CN105579611A - 用于杆状基材表面处理的多用途保持装置 - Google Patents

Abstract

用于安装至少一个杆形基材体(10)的保持装置，该杆形基材体具有沿基材体的可变的横截面和包括待处理表面的基材体区域B_Q1。该保持装置包括至少一个开孔壁作为前壁(3)，其配设有至少一个开孔(5)，并且该保持装置还包括支承件（9）和止挡件(11)，其中，支承件(9)如此构造和/或固定在开孔(5)中，基材体的至少一部分能纵向和倾斜地布置在支承件(9)中，止挡件(11)如此构造和/或固定在开孔(5)中，止挡件(11)能在区域B_Q1和基材体余部之间的位置上如此停住该基材体，该区域B_Q1通过开孔(5)从该保持装置伸出。

Description

用于杆状基材表面处理的多用途保持装置

技术领域

本发明涉及用于杆状基材表面处理的保持装置。根据本发明的保持装置尤其非常好地适用于杆刀类型的切割刀具的表面处理。

背景技术

目前，许多物体表面被处理以在表面获得某种性能。

目前，构件和刀具的表面通常针对特殊应用场合通过涂覆被显著改善。

此外，选择正确的基材保持装置在每种表面处理工艺中扮演很重要的角色。因此，针对特殊表面处理工艺研发出合适的基材保持装置，其考虑待处理基材表面的类型及还有其它的基材性能(例如像基材的形状、尺寸和成分)。

当今常见的基材表面处理是涂覆。在此，具有特殊性能的层膜被施加至一定的基材表面。通过涂覆赋予基材表面改善的性能，其允许基材被用在一定应用场合或允许在一定应用场合中提高基材效率。

例如在切削刀具情况下通常给切削面(至少部分)涂覆耐磨保护层以提高刀具切削效率。

为此研发出专用的基材保持装置。

例如专利文献DE60002579T2公开一种空心基材保持装置，其被用于支承钻头组套以将陶瓷涂层沉积到从其钻尖起延伸的钻头区域上。基材保持装置包括：

-至少一个开孔外壁，其配设有排列的开孔，钻头被装入开孔中，从而上述区域伸出保持装置外，

-在保持装置的空心内腔中的支承壁用于这些或每个开孔外壁，支承壁平行于外壁且与之间隔并且配设有相应排列的开孔用于基本平行布置所装入的钻头及其柄杆，

-在保持装置的空心内腔中的止挡件，其与这个或每个支承壁向内间隔开，以便定位具有相同直径的钻头尖，钻头尖基本以相同尺度从外壁伸出，其中该保持装置的空心内腔和钻头定位是这样的，每个钻头的一部分在外壁内与外界环境屏蔽开，但遇到在保持装置内腔中的气氛。

但上述保持装置有以下缺点，其缺乏多用性，因此无法同时被用于涂覆各种不同的杆状基材，而是只被用于具有基本相同的长度和相同的直径的基材的涂覆(在此情况下是钻头)。

发明内容

本发明的任务是一种用于杆状基材的表面处理的多用途的保持装置，其具有至少两个具有不同横截面的区域，其中一个所述区域的一端具有比至少另一区域的横截面小的横截面。该保持装置必须允许至少具有较小横截面的所述端能与整个基材长度无关地按照相同方式被涂覆。

本发明的保持装置应该还允许被安装在保持装置内的杆状基材能接受许多表面处理过程，无需从保持装置上卸下基材并随后又要装入相同的或不同的保持装置。由此降低了搬运成本和基材受损的风险。

尤其是，根据本发明的保持装置应该允许根据应用要求来清洗、预处理、涂覆和再处理杆刀。

附图说明

图1-9应该用于帮助更好地理解，而不是限制本发明。

图1示出基材体10，其具有在基材体区域B_Q1中的待处理表面和在基材体区域B_Q2中的非待处理表面。

图2示出根据本发明实施方式的保持装置，其具有排列的支承件9用于接纳杆状基材体，其中这些支承件9安装在具有排列的开孔(5)的前壁3上，从而在每个开孔5处安装一个支承件9，并且在每个开孔5处设有用于停定住基材体的一个止挡件11。如图2所示的支承件例如是具有缺口30的矩形型材，缺口应使基材体10(图2未示出)在清洗作业中的清洗变得简单。

图3示出排列的支承件9，其中这些支承件9以相对于水平面的倾斜角度α且在竖直平面内平行地布置。

图4示出根据本发明实施方式的保持装置，其具有作为支承壁13的附加开孔壁。

图5示出根据本发明实施方式的保持装置，其具有连接件15用于相对于支承壁13固定前壁3的位置。同时在图5中示出排列的支承件9，在这里，这些支承件9在水平面内相交布置，由此，相比于远离前遮板3的支承件9区域，在水平面内的支承件之间距离就靠近支承件9的前遮板3附近区域来说更大。

图6a示出具有排列的开孔5"'的前遮板17和在每个开孔5"'处的止挡件11，图6b示出具有前遮板17的保持装置。在图6b的保持装置中，前遮板17通过连接件8如螺钉被安装在前壁3上，从而基材体10借助前遮板17的止挡件11被如此停定住，包括待处理表面的基材体区域通过开孔5'或5"'从保持装置伸出。如此选择前遮板17与前壁3之间距离，如果例如待处理表面接受颗粒喷射表面处理，则没有喷射颗粒能留在前壁3和前遮板17之间。

图7示出根据本发明实施方式的保持装置，其具有呈壁板形式的连接件15，从而该保持装置以扇形箱盒20形式构成。另外示出罩盖40，其例如在涂覆工艺中应被用于不同时涂覆该基材体的非待涂覆区域。因此，这样的罩盖40在本发明范围内尤其被称为涂覆防护罩40。

图8示出具有两个保持装置的保持装置组件，每个保持装置都根据本发明实施方式且一个摞一个地安置，图8a具有涂覆防护罩40，例如用于执行涂覆工艺，图8b没有涂覆防护罩40，例如用于执行清洗工艺或颗粒喷射工艺。

图9示出具有输送防护罩(50)的根据本发明实施方式的保持装置。

如此完成本发明的任务，提供如权利要求1所述的具有开放设计结构的保持装置。

本发明涉及用于安装杆状基材10(例如如图1所示的基材)的保持装置(例如如图2所示的保持装置)，该杆状基材具有至少两个有不同的横截面Q1和Q2的区域B_Q1和B_Q2，其中一个所述区域所具有的一端的横截面小于至少另一个区域的横截面，如Q1<Q2，其中该保持装置包括至少一个开孔壁，其配设有排列的开孔并被用作前壁3，杆状基材能被装入该前壁中，其中：

-在前壁3的每个开孔5上设置一个从开孔平面起向上斜置的支承件9(如U形型材或矩形型材)，最好以大于2°的相对于水平面的倾斜角度α(如图3所示)，该基材可至少部分安置在该支承件中，和

-在前壁3的每个开孔5上有至少一个止挡件11用于能在具有较小横截面的区域B_Q1和所述至少另一区域B_Q2之间的至少一个位置停定住基材。

此时，如此将基材置入保持装置中，在具有较小横截面的区域B_Q1中的基材端位于基材另一端下方。因为该保持装置的结构，基材能通过支承件朝向前壁被装入该保持装置中，从而基材通过重力迫压到止挡件上并通过止挡件被如此停定住，至少在具有较小横截面的区域B_Q1中的基材端经过前壁3的开孔5伸出该保持装置。

根据本发明的一个实施方式，支承件9具有两端，至少一个支承件如此布置，该支承件的一端支承到前壁3的一个开孔5上(如图2所示)。支承件9最好被焊到开孔5上。

本发明的保持装置的另一个优选变型包括至少一个第二穿孔壁，其作为用于支承件9的支承壁13。支承壁13也配设有排列的开孔5'，能通过所述开孔将基材装入该保持装置中。该支承壁13中的所述排列的开孔5'最好与该前壁3中的排列的开孔5相同。通过这种方式，例如支承件9的远离前壁3的一端可以支承到支承壁13的一个开孔5'上(如图4所示)。支承壁13最好基本离开前壁3地平行布置，并且支承壁13的排列的开孔5'至少略微在每个前壁3开孔上方，从而支承件9能已如上所述地以相对于水平面的倾斜角度α贴靠，同时支承件9的设置在前壁3上的一端位于设于支承壁13上的支承件9区域的下方。支承件9的设置在支承壁13的开孔5'处的区域最好被焊接到开孔5'上。

在本发明保持装置的另一个优选变型中，止挡件11作为具有排列的开孔5"'的前遮板17的一部分来制造(像例如图6a所示)，从而前遮板例如可借助连接件18被固定在前壁上。连接件18例如可以是螺钉，其能作为可分离连接件(如图6b所示)。

基于本发明的保持装置开放设计结构，其允许在清洗槽中清洗在保持装置中所保持的基材。

前壁3的位置最好在该保持装置中相对于支承壁13的位置通过连接件15(如图5所示)被固定。

另外，这种根据本发明的具有开放设计结构的保持装置也被用于机械表面处理经前壁3和前遮板17的开孔5、5"'从保持装置中伸出的基材部分(至少区域B_Q1内的末端或尖端)。按照机械表面处理的含义，在本发明范围内尤其是指执行颗粒喷射处理。

在本发明保持装置的非常好地适用于清洗、涂覆和进一步表面处理如杆刀型切削刀具的颗粒喷射(例如作为待涂覆表面的预处理和/或再处理)的一个优选变型中，这些连接件15可以是壁板(如图7所示)，借此阻止基材体的一部分从侧面被不希望地同时涂覆。该变型在本发明范围内被称为扇形箱盒20。

为了做到能通过物理气相沉积仅高效涂覆所期望的基材表面或者在例如杆刀情况下是基材刀尖区域(至少区域B_Q1内的末端)，根据本发明的保持装置配备有涂覆防护罩40，其遮挡住未经前壁3的开孔5伸出的基材部分。由此防止不希望地涂覆基材体的非待涂覆部分(其否则会从上面、下面和/或后面被同时涂覆)。

在扇形箱盒20内，杆刀10(图7未示出)能以如图7所示的矩阵布置形式作为杆刀组(如一组有16-22把刀)设置。通过保持装置的对称结构，前遮板17可安装在四个位置上并竖向移动，从而在前遮板17的每个安装位置上这些杆刀能被保持在不同的位置。由此，可以多用途地使用前遮板20，因此能以相同的前遮板17简单安装在不同位置地用于具有其它尺寸和/或形状的杆刀的表面处理。

该型材的相对于水平面的上述倾斜角度α应选择为足够大，从而杆刀不会因保持装置的任何振动向后移向保持装置的后侧区域。但角度α也应被选择为不能大到待涂覆基材表面可能被遮挡以致影响到表面涂覆。例如在本发明保持装置的各不同方案中，从水平面起算的5°-20°角度(如图3示意所示)被证明是非常合适的。

矩形型材9将“最大程度”地配设有缺口30，例如如图6b所示，用于获得最佳清洗效果。

表述“最大程度地配设有缺口30”是指缺口30"在所示的矩形型材9'情况下被如此划分，保持在矩形型材内的杆刀最大面积被露出。该型材至少须配设有多个缺口，从而至少在清洗过程中超过50%的杆刀面积直接接触清洗介质。该型材最好配设有多个缺口，从而型材没有损失机械稳定性，以致它们因保持装置的正常使用而变形。

另一种构建最大程度地配设有缺口的“近似矩形型材”的可能方式是使用以下型材，其横截面代替矩形形状地呈U形。在此情况下，U形型材将如此定位在本发明的保持装置中，横卧于该保持装置中的杆刀的上表面完全敞露。

另外，如此规定前遮板17和扇形箱盒20之间的距离，阻止来自喷射介质的颗粒附着在前遮板17和扇形箱盒20余部之间。该距离最好是≥0.5mm。例如伴随0.8mm距离可以在各喷射过程中获得很好的结果。但人们也须考虑到该距离不应太大以致由此可能同时涂覆了不希望的基材表面。

因此，本发明的保持装置也可以被用于执行喷射工艺如微波，用于在涂覆前以及涂覆后的表面处理。由此得到整个涂覆作业的保持不变的质量。但没有在利用多个保持装置时(挑拣待处理基材，装入第一保持装置，卸料，输送，再挑拣，再装入第二保持装置，诸如此类)造成的增加的搬运成本。也由此降低杆刀在搬运中受损的风险。

也如此设计扇形箱盒20构造，杆刀10呈圆锥形按照球形布置形式布置。由此，杆刀10进一步分开搁置，这导致所有杆刀(外置的和内置的杆刀)的待涂覆表面的涂层的均匀层分布(见图6b)。利用矩形型材的球形布置形式，其中杆刀10之间距离在后侧区域B_Q2内被缩小，待涂覆的杆刀尖B_Q1之间的距离可被增大，这积极影响到层厚分布。

为了将本发明的保持装置应用在此时至少一个靶作为固体材料源被用于产生层膜的真空涂覆工艺中，在此例如涂覆具有矩形或类似的横截面的有至少一个待涂覆切削面的杆刀，杆刀10最好应如此安放到型材9中，即，切削面朝向靶转动，以允许较高的沉积速率在切削面上并且通过涂覆防护罩40遮盖杆刀的非待涂覆表面B_Q2(如图7所示)。

为了本发明保持装置的构造最好选择以下材料，它在所有工艺步骤中都不影响保持装置的使用，例如钢1.4301。该材料具有足够的机械强度，适合真空，是非磁性的并耐受在清洗工艺中采用的条件(化学物质和温度)。

处理过程如清洗和微波例如能如图8b所示在至少一个双组(A+B)中进行。这也降低搬运成本。

为了杆刀的不希望的表面区域如B_Q2的涂覆，扇形箱盒20如图8b所示通过涂覆防护罩40被遮盖住。也为了涂覆，也可如图8b所示构造出具有至少一个双组(A+B)的树状件。

根据本发明，人们可以采用相同的保持装置用于执行所有的工艺步骤(例如清洗、微波或颗粒喷射和涂覆；或许还有去除皮层，当其例如是化学或电化学去除皮层工艺时)，但没有损失表面处理质量。

但当在本发明的保持装置中从一个工艺步骤至另一个工艺步骤地输送基材时，可能出现从保持装置伸出的基材区域受损。因此，所述基材区域最好在输送过程中被遮盖。例如可为此采用如图9所示的输送防护罩50。

Claims (15)

1.一种用于安装至少一个杆形基材体(10)的保持装置，该杆形基材体具有沿基材体的可变的横截面和位于该基材体(10)的区域B_Q1中的待处理表面，该区域包括该基材体(10)的一端并具有比基材体(10)的余部小的横截面，其中该保持装置包括至少一个开孔壁作为前壁(3)，该前壁配设有至少一个开孔(5)且最好是排列的开孔(5)，其特征是，该保持装置包括至少一个支承件(9)和止挡件(11)，它们布置在一个开孔(5)处，其中，

-该支承件(9)如此构造和/或安装且最好焊接在该开孔(5)处，该基材体能在纵向侧相对于水平面以倾斜角度α斜放地至少部分安置在该支承件(9)中，

-该止挡件(11)如此构造和/或最好借助连接件安装在该开孔(5)处，该止挡件(11)能在该区域B_Q1和基材体余部之间的位置上如此停定住该基材体，该区域B_Q1通过该开孔(5)从该保持装置伸出。

2.根据权利要求1的保持装置，其特征是，相对于水平面的倾斜角度α大于2°，最好是5°≤α≤20°。

3.根据前述权利要求1至2中至少一项的保持装置，其特征是，该支承件(9)为长条形并具有两端，其中，该支承件(9)的一端靠近该前壁(3)或贴靠在该前壁(3)上，另一端远离该前壁(3)，该支承件(9)最好是U形型材或矩形型材或五角型材。

4.根据权利要求3的保持装置，其特征是，该保持装置包括至少两个用于安装至少两个基材体(10)的支承件(9)，它们在竖直平面内平行布置和/或在水平面内相交布置，其中相比于远离该前壁(3)的区域，在水平面内在所述支承件(9)之间的距离就靠近该前壁(3)的区域而言更大，由此，相比于远离该前壁(3)的区域，在水平面内在所述基材体(10)之间的距离就靠近前壁(3)的区域而言能更大。

5.根据前述权利要求3至4中至少一项的保持装置，其特征是，该保持装置包括至少一个以间距远离该前壁(3)的第二开孔壁，第二开孔壁配设有至少一个开孔(5')且最好是排列的开孔(5")并作为该支承件(9)的支承壁(13)如此布置在该保持装置内，其中一个所述支承件(9)的至少一部分支承到一个开孔(5')上，支承到该开孔(5')上的支承件(9)部分最好安装且优选焊接在该开孔(5')上。

6.根据权利要求5的保持装置，其特征是，在所述支承壁(13)的排列的开孔(5')中的开孔数量对应于在该前壁(3)的排列的开孔(5)中的开孔数量，并且该支承壁(13)如此安置在该保持装置中，每个支承件(9)同时支承在一个开孔(5)和一个开孔(5')上。

7.根据权利要求6的保持装置，其特征是，该支承壁(13)在该保持装置中关于该前壁(3)如此平行布置和/或如此拟定该排列的开孔(5')，

-在该竖直平面内，所述排列的开孔(5')的每个开孔位于所述排列的开孔(5)的对应开孔的上方，和/或

-在水平面内，在该支承壁(13)中的所述排列的开孔(5')的开孔之间的距离小于该前壁(3)的排列的开孔(5)中的开孔之间的距离。

8.根据前述权利要求1至7中至少一项的保持装置，其特征是，该止挡件(11)以前遮板(17)形式制造，它具有排列的开孔(5"')，所述排列的开孔最好对应于该前遮板(17)的排列的开孔(5)并且借助连接件(18)最好是螺钉被安装在该前壁(3)上。

9.根据前述权利要求5至8中至少一项的保持装置，其特征是，该保持装置包括多个连接件(15)，借助该连接件，该前壁(3)的位置相对于该支承壁(13)的位置被固定。

10.根据权利要求9的保持装置，其特征是，所述连接件(15)是与该保持装置的余部一起构成扇形箱盒(20)的壁板。

11.根据前述权利要求1至10中至少一项的保持装置，其特征是，该保持装置被如此装上至少一个基材体(10)，该基材体(10)的区域B_Q1和由此该基材的待处理表面通过该前壁(3)的其中一个所述开孔(5)从该保持装置伸出。

12.根据权利要求11的保持装置，其特征是，该保持装置包括作为涂覆防护罩(40)的罩盖，它遮盖该基材体(10)的未通过该前壁(3)的开孔(5)伸出的区域。

13.根据前述权利要求11至12中至少一项的保持装置，其特征是，该保持装置包括作为输送防护罩(50)的罩盖，它遮盖该基材体(10)的通过该前壁(3)的开孔(5)伸出的区域。

14.一种至少一个基材体(10)的表面处理方法，其特征是，该方法包括执行至少一种表面处理工艺，其中该基材体(10)位于根据前述权利要求11至13中至少一项的保持装置内。

15.根据权利要求14的方法，其特征是，该方法包括以下工艺步骤a-d中的至少一个：

a.例如在清洗槽中清洗该基材体，

b.例如在颗粒喷射工艺中预处理该基材体的待处理表面，

c.在涂覆工艺最好是PVD工艺中涂覆该基材体的待处理表面，

d.例如在颗粒喷射工艺中再处理该基材体的待处理表面，其中该基材体首先被挑拣出并被装入根据权利要求1至11中至少一项的保持装置中，优选是：

-该基材体总是位于相同的保持装置内，从而不需要在工艺步骤之间从该保持装置排出和再装入该保持装置，

-在相同的保持装置内，该基材体从一个工艺步骤被输送至另一个工艺步骤，最好该基材体的通过该前壁(3)伸出该保持装置的待处理表面借助根据权利要求13的输送防护罩(50)被如此遮盖，避免损伤该待处理表面，

-必要时为了执行该涂覆工艺，该基材体的未通过该前壁(3)伸出该保持装置的非待处理表面借助根据权利要求12的涂覆防护罩(40)被如此遮蔽，避免涂覆非待处理表面。