Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die galvanische Beschichtung eines Werkstücks, insbesondere eine verstellbare Anode. The invention relates to a device for the galvanic coating of a workpiece, in particular an adjustable anode.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise zur Beschichtung von Tiefdruckzylindern oder anderen Maschinenteilen eingesetzt. Such devices are used for example for coating gravure cylinders or other machine parts.
Es sind Anoden bekannt, die für Werkstücke mit unterschiedlichen Geometrien verwendbar sind. Diese haben jedoch üblicherweise einen schlechten Wirkungsgrad bei der galvanischen Beschichtung, und dies führt zu langen Beschichtungszeiten und einem hohen Energieverbrauch. Anodes are known which can be used for workpieces with different geometries. However, these usually have a poor galvanic coating efficiency, resulting in long coating times and high energy consumption.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Vorrichtung für die galvanische Beschichtung bereitzustellen. It is an object of the invention to provide a novel apparatus for electroplating.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. This object is achieved by the subject matter of claim 1.
Eine solche Vorrichtung ermöglicht einen guten Wirkungsgrad für Werkstücke mit unterschiedlichen Geometrien. Such a device allows good efficiency for workpieces with different geometries.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt Further details and advantageous developments of the invention will become apparent from the hereinafter described and illustrated in the drawings, in no way as a limitation of the invention to be understood embodiments, and from the dependent claims. It shows
1 einen Querschnitt durch eine Galvanisiervorrichtung mit einer Positioniervorrichtung, einer Anode und einem in der Galvanisiervorrichtung angeordneten Werkstück, 1 a cross section through a galvanizing with a positioning device, an anode and a arranged in the galvanizing workpiece,
2 einen Querschnitt durch die Galvanisiervorrichtung aus 1 mit einem Teilschnitt durch die Positioniervorrichtung, 2 a cross section through the galvanizing from 1 with a partial section through the positioning device,
3 eine raumbildliche Darstellung der Galvanisiervorrichtung aus 1 mit einem Werkstück mit kleinem Durchmesser, 3 a spatial representation of the galvanizing from 1 with a workpiece of small diameter,
4 eine raumbildliche Darstellung der Galvanisiervorrichtung aus 1 mit einem Werkstück mit großem Durchmesser, 4 a spatial representation of the galvanizing from 1 with a large diameter workpiece,
5 einen vergrößerten Ausschnitt der Anode aus 1, 5 an enlarged section of the anode 1 .
6 eine raumbildliche Darstellung der Galvanisiervorrichtung aus 1 ohne Werkstück, 6 a spatial representation of the galvanizing from 1 without workpiece,
7 einen vergrößerten Ausschnitt der Positioniervorrichtung aus 1 ohne Abdeckung, 7 an enlarged section of the positioning of 1 without cover,
8 eine raumbildliche Darstellung der Galvanisiervorrichtung aus 1 ohne Abdeckung der Positioniervorrichtung, 8th a spatial representation of the galvanizing from 1 without cover of the positioning device,
9 bis 11 schematische Darstellungen der Einstellung der Anode aus 1 für unterschiedliche Werkstücke und Darstellung des Wirkungsgrads, 9 to 11 schematic representations of the setting of the anode off 1 for different workpieces and representation of the efficiency,
12 bis 14 schematische Darstellungen der Einstellung einer starren Anode aus dem Stand der Technik für unterschiedliche Werkstücke und Darstellung des Wirkungsgrads, 12 to 14 schematic representations of the setting of a rigid anode of the prior art for different workpieces and representation of the efficiency,
15 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Galvanisiervorrichtung mit einer Positioniervorrichtung, einer Anode und einem in der Galvanisiervorrichtung angeordnetem Werkstück 15 a schematic representation of a second embodiment of a galvanizing with a positioning device, an anode and arranged in the galvanizing workpiece
Im Folgenden werden gleiche bzw. gleichwirkende Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen oder mit dem gleichen Bezugszeichen und Apostroph gekennzeichnet und nicht mehrfach beschrieben. Hereinafter, the same or equivalent components are denoted by the same reference numerals or the same reference numerals and apostrophes and not described several times.
Aufbau der Galvanisiervorrichtung Structure of the electroplating device
1 und 2 zeigen zwei Querschnitte durch eine Galvanisiervorrichtung 10. Sie hat eine Wanne 12, in der sich ein galvanisches Bad 13 (Elektrolyt mit Zusätzen) befindet, dessen Oberfläche 13' eingezeichnet ist. Ein Werkstück (z.B. Tiefdruckzylinder oder Maschinenteil) 14 befindet sich teilweise oder ganz im galvanischen Bad 13 und ist bevorzugt derart gelagert, dass es eine Drehbewegung 18 um eine Drehachse 16 ausführen kann. Eine Anode 30 umgibt das Werkstück 14 zumindest teilweise, und im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat sie die Form einer nach oben offenen Rinne bzw. einen U-förmigen Querschnitt. In der Galvanotechnik wird als Querschnitt üblicherweise ein Schnitt senkrecht zur Drehachse 16 des Werkstücks 14 angesehen. Die Anode 30 hat ein erstes Anodensegment 31 und ein zweites Anodensegment 32, welche durch ein Gelenk 35 verbunden sind. Es ist kein weiteres Anodensegment zwischen dem ersten Anodensegment 31 und dem zweiten Anodensegment 32 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gelenk 35 ein Scharniergelenk, es könnte aber z.B. auch ein Kugelgelenk sein. Die Anodensegmente 31, 32 verlaufen zumindest teilweise nebeneinander in Längsrichtung bzw. zumindest teilweise parallel zueinander in Längsrichtung, so dass im Querschnitt zumindest teilweise mehrere Anodensegmente 31, 32 vorhanden sind. 1 and 2 show two cross sections through a galvanizer 10 , She has a tub 12 in which is a galvanic bath 13 (Electrolyte with additives) is located, its surface 13 ' is drawn. A workpiece (eg gravure cylinder or machine part) 14 is partially or completely in the galvanic bath 13 and is preferably mounted so that there is a rotational movement 18 around a rotation axis 16 can perform. An anode 30 surrounds the workpiece 14 at least partially, and in the present embodiment, it has the shape of an upwardly open channel or a U-shaped cross-section. In electroplating, the cross section is usually a section perpendicular to the axis of rotation 16 of the workpiece 14 considered. The anode 30 has a first anode segment 31 and a second anode segment 32 which by a joint 35 are connected. There is no further anode segment between the first anode segment 31 and the second anode segment 32 arranged. In the present embodiment, the joint 35 a hinge joint, but it could also be a ball joint, for example. The anode segments 31 . 32 run at least partially side by side in the longitudinal direction or at least partially parallel to each other in the longitudinal direction, so that in cross section at least partially a plurality of anode segments 31 . 32 available.
Eine Positioniervorrichtung 60 hat einen ersten Arm 61 und einen zweiten Arm 62, wobei der erste Arm 61 über ein Gelenk 38 mit dem ersten Anodensegment 31 und der zweite Arm 62 über ein Gelenk 39 mit dem zweiten Anodensegment 32 verbunden ist. Die Positioniervorrichtung 60 ermöglicht eine Linearbewegung des ersten Arms 61 entlang einer linearen Achse 63 und eine Linearbewegung des zweiten Arms 62 entlang einer linearen Achse 64, vgl. 2. A positioning device 60 has a first arm 61 and a second arm 62 , where the first arm 61 about a joint 38 with the first anode segment 31 and the second arm 62 about one joint 39 with the second anode segment 32 connected is. The positioning device 60 allows linear movement of the first arm 61 along a linear axis 63 and a linear movement of the second arm 62 along a linear axis 64 , see. 2 ,
Eine schematisch angedeutete Stromquelle (oder Spannungsquelle) 20 ist mit ihrem Minuspol über eine Leitung 21 mit dem Werkstück 14 und mit ihrem Plus-Pol über Leitungen 22 mit den Anodensegmenten 31, 32 bzw. mit der Anode 30 verbunden. A schematically indicated current source (or voltage source) 20 is with its negative pole over a line 21 with the workpiece 14 and with its plus pole over lines 22 with the anode segments 31 . 32 or with the anode 30 connected.
Funktionsweise functionality
Bei der galvanischen Beschichtung fließt ein Strom zwischen der Anode 30 und dem Werkstück 14, und hierdurch kommt es zu einer Abscheidung eines im galvanischen Bad 13 enthaltenen Metalls (z.B. Kupfer, Chrom) bzw. einer Metalllegierung (z.B. Nickel-Phosphor, Bronze) mit metallischen und/oder nicht-metallischen Zusätzen auf dem Werkstück 14. Das galvanische Bad 13 bedeckt bevorzugt zumindest die Anode 30, um Effizienzverluste zu vermeiden. Die Drehung 18 des Werkstücks 14 führt zu einer gleichmäßigen Beschichtung. In galvanic coating, a current flows between the anode 30 and the workpiece 14 , and this leads to a deposition of a galvanic bath 13 contained metal (eg copper, chromium) or a metal alloy (eg nickel-phosphorus, bronze) with metallic and / or non-metallic additives on the workpiece 14 , The galvanic bath 13 preferably covers at least the anode 30 to avoid loss of efficiency. The rotation 18 of the workpiece 14 results in a uniform coating.
Der Abstand D der Anode 30 zum Werkstück 14 ist wichtig für den Erfolg der galvanischen Abscheidung. Der Abstand D muss an allen Stellen mindestens so groß sein, dass das Werkstück keinen Kontakt zur Anode 30 hat. Andererseits erfordert ein großer Abstand D zwischen der Anode 30 und dem Werkstück 18 eine hohe Spannung der Stromquelle 20, um die erforderliche Stromdichte zu erreichen. Ein geringer Abstand ermöglicht die Verwendung einer kleineren Spannung, und dies spart Energie. The distance D of the anode 30 to the workpiece 14 is important for the success of electrodeposition. The distance D must be at least as large at all points that the workpiece does not make contact with the anode 30 Has. On the other hand, requires a large distance D between the anode 30 and the workpiece 18 a high voltage of the power source 20 to achieve the required current density. A small distance allows the use of a smaller voltage, and this saves energy.
Bisher werden üblicherweise in Abhängigkeit vom zu beschichtenden Werkstück 14 unterschiedliche, an das Werkstück 14 angepasste Anoden verwendet. So far, usually depending on the workpiece to be coated 14 different, to the workpiece 14 adapted anodes used.
Bei der Anode 30 aus 1 ist es möglich, die Position der Anode 30 und die relative Lage des ersten Anodensegments 31 zum zweiten Anodensegment 32 über die Positioniervorrichtung 60 zu verändern, um eine Anpassung der Anodensegmente 31, 32 an die Geometrie des Werkstücks 14 zu ermöglichen. Der mittlere Abstand zwischen dem Werkstück 14 und der Anode 30 wird somit durch eine geeignete Einstellung der Positioniervorrichtung 60 im Hinblick auf das zu beschichtende Werkstück 14 verringert. Durch das Scharniergelenk 35 ist als Relativbewegung der Anodensegmente zueinander nur eine Drehbewegung und keine translatorische Bewegung möglich, wobei die Anodensegmente 31, 32 als Ganzes auch translatorisch bewegt werden können. At the anode 30 out 1 it is possible the position of the anode 30 and the relative position of the first anode segment 31 to the second anode segment 32 over the positioning device 60 to change, to adapt the anode segments 31 . 32 to the geometry of the workpiece 14 to enable. The mean distance between the workpiece 14 and the anode 30 is thus by a suitable adjustment of the positioning device 60 with regard to the workpiece to be coated 14 reduced. Through the hinge joint 35 is relative movement of the anode segments to each other only a rotational movement and no translational movement possible, wherein the anode segments 31 . 32 as a whole can also be moved translationally.
3 zeigt die Einstellung der Anode 30 für ein Werkstück 14 mit einem relativ kleinen Durchmesser. Das erste Anodensegment 31 und das zweite Anodensegment 32 sind durch die Positioniervorrichtung 60 aufeinander zu bewegt worden, vgl. Linearbewegung 63, 64 aus 1. 3 shows the setting of the anode 30 for a workpiece 14 with a relatively small diameter. The first anode segment 31 and the second anode segment 32 are through the positioning device 60 have been moved towards each other, cf. linear motion 63 . 64 out 1 ,
4 zeigt eine Einstellung der Anode 30 für ein Werkstück 14 mit relativ großem Durchmesser. Das erste Anodensegment 31 und das zweite Anodensegment 32 sind relativ zueinander weit aufgeklappt, um Platz für das große Werkstück 14 zu bieten. Hierzu sind – wie in 1 zu sehen – der erste Arm 61 und der zweite Arm 62 nach unten und voneinander weg bewegt worden, wie dies mit den Pfeilen 63, 64 angedeutet ist. 4 shows an adjustment of the anode 30 for a workpiece 14 with a relatively large diameter. The first anode segment 31 and the second anode segment 32 are opened wide relative to each other to make room for the large workpiece 14 to offer. These are - as in 1 to see - the first arm 61 and the second arm 62 moved down and away from each other, as with the arrows 63 . 64 is indicated.
Aufbau und Funktion der Anode Structure and function of the anode
5 zeigt eine Detailansicht des ersten Anodensegments 31, und 6 zeigt die komplette Anode 30. Das erste Anodensegment 31 und das zweite Anodensegment 32 sind grundsätzlich gleich aufgebaut, so dass die folgende Beschreibung des ersten Anodensegments 31 entsprechend für das zweite Anodensegment 32 gilt, sofern nicht explizit auf Unterschiede hingewiesen wird. 5 shows a detailed view of the first anode segment 31 , and 6 shows the complete anode 30 , The first anode segment 31 and the second anode segment 32 are basically the same, so that the following description of the first anode segment 31 corresponding to the second anode segment 32 applies, unless differences are explicitly mentioned.
Das erste Anodensegment 31 hat Rippen (Verstärkungsrippen) 40, die an einem Profilstab 42 befestigt sind. Der Profilstab 42 erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Länge der Anode 30, er kann aber z. B. auch mehrstückig ausgebildet sein. Er hat z. B. ein im Wesentlichen rechteckiges Profil. Die Rippen 40 haben auf ihrer dem Werkstück 14 zugewandten Seite ein vorgegebenes Profil 45, an dem die eigentliche Anodenfläche 41 befestigt ist, die in 5 als dicker schwarzer Strich und in 6 schematisch vollflächig eingezeichnet ist. Die Befestigung der Anodenfläche 41 an den Rippen 40 erfolgt z.B. durch Schweißen oder Löten. Die Anodenfläche 41 besteht üblicherweise aus einem Streckmetall, wie dies in 6 mit 41' an einem Teilbereich angedeutet ist, sie kann jedoch z. B. auch vollflächig ausgebildet sein. The first anode segment 31 has ribs (reinforcing ribs) 40 working on a profile bar 42 are attached. The profile bar 42 preferably extends over the entire length of the anode 30 , but he can z. B. also be formed in several pieces. He has z. B. a substantially rectangular profile. Ribs 40 have on their the workpiece 14 facing side a predetermined profile 45 at which the actual anode surface 41 is attached in 5 as a thick black line and in 6 is shown schematically over the entire surface. The attachment of the anode surface 41 on the ribs 40 eg by welding or soldering. The anode surface 41 usually consists of an expanded metal, as in 6 With 41 ' is indicated at a partial area, but it can, for. B. also be formed over the entire surface.
Auf einer Seite des Profilstabs 42 sind Rippen 50 befestigt, an denen eine Führung 55 für eine Anodenblende 53 befestigt ist. Die Führung 55 hat bevorzugt zwei Profilstäben 51, 52, die sich in Längsrichtung zumindest über einen Teil der Anode 30 erstrecken. Die Anodenblende 53 ist nach Art eines Schlittens verschiebbar an der Führung 55 angeordnet. Die Anodenblende 53 erstreckt sich im Querschnitt von der Führung 51, 52 entlang der Anodenfläche 41 bis zum Gelenk 35. On one side of the profile bar 42 are ribs 50 attached to which a guide 55 for an anode panel 53 is attached. The leadership 55 preferably has two profiled bars 51 . 52 extending longitudinally over at least part of the anode 30 extend. The anode panel 53 is slidable on the guide in the manner of a carriage 55 arranged. The anode panel 53 extends in cross section from the guide 51 . 52 along the anode surface 41 to the joint 35 ,
Die für die Anode 30 verwendeten Materialien hängen ab von dem zu verwendenden galvanischem Bad 13, vgl. 1. In einer bevorzugten Auszugsform sind die Rippen 40, 50 und die Anodenfläche 41 aus Titan ausgebildet. Bevorzugt ist der Profilstab 42 aus Kupfer ausgebildet und von einer Schicht 43 aus Titan umgeben. Da Kupfer besser elektrisch leitet als Titan, kann der Strom gut über den Profilstab 42 verteilt und der Anodenfläche 41 zugeführt werden. The one for the anode 30 The materials used depend on the galvanic bath to be used 13 , see. 1 , In a preferred embodiment, the ribs are 40 . 50 and the anode surface 41 made of titanium. The profile bar is preferred 42 made of copper and of a layer 43 surrounded by titanium. Since copper conducts electricity better than titanium, the current can flow well over the profile bar 42 distributed and the anode surface 41 be supplied.
Die Anodenblende 53 ist bevorzugt aus einem elektrisch nicht leitenden Material wie z. B. Kunststoff ausgebildet und wird in den Bereich des zugeordneten axialen Endes des Werkstücks 14 geschoben, um in diesem Bereich die galvanische Abscheidung zu verringern, der ansonsten auf Grund der dort auftretenden hohen Feldstärke besonders stark beschichtet wird, was z.B. im Tiefdruck nicht erwünscht ist. The anode panel 53 is preferably made of an electrically non-conductive material such. B. plastic and is in the region of the associated axial end of the workpiece 14 pushed to reduce the galvanic deposition in this area, which is otherwise particularly heavily coated due to the high field strength occurring there, which is not desirable for example in gravure printing.
Das Gelenk 35 ist bevorzugt ausgebildet durch eine Bohrung in den Rippen 40, in die eine Gleitbuchse 36 (z. B. aus Kunststoff) eingepresst ist. In der Gleitbuchse 36 ist eine Welle 37 eingeführt, die bevorzugt gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Bevorzugt erstreckt sich die Welle 37 über die gesamte Länge der Anode 30 bzw. zumindest über die Hälfte der Anode 30, um eine zusätzliche Versteifung der Anode 30 zu bewirken. Das Gelenk 35 ist zwischen dem ersten Anodensegment 31 und dem zweiten Anodensegment 32 angeordnet und verbindet diese gelenkig miteinander. The joint 35 is preferably formed by a hole in the ribs 40 into which a sliding bush 36 (eg made of plastic) is pressed. In the sliding bush 36 is a wave 37 introduced, which is preferably secured against axial displacement. Preferably, the shaft extends 37 over the entire length of the anode 30 or at least over half of the anode 30 to provide additional stiffening of the anode 30 to effect. The joint 35 is between the first anode segment 31 and the second anode segment 32 arranged and connects them articulated with each other.
Bevorzugt ist das Anodensegment 31, 32 jeweils in sich stabil, so dass bei einer vorgegebenen Position der Arme 61, 62 die Position des Gelenks 35 und der Anodensegmente 31, 32 definiert ist. The anode segment is preferred 31 . 32 each stable, so that at a given position of the arms 61 . 62 the position of the joint 35 and the anode segments 31 . 32 is defined.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Gelenk 35 durch die Gleitbuchse 36 aus Kunststoff elektrisch nicht oder schlecht leitend, so dass beide Anodensegmente 31, 32 an die Stromquelle 20 aus 1 angeschlossen werden müssen. Insbesondere bei Anoden 30 mit mehr als zwei Anodensegmenten 31, 32 ist es jedoch vorteilhaft, die mittleren Anodensegmente über elektrisch leitende Gelenke 35 oder zusätzliche Kabelbrücken (nicht dargestellt) elektrisch zu verbinden, um auch bei diesen mittleren Anodensegmenten eine gute Bestromung zu gewährleisten. In this embodiment, the joint 35 through the sliding bush 36 made of plastic is not electrically conductive or poorly conductive, so that both anode segments 31 . 32 to the power source 20 out 1 must be connected. Especially with anodes 30 with more than two anode segments 31 . 32 However, it is advantageous, the middle anode segments via electrically conductive joints 35 or additional cable bridges (not shown) to electrically connect, to ensure good energization even in these middle anode segments.
Wie in 6 zu sehen ist, hat die Anode 30 Kontaktierbereiche 46 zur elektrischen Verbindung der Stromquelle 20 aus 1 mit der Anode 30. Die Kontaktierbereiche 46 haben bevorzugt Gewindebohrungen 47, die sich in die Profilstäbe 42 hinein erstrecken. Elektrische Leitungen 22 sind über Stecker 23 mit den Kontaktierbereichen 46 verbunden. Bevorzugt sind die Stecker 23 mit einem Gewinde und einer fluiddichten Abdichtung versehen, um nach dem Einschrauben der Stecker 23 ohne Gefahr einer Beschädigung oder Beschichtung ein Auffüllen des galvanischen Bads 13 (1) bis oberhalb des Kontaktierbereichs 46 zu ermöglichen. Nicht verwendete Gewindebohrungen 47 werden bevorzugt ebenfalls abgedichtet. As in 6 can be seen, has the anode 30 contacting regions 46 for electrical connection of the power source 20 out 1 with the anode 30 , The contact areas 46 preferably have threaded holes 47 , which are in the profile bars 42 extend into it. Electric lines 22 are over plugs 23 with the contact areas 46 connected. The connectors are preferred 23 provided with a thread and a fluid-tight seal to after screwing the plug 23 without risk of damage or coating filling of the galvanic bath 13 ( 1 ) to above the Kontaktierbereichs 46 to enable. Unused threaded holes 47 are preferably also sealed.
Aufbau und Funktion der Positioniervorrichtung Structure and function of the positioning device
7 zeigt den Teil der Positioniervorrichtung 60, der mit den ersten Armen 61 verbunden ist. Der andere Teil für die Arme 62 ist grundsätzlich gleich aufgebaut, und die Beschreibung gilt entsprechend, sofern nicht explizit auf Unterschiede hingewiesen wird. Auch sind die Arme 61 und die Arme 62 grundsätzlich gleich aufgebaut, so dass jeweils nur ein Arm beschrieben wird. Die beiden ersten Arme 61 haben in diesem Ausführungsbeispiel einen Abstand von ca. 650 mm, wobei dies abhängig von der Geometrie der zu beschichtenden Werkstücke 14 ist. 7 shows the part of the positioning device 60 , with the first arms 61 connected is. The other part for the arms 62 is fundamentally the same, and the description applies accordingly, unless explicit reference is made to differences. Also are the arms 61 and the arms 62 basically the same, so that only one arm is described. The first two arms 61 have in this embodiment, a distance of about 650 mm, depending on the geometry of the workpieces to be coated 14 is.
Der erste Arm 61 ist starr mit einer Stange 71 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Arm 61 fest mit einem Klemmstück 66 verbunden, z. B. durch Schweißung, und das Klemmstück 66 ist fest mit der Stange 71 verbunden, z. B. durch Schraubklemmung. Der erste Arm 61 hat die Form eines umgedrehten L, damit er über den Rand der Wanne 12 (1) greifen kann. Ein nur zur Hälfte dargestellter Block (Lagerklotz) 73 hat eine Schiene 72, die zusammen mit der Stange 71 eine Führung 70 bildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Führung 70 eine Linearführung, die eine lineare Bewegung der Stangen 71 ermöglicht, wie dies mit den Pfeilen 63 angedeutet ist. Der Winkel α zwischen der vertikalen Linie 74 und der Stange 71 ist bevorzugt ungleich 0 ° und ungleich 90 °, also weder horizontal noch vertikal, weiter bevorzugt liegt er im Bereich von 10 ° bis 80 °, besonders bevorzugt im Bereich von 15 ° bis 60 °. Durch diese Schräge bewirkt eine Bewegung der Stange 71 in die eine Richtung eine Bewegung des Arms 61 nach innen und oben, und die umgekehrte Bewegung der Stange 71 bewirkt eine Bewegung des Arms 61 nach unten und außen. Über die Gelenke 38 wird diese Bewegung auf die Anode 30 bzw. auf das erste Anodensegment 31 übertragen. The first arm 61 is rigid with a pole 71 connected. In this embodiment, the first arm 61 firmly with a clamping piece 66 connected, z. B. by welding, and the clamping piece 66 is stuck with the pole 71 connected, z. B. by Schraubklemmung. The first arm 61 has the shape of an inverted L, so it's over the edge of the tub 12 ( 1 ) can grab. A half-block (storage block) 73 has a rail 72 that together with the rod 71 a guide 70 forms. In this embodiment, the guide 70 a linear guide, which is a linear movement of the rods 71 allows, as with the arrows 63 is indicated. The angle α between the vertical line 74 and the pole 71 is preferably not equal to 0 ° and not equal to 90 °, that is neither horizontal nor vertical, more preferably it is in the range of 10 ° to 80 °, particularly preferably in the range of 15 ° to 60 °. By this slope causes a movement of the rod 71 in one direction a movement of the arm 61 inward and upward, and the reverse movement of the rod 71 causes a movement of the arm 61 down and out. About the joints 38 This movement will affect the anode 30 or on the first anode segment 31 transfer.
Bevorzugt sind die Stangen 71 automatisch verstellbar. Hierzu sind eine Steuervorrichtung 88 und ein steuerbarer Antrieb 80 vorgesehen, wobei der Antrieb 80 ein Zahnrad 82 über ein – aus dieser Perspektive nicht sichtbares – mit dem Antrieb 80 verbundenes Zahnrad steuerbar antreibt. Das Zahnrad 82 ist über eine Welle 84 mit Zahnrädern 86 verbunden, und die Zahnräder 86 treiben die Stangen 71 an. Hierzu sind die Stangen 71 bevorzugt als Zahnstangen mit entsprechenden Zähnen 87 ausgebildet, wobei die Führung 70 und der Antrieb 86, 87 der Stangen 71 auch räumlich getrennt ausgeführt sein können. The rods are preferred 71 automatically adjustable. For this purpose, a control device 88 and a controllable drive 80 provided, the drive 80 a gear 82 about a - not visible from this perspective - with the drive 80 Connected gear drives controllable. The gear 82 is about a wave 84 with gears 86 connected, and the gears 86 drive the rods 71 at. These are the rods 71 preferably as racks with corresponding teeth 87 trained, the leadership 70 and the drive 86 . 87 the bars 71 also be carried out spatially separated.
Als Antrieb 80 wird bevorzugt ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor verwendet, der bevorzugt über ein Planetenrad-Vorsatzgetriebe das Zahnrad 82 antreibt. Es sind aber auch andere Antriebe möglich. As a drive 80 an electronically commutated DC motor is preferably used, which preferably via a planetary gear auxiliary transmission gear 82 drives. But there are also other drives possible.
Bevorzugt ist dem Antrieb 80 ein Absolutwertgeber 89 zugeordnet. Mit Hilfe des Absolutwertgebers 89 ist es möglich, bspw. die Stange 71 in eine Endposition (z.B. die unterste Position) zu verfahren, wobei das Erreichen der Endposition bspw. über eine Motorstrombegrenzung detektierbar ist. Anschließend kann aus dieser definierten Ausgangsposition mit Hilfe des Absolutwertgebers 89 die gewünschte Position für die Anode 30 genau eingestellt werden. The drive is preferred 80 an absolute encoder 89 assigned. With the help of the absolute encoder 89 is it possible, for example, the rod 71 to move into an end position (eg the lowest position), wherein the achievement of the end position, for example, via a motor current limit is detectable. Subsequently, from this defined starting position with the aid of the absolute encoder 89 the desired position for the anode 30 be set exactly.
Bevorzugt sind die Blöcke 73 mit Befestigungsmitteln 75 zur Befestigung der Positioniervorrichtung an der Wanne 12 aus 1 bzw. an einem Maschinengestell versehen. The blocks are preferred 73 with fasteners 75 for fixing the positioning device to the tub 12 out 1 or provided on a machine frame.
Die Positioniervorrichtung 60 ist bevorzugt dazu ausgebildet ist, die folgenden Schritte auszuführen:
- A) Ein den Durchmesser des zu beschichtenden Werkstücks charakterisierender erster Wert wird eingegeben, z.B. manuell über eine Eingabekonsole oder automatisch über eine Vermessung des Werkstücks;
- B) die Steuervorrichtung 88 ermittelt aus dem ersten Wert eine Ziel-Position für den Antrieb 80;
- C) die Steuervorrichtung 88 steuert den Antrieb 80 derart, dass die Ziel-Position erreicht wird.
The positioning device 60 is preferably adapted to carry out the following steps: - A) A first value characterizing the diameter of the workpiece to be coated is input, eg manually via an input console or automatically via a measurement of the workpiece;
- B) the control device 88 determines from the first value a target position for the drive 80 ;
- C) the control device 88 controls the drive 80 such that the target position is reached.
Die Positioniervorrichtung 60 ist bevorzugt dazu ausgebildet, die folgenden Schritte auszuführen:
- A) Die Anodensegmente 31, 32 werden in eine erste Endposition bewegt, um eine definierte Ausgangsposition zu erzeugen, z.B. durch ein Bewegen der ersten Arme 61 und zweiten Arme 62 in die jeweils unterste oder oberste Endposition;
- B) folgende Ziel-Positionen werden mit Hilfe des Absolutwertgebers 89 ausgehend von der Ausgangsposition angesteuert.
The positioning device 60 is preferably configured to carry out the following steps: - A) The anode segments 31 . 32 are moved to a first end position to produce a defined home position, eg, by moving the first arms 61 and second arms 62 in the lowest or highest end position;
- B) the following target positions are determined using the absolute value encoder 89 driven starting from the starting position.
In 8 ist der linke Block 73 vollständig dargestellt, und der rechte Block 73 ist weggelassen. In 8th is the left block 73 fully illustrated, and the right block 73 is omitted.
9, 10 und 11 zeigen mögliche Einstellungen der Anode 30 für Werkstücke 14 mit unterschiedlichen Durchmessern. Durch Simulation wurde ermittelt, wo die Wirksamkeitsbereiche der Anode 30 liegen. Eine hohe Wirksamkeit wird in den Figuren mit „+“ gekennzeichnet, eine mittlere Wirksamkeit mit „0“ und eine schlechte Wirksamkeit mit „–“. Wie zu sehen ist, ist die Rotationsachse 16 jeweils auf gleicher Höhe, da die Einspannung der Werkstücke 14 üblicherweise immer an der gleichen Stelle der galvanischen Beschichtungsanlage 10 erfolgt. Durch die schräge Anordnung der Stangen 71 wird die Anode 30 von 9 zu 11 hin sowohl zusammengeklappt als auch an den oberen Gelenken 38, 39 nach oben bewegt. Dies führt zu einer hohen Wirksamkeit der Anode 30 für die unterschiedlichen Durchmesser. In 9 ist das Gelenk 35 so weit aufgeklappt, dass der Winkel zwischen der Anodenfläche des ersten Anodensegments 31 und der Anodenfläche des zweiten Anodensegments 32 etwa 180 ° beträgt. In 11 beträgt der Winkel ca. 90 °. 9 . 10 and 11 show possible settings of the anode 30 for workpieces 14 with different diameters. By simulation it was determined, where the effectiveness ranges of the anode 30 lie. A high efficiency is indicated in the figures with "+", an average effectiveness with "0" and a bad effectiveness with "-". As can be seen, the axis of rotation is 16 each at the same height, since the clamping of the workpieces 14 usually always in the same place of the galvanic coating system 10 he follows. By the oblique arrangement of the rods 71 becomes the anode 30 from 9 to 11 Both folded and at the upper joints 38 . 39 moved upwards. This leads to a high efficiency of the anode 30 for the different diameters. In 9 is the joint 35 opened so far that the angle between the anode surface of the first anode segment 31 and the anode surface of the second anode segment 32 about 180 °. In 11 the angle is about 90 °.
12, 13 und 14 zeigen eine starre Anode 130 nach dem Stand der Technik. Durch die feste V-förmige Form der Anode 130 ist eine Beschichtung von Werkstücken mit unterschiedlichen Durchmessern möglich, wobei der für die Beschichtung wirksame Bereich mit der Bezeichnung „+“ deutlich geringer ist als bei der Anode 30 aus 1. 12 . 13 and 14 show a rigid anode 130 According to the state of the art. Due to the solid V-shaped shape of the anode 130 is a coating of workpieces with different diameters possible, wherein the effective area for the coating called "+" is significantly lower than at the anode 30 out 1 ,
Es war für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass bereits zwei Anodensegmente 31, 32 gemäß 9 bis 11 eine gute Anpassung der Geometrie an unterschiedliche Durchmesser des Werkstücks 14 ermöglichen. Zusätzliche Anodensegmente ermöglichen zwar grundsätzlich eine genauere Anpassung der Anode 30 an die Geometrie des Werkstücks 14, sie führen allerdings auch zu einem erheblich größeren Aufwand für die Positionierung. It was unpredictable for the skilled worker that already two anode segments 31 . 32 according to 9 to 11 a good adaptation of the geometry to different diameters of the workpiece 14 enable. Although additional anode segments basically allow a more accurate adaptation of the anode 30 to the geometry of the workpiece 14 However, they also lead to a much greater effort for the positioning.
Es war noch weniger vorhersehbar, dass eine reine Linearführung 70 (7) der Arme 61, 62 zur Einstellung der Anode 30 eine derart gute Anpassung der Geometrie an unterschiedliche Durchmesser ermöglicht. Eine solche Linearführung 70 ermöglicht einen einfachen Aufbau der Positioniervorrichtung 60. It was even less predictable that a pure linear guide 70 ( 7 ) the poor 61 . 62 for adjusting the anode 30 allows such a good adaptation of the geometry to different diameters. Such a linear guide 70 allows a simple construction of the positioning device 60 ,
Form der Anodenfläche Shape of the anode surface
Wie in 9 bis 11 zu sehen ist, hat die Anodenfläche 41 der Anodensegmente 31 bzw. 32 jeweils im Querschnitt eine Form, die weder ganz gerade noch gleichmäßig gekrümmt ist. Der Querschnitt der Anodenfläche 41 ist in einem ersten (mittleren) Bereich 100 gekrümmt, und er ist auf beiden Seiten von Bereichen 101, 102 mit einer geringeren Krümmung als im Bereich 100 umgeben. Der Begriff Krümmung umfasst auch Anodenflächen 41, die eine Folge von durch Knicke verbundenen geraden Abschnitten aufweisen, da dies im Ergebnis auch zu einer entsprechenden Krümmung der Anodenfläche 41 führt. Die äußeren Bereiche 101, 102 gehen bevorzugt in einem von dem Bereich 100 abgewandten Teilbereich in Geraden (Krümmung 0) über. Simulationen haben ergeben, dass mit einer solchen Anodenfläche der mittlere Abstand zwischen dem Werkstück 14 und der Anodenfläche 41 für unterschiedliche Durchmesser der Werkstücks 14 gering gehalten werden kann. As in 9 to 11 can be seen, has the anode surface 41 the anode segments 31 respectively. 32 each in cross-section a shape that is neither completely straight nor evenly curved. The cross section of the anode surface 41 is in a first (middle) area 100 crooked, and he is on both sides of areas 101 . 102 with a lower curvature than in the area 100 surround. The term curvature also includes anode surfaces 41 which as a result also have a corresponding curvature of the anode surface 41 leads. The outer areas 101 . 102 preferably go in one of the area 100 facing away from the subarea in straight lines (curvature 0). Simulations have shown that with such an anode surface, the average distance between the workpiece 14 and the anode surface 41 for different diameters of the workpiece 14 can be kept low.
Anoden mit mehr als zwei Anodensegmenten Anodes with more than two anode segments
15 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform für eine Anode 30, wobei auf der linken Seite eine Einstellung für ein Werkstück 114 mit großem Durchmesser (z.B. 335 mm) und auf der rechten Seite eine Einstellung für ein Werkstück 114' mit kleinem Durchmesser (z.B. 230 mm) dargestellt ist. Die Anode 30 hat neben den Anodensegmenten 31, 32 ein mittleres drittes Anodensegment 110, welches über ein Gelenk 35' mit dem Anodensegment 31 und über ein Gelenk 35'' mit dem Anodensegment 32 verbunden ist. Wegen des mittleren Segments 110 ist es vorteilhaft, die Position und Lage (Ausrichtung) der Anodensegmente 31, 32 eindeutig festzulegen, um auch die Position und Lage des Anodensegments 110 eindeutig festzulegen. Dies erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Position der Anodensegmente 31, 32 an jeweils zwei Punkten 38, 115 bzw. 39, 115' festgelegt wird. 15 schematically shows an alternative embodiment for an anode 30 , where on the left side a setting for a workpiece 114 with large diameter (eg 335 mm) and on the right side a setting for a workpiece 114 ' with a small diameter (eg 230 mm) is shown. The anode 30 has next to the anode segments 31 . 32 a middle third anode segment 110 which has a joint 35 ' with the anode segment 31 and about a joint 35 '' with the anode segment 32 connected is. Because of the middle segment 110 it is advantageous to the position and position (alignment) of the anode segments 31 . 32 clearly determine the position and location of the anode segment 110 clearly defined. This is done in the present embodiment in that the position of the anode segments 31 . 32 at two points each 38 . 115 respectively. 39 . 115 ' is determined.
Eine Definition der Lage der Anodensegmente 31, 32 an nur einer Stelle 38 bzw. 39 könnte theoretisch aufgrund der Schwerkraft zu einer definierten Lage des mittleren Anodensegments 110 führen. Dies ist jedoch aufgrund der Reibung nicht sicher. A definition of the position of the anode segments 31 . 32 in only one place 38 respectively. 39 theoretically due to gravity could become a defined position of the middle anode segment 110 to lead. However, this is not sure because of the friction.
Ein Gestänge (Koppelstange) 122 ist zwischen einem festen Anbaupunkt (Auflager) 120 und dem Gelenk 38 befestigt, und ein Gestänge (Koppelstange) 123 ist an einem festen Anbaupunkt (Auflager) 121 und dem Gelenk 115 befestigt. Über die Gestänge 122, 123 und 122', 123' kann die Position und Lage der Anodensegmente 31, 32, 110 eindeutig definiert werden. Hierzu kann das Gestänge 122, 122' mit einem steuerbaren Antrieb 80 verbunden sein, vgl. 7. A linkage (coupling rod) 122 is between a fixed attachment point (support) 120 and the joint 38 attached, and a linkage (coupling rod) 123 is at a fixed attachment point (support) 121 and the joint 115 attached. About the linkage 122 . 123 and 122 ' . 123 ' can change the position and location of the anode segments 31 . 32 . 110 be clearly defined. For this, the linkage 122 . 122 ' with a controllable drive 80 be connected, cf. 7 ,
Die Anodensegmente 31, 32 haben im Querschnitt auf der dem Anodensegment 110 zugewandten Seite eine erste Krümmung und auf der vom Anodensegment 110 abgewandten Seite eine zweite Krümmung, wobei die erste Krümmung größer als die zweite Krümmung ist. Das Anodensegment 110 hat eine im Wesentlichen konstante Krümmung, es kann aber auch Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungen haben, wobei es bevorzugt spiegelsymmetrisch zur senkrechten Mittelachse ist. The anode segments 31 . 32 have in cross section on the anode segment 110 facing side a first curvature and on the anode segment 110 side facing away from a second curvature, wherein the first curvature is greater than the second curvature. The anode segment 110 has a substantially constant curvature, but it may also have areas with different curvatures, wherein it is preferably mirror-symmetrical to the vertical central axis.
Naturgemäß sind viele Abwandlungen und Modifikationen möglich. Naturally, many modifications and modifications are possible.
So kann die Führung 71, 72 für die Arme 61, 62 (7 und 15) auch als gekrümmte Führung ausgebildet werden, um z.B. bei anderen Geometrien der Anodensegmenten 31, 32 eine verbesserte Positionierung der Anode zu ermöglichen. That's how the leadership can be 71 . 72 for the poor 61 . 62 ( 7 and 15 ) can also be formed as a curved guide, for example in other geometries of the anode segments 31 . 32 to allow improved positioning of the anode.
Die Gelenke 35, 38, 39, 35', 35'', 115, 115' verlaufen bevorzugt jeweils parallel zur Drehachse 16. Bei besonderen Geometrien des Werkstücks 14 sind aber auch Ausgestaltungen möglich, bei denen zumindest ein Teil dieser Gelenke nicht parallel zur Drehachse 16 verläuft. The joints 35 . 38 . 39 . 35 ' . 35 '' . 115 . 115 ' preferably run parallel to the axis of rotation 16 , For special geometries of the workpiece 14 but also embodiments are possible in which at least some of these joints are not parallel to the axis of rotation 16 runs.
Es kann auch nur ein erster Arm 61 und ein zweiter Arm 62 verwendet werden. It can only be a first arm 61 and a second arm 62 be used.
Zwischen dem ersten Anodensegment 31 und dem zweiten Anodensegment 32 kann ein Anodensegment 110 oder auch mehrere Anodensegmente 110 vorgesehen werden. Between the first anode segment 31 and the second anode segment 32 can be an anode segment 110 or also several anode segments 110 be provided.
Die Anodenflächen 41 der Anodensegmente 31, 32, 110 sind im Querschnitt auf ihrer während der Beschichtung dem Werkstück 14 zugewandten Seite in Teilbereichen (z.B. 100, 101, 102 in 9) zumindest teilweise konkav und bevorzugt in Teilbereichen (z.B. 101, 102 in 9) zumindest teilweise gerade ausgebildet. Es ist auch möglich, die Anodensegmente 31, 32, 110 in Teilbereichen (z.B. 101, 102 in 9) zumindest teilweise konvex auszubilden. The anode surfaces 41 the anode segments 31 . 32 . 110 are in cross-section on their during coating the workpiece 14 facing side in subareas (eg 100 . 101 . 102 in 9 ) at least partially concave and preferably in partial areas (eg 101 . 102 in 9 ) at least partially straight. It is also possible to use the anode segments 31 . 32 . 110 in subareas (eg 101 . 102 in 9 ) at least partially convex.
Bei der Verwendung anderer Gelenke 35 und/oder von mindestens drei Anodensegmenten 31, 32, 110 ist eine Relativbewegung der Anodensegmente 31, 32, 110 zueinander möglich, die neben einer Drehkomponente auch eine translatorische Komponente enthält. When using other joints 35 and / or at least three anode segments 31 . 32 . 110 is a relative movement of the anode segments 31 . 32 . 110 mutually possible, which also contains a translational component in addition to a rotational component.
Die Positioniervorrichtung 60 kann in einer vereinfachten Ausführungsform ohne einen Antrieb 80 ausgebildet werden, und es kann eine manuelle Einstellung vorgesehen werden. The positioning device 60 can in a simplified embodiment without a drive 80 be formed, and it can be provided a manual adjustment.
