DE10124251A1 - Vorrichtung zum Halten von Werkstücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Halten von Werkstücken (5), mit Elementen zur lösbaren Befestigung des Werkstückes (5) an der Vorrichtung (1), einer Einrichtung zur Stromzuleitung zu der Vorrichtung (1) sowie einem Kontaktmittel zur Herstellung des elektrischen Kontaktes mit dem Werkstück (5). Aufgabe der Erfindung ist es, eine preisgünstige Vorrichtung (1) bereitzustellen, die vielseitig anwendbar ist und mit der ein guter Stromfluss zum Werkstück (5) erreicht wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der Vorrichtung (1) eine Aufnahme eines an dem Werkstück (5) angeordneten Adapters (100) zur angepassten Befestigung des Werkstückes (5) an der Vorrichtung (1) vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für das Galvanisieren großer Werkstücke geeignet.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung Kupferschrauben verwendet werden, die einen zu galvanisierenden Körper mit einer Haltevorrichtung und über diese mit der Stromquelle verbinden.

In geschlossenen Anlagen kommen hingegen aufwendige, speziell angefertigte Kup­ ferköpfe zum Einsatz, mit denen die Werkstücke einerseits in dem Elektrolyten gehal­ ten werden und die andererseits die leitende Verbindung zu der Stromquelle realisie­ ren. Insbesondere für große Werkstücke wie Walzen für die Papierindustrie oder Dres­ sierwalzen bei der Blechherstellung sind solche Spezialköpfe üblich. Allerdings ist die Anfertigung der Spezialköpfe aufgrund des teuren Werkstoffes und des Einzelstückcharakters, insbesondere bei der Anfertigung einer Probebeschichtung für eine Ange­ botserstellung, sehr arbeits- und kostenintensiv.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine preisgünstige Vorrichtung bereitzustellen, die vielseitig anwendbar ist und mit der ein guter Stromfluß zum Werkstück erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem bei der gattungsgemäßen Vorrichtung durch eine Aufnahme für einen an dem Werkstück angeordneten Adapter zur angepassten Befestigung des Werkstücks an der Vorrichtung gelöst.

Durch die Möglichkeit, einen Adapter zwischen dem aufzunehmenden Werkstück und der Vorrichtung anzuordnen, entfällt die Notwendigkeit, für jedes zu bearbeitende Werkstück eine gesonderte Haltevorrichtung anzufertigen. Es wird dadurch gleichfalls eine Rahmenvorrichtung zum Halten von Werkstücken geschaffen, die durch entspre­ chende Adapter an die jeweils zu bearbeitenden Werkstücke angepasst werden kann. Der Adapter wird in einer entsprechenden Aufnahme der Vorrichtung angeordnet bzw. in eine solche eingelegt oder angepasst, so dass verschiedene Werkstücke einfach und preiswert an der Vorrichtung befestigt werden können. Die äußeren Anschlüsse für die Zuleitung des Stromes sowie gegebenenfalls Einrichtungen zur Handhabung der Vorrichtung bleiben erhalten, so dass auch diesbezüglich keine Kosten für eine Anpassung notwendiger Peripheriegeräte anfallen.

Eine einfache, haltbare und preiswerte Befestigung des Werkstückes mit der Vorrich­ tung erfolgt in einer bevorzugten Ausgestaltung durch Verschrauben mit dem Adapter Der Adapter ist somit einerseits mit der Vorrichtung und andererseits mit dem Werk­ stück verschraubt, wodurch sich eine feste Verbindung erzielen lässt; gleichzeitig kann diese Verbindung einfach wieder gelöst und gegebenenfalls auftretende Ferti­ gungstoleranzen können beispielsweise durch Unterlegscheiben oder Distanzstücke ausgeglichen werden.

Sofern die Vorrichtung für das Galvanisieren eingesetzt wird, ist es vorteilhaft, wenn auch der Adapter elektrisch leitend ausgebildet ist, um eine hohe Stromdichte an der Kathode bereit zu stellen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Stromzuleitung zu der Vorrich­ tung über zumindest einen Schleifring erfolgt. Dadurch wird eine Drehung des Werk­ stückes während des Bearbeitungs- insbesondere Galvanisiervorganges ermöglicht, wodurch eine gleichmäßige Behandlung und Beschichtung des Werkstückes gefördert wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kontaktmittel zur Her­ stellung des elektrischen Kontaktes mit dem Werkstück als zumindest ein Kontakt­ block ausgebildet ist. Über einen Kontaktblock bzw. über mehrere Kontaktblöcke wird ein elektrischer Kontakt über eine sehr große Fläche mit dem Werkstück hergestellt, wodurch sich die Arbeitszeiten beim Galvanisieren verringern lassen. Weiterhin kann die Stromzuleitung zu dem Werkstück von den produktionstechnisch und fertigungs­ technisch günstigsten Stellen erfolgen.

Zur Anpassung an verschiedene Werkstücke oder auch Werkstoffe ist der mindestens eine Kontaktblock an der Vorrichtung lösbar bzw. auswechselbar befestigt. Da über die Kontaktblöcke auch eine gewisse mechanische Stabilisierung stattfindet, ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktblöcke mit der Vorrichtung verschraubt sind, da so eine leichte und stabile Anpassung erfolgen kann.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Kontaktmittel und dem Werkstück ein elektrisch leitendes, separates Zwischenstück angeordnet ist, wodurch sich der Einsatzbereich der Vorrichtung erweitert, da durch das Zwischen­ stück eine einfache Anpassung der elektrischen Kontaktierung erfolgt. Während der Adapter insbesondere die Befestigung des Werkstückes an der Vorrichtung sicher­ stellt, wird durch das Zwischenstück, das ebenfalls die Funktion eines Adapters aus­ übt, die optimale elektrische Kontaktierung gewährleistet. Da die Abmessung des Zwischenstückes bezüglich des Kontaktmittels festliegen, bedarf es lediglich einer Anpassung hinsichtlich der Abmessungen der zu bearbeitenden Werkstücke. Die Zwi­ schenstücke können daher vorgefertigt werden und müssen bei Bedarf lediglich an die Werkstückdimensionen adaptiert werden. Diese Lösung trägt ebenfalls zur Verringe­ rung der Kosten bei und ermöglicht zudem eine schnelle Bereitstellung einer einsatzfä­ higen Vorrichtung.

Die Ausbildung des Zwischenstückes als eine Klemmbacke ermöglicht eine schnelle und sichere Montage und stellt einen guten elektrischen Kontakt durch eine hohe Flä­ chenpressung zwischen Kontaktmittel, Zwischenstück und Werkstück sicher.

Um die Stromdichte zu erhöhen, ist in einer Weiterbildung ein Element mit hoher elek­ trischer Leitfähigkeit an der Kontaktfläche zwischen dem Werkstück und dem Zwi­ schenstück bzw. an der Kontaktfläche zwischen dem Kontaktmittel und dem Zwi­ schenstück angeordnet bzw. eingefügt. Zur weiteren Verbesserung der Leitfähigkeit ist dieses gut leitende Element in einer Weiterbildung auch direkt mit der Vorrichtung verbunden, so dass nicht nur der Strom über das Kontaktmittel und das Zwischen­ stück in das Werkstück fließt, sondern auch den Weg über die Vorrichtung, das elek­ trisch leitende Element und das Zwischenstück direkt in das Werkstück genommen werden kann. Auf diese Weise wird eine Schnittstelle beim Übergang zwischen zwei Bauteilen, nämlich zwischen Vorrichtung und Kontaktmittel und Kontaktmittel und Zwischenstück, vermieden.

Eine einfache, zuverlässige und wirksame Ausbildung des elektrisch leitenden Elemen­ tes besteht in einer Kupferlitze, wobei selbstverständlich mehrerer solcher Litzen vor­ gesehen sind, um den elektrischen Kontakt zu verbessern. Alternativ dazu kann das Element auch als eine Beschichtung, eine haftende Flüssigkeit oder ein Gel mit guter Leitfähigkeit ausgebildet sein.

Die Vorrichtung ist vorteilhafterweise zur Aufnahme zu galvanisierender Werkstücke ausgebildet und zwar insbesondere rotationssymmetrischer Werkstücke. Mit Vorteil ist die Vorrichtung dabei dergestalt abgedichtet, dass sie in geschlossenen galvanotech­ nischen Anlagen eingesetzt werden kann.

Eine Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Glei­ che Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Bauteile. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Adapter, sowie

Fig. 4 einen Schnitt entlang A-A der Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1, an der ein Wirbelblock 2 über eine Platte 3 und eine Kupferplatte 7 verschraubt ist. Der Wirbelblock 2 dient zur Handhabung der Vorrich­ tung, beispielsweise mittels einer Krananlage. Die Kupferplatte 7 dient vorwiegend zur Sicherstellung einer elektrischen Leitfähigkeit, während die Platte 3 die mechanische Belastung bei der Handhabung aufnimmt. In der Vorrichtung 1 ist eine Aufnahme 4 in Gestalt einer Ausnehmung bzw. eines Freiraumes vorhanden, in den ein Adapter 100 eingeführt ist. Der Adapter 100 ist über Schrauben 35 mit der Platte 3 und der Kup­ ferplatte 7 verbunden und somit sowohl mechanisch als auch elektrisch mit der Vor­ richtung 1 gekoppelt.

In Längserstreckung des Adapters 100 sind mehrere durchgängige Bohrungen einge­ bracht, durch die mehrere Zuganker 10, die in Isolierhülsen 11 geführt sind, hindurch­ geführt sind. In der Fig. 1 ist nur ein Zuganker 10 sichtbar. Das untere Ende der Zu­ ganker 10 ist in ein Gewinde eingedreht, das in ein Werkstück 5 eingearbeitet wurde. An dem oberen Ende des Zugankers 10 ist der Adapter 100 über Muttern 38 mit dem Werkstück 5 verschraubt, so dass eine mechanische Kopplung des Werkstückes über den Zuganker 10, den Adapter 100, die Platten 7 und 3 und die Schrauben 35 mit der Vorrichtung 1 vorliegt.

An dem äußeren Umfang der Vorrichtung 1 sind Schleifringe 8 angeordnet, über die der Vorrichtung 1 von außen Strom zugeführt wird. Der Strom kann somit über die Schleifringe 8, die Vorrichtung 1, die Kupferplatte 7 und den Adapter 100 in das Werkstück 5 fließen, das dann seinerseits die Kathode bildet, an die sich z. B. ein ent­ sprechendes Metall aus dem Elektrolyt anlagert. Das Werkstück 5 ist in der Fig. 1 nur teilweise dargestellt, ebenso wie eine Ummantelung des Werkstückes 5.

An dem unteren Ende der Vorrichtung 1 sind Kontaktblöcke 16 mittels einer Schraube 17 befestigt, wobei die Kontaktblöcke 16 die Aufgabe haben, eine elektrische Verbin­ dung zwischen Vorrichtung 1 und dem Werkstück 5 herzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform ist zwischen den Kontaktblöcken 16 und dem Werkstück 5 ein Zwi­ schenstück 200 angeordnet. Dieses Zwischenstück 200 besteht aus elektrisch leiten­ dem Material und dient dazu, den Abstand zwischen dem Werkstück 5 und den Kon­ taktblöcken 16 auszugleichen. Das Zwischenstück 200 dient somit als Adapter und kann aufgrund seiner einfachen geometrischen Form einfach und kostengünstig gefer­ tigt werden.

Zwischen den Kontaktblöcken 16 und dem Zwischenstück 200 ist ein Element 150a aus einem elektrisch gut leitenden Material angeordnet. Dies dient der zusätzlichen Verbesserung des elektrischen Flusses. Das Element 150a ist zudem direkt mit der Vorrichtung 1 verbunden, so dass die Übertragung des elektrischen Stromes einerseits durch das Element 150a, das auch als Litze bezeichnet wird, auf das Zwischenstück erfolgt und andererseits über die Vorrichtung 1, die Kontaktblöcke 16 und erst dann über die Litze 150a auf das Zwischenstück 200.

Ebenfalls zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit ist zwischen dem Werkstück 5 und dem Zwischenstück 200 ein elektrisch leitendes Element oder eine elektrisch leitende Schicht 150b aufgebracht, die ihrerseits zur Verbesserung des Stromflusses beiträgt.

Das Zwischenstück 200, das vorliegend als Klemmbacke ausgebildet ist, wird über eine Druckspindel 15 und eine daran angebrachte Mutter 340 entsprechend befestigt.

Die Druckschrauben 17 pressen die Kontaktblöcke 16 in Richtung des Zwischenstüc­ kes 200 und erhöhen dadurch die Flächenpressung, wodurch ein erhöhter Stromfluss ermöglicht wird.

Um nicht zu galvanisierende Abschnitte des Werkstückes 5 vor den Elektrolyten zu schützen, ist ein Blendring 21 sowie eine Walzenabdeckung 20 vorgesehen, die über ein Gewicht 22 in Richtung auf einen Werkstückabsatz belastet werden. Nicht darge­ stellt ist die korrespondierende Abdeckung für das untere Ende des Werkstückes 5, wobei statt des Gewichtes 22 die notwendige Anpresskraft durch eine Verschraubung aufgebracht wird.

Durch die oben erläuterte Vorrichtung 1 mit dem Adapter 100 und dem Zwischen­ stück 200 ist es möglich, unterschiedliche Werkstücke 5 einzuspannen und zu halten, wobei gleichzeitig eine hohe Stromdichte übertragen werken kann. Die äußeren An­ schlüsse der Vorrichtung 1 für die Stromzufuhr bleiben die gleichen, lediglich der Ad­ apter 100 muss angepasst erden. Dabei ist der Adapter 100 insbesondere für den Di­ stanzausgleich zwischen dem Werkstück 5 und der Platte 3 bzw. 7 verantwortlich und legt das Werkstück 5 mechanisch bezüglich der Vorrichtung 1 fest. Zudem ist der Adapter 100 auf Grund seiner einfachen geometrischen Form leicht zu fertigen, so dass dadurch die Kosten reduziert werden, auch wenn der Adapter 100 aus einem gut leitenden Material, insbesondere Kupfer, besteht. Die Anpassung an verschiedene Durchmesser des Werkstückes 5 hinsichtlich der elektrischen Kontaktierung erfolgt über das Zwischenstück 200, das, wie bereits ausgeführt, ebenfalls aus einem elek­ trisch leitendem Material besteht und einen einfachen geometrischen Aufbau auf­ weist.

Die Vorteile der Erfindung werden insbesondere gegenüber dem Stand der Technik deutlich, der nachfolgend in der Fig. 2 beschrieben ist. Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 1', vorzugsweise aus Kupfer bestehend, die über Schrauben und eine Platte 3 mit ei­ nem Wirbelblock 2 verbunden ist. Auch hier dient der Wirbelblock 2 zur Handhabung der Vorrichtung 1' sowie eines daran befestigten Werkstückes 5.

Die Befestigung des Werkstückes 5 erfolgt über mehrere Zuganker 10, die sowohl durch die Platte 3 als auch die massiv ausgebildete Vorrichtung 1' hindurchgehen und mit dem Werkstück 5 verschraubt werden. An dem dem Werkstück 5 gegenüberlie­ genden Ende der Zuganker 10 erfolgt die Verschraubung üblicherweise über Muttern.

Die Stromzufuhr zu der Vorrichtung 1' erfolgt abermals über Schleifringe 8. Eine Ab­ dichtung der Vorrichtung 1' gegenüber dem Elektrolyt erfolgt über eine Hülse 14 und eine Zentrierhülse 15, die über Schrauben 39 und 34 an der Vorrichtung 1' befestigt sind. Durch die Hülse 14 geht eine Druckschraube 17 hindurch, die auf den Kontakt­ block 16 drückt, um so den Stromfluss zu verbessern. Über Backenzuganker 13 wird der Kontaktblock 16 axial gehalten.

Die Abdeckung des oberen Werkstückendes, im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Wellenende einer Dressierwalze, erfolgt, wie bei der Ausführung der Fig. 1, über eine obere Walzenabdeckung 20, einen oberen Blendring 21 sowie ein Gewicht 22, wobei das Gewicht 22 über Druckspindeln 21 in Richtung auf das Werkstück gedrückt wird.

Der Stromfluss in dieser Ausführungsform erfolgt also über den Schleifring 8, die Vor­ richtung 1' sowie über die Kontaktblöcke 16 und die Vorrichtung 1' direkt auf das Werkstück 5.

Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, dass bei diesem Aufbau die Vorrichtung 1' stets an das Werkstück angepasst, speziell entworfen und gefertigt werden muss. Unterschiede in der Länge bzw. in dem Durchmesser oder in der geometrischen Gestalt des Werkstüc­ kes 5 können mit einer solchen Konstruktion nicht ausgeglichen werden, so dass un­ ter hohem Zeit-, Kosten- und Materialaufwand eine solche Vorrichtung 1' gefertigt werden muss.

In den Fig. 3 und 4 ist der Adapter gemäß der Fig. 1 im Detail vergrößert darge­ stellt. Die Fig. 3 ist dabei eine Draufsicht und die Fig. 4 eine Schnittdarstellung ge­ mäß der Linie A-A der Fig. 3. In der Fig. 3 ist sehr gut die Anordnung der Bohrun­ gen bzw. Gewinde für die Zuganker 10 bzw. Schrauben 35 zu erkennen. Während die Gewinde für die Schrauben 35 auf einem äußeren Radius angeordnet sind, liegen die Durchgangsbohrungen für die Zuganker 10 auf einem Kreis mit kleinerem Durchmes­ ser. Die Bohrungen sind zu den Gewinden um 45° versetzt. Ebenfalls gut zu erkennen ist ein zentral angeordnetes Gewinde, in das beispielsweise ein Haken eingeschraubt werden kann, bzw. den Transport des Adapters 100 zu erleichtern.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Halten von Werkstücken, mit Elementen zur lösbaren Befesti­ gung des Werkstückes an der Vorrichtung, einer Einrichtung zur Stromzuleitung zu der Vorrichtung sowie einem Kontaktmittel zur Herstellung des elektrischen Kontaktes mit dem Werkstück, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrich­ tung (1) eine Aufnahme (4) für einen an dem Werkstück (5) angeordneten Ad­ apter (100) zur angepaßten Befestigung des Werkstückes (5) an der Vorrich­ tung (1) vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (100) mit dem Werkstück (5) und der Vorrichtung (1) verschraubt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Adap­ ter (100) elektrisch leitend ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Einrichtung zur Stromzuleitung zu der Vorrichtung (1) als zumin­ dest ein Schleifring (8) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass das Kontaktmittel zur Herstellung des elektrischen Kontaktes mit dem Werkstück (5) als zumindest ein Kontakblock (16) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktblock (16) an der Vorrichtung (1) lösbar befestigt, insbesondere verschraubt ist.

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass zwischen dem Kontaktmittel (16) und dem Werkstück (5) ein elek­ trisch leitendes Zwischenstück (200) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischen­ stück als Klemmbacke (200) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kontaktfläche zwischen dem Werkstück (5) und dem Zwischenstück (200) und/oder an der Kontaktfläche zwischen dem Kontaktmittel (16) und dem Zwi­ schenstück (200) ein Element (150a, 150b) hoher elektrischer Leitfähigkeit an­ geordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (150a) zwischen dem Kontaktmittel (16) und dem Zwischenstück (200) auch Kontakt mit der Vorrichtung (1) hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ele­ ment als zumindest eine Kupferlitze (150a) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Vorrichtung (1) zur Aufnahme von zu galvanisierenden Werkstüc­ ken (5) ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Vorrichtung (1) zur Aufnahme rotationssymmetrischer Werkstücke (5) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Vorrichtung (1) dergestalt abgedichtet ist, dass sie in geschlosse­ nen galvanvtechnischen Anlagen eingesetzt werden kann.

15. Adapter (100) zur angepassten Befestigung eines Werkstücks (5) an der Vor­ richtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.