DE4016172C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Feuermetallisieren
von Kleinteilen aus Stahl oder Gußeisen nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Bei einer derartigen, durch die EP 1 46 788 A2 in
Verbindung mit der US 41 70 495 bekannten Anlage zum
Feuerverzinken von metallischen Kleinteilen wie Bolzen
kommt im Verzinkungsbad lediglich ein Tauchkorb zum
Einsatz, so daß die Anlage für eine wirtschaftliche
Massenfertigung von verzinkten Kleinteilen nicht geeignet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
gattungsgemäße Anlage zum Feuermetallisieren von Kleinteilen
für eine rationelle Massenfertigung einsatzfähig
zu machen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine
Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Unteransprüche beinhalten zweckmäßige
Weiterbildungen der Anlage nach dem Hauptanspruch.
Die erfindungsgemäße Anlage zum Feuermetallisieren
von metallischen Kleinteilen zeichnet sich durch hohe
Produktionsleistungen aus. Die Anlage ermöglicht die
Kombination der üblichen Wärmebehandlungsprozesse bei
Metallteilen wie Spannungsfreiglühen, Normalglühen und
Blankglühen mit einem unmittelbar anschließenden
Feuermetallisierungsprozeß. Es besteht ferner die Möglichkeit,
mit der Anlage zum Glühen und Feuermetallisieren von
Metallteilen lediglich eine Glühbehandlung der Teile
vorzunehmen. Die Glühbehandlung der Metallteile unter
Schutzgas, die die noch vielfach angewandten
Vorbehandlungsprozesse wie Beizen in einer Säure,
Flußmittelbehandlung und Vortrocknen ersetzt, ermöglicht
eine optimale Vorbereitung der Teile für das Feuermetallisieren
durch eine Reduzierung bzw. einen völligen Abbau der in
der Oberfläche der zu metallisierenden Teile befindlichen
Materialien wie Phosphor und Silizium, die die
Reaktionszeit zwischen dem metallischen Ausgangswerkstoff
der Teile und dem flüssigen Metall des Bades beim
Metallisieren beeinflussen, sowie durch ein Blankglühen der
Teile. Durch die Ausschaltung der die Reaktionszeit
unterschiedlich beeinflussenden Störfaktoren ist es möglich,
eine gleichmäßige, über die Reaktionszeit steuerbare
Dicke der Metallauflage der Metallteile, vornehmlich
von Stahlteilen unabhängig von der Stahlqualität zu
erreichen. Die Anlage ermöglicht den Einsatz von
Legierungsbädern beim Metallisieren wie beispielsweise
Zink-Aluminium-Bädern, so daß Metallteile mit
hochqualitativen Metallegierungen als Auflage hergestellt
werden können. Schließlich kann die Temperatur der dem
Metallbad unter Schutzgasatmosphäre zugeführten Teile
durch die zonenweise regelbare Ofentemperatur auf einen
bestimmten Temperaturwert über der Temperatur des
Metallbades eingeregelt werden, unabhängig davon, ob bei
Niedrig-, Normal- oder Hochtemperatur metallisiert wird.
Diese Maßnahme erbringt den Vorteil, daß die Aufheizphase
der zu beschichtenden Teile entfällt und die
Abstrahlungsverluste des elektrisch induktiv beheizten
Metallbades ausgeglichen werden, so daß durch die mögliche
Verkürzung der Tauchfolge der Tauchkörbe mit den zu
metallisierenden Teilen eine Steigerung der Produktivität
bei einer gleichzeitigen Energieeinsparung erreicht wird.
Die Erfindung ist nachstehend anhand verschiedener
schematisch dargestellter Anlagen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Durchlauf-Glühofens mit
einer nachgeordneten, teilweise dargestellten
Metallisierungsanlage,
Fig. 2 eine Draufsicht der Metallisierungsanlage
nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt und
Fig. 4 einen Querschnitt des Metallbades der
Metallisierungsanlage nach Fig. 2, die
Fig. 5 und 6 Draufsichten zweier weiterer
Metallisierungsanlagen,
Fig. 7 einen Längsschnitt des Metallbades der
Metallisierungsanlage nach Fig. 6 und
Fig. 8 die Draufsicht einer weiteren
Metallisierungsanlage.
Hauptteile der Anlage zum Feuermetallisieren von
Kleinteilen aus Metall, z. B. zum Feuerverzinken von Schrauben,
Muttern und Nieten aus Stahl, sind ein Schutzgas-
Durchlaufglühofen 1 mit einem Ofenraum 2 mit regelbaren
Temperaturzonen, einer Zuführvorrichtung 3 für Transportkästen
4 zur Aufnahme von zu verzinkenden Schrauben, einer Vakuum-
Eingangsschleuse 5, einer Durchstoßvorrichtung 6 zum
taktweisen Vorschub der Transportkästen 4 durch den Ofenraum
2, einer Vakuum-Ausgangsschleuse 7 und einer durch die
Eingangsschleuse 5 und die Ausgangsschleuse 7 von dem Ofenraum
2 getrennten, unter einer Schutzgasatmosphäre stehenden
Kühlzone 8 mit einer Durchstoßvorrichtung 9 zum taktweisen
Vorschub der entleerten Transportkästen 4 auf eine
Entnahmevorrichtung 10, sowie eine innerhalb der Vakuum-
Ausgangsschleuse 7 angeordnete Vorrichtung 11 zur Entleerung
der Transportkästen 4 in umlaufende Tauchkörbe 13 einer an
den Durchlauf-Glühofen 1 angeschlossenen Metallisierungsanlage
12, z. B. einer Verzinkungsanlage.
Ein Querförderer 28 fördert die Transportkästen 4 aus
dem Ofenraum 2 durch die Ausgangsschleuse 7 in die Kühlzone 8.
Kernstück der Verzinkungsanlage 12 ist ein Metallbad 14
mit einem mit flüssigem Zink gefüllten, elektrisch induktiv
beheizten, keramisch ausgekleideten Tauchbecken 15, an das sich
Abschreck- und Nachbehandlungsbäder 16, 17 anschließen.
Ein Rollenband 18 transportiert die Tauchkörbe 13 mit
den verzinkten Kleinteilen wie Schrauben nach dem Durchlaufen
des Metallbades 14 und der Abschreck- und
Nachbehandlungsbäder 16, 17 zu den Entladestationen 19 mit
Kippvorrichtungen für die Tauchkörbe 13 und von den
Entladestationen 19 die leeren Tauchkörbe 13 zum
Eingangsbereich des Metallbades 14.
Ein Manipulator 20 hebt die leeren Tauchkörbe 13 von dem
Rollenband 18, senkt die Tauchkörbe 13 aus der Umlaufposition
13a in die Tauchposition 13b in das Metallbad 14 ab und
transportiert die Tauchkörbe 13 taktweise über eine Führung
15a durch das Metallbad 14 über die Füllposition 13c in die
Entnahmeposition 13d. In der Füllposition 13c nehmen die
Tauchkörbe 13 die zu verzinkenden Kleinteile wie Schrauben
auf, die mittels der innerhalb der Vakuum-Ausgangsschleuse 7
eingebauten, als Kippvorrichtung ausgebildeten
Entleervorrichtung 11 aus den den Ofenraum 2 des Glühofens
verlassenden Transportkästen 4 in einen trichterartigen
Einfüllstutzen 21 entleert werden, dessen Auslaßöffnung 22
unterhalb des Spiegels 23 des Metallbades 14 und über dem
jeweils zu beschickenden Tauchkorb 13 angeordnet ist.
Ein Manipulator 24 hebt die Tauchkörbe 13 in der
Entnahmeposition 13d aus dem Metallbad 14 in die Drehposition
13e in eine über einem gesonderten Auffangbecken 25
angeordneten Zentrifuge 26, in der das überschüssige Zink von
den Schrauben abgeschleudert wird.
Ein weiterer Manipulator 27 transportiert die Tauchkörbe
13 nach dem Schleudervorgang durch die Abschreck- und
Nachbehandlungsbäder 16, 17 zum Rollenband 18.
Der hintere Abschnitt 15b der Korbführung 15a im
Tauchbecken 15 des Metallbades 14 bildet eine Schrägführung
zum Anheben der Tauchkörbe 13 aus der Tauchposition 13b in
die Entnahmeposition 13d.
Der vordere Bereich des Tauchbeckens 15 des Metallbades
14 ist frei zugängig für die Badpflege sowie Wartungs- und
Instandsetzungsarbeiten.
In Abänderung der beschriebenen Verzinkungsanlage 12
kann der Manipulator 27 zum Anheben der Tauchkörbe 13 in die
Drehposition 13e als Drehvorrichtung ausgebildet sein, wobei
die Tauchkörbe 13 in der Drehposition 13e von einem
Schutzmantel über dem Tauchbecken 15 des Metallbades 14 oder
einem gesonderten Auffangbecken 25 aufgenommen werden.
Die entfetteten und sandgestrahlten, zu verzinkenden
Kleinteile wie Stahlschrauben werden durch eine Füllvorrichtung
29 chargenweise in die leeren Transportkästen 4 eingefüllt,
die in einem bestimmten Arbeitstakt aus der Kühlzone 8 des
Durchlauf-Glühofens 1 durch die Entnahmevorrichtung 10 über
die Vakuum-Eingangsschleuse 5 entnommen und durch die
Zuführvorrichtung 3 zur Füllvorrichtung 29 transportiert
werden. Die mit Schrauben gefüllten Transportkästen 4 werden
von der Zuführvorrichtung 3 durch die Eingangsschleuse 5
auf einen Querförderer 30 transportiert, der die
Transportkästen 4 an die Durchstoßvorrichtung 6 im Ofenraum
2 übergibt. Die Stahlschrauben, die mit den Transportkästen 4
chargenweise von der Durchstoßvorrichtung 6 in einem
bestimmten Arbeitstakt durch den Ofenraum 2 geschoben werden,
werden bei ca. 900°C unter einer Schutzgasatmosphäre
blankgeglüht, wobei die Zusammensetzung des Schutzgases so
gewählt ist, daß durch die Glühbehandlung der Einfluß von in
der Oberfläche der Stahlschrauben enthaltenem Phosphor und
Silizium auf die Reaktionsfähigkeit des Stahls zum Zink beim
anschließenden Feuerverzinken im Zinkbad der Verzinkungsanlage
12 beseitigt bzw. reduziert wird. Die geglühten Schrauben
werden im hinteren Abschnitt des Ofenraumes 2 durch eine
entsprechende zonenweise Regelung der Ofentemperatur auf eine
Temperatur von ca. 500°C heruntergekühlt. Die Transportkästen
4 mit den geglühten Schrauben werden durch den Querförderer 28
in die Vakuum-Ausgangsschleuse 7 transportiert, in der die
Schrauben unter einer Schutzgasatmosphäre chargenweise über den
Einfüllstutzen 21 in die umlaufenden Tauchkörbe 13 der an den
Glühofen 1 unmittelbar angeschlossenen Verzinkungsanlage 12
entleert werden. Die leeren Transportkästen 4 gelangen über
den Querförderer 28 in die Kühlzone 8 des Glühofens 1 und
werden von der Durchstoßvorrichtung 9 durch die Kühlzone auf
die Entnahmevorrichtung 10 und zurück auf die Zuführvorrichtung
3 gefördert. Nach dem Feuerverzinken der Schrauben in dem
Zinkbad 14 der Verzinkungsanlage 12 bei einer Badtemperatur von
450°C werden die verzinkten Schrauben in Entladestationen 19
aus den Tauchkörben 13 ausgeleert und ggf. weiteren
Nachbehandlungen wie Chromatieren, Phosphatieren und Ölen
unterzogen.
Der Durchlauf-Glühofen 1 kann ohne weiteres auch derart
betrieben werden, daß ein Teil der in die Transportkästen 4
abgefüllten Kleinteilechargen geglüht und verzinkt und ein
anderer Teil der Kleinteilechargen lediglich geglüht wird.
Ferner besteht die Möglichkeit, den Durchlauf-Glühofen
lediglich zu reinen Glühzwecken zu betreiben. In diesem Fall
werden die Entleervorrichtung 11 für die Transportkästen 4
und die dem Glühofen 1 angeschlossene Verzinkungsanlage 12
außer Betrieb genommen.
Bei der Verzinkungsanlage 31 nach Fig. 5 kommt ein als
Säulenschwenkeinrichtung ausgebildeter Hauptmanipulator 32
zum Einsatz, der die Funktionen des Rollenbandes 18 sowie der
Manipulatoren 20, 24 und 27 der vorbeschriebenen
Verzinkungsanlage 12 nach den Fig. 1 bis 4 übernimmt.
Bei der Verzinkungsanlage 33 nach den Fig. 6 und 7
übt ein Endlos-Kettenförderer 34 die Funktionen des
Rollenbandes 18 sowie der Manipulatoren 20, 24 und 27 der
Verzinkungsanlage 12 nach den Fig. 1 bis 4 aus, und jeder
Tauchkorb 13 ist mit dem Druckluftmotor 35 für den
Drehantrieb ausgerüstet.
Die Verzinkungsanlage 36 nach Fig. 8 arbeitet mit
einem nicht dargestellten Linear-Handhabungsgerät und
einem Tauchkorb 13. Der leere Tauchkorb 13 wird von dem
Handhabungsgerät in die Tauchposition 13b in das Zinkbad 14
abgesenkt und in die Füllposition 13c unter den
Einfüllstutzen 21 geschoben, in den die aus dem Ofenraum 2
des Glühofens 1 kommenden Transportkästen 4 mit Kleinteilen
wie Schrauben entleert werden. Das Handhabungsgerät
transportiert den gefüllten Tauchkorb 13 über die
Tauchposition 13b durch das Zinkbad 14 und hebt den
Tauchkorb in die Drehposition 13e in eine Zentrifuge 26
über einem gesonderten Auffangbecken 25 oder dem Zinkbad
14. Nach dem Schleudervorgang entnimmt das Handhabungsgerät
den Tauchkorb 13 der Zentrifuge 26 und entleert diesen
in ein Nachbehandlungsbad 17. Danach führt das
Handhabungsgerät den leeren Tauchkorb 13 wieder zurück
in die Tauchposition 13b und die Füllposition 13c im
Zinkbad 14 zur erneuten Füllung mit Kleinteilen aus dem
Glühofen 1. Als Handhabungsgerät kann auch ein
Gelenkroboter mit mehreren Achsen eingesetzt werden.
Claims (13)
1. Anlage zum Feuermetallisieren von Kleinteilen aus
Stahl oder Gußeisen, mit einem Durchlauf-Glühofen, der ein
Schutz- und Reduktionsgas enthält, sowie einem Metallbad,
das über eine unter Schutzgasatmosphäre stehende
Zuführvorrichtung mit dem Durchlauf-Glühofen verbunden ist,
gekennzeichnet durch einen Durchlaufglühofen (1) mit einem
Ofenraum (2) mit regelbaren Temperaturzonen, einer
Zuführvorrichtung (3) für Transportkästen (4) zur Aufnahme
der zu metallisierenden Metallteile, Fördervorrichtungen
(6, 9) zum Transport der Transportkästen (4) durch den
Glühofen (1) und zurück zu einer Entnahmevorrichtung (10),
einer Vakuum-Eingangsschleuse (5) und einer Vakuum-
Ausgangsschleuse (7), die unter einer Schutzgasatmosphäre
stehen, und mit einer innerhalb der Vakuum-Ausgangsschleuse
(7) angeordneten Vorrichtung (11) zur Entleerung der
Transportkästen (4) in umlaufende Tauchkörbe (13) einer
an den Durchlaufglühofen (1) angeschlossenen
Metallisierungsanlage (12) wie eines Zinkbades, die ein
keramisch ausgekleidetes, induktiv beheiztes Metallbad (14),
Hebezeuge zum Absenken der Tauchkörbe (13) aus einer
Umlaufposition (13a) in eine Tauch- und Füllposition (13c)
in das Metallbad (14) und Anheben der Körbe (13) in eine
Drehposition (13e) über dem Metallbad (14), einen motorischen
Drehantrieb für die Tauchkörbe (13), dem Metallbad (14)
nachgeordnete Abschreck- und Nachbehandlungsbäder (16, 17)
sowie Entladestationen (19) mit Kippvorrichtungen für die
Tauchkörbe (13) aufweist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Glühofen (1) mit einer unter einer Schutzgasatmosphäre
stehenden Kühlzone (8) ausgerüstet ist, die durch die Vakuum-
Eingangsschleuse (5) und die Vakuum-Ausgangsschleuse (7) von
dem Ofenraum (2) getrennt ist, und daß Ofenraum (2) und
Kühlzone (8) eine Durchstoßvorrichtung (6, 9) zum taktweisen
Vorschub der Transportkästen (4) enthalten.
3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die innerhalb der Vakuum-Ausgangsschleuse (7) eingebaute
Entleervorrichtung (11) als Kippvorrichtung zum Entleeren
der Transportkästen (4) in einen trichterartigen
Einfüllstutzen (21) ausgebildet ist, dessen Auslaßöffnung (22)
unterhalb des Spiegels (23) des Metallbades (14) und über
dem jeweils zu beschickenden, in Tauch- und Füllposition (13c)
stehenden Tauchkorb (13) angeordnet ist.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch ein Rollenband (18) zum Transport
der Tauchkörbe (13) mit den metallisierten Werkstücken
von den Abschreck- und Nachbehandlungsbädern (16, 17) zu
den Entladestationen (19) und der leeren Tauchkörbe (13)
von den Entladestationen (19) zum Metallbad (14), einen
Manipulator (20) zum Abheben der Tauchkörbe (13) von dem
Rollenband (18), Absenken der Tauchkörbe (13) aus der
Umlaufposition (13a) in die Tauchposition (13b) in das
Metallbad (14) und zum taktweisen Transport der Tauchkörbe
(13) durch das Metallbad (14) über die Füllposition (13c)
unter dem Einfüllstutzen (21) in die Entnahmeposition (13d) ,
einen Manipulator (24) zum Herausheben der Tauchkörbe (13)
aus dem Metallbad (14) in die Drehposition (13e) zum
Abschleudern des überschüssigen Metalls über einem
Auffangbecken (25) bzw. dem Metallbad (14) und einen
Manipulator (27) zum Transport der Tauchkörbe (13) aus der
Drehposition (13e) durch die Abschreck- und
Nachbehandlungsbäder (16, 17) zum Rollenband (18).
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der hintere Abschnitt (15b) der Korbführung (15a)
im Tauchbecken (15) des Metallbades (14) eine Schrägführung
zum Anheben der Tauchkörbe (13) aus der Tauchposition
(13b) in die Entnahmeposition (13d) bildet.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch eine Zentrifuge (26) zur Aufnahme
der Tauchkörbe (13) in der Drehposition (13e) über
dem Becken des Metallbades (14) oder einem gesonderten
Auffangbecken (25).
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Manipulators (27)
zum Anheben der Tauchkörbe (13) in die Drehposition (13e)
als Drehvorrichtung für die Tauchkörbe (13) und einen
Schutzmantel über dem Metallbad (14) oder einem gesonderten
Auffangbecken (25) zur Aufnahme der Tauchkörbe (13) in der
Drehposition (13e).
8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch einen als Säulenschwenkeinrichtung
ausgebildeten Hauptmanipulator (32) zur Ausführung der
Funktionen des Rollenbandes (18) und der Manipulatoren
(20, 24, 27) nach Anspruch 4.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch einen umlaufenden Endlos-Kettenförderer
(34) zur Ausführung der Funktionen des Rollenbandes (18)
und der Manipulatoren (20, 24, 27) nach Anspruch 4.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch einen freien Zugang zum vorderen
Bereich des Metallbades (14).
11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch eine Verzinkungsanlage (36) mit
einem Handhabungsgerät und einem Tauchkorb (13).
12. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch
ein Linear-Handhabungsgerät.
13. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch
einen Gelenkroboter.
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