DE102019204553A1

DE102019204553A1 - Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten von Bauteilen

Info

Publication number: DE102019204553A1
Application number: DE102019204553.7A
Authority: DE
Inventors: Juergen Hackenberg; Michael Lingner; Christoph Roland Hoelzl; Frank Miller; Lutz Baumgaertner; Tim Bergmann; Martina Bubrin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2020-10-01
Also published as: US20220220626A1; EP3947784A1; BR112021019420A2; CN113614291A; WO2020200789A1; JP2022526777A; JP7279191B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung (1) zum Beschichten von Bauteilen (2), insbesondere zum Vernickeln von Zündkerzengehäusen. Die Beschichtungsvorrichtung umfasst: ein Gehäuse (3) mit einer Außenanode (4), welche eingerichtet ist, das Bauteil (2) aufzunehmen, eine Innenanode (5), welche in eine Durchgangsöffnung (21) des Bauteils (2) einführbar ist, und eine Spannungserzeugungseinrichtung (6), wobei die Spannungserzeugungseinrichtung (6) eingerichtet ist, eine erste Spannung zwischen Außenanode (4) und Bauteil (2) sowie eine zweite Spannung zwischen Innenanode (5) und Bauteil (2) zu erzeugen, und wobei das Gehäuse (3) einen Zulauf (31) und einen Ablauf (32) aufweist, zum Einleiten (71) und Ausleiten (72) eines Prozessmediums in das bzw. aus dem Gehäuse (3).

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten von Bauteilen, insbesondere zum Vernickeln von Zündkerzengehäusen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Beschichtungsanlage.
Bekannt ist die Beschichtung von Bauteilen, wie Zündkerzengehäusen, mittels Trommelbeschichtung. Dabei werden die Bauteile als Schüttgut in eine Trommel eingeführt, wobei die in der Trommel befindlichen Bauteile anschließend als Schüttgut sämtliche Beschichtungsschritte durchlaufen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bietet demgegenüber den Vorteil einer verbesserten Vorrichtung mittels welcher qualitativ sehr hochwertige Beschichtungen von Bauteilen in kurzer Zeit erzeugt werden können. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine Beschichtungsvorrichtung, welche ein Gehäuse mit einer Außenanode, eine Innenanode und eine Spannungserzeugungseinrichtung umfasst. Die Außenanode ist somit Teil des Gehäuses und eingerichtet, das Bauteil, welches vorzugsweise ein Zündkerzengehäuse ist, aufzunehmen, das heißt, das Bauteil zu umgreifen. Die Innenanode ist in eine Durchgangsöffnung des Bauteils einführbar. Weiterhin ist die Spannungserzeugungseinrichtung eingerichtet, eine erste Spannung zwischen Außenanode und Bauteil sowie eine zweite Spannung zwischen Innenanode und Bauteil zu erzeugen. Das Gehäuse weist außerdem einen Zulauf und einen Ablauf auf. Durch den Zulauf kann ein Prozessmedium in das Gehäuse eingeleitet werden und über den Ablauf kann das Prozessmedium aus dem Gehäuse wieder ausgeleitet werden.
Die Beschichtungsvorrichtung ist somit so ausgestaltet, dass diese jeweils genau ein Bauteil aufnehmen kann, wobei sowohl eine Außenseite als auch eine Innenseite des Bauteils vollständig und mit hoher Qualität beschichtet, vorteilhafterweise vernickelt, werden kann. Durch die direkte Umströmung des Bauteils mittels des Prozessmediums kann dabei eine sehr hohe Beschichtungsgeschwindigkeit, das heißt eine sehr schnelle Abscheidung einer Schicht auf dem Bauteil, erreicht werden.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Bevorzugt umfasst das Gehäuse ferner einen Deckel mit einer Spannvorrichtung. Die Spannvorrichtung ist dabei ausgebildet, das Bauteil einzuspannen, um dadurch das Bauteil in einer vordefinierten Position innerhalb der Außenanode zu halten. Das heißt, das Bauteil wird allein durch die Spannvorrichtung definiert in dem Gehäuse festgehalten.
Besonders bevorzugt ist das Bauteil ein Zündkerzengehäuse mit einer Masseelektrode. Die Spannvorrichtung ist dabei eingerichtet, die Masseelektrode einzuspannen. Somit ergibt sich besonders einfache Möglichkeit einer Halterung des Zündkerzengehäuses innerhalb der Außenanode.
Vorzugsweise ist die Spannvorrichtung so ausgebildet, dass diese eine Oberfläche der Masseelektrode im eingespannt Zustand zumindest teilweise bedeckt. Insbesondere bedeckt die Spannvorrichtung in diesem eingespannten Zustand mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 95% der Oberfläche der Masseelektrode. Das heißt, die Spannvorrichtung umgreift die Masseelektrode des Zündkerzengehäuses so, dass dadurch einerseits eine definierte Halterung des Zündkerzengehäuses innerhalb der Außenanode ermöglicht ist und andererseits, dass eine Oberfläche der Masseelektrode weitgehend bedeckt ist. Dadurch wird verhindert, dass die Masseelektrode beim Beschichtungsvorgang in Kontakt mit dem Prozessmedium kommen kann und somit von der Beschichtung ausgeschlossen wird. Dies ist besonders günstig, wenn nur eine Teilbeschichtung des Zündkerzengehäuses beabsichtigt ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Prozessmedium ein Nickelelektrolyt ist. Somit entspricht das Beschichten einem Vernickeln des Bauteils, das heißt es wird ein Nickelüberzug auf dem Bauteil erzeugt.
Bevorzugt ist die Innenanode entlang einer Längsachse des Gehäuses verstellbar, um eine Erzeugung der Beschichtung an der Innenseite des Bauteils anzupassen. Beispielsweise kann dadurch eine unterschiedliche Schichtdicke der Beschichtung an der Innenseite des Bauteils erreicht werden.
Vorzugsweise umfasst die Beschichtungsvorrichtung ferner eine Durchflussregelungseinrichtung, um einen Durchfluss des Prozessmediums durch das Gehäuse zu regeln. Dabei ist die Durchflussregelungseinrichtung eine Lochblende, welche bevorzugt drehbar ist. Beispielsweise kann eine solche drehbare Lochblende als zwei gegeneinander verdrehbare Scheiben mit mehreren Durchgangslöchern vorgesehen sein. Durch Verdrehen der beiden Scheiben gegeneinander ändert sich eine Überdeckung der Durchgangslöcher, wodurch ein gesamter freier Durchflussquerschnitt, und somit einen Durchfluss durch das Gehäuse, eingestellt werden kann.
Besonders bevorzugt kann mittels der Durchflussregelungseinrichtung jeweils ein erster Durchfluss zwischen Innenanode und/oder ein zweiter Durchfluss zwischen Außenanode und Bauteil geregelt werden. Besonders günstig ist es dabei, wenn der erste Durchfluss und der zweite Durchfluss mittels der Durchflussregelungseinrichtung voneinander unabhängig geregelt werden können, um den Durchfluss des Prozessmediums durch das Gehäuse besonders flexibel an die gewünschten Eigenschaften der Beschichtung innen sowie außen am Bauteil anpassen zu können.
Weiterhin führt die Erfindung zu einer Beschichtungsanlage, die zumindest eine, vorzugsweise allerdings mindestens 20, und besonders bevorzugt 48, Beschichtungsvorrichtungen umfasst. Weiterhin umfasst die Beschichtungsanlage dabei pro Beschichtungsvorrichtung mindestens eine, bevorzugt genau zwei Spannungserzeugungseinrichtungen pro Beschichtungsvorrichtung. Somit kann eine besonders effiziente und schnelle Beschichtung der Bauteile in einer Gesamtanlage erzielt werden.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Figur beschrieben. In der Figur sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:

1 eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Die 1 zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer Beschichtungsvorrichtung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gezeigt ist dabei ein Betriebszustand der Beschichtungsvorrichtung 1 während ein in der Beschichtungsvorrichtung 1 angeordnetes Bauteil 2 beschichtet wird. Bei dem Bauteil 2 handelt es sich um ein Zündkerzengehäuse mit einer geraden Masseelektrode 22.
Die Beschichtungsvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 3 mit einer Außenanode 4. Das Gehäuse 3 erstreckt sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse 10. Innerhalb der Außenanode 4 ist das Bauteil 2 angeordnet. Die Außenanode 4 weist eine Innenkontur auf, welche an eine Außenkontur des Bauteils 2 angepasst ist.
Innerhalb einer Durchgangsöffnung 21 des Bauteils 2 ist eine Innenanode 5 der Beschichtungsvorrichtung 1 angeordnet. Die Innenanode 5 ist mittels einer Schraube 51 an einem Boden 35 des Gehäuses 3 befestigt. Mittels der Schraube 51 kann eine Verstellung der Innenanode 5 entlang der Längsachse 10 vorgenommen werden.
Weiterhin umfasst das Gehäuse 3 einen Deckel 8 mit einer Spannvorrichtung 81. In der Spannvorrichtung 81 ist die Masseelektrode 22 des Bauteils 2 eingespannt, um somit das Bauteil 2 in einer definierten Position innerhalb der Außenanode 4 zu halten. Die Masseelektrode 22 ist dabei in der 1 in einem noch nicht umgebogenen Zustand dargestellt, und erstreckt sich somit ebenfalls in Richtung der Längsachse 10. Wie in der 1 ebenfalls zu erkennen, ist durch die Einspannung der Masseelektrode 22 in der Spannvorrichtung 81 mehr als 90% der Oberfläche der Masseelektrode 22 durch die Spannvorrichtung 81 abgedeckt, um eine Beschichtung der Masseelektrode 22 an genau dieser bedeckten Oberfläche zu verhindern.
Weiterhin weist das Gehäuse 3 am Boden 35 einen Zulauf 31 auf, über welchen ein Prozessmedium in das Gehäuse 3 in Richtung 71 eingeleitet werden kann. Außerdem ist im Gehäuse 3 einen Ablauf 32 vorgesehen, über welchen das Prozessmedium, nachdem es das Bauteil 2 überströmt bzw. durchströmt hat, wieder in Richtung 72 aus dem Gehäuse 3 ausgeleitet werden kann.
Die Beschichtungsvorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Durchflussregelungseinrichtung 9, welche am Übergang zwischen dem Boden 35 und der Außenanode 4 angeordnet ist. Die Durchflussregelungseinrichtung 9 ist als Lochblende mit mehreren Löchern 91 ausgebildet, um durch Verdrehen einen Durchfluss, insbesondere einen Volumenstrom, des Prozessmediums durch das Gehäuse 3 zu regeln.
Bei dem Prozessmedium handelt es sich dabei um einen Nickelelektrolyten, mittels dessen folglich ein Nickelüberzug auf dem Bauteil 2 erzeugt werden kann.
Um einen solchen Nickelüberzug auf dem Bauteil 2 zu erzeugen, umfasst die Beschichtungsvorrichtung 1 ferner eine Spannungserzeugungseinrichtung 6. Mittels der Spannungserzeugungseinrichtung 6 kann eine erste Spannung zwischen der Außenanode 4 und dem Bauteil 2 erzeugt werden. Zudem kann auch zwischen der Innenanode 5 und dem Bauteil 2 eine zweite Spannung erzeugt werden. Somit kann durch Anlegen der ersten Spannung und der zweiten Spannung während das Gehäuse 3 von dem Prozessmedium durchströmt wird, der Nickelüberzug sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite des Bauteils 2 erzeugt werden.

Claims

Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten von Bauteilen (2), insbesondere zum Vernickeln von Zündkerzengehäusen, umfassend: - ein Gehäuse (3) mit einer Außenanode (4), welche eingerichtet ist, das Bauteil (2) aufzunehmen, - eine Innenanode (5), welche in eine Durchgangsöffnung (21) des Bauteils (2) einführbar ist, und - eine Spannungserzeugungseinrichtung (6), - wobei die Spannungserzeugungseinrichtung (6) eingerichtet ist, eine erste Spannung zwischen Außenanode (4) und Bauteil (2) sowie eine zweite Spannung zwischen Innenanode (5) und Bauteil (2) zu erzeugen, und - wobei das Gehäuse (3) einen Zulauf (31) zum Einleiten (71) eines Prozessmediums in das Gehäuse (3) und einen Ablauf (32) zum Ausleiten (72) des Prozessmediums aus dem Gehäuse (3) aufweist.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (3) ferner einen Deckel (8) mit einer Spannvorrichtung (81) umfasst, wobei die Spannvorrichtung (81) ausgebildet ist, das Bauteil (2) einzuspannen, zum Halten des Bauteils (2) in einer vordefinierten Position innerhalb der Außenanode (4).
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Bauteil (2) ein Zündkerzengehäuse mit einer Masseelektrode (22) ist, und wobei die Spannvorrichtung (81) eingerichtet ist, die Masseelektrode (22) einzuspannen.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Spannvorrichtung (81) eine Oberfläche der Masseelektrode (22) im eingespannten Zustand zumindest teilweise bedeckt, und wobei die Spannvorrichtung (81) insbesondere mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 95%, der Oberfläche der Masseelektrode (22) im eingespannten Zustand bedeckt.
Beschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Prozessmedium ein Nickelelektrolyt ist.
Beschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Innenanode (5) entlang einer Längsachse (10) des Gehäuses (3) verstellbar ist.
Beschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Durchflussregelungseinrichtung (9), zum Regeln des Durchflusses des Prozessmediums durch das Gehäuse (3), wobei die Durchflussregelungseinrichtung (9) eine, insbesondere drehbare, Lochblende ist.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Durchflussregelungseinrichtung (9) eingerichtet ist, jeweils einen ersten Durchfluss zwischen Innenanode (5) und Bauteil (2) und/oder einen zweiten Durchfluss zwischen Außenanode (4) und Bauteil (2), insbesondere unabhängig voneinander, zu regeln.
Beschichtungsanlage, umfassend: - zumindest eine, insbesondere mindestens 20, bevorzugt 48, Beschichtungsvorrichtung(en) (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und - zumindest eine, insbesondere zwei, Spannungserzeugungseinrichtung(en) (6) je Beschichtungsvorrichtung (1).