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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein ein verbessertes Verfahren für die Herstellung von Gewindeartikeln
mit einer auf die Gewinde aufgebrachten nützlichen Beschichtung. Genauer
ausgedrückt,
betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren und Gerät zum Sprühen von
Pulver auf die Gewinde einer Befestigungseinrichtung unter optimalen Sprühbedingungen,
wodurch Befestigungseinrichtungen mit einer äußerst einheitlichen Pulverbeschichtung
erhalten werden.
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Zahlreiche Verfahren und Geräte sind
zum Aufbringen von Pulverbeschichtungen auf Gewindeartikel bekannt.
Zum Beispiel offenbart der Stand der Technik die Ausbildung von
verriegelnden Beschichtungsflecken aus elastischem Harz über einem
Teil der Gewinde von Gewindeartikeln; wobei der verriegelnde Beschichtungsfleck
Lösung
der Gewindebefestigungseinrichtung von einer zweiten, koppelnden Gewindebefestigungseinrichtung
durch Erhöhen
der Reibung zwischen den Eingriffsflächen der beiden Befestigungseinrichtungen
verlangsamt. Dies wird hier in der Beschreibung als "Beschichtungsflecken" und die Artikel
als Artikel, "auf
denen Beschichtungsflecken aufgebracht werden" bezeichnet. Siehe zum Beispiel US-Patent
Nr. 4,775,555. Der Stand der Technik offenbart ferner ein Verfahren
und Gerät
zum Aufbringen einer durchgehenden Teflon- Pulverbeschichtung auf
im wesentlichen den gesamten Gewinden eines Gewindeartikels zum
Bilden einer Schutzbeschichtung gegen eine anschließend aufgebrachte,
gewindestörende
Verunreinigung (wie zum Beispiel Farbe, Korrosionsschutzhemmstoffe,
etc.). Dies wird hier in der Beschreibung als "Beschichtung" bezeichnet und die Artikel werden als "beschichtete" Artikel bezeichnet.
Siehe US-Patent Nr. 4,835,819, jetzt neuerteiltes Patent Nr. Re.
33,776.
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Die Europäische Patentbeschreibung Nr. EP-A-640
402 offenbart ein verbessertes Gerät zum Erzeugen eines Pulverstroms,
der auf ein Werkstück aufzubringen
ist. Das Gerät
umfasst einen Pulversammelbehälter,
eine Mischkammer, ein Pulverdosierventil, eine Übertragungsleitung und eine
Düse.
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Die in diesen Patenten zum Aufbringen
von Beschichtungen offenbarten Verfahren und Geräte haben sich als äußerst erfolgreich
herausgestellt; es sind jedoch noch weitere Verbesserungen möglich und
hier offenbart.
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Nur zu den Zwecken der Ansprüche sollen die
Ausdrücke "Auftragen von Beschichtungsflecken" und "Beschichten" beide als durch
den Ausdruck "Beschichten" eingeschlossen betrachtet
werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Vorteile, die von bekannten Verfahren
und Geräten
zum Auftragen von Beschichtungsflecken und Beschichten von Befestigungseinrichtungen
verwirklicht werden, werden auch durch die vorliegende Erfindung
verwirklicht. Zusätzliche
Vorteile, die nicht durch die Verfahren und Vorrichtungen des Standes der
Technik verwirklicht werden, werden durch die vorliegende Erfindung
auch ermöglicht.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Aufbringen eines durch Wärme
zu erweichenden Harzpulvers auf Gewindeartikel unter einer optimalen Sprühbedingung
gemäß Anspruch
1. Eine Vorrichtung zum Durchführen
dieses Verfahrens umfasst einen Halter für den Gewindeartikel und eine
geregelte Pulverquelle, die mit einem Pulverzuführrohr kommuniziert. Ein Luftstrom
wird auf einem konstanten, vorgewählten Druck von zwischen etwa
137,89 bis 413 kPA (20 und 60 psi) gehalten, der aus einem Düsenrohr
mit einem vorgewählten
Durchmesser fließt.
Der Luftstrom aus dem Düsenrohr
und der Pulver aus dem Pulverzuführrohr
mischen sich innerhalb eines Luft/Pulvermitführungsblocks zum Bilden eines Luft/Pulverstroms.
Eine Mehrzahl von Pulversprühdurchgängen ist
vorgesehen, die ein erstes und ein zweites Ende aufweisen. Das erste
Ende jedes Pulversprühdurchgangs
kommuniziert periodisch mit dem Luft/Pulverstrom, und das zweite
Ende ist angrenzend an den zu beschichtenden Artikel positionierbar.
Der Durchmesser des Düsenrohrs
hat eine Größe von zwischen
0,762 mm und 1,524 mm (0,03 und 0,06 Zoll), um Pulverablagerung
auf dem Artikel unter der optimalen Sprühbedingung zu ermöglichen, wodurch
eine im wesentlichen maximale Pulveraufbaugeschwindigkeit auf dem
Gewindeartikel geliefert wird. Eine vorgewählte Menge des Harzpulvers
wird auf die Gewinde des Artikels aufgebracht, um ausreichenden
Reibungseingriff zwischen dem Gewindeartikel und einem passenden
Artikel zu liefern und so vorbestimmte minimale Drehmomententfernungsanforderungen
zu erfüllen,
wie zum Beispiel die in MIL-F-1824OE oder IFI-124 aufgeführten Normen.
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Am stärksten bevorzugt ist die Luftdurchflussmenge
durch das Pulverzuführrohr
zwischen 157,4 ml.s–1 und 393,9 ml.s–1 (20
und 45 SCFH) und die Pulverdichte durch das Pulverzuführrohr beträgt weniger
als 32,037 kg.m–3 (2 Pfund/Kubikfuß).
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In einer besonderen Ausführungsform
des Geräts
wird ein Drehwagen verwendet, und zumindest Teile der Pulverzuführrohre
sind innerhalb des Drehwagens angeordnet und in einer radial äußeren Richtung
in bezug zu dem Drehwagen positioniert.
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In einer anderen Ausführungsform
umfasst das erste Ende jedes Pulversprühdurchgangs einen geschlitzten
Kanal mit einem abgeschrägten
Hals, und zumindest ein Teil der ersten Enden angrenzender Pulversprühdurchgänge ist
durchgehend. Ferner können
ein oder mehrere strategisch angeordnete Vakuumsammler zum Entfernen
von überschüssigem Pulver
positioniert werden.
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In einer anderen Ausführungsform
des Geräts
sind die Artikel Befestigungseinrichtungen mit Innengewinde, deren
Längen
vertikal ausgerichtet sind, und das zweite Ende jedes Pulversprührohrs umfasst
eine Sprühdüse. Ein
Nockenmechanismus wird zum Versehen der Pulverzuführrohre
mit einer vorbestimmten, periodischen Aufwärts- und Abwärtsbewegung
verwendet, um die Sprühdüsen zu anderen
vertikalen Positionen in bezug zu den Gewinden der Befestigungseinrichtungen
zu bewegen.
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Die Erfindung besteht aus einem Verfahren zum
Aufbringen eines durch Wärme
zu erweichenden Harzpulvers auf Gewindebefestigungseinrichtungen
unter einer optimalen Sprühbedingung.
Die Erfindung umfasst die Schritte, einen Halter für die Gewindebefestigungseinrichtungen,
einen Luft/Pulvermitführungsblock,
und ein Luftzuführrohr
in Verbindung mit einer Druckluftquelle vorzusehen. Das Luftzuführrohr hat
einen vorgewählten
Düseninnerdurchmesser
zwischen 0,762 mm und 1,524 mm (0,03 und 0,06 Zoll). Ein Pulverzuführrohr ist
auch vorgesehen und umfasst eine geregelte Pulverquelle. Die Luft-
und Pulverzuführrohre
kommunizieren innerhalb des Luft/Pulvermitführungsblocks zum Liefern eines
angesaugten Pulverstroms. Der Luftdruck innerhalb des Düsenrohrs
wird auf zwischen 137,89 kPa und 413,69 kPa (20 und 60 psi) eingestellt,
um eine im wesentlichen konstante Durchflussmenge von zwischen 157,4
ml.s–1 und
393,5 ml.s–1 (20
und 50 SCFH) für
den angesaugten Pulverstrom zu erreichen. Die Menge des Pulvers,
das aus der geregelten Quelle zu dem Pulverzuführrohr fließt, wird auch eingestellt.
Ein oder mehrere Pulversprührohre
werden in Kommunikation mit dem angesaugten Pulverstrom vorgesehen.
Jedes Pulversprührohr
endet in einer Pulversprühdüse, die
angrenzend an die Befestigungseinrichtungsgewinde positionierbar
ist. Die Gewindebefestigungseinrichtungen werden dann besprüht, um Pulverablagerung
auf den Befestigungseinrichtungsgewinden unter der optimalen Sprühbedingung
zu ermöglichen.
Die Pulvermenge aus der geregelten Quelle wird eingestellt, um eine
Pulverdichte durch das Luftzuführrohr
von weniger als 32,037 kg.m–3 (2 Pfund/Kubikfuß) zu liefern,
und der Luftdruck innerhalb des Düsenrohrs wird eingestellt, um
eine im wesentlichen maximale Pulveraufbaugeschwindigkeit auf dem
Gewindeartikel zu liefern, und ferner, um die Gewindebefestigungseinrichtungen mit
einem Installationsdrehmoment zu versehen, das innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs liegt.
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In der besonders bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die Düsenrohrfläche etwa
0,0022 Quadratzoll. Ferner ist ein Drehwagen vorgesehen, wobei zumindest
Teile der Pulversprührohre
innerhalb des Drehwagens angeordnet und in einer Richtung radial
nach außen
in bezug zu dem Drehwagen positioniert sind. Die Befestigungseinrichtungen
werden vorzugsweise vor Pulverablagerung erhitzt.
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Es ist ferner bevorzugt, Pulver in
das Pulverzuführrohr
bei einer vorgewählten
und einstellbaren, aber im wesentlichen konstanten Menge einzubringen.
Hierfür
kann eine Dosiereinrichtung verwendet werden, die einen rotierenden
Bohrer aufweist, dessen Geschwindigkeit variiert werden kann, um
die Einbringungsmengen des Pulvers in das Pulverzuführrohr zu
variieren.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die neuen Merkmale, die kennzeichnend
für die
vorliegende Erfindung sind, sind in den anliegenden Patentansprüchen aufgeführt. Die
Erfindung selbst, zusammen mit weiteren Aufgaben und verbundenen
Vorteilen, wird jedoch am besten durch Bezugnahme auf die folgende
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden
werden, in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung betrachtet innerhalb ihrer Arbeitsumgebung ist;
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2 eine
Explosionsteilansicht des Drehwagens, von Halteelementen und verknüpftem Luft/Pulvermitführungsblock
und Rohren einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist;
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3 eine
Draufsicht der Artikelanordnungs- und Halteplatten und des in 2 gezeigten Drehwagens ist;
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4 eine
Explosionsteilansicht entlang Schnittlinien 4-4 von 1 ist;
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5 eine
Explosionsquerschnittseitenansicht des Luft/Pulvermitführungsblocks
der Erfindung ist;
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6 eine
Endansicht des Luft/Pulvermitführungsblocks
ist;
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7 und 8 graphische Daten darstellen,
die Vorteile der vorliegenden Erfindung zeigen;
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9 eine
Seitenquerschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Drehwagens und zugehöriger Pulverzuführrohre
ist;
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10 eine
Vorderansicht des Pulverzuführkanals
in dem Drehwagen ist, der seinen Übergang von einem rechteckigen
zu einem runden Querschnitt zeigt;
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11 eine
Seitenansicht in Teilquerschnitt einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entlang Schnittlinien 11-11 von 3 ist;
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12 weitere
graphische Daten darstellt, die die Vorteile der vorliegenden Erfindung
zeigen;
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13 eine
Draufsicht eines zweistufigen Nockenelements gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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14 eine
Endansicht von 13 ist;
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15 weitere
graphische Daten darstellt, die die Vorteile der vorliegenden Erfindung
zeigen;
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16–18 eine Teildraufsicht, Teilseiten- bzw.
Teilvorderschnittansicht des Mittelpfostens ist, einschließlich zugehöriger Schlitze;
und
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19 noch
weitere graphische Daten darstellt, die Vorteile der vorliegenden
Erfindung zeigen.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Bezugnehmend zuerst auf die 1 und 2, ist ein Gerät zum Herstellen selbstverriegelnder
Gewindeartikel 35, allgemein als 20 bezeichnet,
auf einem Tisch 17 angebracht, der ein geeignetes Steuerfeld 19 einschließt. In der
in den 1–3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform,
die als eine Maschine vom "Drehtisch-" Typ zum Aufbringen
von Beschichtungsflecken auf Schraubenmütter bekannt ist, umfasst eine
Sprühbaugruppe,
allgemein als 25 bezeichnet, einen Drehtisch oder Wagen 24,
der horizontale Pulversprührohre
trägt,
einen feststehenden Mittelpfosten 26, eine ringförmige Halteplatte 23,
und einen Pulver/Luftmitführungsblock 40.
Personen mit gewöhnlichen
Kenntnissen in diesem technischen Gebiet werden jedoch erkennen,
dass die vorliegende Erfindung auf Sprühmaschinen angewendet werden
kann, die Befestigungseinrichtungen aufeinanderfolgend in einer
Linie ausrichten, anstelle auf einem Drehwagen. Bezugnehmend auf
die 1 und 2, werden die Gewindeartikel,
wie zum Beispiel die gezeigten Befestigungseinrichtungen 35 mit
Innengewinde, einem Drehwagen oder horizontalen Rohrring 24 aus
einer nach unten geneigten Laderutsche 38 zugeführt werden.
Der Wagen 24 umfasst horizontale Rohre zum Tragen von Pulver
(im folgenden beschrieben) und eine Positionierplatte 59 ( 3) mit Kerben 59A,
in denen Befestigungseinrichtungen 35 positioniert werden;
die Befestigungseinrichtungen 35 ruhen auf der Halteplatte 64 (siehe 11). Während des Wegs die Rutsche
hinunter werden die Gewindeartikel 35 durch eine Induktionsspule 47 in einer
im Stand der Technik gut bekannten Weise vorerhitzt, bevor sie auf
einer Befestigungseinrichtungs- Halteplatte 64 abgelegt
werden.
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Weiterhin auf die 1–3 bezugnehmend, hat die Halteplatte 23 eine
obere Oberfläche,
die geneigt ist, wie in den 2 und 11 gezeigt ist, zum Anheben
und Absenken des Sprührohrs,
wie im folgenden detaillierter beschrieben ist.
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Nun bezugnehmend auf die 2 und 5, umfasst der Luft/Pulvermitführungsblock 40 verschiedene
Durchgänge 42p, 43p und
45p,
die jeweils mit einem Luft/Pulverzuführrohr 42, einer Luftdüse 61 und
dem Pulverzuführrohr 45 kommunizieren,
wie gezeigt ist. Der Mitführungsblock 40 umfasst
auch einen Durchgang 49, der eine Einstellschraube F1 zum Befestigen
des Rohrs 42 an richtiger Stelle aufnimmt. Das mit dem
Mitführungsblock 40 verknüpfte Rohrsystem
besteht vorzugsweise aus Edelstahl für längere, rostfreie Benutzung.
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Bezugnehmend auf die 2 und 16–18, umfasst der stationäre Ring
oder Mittelpfosten 26 einen mittleren Schlitz 37 und
Ringschlitze 39A und 39B. Wie in 18 gezeigt ist, kommuniziert der Schlitz 37 mit
der Öffnung 29 (die
ihrerseits mit dem Rohr 52 kommuniziert, das mit dem Luft/Pulvermitführungsblock 40 verbunden
ist, wie in 2 gezeigt ist),
wodurch dem Kanal 52 (9)
ermöglicht
wird, eine verlängerte
Sprühzeit
für größerer Befestigungseinrichtungen
bereitzustellen, so dass ein Beschichtungsfleck mit einer ausreichenden
Dicke geliefert werden kann. Die Ringe 39A und 39B kommunizieren
mit einem oder mehreren Vakuumsammlern, im folgenden beschrieben,
um Pulver zu entfernen, dass sich in dem Zwischenraum zwischen dem
Drehwagen 24 und dem stationären Ring 26 ansammelt.
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Zum Montieren des Mitführungsblocks 40 an den
Mittelpfosten 26 wird das Luft/Pulverzuführrohr 42 durch
die Scheibenöffnung 23A und
auch durch die innere Ringöffnung 26A eingeführt. Das
Rohr 52 wird durch die Öffnung 29 an
der Außenfläche des Rings 26 und
in die Ringöffnung 29A eingeführt, wie in
den 2, 4 und 11 gezeigt
ist. Das Rohr 52 wird flexibel mit dem Rohr 42 verbunden.
Der Rohrring oder Wagen 24 dreht sich durchgehend in der
Richtung der in 2 gezeigten
Pfeile. Wenn sich der Wagen dreht, kommuniziert die Öffnung 29 periodisch
mit den Enden 58A von sich radial erstreckenden Sprühkanälen 58.
Die Sprühkanäle 58 sind
innerhalb des Wagens 24 positioniert, wie am besten in den 2, 3 und 11 gezeigt
ist.
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Nun bezugnehmend auf die 2 und 5 befindet sich eine konstante, dosierte
Pulverquelle (nicht gezeigt) in kontinuierlicher Kommunikation mit dem
Pulverzuführrohr 45.
Eine Quelle von Druckluft (auch nicht gezeigt) ist vorgesehen, und
fließt
hoch durch eine Rohrverschraubung, die allgemein als 62 bezeichnet
ist. Die Rohrverschraubung 62 kann zum Beispiel einen 0,635
cm (1/4 Zoll) (AD) Mehrfluss- 1/8- 27 NPT Verbinder 63 einschließen, der
an dem Düsenrohr 61 befestigt
wird. Das Düsenrohr 61 wird in
das Luftzuführrohr 43p eingeführt und
der Verbinder 63 mit Außengewinde greift mit dem Durchgang 43 mit
Innengewinde ineinander. Durch das Düsenrohr 61 fließende Druckluft
erzeugt einen negativen Druck in dem Pulverzuführrohr 45, wobei Pulver
und Luft in den Block 40 an der Kreuzung der Luft- und Pulverzuführdurchgänge 43p und 45p gesaugt
wird. Der angesaugte Pulverstrom geht in das Luft/Pulverzuführrohr 42 hinein
(2 und 3), das in dem Durchgang 42p installiert
ist.
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Da das Pulver von einer Pulverquelle
bei einer konstanten Menge zugeführt
wird, vorzugsweise unter Verwendung der unten beschriebenen Einrichtung,
fließen
Luft und Pulver durch das Pulverzuführrohr 45 bei einer
konstanten Menge, wenn der Luftdruck durch das Düsenrohr 61 auf einem
vorbestimmten konstanten Druck gehalten wird. Nun bezugnehmend auf
die 3 und 4, geht das in Luft mitgeführte Pulver
durch das Luft/Pulverzuführrohr 42 und
das Verbindungsrohr 52 hindurch und in den abgeschrägten Hals 58B des
Pulversprühkanals 58 hinein.
Wie am besten in den 9 und 11 gezeigt ist, gelangt das
Pulver durch die Länge
des Pulversprühkanals 58,
durch das Verbindungsrohr 63, durch den flexiblen Verbinder 65 hindurch,
in das vertikale Sprührohr 147 hinein
und aus der Sprühdüse 150 hinaus
auf den Gewindeartikel 35. Nachdem eine Gewindebefestigungseinrichtung sprühbeschichtet
wurde, kann sie eine Rampe 69 hinunter und in ein Austrittsrohr
E befördert
werden, wie in 1 gezeigt
ist.
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Es ist wichtig, dass die Hälse 58B der
Kanäle 58 abgeschrägt sind,
und dass benachbarte Hälse 58B aneinanderangrenzend
sind, wie in 4 gezeigt
ist, um Luftrückdruck
zu reduzieren. Wenn der unter Druck stehende Pulver/Luftstrom die
Ringstrukturen zwischen den Pulversprühkanälen 58 berührt, wird
dies ansonsten Rückdruck
und Turbulenzen erzeugen, die Pulverfluss und folglich den Pulverablagerungsprozess
behindern. Aus den selben Gründen einer
Reduzierung von Luftrückdruck
und Fördern von
Schichtfluss, ist es ferner erwünscht,
eine konstante Querschnittsfläche
in den Pulver/Luftflussdurchgängen
aufrechtzuerhalten. Diese internen Durchgänge sollten auch so groß wie möglich sein, konsistent
mit der Größe der zu
besprühenden
Befestigungseinrichtung, um die maximale Beschichtungsfleckaufbaugeschwindigkeit
zu erhalten.
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Es ist festgestellt worden, dass
es eine optimale Pulverdichte (in Luft) und eine optimale Pulvergeschwindigkeit
gibt, die zusammen hier als eine "optimale Sprühbedingung" bezeichnet werden, zum Maximieren der
Beschichtungsfleckaufbaugeschwindigkeit. Die optimale Sprühbedingung
wird durch richtiges Auslegen der Größe des Düsenrohrs 61 erreicht.
Es wurde festgestellt, dass bei der "optimalen Sprühbedingung" ein im wesentlichen maximales mitgeführtes Luftvolumen/Zeit
und eine im wesentlichen maximale Beschichtungsfleckaufbaugeschwindigkeit
erreicht werden kann, wie im folgenden beschrieben ist.
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Testergebnisse vom Betreiben der
offenbarten Struktur unter optimaler Sprühbedingung sind graphisch in
den 7, 8, 12, 15 und 19 gezeigt. Die Luftdurchflussmenge und
das resultierende Drehmoment wurden als eine Funktion variierender
Düsenfläche bei
verschiedenen Luftdruckhöhen
gemessen. Wenn das Pulversprühgerät der vorliegenden
Erfindung unter der optimalen Sprühbedingung arbeitet, wurde
festgestellt, dass es eine bestimmte Düsenfläche 1,419 mm2 (0,0022
Quadratzoll) gibt, für
die bei allen geprüften
Luftdrucken Befestigungseinrichtungen unterschiedlicher Größe, auf
die Beschichtungsflecken aufgebracht werden, einen außenordentlich einheitlichen
Beschichtungsfleckaufbau haben, der hier als niedrige "Drehmomentstreuung" bezeichnet wird.
Mit anderen Worten, Installationsdrehmomente variieren nur geringfügig von
Befestigungseinrichtung zu Befestigungseinrichtung. Tests zeigen
an, dass eine Senkung in der Drehmomentstreuung von soviel wie 40%
oder mehr erreicht werden kann, wenn die Erfindung unter der optimalen
Sprühbedingung
betrieben wird, verglichen mit der Drehmomentstreuung von Befestigungseinrichtungen,
die durch die eigenen "Universal" Befestigungseinrichtungs- Beschichtungsmaschinen
des Zessionars erzeugt werden, die gemäß US-Patent Nr. 5,362,327 hergestellt
werden.
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Es ist auch festgestellt worden,
dass Betrieb bei dieser maximalen Beschichtungsfleckaufbaurate oder
unter der optimalen Sprühbedingung
Produktionsleistungen erhöht.
Mit anderen Worten, eine kürzere
Pulveraufbringungszeit wird benötigt,
um einen Beschichtungsfleckaufbau zu erzeugen, der eine gewisse
Drehmomenthöhe
liefert. Zum Beispiel erbringt Betrieb der älteren "Drehtisch- " Maschinen des Zessionars, die gemäß US-Patenten
Nr. 3,995,074 und 4,054,688 erzeugt werden, eine Produktionsleistung von
etwa 200 Stück/Minute
für M10-Befestigungseinrichtungen,
wohingegen eine ähnliche "Drehtisch-" Maschine, die gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt und unter der optimalen Sprühbedingung betrieben
wurde, Produktionsleistungen von bis zu 350 Stück/Minute für Befestigungseinrichtungen
der gleichen Größe erbrachte.
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Die Erfinder haben ihre Ergebnisse
in Versuchen nachgewiesen. Als ein Beispiel, bezugnehmend auf 7, ist es bei einem Luftdruck
von 275,79 kPa (40 psi) und einer Düsenrohrfläche von etwa 1,419 mm2 (0,0022 Quadratzoll) zu sehen, dass eine
im wesentlichen maximale Durchflussmenge pro Zeit, V/T von etwa
40 Standardkubikfuß/Stunde (SCFH)
erreicht wurde. Dieser V/T- Durchsatz ist eine Messung des Luftflusses
pro Zeit durch das Rohr 45. Hier ist der Düsenrohrdurchmesser
in Millimeter (Zoll) (und die entsprechende Fläche in Quadratmillimetern (Quadratzoll)
in Klammern) für
verschiedene Punkte in 7 aufgezeichnet:
0,83 mm (0,516 mm2) (0,033 (0,0008)); 1,016
mm (0,77 mm2)(0,040 (0,0012)); 1,35 mm (1,419
mm2)(0,053 (0,0022)); 1,37 mm (1,48 mm2) (0,054 (0,0023)); und 1,52 mm (1,81 mm2) (0,060 (0,0028)).
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In einem anderen Beispiel, bezugnehmend auf 8, zeigen die durchgezogenen
Linien Testergebnisse mit einem Innendurchmesser für das Rohr 63 (11) von 4,1402 mm (0,163
Zoll), während
die gestrichelten Linien Testergebnisse mit einem Innendurchmesser
für das
Rohr 63 von 3,7592 mm (0,148 Zoll) zeigen. Wiederum wurde
eine im wesentlichen maximale Durchflussmenge bei variierenden Düsenrohrluftdrucken
für eine
bestimmte Düsenrohrfläche von
etwa 1,419 mm2 (0,0022 Quadratzoll) erreicht. 8 zeigt, dass erhöhte Luftdurchflussmengen
und folglich schnellere Beschichtungsfleckaufbaugeschwindigkeiten
unter Verwendung größerer Sprührohrdurchmesser
erreicht werden können.
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12 demonstriert
den Abfall in der Dichte mit erhöhter
Luftdurchflussmenge. Überraschenderweise
haben die Erfinder festgestellt, dass bessere Beschichtungsfleckaufbaugeschwindigkeiten
bei niedrigeren Dichten erreicht wurden, weniger als etwa 32,037
kg.m–3 (2
Pfund/KubikfuB), und am stärksten
bevorzugt in einem Bereich von etwa 16,02 kg.m–3 bis
24,03 kg.m–3 (1
bis 1,5 Pfund/Kubikfuß) oder
weniger. (Die Pulverdichte wird zum Beispiel am Rohr 45 berechnet).
Diese Entdeckung wiedersprach jahrelang früheren Versuchen durch die Erfinder
unter Verwendung verschiedener Maschinen zum Aufbringen von Beschichtungen
auf Gewindebefestigungseinrichtungen. In 12 wird angenommen, dass der Luftfluss
durch das Düsenrohr 61 geringfügig verglichen
mit dem Luftfluss durch das Rohr 45 ist.
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Als ein weiteres Beispiel zeigt 15 für eine konstante gemessene
Pulverdurchflussmenge die Variation von Pulverdichte mit der Querschnittsfläche des
Luftdüsenrohrs. 15 zeigt deutlich das überraschende
Ergebnis, dass die Luftdurchflussmenge tatsächlich abnimmt, wenn der Düsenrohrdurchmesser über den
Düsenrohrdurchmesser
vergrößert wird,
der unter der optimalen Sprühbedingung
verwendet wird.
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Als noch ein anderes Beispiel zeigt 19 die Variation im Drehmoment
mit der Düsenrohrgröße. 19 zeigt, dass das maximale
Drehmoment konsistent für
eine bestimmte Düsenrohrfläche bei variierenden
Drucken erreicht wurde. Diese Düsenrohrfläche umfasst
wiederum etwa 1,29 mm2 (0,002 Quadratzoll).
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Wie zu sehen ist, führt Betrieb
unter der optimalen Sprühbedingung
zu einer effizienteren Verwendung von Pulver, und erlaubt die Verwendung
eines niedrigen Aufbringungsluftdrucks, was zu einem wirtschaftlicheren
Pulverablagerungsprozess führt. Dies
ist bedeutsam, da es wichtig ist, Pulver mit der minimalen Menge
von Luft zu befördert,
die benötigt wird,
um das Pulver suspendiert zu halten. Ein stärkerer Luftstrom erzeugt stärker verspritztes
Pulver auf dem zu besprühenden
Artikel, was zu einem weniger effizienten Prozess und einem unansehnlicheren
Produkt führt.
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Wie Personen mit gewöhnlichen
Kenntnissen in diesem Gebiet erkennen werden, sollte die Geschwindigkeit
des Tischs oder Wagens 24 eingestellt werden, um ausreichende
Zeit zum Vorerhitzen und zum Besprühen der Befestigungseinrichtungen unter
Berücksichtigung
der speziellen Anwendung bereitzustellen. Wie zu sehen ist, werden
in den bevorzugten Ausführungsformen
optimale Sprühbedingungen
erreicht, wenn die Luftdrucke im Bereich von 137,9–413,69
kPa (20–60
psi) lagen, die Düsenfläche etwa
0,001–0,003
Quadratzoll betrug, und der Luftdurchflussbereich etwa 157,4–393,5 ml.s–3 (20–50 SCFH)
war (und, am stärksten
bevorzugt, zwischen etwa 157,4–353,9
ml.s–1 (20–45 SCFH) war).
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Allgemein sind die Schritte, die
zum Liefern von Pulveraufbringung unter einer optimalen Sprühbedingung
ergriffen werden, wie folgt: Zuerst wird basierend auf der angeführten Offenbarung
der richtige Düsenrohr-Innendurchmesser
ausgewählt,
(d. h. etwa 1,34 mm (0,053 Zoll), oder eine Düsenrohrfläche von etwa 1,419 mm2 (0,0022 Quadratzoll). Als nächstes wird
der Luftdruck in dem Düsenrohr
auf einen Wert zwischen 137,9 und 413,69 kPa (20 und 60 psi) eingestellt
und die Pulverdurchflussmenge aus der Dosiereinrichtung wird auch
konsistent mit der Beschichtungsfleckaufbaugeschwindigkeit und dem erforderlichen
Drehmomentwert eingestellt, das zu erreichen ist.
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Der Pulverablagerungsprozess der
vorliegenden Erfindung soll nun detaillierter beschrieben werden.
Pulver wird kontinuierlich durch das Luft/Luftzuführrohr 42 und
das Verbindungsrohr oder den Kanal 52 dem Pulversprühkanal 58 zugeführt. Wenn
der abgeschrägte
Hals 58B des Kanals 58 zuerst vor die Öffnung 29 gelangt,
wird ein leichter Pulverstrom auf den Gewindeartikel aufgebracht;
das Volumen des Pulverstroms wird nach und nach erhöht, bis
der gesamte Durchmesser der Öffnung 29 sich
innerhalb des Halses befindet, und das Volumen wird dann nach und
nach reduziert, wenn die Halskante die Öffnung 29 passiert.
Auf diese Weise wird eine leichte Pulverbeschichtung zuerst auf
die Gewinde des Artikels aufgebracht, und hilft dabei, die anschließende schwerere
Pulveraufbringung einzufangen oder festzuhalten; schließlich "deckt" eine andere leichte
Pulverbeschichtung die schwerere Aufbringung ab.
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Es wird erkannt werden, dass das
Rohr 52 verschiedene Formen annehmen kann. Zum Beispiel kann
es aus einem runden Rohr bestehen. Alternativ, wie in 9 gezeigt ist, kann das
Rohr 52 aus einem Kanal mit zwei Seiten bestehen, jede
mit einer Breite gleich dem Rohrinnendurchmesser. An der Grenzfläche oder
dem Abgabeende kann der Kanal nach außen bis zu einer Breite abgewinkelt
sein, die ein Mehrfaches des abgeschrägten Halses 58B ist
(d. h. 1X, 1,5X, 2x, etc.), um verlängerte Pulveraufbringungszeit
bereitzustellen.
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Eine Pulverdosiereinrichtung wird
vorzugsweise zum Regeln des Flusses von Pulver verwendet, der in
das Pulverzuführrohr 45 hineingeht.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird eine Volumenpulverdosiereinheit, AccuRate ®erhältlich von Schenck
Accurate aus White Water, Wisconsin verwendet, um eine konstante
geregelte Pulverdurchflussmenge zu liefern. Diese Dosiereinheit
umfasst einen rotierenden Bohrer, dessen Drehgeschwindigkeit variiert
werden kann, um selektiv die geregelte Menge des Pulverflusses zu
erhöhen
oder zu senken. Das Vorsehen eines konstanten und geregelten Pulverflusses
unterstützt
die Ausbildung des stark einheitlichen Beschichtungsflecks und niedrige
Drehmomentstreuung, die durch die vorliegende Erfindung geliefert
wird.
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Es ist ferner bevorzugt, Vakuums
an ausgewählten
Stellen vorzusehen, um jegliches Rückblaspulver zu sammeln und
das Pulverablagerungsgerät 20 in
einem sauberen und glatt laufenden Zustand zu halten. In einer bevorzugten
Ausführungsform
werden mindestens zwei Materialübertragungseinheiten Vaccon ®verwendet.
Bezugnehmend auf 3 kann die
Vakuumeinheit V10 an den mittleren Hohlraum angelegt werden, um
Restpulver in den Zuführ-
und Förderrohren
reinigend zu entfernen, und auch zum Sammeln von jeglichem Rückblaspulver,
das sich in dem Schlitz 37 sammelt. Rohre T1 und T2 befördern das
Restpulver, das durch die Vakuumeinheiten gesammelt wird, zu einem
Pulversammler C1. Die Vakuumeinheit V20 wird an Ringschlitze 39A und 39B angelegt,
um die Lagerfläche
zwischen dem rotierenden horizontalen Rohrring 24 und dem
stationären Mittelpfosten 26 pulverfrei
zu halten. Die Vakuumdüse
V30 (1) mit dem Pulversammler
C1 liefert aufwärts
gerichteten Luftfluss durch den Gewindeartikel und sammelt überschüssiges gesprühtes Pulver.
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Nun bezugnehmend auf 11, ist eine bevorzugte Ausführungsform
zum Aufbringen von Beschichtungsflecken auf Befestigungseinrichtungen gezeigt.
Das Pulversprühgerät 20 umfasst
einen Tisch oder ein anderes Grundteil 17, eine abgewinkelte
Halteplatte 23, ein Lagerhalterabstandsstück 130,
eine Halteplatte 64, und eine Positionierplatte 140.
Zusammen veranlassen diese Komponenten, dass das vertikale Sprührohr 147 und
die Sprühdüse 150 in
Bezug zu der Befestigungseinrichtung 35 auf und ab schwingen,
wenn der Wagen 24 sich um den Mittelpfosten 26 in
einer Weise dreht, die auch in den US-Patenten Nr. 5,221,170 und
4,775,555 ausgeführt
ist.
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Es soll nun eine zweite bevorzugte
Ausführungsform
des Geräts
verknüpft
mit dem Pulversprühkanal 58 beschrieben
werden, die ermöglichen wird,
dass die Sprühdüsen 150 in
Bezug zu einem zu beschichtenden Artikel mit Innengewinde auf und
ab schwingen. Bezugnehmend auf die 13 und 14 ist ein zweistufiges Nockenelement,
allgemein als 120 bezeichnet, gezeigt, und kann zum Liefern der
Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
der Sprühdüse 150 verwendet
werden. Die Nockenoberfläche
ist vorzugsweise wie gezeigt aufgebaut, um eine dreistufige Bewegung
der Sprühdüse zu erlauben.
Daher ermöglicht
der Nocken 120 dem Pulversprührohr 150, sich vertikal
nach oben zwischen mindestens drei Positionen zu bewegen: einer
ersten Position ("A"), in der das obere
Ende des Sprührohrs
unter dem zu besprühenden
Artikel liegt; eine zweite Position ("B"),
in der das obere Ende innerhalb der Artikelöffnung liegt; und eine dritte
Position ("C"), in der das obere
Ende innerhalb der Artikelöffnung
an einer vertikalen Position liegt, die über der zweiten Position angeordnet ist.
Umgekehrt kann die Bewegung des oberen Endes des Sprührohrs auch
aufeinanderfolgend umgekehrt werden, so dass das obere Ende sich
aus der dritten Position zu der zweiten Position und dann zur ersten
Position bewegen kann.
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Ein anderer bevorzugter Aspekt der
zweistufigen Nockenausführungsform
ist im US-Patent Nr. 4,888,214 offenbart (siehe z. B. 7–9 dieses
Patents). Verwendung dieses Mechanismus erlaubt die Aufbringung
des Beschichtungsmaterials entweder auf alle der Gewinde oder ausgewählte Gewinde
des Gewindeartikels. (Es wird verstanden werden, dass die in den 13 und 14 offenbarte Nockenstruktur 120 den
Nockenblock 52 des US-Patents Nr. 4,888,214 ersetzen wird
und mit den folgenden Elementen betriebsfähig sein wird, von denen alle
praktisch identisch mit den in 3 des
US-Patents Nr. 4,888,214 offenbarten bleiben können: Halteelement 50,
sich nach oben erstreckender Arm 53, Nockenstößel 44,
Anbringungsblock 40 und Welle 42).
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Weiterhin bezugnehmend auf die 13 und 14, besitzt der Nockenblock 120 eine
quadratische Nut 125. In der ersten Stufe der zweistufigen Nockenbewegung
folgt eine Bewegung eines Rollennockenstößels (Element 44,
verknüpft
mit einem länglichen
Rohr, Element 34, wie in 3 des '214 Patents gezeigt
ist) den Konturen der quadratischen Nut 125 und dient zum
Anheben des Sprührohrs
aus einer Anfangsposition (abgebildet als der mit "A" in 13 markierte
Kreis) in eine zweite und dritte vertikale Position innerhalb des
Gewindeartikels (Kreise B und C), während der Artikel besprüht wird.
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Während
die bevorzugte Ausführungsform unter
Bezugnahme auf das Auftragen von Beschichtungsflecken auf Artikeln
beschrieben ist, können
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden,
um beschichtete Artikel zu liefern (d. h. Artikel mit einer Beschichtung
auf im wesentlichen den gesamten Gewinden des Artikels, die die
Gewinde gegen die Ablagerung von gewindestörenden Verunreinigungen, wie
zum Beispiel Farbe, schützen wird,
wie im US-Patent Nr. R. 33,766 offenbart ist.).
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Ferner, während die in den Zeichnungen
gezeigte, bevorzugte Ausführungsform
zum Beschichten oder Auftragen von Beschichtungsflecken auf Befestigungseinrichtungen
mit Innengewinde verwendet wird, wie zum Beispiel Schraubenmütter, werden die
Personen mit gewöhnlichen
Kenntnissen in diesem Gebiet verstehen, dass die Prinzipien der
vorliegenden Erfindung einfach modifiziert werden können, um
auch Befestigungseinrichtungen mit Außengewinde zu beschichten oder
Beschichtungsflecken auf ihnen aufzutragen, wie zum Beispiel Schrauben. Zum
Beispiel können
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Betreiben einer Maschine
zum Beschichtungsfleckaufbringen oder Beschichten von Befestigungseinrichtungen
mit Außengewinde
verwendet werden, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. Re. 28,812 beschrieben
ist.
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Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen
sind daher in jeder Hinsicht als darstellend und nicht begrenzend
anzusehen, und die Erfindung ist nicht auf die hier aufgeführten Details
zu begrenzen.