EP1455006B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Galvanisieren von Bauteilen - Google Patents

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EP1455006B1
EP1455006B1 EP20040005352 EP04005352A EP1455006B1 EP 1455006 B1 EP1455006 B1 EP 1455006B1 EP 20040005352 EP20040005352 EP 20040005352 EP 04005352 A EP04005352 A EP 04005352A EP 1455006 B1 EP1455006 B1 EP 1455006B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
gripper
bath
electroplating bath
electroplating
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP20040005352
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1455006A1 (de
Inventor
Matthias Dornbracht
Andreas Scheefer
Frank Kykal
Harald Holeczek
Thomas Bolch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aloys F Dornbracht GmbH and Co KG
Original Assignee
Aloys F Dornbracht GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aloys F Dornbracht GmbH and Co KG filed Critical Aloys F Dornbracht GmbH and Co KG
Publication of EP1455006A1 publication Critical patent/EP1455006A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1455006B1 publication Critical patent/EP1455006B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/06—Suspending or supporting devices for articles to be coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/10—Agitating of electrolytes; Moving of racks

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for galvanizing components, in particular the galvanic production of metallic coatings on fittings, preferably made of brass.
  • the visual appearance and the quality of the applied layers is the most important quality feature of the products.
  • the fittings are therefore provided for decorative purposes via galvanic processes with different metal layers (Cr, Au, Pt).
  • About the quality and variety of the layers can also take place the demarcation against the competition. Therefore, the galvanic coating of the components is one of the crucial manufacturing steps.
  • the assembly of the racks is done today mostly by hand (as is common in galvanizing).
  • the racks are designed and built specifically for individual components or component families.
  • the parts of the frame that do not hold components are provided with plastic coatings for protection against chemical attack and coating. However, these are attacked over time by the process fluids, thereby causing damage to the racks, which then have to be repaired or renewed consuming.
  • the frames differ in terms of their geometry, component arrangement and the necessary movement of the components for application to the frame. This makes it difficult to automate this process.
  • automation is particularly important in today's manufacturing processes. Only a continuous automation can meet today's demands on reproducibility and documentability of processes on the one hand and on productivity on the other hand. This automation is already quite advanced in other manufacturing areas, e.g. Today, components can be ground and polished almost fully automatically.
  • the conventional procedure can be such that components, in particular fittings or attachments and the like, are coated in large electroplating machines, including all components are applied or mounted on racks, which free the components on the way through the process container of the coating system hold in the electrolyte and provide power to each individual part.
  • the placement of the racks is done by hand.
  • the document US-B-64822981 describes a cell or two interconnected cells with at least two anodes.
  • a workpiece holder is reciprocated in the bath between the anodes using a robotic manipulator.
  • the document US-A-5522975 describes an electrolysis cell, which consists of inner and outer cell.
  • the workpiece is placed on its holder in the cell and moved towards the anode.
  • the present invention has the object to provide a method and an apparatus available with which individual components or small batch sizes can be galvanized with significant shortening of the process time.
  • a component to be coated is picked up individually by a gripper and immersed in the galvanic bath.
  • the decisive factor is that during the galvanic coating process, the position and / or orientation of the submerged component in a predetermined manner is changed by movements of the gripper.
  • the distribution of the electrical precipitation lines during the coating process can be influenced by the change in the spatial orientation of the components during the galvanic coating. As a result, specific, predetermined layer thickness distributions can be achieved on the component.
  • the position and / or position of the component is advantageously changed during the dripping of the component in order to really let all cavities, etc. expire.
  • Another advantage of the present invention is that now the coating of the components can be carried out at very high current densities, for example, by a factor of 10 higher than usual.
  • current densities for example, in a Watts nickel electrolyte, which is conventionally operated at 3 to 5 A / dm 2 , current densities of up to 100 A / dm 2 can be achieved.
  • the handling system for example, an industrial robot can also lead the components not only by the electroplating process, but also by all process stages that lead to the production of the component. Since usually only individual components are taken, but it is also possible to grip with suitable grippers several components at the same time, the galvanization of very small lots, for example, less than 10 components, economically possible. Due to the individual alignment of the components, it is avoided that the problems with the layer quality which conventionally occur at high current densities are avoided, since the coating can be controlled in a targeted manner.
  • the gripper for fine control of the position of the component is equipped with an image processing system for detecting the position of either the gripper and / or the component.
  • fittings or parts of valves can be galvanically coated very rapidly, for example within 1 to 2 minutes, instead of conventionally 15 minutes, and with high and reproducible quality.
  • handling system according to the invention can be linked to an automated manufacturing, so that manual assembly operations, which are often error prone, are avoided.
  • the gripper used transmits the current to the components to be electroplated. Furthermore, he can have an outlet for air have, with the air, for example as sealing air, can be transferred to the components. Also, an outlet for liquids, such as water, to the gripping point, for example for rinsing purposes, may be provided on the gripper.
  • Particularly advantageous movements of the component relate to a rotation about an axis, which may optionally be endless, pivoting about two further axes or a movement in three mutually perpendicular spatial axes within the galvanic bath.
  • the movements should be completely arbitrary and controlled possible, so that the movement can always be set in motion or stopped. So it is also possible to synchronize the movement of the gripper with other processes in the coating reactor, for example, the connection of anode segments or a change in the bath flow. Also, the coating current, i. its strength can be synchronized with such changes in the coating reactor.
  • the region of the anode that is closest to the component can also be varied during the process by changing the position of the component, as well as the distance between the component and the anode.
  • Fig. 1 shows the schematic diagram of a gripper 20, which is suitable for the present invention.
  • gripper 20 rotationally symmetric components can be added and transferred to this stream for the coating process in a galvanic bath. Furthermore, the gripper 20 allows the rotation of the gripped component.
  • the gripper 20 has a housing 2, which is attached to a housing attachment 1.
  • This housing has an opening from which the actual gripping element protrudes downwards. This opening is rotationally symmetrical and sealed by a shrink tube 9.
  • a shrink tube 9 In the housing itself is a conventional arrangement of a robot gripper with an air distributor 3 and an inner part 3a of the air distributor, via which compressed air for rotating and operating the gripper is supplied to the gripper.
  • a plunger 4 with ram extension 8 located centrally symmetrically within the housing 2 and the opening penetrating a plunger 4 with ram extension 8, which in turn has an internal bore 18, via which a flushing medium between the jaws 14 of the chuck of the gripper can be introduced.
  • This supply line 18 passes into a channel 12 for the flushing medium, which extends axially symmetrically within the plunger.
  • said jaws 14 are arranged. These are surrounded by a clamping sleeve 10.
  • the clamping sleeve 10 by means of the plunger 8 can be moved up or down. Since the chuck 14 and the clamping sleeve 10 have complementary slopes slide these bevels in the process of clamping sleeve 10 against each other, so that the chuck 10 when starting up the clamping sleeve narrows, while a component that should be rotationally symmetric in this case, can take.
  • the clamping jaws of the chuck 14 diverge, so that a gripped component is released again by such a movement.
  • the movement of the clamping sleeve relative to the chuck is caused by the threaded bolt 11 and an axial movement of the plunger 4, 8.
  • Both the chuck 14 and the clamping sleeve 10 have openings or openings 16 and 15, with which the flushing medium introduced via the flushing medium channel 12 can flow to the outside.
  • Fig. 2 shows a galvanization, in which a gripper after Fig. 1 can be used.
  • the gripper 20 is located at the end of a robot arm 21 of a robot 22.
  • the robot arm is telescopically extendable and on the other hand rotatable about its bearing.
  • the robot 22 surround an infeed station 25 as well various degreasing baths 26, first rinsing 27a, dishing 28, second rinsing 27b, nickel plating 29, third rinsing 27c, chromium plating 30, fourth rinsing 27d, drying 31 and station 32 for drying Discharge of the component.
  • the robot now accesses components that are delivered, for example, in a special pallet in the station 25 for introducing components and moves them by a predetermined program through the various process stations 26 to 31.
  • the current parameters as the movement of the component by rotation and / or Panning or other movements are completely predefined and coordinated in the program of the robot.
  • This gripper 20 is chosen in its material so that it can on the one hand transmit the necessary power to the component, but on the other hand withstands the various aggressive process media. It is further designed so that it can be easily rinsed in the rinsing baths 27a to 27d, so that the gripper does not result in any contamination of the subsequent process liquid due to carryover. This can be achieved, for example, by coating all components of the gripper 20 that are not used for transmitting power to the component with a hydrophobic, chemically resistant polymer layer. In the embodiment of the gripper 20 it is Furthermore, essential to generate as few gaps or undercuts to facilitate dripping of the gripper.
  • Fig. 3 shows an example of an arrangement of anodes, as they are used for coating a in Fig. 3 illustrated components 19 are suitable.
  • main anodes 40 are provided parallel to each other, by means of which the essential parts of the component 19 are coated.
  • special anodes 41 are arranged below the component 19 in the regions in which recesses or angles are located in the component, which also ensure a coating in these recesses.
  • the special anodes 41 are connected via a line 42 to a power source.
  • the polarity of the respective anodes 40, 41 and of the component 19 is shown.
  • anode assembly can therefore now also the acute angle of the recesses in the component 19 are sufficiently coated.
  • the main anodes for example, only a layer thickness of 1 .mu.m was achieved there, while on the outer surface of the component was 12 to 15 microns.
  • the additional anodes 41 the field line distribution in the shielded angles or recesses was improved such that a sufficient layer thickness of up to 3 ⁇ m was deposited there.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Galvanisieren von Bauteilen, insbesondere die galvanische Herstellung von metallischen Überzügen auf Armaturen, vorzugsweise aus Messing.
  • In der Armaturenindustrie werden große Mengen an gegossenen oder gepressten Messingkörpern verarbeitet. Dabei sind für einzelne Artikel Stückzahlen von mehreren Hunderttausend pro Jahr keine Seltenheit. Andererseits ist bei allen Herstellern ein bedeutender Teil des Sortimentes in der Produktion nur wenig bis selten vertreten, da die Anforderungen an Vielfalt und spezifische Ausstattung des Sortiments ständig steigt.
  • Das optische Erscheinungsbild und die Qualität der aufgebrachten Schichten ist mit das wichtigste Qualitätsmerkmal der Produkte. Die Armaturen werden daher zu dekorativen Zwecken über galvanische Prozesse mit verschiedenen Metallschichten (Cr, Au, Pt) versehen. Über die Qualität und Vielfalt der Schichten kann auch die Abgrenzung gegen den Wettbewerb stattfinden. Daher ist die galvanische Beschichtung der Bauteile einer der entscheidenden Fertigungsschritte.
  • Für die galvanische Beschichtung der beschriebenen Messingteile werden heute praktisch in allen Unternehmen der Armaturenbranche konventionelle Galvanikautomaten mit Galvanisiergestellen eingesetzt. Dabei werden alle Bauteile auf Gestelle aufgebracht (aufgesteckt), welche die Bauteile auf dem Weg durch die Prozessbehälter der Beschichtungsanlage frei im Elektrolyt halten und für die Stromzuführung zu jedem einzelnen Teil sorgen. Die Gestelle werden teilweise im Galvanikbad in zyklischer Weise hin- und herbewegt.
  • Die Bestückung der Gestelle erfolgt heute meist von Hand(wie es auch allgemein beim Galvanisieren üblich ist). Die Gestelle werden spezifisch für einzelne Bauteile oder Bauteilfamilien konstruiert und gebaut. Die Teile des Gestells, die keine Bauteile halten, sind zum Schutz gegen chemischen Angriff und gegen Beschichtung mit Kunststoffbeschichtungen versehen. Diese werden jedoch im Laufe der Zeit von den Prozeßflüssigkeiten angegriffen, dadurch kommt es zu Beschädigungen auch der Gestelle, die dann aufwendig repariert oder erneuert werden müssen.
  • Im Wesentlichen bestehen bei dieser Beschichtungstechnik die Nachteile in zwei Punkten:
    • bei der erreichbaren Spezifität der Beschichtungsparameter für die einzelnen Bauteile;
    • beim Handhabungsaufwand für die sorgfältige Bestückung der Gestelle sowie das Abnehmen der beschichteten Bauteile.
  • Die verwendeten Gestelle müssen zwei Anforderungen der Beschichtungspraxis in möglichst idealer Weise realisieren:
    • Die Bauteile müssen in einer solchen räumlichen Stellung in die Beschichtungsbäder und vor die dort angebrachten Anoden gebracht werden, dass eine möglichst ideale Stromverteilung erreicht wird. Nur so kann auch an allen Stellen des Bauteils eine Beschichtung in optimaler Qualität erzeugt werden. Dies kann je nach Bauteilgeometrie sehr schwierig sein, da es vor allem bei komplexen Geometrien Winkel und abgeschirmte Gebiete des Teils gibt, die nur sehr schwer in eine akzeptable Position gegen die Anoden gebracht werden können.
    • Die Bauteile müssen so auf den Gestellen positioniert werden, dass sie beim Ausheben aus den Prozessflüssigkeiten möglichst schnell vollständig und rückstandsfrei auslaufen. Dies ist notwendig, damit es zu keinen Kontaminationen der Prozessflüssigkeiten durch mitgeschleppte Volumina aus den vorhergehenden Prozessstufen kommt und der Transport der Bauteile zur jeweils nächsten Prozessstelle möglichst schnell erfolgen kann.
  • Diese beiden Anforderungen widersprechen sich in der Praxis oft, so dass sie jeweils nur zum Teil realisiert werden können. Dies führt entweder zu Einbußen in der Beschichtungsqualität bzw. zu einer erhöhten Fehlerrate oder zu einem großen notwendigen Aufwand für die Spültechnik, um Restkontaminationen sicher entfernen zu können.
  • Das Aufbringen der Bauteile auf die Galvanisiergestelle erfolgt heute in den meisten Fällen per Hand.
  • Die Gestelle unterscheiden sich je nach Bauteil in ihrer Geometrie, Bauteilanordnung und der notwendigen Bewegung der Bauteile für das Aufbringen auf das Gestell. Dadurch ist eine Automatisierung dieses Vorgangs schwierig. Gerade die Automatisierung ist jedoch bei den heutigen Fertigungsprozessen wichtig. Nur mit einer durchgängigen Automatisierung lassen sich die heutigen Ansprüche an Reproduzierbarkeit und Dokumentierbarkeit der Prozesse einerseits und an die Produktivität andererseits erfüllen. Diese Automatisierung ist in den anderen Fertigungsbereichen zum Teil schon recht weit fortgeschritten, z.B. können heute Bauteile fast vollautomatisch geschliffen und poliert werden.
  • Es gibt also heute noch kein flexible Konzept für eine Handhabungstechnik, die das weite Artikelspektrum in der Armaturenindustrie abdecken könnte und sich problemlos mit der Beschichtungstechnik verknüpfen lässt.
  • Zusammenfassend lässt sich also die herkömmliche Vorgehensweise so darstellen, dass Bauteile, insbesondere Armaturen oder auch Anbauteile und dergleichen, in großen Galvanikautomaten beschichtet werden, wozu alle Bauteile auf Gestelle aufgebracht bzw. aufgesteckt werden, welche die Bauteile auf dem Weg durch die Prozessbehälter der Beschichtungsanlage frei im Elektrolyt halten und für die Stromzuführung in jedem einzelnen Teil sorgen. Die Bestückung der Gestelle erfolgt dabei von Hand.
  • Demgegenüber werden in der übrigen Fertigung Industrieroboter zur Handhabung der Bauteile in den Prozessen Schleifen und Polieren eingesetzt. Auch die Zuführung der Bauteile zu den einzelnen Stationen bzw. der jeweilige Transfer zwischen den einzelnen Stationen erfolgt automatisch.
  • Der Bruch der logistischen Kette zwischen Polieren und Galvanisieren sorgt dabei für erhebliche Schwierigkeiten im Durchlauf der Bauteile. Denn es wird hier von einer Einzelteilfertigung in eine Batch-Fertigung übergegangen. Da die großen Galvanisieranlagen immer mit Mindestmengen bestimmter Bauteile gefahren werden müssen, um eine hohe Qualität zu erhalten, stimmen die logistischen Konzepte der Bauteilbearbeitung und der Galvanik nicht überein.
  • Das Dokument US-B-64822981 beschreibt eine Zelle bzw. zwei miteinander verbundene Zellen mit mindestens zwei Anoden. Ein Werkstückhalter wird mit Hilfe eines Robotermanipulators im Bad zwischen den Anoden hin- und herbewegt.
  • Das Dokument US-A-5522975 beschreibt eine Elektrolysezelle, welche aus innerer und äusserer Zelle besteht. Das Werkstück wird an seinem Halter in die Zelle eingebracht und zur Anode hinbewegt.
  • Hier stellt sich nun die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen auch einzelne Bauteile oder kleine Losgrößen bei deutlicher Verkürzung der Prozesszeit galvanisiert werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie die Vorrichtung nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein zu beschichtendes Bauteil einzeln von einem Greifer aufgenommen und in das galvanische Bad eingetaucht. Entscheidend ist nun, dass während des galvanischen Beschichtungsprozesses die Position und/oder die Orientierung des getauchten Bauteils in vorbestimmter Weise durch Bewegungen des Greifers verändert wird. Auf diese Weise ist es möglich, ein beliebig geformtes Bauteil in ein galvanisches Beschichtungsbad einzubringen, wobei während der Beschichtung eine ideale Position gegenüber den Anoden eingenommen wird. Hierdurch ist es möglich, Bauteile aus einem weiten Spektrum mit nur geringen Umrüstungen zu verarbeiten und einer Galvanisiereinheit zuzuführen. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass durch die Veränderung der räumlichen Orientierung der Bauteile während der galvanischen Beschichtung die Verteilung der elektrischen Fälllinien während des Beschichtungsprozesses beeinflusst werden kann. Dadurch lassen sich spezifische, vorbestimmte Schichtdickenverteilungen auf dem Bauteil erzielen.
  • Durch die Aufnahme des Bauteils mit einem Greifer ist es weiterhin möglich, das Bauteil im Anschluß an den Beschichtungsprozess aus dem Bad zu entnehmen und dann neu auszurichten mit der Zielsetzung, dass die Badflüssigkeit vollständig von dem Bauteil bzw. aus dem Bauteil abläuft. Auch hier wird vorteilhafterweise während des Abtropfens des Bauteils die Position und/oder Lage des Bauteils geändert, um wirklich sämtliche Hohlräume etc. auslaufen zu lassen.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass nunmehr die Beschichtung der Bauteile bei sehr hohen Stromdichten erfolgen kann, die beispielsweise um einen Faktor 10 höher als üblich sind. Beispielsweise lassen sich in einem Watts-Nickelelektrolyten, der konventionell bei 3 bis 5 A/dm2 betrieben wird, Stromdichten bis zu 100 A/dm2 erreichen.
  • Das Handhabungssystem, beispielsweise ein Industrieroboter kann dabei auch die Bauteile nicht nur durch den Galvanikprozeß führen, sondern auch durch sämtliche Prozessstufen, die zur Fertigung des Bauteils führen. Da gewöhnlicherweise lediglich einzelne Bauteile ergriffen werden, wobei es jedoch auch möglich ist, mit geeigneten Greifern mehrere Bauteile gleichzeitig zu greifen, ist die Galvanisierung von sehr kleinen Losen, beispielsweise kleiner 10 Bauteile, wirtschaftlich möglich. Durch die Einzelausrichtung der Bauteile wird vermieden, dass die bei hohen Stromdichten herkömmlicherweise auftretenden Probleme mit der Schichtqualität vermieden werden, da die Beschichtung gezielt gesteuert werden kann.
  • Vorteilhafterweise wird der Greifer zur Feinsteuerung der Position des Bauteiles mit einem Bildverarbeitungssystem zur Positionserkennung entweder des Greifers und/oder des Bauteiles ausgestattet.
  • Durch die vorliegende Erfindung können also Armaturen bzw. Teile von Armaturen sehr schnell, beispielsweise innerhalb von 1 bis 2 Minuten, statt herkömmlicherweise 15 Minuten, und dabei mit hoher und reproduzierbarer Qualität galvanisch beschichtet werden. Gleichzeitig kann das erfindungsgemäße Handhabungssystem mit einer automatisierten Fertigung verknüpft werden, so dass manuelle Bestückungsvorgänge, die oft fehlerträchtig sind, vermieden werden.
  • Erfindungsgemäß überträgt der eingesetzte Greifer den Strom auf die zu galvanisierenden Bauteile. Weiterhin kann er einen Auslaß für Luft aufweisen, mit dem Luft, z.B. als Sperrluft, auf die Bauteile übertragen werden kann. Auch ein Auslaß für Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, zur Greifstelle, beispielsweise zu Spülzwecken, kann an dem Greifer vorgesehen sein.
  • Besonders vorteilhafte Bewegungsvorgänge des Bauteiles betreffen eine Rotation um eine Achse, die gegebenenfalls endlos erfolgen kann, ein Schwenken um zwei weitere Achsen oder eine Bewegung in drei aufeinander senkrechten Raumachsen innerhalb des galvanischen Bades. Die Bewegungen sollen dabei vollständig willkürlich und gesteuert möglich sein, so dass die Bewegung jederzeit in Gang gesetzt oder angehalten werden kann. So ist es dann auch möglich, die Bewegung des Greifers mit anderen Prozessen im Beschichtungsreaktor, beispielsweise dem Zuschalten von Anodensegmenten oder einer Änderung in der Badströmung zu synchronisieren. Auch der Beschichtungsstrom, d.h. dessen Stärke, kann mit derartigen Änderungen im Beschichtungsreaktor synchronisiert werden.
  • Vorteilhafterweise kann auch der Bereich der Anode, der dem Bauteil jeweils am nächsten ist, während des Prozesses durch Änderung der Position des Bauteiles variiert werden, ebenso wie der Abstand zwischen dem Bauteil und der Anode.
  • Mittels einer gerichteten Strömung in dem verwendeten Galvanikbad kann bewirkt werden, dass an bestimmten Teilen des Bauteiles durch entsprechende Positionierung des Bauteiles ein höherer Stoffaustausch mit dem Galvanikbad für die Ablagerung einer höheren Schichtdicke sorgt.
  • Im Folgenden werden Beispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen und Verfahren gegeben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Greifer;
    Fig. 2
    eine Galvanisieranordnung; und
    Fig. 3
    die Anordnung von Anoden in einem Galvanisierbad.
  • Fig. 1 zeigt die Prinzipskizze eines Greifers 20, der sich für die vorliegende Erfindung eignet. Mit dem in Fig. 1 dargestellten Greifer 20 können rotationssymmetrische Bauteile aufgenommen werden und auf diese Strom für den Beschichtungsvorgang in einem galvanischen Bad übertragen werden. Weiterhin ermöglicht der Greifer 20 die Rotation des gegriffenen Bauteiles.
  • Der Greifer 20 weist ein Gehäuse 2 auf, das an einer Gehäusebefestigung 1 angebracht ist. Dieses Gehäuse besitzt eine Öffnung, aus der das eigentliche Greifelement nach unten hervorragt. Diese Öffnung ist rotationssymmetrisch und über einen Schrumpfschlauch 9 abgedichtet. In dem Gehäuse selbst befindet sich eine herkömmliche Anordnung eines Robotergreifers mit einem Luftverteiler 3 und einem Innenteil 3a des Luftverteilers, über die Druckluft zum Drehen und Betätigen des Greifers dem Greifer zugeführt wird. Weiterhin befindet sich zentralsymmetrisch innerhalb des Gehäuses 2 und die Öffnung durchdringend ein Stössel 4 mit Stösselverlängerung 8, die ihrerseits eine Innenbohrung 18 aufweisen, über die ein Spülmedium zwischen die Klemmbacken 14 des Spannfutters des Greifers eingebracht werden kann. Diese Zuleitung 18 geht über in ein Kanal 12 für das Spülmedium, der sich axialsymmetrisch innerhalb des Stössels erstreckt. Am Ende des Stössels, außerhalb des Gehäuses 2 sind die genannten Klemmbacken 14 angeordnet. Diese sind von einer Spannhülse 10 umgeben. Über einen Gewindebolzen 11 ist die Spannhülse 10 mittels des Stössels 8 nach oben oder unten verfahrbar. Da das Spannfutter 14 und die Spannhülse 10 komplementäre Schrägen besitzen, gleiten diese Schrägen beim Verfahren der Spannhülse 10 gegeneinander, so dass das Spannfutter beim Hochfahren der Spannhülse 10 sich verengt und dabei ein Bauelement, das in diesem Falle rotationssymmetrisch sein sollte, ergreifen kann. Beim Zurückschieben der Spannhülse 10 weichen die Klemmbacken des Spannfutters 14 auseinander, so dass durch eine derartige Bewegung ein ergriffenes Bauelement wieder freigegeben wird. Die Bewegung der Spannhülse relativ zum Spannfutter wird durch den Gewindebolzen 11 und eine axiale Bewegung des Stössels 4, 8 verursacht.
  • Sowohl das Spannfutter 14 als auch die Spannhülse 10 weisen Öffnungen bzw. Durchbrechungen 16 bzw. 15 auf, mit denen das über den Spülmedienkanal 12 eingebrachte Spülmedium nach außen abfließen kann.
  • Fig. 2 zeigt eine Galvanisierungsanordnung, bei der ein Greifer nach Fig. 1 eingesetzt werden kann. Der Greifer 20 befindet sich am Ende eines Roboterarmes 21 eines Roboters 22. Der Roboterarm ist teleskopartig ausfahrbar und zum anderen um sein Lager drehbar. Den Roboter 22 umgeben eine Einschleusestation 25 sowie verschiedene Bäder zum Entfetten 26, zum ersten Spülen 27a, zum Dekapieren 28, zum zweiten Spülen 27b, zum Galvanisieren mit Nickel 29, zum dritten Spülen 27c, zum Galvanisieren mit Chrom 30, zum vierten Spülen 27d, zum Trocknen 31 sowie eine Station 32 zum Ausschleusen des Bauteils.
  • Der Roboter greift nun Bauteile, die beispielsweise in einer speziellen Palette angeliefert werden in der Station 25 zum Einschleusen von Bauteilen und bewegt sie anhand eines vorgegebenen Programms durch die verschiedenen Prozessstationen 26 bis 31. Die Stromparameter so wie die Bewegung des Bauteils durch Drehung und/oder Schwenken oder andere Bewegungen sind dabei in dem Programm des Roboters vollständig vordefiniert und aufeinander abgestimmt.
  • Das Greifen sowie die Kontaktierung des jeweiligen Bauteils erfolgt über einen gegebenenfalls speziell an die Geometrie der Bauteilunterseite angepassten Greifer, wie er beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist. Dieser Greifer 20 ist in seinem Material so gewählt, dass er einerseits den notwendigen Strom auf das Bauteil übertragen kann, andererseits aber den verschiedenen agressiven Prozessmedien standhält. Er ist weiterhin so konstruiert, dass er sich in den Spülbädern 27a bis 27d leicht spülen lässt, so dass von dem Greifer keine Kontamination der jeweils nachfolgenden Prozessflüssigkeit durch Verschleppung ergibt. Dies kann beispielsweise durch Beschichtung aller nicht zur Stromübertragung auf das Bauteil verwendeten Komponenten des Greifers 20 mit einer hydrophoben chemikalienbeständigen Polymerschicht erreicht werden. Bei der Ausgestaltung des Greifers 20 ist es weiterhin wesentlich, möglichst wenige Spalte oder Hinterschneidungen zu erzeugen, um ein Abtropfen des Greifers zu erleichtern.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nun in den Beschichtungsbädern 29 und 30 sehr viel höhere Ströme eingesetzt, als es bei einem normalen Galvanisierprozess möglich wäre. Dies ist deshalb möglich, weil das Bauteil geeignet gegenüber den jeweiligen Anoden angeordnet werden kann. So kann die Prozesszeit des gesamten Beschichtungsprozesses in diesem Beispiel auf ca. 10% der konventionellen Prozesszeit verkürzt werden.
  • Fig. 3 zeigt beispielhaft eine Anordnung von Anoden, wie sie sich zur Beschichtung eines in Fig. 3 dargestellten Bauteiles 19 eignen. Dabei sind parallel zueinander Hauptanoden 40 vorgesehen, mittels derer die wesentlichen Teile des Bauteils 19 beschichtet werden. Weiterhin sind unterhalb des Bauteils 19 in den Bereichen, in denen sich Ausnehmungen bzw. Winkel in dem Bauteil befinden, spezielle Anoden 41 angeordnet, die für eine Beschichtung auch in diesen Ausnehmungen sorgen. Die speziellen Anoden 41 sind über eine Leitung 42 mit einer Stromquelle verbunden. Weiterhin ist in Fig. 3 die Polarität der jeweiligen Anoden 40, 41 bzw. des Bauteiles 19 dargestellt.
  • Mit der in Fig. 3 dargestellten Anodenanordnung können nunmehr also auch die spitzen Winkel der Ausnehmungen in dem Bauteil 19 ausreichend beschichtet werden. Unter Einsatz lediglich der Hauptanoden wurde dort beispielsweise lediglich eine Schichtdicke von 1 µm erreicht, während sie auf der Außenfläche des Bauteiles bei 12 bis 15 µm lag. Durch den Einsatz der Zusatzanoden 41 wurde die Feldlinienverteilung in den abgeschirmten Winkeln bzw. Ausnehmungen so verbessert, dass dort eine ausreichende Schichtdicke bis zu 3 µm abgeschieden wurde.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Galvanisieren von beliebig geformten Bauteilen (19) mit metallischen Überzügen in einem galvanischen Bad (29, 30), dadurch gekennzeichnet, dass das zu beschichtende Bauteil (19) einzeln von einem Greifer (20) aufgenommen, in das galvanischen Bad (29, 30) eingetaucht, während des Tauchens die Position und/oder Orientierung des getauchten Bauteils (19) in vorbestimmter Weise durch Bewegung des Greifers (20) verändert und zuletzt das Bauteil aus dem galvanischen Bad (29, 30) entfernt wird, wobei während der Galvanisierung das getauchte Bauteil (19) gedreht, geschwenkt und/oder in der Lage bezüglich der drei Raumachsen verändert wird.
  2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das getauchte Bauteil (19) zumindest zeitweise kontinuierlich um eine oder mehrere vorbestimmte Achsen rotiert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position und/oder Orientierung des getauchten Bauteils (19) bezüglich der Anode (40, 41) des galvanischen Bades (29, 30) in vorbestimmter Weise verändert wird.
  4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des getauchten Bauteils (19) von der Anode (40, 41) des galvanischen Bades (29, 30) verändert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (19) nach der Entnahme aus dem galvanischen Bad (29, 30) in eine räumlich und/oder bezüglich der Dauer vorbestimmte Position bzw. Abfolge von Positionen zum Auslaufen restlicher Badflüssigkeiten aus dem Bauteil positioniert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Greifvorrichtung (20) während des Tauchens und/oder des Abtropfens Strom, Luft und/oder Wasser auf das Bauteil (19) in vorbestimmter Weise übertragen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der auf das Bauteil (19) übertragene Strom in vorbestimmter Weise verändert wird.
  8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der auf das getauchte Bauteil (19) übertragene Strom in Abhängigkeit von der Position und Lage des Bauteils (19) verändert wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Tauchens des Bauteils (19) in dem galvanischen Bad (29, 30) eine gegebenenfalls veränderliche Flüssigkeitströmung in vorbestimmter Weise erzeugt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Tauchens des Bauteils (19) verschiedene Anoden (40, 41) mit unterschiedlichem Abstand zu dem Bauteil (19) und/oder unterschiedlicher Form in unterschiedlicher Anzahl in vorbestimmter Abfolge zugeschaltet bzw. abgeschaltet werden.
  11. Vorrichtung zum Galvanisieren von beliebig geformten Bauteilen (19) mit metallischen Überzügen mit mindestens einem galvanischen Bad (29, 30), gekennzeichnet durch einen Greifer (20) zum Erfassen eines zu galvanisierenden Bauteils (19), wobei der Greifer (20) mit einer Spannungsquelle zur Übertragung von Strom auf das Bauteil (19) verbunden ist, Eintauchen des Bauteils (19) in das galvanische Bad (29, 30), IIalten des Bauteils (19) in dem Bad (29, 30) sowie Entnahme des Bauteils (19) aus dem Bad (29, 30), wobei der Greifer (20) mit dem Bauteil (19) während des Tauchens in vorbestimmter Weise verschieb-, schwenk- und/oder drehbar ist sowie eine Bewegungssteuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Greifers (20) während des Tauchens in vorbestimmter Weise aufweist.
  12. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch einen Roboter (21, 22) bzw. Roboterarm (21) zum Bewegen des Greifers.
  13. Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (20) nach Entnahme des Bauteils (19) aus dem Bad (29, 30) durch die Steuervorrichtung in vorbestimmter Weise zum Abtropfen bewegbar ist.
  14. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine Stromsteuervorrichtung zur Steuerung des auf das Bauteil (19) übertragenen Stromes in Abstimmung mit der Bewegungssteuervorrichtung.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (20) einen Auslaß für Druckluft zum Beaufschlagen des Bauteiles mit Druckluft aufweist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer einen Auslaß (13) für Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, zur Beaufschlagung des Bauteils (19) mit Flüssigkeit aufweist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl unterschiedlich angeordneter und/oder unterschiedlich gestalteter Anoden (40, 41) in dem galvanischen Bad (29, 30), die einzeln oder in Gruppen in vorbestimmter Weise zuschaltbar und/oder abschaltbar sind.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungssteuervorrichtung und/oder die Stromsteuervorrichtung die Position und/oder Lage des Bauteils (19) in dem galvanischen Bad (29, 30) und/oder den beaufschlagten Strom in Übereinstimmung mit den zugeschalteten Anoden (40, 41) steuert.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer vorbestimmten gerichteten Strömung der Flüssigkeit in dem Bad (29, 30).
  20. Verwendung eines Verfahrens oder einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Beschichten von Armaturen, Sanitärarmaturen, insbesondere Armaturen aus Messing mit Metallen oder Metalllegierungen, mit Chrom, Gold, Platin oder Legierungen hiervon.
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