УСТАНОВКА И СПОСОБ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА МЕЛКИЕ ИЗДЕЛИЯ
UNIT AND METHOD OF APPLYING COATS ONTO SMALL ARTICLES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к установке и способу для нанесения покрытия на мелкие изделия, в частности на мелкие изделия массового производства, такие как болты, мелкие изделия из пластика и т.п.
Уровень техники
Из патентного документа DE 8524347 U1 известна установка для нанесения покрытия на мелкие изделия, в частности на фармацевтические изделия, включающая в себя вращающийся барабан и распылитель, расположенный внутри барабана для распыления материала покрытия. Такая установка также используется для нанесения на мелкие изделия лака, причем лак высушивается теплым воздухом, прогоняемым через барабан. Переворачивание мелких изделий во время процесса нанесения покрытия обеспечивает равномерное распределение материала покрытия или лака по всем мелким изделиям. Во избежание того, что покрытие, которое еще не высохло или не отвердело, может быть повреждено движением мелких изделий и связанными с ним столкновениями, мелкие изделия должны иметь определенную минимальную температуру, допускающую быстрое высыхание лака или материала покрытия. По этой причине необходимо нагревать мелкие изделия до начала процесса нанесения покрытия путем их переворачивания и пропускания горячего воздуха. Это, однако, требует большого количества времени, поэтому нанесение покрытия такой установкой неэффективно.
Раскрытие изобретения
Следовательно, целью настоящего изобретения является преодоление недостатков известных установок и, в частности создание установки и способа, допускающих быстрое и экономичное нанесение покрытия на мелкие изделия, в частности мелкие изделия массового производства, с высоким качеством поверхности. В частности, на мелкие изделия любых геометрических форм, часть которых не может быть покрыта с помощью известной установки, также должно быть нанесено покрытие эффективным способом.
Данная цель достигается установкой, имеющей признаки п.1 формулы изобретения, а также способа, имеющего признаки п.10. Предпочтительные варианты осуществления охарактеризованы в зависимых пунктах.
Настоящее изобретение отличается тем, что сушка и/или отверждение производится с помощью энергии излучения в установке или способе, в котором мелкие изделия, на которые необходимо нанести покрытие, снабжаются материалом покрытия во время их движения, подобного, например, постоянному переворачиванию или встряхиванию. В частности, в качестве излучателей энергии используются инфракрасные (ИК) излучатели и/или ультрафиолетовые (УФ) излучатели, способствующие быстрому и равномерному нагреванию изделий, на которые должно быть нанесено покрытие, и/или отверждению покрывающего материала, подобного, например, отверждаемому УФ излучением лаку. Кроме того, такие излучатели энергии просты в работе и/или управлении, или регулировании, что дополнительно облегчает процесс нанесения покрытия, обеспечивая увеличение производительности. В частности, может наблюдаться уменьшение времени подогрева или запуска, которое необходимо, например, для доведения мелких изделий, на которые должно быть нанесено покрытие, до минимальной температуры, требуемой для нанесения покрытия. Кроме того, благодаря быстрому и равномерному отверждению нанесенного материала покрытия достигается существенное улучшение качества слоя и поверхности в сравнении с уровнем техники. В качестве дополнительного преимущества покрытие может быть нанесено на тела любой геометрии, на которые покрытие не может быть удовлетворительно нанесено с использованием технологии, известной из уровня техники.
В качестве ИК излучателей пригодны коротко-, средне- и длинноволновые ИК излучатели, а также излучатели со спектром длины волны, близким к ИК диапазону. Так называемые углеродные ИК излучатели с особой средневолновой областью спектра также доказали свою высокую эффективность. Могут быть предусмотрены один или более излучающих узлов, а также один или более излучателей на каждый излучающий узел.
Движение мелких изделий осуществляется предпочтительно благодаря помещению их во вращающийся барабан, который имеет перемешивающие ребра, облегчающие, в частности, переворачивание мелких изделий в барабане благодаря вращательному движению. Помимо вращательного движения барабана, также подходящими являются другие типы устройств для осуществления движения, допускающие непрерывное или постоянно повторяющееся движение мелких изделий. В частности, пригодны встряхивающие или галтовочные устройства.
Распределение материала покрытия, в частности лака на основе растворителя или воды, или порошка, выполняется с помощью распределительного устройства, создающего тонкие, мелкодисперсные пленки на мелких изделиях, так что благодаря переданной излученной энергии достигается немедленное высыхание и/или отверждение.
Распределительное устройство является предпочтительно разбрызгивающим или распыляющим устройством, обеспечивающим тонкое распыление материала покрытия таким образом, что он осаждается на мелких изделиях мелкодисперсными каплями или слоями порошка. Распыляющим или разбрызгивающим устройством может быть любое подходящее известное устройство, причем распыление материала покрытия предпочтительно производится с использованием вспомогательного материала или газа, такого как воздух или водяной пар. В частности, водяной пар, способствующий осаждению при разбрызгивании, показал себя как имеющий преимущества. Следовательно, устройство содержит соответствующие средства для подачи и хранения материала покрытия и/или вспомогательного материала.
Установка для нанесения покрытия, помимо непрерывного распределения малых количеств материала покрытия, позволяет также, в частности, осуществлять распределение крайне малых количеств материала покрытия периодическими малыми дозами, что делает возможным мгновенное высыхание и/или отверждение.
Предпочтительно также осуществляется соответствующее управление или регулирование, которое предпочтительно основано на программируемом процессоре. Это управление и/или регулирование может включать управление и/или регулирование мощности и/или длительности излучения излучающего узла (узлов). Разумеется, однако, возможно и отдельное управление и/или регулирование излучателя (излучателей).
Для управления излучающим узлом и/или распределительным устройством предпочтительно предусмотрены датчики, определяющие параметры управления, такие как, например, температура мелких изделий или водяного пара, или содержание пара растворителя, или объем порошка в установке для нанесения покрытия.
В приемном элементе, в который помещают мелкие изделия для нанесения покрытия, предпочтительно предусмотрены вентиляционные отверстия, обеспечивающие вентилирование, в частности, для удаления растворителей, или водяного пара, или порошковой пыли, причем, в частности, вытяжное устройство связано с помощью вентилятора с отверстием для выпуска воздуха. Таким образом, предпочтительно предусмотрены вентиляционные отверстия для обеспечения полной вентиляции приемного элемента или барабана. Для этой цели в вентиляционных отверстиях могут быть предусмотрены патрубки, по меньшей мере, частично входящие в приемное пространство.
Согласно предпочтительному варианту осуществления вентиляционные отверстия с патрубками расположены на одном или нескольких закрывающих элементах или крышках, закрывающих приемную полость приемного элемента, например барабана, так что они могут быть извлечены из приемной полости, когда приемный элемент открыт. Следовательно, излучающие устройства и/или распределяющие устройства, например пульверизатор, могут быть расположены на одном или нескольких закрывающих элементах. Это обеспечивает легкое опорожнение и чистку приемного элемента. Этой цели также служит возможность шарнирного поворота приемного элемента согласно другому предпочтительному варианту осуществления.
Краткое описание чертежей
Дополнительные преимущества, характеристики и свойства настоящего изобретения очевидны из подробного описания со ссылками на чертежи. Исключительно схематичным образом на данных чертежах показано:
на фиг.1 - вид сбоку в разрезе установки согласно настоящему изобретению;
на фиг.2 - вид сверху в разрезе установки по фиг.1;
на фиг.3 - частичный вид спереди установки по фиг.1 и 2;
на фиг.4 - частичный вид с боку в разрезе по фиг.1, более детально.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показано поперечное сечение установки 1 согласно изобретению, в которой, как можно видеть, в частности на фиг.2, барабан 6, вращающийся вокруг оси 21, шарнирно установлен на раме с двумя вертикальными опорами 2 и горизонтальными кронштейнами или балками 3. В установленный таким образом барабан подают мелкие изделия 23 (см. фиг.4). Между горизонтальными балками 3 предусмотрена штанга 4, на которой шарнирным образом с помощью крепежных фланцев 12 и 14 и шарнирных опор 13 и 15 установлен барабан 6 с возможностью поворота в положение 6', показанное на фиг.1. Путем поворота вокруг штанги 4 или ее продольной оси в положение 6′ барабан 6 может опорожняться простым способом. Для вращения предусмотрен привод в виде электрического двигателя 7.
Помимо поворота вокруг штанги 4, барабан может вращаться вокруг оси 21, причем для этой цели в качестве привода вращения предназначен электрический двигатель 5.
Барабан 6 имеет крышку, выполненную в виде двух закрывающих заслонок 10, 11 на горловине 24 барабана (см. фиг.1 и 4), и, как можно видеть, в частности на фиг.2 и 3, закрывающие заслонки могут поворотным образом перемещаться из закрытого положения в открытое 10′, 11′ и обратно. Открывающий механизм, предусмотренный для этой цели (см. фиг.2 и 3, а также деталь, показанная в промежутке), содержит электрический двигатель 8 и соединительные тяги 9, 16, на которых смонтированы закрывающие заслонки 10, 11. Благодаря работе двигателя 8 и движению приводимых им соединительных тяг 9, 16, закрывающие заслонки 10 и 11 открываются и закрываются.
Как видно, в частности на фиг.1 и 4, отверстия в виде патрубков 17 и 18 предусмотрены, по меньшей мере, в одной закрывающей заслонке. Патрубки 17 и 18 функционируют как воздухозаборное отверстие и воздуховыпускное отверстие. Воздухозаборный патрубок 18 проходит только через закрывающую заслонку 10, и, таким образом, несколько длиннее, чем толщина крышки 10. Воздуховыпускной патрубок 17 значительно длиннее и примерно соответствует глубине барабана 6, так что выпускаемый воздух поступает прямо от задней стенки 26, расположенной напротив горловины 24 барабана. Таким способом обеспечена полная вентиляция всего объема барабана.
Для откачки предусмотрено вытяжное устройство (не показано), которое соединено с воздуховыпускным патрубком 17 и предпочтительно откачивает воздух из барабана с помощью вентилятора, удаляя при этом остающиеся частицы из откачиваемого воздуха с помощью выпускного воздушного фильтра.
Благодаря расположению воздухозаборного и воздуховыпускного патрубков 17 и 18 в закрывающей заслонке 10 патрубки 17 и 18 не выступают внутрь полости барабана во время процесса опорожнения, и, таким образом, когда барабан находится в положении 6′, они не могут препятствовать процессу опорожнения.
Также на закрывающей заслонке 10 или на второй закрывающей заслонке 11 расположены схематично показанное излучающее устройство 20, а также схематично показанный пульверизатор 19.
Пульверизатор 19 расположен таким образом, что он направлен на впадину 27, образованную окружной боковой стенкой 25 и задней стенкой 26, находящейся напротив горловины 24 барабана. То же самое относится к излучающему устройству 20, находящемуся рядом с пульверизатором 19.
Мелкие изделия 23, загруженные в барабан 6, накапливаются во впадине 27, когда барабан находится в положении нанесения покрытия, как показано на фиг.1 и 4. Положение нанесения покрытия характеризуется наклоном оси 21 вращения относительно горизонтали, так что мелкие изделия, на которые должно быть нанесено покрытие, скапливаются во впадине 27. Благодаря возможности вращения барабана 6 вокруг штанги 4 или ее продольной оси наклон барабана 6 или его оси вращения 21 может бесконечно изменяться, предпочтительно между 0° и 90°.
На внутренней стенке барабана предусмотрены перемешивающие ребра 22, расположенные со смещением вдоль окружности боковой стенки 25 в форме звезды на задней стенке 26, сходясь в направлении оси 21 барабана. Перемешивающие ребра выступают в рабочую полость барабана и используются для переворачивания мелких изделий 23, находящихся в барабане 6, вследствие вращения барабана 6.
Форма барабана 6 с круглым поперечным сечением, а также круглой горловиной 24 барабана, воронкообразной задней стенкой 26 и цилиндрической боковой стенкой 25 выбрана таким образом, чтобы обеспечивалось хорошее смешивание и нанесение материала покрытия при одновременном обеспечении большой внутренней емкости. В частности, этому способствует закругленный переход от боковой стенки 25 к задней стенке 26.
Пульверизатор 19 соединен с устройством подачи материала покрытия с помощью подающей линии (не показана), и, соответственно, когда это требуется, с устройством подачи вспомогательного или несущего материала, такого, как, например, воздух или водяной пар. Пульверизатор 19 обеспечивает распыление материала покрытия и нанесение материала покрытия тонким слоем на мелкие изделия, на которые необходимо нанести покрытие, причем для этой цели могут быть использованы все известные способы, подобные, в частности, напылению с помощью водяного пара. В частности, пульверизатор 19 выполнен таким образом, что могут быть нанесены наименьшие количества материала покрытия в мельчайших каплях или объемах порошка для создания тонких пленок с очень малой толщиной слоя на мелких изделиях, на которые наносится покрытие. Таким образом, толщина создаваемого слоя настолько мала, что нанесенная пленка покрытия немедленно высыхает и/или отверждается при имеющихся температурах или условиях окружающей среды.
Соответствующая температура или необходимые условия окружающей среды создаются за счет излучаемой энергии, причем в качестве излучателей используются инфракрасные (ИК) или ультрафиолетовые (УФ) излучатели. Среди ИК излучателей используются предпочтительно коротковолновые или длинноволновые ИК излучатели с длиной волны предпочтительно от 800 до 5000 нм, или ИК излучатели с длиной волны в ближней ИК области. Так называемые углеродные ИК излучатели средневолновой области спектра также доказали свою пригодность. УФ излучатели используются, в частности, с УФ системами отверждения лака.
Благодаря излучателям энергии излучающего устройства 20 мелкие изделия 23 могут быть быстро доведены до температуры, требуемой для сушки и/или отверждения, например от 50° до 100°С, предпочтительно от 60° до 80°С, в частности 70°С; и/или материал покрытия, в частности лак, может быть высушен и/или отвержден за очень короткий период времени.
Установка 1 работает таким образом, что в положении нанесения покрытия, показанном на фиг.1, или при любом другом подходящем наклоне барабана 6 материал, на который должно быть нанесено покрытие, загружается в виде мелких изделий через открытую горловину 24 барабана. После закрытия горловины 24 барабана путем приведения в действие закрывающих заслонок 10 и 11 барабан 6 приводится во вращательное движение вокруг оси 21 двигателем 5, при этом мелкие изделия 23 переворачиваются. Одновременно с вращательным движением барабана приводится в действие излучающее устройство 20, так что мелкие изделия 23 нагреваются. По достижении мелкими изделиями требуемой минимальной температуры, что определяется соответствующими датчиками, пульверизатор 19 начинает наносить материал покрытия малыми порциями. Материал покрытия, который наносится мелкодисперсным распылением пульверизатором 19 очень тонким слоем на мелкие изделия 23, немедленно высыхает или отверждается благодаря энергии излучения или благодаря созданной ею температуре, так что вследствие дополнительного движения мелких изделий 23 не происходит нежелательных ошибок в нанесении слоев.
Излучающее устройство 20 может включаться и выключаться или может регулироваться его мощность в зависимости от требований, основанных на температуре в барабане 6 или температуре мелких изделий 23, определенной датчиками (не показаны). Для этой цели может быть предусмотрено соответствующее управление или регулирование, которое предпочтительно осуществляется программируемым компьютером. Распределительное устройство в виде пульверизатора 19 может также управляться или регулироваться по соответствующим параметрам, таким как, например, содержание растворителя или водяного пара в барабане 6.
Во время процесса нанесения покрытия растворители, выделяемые высыхающим материалом покрытия, или соответствующий водяной пар, или соответствующая порошковая пыль откачиваются и выбрасываются через впускные патрубки 18 и выпускные патрубки 17.
После определенного времени нанесения покрытия, когда все мелкие изделия 23 равномерно покрыты материалом покрытия, вращение барабана 6 останавливается, излучающее устройство 20 отключается или еще продолжает работать некоторое время и пульверизатор 19 отключается. Закрывающие заслонки 10 и 11 открываются предпочтительно после некоторого времени ожидания, при этом патрубки 17 и 18, а также излучающее устройство 20 и пульверизатор 19 извлекаются из полости барабана. Таким образом, барабан 6 может быть перевернут в положение 6′ для опорожнения, и покрытые мелкие изделия 23 перемещаются в приемное устройство (не показано). После поворачивания барабана 6 обратно в положение нанесения покрытия может начинаться новый процесс нанесения покрытия.
Благодаря быстрой сушке и/или отверждению, основанной на сообщенной излучаемой энергии, способ согласно изобретению повышает производительность в плане длительности нанесения покрытия, объемной пропускной способности и качества покрытия.
Хотя вышеописанные варианты представляют собой предпочтительные формы осуществления изобретения, отдельные их части могут быть заменены подобными или идентичными рабочими средствами. Помимо ранее описанных закрывающих элементов в виде заслонок 10 и 11, также могут быть предусмотрены другие подходящие средства, например единственная крышка. Указанная крышка может, в частности, приводиться в действие другим закрывающим движением, например скользящим движением. Также указанные шарнирные или открывающие механизмы могут быть заменены другими подходящими механизмами. То же относится к приводам, реализация которых не ограничивается показанными электрическими двигателями. Возможны и другие излучатели.