Vorrichtung zum teilweisen Beschichten der Innenoberfläche von Lampenkolben

Abstract

 Die Vorrichtung zum Aufdampfen einer sichtbare Strah­lung reflektierenden Beschichtung auf den inneren Reflektorteil (7) von Lampenkolben (5) weist einen aus einem ferromagnetischen Material bestehenden Schatter (11) auf, der getrennt von der Verdampferwendel (14) mittels eines mechanischen Greifers durch den Kolbenhals (6) in den Lampenkolben (5) eingeführt und auf der Kolbenkuppe (8) abgesetzt wird. Der Schatter (11) wird dort mittels eines außerhalb des Lampen­kolbens (5) befindlichen Magnets (12) auf seiner vorgesehenen Position gehalten. Die spezielle Ausge­staltung des Schatters (11) ermöglicht dessen sicheren Transport und festen Sitz in seiner Arbeitsstellung. Die in einem separaten Arbeitsgang in den Lampenkolben (5) eingeführte Verdampferwendel (14) besteht aus mehreren verdrillten Einzeldrähten. Die Windungen der Verdampferwendel (14) weisen einen sich in Richtungen Schatter (11) verringernden Wickeldurchmesser auf, wodurch diesse vereinfacht mit dem daran angepaßten Aluminiumstreifen (13) beladen werden kann. Die einzelnen Arbeitsgänge sind mechanisiert, so daß die Vorrichtung in eine mit hoher Leistung laufende Fertigungslinie für Reflektorglühlampen integrierbar ist.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Das teilweise Beschichten der Innenoberfläche von Lampenkolben mit einem strahlungsreflektierenden Material, insbesondere das Aufdampfen von sichtbare Strahlung reflektierenden Schichten auf die Innen­oberfläche von Reflektorkolben, erfolgt in einem Vakuum. Es kommen hierbei unterschiedliche Verfahren zur Anwendung. So ist zum Beispiel bekannt, daß zunächst die gesamte Innenoberfläche des Reflektor­kolbens mit der strahlungsreflektierenden Beschich­tung, in der Regel Aluminium, versehen wird. In einem anschließenden Arbeitsgang wird dann mittels einer in den Reflektorkolben eingeleiteten ätzenden Flüssigkeit die auf der Kolbenkuppe befindliche Beschichtung wieder ausgelöst. Hierdurch entsteht neben einem erhöhten Verbrauch des strahlungsreflektierenden Materials zusätzlich ein erheblich erhöhter Aufwand an Vorrichtungen und somit an Kosten für das Auslösen der Beschichtung an der Kolbenkuppe. Zudem sind durch die Verwendung der ätzenden Flüssigkeit erhebliche Sicherheitsbestimmungen für das Fertigungspersonal und den Umweltschutz einzuhalten.

[0002] Ein anderes Verfahren umgeht das lästige Naßauslösen der Kolbenkuppe, indem zum Aufbringen der reflektie­renden Beschichtung der Bereich der Kolbenkuppe des in hängender Stellung befindlich Lampenkolbens Sand, Granulat, Glasperlen oder eine ähnliche Substanz ein­ gebracht und nach dem Beschichten wieder entnommen wird. Auf diese Weise bleibt zwar die Kolbenkuppe unbeschichtet, doch ist das Einbringen und insbeson­dere das Entnehmen des die Kolbenkuppe abdeckenden Materials nicht ganz problemfrei. Einerseits muß das eingebrachte Füllgut immer in einer Ebene senkrecht zur Kolbenlängsachse liegen, um eine asymmetrische Beschichtung und damit eine asymmetrische Ausstrahlung der fertigen Lampe zu verhindern. Zum anderen sind bei der Entnahme des Füllgutes häufig Beschädigung an der frisch aufgebrachten reflektierenden Beschichtung aufgetreten.

[0003] Des weiteren ist die Verwendung eines Schatters bekannt, der mit der Verdampferwendel mechanisch verbunden und der gemeinsam mit dieser in den Lampen­kolben eingeführt und nach dem Beschichten auch gemeinsam wieder entnommen wird. Die Nachteile dieses Verfahrens sind, daß die vom Schatter zumindest teil­weise umgebene Verdampferwendel für eine mechanisierte Bestückung mit dem zu verdampfenden Material nur schlecht zugänglich ist. Weiterhin ist es erforder­lich, das zu verdampfende Material, das in der Regel aus mehreren Aluminiumstreifen besteht, auf die nahezu einen Kreis bildende Verdampferwendel anzuhängen. Ebenso können die Halter, mit denen der Schatter und die Verdampferwendel verbunden sind, während des Verdampfungsvorgangs eine unregelmäßige Beschichtung des Reflektorteils bewirken. Allen drei zuvor beschriebenen Methoden ist darüber hinaus gemeinsam, daß sie für eine mechanisierte Fertigung mit höheren Stückzahlen ungeeignet ist. Vorrichtungen dieser Art sind deshalb außerhalb der eigentlichen Fertigungs­linie für die Lampenfertigung angeordnet. Die beschichteten Lampenkolben müssen an geeigneter Stelle in den Fertigungsprozeß eingeschleust werden.

Aufgabe

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kon­struktiv einfache Lösung für das Beschichten von Re­flektorkolben zu schaffen, bei der die schädliche Belastung durch Chemikalien sowie das umständliche Abdecken der Kolbenkuppe durch ein Füllgut entfallen kann. Weiterhin soll die Beschichtung ohne Qualitäts­einbußen und derart mechanisierbar sein, daß die entsprechende Vorrichtung in eine Fertigungslinie mit hohe Stückleistung integriert werden kann.

Vorteile

[0005] Mit der Vorrichtung nach der Erfindung wird die Kolbenkuppe auf einfache Weise von dem zu verdamp­fenden reflektierenden Material abgeschattet, so daß sich dort keine Beschichtung niedersetzen kann. Der mobile Schatter aus ferromagnetischem Material wird in einem Arbeitsgang mittels des mechanischen Greifers durch die Öffnung des Kolbenhalses in das Innere des Lampenkolbens eingeführt und dort auf der nach unten weisenden Kolbenkuppe durch einen Magnet gehaltert. Der Haltemagnet befindet sich hierbei außerhalb des Lampenkolbens unter der Kolbenkuppe. Der Schatter wird hierdurch genau positioniert und gehalten. Die an die Kolbenkuppe angepaßte Form der Auflagefläche des Schatters bewirkt einen sicheren Sitz desselben an seiner ihm vorbestimmten Position in Relation zur Verdampferwendel. Der Außendurchmesser des Schatters ist auf den Innendurchmesser des Kolbenhalses abge­stimmt, so daß das Einführen und das Entnehmen mittels des Greifers problemfrei durchgeführt werden kann. Die kreiszylinderförmige Seitenwand erleichtert dem mechanischen Greifer das Aufnehmen, den Transport und das Absetzen des Schatters. Die Oberkante des Schatters ist ebenfalls auf die zu beschichtende Kolbenform angepaßt, so daß die aufgebrachte Beschich­tung genau im Übergangsbereich zwischen dem Reflektor­teil und der Kolbenkuppe endet. Die mechanische Trennung des Schatters von der Verdampferwendel hat den weiteren Vorteil, daß letztere ohne Schwierig­keiten und mechanisiert mit dem zu verdampfenden strahlungsreflektierenden Material beladen werden kann, ohne daß dieser Arbeitsgang vom Schatter be­hindert wird. Des weiteren vereinfacht sich die Reinigung der am Verdampfungsvorgang beteiligten und wiederverwendbaren Teile. Da der Schatter ohne innerhalb des Lampenkolbens angeordnete Halter auf seiner genau definierten Position gehalten wird, ent­steht eine besonders gleichmäßig ausgebildete strah­lungsreflektierende Beschichtung auf dem Reflektor­teil. Durch die in einer Achse angeordneten Windungen der konisch gewickelten Verdampferwendel benötigt man nur einen V-förmig geformten Streifen des zu verdamp­fenden Materials, der mechanisiert in die Verdampfer­wendel eingelegt wird. Zusätzlich wird auf diese Weise eine großflächige Benetzung des Streifens bewirkt, wodurch dieser schneller und gleichmäßiger verdampft und die Qualität der strahlungsreflektierenden Beschichtung auf dem Reflektorteil des Lampenkolbens weiter erhöht.

Darstellung der Erfindung

[0006] Die Erfindung wird im folgenden anhand von fünf ver­einfachten Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt beladene Verdampferstation

Figur 2 zeigt einen Schatter

Figur 3 zeigt eine Verdampferwendel

Figur 4 zeigt einen zu verdampfenden Streifen des strahlungsreflektierenden Materials

Figur 5 zeigt einen mechanischen Greifer

[0007] Die Verdampferstation der Figur 1 besteht aus einer Kammer 1, an deren Unterseite ein Flansch 2 mittels einer Schweißnaht 3 befestigt ist. Der Rand des Flansches 2 ist nach innen durch einen Dichtring 4 aus Gummi begrenzt. In der Kammer 1 befindet, sich ein Lampenkolben 5 (80 mm Durchmesser), der einen Kolbenhals 6, einen sich erweiternden Reflektorteil 7 sowie eine Kolbenkuppe 8 aufweist. Der Lampenkolben 5 liegt mit seinem äußeren Reflektorteil 7 an dem Dichtring 4 an. Das Innere der Kammer 1 und damit auch das Innere des Lampenkolbens 5 wird während des Aufbringens der strahlungsreflektierenden Beschichtung evakuiert. Die Güte des Vakuums ist dabei ausschlag­gebend für die Güte der Beschichtung. Bei der Vorrichtung entsprechend der Erfindung herrscht typisch ein Druck von ca. 7 x 10⁻³ mbar. Zwischen dem Lampenkolben 5 und der Kammer 1 ist ein Filter 9 angeordnet, der an seiner Unterseite einen Haltering 10 aufweist.

[0008] Im Innern des Lampenkolbens 5 befindet sich der tassenförmige Schatter 11, der konzentrisch auf der Kolbenkuppe 8 aufliegt. Der Schatter 11 besteht aus einem ferromagnetischen Werkstoff. Der innerhalb des Lampenkolbens 5 angeordnete Schatter 11 wird durch einen außerhalb des Lampenkolbens 5 befindlichen Permanentmagnet 12 auf seiner genau definierten Position unverrückbar gehaltert.

[0009] In der dargestellten Verdampferstation ist weiterhin gerade eine mit einem Aluminiumstreifen 13 beladene Verdampferwendel 14 in den Lampenkolben 5 eingefahren. Die obere Windung der Verdampferwendel 14 liegt auf der Ebene der Öffnung des Schatters 11. Die Verdamp­ferwendel 14 ist in Halteröhrchen 15 aus Reinaluminium gefaßt, die wiederum in die Stromzuführungen 16 und 17 geklemmt sind. Das untere Ende der Halteröhrchen 15 reicht etwa bis auf die Ebene der Öffnung des Schatters11. Die Stromzuführung 16 ist während des Beschichtungsvorganges spannungsführend und deshalb von einem Isolator 18 umgeben. Beide Stromzuführungen 16, 17 sind im oberen Bereich mittels eines Halters 19 verbunden. An dem Halter 19 ist auch der Halsab­schatter 20 mit der Hülse 21 befestigt.

[0010] In der Figur 2 ist ein Schatter 11 im Detail darge­stellt. Besonders geeignet hierfür ist ein rostfreier Edelstahl mit Legierungszusätzen von ca. 35 % Cr und ca. 17 % Mo. Die Auflagefläche 22 des Schatters 11 ist kalottenförmig ausgebildet, wobei der Radius δ an den Radius der Kolbenkuppe 8 (Fig. 1) angepaßt ist. Da die Kolbenkuppe 8 in der Regel in der Mitte eine kleine Linse oder Verdickung aufweist, ist die Auflagefläche 22 des Schatters 11 mit einer kleinen konzentrischen Ausnehmung 23 versehen. Durch diese beiden Maßnahmen wird erreicht, daß der Schatter 11 an der Innenober­fläche der Kolbenkuppe 8 satt anliegt. Der Außen­durchmesser D des Schatters 11 ist so groß gewählt, daß er ohne Schwierigkeit durch den Kolbenhals 6 (Fig. 1) in das Innere des Lampenkolbens 5 eingeführt und auf der Kolbenkuppe 8 abgesetzt werden kann. Der auf der Kolbenkuppe 8 abgesetzte Schatter 11 reicht mit seiner Höhe H bis an die obere, den größten Durch­messer aufweisende Windung der Verdampferwendel 14, die mit der Ebene des größten Durchmessers des Lampenkolbens 5, bei der der Reflektorteil 7 in die Kolbenkuppe 8 übergeht, zusammenfällt. Die Seitenwand 24 des Schatters11 ist kreiszylinderförmig ausgebildet. Hierdurch wird es ermöglicht, daß ein mechanischer Greifer (Fig. 5) in den inneren Hohlraum des Schatters 11 eingefahren wird un diesen an der inneren Seitenwand 24 durch Klemmung greift und transportiert.

[0011] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Verdampferwendel 14 ist in Fig. 3 abgebildet. Die Wendel selbst besteht aus drei miteinander verflochtenen Einzeldrähten. Hierdurch, wie auch durch die konische Wickelweise des gewendelten Teils der Verdampferwendel 14 wird eine bessere Benetzung mit dem zu verdampfenden Material erzielt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Verdampferwendel 14 zweieinhalb Windungen 25 auf, wobei sich der Wicklungsdurchmesser nach unten ver­ringert. Die Umhüllenden der einzelnen Windungen bilden somit einen Winkel α. Durch diese Maßnahme ist die Verdampferwendel 14 leichter mit dem Aluminium­streifen 13 (Fig. 4) zu beschicken. Die obere, den größten Durchmesser aufweisende Windung 26 liegt in der Verdampferstellung etwa auf der Ebene des oberen Schatterrandes (Fig. 1). Die weiteren Windungen 25 liegen dann unterhalb dieser Ebene, so daß die gesamte Kolbenkuppe 8 durch den Schatter 11 zur Verdampfer­wendel 14 abgeschattet ist. Für die Montage in der Verdampferstation ist über die beiden freistehenden Enden 27 der Verdampferwendel 14 jeweils ein vorzugs­ weise aus Reinaluminium bestehendes Halteröhrchen 15 (Fig. 1) gezogen.

[0012] Der zu verdampfende Aluminiumstreifen 13 in Fig. 4 besteht aus 99,98 % Reinaluminium und wiegt ca. 20 mg. Seine beiden Schenkel 28 sind V-förmig zueinander gebogen, wobei der von den Schenkeln 28 eingeschlos­sene Winkel α identisch mit dem durch die sich verkleinernden Windungen der Verdampferwendel 14 ist. Durch diese aufeinander angepaßte Formgebung ist der Aluminiumstreifen 13 mechanisiert in die Verdampfer­wendel 14 einsetzbar. Gleichzeitig wird hierdurch eine sehr gute Benetzung zwischen der Verdampferwendel 14 und dem Aluminiumstreifen 13 erzielt.

[0013] Zum besseren Verständnis des Arbeitsablaufs sollen die wesentlichen Arbeitsschritte der Vorrichtung kurz beschrieben werden. Eingangs der Vorrichtung gelangt der Lampenkolben 5 mit seiner Kolbenkuppe 8 in eine entsprechend geformte Aufnahme (nicht dargestellt), in deren Boden der Permenentmagnet 12 lose eingelassen ist. Zur Vorbereitung für die Beschichtung wird angschließend mittels eines mechanischen Greifers 29 - dieser ist in Figur 5 dargestellt - der Schatter 11 durch den Kolbenhals 6 auf der Innenoberfläche der Kolbenkuppe 8 abgesetzt. Der Greifer 29 ist mit drei um jeweils 120° versetzten und sich spreizenden Fingern 30 versehen, die sich gegen die innere Seitenwand 24 des Schatters 11 spreizen und diesen so festklemmen. Der Permanentmagnet 12 haltert jetzt den Schatter 11 und damit auch gleichzeitig den zwischen dem Schatter 11 und dem Permanentmagnet 12 befind­lichen Lampenkolben 5. Anstelle des Greifers 29 ist jetzt, wie beschrieben, die mit einem V-förmig gebogenen Aluminiumstreifen 13 beladene Verdampfer­wendel 14 auf ihre vorgesehene Arbeitsstellung gerückt. In der Verdampferstation entsprechend der Fig. 1 wurde das Innere des Lampenkolbens 5 bis auf ca. 7 x 10⁻³ mbar evakuiert. Das Verdampfen des Aluminiumstreifens 13 erfolgt, indem ein hoher Strom (bis zu 40 A) durch die Verdampferwendel 14 gleitet wird. Das verdampfte Aluminium setzt sich an dem nicht durch den Schatter 11 und den Halsabschatter 20 verdeckten Teil des Lampenkolbens 5, dem Reflektorteil 7, nieder. Die Vorgänge des Verdampfens sind jedoch konventionell und dem Fachmann bekannt. Nach dem Beschichten des Lampenkolbens 5 wird mittels des mechanischen Greifers 29 der Schatter 11 dem Lampenkolben 5 wieder entnommen. Der Lampenkolben 5 verläßt die Vorrichtung und wird ebenfalls mechani­siert der Weiterverarbeitung an der Einschmelzmaschine übergeben.

[0014] Die Vorrichtung zur Beschichtung von Lampenkolben 5 mit einem strahlungsreflektierenden Material 13 arbeitet in wechselweiser Form und mit einer Einstelleistung von ca. 4.150 Stück/h. Der Ausstoß guter, verspiegelter Lampenkolben wird über einen mit der Vorrichtung verketteten Zwischenspeicher mechanisiert in eine Baukastenfertigungsmaschine für Lampen eingeschleust. Die Schatter 11 werden nach der üblichen Einsatzzeit von ca. 100 Beschichtungen gereinigt, Die Verdampferwendeln 14 weisen eine Standzeit von ca. 40 bis 60 Verspiegelungen auf.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum teilweisen Beschichten der Innen­oberfläche von Lampenkolben (5) mit einem strahlungs­reflektierenden Material (13), wobei der Lampenkolben (5) einen Kolbenhals (6), einen sich erweiternden Reflektorteil (7) sowie eine Kolbenkuppe (8) aufweist, und das auf den Reflektorteil (7) aufzudampfende strahlungsreflektierende Material (13) in Kontakt zu einer Verdampferwendel (14) steht, die während des Verdampfens auf der der Kolbenkuppe (8) zugewandten Seite von einem tassenförmigen Schatter (11) umgeben ist, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Kolbenhalses (6) ist, und dessen der Verdampferwendel (14) zugewandte Öffnung auf der Ebene liegt, die durch den Grenzbereich des Reflektorteils (7) und der Kolbenkuppe (8) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schatter (11) und die Verdampferwendel (14) mechanisch voneinander getrennt und nacheinander in den Lampenkolben (5) einführbar und nach dem Beschichten diesem in umgekehrter Reihenfolge wieder entnehmbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß der Schatter (11) aus einem ferromagnetischen Material besteht, der zum Beschichten mittels eines mechanischen Greifers (29) auf der Innenoberfläche der Kolbenkuppe (8) positioniert und von einem außerhalb des Lampenkolbens (5) angeordneten Magnet (12) gehaltert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Auflagefläche (22) des Schatters (11) an die Innenoberfläche der Kolbenkuppe (8) angepaßt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Seitenwand (24) des Schatters (11) kreiszylinderförmig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch1 bis 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Auflagefläche (22) des Schatters (11) eine konzentrische Ausnehmung (23) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Verdampferwendel (14) aus mehreren in einer Achse angeordneten Windungen (26) besteht, die zu der dem Schatter (11) zugewandten Seite einen sich stufenweise verringernden Durchmesser aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Verdampferwendel (14) aus mehreren miteinander verdrillten Einzeldrähten besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß das zu verdampfende, strahlungsreflektierende Material (13) ein etwa V-förmig gebogener Streifen ist, der zum Verdampfen innerhalb der Verdampferwendel (14) angeordnet ist, und der mit seinen zwei in einem spitzen Winkel zueinander verlaufenden Schenkeln (28) an jeder Windung (25) der Verdampferwendel (14) anliegt.

Zeichnung