-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum partiellen Beschichten von Wälzlagerringen, insbesondere zum Beschichten der äußeren Mantelfläche von Wälzlagerringen, wie beispielsweise von Spindellagern.
-
Das partielle Beschichten von Wälzlagerringen, wie beispielsweise von Kugellagerau-ßenringen, ist im Stand der Technik unter dem Begriff der „Außendurchmesserbeschichtung“ bekannt. Der Beschichtungsprozess erfolgt typischerweise galvanisch. Dabei wird das gesamte Bauteil zunächst in eine Prozesslösung getaucht, so dass es zu einer vollständigen Benetzung des Bauteils mit der verwendeten Prozesslösung kommt. Die partielle Beschichtung wird dadurch erzielt, dass lediglich die zu beschichtenden Flächen Anodenseitig angeschlossen werden. Durch eine beispielsweise fehlende Innenanode wird der erforderliche Metallionenaustausch an den Innengeometrien unterbunden, so dass diese beispielsweise nicht beschichtet werden. Allerdings führt die Benetzung durch die Prozesslösung zu einer Kontamination und somit zu einer unerwünschten Oberflächenveränderung, welche ggf. auch Schäden durch Wildabscheidung oder Ätzangriff erzeugen kann.
-
Zur Vermeidung der Benetzung der Innengeometrien stehen diverse kommerziell erhältliche chemisch beständige Abdecksysteme, beispielsweise aus Hartplastik und/oder weichen Elastomeren, zur Verfügung. Weiterhin können bauteilspezifische Abdeckungen bedarfsweise angefertigt werden.
-
Bei all diesen Varianten besteht stets das Risiko der ungewollten Benetzung, die sich durch Kapillareffekte entstehen kann. Zudem können wechselwarme Prozesse die unerwünschte Benetzung der Innengeometrien fördern, da sich durch den Temperaturwechsel thermodynamische Gleichgewichtseffekte einstellen. So kann beispielsweise die Prozesslösung aufgrund der unterschiedlichen Druckverhältnisse in Bereiche eindringen, die für eine Beschichtung nicht vorgesehen sind.
-
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde eine verbesserte Vorrichtung sowie ein Verfahren zum partiellen Beschichten von Wälzlagerringen bereitzustellen.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst.
-
Die Unteransprüche betreffen jeweils bevorzugte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung, deren jeweilige Merkmale im Rahmen des technisch Sinnvollen frei miteinander kombinierbar sind.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur partiellen Beschichtung von Wälzlagerringen, vorzugsweise von Wälzlageraußenringen, umfasst eine auf den Außendurchmesser der zu beschichtenden Wälzlagerringe angepasste Grund- und Deckelplatte mit denen ein Stapel von Wälzlagerringen mittels einer Befestigungsvorrichtung verspannbar ist, wobei die Grund- und/oder Deckelplatte einen Druckluftstutzen aufweist, über den ein innerhalb des Stapels gebildeter, vorzugsweise hermetisch, abgedichteter Innenraum mit Druckluft befüllbar ist.
-
In gleicher Weise sieht die Erfindung ein Verfahren zum partiellen Beschichten von Wälzlagerringen, vorzugsweise von Wälzlageraußenringen, vor, welches die folgenden Schritte umfasst:
- i) Bereitstellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- ii) Herstellen eines Stapels aus mehreren Wälzlagerringen,
- iii) Verspannen des Stapels zwischen der Grund- und Deckelplatte mittels der Befestigungsvorrichtung, so dass innerhalb des Stapels ein, vorzugsweise hermetisch, abgedichteter Innenraum gebildet wird,
- iv) Befüllen des Innenraums mit Druckluft über den in der Grund- und/oder Deckelplatte angeordneten Druckluftstutzen, so dass der Innenraum einen Überdruck aufweist, und
- v) Beschichten der Wälzlagerringe, vorzugsweise an der äußeren Mantelfläche, durch Eintauchen in eine Prozessflüssigkeit.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass durch das Befüllen des Innenraums mit Druckluft ein kontinuierlicher Überdruck innerhalb des Stapels gebildet wird, der ein Eindringen von Prozessflüssigkeit von außen gezielt verhindert. Dies ermöglicht eine finale Endbearbeitung der Wälzlagerringe im Funktionsbereich, ohne das Risiko einer nachträglichen Oberflächenbeschädigung durch ungewollte Beschichtung, Kontamination oder Beizangriff.
-
Als Materialien zur Herstellung der Vorrichtung eignen sich Eisen- und Nichteisenmetalle, wobei beständige Kunststoffe, wie beispielsweise Elastomere, ebenfalls geeignet sind.
-
Es versteht sich von selbst, dass - neben der erläuterten Stapeltechnikbeschichtung - auch einzelne Wälzlagerringe mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung partiell beschichtet werden können.
-
Die Vorrichtung und/oder der Stapel aus Wälzlagerringen können - sofern erforderlich
- - mit geeigneten Dichtmitteln, wie beispielsweise O-Ringen, zusätzlich abgedichtet werden. So ist bei geeigneter planflacher Auflagefläche eine dichtungslose Konfiguration möglich. Bei zu grober Oberflächentopografie sind angepasste Dichtkonzepte anzuwenden.
-
Die partiell zu beschichtenden Wälzlagerringe werden von der geometrisch angepassten Grund- und Deckelplatte aufgenommen und als Paket übereinandergestapelt. Mittels einer geeigneten Befestigungsvorrichtung wird das Paket bzw. der Stapel verspannt.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante umfasst die Befestigungsvorrichtung eine Gewindewelle mit einem Verschraubmechanismus. Weitere Befestigungsvorrichtungen können Klemm-, Feder- oder Magnetmechanismen umfassen.
-
Das konfektionierte Wälzlagerringpaket kann sodann per Handaufnahme oder alternativ an systemgebundene Warenträger befestigt und im gesamten Behandlungsablauf unter stetigem Überdruck in den Beschichtungsprozess eingebracht werden.
-
Die Vorrichtung ist grundsätzlich für unterschiedliche Beschichtungsverfahren geeignet und verhindert bei chemischer, galvanischer und physikalischer Oberflächenbeschichtung ein Eindringen der Prozessmedien. Vorzugsweise erfolgt das Beschichten jedoch galvanisch.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des Verfahrens ergeben sich aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel, das anhand einer Zeichnung näher erläutert wird. In dieser zeigt:
- 1 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer stark vereinfachten schematischen Darstellung und
- 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß 1.
-
Die in 1 dargestellte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist zur partiellen Beschichtung von Wälzlagerringen 2, insbesondere von Wälzlageraußenringen oder Wälzlagerinnenringen, geeignet und vorgesehen. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß 1.
-
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Grundplatte 3 und eine Deckelplatte 4, zwischen denen ein Stapel 5 von Wälzlagerringen 2 aufgenommen werden kann. Wie anhand von 1 dargestellt, sind die Grundplatte 3 und die Deckelplatte 4 an die Außendurchmesser der Wälzlagerringe 2 derart angepasst, dass deren Durchmesser zumindest geringfügig größer als die Durchmesser der Wälzlagerringe 2 ausgebildet sind. Die in der vorliegenden Ausführungsvariante dargestellte Grund- und Deckelplatte 3, 4 bestehen aus Eisen, insbesondere Stahl oder Edelstahl.
-
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 eine Befestigungsvorrichtung 6, mit der der Stapel 5 verspannbar ist. Hierzu umfasst sowohl die Grundplatte 3 als auch die Deckelplatte 4 eine mittig angeordnete Lochbohrung 3a, 4a (vergleiche 2). Die Befestigungsvorrichtung 6 umfasst in der vorliegenden Ausführungsvariante eine Gewindewelle 7 (siehe 2), die sich durch die Grund- und Deckelplatte 3, 4 hindurch erstreckt und an ihren freien Enden mit einem Verschraubmechanismus 8 fixierbar ist. Der Verschraubmechanismus 8 umfasst eine erste und zweite Mutter 9, 10 sowie eine Druckfeder 11. Durch das Verspannen des Stapels 5 aus Wälzlagerringen 2 wird im Innern des Stapels 5 ein, vorzugsweise hermetisch, abgedichteter Innenraum zwischen der Gewindewelle 7 und einer inneren Mantelfläche 17 der Wälzlagerringe 2 gebildet.
-
Zur Abdichtung des Innenraums ist weiterhin ein Dichtelement 12 in Form von zwei O-Ringen (siehe 2) vorgesehen, die in der Lochbohrung 3a der Grundplatte 3 angeordnet sind. Weiterhin können optional weitere Dichtelemente zwischen zwei Wälzlagerringen 2 angeordnet und/oder zwischen der Grundplatte 3 und einem angrenzenden Wälzlagerring 2 beziehungsweise der Deckelplatte 4 und einem angrenzenden Wälzlagerring 2 angeordnet werden, um die Dichtigkeit der Vorrichtung 1 zu erhöhen.
-
Weiterhin weist die Vorrichtung 1 einen in der Deckelplatte 4 angeordneten Druckluftstutzen 13 auf, über den der innerhalb des Stapels 5 gebildete, vorzugsweise hermetisch, abgedichtete Innenraum mit Druckluft befüllbar ist, der sich zwischen der Gewindewelle 7 und der inneren Mantelfläche 17 der Wälzlagerringe 2 ausbildet. Gemäß 2 ist der Innenraum zwischen der Gewindewelle 7 und der inneren Mantelfläche 17 hier sehr klein und daher nicht gesondert dargestellt. Die Druckluftbeaufschlagung kann als eigenes Aggregat mitgeführt oder aus vorhandenen zentralen Druckluftversorgungen erfolgen (nicht dargestellt). Der Anschluss der Druckluft an den Druckluftstutzen 13 erfolgt über geeignete, chemikalien- und temperaturbeständige Anschlusssysteme und Rohrleitungen, die beispielsweise aus Kunststoff, Metall oder aus einer Kombination dieser Werkstoffe, bestehen.
-
Zum partiellen Beschichten der Wälzlagerringe 2 im Bereich ihrer äußeren Mantelfläche 16 wird somit zunächst mit der Grund- und Deckelplatte 3, 4 ein Paket von übereinandergestapelten Wälzlagerringen 2 gebildet und anschließend mittels der Befestigungsvorrichtung 6 verspannt. Der sodann gebildete Stapel 5 weist einen, vorzugsweise hermetisch, abgedichteten Innenraum auf, der mit Druckluft über den Druckluftstutzen 13 befüllt wird, so dass der Innenraum in Bezug auf den vorherrschenden Umgebungsdruck einen Überdruck aufweist. Somit wird eine ggf. vorhandene Undichtheit durch den anliegenden Überdruck ausgeglichen, so dass die innere Mantelfläche 17 der Wälzlagerringe 2 in der nachfolgenden Behandlung nicht durch die Prozesslösung benetzt wird. Das sodann konfektionierte Wälzlagerringpaket 14 kann, beispielsweise per Handaufnahme 15, dem Beschichtungsprozess zugeführt werden, so dass lediglich die äußere Mantelfläche 16 der Wälzlagerringe 2 gezielt beschichtet wird.
Dazu wird die Vorrichtung 1 in ein nicht dargestelltes Beschichtungsbad beziehungsweise eine Prozesslösung getaucht, so dass zumindest die Wälzlagerringe 2 von dem Beschichtungsbad oder der Prozesslösung bedeckt sind.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Wälzlagerring
- 3
- Grundplatte
- 3a
- Lochbohrung
- 4
- Deckelplatte
- 4a
- Lochbohrung
- 5
- Stapel
- 6
- Befestigungsvorrichtung
- 7
- Gewindewelle
- 8
- Verschraubmechanismus
- 9
- erste Mutter
- 10
- zweite Mutter
- 11
- Druckfeder
- 12
- Dichtelement
- 13
- Druckluftstutzen
- 14
- Wälzlagerringpaket
- 15
- Handaufnahme
- 16
- äußere Mantelfläche
- 17
- innere Mantelfläche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102016201914 A1 [0005]
- DE 102004056930 A1 [0005]
- DE 102016201916 A1 [0005]
