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Verfahrcn und Vorrichtung zum Konservieren von
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Werkstücken durch Besch ic1ten im Tauchverfahren Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konseivieren von Werkstücken durch Deschichten
im Normal-oder Elektrotauchverfehren h dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. nach
dem Oberbegriff der Ansprüche 3 und 6.
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Bei den bisher bekannten Tauchverfahren ist nachteilig, daß das lei(ltfließende
Beschichtungsmittel nach dem Herausführen des Werkstückes vor allem an den senkrechten
Flächen nach unten abJäuft, so daß unregelmäßige Beschichtungsstrukturen entstehen
und vor allem ungleichmäßige Schichtstärken unvermeidlich sind. Dies kann auch nicht
damit verhindert werden, daß man die Werkstücke schnell aus dem Tauchbecken herauszieht,
so daß man häufig schon dazu übergegangen ist, die Werkstücke mit einer Geschwindigkeit
aus dem Beschichtungsmittel zu ziehen, die kleiner ist als die Geschwindigkeit,
mit der das Beschichtungsmittel am Werkstück herunterläuft. Dabei muß aber eine
entsprechend lange Beschichtungszeit in Kauf genommen werden.Schließlich macht sich
bei den bekannten Tauchverfahren der weitere Nachteil bemerkbar, daß das Tauchbecken
jeweils so hoch mit Beschichtur,gsmittel ausgefüllt sein muß, daß das Werkstück
insgesamt und vollständig untergetaucht werden kann. Zu diesem Zweck muß man also
entsprechend
viel Beschichtungmittel auf Vor ast halten und außordem
relativ@hohe Energiekosten fiir seine Tc;nporierul1g aufwenden.
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Pin anderer erheblicher Nachteil besteht darin, daß bei Werkstücken,
z.B. bei großen Behältern wie Container oder andere Großbehälter, bei denen oft
taschenartige Hohlräume, Nischen, komplizierte Eckausbildungen, Hinterschneidungen
oder dergleichen im Innern vorhan den sind, sich in diesen Hohlräumen Beschichtungsmittel
sammelt, das nach dem Beschichtungsvorgang nicht wieder aus diesen Hohlräum herausläuft.
Ferner ist auch nachteilig, daß wegen dieser Hohlraum eine ausreichende Innenbeschichtung
nicht in jedem Fall gewährleis t ist. Während im ersten Fall ein beträchtlicher
Verlust an Beschich :9 mittel zu verzeichnen ist, bedingt der zweite Fall einen
mangelnden Korrosionsschutz. Im erstgenannten Fall kommt noch hinzu, daß das Beschichtungsmittel
erst bei der weiteren Handhabung des Werkstückes bzw. Behälters ausläuft und so
unschöne Spuren sowohl auf dem Behalter als auch auf der weiteren Behandlungsvorrichtunghinterläßt
mit den sich daraus ergebenen Nachteilen.
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Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines
Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, mit dem eine auch von den Kosten
her optimale und sichere Beschichtung an und in allen Bereichen des Werkstückes
sowie eine vollständige Befreiung von üb=-rschüssigem Beschichtungsmittel möglich
ist, sowie in der Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Hillsichtlich des Verfahrens ist dieLösung der Aufgabe in d<.mM
zeichen des Anspruches 1 angegeben.
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Mit dieser Lösung ist eine optimale Beschichtung an und in allen Bereichen
des Wel-kstückes gegeben, d.h es ist iiberall eine glei'::-mäßige und ausreichend
dicke Beschichtung vorhanden, und ferner ist dies mit weniger Kostenaufwand als
bisher erreichbar, da das Volumen des Beschichtungsmittelbades wegen der geringeren
Badtiefe erheblich kleiner gehalten werden kann mit den sich daraus ergebe-,en Vorteilen.
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Ein weiterer beträchtlicher Vorteil besteht darin, daß auch besol;-ders
im Innern eines nach außen offenen Behälters, insbesondere eines Großbehälters,
vorhandene taschenartige Hohlräume, Nischen, komplizierte Ecken, Hinterschneidungen
und dergleichen auf einfache Weise von Beschichtungsmittel, das sich darin gesammelt
haben sollte, befreit werden können. Dies wird-durch eine zusätzlich zur Rotationsbewegung,
die als Hauptbewegung anzusehen ist, durchgeführte vertikale Schrägstellung des
Werkstückes erzielt, so daß das Beschichtungsmittel sicher aus den genannten Hohlräumen
auslaufen kann. Im Falle einer zusätzlich gewünschten Innenbeschichtung des Werkstückes
wird durch diese Schrägstellung auch eine sichere Beschichtung dieser schwer zugänglichen
Stellen erzielt. Ein nachträgliches Auslaufen von Beschichtungsmittel ist somit
in jedem Falle vermied en .
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Tm Anspruch 3 ist eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchfii]lrullg
des Verfal1rens unter Schutz gestellt. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch einen
einfachen Auf-bau aus und läßt sich platzsparend aufsteilen.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer in den anliegenden Zeichrnrngen
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Seitenansicht
der Vorrichtung nach der Erfindung, Figur 2 eine Stirnansicht der Vorrichtung nach
Figur 1, Figur 3 in Seitenansicht eine weitere Ausführungsform für eine Vorrichtung
nach der Erfindung, bei der ein zu beschichtznder Container nur an einem Ende gehalten
und geführt wird.
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Bei der in den Figuren lund 2 gezeigten Vorrichtung besteht die Fördereinheit
für das Werkstück 1, z.B. ein Container, aus zwei parallelen und horizontalen Tragschienen
2 und 3, die auf einer nicht gezeigten Abstützung stehen, und aus einem Wagen 4,
der über die angedeuteten vier Rollen 5 bzw. 6 auf den Schienen verfahrbar .ist,
und zwar angetrieben durch Elektromotoren 7 und 8. Mit dem Wagen 4 stehen zwei vertikale
Halterungen 9, 10 mit kardanischen Gelenken 11, 12 in Verbindung, deren Drehachsen
die gemeinsame Rotationsachse 18 der beiden Greifeinrichtungen 13, 14 bilden.
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:iit Hilfe eines vereinfacht dargestellten Antriebs 15 können die
Halterungen 9, 10 je nach Antriebsrichtung nach oben oder unten verstellt werden,
um so den Container 1 relativ zu den ortsfesten Teilen der Vorrichtung anheben und
absenken zu können. Dabei werden die Halterungen durch senkrechte Teile 16 geführt,
die wiederum mit dem Wagen 4 verbunden sind.
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Mit der Kardangelenkachse 12 der Greifeinrichtung 14 steht ein Elc.l:-tromotor
17 über ein Getriebe in Verbindung, während die Gelenkachse 11 'er anderen Greifeinrichtung
13 frei in der dortigen Halterung verdrehbar ist. Im Betrieb wird dieser Motor 17
die Greifeinrich tung 14 und damit auch den Container 1 während des Beschichtens
und auch noch nachher in Umdrehung um die Rotationsachse 18 versetz, die gleichzeitig
die Längsachse des Containers ist, so daß dieser mit seinem jeweils unteren Bereich
durch das Beschichtungsmittel 19 im Pauchbecken 20 bewegt wird.
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Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung arbeitet auf folgei-..ie
Weise. Zunächst wird der bereitstehende Container 1 von der Fördereinrichtung erfaßt,
indem die beiden doppelarmigen Greifeinrichtungen 13, 14 diagonal an den Stirnseiten
des Containers angesetzt werden, wobei die abgewinkelten Greifelemente 13a, 14a
über die entsprechenden Ecken des Containers fassen. Zu diesem Zweck sind die Greifelemente
radial zur Achse 18 beispielsweise teleskopisch verstellbar, wie durch die Pfeile
angedeutet ist, und schließlich auch in der Arbeitsstellung feststellbar. Die Greifelemente
weisen
eine ausreichende axiale Länge auf, um insbesondere beim
Schrägstell-n des Containers nicht von diesem abzugleiten, wie noch klar sind.
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Durch Betätigung des Antriebs 15 wird der Container um ein gewisses
Maß angehoben, worauf die Motore 7, 8 eingestellt werden, um den Wagen 4 mittig
über'das Tauchbecken 20 zu fahren. Durch entsprechej--d entgegengesetzten Betrieb
des Antriebs 15 wird der Container 1 so weit abgesenkt, daß er mit seiner unteren
horizontalen Seiteterade in das Beschichtungsmittel 19 eintaucht (Figur 1, ausgezogene
Darstellung). Sodann wird der Motor 17 eingestellt, um den Container 1 zur Durchffihrung
der Beschichtung in Rotation um die Achse 18 zu versetzen. Bei der Konzeption der
Vorrichtung ist natürlich darauf zu achten, daß der Abstand der beispielsweise mittig
und längs über das Becken 20 verlaufenden Rotationsachse 18 zum Beckenboden geringfügig
größer sein muß als die längstmögliche radiale Erstreckung des jeweils zu beschichtenden
Werkstückes bzw. Containers 1. Im übrigen kann, wenn mit der Vorrichtung taktweise
gearbeitet wird, der Boden des Tauchbeckens 20 im Querschnitt teilkreisförmig ausgebildet
sein, wodurch erreicht wird, daß im Vergleich zu einem Becken mit rechteckigem Querschnitt
entsprechend weniger'Beschichtungsmittel eingefüllt zu werden braucht.
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Normalerweise wird eine vollständige Umdrehung des Containers ausreichen,
obwohl natürlich auch mehrere Umdrehungen möglich sind.
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Bei der Drehung wird kontinuierlich und nacheinander die gesamte Außenfläche
des Containers gleichmäßig beschichtet. Da meist aucla eine Beschichtung der Innenfläche
gewünscht ist, wird man, falls die Stirnseiten des Behälters nicht offen sind, zum
Beispiel gesonderte Eintrittsöffnungen für das Beschichtungsmittel vorsehen.
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Aus dem Verfahrensablauf ergibt sich, daß der jeweils aus dem Beschichtungsmittel
austauchende Bereich des Containers 1 mit der O --cfläche bzw. dem Spiegel des Beschichtungsmittels
19 einen Winkel alpha einschließt, der sich im Verlauf der Rotationsbewegung periG-disch
ändert. Bei einem Container mit rechteckigem Querschnitt 11- .t dieser Winkel alpha
je nach fortgeschrittener Rotation zwischen O Grad und 90 Grad. Durch diese unterschiedlichen
Austauchwinkel läuft das Beschichtungsmittel auch mit unterschiedlichen Geschwinc.igkeiten
von den Containerwänden in das Tauchbecken 20 zurück, was evtl. Anlaß zu ungleichmäßigen
Schichtdicken geben könnte, falls das Beschichtungsmittel insoweit eine ungünstige
Viskosität hat.
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Um dies zu vermeiden, kann die Winkelgeschwindigkeit der Rotationsbewegung
in Abhängigkeit vom Winkel alpha derart gesteuert werden, daß kleineren Winkeln
eine größere Winkelgeschwindigkeit und größeren Winkeln eine geringere Winkelgeschwindigkeit
zugeordnet wird.
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Auf diese Weise erreicht man unabhängig von verschiedenen Austauchwinkeln
alpha eine über den Umfang des Containers oder sonstigen zu beschichtenden Werkstückes
gleichmäßige Beschichtung, da durch die Änderung der Winkelgeschwindigkeit bewirkt
wird, daß an der
Trennlinier zwischen dem Beschichtungsmittel und
der Containerwand bei großen Winkeln alpha eine längere Antrockenzeit zur Verfügung
steht als bei kleineren Austauchwinkeln.
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Nach so erfolgter Beschichtung wird der Container über den Antrieb
15 wieder angehoben, und zwar zweckmäßigerweise so, daß ein ggf.
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noch auftretendes Abtropfen des Beschichtungsmittels über eine Kante
erfolgt, die später am fertigen Produkt nicht sichtbar ist.
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Bei Containern der gezeigten Art wird dies eine der unteren Kanten
der Standfläche sein.
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Um auch zu gewährleisten, daß der Überschuß an Bechichtungsmittel,
welches insbesondere in Nischen, taschenartigen Hohlräumen Ecken und dergleichen
im Innern des Containers gelangt ist, aber sich auch allgemein im Innern des Containers
befindet, sicher wieder entfernt wird, wird der Container auf jeden Fall nach dem
Austauchen aus dem Beschichtungsmittelbad um seine horizontale Querachse, also in
vertikaler Ebene schräggestellt. Dabei rotiert der Container kontinuierlich oder
intermittierend weiter, wobei die Rotationsrichtung auch gewechselt werden kann.
Sollten die Halterungen oder deren Teilbereiche, welche die Greifeinrichtungen aufweisen,
nicht axial nachgiebig ausgebildet sein, ist durch die axiale Länge der Greifelemente
13a, 14a genug Spielraum gegeben, um die Schrägstellung des Containers zu ermöglichen.
Die Schrägstellung wird durch die Betätigung eines der Antriebe 15 bewirkt. Im Bedarfsfalle
kann auch
eine gegensinnige Schrägstellung' erfolgen. Dazu wird
dann beispiel:-weise das zuerst angehobene Containerende wieder abgesenkt,ohne dabei
in das Bad zu gelangen, und dann das andere angehoben.
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Um beim Schrägstellen des Werkstückes oder Containers eine axiale
Nachgiebigkeit in Richtung der Rotationsachse zu erhalten, kann die Vorrichtung
auch so ausgebildet sein, daß wenigstens eine de Halterungen 9, 10 am Wagen 4 um
eine horizontale Querachse schwenkbar ausgebildet ist; oder derjenige Teilbereich
derselben, der die Greifeinrichtung trägt. Zusätzlich oder alternativ kann auch.
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wenigstens eine der beiden Greifeinrichtungen axial nachgiebig in
der zugehörigen Halterung gelagert sein. Diese Ausführungsmöglichkeiten bieten für
den Fachmann keine unzumutbaren Anforderungen, so daß hier auf eine genauere Erläuterung
und Darstellung derselben verzichtet werden kann.
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Nach dem vollständigen Auslaufen des überschüssigen Beschichtungsmaterials
aus dem Container 1 wird dieser mit der Fördereinheit abtransportiert und schließlich
abgesetzt. Nach gasen der Greifeinrichtungen 13, 14 kann die Fördereinheit in ihre
Ausgangsposition zurückkehren oder auch eine andere position einnehmen und dort
einen neuen Container aufnehmen.
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Für die Steuerung der Winkelgeschwindigkeit der Rotationsbewegung
in Abhängigkeit vom Austauchwinkel alpha wird eine programmierte
Steuereinheit
21 vorgesehen1 die den Motor 17 in Bezug auf seine Laufdauer und Drehzahl regelt,
und zwar insbesondere in AbhängigirIL-von folgenden vorprogrammierbaren oder auch
während des Beschichtend gewonnenen Daten, nämlich Dauer und Winkelgeschwindigkeit
bzw Winkelbeschleunigung der Rotationsbewegung, Form und augenblickliche Stellung
des zu beschichtenden Teils sowie Art und Temperatur des Beschichtungsmittels. Dieser
auf den Beschichtungsvorgang Einfluß nehmenden Faktoren und auch die Daten, die
für einen vollautomatischen Ablauf des Verfahrens erforderlich sind, könnten auf
einem Datenträger gespeichert werden. Durch einfaches Austauschen dieses Datenträgers
ist es ohne lange Einstell- und Rüstzeit möglich, auf ein anderes und vorgespeichertes
Programm umzustellen.
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In diesem Zusammenhang wäre noch darauf hinzuweisen, daß die Daten
für die jeweilige Rotationsstellung des Containers 1 über eine mit ihm drehbare
Kurvenscheibe 22 abgetastet werden kann, wobei die so gewonnenen Abtastdaten in
der Steuereinheit 21 zur Einleitung der Regelvorgänge auszuwerten sind.
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Für Werkstücke bzw.Container mit kürzerer Länge kann so vorgegangen
werden, daß eine Halterung, z.B. die Halterung 9, längs des Träge-.-des Wagens 4
verfahrbar ausgebildet ist, so daß diese Halterung die in Figur 1 gestrichelte Stellung
einnehmen kann.
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Für derartige Werkstücke ist es aber auch möglich, die in Figur 3
gezeigte Ausführungsform zu verwenden. Bei dieser gelten für gleiche Teile auch
gleiche Bezugsziffern. Hierbei ist nur eine Halterung vorgesehen, deren Aufbau im
wesentlichen wie vorbeschr1 ben ist. Um aber eine Schrägstellung des Werkstückes
um eine horizontale Querachse vornehmen zu können, ist die Kardangelenkachse 12
der Greifeinrichtung 14 derart ausgebildet, daß letztere auch in der gewünschten
Schrägstellung festgehalten werden kann. Dies ist z.B. möglich mit einem den Achskörper
12 umfassenden Haltegli.-d 23, das von der Kolbenstange 24 eines Zylinders 25 gehalten
wird.
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Der Zylinder 25 ist an der Halterung 10, die durch eine zusätzlie
e Verstärkungsrippe 26 stabilisiert ist, vertikal verfahrbar angeordnet. Bei Betätigung
dieses Zylinders wird die Drehachse 18 der Greifeinrichtung 14 schräggestellt7Ergänzend
wird angeführt, daß die erwähnte Schrägstellung des Werkstückes auch schon dann
vorgenommen werden kann, wenn der Beschichtungsvorgang voll im Gange ist oder wenn
der Austauchvorgang des Werkstückes beginnt.
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Hierdurch wird neben einer guten Innenbeschichtung die Gesamtdauer
des Beschichtungsvorganges verkürzt.
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Ferner ist es auch möglich, das Werkstück während seiner Rotationsbewegung
im Tauchbecken 20 um seine Hochachse, also in der horizontalen Ebene hin und her
zu schwenken. Dadurch wird eine Entmis hung des Beschichtungsmittels im Becken vermieden.
Diese horizontale Schrägstellung des Werkstückes könnte beispielsweise durch eine
entsprechende
Ausbildung der Fördereinheit' bewirkt werden.
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Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß an Stelle von Containern
natürlich alle möglichen anderen Werkstücke mit dem beschriebenen Verfahren beschichtet
werden können. Falls es sich hierbei um relativ kleine und leichte Werkstücke handeln
sollte, bietet sich die zuletzt beschriebene Vorrichtung an. Im übrigen kommen als
Beschichtungsmittel Konservierungsmittel und insbesondere Lackfarben, jedoch auch
pulverförmige Mittel zum Beschichten von Werkstücken im Wirbelsinterverfahren zur
Anwendung. Ferner sind das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung auch zum Verzinken
und Galvanisieren verwendbar. Schließlich sei noch erwähnt, daß das im Normal- oder
Elektrotauchverfahren aufzubringende Beschichtungsmittel, welches flüssig sein oder
aus einem fluidizierten Beschichtungswerkstoff bestehen kann, im Tauchbecken umgewälzt
werden kann, um die gleichmäßige Dichte des jeweiligen Beschichtungsmittels zu erzielen.