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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung vorrangig zum Anodisieren und/oder zur Lackbeschichtung von insbesondere metallischen Werkstücken in einem Behälter, wobei die Werkstücke an einem Traggestell aufgehangen in ein entsprechendes Bad eingetaucht werden.
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Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Im einfachsten Fall wird gemäß dem
DE 94 11 523 U1 das Behandlungsgut, bzw. werden die zu behandelnden Werkstücke auf einem Traggestell, z. B. eine Aluminiumschiene mittels Spannarmen oder Klemmbacken geklemmt. Das Traggestell mit den Spannarmen und Werkstücken wird dann in das Anodisierungsbad mit dem Elektrolyten abgesenkt. In diesem ist auch eine oder sind mehrere Kathoden angeordnet, so dass ein geschlossener Stromkreislauf über das Werkstück und Elektrolyt erfolgen kann.
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Das hat den Nachteil, dass sich auf dem Traggestell und die Spannarmen bzw. Klemmbacken beim Anodisieren ebenfalls eine Schicht, z. B. Oxydschicht ausbildet, die nicht mehr leitfähig ist. Deshalb muss das Gestell regelmäßig abgebeizt werden. Das ist nicht nur technologisch ungünstig, sondern zieht auch noch umwelttechnische Probleme bezüglich der Entsorgung der zum Abbeizen eingesetzten Chemikalien nach sich. Als Alternative zu einem Traggestell mit Spannarmen oder Klemmbacken aus Aluminium hat sich ein solches aus Titan oder einer Titanlegierung angeboten, da dieses Material hochgradig chemisch beständig ist.
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Von Nachteil ist hier einmal die schlechtere elektrische Leitfähigkeit (15-fach geringer als Aluminium), so dass bisher Titananoden nur bei kleineren Aluminiumteilen genutzt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass sich unkontrolliert Kontaktbrücken aufbauen, die zu Einbrennungen im Aluminiumbehandlungsgut führen. Der Kontaktstrom unterliegt so Schwankungen mit der Folge, dass die Schichtdicke der durch das Anodisieren erzeugten Schicht nicht exakt zu definieren ist.
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Bei der Vorrichtung gemäß
DE 101 45 554 C1 kommt sehr dünnes und flaches Behandlungsgut zur Anwendung, dass an einem Stapelgehänge zum gleichzeitigen Transport einer Vielzahl von Behandlungsgut in elektrochemische Behandlungs-anlagen aufgehängt und festgeklemmt wird. Die Klemmung erfolgt durch Spannblöcke mit einer Klemmeinrichtung. Diese Aufhängung ist bedingt durch den Montageaufwand sehr aufwendig.
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Gemäß dem
DE 85 02 551 U wird eine Kontaktzange für eine elektrophoretische Lackierung von Metallteile vorgeschlagen. Bekannt sind bereits Schraubzwingen, Kniehebelzangen oder schraubendruckfederbelastete Gelenkschenkelzangen. Deren beweglichen Teile setzen sich aber schnell mit Lack zu und sind zu dem kompliziert im Aufbau. Deshalb wird eine Kontaktzange mit zwei Zangenschenkeln vorgeschlagen, die durch eine U-förmige Blattfeder elastisch verbunden sind. An einem Zangenschenkel ist zwischen deren Innenseite und der Blattfeder ein Leiterstreifen befestigt. Dieser ist am anderen Ende mit einem Anschlusskabel verbindbar. Diese Kontaktzange besitzt nur einen kleinen Spannbereich und eine geringe Anpresskraft und ist deshalb nur für kleine Werkstücke geeignet.
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Gemäß der
EP 1 889 951 B1 der Anmelderin wurde eine Vorrichtung und ein Verfahren zur elektrochemischen Behandlung von dünnem Behandlungsgut vorgeschlagen, die eine lfd. Reinigung des Traggestells und Klemmen nicht mehr erfordert, sowie einen besseren Stromübergang von den Klemmen zum Werkstück ermöglicht. Dazu sind die Klemmbacken der Klemmen aus Titan und die Oberflächen mit Erhebungen gestaltet. Weiterhin sind zwischen dem Werkstück und den Klemmbacken Zwischenstücke aus Aluminium angeordnet, die ein Verschleißteil bilden und den Stromübergang verbessern.
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Gemäß der
DE 12 41 887 B wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer Warenträgereinheit und dem Behälterrand einer Galvanisierungsanlage vorgeschlagen. Als Stand der Technik wird beschrieben, dass eine Warenträgereinheit zum Aufsetzen auf den Behälterrand keilförmige Schienen besitzt, die in V-förmige Kontaktkörper am Behälter eingreifen. Als eine weitere Variante werden Messerkontakte zwischen Kontaktfahnen beschrieben. Diese Varianten ermöglichen aber keinen ausreichenden Stromfluss bei größeren Werkstücken. Zur Verbesserung der Stromübertragung wird vorgeschlagen, an den Seitenflächen der Kontaktschienen abgefederte Keilstücke anzuordnen, um den Flächendruck zu erhöhen.
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Diese Lösung zur Erzeugung eines ausreichende Kontaktdruckes ist relativ Aufwendung und erfordert eine lfd. Wartung. Für eine elektrische Verbindung zwischen einer Vielzahl von Werkstücken und einem Warenträger ist diese Variante wenig geeignet, da hier der Kontaktbereich in das Tauchbad abgesenkt wird. Dabei würde auch dieser Teil der Vorrichtung dem galvanischen Prozess ausgesetzt und müsste nach jedem Bad gereinigt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlungen von metallischen Werkstücken in einem Behälter mit einem Anodisierungsbad oder einem Bad zur Lackbeschichtung ein Traggestell mit Tragarmen für die Werkstücke vorzuschlagen, mittels derer eine sichere, schnell fixierbare und lösbare Verbindung mit den Werkstücken ermöglicht wird und gleichzeitig eine definierte und sichere Stromübertragung von den Tragarmen auf die Werkstücke gewährleistet ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einer Vorrichtung zum Halten von Werkstücken bei der elektrolytischen Behandlung in mindestens einem Behälter mit einem Anodisierungs- und/oder Lackbeschichtungsbad mindestens aufweisend eine oder mehrere heb- und absenkbare Gestellstreben mit in der Höhe an den Gestellstreben paarweise angeordneten Tragarmen, zwischen denen jeweils ein Werkstück einspannbar ist und wobei über die Gestellstreben und Tragarme eine Stromversorgung des Werkstückes erfolgt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Tragarm jedes Trägerarmpaares einen abgewinkelten Abschnitt oder ein Formstück aufweist, mit denen eine Kante des Werkstückes durch Übergreifen fixierbar ist und der zweite Tragarm maulartig mit einem inneren Maulschenkel und einem äußeren Maulschenkel und in Richtung des ersten Tragarmes weisend gekröpft ausgebildet ist zur Aufnahme einer weiteren Kante des Werkstückes und die Maulöffnung so ausgelegt ist, dass der innere Maulschenkel bei einem zwischen den Tragarmen eingespannten Werkstück einen Druck auf das Werkstück ausübt.
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Bei dieser Ausführung erfolgt die Stromzuführung somit zusätzlich durch den inneren Maulschenkel, der für einen bevorzugten Anpressdruck von 3-8 kg/mm2, vorzugsweise um 5 kg/mm2 sorgt, so dass einer Oxidation der Kontaktfläche - einer Linie oder einen Punkt entgegen gewirkt wird. Bewährt hat es sich bei einer solchen Ausführung, wenn die Tragarme abgewinkelte Abschnitte, Formstücke und Maulschenkel zum Anodisieren oder zur Lackbeschichtung aus Titan bestehen.
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Um eine Oxidation der rauen Titanoberfläche entgegenzuwirken, sieht eine Ausgestaltung vor, dass die Gestellstreben, Tragarme, abgewinkelte Abschnitte, Formstücke und Maulschenkel eine PVC-Beschichtung aufweisen, wobei mindestens die Kontaktstellen mit dem Werkstück davon ausgenommen sind.
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Vorteilhafter ist es wegen der höheren Temperaturbeständigkeit von 240°C, eine PFA-Beschichtung (Perfluoralkoxy-Polymer) vorzunehmen, wobei mindestens die Kontaktstellen mit dem Werkstück ausgenommen sind. Mit der höheren Temperaturbeständigkeit werden die Voraussetzungen geschaffen, um z.B. Verfahrensschritte wie ein Einbrennen, das bei 230°C erfolgt, ohne Werkstückträgerwechsel vornehmen zu können, was die Produktivität der Anlage deutlich erhöht.
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Bei einer bevorzugten Ausführung überragt der innere Maulschenkel den äußeren Maulschenkel, wobei der innere Maulschenkel mit einem Stumpfwinkel α in die Maulöffnung weist.
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Um eine optimale Federwirkung der Tragarme beim Einspannen des Werkstückes zu erzielen, ist der erste Tragarm länger als der zweite Tragarm ausgeführt, in dem er bogenförmig und/oder abgewinkelt ausgebildet ist oder einen spiralförmigen Abschnitt aufweist. Auf diese Weise lässt sich trotz unterschiedlicher Federelastizität der Tragarme eine räumliche Ausdehnung der Gestellstrebe mit Werkstück begrenzen.
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In diesem Sinn wirkt auch die Anordnung der Befestigung des ersten Tragarmes an der Gestellstrebe auf der dem durch den Tragarm aufzunehmenden Werkstück gegenüberliegenden Seite der Gestellstrebe. Bevorzugt weisen die Tragarme einen kreisförmigen Querschnitt auf, der im Bereich der Kontaktstellen mit dem Werkstück eine ebene Fläche besitzt oder in einen rechteckigen Querschnitt überführt ist, so dass die Kontaktstellen linienförmig verlaufen. Die Kontaktstellen können auch punktförmig ausgeführt sein, wenn die Anzahl der Kontakte des zu übertragenden Stroms im Querschnitt ausreichen.
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Ferner besitzen die Formstücke Einkerbungen, vorzugsweise eine V- oder trapezförmige Ausnehmung, zur Aufnahme einer Kante des Werkstückes. Möglich ist es auch, dass das Formstück der Befestigungsstelle an dem Werkstück angepasst ist.
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Die Anordnung der paarweisen Tragarme erfolgt gegenüberliegend an den Gestellstreben, wobei die Gestellstreben durch einen Rahmen beabstandet zueinander und nebeneinander positioniert sein können.
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Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine Gestellstrebe mit einem Werkstück,
- 2 die Anordnung eines maulartig ausgebildeten Tragarmes,
- 3 einen maulartigen Tragarm und
- 4 einen Tragarm mit Formstück.
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1 zeigt eine Vorrichtung zum Halten von Werkstücken bei der elektrolytischen Behandlung in einem Behälter mit einem Anodisierungs- und/oder Lackbeschichtungsbad mit einer heb- und absenkbaren Gestellstrebe 1. Gegenüberliegend sind in der Höhe an den Gestellstreben 1 paarweise Tragarme 3, 4 angeordnet, zwischen denen jeweils ein Werkstück 9 einspannbar ist. Hier ist ein Werkstück 9 in Form einer PKW-Dachreling dargestellt.
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Der untere Tragarm 3 jedes Trägerarmpaares ist bogenförmig und abgewinkelt ausgebildet mit einem Formstück 5 am von der Gestellstrebe 1 entformten Ende, mit der eine Kante des Werkstückes 9 fixierbar ist.
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Der zweite obere Tragarm 4 ist maulartig mit einem inneren Maulschenkel 7 und einem äußeren Maulschenkel 6 und in Richtung des ersten Tragarmes 3 weisend gekröpft ausgebildet zur Aufnahme einer weiteren Kante des Werkstückes 9, wobei die Maulöffnung so ausgelegt ist, dass der innere Maulschenkel 7 bei einem zwischen den Tragarmen 3, 4 eingespannten Werkstück 9 einen Druck auf das Werkstück 9 ausübt.
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Die Tragarme 3, 4, abgewinkelte Abschnitte, die Formstücke 5 und die Maulschenkel 6, 7 sind zum Anodisieren oder zur Lackbeschichtung aus Titan hergestellt und weisen eine PFA-Beschichtung (Perfluoralkoxy-Polymer) auf, um die raue Titanoberfläche zu glätten, wobei mindestens die Kontaktstellen mit dem Werkstück 9 ausgenommen sind. Die Verwendung von Titan hat den Vorteil, dass die Federstabilität der Tragarme 3, 4 gegenüber z. B. Aluminium über einen deutlich längeren Zeitraum anhält.
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Wie aus der 1 ersichtlich ist, weist der untere Tragarm 3 eine größere Längere auf, als der zweite obere Tragarm 4, in dem er bogenförmig und abgewinkelt ausgeführt ist. Des Weiteren erfolgt die Anordnung der Befestigung des unteren Tragarmes 3 an der Gestellstrebe 1 auf der dem durch den Tragarm 3 aufzunehmenden Werkstück 9 gegenüberliegenden Seite der Gestellstrebe 1.
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Auf diese Weise wird zwischen den Tragarmen ohne größere räumliche Ausdehnung eine unterschiedliche Federsteifigkeit erreicht, d. h. der untere Tragarm 3 federt weiter oder ausschließlich, während der obere Tragarm 4 im Wesentlichen starr ist. Auf diese Weise lässt sich ein Kantendruck von zwischen 3 und 8 kg/mm2, vorzugsweise um 5 kg/mm2 relativ genau einstellen, was einer Oxidation und damit einer diskontinuierlichen Stromzufuhr entgegenwirkt.
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Die Stromzufuhr zum Werkstück 9 erfolgt bei dieser Ausführung der Tragarme 3, 4 zusätzlich durch die maulartige Ausbildung des Tragarmes 4.
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Wird das Werkstück 9 in das Maul des Tragarmes 4 eingehangen und in Richtung Gestellstrebe 1 bewegt, bis auch über dem Tragarm 3 eine Verbindung zum Werkstück 9 hergestellt ist, findet ein Verspannen des Werkstückes 9 mit den Maulschenkeln 6, 7 statt, wobei der innere Maulschenkel 7 aufgrund seiner Länge und dem stumpfen Winkel α auf das Werkstück 9 gepresst wird.
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Dabei ist die Geometrie der Maulschenkel 6, 7 so ausgelegt, dass der Druck auf das Werkstück 9 zwischen 3 - 8 kg/mm2 liegt, vorzugsweise 5 kg/mm2.
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Die Tragarme 3, 4 weisen bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt auf, der im Bereich der Kontaktstellen mit dem Werkstück 9 eine ebene Fläche besitzt oder in einen rechteckigen Querschnitt überführt ist, so dass die Kontaktstellen linienförmig verlaufen, wobei Punktkontakte auch ausreichend sein können, wenn die Anzahl der Kontakte des zu übertragenden Stroms im Querschnitt ausreichen.
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2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die Wirkungsweise des oberen Tragarmes 4 mit der maulartigen Öffnung.
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Mit dem äußeren Maulschenkel 6, der abgewinkelt ist, greift der Tragarm 4 über eine Kante des Werkstückes 9, hier eine innere Profilkante, so dass die Kante des Werkstückes 9 zwischen den beiden Maulschenkeln 6, 7 zu liegen kommt. Dadurch, dass der innere Maulschenkel 7 länger ist und mit einem Stumpfwinkel α in die Maulöffnung weist, führt eine Bewegung des Werkstückes 9 in Richtung der Gestellstrebe 1 zu einem Druckaufbau zwischen dem Maulschenkel 7 und dem Werkstück 9, während der Maulschenkel 6 als Abstützung oder Gegenlager fungiert.
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Der Tragarm 4 ist genau wie der Tragarm 3 bevorzugt in einer Aufnahme 2 der Gestellstrebe 1 angeordnet.
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3 zeigt den Tragarm 4 mit dem Maulschenkel 6, 7 allein.
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4 zeigt einen unteren Tragarm 3, der durch seine bogenförmige und abgewinkelte Form eine größere Länge als der Tragarm 4 aufweist und dadurch federelastischer ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gestellstrebe
- 2
- Aufnahme für Tragarme an der Gestellstrebe
- 3
- erster Tragarm
- 4
- zweiter Tragarm
- 5
- Formstück
- 6
- äußere Maulschenkel
- 7
- innere Maulschenkel
- 8
- V- oder trapezförmige Ausnehmung im Formstück
- 9
- Werkstück
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9411523 U1 [0002]
- DE 10145554 C1 [0005]
- DE 8502551 U [0006]
- EP 1889951 B1 [0007]
- DE 1241887 B [0008]
