenen Hohlgefäßes aus einem flachen
Metallblech durch einen Stanzprozeß und weiteres formen des Hohlkörpers
zu einer Dosenform durch einen Abstreckprozeß. Das andere Verfahren,
das Drei-Teile-Verfahren, umfaßt das Ausbilden eines zylindrischen
Dosenkörpers aus einem Metallblech und anschließendes Anbringen von
zwei Deckeln an den gegenüberliegenden Enden des Körpers. Bei der
Herstellung von dreiteiligen Dosen werden die zylindrischen Dosenkörper
durch Umwickeln eines Bleches aus Metall um einen sogenannten Dorn
geformt. Die Enden der Bleche stoßen entweder stumpf aneinander oder
überlappen sich und sind durch eine Schweißnaht, eine Lötnaht oder
eine Klebenaht miteinander verbunden. Das Innere der Naht wird dann
mit einer Schutzschicht überzogen, die den Doseninhalt vor den
Metallverunreinigungen schützt. Die Beschichtung wird aufgebracht, um zu
sichern, daß kein Metall dem Inhalt der Dose ausgesetzt ist. Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Auftragen dieser
kontinuierlichen Schicht auf Dosennähte gerichtet.
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In einer normalen Fertigungslinie für die Herstellung von
zylindrischen Dosenkörpern durch das Drei-Teile-Verfahren ist ein Dorn
vorgesehen, der als ein Wickeldorn wirkt, um den herum Dosenkörper aus
einem Metallzuschnitt geformt werden, wenn sie sich über den Dorn
stromab bewegen. Die Dosenkörper werden aus einem Magazin durch ein
geeignetes Fördermittel in Längsrichtung über den Dorn bewegt, wie zum
Beispiel durch Vorsprünge eines Kettenförderers, die die hintere Kante
der Dosenkörper fassen und die Dosenkörper entlang des Dornes schieben
oder einen Magnetförderer, bei dem Magneten tragende, bewegliche
Förderbänder mit den Metalldosen ineinandergreifen, um sie entlang des
Dornes zu bewegen. In den Endstufen der Bewegung des Dosenkörpers über
den Dorn werden die Enden des Metallbleches zusammengeführt und
verbunden. Die Körper werden an einer Schweißstation durch eine
Schweißnaht zusammengeschweißt. Wenn die Körper den Dorn verlassen und
auf führungen übergehen, werden sie durch eine innere Auftragstation
geschoben. An dieser Station wird ein Streifen aus Schutzmaterial über
die innere Naht der Dose gesprüht. Von der Auftragstation wird der
Dosenkörper entlang einer Reihe von Führungen für die weitere
Bearbeitung, wie zum Beispiel Nachbehandeln der Beschichtung, vorgerückt.
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Die Auftragstation umfaßt eine am Ende des Dornes befestigte
druckluftlose Spritzvorrichtung. Diese Vorrichtung ist so angeordnet,
daß die Dosenkörper darüberlaufen, bevor sie auf die führungen
übergehen. Die Spritzvorrichtung ist an dem Dorn befestigt und erstreckt
sich vom stromabwärtigen Ende des Dornes und umfaßt eine Düse, aus der
das Beschichtungsmaterial entlang der Naht der Dose gesprüht wird,
wenn sie sich darüber bewegt.
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Solche Vorrichtungen zum Überziehen der Nähte von Dosen gibt es
heute im Handel.
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Die EP-A-136131 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen und
Beschichten der inneren Naht eines warm-geschweißten Dosenkörpers, bei
der eine druckluftlose Spritzpistole am Ende des Dornes angeordnet ist
und ein pneumatisches Regulierventil und ein
Doppelaustrittsdüsenaggregat umfaßt. Das Regulierventil wird durch ein entfernt von der
Spritzpistole liegendes Magnetventil betrieben, um das
Beschichtungsmaterial aus den Austritten so abzugeben, daß das aus dem
ersten Austritt gesprühte Material wirksam ist, um die Naht zu kühlen
und das aus dem zweiten Austritt gesprühte Material die Naht
beschichtet.
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Die US-A-4180011 offenbart eine Vorrichtung zum Sprühen einer
Beschichtung auf die inneren Nähte von Dosen, bei der eine
Druckluftspritzpistole an einem verlängerten Arm, der stromabwärts von und
koaxial mit dem Dorn gelegen ist, angeordnet ist, und die ein
druckluftbetriebenes Nadelventil und eine so positionierte Düse
umfaßt, daß das zerstäubte Beschichtungsmaterial vertikal nach oben auf
die Naht gesprüht wird. Das Nadelventil wird durch eine Magnetspule
betätigt, die fern der Spritzpistole gelegen ist, um das
Beschichtungsmaterial aus der Düse auszubringen.
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Die US-A-3816165 offenbart eine Vorrichtung zum Beschichten der
inneren Nähte von Dosen entweder vor- oder nachdem die Nähte
geschweißt, gelötet oder geklebt wurden, die eine druckluftlose, am Ende
des Dornes befestigte Spritzpistole umfaßt. Die Spritzpistole umfaßt
ein pneumatisches Regelungsventil, das durch eine fern der
Spritzpistole gelegenen Magnetspule betätigt wird, um das zerstäubte
Beschichtungsmaterial aus einer druckluftlosen Sprühdüse auszutragen,
und eine auf der von der Spritzpistole gegenüberliegenden Seite der
Nähte gelegene Luftdüse, um den Sprühnebel auf den Nahtbereich der
Dose zu begrenzen.
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Der Fluß des Beschichtungsmaterials durch die Vorrichtung wird
durch ein druckluftbetriebenes Ventil in der Weise gesteuert, daß das
Flüssigkeitssprühen aus der Beschichtungsvorrichtung im Gleichlauf mit
der Bewegung der Dosenkörper über den Dorn ein- und ausgestellt wird.
Das heißt, die Beschichtungs- oder Spritzvorrichtung wird durch die
sich zu der Vorrichtung erstreckende Luftdruckleitung nur dann
aktiviert, wenn sich die Dosennaht über die Düse bewegt und ist zwischen
den Dosen inaktiviert. Zum Beispiel kann eine sich kontinuierlich
bewegende Reihe von 10cm (4 inch) langen Dosen durch 13mm (1/2 inch)
breite Lücken geteilt werden. Dementsprechend ist es notwendig, die
Spritzvorrichtung ein- und auszuschalten, um kein
Beschichtungsmaterial in die Lücken zu sprühen. Bei Produktionslinien, die mit
Geschwindigkeiten in der Größenordnung bis zu 700 und 750 Dosen pro Minute
arbeiten, wird die Taktgeschwindigkeit der Sprühvorrichtung sehr groß.
In bekannten Dosennahtbeschichtern erreichte die den Beschichter
steuernde Druckluftleitung stromaufwärts entfernt von dem Beschichter die
Größenordnung von mindestens 3 bis 6m (10-12 Fuß). Die Notwendigkeit,
eine Druckluftleitung dieser Länge unter Druck zu setzen, hat zu
Begrenzungen in der Taktgeschwindigkeit der Beschichtungsvorrichtung
geführt.
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Es gibt auch Dosenbeschichtungssysteme, bei denen die Dosen
während des Beschichtens mit ihren Enden aneinanderstoßen, um die Lücken
zwischen den Dosen zu beseitigen, so daß keine Notwendigkeit besteht,
die Pistole periodisch ein- und auszustellen.
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Die US-A-2879947 offenbart eine Druckluftspritzpistole, die ein
Druckluftsteuerventil umfaßt, das durch eine am hinteren Ende der
Spritzpistole nahe dem Druckluftsteuerventil angeordnete Magnetspule
betrieben wird, um zerstäubtes Beschichtungsmaterial aus der Sprühdüse
auszutragen.
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Vorhandene Dosenbeschichter haben einen Durchmesser in der
Größenordnung von 44 bis 51mm (1 3/4 bis 2 inches). Mit der wachsenden
Nutzung von Dosen mit kleinerem Durchmesser, z. B. in der
Kosmetikindustrie verwendeten Aerosoldosen, gibt es einen Bedarf an
Dosenbeschichtern mit relativ kleinem Durchmesser in der Größenordnung von
30mm. Solche Dosenbeschichter mit kleinem Durchmesser würden sowohl in
Systemen, in denen die Spritzpistole schnell ein- und ausgeschaltet
wird, als auch in Systemen, in denen das nicht erfolgt, geeignet sein.
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In beiden Systemtypen ist ebenfalls ein Bedarf an
Spritzvorrichtungen, die, wenn sie an dem Ende des Dornes angeordnet sind, zur
Wartung, Reparatur oder zum Ersatz leicht demontiert werden können.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufbringen eines Streifens
aus flüssigem Beschichtungsmaterial über die Längsnähte einer Reihe
von sich entlang einer Dosenformgebungslinie bewegenden, im Abstand
angeordneten Dosenkörpern, wobei die Beschichtungsvorrichtung angepaßt
ist, um in das Innere der Dosenkörper zu passen, umfaßt eine
Fluidverteilereinheit, die einen Luftströmungskanal und einen
Flüssigkeitsströmungskanal besitzt, die sich über ihre Länge für die
Luft bzw. das flüssige Beschichtungsmaterial erstrecken, eine
Beschichtungseinheit, die an der Fluideinheit befestigt ist und mit
mindestens dem Flüssigkeitsströmungskanal in Verbindung steht; ein
pneumatisch zu betätigendes Absperrmittel in der Beschichtungseinheit, das
wahlweise in eine "offene" und eine "geschlossene" Ventilstellung
bewegbar ist, um den Fluß des flüssigen Beschichtungsmaterials in der
'offenen' Ventilstellung durch den Flüssigkeitsströmungskanal zum
Austragen auf die Nähte der Dosenkörper zu ermöglichen; und ein
Magnetventil zum Steuern des Stromes der Luft durch den
Luftströmungskanal, um das Absperrmittel wahlweise zu Öffnen und zu Schließen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil in einer Aussparung in der
Wand der Fluidverteilereinheit neben der Beschichtungseinheit
angeordnet ist.
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Solch eine Beschichtungsvorrichtung mit kleinem Durchmesser ist in
der Lage, mit hoher Geschwindigkeit mit schneller Reaktionszeit zu
arbeiten. Sie kann als Baukastenkonstruktion ausgebildet sein und
eine Fluidverteilereinheit enthalten, die an der Rückseite durch eine
Befestigungsstange des Dornes der Dosenformgebungsvorrichtung getragen
wird. Luft- und Flüssigkeitseinlaß- und -auslaßleitungen können an
einer Endkappe, die an der Rückseite der Verteilereinheit befestigt
ist und Flüssigkeitsströmungskanäle besitzt, die mit den
Flüssigkeitsströmungskanälen in der Verteilereinheit in Verbindung stehen,
hartgelötet sein. Eine Mikrominiaturmagnetspule ist in einer Aussparung in
der Verteilereinheit angeordnet und eine Beschichtungseinheit ist an
dem vorderen oder stromabwärtigen Ende der Verteilereinheit befestigt.
Die Kanäle für das Beschichtungsmaterial erstrecken sich durch die
Verteilereinheit zur Beschichtungseinheit und ein Luftströmungskanal,
der wahlweise durch die Magnetspule zu öffnen und zu schließen ist,
erstreckt sich durch die Verteilereinheit. Zu der Magnetspule in der
Verteilereinheit führen elektrische Leitungen und steuern den Fluß der
Luft durch sie. Wenn die Magnetspule erregt ist, wird der
Beschichtungseinheit
Luft durch die Einheit zugeführt, um eine Düse zu öffnen,
die das Sprühen des Dosenbeschichtungsmaterials auf die innere Naht
der sich über die Düse bewegenden Dosen ermöglicht. Der
Dosenbeschichter kann leicht montiert und demontiert werden und die Magnetspule
kann bei Bedarf schnell und einfach ersetzt werden. Da die Magnetspule
direkt neben der Beschichtungseinheit angeordnet ist, ist die
Reaktionszeit reduziert und der Beschichter kann mit relativ hohen
Taktgeschwindigkeiten periodisch arbeiten. Außerdem hat der modulare
Dosenbeschichtungsapparat einen Durchmesser von nur ungefähr 30mm, was
seine Anwendung bei Dosen mit relativ kleinem Durchmesser erlaubt, und
ist aufgrund seiner Baukastenkonstruktion für die Wartung und
Reparatur leicht demontierbar.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer
Dosenkörperproduktionslinie, in der die erfindungsgemäße Dosenbeschichtungsvorrichtung
angewendet wird.
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Fig. 2 ist eine Schnittzeichnung der erfindungsgemäßen
Dosenbeschichtungsvorrichtung.
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Fig. 3 ist eine Ansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2.
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Fig. 4 ist eine Ansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 2.
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Fig. 5 ist eine Ansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 2
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Fig. 6 ist eine Ansicht entlang der Linie 6-6 der Fig. 2.
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Fig. 7 ist eine Ansicht entlang der Linie 7-7 der Fig.2.
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Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Fig. 8
entlang der Linie 8-8.
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Betrachtet wird zuerst die Fig. 1, in der eine
Standarddosenproduktionslinie schematisch dargestellt ist, die bei der Herstellung von
zylindrischen Dosenkörpern für das Drei-Teile-Verfahren verwendet
wird. Diese Linie umfaßt einen Dorn 10, der als ein Wickeldorn wirkt,
um den die Dosenkörper 11 geformt werden können, wenn sie sich stromab
über den Dorn 10 bewegen. Die Dosenkörper 11 werden von einem Magazin
12 mittels eines Fördermittels (nicht dargestellt), wie zum Beispiel
die Vorsprünge eines Kettenförderers oder eines Magnetförderers, die
die Dosenkörper fassen und sie entlang des Dornes bewegen, in
Längsrichtung über den Dorn 10 bewegt.
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Im letzten Abschnitt der Bewegung der Dosenkörper 11 über den Dorn
10 werden die Enden des Metallbleches aneinandergefügt oder überlappt
und verbunden. Die Körper werden durch eine Schweißnaht an einer
Schweißstation, die im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet
ist, zusammengeschweißt. Wenn die Dosenkörper 11 den Dorn 10 verlassen
und auf Führungen 15 übergehen, bewegen sie sich über die
erfindungsgemäße Dosenbeschichtungseinrichtung, die im allgemeinen mit 19
bezeichnet ist. An dieser Station wird ein Streifen aus Schutzmaterial
über die inneren Nähte der Dosen gesprüht, wie es nachfolgend
ausführlicher beschrieben wird. Von der Auftragstation bewegen sich die
Dosenkörper entlang einer Reihe von Führungen 15 für die weitere
Bearbeitung, wie zum Beispiel Nachbehandeln des auf ihnen versprühten
Beschichtungsmaterials.
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Wird nun die Fig. 2 betrachtet, umfaßt die erfindungsgemäße
Beschichtungsvorrichtung 19 eine Beschichtungseinheit 20, eine
Fluidverteilereinheit 22 und eine Endkappe 24. Die Beschichtungseinheit 20 ist
an dem vorderen oder stromabwärtigen Ende der Fluidverteilereinheit 22
mittels äußerer Schrauben (nicht dargestellt) befestigt, die sich
durch den Körper der Beschichtungseinheit 20 und in das stromabwärtige
Ende 25 der Fluideinheit 22 erstrecken. Der Dosenbeschichter 19 ist an
dem Dorn 10 mittels eine Befestigungsstange 26 befestigt, die an einem
Ende (nicht dargestellt) an dem stromabwärtigen Ende des Dornes 10
befestigt ist. Das andere Ende der Befestigungsstange 26 führt durch
einen Endkappenfeststeller 28, der einen mit Gewinde versehenen
Abschnitt 30 aufweist, der in eine innen mit Gewinde versehene Bohrung
32 am Ende des Fluidverteilers 22 verschraubt ist. Das Festziehen des
Endkappenfeststellers 28 in dem Fluidverteiler 22 hält die Endkappe 24
in ihrer Position am Ende des Fluidverteilers 22. Wie es in Fig.5 noch
klarer dargestellt ist, enthält das Ende 34 der Befestigungsstange 26,
das in das Ende des Fluidverteilers 22 ragt, eine Abflachung 36. Eine
Stellschraube 38 in der Wand des Fluidverteilers 22 kann mit der
Abflachung 36 ineinandergreifen, um die Fluidverteilereinheit 22 der
Spritzvorrichtung 19 an dem Ende 34 der Befestigungsstange und
nachfolgend an dem Dorn 10 zu befestigen.
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Die Endkappe 24 enthält eine Flüssigkeitseinlaßöffnung 40, eine
Flüssigkeitsauslaßöffnung 42 und eine Lufteinlaßöffnung 44 (Fig. 3 und
4). Rohre, wie das in Fig. 2 dargestellte Luftrohr 46, sind in den
entsprechenden Einlaß- und Auslaßöffnungen hart aufgelötet, um die
Rohrverbindungen zwischen den Quellen der Beschichtungsflüssigkeit und
der Luft und den Fluidströmungsleitungen innerhalb der
Beschichtungsvorrichtung 19 herzustellen. Die Flüssigkeitseinlaßöffnung 40 steht in
Verbindung mit einem Flüssigkeitsströmungskanal 48, der sich durch die
Endkappe 24, durch die Länge des Fluidverteilers 22 und in die
Beschichtungseinheit 20 (Fig. 3) erstreckt. Ebenso steht die
Flüssigkeitsauslaßöffnung 42 in Verbindung mit einem
Flüssigkeitsströmungskanal 50, der sich von der Beschichtungseinheit 20 zurück über
die Länge des Fluidverteilers 22 und durch die Endkappe 24 erstreckt.
Der Lufteinlaß 44 steht mit einem Luftkanal 52 in Verbindung, der sich
durch die Endkappe 24 entlang des Fluidverteilers 22 und zu einer
Einlaßöffnung 54 zu einem elektromagnetischen Ventil 56 erstreckt. Wenn
das elektromagnetische Ventil betätigt ist, wird die durch die Öffnung
54 eingeführte Luft in eine Öffnung 58 und durch einen Luftkanal 60 in
eine Kolbenkammer 62 in dem hinteren Ende der Beschichtungseinheit 20
geführt, wie es anschließend beschrieben wird. Wenn das
elektromagnetische Ventil 56 nicht aktiviert ist, wird die Luft durch die Öffnung
64 (Fig. 3) in der Fluidverteilereinheit 22 in die Atmosphere
abgeführt.
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Wie es in den Fig. 1-3 gezeigt ist, sieht die
Dosenbeschichtungsvorrichtung 19 Maßnahmen für die kontinuierliche Zirkulation des
Beschichtungsmaterials durch den Beschichter vor. Das heißt, es gibt
einen kontinuierlichen Fluß der Flüssigkeit oder des
Beschichtungsmaterials zum Beschichter 19 durch den Flüssigkeitseinlaß 40, der in
Verbindung mit dem Flüssigkeitsströmungskanal 48 in dem Fluidverteiler
22 und der Beschichtungseinheit 20 zu einer Flüssigkeitskammer 66 an
dem vorderen Ende der Beschichtungseinheit 20 steht. Es gibt ebenso
einen kontinuierlichen Fluß von Beschichtungsmaterial von der
Flüssigkeitskammer
66 zurück durch den Rückführungskanal 50 und aus der
Auslaßöffnung 42 zu einer Rückflußleitung 68 (Fig. 1). Als ein Ergebnis
dieser kontinuierlichen Strömung kann die Temperatur des
Beschichtungsmaterials konstant gehalten werden, auch wenn die
Vorrichtung nicht benutzt wird und die Flüssigkeit sonst ruhend wäre. Da
einige Beschichtungsmaterialien bei einer im wesentlichen über
Raumtemperatur liegenden Temperatur aufgetragen werden, ist es wichtig,
daß sie nicht zum Stillstand kommen und im Beschichter fest werden.
Die zirkulierende Strömung der Flüssigkeit durch die Spritzvorrichtung
verhindert dieses Erhärten oder das Absetzen von
Beschichtungsmaterial.
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Wie es in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, beginnt eine
Flüssigkeitseinlaßleitung 70, die in den Beschichter 19 durch die Öffnung
40 eintritt, an einer Quelle 72 des Beschichtungsmaterials, das durch
eine Pumpe 74, eine Heizvorrichtung 76, einen Filter 78 und einen
Regler 80 über Leitungen innerhalb des Dornes 10 zu der
Beschichtungsvorrichtung 19 geführt wird. Die Rückflußleitung 68 leitet
Beschichtungsmaterial zu einem Umlaufventil 82, das die Flüssigkeit
entweder zurück zum Einlaß der Pumpe 74 oder zu einem
Abproduktsammelbehälter 84 mittels eines Ablaßventils 86 leitet. Somit fließt die von
der Leitung 70 durch den Einlaß 40 in die Spritzvorrichtung
eingeführte Flüssigkeit durch den Kanal 48 über die Länge des Beschichters,
den sie durch eine Öffnung 88 (Fig. 3) verläßt, und in die
Flüssigkeitskammer 66. Die Flüssigkeit in der Kammer 66 kann zu der
Flüssigkeitsauslaßöffnung 42 zurückgeführt werden, indem sie durch eine
Flüssigkeitsauslaßöffnung 90 an der Flüssigkeitskammer 66 und zurück durch
den Kanal 50 fließt.
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Werden nochmal die Fig. 2 und 3 betrachtet, enthält die
Beschichtungseinheit 20 an ihrem vorderen Ende eine innen mit Gewinde
versehene Bohrung 92, in die ein Ventilkopf 94 geschraubt ist. Ein O-Ring 96
dichtet den Ventilkopf 94 in der Bohrung 92 in der
Beschichtungseinheit 20 ab. Ein Flüssigkeitssprühkopf 98 ist nachfolgend an
dem Ende des Ventilkopfes 94 geschraubt. Eine Gegenbohrung in dem
Ventilkopf 94 definiert die Flüssigkeitskammer 66, die an ihrem hinteren
Ende durch Öffnungen 88 bzw. 9o mit den Flüssigkeitseinlaß- und
-auslaßkanälen 48 und 50 verbunden ist. Der Ventilkopf 94 enthält an
seinem vorderen Ende ein Ventil 100, das das Beschichtungsmaterial in der
geöffneten Ventilstellung unter Druck von der Flüssigkeitskammer 66
durch das Ventil 100 entlang des Kanal es 102 in den Sprühkopf 98 und
aus der Sprühöffnung fließen läßt, die in einem zum Beschichten der
inneren Nähte der sich darüber bewegenden Dosen geeigneten Winkel
gerichtet ist.
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Die Steuerung des Flüssigkeitsstromes durch das Ventil 100 erfolgt
mit Hilfe einer Nadel 106, die einen Schaft 108 enthält, der an seinem
hinteren Ende in einem Kolben 110 endet. Die Nadel 106 wird mittels
einer im vorderen Ende des Fluidverteilers 22 gelegenen Feder 112 in
eine Ventilschließstellung gelenkt. Der Kolben 110 bewegt sich in der
Kolbenkammer 62 in eine rückwärtige Richtung, wenn durch die
Betätigung des elektromagnetischen Ventils 56 Luft in die Kolbenkammer 62
eingeführt wird. Die Bewegung des Kolbens zieht die Nadelspitze 106
aus ihrem Sitz in dem Ventil 100, wobei der Fluß der Flüssigkeit durch
das Ventil 100 zu der Sprühöffnung 104 ermöglicht wird.
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Der Strom der Luft zu der Kolbenkammer 62 wird durch ein
elektromagnetisches Ventil 56 gesteuert. Dieses Ventil ist in einem Spalt 114
in dem Fluidverteiler 22 neben der Beschichtungseinheit 20 der Pistole
gelegen. Da die Magnetspule direkt neben der Einheit 20, die die
Kolbenkammer enthält, angeordnet ist, ist die Ansprechzeit vermindert,
und die Vorrichtung kann mit einer sehr hohen Geschwindigkeit
periodisch arbeiten. Das heißt, es wurde gefunden, daß die
erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit periodisch arbeiten kann, die
ausreichend ist, um 10cm-Dosen (4-inch-Dosen), die durch eine 13mm-
Lücke (1/2 inch) getrennt sind und sich mit einer Geschwindigkeit von
bis zu 750 Dosen pro Minute bewegen, mit einer Beschichtung zu
besprühen, wohingegen ältere Beschichter nur mit einer Taktgeschwindigkeit
für eine ähnliche Linie, die sich mit einer Geschwindigkeit von 300-
400 Dosen pro Minute bewegt, arbeiten können.
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Ein geeignetes Magnetventil 56 ist ein
Vierwege-Mikrominiaturventil mit einer Länge von ungefähr 46mm (1.81 inches) bei einer Höhe von
18mm (0.71 inches), das von der Nordson Corporation als Teil Nummer
112,149 erhältlich ist und die folgenden technischen Daten hat:
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Ventiltyp: Vierwegeventilkegel, zwei Stellun
gen, einzelne Magnetspule
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Durchsatz: 0.14 m³/min @ 70 kg/cm² (5 scfm @ 100 psi)
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CV-Faktor: 0.04
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Spannung: 12 V oder 24 V Gleichstrom
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Leistungsverbrauch: 2.0 W Nennwert
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Arbeitsdruckbereich: 0,14 bis 84,4 kg/cm² (0.2 psi bis 120 psi)
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Ansprechzeit: .005 Sek an-- .005 Sek aus
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Es ist zu beachten, daß das so hergestellte Ventil eine Einlaßöffnung,
zwei Auslaßöffnungen und zwei Rückflußöffnungen besitzt, wie oben
beschrieben bei Anwendung gemäß der Erfindung aber nur eine
Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung und eine Rückflußöffnung genutzt werden.
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Über die Länge des Dornes 10 führen elektrische Leitungen 120 zu
der Magnetspule 56 in der Fluideinheit 22, um den Strom der Luft durch
den Fluidverteiler 22 zu steuern.
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Die Öffnung eines Ventils 100 zum Abgeben von Sprühflüssigkeit aus
der Sprühöffnung 104 wird im Gleichlauf mit der Bewegung der
Dosenkörper 11 über den Dorn 10 (Fig. 1) gesteuert. Die Aktivierung der
Pistole wird durch geeignete Meßfühlmittel, wie zum Beispiel durch einen
Annäherungssensor 124, der die Vorderkante jeder Dose erkennt,
eingeleitet. Nach jeder Erkennung der Vorderkante einer Dose sendet der
Sensor 124 einen elektrischen Impuls an eine Zeitsteuerschaltung 126.
Die Zeitsteuerschaltung 126 sendet dann in Übereinstimmung mit einer
vorprogrammierten Eingabe nach einer eingestellten Verzögerungszeit
ein Signal an das Magnetventil 56, was das Öffnen des Ventils bewirkt,
um das Strömen von Luft durch den Kanal 60 und in die Kolbenkammer 62
zu ermöglichen. Das Ansteigen des Luftdruckes in der Kammer 62
betätigt den Kolben 110, um die Feder 112 zusammenzudrücken. Die Bewegung
der Nadel 106 zur feder 112 öffnet das Ventil 100, was bewirkt, daß
das Beschichtungsmaterial aus der Flüssigkeitskammer 66 unter Druck
durch das Ventil 100 aus der Sprühöffnung 104 und auf die Naht des
sich vorbei bewegenden Dosenkörpers 11 abgegeben wird.
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Nach einer vorbestimmten Zeit, die eine Funktion der Dosenlänge
und Fördergeschwindigkeit ist, verläßt die Dose, die den
Annäherungssensor aktiviert hat, die Fluchtlinie mit der Sprühöffnung. Nach
dieser vorbestimmten Zeit unterbricht die Zeitsteuerschaltung 126 das
Signal zu der Magnetspule 56, was bewirkt, daß sie stromlos und die
Steuerschaltung zurückgesetzt wird. Nach dem Abschalten der
Magnetspule 56 ist der Strom der Luft zu der Kolbenkammer 62 unterbrochen und
die Luft wird durch die Rückflußöffnung 64 in den Fluidverteiler 22
zurückgeführt. Dieser Arbeitsablauf wird jedes Mal wiederholt, wenn
sich ein Dosenkörper an dem Annäherungssensor 124 vorbeibewegt.
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Alle Luft- und Flüssigkeitsleitungen zwischen den Einheiten der
Vorrichtung sind durch O-Ringe abgedichtet, das heißt, durch einen O-
Ring 130 zwischen der Endkappe 24 und der Fluidverteilereinheit 22 und
einen O-Ring 132 zwischen der Fluidverteilereinheit 22 und der
Beschichtungseinheit 20.
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In Funktion fließt das auf die Dosennaht aufzubringende flüssige
Beschichtungsmaterial durch die Einlaßöffnung 40 in die Endkappe 24
und durch den Flüssigkeitskanal 48 in die Fluidverteilereinheit 22 und
die Beschichtungseinheit 20, wobei es in die Flüssigkeitskammer 66 im
Beschichterkörper eintritt. Wenn das Ventil 100 in der geschlossenen
Ventilstellung ist, zirkuliert die Flüssigkeit kontinuierlich durch
den Flüssigkeitsauslaßkanal 50 zurück und zu dem Umlaufventill 82, wie
es oben beschrieben wurde. Wenn die Zeitsteuerschaltung ausgelöst ist,
öffnet ein elektrisches Signal das Magnetventil 56. Unter Druck durch
die Öffnung 44 in die Endkappe 24 eintretende Luft fließt durch den
Luftströmungskanal 52 in dem Fluidverteiler 22 zur Magnetspule 56 und
dann durch den zweiten Luftströmungskanal 60 zu der Kolbenkammer 62.
Der Druck der Luft auf den Kolbenboden 110 drückt die Feder 112
zusammen und zieht die Nadel 106 aus ihrem paßgenauen Eingriff mit dem
Ventil 100, wodurch der fluß des Beschichtungsmaterials aus der
Flüssigkeitskammer 66 durch das Ventil 100 zur Sprühöffnung 104 ermöglicht
wird. Wenn die Dose beschichtet wurde, hebt die Zeitsteuerung 126 das
elektrische Signal zu dem Magnetventil 56 auf und bewirkt das
Schließen desselben. Die Luftzufuhr zu der Kolbenkammer 62 wird sofort
abgestellt und die Druckluft durch die Rückführöffnung 64 abgelassen, bis
die Magnetspule 56 ein weiteres Mal betätigt wird. Wie oben
festgestellt wurde, verringert die Anordnung der Magnetspule direkt neben
der Beschichtungseinheit 20 die Ansprechzeit deutlich und führt zu
hohen Taktgeschwindigkeiten.
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Entsprechend Fig. 8 ist eine Vergrößerung einer Dichtungsanordnung
140 zum Abdichten des Schaftes 108 der Nadel 106 dargestellt, die eine
wechselseitige Bewegung zum Öffnen und Schließen des Ventils 100
erlaubt. Diese Anordnung umfaßt einen in der Beschichtungseinheit 20
ausgebildeten Dichtungshohlraum 142. Eine Dichtungshalterung 144 ist
in dem Dichtungshohlraum 142 befestigt. Ein Befestigungsring 146 ist
in dem Dichtungshohlraum 142 befestigt. Ein Befestigungsring 146 ist
in die Einheit 20 von ihrem hinteren oder stromaufwärtigen Ende
eingeschraubt, um die Dichtungshalterung 144 in dem Dichtungshohlraum 142
festzuhalten. Auf der Dichtungshalterung 144 sind O-Ringe 148
aufgenommen, um die Dichtungshalterung 144 zur Einheit 20 abzudichten. Der
Nadelschaft 108 ist zu der Dichtungshalterung 144 mittels ringförmiger
Federdichtungen abgedichtet, die meistens eine U-förmige
Querschnittsgestaltung haben. Die Dichtungshalterung 144 enthält ein Sickerloch,
das mit einem Sickerloch 154 in der Einheit 20 in Verbindung steht, so
daß, falls Luft die Federdichtung 150 oder den O-Ring 148 umströmt,
sie den Pistolenkörper durch das Sickerloch 154 verläßt und nicht in
die Beschichtungsmaterialkammer 66 eintritt. Falls
Beschichtungsmaterial an der Federdichtung 150 oder dem O-Ring 148 vorbeiströmt, tritt
es gleichermaßen durch die Sickeröffnung 154 aus, so daß es nicht in
die Luftkammer 62 eintritt.
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Eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung ist die Eigenschaft
des Beschichtungsapparates, daß er zur Wartung und zum Ersatz von
Pistolenteilen leicht zusammenzubauen und auseinanderzunehmen ist. Das
heißt, die Magnetspule 56 ist in dem Spalt 114 in der
Fluidverteilereinheit 22 angeordnet, so daß sie leicht ersetzt werden kann. Wenn es
notwendig ist, das Ventil 100 zu ersetzen, kann das durch bloßes Lösen
des Sprühkopfes 98 und des Ventilkopfes 94 durchgeführt werden. Der
Ersatz der Nadelschaftdichtung 140 kann durch bloßes Entfernen der
Schrauben, die die Beschichtungseinheit 20 an der
Fluidverteilereinheit 22 befestigen, Entfernen der Halterung 146 von dem hinteren Ende
der Einheit 20 und anschließendes Entfernen der Dichtungskonstruktion
140 aus dem Dichtungshohlraum 142 durchgeführt werden. Die
Fluidverteilereinheit 22 kann durch Abschrauben des
Endkappenfeststellers 28 und Lösen der Stellschraube 38 entfernt werden.