DE10207941A1 - Method and device for electrical contacting of flat goods in electrolytic systems - Google Patents
Method and device for electrical contacting of flat goods in electrolytic systemsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft das elektrische Kontaktieren von ebenem Gut in elektrolytischen Durchlaufanlagen. Sie betrifft vorzugsweise das elektrochemische Behandeln von Leiterplatten und Leiterfolien. DOLLAR A Das Gut 1 wird von streifenförmigen, in sich elastischen Kontaktelementen 20 elektrisch kontaktiert. Die Kontaktflächen werden zur Stromübertragung an die Oberfläche des Gutes 1 fest angedrückt. Während der elektrochemischen Behandlung werden die Kontaktelemente 20 vom kontinuierlich transportierten Gut 1 infolge der Haftreibung ein kurzes Stück mitgenommen. Nach einem Behandlungsschritt werden sie von der Oberfläche des Gutes abgehoben. Dadurch entspannen sie gegen die Transportrichtung. Durch mehrere Streifenkontakte, die untereinander zu verschiedenen Zeitpunkten Kontakt geben, erfolgt eine kontinuierliche elektrochemische Behandlung. Die Streifenkontakte sind über flexible elektrische Leiter (26) mit einer Badstromquelle verbunden. Schleifkontakte sind nicht erforderlich.The invention relates to the electrical contacting of flat material in continuous electrolytic systems. It preferably relates to the electrochemical treatment of printed circuit boards and foils. DOLLAR A The goods 1 are electrically contacted by strip-shaped, elastic contact elements 20. The contact surfaces are firmly pressed onto the surface of the material 1 for the transmission of current. During the electrochemical treatment, the contact elements 20 are taken a short distance from the continuously transported material 1 as a result of the static friction. After a treatment step, they are lifted off the surface of the goods. This relaxes them against the direction of transport. Continuous electrochemical treatment takes place by means of several strip contacts, which make contact with one another at different times. The strip contacts are connected to a bath current source via flexible electrical conductors (26). Sliding contacts are not required.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Kontaktierung von flachem Gut in elektrolytischen Durchlaufanlagen. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung bei der elektrochemischen Behandlung von Leiterplatten. Sie eignet sich für im Elektrolyten lösliche und unlösliche Elektroden. The invention relates to a method for electrical contacting of flat Good in continuous electrolytic systems. The invention further relates to a Device for performing the method. The invention preferably takes place Application in the electrochemical treatment of printed circuit boards. It is suitable for electrodes that are soluble and insoluble in the electrolyte.
Zur elektrochemischen Behandlung von Platten, Folien oder endlosen Bändern sind horizontale und vertikale Durchlaufanlagen bekannt. Das Gut wird mittels Transportwalzen oder an Klammern kontinuierlich durch derartige Anlagen liegend oder hängend gefördert. Zur Behandlung muß das Gut mit einem Pol einer Badstromquelle elektrisch verbunden sein. Diese Verbindung erfolgt mittels einer elektrischen Kontaktierung. Der andere Pol der Badstromquelle wird mit der Gegenelektrode der elektrolytischen Zelle verbunden. Die Erfindung eignet sich grundsätzlich für alle elektrochemischen Prozesse, nämlich für das Galvanisieren, Ätzen, anodisches Oxidieren und für das kathodische Reduzieren. Zur Abkürzung der Beschreibung wird die Erfindung nachfolgend nur noch für das Galvanisieren beschrieben. Bei diesem Prozeß ist das Gut kathodisch gepolt, also Kathode und die Gegenelektrode anodisch gepolt, also Anode. Kathode und Anode werden neutral auch als Elektrode bezeichnet. For the electrochemical treatment of plates, foils or endless tapes horizontal and vertical continuous systems are known. The good is by means of Transport rollers or clamps continuously by such systems or supported hanging. To treat the goods with a pole one Bath power source must be electrically connected. This connection is made using a electrical contacting. The other pole of the bath power source is connected to the Counter electrode of the electrolytic cell connected. The invention is suitable basically for all electrochemical processes, namely for electroplating, Etching, anodizing and for cathodic reduction. For short In the description below, the invention will only be used for electroplating described. In this process the material is poled cathodically, ie cathode and the counter electrode is anodically poled, i.e. anode. Become cathode and anode neutral also referred to as the electrode.
In der Druckschrift DE 196 33 797 A1 wird eine horizontale Durchlaufanlage beschrieben. Zwischen den Anoden sind in Transportrichtung des Gutes metallische Kontaktwalzen, die zugleich für den kontinuierlichen Transport des Gutes sorgen, angeordnet. Weil eine vollkommene elektrische Abschirmung der Kontaktwalzen gegen die Anoden infolge der Rotation nicht möglich ist, werden diese Walzen bevorzugt galvanisiert. Zur fortwährenden Entmetallisierung der unerwünschten Walzenmetallisierung ist eine Entmetallisierungskathode in der Nähe der Walzen angeordnet. Nachteilig ist, dass die Entmetallisierung nicht vollständig erfolgt. Es besteht die Gefahr einer Partikelbildung durch nicht haftende Schichten oder Metallflitter an der Kontaktwalze und an der Entmetallisierungskathode. Regelmäßige Produktionsunterbrechungen zur Wartung der Kontaktwalzen sind erforderlich. In the document DE 196 33 797 A1 there is a horizontal continuous system described. Between the anodes are in the direction of transport of the goods metallic contact rollers, which are also used for the continuous transport of the goods worry, arranged. Because perfect electrical shielding of the Contact rollers against the anodes due to the rotation will not be possible these rollers are preferably galvanized. For the continuous demetallization of the unwanted roll metallization is a demetallization cathode in the Arranged near the rollers. The disadvantage is that the demetallization is not completely done. There is no risk of particle formation from adhesive layers or metal flakes on the contact roller and on the Deplating cathode. Regular production interruptions to maintain the Contact rollers are required.
Des weiteren besteht der Nachteil, dass der Galvanisierstrom auf die rotierenden Walzen übertragen werden muss. In naßchemischen Anlagen unterliegen die dafür erforderlichen Schleifkontakte einem erhöhten Verschleiß. Another disadvantage is that the electroplating current is applied to the rotating Rolls must be transferred. In wet chemical plants they are subject to sliding contacts required for this an increased wear.
In der Druckschrift DE 32 36 545 C2 werden zur elektrischen Kontaktierung von Leiterplatten obere und untere Kontakträder vorgesehen. Diese rollen am Rand der Leiterplatten ab. Wischblätter sollen die Kontakträder vom elektrischen Feld der elektrolytischen Zelle abschirmen. Dies erfordert einen entsprechend breiten Galvanorand. Nachteilig ist auch hier, dass der Galvanisierstrom über Schleifkontakte an die Kontakträder heran geführt werden muss. In the document DE 32 36 545 C2 for electrical contacting of Printed circuit boards provided upper and lower contact wheels. These roll on the edge the PCB. Wiper blades should contact the contact wheels from the electrical field shield the electrolytic cell. This requires a correspondingly broad one Galvanic edge. The disadvantage here is that the electroplating current over Sliding contacts must be brought up to the contact wheels.
In der Druckschrift US 6,294,0 B1 werden zur Kontaktierung Greifer vorgeschlagen. Sie sind an einer endlosen Kette befestigt und bewegen sich synchron mit den zu behandelnden Leiterplatten durch die Anlage. Über Kontaktrollen wird die elektrische Verbindung zu den Greifern hergestellt. Auch diese Stromübertragung ist einem fortwährenden Verschleiß unterworfen. In the publication US 6,294,0 B1 grippers are used for contacting proposed. They are attached to an endless chain and move synchronously with the circuit boards to be treated by the system. Via contact roles the electrical connection to the grippers is established. This too Power transmission is subject to constant wear and tear.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die zur elektrischen Kontaktierung von ebenem Gut in Durchlaufanlagen geeignet sind und die die genannten Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere sollen sie keinen Verschleiß bei der Stromübertragung auf die Kontaktmittel aufweisen. The object of the present invention is a method and an apparatus specify the electrical contacting of flat goods in Continuous systems are suitable and do not have the disadvantages mentioned. In particular they should have no wear during power transmission to the contact means exhibit.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das in Patentanspruch 1 genannte Verfahren und durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 15. This object is achieved by the method and in claim 1 by the device according to claim 15.
Nachfolgend wird die Erfindung detailliert beschrieben. Hierzu dienen auch die schematisch dargestellten Figuren: The invention is described in detail below. The schematically represented figures:
Fig. 1a zeigt im Querschnitt einen Streifenkontakt mit einer starren Kontaktleiste, die isoliert und federnd in einem elastischen Werkstoff gelagert ist. Fig. 1a shows in cross section a strip contact with a rigid contact strip, which is insulated and resiliently mounted in an elastic material.
Fig. 1b zeigt desgleichen einen Streifenkontakt, dessen Kontaktleiste in sich aus einem elastischen und elektrisch leitfähigen Werkstoff besteht und die mit einem elastischen, elektrisch nichtleitenden Werkstoff isoliert ist. FIG. 1b shows a strip likewise contact whose contact strip is in itself of an elastic and electrically conductive material and which is provided with an elastic, electrically non-conductive material insulated.
Fig. 2 zeigt das Grundprinzip der elektrischen Kontaktierung des Gutes zu verschiedenen Zeitpunkten. Fig. 2 shows the basic principle of the electrical contacting of the goods at different times.
Fig. 3 zeigt im Ausschnitt eine Ausführungsform des Antriebes der Streifenkontakte am Beispiel einer horizontalen Durchlaufanlage. Fig. 3 shows a detail of an embodiment of the drive of the strip contacts using the example of a horizontal continuous system.
Die Fig. 1a zeigt einen Streifenkontakt 20 im Querschnitt, der das Gut elektrisch kontaktiert. Der Streifenkontakt erstreckt sich mit rechteckigem Querschnitt in die Zeichnungsebene hinein. Er kann aber auch ohne Längsausdehnung mit quadratischem oder rundem Querschnitt ausgeführt sein. Ein Träger 21, aus Metall oder Kunststoff, dient zur Stabilisierung und zur Befestigung an einer Hubeinrichtung. Am Träger 21 ist ein elektrisch isolierender und elastischer Werkstoff 22 befestigt, z. B. anvulkanisiert. In diesen Werkstoff 22 ist eine starre Kontaktleiste 23 eingebettet. Die Kontaktleiste 23 besteht vorzugsweise aus einem elektrochemisch resistenten Metall, z. B. aus Titan oder Niob. Das Metall kann auch mit einer elektrisch leitfähigen und resistenten Oberflächenbeschichtung versehen sein. Über elektrisch isolierte, flexible Leiter 26 in unmittelbarer Nähe des Streifenkontaktes und im weiteren Verlauf über Leiter 10 ist die Kontaktleiste 23 mit der Badstromquelle verbunden. Der Isolierwerkstoff 22 dichtet während des Behandlungsschrittes die Kontaktleiste 23 in Richtung zur elektrolytischen Zelle völlig ab. Ein unerwünschtes Metallisieren, der beim Galvanisieren kathodischen Kontaktleiste 23, wird so sicher vermieden. Die Streifenkontakte werden durch eine nicht dargestellte Hubeinrichtung in die Pfeilrichtungen 8 bewegt. The Fig. 1a shows a strip contact 20 in cross-section, which contacts the material electrically. The strip contact extends into the plane of the drawing with a rectangular cross section. However, it can also be designed with a square or round cross section without longitudinal expansion. A carrier 21 , made of metal or plastic, is used for stabilization and for attachment to a lifting device. On the carrier 21 , an electrically insulating and elastic material 22 is attached, for. B. vulcanized. A rigid contact strip 23 is embedded in this material 22 . The contact strip 23 is preferably made of an electrochemically resistant metal, e.g. B. made of titanium or niobium. The metal can also be provided with an electrically conductive and resistant surface coating. The contact strip 23 is connected to the bath current source via electrically insulated, flexible conductors 26 in the immediate vicinity of the strip contact and in the further course via conductors 10 . The insulating material 22 completely seals the contact strip 23 in the direction of the electrolytic cell during the treatment step. Unwanted metallization, which is the cathodic contact strip 23 during electroplating, is thus reliably avoided. The strip contacts are moved in the arrow directions 8 by a lifting device, not shown.
Sind Teilbereiche der zu behandelnden Oberfläche des Gutes 1 mit Resist abgedeckt, wird die verbleibende freie Oberfläche von einem metallisch starren Kontakt nicht sicher kontaktiert. Dafür eignet sich der Streifenkontakt, den Fig. 1b zeigt. Am Träger 21 ist eine elastische Kontaktleiste 24 befestigt. Sie besteht aus dem weiter unten beschriebenen, elastischen und mit elektrisch leitfähigen Füllstoffen versehenen Werkstoff. Beidseitig und an den Stirnseiten ist an der elastischen Kontaktleiste 24 ein elastischer und elektrisch isolierender Werkstoff 22 angebracht. Dieser Isolierwerkstoff schützt die Kontaktleiste 24 vor unerwünschter Metallisierung bei kathodischer Polarität. Durch die Elastizität ist es möglich, auch partiell mit Resist versehenes Gut 1 sicher zu kontaktieren. Der Streifenkontakt 20, gemäß Fig. 1b, kann auch so ausgebildet werden, dass der eigentliche Kontakt zum Gut aus Metall besteht. Im Gegensatz zur starren Kontaktleiste in Fig. 1a besteht diese Kontaktleiste aus z. B. gestanzten und gestapelten Metallplättchen von beispielsweise 0,1 mm Dicke. Die gestapelten Metallplättchen werden an Stelle des unteren Teiles der Kontaktleiste 24 eingelegt und z. B. durch Formschluß befestigt. Die Metallplättchen stützen sich nach oben in Fig. 1b gegen den verbleibenden elastischen und elektrisch leitfähigen Werkstoff ab, der damit eine gemeinsame elektrische Verbindung aller Metallplättchen herstellt. Zum Gut hin wirkt ein elastischer metallischer Kontakt. If parts of the surface of the material 1 to be treated are covered with resist, the remaining free surface is not reliably contacted by a rigid metallic contact. The strip contact, which is shown in FIG. 1b, is suitable for this. An elastic contact strip 24 is attached to the carrier 21 . It consists of the elastic material described below and provided with electrically conductive fillers. An elastic and electrically insulating material 22 is attached to the elastic contact strip 24 on both sides and on the end faces. This insulating material protects the contact strip 24 against undesired metallization with cathodic polarity. Due to the elasticity, it is also possible to contact goods 1 that are partially provided with resist. The strip contact 20 , according to FIG. 1b, can also be designed such that the actual contact to the material consists of metal. In contrast to the rigid contact strip in Fig. 1a, this contact strip consists of z. B. stamped and stacked metal plates, for example 0.1 mm thick. The stacked metal plates are inserted in place of the lower part of the contact strip 24 and z. B. attached by positive locking. The metal platelets are supported upward in FIG. 1b against the remaining elastic and electrically conductive material, which thus establishes a common electrical connection of all metal platelets. An elastic metallic contact works towards the goods.
Zur Anpassung an Oberflächenunebenheiten kann die Kontaktleiste auch aus federnden metallischen Bürstenleisten bestehen. The contact strip can also be used to adapt to uneven surfaces resilient metallic brush strips exist.
Die Fig. 2 zeigt das Grundprinzip der erfindungsgemässen elektrischen Kontaktierung des Gutes 1. Zum Transport des Gutes dienen die Transportwalzen 25, die in beliebiger Anzahl verwendet werden können. Die Transportwalzen schirmen in der elektrolytischen Zelle allerdings das elektrische Feld der Anoden je nach Ausführung mehr oder weniger ab. Deshalb werden an Stelle der Transportwalzen bevorzugt Transporträdchenwellen verwendet. Vorteilhaft ist dies auch beim Transport von empfindlichen Folien. Für die Erfindung eignen sich weitere Transportmittel wie z. B. Klammern. Weil die Transportmittel erfindungsgemäß keinen elektrischen Strom übertragen müssen, können sie aus nichtleitenden Werkstoffen bestehen und sehr einfach hergestellt werden. Fig. 2 shows the basic principle of the inventive electrical contact with the material 1. The transport rollers 25 , which can be used in any number, are used to transport the goods. The transport rollers in the electrolytic cell, however, more or less shield the electrical field of the anodes, depending on the design. Therefore, instead of the transport rollers, transport wheel shafts are preferably used. This is also advantageous when transporting sensitive foils. For the invention, other means of transport such. B. parentheses. Because, according to the invention, the means of transport do not have to transmit any electrical current, they can consist of non-conductive materials and can be produced very easily.
Die elektrische Kontaktierung des zu behandelnden Gutes 1 erfolgt mittels der Streifenkontakte 20. Diese Streifenkontakte befinden sich in der Regel zwischen den Transportwalzen 25. Sie können auch an den Stirnseiten der Transportwalzen 25 in dichter Folge in Transportrichtung 19 angeordnet sein. Bei langgestreckter durchgehender oder in der Längsausdehnung unterbrochener Ausführung der Streifenkontakte können sich diese quer über die gesamte Transportbahn erstrecken. Sie können auch schräg hierzu und bis zu einem Winkel von 90° zur Transportrichtung angeordnet sein. In diesem Falle wird auf dem Rand des Gutes 1 elektrisch kontaktiert. Auch bei der Kontaktierung am Rand können die Streifenkontakte langgestreckt, quadratisch oder rund ausgeführt sein. The material 1 to be treated is electrically contacted by means of the strip contacts 20 . These strip contacts are usually located between the transport rollers 25 . They can also be arranged on the end faces of the transport rollers 25 in close succession in the transport direction 19 . If the strip contacts are elongated, continuous or interrupted in their longitudinal extension, they can extend across the entire transport path. They can also be arranged at an angle to this and up to an angle of 90 ° to the transport direction. In this case, electrical contact is made on the edge of the goods 1 . When making contact at the edge, the strip contacts can also be elongated, square or round.
Die Streifenkontakte werden an die elektrisch zu kontaktierende Oberfläche des Gutes 1 angedrückt. Das kontinuierlich transportierte Gut nimmt den Streifenkontakt im angedrückten Zustand in Transportrichtung mit. Nach einer Wegstrecke, bei der auch der elektrolytische Behandlungsstrom über den Streifenkontakt fließt, wird der Streifenkontakt wieder vom Gut abgehoben. Gleichzeitig bewegt er sich entgegen der Transportrichtung zurück. Danach wird der Streifenkontakt erneut angedrückt. Die Rückwärtsbewegung kann zum Beispiel durch einen Antrieb erfolgen, so wie er von einer fliegenden Säge bekannt ist. The strip contacts are pressed onto the surface of the good 1 to be contacted electrically. The continuously transported goods take the strip contact in the transport direction when pressed. After a distance in which the electrolytic treatment current also flows through the strip contact, the strip contact is lifted off the material again. At the same time, it moves back against the direction of transport. Then the strip contact is pressed again. The backward movement can take place, for example, by a drive, as is known from a flying saw.
Besonders vorteilhaft ist die in Fig. 2 dargestellte Lösung für die Rückwärtsbewegung. Der in sich elastische Streifenkontakt 20 ist am Halter 12 befestigt. Infolge der Elastizität verbiegt er sich im angedrückten Zustand in Transportrichtung. Wenn der Streifenkontakt nach einer kurzen Wegstrecke abgehoben wird, entspannt er sich, und bewegt sich selbsttätig schnell zurück. The solution for the backward movement shown in FIG. 2 is particularly advantageous. The elastic strip contact 20 is attached to the holder 12 . Due to the elasticity, it bends in the direction of transport when pressed. If the strip contact is lifted after a short distance, it relaxes and moves back quickly by itself.
In Fig. 2 ist diese Situation eines Streifenkontaktes 20 während der elektrolytischen Behandlung des Gutes 1 in den Zeitpunkten 3 von t1 bis t7 dargestellt. Zur Zeit t1 ist der Streifenkontakt abgehoben und entspannt. Die Badstromquelle ist zu dieser Zeit grundsätzlich ausgeschaltet. Zur Zeit t2 stellt der Streifenkontakt den elektrischen Kontakt zum Gut her. Der elektrolytische Badstrom wird von einer Schaltereinrichtung eingeschaltet. Das transportierte Gut 1 nimmt den Streifenkontakt 20 mit. Dieser verbiegt sich elastisch mehr und mehr. Zur Zeit t5 wird die Badstromquelle ausgeschaltet. Gleichzeitig wird der Streifenkontakt vom Gut abgehoben. Die Zeit t6 entspricht der Zeit t1. Der Vorgang wiederholt sich fortwährend. FIG. 2 shows this situation of a strip contact 20 during the electrolytic treatment of the good 1 at times 3 from t1 to t7. At time t1, the strip contact is lifted and relaxed. The bath power source is always switched off at this time. At time t2, the strip contact makes electrical contact with the good. The electrolytic bath current is switched on by a switch device. The transported goods 1 take the strip contact 20 with them. This bends more and more elastically. The bath power source is switched off at time t5. At the same time, the strip contact is lifted off the goods. The time t6 corresponds to the time t1. The process is repeated continuously.
Verläuft der Streifenkontakt quer über die Transportbahn, so werden vorteilhaft an beiden Seiten der Bahn Hubeinrichtungen für die Streifenkontakte angeordnet. Bei einer Randkontaktierung des Gutes 1 sind nur einseitige Hubeinrichtungen erforderlich. Die Pfeile 2 und 8 zwischen den Streifenkontakten in Fig. 2 zeigen die Bewegungsrichtungen des Streifenkontaktes zwischen den jeweiligen Zeitpunkten. Der erforderliche minimale Hub beträgt etwa 1 mm. Er soll ein hindernisfreies Entspannen des Streifenkontaktes ermöglichen. Die Kontaktierungsstrecke von t2 bis t5 beträgt 1 mm bis zu 250 mm. Das Ein- und Ausschalten der Badstromquelle(n) erfolgt zeitgenau mittels synchronisierter elektromechanischer oder elektronischer Schalter. Diese können im Bedarfsfalle auch ein anodisches Potential an die Streifenkontakte schalten, wenn diese zur Zeit t1 und t6 abgehoben sind. Eine nicht dargestellte kathodische Gegenelektrode und/oder das kathodische Gut selbst dienen in dieser Zeit zur Entmetallisierung des Streifenkontaktes, wenn dieser durch Isolationsdefekte in der Zeit t2 bis t5 metallisiert wurde. If the strip contact runs across the transport path, lifting devices for the strip contacts are advantageously arranged on both sides of the path. When contacting the goods 1 at the edge, only one-sided lifting devices are required. The arrows 2 and 8 between the strip contacts in FIG. 2 show the directions of movement of the strip contact between the respective times. The minimum stroke required is approximately 1 mm. It should enable the strip contact to relax without obstacles. The contact distance from t2 to t5 is 1 mm to 250 mm. The bath power source (s) are switched on and off at exactly the right time by means of synchronized electromechanical or electronic switches. If necessary, these can also switch an anodic potential to the strip contacts if these are lifted off at times t1 and t6. A cathodic counterelectrode (not shown) and / or the cathodic material itself are used during this time to demetallize the strip contact if it was metallized in the time t2 to t5 due to insulation defects.
Der Transportantrieb des Gutes 1, der hier über die symbolisch dargestellten Transportwalzen 25 wirkt, ist permanent eingeschaltet. Zwischen dem Gut 1 und dem Streifenkontakt 20, der an die Oberfläche des Gutes angedrückt wird, findet während der elektrolytischen Behandlung infolge der Haftreibung keine relative Bewegung statt. Nach einer, im allgemeinen zeitlich kurzen Behandlung öffnet sich der Streifenkontakt 20. Er wird von der zu behandelnden Oberfläche eine kleine Strecke entfernt. Das Gut wird kontinuierlich in Pfeilrichtung 19 weiterbefördert. Nach dem erneuten Schließen des Streifenkontaktes 20 wiederholt sich der Stromfluß durch den Streifenkontakt zur elektrolytische Behandlung. Die nicht dargestellte Hubeinrichtung wird mittels bekannter Techniken des Maschinenbaues und der Automatisierungstechnik hergestellt, gesteuert und angetrieben. Die Hubbewegung kann in einer bevorzugten Ausführung direkt vom Transportantrieb des Gutes abgeleitet und mittels Nocken gesteuert werden. The transport drive of the goods 1 , which acts here via the symbolically represented transport rollers 25 , is permanently switched on. There is no relative movement between the product 1 and the strip contact 20 , which is pressed against the surface of the product, during the electrolytic treatment due to the static friction. After a generally short treatment, the strip contact 20 opens. It is removed a short distance from the surface to be treated. The goods are continuously conveyed in the direction of arrow 19 . After the strip contact 20 is closed again, the current flow through the strip contact is repeated for the electrolytic treatment. The lifting device, not shown, is manufactured, controlled and driven by means of known techniques in mechanical engineering and automation technology. In a preferred embodiment, the lifting movement can be derived directly from the transport drive of the goods and controlled by means of cams.
Die Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform zum Abheben und Andrücken des Streifenkontaktes 20 auf die zu kontaktierende Oberfläche des Gutes 1. FIG. 3 shows a preferred embodiment for lifting and pressing the strip contact 20 to the contacting surface of the material 1.
Transportwalzen oder Transporträder 25 befördern das Gut durch den elektrolytischen Behandlungsraum 16 in Richtung des Pfeiles 19. Jeder Streifenkontakt 20 ist an einem Schenkel oder Biegebalken 11 befestigt. Der Schenkel 11 ist am Drehpunkt oder Biegepunkt 9 gelagert oder befestigt. Der Schenkel wird mittels einer Kraft in Richtung des Kraftrichtungspfeiles 6 bewegt. Dies bewirkt die Andruckkraft des Streifenkontaktes an das Gut 1. Die Kraft kann z. B. durch eine Feder oder durch Schwerkraft aufgebracht werden. Ein Gewicht muss hierfür bei den unteren Schenkeln 11 an der anderen Seite des Drehpunktes 9 angeordnet sein. Transport rollers or transport wheels 25 convey the goods through the electrolytic treatment space 16 in the direction of arrow 19 . Each strip contact 20 is fastened to a leg or bending beam 11 . The leg 11 is mounted or attached to the pivot point or bending point 9 . The leg is moved in the direction of the force direction arrow 6 by means of a force. This causes the contact force of the strip contact to the material 1 . The force can e.g. B. applied by a spring or by gravity. For this purpose, a weight must be arranged on the lower legs 11 on the other side of the pivot point 9 .
An den Transportwalzen ist hier stirnseitig eine Nocke 7 befestigt. Diese steuert die Hubbewegungen. Die Nocke 7 öffnet pro Walzenumdrehung einmal die elektrische Kontaktierung. Zur Erzielung kürzerer Behandlungsschritte wird die Nocke mit mehreren oberen Totpunkten 4 ausgestattet. Sie ähnelt dann einem Zahnrad. A cam 7 is attached to the end of the transport rollers here. This controls the lifting movements. The cam 7 opens the electrical contact once per roller revolution. In order to achieve shorter treatment steps, the cam is equipped with several top dead centers 4 . It then resembles a gear.
Vorteilhaft bei dieser Ausführung der Erfindung ist es, dass zur Bewegung der Streifenkontakte keine zusätzlichen Antriebe, Steuerungs- und Synchronisierungselemente erforderlich sind. Die Transportwalzen 25 werden über Zahnradantrieb in Bewegung gesetzt. Damit ist stets ein fester Bezug zu der Nockenstellung gegeben. Dies erlaubt, in Transportrichtung nacheinander angeordnete Streifenkontakte zu unterschiedlichen Zeiten abzuheben. Somit ist das Gut 1 unterbrechungsfrei elektrisch kontaktiert, auch wenn einzelne Streifenkontakte gerade abgehoben wurden. In der Darstellung der Fig. 3 öffnet sich jeder vierte Streifenkontakt gleichzeitig. Die anderen drei Streifenkontakte führen den elektrolytischen Strom. It is advantageous in this embodiment of the invention that no additional drives, control and synchronization elements are required to move the strip contacts. The transport rollers 25 are set in motion via a gear drive. This always gives a fixed reference to the cam position. This allows strip contacts arranged one after the other in the transport direction to be lifted off at different times. The goods 1 are thus electrically contacted without interruption, even if individual strip contacts have just been lifted off. 3, every fourth strip contact opens at the same time. The other three strip contacts carry the electrolytic current.
Der feste Bezug der Nockenstellung zum Transport erlaubt eine sichere Synchronisation der elektrischen oder elektronischen Schalter für das Ein- und Ausschalten der jeweiligen Streifenkontakte. The fixed relation of the cam position for transport allows a safe Synchronization of the electrical or electronic switches for the on and Switch off the respective strip contacts.
Bei einseitiger Kontaktierung müssen die Streifenkontakte auf der gegenüber liegenden Seite gestützt werden. Hierzu dienen Walzen, Räder oder plane Körper. Sie können auch aus elastischen Werkstoffen bestehen. Bei beidseitiger Behandlung des Gutes befinden sich an beiden Seiten Streifenkontakte 20 und Hubeinrichtungen. Zur Unterstützung des elektrochemischen Prozesses können Rütteleinrichtungen verwendet werden. Diese wirken auf die Streifenkontakte 20 ein und setzen das Gut 1 in Vibrationen. Dadurch wird die Diffusionsschichtdicke an der zu behandelnden Oberfläche verringert. Dies erlaubt die Anwendung einer höheren Stromdichte. With one-sided contacting, the strip contacts must be supported on the opposite side. Rollers, wheels or flat bodies are used for this. They can also consist of elastic materials. When the goods are treated on both sides, there are strip contacts 20 and lifting devices on both sides. Vibrators can be used to support the electrochemical process. These act on the strip contacts 20 and set the material 1 in vibrations. This reduces the diffusion layer thickness on the surface to be treated. This allows a higher current density to be used.
Außerhalb des Arbeitsbehälters angeordnete elektrische Leiter 10 leiten den Badstrom von der oder den Badstromquelle(n) über Schalter in die Nähe der Elektroden bzw. Streifenkontakte. Direkt an der Anlage wird der Badstrom über isolierte, flexible Strombänder oder Hochstromlitzen 26 auf die Streifenkontakte 20 geleitet. Derartige Stromleiter sind nahezu verschleißfrei. Bei dem Badstrom kann es sich um Gleichstrom, unipolaren oder bipolaren Pulsstrom handeln. Electrical conductors 10 arranged outside the working container conduct the bath current from the bath current source (s) via switches in the vicinity of the electrodes or strip contacts. The bath current is conducted directly to the system via insulated, flexible current strips or high-current strands 26 to the strip contacts 20 . Such conductors are almost wear-free. The bath current can be direct current, unipolar or bipolar pulse current.
In der Fig. 2 ist die im jeweiligen Zeitpunkt anliegende Polarität für das Galvanisieren des Gutes 1 eingezeichnet. Die in Klammern gesetzten Polaritäten sind wirksam, wenn der Streifenkontakt entmetallisiert werden soll. In FIG. 2, the fitting in the respective time polarity is shown for plating of the material 1. The polarities in brackets are effective if the strip contact is to be demetallized.
Ein metallisch hart ausgeführter Streifenkontakt an der Kontakt gebenden Fläche ist zur vollflächigen Kontaktierung sehr gut geeignet. Befindet sich jedoch ein elektrisch isolierender Resist zur Strukturbildung auf der Oberfläche des Gutes, so ist die Kontaktierung der leitenden Oberflächenbereiche nicht möglich. In diesem Fall wird ein Streifenkontakt verwendet, der an der kontaktgebenden Fläche aus einem elastischen und elektrisch leitfähigen Werkstoff besteht. Derartige Werkstoffe sind z. B. Elastomere oder Silikone, die bei der Herstellung mit elektrisch leitfähigen Füllstoffen versehen worden sind. Derartige Füllstoffe bestehen z. B. aus Metallpulver, Metallflocken und ähnlichen Teilchen. Die Abmessungen derartiger Teilchen betragen im Durchmesser etwa 10 µm oder weniger. Damit lassen sich Verbundwerkstoffe mit einer elektrischen Leitfähigkeit herstellen, die nahe an die Leitfähigkeit der üblichen elektrochemisch resistenten Metalle wie Titan oder Tantal herankommen. Derartige elastische Streifenkontakte 20 überbrücken die etwa 40 µm hohen Resistflanken, zumindest an den stets vorhandenen größeren, nicht mit Resist abgedeckten Oberflächenbereichen, und kontaktieren so das Gut. A hard metal strip contact on the contact surface is very suitable for full-surface contacting. However, if there is an electrically insulating resist for structure formation on the surface of the good, contacting the conductive surface areas is not possible. In this case, a strip contact is used, which consists of an elastic and electrically conductive material on the contacting surface. Such materials are e.g. B. elastomers or silicones that have been provided with electrically conductive fillers in the manufacture. Such fillers exist, for. B. from metal powder, metal flakes and similar particles. The dimensions of such particles are approximately 10 μm or less in diameter. It can be used to produce composite materials with electrical conductivity that come close to the conductivity of the usual electrochemically resistant metals such as titanium or tantalum. Such elastic strip contacts 20 bridge the approximately 40 μm high resist flanks, at least on the always larger surface areas that are not covered with resist, and thus contact the material.
Die mögliche Dauer der elektrolytischen Behandlung pro Schritt ist u. a. abhängig von den Abmessungen der Elektroden, von der angewandten Stromdichte, von der Intensität der Elektrolytanströmung an das Gut und von der erforderlichen Expositionszeit. Die Dauer pro Behandlungsschritt liegt bei wenigen Millisekunden, z. B. 10 ms und sie reicht bis zu einer Minute. Die Elektrolytströmungseinrichtungen in derartigen Anlagen sind bekannt und von daher nicht dargestellt. The possible duration of the electrolytic treatment per step is u. a. dependent of the dimensions of the electrodes, of the current density used, of the intensity of the electrolyte flow to the material and the required Exposure time. The duration per treatment step is a few milliseconds, z. B. 10 ms and it lasts up to a minute. The Electrolyte flow devices in such systems are known and are therefore not shown.
Nach jedem Behandlungsschritt öffnet die Hubeinrichtung die Streifenkontakte 20 geradlinig in Pfeilrichtung 8. Dabei sollte die Badstromquelle zur Vermeidung eines Abreißfunkens am Streifenkontakt ausgeschaltet sein. Sie kann auch vor dem Öffnen im Strom reduziert werden. Nach dem Öffnen kann die Badstromquelle umgepolt eingeschaltet werden. Bei einem Galvanisierprozeß wird die dann anodisch geschaltete Kontaktfläche elektrolytisch gegen eine kathodische Hilfselektrode geätzt. Störende Metallablagerungen, die sich bei beschädigten Isolierungen der Streifenkontakte bilden können, werden dabei entfernt. After each treatment step, the lifting device opens the strip contacts 20 in a straight line in the direction of the arrow 8 . The bath power source should be switched off to prevent tearing spark at the strip contact. It can also be reduced before opening in the stream. After opening, the bath power source can be switched on with reversed polarity. In an electroplating process, the then anodically connected contact surface is electrolytically etched against a cathodic auxiliary electrode. Interfering metal deposits, which can form if the insulation of the strip contacts are damaged, are removed.
Die Weglänge eines Behandlungsschrittes wird in erster Linie von der Transportgeschwindigkeit bestimmt. Anlagenlänge und Anlagenleistung werden aufeinander so abgestimmt, dass die Behandlungsschritte etwa 1 mm und bei Großanlagen bis zu 0,25 m betragen. Spätestens mit dem Aufsetzen der Streifenkontakte 20 auf das Gut 1 werden die Badstromquellen, falls sie ausgeschaltet waren, mit der erforderlichen Polarität wieder eingeschaltet. Alle Bewegungen, die Transportgeschwindigkeit und das elektrische Schalten der Badstromquellen werden von einer nicht dargestellten zentralen Anlagensteuerung zeitgerecht gesteuert. The path length of a treatment step is primarily determined by the transport speed. The length of the system and the output of the system are coordinated so that the treatment steps are approximately 1 mm and for large systems up to 0.25 m. At the latest when the strip contacts 20 are placed on the material 1 , the bath current sources, if they were switched off, are switched on again with the required polarity. All movements, the transport speed and the electrical switching of the bath power sources are controlled in time by a central system control (not shown).
Die Fig. 2 und 3 gelten grundsätzlich auch für vertikale Durchlaufanlagen. In diesem Falle stellen die schematischen Darstellungen die Draufsicht dar. Figs. 2 and 3 are valid also for vertical conveyorized lines. In this case, the schematic representations represent the top view.
Nach jedem Behandlungsschritt erfolgt das Abheben der Streifenkontakte 20 von der Oberfläche des Gutes 1. Wenn kurz vor dem Öffnen oder mit dem Einleiten der Öffnungsbewegung die Badstromquelle ausgeschaltet wird, kann bei einem Galvanisierprozeß eine Metallisierung des jetzt freiliegenden Kontaktes vermieden werden. Durch eine vorübergehende Umpolung im geöffneten Zustand der Anordnung ist die Entmetallisierung der Kontakte bei Bedarf möglich. After each treatment step, the strip contacts 20 are lifted off the surface of the good 1 . If the bath power source is switched off shortly before opening or when the opening movement is initiated, metallization of the now exposed contact can be avoided in a galvanizing process. By temporarily reversing the polarity when the arrangement is open, the contacts can be demetallized if necessary.
Unterhalb eines Streifenkontaktes findet keine Behandlung statt. Die Behandlungsschritte werden in ihrer Länge so auf die gegenseitigen Abstände der Streifenkontakte abgestimmt, dass alle Oberflächenbereiche des Gutes zeitlich gleichlang elektrochemisch behandelt werden, wenn sich die Streifenkontakte quer über das Gut erstrecken. No treatment takes place below a strip contact. The Treatment steps are thus based on the mutual distances of the length Strip contacts matched that all surface areas of the goods are timed be treated electrochemically at the same time if the strip contacts extend across the estate.
Der Streifenkontakt 20 kann quer zur Transportrichtung, und zu dieser in einem Winkel, angeordnet sein. Ein schräg angeordneter Streifenkontakt kontaktiert zwei aufeinander folgende Abschnitte von Gut. Der Streifenkontakt kann nicht in einer Lücke von mit Abstand aufeinanderfolgendem Gut kontaktieren. Die Anoden können hierfür auch entsprechend schräg geschnitten ausgeführt werden. Der Streifenkontakt kann auch an einem oder beiden Rändern des Gutes 1 langgestreckt, quadratisch oder rund angeordnet sein. The strip contact 20 can be arranged transversely to the transport direction and at an angle to it. An obliquely arranged strip contact contacts two successive sections of material. The strip contact cannot contact in a gap of well-spaced goods. For this purpose, the anodes can also be cut at an appropriate angle. The strip contact can also be elongated, square or round on one or both edges of the goods 1 .
Die Streifenkontaktierung hat folgende weitere Merkmale:
Es wird kein elektrischer Schleifkontakt benötigt. Es werden zur Stromzuführung
auf den Streifenkontakt 20 verschleißfreie elektrische Leiter 26 in Form von
flexiblen Strombändern oder Hochstromlitzen verwendet. Der übliche
Schleifkontaktabrieb entfällt. Desweiteren läßt sich der eigentliche Kontakt im Gegensatz zu
Kontaktwalzen elektrisch so isolieren, daß ein unerwünschtes Metallisieren bei
einem Galvanisierprozeß vermieden wird. Bei gleicher Anodenlänge wird im
Vergleich zur Walzenkontaktierung der Abstand von einer Kontaktstelle zur
nächsten in Transportrichtung kürzer. Dies erlaubt die Produktion von kürzerem
Gut 1 oder von längeren Anoden bei gegebener Länge des Gutes 1.
The strip contact has the following additional features:
No electrical sliding contact is required. Wear-free electrical conductors 26 in the form of flexible current strips or high-current strands are used to supply current to the strip contact 20 . The usual sliding contact wear is eliminated. Furthermore, in contrast to contact rollers, the actual contact can be electrically insulated in such a way that undesired metallization is avoided in a galvanizing process. With the same anode length, the distance from one contact point to the next in the direction of transport becomes shorter compared to the roller contact. This allows the production of shorter goods 1 or longer anodes for a given length of goods 1 .
Werden benachbarte Streifenkontakte mit unabhängigen Hubeinrichtungen ausgestattet, so ist eine unterbrechungsfreie Stromzuführung zum Gut möglich. Während der Streifenkontakt der einen Hubeinrichtung, mitfahrend kontaktiert, entspannt sich der andere in Rückwärtsrichtung. Diese abwechselnde Kontaktierung von, in Transportrichtung des Gutes gesehen, benachbarten Streifenkontakten wiederholt sich fortwährend. Are adjacent strip contacts with independent lifting devices equipped, so an uninterrupted power supply to the goods is possible. While the strip contact of one lifting device makes contact while traveling, the other relaxes in the backward direction. This alternating Contacting of neighboring, seen in the direction of transport of the goods Strip contacts are repeated continuously.
In den Figuren sind beidseitige Behandlungen des Gutes dargestellt. Bei einseitiger Behandlung entfallen an der nicht zu behandelnden Seite die Streifenkontakte 20. Treatments of the goods on both sides are shown in the figures. In the case of one-sided treatment, the strip contacts 20 are omitted on the side that is not to be treated.
Die obere Elektrode ist in den Figuren aus Darstellungsgründen nicht gezeichnet,
desgleichen die in elektrochemischen Anlagen bekannten
Elektrolyt-Strömungseinrichtungen und der Badbehälter.
Bezugszeichenliste
1 Gut
2 Bewegungsrichtung des Streifenkontaktes in Transportrichtung
3 Zeitpunkte des Bewegungsablaufes
4 oberer Totpunkt
5 untere Anode, Elektrode
6 Kraftrichtung, auf den Streifenkontakt wirkend
7 Nocke
8 Bewegungsrichtung des Streifenkontaktes in Hubrichtung
9 Drehpunkt, Biegepunkt
10 elektrischer Leiter
11 Schenkel
12 Halter
16 elektrolytischer Behandlungsraum
19 Transportrichtungspfeil
20 Streifenkontakt, Quadratkontakt, Rundkontakt
21 Träger
22 elastischer Isolierwerkstoff
23 starre Kontaktleiste
24 elastische Kontaktleiste
25 Transportwalze, Transporträder
26 flexible Stromleiter
For reasons of illustration, the upper electrode is not shown in the figures, as are the electrolyte flow devices and the bath container known in electrochemical systems. Reference list 1 Good
2 Direction of movement of the strip contact in the direction of transport
3 points in time of the movement
4 top dead center
5 lower anode, electrode
6 Direction of force, acting on the strip contact
7 cam
8 Direction of movement of the strip contact in the stroke direction
9 pivot point, bending point
10 electrical conductors
11 legs
12 holders
16 electrolytic treatment room
19 Transport direction arrow
20 strip contact, square contact, round contact
21 carriers
22 elastic insulating material
23 rigid contact strip
24 elastic contact strip
25 transport roller, transport wheels
26 flexible conductors
Claims (37)
die quer oder in einem davon abweichenden Winkel zur Transportrichtung angeordnet sind,
die mit Ausnahme der Kontakt gebenden Seite, die in Richtung der zu behandelnden Oberfläche des Gutes weist, elektrisch isoliert sind,
die in sich elastisch ausgeführt oder gelagert sind,
und die an der Kontakt gebenden Seite zur Oberfläche des Gutes Haftreibungseigenschaften aufweisen,
which are arranged transversely or at a different angle to the transport direction,
are electrically insulated with the exception of the contacting side, which points in the direction of the surface to be treated,
which are designed or stored in an elastic manner,
and have stiction properties on the contacting side to the surface of the goods,
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