WO1989006165A1 - Process and device for continuously coating workpieces - Google Patents

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WO1989006165A1
WO1989006165A1 PCT/EP1988/001200 EP8801200W WO8906165A1 WO 1989006165 A1 WO1989006165 A1 WO 1989006165A1 EP 8801200 W EP8801200 W EP 8801200W WO 8906165 A1 WO8906165 A1 WO 8906165A1
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plastic
coating
workpiece
heat
sprayed
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PCT/EP1988/001200
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Inventor
Peter Ribnitz
Original Assignee
Peter Ribnitz
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/22—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to internal surfaces, e.g. of tubes
    • B05D7/222—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to internal surfaces, e.g. of tubes of pipes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/06—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00 specially designed for treating the inside of hollow bodies
    • B05B13/0618—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00 specially designed for treating the inside of hollow bodies only a part of the inside of the hollow bodies being treated
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    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • B05D1/12—Applying particulate materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0218—Pretreatment, e.g. heating the substrate

Definitions

  • the invention relates to a process for continuous coating of workpieces, in which coating a coating medium is applied to an area of the workpiece to be coated and heat is applied in order to produce a film from the coating medium in the area.
  • the invention further relates to a coating system for workpieces to be coated in continuous operation, with a coating device with output for a coating medium and with heating elements in order to produce a film with the coating medium on the workpiece, the output for the coating medium with respect to the workpiece Is kept at a distance and further with a conveyor for conveying the workpiece relative to the output.
  • workpieces such as metal can bodies, for example on the inside along their longitudinal weld seam
  • powder as the coating medium.
  • Such can bodies are moved over a working area, from which powder is sprayed against the area to be coated.
  • the adhesion of the powder to the can body is supported electrostatically by generating a high electrostatic field in the spray area and charging the powder so that the force of the field presses the powder against the can body or drives the workpiece and holds it there.
  • the workpieces, and in particular the mentioned can bodies are moved through a long heating section, several meters long, where the adhering powder is warmed up in such a way that it forms a protective film in the coated area.
  • the length of the heating section mentioned depends on the throughput speeds of such workpieces and, as mentioned, is several meters long, which is disadvantageous in terms of the space requirement for such systems and the construction effort.
  • the object of the invention is therefore to drastically reduce the extent of such a treatment section, and also to reduce the space and the design effort for systems which operate in this way.
  • This object is achieved according to the method mentioned at the outset in that a plastic is sprayed onto the continuous area and the heat is applied at least primarily before the sprayed plastic hits the area in order to reduce the extent of the stretch until the film has been produced.
  • the heating elements are designed in such a way that they heat the coating medium, at least primarily before it has passed the free distance from the output to the workpiece, by the extension of the distance until the film has been produced to reduce.
  • sprayed plastic in powder form or in the form of pasty particles, is supplied with heat by means of gas flames on the path between a plastic nozzle mouth and the workpiece to be coated.
  • the powder particles are melted on the surface by the flame on this stretch, while when spraying pasty plastics, the plastic particles are heated so high that they gel on this stretch.
  • a disadvantage of this Plast-Spritzverfahr £ n ⁇ is in itself that the heat the sprayed plastic is supplied by flame, which on the one hand, especially in poorly accessible spray zones, the supply caused a fuel gas with correspondingly long lines and with regard to any possible fire and / or Risk of explosion is problematic.
  • the present invention proposes, in a further aspect, a plastic spraying process according to the wording of claim 2, according to which the necessary heat is generated at least predominantly electrically, as a result of which the heat supplied can be metered in much more finely than and- with the sole use of open gas flames and thereby, wherein exclusively electrically supplied heat any Br 'and / or explosion is excluded.
  • the necessary heat in the known plastic spraying processes is supplied to the sprayed-out plastic only on the route between the spray nozzle and the workpiece. This results in problems if the extent of this route is predetermined and small for reasons of accessibility to an area to be sprayed, for example. If you consider, for example, small-diameter can bodies or hollow bodies that are to be coated on the inside, it can be seen that the distance between a spray arm protruding into such hollow bodies and their inner wall is given by the diameter of the hollow bodies and thus limits the applicability of known plastic spraying processes due to such circumstances are set: The sprayed plastic cannot absorb the necessary heat on short free flight distances between the spray nozzle and the workpiece.
  • the heat is then at least partially supplied to the plastic along an end section of the plastic line arrangement, so that the sprayed plastic, if any, only has to absorb a reduced amount of heat on the free flight section, which in turn makes it possible to reduce the length of this section.
  • a coating device that solves this problem is specified by the wording of claim 15.
  • a processing station In the case of continuous coating of workpieces in front of a coating zone, a processing station is often encountered which heats the machined workpiece in front of the coating zone. This is particularly the case when processing metal can bodies, in that metal can bodies are only provided at a welding station, a roller welding station or a laser welding station along their longitudinal edges, to form closed can bodies, are welded and then coated, be it completely internally coated, externally coated or only internally and / or externally coated in the area of their weld seam.
  • this pre-generated heat on the workpiece be used to heat the workpiece to the specified, predetermined temperature.
  • the heat of welding in the manufacture of metal can bodies as the aforementioned, pre-generated heat on the workpiece, then preferably powder-coat the welded can bodies and bring the heating up to the melting temperature of the sprayed powder plastic, starting from the heat of welding generated.
  • the heat of the workpiece at the impact area of the sprayed plastic depends on the distance of the impact area, on the location of the preheating, such as the welding mentioned.
  • the heat metering of the heat supplied to the sprayed plastic in flame spraying processes is a problem in that too much heat causes the sprayed plastic particles to burn and too little heat prevents the formation of a highly qualitative film on the workpiece.
  • the thermal coupling between the flames and the sprayed plastic be set by an intermediate gas flow curtain, preferably an air flow curtain, with an adjustable flow rate.
  • the workpiece is a metal hollow body on which the area to be coated lies in the cavity, in particular is a longitudinally welded metal can body on which the area to be coated lies in the cavity, in particular the inner weld seam area is that a cavity is formed between the metal hollow body and a tool arm, which carries the spray output, into which the microwave radiation is injected and which acts as a microwave guide from the coupling area to the spray jet of the plastic.
  • such a coating system is specified specifically for can metal bodies to be coated in continuous operation along its weld seam.
  • Claim 21 further specifies the formation of an output area on such a coating system if the heat is supplied to the sprayed-out plastic as a coating medium by gas flames.
  • a manufacturing plant for metal can bodies is further distinguished according to the wording of claim 22. It has a welding system to weld the longitudinal weld seams of the can bodies as well Downstream of the welding system, a coating system of the above-mentioned construction method according to the invention and, of course, a conveying device in order to challenge the can bodies in continuous operation by welding systems and coating system.
  • the coating device of the coating system is connected directly downstream of the welding system and the welding system acts as a heating device for the can bodies in order to bring the latter to a predetermined temperature on the coating device, in particular in the case of powder paste coating, to the melting temperature of the plastic powder.
  • Claims 23 to 25 specify further features according to the invention on the production system.
  • Claim 26 further specifies a coating system for hollow metal bodies to be coated internally in continuous operation as workpieces, with the hollow metal body and a working arm projecting into the hollow metal body as a microwave conductor, the microwave radiation from a transmitter to the coating medium output, in particular to the sprayed plastic. directs.
  • 1 schematically shows a production plant according to the invention for metal can bodies with a welding plant and a coating plant according to the invention
  • 2 shows a schematic, enlarged longitudinal section of a plastic dispensing nozzle arrangement on the coating device according to the invention of the coating system according to FIG. 1,
  • FIG. 3 schematically shows a top view of the arrangement according to FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a view according to FIG. 3 of a further embodiment of the nozzle arrangement according to FIG.
  • Fig. 5 shows schematically a system according to Fig. 1, in which the distance between heat pre-generating
  • Welding system and application area of the coating is adjustable
  • FIG. 6 schematically shows a development of the arrangement according to FIG. 5 for automatic adjustment of the distance mentioned
  • Fig. 7 schematically shows a plastic feed line and a workpiece to be coated with those passed through the pre-conveyed plastic
  • FIG. 8 shows the supply of heat in known plastic spraying processes in accordance with FIG. 7
  • FIG. 9 shows the heat supply to the plastic according to the invention in accordance with FIG. 7,
  • FIG. 11 shows a further embodiment variant in order to supply, electrically, heat to the pre-conveyed plastic both in the supply line and thereafter,
  • FIG. 12 shows a heat supply to the sprayed plastic by means of FIG. 7
  • FIG. 1 shows a plastic coating system according to the invention, here for a powder plastic, for the internal coating of hollow bodies, which works according to the method according to the invention, with special reference being made to the internal coating of longitudinal weld seams on metaiidose bodies becomes.
  • FIG. 1 shows, for example, one embodiment of such a welding system for the use mentioned.
  • resistance welding is carried out by leading a high welding current I c from one roller to the other over the longitudinal edges 9 to be welded.
  • welding point P which, correspondingly, is defined for each welding system used.
  • a powder plastic coating arrangement 13 is permanently attached to the welding arm 1. It comprises one or, as indicated by dashed lines, several nozzles arranged one behind the other Arrangements 15, of which an enlarged section along line II - II is shown in Fig. 2.
  • a plastic, preferably powder plastic feed line 17 opens out centrally at the nozzle arrangement 15, through which a coating powder plastic, a plastic powder, is delivered, conveyed by air through the welding arm 1.
  • a pasty plastic can optionally be dispensed through the line 17 in a finely atomized manner.
  • plastic syringes which means both powder plastic syringes and syringes of pasty plastics
  • Plastic Syringes which means both powder plastic syringes and syringes of pasty plastics
  • the powder plastic feed line 17 or general plastic feed line 17 is surrounded by a compressed air nozzle arrangement 19, which is supplied with compressed air via a compressed air line 21 through the welding arm 1.
  • the compressed air nozzle arrangement 19 can be a slot nozzle or a plurality of at least a large part of the plastic feed line outlet of distributed, discrete nozzle openings.
  • the compressed air nozzle arrangement 19 is surrounded at least over a large part of the circumference of the plastic supply line 17 by a gas burner nozzle arrangement 23, which in turn is supplied with gaseous fuel through the welding arm 1 through a gas supply line 25.
  • 3 is an enlarged, schematic diagram of a view of the exits from the nozzle arrangement 15.
  • the compressed air nozzle arrangement 19 is shown as an annular slot nozzle, the gas burner nozzle arrangement 23 consisting of discrete nozzle openings, both slot nozzles or both nozzle arrangements 19, 23 also being able to be formed from discrete nozzle openings.
  • 1 is sprayed against the weld seam 11 of the can body 7 through a free flight path fF and, while passing this distance fF, is heated by the gas flames burning on the outlet side of the gas burner nozzle arrangement 23 such that Powdery plastic particles are melted on the surface, pasty plastic particles are heated to such an extent that they gel.
  • the heat transfer between the gas flames and the plastic being carried out is adjusted by adjusting the compressed air jet from the compressed air nozzle arrangement 19.
  • the surface ie here the weld seam area 11
  • the surface ie here the weld seam area 11
  • the surface ie here the weld seam area 11
  • the melting temperature of the powder plastic which is to be dealt with more specifically, this is not necessary when using pasty plastics.
  • the total length of the system resulting from the coating system is to be kept as short as possible and the workpiece to be coated, here the can body 7, is already strongly heated by the welding process, it can be seen that when using the powder plastic coating described here the preference is given: the condition that the substrate must be brought to the melting temperature is already met by the welding process at a short distance from the welding point P.
  • the compressed air nozzle arrangement 19 and the fuel gas nozzles can be used for the mentioned weld seam coating in a relatively limited area, corresponding to the band B shown in FIG. 4 ⁇ order 23 be interrupted in the outlet direction of the coated seam in order to prevent the already coated area from coming into direct contact with the open flame on the burner nozzle assembly 23 when it leaves the nozzle area.
  • a limiting mask 25 on both sides, viewed in the direction of movement of the can body 7, can be provided, which defines a clearly defined passage slot for the output plastic.
  • the temperature of the workpiece at which the coating process is carried out on the workpiece is of essential importance for the formation of a high-quality film in the preferred powder plastic coating.
  • a heat detector 27 such as a pyrotechnic detector, which detects the temperature of the welding seam - area recorded. Its electrical signal s__ on the output side is compared on a differential unit 29 with an adjustable signal value s n corresponding to a target temperature.
  • a resulting differential ⁇ is ⁇ 0 amplified to a regulator stage 31 having a corresponding frequency whole and provides, via a motor drive 33, the angular position ⁇ r ', and thus the dependent thereon Län ⁇ ge J. ( ⁇ ) between the welding point P and the axis a of the plastic - radiant. If the measured temperature according s- 7 _ - too small, the nozzle assembly 15 in Figure 6 is pivoted to the left, conversely, if the measured temperature is too high..
  • Seams of metal can bodies to be powder-coated or pasted-plastic coated, without having to provide a heating path several meters long with linearly arranged burners subsequent to a powder application device with electrostatic powder adhesion support, as in conventional methods.
  • the effort for the overall system and for the coating system in particular is thereby drastically reduced.
  • the path traveled by the coating plastic until it strikes a workpiece 35 can basically be divided into two sections, a first line conveying section LF to the mouth 37 and a second, the free flight section fF.
  • the line conveying section LF is not used in the sense that the plastic flow, whether powdery or pasty, is conveyed in a plastic supply line 39 up to its mouth 37 heat ⁇ fF is supplied in the free flight section fF, in order to form a plastic film on the workpiece 35 in accordance with the plastic used.
  • heat ⁇ fF is supplied in the free flight section fF, in order to form a plastic film on the workpiece 35 in accordance with the plastic used.
  • the present invention additionally involves supplying heat Q ⁇ _ to the plastic that is conveyed in line 39 already in the line conveying section LF — if necessary in addition to a heat Q fF supplied in the free flight section fF — as a result it is possible to reduce the length of the free flight section fF.
  • This procedure is of course excellently suited to be combined with the technique shown in FIGS. 1 to 6, but generally brings the advantages mentioned wherever the necessary ones
  • Length of the free flight section fF is a problem for the application of plastic spraying processes.
  • heat is supplied to the plastic stream, which merges into the plastic jet 41 after the mouth 37, along line 39 through an electrical heating element 43, such as a resistance heating cartridge, which coaxially envelops the latter 39.
  • an electrical heating element 43 such as a resistance heating cartridge, which coaxially envelops the latter 39.
  • this amount of heat supplied by the heating element 43, which the plastic absorbs may already be sufficient to melt the powder particles as required on the surface or, in the case of pasty plastics, to gel the plastic particles. If these required conditions along the line conveying section LF have not yet been reached, or if they are preferably not yet reached, for example to prevent deposits of the plastic on the tube wall, then the remaining heat required in the free flight section fF is additionally supplied.
  • a compressed air delivery line 45 is provided which, as has been explained with reference to FIGS. 2, 3 and 4, opens out coaxially to the mouth 37.
  • the heating element 43 coaxially surrounds the compressed air line 45 and heats up in the line conveying section LF both the plastic conveyed in the line 39 and the compressed air in the compressed air line 45.
  • the fact that the heated compressed air continues to give off heat to the plastic jet 41 after exiting into the free-flight area fF means that the plastic particles reach the required temperature only immediately before they strike the workpiece 35.
  • the procedure according to the invention can supply heat to the pre-conveyed plastic already in the line conveying section LF, to do this electrically and, if necessary, exclusively electrically, generally used in plastic spraying processes and in particular also for the interior coating of can bodies, such as for interior coating of the weld seam area can be used in metallic can bodies, where the shortness of the free-flight section fF, in particular in the case of small-diameter cans, can be a problem for the use of known plastic spraying methods according to FIG. 8.
  • the procedure schematically shown in FIG. 12 also offers itself, in which there is a uniform heating of a plastic pre-conveyed in the feed line 39, if necessary preheated there.
  • the plastic jet 41 emitted from the mouth 37 is formed by plastic particles. Due to their relatively high dielectric constant, these particles absorb the energy of microwave radiation ⁇ W. Based on these In fact, according to FIG. 12, if necessary after preheating according to FIG. 10 or 11, the plastic beam 41 is exposed to microwave radiation yW in the free-flight section fF, for which purpose a microwave generator 47 is provided, the output signal of which radiates into the free-flight section fF via an antenna arrangement 49.
  • This procedure is particularly suitable for the coating of metal workpieces, and thus also for the specific use which was explained with reference to FIG. 1.
  • This insert is shown schematically in Fig. 13.
  • the microwave generator 47 with antenna arrangement 49 is provided, which radiates into the space between the welding arm 1 and the metallic can body 7.
  • Welding arm 1 is provided with a metal layer 51, so that a cavity 53 defined by metal surfaces is created between the metal can body 7 and the surface of the welding arm 1. Depending on its dimensions, this cavity 53 acts as a microwave conductor or resonator and results in a wave propagation, as shown schematically by broken lines, from the antenna 49 against the plastic beam emerging from the line 17. With this structure, it is possible to conduct the microwave energy with little loss to the sprayed plastic jet, where it is absorbed by the plastic particles, with a corresponding energy absorption and heat absorption that is largely uniform over the beam cross section.
  • the plastic spraying process also for short free flight sections, i.e. short distances between plastic nozzle mouth and workpiece can be used.

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Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchlaufbeschichtuncr von Werkstücken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchlaufbeschichtung von Werkstücken, bei welcher Beschichtung ein Beschichtungsme¬ dium auf einen zu beschichtenden Bereich des durchlaufenden Werkstücks aufgetragen wird und Wärme appliziert wird, um aus dem Beschichtungsmedium am Bereich einen Film zu erzeugen. Die Erfindung betrifft ferner eine Beschichtungsanlage für im Durchlaufbetrieb zu beschichtende Werkstücke, mit einer Be- schichtungseinrichtung mit Ausgabe für ein Beschichtungsmedium und mit Heizorganen, um mit dem Beschichtungsmedium am Werkstück einen Film zu erzeugen, wobei die Ausgabe für das Beschich¬ tungsmedium bezüglich des Werkstücks auf Abstand gehalten ist und weiter mit einer Fördereinrichtung zur Förderung des Werkstücks relativ zur Ausgabe.
Aus den US-PSen 4 549 866, 4 588 605 sowie 4 661 "219 sind Verfahren und Vorrichtungen zur Durchlaufbeschichtung von Werkstücken bekannt. Weitere Verfahren und Vorrichtungen der hier interessierenden Art sind aus den US-PSen 3 526 027, 2 974 060, 3 077 171, 3 208 868, 3 394 450, 3 678 336, 3 840 138 und 4 098 226, den EP-OSen 93 083, 132 229 und 160 886 sowie der DE-OS 27 24 031 bekannt.
Es ist ferner bekannt, Werkstücke, wie Metall-Dosenkδrper, beispielsweise innen entlang ihrer Längsschweißnaht, mit Pulver als Beschichtungsmedium zu beschichten. Dabei werden derartige Dosenkδrper über einen Arbeitsam, bewegt, von welchem Pulver gegen den zu beschichtenden Bereich gesprüht wird. Üblicherweise wird dabei die Haftung des Pulvers am Dosenkörper elektro¬ statisch unterstützt, indem im Sprühbereich ein hohes elektro¬ statisches Feld erzeugt wird und das Pulver aufgeladen wird, so daß die Kraft des Feldes das Pulver gegen den Dosenkδrper bzw. das Werkstück treibt und dort festhält. Anschließend an diese Pulverbeschichtung werden die Werkstücke, und im speziel¬ len die erwähnten Dosenkörper durch eine lange Heizstrecke hindurchbewegt, mehrere Meter lang, wo das haften gebliebene Pulver derart aufgewärmt wird, daß es einen Schutzfilm im beschichteten Bereich bildet. Die Länge der erwähnten Heiz¬ strecke richtet sich nach den Durchlaufgeschwindigkeiten derartiger Werkstücke und ist, wie erwähnt, mehrere Meter lang, was vom Platzbedürfnis für derartige Anlagen und dem Konstruktionsaufwand her betrachtet, nachteilig ist.
Der_Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ausdehnung einer solchen Behandlungsstrecke drastisch zu reduzieren, ebenso den Platzaufwand und den Konstruktionsaufwand für so arbeitende Anlagen.
Diese Aufgabe wird gemäß dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß ein Plast dem durchlaufenden Bereich zugesprüht wird, und die Wärme mindestens vornehmlich, vor Auftreffen des versprühten Plastes auf den Bereich appliziert wird, um die Ausdehnung der Strecke bis der Film erzeugt ist zu reduzieren.
Gemäß der eingangs genannten Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Heizorgane so ausgebildet sind, daß sie das Beschichtungsmedium erwärmen, mindestens vornehmlich, bevor es von der Ausgabe den freien Abstand zum Werkstück durchlaufen hat, um die Ausdehnung der Strecke bis der Film erzeugt ist zu reduzieren.-
Durch die Plastversprühung und Applikation der Wärme vor Auftreffen des versprühten Plastes auf dem Bereich des Werk¬ stücks, wird erreicht, daß, der Beschichtungszone folgend, keine weiteren Heizstrecken vorgesehen werden müssen, wodurch bei derartigen Durchlaufbeschichtungen eine drastische Reduzie¬ rung der Behandlungsstreckenlänge und, entsprechend, des Konstruktionsaufwandes hierfür, erzielt wird. Plast-Spritzverfahren sind an sich zum Spritzen von Werkstücken mittels Spritzpistolen in einer Stück-für-Stück-Einzelfertigung bekannt. Es sei hierzu auf eine Druckschrift der Firma Metco "Plastspritzen" von Obering. H. Schwarz, überarbeitet von Dipl. Ing. H.-E. Steinicke hingewiesen. Der Offenbarungsgehalt dieser - in Kopie beiliegenden - Druckschrift wird durch diese Bezugnahme auch zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmel¬ dung gemacht.
Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren wird einem versprühten Plast, pulverfδrmig oder in Form pastöser Teilchen, Wärme mittels Gasflammen auf der Strecke zwischen einer Plastdusenausmundung und dem Werkstück, das zu beschichten ist, zugeführt. Beim Versprühen von Pulverplast werden die Pulverteilchen auf dieser Strecke durch die Flamme oberflächlich angeschmolzen, während beim Versprühen pastδser Plaste die Plastteilchen so hoch erhitzt werden, daß sie auf dieser Strecke gelieren. Ein Nachteil dieser Plast-Spritzverfahr£nι an sich ist, daß die Wärme dem versprühten Plast mittels Flammen zugeführt wird, was einerseits, gerade bei schlecht zugänglichen Sprühbereichen, die Zuführung eines Brenngases mit entsprechend langen Leitungen bedingt und bezüglich allfälliger Brand- und/oder Explosionsgefahr problematisch ist. Gerade bei Durch¬ laufbeschichtungen, wie oben abgehandelt, von Innenbereichen an Hohlkörpern, wie von Dosenkδrpern, müssen bei Einsatz bekannter Plast-Spritzverfahren, wie erwähnt, Brenngasleitungen durch relativ lange Arbeitsarme hindurchgeführt werden, bis zur Beschichtungszone, was relativ aufwendig ist. überdies ist die Dosierung der dem versprühten Plast auf seiner Freiflug¬ stärke ab Düse bis zum Werkstück zugeführten Wärmemenge mittels Gasflammen schwierig. Um dieses Problem zu lösen, schlägt in einem weiteren Anspekt die vorliegende Erfindung ein Plast-Spritzverfah¬ ren nach dem Wortlaut von Anspruch 2 vor, gemäss welchem die notwendige Wärme mindestens vornehmlich elektrisch erzeugt wird, wodurch die Dosierung der zugeführten Wärme wesentlich feiner möglich ist als mit der ausschliesslichen Verwendung offener Gasflammen und wodurch, bei ausschliesslich elektrisch zugeführter Wärme jegliche Br'and- und/oder Explosionsgefahr ausgeschlossen wird.
Diese letzterwähnten Probleme werden im weiteren durch eine Beschichtungseinrichtung nach αem Wortlaut von Anspruch 14 gelöst.
Wie erwähnt, wird die notwendige Wärme bei den bekann¬ ten Plast-Spritzverfahren dem ausgesprühten Plast ausschliesslich auf der Strecke zwischen Sprühdüse und Werkstück zugeführt. Dies ergibt dann Probleme, wenn die Ausdehnung dieser Strecke aus Gründen, bei¬ spielsweise der Zugänglichkeit zu einem zu besprühen¬ den Bereich, vorgegeben und klein ist. Betrachtet man beispielsweise kleindurchmessrige Dosenkörper oder Hohlkörper, die innenzubeschichten sind, so ist ersichtlich, dass die Strecke zwischen einem in derartige Hohlkörper einragenden Sprüharm und deren Innenwandung, durch den Durchmesser der Hohlkörper gegeben ist und somit' der Anwendbarkeit bekannter Plast-Spritzverfahren durch solche Gegebenheiten Grenzen gesetzt sind: Der ausgesprühte Plast kann auf kurzen Freiflugstrecken zwischen Sprühdüse und Werkstück die notwendige Wärme gar nicht aufnehmen. Um diesen Nachteil zu beheben und Plast-Spritzverfahren auch bei kurzen Freiflugstrecken des versprühten Plastes einsetzen zu können und somit die Anwendbar¬ keit solcher Verfahren wesentlich zu erweitern, wird gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung vorgeschlagen, gemäss Wortlaut von Anspruch 3 vorzugehen.
Danach wird die Wärme mindestens teilweise dem Plast entlang bereits eines Endabschnittes der Plastleitungs- anordnung zugeführt, womit der versprühte Plast, wenn überhaupt, auf dem Freiflugabschnitt nur noch eine reduzierte Wärmemenge aufnehmen muss, was wiederum ermöglicht, die Länge dieses Abschnittes zu reduzieren.
Eine Beschichtungseinrichtung, die dieses Problem löst, ist durch den Wortlaut von Anspruch 15 spezifi¬ ziert.
Ein Verfahren zur Reduzierung der Ausdehnung der Behandlungsstrecke bei Durchlaufbeschichtung von
Werkstücken, ohne dass dabei Gasleitungen zum Sprüh¬ bereich zu ziehen wären bzw. bei dem eine feine Dosierung der zugeführten Wärmemenge möglich ist, zeichnet sich durch die Kombination der Verfahren gemäss An- spruch 1 und 2 aus, während ein Verfahren zur erwähn¬ ten Reduzierung, welches sich auch für gegebene kleine Freiflugstrecken und damit insbesondere für die Innen- beschichtung kleindurchmessriger Hohlkörper, wie von Metall-Dosenkörpern, eignet, zeichnet sich durch die Kombination der Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3 aus. Schliesslich zeichnet sich ein Plast-Spritzverfahren, bei. dem sowohl eine feine Dosierung der zugeführten Wärmemenge möglich ist und das ermöglicht auch bei kleinen gegebenen Freiflugstrecken des versprühten Plastes, also auch beispielsweise für kleindurchmessri- ge Hohlkörper eingesetzt zu werden, nach der Kombination der Ansprüche 2 und 3 aus.
Eine Beschichtungseinrichtung, bei der einerseits eine feine Wärmedosierung ohne weiteres möglich ist und die sich eignet, auch bei kleinen Freiflugstrecken des versprühten Plastes, so z.B. für kleindurcnmessrige Hohlkörper, wie kleindurcnmessrige Dosenkörper einge¬ setzt zu werden, zeichnet sich nach dem Wortlaut von Anspruch 16 aus.
Um im weitern bei allen erwähnten Verfahren und je nach dem versprühten Plast, auf dem Werkstück eine zuverlässige, gut abdeckende Filmbildung -zu gewährleisten, wird weiter vorgeschlagen, das Werkstück vor Auftreffen des versprühten Plastes auf eine vor¬ gegebene Temperatur zu erwärmen, wenn als Plast ein Pulver eingesetzt wird, dabei das Werkstück auf die Schmelztemperatur des Pulvers zu erwärmen.
Des öftern wird bei Durchlaufbeschichtung von Werk¬ stücken vor einer Beschichtungszone eine Bearbeitungs¬ station angetroffen, welche das bearbeitete Werkstück vor der Beschichtungszone erwärmt. Dies ist insbeson- dere bei der Verarbeitung von Metall-Dosenkörpern der Fall, indem dort Metall-Dosenzargen erst an einer Schweissstation, einer Rollenschweissstation oder einer Laserschweissstation, entlang ihren Längsrändern, zur Bildung geschlossener Dosenkörper, verschweisst werden und darnach beschichtet werden, sei dies vollständig innenbeschichtet, aussenbeschichtet oder lediglich im Bereich ihrer Schweissnaht innen- und/oder aussen- beschichtet.
Es wird nun vorgeschlagen, dass diese vorerzeugte Wärme am Werkstück zur Erwärmung des Werkstückes auf die genannte, vorgegebene Temperatur ausgenützt wird.
So wird insbesondere vorgeschlagen, die Schweisswärme bei der Herstellung von Metall-Dosenkörpern als die erwähnte, vorerzeugte Wärme am Werkstück auszunützen, dabei dann bevorzugterweise die verschweissten Dosenkörper pulverplastzubeschichten und die Erwärmung auf die Schmelztemperatur des versprühten Pulverplastes zu bringen, ausgehend von der erzeugten Schweisswärme.
Die Wärme des Werkstückes am Auftreffbereich des versprühten Plastes hängt dabei von der Distanz des Auftreffbereiches, vom Ort der Vorerwärmung, wie der erwähnten Schweissung, ab.
Um somit die Werkstücktemperatur am Auftreffbereich einstellen zu können, wird vorgeschlagen, den Abstand von der erwähnten Vorerwärmung, wie der erwähnten r7.chweissstelle, zum Plast-Auftreffbereich am Werk¬ stück, einzustellen, um so die Werkstücktemperatur beim Auftreffen des Plastes einzustellen. Um dabei ändernden Betriebsbedingungen, wie ändernden Durchlaufgeschwindigkeiten des Werkstückes oder sich ändernder Vorerwärmungen Rechnung zu tragen, wird weiter vorgeschlagen, die Werkstücktemperatur nach der Vorerwärmung zu messen und in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur den erwähnten Abstand automatisch einzustellen, so dass beim Auftreffen des versprühten Plastes das Werkstück die vorgegebene Temperatur, so bei Versprühen von Pulverplast, die Schmelz- temperatur des Pulvers aufweist.
Wie vorgängig erwähnt wurde, stellt die Wärmedosierung der bei Plast-Spritzverfahren mittels Flammen dem versprühten Plast zugeführten Wärme ein Problem dar, indem zu hohe Wärme ein Verbrennen der versprühten Plastteilchen mit sich bringt und eine zu geringe Wärme die Entstehung eines hochgualitativen Filmes am Werkstück verhindert.
Um dieses Problem bei Flamm-Plastspritzen zu lösen, wird nun weiter vorgeschlagen, dass die thermische Kopplung zwischen Flammen und dem versprühten Plast durch einen zwischenliegenden Gasstrom-, vorzugsweise Luftström-Vorhang, einstellbarer Strömungsgeschwindig- keit, eingestellt wird.
Bei allen bis anhin besprochenen Vorgehen, um dem versprühten Plast die notwendige Wärme zuzuführen, ist es notwendig, Heizorgane, entweder entlang der Zuspeiseleitung für den Plast zum Sprühbereich oder im Sprühbereich vorzusehen. Es ist also eine geometri¬ sche Kopplung vorgesehener Heizorgane mit, generell, dem Zuführpfad des Plastes erforderlich. Es können nun Verhältnisse auftreten, bei denen, beispielsweise aus Platzgründen, so wenig wie möglich zusätzliche Aggregate, wie die erwähnte Heizeinrichtung am Endbereich, dieses Fδrderpfa es für den Plast vorgesehen sein sollten- Jede Heizeinrichtung i 'Endbereich einer Plastförderleitung mit den entsprechenden Anschlüssen, jede Gasbrennereinrichtung im Mündungsbereich mit den entsprechenden Gaszuführleitungen braucht unmittel¬ bar im Beschichtungszonenbereich Platz.
Um dieses Problem zu lösen, wird vorgeschlagen, die Wärme vornehmlich durch Absorption von Mikrowellen¬ energie im versprühten Plast zu erzeugen. Dadurch wird es möglich, die notwendige Wärmemenge praktisch "fernzuübertragen", indem ein Mikrowellengenerator mit der entsprechend abstrahlenden Antennenanordnung, vom Sprühbereich entfernt, vorgesehen werden kann und die Kunststoff-Plastpartikel die Mikrowellenstrah¬ lung absorbieren und entsprechend erwärmt werden.
Dieses Vorgehen eignet sich insbesondere auch dort, wo das Werkstück ein Metallhohlkörper ist, an welchem der zu beschichtende Bereich im Hohlraum liegt, insbesondere ein längsgeschweisster Metall-Dosenkörper ist, an dem der zu beschichtende Bereich im Hohlraum liegt, dabei insbesondere der innere Schweissnaht- bereich ist, indem zwischen dem Metallhohlkörper und einem Werkzeugarm, welcher die Sprühausgabe trägt, ein Hohlraum gebildet wird, in welchen die Mikrowellen- Strahlung eingekoppelt wird und der, vom Einkopplungs- bereich zum Sprühstrahl des Plastes, als Mikrowellenlei- ter wirkt. - 10 -
Alle erwähnten Verfahren und ihre entsprechenden Kombinationen eignen sich vorzüglich in der Anwendung für die Innenabdeckung von Längsschweissnähten von Metall-Dosenkörpern im Durchlaufbetrieb.
Bevorzugte Ausführungs arianten der erfindungsgemässen Beschichtungseinrichtung sind in den Ansprüchen 17 und 18 spezifiziert.
Um an einer Beschichtungsanlage für im Durchlaufbetrieb zu beschichtende Werkstücke nach dem Wortlaut von Anspruch 13 die weiteren Vorteile der in den An¬ sprüchen 14 bis 18 spezifizierten Beschichtungsein- richtungen auszunützen, wird eine derartige Beschich- tungsanlage vorgeschlagen, welche mindestens eine Beschichtungseinrichtung und Heizorgane nach den erwähnten Ansprüchen, aufweisen.
In Anspruch 20 ist eine solche Beschichtungsanlage spezifisch für im Durchlaufbetrieb entlang ihrer Schweissnaht zu beschichtende Dosen-Metallkörper spezifiziert.
Anspruch 21 spezifiziert weiter die Ausbildung eines Ausgabebereiches an einer solchen Beschichtungsanlage, falls die Wärme dabei dem ausgesprühten Plast, als Beschichtungsmedium, durch Gasflammen zugeführt wird.
Eine Fertigungsanlage für Metall-Dosenkörper zeichnet sich im weiteren nach dem Wortlaut von Anspruch 22 aus. Sie weist eine Schweissanlage auf, um die Längs- schweissnähte der Dosenkörper zu verschweissen sowie der Schweissanlage nachgeschaltet, eine Beschichtungs¬ anlage der erwähnten erfindungsgemässen Aufbauweise und, selbstverständlich, eine Fördereinrichtung, um die Dosenkörper im Durchlaufbetrieb durch Schweiss- anläge und Beschichtungsanlage dύrchzubefordern.
Sie ist weiter so aufgebaut, dass die Beschichtungseinrich¬ tung der Beschichtungsanlage unmittelbar der Schweiss¬ anlage nachgeschaltet ist und die Schweissanlage als Heizeinrichtung für die Dosenkörper wirkt, um letztere an der Beschichtungseinrichtung auf eine vorgegebene Temperatur zu bringen, so insbesondere bei Pulverpiastbeschichtung, auf die Schmelztemperatur des Plastpulvers.
Die Ansprüche 23 bis 25 spezifizieren dabei weitere erfindungsgemässe Merkmale an der Fertigungsanlage. In Anspruch 26 ist im weiteren eine Beschichtungsan¬ lage spezifiziert, für im Durchlaufbetrieb innenzu¬ beschichtende Metallhohlkörper als Werkstücke, bei der Metallhohlkörper und ein in die Metallhohlkörper einragender Arbeitsarm als Mikrowellenleiter die Mikrowellenstrahlung von einem Sender zum ausgegebenen Beschichtungsmedium, insbesondere zum versprühten Plast. leitet.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemässe Fertigungs- anlage für Metall-Dosenkörper mit einer Schweissanlage und einer erfindungsgemässen Beschichtungsanlage, Fig. 2 eine schematische, vergrösserte Längsschnitt¬ darstellung einer Plast-Ausgabedüsenanordnung an der erfindungsgemässen Beschichtungseinrich¬ tung der Beschichtungsanlage gemäss Fig. 1,
Fig. 3 schematisch eine Aufsicht auf die Anordnung gemäss Fig. 2,
Fig. 4 eine Ansicht gemäss Fig. 3 einer weiteren Ausbildungsvariante der Düsenanordnung gemäss
Fig. 2, für eine Schweissnahtbeschichtung an einer Fertigungsanlage gemäss Fig. 1,
Fig. 5 schematisch eine Anlage gemäss Fig. 1, bei der der Abstand zwischen wärmevorerzeugender
Schweissanlage und Applikationsbereich der Beschichtung einstellbar ist,
Fig. 6 schematisch eine Weiterbildung der Anordnung gemäss Fig. 5 zur automatischen Nachstellung des erwähnten Abstandes,
Fig. 7 schematisch eine Plastzuführleitung und ein zu beschichtendes Werkstück mit den durch den vorgeförderten Plast durchlaufenen
Abschnitten,
Fig. 8 in Darstellung gemäss Fig. 7 die Wärmezuführung bei bekannten Plast-Spritzverfahren, Fig.. 9 in Darstellung gemäss Fig. 7 die erfindungs¬ gemässe WärmeZuführung an den Plast,
Fig. 10 in einer Darstellung gemäss Fig. 7 das Vorsehen von Heizorganen entlang der Plast¬ zuführleitung zur Realisation des Vorgehens gemäss Fig. 9,
Fig. 11 in Darstellung gemäss Fig. 10 eine weitere AusführungsVariante, um, elektrisch, dem vorgeförderten Plast sowohl in der Zuführ¬ leitung wie auch darnach Wärme zuzuführen,
Fig. 12 in Darstellung gemäss Fig. 7 eine Wärmezu- führung an den versprühten Plast mittels
Mikrowellen,
Fig. 13 an einer Anlage gemäss Fig. 1 für die- Innen- beschichtung von Metall-Dosenkörpern, der
Einsatz von Mikrowellenenergie zur Wärme¬ zuführung an den versprühten Plast.
In Fig.- 1 ist eine erfindungsgemässe Plastbeschich- tungsanlage, hier für einen Pulverplast, für die In- nenbeSchichtung von Hohlkörpern, die nach dem erfin¬ dungsgemässen Verfahren arbeitet, dargestellt, wobei im speziellen auf die Innenbeschichtung von Längs- schweissnähten an Metaiidosenkörpern Bezug genommen wird.
An einem Schweissarm 1 einer Schweissanlage 2 bekann- ter Konstruktion mit einer Schweissrolle 3 und einer Gegenrolle 5 werden Metalldosenkörper 7 entlang ihren vorgängig offenen Längsrändern 9 überlappend oder stumpf geschweisst, womit eine Schweissnaht 11 entsteht. Da solche Sc weissanlagen in verschiedensten Ausführungs- formen auch als Laser-Schweissanlagen bekannt sind und für sich betrachtet nicht Gegenstand der vorlie¬ genden Erfindung bilden, ist in Fig. 1 beispielsweise eine Ausführungsart einer solchen Schweissanlage für den erwähnten Einsatz dargestellt. Bei der hier gezeig- ten Rollenschweissanlage wird eine Widerstandsschweis- sung vorgenommen, indem ein hoher Schweissstrom Ic von der einen Rolle zur anderen über die zu verschweissen¬ den Längsränder 9 geführt wird. Hier liegt der Schweiss¬ punkt P, der, entsprechend, bei jeder eingesetzten Schweissanlage definiert ist.
Unmittelbar anschliessend an die Schweissanlage 2, beispielsweise mit einem Abstand von ca. 100 mm vom Schweisspunkt P ist, erfindungsgemäss, eine Pulverplast- beschichtungsanordnung 13 endständig am Schweissarm 1 befestigt. Sie umfasst eine oder, wie gestrichelt angedeutet, mehrere hintereinander angeordnete Düsen- anordnungen 15 wovon ein vergrösserter Schnitt gemäss Linie II - II in Fig. 2 dargestellt ist.
Zentral mündet an der Düsenanordnung 15 eine Plast-, vorzugsweise Pulverplastzuführleitung 17 aus, durch welche, luftgefördert durch den Schweissarm 1, ein Beschichtungspulverplast, ein Kunststoffpulver, ausge¬ geben wird. Anstelle von Pulverplast kann gegebenen¬ falls auch ein pastöser Plast durch die Leitung 17 fein zerstäubt ausgegeben werden.
Bezüglich der Technologie für Plastspritzen, worunter sowohl Pulverplastspritzen wie auch Spritzen von pastö- sen Plasten verstanden wird, sei auf den Artikel "Plast- spritzen" von Obering. H. Schwarz in , S. 380 ff. , hingewiesen.
Mindestens entlang eines Teils ihres U fanges wird die Pulverplastzuführleitung 17 bzw. genereller Plast- zuführleitung 17 von einer Druckluftdüsenanordnung 19, welche über eine Druckluftleitung 21 durch den Schweissarm 1 durchgeführt, mit Druckluft gespiesen wird, umgeben. Bei der Druckluftdüsenanordnung 19 kann es sich um eine Schlitzdüse oder um eine Mehrzahl um mindestens einen Grossteil der Plastzuführleitungs-Aus- mündung verteilter, diskreter Düsenöffnungen handeln. Radial nach aussen fortschreitend, wird die Druckluft¬ düsenanordnung 19 mindestens auf einen Grossteil des Umfanges der Plastzuführleitung 17 von einer Gasbren- nerdüsenanordnung 23 umgeben, welche ihrerseits durch eine Gaszufuhrleitung 25 mit gasförmigem Brenngut durch den Schweissarm 1 hindurch versorgt wird. In- Fig. 3 ist vergrössert, schematisch eine Aufsicht auf die Austritte an der Düsenanordnung 15 darge¬ stellt. Hier ist die Druckluftdüsenanordnung 19 als ringförmige Schlitzdüse, die Gasbrennerdüsenanordnung 23 aus diskreten Düsenöffnungen bestehend dargestellt, wobei auch beides Schlitzdüsen bzw. beide Düsenanord¬ nungen 19, 23 aus diskreten Düsenöffnungen gebildet sein können. Der aus der Plastzuführleitung 17 ausge¬ gebene Plast wird gemäss Fig. 1 durch eine freie Flug- strecke fF gegen die Schweissnaht 11 der Dosenkörper 7 gesprüht und während des Durchlaufens dieser Strecke fF durch die ausgangsseitig der Gasbrennerdüsenanord¬ nung 23 brennenden Gasflammen so erhitzt, dass Pulver¬ plastteilchen oberflächlich angeschmolzen werden, pastö- se Plastteilchen so hoch erhitzt werden, dass sie gelie¬ ren. Der Wärmeübergang zwischen den Gasflammen und dem ausgeführten Plast wird durch Einstellung des Druck- luftstrahles aus der Druckluftdüsenanordnung 19 einge¬ stellt. Während beim hier bevorzugten Pulverpias ver- sprühen, worauf noch spezifischer eingegangen werden soll, der Untergrund, d.h. hier der Schweissnahtbe- reich 11, auf die Schmelztemperatur des Pulverplastes vorgewärmt sein muss, ist dies beim Einsatz pastöser Plaste nicht notwendig. Angesichts der Tatsache, dass, gemäss Fig. 1, die durch die Beschichtungsanlage sich ergebende Gesamtanlagenlänge möglichst klein gehalten werden soll und durch den Schweissvorgang das zu be¬ schichtende Werkstück, hier die Dosenkörper 7, be¬ reits stark erwärmt werden, ist ersichtlich, dass beim hier beschriebenen Einsatz der Pulverplastbeschichtung der Vorzug gegeben wird: Die Bedingung, dass nämlich der Untergrund auf Schmelztemperatur gebracht sein muss, wird durch den Schweissvorgang in geringem Ab¬ stand vom Schweisspunkt P bereits erfüllt. Beim Ein- satz pastöser Plastteilchen sollte dagegen nach dem Schweissvorgang erst eine Abkühlung des Werkstückes zugelassen werden, was zusätzliche Aggregate und/oder eine Verlängerung des Abstandes J. zwischen Schweiss¬ punkt P und Beschichtung bedingt. Es ist nun die höchst vorteilhafte Kombination des beschriebenen Beschich- tungsverfahrens mit Pulverplast und einer Schweissan¬ lage für Werkstücke im Durchlaufbetrieb, insbesondere für die Innen- allenfalls Aussenbeschichtung von Längs- schweissnähten von Metalldosenkδrpern ersichtlich, indem nun hier das Werkstück ohnehin auf die für den Beschichtungsvorgang notwendigen Temperaturwerte er¬ wärmt wird.
Wie in Fig. 4 in Analogie zur Darstellung von Fig. 3 gezeigt, kann für die erwähnte Schweissnahtbeschich- tung in einem relativ begrenzten Bereich, entspre¬ chend dem in Fig. 4 eingezeichneten Band B, die Druck¬ luftdüsenanordnung 19, wie auch die Brenngasdüsenan¬ ordnung 23 in Auslaufrichtung der beschichteten Naht unterbrochen sein, um zu verhindern, dass der bereits beschichtete Bereich beim Auslaufen aus dem Düsenbe¬ reich mit der offenen Flamme an der Brennerdüsenan¬ ordnung 23 unmittelbar in Kontakt tritt. Wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, kann im weiteren, zur Begrenzung des auf der Naht 11 aufgebrachten Plast¬ streifens, eine, in Bewegungsrichtung der Dosenkörper 7 betrachtet, beidseitige Begrenzungsmaske 25 vorgesehen sein, welche einen klar definierten Durchtrittsschlitz für den ausgegebenen Plast festlegt.
Wie erwähnt wurde, ist bei der hier bevorzugten Pulverplast- Beschichtung die Temperatur des Werkstückes, bei der der Beschichtungsvorgang am Werkstück vorgenommen wird, zur Bildung eines hochqualitativen Filmes von wesentlicher Bedeutung.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann nun der Abstand l zwischen Schweisspunkt P und Auftreffbereich des Plast- strahles, z.B. Auftreffpunkt seiner Strahlachse a, ver¬ ändert werden und damit die Abkühldistanz entsprechend l . Obwohl diese Einstellung durch lineare Verschiebung der Düsenanordnung 15 in X-Richtung vorgenommen werden kann, bei entsprechend flexibler Ausgestaltung von Druck¬ luftleitung 21, Plastleitung 17 und Brenngasleitung 25, ergibt sich eine einfachere Aufbauvariante, wie in Fig. 5 dargestellt dadurch, dass die Düsenanordnung 15 schwenk¬ bar ausgebildet wird.
Die Distanz ist beim Pulverpias -Beschichtungsvorgang, insbesondere entsprechend der Temperatur der Schweiss- naht 4r am Schweisspunkt, eine wichtige Grosse. Gemäss Fig. 6 wird nun, in Weiterbildung der Ausführungs- variante gemäss Fig. 5, nach dem Schweisspunkt P, z.B. am Schweissarm 1 und der Schweissnaht 11 benachbart, ein Wärmedetektσr 27, wie ein pyrotechnischer Detek- tor vorgesehen, welcher die Temperatur des Schweissnaht- bereiches erfasst. Sein ausgangsseitiges, elektrisches Signal s__ wird an einer Differenzeinheit 29 mit einem einstellbaren, einer SOLL-Temperatur entsprechenden Signal¬ wert sn verglichen. Eine resultierende Abweichung Δ wird ^0 an einer Reglerstufe 31 mit entsprechendem Frequenzganz verstärkt und stellt, via einen motorischen Antrieb 33, die Winkelposition ~r' und damit die davon abhängige Län¬ ge J. (^) zwischen Schweisspunkt P und Achse a des Plast- strahls. Ist die gemessene Temperatur entsprechend s-7 _ - zu klein, so wird die Düsenanordnung 15 in Fig. 6 nach links geschwenkt, umgekehrt, wenn die gemessene Temperatur zu hoch ist.
Selbstverständlich kann anstelle einer Schweissstation, 0 wi in den Fig. 1, 5 und 6 dargestellt, als Vorwärme¬ quelle ausgenützt, eine eigens dafür vorgesehene Wärme¬ quelle, wie ein Brenner, ein Infrarotstrahler, vorgese¬ hen werden. Dann gilt bezüglich der Grosse J_ genau gleich das Gesagte, aber mit Bezug zu dieser eigens vorgesehe- 5 nen Quelle, die in Fig. 1 gestrichelt bei 5a dargestellt ist.
Durch die gezeigte Ausbildung der Düse 15, an welcher mittels des Druckluftstrahles der Wärmefluss von Gasflamme 0 zu Plaststrahl fein dosiert werden kann, was allenfalls, bei entsprechend feiner Einstellbarkeit der Brenner¬ flamme an sich, auch weggelassen werden kann, ist es möglich, trotz relativ kurzer Distanzen zwischen Plast¬ austritt und Werkstück, gemäss fF in Fig. 1, Schweiss- - 20 -
nähte von Metalldosenkörpern pulverplast- oder pastplast- zubeschichten, ohne dass, wie bei herkömmlichen Verfahren, anschliessend an eine Pulverauftragvorrichtung mit elek¬ trostatischer Pulverhaftunterstützung eine mehrere Meter lange Heizstrecke mit linienförmig angeordneten Brennern vorgesehen werden muss. Der Aufwand für die Gesamtanlage und für die Beschichtungsanlage im speziel¬ len wird dadurch drastisch reduziert.
Obwohl mit der bis anhin beschriebenen Technik, insbe¬ sondere bei Pul erplastinnenbeschichtungen von Metall- dosen-Schweissnähten, auf Anhieb bereits zufriedenstellende und vielversprechende Ergebnisse erzielt wurden, ist das Problem der Kürze der freien Fluglänge fF gemäss Fig. 1 insbesondere bei kleindurchmessrigen Dosen unver¬ kennbar.
Gemäss Fig. 7 kann der durchlaufene Weg des Beschichtungs- plastes bis zum Auftreffen auf ein Werkstück 35, wie den Dosenkörper 7 von Fig. 1, grundsätzlich in zwei Ab¬ schnitte unterteilt werden, einen ersten Leitungs-Förder¬ abschnitt LF bis zur Ausmündung 37 und einen zweiten, den Freiflugabschnitt fF.
Bei den bekannten Plast-Spritzverfahren bleibt der Leitungs¬ förderabschnitt LF, wie in Fig. 8 dargestellt, in dem Sinne nicht ausgenützt, als dass dem in einer Plast¬ zuführleitung 39 bis zu deren Ausmündung 37 vorgeförderten Plaststrom, sei dies pulverförmig oder pastös, erst im Freiflugabschnitt fF Wärme ÖfF zugeführt wird, notwendig, um, entsprechend dem verwendeten Plast, am Werkstück 35 einen Kunststoffilm zu bilden. Gerade in Anbetracht der in Fig. 1 dargestellten Technik für die Innenbeschich- tung von Dosenkörpern ist ersichtlich, dass in manchen Anwendungsfällen der Freiflugabschnitt fF möglichst kurz gehalten werden sollte, was aber die durch den versprühten Plast auf diesem Abschnitt aufnehmbare Wärme reduziert. Wie in Fig. 9 schematisch dargestellt, geht die vorliegende Erfindung zusätzlich dahin, dem in Leitung 39 vorgeför¬ derten Plast bereits im Leitungsförderabschnitt LF Wärme Qτ_, zuzuführen, -allenfalls zusätzlich zu einer im Frei- flugabschnitt fF zugeführten Wärme QfF- Dadurch wird ermöglicht, die Länge des Freiflugabschnittes fF zu re¬ duzieren. Dieses Vorgehen ist selbstverständlich vorzüglich geeignet, mit der anhand von Fig. 1 bis 6 dargestellten Technik kombiniert zu werden, bringt aber, ganz allge- mein, dort die erwähnten Vorteile, wo die notwendige
Länge des Freiflugabschnittes fF für die Anwendung von Plastspritzverfahren ein Problem darstellt.
Wie schematisch in Fig. 10 dargestellt, wird dem Plaststrom, der nach der Mündung 37 in den Plaststrahl 41 übergeht, bereits entlang Leitung 39 durch ein elektrisches Heizele¬ ment 43, wie eine Widerstandsheizpatrone, die koaxial zur Leitung 39 letztere umhüllt, Wärme zugeführt. Je nach verwendetem Plast kann diese durch das Heizelement 43 zugeführte Wärmemenge, die der Plast aufnimmt, bereits ausreichen, um, bei Pulver, die Pulverpartikel wie erforder¬ lich oberflächlich anzuschmelzen oder, bei pastösen Plasten, die Plastteilchen zu gelieren. Werden diese erforderten Verhältnisse entlang des Leitungs-Förderabschnittes LF noch nicht erreicht, oder werden sie bevorzugterweise noch nicht erreicht, um z.B. Ablagerungen des Plastes an der Rohrwandung zu verhindern, so wird zusätzlich die verbleibend notwendige Wärme im Freiflugabschnitt fF zugeführt. Dies kann beispielsweise mittels Gasflammen, wie in der spezifischen Anwendung anhand der Fig. 1 bis 6 erläutert wurde, vorgenommen werden, wird aber bevor¬ zugterweise, ohne zusätzliche Brenngaszuführung reali¬ siert. Koaxial zur Plast-Förderleitung 39 wird hierzu eine Druckluft-Förderleitung 45 vorgesehen, welche, wie anhand der Fig. 2, 3 und 4 erläutert wurde, koaxial zur Mündung 37 ausmündet. Das Heizelement 43 umgibt koaxial die Druckluftleitung 45 und heizt im Leitungs-Fδrderabschni LF sowohl den in der Leitung 39 vorgeförderten Plast, wie auch die Druckluft in der Druckluftleitung 45 auf. Dadurch, dass die erhitzte Druckluft nach Austritt in den Freiflugbereich fF weiterhin dem Plaststrahl 41 Wärme abgibt, wird erreicht, dass die Plastpartikel erst unmittelbar vor Auftreffen auf das Werkstück 35 die erfor¬ derte Temperatur erreichen. Wie erwähnt, kann das erfin¬ dungsgemässe Vorgehen bereits im Leitungs-Förderabschnitt LF dem vorgeförderten Plast Wärme zuführen, dies elek¬ trisch und allenfalls ausschliesslich elektrisch zu tun, generell bei Plastspritzverfahren eingesetzt werden und insbesondere auch für das Innenbeschichten von Dosenkörpern, wie für das Innenbeschichten des Schweissnahtbereiches bei metallischen Dosenkörpern eingesetzt werden, wo die Kürze des Freiflugabschnittes fF, insbesondere bei klein- durchmessrigen Dosen, für die Anwendung bekannter Plast¬ spritzverfahren gemäss Fig. 8, ein Problem darstellen kann.
Ausgehend von der ausschliesslich elektrischen Aufwärmung des Plastes für Plastspritzverfahren, bietet sich auch das in Fig. 12 schematisch dargestellte Vorgehen an, bei dem sich eine gleichmässige Aufwärmung eines in der Zuführleitung 39 vorgeförderten Plastes, allenfalls dort vorgewärmt, ergibt. Der aus der Mündung 37 aus- gegebene Plaststrahl 41 wird bekanntlich durch Kunst- stoffpartikel gebildet. Aufgrund ihrer relativ hohen Dielektrizitätskonstanten absorbieren diese Partikel die Energie von Mikrowellenstrahlung μW. Aufgrund dieser Tatsache wird gemäss Fig. 12, allenfalls nach Voraufwärmung gemäss Fig. 10 oder 11, der Plaststrahl 41 im Freiflug¬ abschnitt fF mit Mikrowellenstrahlung yW beaufschlagt, wozu ein Mikrowellengenerator 47 vorgesehen wird, dessen Ausgangssignal über eine Antennenanordnung 49 in den Freiflugabschnitt fF strahlt. Dieses Vorgehen eignet sich insbesondere für die Beschichtung von Metallwerkstücken, somit auch für den spezifischen Einsatz,der anhand von Fig. 1 erläutert wurde. Dieser Einsatz ist schematisch in Fig. 13 dargestellt. Am Schweissarm 1 mit der Plastzu¬ führleitung 17, aus welcher der Plaststrahl gegen den metallischen Dosenkörper 7 gesprüht wird, ist der Mikrowel¬ lengenerator 47 mit Antennenanordnung 49 vorgesehen, die in den Zwischenraum zwischen Schweissarm 1 und metal- lischen Dosenkörper 7 einstrahlt. Die Oberfläche des
Schweissarmes 1 ist mit einer Metallschicht 51 versehen, so dass zwischen Metalldosenkörper 7 und Oberfläche des Schweissarmes 1 ein durch Metallflächen begrenzter Hohl¬ raum 53 entsteht. Dieser Hohlraum 53 wirkt je nach seiner Dimensionierung als Mikrowellenleiter bzw. -Resonator und ergibt eine Wellenausbreitung, wie schematisch ge¬ strichelt dargestellt, von der Antenne 49 gegen den aus der Leitung 17 austretenden Plaststrahl. Durch diese Struktur ist es somit möglich, die Mikrowellenenergie mit wenig Verlusten bis zum ausgesprühten Plaststrahl zu leiten, wo sie durch die Kunststoffpartikel absorbiert wird, mit entsprechender, über den Strahlquerschnitt weitgehendst gleichmässiger Energie- und somit Wärme- Aufnahme.
Mit der vorliegenden Erfindung werden folgende Vorteile erwirkt: - Durch Einsatz- es beschriebenen Plast-Spritzver¬ fahrens bzw. der entsprechenden Beschichtungsanordnung für die Innenbeschichtung von Hohlkörpern im Durchlauf betrieb, dabei insbesondere die Innenbeschichtung des Schweissnahtbereiches von Dosenkörpern: Dass die Herstellungslinien für derartige Körper wesent¬ lich verkürzt werden können, indem keine der Beschich- tungsanlagen nachgeschaltete Brenner- bzw. Heizungs¬ anordnungen zur Aufschmelzung des Beschichtungs- materials am Körper vorgesehen werden müssen.
Durch die Ausnützung des Leitungs-Förderabschnittes für die Aufwärmung vorgeförderten Plastes: Dass Plast-Spritzverfahren auch für kurze Freiflugab- schnitte, d.h. kurze Abstände zwischen Plastdusen¬ ausmundung und Werkstück, eingesetzt werden können.
- Durch Einsatz elektrischer Wärmeenergie: Dass bei Plast-Spritzverfahren die Zuführung von Brenngas, die entsprechenden Düsenanordnungen mit allenfalls Brand- und/oder Explosionsgefahr, wegfallen.
Davon abhängige Vorteile möglicher erfinderischer Kom¬ binationen der erfindungemässen grundsätzlichen Vorgehen, verfahrensmässig und/oder vorrichtungsmässig, ergaben sich klar aus der vorangehenden Beschreibung.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Durchlaufbeschichtung von Werkstücken, bei welcher Beschichtung ein Beschichtungsmedium auf einen zu beschichtenden Bereich des durchlaufenden Werkstücks aufgetragen wird und Wärme appliziert wird, um aus dem Beschichtungsmedium, am Bereich, einen Film zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plast dem durchlaufenden Bereich zugesprüht wird, und die Wärme, mindestens vornehmlich, vor Auftreffen des versprühten Plasts auf den Bereich appliziert wird, um die Ausdehnung der Strecke bis der Film erzeugt ist zu reduzieren.
Plast-Spritzverfahren, bei dem ein Plast gegen einen zu beschichtenden Bereich eines Werkstücks gesprüht wird und Wärme, vornehmlich vor Auftreffen des versprühten Plasts auf das Werkstück appliziert wird, um aus dem Plast, am Bereich, einen Film zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme mindestens vornehmlich durch Wandlung elektrischer in thermische Energie erzeugt wird.
Plast-Spritzverfahren nach dem Oberbegriff von An¬ spruch 2, wobei der Plast in einer Leitungsanordnung einer Sprühzone zugespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme, mindestens teilweise, dem Plast bereits entlang mindestens eines Endabschnitts der Leitungsan¬ ordnung zugeführt wird.
4. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach den Ansprüche 1 und 2, 1 und 3 oder 2 und 3.
5. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch gekennzeichnet, dass vorzugsweise als Plast ein Pulver eingesetzt wird und das Werkstück vor Auftref¬ fen des versprühten Plastes auf eine vorgegebene Tempera- tur, vorzugsweise auf die Schmelztemperatur des Pulvers, erwärmt wird.
6. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 5 und nach dem Oberbe- griff des Anspruchs 1, bei dem weiter das Werkstück vor der Durchlaufbeschichtung im Durchlaufbetrieb in einem Fertigungsgang erwärmt, wie durch Schweissung erwärmt wird, insbesondere ein Metalldosenkörper als Werkstück längsgeschweisst wird, dadurch gekennzeich- net, dass die vorerzeugte Wärme am Werkstück zur Er¬ wärmung des Werkstückes auf die vorgegebene Tempera¬ tur, vorzugsweise auf die Schmelztemperatur, ausge¬ nützt wird.
7. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der
Ansprüche, wie nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich¬ net, dass der Abstand von der Vorerwärmung zum Plast- Auftreffbereich am Werkstück eingestellt wird, um die Werkstücktemperatur beim Auftreffen des Plastes einzu- stellen.
8. Verfahren, vorzugsweise nach mindetens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich¬ net, dass eine Werkstücktemperatur nach der Vorerwär¬ mung gemessen wird und in Abhängigkeit von der gemes- senen Temperatur der Abstand automatisch eingestellt wird, so dass beim Auftreffen des Plastes das Werkstück die vorgegebene Temperatur, vorzugsweise die Schmelz¬ temperatur des Pulvers, aufweist.
9. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 5 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, dass dem Plast nach Versprühen Wärme durch Flammen eines Brenngases zugeführt wird, und dass die thermische Kopplung zwischen den Flammen und dem versprühten Plast durch einen zwischenliegenden Gasstrom-, vorzugsweise Luftstrom-Vorhang einstellbarer Strömungsgeschwindigkeit, einstellbar ist.
10. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Wärme vornehmlich durch Absorption von Mikrowellenenergie im versprühten Plast erzeugt wird.
11. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 10 und nach dem Oberbe¬ griff des Anspruchs 1, bei dem weiter das Werkstück ein Metallhohlkörper ist, an dem der zu beschichten¬ de Bereich im Hohlraum liegt, wie ein längsgeschweiss- ter Metalldosenkörper ist, an dem der Bereich der innere Schweißnahtberεich ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Metallhohlkδrper und einem Werkzεugarm zum Versprühen des Plasts ein Hohlraum gebildet wird, dem die Mikrowellenstrahlung eingekoppelt wird und der bis zum Sprühstrahl des Plasts als Mikrowellenleiter wirkt.
12. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 für die Innenabdeckung von Längsschweißnähten von Metalldosenkörpern im Durchlaufbetrieb.
13. Beschichtungsanlage für im Durchlaufbetrieb zu beschich¬ tende Werkstücke, mit einer Beschichtungseinrichtung mit Ausgabe für ein Beschichtungsmedium und mit Heizor¬ ganen, um mit dem Beschichtungsmedium am Werkstück einen Film zu erzeugen, wobei die Ausgabe für das Beschichtungsmedium bezüglich des Werkstücks auf Abstand gehalten ist und weiter mit einer Fördereinrichtung zur Förderung des Werkstücks relativ zur Ausgabe, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizorgane (23) s"o ausgebildet sind, daß sie das Beschichtungsmedium erwärmen, minde¬ stens vornehmlich bevor es von der Ausgabe (17) den freien Abstand (fF) zum Werkstück (7) durchlaufen hat, um die Ausdehnung der Strecke bis der Film erzeugt ist zu reduzieren.
14. Beschichtungseinrichtung mit einer Zuführleitungsan- ordnung (39) für ein Beschichtungsplast, die an einer Ausgabe (37) ausmündet sowie einer Heizeinrichtung
(43, 47) , um den Plast zu erwärmen, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Heizeinrichtung .mindestens eine elektrisch betriebene Heizanordnung (43, 47) umfaßt.
15. Beschichtungseinrichtung mit einer Zuführleitungs- anordnung (39) für ein Beschichtungsplas , die an ei¬ ner Ausgabe (37) ausmündet, sowie mit einer Heizeinrich¬ tung, um den Plast zu erwärmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (43) mindestens zum Teil ent¬ lang eines Endabschnittes der Zuführleitungsanordnung (39) angeordnet ist und auf den darin zugespiesenen Plast wirkt.
16. Beschichtungseinrichtung, vorzugsweise nach minde¬ stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü¬ che 14 und 15.
17. Beschichtungseinrichtung, vorzugsweise nach inde- stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche
14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrich¬ tung (47) eine Mikrowellenstrahlungsquelle umfasst.
18. Beschichtungseinrichtung, vorzugsweise nach minde- stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche
14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrich¬ tung (43) eine koaxial zum Endabschnitt der Zuführlei¬ tungsanordnung (39) angeordnete, elektrische Heizanord¬ nung umfasst.
19. Beschichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 13, mit minde¬ stens einer Beschichtungseinrichtung und Heizorganen nach einem der Ansprüche 14 bis 18.
20. Beschichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 13 oder 19 für im Durchlaufbetrieb entlang ihrer Schweiss- naht zu beschichtende Dosen-Metallkörper, dadurch ge- kennzeichnet, dass mindestens eine Ausgabedüse (17) für ein Beschic tungsplast an einem Arbeitsarm (1) , über welchen die Dosenkδrper (7) durchbewegt werden, vorgesehen ist.
21. Beschichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brenngas-Düsenanordnung (23) die Düse (17) für den Beschichtungsplast mindestens teilweise umgibt, und dass zwischen der Brenngas-Düsen- anordnung (23) und der Beschichtungs lastdüse (17) eine Druckgas-Düsenanordnung (19) vorgesehen ist, wel¬ che die Beschichtungsplastdüse (17) mindestens auf einem Grossteil ihres Umfanges umgibt.
22. Fertigungsanlage für Metall-Dosenkörper, mit ei¬ ner Schweissanlage und einer ihr nachgeschalteten Be¬ schichtungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 13, 19 bis 21, und einer Fördereinrichtung, um noch unge- schweisste Dosenkörper der Schweissanlage zuzuführen, damit dort ihre Längsschweissnähte verschweisst wer¬ den und um die Dosenkörper anschliessend durch die Beschichtungsanlage zu bewegen, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Beschichtungseinrichtung (15) unmittel- bar der Schweissanlage (3, 5) nachgeschaltet ist, und letztere als Heizeinrichtung für die Dosenkörper (7) wirkt, um letztere (7) an der Beschichtungseinrich¬ tung (15) auf eine vorgegebene Temperatur zu bringen, vorzugsweise auf die Schmelztemperatur eines an der Beschichtungseinrichtung ausgegebenen Plastpulvers zu bringen.
23. Fertigungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Ausgabe (17) an der Beschichtungseinrichtung (15) und einem Schweisspunkt (P) an der Schweissanlage (3, 5) ein¬ stellbar ist.
24. Fertigungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturmesseinrichtung (27) nach der Schweissanlage (3, 5) vorgesehen ist, um die Temperatur C-l an einem Bereich (11) der ge- schweissten Metall-Dosenkörper zu messen und dass die Temperaturmesseinrichtung (27) ausgangsseitig auf eine Stelleinrichtung (23) für den Abstand ( l ) wirkt.
25. Fertigungsanlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe (17) schwenkbeweglich gelagert ist, um den Abstand ( i ) zu verstellen.
26. Beschichtunganlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 13, für im Durchlaufbetrieb innenzubeschichtende Metallhohlkör¬ per als Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungseinrichtung (15) mit der Ausgabe (17) durch einen in die Metallkörper (7) einragenden, min¬ destens teilweise metallbeschichteten Arbeitsarm (1) getragen ist, und dass ein Mikrowellensender (47) zwi¬ schen Metallkδrper (7) und Arm (1) wirkt, welch letz¬ tere als Mikrowellenleiter zwischen Sender (47) und ausgegebenem Beschichtungsmedium wirken.
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