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Die
Erfindung betrifft ein Kontaktsystem für galvanische Anlagen enthaltend
zwei Kontaktelemente, ein Bodenelement und ein fluidbetätigbares Verschlußsystem
zum Schließen
der Kontaktelemente unter Aufnahme einer Warenschiene.
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Kontaktsysteme
dienen der Stromzufuhr zu Bauteilen, die in galvanischen Bädern bearbeitet werden.
Sie werden an den Rändern
der Wannen mit der Galvanisierlösung
befestigt und nehmen die Warenschienen auf, mit deren Hilfe Waren
in das galvanische Bad eingehängt
werden.
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Um
eine sichere und stabile Aufnahme der Warenschiene mit einer guten
Stromübertragung zwischen
Kontaktelement oder Kontaktelementen und Warenschiene zu gewährleisten,
muß ein
entsprechender Kraftschluß mit
einer ausreichenden sicheren Flächenberührung für den Stromdurchfluß zwischen
den Kontaktelement und Warenschiene hergestellt werden. Dies kann
beispielsweise rein mechanisch durch Verkeilung geschehen. Modernere
Systeme verwenden für
den Kraftschluß Fluidsysteme,
wie beispielsweise Pneumatik.
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Galvanikanlagen
werden heutzutage überwiegend
vollautomatisch bedient und dabei elektronisch gesteuert. Die Kraftschlußsteuerung
der eingangs genannten Kontaktsysteme und die Anlagensteuerung müssen dabei
genau aufeinander abgestimmt sein, um die Vorgänge des Einhängens der Warenschiene
und des Schließens
des Kontaktsystems bzw. des Öffnens
des Kontaktsystems und Entfernens der Warenschiene genau abzustimmen.
Fehler in der Bedienung, wie zu frühes Schließen oder zu frühes Herausziehen,
können
zu einem Verkanten der Träger
im Kontaktsystem und damit zu Beschädigungen des Kontaktsystems
(ihren, aber auch zu ungenügendem
Kraftschluß der
Kontaktelemente. Dies hat eine geringere Galvanisierung zur Folge,
aber insbesondere auch Hitze entwicklung im Kontaktsystem, die Material
und Menschen gefährden
kann. Das Nichterreichen der Endposition durch die Warenschiene
bei zu frühem
Schließen
kann auch zu Kollisionen bei der Zufuhr nachfolgender Warenschienen führen, wenn
diese an eine überstehende
Schiene anstoßen.
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Zur
Abstimmung der Steuerung des Kraftschlußsystems mit der Galvanikanlage
muß diese daher
elektronisch ausgestaltet und mit dieser gekoppelt sein. Dies verlangt
neben Verkabelungen auch Softwareanpassungen auf Seiten der Galvanikanlage.
Damit wird die Steuerung der Gesamtanlage insgesamt komplexer und
damit auch störanfälliger. Durch
die Notwendigkeit der vorbeschriebenen Umrüstungen ist ein einfacher Austausch
bisheriger rein mechanischer Kontaktsysteme durch die beschriebenen
Fluidsysteme nicht möglich,
sondern verlangt hohen Aufwand und Investitionen.
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Eine
andere Alternative zur Lösung
dieses Problems stellt die Selbststeuerung des Kontaktsystems dar.
Ein selbststeuerndes fluidbetätigbares Kontaktsystem
ist der
DE 44 09 758
A1 entnehmbar. Dabei handelt es sich um ein Kontaktsystem
für galvanische
Anlagen, enthaltend zwei Kontaktelemente, ein Bodenelement und ein
pneumatisches Verschlußsystem
zum selbststeuernden Schließen
der Kontaktelemente unter Aufnahme einer Warenschiene zwischen den
Einführungsebenen
der Kontaktelemente. Die Betätigungsmittel
des pneumatischen Verschlußsystems
weisen auf, eine vertikal beweglich gelagerte Bodenplatte, eine
vertikale Wandung, einen daran befestigten Luftzuführstutzen,
eine Druckluftleitung, die je nach vertikaler Ausrichtung über einen
Schalter alternativ mit einer Dauerdruckleitung oder einer Abblasleitung
verbunden ist.
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Beim
Einführen
der Warenschiene wird durch das Eigengewicht der Warenschiene die
beweglich gelagerte Bodenplatte gegen eine Federkraft nach unten
bewegt. Dadurch werden auch die vertikale Wandung und der fest damit
verbundene Luftzuführstutzen
sowie die Druckluftleitung nach unten bewegt. Durch diese Bewegung
wird ein Schalter betätigt,
der eine Verbindung der an der vertikalen Wandung herausgeführten Druckluftleitung
mit der Dauerdruckleitung herstellt. Durch die einströmende Druckluft
erfolgt eine Druckluftbeaufschlagung des einen Kontaktelements,
das durch die ausgeübte Kraft
auf das andere Kontaktelement zubewegt wird und einen Kraftschluß herbeiführt.
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Das Öffnen dieses
Kraftschlusses erfolgt dadurch, daß die Warenschiene samt der
durch Kraftschluß mit
ihr verbundenen Bodenplatte angehoben wird. Dies bewirkt die Unterbrechung
der Druckluftzufuhr und stellt stattdessen eine Verbindung mit einer Abblasleitung
her. Das beweglich gelagerte Kontaktelement kann nun durch eine
Rückholfeder
aus der Verschlußposition
in eine geöffnete
Position zurückgeführt werden.
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Der
Nachteil dieser Ausgestaltung besteht in der komplexen Mechanik.
Diese ist zum einen aufwendig herzustellen und durch die starke
Beanspruchung hohen Verschleißkräften ausgesetzt.
Besonders nachteilig ist jedoch die Gefahr von Verunreinigungen,
da in Galvaniksystemen eine hohe Schmutzbelastung vorliegt, insbesondere
durch aggressive, flüssige
Substanzen. Diese können über die
Aussparungen, die der Beweglichkeit der Grundplatte gegenüber dem
Galvaniksystem dienen, in die Mechanik eindringen und so die Abwärtsbewegung der
Vertikalplatten, die die Betätigung
des Schalters bewirkt, behindern und somit zu Störungen des Verschlußsystems
führen.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß zum Entfernen der Warenschienen
ein wesentlicher Teil des Kontaktsystems zeitweilig mit angehoben
und gehalten werden muß,
bis das System geöffnet
hat.
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Die
Aufgabe besteht somit darin, ein selbststeuerndes fluidbetätigbares
Kontaktsystem so weiterzubilden, daß die Betätigungsmittel keiner aufwendigen
Mechanik bedürfen
und dadurch langfristig störungs-,
wartungs- und verschleißarm
arbeiten können.
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Die
Lösung
wird dadurch erreicht, daß die Betätigungsmittel
einen Schalthebel im Endbereich der Einführungsebenen aufweisen, der
durch das Einführen
der Warenschiene betätigbar
ist.
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Dies
hat den Vorteil, daß allein
der Hebel zur Betätigung
des Verschlußsystems
beweglich gelagert werden muß.
Dies erlaubt eine einfache Ausgestaltung der Mechanik und somit
eine sichere Abschirmung gegen Verschmutzung im Betrieb. Diese einfache
Mechanik ist auch bei starker Verschmutzung kaum störanfällig.
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Eine
sinnvolle Weiterbildung sieht vor, dem fluidbetätigbaren Verschlußsystem
ein Element mit einer Zeitverzögerungsfunktion
vorzulagern. Dies dient dazu, ein sicheres Einführen und Positionieren der
Warenschiene in der Endposition des Kontaktsystems zu ermöglichen,
bevor der Kraftschluß erfolgt.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß auf einer der Einführungsebenen
der Kontaktelemente ein oder mehrere Rollelemente angeordnet sind, die
ein Herausziehen der Warenschiene bei geschlossenem Kontaktsystem
bis zu der Position erlauben, in der der Schalthebel aufgrund dieses
Herausziehens in seine Ausgangsposition zurückführbar ist. Dies hat den Vorteil,
daß der
Widerstand beim Herausnehmen der Warenschiene durch den Kraftschluß allein
gegenüber
einer vertikalen Bewegung minimiert wird und somit das Herausbewegen
der Warenschiene auf einfache Weise ermöglicht wird. Vor allem wird
dadurch keinerlei Steuerungssystem benötigt, das von außen durch
eine Positionserfassung oder mittels einer komplizierten, störanfälligen Mechanik
die Öffnung
des Kontaktsystems bewirken muß.
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Eine
mögliche
Ausgestaltung des Kontaktsystems sieht vor, daß das fluidbetätigbare
Verschlußsystem
ein pneumatisches Verschlußsystem ist.
Dies läßt sich
besonders leicht technisch realisieren und ist einfacher handhabbar
als eine Hydraulik.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, das Kontaktsystem mit Befestigungsmitteln
zur Befestigung am Galvaniksystem, z. B. der Galvanikwanne, auszustatten,
die ein oder mehrere fest mit dem Kontaktsystem verbundene Befestigungselemente
und ein oder mehrere fest mit dem Galvaniksystem verbundene Befestigungselemente
aufweisen, wobei dies Elemente so ausgestaltet sind, daß sie gleitend miteinander
in Eingriff bringbar sind und durch mindestens eine Hinterschneidung
ein Abheben des Kontaktsystems vom Galvaniksystem verhindern. Dies
hat den Vorteil, daß die
Befestigung des Kontaktsystems an vorbestimmten Positionen des Galvaniksystems
auf einfachste Weise, nämlich
durch Einschieben, ermöglicht
wird, so daß Umrüstungen
jederzeit auf einfache Weise möglich
sind. Solche Umrüstungen
können
zum Beispiel durch Warenschienen anderer Ausmaße oder anderer Anordnung (beispielsweise
Doppelschienen) erforderlich sein.
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Eine
sinnvolle Weiterbildung sieht vor, zwischen den Befestigungselementen
einen Spielraum zum Justieren des Kontaktsystems auf dem Galvaniksystem
vorzusehen. Dies hat den Vorteil, daß geringfügige Abweichungen in den Abmessungen
der Warenschienen bzw. ihrer Position ausgeglichen werden können. Dies
kann insbesondere, wenn Mehrfachschienen verwendet werden, die gemeinsam
größere Werkstücke tragen,
von Bedeutung sein. Hier können
leicht Abweichungen in der Anordnung der einzuführenden Warenschienen auftreten, die
durch die Justier-Spielräume
ausgeglichen werden können,
ohne daß die
Befestigungsfunktion beeinträchtigt
wird.
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Eine
sinnvolle Ausgestaltung sieht vor, daß die Befestigungselemente
mit einem fluchtenden Kanal zur Aufnahme der Zuführleitung ausgestattet sind.
Dies hat den Vorteil, daß die
Leitung auf einfache Weise verdeckt geführt werden kann. Die Stabilität der Leitung
und das Ausmaß der
möglichen Scherkräfte, die
durch den Justierspielraum auftreten können, müssen dabei in einem richtigen
Verhältnis stehen,
so daß die
Leitung bei seitlich auf das Kontaktsystem wirkenden Kräften nicht
beschädigt
werden kann. Gegebenenfalls kann auch eine Verschiebesicherung vorgesehen
sein, die eine Beschädigung
von Leitungen durch unbeabsichtigtes Verschieben verhindert.
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Eine
weitere sinnvolle Ausgestaltung sieht vor, die Befestigungselemente
aus elektrisch isolierendem Material herzustellen. Dies hat den
Vorteil, daß das
Kontaktsystem vor elektrischen Kräften, die über das Galvaniksystem übertragen
werden könnten,
geschützt
ist.
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
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1 ein
erfindungsgemäßes Kontaktsystem,
teilweise geschnitten, ohne Darstellung der Mittel zur Befestigung
am Galvaniksystem und
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2 Darstellung
der Befestigungsmittel für das
Kontaktsystem
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1 zeigt
das erfindungsgemäße Kontaktsystem 1 teilweise
geschnitten, wobei auf eine Darstellung der Befestigungsmittel am
Galvaniksystem verzichtet wurde. Der Schnitt verläuft durch
die Kontaktelemente 2, 2' in der Ebene der Aussparung für den Schalthebel 5,
damit dieser unverdeckt sichtbar wird. Auf einer Bodenplatte 15 sind
zwei Kontaktelemente 2, 2' angeordnet, die zwei Einführungsebenen 4, 4' zur Aufnahme
einer Warenschiene 8 in Pfeilrichtung 9 aufweisen.
im Endbereich der Einführungsebenen 4, 4' befindet sich
das Ende des Schalthebels 5, der durch die Warenschiene 8 beim
Einführen
betätigbar
ist. Der Schalthebel 5 ist nur schematisch dargestellt,
seine räumliche
Ausgestaltung kann beliebig sein. Es muß dabei nur sichergestellt
sein, daß er
durch die Warenschiene zuverlässig
bedient werden kann. Er betätigt
das Ventil 5' und
wird durch eine Feder 10 in seiner Position gehalten. Das
Ventil 5' versorgt
im geöffneten
Zustand über
die Fluidleitung 11 das fluidbetätigbare Verschlußsystem 3 mit
einem Fluid. Nicht dargestellt ist die Zufuhr des Fluids aus der
Fluidquelle zum Ventil. Das Fluid kann eine Hydraulik sein, vorzugsweise
ist es jedoch Druckluft.
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Das
Verschlußsystem 3 übt bei Zufuhr
von Fluid eine Kraftbeaufschlagung eines Kolbens 3' aus, der fest
mit einem in der Richtung des Doppelpfeils 13 beweglichen
Kontaktelement 2' verbunden
ist. Diese feste Verbindung erfolgt in der dargestellten Ausführungsform
an einem Befestigungselement 16 für das Isolierelement 14,
das mittels des Befestigungselements 16 mit dem Kontaktelement 2' verbunden ist
und mit diesen und dem Kolben 3' einen beweglichen Block bildet.
Isolierelemente 14, 14' dienen dazu, empfindliche Teile
des Kontaktsystems 1 vor Stromzufuhr zu schützen. Gleichzeitig
stellt das Isolierelement 14' die
Lagerung für
den beweglichen Block aus Kontaktelemente 2', Isolierelement 14 und Befestigungselement 16 für Isolierelement 14' dar. Mittels
einer Stufe 14'' im Isolierelement 14' kann der Führungsbereich
für diesen
beweglichen Block in seiner Öffnungsrichtung
(rechte Pfeilspitze des Pfeils 13) begrenzt werden, um
eine sichere Führung
zu gewährleisten.
Die Stromzufuhr zur Warenschiene 8 erfolgt über das
feststehende Kontaktelement 2.
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Die
Warenschiene 8 betätigt
bei Einführung bis
in den unteren Bereich der Einführungsebenen 4, 4' der Kontaktelemente 2, 2' den Schalthebel 5,
der das Ventil 5',
vorzugsweise über
ein Zeitverzögerungsglied, öffnet und
einen Fluidtransport in das Verschlußsystem auslöst. Hierdurch
wird das Kontaktelement 2' mittels
des Kolbens 3' gegen
die Warenschiene bewegt und übt
auf diese einen Kraftschluß aus.
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In
der Einführungsebene
des Kontaktelements 2' befinden
sich Rollelemente 7. Diese erstrecken sich vorzugsweise über einen
wesentlichen Teil der Breite des Kontaktelements 2', um eine gute
Anlage für
die Warenschiene zu bilden. Soll die Warenschiene 8 aus
dem geschlossenen Kontaktsystem wieder entfernt werden, kann trotz
Kraftschlusses der Kontaktelemente 2, 2' über eine
Abrollbewegung der Rollelemente 7 eine vertikale Lageveränderung
bewirkt werden, bis die Warenschiene keine Kraft mehr auf den Schalthebel 5 ausübt und dieser
durch die Rückholkraft
der Feder 10 in seine Ausgangsposition mit geschlossenem
Ventil zurückgeführt wird.
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Nicht
dargestellt ist ferner das dem Verschlußsystem vorgeschaltete Element
zur Zeitverzögerung.
Dieses muß im
Bereich der Fluidzufuhr vor dem Verschlußsystem 3 angeordnet
sein und kann die Zufuhr des Fluids für einen definierten Zeitraum, z.
B. durch elektronische Taktgebung, verzögern. Vorteilhaft ist es, wenn
die Verzögerung
flexibel steuerbar ist, damit sie den Erfordernissen entsprechend eingestellt
werden kann.
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2 zeigt
ausschnittsweise die erfindungsgemäßen Befestigungsmittel 17,
mittels derer das Kontaktsystem 1 am Galvaniksystem 18 (nur
als Ausbruch dargestellt) für
den jeweiligen Betrieb befestigt werden kann. In der Regel werden
Kontaktsysteme 1 auf beiden Rändern der Galvanikwannen 18 befestigt,
in die die an den Warenschienen 8 befestigten Werkstücke (nicht
dargestellt) zur Behandlung eingetaucht werden. Der Wannenrand verläuft dabei
durch die Bildebene zwischen linkem und rechtem Rand.
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In 2 ist
vom Kontaktsystem 1 lediglich die Bodenplatte 15 dargestellt.
Die Befestigungsmittel 17 sind dabei so ausgestaltet, daß eine Gleitführung des
Kontaktsystems 1 zum Verbinden mit dem Galvaniksystem 18 gegeben
ist, wobei ein Abheben des Kontaktsystems 1 vom Galvaniksystem 18 durch Hinterschneidungen 20, 21 verhindert
wird. Eine mögliche
Ausgestaltungsform ist in dieser Figur konkret dargestellt.
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Hierzu
sind zwei Befestigungselemente 17' fest mit der Bodenplatte 15 verbunden,
während
das Befestigungselement 17'' fest mit dem
Galvaniksystem 18 (z. B. ein Wannenrand) verbunden ist.
Dabei weisen die Befestigungselemente 17' Hinter schneidungen 21, 21' gegenüber dem
fest mit der Bodenplatte 15 verbundenen Element 17'' auf, die eine sichere Führung unter
Verhinderung eines Abhebens gewährleisten.
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Spielräume 19 zwischen
den Befestigungselementen 17' und 17'' dienen der selbsttätig fluchtenden
Ausrichtung des Kontaktsystems 1 nach Einlegen der Warenschiene 8.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein größeres Werkstück oder
auch mehrere mittels mehrerer Warenschienen 8 in die Galvanikwanne
verbracht werden sollen. Allein aufgrund von Toleranzgrenzen bei
den Abmessungen der Warenschienen 8, insbesondere bei Mehrfachschienen,
deren Abstand variieren kann, können
die erforderlichen Positionen der Kontaktsysteme 1 leicht
variieren. Diese einfache Ausrichtung mittels der Befestigungsmittel 17 ist
wichtig, um ein Verkanten der Warenschienen zu vermeiden, eine saubere stromübertragende
Flächenanlage
der Warenschienen 8 an den stromübertragenden Kontaktelementen 2 zu
gewährleisten
und eine einfache, sichere Bedienung des Kontaktsystems 1 sicherzustellen.
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Angedeutet
ist ferner ein durch die Befestigungselemente 17', 17'' fluchtender Kanal, der der Aufnahme
der Fluidleitung 11 (siehe 1) zwischen Steuerungsventil 5' auf der einen
Seite des Kontaktsystems 1 und dem Verschlußsystem 3 auf
der anderen Seite dient. Dabei ist darauf zu achten, daß Materialien
für die
Fluidleitung 11 verwendet werden, die eventuell auftretenden
Scherkräften,
die insbesondere durch die Spielräume 19 unter Krafteinwirkung
von außen
entstehen können,
sicher standhalten können, oder
es ist eine Verschiebesicherung vorzusehen.
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Die
Darstellungen sind rein schematisch und sollen das prinzipielle
Zusammenwirken anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels verständlich machen.
Selbstverständlich
sind auch andere Ausgestaltungen denkbar. Diese können beispielsweise die
konkrete Ausgestaltung des Schalthebels 5 betreffen, ebenso
die der Befestigungsmittel 17. Auch können mehr oder weniger Rollelemente
an diesen oder anderen Positionen angeordnet sein. Die Führung der
Fluidleitung 11 kann auf andere Weise realisiert sein,
die Anordnung und Ausgestaltung der Isolierelemente 14, 14' kann variieren.
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- 1
- Kontaktsystem
- 2,
2'
- Kontaktelemente
(geschnitten)
- 3
- fluidbetätigbares
Verschlußsystem
- 3'
- vom
Verschlußsystem
bewegbarer Kolben
- 4,
4'
- Einführungsebenen
der Kontaktelemente für
die Warenschiene
- 5
- Schalthebel
- 5'
- Steuerungsventil
- 7
- Rollelemente
(geschnitten)
- 8
- Warenschiene
- 9
- Pfeil:
Einführungsrichtung
- 10
- Feder
- 11
- Fluidleitung
zwischen Steuerungsventil und fluidbetätigbarem Verschlußsystem
- 13
- Doppelpfeil:
Bewegungsrichtung des fluidbetätigbaren
Verschlußsystems
- 14,
14'
- Isolierelemente
- 15
- Bodenelement
- 16
- Befestigungselement
für Isolierelement
- 17
- Befestigungselemente
für Kontaktsystem
- 17'
- fest
mit dem Kontaktsystem verbundene Befestigungselemente
- 17''
- fest
mit dem Galvaniksystem verbundene Befestigungselemente
- 18
- Galvaniksystem
- 19
- Spielraum
zwischen Befestigungselementen
- 20
- Kanal
in Befestigungselementen
- 21,
21'
- Hinterschneidungen