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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Fluidspender, der Flüssigkeit
oder Fluid aus einem als Spritze bezeichneten Behälter abgibt,
indem der Innendruck der Spritze von einem Kolben erhöht wird. Insbesondere
betrifft die Erfindung einen Fluidspender für ein Feststoffe enthaltendes
Schmiermittel, insbesondere für
ein Schmiermittel, welches auf einen wiederverwendeten Verschlussmechanismus
gesprüht
wird, bevor die Verschlussgeschwindigkeit geprüft wird.
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2. Technischer Hintergrund
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Ein
Beispiel für
einen bekannten Spender findet sich in der
japanischen offengelegten Patentanmeldung
Nr. 10-309456 , die eine von einem Kolben in zwei Kammern
unterteilte Spritze betrifft. Durch Hin- und Hertreiben des Kolbens
innerhalb der Spritze wird eine in der Spritze enthaltene Flüssigkeit
alternierend aus beiden Kammern ausgetragen. Während die Flüssigkeit
aus einer der Kammern ausgestoßen
wird, wird die andere Kammer mit der Flüssigkeit versorgt. Auf diese
Weise kann der Spender mit diesem Aufbau die Flüssigkeit in kontinuierlicher
Folge abgeben. Handelt es sich bei der abzugebenden Flüssigkeit
um ein Feststoffkomponenten enthaltendes Schmiermittel, so muss
das Schmiermittel kontinuierlich vermischt oder gerührt werden,
um die Flüssigkeitsdichte
konstant zu halten, weil sich ansonsten die Feststoffteilchen ablagern
würden.
Aus diesem Grund ist es notwendig, einen Mischmechanismus für diesen
Fall in der Spritze vorzusehen.
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Die
japanische offengelegte Patentanmeldung
Nr. 10-146553 zeigt eine Klebstoffauftragvorrichtung, in
der eine Mischeinrichtung innerhalb einer Spritze vorgesehen ist,
damit die Viskosität
eines Fluid-Klebstoffs konstant gehalten wird. Die Spritze besitzt
eine Ausstoßöffnung an
der Bodenseite. Der fluidförmige
Klebstoff wird durch Druckluft in Richtung der Ausstoßöffnung gestoßen, um
aus der Ausstoßöffnung auszutreten.
Die Mischeinrichtung wird gebildet durch eine an einem Ende einer
Antriebswelle angebrachte Schraube. Das andere Ende der Antriebswelle
steht aus der Spritze nach außen
durch eine obere Öffnung
der Spritze vor und wird angetrieben, um die Schraube mit Hilfe
einer externen Antriebskraft zu drehen.
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Das
Einbringen einer solchen Mischeinrichtung in den oben angesprochenen
Spender bringt das Problem mit sich, dass die Antriebswelle mit
einer Kolbenstange kollidieren würde.
Um dieses Problem zu vermeiden, muss die Antriebswelle an einer anderen
Stelle als derjenigen, von der die Kolbenstange eingeführt wird,
in die Spritze eingesetzt werden. Dann wird aber ein komplizierter
Dichtungsmechanismus zum Verschließen einer Lücke zwischen der Antriebswelle
und der Spritze benötigt,
so dass die Kosten für
den Spender steigen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Im
Hinblick auf das oben Gesagte ist es ein Ziel der Erfindung, einen
Fluidspender anzugeben, der sukzessive eine Flüssigkeit abgeben kann, während die
Flüssigkeit
innerhalb einer Spritze kontinuierlich gemischt wird, wobei der
Spender einen einfachen Aufbau aufweisen und mit geringem Kostenaufwand
hergestellt werden soll.
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Erfindungsgemäß besitzt
der Fluidspender die Merkmale des Anspruchs 1.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Da
die Rührorgane
durch Magnetkraft gedreht werden, ergibt sich kein Problem durch
die Kollision einer Antriebswelle für das Rührorgan mit einer Kolbenstange.
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Die
Rührorgane
besitzen gleiche Ausgestaltung und weisen mehrere Magnete auf, die
symmetrisch um die Drehachse der Rührorgane in diesen eingebettet
sind, während
die Rührorgan-Antriebseinrichtungen
Magnetfelder erzeugen, die die Rührorgane
zum Drehen bringen. Mindestens eines der Rührorgane wird kontinuierlich
auf einer Seite des Kolbens gedreht, zu der die Flüssigkeit
angesaugt wird.
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Die
Kolbenstange, die sich zusammen mit dem Kolben dreht, erstreckt
sich von einander abgewandten Stirnflächen des Kolbens konzentrisch
bezüglich
des Kolbens und der Spritze, und der Kolben wird von einer Kolbenantriebseinrichtung
bewegt, die mit einem Ende der Kolbenstange gekoppelt ist.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die Rührorgane
an der Kolbenstange derart gelagert, dass sie sich um die Kolbenstange drehen
können
und entlang dieser gleiten können. Bei
dieser Ausführungsform
werden die Rührorgane an
den gleichen axialen Stellen innerhalb der Spritze durch die Magnetkräfte der
Rührorgan-Antriebseinrichtung
gehalten, auch wenn die Kolbenstange zusammen mit dem Kolben nach
vom und hinten bewegt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben angegebenen Ziele sowie weitere Ziele und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsform,
wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird,
die lediglich beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht
beschränken.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche
Teile in sämtlichen
Ansichten. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht von wesentlichen Teilen eines Schmiermittel-Beschichtungssystems,
welches mit einem Fluidspender gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ausgestattet ist;
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2 eine
anschauliche Darstellung des in 1 gezeigten
Schmiermittel-Beschichtungssystems
an einer Stelle am Ende eines Vorwärtshubs eines Kolbens;
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3 ein
anschauliches Diagramm des in 1 gezeigten
Schmiermittel-Beschichtungssystems
an einer Stelle beim Start des Abgabevorgangs durch eine Rückwärtsbewegung
des Kolbens;
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4 eine
perspektivische Schnittansicht des in 1 gezeigten
Fluidspenders;
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5 eine
Schnittansicht des Fluidspenders nach 1;
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6 eine
perspektivische Ansicht eines in einer Spritze des Fluidspenders
vorgesehenen Rührorgan;
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7 eine
perspektivische Schnittansicht des Rührorgans;
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8 eine
Schnittansicht des Spenders entlang der Linie VIII-VIII in 5;
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9 ein
Flussdiagramm für
einen automatischen Betriebsablauf des Schmiermittel-Beschichtungssystems;
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10 ein
Flussdiagramm des Ablaufs eine Normal-Modus des Schmiermittel-Beschichtungssystems;
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11 ein
Flussdiagramm, welches einen Kolbenumkehrvorgang des Schmiermittel-Beschichtungssystems
veranschaulicht;
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12 ein
anschauliches Diagramm des in 1 gezeigten
Schmiermittel-Beschichtungssystems
in einem Abtropf-Verhinderungsschritt des Kolbenumkehrvorgangs;
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13 ein
anschauliches Diagramm des in 1 gezeigten
Schmiermittel-Beschichtungssystems
in einem Belüftungsschritt
des Kolbenumkehrvorgangs;
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14 ein
Flussdiagramm eines Ablaufs eines Standby-Modus des Schmiermittel-Beschichtungssystems;
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15 ein
Flussdiagramm eines Ablaufs eines Wiederherstellungsvorgangs aus
dem Standby-Modus in den Normal-Modus; und
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16 eine
Teil-Schnittansicht eines Rührorgans
und einer Rührorgan-Antriebseinrichtung
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nach 1 wird
ein Schmiermittel-Beschichtungssystem 10 gebildet durch
einen Sammeltank 11, ein Vierwege-Umschaltventil 12,
Zweiwege-Umschaltventile 13 und 14, einen Vorratstank 15, einen
Spender 16, ein Nadelventil 17 und weitere Nebenelemente.
Der Spender 16 führt
einen Spende- oder Abgabevorgang aus, um eine konstante Menge Schmiermittel über das
Nadelventil 17 auf ein zu beschichtendes Objekt 18 aufzubringen.
In diesem Fall ist das Schmiermittel in hohem Maße flüchtig und enthält Feststoffkomponenten.
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Das
zu beschichtende Objekt 18 wird in eine vorbestimmte Lage
auf einer Palette 19 gebracht und entlang einer Transportstraße 20 transportiert.
In einer Beschichtungsstation wird die Palette 19 mit Hilfe einer
Positioniereinrichtung in Position gebracht, und der Spender 16 wird
bei Empfang eines Positionierende-Signals von der Positioniereinrichtung
aktiviert, um den Spende- oder Abgabevorgang auszuführen. Das
Nadelventil 17 ist mit seiner Düse 17a auf einen Beschichtungsbereich
des Objekts 18 gerichtet. Nach Beendigung der Beschichtung
des Objekts 18 gibt die Positioniereinrichtung das Objekt nach
Empfang eines Beschichtungsende-Signals frei, so dass das beschichtete
Objekt 18 zum nächsten
Prozess weitertransportiert wird und das zu beschichtende Objekt 18 in
den Beschichtungsprozess hineinbewegt wird.
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Wie
in 2 zu sehen ist, ist das Nadelventil 17 mit
einem Ein-/Aus-Ventil 17b zum Öffnen und Schließen der
Düse 17a ausgestattet.
Das Ein-/Aus-Ventil 17b wird durch Druckluft betätigt, die von
einem Kompressor 21 kommt. Das Ein-/Aus-Ventil 17b befindet
sich normalerweise in der Offenstellung. Ein Reinigungsmechanismus 22 befindet
sich in der Nähe
der Düse 17a und
macht von der Druckluft aus dem Kompressor 21 Gebrauch, indem
er das an der Düse 17a haftengebliebene Schmiermittel
wegbläst.
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Zurückkehrend
zur 1, ist der Spender 16 mit einem Stangentreiber-Aktuator 24,
einer Kolbenstange 25 und einer Spritze 26 ausgestattet
und steuert den Bewegungshub der Kolbenstange 25 in der einen
oder der anderen Richtung, um eine Entscheidung über die Menge Schmiermittel
zu treffen, die über
das Nadelventil 17 ausgestoßen wird. Der Stangentreiber-Aktuator 24 besteht
aus einer Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Impulsmotor,
und einem Wandler, der eine Drehkraft der Antriebseinrichtung in
eine Hin- und Herbewegung
umsetzt.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist an der Kolbenstange 25 ein
Kolben 42 fixiert, der innerhalb der Spritze 26 hin-
und herbewegt wird, wenn die Kolbenstange 25 von dem Stangentreiber-Aktuator 24 angetrieben
wird. Damit lässt
sich der Stangentreiber-Aktuator 24 als Kolbenantriebseinrichtung
bezeichnen. Die Spritze 26 ist mit einer ersten bis vierten Öffnung 28, 29, 30 und 31 ausgestattet,
die das Innere der Spritze 26 mit der Außenumgebung
verbinden. Die erste und die zweite Öffnung 28 und 29 befinden
sich auf einer Seite des Kolbens 42, die dritte und vierte Öffnung 30 und 31 befinden
sich auf der anderen Seite des Kolbens 42. Die erste und
die dritte Öffnung 28 und 30 befinden
sich auf der Oberseite der Spritze 26, die zweite und die
vierte Öffnung 29 und 31 befinden
sich auf der Bodenseite der Spritze 26 gegenüber der
ersten bzw. dritten Öffnung 28 und 30.
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Die
erste und die dritte Öffnung 28 und 30 sind
mit den Zweiwege-Umschaltventilen 13 und 14 über Teflonschläuche verbunden.
Die Zweiwege-Umschaltventile 13 und 14 sind über Teflonschläuche an den
Sammeltank 11 angeschlossen und werden zwischen einer Offenstellung
und einer geschlossenen Stellung mit Hilfe von Schaltaktuatoren 33 bzw. 34 umgeschaltet.
In der geschlossenen Stellung sperren die Zweiwege-Umschaltventile 13 und 14 die
erste und die dritte Öffnung 28 und 30 gegenüber dem Sammeltank 11.
Der Sammeltank 11 ist ein hermetisch dichter Behälter mit
einem Druckregelventil, er nimmt Luftbläschen zusammen mit dem Schmiermittel
auf, wenn diese aus der Spritze 26 ausgestoßen werden,
um eine Entlüftung
der Spritze 26 vorzunehmen. Damit können die erste und die dritte Öffnung 28 und 30 als
Entlüftungsöffnungen
bezeichnet werden.
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Die
zweite und die vierte Öffnung 29 und 31 sind
mit dem Vierwege-Umschaltventil 12 über Teflonschläuche verbunden.
Mit dem Vierwege-Umschaltventil 12 sind auch der Vorratsbehälter 15 und das
Nadelventil 17 über
Teflonschläuche
verbunden. Das Vierwege-Umschaltventil 12 wird zwischen
einer Vorwärtsbewegungsstellung
nach 2 und einer Rückwärtsbewegungsstellung
gemäß 3 umgeschaltet.
Während
sich die Kolbenstange 25 nach vom bewegt, ist das Vierwege-Umschaltventil 12 in die
vierte Bewegungsstellung geschaltet, in der die vierte Öffnung 31 mit
dem Vorratstank 15 verbunden ist, und die zweite Öffnung 29 ist
mit dem Nadelventil 17 verbunden. Wenn die Kolbenstange 25 rückwärts bewegt
wird, wird das Vierwege-Umschaltventil 12 in die Rückwärts-Bewegungsstellung
geschaltet und verbindet dann die zweite Öffnung 29 mit dem
Vorratstank 15 und verbindet die vierte Öffnung 31 mit dem
Nadelventil 17. Das Vierwege-Umschaltventil 12 wird
umgeschaltet durch Antrieb seitens eines Vierrichtungs-Umschaltaktuators 35.
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Der
Vorratstank 15 ist ein hermetisch dichter Behälter mit
einem Druckregelventil und enthält
das Schmiermittel. Ein Mischmechanismus 38 befindet sich
im Inneren des Vorratstanks 15, um das Schmiermittel zu
mischen und dadurch die Dichte des Schmiermittels konstant zu halten.
Der Mischmechanismus 38 für den Vorratstank 15 besitzt
eine Magnet-Rührorgan-Struktur.
Die oben beschriebenen Mechanismen, Aktuatoren und weitere Elemente werden
insgesamt von einem Steuerteil 40 gesteuert. Es sei angemerkt,
dass die Teflonschläuche
durch andere Arten von Schläuchen
ersetzt werden können,
so zum Beispiel durch Kunststoffschläuche oder Metallrohre, soweit
das Schlauch- bzw. Rohrma terial sich für die Eigenschaften des Schmiermittels
eignet. Der Vorratstank 15 befindet sich an einer höhergelegenen
Stelle als der Sammeltank 11.
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Wie
in den 4 und 5 gezeigt ist, hat die Spritze 26 zylindrische
Form und wird horizontal gehalten. Die Spritze 26 besitzt
eine symmetrische Innenstruktur bezüglich einer Mittelebene, welche
die Mittelachse der zylindrischen Öffnungen 28 bis 31 enthält. Die
Spritze 26 besitzt einen Innendurchmesser, der etwa dem
Außendurchmesser
des Kolbens 42 zumindest in einem Bereich L entspricht,
in welchem der Kolben 42 vor- und zurück bewegt wird. Ein O-Ring 43 umfasst
den Kolben 42 an einer mittleren Stelle in axialer Richtung,
um den Spielraum zwischen dem Außenumfang des Kolbens 42 und
dem Innenumfang der Spritze 26 zu schließen. Abschnitte großen Durchmessers 44 und 45,
die einen größeren Durchmesser
besitzen, als es dem Außendurchmesser
des Kolbens 42 entspricht, sind an einander abgewandten
Seiten des Kolbens 42 gebildet. Die Abschnitte großen Durchmessers, 44 und 45,
besitzen eine geringere axiale Länge,
als es dem Hubbereich L des Kolbens 42 entspricht. Die
erste und die zweite Öffnung 28 und 29 sind
an der oberen und der unteren Seite des einen großen Durchmesser
aufweisenden Abschnitts 44 vorgesehen. Die dritte und die
vierte Öffnung 30 und 31 befinden
sich auf der oberen und der unteren Seite des einen großen Durchmesser
aufweisenden Abschnitts 45.
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Der
Spender 16 ist außerdem
mit einem Mischmechanismus zum Mischen oder rühren des Schmiermittels innerhalb
der Spritze 26 ausgestattet, um das Verhältnis der
Komponenten konstant zu halten. Der Mischmechanismus wird gebildet
durch ein Paar Rührorgane 47 und 48,
ein Paar Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 und
ein Paar Antriebsorgan-Aktuatoren 51 und 52.
Die Rührorgane 47 und 48 haben die
gleiche Struktur, jeweils ausgestattet mit drei Rührblättern oder
-schaufeln 53 oder 54 und Innenmagneten 55 bzw. 56,
wie in den 6 und 7 im einzelnen
gezeigt ist. Die Rührorgane 47 und 48 sind an
der Kolbenstange 25 zwischen dem Kolben 42 und
den Abschnitten großen
Durchmessers, 44 und 45 angebracht, so dass die
Rührorgane 47 und 48 umlaufen
und außerdem
entlang der Kolbenstange 25 verschoben werden können. Damit
wird die Kolbenstange 25 zum Bewegen des Kolbens 42 zwischen
den Rührorganen 47 und 48 hin-
und herbewegt.
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Um
einen Verschleiß des
Innenumfangs der Spritze 26 durch Reibung zwischen dem
Rührorgan 47 oder 48 und
der Spritze 26 zu vermeiden, besitzen die Rührorgane 47 und 48 einen
Außendurchmesser, der
kleiner ist als der Innendurchmesser der Spritze 26.
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Die
Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 befinden
sich an der Spritze 26 an solchen Stellen, an denen sie
die Rührorgane 47 bzw. 48 umgeben,
und sie sind mittels Lager an einem Spritzenhalter 58 gehaltert,
so dass die Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 sich
um die Spritze 26 drehen können. Die Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 werden
drehend angetrieben, wenn Antriebskräfte von den Rührorgan-Aktuatoren 51 und 52 über Zahnräder 49a und 50a am
Außenumfang
der Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 übertragen
werden. Die Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 besitzen
Innenmagnete 59 oder 60, wie im einzelnen in 8 dargestellt
ist, so dass die Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 die
Rührorgane 47 und 48 in
ihren relativen Lagen bezüglich
der Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 halten,
bestimmt durch die relativen Positionen der Magnete 55 und 56 der
Rührorgane 47 und 48 in
bezug auf die Magnete 59 und 60 der Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50, auch
während
sich die Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 drehen.
Damit drehen sich die Rührorgane 47 und 48,
indem sie den Rührorgan-Antriebsringen 49 und 50 folgen.
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Bezugnehmend
auf 6 besitzt jedes der Rührorgane 47 und 48 ein
axiales in Längsrichtung verlaufendes
Loch 62 zum Durchleiten der Kolbenstange 25. Die
Rührblätter 53 oder 54 befinden
sich auf einer Stirnfläche
der Rührorgane 47 oder 48,
um in axialer Richtung der Rührorgane 47 oder 48 vorzustehen,
das heißt
parallel zur Kolbenstange 25. Die drei Rührblätter 53 oder 54 sind
radial um das Loch 62 in Abständen von 120° angeordnet.
Die Rührorgane 47 und 48 sind
an der Kolbenstange 25 in entgegengesetzte Richtungen angebracht,
wobei ihre Rührblätter 53 und 54 zu
den Abschnitten mit großem Durchmesser, 44 bzw. 45 orientiert
sind.
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Wie
in 7 gezeigt ist, sind die Magnete 55 und 56 in
Hohlräumen 63 eingebettet,
die im Inneren des Rührorgans 47 oder 48 ausgebildet
sind, wobei deren offene Enden in Richtung der Mittelachse des Rührorgans 47 oder 48 orientiert
sind. Jedes Rührorgan 47 oder 48 besitzt
sechs Ausnehmungen 63, von denen drei radial um die Mittelachse
in Abständen von
120° angeordnet
sind, während
die drei anderen auf einer Seite dieser drei Hohlräume in axialer
Richtung der Kolbenstange 25 in einer Eins-zu-Eins-Ausrichtung
mit den erstgenannten drei Ausnehmungen gelegen sind. Die Magnete 55 und 56 werden
in die Hohlräume 53 durch
Löcher 64 eingebracht,
die durch die Außenumfänge der
Rührorgane 47 und 48 an
einander diametral gegenüberliegenden
Stellen bezüglich
der Hohlräume 64 ausgebildet
sind. Die Magnete 55 und 56 können in einer von der dargestellten
Weise abweichenden Art angeordnet sein, soweit sie symmetrisch bezüglich der
Drehachse des Rührorgans 47 oder 48 angeordnet
sind.
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Die
Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 haben
den gleichen Aufbau. Wie in 8 gezeigt
ist, sind die Magnete 59 und 60 entsprechend den
Magneten 55 bzw. 56 angeordnet. Das heißt: es gibt sechs
Magnete 59 oder 60 in jedem Rührorgan-Antriebsring 49 oder 50,
von denen drei radial in Abständen
von 120° angeordnet
sind, während
die drei anderen auf einer Seite dieser drei Magnete in axialer Richtung
der Kolbenstange 25 in einer Eins-zu-Eins-Fluchtung mit erstgenannten
drei Magneten angeordnet sind. Die Polaritäten der Magnete 55, 56, 59 und 60 sind
so angeordnet, dass die Magnete 59 die Magnete 55 anziehen,
wohingegen die Magnete 60 die Magneten 56 anziehen.
Durch diesen Aufbau wird das Rührorgan 47 oder 48 ortsfest
in dem Rührorgan-Antriebsring 49 oder 50 gehalten, während der
betreffende Ring anhält,
und es dreht sich zusammen mit dem Rührorgan-Antriebsring 49 oder 50,
wenn sich dieser dreht. Es besteht die Möglichkeit, Polaritäten der
Magnete 55, 56, 59 und 60 so anzuordnen,
dass die Magnete 55 oder 56 die Magnete 59 oder 60 abstoßen.
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Im
folgenden wird die Arbeitsweise des oben erläuterten Schmiermittel-Beschichtungssystems 10 kurz
erläutert.
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Das
Schmiermittel-Beschichtungssystem 10 arbeitet automatisch
gemäß einer
in einem Speicher 70 (siehe 1) des Steuerteils 40 gespeicherten Ablauffolge.
Es gibt einen Normal-Modus und einen Standby-Modus in dem Ablauf,
wie aus 9 hervorgeht, und diese Betriebsarten
(Modi) werden automatisch in passender Weise abhängig vom Verkehr der Paletten 19 auf
der Transportstraße 20 umgeschaltet.
Insbesondere wird der Normal-Modus dann ausgeführt, wenn die Paletten 19 sukzessive
und ruckfrei befördert
werden, wohingegen der Standby-Modus ausgeführt wird, wenn die Paletten 19 auf der
Transportstraße 20 stromaufwärts oder
stromabwärts
bezüglich
der Beschichtungsstation in einen Stau geraten sind, oder wenn es überhaupt
keine Paletten 19 stromaufwärts auf der Transportstraße 20 gibt.
Sensoren 71 und 72 befinden sich an stromaufwärtigen und
stromabwärtigen
Stellen bezüglich
der Beschichtungsstation, um die Paletten 19 auf der Transportstraße 20 zu
erkennen.
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Im
Normal-Modus erfolgt der Ausgabevorgang, während das Ein-/Aus-Ventil 17b des
Nadelventils 17 geöffnet
ist. Wie in 10 zu sehen ist, wird zu Beginn
des Normal-Modus
geprüft,
ob die Zweiwege-Umschaltventile 13 und 14 in die
Schließstellung
gebracht sind. Falls nicht, werden sie in die Schließstellung
gebracht. Obschon in den Zeichnungen nicht dargestellt, wird die
Stellung des Vierwege-Umschaltventils 12 ebenfalls überprüft, um sicherzugehen,
dass das Ventil 12 entweder auf die Vorwärtsbewegungsstellung
oder die Rückwärtsbewegungsstellung
eingestellt ist.
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Anschließend wird
nach Erhalt eines Positionierende-Signals der Stangenantriebsaktuator 24 angesteuert,
um die Kolbenstange 25 um einen konstanten Hub in eine
Richtung zu bewegen. Dabei wird eine entsprechende Menge Schmiermittel über das Nadelventil 17 ausgestoßen und
auf das zu beschichtende Objekt 18 aufgebracht. Eines der
Rührorgane 47 und 48,
welches sich auf der Saugseite der Spritze 26 befindet,
beispielsweise das Rührorgan 48 bei
der Vorwärtsbewegung
der Kolbenstange 25, wird stets gedreht, während das
andere Rührorgan
auf der Ausstoßseite
der Spritze 26 nicht gedreht wird. Weil die Rührorgane 47 und 48 an
der Kolbenstange 25 gleiten können, werden die Rührorgane 47 und 48 in
den gleichen relativen Stellungen bezüglich der Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 mit
Hilfe der Magneten 55, 56, 59 und 60 gehalten,
auch wenn die Kolbenstange 25 in axialer Richtung bewegt
wird.
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Der
Stangenantriebsaktuator 24 treibt die Kolbenstange 25 zur
Bewegung in eine Richtung um einen Hub jedes Mal an, wenn er das
Positionierende-Signal empfängt,
um das Objekt 18 mit einer konstanten Menge Schmiermittel
zu überziehen.
Wenn die Kolbenstange 25 einen Endpunkt in Bewegungsrichtung
erreicht, steuert der Steuerteil 40 den Aktuator 24 so,
dass dieser die Bewegungsrichtung der Kolbenstange 25 ändert. Folglich
werden die Saugseite und die Ausstoßseite der Spritze 26 vertauscht, und
das drehende Rührorgan 47 oder 48 beendet
die Drehung, während
das andere Rührorgan 47 oder 48 mit
einer kontinuierlichen Drehung beginnt.
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Vor
dem Start des Ausgabevorgangs in die entgegengesetzte Richtung wird
eine Kolbenumkehroperation ausgeführt. Wie in 4 gezeigt,
besteht der Kolbenumkehrvorgang in einem Tröpfel-Verhinderungsschritt,
einem Belüftungsschritt
und einem Ventilumschaltschritt für das Vierwegeventil 12,
einem Vorhubschritt und einem Düsenreinigungsschritt.
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Bei
dem Tröpfel-Verhinderungsschritt
bleiben die Umschaltventile 12 bis 14 in den gleichen Stellungen
wie bei dem vorausgehenden Ausgabevorgang, allerdings werden die
Kolbenstange 25 und damit der Kolben 42 etwas
in die entgegengesetzte Richtung bezüglich der vorhergehenden Bewegungsrichtung
bewegt. Da die Kobenstange 25 beim Ausgabevorgang in diesem
Fall zunächst
nach vorn bewegt wird, wird das Umschaltventil 12 in die
Vorwärtsbewegungsposition
gebracht, und die Umschaltventile 13 und 14 werden
in die Schließstellung gebracht,
wie in 12 dargestellt ist, und die
Kolbenstange 25 wird etwas nach hinten bewegt. Hierdurch
wird durch die zweite Öffnung 29 etwas Schmiermittel
zurück
in die Spritze 26 gesaugt, so dass das in der Düse 17a verbliebene
Schmiermittel vor einem Herabtropfen bewahrt wird.
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Der
Belüftungsschritt
schließt
sich an den Tröpfel-Verhinderungsschritt
an. Bei dem Belüftungsschritt
wird der Aktuator 33 oder 34 angetrieben, um eines
der beiden Zweiwege-Umschaltventile 13 und 14,
welches sich beim vorhergehenden Ausgabevorgang auf der Saugseite
befunden hat, umzuschalten, das heißt im vorliegenden Fall das
Ventil 14 umzuschalten, für eine begrenzte Zeit in die
Offenstellung, wie in 13 gezeigt ist. Während das
Ventil 14 geöffnet
wird, wird die Kolbenstange 25 um einen vorbestimmten Hub in die
zur vorhergehenden Bewegung entgegengesetzte Richtung bewegt, das
heißt in
diesem Fall in die Richtung nach hinten. Da der Vorratstank 15 sich
oberhalb des Sammel tanks 11 befindet, fließt das Schmiermittel
von dem Vorratstank 15 von sich aus in die Spritze 26,
wobei das Schmiermittel durch das offene Ventil 14 aus
der Spritze 26 in den Sammeltank 11 fließt, bedingt
durch die Höhendifferenz
zwischen dem Vorratstank 15 und dem Sammeltank 11.
Hierdurch strömen
Bläschen, die
in dem Schmiermittel aufgrund des Unterdrucks im Inneren der Spritze 26 entstanden
sind, mit dem Schmiermittel in den Sammeltank 11, so dass
die Bläschen
aus dem Inneren der Spritze 26 entfernt werden. Der Hub
der Kolbenstange 25 unterstützt das Austreiben der in dem
Schmiermittel enthaltenen Bläschen
in den Sammeltank 11. Der Hub der Kolbenstange 25 für den Belüftungsschritt
wird geringer angesetzt als der für den Materialausgabevorgang, er
kann aber auch gleich oder größer sein
als der Hub für
den Ausgabevorgang.
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Da
die erste und dritte Öffnung 28 und 30 auf den
Oberseiten der einen großen
Durchmesser aufweisenden Abschnitte 44 und 45 gelegen
sind und die in die Spritze 26 eintretende Luft oder die
in der Spritze 26 entstehenden Bläschen die Neigung haben, sich
an den Oberseiten der Abschnitte großen Durchmessers, 44 und 45,
anzusammeln, werden die Bläschen
wirksam entfernt. Das Entlüften
oder Austragen der Bläschen
vor dem Materialausgabevorgang verhindert, dass Bläschen durch
den Austragvorgang größer werden,
was den Austragvorgang in kontinuierlicher Abfolge erleichtert.
Es sei angemerkt, dass der Entlüftungsschritt
auch dadurch ausgeführt
werden kann, dass lediglich eines der Ventile 13 und 14,
das ist das Ventil auf der Saugseite des vorhergehenden Materialausgabevorgangs,
geöffnet
wird, ohne dabei die Kolbenstange 25 zu bewegen.
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Nach
dem Entlüftungsschritt
wird eines der Zweiwege-Umschaltventile 13 und 14 in
die Schließstellung
zurückgestellt,
und der Vierrichtungs-Umschaltaktuator 35 wird angetrieben,
um das Vierwege-Umschaltventil 12 in die andere Stellung
als zuvor umzuschalten, das heißt
auf eine Rückbewegungsstellung
in diesem Fall, wie in 3 gezeigt ist. Hierdurch wird
die beim vorhergehenden Austragvorgang als Ausstoßöffnung fungierende
zweite Öffnung 29 jetzt
zu einer Ansaugöffnung
umfunktioniert.
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Anschließend erfolgt
ein Vorhub-Schritt durch Antreiben des Stangenantriebsaktuators 24, um
die Kolbenstange 25 und damit den Kolben 42 um einen
kleinen Hub in Rück wärtsrichtung
zu bewegen. Hierdurch werden durch Umschalten des Vierwege-Umschaltventils 12 entstandene
Bläschen
aus der Spritze 26 ausgelassen, und das Schmiermittel wird
dem Nadelventil 17 zugeleitet, wodurch die beim Tröpfel-Verhinderungsschritt
in das Nadelventil gesaugte Luft ausgetrieben wird. Gleichzeitig
treibt der Steuerteil 40 einen Verschiebungsmechanismus 70, um
eine Antispritzplatte 71 vor die Düse 17a zu bringen,
so dass das aus der Düse 17a kommende Schmiermittel
nicht verspritzt. Nachdem der Verschiebungsmechanismus 70 die
Antispritzplatte 71 von der Vorderseite der Düse 17a zurückgezogen hat,
wird der Reinigungsmechanismus 22 aktiviert, um das Schmiermittel
von der Düse 17a zu
entfernen. Anschließend
wird die Kolbenstange 25 um den konstanten Hub in Rückwärtsrichtung
bewegt, um das Schmiermittel auszutragen. Wie bisher beschrieben
wurde, kann, da die Kolbenstange 25 bei dem Kolbenumkehrvorgang
in die gleiche Richtung wie beim nachfolgenden Austragvorgang bewegt
wird, das Schmiermittel-Beschichtungssystem 10 den Materialaustragvorgang
sofort beginnen. Wenn die Kolbenstange 25 und damit der
Kolben 42 einen Endpunkt in Rückwärtsrichtung erreichen, wird
der Kolbenumkehrvorgang in der gleichen Weise ausgeführt, wie
es oben dargelegt wurde, während
die Kolbenstange 25 in der gleichen Richtung bewegt wird, wie
bei dem nachfolgenden Materialaustragvorgang.
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Solange
der Normal-Modus andauert, werden die oben beschriebenen Vorgänge wiederholt, um
das Schmiermittel sukzessive auf die zu beschichtenden Objekte aufzubringen.
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Obschon
die Rührblätter 53 und 54 bei
dieser Ausführungsform
parallel zu der Kolbenstange 25 vorstehen, ist es möglich, die
Rührblätter 53 und 54 in
axialer Richtung der Kolbenstange 25 zu neigen, um dadurch
zu bewirken, dass das Schmiermittel in axialer Richtung verwirbelt
wird. Die Rührblätter können in
einer rechtwinkligen Orientierung zu der Achse der Kolbenstange 25 orientiert
sein. Die Anzahl der Rührblätter 53 und 54 ist
ebenso wenig wie die Anzahl der Magnete 55, 56, 59 und 60 für die obige
Ausführungsform
beschränkt,
sie kann entsprechend modifiziert werden. Die Ausgestaltung der
Rührblätter ebenso
wie die der Magnete in dem Rührorgan lässt sich
in passender Weise modifizieren.
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Im
folgenden werden die Vorgänge
im Standby-Modus beschrieben. Im Standby-Modus hält der Steuerteil 40 die Überwachung
der Sensoren 71 und 72 aufrecht, so dass das Schmiermittel-Beschichtungssystem 10 sobald
wie möglich
in den Normal-Modus zurückkehren
kann.
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Im
Standby-Modus werden gemäß 14 die
Rührorgan-Aktuatoren 51 und 52 angetrieben, um
beide Rührorgane 47 und 48 intermittierend
in regelmäßigen Intervallen
zu drehen. Eines der Rührorgane 47 und 48,
welches sich auf der Saugseite der Spritze 26 befindet,
wenn der Standby-Modus beginnt, setzt die Drehung im Standby-Modus
ebenso wie im Normal-Modus fort. Genaugenommen, wird also das andere
Rührorgan 47 oder 48 angetrieben, um
während
des Standby-Modus intermittierend zu drehen. Damit wird die Dichte
des Schmiermittels innerhalb der Spritze 26 konstant gehalten.
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Wenn
eine vorbestimmte längere
Zeitspanne nach dem Beginn des Standby-Modus verstrichen ist, wird
die Kolbenstange 25 entgegen der vorhergehenden Bewegungsrichtung
bewegt, damit der Tröpfel-Verhinderungsvorgang,
der oben erläutert
wurde, für
den Kolbenumkehrvorgang durchgeführt
wird. Im Anschluss daran wird das Ventilteil 17a des Nadelventils 17 geschlossen,
um ein Verdampfen des Schmiermittels zu unterbinden.
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Wenn
das Schmiermittel-Beschichtungssystem nach Schließen des
Ventilelements 17a vom Standby-Modus wieder in den Normal-Modus
zurückkehrt,
wird der oben angesprochene Wiederherstellungsvorgang ausgeführt. Bei
dem Wiederherstellungsvorgang wird nach 15 das Ein-/Aus-Ventil 17b geöffnet, und
die Kolbenstange 25 wird in mehreren Hüben bewegt, damit das Schmiermittel
dem Nadelventil 17 zugeführt wird und dadurch Luft aus
dem Nadelventil 17 ausgetrieben wird. Die Anzahl der Hübe für diesen
Vorgang wird derart festgelegt, dass das Schmiermittel fehlerfrei aus
der Düse 17a ausgestoßen wird.
Der Verschiebemechanismus 20 wird während des Wiederherstellungsvorgangs
aktiviert, so dass die Antispritzplatte 71 vor die Düse 17a gefahren
wird. Nachdem der Verschiebemechanismus 70 die Antispritzplatte 71 von
der Vorderseite der Düse 17a zurückgezogen hat,
wird der Reinigungsmechanismus 22 aktiviert, um das Schmiermittel von
der Düse 17a zu
entfernen. Danach wird die Kolbenstange 25 um den konstanten
Hub in Rückwärtsrichtung
bewegt, um das Schmiermittel auszutragen.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
sind die Rührorgane 47 und 48 drehbar
an der Kolbenstange 25 angebracht. Bei einer weiteren Ausführungsform
ist nach 16 ein ringähnliches Rührorgan 83 in eine
Nut 84 am Innenumfang einer Spritze 82 angesetzt,
so dass das Rührorgan 83 um eine
Kolbenstange 87 umlaufen kann, während es entlang der Nut 84 geführt wird.
Die Nut 84 wird gebildet durch einen vertieften Innenumfangsbereich der
Spritze 82 und eine Hülse 88,
die von einem Ende her in die Spritze 82 eingesetzt ist.
In dieser Ausführungsform
sind mehrere Rührblätter 86 in
regelmäßigen Intervallen
am Innenumfang des Rührorgans 83 angebracht,
die radial nach innen soweit vorstehen, dass die Rührblätter 86 nicht
mit der Kolbenstange 87 kollidieren. Wie in 16 gezeigt
ist, ist es bevorzugt, die Rührblätter 86 in
axialer Richtung der Kolbenstange 87 zu neigen, damit das
Fluid in axialer Richtung der Spritze 82 verwirbelt wird.
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Obschon
die Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50,
die um die Spritze 26 mit Hilfe der Rührorgan-Aktuatoren 51 und 52 gedreht
werden, als Rührorgan-Antriebseinrichtung
zum Drehen der Rührorgane 47 und 48 bei
der obigen Ausführungsform
vorgesehen sind, kann eine erfindungsgemäße Rührorgan-Antriebseinrichtung
anders ausgebildet sein. Beispielsweise kann gemäß der in 16 gezeigten zweiten
Ausführungsform
eine Magnetspule 80 in Verbindung mit einer Steuerschaltung 81 die
Rührorgan-Antriebseinrichtung
bilden. Die Magnetspule 80 wird gebildet aus mehreren Spulen,
die magnetische Drehfelder an drei oder vier regelmäßig beabstandeten
Stellen um die Spritze 82 herum erzeugen. Das Rührorgan 83 besitzt
mindestens zwei Magnete 85, die sich diametral in Umfangsrichtung
gegenüberstehen,
und die Magnete 85 erzeugen Magnetfelder in radialer Richtung
des Rührorgans 83.
Die Steuerschaltung 81 erzeugt elektrischen Strom zum Erregen
der Magnetspulen 80 mit solchen Phasen, die zum Drehen
des Rührorgans 83 erforderlich
sind.
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BEISPIEL
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Die
Spritze 26 wird vorzugsweise aus einem nicht-magnetischen
Material wie beispielsweise Kunststoff, Keramik oder Glas hergestellt.
Als Kunststoffmaterial wird transparentes PFA (Perfluoralkoxy-Fluorkunststoff)
bevorzugt. Die Rührorgane 47 und 48 werden
vorzugsweise aus Harzmaterial oder Keramikmaterial hergestellt.
Die Rührorgan-Antriebsringe 49 und 50 bestehen
vorzugsweise aus nicht-magnetischem Material, beispielsweise Harzmaterial
oder Messing.
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Das
Schmiermittel-Beschichtungssystem 10 der obigen Ausführungsform
ist vorzugsweise einsetzbar in einem Recycling-System einer Einmal-Photofilmeinheit
mit Objektiv. In diesem Fall soll ein Verschlussmechanismus einer
gebrauchten Wegwerfkamera das zu beschichtende Objekt 18 sein.
Gebildet wird die Wegwerfkamera von einem Hauptkörper, der in sich einen Photofilmstreifen
aufnimmt und an dem ein Belichtungsmechanismus angebracht ist, wobei
eine vordere und hintere Abdeckung den Hauptkörper vorne bzw. hinten bedeckt. Der
Belichtungsmechanismus enthält
ein Aufnahmeobjektiv, den Verschlussmechanismus und einen Aufwickelmechanismus,
die wiederverwendbar sein sollen. Wie bekannt, besteht der Verschlussmechanismus
aus einem Verschluss-Antriebshebel,
einer Verschlusslamelle, einer Verschlussspannfeder und einer Rückstellfeder.
Die Verschlusslamelle verschließt üblicherweise
eine Verschlussöffnung,
die sich hinter dem Aufnahmeobjektiv befindet, und sie kann in einer
Ebene rechtwinklig zur optischen Achse des Aufnahmeobjektivs verschwenkt
werden. Der Verschlussantriebshebel kann auf einer Achse verdreht werden,
die sich in einer vertikalen Richtung der Wegwerfkamera erstreckt,
und er stößt gegen
die Verschlussmembran, wenn er aus einer gespannten Stellung in
eine Freigabestellung verdreht wird, wodurch die Verschlusslamelle
dazu gebracht wird, in Öffnungsrichtung
der Verschlussöffnung
zu verschwenken. Die Verschlussspannfeder ist an einem Ende an einem
Federhalteteil des Verschlussantriebshebels eingehakt, das andere
Ende befindet sich an einem anderen Teil als dem Verschlussantriebshebel,
so dass die Verschlussspannfeder den Verschlussantriebshebel in
die Freigabestellung vorspannt. Die Rückstellfeder drängt die
Verschlusslamelle in eine Rückstellbewegung
in Richtung der Anfangsstellung, in welcher die Verschlussöffnung verschlossen
wird.
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Die
gebrauchte Wegwerfkamera wird gesammelt und in einer Fabrik zum
Zweck des Recyclings zerlegt. In dem Recycling-System werden einige
Teile als wiederzuverwendende Materialien aussortiert, andere Teile
werden noch mal verwendet ohne Veränderung, indem sie in ein neues
Produkt eingebaut werden. Was die Wegwerfkamera angeht, so ist der
Hauptkörper
mit der vorderen und hinteren Abdeckung bedeckt, demzufolge der
Hauptkörper
in den meisten Fällen
kaum verunstaltet oder beschädigt
ist und er noch einmal verwendet werden kann. Vor einer erneuten
Verwendung des Hauptkörpers wird
der Belichtungsmechanismus geprüft,
um zu sehen, ob er richtig arbeitet. Abhängig von der Prüfung neigt
die Bewegungsgeschwindigkeit der Verschlusslamelle dazu, andere
Werte anzunehmen, abhängig von
den Bedingungen, unter denen die eingesammelte Wegwerfkamera eingesetzt
wurde. Es hat sich herausgestellt, dass die Schwankungen in der
Verschlussgeschwindigkeit auf einen vorbestimmten tolerierbaren
Bereich gesenkt werden können,
ohne dass die Teile ausgetauscht werden müssen, wenn nur ein Schmiermittel
auf den Zusammenwirkungsbereich zwischen einem Ende der Spannfeder
und dem Federhalteteil des Verschlussantriebshebels aufgebracht
wird. Das erfindungsgemäße 10 ist
für diesen
Zweck wirksam geeignet. Nach der Beschichtung mit dem Schmiermittel
wird die Geschwindigkeit der Verschlusslamelle mehrmals gemessen,
um zu sehen, ob die Geschwindigkeitsänderung sich in einem tolerierbaren
Bereich bewegt.
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Als
Schmiermittel kommt ein Flüssigschmiermittel
in Betracht, bestehend aus einer Ölkomponente mit gutem Fließvermögen bei
geringer Temperatur, für
den Verschlussmechanismus eignet sich ein ultrafeiner Fluorkunststoff.
Beispiele für
ein solches flüssiges
Schmiermittel beinhalten Dry Surf HF-1800 (Handelsname), hergestellt
von Herves Ltd. Dieses Schmiermittel wird als Trockenbeschichtungs-Schmiermittel
bezeichnet, hat opakes weißes Aussehen
und in einem Flammpunkttest mit offenem Becher keinen Flammpunkt,
es ist in einem Bereich von -30°C
bis 120°C
einsetzbar und besitzt eine spezifische Dichte von 1,25 bei 25°C. Nach der
Beschichtung ist die Oberfläche
dieses Schmiermittels halb-nass. Außerdem enthält dieses Schmiermittel keinen
Ozonzerstörenden
Faktor, es bleibt 4,1 Jahre in der Atmosphäre, der GWB beträgt 500 (CO2 = 1). Folglich ist dieser Typ von Schmiermittel
in hohem Maße
flüchtig
und enthält
Feststoffkomponenten, so dass sich die Dichte ändert, während das Material in einem
hermetisch dichten Behälter
aufgenommen ist. Damit die Dichte konstant bleibt, ist das oben
beschriebene Schmiermittel-Beschichtungssystem 10 vorzugsweise
mit den Mischeinrichtungen ausgestattet. Die Menge Schmiermittel,
die auf den einzelnen Hauptkörper
der Wegwerfkamera aufzubringen ist, beträgt vorzugsweise 0,001 cm3 bis 0,01 cm3.
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Da
die Kolbenstange 25 in dem Schmiermittel-Beschichtungssystem 10 vor-
und zurückbewegt wird,
lässt sich
das Schmiermittel sukzessive ausbringen. Weil das Schmiermittel
die Feststoffkomponenten enthält,
wird es auf der Saugseite der Spritze 26 auch während des
Austragvorgangs gerührt.
Da das Schmiermittel in hohem Maße flüchtig ist, wird das Ein-/Aus-Ventil 17b des
Nadelventils 17 verschlossen, wenn der Standby-Modus über längere Zeit
hinweg anhält.
Allerdings ist die Erfindung nicht nur auf das Austragen des oben
beschriebenen Schmiermittels beschränkt, jede Art von Fluid lässt sich
mit dem erfindungsgemäßen Spender
austragen.