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Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung zum Halten und Dreher eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere zur galvanischen oder nasschemischen Beschichtung, sowie ein Verfahren zum galvanischen oder nasschemischen Beschichten von rotationssymmetrischen Bauteilen mit einer solchen Aufnahmevorrichtung.
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Aus der
DE 198 39 479 A1 geht ein Verfahren sowie eine Halte- und Drehvorrichtung zur chemischen oder elektrochemischen Behandlung eines rotationssymmetrischen Hohlkörpers hervor, bei welchem der Hohlkörper radial von einer Halte- und Drehvorrichtung aufgenommen und vertikal ausgerichtet ist. Zur Beschichtung des Hohlkörpers wird dieser mit der Halte- und Drehvorrichtung, die verfahrbar ist, mit einem Umfangsabschnitt teilweise in eine Behandlungslösung eingetaucht, wobei der Hohlkörper durch die Halte- und Drehvorrichtung um seine eigene Achse gedreht wird. Dadurch wird immer nur der eingetauchte Abschnitt des Hohlkörpers beschichtet. Dieses Verfahren und die Halte- und Drehvorrichtung ermöglicht, dass Körper mit einer großen radialen und einer geringen axialen Ausdehnung, beispielsweise für Großwälzlager, mit nur geringen Badvolumina beschichtet werden können. Während des Beschichtungsprozesses ist der Hohlkörper immer nur mit einem Teilabschnitt in die Behandlungslösung eingetaucht, währenddessen der übrige Teil des Hohlkörpers mit der zuvor aufgebrachten Behandlungslösung an der Umgebungsluft trocknet. Durch mehrfaches Rotieren des Hohlkörpers um die eigene Achse wird eine mehrlagige Beschichtung auf die Oberfläche des Hohlkörpers aufgebracht.
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Aus der
DE 20 51 778 C3 ist ein Verfahren zum Galvanisieren von zylindrischen Gegenständen bekannt. Zwischen einer Aufnahmevorrichtung wird ein zylindrischer Körper fest eingespannt. Die Aufnahmevorrichtung wird in das galvanische Bad eingetaucht. Mittels einer Drehvorrichtung wird die Aufnahmevorrichtung und der fest darin eingespannte Körper in gleichem Maße gedreht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufnahmevorrichtung zum Halten und Drehen eines rotationssymmetrischen Bauteils vorzuschlagen, mit welcher eine einlagige Beschichtung der gesamten Oberfläche des Bauteils in einer Behandlungslösung ermöglicht ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten eines Bauteils mit einer solchen Aufnahmevorrichtung vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Aufnahmevorrichtung zum Halten und Drehen eines rotationssymmetrischen Bauteils zur galvanischen oder nasschemischen Beschichtung in einer Behandlungslösung, mit einer Auflagereinrichtung, durch welche das zu beschichtende Bauteil drehbar aufgenommen ist, sowie eine Antriebseinrichtung, die zumindest ein Antriebselement aufweist, welches das Bauteil in eine Rotationsbewegung um seine Rotationsachse, zu der das Bauteil rotationssymmetrisch ist, versetzt, gelöst, bei welcher die Auflagereinrichtung wenigstens drei an einem Rahmen angeordnete Lagerelemente zur Aufnahme des Bauteils umfasst, auf welche eine sich in axiale Richtung weisende Stirnseite des Bauteils abstützt. Dadurch ist eine Aufnahmevorrichtung geschaffen, durch welche das Bauteil von wenigen Auflagerstellen der Lagerelemente gehalten ist und gleichzeitig eine Drehbewegung des Bauteils auf den Lagerelementen ermöglicht ist. Das rotationssymmetrische Bauteil erstreckt sich axial in Richtung der Rotationsachse, sodass die rotationssymmetrische Achse des Bauteils der Rotationsachse entspricht. Durch die Antriebseinrichtung kann die Drehung des Bauteils beispielsweise mit einer konstanten oder zyklischen Drehbewegung angetrieben werden. Die einzelnen Lagerelemente bieten den Vorteil einer geringen Kontaktfläche zu dem Bauteil. Durch die Drehbewegung des Bauteils auf den Lagerelementen ist gewährleistet, dass keine dauerhafte Kontaktstelle zum Bauteil gegeben ist, sondern die Kontaktstellen permanent auf dem Bauteil wandern und sich verlagern, sodass die Beschichtung vollumfänglich auf dem Bauteil aufgebracht beziehungsweise abgeschieden werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung sind die Lagerelemente an dem Rahmen drehbar gelagert und insbesondere als Auflagerrollen, Walzen oder Kugeln ausgebildet. Die Drehachsen der Lagerelemente schneiden sich bevorzugt in einem gemeinsamen Punkt und bilden eine senkrecht zu deren Drehachsen ausgerichtete Rotationsachse für das Bauteil, welche den gemeinsamen Punkt durchquert. Des Weiteren können die Lagerelemente als Gleitelemente ausgebildet sein, die fest an dem Rahmen angeordnet sind. Diese Gleitelemente sind ebenso derart ausgerichtet, um für das Bauteil eine senkrecht zum Rahmen ausgerichtete Rotationsachse zu bilden. Die Lagerelemente bilden somit eine Auflage für das Bauteil, durch welche das Bauteil trotz dessen Drehbewegung in dessen Lage gesichert aufgenommen ist. Zudem bilden die jeweiligen Lagerelemente der Auflagereinrichtung einzelne Auflagerstellen mit einer geringen Auflagerfläche, durch welche das Bauteil sicher abgestützt ist. Die senkrecht zu den Drehachsen der Lagerelemente ausgerichtete Rotationsachse für das Bauteil ermöglicht eine Aufnahme des rotationssymmetrischen Bauteils in einer horizontal ausgerichteten Position.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Aufnahmevorrichtung sieht vor, dass die wenigstens drei Lagerelemente kreisförmig um die Rotationsachse angeordnet sind und vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang zueinander beabstandet sind. Durch die kreisförmige Anordnung der Lagerelemente ist die Aufnahmevorrichtung an eine ring- oder kreisförmige Geometrie des Bauteils angepasst, wobei die gleichmäßige Beabstandung der Lagerelemente zueinander eine verkippungsfreie Aufnahme des Bauteils sicherstellt.
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Bevorzugt weist ein Grundkörper der Lagerelemente oder die Auflagereinrichtung einen Absatz, eine Schulter, eine Vertiefung oder ein Sicherungselement auf, durch welchen das Bauteil in radialer Richtung zur Rotationsachse ausgerichtet gehalten ist. Somit ist ein radiales Verrutschen des Bauteils auf der Auflagereinrichtung verhindert und eine taumelnde Bewegung des Bauteils während des Beschichtungsprozesses vermieden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Aufnahmevorrichtung ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung ein mit einem Antrieb in Verbindung stehendes drehbares Halteelement umfasst, an welchem wenigstens ein Antriebselement drehbar gelagert angeordnet ist. Dies ermöglicht eine kompakte Ausgestaltung der Antriebseinrichtung, bei welcher vorzugsweise eine unmittelbare Übertragung der Antriebskraft von dem Antrieb auf die Antriebseinrichtung erfolgt. Durch das an dem Antriebselement vorgesehenen Halteelement kann zudem eine Über- oder -Untersetzung für die Drehgeschwindigkeit des Bauteils gebildet sein.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Antriebselement als Antriebsrolle, Walze oder Kugel ausgebildet ist und an einer der Lagerelemente gegenüberliegenden axialen Stirnseite des Bauteils, an einem Innenumfang oder/und an einem Außenumfang des Bauteils an- oder aufliegt. Durch diese Weiterbildung des Antriebselementes ist eine kleine Kontaktfläche zum zu beschichtenden Bauteil gebildet, wobei durch die Rotation des Bauteils diese Kontaktstelle auf der axialen Stirnseite ständig wandert.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Drehachse des Halteelementes und die Rotationsachse des Bauteils in einer gemeinsamen Achse liegen. Dadurch sind die Drehachse des Halteelementes und die Symmetrieachse des Bauteils, welche der Rotationsachse des Bauteils entspricht, entlang der gemeinsamen Achse zueinander ausgerichtet, insbesondere hintereinander liegend, angeordnet, sodass eine besonders kompakte Anordnung der Aufnahmevorrichtung erreicht wird.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Aufnahmevorrichtung sieht vor, dass die Rotationsachse des Bauteils senkrecht zu einer Oberfläche der Behandlungslösung oder dazu geneigt ausgerichtet ist, in die das Bauteil zur Beschichtung eingetaucht ist. Dadurch kann das Bauteil in einer radialen Erstreckungsrichtung horizontal liegend in die Behandlungslösung eingetaucht werden. Auf diese Weise können geringe Badvolumina für den Beschichtungsprozess eingesetzt werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung sieht vor, dass eine Spanneinrichtung wenigstens ein Kraftspeicherelement und ein mit der Antriebseinrichtung in Verbindung stehendes Kontaktelement zur Kontaktierung der Antriebseinrichtung, der Auflagereinrichtung und dem dazwischen angeordneten Bauteil aufweist und vorzugsweise die Spanneinrichtung lösbar mit der Auflagereinrichtung verbunden ist. Die Spanneinrichtung ermöglicht ein axiales Einspannen des Bauteils zwischen der Antriebseinrichtung und der Auflagereinrichtung, wodurch das Bauteil in einer axial und radial fixierten Position aufgenommen ist und nur noch die Rotationsbewegung des Bauteils ermöglicht ist. Das Kraftspeicherelement der Spanneinrichtung stellt sicher, dass sowohl in einem Ruhezustand als auch während der Drehbewegung des Bauteils ein ständiger Kontakt zwischen dem Bauteil, der Auflagereinrichtung und der Antriebseinrichtung aufrecht erhalten ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Aufnahmevorrichtung sieht vor, dass ein Haltegestell mit wenigstens einer Positioniereinrichtung vorgesehen ist und die Positioniereinrichtung die Aufnahmevorrichtung mit dem Haltegestell drehfest verbindet und vorzugsweise die Positioniereinrichtung wenigstens ein Kraftspeicherelement aufweist, welches eine Spannkraft auf das mit der Antriebseinrichtung in Kontakt stehende Kontaktelement aufbringt. Dadurch ist die Aufnahmevorrichtung zu dem Haltegestell in einer drehfesten Position gehalten und dreht sich während der Drehbewegung der Antriebseinrichtung und des Bauteils nicht mit. Bevorzugt greift die Positioniereinrichtung an dem Kontaktelement an, wodurch das Kontaktelement in einer drehfesten Position gehalten ist. Das Antriebselement der Antriebeinrichtung kann somit auf oder an dem Kontaktelement abrollen.
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Bevorzugt weist das Antriebselement ein Stromzuführungselement auf, welches das Bauteil über das Kontaktelement mit einer elektrischen Kontakteinrichtung elektrisch leitend verbindet. Durch das Stromzuführungselement ist zwischen dem Antriebselement und dem Bauteil auch während der Drehbewegung ein ständiger, elektrisch leitender Kontakt sichergestellt, sodass in der Behandlungslösung eine kontinuierliche Beschichtung des Bauteils erfolgt.
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An der Auflagereinrichtung oder an der Antriebseinrichtung oder an beidem ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Aufnahmevorrichtung eine Stromblende, ein Stromfänger oder eine Hilfsanode vorgesehen, sodass eine gezielte elektrische Feldverteilung am Bauteil ausgebildet werden kann. Diese gezielte Feldverteilung ermöglicht eine Beeinflussung des Beschichtungsprozesses, wodurch zum Beispiel die Dicke der Beschichtung in einzelnen Bereichen des Bauteils beeinflusst werden kann.
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Zur nasschemischen Beschichtung des Bauteils sind die Auflagereinrichtung, die Antriebseinrichtung und/oder das Kontaktelement aus einem elektrisch nicht leitenden Material ausgebildet oder weisen eine isolierende Beschichtung auf. Während der nasschemischen Beschichtung des Bauteils erfolgt dadurch keine ungewollte Beschichtung der Auflagereinrichtung, der Antriebseinrichtung und/oder des Kontaktelementes, sodass diese seltener gesäubert oder ausgetauscht werden müssen.
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Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zum galvanischen oder nasschemischen Beschichten von rotationssymmetrischen Bauteilen in einer Behandlungslösung, mit einer Aufnahmevorrichtung gemäß einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen gelöst, bei welcher das zu beschichtende Bauteil zwischen einer Auflagereinrichtung und einer Antriebseinrichtung eingespannt wird, das Bauteil vollständig in die Behandlungslösung verfahren wird, das Bauteil durch die Antriebseinrichtung in eine konstante oder zyklische Rotationsbewegung versetzt wird und das Bauteil durch die Rotationsbewegung von der Behandlungslösung vollständig umspült und beschichtet wird. Dieses Verfahren ermöglicht eine gleichmäßige und vollumfängliche Beschichtung des gesamten Bauteils, da dieses durch die Auflagereinrichtung und die Antriebseinrichtungen nur an wenigen Auflagepunkten auch nur zeitweise abgestützt ist. Durch die konstante oder zyklische Rotationsbewegung des Bauteils in der Behandlungslösung wird ein ständiger Kontakt zwischen dem Bauteil und der Auflagereinrichtung und Antriebseinrichtung an einer Kontaktstelle vermieden. Vielmehr wandert die Kontaktstelle auf der Oberfläche des Bauteils, sodass eine gleichmäßige und einlagige Beschichtung aufgebracht werden kann.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass ein Antriebselement der Antriebseinrichtung an eine axiale Stirnseite oder einem Innen- oder Außenumfang des Bauteils sowie einem Kontaktelement einer Spanneinrichtung in Anlage gebracht wird und eine Drehbewegung eines Halteelementes der Antriebseinrichtung angetrieben wird, sodass das Antriebselement auf oder an dem Kontaktelement abrollt und die Drehbewegung des Bauteils antreibt. Diese Antriebsverbindung zwischen dem Bauteil und dem Antriebselement ermöglicht eine minimale Kontaktfläche zwischen dem Bauteil und dem Antriebselement, wodurch ein möglichst großer Oberflächenbereich des Bauteils mit der Behandlungslösung in Kontakt gebracht ist.
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Das Verfahren sieht bevorzugt vor, dass die Auflagereinrichtung und das Bauteil vollständig in die Behandlungslösung verfahren werden und das Kontaktelement der Spanneinrichtung oberhalb der Behandlungslösung angeordnet ist. Dadurch kann der Stromfluss über die Antriebselemente unmittelbar in das Bauteil erfolgen und eine optimale Beschichtung des Bauteils erzielt werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass durch das Eintauchen des Bauteils in die Behandlungslösung ein Stromkreis über das Kontaktelement der Spanneinrichtung, einem Stromzuführungselement der Antriebseinrichtung sowie dem damit in Kontakt stehenden Bauteil zu einer Anode in der Behandlungslösung geschlossen wird. Durch das Schließen des Stromkreises und den kontinuierlichen Stromfluss über das Bauteil erfolgt dessen Beschichtung, bei welcher sich das Beschichtungsmaterial aus dem Elektrolyt als Schicht auf der Oberfläche des Bauteils abscheidet. Zur Beschichtung können sowohl lösliche als auch unlösliche Anoden eingesetzt werden.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung mit einem zu beschichtenden rotationsymmetrischen Bauteil,
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2 eine schematische Vorderansicht der Aufnahmevorrichtung gemäß 1,
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3 eine schematische Seitenansicht der Aufnahmevorrichtung gemäß 1,
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4 eine schematische Schnittansicht der Aufnahmevorrichtung gemäß 1,
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5 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung zu 1,
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6 eine schematische Detailansicht einer Auflagereinrichtung gemäß 1,
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7 eine weitere schematische Detailansicht der Auflagereinrichtung gemäß 1 mit einer Stromblende,
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8 eine schematische Detailansicht einer Antriebseinrichtung gemäß 1 und
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9 eine schematische Detailansicht eines rotationssymmetrischen Bauteils.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung 10, die an einem Haltegestell 11 angeordnet sein kann. Das Haltegestell 11 umfasst eine Klemmvorrichtung 13, mit der das Haltegestell 11 an einem Stativ 15 angebracht ist und an dem das Haltegestell 11 mit der daran angeordneten Aufnahmevorrichtung 10 vertikal verfahrbar ist. Die Aufnahmevorrichtung 10 umfasst eine Antriebseinrichtung 18, an der ein nicht näher dargestellter Antrieb in einem Gehäuse 14 angeordnet ist. Das Gehäuse 14 kann an dem Haltegestell 11 befestigt sein.
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Die Aufnahmevorrichtung 10 umfasst desweiteren eine Auflagereinrichtung 19 sowie eine Spanneinrichtung 12 gebildet. Zwischen der Antriebseinrichtung 18 und der Auflagereinrichtung 19 ist das rotationssymmetrische Bauteil 22 aufgenommen, das durch die Spanneinrichtung 12 zwischen der Antriebseinrichtung 18 und der Auflagereinrichtung 19 eingespannt ist. Die Antriebseinrichtung 18 und die Auflagereinrichtung 19 sind durch die Spanneinrichtung 12 lösbar miteinander verbunden.
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Die Auflagereinrichtung 19 umfasst drei Lagerelemente 21 (6), welche das zu beschichtende, rotationssymmetrische Bauteil 22 drehbar aufnehmen. Die Lagerelemente 21 sind an einem Rahmen 28 der Auflagereinrichtung 19 kreisförmig und gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet, sodass das Bauteil 22, welches insbesondere eine ringförmige oder zylinderförmige Form aufweist, mit einer in axiale Richtung weisenden unteren Stirnseite 24 auf den Lagerelementen 21 aufliegt, wie aus 6 im einzelnen ersichtlich ist.
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Die Lagerelemente 21 sind drehbar an dem Rahmen 28 vorgesehen, wobei deren Drehachsen 59 sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt S schneiden. Der Schnittpunkt S bestimmt eine senkrecht zu den Drehachsen 59 der Lagerelemente 21 ausgerichtete Rotationsachse 25 für das Bauteil 22. Diese Rotationsachse 25 entspricht der Drehachse 59 des auf die Auflagereinrichtung 19 aufgesetzten Bauteils 22. In der Darstellung gemäß 1 sind die Lagerelemente 21 als Auflagerrollen 26 ausgebildet, wobei an dem Rahmen 28 drei Auflagerrollen 26 vorgesehen sind, die jeweils eine Auflagerstelle 23 für das Bauteil 22 bilden. Es können auch vier und mehr Auflagerrollen 26 an dem Rahmen 28 vorgesehen sein, sodass das Bauteil 22 durch die größere Anzahl an Auflagerstellen 23 von der Auflagereinrichtung 19 kippstabiler aufgenommen ist.
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An einem Außenumfang 58 der Auflagerrollen 26 ist jeweils ein Absatz 29 vorgesehen, durch welchen ein radiales Verrutschen des auf die Auflagerrollen 26 aufgesetzten Bauteils 22 verhindert ist. Statt des Absatzes 29 können die Auflagerrollen 26 auch eine Vertiefung oder eine Wölbung aufweisen, in welcher das Bauteil 22 bei einer Rotationsbewegung in radialer Richtung zur Rotationsachse 25 ausgerichtet gehalten ist. Ebenso kann ein zusätzliches Sicherungselement oder eine Schulter an dem Rahmen 28 zur radialen Sicherung des Bauteils 22 vorgesehen sein.
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Die Antriebseinrichtung 18 umfasst ein Halteelement 31, welches mit der Antriebswelle 17 antriebsverbunden ist und über diese Antriebswelle 17 drehbar angetrieben ist. An dem Halteelement 31 sind drei Antriebselemente 32 vorgesehen, welche als Antriebsrollen 33 ausgestaltet sind. Dies ist detailliert in 8 dargestellt. Die Antriebsrollen 33 sind jeweils über eine Halteachse 47 an dem Halteelement 31 drehbar angeordnet. Ebenso kann auch eine Antriebsrolle 33, zwei Antriebsrollen 33 oder mehr als drei Antriebsrollen 33 an dem Halteelement 31 vorgesehen sein. Die Antriebsrollen 33 weisen jeweils ein Stromzuführungselement 38 auf, das als bandförmiger oder ringförmiger Streifen aus einem elektrisch leitenden Material ausgestaltet ist. Das Stromzuführungselement 38 umspannt vollständig einen Außenumfang der Antriebsrolle 33. Die Funktion des Stromzuführungselementes 38 wird im weiteren Verlauf näher beschrieben.
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Das rotationssymmetrische Bauteil 22 ist zwischen der Antriebseinrichtung 18 und der Auflagereinrichtung 19 angeordnet, sodass dieses mit der unteren Stirnseite 24 auf den Auflagerrollen 26 der Auflagereinrichtung 19 aufliegt und an einer oberen Stirnseite 36 des Bauteils 22 die Antriebsrollen 33 der Antriebseinrichtung 18 anliegen. Durch das Anliegen der Antriebsrollen 33 an dem Bauteil 22 ist ein elektrischer Kontakt zwischen dem Stromzuführungselement 38 und dem Bauteil 22 gebildet.
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An einer dem Bauteil 22 gegenüberliegenden Seite der Antriebsrollen 33, liegen diese gleichzeitig an einem Kontaktelement 34 einer Spanneinrichtung 12 an. Bei einer Drehbewegung des Halteleementes 31 um die Drehachse 59 der Antriebswelle 17 rollen die Antriebsrollen 33 auf diesem Kontaktelement 34 entlang einer Kreisbahn ab. Da die Antriebsrollen 33 gleichzeitig mit dem Bauteil 22 in Kontakt stehen, bewirkt das Abrollen der Antriebsrollen 33 auf dem ortsfest zum Haltegestell 11 bzw. zur Antriebseirichtung 18 angeordneten Kontaktelement 34, dass das Bauteil 22 durch die Drehbewegung der Antriebsrollen 33 in die Rotationsbewegung versetzt wird.
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Sowohl das Kontaktelement 34 als auch das Bauteil 22 sind aus einem elektrisch leitenden Material ausgestaltet, sodass durch das Stromzuführungselement 38 ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktelement 34 und dem Bauteil 22 gebildet ist.
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Die Spanneinrichtung 12 umfasst die an den Antriebsrollen 33 anliegende Kontaktplatte 34, drei an diesem verschiebbar angeordnete Haltestäbe 45 und an einem Ende eines jeden Haltestabes 45 jeweils ein Kraftspeicherelement 43. Über das Kraftspeicherelement 43 ist der Haltestab 45 federnd und axial verschiebbar zu dem Kontaktelement 34 aufgenommen. An einem gegenüberliegenden Ende des Haltestabes 45 ist dieser durch einen Rastmechanismus 56 mit der Auflagereinrichtung 19 lösbar verbunden, sodass ein Auflegen und Entnehmen des Bauteils 22 von der Auflagereinrichtung 19 ermöglicht ist. Durch die Kraftspeicherelemente 43 und der an den Antriebsrollen 33 anliegenden Kontaktplatte 34 ist zwischen der Antriebseinrichtung 18 und der Auflagereinrichtung 19 eine Spannkraft erzeugt, durch die das zwischen den Antriebsrollen 33 der Antriebseinrichtung 18 und den Auflagerrollen 26 der Auflagereinrichtung 19 angeordnete Bauteil 22 eingespannt und der elektrische Kontakt während der Rotationsbewegung des Bauteils 22 sichergestellt ist.
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Über drei weitere Haltstäbe 45 einer Positioniereinrichtung 40 ist das Kontaktelement 34 der Spanneinrichtung 12 an dem Haltegestell 11 angebracht. Durch die Haltstäbe 45 der Positioniereinrichtung 40 ist die Kontaktplatte 34 drehfest mit dem Haltegestellt 11 verbunden, sodass bei dem Abrollen der Antriebsrollen 33 auf dem Kontaktelement 34, dieses in einer festen Position gehalten ist. An den Haltestäben 45 der Positioniereinrichtung 40 ist jeweils ein Kraftspeicherelement 43 vorgesehen, welches eine Spannkraft auf das Kontaktelement 34 aufbringt, um das Kontaktelement 34 auf die Antriebsrollen 33 der Antriebseinrichtung zu drücken.
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Zum Lösen der Auflagereinrichtung 19 von der Spanneinrichtung 12, um das Bauteil 22 zu entnehmen, wird das Kontaktelement 34 aus einer an den Antriebsrollen 33 anliegenden Spannposition entgegen der Federkraft der Kraftspeicherelemente 43 entlang der Haltestäbe 45 verschoben und in eine Löseposition überführt, in welcher das Kontaktelement 34 von einer Arretiereinrichtung 57 gehalten ist. Dadurch ist die Spannkraft zwischen der Antriebseinrichtung 18 und der Auflagereinrichtung 19 aufgehoben, sodass der Rastmechanismus 56 zwischen der Auflagereinrichtung 19 und den Haltestäben 45 durch ein Verdrehen der Auflagereinrichtung 19 zu der Spanneinrichtung 12 gelöst werden kann.
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Alternativ können anstelle der Antriebsrollen 33 die Auflagerrollen 26 angetrieben werden. In einem solchen Fall sind die Antriebsrollen 33 lediglich für die Kontaktierung notwendig. Es können auch sowohl die Antriebsrollen 33 als auch die Auflagerrollen 26 angetrieben werden.
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Die 2 und 3 zeigen eine schematische Vorderansicht sowie eine schematische Seitenansicht der Aufnahmevorrichtung 10 gemäß 1 in einer Behandlungslösung 41. Die Aufnahmevorrichtung 10 ist in die Behandlungslösung 41 eingetaucht, indem die an dem Haltegestelle 11 angeordnete Aufnahmevorrichtung 10 entlang des Stativs 15 vertikal verfahren ist. Durch diese Absenkbewegung kann das Bauteil 22 teilweise oder vollständig in die Behandlungslösung 41 eingetaucht werden. Die Aufnahmevorrichtung 10 ist während des Beschichtungsprozesses so tief in die Behandlungslösung 41 eingetaucht, dass sich das Badniveau der Behandlungslösung 41 oberhalb des Bauteils 22 und unterhalb des Kontaktelementes 34 befindet.
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Das Kontaktelement 34 ist mit einer elektrischen Kontakteinrichtung 39 verbunden. Durch die elektrische Kontakteinrichtung 39 ist über das Kontaktelement 34, dem Stromzuführungselement 38 der Antriebsrollen 33 und dem Bauteil 22 ein Stromkreis zu einer ebenfalls mit der Kontakteinrichtung 39 verbundenen Anode 42 in der Behandlungslösung 41 geschlossen. Der Stromfluss durch das sich in der Behandlungslösung 41 befindende Bauteil 22 bewirkt eine Beschichtung des Bauteils 22 mit dem Material des Elektrolyts.
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Aus 4 geht eine schematische Schnittansicht der Aufnahmevorrichtung 10 hervor. Ausgehend von der Rotationsachse 25 verläuft dieser Schnitt V-förmig durch zwei benachbarte Antriebsrollen 33 sowie zwei benachbarte Auflagerrollen 26. Diese Darstellung zeigt, wie das Bauteil 22 mit der unteren Stirnseite 24 auf die Auflagerrollen 26 der Auflagereinrichtung 19 aufgesetzt ist. Radial liegt das Bauteil 22 an den Absätzen 29 der Auflagerrollen 26 an, wodurch dieses bei der Rotationsbewegung radial gehalten ist. Die Auflagerrollen 26 sind jeweils mit einem Wälzlager 44 auf der Auflagerachse 27 drehbar gelagert, welche an dem Rahmen 28 der Auflagereinrichtung 19 angeordnet ist.
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Die Auflagerrollen 26 bilden für das Bauteil 22 eine Auflageebene 46, welche orthogonal zu der Rotationsachse 25 des Bauteils 22 ausgerichtet ist. In dieser Darstellung ist die Auflageebene 46 horizontal ausgerichtet, sodass das Bauteil 22 horizontal liegend von den Auflagerrollen 26 aufgenommen ist und in dieser Position in die Behandlungslösung 41 eingetaucht wird. Alternativ kann die Aufnahmevorrichtung 10 geneigt angeordnet sein, sodass die Auflageebene 46 und das auf den Auflagerrollen 26 aufliegende Bauteil 22 in einem geneigten Winkel ausgerichtet ist. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass das geneigte Bauteil 22 nur mit einem Teilabschnitt in die Behandlungslösung 41 eintaucht, während der andere Teilabschnitt des Bauteils 22 an der Luft trocknet.
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An der oberen Stirnseite 36 des Bauteils 22 liegen die Antriebsrollen 33 der Antriebseinrichtung 18 an, welche gleichzeitig mit dem Kontaktelement 34 in Kontakt sind. Somit ist das Bauteil 22 zwischen den Antriebsrollen 33 mit dem daran anliegenden Kontaktelement 34 und den Auflagerrollen 26 axial und radial fixiert und drehbar gehalten.
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Die Antriebsrollen 33 sind jeweils über ein Wälzlager 44 auf der Halteachse 47 drehbar angeordnet. Die Halteachsen 47 der Antriebsrollen 33 sind von dem Halteelement 31 aufgenommen, welches von der Antriebswelle 17 drehbar angetrieben ist. Die Drehachse der Antriebswelle 17 ist dabei orthogonal zu den Drehachsen 59 der Antriebsrollen 33 ausgerichtet und liegt in der Rotationsachse 25 des Bauteils 22.
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Zum Schutz der Wälzlager 44 vor der Behandlungslösung 41 kann an eine nicht näher dargestellte Schutzabdeckung vorgesehen sein, die eine Beschichtung der Wälzlager 44 während des Beschichtungsprozesses verhindert. Alternativ können die Wälzlager 44 als Keramiklager ausgebildet sein, sodass eine galvanische Beschichtung der Wälzlager 44 vermieden ist.
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Anstelle der Wälzlager 44 können die Antriebsrollen 33 bzw. die Auflagerrollen 26 durch Gleitlager auf den Halteachsen 47 bzw. den Auflagerachsen 27 drehbar gelagert sein.
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Aus 5 geht eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung 10 hervor. Bei dieser Ausgestaltung der Aufnahmevorrichtung 10 ist das Bauteil 22 wie in 4 von den Auflagerrollen 26 der Auflagereinrichtung 19 aufgenommen und von diesen drehbar gehalten. Die Antriebsrollen 33 der Antriebseinrichtung 18 liegen bei dieser alternativen Ausführungsform an einem Außenumfang 58 des Bauteils 22 an und stehen gleichzeitig mit einem topfförmigen Kontaktelement 34 in Verbindung. Durch das Abrollen der Antriebsrollen 33 an dem Kontaktelement 34 erfolgt eine Rotation der Antriebsrollen 33 um den Außenumfang 58 des Bauteils 22 herum, wodurch dieses von den Antriebsrollen 33 in die Drehbewegung versetzt wird.
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6 zeigt die Auflagereinrichtung 19 in einer schematischen Detailansicht. Die Auflagereinrichtung 19 ist aus einem dreieckförmigen Rahmen 28 gebildet, der eine kreisrunde Ausnehmung 48 aufweist. Aus der Abbildung wird zum einen deutlich, dass die Auflagerrollen 26 kreisförmig und gleichmäßig zueinander beabstandet in der Ausnehmung 48 angeordnet sind und über die Auflagerachsen 27 mit dem Rahmen 28 verbunden sind. Zum anderen zeigt die Abbildung, dass sich die Drehachsen 59 der Auflagerrollen 26 in einem gemeinsamen Schnittpunkt schneiden, der einem Mittelpunkt der Auflagereinrichtung 19 entspricht. Die Rotationsachse 25 des Bauteils 22 verläuft durch diesen Mittelpunkt der Auflagereinrichtung 19 und ist orthogonal zu den Drehachsen 59 der Auflagerrollen 26 ausgerichtet.
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An dem Rahmen 28 sind drei schlüsselförmige Ausnehmungen vorgesehen, die den Rastmechanismus 56 zum Anschluss der Auflagereinrichtung 19 an der Spanneinrichtung 12 bilden.
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7 zeigt die Auflagereinrichtung 19 gemäß 6 mit einer an dem Rahmen 28 vorgesehenen Stromblende 49. Die Stromblende 49 ist ringförmig ausgebildet und in die kreisförmige Ausnehmung 48 des Rahmens 28 eingesetzt und mit diesem lösbar verbunden. Die Stromblende 49 weist eine ringförmige Vertiefung 51 auf, in welche das Bauteil 22 eingesetzt wird. In der ringförmigen Vertiefung 51 sind drei Ausnehmungen für die Auflagerrollen 26 vorgesehen, sodass das in die Vertiefung 51 der Stromblende 49 eingesetzte Bauteil 22 von den Auflagerrollen 26 drehbar gehalten ist. Die Stromblende 49 weist Blendenschlitze 52 und einen Blendenrand 53 auf, durch welche der Stromfluss zwischen dem Bauteil 22 und der sich in der Behandlungslösung 41 befindenden Anode 42 beeinflusst werden kann. Dadurch ist die Beschichtung des Bauteils 22 in bestimmten Bereichen beeinflussbar, sodass beispielsweise auf bestimmten Flächenabschnitten des Bauteils 22 eine dickere Beschichtung aufgebracht werden kann. Zur Anpassung der Stromblende 49 an die gewünschten Beschichtungsparameter sind die Geometrie des Blendenrandes 53 sowie die Länge bzw. Breite des Blendenschlitzes 52 beliebig veränderbar.
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8 zeigt eine Detailansicht des Halteelementes 31 mit den daran angebrachten Antriebselementen 32 der Antriebseinrichtung 18 gemäß 1. Das Halteelement 31 ist im Wesentlichen als kreisrunde Scheibe ausgebildet, an dessen Außenumfang die Antriebsrollen 33 über die Halteachsen 47 drehbar angeordnet sind. Das Halteelement 31 weist eine Anschlussvorrichtung 54 auf, über welche das Halteelement 31 mit der Antriebswelle 17 antriebsverbunden ist. 8 verdeutlicht auch nochmals die Ausgestaltung des Stromzuführungselementes 38, welches als bandförmiger Streifen an dem Außenumfang 58 der Antriebsrollen 33 angeordnet ist und durch welches der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktelement 34 und dem Bauteil 22 während der Rotationsbewegung des Bauteils 22 sichergestellt ist.
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Aus 9 geht ein exemplarisches rotationssymmetrisches Bauteil 22 hervor, welches zum Beschichten in die Aufnahmevorrichtung 10 eingespannt wird. Das Bauteil 22 kann beispielsweise eine ringförmige, zylinderförmige oder scheibenförmige Geometrie aufweisen und weist eine untere Stirnseite 24 und eine obere Stirnseite 36 auf. Dieses Bauteil 22 ist um die Rotationsachse 25 rotationsymmetrisch. Insbesondere ist das Bauteil 22 ein Lagerelement eines Wälzlagers, auf dessen Oberfläche eine gleichmäßige Beschichtung aufgebracht wird, die eine einlagige Schicht aufweist.
