对外螺纹物件的头部/轴杆接合部施涂涂层的方法和装置 本发明涉及一种用于对物件施涂涂层的装置和方法。具体地，本发明可对具有外螺纹固定件的头部/轴杆接合部施涂液体或熔融粉末涂层。
多种固定件应用情况都要求有一涂层、如密封剂涂层涂在阳固定件的头部/轴杆接合部。例如，如图6所示的外螺纹固定件12包括头部13和轴杆18、以及在头部/轴杆接合部基本上垂直于轴杆18上螺纹17延伸的滚花部16。如图7所示，然后滚花部16再涂上一层适当的涂层19，而涂覆后的固定件12可有多种用途，作为一个例子是涂覆后的固定件12可压入冲压件的一个孔中，而利用涂覆后的滚花部16在冲压件中形成一机械锁定。
已知有多种方法和装置可对固定件施涂涂层。例如，美国专利4,842,890揭示了一种粉末喷涂装置，该装置采用相反方向的带子使固定件在喷涂过程中转动；而美国专利4,775,555描述了对外螺纹固定件进行较精密地喷涂而形成一自锁通道。美国专利5,078,083和5,090,355揭示了用于在喷涂过程中使固定件保持和转动的转动磁铁装置。然而，现有技术并没有揭示在预定的间歇时间段内以相应于固定件运动的涂覆方式将一精确限定且基本均匀的涂层施涂到外螺纹固定件的一个特定部位、如头部-轴杆接合部的这么一种应用方法。
发明概述
本发明可保持用于对螺纹固定件进行涂覆的已知装置和方法的优点。另外，本发明还可提供用于对螺纹固定件进行涂覆的已知装置和方法所不具备的优点，并且可克服现有技术相关的缺点。
本发明总的涉及一种将涂层施涂到具有一头部和一轴杆的外螺纹物件上的装置。该涂层以自动方式施涂到头部和轴杆接合部。该装置包括：诸如一转动盘或一传送带以传送该物件的一运动支撑件，以及多个在物件与支撑件一起运动过程中用于支撑和将物件保持在固定位置上的部件保持件。各部件保持件能够使各个物件基本绕部件保持件轴线单独转动。还设有一加热工位，它位于运动件附近，以在物件与支撑件一起运动时将物件加热到一预定温度范围。还采用诸如光电传感器或接近开关以在加热物件与支撑件一起运动时检测其位置。该装置还包括至少一个分配器，如具有一较窄空心管的皮下组织式管子，在部件保持件和相关的物件与支撑件一起运动和与其同时转动时地将预定量涂层间歇地基本上仅施涂到各物件头部-轴杆接合部上。施涂涂层的操作是以支撑件诱导感应的物件运动和同时转动的时控顺序并相应于该运转和转动有选择地进行的。
在多个实施例中，部件保持件可以是杯形的或者可由真空吸附方式来保持物件。在特别好的实施例中，部件保持件都对物件具有磁性吸力。部件保持件可包括一与转动机构和可变速马达配合的定时链轮以有选择地控制部件保持件的转动速度。
当采用一粉末分配系统时，可采用与一流体分离器连通的多个喷嘴。
在一特别好的实施例中，有一个能够转动的定心盘位于运动支撑件附近。定心盘用于接触运动的物件，从而大致上将各个物件中心定位在其相关的部件保持件上。这可使物件相对相关部件保持件的运动最小，并且便于在物件的头部-轴杆接合部上施涂一基本均匀的涂层。在一较佳实施例中，运动支撑件是一转动盘，当从位于盘上方的一外看时，转动和定心盘绕其各自的中心沿相反方向转动。
较佳地，加热工位包括位于运动支撑件边缘附近的感应线圈。该感应线圈的形状和位置可使物件擦身而过，同时可将物件加热到预定的温度范围。
由液体密封剂涂覆的固定件可干燥，较佳地可采用一红外线鼓风炉来烘干涂覆后的物件。
一种用于将涂层施涂到一外螺纹物件的头部/轴杆接合部上的自动工艺也构成本发明的一部分。该工艺包括以下步骤：将物件置于一运动支撑件上、较佳地物件头朝下放置，并且使各物件转动、较佳地采用部件保持件用于在物件与支撑件一起运动过程中将一物件支撑和保持在一大致固定位置上，并且能够使各物件基本上绕部件保持件轴线单独转动。该物件利用运动支撑件连续地传送过一加热工位上，在该工位上物件被加热到一预定的温度范围。在物件与支撑件一起运动时检测加热物件的位置。然后，各物件利用部件基本上分别其轴线转动。这时，当部件保持件和相关的物件沿着支撑件运动并同时转动时，一涂层、如一密封剂可以一间歇方式和预定量自动分布到物件头部-轴杆接合部上。分布以与物件与支撑件一起运动和其同时转动的时控顺序并相应于该运动和转动而有选择地进行。通过控制物件转动的速度和范围，一涂层可施涂到各物件的360°圆周部位上，或者施涂在任何所需的小面积圆周部位上。 利用本发明，可严格控制涂层施涂，这样仅在各物件的头部-轴杆接合部施涂涂层，而不在物件的其它部位。最后，由于是液体涂层，所以涂覆后的物件要烘烤一段时间而足以使液体基涂层干燥并且粘结到头部-轴杆接合部的固定件表面上。
自动工艺还较佳地包括将各物件定心在其相关保持件上的步骤，以便在头部-轴杆接合部的固定件表面上施涂基本均匀的涂层。还可采用真空装置来收集过量喷出的粉末。利用低压空气通过凸轮控制将涂覆的固定件可从运动着的支撑件和部件保持件上脱离而排出。
采用本发明的装置和方法，可施涂粉末基或液体基密封剂涂层。在粉末基涂层时，预定温度范围应足以使密封剂涂层熔化并且将其熔融到头部-轴杆接合部的固定件表面上。在液体基PRECOTE密封剂时，预定温度范围约为150°F，而在NYSEAL密封剂的情况下，可采用更高的温度范围。
附图的简述
构成本发明特点的新颖特征在所附权利要求书中提出。然而，参照以下结合附图的描述可更好地理解本发明本身与其它目的和随之而来的优点。在这些附图中：
图1是本发明装置的右前斜视图；
图2是图1所示相同装置的右后斜视图；
图3是本发明装置相关的控制部分的侧视图；
图4是装置的分配器和相关控制部分的放大图；
图4A是一俯视图，示出了定心盘相对部件保持件和被涂覆的部件的较佳位置；
图5是装置的俯视图；
图6是一外螺纹固定件的立体图；
图7是一与图6类似的图，示出了采用本发明装置和方法施涂在头部-轴杆部分固定件处螺纹上涂层；
图8是本发明部件保持件的另一个实施例的局部剖切侧视图；
图9是与图4类似的视图，示出了包括一粉末分配系统的另一实施例；
图10是粉末分配系统的一个较佳实施例的局部剖切侧视图；
图11-13分别是较佳实施例的粉末分配系统一部分的俯视图、侧视图和前视图；以及
图14-16分别是采用多个喷嘴的粉末分配系统第二个较佳实施例的俯视图、侧视图和前视图。
较佳实施例的描述
现参见图1，图中示出了总的由标号10表示的根据本发明的一个装置。装置10是为以自动方式将一涂层施涂到外螺纹固定件12头部-轴杆接合部上。
现参见图1和5，在较佳实施例中，固定件12是头朝下布置在部件输送托盘23或一进料盘(未示)上的，并且可以本技术领域中普通技术人员所熟知的方式自动输送到支撑盘25上。支撑盘25在一个水平面均沿着箭头方向转动。另外，固定件依次头朝下地输送到一诸如通过传送带(未示)传送的直线传送系统。固定件12可由部件保持件30支撑，它们绕转动着的盘25依次排列，以下将对此作更具体的描述。可采用一光电传感器进给擒纵机械以定时地在转动盘25的给定速度下将各个固定件12释放到其相关的部件保持件30。
在盘25的转动过程中，可先以本技术领域中普通技术人员所熟知的任何方式加热固定件。较佳地，采用一感应加热线圈27使固定件在盘25上转动、移动过程中预热。调整供应到感应线圈上的电能以调节固定件的温度。这可使接受液体涂层的固定件预热以便干燥。另外，固定件可预热到不同的温度(例如高温)以将粉末涂层熔融和熔合到固定件上。
部件保持件30可通过磁性或真空方式保持与固定件12接触，或者例如可采用杯形或其它形状的局部围栏来支撑固定件。在图中所示的较佳实施例中，部件保持件30是磁化的，并且适于绕其轴线转动，这样相关的固定件可在涂层施涂位置上转动而实现360°涂覆，正如将在下面要描述的。参见图4，各磁化的部件保持件30包括在其基部的、安装到盘25下方保持件30上的时控链轮46。为此，盘25包括一系列孔(未示)，而保持件30可插入其中。
部件保持件30定时地与一磁铁转动机构35啮合。磁铁转动机构35包括一绕在齿轮36(仅示出一个)上的时控带31。时控带31定时地与时控链轮46咬合以使部件保持件30转动。时控带31由下时控齿轮81啮合。下时控齿轮81与上时控齿轮39和相关的时控带38一起转动，该时控带38是由一可变速的磁铁转动马达113驱动的，这样可控制固定件的转速。这可使固定件的整个360°圆周上都被涂覆，或者，在小于整个360°圆周的任何选定涂覆面积上涂覆。
参见图4、4A和5，定心盘40沿其有关的箭头方向转动，并用于与运动着的固定件螺纹轴杆接触，且使其在部件保持件30上中心定位，以保证对头部/轴杆接合部均匀地施涂360°(或某个所需的较小覆盖面积)涂层。需要中心定位是为了避免在转动过程中固定件摆动，以施涂均匀的涂层。定心盘40可由时控带或与转动固定件接触而驱动。定心盘40沿着与盘25转动相反的方向转动，因而相对于转动固定件12和定心盘40之间的一点而言，那些边都是在相同方向上移动的。定心盘40关键地是关于固定件12的螺纹定位的，这样固定件在与盘40脱离接触时，固定件可中心定位。参见图4A，根据要涂覆的固定件直径，定心盘40的位置可相对盘25中心径向向内或径向向外调节。较佳地，最靠近部件保持件的盘40边缘总是与最靠近的部件保持件中心保持距离“X”，该距离是固定件螺纹轴杆处的直径“D”的一半，如图4A所示。
在固定件中心定位之后，在通过转动盘25和转动部件保持件30所带动的固定件同时转动过程中，在靠近盘25下游的边缘部分的一个分配工位上对固定件施涂一涂层。参见图4，一液体涂层较佳地利用分配器50通过一分配喷嘴55分配到转动着的固定件上，该喷嘴包括一皮下组织式的空心管。分配器50最好是可从罗德岛东省的EFD公司购得的EFD1500XL分配器或带EFD阀54和一微处理机时控装置EFD配阀分配器7000。通过连接到一化学原料槽63(图1)中的化学原料输送管61将涂层材料输送到分配器50中。
还可在适当位置设置一个或多个真空收集器(未示)以收集粉末施涂时过量喷射的材料。
另外，液体分配系统可由一粉末分配系统代替，就如美国专利5,362,327所述，该文献引用在此以供参考。在较佳实施例中，粉末分配系统是如图9-16所述类型的。如图9-10所示，粉末施涂器80已经代替了液体分配器50，并且包括粉末供给器82和喷射头83。粉末供给器82具有一经过喷射头83上部的孔150的出口管82A；出口管82A在输出喷嘴87处终止。供给器82较佳地是可从威斯康星州白水市Schenck AccuRate购得的一AccuRate容积式粉末计量装置，从而可提供一恒定的已调整粉末流速。如图所示，以预定速度从供给器82输出的粉末从排出喷嘴87落下而进入分离器88，其功能将在下文描述。喷射头83包括喷嘴84、空气喷射管85(位于通道130中，如图12所示)以及空气喷射接头116(位于如图13所示的管道排出孔135中)。使要涂覆的物件转动的方法和检测系统都与有关液体分配系统所述的类似。
再参见如图9-16所示的粉末分配系统，当检测到一部件处于适当位置时，即给出一个信号以启动一定时器、一喷射头振动器和喷射空气输出器(图中都未示出)，然后部件就被喷涂了。定时器可控制在周期性地使喷射空气输送器和振动器停止活动时进行喷射的时间。定时器可对各个部件实现重新设定。喷射循环可调节到支撑盘25的转动速度；因而，例如，在盘转动速度增加时喷射循环时间就减小。各个部件转动的速度也可根据支撑盘25的转动速度调节。参见图12，流出孔140用于监控振动器。
AccuRate供给器82在检测到第一个部件时启动并且连续地供应粉末直至最后一个部件被涂覆。在最后一个部件经过之后，供给器82以一定时的预定方式自动关闭。
在一个如图14-16所示的较佳实施例中，部件可由多个喷嘴喷涂。为此流体分离器88可安装到供应器82的输出端87上。流体分离器88的相应各个出口88A、88B都朝向其自己的喷射头89A、89B。喷射头89A、89B较佳地都分开相同的距离“X”，这可使支撑盘25上的部件分开，或者分开距离是此距离的几倍(例如2X、3X等)，而可使各喷嘴同时喷涂一个部件。如果需要的话，通过使流体分离器进一步细分，而可采用更多个喷嘴。参见图14，流出孔143容纳的螺钉144，它可用于将排出喷嘴87夹到出口管82A上。
无论是粉末基或液体基的涂覆材料都是以固定件运动的时控关系分配的。为此，光电传感器52和53可检测固定件位置并向分与配器50发出信号以开始进行分配；另外，为此也可采用接近开关。采用对分配器50的时控就可控制涂覆操作的开始和进行程度。
在将固定件收集于料仓、料桶或其它合适的收集工位(未示)之前，要对带有液体涂层的固定件进行干燥。为了加快固定件的干燥，如上所述最好采用预热，然后再在一红外线鼓风炉70中进行后续加热。一传送器(未示)设置在炉70中以头朝下地将涂覆固定件在炉中传送。对于涂覆熔融粉末的固定件，炉70的红外线加热器可关闭，并且可在将固定件堆放在一冷却料桶或其它方便地位置上之前，利用通过炉子的传送时间来冷却固定件。
参见图5，在涂层施涂之后，可由不锈钢杆95使固定件从磁铁上脱离。经过管90和喷嘴92的下部空气流有助于将涂覆固定件12移离部件保持件30并向下进入下轨道96。然后可通过下轨道96将固定件传送到炉70。
再参见图1，以下描述本发明装置10的相关部件。装置10包括一用于控制经过管90和喷嘴92输出的下压空气的作用力以及通过EFD装置120的高压空气作用力的空气控制板110，一EFD化学原料控制器120与分配器50上的EFD阀54经过分配管127连通，以控制涂层材料的流动。供应到装置10上的电能由起动/停止箱115控制。盘速度控制器123包括一用于控制和驱动盘25运动的马达。磁性马达控制器117包括刻度盘，而可有选择地对变速马达113的速度进行控制。感应发电机121可对感应线圈输送电能并用来预热物件。化学原料槽搅拌马达119可驱动化学原料槽63中的搅拌器。位于化学原料控制器120上并与一个相关传感器和光纤偶126A(图5)连接的计数器126可对被涂覆的固定件进行计数。
本发明还包括除附图所示实施例之外的其它实施例。例如，部件保持件30可构成一围栏，该围栏可使螺纹固定件放置成轴杆侧朝下而不是头朝下，如图8所示；在此实施例中，来自分配喷嘴55的涂层喷射较佳地向上朝向滚花部16。孔102可使固定件12定位，并且其深度可容纳固定件，同时又可使滚花部16露出在部件保持件30上方。可采用位于孔102相对侧上的片弹簧104来将固定件12保持在位，从而避免在固定件转动或涂层施涂过程中固定件不希望有的运动。在此实施例中，由于孔102的尺寸适于使固定件定位，而不必采用一定心盘。再者，时控链轮可连接到部件保持件30的基部，而保持件以如上所述的相同方式转动。可采用本发明对除了外螺纹固定件之外的部件或物件上的部位进行涂覆。例如，采用具有多种相适应几何形状的部件保持件可对螺母甚至不规则冲压件进行涂覆。然而，目前可以断定附图所示的具体实施例在对外螺纹固定件的头部-轴杆接合部施涂涂层时效果最佳。
本发明可采用多种类型的粉末和液体涂层，包括多种密封剂涂层，如PRECOTE 5液体密封剂(一个德国公司omniTechnik Mikroverkapeslungs-GmbH的注册商标产品，并可从本申请的受让人处购得)，以及一NYSEAL粉末密封剂(目前受让人的注册商标产品并也可从受让人处购得)。为了使用PRECOTE 5，可采用约150°F的预热和炉温；对于NYSEAL涂层，可采用更高的温度(例如高达400°F)。
为了诸如为了自锁、掩模、绝缘或润滑目的等的其它用途还可采用其它粉末或液体涂层。因而，本发明可采用诸如Teflon(杜邦公司的一个注册商标)的聚四氟乙烯成份、诸如尼龙、环氧树脂的热塑聚酰胺树脂或其它涂层材料。
可以理解，只要不脱离本发明的精神或实质特点本发明还可以其它具体的方式来实施。所以本文中的举例和实施例只是为了说明本发明，而并作对本发明作限制，所以本发明并不仅限于本文所描述的细节。