ES2279751T3 - Proceso y aparato de alimentacion de polvo para la aplicacion de una resina termoplastica sobre un elemento de sujecion. - Google Patents
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Abstract
Un aparato para la aplicación de un revestimiento de resina a un elemento de sujeción, que comprende: un depósito de resina en polvo (12) que tiene un conducto de descarga (14) que termina en un extremo libre (16) de manera que la resina en polvo descargada desde el depósito (12) cae por la fuerza de la gravedad en una corriente de resina en polvo de configuración predeterminada; un transportador (32) para soportar y transportar una pluralidad de elementos de sujeción (20) a través de dicha corriente de resina; una boquilla de vacío (22); y un calentador (40) situado junto al transportador (32) para calentar la resina en polvo retenida en los elementos de sujeción (20) fundiendo por tanto la resina hasta convertirla en un revestimiento coherente sobre el elemento de sujeción (20); caracterizado porque la boquilla de vacío se puede colocar de manera ajustable con relación a la trayectoria del desplazamiento de los elementos de sujeción (20) a través de dicha corriente de resina, siendo la posición de la boquilla (22) ajustable para controlar la cantidad de resina en polvo retenida sobre los elementos de sujeción (20), mediante lo cual la boquilla de vacío (22) es ajustable tanto horizontalmente como verticalmente con relación a la trayectoria del desplazamiento de los elementos de sujeción (20) a través de la corriente de resina.
Description
Proceso y aparato de alimentación de polvo para
la aplicación de una resina termoplástica sobre un elemento de
sujeción.
La presente invención se refiere a elementos de
sujeción especialmente procesados, y más concretamente, a un
aparato y método para la fabricación de elementos de sujeción que
tienen un material de resina aplicado para conseguir una función de
bloqueo o de obturación o para otros fines bien conocidos en la
técnica.
Existe variedad de formas para aplicar un
revestimiento de resina a un elemento de sujeción. Muchos
dispositivos y métodos han sido desarrollados y dirigidos hacia
este fin. Una técnica común implica la deposición de resina en
polvo haciendo pasar el elemento de sujeción a través de una cascada
de resina inducida por gravedad, como se muestra en las patentes de
la técnica anterior, tal como la Patente de Estados Unidos Nº
3.830.902 (Barmes) y la Patente de Estados Unidos Nº 3.286.964
(Birgess). Otra técnica emplea el arrastre de la resina en polvo en
una corriente de aire y rociar el polvo arrastrado por el aire
resultante a través de una boquilla hacia el elemento de sujeción
que pasa como se muestra en la Patente de Estados Unidos Nº
3.498.352 (Duffy). Para evitar el derroche de resina en polvo que
no incide en el elemento de sujeción durante los procesos referidos,
otros han propuesto el uso de dispositivos de vacío que recogen y
recirculan el exceso de polvo tal como la Patente de Estados Unidos
Nº 5.836.721 (Wallace) que puede ser considerada como representante
del estado más relevante de la técnica.
Entre las desventajas conocidas del proceso de
alimentación de gravedad está la pérdida de precisión en la
deposición de la resina en polvo. Normalmente se induce un caudal de
polvo excesivo para asegurar que al menos la cantidad mínima
requerida de polvo es aplicada al elemento de sujeción, dando lugar
a un nivel indeseable de derroche o excesiva recirculación de la
resina que puede disminuir la calidad de los materiales de resina.
Los procesos de rociado de aire arrastrado reducen el derroche y
mejoran la precisión, pero con un incremento concomitante en coste.
El uso del proceso de rociado requiere una demanda de energía mayor
para generar la corriente de aire a presión y precalentar los
elementos de sujeción antes de la aplicación del polvo. Además, el
aire comprimido típicamente utilizado en tales procesos es
preferiblemente limpiado para extraer la humedad y el aceite para
reducir al mínimo la contaminación del polvo. El elemento de
sujeción precalentado requerido por el proceso de rociado crea una
condición en la que el revestimiento de polvo es instantáneamente
adherido al elemento de sujeción, evitando por tanto la retirada de
la resina inadvertidamente depositada sobre las áreas del elemento
de sujeción en las que el revestimiento no se requiere o desea.
Sería, por tanto, ventajoso, disponer de un
sistema de aplicación de polvo para aplicar revestimientos sobre
elementos de sujeción que tenga el beneficio de coste del proceso de
alimentación de gravedad a la vez que conserve una medida de la
precisión del proceso de rociado de aire. Además, sería ventajoso
conservar la capacidad de limpiar el exceso de polvo del elemento
de sujeción antes de la unión por calor.
La presente invención está dirigida a un aparato
y a un método para aplicar un revestimiento de resina en polvo a un
elemento de sujeción que incorpora una combinación de deposición de
gravedad que se puede colocar de forma ajustable y componentes de
recirculación de vacío así como a superar las limitaciones de la
técnica anterior.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se
proporciona un aparato para la aplicación de un revestimiento de
resina a un elemento de sujeción como se especifica en la
reivindicación 1 y/o una o más de las reivindicaciones dependientes
2-7. De acuerdo con un aspecto más de la invención,
se proporciona un proceso para la aplicación de un revestimiento de
resina sobre un elemento de sujeción externamente tratado como se
especifica en la reivindicación 8 y/o en la reivindicación
dependiente 9.
Se proporciona un depósito para los materiales
de resina en polvo con unos medios de descarga que tienen un
extremo libre que se puede colocar de forma ajustable. Los medios de
descarga o conducto forman una cascada inducida por gravedad para
suministrar el material de resina sobre el elemento de sujeción. La
variación en las dimensiones del conducto de descarga permite
variedad de configuraciones para que la corriente de polvo en
cascada abandone el extremo libre. Los elementos de sujeción son
hechos pasar a través de la corriente de polvo mediante medios
transportadores. Junto a la corriente de polvo y el transportador
que porta los elementos de sujeción, está prevista una boquilla de
vacío que se puede colocar de forma ajustable para recoger el exceso
de resina. La capacidad para ajustar la relación espacial y
posicional del conducto de descarga y la boquilla de vacío permite
el control más preciso sobre la posición y la cantidad de material
de resina en polvo que es depositado sobre el elemento de sujeción.
Después de las etapas de deposición y recogida de polvo, los
elementos de sujeción son hechos pasar a través de unos medios de
calentamiento para unir permanentemente el material de resina al
elemento de
sujeción.
sujeción.
En una realización preferida, los medios
transportadores son un carrusel giratorio con unos medios para girar
los elementos de sujeción individuales a medida que pasan a través
de la corriente de polvo. Unos medios potenciales para girar los
elementos de sujeción implican la aplicación de postes verticales al
giro del carrusel. Los postes pueden estar separados de forma
ajustable para adaptarse a una variedad de tamaños de elementos de
sujeción. Un elemento de sujeción es colocado en una posición fija
en la parte superior de cada poste, y la rotación es realizada por
medios que hacen que los propios postes
giren.
giren.
Otra característica preferida de la invención es
la inclusión de unos medios para vibrar el depósito para ayudar en
el control de la velocidad de alimentación del material de resina
dentro del conducto de descarga. El conducto de descarga también
puede incluir un deflector de entrada ajustable en la cabeza del
conducto de descarga para proporcionar control adicional de la
velocidad de alimentación. Adicionalmente, unos medios para ajustar
la presión negativa en la boquilla de vacío proporcionan aún más
control sobre la retirada del exceso de material de resina
depositado sobre los elementos de sujeción.
Las características novedosas que son
características de la invención están establecidas en las
reivindicaciones adjuntas. La propia invención, sin embargo, junto
con los objetos adicionales y ventajas concomitantes de la misma,
se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción tomada
en combinación con los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una vista en perspectiva de un
aparato preferido para practicar la presente invención;
la Figura 2 es una vista parcial en planta del
aparato mostrado en la Fig. 1 tomada en la línea 2-2
de la Fig. 1, que muestra la relación entre el conducto de descarga
y la boquilla de vacío con respecto a los elementos de sujeción
colocados sobre un transportador de carrusel giratorio asociado;
la Figura 3 es un alzado lateral parcial del
aparato mostrado en la Fig. 1 indicando la relación ajustable entre
el extremo libre del conducto de descarga y el extremo libre de la
boquilla de vacío con respecto al elemento de sujeción; y
la Figura 4 es una vista en sección transversal
tomada en la línea de sección 4-4 de la Fig. 1, que
muestra la puerta ajustable entre el depósito y el conducto de
descarga.
La Fig. 1 es un dibujo en perspectiva que
muestra las características generales de la invención. La tolva de
polvo 10 suministra material de resina en polvo al depósito 12.
Cuando el aparato está en funcionamiento, el material de resina
fluye por actuación vibratoria y gravedad desde el depósito 12 a
través de la puerta 18 y dentro del conducto de descarga 14. El
conducto de descarga 14 termina en un extremo libre 16. Cuando el
material de resina pasa sobre el extremo libre 16, se crea una
cascada o corriente de caída libre del material de resina que tiene
una longitud lateral equivalente a la anchura del conducto de
descarga 14. Se reconoce, por tanto que la velocidad de
alimentación del material de resina y el tiempo de contacto entre el
elemento de sujeción 20 y el material de resina son ambos, en
parte, una función de la anchura del conducto de descarga 14.
En una realización, ilustrada en la Fig. 1 y la
Fig. 2, los elementos de sujeción 20 son hechos pasar a lo largo de
la longitud de la cascada mediante unos medios transportadores tales
como un carrusel giratorio horizontalmente 32. Los elementos de
sujeción 20 son mantenidos en su sitio sobre el carrusel 32 por
postes verticales magnéticos 30. Alternativamente, un sistema de
vacío puede estar dispuesto dentro de los postes para mantener las
partes no magnéticas en posición adecuada durante el proceso. La
separación de los postes verticales 30 puede ser ajustable para
acomodar una variedad de formas y tamaños de elemento de sujeción.
Cuando el carrusel 32 es utilizado como medios transportador, la
cascada del material de revestimiento se coloca tangencial al arco
de la trayectoria del transportador como se muestra en la Fig. 2.
Cuando cada elemento de sujeción atraviesa la caída de cascada
desde el extremo libre 16, se deposita el material de resina. La
secuencia del método de revestimiento contemplado requiere que los
elementos de sujeción 20 pasen entre la parte de extremo de
descarga 16 y la boquilla de vacío coincidente 22 antes de entrar en
la estación de calentamiento 40. Las flechas A en cada elemento de
sujeción 20 muestran el movimiento rotacional que es deseable cuando
se requiere un revestimiento circunferencial. En una realización
preferida, el elemento de sujeción 20 es hecho girar debido a la
rotación del poste vertical 30. Una variedad de aparatos son bien
conocidos por los expertos en la técnica para conseguir la rotación
de las partes individuales 30. Ejemplos de tales mecanismos se
ilustran en la Patente de Estados Unidos Nº 4.775.555 y la
Solicitud de Patente de Estados Unidos Nº 08/779.684 presentada el
7 de Junio de 1997, cuyas exposiciones se incorporan aquí como
referencia.
La boquilla de vacío 22 está situada junto al
extremo libre 16 de manera que, cuando los medios transportadores
mueven el elemento de sujeción 20 hasta ponerlo en comunicación con
la corriente de material de resina, el elemento de sujeción 20 es
colocado entre el extremo libre 16 del conducto de descarga 14 y la
boquilla de vacío 22. La Figura 3 muestra la relación posicional
entre el extremo libre 16, el elemento de sujeción 20 y la boquilla
de vacío 22. Una característica importante de la invención es que
tanto el extremo libre del conducto de descarga 16 como la boquilla
de vacío 22 se pueden colocar de forma ajustable con respecto al
elemento de sujeción 20. La Fig. 3 muestra el ajuste posicional del
extremo libre 16 y la boquilla 22 tanto en los planos horizontal
como vertical. Tal ajuste se puede conseguir utilizando los
mecanismos ajustables manualmente o el conjunto accionado por motor
bien conocidos por los expertos en la técnica. Típicamente, los
desplazamientos vertical y/o horizontal que están comprendidos entre
unas pocas milésimas de pulgada hasta aproximadamente 50,8 mm serán
suficientes para adaptarse a un rango total de aplicaciones de
revestimiento de resina. La capacidad para controlar tanto la
colocación horizontal como vertical durante la aplicación de
revestimiento permite la localización más precisa del material de
resina en una parte específica del elemento de sujeción 20 y
controlar de forma más precisa el espesor del revestimiento que se
va a aplicar. La boquilla de vacío puede también comunicar con un
ventilador de velocidad variable 24 por medios de un conducto de
vacío 26. El ajuste de la velocidad del ventilador 24 se puede
utilizar en combinación con el ajuste de la posición de la boquilla
22 para controlar la cantidad de material de resina depositado y
retenido en un elemento de sujeción 20.
El material de resina recogido por la boquilla
de vacío 22 es transportado de nuevo al depósito 12 por medio de un
sistema de recirculación. El ventilador 24 retira el exceso de
material de revestimiento de la boquilla 22 para introducirlo en
conducto de vacío 26 y a través del conducto de vacío en la tolva de
suministro 10. La tolva 10 tiene una parte inferior cónica con un
acceso abierto al depósito 12. Un respiradero 35 en la parte
superior del depósito 10 deja escapar el flujo de aire a la
atmósfera.
Después de que los elementos de sujeción 29
atraviesen la cascada de material de revestimiento entre el extremo
libre 16 del conducto de descarga 14 y la boquilla de vacío 22, son
transportados mediante el carrusel 32 a través de una estación de
calentamiento de tal manera que una bobina de inducción 40 une
permanentemente el revestimiento al elemento de sujeción. Otros
transportadores bien conocidos en la técnica, como se ha expuesto
por ejemplo en la patente de Estados Unidos Nº 3.787.222; 4.060.868;
y 4.842.890, pueden ser utilizados también. La exposición de esta
patente se incorpora también aquí como referencia.
En una realización de la invención ilustrada en
la Fig. 4, la interfaz entre el depósito 12 y el extremo aguas
arriba del conducto de descarga 14 está compuesta por una puerta de
entrada ajustable 18. La placa deflectora 50 define la puerta de
entrada 18 y está dimensionada para cubrir la abertura del depósito.
La placa 50 es mantenida en su sitio lateralmente mediante canales
ranurados formados en las paredes laterales del conducto de
descarga 14. La placa 50 se puede ajustar verticalmente y se puede
mantener en posición sujetando el tornillo 54 dispuesto dentro de
la ranura de ajuste 52.
Una medida adicional del control de caudal se
puede conseguir mediante el ajuste de unos medios de vibración
variables. El sistema de vibración, designado generalmente con 34,
beneficia el funcionamiento del mecanismo de alimentación de resina
no sólo proporcionando un control de la velocidad de descarga
mejorado sino también deshaciendo las aglomeraciones de los
materiales de resina. El sistema de vibración 34 incluye un
dispositivo de control 36 operable para regular la amplitud y
frecuencia de la vibración. La capacidad de ajustar la velocidad de
vibración permite un control más preciso de la velocidad de descarga
del material de resina del depósito 12.
El aparato y método de la presente invención
está idealmente adecuado para la aplicación, como se ha mostrado,
de material de resina en polvo en la unión de una cabeza y vástago
del elemento de sujeción. Típicamente, tales resinas en polvo
pueden comprender poliolefinas que, después del curado, forman una
obturación elástica, flexible e integral, como se ha expuesto más
ampliamente en la patente de Estados Unidos Nº 5.141.375, que se
incorpora aquí como referencia. Cuando se aplican tales resinas de
poliolefinas en la práctica de la presente invención, se ha
encontrado que el extremo libre 16 del conducto de descarga 14 se ha
de colocar aproximadamente 12,7 mm encima y aproximadamente 3,175
mm horizontalmente desde la juntura del vástago y la cabeza del
elemento de sujeción. La boquilla de vacío, por otro lado, está
preferiblemente aproximadamente 9,525 mm por debajo y
aproximadamente 4,762 mm horizontalmente desde la misma juntura del
elemento de sujeción. También, se ha encontrado adecuados los
siguientes parámetros del proceso:
- anchura del conducto de descarga de polvo -
50,8 mm
- rotación del elemento de sujeción dentro de la
corriente de descarga - aproximadamente 3 revoluciones
- caudal de descarga de polvo - aproximadamente
62,2 gr/min
- velocidad lineal de los elementos de sujeción
a través de la corriente de polvo 25,4 mm/seg.
- temperatura del elemento de sujeción que entra
en la estación de calentamiento - aproximadamente 260ºC
- flujo de aire de vacío en la boquilla de vacío
- aproximadamente 1500 FPM
- flujo de aire de vacío en el elemento de
suje-
ción - aproximadamente 950 FPM
ción - aproximadamente 950 FPM
El aumento del vacío generador en la boquilla 22
o la colocación de la boquilla 22 más cerca del elemento de
sujeción (bien verticalmente o bien horizontalmente) dará lugar a la
deposición de menos resina en polvo sobre el elemento de
sujeción.
Por supuesto, se ha de entender que serán
evidentes por los expertos en la técnica diversos cambios y
modificaciones de las realizaciones preferidas descritas aquí.
Tales cambios y modificaciones se puede hacer sin disminuir sus
ventajas concomitantes. Por lo tanto, se pretende que tales cambios
y modificaciones queden cubiertos por las siguientes
reivindicaciones.
Claims (9)
1. Un aparato para la aplicación de un
revestimiento de resina a un elemento de sujeción, que
comprende:
un depósito de resina en polvo (12) que tiene un
conducto de descarga (14) que termina en un extremo libre (16) de
manera que la resina en polvo descargada desde el depósito (12) cae
por la fuerza de la gravedad en una corriente de resina en polvo de
configuración predeterminada;
un transportador (32) para soportar y
transportar una pluralidad de elementos de sujeción (20) a través de
dicha corriente de resina;
una boquilla de vacío (22); y
un calentador (40) situado junto al
transportador (32) para calentar la resina en polvo retenida en los
elementos de sujeción (20) fundiendo por tanto la resina hasta
convertirla en un revestimiento coherente sobre el elemento de
sujeción (20);
caracterizado porque la boquilla de vacío
se puede colocar de manera ajustable con relación a la trayectoria
del desplazamiento de los elementos de sujeción (20) a través de
dicha corriente de resina, siendo la posición de la boquilla (22)
ajustable para controlar la cantidad de resina en polvo retenida
sobre los elementos de sujeción (20), mediante lo cual la boquilla
de vacío (22) es ajustable tanto horizontalmente como verticalmente
con relación a la trayectoria del desplazamiento de los elementos de
sujeción (20) a través de la corriente de resina.
2. Un aparato como el reivindicado en la
reivindicación 1, en el que el caudal de aire extraído en la
boquilla de vacío (22) se puede ajustar para controlar más la
cantidad de resina retenida sobre los elementos de sujeción
(20).
3. Un aparato como el reivindicado en la
reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en el que el depósito de
resina en polvo (12)
(a) es vibrado para descargar la resina en polvo
y la cantidad de resina descargada es controlada por el ajuste de
la vibración del depósito; o
(b) incluye una puerta de entrada ajustable para
el conducto de descarga.
4. Un aparato como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones 1-3, en el que el
transportador (32)
(a) comprende un carrusel giratorio; o
(b) comprende una o más cintas lineales; o
(c) incluye medios para girar el elemento de
sujeción (20) a medida que se desplaza a través de dicha corriente
de resina; o
(d) comprende un carrusel que gira
horizontalmente que tiene una pluralidad de postes verticales, cada
poste adaptado para soportar un elemento de sujeción individual y
en el que, preferiblemente, los postes giran y por tanto giran los
elementos de sujeción (20) a medida que atraviesan dicha corriente
de
resina.
resina.
5. Un aparato como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones 1-4, en el que el extremo
libre de dicho conducto de descarga (14) está configurado para
formar una corriente de polvo alargada orientada generalmente
paralela o tangencial a una parte de la trayectoria del
desplazamiento de los elementos de sujeción (20) portados por el
transportador (32) y preferiblemente, en el que el extremo libre
(16) del conducto de descarga (14) y la boquilla de vacío (22)
están situados en lados opuestos de la trayectoria de desplazamiento
de los elementos de sujeción (20) portados por el transportador
(32).
6. Un aparato como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones 1-5, en el que el extremo
libre (16) de dicho conducto de descarga (14) se puede colocar de
manera ajustable con relación a la trayectoria de desplazamiento de
los elementos de sujeción (20) portados por el transportador
(32).
7. Un aparato como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones 1-6, en el que la boquilla
de vacío está situada junto al extremo libre del conducto de
descarga (14) de manera que, cuando el transportador (32) mueve los
elementos de sujeción (20) a través de la corriente de resina de
caída libre, cada uno de los elementos de sujeción (20) es colocado
entre el extremo libre (16) del conducto de descarga (149 y la
boquilla de vacío (22).
8. Un proceso para la aplicación de un
revestimiento de resina sobre elementos de sujeción roscados
externamente (20) que comprende las etapas
de:
de:
descargar una corriente que cae de resina en
polvo de la cabeza de un conducto de descarga (14);
transportar una pluralidad de dichos elementos
de sujeción externamente roscados (20) a través de dicha corriente
de resina, teniendo cada uno de dichos elementos de sujeción (20)
una parte de cabeza y vástago y estando en una posición tal que la
unión de dicha parte de cabeza y de vástago intersecta la corriente
de resina de manera que una parte de la corriente de resina es
depositada sobre los elementos de sujeción (20)
colocar una boquilla de vacío (22) junto a la
trayectoria del desplazamiento de los elementos de sujeción (20) a
través de la corriente de resina y ajustar la posición de la
boquilla de vacío (22) para controlar la cantidad de resina en polvo
retenida sobre los elementos de sujeción (20) y
calentar la resina en polvo sobre los elementos
de sujeción (20) para, mediante lo cual, fundir la resina en polvo
retenida para formar un revestimiento coherente en la unión de la
parte de cabeza y de vástago de los elementos de sujeción (20).
9. Un proceso como el reivindicado en la
reivindicación 8, que además comprende la etapa de ajustar la
posición del conducto de descarga (14) para controlar más la
cantidad de polvo retenido sobre los elementos de sujeción (20).
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