DE2619814B1 - Gestell und rezipient zum tragen zu behandelnder werkstuecke - Google Patents

Description

durch Rollen gelagert sind, um die Wärmeausdehnung der Aufhängeeinrichtung, die auf dem Ring bzw. den Konsolen ruht, zu kompensieren. Der Ring oder die Konsolen sind dabei mit dem in dem Rezipienten geführten Leiter verbunden.

Ferner kann es zweckmäßig sein, die Werkstückträger gegenüber den Aufnahmevorrichtungen elektrisch zu isolieren, wobei die Werkstückträger mit dem isoliert in den Rezipienten geführten Leiter elektrisch verbindbar sind. Zum letztgenannten Zweck können an der Innenseite der Seitenwand des Rezipienten gegenüber dieser elektrisch isolierte Fallarme befestigt sein, die mit den Transportzapfen der Werkstückträger elektrisch leitend in Eingriff bringbar und mit dem isoliert in den Rezipienten geführten Leiter verbunden sind. Die Fallarme können dabei auf gegenüber der Seitenwand des Rezipienten beweglich, beispielsweise durch Rollen gelagerten Isolatoren angeordnet sein.

Die elektrische Isolierung der Werkstückträger gegenüber den Aufnahmevorrichtungen und ihre elektrische Verbindung mit dem isoliert in den Rezipienten geführten Leiter führt zu einer beträchtlichen Energieersparnis, da die Aufhängeeinrichtung mit den Aufnahmevorrichtungen dann auf dem gleichen Potential wie der Rezipient liegen können, so daß an deren Oberflächen kein Glimmsaum entsteht und ferner eine Isolierung für den Ring oder die Konsolen zum Tragen des Gestells im Rezipienten entfallen kann.

Die Aufnahmevorrichtungen für die Werkstückträger können in mehreren Stufen übereinander angeordnet sein, um eine möglichst optimale Raumausnutzung im Behälter zu erzielen. Gegebenenfalls ist es zweckmäßig, die Werkstückträger sternförmig auszubilden, wobei jeweils an den Sternenenden Befestigungseinrichtungen für die Werkstücke vorgesehen sind. Um bei gekühltem Rezipienten hierbei eine gleichmäßige Wärmeabstrahlung der Werkstücke zu erzielen, damit eine gleichmäßige Behandlungstemperatur erreicht wird, sind die Werkstückträger vorzugsweise dreistrahlig ausgebildet, wobei in der Achse des Rezipienten eine gekühlte Elektrode auf dem gleichen Potential wie der Rezipient angeordnet wird.

Die Kugelpfannen der Aufnahmevorrichtungen sind vorzugsweise auswechselbar, um eventuell durch die Glimmentladung oder die Beanspruchung durch das Gewicht der Werkstücke schadhaft gewordene Stücke leicht ersetzen zu können.

Die Aufhängeeinrichtung besteht vorzugsweise aus einem Ring, an dem die Aufnahmevorrichtungen befestigt sind und von dem aus sich Tragarme nach außen erstrecken, die auf den Konsolen oder dem Ring an der inneren Seitenwand des Rezipienten zur Auflage kommen. Um eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes und damit einen gleichmäßigen Glimmsaum bei guter Lastaufnahme mit geringem Gewicht zu erhalten, ist der Ring insbesondere im Schnitt halbkreisförmig mit nach außen gerichteter Krümmung ausgebildet Außerdem ist hierdurch das Gewicht des Gestells bei großer Belastbarkeit gering. Um in dem Fall, in dem die Aufhängeeinrichtung elektrisch leitend mit den Werkstücken verbunden ist und die elektrische Zuleitung über den elektrisch isolierten Ring oder die Konsolen zum Tragen des Gestells erfolgt, einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Ring oder den Konsolen und der Aufhängeeinrichtung zu gewährleisten, können die Tragarme insoweit elastisch ausgebildet sein, daß ein guter elektrischer Kontakt mit großer Kontaktfläche zwischen den Tragarmen und dem Ring oder den Konsolen auch bei der durch die elektrische Glimmentladung hervorgerufenen Erwärmung zusätzlich zu der gewünschten Lastaufnahmefähigkeit des Gestells erzielt wird.

Derartige Gestelle eignen sich ferner dazu, zusammen mit den Werkstücken nach Beendigung der Glimmentladungsbehandlung sehr schnell in ein Härtebad eingebracht zu werden, wobei außerdem ein leichtes Ablaufen des Härtemittels nach dem Entfernen aus dem Härtebad gewährleistet ist, so daß das Gestell ohne Schwierigkeiten für ein erneutes Chargieren ohne Beeinträchtigung der Aufheizperiode während des Beginns der Glimmentladungsbehandlung wiederverwendet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Gestell gemäß der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht in einem schematisch dargestellten Rezipienten angeordnet.

F i g. 2 zeigt das Gestell von F i g. 1 in Draufsicht.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Aufnahmevorrichtung des Gestells im Schnitt.

F i g. 4 die Aufnahmevorrichtung von F i g. 3 in Draufsicht.

F i g. 5 zeigt einen Isolator in einem Rezipienten zur Aufnahme des Gestells.

Fig.6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Aufnahmevorrichtung in Teilansicht im Schnitt.

In einem schematisch in F i g. 1 dargestellten Rezipienten 1 sind unterhalb des Oberrandes an dessen Innenseite Isolatoren 2 angeordnet, die einen Stromring 3 tragen, der mit einem isoliert durch die Rezipientenwandung geführten nicht dargestellten Leiter elektrisch leitend verbunden ist. Der Stromring 3 ist somit gegenüber dem Rezipienten 1 elektrisch isoliert.

In dem Rezipienten 1 kann symmetrisch zu dessen Innenwandung ein Gestell 4 angeordnet werden, dessen Aufhängeeinrichtung 5 zum Aufhängen von Werkstükken von dem Stromring 3 getragen wird. Die Aufhängeeinrichtung 5 besitzt einen Ring 6, der im Schnitt halbkreisförmig mit nach außen gerichteter Krümmung ist. Am Ring 6 sind Tragarme 7 befestigt, die nach außen gerichtet sind und an ihren freien Enden jeweils eine Kontaktleiste 8 aufweisen, die bei Einbringen des Gestells 4 in den Rezipienten 1 auf dem Stromring 3 ruhen und den elektrischen Kontakt zwischen dem Stromring 3 und dem Gestell 4 sicherstellen. Zwischen den Tragarmen 7 sind am Ring 6 nach außen gerichtete Aufnahmevorrichtungen 9 angeordnet, die als Konsolen ausgebildet sind und beispielsweise jeweils mit einem mit dem Ring 6 verbundenen Zwischenstück 10 verschraubt sind. Das Gewicht einer derartigen Konstruktion ist relativ gering. Jede Konsole 9 weist eine Kugelpfanne 11 mit einem Einführmaul 12 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kugelpfanne 11 auswechselbar ausgebildet. Sie kann jedoch auch durch die Konsole 9 selbst gebildet sein.

In jede Kugelpfanne 11 ist ein Werkzeugträger 13 einhängbar, der einen Kugelhubzapfen 14 aufweist, dessen Kugeldurchmesser demjenigen der Kugelpfanne 11 entspricht, um auf diese Weise eine kugelkardanische Aufhängung für den Werkstückträger 13 zu bilden. Der Kugelhubzapfen 14 ist mit einem Transportzapfen 15 einerseits und über ein im eingehängten Zustand des Werkstückträgers 13 nach unten gerichtetes Bolzen-

stück 16 mit einem Stern 17 verbunden, der dreistrahlig ist und an dessen Enden jeweils ein Werkstück 18, etwa eine Kurbelwelle, befestigbar ist.

Der Transportzapfen 15 ist bei eingehängtem Werkstückträger 13 nach oben gerichtet und ragt über die Konsole 9 hinaus, so daß er von einem Greifer zur Entnahme der Werkstücke von dem Gestell ergriffen, der Werkstückträger mit den Werkstücken angehoben, und durch das Einführmaul 12 von der Konsole 9 entfernt werden kann. Entsprechend geschieht das Chargieren der Werkstückträger mit den Werkstücken. Die kugelkardanische Aufhängung garantiert eine biegungsspannungsfreie Aufhängung der Werkstücke und eine große Kontaktfläche zwischen Kugelzapfen 14 und Kugelpfanne 11, so daß ein guter elektrischer Kontakt von dem Stromring 3 über die Arme 7, den Ring 6, die Konsolen 9 und den Werkstückträgern 13 zu den Werkstücken 18 sichergestellt ist, wenn das gesamte Gestell 4 als Stromleiter dient. Das Gestell 4 kann außerhalb des Rezipienten 1 mit Werkstücken 18 chargiert und als Ganzes in den Rezipienten 1 eingesetzt werden. Die Sitzflächen der kugelkardanischen Aufhängung bleiben einer eventuellen Bestäubung während der Glimmentladungsbehandlung entzogen und damit maßhaltig.

Entsprechend der Länge der Werkstücke 18 und des Rezipienten 1 kann es zweckmäßig sein, das Gestell 4 mehrstufig auszubilden, indem wie im dargestellten Ausführungsbeispiel ein zweiter Ring 6' in entsprechendem Abstand unterhalb der ersten Rings 6 angeordnetwird, wobei der Ring 6' über Zuganker 19 mit dem Ring 6 verbunden ist. Der Ring 6' trägt ebenso wie der Ring 6 Konsolen 9 zur Aufnahme von Werkstückträgern 13.

Die Isolatoren 2 können aus einer Anodenplatte 20 bestehen, in die ein isolierender Keramikkörper 21 eingesetzt und mittels einer Schraube befestigt ist. Der Keramikkörper 21 ragt über die Anodenplatte 20 hinaus und ist von einem Glimmerring 22 mit geringerem Durchmesser als die Anodenplatte 20 umgeben, wobei sich der Glimmerring 22 auf der Anodenplatte 20 abstützt. Auf dem Glimmerring 22 befindet sich eine im Schnitt T-förmige Neutralkappe 23, die aufgrund des Glimmerrings 22 von der Anodenplatte durch einen Spalt 24 getrennt ist. Über den Neutralkappe 23 folgt ein weiterer Glimmerring, dem ein Neutralring 25 und ein weiterer Glimmerring 22 folgt. Auf den Keramikkörper 21 ist eine Kathodenplatte 26 aufgesetzt und mit dem Keramikkörper 21 verschraubt. Zwischen dem Neutralring 25, der T-förmigen Neutralkappe 23 und der Kathodenplatte 26 befinden sich ebenfalls Spalte 24, wobei das Spaltsystem sichergestellt,, daß durch eventuelles Aufdampfen eines Metallfilms keine elektrische Brücke zwischen der Anodenplatte 20 und der Kathodenplatte 26 zustande kommen kann. Die Isolatoren 2 können auf Konsolen befestigt sein, die mit der Wand des Rezipienten 1 verbunden sind. Um die Wärmeausdehnung des Gestells 4 auszugleichen, ohne daß die Kontaktleisten 8 auf dem Stromring 3 verschoben werden, können die Isolatoren 2 zusätzlich rollengelagert und um die zu erwartende Größe der Wärmeausdehnung radialbeweglich angeordnet sein.

Um bei der Glimmentladungsbehandlung elektrische Energie einzusparen und das Gestell selbst nicht mit zu behandeln, können die Werkstückträger 13 gegenüber den Aufnahmevorrichtungen 9 elektrisch isoliert sein.

Zu diesem Zweck kann gemäß F i g. 6 die Konsole 9 einen Keramikring 30 aufweisen, der die Kugelpfanne 11 aufnimmt. An der Kugelpfanne 11 und/oder an der Konsole 9 kann dabei ebenfalls ein Spaltsystem entsprechend demjenigen am Isolator 1 vorgesehen werden, um einen elektrischen Kontakt zwischen der Konsole 9 und der Kugelpfanne 11 und damit dem Werkstück durch ein eventuelles Ausbilden eines Metallfilms zu verhindern. Zu diesem Zweck kann die Kugelpfanne 11 oben und unten mit einem im Schnitt winkelförmigen Ring 31 versehen sein, der den Keramikring 30 mindestens teilweise überdeckt und an seiner Innenseite von einem Isolierring 32 umgeben ist, wobei sich an dem Isolierring 32 ein oder mehrere Neutralringe 34 abstützen, die von der Kugelpfanne 11 und dem Ring 31 und untereinander durch Glimmerringe 33 unter Bildung von Spalten 35 getrennt sind.

Das Spaltsystem zum Verhindern der Ausbildung einer elektrischen Brücke zwischen dem Werkstückträger 13 und der Konsole 9 kann jedoch auch am Werkstückträger 13 vorgesehen werden, indem entsprechende Isolierkörper, Neutralringe und Glimmerringe am Bolzen 16 bzw. oberhalb der Kugelpfanne 11 am unteren Teil des Transportzapfens 15 angeordnet werden.

Wenn die Werkstückträger 13 gegenüber den Konsolen 9 elektrisch isoliert sind, müssen die Werkstückträger 13 einzeln mit dem isoliert durch die Rezipientenwand geführten Leiter verbunden werden. Zu diesem Zweck können an der Wand des Rezipienten 1 nicht dargestellte Fallarme vorgesehen werden, die den Transportzapfen 15 umfassen und elektrisch leitend mit diesen in Eingriff bringbar sein können, indem der Transportzapfen beispielsweise an seinem Ende eine Kugel besitzt, während die Fallarme an ihren Enden entsprechende halbkugelförmige Ausnehmungen aufweisen, die die Kugeln der Transportzapfen 15 umfassen. Die Fallarme sind dann ebenfalls mittels Isolatoren 2 gegenüber dem Rezipienten 1 elektrisch zu isolieren und können beispielsweise auf einem Stromring angeordnet sein.

Bei gegenüber dem Gestell 4 isolierten Werkstückträgern 13 kann der übrige Teil des Gestells 4 gegenüber dem Rezipienten 1 isoliert und damit auf schwimmendem Potential gehalten sein, es wird jedoch bevorzugt, den übrigen Teil des Gestells 4 leitend mit dem Rezipienten 1 zu verbinden.

Gegebenenfalls ist es zweckmäßig, anstelle des Rings 3 Konsolen zu verwenden, auf denen sich die Tragarme 7 abstützen.

Bei der in Fig.2 dargestellten Anordnung der Werkstücke im Gestell 4 ist es zweckmäßig, eine wassergekühlte Innenanode zu verwenden, wenn der Rezipient 1 wassergekühlt ist, damit die Wärmeabstrahlung der Werkstücke 18 und damit die Temperatur aller Werkstücke, auch die der weiter im Inneren des Behälters angeordneten, praktisch gleich ist, um reproduzierbare Ergebnisse, z. B. beim Nitrierhärten zu erzielen.

Die an den Enden der Sterne 17 gehaltenen Werkstücke 18 können über an die entsprechenden Werkstücke angepaßte Befestigungseinrichtungen, beispielsweise durch Verschrauben, mit den Sternen 17 verbunden sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Gestell zum Tragen von durch stromstarke Glimmentladungen in einem Rezipienten zu behandelnden Werkstücken, das mit einem isoliert in den Rezipienten geführten Leiter verbindbar ist, gekennzeichnet durch eine Aufhängeeinrichtung (5) mit Aufnahmevorrichtungen (9), die jeweils eine Kugelpfanne (11) mit Einführmaul (12) aufweisen und in die Werkstückträger (13) einhängbar sind, die einen Kugelhubzapfen (14) und einen Transportzapfen (15) besitzen.

2. Gestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Stromleiter ist.

3. Gestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückträger (13) gegenüber den Aufnahmevorrichtungen (9) elektrisch isoliert und mit dem isoliert in den Rezipienten (1) geführten Leiter elektrisch verbindbar sind.

4. Gestell nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtungen (9) für die Werkstückträger (13) in mehreren Stufen übereinander angeordnet sind.

5. Gestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückträger (13) sternförmig ausgebildet sind, wobei jeweils an den Sternenden Befestigungseinrichtungen für die Werkstücke vorgesehen sind.

6. Gestell nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelpfannen (11) der Aufnahmevorrichtungen (9) auswechselbar sind.

7. Gestell nach einem der Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängeeinrichtung (5) aus einem Ring (6) besteht, an dem die Aufnahmevorrichtungen (9) befestigt sind und von dem aus sich Tragarme (7) nach außen erstrecken.

8. Gestell nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (6) im Schnitt halbkreisförmig mit nach außen gerichteter Krümmung ist.

9. Rezipient zur Behandlung von Werkstücken mittels stromstarker Glimmentladungen, in den ein elektrischer Leiter isoliert eingeführt ist, zur Verwendung eines Gestells nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Seitenwand des Rezipienten (1) ein gegenüber diesem elektrisch isolierter Ring (3) oder Konsolen zum Tragen des Gestells (4) angeordnet sind.

10. Rezipient nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (3) oder die Konsolen auf Isolatoren (2) ruhen, die gegenüber der Seitenwand des Rezipienten (1) beweglich gelagert sind.

11. Rezipient nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (3) oder die Konsolen mit dem isoliert in den Rezipienten (1) geführten Leiter verbunden sind.

12. Rezipient nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Seitenwand des Rezipienten (1) gegenüber dieser elektrisch isolierte Fallarme befestigt sind, die mit den Transportzapfen (15) der Werkstückträger (13) elektrisch leitend in Eingriff bringbar und mit dem isoliert in den Rezipienten (1) geführten Leiter verbunden sind.

13. Rezipient nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallarme auf gegenüber der Seitenwand des Rezipienten (1) beweglich gelagerten Isolatoren (2) angeordnet sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gestell zum Tragen von durch stromstarke Glimmentladungen in einem Rezipienten zu behandelnden Werkstücken, das mit einem isoliert in den Rezipienten geführten Leiter verbindbar ist.

Bei der Behandlung von Werkstücken mittels stromstarker Glimmentladungen zum Nitrierhärten, Metallisieren, Glühen, Härten, Karburieren, Entkohlen od. dgl. der Werkstücke werden diese in einem Rezipienten aufgestellt bzw. aufgehängt und bei Verwendung von Gleichstrom als Kathode und bei Verwendung von Wechsel- oder Drehstrom mindestens zeitweise als Kathode geschaltet, während der Rezipient die entsprechende andere Polarität aufweist. Das Chargieren ist hierbei jedoch häufig zeitraubend und schwierig, zumal wenn es sich um langgestreckte Werkstücke, etwa Kurbelwellen handelt, die insbesondere Teilschwerpunkte aufweisen, die nicht durch eine Gerade zu verbinden sind, da derartige langgestreckte Werkstücke bei der durch die Glimmentladung bewirkten Erwärmung zu Verzügen neigen, falls sie nicht derart aufgehängt werden, daß Biegebeanspruchungen ausgeschlossen sind. Letzteres ist jedoch schwierig zu bewerkstelligen und verhindert ein automatisches Chargieren des Rezipienten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Gestell der eingangs genannten Art zu schaffen, das ein automatisches Chargieren ermöglicht und die elektrische Energie an die Werkstücke führt, wobei die Werkstücke ohne Biegebeanspruchungen im Rezipienten angeordnet werden können.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Gestell zum Tragen von Werkstücken, das durch eine Aufhängeeinrichtung mit Aufnahmevorrichtungen gekennzeichnet ist, die jeweils eine Kugelpfanne mit Einführmaul aufweisen und in die Werkstückträger einhängbar sind, die einen Kugelhubzapfen und einen Transportzapfen besitzen.

Die hierdurch vorgesehene aus der Kugelpfanne und dem Kugelhubzapfen gebildete kugelkardanische Aufhängung garantiert eine biegungsspannungsfreie Aufhängung auch von sehr langgestreckten Werkstücken und ermöglicht ein automatisches Chargieren des Gestells, indem der mit einem oder mehreren Werkstücken verbundene Werkstückträger an seinem Transportzapfen ergriffen und mit seinem Kugelhubzapfen in die Kugelpfanne der Aufnahmevorrichtung durch dessen Einführmaul außerhalb des Rezipienten eingehängt und dann das die Werkstücke tragende Gestell in den Rezipienten eingesetzt wird. Hierbei spielt es keine Rolle, wenn sich das Gestell durch Wärmeeinwirkung während oder nach der Behandlung der Werkstücke durch stromstarke Glimmentladung verzogen hat, da die Kugelhubzapfen auch dann in die ihr zugeordneten Kugelpfannen gleiten, wenn sich das Abstandsmaß zwischen der Chargiereinrichtung für das Gestell und der Lage der Kugelpfannen geändert haben sollte. Wenn das Gestell selbst als Stromleiter ausgebildet ist, wird ferner durch die große Kontaktfläche der kugelkardanischen Aufhängung immer eine gute elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gestell und den Werkstücken sichergestellt. Hierbei kann dann an der Seitenwand des Rezipienten ein gegenüber diesem elektrisch isolierten Ring oder elektrisch isolierter Konsolen zum Tragen des Gestells angeordnet sein. Der Ring oder die Konsolen können dabei auf Isolatoren ruhen, die gegenüber der Seitenwand des Rezipienten beweglich, beispielsweise