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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme und vertikalen Halterung eines nach einem Elektrolyseverfahren zu beschichtenden Gegenstands gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der elektrolytischen Beschichtung insbesondere von Kolbenstangen und anderen länglichen Werkstücken ist es gewünscht, eine möglichst vollständige Oberflächenbeschichtung bereitzustellen. Gleichzeitig ist es jedoch notwendig, das Werkstück über eine Haltevorrichtung in dem Elektrolysebad zu halten und an dem Werkstück eine Spannung anzulegen. Hierzu ist es erforderlich, über eine Haltevorrichtung Kontakt mit dem Werkstück herzustellen. An der Kontaktstelle ist jedoch eine Oberflächenbeschichtung zumindest teilweise verhindert.
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Im Endbereich eines Werkstücks, insbesondere dann, wenn es sich um Kolbenstangen oder andere längliche Werkstücke handelt, kann ein Gewinde vorgesehen sein.
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Vorteilhaft wäre es daher, eine Halterung und die angelegte Spannung beziehungsweise den Stromfluss durch das Werkstück über den Gewindebereich bereitzustellen. Dies kann dadurch gewährleistet werden, dass genügend Berührungspunkte auf dem "Strom/ Spannung empfangenden" Werkstück anliegen, da ansonsten die hohen Ströme während eines Beschichtungsvorgangs des Werkstücks das Gewinde beschädigen (verbrennen) können.
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Aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen zur Halterung und Strom-/Spannungsversorgung haben jedoch den Nachteil, dass üblicherweise die hohen Stromflüsse durch das Werkstück bei der Anodisierung zu einem Verbrennen des Gewindebereichs als elektrischer Kontaktbereich führen würde. Die hohen Stromflüsse bei der Beschichtungstechnik führen aufgrund des ohmschen Widerstands des Materials zu Temperaturen, die das Material der Kolbenstangen insbesondere im Bereich des Gewindes in Mitleidenschaft ziehen können, da es sich hierbei um einen besonders filigranen Bereich handeln kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels der filigrane Bereiche eines Werkstücks, wie beispielsweise ein Gewinde im Kontaktbereich mit einer Strom-/Spannungsquelle, schadfrei gehalten werden können.
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Die vorliegende Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Man erkennt, dass die vorliegende Erfindung zumindest dann verwirklicht ist, wenn der elektrisch leitende Kontakt zwischen der Vorrichtung zur Versorgung eines Werkstücks mit Spannung/Strom durch eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Kontakten bereitgestellt ist. Besonders bevorzugt übernimmt die Mehrzahl von Kontakten dabei auch eine haltende Funktion, welche das Werkstück an der Vorrichtung hält.
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Die Vorrichtung kann insbesondere als Haltevorrichtung bezeichnet werden. Sie kann vorzugsweise das Werkstück vertikal halten. Dies bedeutet insbesondere im Falle eines länglichen Werkstücks, dass die Haltevorrichtung das eine Ende des Werkstücks halten kann und das andere Ende des Werkstücks nach unten hin frei hängt, wodurch das Eintauchen des Werkstücks in ein Elektrolysebad hindernisfrei ermöglicht sein kann. Insbesondere bei Kolbenstangen und anderen länglichen Werkstücken mit endseitig vorgesehenen Gewinden kann das Gewinde des Werkstücks in die Vorrichtung zur Aufnahme und vertikalen Halterung des länglichen Werkstücks einführbar sein. Dabei können die elektrisch leitenden Kontakte eine/die Haltefunktion übernehmen.
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Besonders bevorzugt ist es dabei möglich, dass der Austausch des Werkstücks an der Haltevorrichtung automatisch erfolgen kann, also kein Bedienpersonal erforderlich ist, welches manuell die länglichen Werkstücke in einen Aufnahmebereich der Haltevorrichtung für das Werkstück ein- bzw. aus dem Aufnahmebereich herausgedreht/herauszieht.
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Bevorzugt weist die Haltevorrichtung zwischen einem im Aufnahmebereich angeordneten Werkstück und den Haltekontakten eine Steckverbindung auf. Zum Erreichen der Steckverbindung kann beim Einführen ein Reibwiderstand der leitenden Haltekontakte der Steckverbindung gegenüber dem in die Haltevorrichtung/ den Aufnahmebereich eingeführten Teil des Werkstücks, insbesondere der filigranen Elemente oder des Gewindes, zu überwinden sein kann. Beim Herausziehen des Werkstücks aus der Haltevorrichtung kann dieser Reibwiderstand ebenfalls wieder zu überwinden sein.
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Die Haltekontakte können mit verformbaren Elementen bereitgestellt sein, die ausgebildet sind, sich an eine Außenkontur des Werkstücks der in den Aufnahmebereich, also beispielsweise in die Steckverbindung, eingeführt ist, anzupassen.
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Sinn und Zweck der Mehrzahl der leitenden Haltekontakte kann es sein, eine möglichst große Kontaktoberfläche zwischen der Haltevorrichtung und dem Werkstück bereitzustellen. Dies kann einem Verbrennen des Werkstücks im Kontaktbereich mit der Haltevorrichtung vorbeugen, wenn zwischen Haltevorrichtung und Werkstück ein Strom fließt, da durch die erfindungsgemäße Mehrzahl an Kontaktpunkten beziehungsweise Kontaktflächen zwischen Werkstück und Vorrichtung jeweils nur ein Teilstrom von Elektronen durch die jeweilige Haltevorrichtung zu dem Werkstück fließt. Dadurch kann die jeweilige Kontakt- oder Werkstücktemperatur im Kontaktbereich, also dem Kontaktpunkt oder der Kontaktfläche zwischen Werkstück und Haltekontakten, bei fließendem elektrischem Strom gegenüber einem Stromfluss durch einen geringflächigen Einzelkontakt mit dem Werkstück verringert sein.
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Ziel der geometrischen Ausgestaltung der Haltekontakte ist es, eine Steckverbindung bereitzustellen, welche eine möglichst hohe Anzahl an Kontaktpunkten und/oder eine möglichst hohe Kontaktfläche zwischen Werkstück und Haltekontakten beziehungsweise dem Aufnahmebereich bereitstellt, ohne dafür das Werkstück in den Aufnahmebereich einschrauben zu müssen.
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Der Aufnahmebereich kann auch als Halterung bezeichnet werden.
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Besonders bevorzugt ist nach einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Haltekontakte der Haltevorrichtung zumindest gruppenweise und parallel zueinander ausgerichtet sind. Das Werkstück, vorzugsweise der in den Aufnahmebereich eingeführte Teil, insbesondere dessen Außenumfang kann, den einzelnen Haltekontakten zustellbar sein. Dies kann grundsätzlich radial, aber auch tangential entlang der Werkstückoberfläche erfolgen. Demnach kann die Erstreckungsrichtung eines Haltekontakts auch beispielsweise lateral an dem Werkstück vorbei erfolgen und dabei mit der Oberfläche des Werkstücks in Kontakt stehen.
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Die Haltekontakte können grundsätzlich, ausgehend von mehreren Seiten des Aufnahmebereichs, unterschiedlichen Seiten des Werkstücks zugestellt sein. Insbesondere dann, wenn die Haltekontakte auf gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks, vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten einer Längsachse des Werkstücks, vorgesehen sind, können diese parallel zueinander ausgerichtet sein. Auch die Haltekontakte auf derselben Seite des Werkstücks/der Halterung können untereinander eine parallele Ausrichtung aufweisen.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Haltekontakte der Halterung gegenüber einer gemeinsamen vertikalen Achse die Ausrichtung einer Passante oder Sekante aufweisen. Eine Passante kann insbesondere dann vorliegen, wenn die einzelnen Haltekontakte der Halterung von einer gemeinsamen Mittelachse durch die Halterung beabstandet vorliegen, sich also untereinander nicht berühren.
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Die Ausrichtung einer Sekante kann insbesondere aufgrund der räumlichen Ausdehnung des Werkstücks vorliegen. Handelt es sich beispielsweise bei dem Werkstück um eine Kolbenstange mit einem endseitigen Gewinde, bildet das Gewinde einen länglichen Zylinder, der in den Aufnahmebereich eingeführt wird. Damit die Haltekontakte ihre Haltefunktion übernehmen können, ist es vorteilhaft, wenn ihr Ausgangsabstand beziehungsweise ihre Ausgangsposition untereinander geringer sind als der Durchmesser des Gewindes. Durch das Einführen des Gewindes können die Haltekontakte aus ihrer Ausgangsposition nach außen verschoben sein, wodurch ein Gegendruck auf die Außenseiten des Gewindes mittels der Haltekontakte aufbaubar/bereitstellbar ist.
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Bei einem solchen Ausgangsabstand, beziehungsweise einer solchen Ausgangsposition, liegen die Haltekontakte somit innerhalb eines gedachten Außenumfangs des Gewindes, bevor das Gewinde in die Halterung eingeführt wird. Somit schneidet die Ausrichtung der Haltekontakte beziehungsweise die Position der Haltekontakte die Position des Außenumfangs des Gewindes, bevor dieses in die Halterung eingeführt wird. Folglich erfüllen die Haltekontakte in einem solchen Fall die geometrische Definition einer Sekante.
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Besonders bevorzugt ist es nach einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Haltekontakte mehrere Haltefedern aufweisen. Haltefedern können in besonders einfacher Weise zwischen einer Ausgangsposition und mindestens einer gefederten zweiten Position reversibel verlagerbar sein. Besonders bevorzugt sind die Haltefedern beim Einführen des Werkstückbereichs in die Halterung nach außen flexibel verlagerbar, wodurch ein Außendruck auf die Oberfläche des in die Halterung eingestellt geführten Werkstückbereichs mittels der Haltefedern erfolgt. Zur Unterstützung der Halterung kann bevorzugt auch ein Magnet im Bereich der Halterung vorgesehen sein, welcher die Haltefunktion der Haltefedern sichert.
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Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können die Haltefedern als Spiralfedern ausgebildet sein. Die Federn können in einem Innenbereich der Halterung vorgesehen sein und von einem inneren Außenumfang der Halterung in das Innere der Halterung, in welcher das Werkstück zumindest teilweise gehalten werden kann, hineinragen. Die Ausrichtung der Spiralfedern kann dabei in voranstehen beschriebener Weise erfolgen. Die Ausrichtung der Federn kann dabei auch radial auf das Zentrum der Halterung gerichtet sein. Die Federn können auch parallel zueinander, tangential zu einer Längsachse der Halterung, in Form einer Sekante und/oder orthogonal zu einer Mittenachse der Halterung, wie voranstehend erläutert, bereitgestellt sein.
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Eine Mischform der einzelnen voranstehend beschriebenen Ausrichtungen der Federn ist ebenfalls in beliebiger Weise denkbar und vorzugsweise vorgesehen.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird nachfolgend die vorliegende Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Federn als Haltekontakte von oben auf die beschriebene Längsachse der Halterung
- Figur 2
- eine Seitenansicht auf die Ausführungsform gemäß Figur 1
- Figur 3
- eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem lamellenförmigen Band als Haltekontakte in einer Seitenansicht und
- Figur 4
- eine um 90° um die Längsachse gedrehte beispielhafte Darstellung der Lamellen gemäß Figur 3.
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Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Halterung für eine Vorrichtung zur Aufnahme und vertikalen Halterung eines zu beschichtenden Werkstücks in einer Draufsicht entlang der Längsachse durch die Halterung, welche auch als Aufnahmebereich bezeichnet werden kann.
Der Grundkörper 10 der Halterung kann eine an die Außenkontur des Werkstücks angepasste Form und/oder Größe aufweisen. Im Falle eines Gewindes wäre dies beispielsweise eine zylindrische Form. Im Innern des Grundkörpers 10 können mehrere Federn 20 oder sonstige Haltekontakte für ein eingeführtes Werkstück vorgesehen sein, welche von einer Innenseite des Grundkörpers 10 in das Innere des Grundkörpers 10 hineinragen kann. Gemäß Figur 1 sind die Federn 20 (Haltekontakte) dabei in Bezug auf eine Längsachse des Grundkörpers sekantenartig und vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet.
Wird ein Teil eines Werkstücks in die Halterung eingeführt, werden die Federn 20 (Haltekontakte) mit ihrem losen Ende, welches nicht mit dem Grundkörper 10 verbunden ist, in Richtung Innenwand des Grundkörpers 10 nach außen weggebogen/abgelenkt. Die dadurch geleistete Arbeit an der Feder 20 (Haltekontakte) kann eine Rückstellkraft bereitstellen, welche die Feder (Haltekontakte) an eine Außenkontur des eingeführten Werkstückbereichs andrückt. Die dadurch bereitgestellte Oberflächenreibung zwischen Haltekontakten und Werkstück kann das Werkstück in der Halterung halten. Dies kann auch noch durch eine zusätzliche Sicherungseinheit wie z.B. durch einen Magnet (15/ 35) gewährleistet werden.
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In Figur 1 sind beispielhaft zwei Federelemente dargestellt. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass sich diese Querschnittsansicht durch den Grundkörper 10 mehrere Male entlang der Längsachse der Halterung wiederholt (siehe Figur 2), wodurch eine Mehrzahl von Federelementen übereinander bereitgestellt ist. Auf diese Weise werden bevorzugt zwischen 20 und 50 Kontakte zwischen einem eingeführten Werkstück und dem Aufnahmebereich bereitgestellt.
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Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform, bei welcher mehrere Federn (Haltekontakte) übereinander angeordnet sind. Die einzelnen Haltekontakte können übereinander angeordnet sein, jedoch auch einen Versatz zwischen den Ebenen zueinander aufweisen. In jeder Ebene können bevorzugt 2, 3, 4 oder auch mehr Haltekontakte, beispielsweise in Form von einzelnen Federn 20, vorgesehen sein. In
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Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher auf der Innenseite des Grundkörpers Lamellen 30 oder plattenförmige Kontaktelemente bereitgestellt sind. Diese können beispielsweise durch Teileinstanzung in ein Profil des Grundkörpers beziehungsweise des Aufnahmebereichs eingearbeitet sein und in das Innere des Grundkörpers 40 hineinragen. Die Kontaktelemente, also beispielsweise die Lamellen 30, können demnach durch Verformung des Grundkörpers 40 oder durch einen verformbaren Einsatz innerhalb des Grundkörpers 40 als nach innen vorstehende Materialbereiche derselbigen bereitgestellt sein. Besonders bevorzugt ist jedes einzelne Kontaktelement dabei in seinem jeweiligen unteren Bereich mit dem Grundkörper 40 oder dem verformbaren Einsatz innerhalb des Grundkörpers verbunden. Dabei kann ein unterer Bereich ein solcher sein, welcher in Richtung einer Einführungsöffnung für das Werkstück zeigt.
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Eine Einführöffnung kann insbesondere an einem unteren Ende der Halterung vorgesehen sein, da das Werkstück bevorzugt an einem oberen Ende gehalten und/oder nach unten in ein Tauchbad eingetaucht werden kann.
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Grundsätzlich kann bei beiden Ausführungsformen in einem oberen Endbereich der Halterung ein Magnet vorgesehen sein, welcher das Halten des Werkstücks im Inneren der Halterung beziehungsweise des Grundkörpers unterstützt.
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Figur 4 zeigt eine gegenüber Figur 3 um 90° um die Längsachse der Halterung gedrehte ausschnittsweise Ansicht auf die Lamellen 30. Diese ragen ausgehend von dem Grundkörper 40 in das Innere der Halterung hinein. In einem unteren Bereich der Lamelle 30 ist diese jeweils mit dem Grundkörper 40 verbunden. Dadurch kann ein besonders leichtes einführen des Werkstücks in die Halterung begünstigt sein.
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Die einzelnen Lamellen können als Teil des Grundkörpers 40 gebildet, vorzugsweise ausgestanzte sein. Alternativ kann in der Halterung auch ein Einsatz vorgesehen sein, welche fest mit der Halterung verbunden sein kann und die Lamellen 30 aufweisen kann. Die Lamellen können in mehreren Ebenen übereinander entlang einer Längsrichtung der Halterung angeordnet sein und/oder auch in unterschiedlichen Bereichen/auf unterschiedlichen Seiten gegenüber einem eingeführten Werkstück vorgesehen sein. Demnach können die Lamellen 30 über einen gesamten Innenumfang des Aufnahmebereichs beziehungsweise der Halterung verteilt vorgesehen sein.
