DE102016209595B3

DE102016209595B3 - Vorrichtung zur Beschichtung von Kugeln

Info

Publication number: DE102016209595B3
Application number: DE102016209595.1A
Authority: DE
Inventors: Betram Haag; Nikolay Podgaynyy; Sergej Parschenkow
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-06-02
Also published as: WO2017206969A1

Abstract

Vorrichtung zur chemischen oder elektrochemischen Beschichtung von Kugeln (1), umfassend mindestens eine Beabstandungseinrichtung (2) zur Aufnahme und Beabstandung mehrerer Kugeln (1) sowie eine Rotationseinrichtung (3) zur Aufnahme und Rotation der mindestens einen Beabstandungseinrichtung (2), wobei die mindestens eine Beabstandungseinrichtung (2) ein erstes und ein zweites parallel zueinander angeordnetes Plattenelement (4a, 4b) aufweist, wobei ferner die beiden Plattenelemente (4a, 4b) eine Vielzahl von Ausnehmungen (5a, 5b) aufweisen und axial voneinander beabstandet sind, und wobei eine jeweilige Kugel (1) axial zwischen einer jeweiligen Ausnehmung (5a) an dem ersten Plattenelement (4a) und einer jeweiligen Ausnehmung (5b) an dem zweiten Plattenelement (4b) drehbeweglich angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur chemischen oder elektrochemischen Beschichtung von Kugeln, insbesondere Wälzkugeln. eines Lagerelements. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur chemischen oder elektrochemischen Beschichtung von Kugeln.
In der Regel werden Kugeln in einer rotierenden Trommel beschichtet. Jedoch kommt es ab einer Kugelgröße zu Beschädigungen der Kugeln an der Oberfläche durch Aneinanderstoßen.
Aus der DE 10 2005 039 875 A1 geht eine Vorrichtung zur Beschichtung von Kleinteilen mit einer in Rotation versetzbaren Trommel zur Aufnahme und Umwälzung der Kleinteile hervor. Ferner weist die Vorrichtung im Inneren der Trommel eine Sprüheinrichtung zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial auf die Kleinteile und eine Trocknungseinrichtung mit einem elektromagnetische Strahlung abgebenden Strahler zum Erwärmen, Trocknen und/oder Härten des auf die Kleinteile aufgebrachten Beschichtungsmaterials auf.
Die DE 3418332 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Halterung fester Körper, die in einer Vakuumapparatur beschichtet werden sollen. Dabei ist jeder Körper einzeln festklemmbar.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur chemischen oder elektrochemischen Beschichtung von Kugeln weiterzuentwickeln. Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine vollständige und schadensfreie Beschichtung von mehreren Kugeln gleichzeitig zu realisieren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur chemischen oder elektrochemischen Beschichtung von Kugeln umfasst mindestens eine Beabstandungseinrichtung zur Aufnahme und Beabstandung mehrerer Kugeln sowie eine Rotationseinrichtung zur Aufnahme und Rotation der mindestens einen Beabstandungseinrichtung, wobei die mindestens eine Beabstandungseinrichtung ein erstes und ein zweites parallel zueinander angeordnetes Plattenelement aufweist, wobei ferner die beiden Plattenelemente eine Vielzahl von Ausnehmungen aufweisen und axial voneinander beabstandet sind, und wobei eine jeweilige Kugel axial zwischen einer jeweiligen Ausnehmung an dem ersten Plattenelement und einer jeweiligen Ausnehmung an dem zweiten Plattenelement drehbeweglich angeordnet ist.
Mit anderen Worten bilden die beiden Plattenelemente eine kassettenförmige Beabstandungseinrichtung, die dazu vorgesehen ist, die zu beschichtenden Kugeln aufzunehmen und drehbar zu lagern. Dadurch wird insbesondere ein Kontakt der Kugeln untereinander verhindert. Ferner erfolgt durch die drehbare Lagerung der Kugeln eine vollständige Oberflächenbeschichtung der Kugeln, sodass keine unbeschichteten Auflagestellen an den Kugeln ausgebildet werden. Mithin dient die Vorrichtung zur auflagestellenfreien sowie schadensfreien chemischen oder elektrochemischen Beschichtung der Kugeln.
Insbesondere wird die jeweilige Beabstandungseinrichtung über Führungsschienen in die Rotationseinrichtung eingeschoben und fixiert. Die Rotationseinrichtung ist trommelförmig ausgebildet und drehbeweglich gelagert. Bei einer Rotation der Rotationseinrichtung rotieren sowohl die mindestens eine Beabstandungseinrichtung als auch die darin befindlichen Kugeln. Die Ausnehmungen in dem jeweiligen Plattenelement sind dazu vorgesehen, eine jeweilige Kugel zumindest teilweise aufzunehmen und zu führen. Mithin erstreckt sich die jeweilige Kugel zur axialen Positionierung zwischen den beiden Plattenelementen, sowie zur räumlichen Positionierung gegenüber den anderen Kugeln zumindest teilweise axial durch die jeweilige Ausnehmung am jeweiligen Plattenelement.
Vorzugsweise ist die jeweilige Ausnehmung am jeweiligen Plattenelement kreisförmig ausgebildet. Mithin ist die jeweilige Ausnehmung am jeweiligen Plattenelement rund. Bevorzugt weist die jeweilige Ausnehmung am jeweiligen Plattenelement einen kleineren Durchmesser auf als die jeweilige Kugel. Somit können die Kugeln nicht axial durch die Ausnehmungen durchfallen, sondern werden in den Ausnehmungen gehalten.
Ferner bevorzugt ist axial zwischen den beiden Plattenelementen mindestens ein Verbindungsmittel zur Einstellung einer axialen Beabstandung der beiden Plattenelemente zueinander angeordnet. Beispielsweise ist das Verbindungsmittel als Schraubelement ausgebildet, wobei die axiale Beabstandung der beiden Plattenelemente durch Rotation des mindestens einen Schraubelements eingestellt wird. Insbesondere sind mehrere Verbindungsmittel axial zwischen den beiden Plattenelementen vorgesehen.
Vorzugsweise weist die jeweilige Kugel ein radiales Spiel an der jeweiligen Ausnehmung auf. Mit anderen Worten ermöglicht das radiale Spiel zwischen der jeweiligen Ausnehmung und der jeweiligen Kugel ein reibungsminimiertes rotieren der jeweiligen Kugel in der jeweiligen Ausnehmung. Ferner wird durch das radiale Spiel auch eine feste Auflagefläche der jeweiligen Kugel in der jeweiligen Aussparung vermieden.
Des Weiteren bevorzugt sind die beiden Plattenelemente aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Insbesondere sind die beiden Plattenelemente aus einem Blechmaterial ausgebildet. Die jeweiligen Ausnehmungen sind vorzugsweise durch Ausstanzen ausgebildet.
Bevorzugt sind die beiden Plattenelemente dazu vorgesehen, die dazwischen angeordneten Kugeln elektrisch zu polen, um eine elektrochemische Beschichtung der Kugeln zu realisieren. Unter einer elektrochemischen Beschichtung ist insbesondere eine galvanische Beschichtung der Kugeln zu verstehen. Somit ist insbesondere ein Elektrolyt in der Rotationseinrichtung angeordnet, wobei der Elektrolyt durch eine Rotation der Rotationseinrichtung, sowie durch eine Rotation der jeweiligen Beabstandungseinrichtung dazu vorgesehen ist, alle Kugeln gleichmäßig elektrochemisch zu beschichten. Insbesondere weist die mindestens eine Beabstandungseinrichtung eine Perforation zur Durchführung des Elektrolyts zu den Kugeln auf. Es erfolgt eine elektrochemische Abscheidung eines metallischen Werkstoffs auf die Oberflächen der Kugeln, die als Substrat dienen.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass in der Rotationseinrichtung eine wässrige Lösung angeordnet ist. Bei einer chemischen Beschichtung erfolgt eine chemische Reaktion der metallischen Kugeloberfläche mit der wässrigen Lösung. Dabei wird eine fest haftende Konversionsschicht an der Kugeloberfläche gebildet. Die wässrige Lösung ist beispielsweise dazu vorgesehen die Kugeloberfläche zu brünieren oder zu phosphatieren. Demgegenüber wird bei einer elektrochemischen Beschichtung ein elektrischer Strom durch den Elektrolyten geleitet, wobei die Kugeln insbesondere über zumindest eine der beiden Plattenelemente als Kathode gepolt sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur chemischen oder elektrochemischen Beschichtung von Kugeln umfasst die nachfolgenden Verfahrensschritte. Zunächst werden mehrerer Kugeln auf einer Oberfläche eines ersten Plattenelements angeordnet, wobei das erste Plattenelement zur zumindest teilweisen Aufnahme der Kugeln für jede Kugel eine Ausnehmung aufweist. Danach erfolgt das Anordnen eines zweiten Plattenelements parallel zum ersten Plattenelement auf den Kugeln, wobei das zweite Plattenelement Ausnehmungen aufweist, die identisch zu den Ausnehmungen des ersten Plattenelements angeordnet sind und zur zumindest teilweisen Aufnahme einer jeweiligen Kugel vorgesehen sind. In einem dritten Verfahrensschritt erfolgt das Einstellen eines axialen Abstandes zwischen den beiden Plattenelementen zur Ausbildung einer Beabstandungseinrichtung. Der axiale Abstand zwischen den beiden Plattenelementen wird vorzugsweise mit mindestens einem axial zwischen den beiden Plattenelementen angeordneten Verbindungsmittel eingestellt. Danach wird die Beabstandungseinrichtung in eine dafür vorgesehene Aufnahme an einer Rotationseinrichtung eingeführt. Abschließend wird die in der Rotationseinrichtung angeordnete Beabstandungseinrichtung durch eine wässrige Lösung oder einen Elektrolyten rotiert, um die Kugeln chemische oder elektrochemische zu beschichten.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren, in welche gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind, näher dargestellt. Hierbei zeigt
1 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur chemischen Beschichtung von Kugeln, umfassend mehrere in einer Rotationseinrichtung angeordnete Beabstandungseinrichtungen,
2 eine schematische Schnittdarstellung einer der vielen Beabstandungseinrichtungen gemäß 1, und
3 eine schematische Draufsicht der Beabstandungseinrichtung aus 2.
1 zeigt eine stark vereinfacht dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung zur chemischen Beschichtung von Kugeln 1. Die Vorrichtung umfasst zehn Beabstandungseinrichtungen 2 zur Aufnahme und Beabstandung mehrerer Kugeln 1 sowie eine Rotationseinrichtung 3 zur Aufnahme und Rotation der zehn Beabstandungseinrichtungen 2. Dabei sind jeweils fünf Beabstandungseinrichtungen 2 in der Rotationseinrichtung 3 übereinandergestapelt und drehbeweglich aufgenommen. In der Rotationseinrichtung 3 ist eine wässrige Lösung 8 zur chemischen Beschichtung der Kugeln vorgesehen.
Nach 2 ist eine der zehn identisch ausgebildeten Beabstandungseinrichtungen 2 gemäß 1 dargestellt. Die Beabstandungseinrichtung 2 wird durch ein erstes und ein zweites parallel zueinander angeordnetes Plattenelement 4a, 4b ausgebildet, wobei die beiden Plattenelemente 4a, 4b eine Vielzahl von Ausnehmungen 5a, 5b aufweisen und axial voneinander beabstandet sind. Eine jeweilige Kugel 1 ist axial zwischen einer jeweiligen Ausnehmung 5a an dem ersten Plattenelement 4a und einer jeweiliger Ausnehmung 5b an dem zweiten Plattenelement 4b drehbeweglich angeordnet. Die jeweilige Ausnehmung 5a, 5b am jeweiligen Plattenelement 4a, 4b ist kreisförmig ausgebildet. Ferner weist die jeweilige Ausnehmung 5a, 5b am jeweiligen Plattenelement 4a, 4b einen kleineren Durchmesser auf als die jeweilige Kugel 1. die jeweiligen Kugel 1 weist ein radiales Spiel an der jeweiligen Ausnehmung 5a, 5b auf. Mithin kommt die jeweilige Kugel 1 in einer zentralen Position zwischen den beiden Plattenelementen 4a, 4b nicht an der jeweiligen Ausnehmung 5a, 5b zur Anlage. Axial zwischen den beiden Plattenelementen 4a, 4b sind mehrere Verbindungsmittel 6 zur Einstellung einer axialen Beabstandung der beiden Plattenelemente 4a, 4b zueinander angeordnet. Die beiden Plattenelemente 4a, 4b sind aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Blechmaterial ausgebildet.
Gemäß 3 ist die Beabstandungseinrichtung 2 aus 2 in einer Draufsicht abgebildet. Die Beabstandungseinrichtung 2 ist dazu ausgelegt elf Kugeln 1 derart zu positionieren, dass diese nicht aneinander zur Anlage kommen. Ferner sind insgesamt vier Verbindungsmittel 6 axial zwischen den beiden Plattenelementen 4a, 4b zur Einstellung einer axialen Beabstandung der beiden Plattenelemente 4a, 4b zueinander angeordnet. Aufgrund der Darstellung ist lediglich das erste Plattenelement 4a dargestellt.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorgehend beschriebene Ausführungsbeispiel. Insbesondere gehen weitere Ausführungsbeispiele aus der Beschreibung und den Ansprüchen hervor. Beispielsweise kann statt einer wässrigen Lösung 8 ein Elektrolyt in der Rotationseinrichtung 3 angeordnet sein, um die Kugeln 1 elektrochemisch zu beschichten.
Bezugszeichenliste

1: Kugel
2: Beabstandungseinrichtung
3: Rotationseinrichtung
4a, 4b: Plattenelement
5a, 5b: Ausnehmung
6: Verbindungsmittel
8: wässrige Lösung

Claims

Vorrichtung zur chemischen oder elektrochemischen Beschichtung von Kugeln (1), umfassend mindestens eine Beabstandungseinrichtung (2) zur Aufnahme und Beabstandung mehrerer Kugeln (1) sowie eine Rotationseinrichtung (3) zur Aufnahme und Rotation der mindestens einen Beabstandungseinrichtung (2), wobei die mindestens eine Beabstandungseinrichtung (2) ein erstes und ein zweites parallel zueinander angeordnetes Plattenelement (4a, 4b) aufweist, wobei ferner die beiden Plattenelemente (4a, 4b) eine Vielzahl von Ausnehmungen (5a, 5b) aufweisen und axial voneinander beabstandet sind, und wobei eine jeweilige Kugel (1) axial zwischen einer jeweiligen Ausnehmung (5a) an dem ersten Plattenelement (4a) und einer jeweiligen Ausnehmung (5b) an dem zweiten Plattenelement (4b) drehbeweglich angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Ausnehmung (5a, 5b) am jeweiligen Plattenelement (4a, 4b) kreisförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Ausnehmung (5a, 5b) am jeweiligen Plattenelement (4a, 4b) einen kleineren Durchmesser aufweist als die jeweilige Kugel (1).
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen den beiden Plattenelementen (4a, 4b) mindestens ein Verbindungsmittel (6) zur Einstellung einer axialen Beabstandung der beiden Plattenelemente (4a, 4b) zueinander angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Kugel (1) ein radiales Spiel an der jeweiligen Ausnehmung (5a, 5b) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Plattenelemente (4a, 4b) aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Plattenelemente (4a, 4b) dazu vorgesehen sind, die dazwischen angeordneten Kugeln (1) elektrisch zu polen, um eine elektrochemische Beschichtung der Kugeln (1) zu realisieren.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rotationseinrichtung (3) eine wässrige Lösung (8) angeordnet ist.
Verfahren zur chemischen oder elektrochemischen Beschichtung von Kugeln (1), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Anordnen mehrerer Kugeln (1) auf einer Oberfläche eines ersten Plattenelements (4a), wobei das erste Plattenelement (4a) zur zumindest teilweisen Aufnahme der Kugeln (1) für jede Kugel (1) eine Ausnehmung (5a) aufweist, – Anordnen eines zweiten Plattenelements (4b) parallel zum ersten Plattenelement (4a) auf den Kugeln (1), wobei das zweite Plattenelement (4b) Ausnehmungen (5b) aufweist, die identisch zu den Ausnehmungen (5a) des ersten Plattenelements (4a) angeordnet sind und zur zumindest teilweisen Aufnahme einer jeweiligen Kugel (1) vorgesehen sind, – Einstellen eines axialen Abstandes zwischen den beiden Plattenelementen (4a, 4b) zur Ausbildung einer Beabstandungseinrichtung (2), wobei der axiale Abstand zwischen den beiden Plattenelementen (4a, 4b), vorzugsweise mit mindestens einem axial zwischen den beiden Plattenelementen (4a, 4b) angeordneten Verbindungsmittel (6) eingestellt wird, – Einführen der Beabstandungseinrichtung (2) in eine dafür vorgesehene Aufnahme an einer Rotationseinrichtung (3), und – Rotieren der in der Rotationseinrichtung (3) angeordneten Beabstandungseinrichtung (2) durch einen Elektrolyten (8).