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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Anlagen zum Farbauftrag in der Massenproduktion und insbesondere
eine kontinuierlich laufende, mit Fördervorrichtungen ausgestattete
Pulverbeschichtungsanlage, die eine Fördersynchronisation und Antistau-Vorkehrungen aufweist.
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Hintergrund der Erfindung
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In den frühen Siebzigern begann die Konsumproduktindustrie
mit dem Einsatz von Pulverbeschichtungen für Flüssig- und Porzellanbeschichtungen
auf Metallblechumhüllungen,
die in Konsumprodukten eingesetzt wurden. Zum Beispiel werden Pulverbeschichtungen
bei Oberteilen und Deckeln von Waschmaschinen, Trocknerinnenräumen, Mikrowellenhohlräumen, Klimaanlagenverschalungen
und Büromöbel eingesetzt.
Dies wurde gemacht, um bessere Qualitäten zu erreichen, die Effizienz
der Beschichtungsanwendung zu erhöhen und die neuen VOC-Vorschriften
zu erfüllen.
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Die Massenproduktion solcher Konsumprodukte
ist früher
durch Farbauftrag der Metallumhüllungen
sowohl durch Flüssigkeits-
als auch Pulverbeschichtung erreicht worden, nachdem das für die Umhüllung eingesetzte
Metallblech geschnitten und in seine endgültige, gewünschte Form gebracht worden ist.
Diese Art der Produktoberflächenbehandlung
ist als Vorformprozess (pre-forming) bekannt.
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Über
näherungsweise
die letzte Dekade haben sich im Appa ratebau die Methoden der Oberflächenbehandlung
gewandelt. Diese Wandlung entstand durch den Druck, die Qualität zu verbessern und
die Kosten für
die Oberflächenbehandlung
zu reduzieren. Insbesondere der Apparatebau hat erfolgreich das üblich als „coil process" (Bandstahlprozess) bezeichnete
Verfahren eingeführt.
Der Bandstahlprozess verwendet Stahlwickel, die vor dem Zuschneiden
und Formen durch Flüssigkeits-
oder Pulverbeschichtungen vorlackiert bzw. vorbehandelt sind. Der Bandstahlprozess
hat Apparatehersteller mit wesentlichen Kostenreduktionen in der
Oberflächenbehandlung
hervorgebracht. Der Bandstahlprozess hat zur Folge, dass der Hersteller
den Bandstahlwickel mit der Beschichtung kauft, die bereits mittels
hoher Geschwindigkeit, hohen Kosten und einer Spulenbeschichtungsanlage
aufgebracht worden ist.
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Während
die Apparatehersteller sich über die
Vorzüge
der Kostenreduktion dieses Vorbeschichtungs-/Bandstahlprozesses
erfreut gezeigt haben, gibt es einige gewichtige damit verbunden Nachteile.
Diese Nachteile beinhalten: die Unfähigkeit, die Beschichtungsqualität zu beeinflussen;
ungeschützte,
nicht beschichtete Kanten, welche die Produktqualität der Gesamtoberfläche aufgrund
vorzeitiger Kantenkorrosion reduziert; und beschichteter Metallabfall,
der einen negativen Umwelteinfluss aufweist. Andere Nachteile gehen
aus der Komplexität der
Spulenbeschichtungsanlage für
hohe Produktionszahlen hervor, die hohe Investitionskosten in der Größenordnung
von 80 bis 100 Millionen US-Dollar erfordern. Derart hohe Ausgaben
ersticken einen Zulieferwettbewerb und verhindern weitere Kostenreduktionen.
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Darüber hinaus erfordern die mit
dem Bandstahlprozess verbundenen Hochgeschwindigkeitsbeschichtungslinien
(mehr als 350 Fuß (107
m) pro Minute) den Einsatz von auf Lösungsmittel basierenden Beschichtungen,
was die Umwelt negativ beeinflusst und die Rohmaterialkosten erhöht.
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Diese und andere Nachteile haben
den Bandstahlprozess daran gehindert, das führende Oberflächenbehandlungsverfahren
im Apparatebau oder dergleichen zu werden. Insbesondere werden nur 5
bis 7 Prozent der Apparateumhüllungen
durch Einsatz des Bandstahlprozesses hergestellt.
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Der Apparatebau hat Versuche unternommen,
diese Nachteile durch Verwendung von vorgeschnittenen Metallblechrohlingen
zu umgehen, die dann vor dem Formen in ihre endgültige Umhüllungsform durch Einsatz eines
mit einer Fördervorrichtung ausgestatteten
Fördersystems
an der Herstellungsstätte
behandelt und pulverbeschichtet werden. Dieser Prozess wird üblicherweise
in der Industrie als „blank
powder coat finshing process" (Prozess
zur Oberflächenpulverbeschichtung
von Rohlingen) bezeichnet.
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In dem Prozess zur Oberflächenpulverbeschichtung
von Rohlingen wird das Metall in einzelne Substrate geschnitten,
von denen jedes alle notwendigen darin eingeformten Durchbrechungen,
Nuten und dergleichen aufweist. Dies schafft den Vorteil, dass alle
gewünschten
Metallzuschneidungen vor dem Beschichten erfolgt sind. Somit sind
alle Schneidkanten pulverbeschichtet, wodurch das Auftreten ungeschützter Kanten
verhindert wird, was die Hauptursache für Korrosion ist. Zum Vergleich:
Der Bandstahlprozess schneidet das Metall zu, nachdem es beschichtet
worden ist, was zu ungeschützten Kanten
führt und
auch Abfall erzeugt, der für
den Hersteller kostspielig und für
die Umwelt abträglich
ist.
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Nach dem Zuschneiden wird jedes Substrat gereinigt
und mit einer chemischen Aufbaubeschichtung vorbehandelt und dann
pulverbeschichtet. Der Pulverauftrag auf ein ebenes (vorbeschichtetes) Substrat
sorgt für
viele Vorteile gegenüber
dem Nach-Beschichten
eines geformten Teiles. Beispielsweise kann der Übertragungswirkungsgrad groß genug
sein, so dass die Zurückführung von
versprühtem
Pulver besonders mit Einrichtungen nach dem Stand der Technik nicht
mehr notwendig sein kann. Des weiteren erlauben vorbeschichtete,
im wesentlichen flache Rohlinge eine bessere Filmdickenregelung
als die Nachbeschichtung von geformten Teilen, weil es die geometrische
Komplexität
des geformten Teiles schwierig macht, die Dicke des Beschichtungsfilmes
konstant zu halten.
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Sobald das Pulver aufgebracht worden
ist, werden die Roh linge durch Verwendung von Infrarot- (IR) Wärme für einen
Teil des Aufheizzyklus oder für den
gesamten Aufheizzyklus rasch erwärmt.
Schnelle Aufheizvorgänge
ermöglichen
die volle Entfaltung der Vorteile des Prozesses mit den Rohlingen,
weil schnelles Aufheizen eine wesentliche Reduzierung des Grundplatzbedarfes
ermöglicht.
Die IR-Wärme ermöglicht ein
sehr schnelles Aufheizen auf die erforderlichen Pulverschmelztemperaturen.
Entsprechend sind Einbrennzeiten von weniger als 60 Sekunden möglich, was
typische IR-Ofenlängen
von lediglich 50 Fuß (15,2
m) ermöglicht.
Weil die Pulverbeschichtung lösungsmittelfrei
ist, sind sie zusätzlich gut
für kurze
Schmelzzeiten geeignet, bei denen hohe Aufheizraten erforderlich
sind, und produzieren außergewöhnlich glatte
Schichten. Mit solchen knappen Beschichtungsaufheizzeiten sind die
Geschwindigkeiten der Rohlings-Linien
sehr hoch und können im
Bereich von 50 bis 80 Fuß (15,2
bis 24,4 m) pro Minute liegen
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Die vollständig ausgehärteten beschichteten Rohlinge
können
für den
weiteren Gebrauch gestapelt oder sofort in einer vorhandenen Formvorrichtung
geformt werden. In vielen Fällen
bedeutet das Formen sehr scharfe Biegungen und/oder ein Metallziehen.
Verglichen mit den Flüssigkeitsbeschichtungen
weisen die Pulverbeschichtungen eine außergewöhnliche Balance zwischen Härte und
Flexibilität auf.
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Deutlich wird, dass der Prozess zur
Oberflächenpulverbeschichtung
von Rohlingen im wesentlichen auf alle Nachteile des Bandstahlprozesses
gerichtet ist, während
er verglichen mit dem Bandstahlprozess eine ähnliche oder bessere Kostenreduktion pro
Teil realisiert. Zurückzuführen ist
dies darauf, dass die Pulverbeschichtungssysteme Investitionen in
der Größenordnung
von lediglich 3 bis 10 Millionen US-Dollar benötigen, was direkt proportional
zu dem Gesamtproduktionsbedarf ist.
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Wie bereits oben erwähnt, können die
Geschwindigkeiten der Rohlingslinie in einem normalen Prozess zur
Oberflächenbeschichtung
von Rohlingen zwischen 50 und 80 Fuß (15,2 bis 24,4 m pro Minute
erreichen. Derart hohe Liniengeschwindigkeiten erfordern eine Synchronisation
und eine genaue Geschwindigkeits kontrolle des Hochgeschwindigkeitstransportssystems,
um eine gleichmäßige Substratverweilzeit
bei den Chemikalien in Vorbehandlung, eine gleichmäßige Schmelzzeit
und eine gleichbleibende Dicke des dünnen Pulverbeschichtungsfilms zu
erhalten. Darüber
hinaus führen
derartige hohe Liniengeschwindigkeiten häufig zu Aufstauungen, die Linienstillstände und
damit Reduktionen im Durchsatz verursachen.
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Die Synchronisation und die Geschwindigkeitskontrolle
der mit Fördervorrichtungen
ausgestatteten Hochgeschwindigkeitstransportsystemen, die in Prozessen
für die
Oberflächenpulverbeschichtung von
Rohlingen Anwendung finden, werden durch den Einsatz von Transportsystembedienpersonen
erreicht. Diese Bedienpersonen überwachen
durchgehend das Transportsystem auf Aufstauungen hin, um die Synchronisation
aufrecht zu erhalten und die Geschwindigkeit des Systems zu regeln.
Aufstauungen müssen
rasch erkannt und beseitigt werden, um Stillstände zu minimieren und den Produktionsdurchsatz zu
halten. Weil die Liniengeschwindigkeit des Systems so hoch ist,
ist, wenn eine Aufstauung auftritt, die Reaktionszeit der Bedienperson
sehr entscheidend, das Ausmaß der
Aufstauung auf ein Minimum zu begrenzen. Wenn die Bedienperson beim
Reagieren auf eine Aufstauung zögert,
wird es mehr Zeit benötigen,
die Aufstauung zu beheben, wodurch der Produktdurchsatz reduziert
wird.
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Die US A 5 480 032 beschreibt eine
Anlage für
eine unabhängige
Regelung von Fördergeschwindigkeiten,
um die Produktbeabstandung zu beeinflussen und Aufstauungen zu beherrschen
(jedoch nicht im spezifischen Bereich der Pulverbeschichtungsmaschinen).
Jedoch erfordert die Anlage ein komplexes System der Identifizierung
von individuellen Produkten, um das nachfolgende Verfolgen und Sortieren der
Produkte zu erleichtern, und eine kontinuierliche Synchronisation
der Fördergeschwindigkeit
wird nicht bereitgestellt.
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Die US A 5 000 985 beschreibt eine
Pulverbeschichtungsanlage, die die Beabstandung der geförderten,
zu beschichtenden Produk te regelt. Jedoch stellt die Anlage keine
kontinuierliche Synchronisation der Geschwindigkeiten der Fördervorrichtungen
bereit.
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Dem gemäß verbleibt ein Bedarf für eine verbesserte
Synchronisation und Geschwindigkeitskontrolle von mit Fördervorrichtungen
ausgestatteten Hochgeschwindigkeitstransportsystemen, die in den Prozessen
zur Oberflächenpulverbeschichtung
von Rohlingen eingesetzt werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß eines ersten Gesichtspunkts
der Erfindung wird ein Fördersystem
zum Transportieren von Teilen durch eine Mehrzahl von Bearbeitungsbereichen
bereitgestellt, wobei das Fördersystem
umfasst:
eine Mehrzahl von Fördervorrichtungen, wobei jede der
Fördervorrichtungen
zum Transportieren von Teilen durch einen jeweils zugeordneten Bearbeitungsbereich
eingesetzt wird;
Geschwindigkeitserfassungsmittel zum Erfassen
der Geschwindigkeit der Fördervorrichtungen;
elektrisch
mit den Geschwindigkeitserfassungsmitteln verbundene und auf diese
reagierende Geschwindigkeitsregelungsmittel zum Regulieren der Geschwindigkeit
der Fördervorrichtungen,
wodurch die Geschwindigkeit zwischen allen Fördervorrichtungen synchronisiert
wird;
Teiledetektoren zur Feststellung der Fortbewegung jedes
Teils entlang jeder Fördervorrichtung;
Computermittel,
die elektrisch mit den Teiledetektoren und mit Geschwindigkeitsregulierungsmitteln
zur Bereitstellung eines vorbestimmten Geschwindigkeitssollwerts
des Fördersystems
und zur Vorgabe der Bewegung jedes Teiles verbunden sind, das entlang
der Fördervorrichtung
transportiert wird, um Kollisionen zwischen den Teilen festzustellen;
wobei
die Computermittel (48) die Gesamtsystemförderbandgeschwindigkeit
aus Informationen berechnen, die sie von den Geschwindigkeitsregelungsmitteln
(40, 42) erhalten, um eine relative Position als Funktion
der Zeit vorherzusagen, an der jedes Abbild eines Teils durch die
Detektormittel (46) festgestellt werden sollte; und
wobei
ein durch die Detektoren (46) ermitteltes Ausbleiben eines
Teiles durch den Computer (48) als eine Aufstauung an der
Fördervorrichtung
aufgefasst wird und wobei die Fördervorrichtungen
hinter der Fördervorrichtung
mit der Aufstauung gestoppt werden.
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Gemäß eines zweiten Gesichtspunkts
der Erfindung wird ein Fördersystem
zum Transportieren von vorgeschnittenen Substraten durch einen Prozess
zur Oberflächenpulverbeschichtung
von Rohlingen mit einem Bearbeitungsbereich zur Vorbehandlung, einen
Bearbeitungsbereich zum Pulverauftrag und mit einem Bearbeitungsbereich
zum Pulverschmelzen bereitgestellt, wobei das Fördersystem umfasst:
eine
Mehrzahl von Fördervorrichtungen,
wobei jede der Fördervorrichtungen
einem der Bearbeitungsbereiche zum Transportieren der vorgeschnittenen Substrate
durch diese zugeordnet ist, wobei jede der Fördervorrichtungen durch einen
Motor angetrieben wird;
einen digitalen Aufnehmer, der jedem
der Motoren zur Erfassung deren Geschwindigkeit zugeordnet ist;
einen
Motorgeschwindigkeitsregler, der elektrisch mit jedem der Motoren
und dem korrespondierenden Digitalaufnehmer des Motors verbunden
ist, wobei jeder der Motorgeschwindigkeitsregler die Geschwindigkeit
seiner zugeordneten Fördervorrichtung
reguliert;
wobei einer der Motorgeschwindigkeitsregler ein übergeordneter
Regler ist und die anderen Motorgeschwindigkeitsregler untergeordnete
Regler sind;
einen elektrisch mit dem übergeordneten Motorgeschwindigkeitsregler
verbundenen Computer zum Bereitstellen eines vorbestimmten Fördersystemgeschwindigkeitssollwerts,
wobei der digitalen Aufnehmer des übergeordneten Motorgeschwindig keitsreglers
betrieben wird, die Geschwindigkeit zwischen den Fördervorrichtungen
zu synchronisieren;
wobei die Computermittel (48)
die Gesamtsystemförderbandgeschwindigkeit
aus Informationen berechnen, die von den Geschwindigkeitsregelungsmitteln (40, 42)
erhalten werden, um die relative Position als Funktion der Zeit
vorherzusagen, an der jedes Abbild eines Teiles durch die Detektormittel
(46) ermittelt werden sollte; und
wobei ein durch
die Detektoren ermitteltes Ausbleiben eines Teiles von dem Computer
als eine Aufstauung an der Fördervorrichtung
aufgefasst wird, und die Fördervorrichtungen
hinter der Fördervorrichtung mit
der Aufstauung gestoppt werden.
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Gemäß eines dritten Gesichtspunkts
der Erfindung wird ein Verfahren zum Synchronisieren eines mit Fördervorrichtungen
ausgestatteten Fördersystems
bereitgestellt, das Teile (20) durch eine Mehrzahl von
Bearbeitungsbereichen (14, 16, 18) transportiert,
wobei das Transportsystem eine Mehrzahl von durch Motoren angetriebene
Fördereinrichtungen
(22, 24, 26, 28) beinhaltet,
wobei jede der Fördervorrichtungen
zum Transportieren von Teilen (20) durch einen jeweils
zugeordneten Bearbeitungsbereich (14, 16, 18)
eingesetzt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellung
eines vorbestimmten Fördersystemgeschwindigkeitssollwerts;
Erfassung
der Geschwindigkeit jedes Motors (36);
Vergleich der
Geschwindigkeit jedes Motors (36) mit dem vorbestimmten
Fördersystemgeschwindigkeitssollwert;
Selektive
Einstellung der Geschwindigkeit jeder Fördervorrichtung (22, 24, 26, 28)
auf den Geschwindigkeitssollwert, um die Geschwindigkeit zwischen
allen Fördervorrichtungen
zu synchronisieren;
Abtasten einer Stelle jeder Fördervorrichtung
(22, 24, 26, 28), um die Bewegung
jedes entlang der Fördervorrichtung
transportierten Teils (20) zu verfolgen, um Kollisionen
zwischen den Teilen auf der Fördervorrichtung
zu ermitteln; und
Einstellung der Geschwindigkeit der Fördervorrichtungen
für ermittelte
Kollisionen, beispielsweise, dass die Fördervorrichtungen hinter der
ermittelten Kollision gestoppt werden.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Ein besseres Verständnis der
vorliegenden Erfindung dürfte
durch die Berücksichtigung
der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen zu
erlangen sein, bei denen:
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1 eine
schematische Ansicht eines exemplarischen Ausführungsbeispiels eines Prozesses für die Oberflächenpulverbeschichtung
von Rohlingen ist, wobei der Prozess mit einem mit Inline-Fördervorrichtung
ausgestatteten Transportsystem ausgeführt wird, das die Fördersynchronisation
und die Antistau-Technik
der vorliegenden Erfindung verwendet.
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Detaillierte Beschreibung
der verschiedenen erläuternden
Ausführungsbeispiele
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Die Fördersynchronisation und die
Antistau-Technik der vorliegenden Erfindung ist besonders für mit Fördervorrichtungen
ausgestatteten Hochgeschwindigkeitstransportsysteme bestimmt, die
in Prozessen für
die Oberflächenpulverbeschichtung von
Rohlingen eingesetzt werden. Die Technik der vorliegenden Erfindung
ist jedoch ebenso auf andere, mit Fördervorrichtungen ausgestatteten
Transportsysteme anwendbar.
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Wie oben bereits diskutiert, ist
die Synchronisation und eine genaue Geschwindigkeitsregelung des
Hochgeschwindigkeitstransportsystems, das in Prozessen für die Oberflächenpulverbeschichtung von
Rohlingen eingesetzt wird, für
eine gleichbleibende Verweilzeit der Rohlinge unter den Chemikalien
in der Vorbehandlung, für
die Aufheizzeit und für eine
gleichmäßige Dicke
des dünnen
Pulverbeschichtungsfilms wichtig. Wie im weiteren noch ausgeführt wird,
sorgt die Fördersynchronisation
und die Antistau-Technik der vorliegenden Erfindung für eine solche
Synchronisation und eine genaue Geschwindigkeitsregelung. Zusätzlich maximiert
die Technik der vorliegenden Erfindung durch die Minimierung der
Lücken
zwischen den einzelnen Rohlingen die Rohlingsverweildauer in den
einzelnen Bearbeitungsbereichen. Dies wird in der vorliegenden Erfindung
durch das Vorsehen einer Nachprüfung
des Fortgangs des Rohlings in ausgewählten Intervallen entlang des
Hochgeschwindigkeitstransportsystems erreicht. Die Nachprüfung des
Rohlingsfortbewegung verhindert eine Beschädigung der Ausstattung und spürt eine
Kollision zwischen Rohlingen auf.
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In 1 ist
ein exemplarisches Ausführungsbeispiel
eines Prozesses für
die Oberflächenpulverbeschichtung
von Rohlingen dargestellt. Der Prozess für die Oberflächenpulverbeschichtung
von Rohlingen wird mit einem mit Inline-Fördervorrichtungen ausgestatteten
Transportsystem 10 ausgeführt, das die Fördersynchronisation
und die Antistau-Technik der vorliegenden Erfindung einsetzt. Der Oberflächenbehandlungsprozess
umfasst eine Mehrzahl von Bearbeitungsbereichen, die einen Substratzufuhrbereich 12,
einen Bearbeitungsbereich 14 zur Substratvorbehandlung,
einen Bearbeitungsbereich 16 der Pulverbeaufschlagung und
einen Bearbeitungsbereich 18 zum Pulverschmelzen. Vor der Oberflächenbehandlung
werden Bleche aus kaltgewalzten Stahl, Zink/Aluminium-beschichteter
Stahl, (feuer-)verzinkter Stahl und dergleichen in eine Mehrzahl
vorgeschnittener Rohlinge 20 gepresst. Jeder vorgeschnittene
Rohling oder jedes Substrat 20 weist alle notwendigen darin
eingeformten Ausschneidungen, Löcher,
Nuten und dergleichen auf. Das vorgeschnittene Substrat 20 wird
in dem Substratzufuhrbereich 12 gelagert. Ein vorgeschnittenes Substrat 20 wird
durch die Bearbeitungsbereiche auf einem mit Fördervorrichtungen ausgestatteten Transportsystem
transportiert, welches aus einer Zufuhrfördervorrichtung 22,
eine Vorbehandlungsfördervorrichtung 24,
eine Pulverauftragsfördervorrichtung 26 und
eine Pulverschmelzfördervorrichtung 28 besteht.
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Eine herkömmlicher automatische Teilezuführung 30 setzt
die vorgeschnittenen Substrate 20 auf die Zufuhrfördervorrichtung 22,
welche fortlaufend die vorgeschnittenen Substrate in das System 10 einbringt.
Die Substrate 20 erreichen zunächst den Bearbeitungsbereich 14 zur
Substratvorbehandlung, der eine gewöhnliche Wascheinrichtung zum Entfernen
von Öl
und übrigen
Schmutz von jedem Substrat beinhaltet und in der jedes Substrat
mit einem „dry-in-place"-Versiegelungsmittel,
einem chromhaltigen oder einem nichtchromhaltigen Versiegelungsmittel,
versiegelt wird. Ein herkömmlicher Hochgeschwindigkeits-Konvektionstrockenofen
wird eingesetzt, jedes Substrat zu trocknen, und dann wird gekühlte Luft über die
Substrate hinweg geblasen, um sie auf näherungsweise 95°F (35°C) abzukühlen, bevor
sie den Bearbeitungsbereich zur Substratvorbehandlung verlassen.
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Die vorgeschnittenen Substrate 20 erreichen dann
den Beabreitungsbereich 16 des Pulverauftrags, welcher
eine normale Einrichtung zum Aufbringen einer gleichmäßigen, 1,4
bis 1,6 mm (mil) dicken Schicht von Farbpulver auf die vorgeschnittenen Substrate 20 aufweist.
Die Pulverbeschichtungseinrichtung ermöglicht schnelle Wechsel der
Farben.
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Die pulverbeschichteten, vorgeschnittenen Substrate 20 gelangen
dann in den Bearbeitungsbereich 18 zum Pulverschmelzen.
Weil Fördergeschwindigkeiten
bis zu 80 Fuß (24,4
m) pro Minute gewöhnlich
in Systemen zur Oberflächenpulverbeschichtung
von Rohlingen genutzt werden, wird in dem Bearbeitungsbereich 18
zum Pulverschmelzen eine Infrarot (IR) – Konvektionswärmeeinrichtung verwendet.
Die IR-Wärmeeinrichtung
sorgt für
einen schnellen und genau kontrollierte Temperaturanstieg, der die
auf das Substrat aufgebrachte Pulverschicht schmelzt, so dass sie
nahezu unverzüglich
zu fließen beginnt.
Die IR-Konvektionswärmeeinrichtung
beinhaltet eine Vorwärmzone,
wo hochreine elektrische IR-Emitter eine isolierte, nichtverunreinigte
Umgebung mit einem schnellen Temperaturanstieg der Pulverbeschichtung
und des Substrates schaffen. Eine Ausgleichszone kombiniert IR and
indirekte Hochgeschwindigkeits-Erdgaskonvektionswärme, um
Temperaturen von 500 bis 650°F
(260 bis 343°C) zu
produzieren. Eine Haltezone setzt Konvektionswärme ein, welche alle Oberflächen unter
die vorbestimmte Temperatur setzt, die sich nach den spezifischen
Brennanforderungen des eingesetzten Pulvers richtet.
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Jede Fördervorrichtung 22, 24, 26 und 28 beinhaltet
ein Paar von Rollen 32, die durch ein geschlossenes Förderband
miteinander gekoppelt sind. Ein Motor 36 ist mit einer
der Rollen 32 gekoppelt, um die Fördervorrichtung anzutreiben.
Der Motor 36 umfasst einen daran befestigten digitalen
Motorwellenaufnehmer 38, der die Rotationsgeschwindigkeit
der Motorwelle (nicht sichtbar) erfasst. Die Zufuhrfördervorrichtung 22,
die Vorbehandlungsfördervorrichtung 24,
die Pulverauftragsfördervorrichtung 26 und
die Pulverschmelzvorrichtung haben jeweils einen untergeordneten,
im geschlossenen Regelkreis arbeitenden Motorgeschwindigkeitsregler 40,
der an dem jeweiligen Motor 36 der Fördervorrichtung angeschlossen
ist, und einen digitalen Motorwellenaufnehmer 38, um eine
genaue Fördergeschwindigkeitsregulierung
aufrecht zu erhalten. Die Pulverschmelzfördervorrichtung 28 ist
mit einem übergeordneten,
im geschlossenen Regelkreis arbeitenden Geschwindigkeitsregler 42 ausgestattet,
der an seinem entsprechenden Motor 36 und Aufnehmer 38 angeschlossen ist.
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Die Synchronisation des Fördersystems 10 wird
in folgender Weise erreicht. Der übergeordnete Geschwindigkeitsregler 42 gibt
eine Geschwindigkeitsreferenz vor, der die untergeordneten Geschwindigkeitsregler 40 folgen
müssen.
Dies wird durch Bereitstellung einer Führungssignalverbindung erzielt, die
elektrisch einen folgenden Förderregler 40 mit
einem führenden
Förderaufnehmer 38 verbindet.
Entsprechend synchronisieren sich die untergeordneten Geschwindigkeitsregler 40 selbst
zu der Fördervorrichtung,
der sie folgen.
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Antistau-Tauglichkeit wird in dem
Fördersystem 10 durch
Beinhaltung eines Teiledetektorsensors 46 zum Erfassen
der Lage jedes vorgeschnittenen Substrates 20 in jedem
Bearbeitungsbereich des Systems geschaffen. Jeder Teildetektorsensor 46 ist an
dem Ausgang der zugeordneten Fördereinrichtung 22, 24, 26, 28 positioniert,
und zwar unmittelbar über
dem Förderband 34 der
Fördervorrichtung.
Ein Computer 48 mit einem Speicher 50 ist mit
jedem der untergeordneten Motorgeschwindigkeitsregler 40, mit
dem übergeordneten
Geschwindigkeitsregler 42, mit dem digitalen Motorwellenaufnehmer 38 des
Motors 36 der Pulver schmelzfördervorrichtung und mit jedem
der Teiledetektorsensoren 46 elektrisch verbunden. Der
Computer 48 beinhaltet ein Programm 52, das einen
Fördergeschwindigkeitssollwert
an den übergeordneten
Geschwindigkeitsregler 42 liefert, der auf den Signalen
der Überprüfung der
Substratpositionen auf jeder der Fördervorrichtungen 22, 24, 26, 28 basiert.
Der Teiledetektorsensor 46 arbeitet in Verbindung mit dem
Programm 52, um zu ermöglichen,
dass der Computer Kollisionen zwischen Substraten aufspürt und entsprechend
reagiert, um Aufstauungen zu verhindern oder im wesentlichen zu
reduzieren, wie es im weiteren erklärt werden wird.
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Im Betrieb setzt die automatische
Teilezuführung
die vorgeschnittenen Substrate auf die Zufuhrfördervorrichtung 22 innerhalb
genau vorbestimmter Zeitintervalle, was eine typische Substratbeabstandung
von 2 bis 3 Inches (5,1 bis 7,7 cm) erzeugt. Jedes neu aufgelegte
Substrat 20 läuft
entlang der Zufuhrfördervorrichtung 22 und
wird durch den Teiledetektorsensor 46 am Ausgang der Zufuhrfördervorrichtung
erfasst. Wenn jedes Substrat 20 den Teiledetektorsensor 46 der
Zufuhrfördervorrichtung
passiert, wird durch diesen Sensor ein das jeweilige Substrat anzeigendes
Positionssignal erzeugt, das von dem Computer 48 gelesen
wird und dann im dem Computerspeicher 50 als ein Abbild
dieses Substrates gespeichert wird. Der Computer 48 berechnet dann
die Förderbandgeschwindigkeit
des Gesamtsystems aus der Information, die er von dem übergeordneten
digitalen Motorwellenaufnehmer über
die elektrische Verbindung 54 erhält, um als eine Funktion der
Zeit die relative Lage vorherzusagen oder zu berechnen, bei der
jedes abgebildete Substrat durch einen Teiledetektorsensor 46 an
dem Ausgang einer nachfolgenden Fördervorrichtung des Systems 10 erfasst
werden sollte. Der vorhergesagte Zeitplan der relativen Lage als
Funktion der Zeit für
jedes vorgeschnittene Substrat 20 wird dann im dem Computerspeicher 50 gespeichert.
Mit anderen Worten, der Computerspeicher 50 bildet den
Weg des Substrates durch das synchronisierte Fördersystem 10 ab,
indem er Signale des digitalen Motorwellenaufnehmers 38 der
Pulverschmelzfördervorrichtung 28 einliest und
diese Information verwendet, ein Abbild jedes Substrates durch den
Computerspeicher 50 im gleichen Maße zu bewegen, mit dem das
Substrat sich entlang des Fördersystems
bewegt. Der Computer 48 erwartet also, dass das einzelne
Substrat an den Teiledetektorsensoren 46, wie durch den
Speicher vorhergesagt, erscheint. Ein Ausbleiben des Substrates,
das sich an einem einzelnen Teiledetektorsensor zeigt, wird vom
Computer als eine Aufstauung auf dieser Fördervorrichtung gedeutet. Der
Computer 48 antwortet darauf durch ein Stoppen der Fördervorrichtung
hinter der Fördereinrichtung
mit der Aufstauung und löst
einen Staualarm aus.
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Die Fördersynchronisation und die
Antistau-Technik der vorliegenden Erfindung maximiert jede Substratverweildauer
in dem einzelnen Bearbeitungsbereich durch Minimierung der Lücken zwischen
den einzelnen Substraten. Die vorliegende Erfindung reduziert wesentlich
die Heftigkeit von Aufstauungen in einem System für Oberflächenpulverbeschichtung
von Rohlingen. Weil die Aufstauungen automatisch erfasst werden,
wird die Anzahl der benötigten
Bedienpersonen wesentlich reduziert. Des weiteren können, weil
die Erfassung der Aufstauung automatisch erfolgt, die verbleibenden
Bedienpersonen schnell auf die Aufstauung, wenn sie eintritt, reagieren,
um den Durchsatz zu maximieren.
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Zahlreiche Änderungen und alternative Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind für
Fachleute mit Sicht auf die vorhergehende Beschreibung offensichtlich.
Entsprechend soll diese Beschreibung als lediglich erläuternd aufgefasst
werden und dient dem Zweck, Fachleuten die beste Art der Umsetzung
der Erfindung mitzuteilen. Details des Aufbaus können innerhalb des Bereiches
der beiliegenden Ansprüche variiert
werden.