EP2189554A1 - Tragvorrichtung und Verfahren zum Galvanisieren eines oder mehrerer Werkstücke - Google Patents

Tragvorrichtung und Verfahren zum Galvanisieren eines oder mehrerer Werkstücke Download PDF

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EP2189554A1
EP2189554A1 EP08020460A EP08020460A EP2189554A1 EP 2189554 A1 EP2189554 A1 EP 2189554A1 EP 08020460 A EP08020460 A EP 08020460A EP 08020460 A EP08020460 A EP 08020460A EP 2189554 A1 EP2189554 A1 EP 2189554A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotation
axis
workpieces
carrying device
support
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08020460A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Kaufhold
Ingolf Stützer
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.)
Mg Oberflachensysteme & Co GmbH
Original Assignee
Mg Oberflachensysteme & Co GmbH
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 Mg Oberflachensysteme & Co GmbH filed Critical Mg Oberflachensysteme & Co GmbH
Priority to EP08020460A priority Critical patent/EP2189554A1/de
Publication of EP2189554A1 publication Critical patent/EP2189554A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • C25D17/005—Contacting devices
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a support device for holding one or more workpieces during plating, wherein a holding device is suspended rotatably about an axis of rotation on the support device, wherein the holding device is configured such that one or more workpieces are radially spaced from the axis of rotation, and wherein a drive for rotating the holding device about the axis of rotation is provided, and a method for galvanizing one or more workpieces.
  • High-quality coatings of metallic workpieces are of exceptionally high interest in many applications.
  • the high-pressure fuel line of a modern common-rail injection system for internal combustion engines in the form of a pipe feed line is required, which has applied to the outer surface coating of the pressure accumulator serving pipe section of high quality.
  • the inner surface of the common pipe inlet must be particularly homogeneous and smooth, in order to keep the flow resistance at the pipe inner wall as low as possible and to avoid attack points for deposits. Therefore, the inner surface must not be damaged by corrosion, which can occur when liquid can not flow out of the interior of the pipe after a galvanizing.
  • a disadvantage of the in the US Pat. No. 6,630,059 B1 , of the US 2006/0204668 A1 and the DE 103 09 401 A1 described support devices is that the rotatable mounting is located at both ends of the shaft during the immersion process in the bath medium and the power supply to the workpieces is made difficult. Furthermore the resulting coating does not have the desired quality. In particular, the layer thicknesses over the entire surface of the workpiece can not be sufficiently uniform, and the roughness can be too large.
  • a support apparatus for holding one or more workpieces during plating, wherein a support means is rotatably suspended about an axis of rotation on the support apparatus, wherein the support means is configured such that one or more workpieces are radially spaced from the axis of rotation are held, and wherein a drive for rotating the Holding device is provided around the axis of rotation, characterized in that the axis of rotation is inclined at an acute angle with respect to the vertical.
  • electroplating refers to all process steps in electroplating. This includes not only the actual coating steps in electroplating baths, but also all immersion steps in various other baths with different bath media such as cleaning baths, ultrasonic baths, pickling baths, acidic or alkaline baths and degreasing baths. In this sense, “plating” further includes a dripping, drying or cleaning step before or after a dipping operation.
  • the acute angle to the vertical includes all inclination angles between a horizontal and a vertical axis of rotation, ie between 0 ° and 90 ° to the vertical except for these critical angles.
  • An exact horizontal and an exactly vertical arrangement of the axis of rotation are thus explicitly excluded.
  • the workpieces are vented without residue by a rotation of the holding device about the axis of rotation inclined to the vertical during a step during galvanizing and the coating quality is improved by a more homogeneous layer thickness distribution.
  • the inclination of the axis of rotation also ensures that after removing the workpieces from a galvanizing bath and a further rotation about the axis of rotation no liquid remains in the workpieces and so the risk of corrosion is reduced.
  • the holding device is not completely submerged in a bath medium must be, but an upper end during a dipping process outside the bath medium can remain and thus both the drive for the rotation and the power supply is much easier.
  • the acute angle between 5 ° and 45 °. It has proved to be particularly advantageous to choose an acute angle between 10 ° and 20 ° and in particular an angle of about 15 °.
  • the support device can also be designed so that the acute angle is changeable between 5 ° and 45 ° adjustable. In this way, the device can be adapted to different Werkstükke.
  • the surface of the workpiece to be coated must have an electrical potential difference with respect to the bath medium.
  • the holding device is designed to be electrically conductive and in electrically conductive contact with the workpiece to be coated, so that then a voltage between the holding device together with the clamped workpieces and other electrodes of the electroplating can be applied.
  • the holding device is preferably formed of electrically conductive material such as copper or steel and is substantially completely covered with an electrically insulating layer with the exception of the contact areas with the to be coated workpieces.
  • this comprises an upper and a lower carrier
  • the holding device comprises a support shaft with an upper and a lower end.
  • One or more retaining struts are provided on the support shaft, which extend substantially in the radial direction to the axis of rotation of the support shaft.
  • the support shaft is rotatably mounted with the upper end on the upper support and with the lower end on the lower support about the axis of rotation.
  • the upper bearing of the support shaft is located during a step during electroplating outside of a bath medium, so that the drive for the rotation and the power supply to the support shaft is easily possible.
  • the holding device is particularly simple and compact.
  • the drive is advantageously mounted on the upper support and operatively connected to the upper end of the support shaft.
  • the support shaft may be mounted with the lower end in a ball joint and be connected at the top with the upper end via a bolt or universal joint with a vertically rotatable connection shaft.
  • the acute angle of inclination can be carried out particularly easily in this embodiment by a horizontal displacement of the vertically rotatable connection shaft along the upper support of the support device.
  • a plurality of holding devices is provided, wherein each holding device is rotatably suspended about a rotational axis associated therewith in the carrying device and wherein the holding devices are configured such that one or more workpieces are held radially spaced from their associated axes of rotation, and wherein a drive to Rotating the holding devices is provided to their associated axes of rotation.
  • the support shafts can each be mounted with the lower end in a ball joint and connected at the top with the upper end via a bolt or universal joint, each with a vertically rotatable drive shaft.
  • the drive can have, for each holding device, a vertically rotatable connecting shaft which can be driven jointly via a horizontally arranged drive shaft which extends substantially along the upper carrier.
  • the capacity of the carrying device can be increased.
  • the acute angle is set in the range between 5 ° and 45 ° during the attachment step. It is particularly advantageous if, during the fastening step, the acute angle is set to a value between 10 ° and 20 °, in particular about 15 °.
  • Supporting device 1 shown has an outer support frame 3, which comprises an upper support 5 and a lower support 7 and side elements 9, 11. Between the upper and the lower carrier 5, 7, a holding device 13 is suspended rotatably about a rotation axis A on the support device 1, wherein the axis of rotation A is inclined at an acute angle ⁇ with respect to the vertical V.
  • the holding device 13 has a support shaft 15 extending along the axis of rotation A, which is connected to an upper end 17 via a vertical connecting shaft 19 with the upper carrier 5.
  • the support shaft 15 In order that the support shaft 15 can rotate about its longitudinal axis and thus about the axis of rotation A inclined at an acute angle ⁇ relative to the vertical V, the upper end 17 of the support shaft 15 is connected to the drive 21 via a pin joint 20. At the lower end 23, the support shaft 15 is pivotally and rotatably mounted in a ball joint 25 and thus connected to the lower carrier 7.
  • From the support shaft 15 extend radially from the axis of rotation A holding struts 27, which are adapted to clamp workpieces 29 by means of a spring tension.
  • On the support shaft 15 are radially extending from the support shaft 15 extending plate-shaped plates 30, followed by the support struts 27 connect.
  • the holding struts 27 have loops 31 which can generate a spring tension in the longitudinal direction of the axis of rotation A.
  • Two holding struts 27 can each act on an upper and on a lower engagement surface of a workpiece 29 and hold the workpiece 29 by opposing spring tension.
  • a plurality of workpieces 29 are held radially spaced from the axis of rotation A via the holding struts 27 extending radially from the axis of rotation A.
  • the workpieces 29 are essentially oriented parallel to one another on a jacket plane surrounding the support shaft 15.
  • the workpieces 29 are shown as pipe sections with radially projecting and pierced end fittings 33.
  • the pierced extensions 33 provide with the inner surfaces of the holes for the clamping of the workpiece 29 necessary attack surfaces on which the retaining struts 27 attack. About this attack surfaces also flows necessary for a galvanization electric power.
  • the engagement surfaces that are in contact with the support struts 27 can not be coated because they do not come in contact with the bath medium.
  • the engagement surfaces for attaching the workpieces 29 should therefore be relatively small and be located on a relative to the coating quality relatively insignificant part of the workpiece 29.
  • the support struts 27 in the form of tapered printheads with a diameter of the Pipe section superior extent selectively grip in the upper and lower pipe opening and hold the workpieces 29 each with a compressive stress from above and below.
  • especially at the upper end of the pipe section may not be completed to allow a residual-free ventilation of the inner region of the workpiece 29.
  • the lower tube opening is not completely closed, so that after removing the workpieces 29 from the electroplating bath 29 by a rotation of the support shaft liquid from the workpieces 29 can run completely, so it later not to corrosion inside the workpieces 29 is coming.
  • the workpieces 29 may have any shape suitable for being held radially spaced from the axis of rotation A.
  • the workpieces 29 may be cooking pots or other items that require a high quality plating coating.
  • the drive 21 comprises in this embodiment a drive motor 35, a horizontally arranged drive shaft 37 and a vertically rotatable connection shaft 19.
  • the drive motor 35 is provided to drive the horizontal drive shaft 37 in rotation.
  • the rotation of the horizontal drive shaft 37 is transmitted to the vertical rotatable connection shaft 19 through a gear 39 so that it rotates about a vertical axis.
  • the support shaft 15 can rotate about its longitudinal axis and thus at an acute angle ⁇ with respect to the vertical V inclined axis of rotation A, the upper end 17 of the support shaft 15 is connected via the pin joint 20 with the vertical drive shaft 19 of the drive 4.
  • the acute angle of inclination ⁇ between the vertical V and the axis of rotation A can be in this preferred embodiment by horizontal displacement of the vertical drive shaft 19 together with gear 39, as indicated by the double arrow 41 set. It is therefore also conceivable that the inclination angle ⁇ is fixed.
  • the acute angle .alpha. Can in principle encompass all inclination angles between a horizontal and a vertical axis of rotation A, but the range is limited here because of the construction. However, the exact horizontal axis and the exactly vertical axis of rotation A are explicitly excluded.
  • the acute angle ⁇ is set between 5 ° and 45 °. It has proved to be particularly advantageous to set an acute angle ⁇ between 10 ° and 20 ° and in particular an angle ⁇ of about 15 °.
  • the holding device 13 is preferably made of electrically conductive material such as copper or steel and is substantially completely covered with an electrically insulating layer with the exception of the contact areas with the workpieces to be coated 29 and its attack surfaces.
  • FIG. 3 an embodiment of the support device 1 is shown, wherein a plurality of holding devices 13 is provided in order to coat as many workpieces 29 in one step during electroplating can.
  • each holding device 13 is rotatably suspended about its associated axis of rotation A in the support device 1 as described above.
  • the holding devices 13 are configured such that one or more workpieces 29 are held radially spaced from their associated axes of rotation A.
  • a drive 21 for rotating the holding devices 13 about their associated axes of rotation A is also provided.
  • Each holding device 13 is in this case designed as described in the preceding embodiment.
  • the support shafts 15 are each pivotally and rotatably mounted with the lower end 23 in a ball joint 25 and thus connected to the lower carrier 7.
  • the drive 21 has, for each holding device 13, in each case a vertically rotatable connection shaft 19, which together with a horizontally arranged drive shaft 37, which extends substantially along the upper carrier 5, with the drive motor 35 or from the outside by an external motor can be driven.
  • FIG. 1 it becomes clear how the method according to the invention for galvanizing preferably proceeds.
  • the workpieces 29 to be coated are first fixed in the holding device 13, wherein this is suspended in the carrying device 1 rotatable about the axis of rotation A.
  • the workpieces 29 are held radially spaced from the axis of rotation A, and the axis of rotation A extends at an acute angle ⁇ with respect to the vertical V inclined.
  • the holding device 13 is rotated about the axis of rotation A during a step in electroplating.
  • Galvanizing encompasses all process steps in a galvanizing process.
  • plating further includes a dripping, drying or purging step before or after a dipping operation.
  • the acute angle ⁇ can be set in the range between 5 ° and 45 ° by the horizontal drive shaft 19 including the gear 20 is moved horizontally.
  • the setting of an acute angle of inclination ⁇ between 10 ° and 20 °, and in particular of 15 °, has proved to be particularly advantageous for the coating thickness distribution of the coating and the venting of the workpieces 29.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragvorrichtung (1) zum Halten eines oder mehrerer Werkstücke (29) beim Galvanisieren, wobei eine Halteeinrichtung (13) drehbar um eine Drehachse (A) an der Tragvorrichtung (1) aufgehängt ist, wobei die Halteeinrichtung (13) derart ausgestaltet ist, dass ein oder mehrere Werkstücke (29) radial beabstandet von der Drehachse (A) gehalten sind, und wobei ein Antrieb (21) zum Rotieren der Halteeinrichtung (13) um die Drehachse (A) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (A) in einem spitzen Winkel (±) bezüglich der Vertikalen (V) geneigt verläuft. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Galvanisieren eines oder mehrerer Werkstücke (29) mit den folgenden Schritten bereitgestellt: Befestigen der zu beschichtenden Werkstücke (29) in einer Halteeinrichtung (13), die in einer Tragvorrichtung (1) drehbar um eine Drehachse (A) aufgehängt ist, so dass die Werkstücke (29) radial beabstandet von der Drehachse (A) gehalten werden, und die Drehachse (A) in einem spitzen Winkel (±) bezüglich der Vertikalen (V) geneigt verläuft, und Rotieren der Halteeinrichtung (13) um die Drehachse (A) während eines Schrittes beim Galvanisieren.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tragvorrichtung zum Halten eines oder mehrerer Werkstücke beim Galvanisieren, wobei eine Halteeinrichtung drehbar um eine Drehachse an der Tragvorrichtung aufgehängt ist, wobei die Halteeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein oder mehrere Werkstücke radial beabstandet von der Drehachse gehalten sind, und wobei ein Antrieb zum Rotieren der Halteeinrichtung um die Drehachse vorgesehen ist, sowie ein Verfahren zum Galvanisieren eines oder mehrerer Werkstücke.
  • Qualitativ hochwertige Beschichtungen von metallischen Werkstücken sind in bei vielen Anwendungen von außerordentlich hohem Interesse. Beispielsweise ist es bei Kraftstoff-Hochdruckleitung eines modernen Common-Rail-Einspritzsystems für Verbrennungsmotoren in Form einer Rohrzuleitung erforderlich, die auf der Außenfläche aufgebrachte Beschichtung des als Druckspeicher dienenden Rohrabschnitts eine hohe Qualität aufweist. Um darüber hinaus besonders kurze Druckanstiegszeiten und Mehrfacheinspritzungen pro Arbeitstakt zu ermöglichen, muss die Innenfläche der gemeinsamen Rohrzuleitung besonders homogen und glatt sein, um den Strömungswiderstand an der Rohrinnenwand möglichst niedrig zu halten und Angriffspunkte für Ablagerungen zu vermeiden. Daher darf die Innenfläche nicht durch Korrosion beschädigt sein, was dann auftreten kann, wenn Flüssigkeit nach einem Galvanisiervorgang nicht aus dem Inneren der Leitung abfließen kann.
  • Darüber hinaus gibt es zahlreiche weitere Anwendungsbeispiele wie zum Beispiel Kochtöpfe, bei denen eine homogene und glatte Oberfläche eines metallischen Werkstücks von Bedeutung sind. Für die Beschichtung von metallischen Werkstücken oder Werkstücken mit zumindest elektrisch leitender Oberfläche wird im Allgemeinen das bekannte Galvanisierungsverfahren zur elektrolytischen Abscheidung eines Beschichtungsmaterials benutzt. Häufig handelt es sich hierbei um eine Zink- oder Zink/Nickel-Beschichtung. Es kann aber auch jede andere für eine elektrolytische Abscheidung geeignete Beschichtung je nach Anwendungsfall aufgebracht werden.
  • In der Galvanotechnik ist es gängige Praxis, durch mehrere hintereinander durchgeführte Eintauchvorgänge in verschiedene Bäder mit unterschiedlichen Badmedien, wie zum Beispiel Reinigungsbäder, Ultraschallbäder, Beizbäder, saure oder alkalische Bäder, Entfettungsbäder und Galvanikbäder, das Beschichtungsverfahren durchzuführen. Dazu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Halterahmen oder Gestelle zu benutzen, damit die Werkstücke während der Eintauchvorgänge gehalten werden können. Aus der US 4,872,963 , der US 4,233,149 oder der US 4,481,098 sind zum Beispiel solche Halterahmen bekannt.
  • Um ein Beseitigen von Luftblasen, die sich im Zuge des Eintauchvorgangs am Werkstück bilden, zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wie in der US 6,630,059 B1 , der US 2006/0204668 A1 oder der DE 103 09 401 A1 beschrieben, die Werkstücke beabstandet zu einer horizontal verlaufenden Welle zu befestigen und die Welle während eines Eintauchvorgangs um die horizontal gelegene Achse zu rotieren. Durch die Drehung nach einem Eintauchvorgang kann außerdem ein gleichmäßiges Ablaufen der Flüssigkeiten erreicht werden.
  • Nachteilig an den in der US 6,630,059 B1 , der US 2006/0204668 A1 und der DE 103 09 401 A1 beschriebenen Tragvorrichtungen ist, dass die drehbare Lagerung an beiden Enden der Welle während des Eintauchvorgangs im Badmedium liegt und die Stromzuführung zu den Werkstücken dadurch erschwert ist. Außerdem weist die sich ergebende Beschichtung nicht die gewünschte Qualität auf. Insbesondere können die Schichtdicken über die gesamte Oberfläche des Werkstücks gesehen nicht hinreichend gleichmäßig sein, und die Rauhigkeit kann zu groß sein.
  • Aus der CH 694 643 A5 ist weiterhin bekannt, Werkstücke während eines Eintauchvorgangs um eine vertikale Drehachse zu drehen. Dies ist mit dem Vorteil verbunden, dass die obere Lagerung und die Stromzuführung der vertikal angeordneten Welle außerhalb des Badmediums liegt. Allerdings findet eine restfreie Entlüftung des Werkstücks wie bei einer Rotation um eine horizontale Achse hierbei nicht statt. Außerdem besteht das Risiko, dass nach dem Eintauchvorgang Flüssigkeit im Inneren der Werkstücke verbleibt, sodass es später zu Korrosion kommen kann.
  • Es ist daher ausgehend von der DE 103 09 401 A1 die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tragvorrichtung und ein Verfahren zum Galvanisieren eines oder mehrerer Werkstücke bereitzustellen, durch die eine verbesserte Beschichtungsqualität und insbesondere eine restfreie Entlüftung des Werkstücks erzielt werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen erfasst.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tragvorrichtung zum Halten eines oder mehrerer Werkstücke beim Galvanisieren bereitgestellt, wobei eine Halteeinrichtung drehbar um eine Drehachse an der Tragvorrichtung aufgehängt ist, wobei die Halteeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein oder mehrere Werkstücke radial beabstandet von der Drehachse gehalten sind, und wobei ein Antrieb zum Rotieren der Halteeinrichtung um die Drehachse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse in einem spitzen Winkel bezüglich der Vertikalen geneigt verläuft.
  • Im Rahmen dieser Erfindung bezieht sich der Begriff "Galvanisieren" auf alle Verfahrensschritte beim Galvanisieren. Dazu gehören nicht nur die eigentlichen Beschichtungsschritte in Galvanikbädern, sondern auch alle Eintauchschritte in verschiedene weitere Bäder mit unterschiedlichen Badmedien wie zum Beispiel Reinigungsbäder, Ultraschallbäder, Beizbäder, saure oder alkalische Bäder und Entfettungsbäder. In diesem Sinne umfasst "Galvanisieren" darüber hinaus einen Abtropf-, Trocknungs- oder Säuberungsschritt vor oder nach einem Eintauchvorgang.
  • Der spitze Winkel zur Vertikalen umfasst sämtliche Neigungswinkel zwischen einer horizontalen und einer vertikalen Drehachse, also zwischen 0° und 90° zur Vertikalen mit Ausnahme dieser Grenzwinkel. Eine exakt horizontale und eine exakt vertikale Anordnung der Drehachse sind somit explizit ausgeschlossen.
  • Durch den erfindungsgemäßen Neigungswinkel wird erreicht, dass durch eine Rotation der Halteeinrichtung um die zur Vertikalen geneigte Drehachse während eines Schrittes beim Galvanisieren, die Werkstücke restfrei entlüftet werden und die Beschichtungsqualität durch eine homogenere Schichtdickenverteilung verbessert wird. Die Neigung der Drehachse sorgt außerdem dafür, dass nach dem Herausnehmen der Werkstücke aus einem Galvanikbad und eine weitere Drehung um die Drehachse keine Flüssigkeit in den Werkstücken verbleibt und so die Gefahr der Korrosion reduziert ist.
  • Es ist außerdem gegenüber dem Stand der Technik von Vorteil, dass die Halteeinrichtung nicht komplett in ein Badmedium eingetaucht werden muss, sondern ein oberes Ende während eines Eintauchvorgangs außerhalb des Badmediums bleiben kann und damit sowohl der Antrieb für die Rotation als auch die Stromzufuhr erheblich erleichtert ist.
  • Vorzugsweise beträgt der spitze Winkel zwischen 5° und 45°. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, einen spitzen Winkel zwischen 10° und 20° und insbesondere einen Winkel von etwa 15°zu wählen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Tragvorrichtung auch so ausgestaltet sein, dass der spitze Winkel veränderbar zwischen 5° und 45° einstellbar ist. Auf diese Weise kann die Vorrichtung an unterschiedliche Werkstükke angepasst werden.
  • Für den Galvanisierungsvorgang muss die Oberfläche des zu beschichtenden Werkstücks gegenüber dem Badmedium eine elektrische Potentialdifferenz aufweisen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Halteeinrichtung elektrisch leitend ausgestaltet ist und in elektrisch leitendem Kontakt mit dem zu beschichtenden Werkstück steht, sodass dann eine Spannung zwischen der Halteeinrichtung samt der eingespannten Werkstücke und weiteren Elektroden der Galvanik angelegt werden kann. Damit die Halteeinrichtung als Teil des äußeren Stromkreises der Galvanik genutzt werden kann und dabei selbst nicht beschichtet wird, ist die Halteeinrichtung vorzugsweise aus elektrisch leitendem Material wie Kupfer oder Stahl gebildet und ist im Wesentlichen vollständig mit einer elektrisch isolierenden Schicht überzogen mit Ausnahme der Kontaktbereiche mit den zu beschichtenden Werkstücken.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tragvorrichtung umfasst diese einen oberen und einen unteren Träger, und die Halteeinrichtung umfasst eine Tragwelle mit einem oberen und einem unteren Ende. An der Tragwelle sind dabei eine oder mehrere Haltestreben vorgesehen, die sich im Wesentlichen in radialer Richtung zur Drehachse von der Tragwelle erstrecken. Die Tragwelle ist mit dem oberen Ende am oberen Träger und mit dem unteren Ende am unteren Träger um die Drehachse drehbar gelagert. Dabei liegt die obere Lagerung der Tragwelle während eines Schrittes beim Galvanisieren außerhalb eines Badmediums, so dass der Antrieb für die Rotation und die Stromzufuhr zur Tragwelle einfach möglich ist. In dieser Ausführungsform gestaltet sich die Halteeinrichtung besonders einfach und kompakt.
  • Der Antrieb ist vorteilhafterweise am oberen Träger angebracht und mit dem oberen Ende der Tragwelle betriebsmäßig verbunden. Dabei kann die Tragwelle mit dem unteren Ende in einem Kugelgelenk gelagert und oben mit dem oberen Ende über ein Bolzen-oder Kreuzgelenk mit einer vertikal rotierbaren Anschlusswelle verbunden sein. Der spitze Neigungswinkel lässt sich in dieser Ausführungsform besonders einfach durch eine horizontale Verschiebung der vertikal rotierbaren Anschlusswelle entlang des oberen Trägers der Tragvorrichtung durchführen.
  • Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Halteeinrichtungen vorgesehen, wobei jede Halteeinrichtung drehbar um eine ihr zugeordnete Drehachse in der Tragvorrichtung aufgehängt ist und wobei die Halteeinrichtungen derart ausgestaltet sind, dass ein oder mehrere Werkstücke radial beabstandet von den ihnen zugeordneten Drehachsen gehalten sind, und wobei ein Antrieb zum Rotieren der Halteeinrichtungen um die ihnen zugeordneten Drehachsen vorgesehen ist. Dabei können die Tragwellen jeweils mit dem unteren Ende in einem Kugelgelenk gelagert und oben mit dem oberen Ende über ein Bolzen- oder Kreuzgelenk mit jeweils einer vertikal rotierbaren Antriebswelle verbunden sein.
  • Der Antrieb kann in dieser Ausführungsform für jede Halteeinrichtung eine vertikal rotierbare Anschlusswelle aufweisen, die über eine horizontal angeordnete Antriebswelle, die sich im Wesentlichen entlang des oberen Trägers erstreckt, gemeinsam angetrieben werden können. In dieser Ausführungsform kann die Kapazität der Tragvorrichtung erhöht werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Galvanisieren eines oder mehrerer Werkstücke mit den folgenden Schritten bereitgestellt:
    1. a) Befestigen der zu beschichtenden Werkstücke in einer Halteeinrichtung, die in einer Tragvorrichtung drehbar um eine Drehachse aufgehängt ist, so dass die Werkstücke radial beabstandet von der Drehachse gehalten werden und die Drehachse in einem spitzen Winkel bezüglich der Vertikalen geneigt verläuft, und
    2. b) Rotieren der Halteeinrichtung um die Drehachse während eines Schrittes beim Galvanisieren.
  • Bei diesem Verfahren werden die bereits im Zusammenhang mit dem Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung erläuterten Vorteile erreicht, nämlich dass die Werkstücke restfrei entlüftet werden und die Beschichtungsqualität durch eine homogenere Schichtdickenverteilung verbessert wird.
  • Vorzugsweise wird während des Befestigungsschritts der spitze Winkel im Bereich zwischen 5° und 45° eingestellt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn während des Befestigungsschritts der spitze Winkel auf einen Wert zwischen 10° und 20°, insbesondere von etwa 15° eingestellt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Tragvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert, die lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Tragvorrichtung darstellen.
    • Figur 1 zeigt einen Längsschnitt der Tragvorrichtung mit den gehaltenen Werkstücken.
    • Figur 2 zeigt einen Querschnitt der Halteeinrichtung senkrecht zur Drehachse samt gehaltener Werkstücke.
    • Figur 3 zeigt einen Längsschnitt der Tragvorrichtung mit einer Mehrzahl von Halteeinrichtungen.
  • Die in Figur 1 und 2 gezeigte Tragvorrichtung 1 weist einen äußeren Tragrahmen 3 auf, der einen oberen Träger 5 und einen unteren Träger 7 sowie Seitenelemente 9, 11 umfasst. Zwischen dem oberen und dem unteren Träger 5, 7 ist eine Halteeinrichtung 13 drehbar um eine Drehachse A an der Tragvorrichtung 1 aufgehängt, wobei die Drehachse A in einem spitzen Winkel α bezüglich der Vertikalen V geneigt verläuft. Die Halteeinrichtung 13 weist eine entlang der Drehachse A verlaufende Tragwelle 15 auf, die mit einem oberen Ende 17 über eine vertikale Anschlusswelle 19 mit dem oberen Träger 5 verbunden ist. Damit die Tragwelle 15 um ihre Längsachse und damit um die in einem spitzen Winkel α bezüglich der Vertikalen V geneigt verlaufende Drehachse A rotieren kann, ist das obere Ende 17 der Tragwelle 15 über ein Bolzengelenk 20 mit dem Antrieb 21 verbunden. Am unteren Ende 23 ist die Tragwelle 15 in einem Kugelgelenk 25 schwenk- und drehbar gelagert und so mit dem unteren Träger 7 verbunden.
  • Von der Tragwelle 15 erstrecken sich radial von der Drehachse A Haltestreben 27, die dazu geeignet sind, Werkstücke 29 mittels einer Federspannung einzuspannen. An der Tragwelle 15 sind sich radial von der Tragwelle 15 erstreckende tellerförmige Bleche 30 angebracht, woran sich die Haltestreben 27 anschließen. Die Haltestreben 27 weisen Schlaufen 31 auf, die in Längsrichtung der Drehachse A eine Federspannung erzeugen können. Zwei Haltestreben 27 können jeweils an einer oberen und an einer unteren Angriffsfläche eines Werkstücks 29 angreifen und durch entgegengesetzte Federspannung das Werkstück 29 halten. Durch diesen Aufbau wird erreicht, dass die Werkstücke 29 radial beabstandet von der Drehachse A gehalten sind. In den Figuren 1 und 2 ist gezeigt, wie mehrere Werkstücke 29 radial beabstandet von der Drehachse A über die sich radial von der Drehachse A erstreckenden Haltestreben 27 gehalten sind. Die Werkstücke 29 sind in dieser Ausführungsform im Wesentlichen untereinander parallel orientiert auf einer die Tragwelle 15 umgebenden Mantelebene gehalten. Die Werkstücke 29 sind dabei als Rohrabschnitte mit radial abstehenden und durchbohrten Ansatzstücken 33 gezeigt. Die durchbohrten Ansatzstücke 33 bieten mit den Innenflächen der Bohrlöcher die für das Einspannen des Werkstücks 29 nötigen Angriffsflächen, an denen die Haltestreben 27 angreifen. Über diese Angriffsflächen fließt auch der für eine Galvanisierung nötige elektrische Strom. Die Angriffsflächen, die mit den Haltestreben 27 in Kontakt stehen, können nicht beschichtet werden, da sie nicht mit dem Badmedium in Kontakt kommen. Die Angriffsflächen zum Befestigen der Werkstücke 29 sollten daher relativ klein sein und sich an einem in Bezug auf die Beschichtungsqualität relativ unwesentlichen Teil des Werkstücks 29 befinden.
  • Es können als Angriffsflächen aber auch die ringförmigen ober-und unterseitigen Querschnittsflächen an den Enden des Rohrabschnitts dienen. Dabei können die Haltestreben 27 in Form von konisch zulaufenden Druckköpfen mit einer den Durchmesser des Rohrabschnitts überragenden Ausdehnung punktuell in die obere und untere Rohröffnung greifen und die Werkstücke 29 jeweils mit einer Druckspannung von oben und unten halten. Besonders am oberen Ende darf in diesem Fall der Rohrabschnitt dabei nicht abgeschlossen werden, um eine restfreie Entlüftung des Innenbereichs des Werkstücks 29 zu erlauben. Es kann auch erforderlich sein, dass die untere Rohröffnung nicht vollständig verschlossen ist, sodass nach dem Herausnehmen der Werkstücke 29 aus dem Galvanikbad durch eine Drehung der Tragwelle 29 Flüssigkeit aus den Werkstücken 29 vollständig ablaufen kann, sodass es später nicht zu Korrosion im Inneren der Werkstücke 29 kommt.
  • Grundsätzlich können die Werkstücke 29 jegliche Form haben, die sich dazu eignet, radial beabstandet von der Drehachse A gehalten zu werden. Zum Beispiel können die Werkstücke 29 Kochtöpfe oder andere Gegenstände sein, die einer hochwertigen Beschichtung mittels Galvanisieren bedürfen.
  • Der Antrieb 21 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Antriebsmotor 35, eine horizontal angeordnete Antriebswelle 37 und eine vertikal rotierbare Anschlusswelle 19. Der Antriebsmotor 35 ist dazu vorgesehen, die horizontale Antriebswelle 37 rotierend anzutreiben. Während des Betriebes wird die Rotation der horizontalen Antriebswelle 37 auf die vertikale rotierbare Anschlusswelle 19 durch ein Getriebe 39 übertragen, so dass diese um eine vertikale Achse rotiert. Damit die Tragwelle 15 um ihre Längsachse und damit um die in einem spitzen Winkel α bezüglich der Vertikalen V geneigt verlaufende Drehachse A rotieren kann, ist das obere Ende 17 der Tragwelle 15 über das Bolzengelenk 20 mit der vertikalen Antriebswelle 19 des Antriebs 4 verbunden.
  • Der spitze Neigungswinkel α zwischen der Vertikalen V und der Drehachse A lässt sich in dieser bevorzugten Ausführungsform durch horizontale Verschiebung der vertikalen Antriebswelle 19 samt Getriebe 39, wie durch den Doppelpfeil 41 angedeutet, einstellen. Es ist daher auch denkbar, dass der Neigungswinkel α fest vorgegeben ist. Der spitze Winkel α kann grundsätzlich sämtliche Neigungswinkel zwischen einer horizontalen und einer vertikalen Drehachse A umfassen, der Bereich ist hier allerdings aufgrund des Aufbaus begrenzt. Die exakt horizontale und die exakt vertikale Drehachse A sind dabei jedoch explizit ausgeschlossen. Vorzugsweise wird der spitze Winkel α zwischen 5° und 45° eingestellt. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, einen spitzen Winkel α zwischen 10° und 20° und insbesondere einen Winkel α von etwa 15° einzustellen.
  • Da der Antrieb 21 und das obere Ende 17 der Tragwelle 15 beim Galvanisieren außerhalb eines Badmediums liegen, ist eine Stromzufuhr zur Tragwelle 15 und somit zu den beschichtenden Werkstücken 29 einfach möglich. Damit die Halteeinrichtung 13 als Teil des äußeren Stromkreises der Galvanik genutzt werden kann und dabei selbst nicht galvanisiert wird, ist die Halteeinrichtung 13 vorzugsweise aus elektrisch leitendem Material wie Kupfer oder Stahl gebildet und ist im Wesentlichen vollständig mit einer elektrisch isolierenden Schicht überzogen mit Ausnahme der Kontaktbereiche mit den zu beschichtenden Werkstücken 29 bzw. dessen Angriffsflächen.
  • In Figur 3 ist eine Ausführungsform der Tragvorrichtung 1 gezeigt, wobei eine Mehrzahl von Halteeinrichtungen 13 vorgesehen ist, um möglichst viele Werkstücke 29 in einem Schritt beim Galvanisieren beschichten zu können. Dabei ist jede Halteeinrichtung 13 drehbar um eine ihr zugeordnete Drehachse A in der Tragvorrichtung 1 wie zuvor beschrieben aufgehängt. Die Halteeinrichtungen 13 sind derart ausgestaltet, dass ein oder mehrere Werkstücke 29 radial beabstandet von den ihnen zugeordneten Drehachsen A gehalten sind. Ein Antrieb 21 zum Rotieren der Halteeinrichtungen 13 um die ihnen zugeordneten Drehachsen A ist ebenfalls vorgesehen.
  • Jede Halteeinrichtung 13 ist hierbei wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben ausgestaltet. Dabei sind die Tragwellen 15 jeweils mit dem unteren Ende 23 in einem Kugelgelenk 25 schwenk- und drehbar gelagert und so mit dem unteren Träger 7 verbunden. Der Antrieb 21 weist in dieser Ausführungsform für jede Halteeinrichtung 13 jeweils eine vertikal rotierbare Anschlusswelle 19 auf, die gemeinsam über eine horizontal angeordnete Antriebswelle 37, die sich im Wesentlichen entlang des oberen Trägers 5 erstreckt, mit dem Antriebsmotor 35 oder von außen durch einen externen Motor angetrieben werden können.
  • Aus Figur 1 wird außerdem deutlich, wie das erfindungsgemäße Verfahren zum Galvanisieren vorzugsweise abläuft. Die zu beschichtenden Werkstücke 29 werden zunächst in der Halteeinrichtung 13 befestigt, wobei diese in der Tragvorrichtung 1 drehbar um die Drehachse A aufgehängt ist. Die Werkstücke 29 werden dabei radial beabstandet von der Drehachse A gehalten, und die Drehachse A verläuft in einem spitzen Winkel α bezüglich der Vertikalen V geneigt. Wie durch Pfeil 43 in den Figuren 1 und 2 angedeutet, wird während eines Schrittes beim Galvanisieren die Halteeinrichtung 13 um die Drehachse A rotiert. Das Galvanisieren umfasst dabei alle Verfahrensschritte bei einem Galvanisierprozess. Dazu gehören nicht nur die eigentlichen Beschichtungsschritte in Galvanikbädern, sondern auch alle Eintauchschritte in verschiedene weitere Bäder mit unterschiedlichen Badmedien wie zum Beispiel Reinigungsbäder, Ultraschallbäder, Beizbäder, saure oder alkalische Bäder und Entfettungsbäder. In diesem Sinne umfasst das Galvanisieren darüber hinaus einen Abtropf-, Trocknungs- oder Säuberungsschritt vor oder nach einem Eintauchvorgang.
  • Während des Befestigungsschritts kann der spitze Winkel α im Bereich zwischen 5° und 45° eingestellt werden, indem die vertikale Antriebswelle 19 samt Getriebe 20 horizontal verschoben wird. Die Einstellung eines spitzen Neigungswinkels α zwischen 10° und 20°, und insbesondere von 15°, hat sich als besonders vorteilhaft für die Schichtdickenverteilung der Beschichtung und die Entlüftung der Werkstücke 29 erwiesen.

Claims (12)

  1. Tragvorrichtung (1) zum Halten eines oder mehrerer Werkstücke (29) beim Galvanisieren, wobei eine Halteeinrichtung (13) drehbar um eine Drehachse (A) an der Tragvorrichtung (1) aufgehängt ist, wobei die Halteeinrichtung (13) derart ausgestaltet ist, dass ein oder mehrere Werkstücke (29) radial beabstandet von der Drehachse (A) gehalten sind, und wobei ein Antrieb (21) zum Rotieren der Halteeinrichtung (13) um die Drehachse (A) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Drehachse (A) in einem spitzen Winkel (α) bezüglich der Vertikalen (V) geneigt verläuft.
  2. Tragvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der spitze Winkel (α) zwischen 5° und 45° beträgt.
  3. Tragvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der spitze Winkel (α) zwischen 10° und 20°, insbesondere etwa 15° beträgt.
  4. Tragvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der spitze Winkel (α) einstellbar im Bereich zwischen 5° und 45° ist.
  5. Tragvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halteeinrichtung (13) aus einem elektrisch leitendem Material gebildet ist und im Wesentlichen vollständig mit einer elektrisch isolierenden Schicht überzogen ist mit Ausnahme der Kontaktbereiche mit den zu beschichtenden Werkstücken (29).
  6. Tragvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tragvorrichtung (1) einen oberen und einen unteren Träger (5, 7) und die Halteeinrichtung (13) eine Tragwelle (15) mit einem oberen (17) und einem unteren Ende (23) umfasst, wobei das obere Ende (17) der Tragwelle (15) mit dem oberen Träger (5) und das untere Ende (23) der Tragwelle (15) mit dem unteren Träger (7) drehbar um die Drehachse (A) verbunden ist, und wobei an der Tragwelle (15) eine oder mehrere Haltestreben (27) vorgesehen sind, die sich im Wesentlichen in radialer Richtung zur Drehachse (A) von der Tragwelle (15) erstrecken.
  7. Tragvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei der Antrieb (21) am oberen Träger (5) angebracht und mit dem oberen Ende der Tragwelle (15) verbunden ist.
  8. Tragvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Halteeinrichtungen (13) vorgesehen ist, wobei jede Halteeinrichtung (13) drehbar um eine ihr zugeordnete Drehachse (A) in der Tragvorrichtung (1) aufgehängt ist, und wobei die Halteeinrichtungen (13) derart ausgestaltet sind, dass ein oder mehrere Werkstükke (29) radial beabstandet von den ihnen zugeordneten Drehachsen (A) gehalten sind, und wobei ein Antrieb (21) zum Rotieren der Halteeinrichtungen (13) um die ihnen zugeordneten Drehachsen (A) vorgesehen ist.
  9. Verfahren zum Galvanisieren eines oder mehrerer Werkstükke (29) mit den folgenden Schritten:
    a) Befestigen der zu beschichtenden Werkstücke (29) in einer Halteeinrichtung (13), die in einer Tragvorrichtung (1) drehbar um eine Drehachse (A) aufgehängt ist, so dass die Werkstücke (29) radial beabstandet von der Drehachse (A) gehalten werden, und die Drehachse (A) in einem spitzen Winkel (α) bezüglich der Vertikalen (V) geneigt verläuft, und
    b) Rotieren der Halteeinrichtung (13) um die Drehachse (A) während eines Schrittes beim Galvanisieren.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei während des Befestigungsschritts der spitze Winkel (α) im Bereich zwischen 5° und 45° eingestellt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei während des Befestigungsschritts der spitze Winkel (α) auf einen Wert zwischen 5° und 45°, insbesondere von etwa 15° eingestellt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei eine Tragvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird.
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