DE4212045C1 - Verfahren und Vorrichtung zur chemischen und/oder galvanischen Behandlung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur chemischen und/oder galvanischen Behandlung von in Gestellen aufgehängten Werkstücken in Tauchbädern, wobei die Werkstücke in ihren Gestellen hängend, während ihres Tauchzustandes, bewegt werden.

In der Galvanotechnik hängt im allgemeinen der Wirkuungsgrad einer chemischen Behandlung wie z. B.: Entfetten, Beizen, Reinigen, Deka­ pieren, Neutralisieren, Färben usw. von einer wirksamen Umströ­ mung und Durchspülung des zu behandelnden Werkstücks ab. Dabei spielen sich die entscheidenden Vorgänge in der Grenzschicht an der zu behandelnden Werkstückoberfläche ab. Dort sollen bei­ spielsweise störende Substanzen schnell abtransportiert und che­ mische Reaktionsstoffe gleichförmig herantransportiert werden.

Diese Problematik betrifft neben den obengenannten Werkstückbe­ handlungen besonders Galvanisiervorgänge. Denn hier sollen in möglichst kurzer Zeit möglichst viele Metallionen gleichförmig auf dem zu veredelnden Werkstück abgeschieden werden. Da bei ruhendem Elektrolyten und unbewegten Elektroden durch die an der Kathodenoberfläche (Werkstückoberfläche) stattfindende Reduktion die dortige Elektrolytgrenzschicht schnell an Metallionen ver­ armt, verlangsamt sich der Abscheidungsprozeß zunehmend, bzw. verschlechtert sich die Qualität der abgeschiedenen Schicht. Diesem Vorgang kann entgegengewirkt werden, indem der sich unmit­ telbar an der Werkstückoberfläche aufhaltende Elektrolyt perma­ nent ausgetauscht wird. Für einen solchen Konzentrationsausgleich kann zum einen der Elektrolyt umgewälzt oder gerührt werden und zum anderen das Werkstück im Elektrolyt bewegt werden. Vorteil­ haft ist eine Werkstückbewegung, bei der auch der Elektrolyt in bestimmbarem Umfang gerührt wird.

Eine solche Vorgehensweise ist aus der Druckschrift DE-OS 39 05 100 bekannt. Diese befaßt sich u. a. mit der Optimierung der metallischen Bohrungsbeschichtung von Leiterplatten. Die dazu in Gestellen aufgehängten und vertikal im Tauchbad ausgerichteten Platinen werden über einen elektromotorischen Exzenterantrieb quer zu ihren Hauptausdehnungen (Platinenfläche) hin- und herbe­ wegt. Der Hub beträgt ca. 1,3 cm. Dieser Hauptbewegung wird mit­ tels eines elektromechanisch angetriebenen Unwuchterregers eine Vibrationsbewegung gleichgerichtet überlagert. Der Vibrationshub beträgt 1,5 mm. Die Gestelle bewegen sich mit den Platinen auf einer geraden Bahn vor- und rückwärts, wobei sie zusätzlich über einen zweiten Antrieb in Bewegungsrichtung vibrieren.

Eine andere Werkstückbewegung im Tauchbad ist aus der Patentschrift DE 37 35 431 bekannt. Hier werden die Werkstücke an speichenradförmigen Gestellen befestigt. Die vertikal stehenden und um ihre Radachsen drehbaren Gestelle werden im Tauchbad um diese Radachsen oszillierend geschwenkt. Die Werkstücke pendeln dabei auf einem Halbkreis um die Radachsen hin und her.

Eine Werkstückbewegung auf einer ebenen, nicht geschlossenen Bahnkurve ist nur bedingt dazu geeignet, Werkstücke von komplexer Gestalt optimal galvanisch zu beschichten. Dies zeigt sich deut­ lich, wenn man sich als zu beschichtendes Werkstück beispiels­ weise eine Kaffeekanne vorstellt. Nase und Henkel der Kaffeekanne sollen dabei in der Bewegungsrichtung orientiert sein. Wird die Kaffeekanne in Schnaupenrichtung verfahren, so baut sich während des Anfahrvorganges eine, von der Schnaupe bis zur seitlichen Bauchmitte enganliegende, laminare Grenzschichtströmung auf, die über den gesamten Verfahrweg erhalten bleibt. Zwischen seitlicher Bauchmitte und Henkelbereich bildet sich dagegen eine Wirbel­ schleppe aus. Bei Bewegungsumkehr entsteht jeweils auf der an­ deren Seite die Laminarströmung und die Wirbelschleppe. Diese Strömungsverhältnisse ändern sich nur unwesentlich, wenn das Werkstück Kaffeekanne statt auf einer geraden auf einer halb­ kreisförmigen Bahn bewegt wird.

Bei einer Bewegung auf solchen Bahnkurven ist es von Nachteil, daß die Werkstücke an jedem einzelnen Oberflächenelement nur je zwei Strömungszustände ausgesetzt sind, nämlich dem jeweiligen Zustand bei der Vorwärts- und Rückwärtsfahrt. Bei der Kaffeekanne ergeben sich sogar Zonen, in denen bei beiden Fahrtrichtungen jeweils nur Wirbelströmung - also nur ein Strömungszustand - vorliegt. Diese Zonen befinden sich zum einen zwischen Schnaupe und Bauch, und zum andern zwischen Bauch und Henkel. Folglich ist dort die Metallabscheidung gegenüber den abwechselnd laminar umströmten Bereichen geringer. Zusätzlich variiert die Metallab­ scheidung aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeitsverhält­ nisse in der Grenzschicht entlang der umströmten Oberfläche. Also kann man mit den beschriebenen Bewegungsarten keinen gleichmäßig starken Überzug erzielen.

Durch den ruckartigen Richtungswechsel dieser Bewegungsarten sind zudem die Kontakte zwischen Werkstück und Gestell hochbelastet. An den Bewegungsumkehrpunkten versucht der träge Elektrolyt seine Strömungsrichtung beizubehalten und das Werkstück mitzureißen.

Aus den Druckschriften US 49 46 572 und US 49 92 145 ist ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung bekannt, wo gerade dieses Kontaktie­ rungsproblem in anderer Weise auftritt. Die Werkstücke werden in langen korbartigen und elektrisch leitenden Magazinen nebenein­ ander- bzw. hintereinanderliegend aufgenommen. Die Magazine drehen sich im Galvanisierbad um eine quer zur Magazinlängsrichtung ange­ ordnete Achse. Da die Magzine nur ca. zur Hälfte mit den Werk­ stücken aufgefüllt sind, rutschen die Werkstücke bei einer vollen Magazinumdrehung zweimal im Magazin hin und her. Die Bestromung der Werkstücke erfolgt nur durch das Anliegen an der Magazinwan­ dung, was unmittelbar Kontaktierungsprobleme mit sich bringt. Die Bahnkurve des einzelnen Werkstückes ist von seiner Einfüllage im Magazin und von der Magazindrehzahl abhängig.

Ferner ist in der nachveröffentlichten Druckschrift DE 41 33 561 A1 eine Vorrichtung beschrieben, mit deren Hilfe in Wa­ renträgern hängende Werkstücke Ortsveränderungen durchführen, die durch eine Überlagerung von linearen oder kreisförmigen in einer Ebene liegenden Bewegungen mit kreisförmigen Bewegungen einer an­ deren zur ersten senkrecht ausgerichteten Ebene erzeugt werden. Die Werkstücke bewegen sich demnach auf ellipsenförmigen Kurven.

Die Bewegungsarten aus dem Stand der Technik bewirken keine opti­ male Rührwirkung im Elektrolyt. Die geradlinigen Ortsverände­ rungen der Werkstücke wiederholen sich ständig. Sie verursachen je nach Geschwindigkeit und Formgebung der Werkstücke stationäre Strömungsfeder im Elektrolyt. Dieser schwappt phasengleich zur Hin- und Herbewegung der Werkstücke mit. Ähnliches gilt für die obengenannte lange Verfahrstrecke auf der Halbkreisbahn. Hier wird der Elektrolyt über einen Weg von mehreren dem gleichförmig mitgespült. Auch Bewegungen auf einer Ellipsenbahn erzeugen, ebenso wie die Rührbewegung eines sich drehenden Magazins, durch das kontinuierliche Mitschleppen des Elektrolyten nur ein statio­ näres Strömungsfeld. Dadurch wird in allen Fällen die Relativge­ schwindigkeit zwischen der Werkstückoberfläche und der dortigen Grenzschicht vermindert, wodurch nicht nur ein für eine schnelle Beschichtung notwendiger Konzentrationsaustausch, sondern auch eine wirksame Elektrolytvermischung verhindert wird.

Diese Vermischung ist primär aus zwei Gründen wichtig. Zum einen fördert das Vermeiden von strömungslosen Zonen, stationären und/ oder wandernden Strömungsfeldern den Konzentrationsaustausch und zum andern werden lokale Elektrolytunterkühlungen und/oder Wärme­ staus verhindert. Denn eine gleichförmige Konzentrationsvertei­ lung und ein homogenes Wärmefeld verbessern nicht nur die Quali­ tät der galvanischen Beschichtung, sondern erlauben auch eine höhere Stromdichte und damit eine geringere Tauchzeit. Folglich erhöht sich dadurch die Wirtschaftlichkeit der Behandlung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die in den Gestellen hängenden Werkstücke derart im Tauchbad zu bewegen, daß alle Bereiche der Werkstückoberfläche - jeweils zyklisch - zeitweise laminar umströmt werden und die Tauchbadflüssigkeit thermisch und hydrodynamisch günstig durchmischt wird. Auch sollen die aus dem Stand der Technik hierzu bekannten Nachteile vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch ein Verfahren zur chemischen und/oder galvanischen Behandlung von in Gestellen aufgehängten Werkstücken erreicht, bei dem die getauchten Werkstücke auf einer geschlossenen sich mindestens einmal schneidenden bzw. windschief überkreuzenden Raumkurve bewegt werden.

Eine Werkstückbewegung auf einer geschlossenen Kurve hat u. a. Vorteile durch das Wegfallen der Umkehrpunkte der herkömmlichen Hin- und Herbewegungen. Dadurch muß die Werkstückbewegung nicht mehr im Umkehrpunkt angehalten werden, sondern kann ihre Ge­ schwindigkeit beibehalten. Somit hat man kein Abreißen der lami­ naren Strömung mehr. Auch verringert der Wegfall der großen Be­ schleunigungsschwankungen die mechanische Belastung der die Werk­ stücke tragenden Befestigungs- und Kontaktierungsmittel an den Gestellen.

Erfindungsgemäß soll sich die Raumkurve mindestens einmal schnei­ den bzw. windschief überkreuzen. Ein Schneiden der Bahnkurve, das man hauptsächlich bei einer in einer Ebene liegenden Kurve fin­ det, hat den Vorteil sich kreuzender und damit sich mischender Elektrolytströmungen. Auch wird eine Bewegungsangleichung des Elektrolyten an die Werkstückbahn verringert. Durch beide Punkte wird der notwendige Elektrolytaustausch in der Grenzschicht erheblich gefördert.

Dieser Effekt tritt auch bei dreidimensionalen Kurven auf. Aller­ dings brauchen diese sich nicht zu schneiden. Hier reicht schon ein windschiefes Überkreuzen, da in der Projektion in eine bestimmte Ebene ein Schneiden darstellt. Das windschiefe Über­ kreuzen zweier Raumkurvenabschnitte bedeutet, daß die in Pro­ jektionsrichtung übereinander liegenden Kurvenabschnitte, die sich also nicht schneiden können, auch nicht parallel zueinander sind. Dadurch hat der sich kreuzende Elektrolytstrom eine zusätz­ lich vertikale Komponente. Außerdem können sich bei Vertikalbewe­ gungen laminare Grenzschichtströmungen an den Oberflächenzonen ausbilden, die zum Tauchbadspiegel annähernd parallel ausge­ richtet sind.

Die neuen Raumkurven sollen dabei so gestaltet sein, daß der Raumkurvenweganteil parallel zur Koordinatenachse mit der größten Amplitude maximal zehnmal größer ist, als der Raumkurvenweganteil parallel zu einer anderen Koordinatenachse mit kleinerer Ampli­ tude. Damit sollen Raumkurven vermieden werden, die hauptsächlich nur eine Ausdehnung in eine Koordinatenrichtung haben. Derartige Kurven haben zwangsläufig Abschnitte mit sehr kleinen Kurvenra­ dien, die wiederum zu großen Beschleunigungsschwankungen führen. Angestrebt werden Raumkurven, die trotz ihrer Überkreuzung große gekrümmte Raumflächen aufspannen. Dies gilt auch für in der Ebene liegende Raumkurven. Dort soll die von der sich schneidenden Kurve eingeschlossene Fläche möglichst groß sein. Dadurch liegen die einzelnen Bahnabschnitte weiter auseinander. Folglich hat man eine gute Rührwirkung. Außerdem wird durch große Kurvenradien die mechanische Belastung der die Werkstücke tragenden Befestigungs- und Kontaktierungsvorrichtungen verringert.

Eine Raumkurve, die die zuvor genannten Bedingungen erfüllt, ist eine Kurve, deren senkrechte Projektion auf den Tauchbadflüssig­ keitsspiegel annähernd die Form einer "8" hat. Die Raumfläche sowie die Kurvenradien sind groß. Besondere Vorteile weist diese Kurvenform bezüglich der Werkstückumströmung auf. Betrachtet man die Werkstückbewegung zunächst auf einer ebenen "8", erkennt man, daß die Oberflächenzone - des im Gestell drehstarr aufgehängten Werkstücks -, die beim Abfahren dieser Kurve von vorn angeströmt wird, kontinuierlich um das Werkstück wandert. Dementsprechend wird das Werkstück ununterbrochen aus einem andern Winkel ange­ strömt, wobei jede Oberflächenzone nach und nach abwechselnd laminar und turbulent umströmt wird. Am Beispiel der Kaffeekanne als Werkstück werden die Vorzüge des Verfahrens besonders deut­ lich. Hier wird die Kaffeekanne nicht nur aus den Richtungen angeströmt in die die Schnaupe oder der Henkel zeigen, sondern auch quer dazu. Somit kann sich auch in bisher kritischen Berei­ chen wie z. B. zwischen Henkel und Bauch bzw. Schnaupe und Bauch zeitweise eine laminare Grenzschichtströmung ausbilden.

Zusätzlich bewirkt die Strömungsumwanderung des Werkstücks, daß die u. a. durch Elektrolytverwirbelung und/oder Wasserstoffab­ scheidung gebildeten Gasbläschen weggespült werden.

Bei Werkstücken, die allseitig eine komplizierte Oberflächenge­ stalt haben, kann man die Vertikalbewegung im Tauchbad so gestal­ ten, daß die senkrechte Projektion der Raumkurve auf eine im wesentlichen senkrecht zum Tauchbadflüssigkeitsspiegel gedachte Ebene ebenfalls annähernd die Form einer "8" hat. Damit werden auch die oberen und unteren Werkstückoberflächenzonen auf be­ stimmten Kurvenabschnitten laminar umströmt. Ebenso können größere Gasblasen ausgespült werden, die sich bei der Wasser­ stoffabscheidung bevorzugt in kleineren nach oben gerichteten Ausnehmungen ansammeln.

Bezüglich der Elektrolytdurchmischung bringt das Verfahren durch das Überkreuzen der Rührbewegung durch die Werkstücke und die Bewegung auf einer 8er-förmigen Kurve den Vorteil mit sich, daß der obere Kreis der 8er-förmigen Kurve mit umgekehrtem Drehsinn durchfahren wird wie der untere Kreis der Kurve. Durch diese entgegengesetzten Rührbewegungen der vielen nebeneinander am Gestell angebrachten Werkstücke erfolgt eine wirkungsvolle Durchmischung des Elektrolyten. Globale Randströmungen und strö­ mungsfreie Zonen können so vermieden werden.

Somit vermeidet das die neue Werkstückbewegung beschreibende Ver­ fahren die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile.

Das neue Verfahren wird in einer besonderen Vorrichtung zur chemischen und/oder galvanischen Behandlung von in Gestellen aufgehängten Werkstücken in die Realität umgesetzt. Diese Vor­ richtung besteht aus mehreren Schlitten, deren Bewegungsrich­ tungen senkrecht zueinander orientiert sind, wobei alle Schlitten durch ein an der Tauchbadtragkonstruktion (Grundrahmen) ange­ brachtes Antriebsaggregat angetrieben werden.

Um eine Kurve in der Form einer liegenden "8" zu erzeugen be­ nötigt man im allgemeinen zwei Schlitten und zwei Antriebs­ aggregate, wobei sich der erste Schlitten mit seinem Antrieb auf dem zweiten Schlitten bewegt. Eine solche Konstruktion ist für den Einsatz in einer galvanotechnischen Anlage wenig geeignet. Aufgrund der eng nebeneinander stehenden Behandlungsbäder solcher Anlagen müssen bei den vertikal zu beschickenden Tauchbädern die Antriebsaggregate stirnseitig unterhalb des oberen Tauchbadrandes in einem abdeckbaren Bereich angeordnet sein. Da dort in der Regel wenig Platz zur Verfügung steht, ist die Erzeugung einer mehrdimensionalen Bewegung mit mehreren Schlitten aber nur einem Antriebsaggregat besonders vorteilhaft.

Das Auskommen mit nur einem Antriebsaggregat verringert zum einen die Herstellungskosten, zum anderen erhöht es die Wartungsfreund­ lichkeit der Anlage, zumal hier alle Bauteile durch die korrosive Umgebung verstärkt verschleißanfällig sind.

Zwischen dem Antriebsaggregat und den einzelnen Schlitten sind am Grundrahmen gelagerte Geradschubkurbeln angeordnet, wobei die Kurbelschwingen vom Antriebsaggregat angetrieben werden. Ein Schlitten, vorzugsweise der Schlitten mit dem längsten Hub und mit der höchsten Gewichtsbelastung, soll mit einer zentrischen Geradschubkurbel ausgestattet sein. Bei diesem Getriebe schneidet die Kurbelwelle die Schubgelenkbahn. Dadurch ist Hub-, Geschwin­ digkeits- und Beschleunigungsverlauf für die Hin- und Rückbe­ wegung symmetrisch. Folglich ist die mechanische Belastung des Antriebs und der Führungen am geringsten.

Die Getriebe der nachgeordneten Schlitten werden durch teilex­ zentrische Geradschubkurbeln bewegt. Bei diesen Getrieben schnei­ det die Schubgelenkbahn zweimal die Kurbelwelle pro Kurbelwellen­ umdrehung, da sich die am jeweils vorgeschalteten Schlitten sitzende Schubgelenkbahn an der am Grundrahmen gelagerten Kurbel­ welle vorbeibewegt.

Die Drehzahlen der in verschiedenen horizontalen, parallelen Ebenen liegenden Kurbelschwingen haben vorzugsweise ein Ver­ hältnis von 1 : 2. Während der erste Schlitten einen vollen Hub verfährt, führt der zweite Schlitten zwei volle Hübe aus. Somit entsteht eine annähernd 8er-förmige Raumkurve, bei der sich die Geschwindigkeiten der beiden Schlitten vorteilhaft überlagern.

Zur Erzeugung anderer Raumkurven können die Drehzahlverhältnisse zwischen den einzelnen Geradschubkurbeln mittels entsprechender Getriebeanpassungen, von Hand oder motorisch, angepaßt werden. Eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung der entsprechenden Raumkurve kann durch veränderbare Kurbelschwingenlängen erzeugt werden.

In Weiterbildung der Erfindung beinhaltet das Antriebsaggregat einen drehzahlregelbaren Elektromotor. Damit läßt sich die für den jeweiligen Galvanisiervorgang günstigste mittlere Werkstück­ geschwindigkeit einstellen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung der schematisch dargestellten Ausführungs­ formen.

Fig. 1 zeigt die Skizze eines Tauchbades mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen Werkstückbewegung in der Draufsicht.

Fig. 2 stellt das Tauchbad und die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 1 in der Frontansicht (Seitenansicht) dar.

Fig. 3 zeigt die Skizze der Raumkurvenprojektion mit der Be­ zeichnung der einzelnen Bahn- und Wegabschnitte im Koordinaten­ system.

Fig. 4 kann man die dreidimensional dargestellte Raumkurve mit ihren Projektionen entnehmen.

Fig. 5 veranschaulicht die Werkstück- bzw. Kathodenbewegung im Tauchbad.

Fig. 6 stellt die Umströmungsverhältnisse am bewegten Werkstück dar.

Der Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung zu entnehmen, die geeignet ist, die neue Raumkurvenbewegung der im Tauchbad an Gestellen hängenden Werkstücke zu realisieren. Mit dieser Vorrichtung wer­ den die im Tauchbad (1) zu behandelnden Werkstücke (2) in einer horizontalen Ebene geführt. Dazu ruht ein Grundrahmen (21) auf Auslegern (30) die am Tauchbad (1) angeordnet sind. Der Grund­ rahmen (21) ist sowohl die tragende Basis für die auf ihm gela­ gerten Schlitten (18, 19), als auch der Träger für ein Antriebs­ aggregat (22) und die Geradschubkurbellager (31, 31′). Zur Führung und Lagerung des von ihm direkt getragenen Schlittens (19) weist der Grundrahmen (21) an seinen Stirnseiten nutförmige Ausnehmungen (32, 33) auf.

Der in Tauchbadlängsrichtung (15) bewegliche Schlitten (19) wird von dem Antriebsaggregat (22) direkt angetrieben. Das Antriebs­ aggregat (22) besteht aus einem drehzahlregelbaren Elektromotor (29) und einem unmittelbar angeflanschten Stirnradgetriebe (35). Am Stirnradgetriebeausgang ist u. a. eine Kurbelschwinge (26) befestigt. Diese Kurbelschwinge (26) bildet mit Pleuel (36) eine zentrische Geradschubkurbel (23), die die Rotationsbewegung des Getriebeausgangs in eine Längsbewegung des Schlittens (19) umsetzt.

Der erste Schlitten (18) wird von dem Schlitten (19) getragen. Seine Bewegungsrichtung verläuft ebenfalls horizontal, jedoch senkrecht zur Bewegungsrichtung von Schlitten (19). Der Schlitten (18) wird in den nutförmigen Ausnehmungen (39, 39′ und 40, 40′) gelagert und geführt.

Angetrieben wird dieser Schlitten (18) von zwei teilexzentrisch arbeitenden Geradschubkurbeln (24, 24′), die über ihre Lager (31, 31′) am Grundrahmen (21) befestigt sind. Die Kurbelschwingen (27, 27′) sind über die Zahnriemen (41, 42) und die entsprechenden Zahnriemenräder (43-45′) mit dem Antriebsaggregat (22) verbunden. Dabei treibt das am Antriebsaggregat (22) sitzende Zahnriemenrad (43) die Geradschubkurbel (24) über das Zahnriemenrad (44) an. Die Geradschubkurbel (24) gibt die Rotationsbewegung über das Zahnriemenrad (45) und den Zahnriemen (42) mit gleicher Drehzahl an die Geradschubkurbel (24′) weiter. Die parallel arbeitenden Geradschubkurbeln (24, 24′) bewegen den Schlitten (18) senkrecht zur Tauchbadlängsrichtung, während sich dieser (18) unter der Zwangsführung von Schlitten (19) quer an ihnen vorbeibewegt.

Der Schlitten (18) nimmt das werkstücktragende Gestell (3) über die Einweisungen (46) auf. Die bisher verwendeten Gestelle können ohne Änderung in der neuen Vorrichtung benutzt werden.

Somit wird mit der gesamten - am Tauchbad angebrachten - Vor­ richtung die Rotationsbewegung des einzigen Antriebs (22) in zwei zueinander senkrecht ausgerichtete Längsbewegungen umgesetzt, die es ermöglichen, die im Tauchbad hängenden Werkstücke auf einer geschlossenen Raumkurve zu bewegen.

Zur Erzeugung eines vertikalen Hubs kann ein dritter Schlitten verwendet werden, der ebenfalls über teilexzentrische Gerad­ schubkurbeln bewegt wird. Es wäre auch denkbar, auf den zusätz­ lichen Schlitten und weitere Geradschubkurbeln zu verzichten, z. B. zugunsten einer vertikalen wellenförmigen Kulissenführung. Diese könnte einen der horizontalen Schlitten z. B. wellenförmig statt gerade führen.

Dem Fachmann geläufige konstruktive Detaillösungen und Einrich­ tungen, die mit der Erfindung nicht in engem Zusammenhang stehen, wie beispielsweise Stromschienen, Isolatoren, Abdeckungen, Kupplungen, Endschalter, Sensoren usw., sind den Figuren nicht zu entnehmen.

Eine zweidimensionale, geschlossene Raumkurve (4) ist ein Fig. 3 in Form einer liegenden "8" dargestellt. Die maximale Bewegungs­ amplitude mit dem Raumkurvenweganteil (8 oder 8′) ist in der Regel in Tauchbadlängsrichtung - parallel zu den Anodenreihen - orientiert.

Selbstverständlich kann die Raumkurve auch andere Formen anneh­ men, z. B. durch das Verändern des Übersetzungsverhältnisses zwi­ schen dem antriebsseitigen Zahnriemenrad (43) und dem abtriebs­ seitigen Zahnriemenrad (44). Dreht die Kurbelschwinge (27) drei­ mal schneller als die Kurbelschwinge (26), so entsteht eine aus drei Schlaufen gebildete Kurve, wie sie in Fig. 3 gestrichelt abgebildet ist.

Auch kann durch die Veränderung der Kurbelschwingenlänge die Kurvenform manipuliert werden. Wird z. B. die aktive Länge der Kurbelschwinge (27, 27′) vergrößert, wird aus der Raumkurve (4) eine "8" in Breitschriftformat.

Fig. 4 zeigt eine dreidimensionale Variante (5) der obengenannten Raumkurve (4) und ihre Projektionen. Eine solche Raumkurve läßt sich mit einem zusätzlichen - in den Figuren nicht dargestellten - vertikalen Antrieb erzeugen.

Die abgebildete Raumkurve (5) ist eine räumlich verzerrte "8". Dies läßt sich durch ihre Projektion auf verschiedene Koordina­ tensystemebenen verdeutlichen. Eine Projektion in die x-y-Ebene parallel zum Tauchbadflüssigkeitsspiegel (12) zeigt eine liegende "8" (5′′). Die Projektion in eine y-z-Ebene (13) parallel zur Tauchbadstirnseite ergibt eine stehende "8" (5′), während die Projektion in die x-z-Ebene (14) parallel zur Tauchbadlängsseite eine Ellipse (5′′′) abbildet.

Des weiteren erkennt man an der Ober- und Unterseite des in Fig. 4 dargestellten gedachten Quaders die Berührstellen mit der Raumkurve. Die dort berührenden Bahnabschnitte (6′, 7′) überkreu­ zen sich windschief, was durch die dort eingezeichneten Tangenten verdeutlicht werden soll.

In Fig. 5 ist das Tauchbad (1) mit an seiner Längsseite ange­ ordneten Anoden (47) und den beispielsweise rohrförmigen Werk­ stücken (2) dargestellt. Die Raumkurve (4), auf der das einzelne Werkstück bewegt wird, ist auf die Werkstückachse bezogen einge­ zeichnet.

Die Strömungsverhältnisse während der Werkstückbewegung im Tauch­ bad sind Fig. 6 zu entnehmen. Dort sieht man ein Werkstück (2) auf verschiedenen Positionen der Raumkurve (4). Zur besseren Dar­ stellung ist die Raumkurve vergrößert gezeichnet.

Deutlich zu erkennen ist der, von der Position auf der Raumkurve abhängige, Verlauf der das Werkstück umgebenden Strömung. Die der trägen Behandlungsflüssigkeit entgegenbewegte Werkstückoberfläche wird laminar umströmt. Auf der der Bewegung abgewandten Seite bildet sich dagegen eine Wirbelschleppe aus. Dabei läuft die Metallabscheidung in der laminaren Strömungszone mit besonders hohem Wirkungsgrad ab. In der für die Metallabscheidung weniger günstigen Wirbelschleppe vermischt sich der im Bereich der lami­ naren Strömung an Metallionen verarmte Elektolyt mit dem normal­ gesättigten besonders vorteilhaft. Da während der Bewegung des Werkstückes auf der dargestellten Raumkurve sowohl die laminare, als auch die turbulente Strömungszone kontinuierlich um das ein­ zelne Werkstück wandert, entsteht eine gleichförmige homogene Beschichtung.

Gleichzeitig verhindert die in Form einer "8" gewählte Raumkurve (4) das Ausbilden einer globalen Strömung, die die Relativge­ schwindigkeit zwischen Werkstück und mitbewegtem Elektolyt her­ absetzen könnte. Denn die an der Längsachse der Raumkurve gespie­ gelten Kurvenbereiche werden immer in entgegengesetzter Richtung durchfahren, womit zudem eine weitere Verwirbelung des Elektroly­ ten erzielt wird.

Bezugszeichenliste

 1 Tauchbad
 2 Werkstück
 3 Gestell
 4 Raumkurve (in der Ebene)
 5 Raumkurve
 5′ Raumkurvenprojektion in die y-z-Ebene
 5′′ Raumkurvenprojektion in die x-y-Ebene
 5′′′ Raumkurvenprojektion in die x-y-Ebene
 6, 7 Bahnabschnitte in der Ebene
 6′, 7′ Bahnabschnitte im Raum
 8, 8′, 9 Raumkurvenweganteile
10, 11 Koordinatenachsen
12 Tauchbadflüssigkeitsspiegel
13, 14 Projektionsebenen
15, 16, 17 Freiheitsgrade
18 erster Schlitten (y-Koord.)
19 zweiter Schlitten (x-Koord.)
21 Grundrahmen
22 Antriebsaggregat
23 Geradschubkurbel (zentrisch)
24, 24′ Geradschubkurbeln (teilexzentrisch)
26, 27, 27′ Kurbelschwingen
29 Elektromotor
30 Ausleger
31, 31′ Geradschubkurbellager
32, 33 Ausnehmungen (Lagerstellen für (19))
35 Getriebe zu (29)
36, 37, 37′ Pleuel
39, 39′ Ausnehmungen (Lagerstellen für (18))
40, 40′ Ausnehmungen (Lagerstellen für (18))
41, 42 Zahnriemen
43, 44 Zahnriemenräder
45, 45′ Zahnriemenräder
46 Einweisung
47 Anoden

Claims (9)

1. Verfahren zur chemischen und/oder galvanischen Behandlung von Werkstücken in Tauchbädern (1), wobei die Werkstücke (2) in Ge­ stellen (3) hängend während ihres Tauchzustandes bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der getauchten Werkstücke (2) auf einer ge­ schlossenen Raumkurve (4, 5) erfolgt, von der sich einzelne Bahn­ abschnitte (6, 6′; 7, 7′) mindestens einmal schneiden oder wind­ schief überkreuzen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raumkurvenweganteil (8, 8′) parallel zur Koordinatenachse (10) mit der größten Amplitude maximal zehnmal größer ist, als der Raumkurvenweganteil (9) parallel zu einer anderen Koordinaten­ achse (11) mit kleinerer Amplitude.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion der Raumkurve (5) auf den Tauchbadflüssigkeits­ spiegel (12) annähernd die Form einer "8" hat.

4. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei­ chnet, daß die Projektion der Raumkurve (5) auf eine im wesent­ lichen senkrecht zum Tauchbadfüssigkeitspiegel (12) gedachte Ebene (13) annähernd die Form einer "8" hat.

5. Vorrichtung zur chemischen und/oder galvanischen Behandlung von in Gestellen aufgehängten Werkstücken in Tauchbädern, wobei die Gestelle mit ihren Aufnahmen auf mindestens einem Schlitten, der außer­ halb des Tauchbades auf einem Grundrahmen gelagert ist, relativ zum Tauchbad mittels eines am Grundrahmen angebrachten Antriebs­ aggregates periodisch hin- und herbewegt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Schlitten (18) von weiteren Schlitten (19) getragen wird, deren Freiheitsgrade (15, 16, 17) senkrecht zueinander und gegenüber dem ersten Schlitten orientiert sind, wobei alle Schlitten ein gemeinsames am Grundrahmen (21) befestigtes An­ triebsaggregat (22) haben.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antriebsaggregat (22) und den einzelnen Schlitten (18, 19) am Grundrahmen (21) gelagerte Geradschubkurbeln (23, 24) angeordnet sind, wobei die Kurbelschwingen (26, 27, 27′) vom An­ triebsaggregat (22) angetrieben werden.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrische (23) und mindestens eine teilexzentrische Geradschubkurbel (24, 24′) am Grundrahmen (21) angeordnet ist.

8. Vorrichtung gemäß der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehzahlen der in verschiedenen horizontalen parallelen Ebenen liegenden Kurbelschwingen (26, 27) ein Ver­ hältnis von 1 : 2 haben.

9. Vorrichtung gemäß der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Antriebsaggregat (22) einen drehzahlregelbaren Elektromotor (29) beinhaltet.