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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Schutzmittel für Oberflächen von
Werkstück-Hohlbereichen nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren
zu dessen Bearbeitung nach den Ansprüchen 6 und 12.
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Stand der
Technik
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Zur
Erhöhung
des Korrosions- und/oder Verschleißschutzes von Werkstücken ist
es bekannt, diese z. B. chemisch-galvanischen Beschichtungsprozessen
wie z. B. einer Verzinkung oder einer Phosphatierung zu unterziehen.
Zur Vorbereitung solcher Beschichtungsprozesse sind aus Qualitätsgründen intensive
Reinigungsprozesse wie z. B. Beizen, Entrosten, Dekapierung und
dergleichen notwendig. Dadurch kann eine gute Haftfestigkeit gewährleistet
werden, welche wiederum Grundvoraussetzung für eine gleichmäßige Schichtbildung
während
des Galvanoprozesses ist.
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Zur
Durchführung
dieser Reinigungsprozesses werden aggressive Behandlungsmittel verwendet,
die die Oberflächen
der Werkstücke
zur Ausbildung eines wirksamen Haftgrundes zum Teil massiv angreifen.
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Dieser
teilweise akzeptierte Effekt schlägt sich jedoch dann in einen
Nachteil um, wenn nicht die gesamte Oberfläche des Werkstücks galvanisiert werden
soll, sondern nur ein Teil davon. Die nach dem Galvanisieren unbeschichteten
Bereiche der Oberfläche
weisen durch den Angriff der aggressiven Reinigungsmittel einen
zum Teil deutlich reduzierten Festigkeit im Vergleich zu gegenüber nicht
gereinigten Oberflächen
auf. Durch die aggressiven Reinigungsmittel verursachte Oberflächenschäden können bei
hohen Belastungen, wie sie z. B. beim Betrieb von Einspritzdüsen auftreten,
nachweislich zur Rissbildung und damit zum vorzeitigen Ausfall eines betreffenden
Werkstücks
führen.
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Zur
Vermeidung dieses ungewünschten
Effektes ist es beispielsweise für
Werkstück-Hohlbereiche
bekannt, diese mittels entsprechenden Stopfen manuell zu verschließen. Neben
den damit einhergehenden hohen Arbeitskosten wird auch das Funktionsrisiko
nicht korrekt platzierter Verschlussstopfen als nachteilig angesehen.
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Aufgabe und
Vorteile der Erfindung
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Schutz
für Oberflächen von Werkstück-Hohlbereichen
und/oder Werkstück-Dichtungsbereichen
nach dem einleitend dargelegten Stand der Technik zu verbessern.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch entsprechende Schutzmittel
gemäß der Merkmale
des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zu
deren Bearbeitung nach den Ansprüchen
6 und 12.
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Demgemäß betrifft
die vorliegende Erfindung ein Schutzmittel für Oberflächen von Werkstück-Hohlbereichen
und/oder Werkstück-Dichtungsbereichen
gegen einen Angriff durch ein Behandlungsmittel zur Vorbereitung
und/oder Durchführung von
Galvanoprozessen. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Schutzmittel
als Folie ausgebildet sind. Damit kann der Automatisierungsgrad
chemischer, insbesondere galvanischer Werkstückbearbeitungsprozesse deutlich
erhöht
werden, bis hin zu einem vollautomatisierten Reinigungs- und Beschichtungsprozess.
Neben den damit einhergehenden Kostenreduzierungen durch Wegfall
manuell durchzuführender
Bearbeitungsschritte wird auch eine Verbesserung im Qualitätsstandard
dieser Prozesse erreicht.
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Ein
weiterer Vorteil der Verwendung einer Folie als Schutzmittel für solche
Werkstück-Oberflächen liegt
darin, dass die Folie so auf das Werkstück aufgebracht werden kann,
dass sie nicht nur in einem Kanten-Berührungsbereich, sondern zumindest
mit einem Teil des zu schützenden
Oberflächenbereichs in
direktem, flächigem
Kontakt steht. Die Folie kann dazu in einem sogenannten „Übergangsbereich" zwischen einem durch
das Behandlungsmittel zu behandelnden Oberflächenbereich und dem vor diesem Behandlungsmittel
zu schützenden
Oberflächenbereich
auf dem Werkstück
aufgebracht sein. Zum Beispiel kann es sich hierbei um einen, in
seiner Breite an bestimmte Erfordernisse anpassbaren Randbereich
einer Werkstücköffnung,
wie beispielsweise einer Bohrung, einem Konus, einer Stirnseite
eines Rohres und dergleichen mehr, handeln. Er kann sich auch an
einen Dichtungsbereich anschließen und/oder
diesen überlagern.
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Insbesondere
vorteilhaft kann die Folie dazu durch entsprechende Formgebung auch
einen solchen Bereich eines Werkstückes zuverlässig vor Einwirkung eines Behandlungsmittels
schützen,
der an den Rand eines Werkstück-Hohlbereich angrenzt, wie
zum Beispiel ein Dichtkonus. So kann auch für diesen in der Regel glatten
Oberflächenbereich
die Dichtwirkung uneingeschränkt
aufrecht erhalten bleiben. Hierbei ist es vorstellbar, dass sowohl
ein innenliegender als auch ein außenliegender Dichtkonus durch
eine entsprechend geformte und fest mit dem Werkstück verbundene
Folie zuverlässig
gegen die Einwirkung eines Behandlungsmittels geschützt werden
kann.
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Ein
weiterer Werkstück-Dichtungsbereich kann
beispielsweise als überwiegend
ebener Randbereich einer Werkstücksöffnung ausgebildet
sein, in welchem beim Einsatz des Werkstücks ein weiteres Dichtmittel
angeordnet ist, z. B. ein Dichtring oder dergleichen. Hierbei handelt
es sich wiederum um einen in seiner Breite entsprechend der Anforderungen an
das Werkstück
und/oder durch den Reinigungs- und/oder Beschichtungsvorgang vorgegebene
Anforderungen anpassbaren Rand- bzw. Übergangsbereich zwischen dem
zu schützenden
und dem zu behandelnden Oberflächenbereich.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer Folie als Schutzmittel
liegt in dem dadurch erzielbaren scharfen Konturrand zwischen beschichtetem
und unbeschichtetem Oberflächenbereich
des Werkstücks.
Damit ist eine Gewährleistung
einer zuverlässigen
Beabstandung verschiedener Bauteilmaterialien nach dem Zusammenbau des
Werkstücks
möglich,
um so einer gegebenenfalls möglichen
Bildung von Korrosion oder galvanischer Reaktionen, wie z. B. das
Auftreten elektrischer Spannungen, vorzubeugen.
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Als
besonders geeignet zur Fixierung der Folie an dem Werkstück wird
ein Klebstoff angesehen, wobei insbesondere eine selbstklebende
Folie als besonders bevorzugt vorgeschlagen wird. Bei einem als
ein Bauteil eines Kraftstoff-Einspitzsystem ausgebildeten Werkstück können damit
an ihm ausgebildete Werkstück-Hohlbereiche
durch Aufpressen auf deren Randbereiche erfindungsgemäß zuverlässig und automatisiert
verschlossen werden.
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Im
Weiteren wird auch eine Vorrichtung zur Bearbeitung solcher Schutzmittel
vorgeschlagen, die zumindest eine Folien-Aufklebeeinheit umfasst.
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Damit
können
entsprechende Werkstück-Hohlbereiche
vollkommen automatisiert mit solchen Schutzfolien verschlossen werden.
Eine solche Vorrichtung kann einerseits bereits vorkonkurierte Folien
zum zuverlässigen
Verschluss von Hohlbereichen auf die betreffenden Werkstücke aufbringen. Sofern
das Verschließen
der Werkstück-Hohlbereiche
durch eine nicht vorgeformte Folie vorgesehen ist, kann die Vorrichtung
andererseits auch Mittel zur Konturgebung der Folie aufweisen. Beispielsweise können Stanz-
und/oder Schneidwerkzeuge vorgesehen sein, die exakt die erforderliche
Fläche
für den Verschluss
des jeweiligen Werkstück-Hohlraumbereichs
beispielsweise aus einer Folienfläche ausschneiden. Für den Fall,
dass die Folie in einem einen Werkstück-Hohlbereich begrenzenden
oder umrandenden Dichtbereich in der Form eines Außenkonus
aufgebracht werden soll, kann die Vorrichtung im Weiteren auch ein
die Folie entsprechend plastisch verformbares Konturierungsmittel
aufweisen, z. B. einen Dehnstift. Dieser kann gegebenenfalls mit
Gegenkontur und eventuell mit Wärmemittel
ausgestattet sein.
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Zur
Weiterbehandlung dieses als Folie ausgebildeten Schutzmittels kann
die Vorrichtung im Weiteren ein Abzieh- und/oder Durchstoßwerkzeug aufweisen, sodass
entweder sofort nach dem Beschichtungsprozess oder gegebenenfalls
auch erst vor der Verarbeitung des Werkstückes die Folie vom Werkstück entfernt
werden kann. Insbesondere dann, wenn die Folie auch während der
Lagerhaltung des Werkstücks
auf dieser belassen wird, können
so die zu schützenden
Bereiche zuverlässig
gegen negative Einwirkungen geschützt bleiben. Hierin liegt auch
ein weiterer Vorteil der Folie gegenüber den bekannten Stöpseln zum
Verschluss solcher Werkstück-Hohlraumbereiche,
die in der Regel am Galvanisierungsort zur Weiterverwendung für die nächsten Werkstücke zurückgehalten
werden und im Übrigen vor
ihrer nächsten
Verwendung einem zusätzlich
erforderlichen und kostentreibenden Reinigungsvorgang unterzogen
werden müssen.
Die Folie ist dagegen nur für
eine Einmalverwendung vorgesehen und kann auch bei einer Entfernung
nach Lagerhaltung des Werkstücks
ohne zusätzlichen
Reinigungsaufwand umweltgerecht und kostengünstig entsorgt werden.
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Denkbar
ist auch, dass die Folie nach der Werkstückbeschichtung zur Freigabe
der durch sie geschützten Öffnung nicht
entfernt, sondern nur durchstoßen
wird. Die zu schützenden
Bereiche liegen innerhalb des Beschichtungsbereiches und können wie
vorgesehen ihrer Funktion zugeführt
werden. Die am Werkstück
verbleibende Folie haftet weiter am sogenannten Übergangsbereich am Werkstück. Dieser
hat keine weitere Funktion und ist zusätzlich durch den an ihm haftenden
Folienteil gegen äußere Einflüsse geschützt.
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In
einer davon abgewandelten oder auch ergänzenden Ausführungsform
kann die Vorrichtung auch mit einer Einheit zur Erzeugung eines
Unter- und/oder Überdrucks
für ein
Fluid ausgestattet sein. Mit entsprechend ausgestatteten Aus- oder
Einlassöffnungen
kann durch die Vorrichtung mittels diesem unter Unter- bzw. Überdruck
stehenden Fluid ebenfalls ein Entfernen der Folie von dem Werkstück bewirkt
werden. Durch einen Unterdruck kann die Folie abgesaugt werden,
durch einen Überdruck
kann sie beispielsweise ab- oder ausgespült werden.
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Im
Weiteren kann dieses Fluid in Zusammenwirkung mit entsprechend ausgebildeten
Aufnahmevorrichtungen aber auch zum Auftragen der Folie auf das
Werkstück
vorgesehen sein. So kann die Folie zum Beispiel durch eine entsprechend
ausgebildete Sauganlage von einer Trägerfolie abgezogen und auf
dem Werkstück
aufgebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei
diesem Fluid um Luft, vorstellbar sind aber auch andere Gase oder
Flüssigkeiten.
Insbesondere beim Entfernen der Folie vom Werkstück ist auch die Verwendung
von Wasser oder entsprechend aufbereiteten Reinigungsmitteln zum
gleichzeitigen Reinigen der bisher geschützten Oberflächen im
Werkstück-Hohlraumbereich
denkbar.
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Je
nach Anwendungsfall kann die Vorrichtung mit einem oder mehreren
oder auch allen der oben angegebenen Merkmalen ausgestattet sein. Denkbar
sind aber auch getrennte Ausführungsformen,
sodass zum Beispiel vor der Galvanoprozessierung die Werkstück-Hohlraumbereiche
von einer ersten Vorrichtung verschlossen werden können und erst
zu einem späteren
Zeitpunkt von einer weiteren Vorrichtung mit einem oder mehreren
der oben dargelegten Merkmale vom Werkstück wieder entfernt werden.
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Zur
Bearbeitung solcher Schutzmittel in der Form von Folien eignen sich
demnach sowohl Verfahren, bei denen das Aufbringen der Folie auf
das Werkstück
und das Entfernen der Folie vom Werkstück mit ein und derselben Vorrichtung
durchgeführt werden,
als auch Verfahren, bei denen ein Aufbringen und Entfernen der Folie
durch verschiedene Vorrichtung durchgeführt werden.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgend darauf
Bezug nehmenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1:
in schematischer Darstellung ein rohrförmiges Element eines Diesel-Einspritzsystems, auf
dessen Außenfläche mittels
einer Vorrichtung zur Bearbeitung des Schutzmittels zum Schutz der
Oberflächen
seines Innenbereichs eine Folie aufgebracht wird,
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2:
eine weitere schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bearbeitung
eines Schutzmittels nach 1 und
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3:
eine gegenüber
der 1 abgewandelte Ausführungsform eines Werkstücks.
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In
der schematischen Darstellung der 1 verschließt ein als
Folie ausgebildetes Schutzmittel 1 einen Werkstück-Hohlbereich 2 eines
Werkstücks 3 durch Überdecken
einer zum Beispiel als Querbohrung ausgelegten Öffnung 4. Nach Verschluss
aller in den Innenraum des Werkstück-Hohlraumbereichs 2 mündenden Öffnungen 4, 6 sind
die innenliegenden Oberflächen
des Werkstücks
gegen einen Angriff durch ein Behandlungsmittel für die äußeren Oberflächenbereiche
des Werkstücks
zuverlässig
geschützt. Bei
solchen Behandlungsmitteln kann es sich zum Beispiel um Mittel zur
Vorbereitung und/oder Durchführung
eines Galvanoprozesses für
ein „Common-Rail-Element" eines Kraftstoff-Einspritzsystems handeln.
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Die
als Folie ausgebildeten Schutzmittel 1 liegen dabei zumindest
auf dem Teil des Oberflächenbereichs
des Werkstücks 3 auf,
der als Rand- und/oder Dichtbereich 7 zwischen dem durch
das Behandlungsmittel zu behandelnden Oberflächenbereich 8 und
dem vor diesem Behandlungsmittel zu schützenden inneren Oberflächenbereich 23 des Werkstück-Hohlraumbereichs 3 liegt.
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Ein
Kleber 9 fixiert die Folie 1 nach ihrem Auftrag
auf das Werkstücks 3 so,
dass dessen Innenbereich gegen Eindringen von Behandlungsmitteln durch
die betreffende Öffnung 4, 6 zuverlässig geschützt ist.
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Zum
Aufbringen der Folie 1 auf das Werkstück 3 ist eine Vorrichtung 10 vorgesehen.
Diese als Folie-Aufklebeeinheit ausgebildete Vorrichtung kann zum
Beispiel in einem mehrere Koordinaten umfassenden Achssystems entsprechend
der Pfeile 11 bis 14 relativ zum Rohr 3 der
Einspritzdüse
verschoben, gedreht oder anderweitig so umpositioniert werden, dass
alle Öffnungen 4 bis 6 durch
Schutzmittel in der Form vorkonturierter Folien 1 verschlossen
werden können.
Die Folien 1 können
in diesem Ausführungsbeispiel
bereits vorgeschnitten oder vorgestanzt auf einer Trägerfolie
zur Entnahme durch die Folie-Aufklebeeinheit bereitgehalten werden.
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Für Ausführungsformen,
bei denen die Folie zur weiteren Konturgebung entweder zusätzlich verformt
oder auch erst ausgeschnitten oder ausgestanzt werden muss, kann
die Vorrichtung, wie in 2 dargestellt, zusätzlich mit
entsprechenden Mitteln ausgestattet sein. Beispielsweise kann dazu
ein Stanz- und/oder Schneidwerkzeug 15 zum Abtrennen eines
benötigten
Teils der Folie 1 vorgesehen sein.
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Für den Fall,
dass der Folie 1 zusätzlich
eine dreidimensionale Konkturgebung aufgeprägt werden soll, kann im Weiteren
ein die Folie plastisch verformendes Konturierungsmittel 16 zur
Verfügung
gestellt werden. Vorzugsweise weist dieses Konturierungsmittel 16 genau
die Form auf, welche anschließend
durch die Folie am Werkstück
gegen Einwirkung eines Behandlungsmittels geschützt werden soll. In der 2 ist
hierzu ein konischer Dorn 16 beispielhaft dargestellt,
der die Folie gegen das Gegenstück 17 ins
Innere eines Tisches 19 eindrückt. Um eine möglichst
gute plastische Verformung damit erzielen zu können, kann der Konus 16 im
Weiteren auch mit Heizmitteln ausgestattet sein, sodass sich diese
plastische Verformung möglichst
gering auf die Festigkeitsstruktur der Folie auswirkt. Selbstverständlich kann
auch das Gegenstück 17 entsprechend
beheizt sein.
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Um
die Folie nach dem Beschichtungsvorgang wieder vom Werkstück entfernen
zu können, kann
die Vorrichtung weitere hilfreiche Mittel aufweisen. Entsprechend
der Darstellung in 1 kann dies z. B. ein Abzieh-
und/oder Durchstoßwerkzeuges 21 sein.
Nur beispielhaft ist hier eine Düse 21 gezeigt,
welche sowohl zum Durchstoßen
der Folie in die Innenbohrung des Rohres 3 hinein geeignet
ist, als auch zur Beaufschlagung der Folie mit einem unter Über- und/oder
Unterdruck stehendem Medium. Dadurch ergibt sich eine ganze Reihe
von Möglichkeiten
zur Entfernung der Schutzfolie vom betreffenden Werkstück.
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Neben
dem Einstoßen
der Folie 1 in den Werkstück-Hohlraumbereich 2 durch die
Spitze der Düse 21 kann
die Folie 1 auch durch unter Überdruck stehendem Medium zumindest
bis zum Lösen
der Klebeverbindung in den Werkstück-Hohlraumbereich eingedrückt werden.
Anschließend
fällt sie
entweder ab oder kann gegebenenfalls auch durch weitere Zufuhr des
unter Überdruck
stehenden Mediums durch die Innenbohrung hindurch zu dessen anderem,
hier nicht dargestellten Ende hinausgespült werden.
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Eine
noch elegantere Möglichkeit
bietet das Ablösen
der Folie 1 durch die Erzeugung eines Unterdrucks an der
Düsenspitze
an der Düse 21.
Nach Absaugen der Folie 1 ist die Öffnung 6 frei. Nach
Abschalten des Unterdrucks kann die Folie von der Düse 21 abfallen,
gegebenenfalls unterstützt
durch Wiederbeaufschlagung des in der Düse befindlichen Mediums mit Überdruck.
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Anschließend könnte zur
Entfernung der Folien 1 an den Öffnungen 4 der Werkstück-Hohlraumbereich 2 mit
dem unter Überdruck
stehendem Medium beaufschlagt werden, so dass die Schutzfolien 1 von
diesem Bereichen abgespült
werden. Aber auch eine Relativbewegung zwischen der Düse 21 und dem
Werkstück
ist denkbar, so dass die Öffnungen 4 direkt
von ihr freigelegt werden können.
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Neben
der Verwendung von Druckluft eignet sich dafür auch ein flüssiges Medium,
beispielsweise eine Reinigungslösung,
die die Oberfläche
dieser Innenbereiche gleichzeitig von gegebenenfalls darauf aufgebrachten
Beschichtungen reinigt.
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Die
Einheit 22 zur Erzeugung eines Unter- und/oder Überdrucks
in einem Fluid kann neben dem Mittel zur Entfernung der Folie vom
Werkstück
selbstverständlich
auch die Folien-Aufklebeeinheit
entsprechend versorgen, wie in 2 dargestellt.
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Die
als Folie ausgebildeten Schutzmittel 1 liegen dabei zumindest
auf dem Teil des Oberflächenbereichs
des Werkstücks 3 auf,
der als Übergangsbereich 7 zwischen
dem durch das Behandlungsmittel zu behandelnden Oberflächenbereich 8 und
dem von dem vor diesem Behandlungsmittel zu schützenden inneren Oberflächenbereich
des Werkstück-Hohlraumbereichs 3 liegt.
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Die 3 zeigt
schematisch eine gegenüber der 1 abgewandelte
Ausführungsform
eines für ein
Kraftstoff-Einspritzsystem
ausgebildeten Rohres, welches an seiner Stirnseite eine Öffnung in
der Form eines Konus 25 zur Ausbildung eines entsprechenden
Dichtungsbereichs aufweist.
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Dieser
Konus 25 ist komplementär
zum Konus 16 des Konturgebungsmittels der Vorrichtung 10.