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Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von magnetisierbaren Kleinteilen und Schüttgütern - Dokument DE10234156A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10234156A1 12.02.2004
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von magnetisierbaren Kleinteilen und Schüttgütern
Anmelder VERUM Gesellschaft für Verfahrenstechnik, regenerative Energien und Umweltschutz mbH, 85737 Ismaning, DE
DE-Anmeldedatum 26.07.2002
DE-Aktenzeichen 10234156
Offenlegungstag 12.02.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.02.2004
IPC-Hauptklasse B65G 49/00
Zusammenfassung Magnetisierbare Kleinteile, die als Schüttgüter auf eine Unterlage aufgebracht und auf dieser liegend durch eine Oberflächenbehandlungszone transportiert werden, können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen einer lückenlosen Oberflächenbehandlung im Tauch- oder Sprühverfahren unterzogen werden. Durch unterhalb der Unterlage angebrachte Magnete werden während der Oberflächenbehandlung einerseits rollfähige Kleinteile an unerwünschten Rollbewegungen gehindert und andererseits übereinander liegende, flächenhafte Kleinteile von einander getrennt und gewendet und damit einer lückenlosen Oberflächenbehandlung zugänglich gemacht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Anlagen zur Oberflächenbehandlung von magnetisierbaren Kleinteilen und Schüttgütern, bei denen die zu behandelnden Kleinteile und Schüttgüter auf einer Unterlage liegend durch Oberflächenbehandlungszonen gefördert werden. Die Erfindung ist für unterschiedliche Arten von Oberflächenbehandlungen geeignet. Die Erfindung eignet sich z.B. für alle Arten von Beschichtungen, bei denen die Kleinteile und Schüttgüter im Tauchverfahren in einer Flüssigkeit behandelt werden, wie z.B. Lackierungen, insbesondere Elektrotauchlackierungen und die galvanische oder chemische Abscheidung von Metallschichten sowie von Entmetallisierungen. Diese Erfindung ist ferner geeignet für die Herstellung von Konversionsschichten im Tauch- oder Sprühverfahren, wie z.B. Chromatierungen und Phosphatierungen, sowie für die der eigentlichen Oberflächenbehandlung vor- und nachgeschalteten Verfahrensschritte, wie z.B. Entfettung und Beizung von Oberflächen und für Trocknungs- und Einbrennprozesse, z.B. von Elektrotauchlacken. Außerdem ist die Erfindung für die Pulverlackierung und für Spülprozesse geeignet. Wenn die verschiedenen Verfahrensschritte in gleichen Zeiten durchgeführt werden können, ist die Erfindung auch für die Kombination mehrerer Verfahrensschritte geeignet, z.B. können die Schüttgüter auf derselben Unterlage nacheinander durch verschiedene Oberflächenbehandlungszonen, wie Entfettung, Beizung, Phosphatierung und Elektrotauchlackierung transportiert werden.

Kleinteile werden häufig an Gestellen hängend in die Oberflächenbehandlungsbäder eingetaucht. Je kleiner die Teile sind, desto höher ist der Anteil der Kosten für das Aufhängen und Abnehmen der Teile von den Gestellen an den Gesamtkosten. Eine preiswertere Alternative ist die Oberflächenbehandlung von Kleinteilen in dreh- oder schwenkbaren Trommeln, z.B. Galvaniktrommeln. Dabei werden die Kleinteile in Trommeln gefüllt und in die Behandlungsbäder getaucht. Durch Löcher an der Trommeloberfläche kann die Badflüssigkeit in die Trommel einströmen und beim Herausheben aus dem Behandlungsbad auch wieder herausströmen. Um eine gleichmäßige Oberflächenbehandlung zu erzielen, werden die Kleinteile in der Trommel durch Drehen oder Schwenken der Trommel umgelagert. Auf diese Weise können Kleinteile z.B. entfettet, gebeizt und galvanisch beschichtet werden. Dieses Verfahren eignet sich aber nicht für alle Arten von Kleinteilen; Teile, die sich untereinander verhaken können, oder Teile, die miteinander große Kontaktflächen ausbilden können, wie z.B. aus Blechen ausgestanzte Teile, sind problematisch. Andere Oberflächenbehandlungsverfahren von Kleinteilen, wie die Lackierung, können in Trommeln nicht mit zufriedenstellender Qualität durchgeführt werden, da die Kleinteile untereinander verkleben oder die aufgebrachte Lackschicht zerkratzen können.

Aus der DE 38 43 544 sind Elektrotauchlackieranlagen und aus dem DE 43 39 773 und DE 44 28 789 sind Tauchlackier- und Elektrotauchlackieranlagen bekannt, bei denen die zu beschichtenden Kleinteile einlagig auf einer Unterlage, z.B. einem Förderband oder einer Palette, liegend durch das Beschichtungsbad gefördert werden. Beim Eintauchen in das Beschichtungsbad und beim Austauchen liegen die Kleinteile auf einer gegen die Horizontale geneigten Unterlage. Es besteht daher die Gefahr, daß rollfähige Kleinteile, wie z.B. Hülsen beim Eintauchen und beim Austauchen auf der Unterlage herabrollen. Um ein Herabrollen zu verhindern, werden die Eintauch- und Austauchwinkel klein gehalten, und die Oberfläche der Unterlage ist strukturiert, z.B. nach der Lehre der DE 43 39 773 und der DE 44 28 789 durch eine Auflage der Kleinteile auf den Spitzen von Sägezahnlamellen unterschiedlicher Höhe. Kleine Eintauch- und Austauchwinkel haben eine unerwünschte Verlängerung der Anlage und damit eine Vergrößerung des Volumens und des Platzbedarfs der Behandlungsbäder zur Folge. Eine Strukturierung der Oberfläche der Unterlage weist den Nachteil auf, daß mit einer Oberflächenstruktur nicht alle rollfähigen Kleinteile am Herabrollen gehindert werden können und daß eine Reinigung der Unterlage erschwert wird. Dies ist von besonderer Bedeutung für Elektrotauchlackierverfahren, bei denen über die Auflagenpunkte ein elektrischer Kontakt zwischen der Unterlage und dem zu beschichtenden Kleinteik hergestellt werden muß. Bei einer Schüttung von flächigen Kleinteilen, wie z.B. Beilagscheiben oder kleinen Stanzteilen kann nicht vermieden werden, daß einige Kleinteile übereinander liegen und an den Kontaktflächen nicht beschichtet werden können. Wenn die Kontaktstellen zwischen den Kleinteilen und der Unterlage während der Oberflächenbehandlung unverändert bleiben, wie es bei Anlagen nach der Lehre der DE 43 39 773 und der DE 44 28 789 der Fall ist, dann werden die Kleinteile an den Kontaktstellen und an den Stellen, an denen sie sich gegenseitig berühren, auch nicht beschichtet.

Eine lückenlose Oberflächenbehandlung von Kleinteilen, die als Schüttgüter auf eine Unterlage geschüttet und auf dieser Unterlage durch eine Oberflächenbehandlungszone gefördert werden, wird durch die Form der Kleinteile in unterschiedlicher Weise behindert. Um eine lückenlose Oberflächenbehandlung zu ermöglichen, dürfen nur so viel Kleinteile auf die Unterlage geschüttet werden, daß sich eine einlagige Schicht ausbilden kann. Bei flächigen Kleinteilen muß damit gerechnet werden, daß selbst nach einer Vereinzelung der Schüttung, z.B. durch Vibration der Unterlage einzelne Kleinteile übereinander liegen und sich überlappen. Flächenhaftende Kleinteile lassen sich andererseits in der Regel ohne Probleme durch Badbehälter mit geneigten Einlauf- und Auslaufbereichen transportieren. Rollfähige Teile dagegen lassen sich durch Vibration sehr gut vereinzeln, kugelförmige Kleinteile bilden auch ohne Vereinzelung eine einlagige Schicht. Bei rollfähigen Teilen muß jedoch mit unerwünschten Rollbewegungen gerechnet werden. Insbesondere beim Transport in den Einlauf- und Auslaufbereichen von Badbehältern können rollfähige Teile herabrollen.

Zur Durchführung einer lückenlosen Oberflächenbehandlung von Kleinteilen, die auf einer Unterlage liegend durch die Oberflächenbehandlungszone transportiert werden, müssen daher unerwünschte Rollbewegungen verhindert, aufeinanderliegende Kleinteile voneinander getrennt und von Ausnahmen abgesehen auch die Kontaktstellen zwischen den Kleinteilen und den Unterlagen und etwa vorhandene Kontaktstellen zwischen den auf der Unterlage liegenden Kleinteilen mindestens einmal während der Oberflächenbehandlung verändert werden. Bei Oberflächenbehandlungen im Sprühverfahren müssen während der Oberflächenbehandlung flächige Teile wenigstens ein Mal gewendet und rollfähige Teile kontrollierten Rollbewegungen unterworfen werden, so daß die gesamte Oberfläche der Kleinteile den aufgesprühten Oberflächenbehandlungsflüssigkeiten zugänglich wird.

Bei den meisten zu behandelnden Kleinteilen handelt es sich um Teile aus magnetisierbarem Stahl, die zur Verhinderung von Korrosion und zu dekorativen Zwecken beschichtet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei Anlagen zur Oberflächenbehandlung von magnetisierbaren Kleinteilen und Schüttgütern, bei denen die zu behandelnden Kleinteile und Schüttgüter auf einer Unterlage durch die Oberflächenbehandlungszone transportiert werden, eine lückenlose Oberflächenbehandlung von rollfähigen und von flächigen Kleinteilen durchzuführen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mit Hilfe magnetischer Kräfte entsprechend dem in Anspruch 1 angegebenen Merkmal gelöst.

Die magnetischen Kräfte werden durch Magnete erzeugt, die unterhalb der Unterlage mit den darauf liegenden Kleinteilen angebracht sind. Als Magnete können Elektromagnete oder Permanentmagnete eingesetzt werden. Elektromagnete weisen den Vorteil auf, daß die Stärke der Magnetfelder während des Betriebs variiert und den Erfordernissen angepaßt werden kann. Permanentmagnete andererseits benötigen wenig Platz und keine externe Zufuhr elektrischer Energie.

Die Unterlage für die zu beschichtenden Kleinteile sollte keine magnetisierbaren Bestandteile enthalten, um die Anziehungskraft zwischen den Magneten und den auf der Unterlage liegenden Kleinteilen nicht zu schwächen.

Eine erhebliche Verstärkung der Magnetkraft läßt sich dadurch erreichen, daß die Magnete mit abwechselnder Polarität auf der den zu behandelnden Kleinteilen abgewandten Seite auf einer magnetisierbaren Leiste, z.B. einer Stahlleiste angebracht und damit magnetisch verbunden werden. Von Vorteil ist es, die Magnete auf die Stahlleiste aufzusetzen, aber nicht in Vertiefungen in der Stahlleiste einzusetzen, da dadurch die Anziehungskraft auf die Kleinteile geschwächt würden. Werden diese Leisten mit den Magneten parallel zur Förderrichtung der Unterlage ausgerichtet, dann werden die auf der Unterlage liegenden Kleinteile überwiegend ebenfalls in Förderrichtung ausgerichtet. Durch eine Ausrichtung in Förderrichtung wird bei den häufig vorkommenden Teilen mit Zylindersymmetrie und annähernder Zylindersymmetrie, z.B. Hülsen, die Rollfähigkeit stark herabgesetzt. Zu Beginn und Ende der Einlauf- und Auslaufbereiche können die Magnete in etwas größeren Abständen angeordnet oder Magnete mit geringerer Magnetkraft eingesetzt werden, um den Übergang zwischen den Bereichen, in denen die Kleinteile durch die magnetische Kraft in voller Stärke beeinflußt oder nicht beeinflußt werden, etwas auszudehnen. Durch die Bewegung der Unterlage gelangen die auf ihr liegenden Kleinteile in den Einflußbereich verschiedener Magnete. Das führt zu kleinräumigen Bewegungen der Kleinteile auf der Unterlage; rollfähige Teile führen kleine Rollbewegungen aus und flache Kleinteile können sich aufrichten und umklappen. Dadurch werden aufeinander liegende und sich überlappende Teile voneinander getrennt, und die Kontaktstellen zwischen den Kleinteilen und ihrer Unterlage und gegebenenfalls der Kleinteile untereinander werden während der Oberflächenbehandlung geändert.

Um die Kontaktstellen zwischen der Unterlage und den auf ihr liegenden Kleinteilen möglichst klein zu halten, ist die Oberfläche der Unterlage nicht glatt sondern strukturiert; z.B. werden nach der Lehre der DE 43 39 773 und der DE 44 28 789 die Kontaktstellen durch die Spitzen von Sägezahnlamellen und nach der Lehre der DE 38 43 544 durch die Spitzen eines Spiraldrahtgurtes mit dreieckigen Profil der Spirale gebildet. In die Vertiefungen zwischen diesen Spitzen werden die Kleinteile zusätzlich zur Schwerkraft durch die unterhalb angebrachten Magnete gezogen und festgehalten. Beim Transport von einem Einflußbereich eines Magneten zum nächsten führen die Kleinteile in diesen Vertiefungen Wackelbewegungen aus mit der Folge einer Änderung der Kontaktstellen.

Meist ist es vorteilhaft oder sogar erforderlich, daß die Kleinteile einlagig auf der Unterlage liegen. Bei mehrlagiger Schicht weisen die Kleinteile mehr und meist auch größere Kontaktstellen auf, die der vorgesehenen Oberflächenbehandlung durch zusätzliche Maßnahmen zugänglich gemacht werden müssen. Beim Eintauchen in Behandlungsbäder können sich in mehrlagigen Schichten von Kleinteilen Lufteinschlüsse ausbilden, die ebenfalls durch zusätzliche Maßnahmen beseitigt werden müßten. Bei galvanischen Beschichtungen kann das elektrische Feld nicht in das Innere der Schüttung eindringen; Teile im Innern der Schüttung werden daher viel langsamer beschichtet als Teile an der der Gegenelektrode zugewandten Oberfläche. Bei Lackierungen muß mit unvollständiger Lackierung und mit Kratzern gerechnet werden, bei Trocknungs- und Einbrennprozessen von Lacken würden Kleinteile zusammenkleben. Um eine lückenlose Oberflächenbehandlung durchführen zu können, müssen die Kontaktstellen zur Unterlage und zu den Kleinteilen untereinander während der Behandlung freigelegt werden. Bei dieser Freilegung dürfen keine Kleinteile von der Unterlage fallen.

Am vorteilhaftesten ist eine einlagige Schicht, bei der die Kleinteile auf der Unterlage eng beieinander liegen, sich aber nicht berühren. Dies kann nur durch Auflegen von Hand oder mit einem teuren Bestückungsautomaten realisiert werden. Bei Schüttprozessen mit anschließender Vereinzelung durch Vibration kann zwar eine annähernd einlagige Schicht erzeugt werden, insbesondere bei flächigen Kleinteilen kann aber nicht vermieden werden, daß die Kleinteile sich berühren, überlappen oder in einigen Fällen sogar übereinander liegen. Durch Magnete unterhalb der Kleinteile können sich berührende, überlappende und aufeinander liegende Kleinteile von einander getrennt und die Kontaktstellen zur Unterlage verändert werden.

Bei Elektrotauchlackieranlagen gemäß DE 43 39 773 und DE 44 28 789, bei denen die Kontaktstellen zwischen den Kleinteilen und der Unterlage während der Oberflächenbehandlung nicht verändert werden sollen oder dürfen, können die Magnete in die Unterlage integriert und mit dieser durch das Behandlungsbad transportiert werden. Durch die Magnete werden die Kleinteile während des gesamten Lackierprozesses einschließlich des Eintauchens in und des Austauchens aus dem Lackierbad in ihrer Lage fixiert. Wenn dagegen die Kontaktstellen während der Oberflächenbehandlung geändert und aufeinander liegende oder sich überlappende oder berührende Teile voneinander getrennt werden sollen, um eine lückenlose Oberflächenbehandlung zu ermöglichen, muß die Unterlage relativ zu den Magneten bewegt werden; die Magnete dürfen daher in diesem Fall nicht in die Unterlage eingebaut werden.

In den 1 bis 3 sind beispielhaft und schematisch Teile von Vorrichtungen dargestellt, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind. Die Darstellungen sind nicht maßstabsgerecht; insbesondere sind erfindungsrelevante Einzelheiten vergrößert dargestellt:

1 zeigt einen Teil einer Bandanlage mit Behandlungsbad, einen Spiralgliedergurt als Förderband mit zylinderförmigen Kleinteilen als Beispiel für rollfähige Teile.

2 zeigt einen Teil einer Bandanlage, bei der flache Kleinteile auf einem glatten Förderband horizontal durch eine Oberflächenbehandlungszone transportiert werden.

3 zeigt einen Schnitt quer zur Förderrichtung mit Magnetleisten, Spiralgliedergurt und zylinderförmigen Kleinteilen.

In 1 ist der Ausschnitt einer Bandanlage dargestellt mit dem Behälter (1) für das Behandlungsbad (7), z.B. für den flüssigen Lack, ein Phosphatierbad oder ein Entfettungsbad, einem Teil eines Förderbandes (2), auf dem die rollfähigen Kleinteile (3) durch das Behandlungsbad gefördert werden, und den magnetisierbaren Schienen (4) mit den Magneten (5), durch die ein Herabrollen der Kleinteile während des Eintauchens und Austauchens verhindert wird.

Statt auf dem in 1 dargestellten Förderband (2) können die Kleinteile natürlich auch auf anderen. Unterlagen, z.B. wie in den DE 43 39 773 und DE 44 28 789 auf Paletten durch das Behandlungsbad gefördert werden. In 1 ist ein Spiralgliedergurt mit dreieckförmigem Spiralprofil gemäß der DE 38 43 544 dargestellt. Durch die Magnete werden die Kleinteile in die Vertiefungen im Förderbad gezogen und festgehalten. Selbstverständlich sind auch Förderbänder mit anderen Oberflächenstrukturen geeignet. Selbst bei Förderbändern mit glatter Oberfläche können durch eine Anordnung der Magnete auf in Förderrichtung verlaufenden magnetisierbaren Schienen, z.B. Bandeisen, rollfähige Stahlteile mit nur einer Rotationsachse wie z.B. Hülsen in Förderrichtung ausgerichtet und am Herabrollen gehindert werden. Nur bei Teilen mit höherer Rotationssymmetrie wie Kugeln sind Bänder mit Vertiefungen quer zur Förderrichtung erforderlich, in denen die Kugeln durch Magnete festgehalten werden können. Die Schienen (4) mit den Magneten (5) sind als eigenständige Bauteile dargestellt und in einem gewissen Abstand vom Boden des Behälters (1) angeordnet.

Diese Schienen können aber auch direkt mit dem Behälterboden verbunden werden, bzw. die Magnete können direkt in den Behälterboden integriert werden. Damit kann ein einfacherer Aufbau, als in 1 dargestellt und ein geringeres Badvolumen realisiert werden. Bei Bädern, bei denen die Badflüssigkeit permanent bewegt werden muß, wie bei Elektrotauchlackbädern, oder bei denen sich am Boden Schlamm absetzen kann, wie z.B. bei Phosphatierbädern, ist dagegen die in 1 dargestellte Anordnung der Schienen (4) in einem definierten Abstand vom Boden des Behälters (1) günstiger.

Die Förderrichtung (9) für die in 1 dargestellte Oberflächenbehandlung verläuft von links nach rechts. Kleinteile, die im Einlaufbereich auf den Spitzen des Spiralgliedergurtes (2) lagern, werden durch die Magnete (5) in die Vertiefungen gezogen und festgehalten.

In 1 verlaufen die Schienen (4) mit den auf ihnen befindlichen Magneten (5) durch den gesamten Behälter (1) ohne Unterbrechung. Um ein Herabrollen zu vermeiden, kann es genügen, Schienen und Magnete nur in den von der Horizontalen abweichenden Ein- und Auslaufbereichen anzubringen.

Jede Schiene (4) aus ferromagnetischem Material z.B. eine Stahlleiste ist über die ganze Länge mit einem Stab (6) gleicher Breite aus einem nicht magnetisierbaren Material z.B. einem Kunststoffstab verbunden. Diese Kunststoffstäbe enthalten in regelmäßigen Abständen Bohrungen zur Aufnahme der Magnete.

Als Magnete werden bevorzugt Permanentmagnete eingesetzt, die bereits bei kleinen Abmessungen starke Magnetfelder erzeugen können, z.B. NdFeB-Magnete. Benachbarte Magnete sind mit wechselnder Polarität angeordnet, ein Pol ist der Stahlleiste (4), der andere der Unterlage (2) zugewandt. Um die wechselnde Polarität darzustellen, wurden die Magnete in einen Südpolar- und einen Nordpolarbereich in der Mitte geteilt und der Bereich einer Polart geschwärzt dargestellt. Der magnetische Kurzschluß zwischen benachbarten Magneten durch die Stahlleiste hat eine Verstärkung der Anziehungskraft auf die magnetisierbaren Kleinteile (3) auf der Unterlage zur Folge, es werden daher bei weitem nicht so starke Magnete benötigt, um ein Herabrollen der Kleinteile zu verhindern, als es ohne Stahlleisten erforderlich wäre. Magnete und Stahlleisten können mit einer Schutzschicht überzogen werden, um Korrosion oder einen Angriff der Badflüssigkeit zu verhindern. Die Tiefe der zur Aufnahme der Magnete (5) dienenden Löcher im Kunststoffstab (6) ist größer als die Dicke der prismatischen, zylinder- oder scheibenförmigen Magnete. Die Unterlage (2) kann daher über die Oberfläche der Kunststoffstäbe (6) gleiten, ohne mit den Magneten in Berührung zu kommen.

Sollen während der Oberflächenbehandlung die Kontaktstellen zwischen der Unterlage (2) und den Kleinteilen (3) unverändert bleiben, wie es bei Anlagen gemäß DE 43 39 773 oder DE 44 28 789 der Fall ist, bei denen Paletten mit Kleinteilen auf ein Förderband durch Oberflächenbehandlungsbäder transportiert werden, dann können die Magnete auch in die Unterlage selbst, d.h. in die Paletten oder auch in das Förderband eingebaut werden. Dadurch wird der Abstand zwischen den Magneten und den Kleinteilen verringert und es genügen schwächere Magnete, um das Herabrollen rollfähiger Teile im Einlauf- und Auslaufbereich zu verhindern. Werden die Magnete andererseits nicht mit den Kleinteilen durch das Behandlungsbad transportiert, so daß eine Relativbewegung zwischen den Kleinteilen und den Magneten resultiert, dann kommt es zu kleinräumigen Bewegungen der Kleinteile (3) auf der Unterlage (2) und damit zu einer Änderung der Kontaktstellen, wenn die Kleinteile den Einflußbereich einzelner Magnete durchqueren.

In 2 ist ein Ausschnitt einer Oberflächenbehandlungsanlage dargestellt, bei der flache Kleinteile (3) auf einer glatten Unterlage (8), z.B. einem Gewebeband horizontal durch eine Obertlächenbehandlungszone transportiert werden. Ebenso wie in 1 gleitet die Unterlage mit den Kleinteilen über Kunststoffstäbe (6) mit Löchern, in die Magnete (5) mit wechselnder Polarität eingesetzt und auf ferromagnetische Stahlschienen (4) aufgesetzt sind. Derartige Anlagen eignen sich für Sprühprozesse, bei denen Flüssigkeiten auf die zu behandelnden Kleinteile aufgesprüht werden, z.B. Spülprozesse, Aufsprühen von Entfettungs- und Beizlösungen, Sprühphosphatierungen und Sprühchromatierungen. Die Kontaktstellen zwischen den Kleinteilen und der Unterlage und zwischen den Kleinteilen untereinander sowie von überlappenden Kleinteilen verdeckte Bereiche werden von den versprühten Flüssigkeiten nicht erreicht. Beim Überfahren der Einflußbereiche der einzelnen Magnete richten sich Kleinteile auf und klappen um und aufeinanderliegende Kleinteile richten sich auf und spreizen sich auseinander, so daß nach diesen Umlagerungen vorher nicht erreichbare Stellen besprüht werden können. Ähnliche Probleme treten auf bei Trocknungs- und Einbrennprozessen mit Infrarotlicht, Ultraviolettstrahlung oder Heißluft. An den Kontaktstellen oder an durch Überlappung verdeckten Stellen verläuft der Prozeß viel langsamer als an den der Strahlung, bzw. der Heißluft direkt ausgesetzten Stellen. Durch den in 2 dargestellten Transport über Kunststoffleisten mit Magneten kommt es zu Umlagerungen, so daß auch die vorher für die Strahlung und Heißluft unzugänglichen Stellen erreicht werden. Vorteilhafterweise werden die Magnete erst in Bereichen eingesetzt, bei denen die Trocknung oder Aushärtung an den der Strahlung oder Heißluft zugänglichen Stellen bereits soweit fortgeschritten ist, daß die durch die Magnetkräfte bewirkte Umlagerungen keine Verletzungen der Oberfläche zu Folge haben.

Das als Unterlage verwendete Band sollte durchlässig sein, so daß bei Sprühprozessen überschüssige Flüssigkeiten ablaufen können und daß bei Trocknungsprozessen mit Heißluft die Kleinteile auf der Unterlage möglichst entlang ihrer ganzen Oberfläche von der Heißluft umspült werden.

Bei rollfähigen Teilen mit einer Rotationsachse wird die Rotationsachse der Kleinteile bei der in 2 dargestellten Anordnung der Magnete (5) mit wechselnder Polarität auf ferromagnetischen Schienen (4) in Förderrichtung auch auf glatten Förderbändern (8) entlang der Förderrichtung ausgerichtet, sofern die Ausdehnung der Kleinteile entlang der Rotationsachse größer ist als in anderen Richtungen. Um das Rollen auf der Unterlage auch an Stellen ohne Magnete zu unterbinden, können Unterlagen mit strukturierter Oberfläche eingesetzt werden, wie z.B. der in 1 dargestellte Spiralgliedergurt, bei denen die Kleinteile in Vertiefungen festgehalten werden. Für Kleinteile mit Kugelsymmetrie und annähernder Kugelsymmetrie sind Unterlagen mit strukturierter Oberfläche erforderlich, so daß die Kleinteile in Vertiefungen in der Oberseite der Unterlage fixiert werden können.

Unterlagen mit glatter Ober- und Unterseite (8) sind meist dünner als Unterlagen mit strukturierter Oberfläche wie der in 1 dargestellte Spiralgliedergurt (2). Der Abstand zwischen den unterhalb der Unterlage angebrachten Magneten und den Kleinteilen auf der Unterlage ist daher bei glatten Unterlagen (8) geringer, so daß schwächere und damit preisgünstigere Magnete eingesetzt werden können. Da glatte Unterlagen in der Regel preisgünstiger sind als strukturierte Unterlagen, ist es aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft, glatte Unterlagen zu verwenden, sofern die vorgesehene Oberflächenbehandlung damit durchgeführt werden kann.

In 3 ist ein Schnitt quer zur Förderrichtung durch die in 1 dargestellte Anlage ohne Badbehälter dargestellt. Die Schnitte hierzu wurden so gewählt, daß die in die Kunststoffstäbe (6) eingelassenen Magnete (5) geschnitten werden. In 3 sind 5 Schienen (4) mit Kunststoffstäben (6) und darin eingelassenen Magneten (5) dargestellt. Die Magnete auf benachbarten Schienen weisen abwechselnde Polarität auf. Diese Anordnung ist angepaßt an den dargestellten Spiralgliedergurt (2) mit dreieckförmigem Spiralprofil, bei dem die Vertiefungen auf der Oberseite quer zur Förderrichtung über die ganze Breite des Spiralgliedergurtes (2) verlaufen. Generell ist es von Vorteil, bei Unterlagen mit länglichen, zueinander parallelen Vertiefungen an der Oberfläche, die Magnete (5) auf den Schienen (4) so anzuordnen, daß die Verbindungslinie zwischen einem Magneten auf einer Schiene und dem nächsten Magneten auf einer benachbarten Schiene parallel zu den Vertiefungen an der Oberfläche der Unterlage verläuft. Eine andere Möglichkeit ist es, die ferromagnetischen Schienen (4) mit den Magneten (5) parallel zu den Vertiefungen an der Oberfläche der Unterlage anzuordnen. In beiden Fällen werden die Kleinteile durch die Magnetkräfte parallel zu den Vertiefungen ausgerichtet und in ihnen festgehalten. Die in den 13 dargestellten Schienen (4) verlaufen parallel zur Förderrichtung. Diese Anordnung ist von Vorteil, wenn die Unterlage wie in den Figuren dargestellt, auf den Kunststoffstäben (6) gleitet.

Der Abstand benachbarter Magnete auf einer Schiene und der Abstand benachbarter Schienen darf nicht zu groß sein. Der maximal zulässige Abstand hängt im wesentlichen von Form und Gewicht der zu behandelnden Kleinteile, der Struktur der Unterlage und den Grad der Abweichung der Förderrichtung von der Horizontalen ab. Optimal sind Abstände im Bereich der größten Ausdehnung der zu behandelnden Kleinteile. Je weniger rollfähig die Kleinteile sind, je geringer die Abweichung der Förderrichtung von der Horizontalen ist und je ausgeprägter die Vertiefungen in der zum Transport der Kleinteile eingesetzten Unterlage sind, desto größere Abstände sind zulässig. Bei dem in 2 dargestellten horizontalen Transportband und flächigen Kleinteilen genügt es, einige Magnete in den Bereichen zu positionieren, an denen Umklappprozesse durchgeführt und aufeinander liegende und sich berührende Teile voneinander getrennt werden sollen. In ähnlicher Weise ist die Stärke der verwendeten Magnete anzupassen.

Bei Tauchanlagen zur Oberflächenbehandlung gemäß der Darstellung in 1 genügen z.B. bei einem Winkel von 15 ° gegen die Horizontale für den Einlauf bzw. den Auslauf und bei einem Förderband von ca. 1 cm Dicke NdFeB-Magnete mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 5 bis 10 mm in einem Abstand von 50 mm auf einer Schiene und mehreren Schienen im Abstand von ebenfalls 50 mm voneinander, um ein Herabrollen von zylindersymmetrischen Teilen mit einer Länge von mehr als 2 cm zu verhindern.

Bei Kleinteilen, die problemlos einlagig auf die Unterlage aufgebracht werden können, kann unter Umständen auf eine Änderung der Kontaktstellen zwischen der Unterlage und den Kleinteilen während der Oberflächenbehandlung verzichtet werden. Durch eine entsprechende Gestaltung der Oberfläche der Unterlage können diese Kontaktstellen sehr klein, beinahe punktförmig gestaltet werden, so daß nur ein sehr geringer Teil der Kleinteiloberfläche unbehandelt bleibt. Dies kann zulässig sein; bei einer Oberflächenbehandlung von an Gestellen hängenden Kleinteilen bleiben die Aufhängepunkte auch unbehandelt. Bei einer Elektrotauchlackierung wird zudem der Lack während des abschließenden Einbrennens wieder fließfähig mit der Folge, daß die im Lackbad nicht beschichteten Kontaktstellen im Einbrennofen ebenfalls mit Lack bedeckt werden. In derartigen Fällen, in denen nur unkontrollierte Rollbewegungen während der Oberflächenbehandlung verhindert werden müssen, kann es von Vorteil sein, Magnete direkt mit der Unterlage zu verbinden und zusammen mit den Kleinteilen durch die Oberflächenbehandlungszone zu transportieren. Die Magnete müssen so angebracht werden, daß ein gewisser Mindestabstand zwischen den Magneten und den Kleinteilen eingehalten wird. Werden die Magnete zur Verstärkung der magnetischen Anziehung auf ferromagnetische Schienen gesetzt, dann sollten diese Schienen quer zur Förderrichtung verlaufen, um die Flexibilität der Unterlage in Förderrichtung nicht unzumutbar zu beeinträchtigen. Bei Anlagen gemäß DE 43 39 773 oder DE 44 28 789 bei denen die Kleinteile auf starren Paletten durch ein Tauchbad gefördert werden, können die Magnete in den Paletten angeordnet und auf ferromagnetische Stahlschienen gesetzt werden, die innerhalb den Paletten in beliebigen Richtungen verlaufen.

Die Magnete wurden zur Verstärkung der Magnetkraft, wie in den 13 dargestellt auf ferromagnetischen Schienen, z.B. aus unlegiertem Stahl, aufgesetzt. Statt Schienen sind auch Gitter, Lochbleche, Platten und anderweitig geformte ferromagnetische Verbindungen zwischen den einzelnen Magneten möglich. Schienen bieten den Vorteil, daß in Tauchbädern die Badflüssigkeit die Kleinteile möglichst ungehindert umspülen kann und daß bei Sprühprozessen überschüssige Flüssigkeit möglichst ungehindert abfließen kann. Bei Verfahren, bei denen die Magnete mit dem Behälterboden verbunden sind, können die Magnete ohne Beeinträchtigung statt auf ferromagnetischen Schienen auch auf gitterförmige und plattenförmige ferromagnetische Verbindungen aufgesetzt werden.

Oberflächenbehandlungsverfahren für Kleinteile aus Stahl bestehen meist aus verschiedenen Schritten, z.B. "Entfetten", "Beizen", "Phosphatieren" und "Elektrotauchlackieren". Wenn für alle Prozeßschritte kurze und etwa gleich lange Zeiten benötigt werden, wie es bei dem erwähnten Beispiel der Fall ist, ist der Transport der Kleinteile auf einem oder mehreren Förderbändern durch sämtliche Behandlungsbäder und den zwischengeschalteten Spülbädern eine in wirtschaftlicher Hinsicht sehr interessante Alternative zu den aus der Galvanik bekannten Verfahren, bei denen die Kleinteile entweder an Gestelle gehängt oder in Trommeln gefüllt werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von magnetisierbaren Kleinteilen und Schüttgütern, bei denen die zu behandelnden Kleinteile auf einer Unterlage liegend durch eine Oberflächenbehandlungszone transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem Teilbereich der Oberflächenbehandlungszone Magnete unterhalb den zu behandelnden Kleinteilen und Schüttgütern angeordnet sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Kräfte durch Permanentmagnete erzeugt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Kräfte durch Elektromagnete erzeugt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete unterhalb der Unterlage mit den auf ihr liegenden magnetisierbaren Kleinteilen angeordnet sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete mit der Unterlage und den auf ihr liegenden magnetisierbaren Kleinteilen durch das Behandlungsbad transportiert werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage keine magnetisierbaren Bestandteile enthält.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetpol der Unterlage mit den zu behandelnden Teilen zugewandt und daß der andere Magnetpol von dieser Unterlage abgewandt ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Magnete wechselnde Polarität aufweisen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Magnete mit der der Unterlage mit den zu behandelnden Teile abgewandten Seite auf magnetisierbaren Schienen aufgesetzt, kurzgeschlossen ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen parallel zur Transportrichtung der Unterlage mit den zu behandelnden Kleinteilen ausgerichtet sind.
  11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Permanentmagnete (5) in regelmäßigen Abständen auf ferromagnetischen Schienen (4) angebracht sind, wobei benachbarte Magnete mit unterschiedlichen Magnetpolen zur Schiene ausgerichtet sind, und daß die Schienen (4) mit den auf ihr angebrachten Magneten (5) unterhalb der Unterlage (2) mit den zu behandelnden Kleinteilen (3) angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (5) in mit den ferromagnetischen Schienen (4) verbundenen Kunststoffträgern (6) versenkt eingesetzt sind und daß die strukturierte Unterlage (2) oder die glatte Unterlage (8) mit den zu behandelnden Kleinteilen (3) auf diesen Kunststoffträgern gleitet.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetischen Schienen (4) und die Permanentmagnete mit einer Schutzschicht versehen sind, die gegenüber dem Behandlungsbad beständig ist.
  14. Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von rollfähigen, ferromagnetischen Kleinteilen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in den Bereichen, in denen die Förderrichtung von der Horizontalen abweicht, und in den Bereichen, in denen eine Änderung der Kontaktstellen durchgeführt werden soll, unterhalb der Unterlage ferromagnetische Schienen (4) mit auf diesen Schienen aufgesetzten Permanentmagneten (5) angebracht sind und daß die Unterlage (2) an der Oberfläche Vertiefungen aufweist, innerhalb derer begrenzte Bewegungen, wie Roll-, Dreh- und Kippbewegungen, möglich sind.
  15. Vorrichtungen zur Oberflächenbehandlung flacher ferromagnetischer Kleinteile nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in den Teilbereichen der Oberflächenbehandlungszone, in denen aufeinander liegende und sich überlappende Kleinteile voneinander getrennt und Umklappprozesse durchgeführt werden sollen, ferromagnetische Schienen (4) mit Permanentmagneten (5) unterhalb der Unterlage angebracht sind und daß die Unterlage (8) an der Oberfläche keine Vertiefungen aufweist, in denen die Kleinteile festgehalten werden können.
  16. Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von ferromagnetischen Kleinteilen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleinteile auf einer Unterlage nacheinander durch mindestens zwei Oberflächenbehandlungszonen gefördert werden.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
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