WO2021165458A1 - SPANNVORRICHTUNG ZUM EINSPANNEN VON DRÄHTEN WÄHREND DES SCHWEIßENS SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER SOLCHEN - Google Patents

SPANNVORRICHTUNG ZUM EINSPANNEN VON DRÄHTEN WÄHREND DES SCHWEIßENS SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER SOLCHEN Download PDF

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WO2021165458A1
WO2021165458A1 PCT/EP2021/054130 EP2021054130W WO2021165458A1 WO 2021165458 A1 WO2021165458 A1 WO 2021165458A1 EP 2021054130 W EP2021054130 W EP 2021054130W WO 2021165458 A1 WO2021165458 A1 WO 2021165458A1
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clamping device
welding
clamping
coating
carbon
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Christina DURST
Frank SEINSCHEDT
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Pro-Beam Gmbh & Co. Kgaa
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Definitions

  • the invention relates to a clamping device for clamping wires during welding, in particular electron beam welding and / or laser beam welding in a vacuum or negative pressure.
  • the invention also relates to a manufacturing method for such a clamping device.
  • the intensity of these deposits depends on the process control during welding, they cannot be completely avoided despite the use of high-tech process control.
  • the cause of the weld spatter usually lies in suboptimal weld pool movements and impurities in the molten material of the workpiece, which can only be influenced to a limited extent by the process control.
  • the object of the invention is therefore to provide a clamping device of the type mentioned at the beginning which is improved with regard to the problem of material deposition.
  • this object is achieved by a clamping device for clamping wires of a stator element during welding according to claim 1, according to which the clamping device has a surface which at least in a partial area has a coating that comprises diamond-like carbon (DLC).
  • DLC diamond-like carbon
  • the coating according to the invention thus leads to easier cleaning.
  • easier cleaning can also be carried out when the workpiece to be welded is changed anyway, so that the longer downtimes of the welding system are eliminated and productivity is increased.
  • the invention makes it possible to protect mechanically heavily stressed elements, for example by tension, pressure, bending and shearing, permanently from material deposits caused by the welding process.
  • the coating according to the invention has a long service life and, thanks to its chemical inertness, avoids the additional entry of foreign atoms as potential impurities into the weld seam.
  • the DLC coating according to the invention thus preserves the precise reference and guide surfaces required in many applications in order to be able to guarantee precise guide accuracy, positions and heat transfers.
  • Diamond-like carbon is also called amorphous carbon.
  • DLC consists of a mixture of sp2- (as in graphite) and sp3- (as in diamond) hybridized carbon atoms, which is present in an undefined degree of crosslinking and without a known order.
  • the ratio of sp2 to sp3 hybridized carbon, and as a result the properties of the DLC, can be influenced by the manufacturing process and the composition of the layer.
  • the coating comprises hydrogen-containing amorphous carbon and / or metal-containing amorphous carbon.
  • the coating according to the invention can contain hydrogen-free amorphous carbon layers (aC), tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon layers (ta-C), metal-containing hydrogen-free amorphous carbon layers (aC: Me), hydrogen-containing amorphous carbon layers (aC: H), tetrahedral hydrogen-containing carbon layers (ta-hydrogen H), metal-containing hydrogen-containing amorphous carbon layers (aC: H: Me) and modified hydrogen-containing amorphous carbon layers (aC: H: X) with doping by elements such as Si, N, B, O and halogens.
  • Preferred coatings according to the invention are a-C: H and a-C: H: Me with metal dopings, e.g. of W, Cr, Ti or Al and nitrogen-doped hydrogen-containing amorphous carbon layers a-C: H: N.
  • the coating has a thickness of 0.5-10 ⁇ m.
  • Such thin films have proven to be particularly effective for the present application. Because due to the particularly thin order compared to known ceramic coatings must be used in the design of the positioning device the geometries of the individual components of the positioning device are also not changed. Layer thicknesses of approximately 2-3 mhh are particularly preferred.
  • the surface is a steel surface or a ceramic surface.
  • the coating according to the invention can in principle be applied to all surface materials, steel surfaces and ceramic surfaces are particularly preferred because they have proven to be particularly suitable for high-precision positioning devices.
  • the coated partial area of the surface is planar.
  • the DLC coating can be applied better on a planar surface.
  • the coated partial area of the surface is located on one side of the positioning device which faces a welding device during operation.
  • the coating according to the invention also reduces the adhesion of material vapors or facilitates their removal on sides facing away from the welding device, for example, it is particularly advantageous to coat those surfaces that are facing the welding device and thus the welding process.
  • the positioning device is a clamping device.
  • Positioning the component during welding is to be understood as the positioning of the parts to be welded to one another, e.g. by clamping, clamping devices, drums, etc., as well as the positioning of the workpiece in the welding chamber, e.g. by spindles, robot arms, lifting tables, etc. . It is preferably provided that the coated partial area of the surface is located on a tensioning element and / or a cover element.
  • the invention is particularly suitable for welding processes in a vacuum or negative pressure, such as electron beam welding and laser beam welding in negative pressure.
  • a method for producing a positioning device according to the invention the object is achieved by a method with the following steps: a) providing a positioning device with a surface; b) Coating at least a partial area of the surface with a diamond-like carbon by vapor deposition in a thin-film process.
  • the invention comprises the use of a coating comprising diamond-like carbon for reducing the adhesion of material deposits on a surface during welding, in particular during electron beam welding and / or laser beam welding.
  • FIG. 1A shows a schematic illustration of a side view of a stator element and a tensioning device
  • FIG. 1B shows a schematic top view of the stator element shown in FIG. 1A together with the installed tensioning device;
  • FIG. 1C shows a detailed view of the top view from FIG. 1B and shows the wire tends to be welded;
  • Figure 1 D is a side view along the axis AA and shows the area to be welded rich.
  • a clamping device 10 can be seen according to an exemplary embodiment of the positioning device according to the invention.
  • Fig. 1A shows the clamping device 10 in a mounted state on a stator element 12 to be welded to ver with flat wires as a workpiece.
  • a stator is usually formed from a winding of a plurality of wires.
  • these wires are designed in a hairpin shape and are also referred to as hairpins.
  • These hairpins consist in particular of a copper wire which, in the embodiment shown in FIG. 1C, is designed as a flat wire with a rectangular cross section. Hairpins typically have a curved area and two wire ends 14 and are designed in a precisely predetermined shape in order to make the winding of the stator as tight as possible.
  • a multi-part clamping device 10 is mounted on the stator element 12 to be welded.
  • the clamping device 10 as shown schematically in FIG. 1B, consists of a plurality of disk-shaped elements 18 which can be moved relative to one another for clamping the flat wires. At least one of these elements (18) has rectangular cutouts for receiving the wire ends 14. These disk-shaped elements 18 can also be designed in such a way that the disk shape is only created by assembling a large number of movable segments.
  • the clamping device 10 preferably has at least two disc-shaped elements 18 with cutouts for receiving the wire ends 14. By moving the two disc-shaped elements 18 relative to one another, the two wire ends 14 are pressed into a precisely defined position.
  • the clamping device 10 has at least one surface 20 which has a coating made of a diamond-like carbon.
  • the clamping device 10 preferably has a coating 22 made of hydrogen-containing amorphous carbon.
  • the coating preferably has a layer thickness of 0.5-10 ⁇ m, a layer thickness of 2-3 ⁇ m is particularly preferred.
  • the coated surface 20 is located on a disk-shaped element 18.
  • the coated surface 20 can also be located on an element which is detachably connected to the clamping device 10.
  • the welding of a welding area 24 results in metal spatter 26.
  • a small part of the metal becomes gaseous due to the high temperatures during welding. This metal vapor solidifies in the form of thin metal films on the surfaces of the welding chamber and the devices for positioning.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of a positioning device according to the invention.
  • the workpiece to be welded is mounted on or with the positioning device according to the invention and placed in a welding chamber.
  • Suitable welding processes include electron beam welding and laser beam welding, preferably in a vacuum.
  • parts of the device have a coating of DLC, preferably of aC: H.
  • the layer has a precisely defined thickness of a few ⁇ m, preferably 2-3 ⁇ m, and can therefore also be applied to existing devices without having to be redesigned due to changed dimensions.
  • the high local energy input during welding creates splashes and vapors that are deposited on the exposed parts of the device. Due to the coating according to the invention, these deposits do not adhere to the device, but can simply be wiped off when it has cooled down and considerably shorten the downtime of the system due to the shortened cleaning work.
  • DLC is deposited onto the element to be coated using a thin-film process.
  • Suitable methods of the invention include chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD). It is particularly advantageous to manufacture the device by coating a region of a surface by means of plasma-assisted chemical vapor deposition (PACVD). As a result, the thermal load on the device can be reduced to a minimum, since the temperatures remain below 150 ° C.

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Abstract

Eine Positioniervorrichtung (10) zum Positionieren eines Werkstücks (12) während des Schweißens weist eine Oberfläche (20) auf. Um Materialablagerungen aus dem Schweißprozess auf der Positioniervorrichtung (10) zu vermeiden, weist die Oberfläche (20) zumindest in einem Teilbereich eine Beschichtung (22) auf, die diamantähnlichen Kohlenstoff (Diamond-Like Carbon, DLC) umfasst.

Description

Spannvorrichtung zum Einspannen von Drähten während des Schweißens sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Einspannen von Drähten während des Schweißens, insbesondere des Elektronenstrahlschweißen und/oder Laserstrahlschweißen im Vakuum oder Unterdrück. Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren für eine solche Spannvorrichtung.
2. Beschreibung des Standes der Technik Bei den meisten Schweißprozessen kommt es neben der eigentlichen Schweißnaht zur Bil dung von Materialablagerungen durch Schweißspritzer und/oder Materialdämpfe an um liegenden Bereichen des Werkstücks sowie an anderen Bauteilen der verwendeten Schweißanlagen. Vor allem aufgrund der wiederholten Nutzung der Schweißanlagen für eine Vielzahl von Werkstücken strapazieren diese Ablagerungen die Oberflächen der be- troffenen Bauteile der Schweißanlagen.
Obwohl die Intensität dieser Ablagerungen von der Prozessführung während des Schwei ßens abhängig ist, lassen sie sich jedoch trotz Einsatz hoch technologisierter Prozessfüh rung nicht vollständig vermeiden. Beispielsweise liegt die Ursache der Schweißspritzer meist in suboptimalen Schmelzbadbewegungen sowie Verunreinigungen im geschmolze- nen Material des Werkstücks, welche sich nur bedingt durch die Prozessführung beeinflus sen lassen.
Grundsätzlich können sämtliche gegenüber dem Schweißprozess exponierten Oberflächen von Bauteilen wie beispielsweise Positioniervorrichtungen, Kammerwänden von Vakuum kammern, Sichtfenstern, Anlagenanbauten sowie sonstigen Werkzeugen von Materialabla- gerungen betroffen sein, wodurch deren Funktion beeinträchtigt wird. Die exponierten Oberflächen der Schweißanlage müssen daher regelmäßig durch Abfräsen oder Schleifen von den Materialablagerungen befreit werden, um die Funktionsfähigkeit der Schweißanlage aufrecht zu erhalten. Dies bedingt lange Stehzeiten der Anlagen und beansprucht das Material der betroffenen Bauteile stark. Besonders problematisch ist dies für das Schweißen mit hoher Präzision, bei welchem die zu schweißenden Werkstücke durch speziell dafür konstruierte Positioniervorrichtungen in Position gehalten werden. Denn bei derartigen Positioniervorrichtungen stellen bereits ge ringe Veränderungen in der Dimension große Schwierigkeiten für die Positioniergenauig keit dar. Spezielle Schweißschutzsprays auf Basis von Keramiken, Silikonen, Silikaten und/oder Ölen, welche vor dem Schweißprozess auf exponierte Oberflächen aufgebracht werden, können das Anhaften von Materialablagerungen, insbesondere von Schweißperlen, verhindern. Diese Sprays bringen jedoch zusätzliche Verunreinigungen in die Schweißnaht ein und sind für Schweißungen im Vakuum oder Unterdrück oftmals nicht geeignet. Außerdem sind herkömmliche Schweißschutzsprays nicht für längere Prozesse anwendbar, da ihre Wirkungsdauer auf wenige Stunden begrenzt ist.
Ferner ist bekannt austauschbare Abdeckungen an den Werkzeugen der Schweißanlage oder spezielle, an das Schweißgerät angepasste Schutzschilder anzubringen, welche die Spritzer noch vor der Ablagerung an zu schützenden Bauteilen abfangen können. Solche Abdeckungen oder Schutzschilder benötigen jedoch relativ viel Platz und erschweren die Handhabung des Schweißgeräts. Zudem können diese das Anhaften von Materialdampf nur bedingt reduzieren.
Schließlich ist auch bekannt, verschiedene Bauteile mit einer keramischen Beschichtung zu versehen, um die Anhaftung von Materialablagerung zu verringern. Diese keramischen Be- Schichtungen haben jedoch eine große Schichtdicke und eignen sich aufgrund der damit verbundenen Volumenänderung bei thermischer Belastung durch den Schweißprozess nicht dazu, präzise Baugruppen damit zu behandeln. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spannvorrichtung eingangs genannter Art bereit zustellen, welche hinsichtlich der Problematik der Materialablagerung verbessert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Spannvorrichtung zum Einspannen von Drähten eines Statorelements während des Schweißens nach Anspruch 1 gelöst, wonach die Spannvorrichtung eine Oberfläche aufweist, die zumindest in einem Teilbereich eine Beschichtung aufweist, die diamantähnlichen Kohlenstoff (Diamond-Like Carbon, DLC) umfasst.
Wie bereits erläutert, müssen vergleichbare bekannte Positioniervorrichtungen nach eini gen Schweißprozessen durch Abfräsen oder Schleifen von den Materialablagerungen be- freit werden, um weiterhin Werkstücke mit genauer Passform positionieren zu können. Die Erfinder haben nun erkannt, dass durch Herabsetzen der freien Oberflächenenergie durch eine Beschichtung der relevanten Oberflächen dieses Problem der Materiallablagerungen, insbesondere der Metallablagerungen, an der Positioniervorrichtung gelöst werden kann. Die Beschichtung aus diamantähnlichem Kohlenstoff reduziert die Adhäsion der Material- ablagerungen auf der Vorrichtungsoberfläche. Dadurch können an der erfindungsgemä ßen Positioniervorrichtung entstandene Materialablagerungen, wie insbesondere die Schweißspritzer, mit geringem Aufwand, z.B. durch Abwischen, wieder entfernt werden.
Die erfindungsgemäße Beschichtung führt somit zu einer erleichterten Reinigung. Im Ge gensatz zu bisher bekannten Maßnahmen gegen Materialablagerungen wie Abschleifen oder Abfräsen kann eine derart erleichterte Reinigung auch bei einem ohnehin notwendi gen Wechsel des zu schweißenden Werkstücks erfolgen, sodass die längeren Standzeiten der Schweißanlage entfallen und die Produktivität erhöht wird.
Die Erfindung ermöglicht es, mechanisch stark beanspruchte Elemente, z.B. durch Zug, Druck, Biegung und Scherung, dauerhaft vor Materialablagerungen durch den Schweiß- prozess zu schützen. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Beschichtung eine lange Lebensdauer auf und ver meidet durch ihre chemische Inertheit den zusätzlichen Eintrag von Fremdatomen als po tentielle Verunreinigungen in die Schweißnaht.
Die erfindungsgemäße DLC-Beschichtung bewahrt somit die bei vielen Anwendungen not- wendigen, genauen Referenz- und Führungsflächen, um präzise Führungsgenauigkeit, Po sitionen und Wärmeübergänge gewährleisten zu können.
Diamantähnlicher Kohlenstoff (Diamond-Like Carbon, DLC) wird auch amorpher Kohlen stoff genannt. DLC besteht aus einer Mischung aus sp2- (wie in Graphit) und sp3- (wie im Diamanten) hybridisierten Kohlenstoffatomen, die in Undefiniertem Vernetzungsgrad und ohne bekannte Ordnung vorliegt. Das Verhältnis von sp2- zu sp3- hybridisiertem Kohlen stoff, und als Folge davon die Eigenschaften des DLC, lassen sich durch das Herstellungs verfahren sowie durch die Zusammensetzung der Schicht beeinflussen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Beschichtung wasserstoffhaltigen amorphen Koh lenstoff und/oder metallhaltigen amorphen Kohlenstoff umfasst. Die erfindungsgemäße Beschichtung kann wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschichten (a-C), tetraedrische wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschichten (ta-C), metallhaltige wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschichten (a-C:Me), wasserstoffhaltige amorphe Koh lenstoffschichten (a-C:H), tetraedrische wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschichten (ta-C:H), metallhaltige wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschichten (a-C:H:Me) und modifizierte wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschichten (a-C:H:X) mit Dotierungen durch Elemente wie Si, N, B, O sowie Halogenen umfassen. Bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungen sind a-C:H und a-C:H:Me mit Metalldotierungen z.B. aus W, Cr, Ti oder AI und stickstoffdotierte wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschichten a-C:H:N.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine Dicke von 0,5-10 pm aufweist. Derartige Dünnschichten haben sich als besonders effektiv für die vorliegende Anwen dung herausgestellt. Denn durch den besonders dünnen Auftrag im Vergleich zu bekann ten keramischen Beschichtungen müssen bei der Konstruktion der Positioniervorrichtung auch die Geometrien der einzelnen Bauteile der Positioniervorrichtung nicht verändert werden. Besonders bevorzugt sind dabei Schichtdicken von circa 2-3 mhh.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberfläche eine Stahloberfläche oder eine kerami sche Oberfläche ist. Obwohl die erfindungsgemäße Beschichtung grundsätzlich auf sämtliche Oberflächenma terialien aufgebracht werden kann, sind jedoch Stahloberflächen und keramische Oberflä chen besonders bevorzugt, da diese sich gerade für hoch präzise Positioniervorrichtungen als besonders geeignet herausgestellt haben.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der beschichtete Teilbereich der Oberfläche planar ist. Auf einer planaren Oberfläche lässt sich die DLC-Beschichtung besser aufbringen. Es ist daher sinnvoll bei der Ausgestaltung der Positioniervorrichtung darauf zu achten, dass die gegenüber dem Schweißprozess exponierte Oberfläche möglichst planar ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich der beschichtete Teilbereich der Oberfläche auf ei ner Seite der Positioniervorrichtung befindet, welche während des Betriebs einem Schweißgerät zugewandt ist.
Obwohl die erfindungsgemäße Beschichtung auch an von dem Schweißgerät abgewand ten Seiten beispielsweise die Anhaftung von Materialdämpfen verringert bzw. deren Ent fernung erleichtert, ist es besonders vorteilhaft vor allem diejenigen Oberflächen zu be schichten, welche dem Schweißgerät und damit dem Schweißprozess zugewandt sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Positioniervorrichtung eine Spannvorrichtung ist.
Als Positionieren des Bauteils während des Schweißens ist sowohl das Positionieren der zu schweißenden Teile zueinander zu verstehen wie z.B. durch Klemmen, Spannvorrichtun gen, Trommeln etc., als auch das Positionieren des Werkstücks in der Schweißkammer, wie z.B. durch Spindeln, Roboterarme, Hubtische etc.. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich der beschichtete Teilbereich der Oberfläche auf ei nem Spannelement und/oder einem Abdeckelement befindet.
Besonders geeignet ist die Erfindung für Schweißverfahren im Vakuum oder Unterdrück wie z.B. Elektronenstrahlschweißen und Laserstrahlschweißen im Unterdrück. Hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Positioniervorrich tung wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit folgenden Schritten gelöst: a) Bereitstellen einer Positioniervorrichtung mit einer Oberfläche; b) Beschichten zumindest eines Teilbereichs der Oberfläche mit einem diamantähnli chen Kohlenstoff durch Bedampfen in einem Dünnschichtverfahren. Allgemein umfasst die Erfindung die Verwendung einer Beschichtung umfassend diamant ähnlichen Kohlenstoff zur Verringerung der Anhaftung von Materialablagerungen auf ei ner Oberfläche beim Schweißen, insbesondere beim Elektronenstrahlschweißen und/oder Laserstrahlschweißen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Figur 1A eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Statorelementes und einer Spannvorrichtung;
Figur 1 B eine schematische Draufsicht des in Fig. 1A dargestellten Statorelementes samt montierter Spannvorrichtung; Figur 1C eine Detailansicht der Draufsicht aus 1 B und stellt die zu verschweißenden Drah tenden dar;
Figur 1 D eine Seitenansicht entlang der Achse A-A und stellt den zu schweißenden Be reich dar. BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In Fig. 1A ist eine Spannvorrichtung 10 nach einer beispielhaften Ausführungsform der er findungsgemäßen Positioniervorrichtung zu sehen.
Fig. 1 A zeigt die Spannvorrichtung 10 in einem montierten Zustand auf einem zu ver schweißenden Statorelement 12 mit Flachdrähten als Werkstück. Ein Stator ist üblicherweise aus einer Wicklung aus einer Vielzahl von Drähten gebildet. In einer Ausführungsform sind diese Drähte in einer Haarnadelform ausgebildet und werden auch als Hairpins bezeichnet. Diese Hairpins bestehen insbesondere aus einem Kupfer draht, der in der in Fig. 1C dargestellten Ausführungsform als Flachdraht mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist. Hairpins weisen typischerweise einen gebogenen Bereich auf und zwei Drahtenden 14 und sind in einer genau vorbestimmten Form gestaltet, um die Wicklung des Stators möglichst eng auszuführen. Durch die Wicklung der Hairpins und der relativ großen Drahtdicke ist eine beträchtliche Krafteinwirkung nötig, um die Drahten den 14 im Schweißbereich 16 in eine geeignete Position zu drücken, um Schweißungen hoher Qualität durchführen zu können. Dafür wird eine mehrteilige Spannvorrichtung 10 auf dem zu schweißenden Statorelement 12 montiert.
In einer Ausführungsform besteht die Spannvorrichtung 10 wie in Fig. 1 B schematisch dar gestellt aus einer Mehrzahl von scheibenförmigen Elementen 18, die zum Einspannen der Flachdrähte relativ zueinander bewegt werden können. Mindestens eines dieser Elemente (18) weist rechteckige Aussparungen zur Aufnahme der Drahtenden 14 auf. Diese scheibenförmigen Elemente 18 können auch derart ausgebildet sein, dass die Schei benform erst durch Zusammensetzen einer Vielzahl an beweglichen Segmenten entsteht.
Vorzugsweise weist die Spannvorrichtung 10 mindestens zwei scheibenförmige Elemente 18 mit Aussparungen zur Aufnahme der Drahtenden 14 auf. Durch Verschieben der zwei scheibenförmigen Elemente 18 relativ zueinander, werden die zwei Drahtenden 14 in eine genau definierte Position gedrückt. Die Spannvorrichtung 10 weist mindestens eine Oberfläche 20 auf, die eine Beschichtung aus einem diamantähnlichen Kohlenstoff trägt. Vorzugsweise weist die Spannvorrichtung 10 eine Beschichtung 22 aus wasserstoffhaltigem amorphem Kohlenstoff auf. Vorzugs weise weist die Beschichtung eine Schichtdicke von 0,5-10 pm auf, besonders bevorzugt ist eine Schichtdicke von 2-3 pm.
Beispielsweise befindet sich die beschichtete Oberfläche 20 auf einem scheibenförmigen Element 18. Die beschichtete Oberfläche 20 kann sich auch auf einem Element befinden, welches lösbar mit der Spannvorrichtung 10 verbunden ist.
Wie in Fig. 1 D dargestellt, entstehen durch das Schweißen an einem Schweißbereich 24 Metallspritzer 26. Zusätzlich wird durch die hohen Temperaturen beim Schweißen ein ge ringer Teil des Metalls gasförmig. Dieser Metalldampf verfestigt sich in Form von dünnen Metallfilmen auf den Oberflächen der Schweißkammer und den Vorrichtungen zum Positi onieren.
Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung sind Werk- stückträger wie Spindeln, Klammern, Schraubzwingen, Gestelle, Hubtische und Achsenfüh rungen.
Typischerweise wird das zu schweißende Werkstück auf oder mit der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung montiert und in einer Schweißkammer platziert.
Geeignete Schweißverfahren sind u.a. das Elektronenstrahlschweißen und Laserstrahl- schweißen, bevorzugt im Vakuum.
Beim Präzisionsschweißen sind spezielle Positioniervorrichtungen im Einsatz, die einerseits das zu schweißende Werkstück in der Anlage positionieren, und vorteilhafterweise syn chron mit dem Fortschreiten der Schweißnaht beziehungsweise des Strahls bewegen, und andererseits das Werkstück durch Fixieren der zwei oder mehr zu fügenden Teile zueinan- der positionieren.
Erfindungsgemäß weisen Teile der Vorrichtung, oder in bestimmten Fällen auch die ge samte Vorrichtung, eine Beschichtung aus DLC auf, vorzugsweise aus a-C:H. Die Schicht weist eine genau definierte Dicke von wenigen pm auf, bevorzugt 2-3 pm, und kann daher auch auf bereits vorhandenen Vorrichtungen aufgebracht werden, ohne auf Grund verän derter Dimensionen neu konstruiert werden zu müssen. Durch den hohen lokalen Energie eintrag beim Schweißen entstehen Spritzer und Dämpfe, die sich auf den exponierten Tei- len der Vorrichtung ablagern. Auf Grund der erfindungsgemäßen Beschichtung haften diese Ablagerungen nicht auf der Vorrichtung, sondern lassen sich im erkalteten Zustand einfach abwischen und verkürzen der Stillstand der Anlage auf Grund verkürzter Reini gungsarbeiten erheblich.
Für die Herstellung der Vorrichtung wird auf das zu beschichtende Element DLC mit einem Dünnschichtverfahren abgeschieden. Geeignete erfindungsgemäße Verfahren umfassen chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und physikalische Gasphasenabscheidung (PVD). Besonders vorteilhaft ist die Herstellung der Vorrichtung durch Beschichten eines Bereichs einer Oberfläche mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PACVD). Dadurch kann die thermische Belastung der Vorrichtung auf ein Minimum reduziert wer- den, da die Temperaturen unter 150°C bleiben.
Referenzzeichen 10 Spannvorrichtung
12 Statorelement
14 Flachdraht-Ende 16 Schweißbereich
18 scheibenförmige Elemente
20 Oberfläche auf der Spannvorrichtung und/oder der Anlage
22 Beschichtung
24 Schweißbereich 26 Schweißspritzer, Bedampfung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Spannvorrichtung (10) zum Einspannen von Drähten eines Statorelements (12), mit ei ner Mehrzahl von scheibenförmigen Elementen (18) und/oder beweglichen Segmen ten, die zum Einspannen der Drähte relativ zueinander bewegt werden können, wobei mindestens eines dieser Elemente (18) bzw. Segmente eine Aussparung zur Aufnahme der Drähte aufweist und wobei die Spannvorrichtung (10) eine Oberfläche (20) auf weist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (20) zumindest in einem Teilbereich eine Beschichtung (22) aufweist, die diamantähnlichen Kohlenstoff (Diamond-Like Carbon, DLC) umfasst.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (22) wasserstoffhaltigen amorphen Kohlenstoff und/oder metallhaltigen amorphen Kohlenstoff umfasst.
3. Spannvorrichtung nach einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Beschichtung (22) eine Dicke von 0,5-10 pm, vorzugsweise 2-3 pm, aufweist.
4. Spannvorrichtung nach einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Oberfläche (20) eine Stahloberfläche oder eine keramische Oberflä che ist.
5. Spannvorrichtung nach einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der beschichtete Teilbereich der Oberfläche (20) planar ist.
6. Spannvorrichtung nach einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass sich der beschichtete Teilbereich der Oberfläche (20) auf einer Seite der Spannvorrichtung (10) befindet, welche während des Betriebs einem Schweißgerät zu gewandt ist.
7. Spannvorrichtung nach einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass sich der beschichtete Teilbereich der Oberfläche (20) auf einem Spann element und/oder einem Abdeckelement befindet.
8. Verfahren zur Herstellung einer Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen einer Spannvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche; b) Beschichten zumindest eines Teilbereichs der Oberfläche (20) mit einem diamant ähnlichen Kohlenstoff durch Bedampfen in einem Dünnschichtverfahren.
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