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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft den Auftrag einer Materialablagerung
auf eine Reihe einander folgender diskreter Artikel. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Apparatur für die Ablagerung
eines Tröpfchens
bzw. eines längeren
Kügelchens
eines thermoplastischen oder aushärtenden Materials auf der Oberfläche eines Metall-
oder Kunststoffteils. Nach dem Auftragen entsprechend der vorliegenden
Erfindung dehnt sich das flexible, zusammendrückbare Kügelchen über die Oberfläche des
Teils aus, um einen Montagewiderstand zu erzeugen, wenn das Teil
in oder über
ein anderes Teil montiert wird. Dieser Widerstand dient dazu, die
entsprechenden Teile zueinander vor einer dauerhafteren Verbindung
durch Verschweißen,
Verkleben oder Verschraubung vorübergehend
an Ort und Stelle zu halten.
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Viele
Teile, die in einem Endbauteil in Industriezweigen wie beispielsweise
dem Automobilbau verwendet werden, machen eine teilweise manuelle Montage
vor dem endgültigen
Einbau dieser Teile in das Fertigerzeugnis erforderlich. So erfordern
zum Beispiel Hinterradantriebsachsen bestimmter Kraftfahrzeughersteller
die Verwendung von Schraubenbolzen in Verbindung mit Sicherungsscheiben
für dieses
Bauteil. Gegenwärtig
müssen
die Arbeiter die Sicherungsscheiben vor dem endgültigen Einbau der zusammengesetzten
Teile am Montageband per Hand auf die Schraubenbolzen aufsetzen.
Wie man sich vorstellen kann, sind die mit dem manuellen Aufsetzen
dieser Sicherungsscheiben auf die Schraubenbolzen verbundenen Arbeitskosten
recht erheblich. Wenn die Sicherungsscheiben einmal auf die Schraubenbolzen
aufgesetzt sind; gibt es keinerlei Vorrichtung, die diese bis zur
endgültigen
Montage auch auf den Schraubenbolzen hält. Daher fallen die Scheiben
oftmals auf dem Weg zum Montageband, wo der endgültige Zusammenbau erfolgt,
in den Kasten. Wenn dies der Fall ist, werden die Achsen ohne die
Sicherungsscheiben montiert, was zu ernsthaften Problemen beim Endbauteil
führen
kann.
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Bei
einem weiteren Beispiel haben Kraftfahrzeugunternehmen begonnen,
viele Halterungen aus Metallformteilen zu verwenden, die mit mehreren Schrauben
an den Fahrzeugen befestigt werden. Die Befestigungselemente und
Schrauben werden gegenwärtig
gesondert an das Montagewerk mit gesonderten Teilenummern geliefert.
Wenn sie in der Montageeinrichtung ankommen, müssen sie vor dem Einbau zusammengebracht
werden. Folglich wird in erheblichem Maße zusätzliche Zeit benötigt und
entstehen Arbeitskosten, um die Befestigungselemente und Schrauben
miteinander zu verbinden, nachdem diese im Montagewerk angekommen
sind. Es besteht stets die Gefahr, dass eine oder mehrere Schrauben
vor dem endgültigen
Einbau aus der Baugruppe herausfallen oder dass sie durch menschliches
Versagen nicht an der vorgesehenen Stelle angebracht wurden.
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Bisherige
Versuche, diesen Erfordernissen gerecht zu werden, haben sich als
unzureichend erwiesen. Das ist darauf zurückzuführen, dass die Erfordernisse
für das
Zusammenhalten der einzelnen Teile als eine Einheit vor der Montage
zu unterschiedlich sind. So ist es vor allem notwendig, dass ein
System, das zum Erreichen dieses zeitweiligen Zusammenhalts verwendet
wird, die endgültige
Montage der Teile nicht stören
oder verändern
darf. So darf beispielsweise die verwendete Struktur, die zur Erreichung
der Haltefunktion benutzt wird, die Aufnahme-Drehmomente nicht verändern, die
für die
Erzielung einer gewünschten
Klemmlast erforderlich sind. Daher stellt die Bereitstellung eines
Haltematerials, das fest genug ist, um einer Demontage der Teile
zu widerstehen, jedoch die Endbaugruppe nicht verändert oder
sich störend
auswirkt, einen komplizierten Balanceakt dar.
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Der
Stand der Technik bietet keine vollständig angemessene Lösung für dieses
relativ neue Montageproblem. So beschreibt beispielsweise das Wallace
erteilte US-Patent Nr. 4,851,175 ein Verfahren für die Herstellung von O-Ringen,
bei dem ein kontinuierlicher Strom von flüssigem Hot-Melt-Material allein
durch die Schwerkraft einer rotierenden Spindel oder direkt dem
Schaft des rotierenden Befestigungselements zugeführt wird.
Mithilfe dieses Verfahrens kann allerdings lediglich ein kontinuierlicher
O-Ring um den äußeren Umfang
des Befestigungselements gebildet werden, und es wird in der Regel
ein Heizelement wie ein Flammenstrahl verwendet, der in einem Abstand
von einem fallenden Materialfaden die Ablagerung auf jedem Befestigungselement
so erweicht, dass diese je nach Bedarf in einem geeigneteren Zustand
fließt,
wie beispielsweise in einem flacheren breiteren Band.
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Darüber hinaus
wird bei diesem früheren Verfahren
davon ausgegangen, dass ein kontinuierlicher Faden heißen flüssigen Materials
aus einer Düse
fließt,
die nicht in der Lage ist, einen Punkt dieses Materials lediglich
auf einem Abschnitt des äußeren Umfangs
dieser Befestigungselemente genau zu platzieren. Daher ist dieses
Verfahren nur für
die Herstellung von O-Ringen effektiv, die den gesamten Umfang von
360° eines
Abschnitts eines Befestigungselements umfassen. Ein solcher O-Ring
soll sich gewöhnlich
auf die endgültige
Montage der Teile auswirken, indem er als Dichtung oder Ähnliches
fungiert. In vielen Fällen
wäre ein
solcher O-Ring nicht geeignet, für
eine Ablagerung von Material zu sorgen, die fest genug ist, um einer
Demontage der Teile zu widerstehen, jedoch die Endbaugruppe nicht
verändert oder sich störend auswirkt. Dieses frühere Verfahren
sorgt außerdem
nicht für
einen diskontinuierlichen Materialfluss, der nur in Gegenwart eines Befestigungselements
aktiviert wird.
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Es
ist ebenfalls bekannt, dass ein Fleck eines elastischen thermoplastischen
Materials auf einen Abschnitt oder den gesamten Umfang eines ausgewählten Abschnitts
eines Befestigungselements aufgebracht wird, wie es im US-Patent
Nr. 3,787,222 für
Duffy et. al. beschrieben ist. Das aufgetragene Material dient allerdings
nicht dazu, zwei Teile wie beispielsweise einen Schraubenbolzen
und eine Unterlegscheibe vorübergehend
an Ort und Stelle zu halten, sondern vielmehr dazu, den Widerstand
zwischen zwei zusammenpassenden Gewindeteilen in einem Endbauteil
zu erhöhen
und sie selbstsichernd zu gestalten, so dass sie einen erheblich
höheren
Widerstand gegenüber
einem Lösen
aufgrund von Vibrationen oder Ähnlichem
aufweisen.
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Ein
weiteres bekanntes Verfahren für
das Aufbringen von thermoplastischem Material auf Träger wird
beispielsweise im US-Patent Nr. Re 33,766 für Duffy et. al. beschrieben.
Bei diesem Verfahren wird eine abdeckende isolierende oder schmierende Beschichtung
aus Teflon oder ähnlichem
Material auf die gesamten Gewinde der Beschichtung oder einen Abschnitt
davon aufgetragen. Die mit diesem Verfahren erhaltene Beschichtung
geht allerdings nicht weit genug über die Oberfläche des
Befestigungselements hinaus oder verfügt über eine ausreichende Haltefähigkeit,
um als Halteelement für
ein zweites Teil dienen zu können.
Bei beiden beschriebenen Verfahren werden Materialien erzeugt, die
sich gewöhnlich
eng den Konturen der Gewinde des Befestigungselements anpassen,
wenn sie aufgetragen werden, und die sich auch störend auf
die endgültige Montage
der Teile auswirken.
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Daraus
wird offensichtlich, dass die Notwendigkeit besteht, diskrete Ablagerungen
von Material auf der Oberfläche
eines Teils über
360° oder
weniger als den Umfang des Teils formen zu können, sodass eine Ablagerung
entsteht, die einer Demontage des Teils widersteht, sich jedoch
nicht störend
auf die endgültige
Montage der Teile auswirkt oder sie verändert. Die vorliegende Erfindung
beinhaltet ferner ein Verfahren für die Bildung von mehr, als
einem Halteelement der gleichen oder einer ähnlichen Art auf einem einzigen
Befestigungselement oder einem anderen diskreten Artikel und auf
Befestigungselementen, an denen solche Halteelemente angebracht sind.
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US-Patent
Nr. 3991704 beschreibt ein System für das Formen eines Bandes aus
Beschichtungsmaterial um die mit Gewinde versehenen Schäfte einer
Vielzahl von Befestigungselementen mit Kopfteil. Damit wird jedoch
der Zweck verfolgt, dass das Band die Bildung einer festen formschlüssigen Verbindung
unterstützt,
wenn der Artikel in ein entsprechendes Teil mit Gewinde eingesetzt
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung sieht ein Verfahren zum Formen einer Ablagerung auf einem
ersten Befestigungselement vor, das die Schritte Bereitstellung
einer Spindel, drehbare Lagerung besagter Spindel, entfernbare Anbringung
des ersten Befestigungselements an besagter Spindel, Drehen besagter
Spindel mit daran angebrachtem besagten ersten Befestigungselement,
Abfühlen,
ob besagtes erstes Befestigungselement vorhanden ist, Aufbringen
eines diskreten Schusses geschmolzenen flüssigen Materials auf einem
vorgewählten
Teil der Oberfläche
des besagten ersten Befestigungselements, wenn besagtes erstes Befestigungselement
in besagtem Abfühlschritte
wahrgenommen wird, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren
ferner das Erwärmen
des besagten ersten Befestigungselements vor besagtem Abfühlschritt
umfasst, wobei der vorgewählte
Teil ein Teil der erwärmten
Oberfläche
des besagten ersten Befestigungselements ist, und dadurch, dass
das flüssige
Material mit dem ersten Befestigungselement aufgebracht wird, das
entfernbar an besagter Spindel befestigt ist, wobei das Verfahren
fortlaufendes Drehen der besagten Spindel und des besagten ersten
Befestigungselements mit darauf befindlichem besagten flüssigen Material
mit einer Drehzahl einschließt,
die Zentrifugalkraft generiert, die ausreichet, einen Teil des besagten
geschmolzenen flüssigen
Materials nach außen,
weg von der Oberfläche
des besagten ersten Befestigungselements, zu bewegen, bis besagtes
Material abkühlt,
um eine erstarrte Ablagerung zu formen, die sich ausreichend über die
Oberfläche
des besagten ersten Befestigungselements erstreckt, um vorläufig ein
zweites Befestigungselement entlang des besagten ersten Befestigungselements
zwischen besagter Ablagerung und einem Ende des besagten ersten Befestigungselements
festzuhalten.
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Die
Erfindung umfasst ferner ein Befestigungselement, bestehend aus
einem Kopfteil an einem Ende des Befestigungselements, einem Schaftteil,
der mit dem Kopfteil verbunden ist, und einem Element, das entlang
dem Schaftteil des Bewegungselements platziert ist und eine Ablagerung
von Material umfasst, die am Schaftteil haftet, dadurch gekennzeichnet,
dass das Element ein Halteelement ist, das sich ausreichend über einer
Oberfläche
des Schaffteils erstreckt, um vorübergehend ein zweites Befestigungselement
entlang dem Schaftteil des ersten Befestigungselements zwischen
dem Halteelement und dem Kopfteil des ersten Befestigungselements
festzuhalten.
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Die
vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren für das Aufbringen von Materialablagerungen
auf einem Teil oder dem gesamten Umfang von diskreten Artikeln wie
beispielsweise Befestigungselementen vor, sodass sich das Material über der
Oberfläche des
Teils erstreckt, wodurch ein Montagewiderstand erzeugt wird, der
dazu dient, die entsprechenden Teile zueinander vor einer dauerhafteren
Verbindung durch Verschweißen,
Verkleben oder Verschraubung des gesamten Bauteils vorübergehend
in ihrer Lage zu halten.
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Zweck
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu
stellen, welches das genannte Ergebnis auf effektive und kostengünstige Weise
gewährleistet.
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Ein
weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine diskrete
Ablagerung von Haltematerial auf Metall- oder Kunststoffteilen wie beispielsweise
Halteelementen gemäß dem vorgesehenen
Verfahren vorzunehmen.
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Ein
anderer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer flexiblen, zusammendrückbaren
Materialablagerung, die sich über
die Oberfläche
eines Befestigungselements oder Schaftes erstreckt, die dazu beitragen,
ein weiteres Teil am Schaft des Befestigungselements vorübergehend
zu befestigen, sich jedoch nicht störend auf die endgültige Montage
der Teile auswirken oder sie verändern.
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Ein
weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer flexiblen, zusammendrückbaren
Materialablagerung auf einem Teil eines Befestigungselements von
vorgewählter Form
und Höhe,
der mit der Drehgeschwindigkeit des Befestigungselements während des
Auftrags im Zusammenhang steht.
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Diesem
und anderen Zwecken dient ein Verfahren zur Herstellung von Halteelementen
auf Teilen, das folgende Schritte umfasst: Bereitstellung einer
Spindel, Lagerung der Spindel auf eine solche Weise, dass die Spindel
rotieren kann, entfernbare Anbringung eines Teils an der Spindel,
Drehen der Spindel mit dem angebrachten Teil, Erwärmung des Teils,
Abfühlen,
ob ein Teil auf der Spindel vorhanden ist, Lieferung eines diskreten
Schusses geschmolzenen flüssigen
Materials, das bei Abkühlung
auf einem vorgewählten
Abschnitt des Teils erstarrt, wenn das Teil in den Abfühlschritten
wahrgenommen wurde, sowie weitere Drehung der Spindel, nachdem das Material
im Lieferschritt bei einer Drehzahl zugeführt wurde, die Zentrifugalkraft
generieren kann, die ausreichend ist, dass sich das geschmolzene
flüssige Material,
das im Lieferschritt zugeführt
wurde, im Wesentlichen über
die Oberfläche
des Teils erstreckt, wenn das Material abkühlt. Dieser und weitere Zwecke
der Erfindung werden im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung deutlicher
erkennbar, vor allem in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein seitlicher Aufriss
der Apparatur, die in der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung
verwendet wurde.
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2 ist die Rückansicht
der in 1 dargestellten
Apparatur.
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3 ist eine Seitenansicht
eines typischen Befestigungselements, wie es gemäß vorliegender Erfindung bearbeitet
wird.
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4 ist ein Querschnitt des
Befestigungselements entlang der Linie 4-4 in 3.
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5 ist eine partielle Seitenansicht
entlang der Linie 5-5 in 5.
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5A ist eine partielle Vorderansicht,
aus der der Auftrag des Materials auf ein Befestigungselement gemäß Ausführung der
vorliegenden Erfindung ersichtlich ist.
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6 ist eine partielle Seitenansicht
eines Teils des Rades in vorliegender Erfindung.
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7 ist eine Seitenansicht
eines anderen Befestigungselements, das gemäß vorliegender Erfindung bearbeitet
wird.
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8 ist ein Querschnitt des
Befestigungselements entlang der Linie 8-8 in 7.
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9 ist eine Vorderansicht
einer mechanischen Teilehaltevorrichtung gemäß vorliegender Erfindung.
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10 ist eine partielle Schnittansicht
entlang der Linie 10-10 in 9.
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11 ist eine Vorderansicht
einer zweiten Art einer mechanischen Teilehaltvorrichtung, wie sie in
Verbindung mit vorliegender Erfindung verwendet wird.
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12 ist eine partielle Schnittansicht
entlang der Linie 12-12 in 11.
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13 ist eine Vorderansicht
einer anderen mechanischen Teilehaltevorrichtung, die in Verbindung
mit vorliegender Erfindung verwendet werden kann.
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14 ist eine partielle Schnittansicht
entlang der Linie 14-14 in 13.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter
besonderer Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere die 1–2 und 5–6 umfasst
die dort dargestellte Apparatur 10 ein Rad 20 in
Form einer runden Scheibe, die drehbar gelagert ist und sich auf
einer horizontalen Welle 18, auf der sie befestigt ist,
in vertikaler Ebene um ihre zentrale Achse bewegt. Die Welle 18 ist
auf dem Rahmen 16 in Lagerblöcken 17 drehbar gelagert.
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Das
Rad 20 besitzt an seinem äußeren Rand eine Vielzahl von
Stiften 40, die die Teile halten. Die Stifte 40 sind
vorzugsweise in einem Kreis konzentrisch zur Rotationsachse von
Rad 20 in gleichen Abständen
zueinander angeordnet. Um eine axiale Drehbewegung zu ermöglichen,
ist jeder Stift 40 gelagert. Die Stifte 40 stehen
im Wesentlichen in rechten Winkeln zur Ebene des Rades 20 und
sind daher horizontal ausgerichtet und bilden eine im Großen und
Ganzen ebene Oberfläche,
an der die Teile 12 befestigt sind. Ein auf einem Gestell 72 montierter Motor
mit veränderlicher
Drehzahl 30 treibt das Rad 20 über eine Kette 52 an,
die über
ein Kettenrad 54 auf der Abtriebswelle des Motors 30 läuft, sowie über ein
Kettenrad 60 auf Welle 18.
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Die
Stifte 40 können
magnetisiert werden, damit sie die Teile 12 während der
Bearbeitung festhaften, oder sie können mit abnehmbaren mechanischen
Halteelementen 84a, 84b und 84c ausgestattet
werden, wie es in den 9–13 gezeigt wird. Diese Halteelemente 84a, 84b und 84c sind
so gestattet, dass sie eng über
die Stifte gleiten und eine mechanische Halterung der mit Gewinde
versehenen Elemente wie 90, 91 oder 92 und
ebenso der Elemente ohne Gewinde gewährleisten. Die in den 9–13 abgebildeten
Elemente zeigen, dass durch ihre Verwendung eine große Vielzahl
von Teilen mit regelmäßigen und
unregelmäßigen Formen,
Anordnungen und/oder Endflächen
durch die vorliegende Erfindung bearbeitet werden können.
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Wie
insbesondere aus den 5 und 6 ersichtlich, ist jeder
Stift 40 mit einem Kettenrad 60 über seine
Länge ausgestattet,
das sich nach außen über einen
Teil der Außenfläche der
Konstruktion erstreckt. Eine endlose Kette 38 läuft um das
Rad 20 und greift in eine Reihe der Kettenräder 60 ein
und wird durch ein Kettenrad 64 auf der Abtriebswelle des Motors
mit Drehzahlregelung 62 angetrieben, der auf dem Rahmen 16 sitzt.
Während
des Betriebs der Vorrichtung 10 steht lediglich eine geringe
Anzahl der Kettenräder 60,
die sich in unmittelbarer Nähe
des Motors 62 befinden, zu einem beliebigen Zeitpunkt nicht
in Kontakt mit der Kette 38. Die übrigen Kettenräder 60 stehen
mit der Kette 38 in Kontakt und werden durch diese kontinuierlich
in einer vorgewählten Richtung
gedreht.
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Auf
dem Rahmen 60 über
dem Rad 20 ist ein Behälter 66 montiert.
Der Behälter 66 enthält einen Vorrat
an erhitztem flüssigen
thermoplastischen, duroplatischen, Heißschmelz- oder PVC-Material. Zwar können verschiedene
dieser Materialien verwendet werden, doch wurde festgestellt, dass
Polyamid ein Heißschmelzmaterial
ist, das sich für
den Einsatz bei dieser Erfindung besonders gut eignet. Ein Beispiel eines
solchen Materials ist das von H. B. Fuller & Co. vertriebene Polyamid #108100/HM-0904.
Aus diesem Material bestehende Ablagerungen sind vor allem deshalb
vorzuziehen, weil sie eine verbesserte Temperatur und chemische
Beständigkeit
gegenüber solchen
Materialen wie amorphem Polypropylen aufweisen.
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Polyamide
sind unter Druck fließfähig und besitzen
keinerlei oder nur minimale elastische Qualitäten, sodass sie in der Regel
nach einmaligem Gebrauch nicht wiederverwendet werden können. Sie sind
fest, jedoch verformbar, und es gibt keine Eigenheiten oder Anforderungen
bezüglich
des „Aushärtens". Sie sind in mehreren
Sorten von weich bis hart erhältlich
und sind in allen herkömmlichen
Treibstoffen einschließlich
Ketone, Alkohole, Öle
(natürliche und
synthetische) und Dünnsäuren unlöslich. Solche Materialien
sind in erwärmtem
Zustand fließfähig. Werden
sie auf Zimmertemperatur abgekühlt,
weisen sie nahezu keinerlei Ablagerung bis zu anhaftenden Ablagerungen
auf, sodass sie für
die Massenbehandlung von Teilen ideal sind, auf die Material 14 aufgetragen
wird. Zahlreiche Füllstoffe
können
den Heißschmelzpartikeln
zugesetzt werden, die von pulverförmigem Nylon über Glas,
Silizium, Ton, Graphit bis zu Metallen reichen und für die Erzielung
bestimmter Effekte geeignet sind. Wie insbesondere in 1 und 2 dargestellt, ist der Behälter 66 mit
einem Träger 68 verbunden,
der am Rahmen 16 befestigt ist, Das Material wird vom Behälter 66 über mindestens
eine Öffnung
in seinem Boden einer geeigneten Liefervorrichtung wie beispielsweise
einer oder mehrerer Spritzpistolen 46 zugeführt. Wie
nachfolgend noch ausführlicher
beschrieben wird, ist jede Spritzpistole 46 mit einem Tisch 48 ausgestattet,
der dazu dient, die Spritzpistole 46 zu befestigen und
zu tragen. Der Tisch 48 ist ausschlaggebend für die Präzision der
endgültigen
Lieferung des Materials 14 von der Spritzpistole 46,
da er die Einstellung der Spritzpistole 46 in bis zu drei
verschiedenen Achsen ermöglicht.
Tisch 48 ermöglicht
auch eine Befestigung, die eine Drehbewegung der Spritzpistole 46 um
ihren Befestigungspunkt gestattet. Im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung können
viele verschiedene bekannte Tische verwendet werden, solange sie die
wahlweise Einstellung der Position von Spritzpistole 46 entlang
einer Reihe von verschiedenen Achsen zulassen. Als besonders geeignet
wurde der im Handel erhältliche
Tisch mit Kugellager der Serie 4500 der Daedal Division der Parker
Corporation aus der Stadt Harrison, Pennsylvania, befunden.
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Der
Tisch 48 bietet außerdem
eine Befestigungsmöglichkeit
für eine
Haltevorrichtung 51 für
einen optischen Sensor 50. Der optische Sensor 50 ist so
ausgerichtet, dass er wahrnimmt, ob ein Stift 40 oder ein
Teil 12, wie beispielsweise ein Befestigungselement 12,
vorhanden ist. Wird ein Teil wahrgenommen, sendet Sensor 50 ein
Signal aus, das bewirkt, dass ein genau bemessener Schuss flüssigen Materials 14 nur
dann aus der Spritzpistole 46 austritt, wenn angezeigt
wird, dass sich ein Teil 12 entsprechend unter der Düse 44 der
Spritzpistole 46 befindet. Der Sensor 50 steht
daher mit dem elektropneumatischen Auslösemechanismus der Spritzpistole 44 in
Verbindung, um den Zeitpunkt des Austritts von Material 14 zu
kontrollieren. Zwar ist eine Reihe verschiedener Sensoren akzeptabel,
doch hat sich als Sensor für
den Einsatz bei vorliegender Erfindung ein fotoelektrischer Schalter
vom Typ OMRON (Modell E3A2-XCM4T) als Vorzugsvariante erwiesen.
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Die
Spritzpistole 46 gibt als Reaktion auf das Signal des Sensors 50,
dass ein Teil 12 vorhanden ist und unter Düse 44 richtig
ausgerichtet ist, zeitlich genauestens bemessene Schüsse oder
Tröpfchen
von Material 14 ab. Bei der vorliegenden Erfindung können entweder
Einfach- oder Mehrfachspritzpistolen 46 verwendet werden,
um Material 14 auf den Teilen 12 abzulagern. Eine
Einfachspritzpistole 46 produziert eine einfache Ablagerung
von Material 14 auf jedem Teil, so wie es das Beispiel
in 7 zeigt. Alternativ
können
Mehrtachspritzpistolen mehrere Ablagerungen von Material 14 in
vielen verschiedenen Formen hervorbringen, wie beispielsweise die
Ablagerungen 15 und 15a.
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Die
Spritzpistole 46 muss in der Lage sein, Menge, Richtung
und Geschwindigkeit jedes bemessenen Schusses von Material 14,
das von ihr abgelagert wird, genau zu steuern. Darüber hinaus
muss die Spritzpistole 46 die Fähigkeit besitzen, eine hohe Zahl diskreter
Schüsse
von Material 14 je Zeiteinheit zu bemessen und einen durchgängigen Betrieb
ohne Verstopfung der Düse
und eine effiziente Unterbrechung des Materialflusses ohne Nachtropfen
zu gewährleisten.
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Gelegentlich
sollte die Spritzpistole 46 auf irgendeine Weise beheizt
werden, um eine zusätzliche Kontrolle über die
Viskosität
des Materials 14, das durch die Düse 44 austritt, zu
haben. Die Spritzpistole 46 sollte vorzugsweise eine maximale
Betriebstemperatur von etwa 450°C
(232,2°C)
und einen Betriebsluftdruck im Bereich von etwa 30 bis 100 psi (206,9–689,7 KN/m2) oder mindestens 60–100 psi (413,7–689,7 KN/m2). Außerdem
sollte die Spritzpistole einen hydraulischen Betriebsdruck von mindestens
1500 psi (1034,55 KN/m2) aufweisen und in
der Lage sein, mit Geschwindigkeiten von über 3500 Arbeitstakten pro
Minute zu arbeiten. Der Durchmesser der Spritzpistole sollte zwischen
0,008 und 0,040 Inch (0,020–0,101
cm) liegen. Unter den im Handel erhältlichen Spritzpistolen, die
diese Parameter erfüllen
oder sogar noch übertreffen,
hat sich das Modell Nordson H-201 mit Zero-Cavity-Modul, das von
der Nordson Corporation of Norcross, Georgia, hergestellt wird,
als besonders geeignet erwiesen.
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Im
Rahmen 16 ist auch ein Befestigungspunkt für ein Heizgerät 26 – wie in 1 dargestellt – vorgesehen.
Das Heizgerät 26 kann
unterschiedlich gestaltet sein und unter anderem aus einem Infrarot- oder
Induktionsheizgerät
bestehen. Das Heizgerät dient
dazu, die Temperatur der Teile, die durch dieses hindurchgeführt werden,
so weit zu erhöhen,
dass dadurch das Material 14 maximal in die Lage versetzt wird,
diskrete Ablagerungen 15 zu formen, die über die
Oberfläche
der Teile 12 wie Befestigungselemente, die in den 3–4 und 7–14 dargestellt
werden, hinausragen. Das Heizgerät 26 dient
außerdem
dazu, die Haftung von Material 14, das schließlich auf den
Teilen 12 abgelagert wird, zu verbessern.
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Nach
dem Heizgerät 26 und
der Spritzpistole 46 ist ein Spülbehälter 28 vorgesehen,
in dessen Behälter
sich ein Kühlmittel
befindet. Der Spülbehälter 28 ist
mit einer Spüldüse 34 verbunden,
die wahlweise Kühlflüssigkeit
auf der Fläche
der Teile 12, die vorbeilaufen, ablagert, um sicherzustellen,
dass das darauf abgelagerte Material 14 vor dem Sammeln und
Verpacken erstarrt. Obwohl eine Vielfalt von Kühlmitteln verwendet werden
kann, genügt
es in den meisten Fällen,
kalte Luft oder Wasser mit Zimmertemperatur oder leicht gekühlt zu verwenden.
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Nach
dem Spülbehälter 28 und
nahe dem unteren Rand von Rad 20 befindet sich an der Seite ein
Abstreifer 58, der aus einer durch eine Stütze 59 gehaltenen
Platte besteht. Der Abstreifer 58 ist in einem Winkel zu
den Teilen 12 auf den Stiften 40, wie in 1 gezeigt, angeordnet. Der
Abstreifer 58 erstreckt sich über die Bahn der Teile 12,
um die bereits behandelten Teile 12 aus ihren jeweiligen
Stiften 40 zu drücken,
wenn durch die Drehbewegung des Rades 20 nachfolgende Teile 12 mit
dem Abstreifer 58 in Kontakt gebracht werden. Die Teile 12 werden
aus den Stiften 40 entfernt, da der Abstreifer 58 entweder die
magnetische Anziehung zwischen den Teilen 12 und den Stiften 40 oder
die mechanische Verbindung zwischen beiden unterbricht. Die Teile 12 fallen
dann aufgrund der Schwerkraft auf ein Förderband 88 für Fertigteile,
um dann verpackt oder weiterverarbeitet zu werden.
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Ansonsten
könnten
auch andere bekannte Strukturen und Verfahren wie ein durch Druckluft
angetriebener Kolben verwendet werden, um die Teile 12 von
den Stiften 40 abzustreifen, wenn eine zusätzliche
Kraft für
die Entnahme gewünscht
wird.
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Nachfolgend
soll die Arbeitsweise einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ausführlicher
beschrieben werden. Die Apparatur 10 der vorliegenden Erfindung
wird zunächst
angefahren, sodass der Motor 62 das Rad 20 in
Uhrzeigerrichtung bei dem in 1 gezeigten
Beispiel drehen und der Motor 30 die Drehbewegung der einzelnen Stifte 40 ermöglichen
kann, die in die Kette 38 im Uhrzeigersinn, was der Drehrichtung
des Rades 20 entspricht; eingreifen. Wie nachfolgend noch
ausführlicher
beschrieben wird, ermöglicht
der Motor 30 eine Veränderung
der Drehgeschwindigkeit der Stifte 40, um die Form und
Höhe der
Ablgerung 15 des Materials 14 auf den Teilen 12 beeinflussen
zu können.
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Wenn
sich das Rad 20 und die Stifte 40 mit der entsprechenden
vorgewählten
Geschwindigkeit bewegen, werden die Teile 12 wie beispielsweise
Befestigungselemente den Stiften 40 mit einem Abstand zueinander
kontinuierlich zugeführt.
Die Zuführung
der Teile 12 wird eingestellt, so dass nur ein Teil 12 zu
jedem Stift 40 gelangt, der die Zuführstelle der Teile passiert.
Die Teile 12 können
entweder manuell oder mittels vieler bekannter Zuführsysteme
für Teile wie
beispielsweise ein Rüttelband 22,
das mit einer in einem Winkel dazu angeordneten Bahn 24,
wie in 1 gezeigt, verbunden
ist, platziert werden. Wenngleich es nicht erforderlich ist, so
wurde doch für
vorteilhaft befunden, wenn die Teile 12 den Stiften 40 zugeordnet
werden, bevor die einzelnen Kettenräder 60 in die Kette 38 eingreifen,
um die Stifte 40 in eine Drehbewegung zu versetzen.
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Wie
bereits gesagt, werden die Teile 12 auf den Stiften 40 entweder
durch Magnetkraft oder durch mechanische Halteelemente wie 84a, 84b und 84c in
Position gehalten. Sobald jedes Teil 12 von seinem jeweiligen
Stift 40 gehalten wird, greift dessen Kettenrad 60 in
die Kette 38 ein, um diesen Stift 40 zu drehen
und dann das von ihm gehaltene Teil 12. Mit den von den
einzelnen rotierenden Stiften 40 gehaltenen Teilen 12 dreht
das Rad 20 die Teile 12 weiter bis zum Heizgerät 26.
Die Teile 12 werden durch das Heizgerät 26 zuerst auf eine
Temperatur vorgeheizt, die nahezu dem Schmelzpunkt des Materials 14 entspricht.
Das ist notwendig, um zu gewährleisten,
dass das Material 14 gut an der Oberfläche der Teile 12 haftet.
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Die
sich weiterhin drehenden Teile 12 gelangen dann zur Spritzpistole 46.
Wenn sie den Sensor 50 passieren, wird jedes Teil 12 aufgrund
eines Sensorsignals von der Spritzpistole 46 mit einem
einzigen Kügelchen
des viskosen geschmolzenen Materials 14 beschossen, das
von der Spritzpistole 46 in Reaktion auf ein Sensorsignal
auf einer gewünschten Stelle
auf dem Teil 12 abgelagert wird. Aufgrund der Einstellbarkeit
der Spritzpistole 46 kann das Material 14 praktisch überall auf
der Länge
der Teile 12 abgelagert werden, wie an den Beispielen in
den 3, 4, 7, 10, 12 und 14 gezeigt
ist. Wie außerdem
in diesen Figuren dargestellt, wird im Hinblick auf die vorliegende
Erfindung gewöhnlich
gewünscht,
eine endgültige Ablagerung 15 von
Material 14 auf jedem Teil 12 vorzunehmen, die,
wenn sie einmal aufgetragen wurde, über die Oberfläche jedes
Teils 12 erheblich hinausragt und sich nicht flach auf
der Oberfläche
der Teile 12 verteilt, wenn das Material 14 mit
dem Teil 12 in Berührung
kommt.
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Alternativ
dazu kann, wie in den 1 und 3 dargestellt, durch die
vorliegende Erfindung mehr als eine diskrete Ablagerung des Materials 14 auf
einem einzelnen Teil 12 – wie die Ablagerungen 15 und 15a – durch
die Verwendung von mehreren Spritzpistolen 46 und Sensoren 51 vorgesehen
werden. Die vorliegende Erfindung kann dazu genutzt werden, Ablagerungen
zu formen, die sich wahlweise von einem kleinen Abschnitt auf den
gesamten Umfang von 360° eines
gegebenen Teils erstrecken. Darüber
hinaus können
durch Veränderung
der Fließgeschwindigkeit des
Materials 14 aus den Spritzpistolen 46 und/oder der
Drehgeschwindigkeit der Teile 12 längere Ablagerungen oder ringförmige Ablagerungen 15a durch die
vorliegende Erfindung allein oder in Verbindung mit Ablagerungen 15 in
Form von Kügelchen
gebildet werden. Ferner kann die vorliegende Erfindung genutzt werden,
um eine Unterlegscheibe oder eine anderes Element auf einem Teil 12 festzuhalten,
indem die Unterlegscheibe 71 auf das Teil 12 geschoben wird,
bevor Material 14 auf dem Teil 12 abgelagert wird.
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Wenn
Ablagerungen 15 in Form von Kügelchen auf den Teilen 12 geformt
werden sollen, sind die Rotation der Stifte 40 und damit
der von ihnen gehaltenen Teile 12 sowie die genaue Platzierung
des Schusses von Material 14 aus der Spritzpistole 46 ausschlaggebend
dafür,
dass das Kügelchen
des Materials 14, das mit jedem Teil 12 in Kontakt
kommt, davon abgehalten wird, sich flach auf dessen Oberfläche auszubreiten.
Unter besonderer Bezugnahme auf 5A wird
ein Detail der Platzierung eines diskreten Schusses von Material 14 auf
ein Teil 12, das sich auf einem Stift 40 dreht,
dargestellt. Der Schuss des Materials 14 wird auf der Außenseite
A von Teil 12, die sich in Richtung Düse 44 bewegt, und
nicht auf Seite B von Teil 12 platziert, die sich von der
Düse 44 weg
bewegt. Dadurch wölbt
sich das geschmolzene Material 14 zu einer Ablagerung 15 in
Kügelchenform
auf.
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Die
Drehgeschwindigkeit der Stifte 40 wird vorher eingestellt,
sodass die sich ergebende Zentrifugalkraft der Tendenz entgegenwirkt,
dass sich das abgelagerte flüssige
Material 14 flach ausbreitet; sie ist jedoch nicht so groß, dass
die Flüssigkeit
vom Teil abgleitet. Ohne eine bestimmte Drehgeschwindigkeit jedes
Stifts 40 und damit der von ihnen gehaltenen Teile 12 würden sich
die Ablagerungen 15 des Materials 14 nur wenig
oder gar nicht über
die Oberfläche des
Teils erheben. Eine unzureichende Höhe der fertigen Ablagerung
führt dazu,
dass die ungenügende Retentionsfähigkeit
eine endgültige
Ablagerung 15 von Material 14 auf dem Teil 12 ergibt,
die nicht ausreicht, das Teil 12 gegenüber einem anderen Teil bis zu
einem weiteren endgültigen
Zusammenbau vorübergehend
an Ort und Stelle zu halten. Um den gewünschten Effekt zu erreichen
und eine richtig geformte Ablagerung 15 in Form eines Kügelchens,
die ausreichend über
die Oberfläche
der Teile 12 hinausragt, zu erhalten, wurde festgestellt,
dass Drehgeschwindigkeiten der Stifte in einer Größenordnung von
etwa 100–150
U/min bestens geeignet sind.
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Wenn
es um die Platzierung einer Ablagerung 15 von Material 14 insbesondere
auf dem Gewinde von Befestigungselementen mit Gewinde geht, ist
es vielfach erforderlich, für
einen Überstand
mit einem erheblich größeren Durchmesser
an der Außenfläche des
Befestigungselements zu sorgen, um die für eine bestimmte Spezifikation
erforderliche vorübergehende
Retentions-Abreißkraft
zu erreichen. Das wird gewöhnlich
am besten dadurch erreicht, dass aus der Spritzpistole 46 ein
langes Kügelchen Material 14 aufgetragen
wird, das sich gewöhnlich längs in die
Gewinderillen legt. Dadurch erhält
man eine sichelförmige
Ablagerung von Material, deren Überstand über der
Oberfläche
des Teils sich radial weiter ausdehnt. Das Vermögen der Spritzpistolen 46,
die Menge und das Volumen von Material 14 sowie den Zeitpunkt
eines bestimmten Schusses von Material zu variieren, sowie die präzise Platzierung des
Schusses machen dies möglich.
Daher kann die vorliegende Erfindung genutzt werden, um Ablagerungen
von Material 14 auf Teilen 12 auf jedem Abschnitt
des gesamten Umfangs von 360° eines
Teils 12 vorzunehmen.
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Wenn
die Teile 12 aus dem Bereich der einen oder mehrerer vorhandener
Spritzpistolen 46 austreten, werden sie durch das Rad 20 weiterbewegt,
um, während
sie sich noch immer auf ihren einzelnen Stiften 40 drehen,
genügend
Zeit zu lassen, damit die Unterseite der Ablagerung 15 von
Material 14 auf den Teilen 12 durchfeuchtet wird
und die Ablagerung 15 die gewünschte äußere Form erhält. Die
aus der Rotation der Stifte 40 und der Teile 12 resultierende Zentrifugalkraft
führt dazu,
dass das Material 14 sich weiterhin von der Oberfläche der
Teile 12 nach oben hin ausdehnt, und wirkt der Tendenz
des flüssigen Materials 14 entgegen,
sich flach auszubreiten. Die Teile 12 werden dann weiter
mit Luft bzw. durch Abschreckung mit Wasser 34 abgekühlt, um
das darauf abgelagerte Material 14 weiter auszuhärten.
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Wenn
sich das Rad weiterdreht, trifft jedes beschichtete Teil 12 auf
den Abstreifer 58, der die Verbindung zwischen den einzelnen
Stiften 40 und den Teilen 12 zerstört. Wenn
jedes Teil 12 schließlich auf
den Abstreifer 58 trifft, ist es zuweilen vorzuziehen,
dass sichergestellt wird, dass das Kettenrad 60 jedes Stifts 40 noch
mit der Kette 38 Kontakt hat, sodass sich Teil 12 und
Stift 40 noch immer drehen, um die Lösung der Verbindung zu unterstützen, damit
die Teile 12 entfernt werden können. Wenn die Teile 12 entfernt
sind, fallen sie durch Schwerkraft nach unten, bis sie auf ein Förderband 88 treffen,
das sie aus dem Bereich des Rades 20 befördert. Wurde
als Kühlmedium
Wasser verwendet, kann ein zusätzliches
Transportband 31 vorgesehen werden, das die Teile 12 vom
Förderband 88 weg
befördert
und sie über
einen außerhalb
der Apparatur befindlichen Trockner 32 leitet, damit eventuell
an den Teilen 12 anhaftendes Wasser vor dem Verpacken getrocknet wird.
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Das
nachfolgende Beispiel dient dem Verständnis der Erfindung, und es
soll zeigen, dass die Erfindung nicht auf die in diesem Beispiel
angeführten
Verfahren oder die Details begrenzt ist.
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BEISPIEL I
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In
einem Produktionsdurchlauf wurden kaltgestauchte Flanschschrauben
M14 auf aufeinanderfolgende rotierende magnetische Stifte auf einem Rad
mit einem Durchmesser von 4 Fuß (1,22
m) gelegt, das 100 Haltevorrichtungen für Teile oder Stiftpositionen
besaß.
Das Rad drehte sich mit einer solchen Geschwindigkeit, dass für eine volle
Umdrehung etwa zweieinhalb Minuten benötigt wurden. Die Teile wurden
den Stiften durch einen Rüttelspeiser zugeführt. Die
einzelnen Schrauben wurden jeweils den aufeinander folgenden Stiften
zugeordnet und durch die magnetische Anziehungskraft der Stifte
an Ort und Stelle gehalten.
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Die
Stifte und Schrauben drehten sich mit einer Drehzahl von 130 U/min,
wobei die Schrauben auf den rotierenden Stiften vom Rad in der gleichen Richtung
wie die einzelnen Stifte gedreht wurden. Die Schrauben durchliefen
dann einen Niederfrequenzinduktionsofen (25 kW), der auf 10 kHz
oder 80 eingestellt war. Durch den Ofen erhöhte sich die Umgebungstemperatur
der Schrauben auf 350 in dem Bereich, in dem die Schrauben den Ofen
verließen.
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Auf
jede Schraube wurde dann ein Kügelchen
Polyamid auf einem vorgewählten
Teil ihrer Länge
aufgetragen. Das Polyamid hatte eine Viskosität von 6000 cps bei 400°F (204,44°C) und wurde
unter Verwendung einer einzigen Spritzpistole vom Modell Nordson
H-201 mit Zero-Cavity-Modul zugeführt. Nachdem die rotierenden
Teile durch das Rad von der Spritzpistole weiter weg bewegt wurden,
wurden sie durch Wasser und Nebel abgeschreckt, um die Befestigungselemente
abzukühlen.
Während
dieses Prozesses wurden die Befestigungselemente auf ungefähr 120°F (48,89°C) abgekühlt. Als
die Befestigungselemente den Abkühlbereich
verließen,
wurden sie abgestreift und fielen auf ein Förderband, das sie der Endverpackung
zuführte.
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Die
bearbeiteten Schrauben wurden mit einem Materialkügelchen
versehen, dessen Größe und Art
dem in den 7–8 entsprach. Das abgelagerte Materialkügelchen
ragte genügend über die
Oberfläche
der Schrauben hinaus, sodass es eine akzeptable Form aufwies, um
ein weiteres Teil bis zur endgültigen
Montage an Ort und Stelle zu halten, und der Umfang des Materials
ging nicht über
einen akzeptablen Bereich hinaus. Das Polyamidmaterial auf den Schrauben
wurde denn auf seine Abreißkraft
hin überprüft, und
die Ergebnisse zeigten, dass es einer Abreißkraft von 20 lb (88,96 N)
standhalten würde. An
diesem Beispiel wird deutlich, dass die vorliegende Erfindung sehr
effektiv gewünschte
Ergebnisse bringen kann.