DE102022115454A1 - Device and method for texturing and/or coating a surface of a component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils, welches zumindest partiell sich in einem mit Dielektrikum gefüllten Behälterbefindet, wobei das Bauteil beabstandet gegenüberliegend mindestens einer Elektrode angeordnet ist, und wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zur Relativbewegung von Bauteil und Elektrode zueinander aufweist und wobei jeder Elektrode eine Einrichtung zur Versorgung mit elektrischer Energie vorgeordnet ist.Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neue Vorrichtung zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils zu schaffen, welche eine geringere Baugröße aufweist, wobei gleichzeitig eine Verbesserung der Energieeffizienz und eine Erhöhung der Funkenausbeute erreicht werden soll.Die Aufgabe wird gelöst, indem die Einrichtung aus mindestens einer Stromquelle und einer Spannungsquelle gebildet wird, die parallel angeordnet und abwechselnd mit der Elektrode verbunden sind, wobei die Spannungsquelle zunächst eine konstant hohe Spannung zur Ionisation des Dielektrikums und die Stromquelle dann die gewünschte Stromstärke zum Materialabtrag und/oder Materialauftrag an dem Bauteil zur Verfügung stellt.The invention relates to a device and a method for texturing and/or coating a surface of a component which is located at least partially in a container filled with dielectric, the component being arranged at a distance opposite at least one electrode, and the device having a device for the relative movement of Component and electrode to each other and each electrode is preceded by a device for supplying electrical energy. The object of the invention is to create a new device for texturing and / or coating a surface of a component, which has a smaller size, at the same time an improvement in energy efficiency and an increase in spark yield is to be achieved. The task is solved by forming the device from at least one current source and one voltage source, which are arranged in parallel and alternately connected to the electrode, the voltage source initially having a constant high voltage for ionization of the dielectric and the power source then provides the desired current intensity for material removal and / or material application on the component.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Vorrichtung zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils, welches zumindest partiell sich in einem mit Dielektrikum gefüllten Behälter befindet, wobei das Bauteil beabstandet gegenüberliegend mindestens einer Elektrode angeordnet ist, und wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zur Relativbewegung von Bauteil und Elektrode zueinander aufweist und wobei jeder Elektrode eine Einrichtung zur Versorgung mit elektrischer Energie vorgeordnet ist.The invention initially relates to a device for texturing and/or coating a surface of a component which is at least partially located in a container filled with dielectric, the component being arranged at a distance opposite at least one electrode, and the device having a device for the relative movement of the component and electrode to each other and each electrode is preceded by a device for supplying electrical energy.

Mit derartigen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik werden Verfahren zur Texturierung von Oberflächen der zu bearbeitenden Bauteile bzw. Verfahren zur Aufbringung von Material auf einer Oberfläche eines Bauteiles durch Funkenerosion ausgeübt.With such devices according to the prior art, methods for texturing surfaces of the components to be machined or methods for applying material to a surface of a component by spark erosion are carried out.

In diesem Zusammenhang spricht man bei der Texturierung (Aufrauhung) von Bauteiloberflächen durch Funkenerosion vom sogenannten EDT-Verfahren, welches sich aus der englischen Bezeichnung „electrical discharge texturing“ herleitet.In this context, the texturing (roughening) of component surfaces by spark erosion is referred to as the so-called EDT process, which is derived from the English term “electrical discharge texturing”.

Darüber hinaus werden derartige Vorrichtungen auch im Zusammenhang mit dem EDC-Verfahren (electrical discharge coating) eingesetzt, bei dem Material der Elektrode in die Oberfläche eines Bauteils eingebracht wird (Beschichtung).In addition, such devices are also used in connection with the EDC process (electrical discharge coating), in which electrode material is introduced into the surface of a component (coating).

Aus dem druckschriftlich nicht nachweisbaren Stand der Technik sind grundsätzlich zwei Vorrichtungen gemäß den 1 und 2 bzw. den 3 und 4 der Figurenbeschreibung bekannt.From the prior art, which cannot be proven in print, there are basically two devices according to 1 and 2 or the 3 and 4 known from the description of the figures.

Die Vorrichtung gemäß den 1 und 2 weist einen Kondensator, einen Widerstand (diskrete Widerstandsstufen einstellbar), ein Schalterelement und eine im Dielektrikum beabstandet von der Oberfläche des zu texturierenden Bauteils angeordnete Elektrode auf. Der sogenannte Stützkondensator wird auf eine konstante Spannung kontinuierlich aufgeladen, wobei über den nachgeschalteten, variablen Widerstand der Strom eingestellt wird. Sofern der Schalter geschlossen ist, zündet der Funke über die Funkenstrecke nach einer gewissen Verzögerungszeit und der Materialabtrag von der Oberfläche des Bauteils findet statt.The device according to 1 and 2 has a capacitor, a resistor (discrete resistance levels adjustable), a switch element and an electrode arranged in the dielectric at a distance from the surface of the component to be texturized. The so-called backup capacitor is continuously charged to a constant voltage, with the current being adjusted via the downstream variable resistor. If the switch is closed, the spark ignites across the spark gap after a certain delay time and material is removed from the surface of the component.

Auf nachteilige Weise muss der Großteil der Energie über den Widerstand als Wärme abgeführt werden, sobald die Zündung erfolgt ist. Dadurch haben die Widerstände ein großes Bauvolumen und auf nachteilige Weise ist die Abführung der Wärme sehr aufwendig. Auch kann die Stromstärke nur in Kombination mit diskreten Widerständen eingestellt werden.Disadvantageously, the majority of the energy must be dissipated as heat via the resistance as soon as ignition has occurred. As a result, the resistors have a large volume and, disadvantageously, dissipating the heat is very complex. The current intensity can also only be adjusted in combination with discrete resistors.

Des Weiteren ist aus dem druckschriftlich nicht nachweisbaren Stand der Technik auch eine Vorrichtung bekannt, die aus einer Spule, einer Stromregelung, zwei Schalterelementen und wiederum einer im Dielektrikum angeordnete Elektrode gebildet wird (siehe 3 und 4). In dieser Vorrichtung wird in einer Spule über eine Zweipunktregelung ein definierter Strom eingeprägt. Wird der Schalter S1 geschlossen und der Schalter S2 geöffnet, zündet die Funkenstrecke nach einer unbestimmten Verzögerungszeit.Furthermore, a device is also known from the prior art, which cannot be proven in print, which is formed from a coil, a current control, two switch elements and in turn an electrode arranged in the dielectric (see 3 and 4 ). In this device, a defined current is impressed into a coil via a two-point control. If switch S1 is closed and switch S2 is opened, the spark gap ignites after an indefinite delay time.

Auf nachteilige Weise muss wegen der unbestimmten Verzögerungszeit die Induktivität der Spule genügend groß sein, um die Leistung (Stromstärke) bis zur Zündung vorzuhalten. Auch hat die Spule auf nachteilige Weise ein hohes Gewicht. Außerdem kann es bei dieser Art der Vorrichtung durch äußere Einflüsse wie z.B. Inhomogenitäten im Dielektrikum sowie Abstandsänderungen zwischen Elektrode und Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils zu Ausfällen bei der Zündung kommen, wodurch die Funkenausbeute negativ beeinflusst werden kann.Unfortunately, because of the indefinite delay time, the inductance of the coil must be sufficiently large to maintain the power (current) until ignition. The coil is also disadvantageously heavy. In addition, with this type of device, external influences such as inhomogeneities in the dielectric and changes in the distance between the electrode and the surface of the component to be processed can lead to ignition failures, which can have a negative impact on the spark yield.

Ausgehend von dem oben dargelegten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung nun darin, eine neue Vorrichtung zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils zu schaffen, welche eine geringere Baugröße aufweist, wobei gleichzeitig eine Verbesserung der Energieeffizienz und eine Erhöhung der Funkenausbeute erreicht werden soll.Based on the prior art set out above, the object of the invention is to create a new device for texturing and/or coating a surface of a component, which has a smaller size, while at the same time improving the energy efficiency and increasing the spark yield shall be.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus einer Vorrichtung zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils gemäß den Merkmalen des nachfolgenden Anspruchs 1:

  • Vorrichtung zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils, welches zumindest partiell sich in einem mit Dielektrikum gefüllten Behälter befindet, wobei das Bauteil beabstandet gegenüberliegend mindestens einer Elektrode angeordnet ist, und wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zur Relativbewegung von Bauteil und Elektrode zueinander aufweist und wobei jeder Elektrode eine Einrichtung zur Versorgung mit elektrischer Energie vorgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung aus mindestens einer Stromquelle und einer Spannungsquelle gebildet wird, die parallel angeordnet und abwechselnd mit der Elektrode verbunden sind, wobei die Spannungsquelle zunächst eine konstant hohe Spannung zur Ionisation des Dielektrikums und die Stromquelle dann die gewünschte Stromstärke zum Materialabtrag und/oder Materialauftrag an dem Bauteil zur Verfügung stellt.
The solution to the problem results from a device for texturing and/or coating a surface of a component according to the features of the following claim 1:
  • Device for texturing and/or coating a surface of a component which is at least partially located in a container filled with dielectric, wherein the component is arranged at a distance opposite at least one electrode, and wherein the device has a device for the relative movement of the component and electrode to one another and wherein each electrode is preceded by a device for supplying electrical energy, characterized in that the device is formed from at least one current source and a voltage source, which are arranged in parallel and alternately connected to the electrode, the voltage source initially providing a constant high voltage for ionization of the dielectric and the power source then provides the desired current strength for material removal and/or material application to the component.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat zunächst den wesentlichen Vorteil, dass durch die parallele Anordnung einer Stromquelle und einer Spannungsquelle, welche abwechselnd mit der Elektrode verbunden sind, sich die Baugröße der Vorrichtung insgesamt deutlich verringert, da die Stromquelle wie auch die Spannungsquelle in der erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils eine deutlich geringere Baugröße aufweisen.The device according to the invention initially has the essential advantage that Parallel arrangement of a current source and a voltage source, which are alternately connected to the electrode, the overall size of the device is significantly reduced, since the current source as well as the voltage source in the device according to the invention each have a significantly smaller size.

Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine verbesserte Energieeffizienz auf und zeichnet sich durch geringeren Aufwand für die Wärmeabführung aus.In addition, the device according to the invention has improved energy efficiency and is characterized by less effort for heat dissipation.

Letztlich weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine erhöhte Funkenanzahl und weitgehend konstante Funkenausbeute auf.Ultimately, the device according to the invention has an increased number of sparks and a largely constant spark yield.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung handelt es sich bei dem Bauteil um eine Walze für ein Kaltwalzwerk, welche in einer Einrichtung zur drehenden Anordnung befestigt ist.In an advantageous embodiment of the device, the component is a roll for a cold rolling mill, which is fastened in a device for the rotating arrangement.

Bei weiteren Ausführungsformen ist entweder die Stromquelle als Spule und/oder die Spannungsquelle als Kondensator ausgebildet.In further embodiments, either the current source is designed as a coil and/or the voltage source is designed as a capacitor.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass als Stromquelle ein Operationsverstärker (als Konstantstromquelle), ein Operationsverstärker mit nachgeschaltetem MOSFET oder ein Festspannungsregler als Konstantstromquelle bzw. als Spannungsquelle eine Batterie, zwei Festspannungsregler (integrierter Schaltkreis/IC), ein geregeltes (Schalt-) Netzteil oder ein (Leistungs-) Operationsverstärker eingesetzt wird.In principle, it is also possible for the current source to be an operational amplifier (as a constant current source), an operational amplifier with a downstream MOSFET or a fixed voltage regulator as a constant current source or as a voltage source a battery, two fixed voltage regulators (integrated circuit/IC), a regulated (switching) power supply or a (power) operational amplifier is used.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dem Kondensator eine weitere Spule zur Begrenzung des Stromanstiegs nachgeordnet.In a particularly preferred embodiment of the invention, the capacitor is followed by a further coil to limit the increase in current.

Auch ist es bei einer weiteren Ausführungsform möglich, dass dem Kondensator zusätzlich ein Spannungsmessgerät zugeordnet ist. In a further embodiment, it is also possible for a voltmeter to be additionally assigned to the capacitor.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen 7 und 8.Further advantages of the invention result from the following subclaims 7 and 8.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils.The invention further relates to a method for texturing and/or coating a surface of a component.

Ausgehend von dem oben bereits dargelegten Stand der Technik sowie der ebenfalls definierten Aufgabe ergibt sich die Lösung aus den nachfolgenden Merkmalen des Verfahrensanspruchs 9:

  • Verfahren zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils, welches zumindest partiell sich in einem mit Dielektrikum gefüllten Behälter befindet, wobei das Bauteil beabstandet gegenüberliegend mindestens einer Elektrode angeordnet ist, und wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zur Relativbewegung von Bauteil und Elektrode zueinander aufweist und wobei jeder Elektrode eine Einrichtung zur Versorgung mit elektrischer Energie vorgeordnet ist, wobei die Einrichtung aus mindestens einer Stromquelle und einer Spannungsquelle gebildet wird, die parallel angeordnet und abwechselnd mit der Elektrode verbunden sind, wobei die Spannungsquelle zunächst eine konstant hohe Spannung zur Ionisation des Dielektrikums und die Stromquelle dann die gewünschte Stromstärke zum Materialabtrag und/oder Materialauftrag an dem Bauteil zur Verfügung stellt, gekennzeichnet durch nachfolgende Verfahrensschritte:
    • - Aufladung einer am elektrischen Netz angeordneten Spannungsquelle
    • - Entkoppelung der Spannungsquelle von der elektrischen Versorgung
    • - Zündvorgang durch Schaffung der elektrischen Verbindung zwischen Spannungsquelle und Elektrode mit der Folge einer hohen Potentialdifferenz zwischen der Elektrode und der Bauteiloberfläche sowie Ionisierung des Dielektrikums zwischen Elektrode und Bauteiloberfläche
    • - Beginn eines Stromflusses, der von der durch die Spannungsquelle hervorgerufenen Potentialdifferenz ausgeht, bei gleichzeitigem Spannungsabfall an der Spannungsquelle
    • - Zuschaltung der parallelen Stromquelle und Materialabtrag und/oder Materialauftrag an der Oberfläche des Bauteils im Zeitraum T 1 durch Funkenerosion
    • - Unterbrechung der Verbindung der Spannungsquelle zur Elektrode sowie anschließende Aufladung der Spannungsquelle
    • - Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen der parallelen Stromquelle und der Elektrode sowie Unterbrechung des Materialabtrags und/oder Materialauftrag (Pause) im Zeitraum T2
    • - Entkopplung der Spannungsquelle von der elektrischen Versorgung
    • - Neuer Zündvorgang
Based on the state of the art already set out above and the task also defined, the solution results from the following features of method claim 9:
  • Method for texturing and/or coating a surface of a component which is at least partially located in a container filled with dielectric, wherein the component is arranged at a distance opposite at least one electrode, and wherein the device has a device for the relative movement of the component and electrode to one another and wherein each electrode is preceded by a device for supplying electrical energy, the device being formed from at least one current source and one voltage source, which are arranged in parallel and alternately connected to the electrode, the voltage source initially having a constant high voltage for ionization of the dielectric and the power source then provides the desired current intensity for material removal and/or material application to the component, characterized by the following process steps:
    • - Charging a voltage source located on the electrical network
    • - Decoupling the voltage source from the electrical supply
    • - Ignition process by creating the electrical connection between the voltage source and the electrode, resulting in a high potential difference between the electrode and the component surface and ionization of the dielectric between the electrode and the component surface
    • - Beginning of a current flow that starts from the potential difference caused by the voltage source, with a simultaneous voltage drop at the voltage source
    • - Switching on the parallel power source and material removal and/or material deposition on the surface of the component in the period T 1 by spark erosion
    • - Interruption of the connection between the voltage source and the electrode and subsequent charging of the voltage source
    • - Interruption of the electrical connection between the parallel power source and the electrode and interruption of material removal and/or material application (pause) in the period T2
    • - Decoupling the voltage source from the electrical supply
    • - New ignition process

Das erfindungsgemäße Verfahren weist ebenfalls die bereits oben zur erfindungsgemäßen Vorrichtung genannten Vorteile, insbesondere hinsichtlich geringerer Baugröße, erhöhter Energieeffizienz und hoher und stabiler Funkenausbeute auf.The method according to the invention also has the advantages already mentioned above for the device according to the invention, in particular with regard to smaller size, increased energy efficiency and high and stable spark yield.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, dass es sich bei dem Bauteil um eine Walze für ein Kaltwalzwerk handelt, welche in einer Einrichtung zur drehenden Anordnung befestigt ist.In an advantageous embodiment of the method, it is possible that the construction part is a roll for a cold rolling mill, which is mounted in a device for rotating arrangement.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

  • 1 und 2 eine erste Vorrichtung zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche einer Walze nach dem Stand der Technik,
  • 3 und 4 eine zweite Vorrichtung zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche einer Walze nach dem Stand der Technik und
  • 5 - 8 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche einer Walze mit ihren verschiedenen Verfahrensschritten.
Further advantages of the invention result from the following patent claims and from the description of an exemplary embodiment. Show it:
  • 1 and 2 a first device for texturing and/or coating a surface of a roller according to the prior art,
  • 3 and 4 a second device for texturing and/or coating a surface of a roller according to the prior art and
  • 5 - 8th a device according to the invention for texturing and/or coating a surface of a roller with its various process steps.

In den 1 und 2 ist jeweils eine Vorrichtung A zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche B einer Walze C eines nicht dargestellten Kaltwalzwerks in unterschiedlichen Verfahrenszuständen nach dem Stand der Technik zu erkennen, wobei die Walze C gegenüberliegend einer Elektrode D in einer mit Dielektrikum E gefüllten Wanne F angeordnet ist. Die Vorrichtung A weist zunächst einen am elektrischen Netz N angeordneten Kondensator K auf, der über einen regelbaren Widerstand W und einen Schalter S mit der in der Wanne F im Dielektrikum E angeordneten Elektrode D verbunden ist, wobei der Abstand der Elektrode D zur Walze C mittels einer motorischen Verstellung G verändert werden kann.In the 1 and 2 a device A for texturing and/or coating a surface B of a roll C of a cold rolling mill, not shown, can be seen in different process states according to the prior art, the roll C being arranged opposite an electrode D in a trough F filled with dielectric E . The device A initially has a capacitor K arranged on the electrical network N, which is connected via a controllable resistor W and a switch S to the electrode D arranged in the trough F in the dielectric E, the distance between the electrode D and the roller C being determined by means of can be changed using a motor adjustment G.

Wie in 1 dargestellt, wird zunächst der Kondensator K über das Netz N bei geöffnetem Schalter S auf eine konstante Spannung kontinuierlich aufgeladen. Wenn der Schalter S geschlossen wird, zündet die Funkenstrecke nach einer Verzögerungszeit, da sich zunächst durch die Spannung ein Ionenkanal im Dielektrikum E bilden muss, wodurch sich der Widerstand des Dielektrikums E erheblich verringert, so dass dann ein Strom fließen kann, der die Basis für den notwendigen Funkenschlag FS darstellt. Die Stärke dieses Stromes wird über den Widerstand W eingestellt. Diese zuletzt geschilderte Situation ergibt sich gemäß 2 nach dem Schließen des Schalters S.As in 1 shown, the capacitor K is first continuously charged to a constant voltage via the network N with the switch S open. When the switch S is closed, the spark gap ignites after a delay time, since the voltage must first form an ion channel in the dielectric E, which significantly reduces the resistance of the dielectric E, so that a current can then flow, which is the basis for represents the necessary spark FS. The strength of this current is adjusted via the resistance W. This last situation described arises according to 2 after closing switch S.

Bei der Ausführungsform nach dem Stand der Technik gemäß den 3 und 4 sind Teile der Vorrichtung A identisch mit dem Stand der Technik gemäß den 1 und 2. So weist die Vorrichtung A wiederum eine Wanne F auf, die mit Dielektrikum E gefüllt ist, in der eine Walze C drehend angeordnet ist, wobei gegenüberliegend der sich drehenden Walze C eine Elektrode D befestigt ist. Auch hier ist eine motorische Verstellung G des Abstandes der Elektrode D von der Walze C vorgesehen.In the embodiment according to the prior art according to 3 and 4 Parts of the device A are identical to the prior art according to 1 and 2 . The device A in turn has a trough F which is filled with dielectric E, in which a roller C is arranged to rotate, an electrode D being attached opposite the rotating roller C. Here too, a motorized adjustment G of the distance between the electrode D and the roller C is provided.

Bei diesem Stand der Technik ist der Elektrode D jedoch eine am Netz N angeordnete Spule P vorgeordnet, welche über eine Stromregelung SR und zwei Schalter S1 und S2 mit der Elektrode D verbunden ist. In der Spule P wird über eine Zweipunktregelung eine definierte Stromstärke eingeprägt.In this prior art, however, the electrode D is preceded by a coil P arranged on the network N, which is connected to the electrode D via a current control SR and two switches S1 and S2. A defined current intensity is impressed into the coil P via a two-point control.

Sofern, wie in 4 dargestellt, der Schalter S1 geschlossen und der Schalter S2 geöffnet wird, zündet die Funkenstrecke nach einer Verzögerungszeit.Unless, as in 4 shown, the switch S1 is closed and the switch S2 is opened, the spark gap ignites after a delay time.

In den 5 - 8 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche 11 einer Walze 12 eines Kaltwalzwerkzeuges mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.In the 5 - 8th a device 10 according to the invention for texturing and/or coating a surface 11 of a roll 12 of a cold rolling tool is designated by the reference number 10.

Die Walze 12 ist auf nicht dargestellte Weise drehend in einer mit Dielektrikum 13 gefüllten Wanne 14 angeordnet. In der Wanne 14 bzw. an der Wanne 14 ist im Dielektrikum 13 in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche 11 der Walze 12 eine Elektrode 15 befestigt.The roller 12 is arranged to rotate in a manner not shown in a trough 14 filled with dielectric 13. In the trough 14 or on the trough 14, an electrode 15 is fastened in the dielectric 13 at a certain distance from the surface 11 of the roller 12.

Der Abstand zwischen der Elektrode 15 und der Oberfläche 11 der Walze 12 wird während der Texturierung aktiv durch eine mit der Bezeichnung 25 gekennzeichnete motorische Verstellung der Elektrode 15 geregelt. Regelgröße ist die sogenannte „Gap-Spannung“, d.h. die Spannung, die während des Funkenüberschlags an der Elektrode 15 gemessen wird. Bei bekanntem Strom kann man so auf den Widerstand der Ionenstrecke und damit auf den Abstand zwischen der Elektrode 15 und Walze 12 schließen. Die „Gap-Spannung“ wird gemessen und an die Steuerung der Vorrichtung 10 weitergeleitet. Grundsätzlich wird ein möglichst großer Elektronenabstand angestrebt, da dies die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit der Walze 12 senkt. Je größer der Elektrodenabstand desto höher ist die benötigte Zündspannung.The distance between the electrode 15 and the surface 11 of the roller 12 is actively regulated during texturing by a motorized adjustment of the electrode 15 marked with the designation 25. The controlled variable is the so-called “gap voltage”, i.e. the voltage that is measured at the electrode 15 during the spark flashover. If the current is known, one can draw conclusions about the resistance of the ion gap and thus about the distance between the electrode 15 and the roller 12. The “gap voltage” is measured and forwarded to the control of the device 10. Basically, the aim is to have the largest possible electron distance, as this reduces the probability of a collision with the roller 12. The larger the electrode gap, the higher the ignition voltage required.

Dieser vorbeschriebenen Anordnung ist jeweils eine nachfolgend beschriebene Einrichtung zur Versorgung mit elektrischer Energie vorgeordnet.This arrangement described above is preceded by a device described below for supplying electrical energy.

So ist grundsätzlich erfindungsgemäß in paralleler Anordnung am elektrischen Netz 16 eine Spule 17 (Induktivität 200 µH) mit einer Stromregelung 18 und einem Schalter 19 einerseits und andererseits parallel dazu ein Schalter 20, ein Spannungsmessgerät 21, ein Kondensator 22 (Kapazität ca. 20 nF) und eine Spule 23 sowie ein Schalter 24 angeordnet.Basically, according to the invention, a coil 17 (inductance 200 µH) with a current control 18 and a switch 19 is arranged in parallel on the electrical network 16 on the one hand and, on the other hand, a switch 20, a voltage measuring device 21, a capacitor 22 (capacity approx. 20 nF) in parallel with it. and a coil 23 and a switch 24 are arranged.

Aus der 5 erkennt man, dass in einem ersten Schritt eine Aufladung des mit dem elektrischen Netz 16 über den geschlossenen Schalter 20 verbundenen Kondensator 22 bei gleichzeitig zur Elektrode 15 hin geöffneten Schalter 24 stattfindet, wobei zugleich der parallele Schalter 19 geöffnet ist.From the 5 It can be seen that, in a first step, the capacitor 22 connected to the electrical network 16 via the closed switch 20 is charged while the switch 24 is simultaneously opened towards the electrode 15, with the parallel switch 19 being opened at the same time.

Nach der Aufladung des Kondensators 22 wird zunächst der Schalter 20 geöffnet (s. 6), so dass eine Entkopplung des Kondensators 22 vom elektrischen Netz 16 stattfindet. Dann wird der Zündvorgang durch Schließung des Schalters 24, also durch Schaffung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Kondensator 22 und der Elektrode 15 hergestellt. Dies führt zu einer hohen Potentialdifferenz zwischen der Elektrode 15 und der Oberfläche 11 der Walze 12 sowie zu einer Ionisierung des Dielektrikums 13 zwischen der Elektrode 15 und der Oberfläche 11 der Walze 12.After the capacitor 22 has been charged, the switch 20 is first opened (see Fig. 6 ), so that the capacitor 22 is decoupled from the electrical network 16. The ignition process is then established by closing the switch 24, i.e. by creating an electrical connection between the capacitor 22 and the electrode 15. This leads to a high potential difference between the electrode 15 and the surface 11 of the roller 12 and to ionization of the dielectric 13 between the electrode 15 and the surface 11 of the roller 12.

Den Beginn eines Stromflusses, der von der durch den Kondensator 22 hervorgerufenen Potentialdifferenz bei gleichzeitigem Spannungsabfall am Kondensator 22 ausgeht, erkennt man in 6 durch das Funkenschlagsymbol FS zwischen der Elektrode 15 und der Oberfläche 11 der Walze 12.The beginning of a current flow, which starts from the potential difference caused by the capacitor 22 with a simultaneous voltage drop across the capacitor 22, can be seen in 6 by the spark symbol FS between the electrode 15 and the surface 11 of the roller 12.

Der durch das Spannungsmessgerät 21 festgestellte Spannungsabfall ist das Signal zur Zuschaltung der parallelen Stromquelle (Spule 17), wodurch in einem Zeitraum T1 ein Materialabtrag an der Oberfläche 11 der Walze 12 durch Funkenerosion stattfindet (s. 7).The voltage drop determined by the voltage measuring device 21 is the signal for switching on the parallel power source (coil 17), whereby material is removed from the surface 11 of the roller 12 by spark erosion in a period of time T1 (see Fig. 7 ).

Gleichzeitig wird durch Öffnen des Schalters 24 die Verbindung des Kondensators 22 zur Elektrode 15 unterbrochen, wobei durch Schließung des Schalters 20 zugleich wieder eine parallele Aufladung des Kondensators 22 stattfindet (siehe 8).At the same time, by opening the switch 24, the connection of the capacitor 22 to the electrode 15 is interrupted, and by closing the switch 20, a parallel charging of the capacitor 22 takes place again (see 8th ).

Nach Ablauf des Zeitraums T1 (Pulsdauer) wird im nächsten Schritt die elektrische Verbindung zwischen der parallelen Stromquelle (Spule 17) und der Elektrode 15 unterbrochen, wodurch zugleich in einer „Pause“ der Materialabtrag an der Oberfläche der Walze 12 im Zeitraum T2 unterbrochen wird.After the period T1 (pulse duration) has elapsed, in the next step the electrical connection between the parallel power source (coil 17) and the electrode 15 is interrupted, which means that the material removal on the surface of the roller 12 is also interrupted in a “break” during the period T2.

Letztlich wird nach Vollendung der Aufladung des Kondensators 22, welche durch das Spannungsmessgerät 21 festgestellt wird, wiederum der Kondensator 22 von der elektrischen Versorgung 16 entkoppelt und ein neuer Zündvorgang beginnt.Ultimately, after the capacitor 22 has completed charging, which is determined by the voltmeter 21, the capacitor 22 is again decoupled from the electrical supply 16 and a new ignition process begins.

BezugszeichenlisteReference symbol list

10
Vorrichtung
11
Oberfläche von 12
12
Walze
13
Dielektrikum
14
Wanne
15
Elektrode
16
elektrisches Netz
17
Spule
18
Stromregelung
19
Schalter
20
Schalter
21
Spannungsmessgerät
22
Kondensator
23
Spule
24
Schalter
25
motorische Verstellung (Doppelpfeil)
FS
Funkenschlag
Stand der Technik
A
Vorrichtung
B
Oberfläche von C
C
Walze
D
Elektrode
E
Dielektrikum
F
Wanne
P
Spule
S
Schalter (1/2)
W
diskreter Widerstand
K
Kondensator
S1/S2
Schalter (Fig. ¾)
N
Netz
SR
Stromregelung
G
motorische Verstellung (Doppelpfeil)
10
contraption
11
Surface of 12
12
roller
13
dielectric
14
tub
15
electrode
16
Electrical network
17
Kitchen sink
18
Current regulation
19
Switch
20
Switch
21
Voltmeter
22
capacitor
23
Kitchen sink
24
Switch
25
motorized adjustment (double arrow)
FS
Sparks
State of the art
A
contraption
b
Surface of C
C
roller
D
electrode
E
dielectric
F
tub
P
Kitchen sink
S
Switch ( 1 /2)
W
discrete resistance
K
capacitor
S1/S2
Switch (Fig. ¾)
N
network
S.R
Current regulation
G
motorized adjustment (double arrow)

Claims (12)

Vorrichtung (10) zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche (11) eines Bauteils (12), welches zumindest partiell sich in einem mit Dielektrikum (13) gefüllten Behälter (14) befindet, wobei das Bauteil (12) beabstandet gegenüberliegend mindestens einer Elektrode (15) angeordnet ist, und wobei die Vorrichtung (10) eine Einrichtung zur Relativbewegung von Bauteil und Elektrode zueinander aufweist und wobei jeder Elektrode (15) eine Einrichtung zur Versorgung mit elektrischer Energie vorgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung aus mindestens einer Stromquelle (17) und einer Spannungsquelle (22) gebildet wird, die parallel angeordnet und abwechselnd mit der Elektrode (15) verbunden sind, wobei die Spannungsquelle (22) zunächst eine konstant hohe Spannung zur Ionisation des Dielektrikums (13) und die Stromquelle (17) dann die gewünschte Stromstärke zum Materialabtrag und/oder Materialauftrag an dem Bauteil (12) zur Verfügung stellt.Device (10) for texturing and/or coating a surface (11) of a component (12), which is located at least partially in a container (14) filled with dielectric (13), the component (12) being spaced apart opposite at least one electrode (15) is arranged, and wherein the device (10) has a device for the relative movement of the component and electrode to one another and wherein each electrode (15) is preceded by a device for supplying electrical energy, characterized in that the device consists of at least one power source (17) and a voltage source (22) is formed, which is arranged in parallel and alternately connected to the electrode (15). are, wherein the voltage source (22) initially provides a constantly high voltage for ionization of the dielectric (13) and the current source (17) then provides the desired current intensity for material removal and / or material application on the component (12). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil (12) um eine Walze für ein Kaltwalzwerk handelt, welche in einer Einrichtung zur drehenden Anordnung befestigt ist.Device according to Claim 1 , characterized in that the component (12) is a roll for a cold rolling mill, which is mounted in a device for rotating arrangement. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle (17) als Spule ausgebildet ist.Device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the power source (17) is designed as a coil. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (22) als Kondensator ausgebildet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage source (22) is designed as a capacitor. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kondensator (22) eine weitere Spule (23) zur Begrenzung des Stromanstiegs nachgeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitor (22) is followed by a further coil (23) to limit the increase in current. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kondensator (22) ein Spannungsmessgerät (21) zugeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a voltage measuring device (21) is assigned to the capacitor (22). Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Induktivität der Spulen (17, 23) jeweils ca. 200 µH beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the inductance of the coils (17, 23) is approximately 200 µH each. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die elektrische Kapazität des Kondensators (22) ca. 20 nF beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical capacity of the capacitor (22) is approximately 20 nF. Verfahren zur Texturierung und/oder Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils, welches zumindest partiell sich in einem mit Dielektrikum gefüllten Behälter befindet, wobei das Bauteil beabstandet gegenüberliegend mindestens einer Elektrode angeordnet ist, und wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zur Relativbewegung von Bauteil und Elektrode zueinander aufweist und wobei jeder Elektrode eine Einrichtung zur Versorgung mit elektrischer Energie vorgeordnet ist, wobei die Einrichtung aus mindestens einer Stromquelle und einer Spannungsquelle gebildet wird, die parallel angeordnet und abwechselnd mit der Elektrode verbunden sind, wobei die Spannungsquelle zunächst eine konstant hohe Spannung zur Ionisation des Dielektrikums und die Stromquelle dann die gewünschte Stromstärke zum Materialabtrag und/oder Materialauftrag an dem Bauteil zur Verfügung stellt, gekennzeichnet durch nachfolgende Verfahrensschritte: - Aufladung einer am elektrischen Netz angeordneten Spannungsquelle - Entkoppelung der Spannungsquelle von der elektrischen Versorgung - Zündvorgang durch Schaffung der elektrischen Verbindung zwischen Spannungsquelle und Elektrode mit der Folge einer hohen Potentialdifferenz zwischen der Elektrode und der Walzenoberfläche sowie Ionisierung des Dielektrikums zwischen Elektrode und Walzenoberfläche - Beginn eines Stromflusses, der von der durch die Spannungsquelle hervorgerufenen Potentialdifferenz ausgeht, bei gleichzeitigem Spannungsabfall an der Spannungsquelle - Zuschaltung der parallelen Stromquelle und Materialabtrag und/oder Materialauftrag an der Oberfläche der Walze im Zeitraum T 1 durch Funkenerosion - Unterbrechung der Verbindung der Spannungsquelle zur Elektrode sowie anschließende Aufladung der Spannungsquelle - Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen der parallelen Stromquelle und der Elektrode sowie Unterbrechung des Materialabtrags und/oder Materialauftrag (Pause) im Zeitraum T 2 - Entkopplung der Spannungsquelle von der elektrischen Versorgung - Neuer ZündvorgangMethod for texturing and/or coating a surface of a component which is at least partially located in a container filled with dielectric, wherein the component is arranged at a distance opposite at least one electrode, and wherein the device has a device for the relative movement of the component and electrode to one another and wherein each electrode is preceded by a device for supplying electrical energy, the device being formed from at least one current source and one voltage source, which are arranged in parallel and alternately connected to the electrode, the voltage source initially having a constant high voltage for ionization of the dielectric and the power source then provides the desired current intensity for material removal and/or material application on the component, characterized by the following process steps: - charging a voltage source arranged on the electrical network - decoupling the voltage source from the electrical supply - ignition process by creating the electrical connection between the voltage source and Electrode with the result of a high potential difference between the electrode and the roller surface and ionization of the dielectric between the electrode and the roller surface - beginning of a current flow that starts from the potential difference caused by the voltage source, with a simultaneous voltage drop at the voltage source - switching on the parallel current source and material removal and /or material application to the surface of the roller in the period T 1 by spark erosion - interruption of the connection between the voltage source and the electrode and subsequent charging of the voltage source - interruption of the electrical connection between the parallel current source and the electrode and interruption of the material removal and/or material application (break) in the period T 2 - decoupling of the voltage source from the electrical supply - new ignition process Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass es sich bei dem Bauteil um eine Walze für ein Kaltwalzwerk handelt, welche in einer Einrichtung zur drehenden Anordnung befestigt ist.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the component is a roll for a cold rolling mill, which is mounted in a device for rotating arrangement. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 und 10, gekennzeichnet durch Spannungen an der Elektrode zwischen 50 und 400 V sowie elektrische Ströme von 1 bis 36 A.Method according to one of the preceding Claims 9 and 10 , characterized by voltages on the electrode between 50 and 400 V and electrical currents from 1 to 36 A. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch eine Pulsdauer von 500 ns bis 1000 µs sowie einer Pause zwischen den Pulsen von 1 bis 1000 µs.Method according to one of the preceding Claims 9 until 11 , characterized by a pulse duration of 500 ns to 1000 µs and a pause between the pulses of 1 to 1000 µs.
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