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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Bauteilträger zum Halten eines aus einem
ferromagnetischen Werkstoff ausgebildeten Bauteils bzw. von einem Verfahren
zum Halten eines aus einem ferromagnetischen Werkstoff ausgebildeten
Bauteils nach der Gattung des Anspruches 1 bzw. 19. Vorgeschlagen wurde
bereits, ein aus einem ferromagnetischen Werkstoff ausgebildetes
Bauteil an einer Kontaktfläche
mittels eines einzelnen Magnetpoles, dessen Feldlinien durch das
Bauteil parallel zu einer Bauteilachse hindurch verlaufen, zu halten.
Soll ein auf diese Weise gehaltenes Bauteil an seinem seiner Kontaktfläche abgewandten
Ende z. B. teilweise in einem galvanischen Bad beschichtet werden,
so besteht die Gefahr, das an dem zu beschichtenden Bereich des Bauteils
ferromagnetische Partikel angelagert werden. Diese ferromagnetischen
losen Partikel werden durch die in dem zu beschichtenden Bereich
aus dem Bauteil austretenden Feldlinien angezogen und lagern sich
an der Oberfläche
an. In der Beschichtung des Bauteils bilden diese Partikel Perlen
aus, die eine Verwendung des hergestellten Bauteils aufgrund der schlechten
Oberflächenqualität in dem
beschichteten Bereich verhindern.
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Aus
der
DE 697 868 A ist
bereits ein Gerät zum
magnetischen Aufspannen von zu schleifenden oder in anderer Weise
zu bearbeitenden Gegenständen
bekannt. Dabei ist es bekannt, unter Verwendung eines Dauermagneten
oder mehrerer Dauermagnete ein rundes Spannfutter auszustatten,
das zum Aufspannen von Werkstücken
geeignet ist, die bei der Bearbeitung gedreht werden. Bei kleineren Futtern
ist ein um seine in der Drehachse des Futters liegende Achse drehbarer,
quer zu seiner Drehachse magnetisierter Dauermagnetkörper vorgesehen,
der je von mindestens zwei Weicheisenteilen umgeben ist, die die
magnetische Verbindung mit einer rechtwinklig zur Drehachse des
Dauermagnetkörpers
liegenden Polplatte herstellen. Bei größeren Futtern sind mehrere
Dauermagnete vorgesehen, die mit gleichen gegenseitigen Umfangsabständen und
in gerader Anzahl in zur Drehachse des Futters konzentrisch liegenden
Kreisen im Weicheisenkörper
drehbar gelagert sind.
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Aus
der
US 4,401,960 A ist
bereits eine Magnetanordnung bekannt, bei der in einem einseitig
offenen topfförmigen
Gehäuse
ein ringförmiger
Permanentmagnet und darin ein fester Kern eingebracht sind. Der
Permanentmagnet ist derart mit seinen Magnetpolen in dem Gehäuse angeordnet,
dass über die
zur offenen Gehäuseseite
hin liegenden unteren Stirnflächen
des Gehäuses
und des Kerns eine Anziehungskraft auf ferromagnetische Objekte
ausübbar
ist.
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Aus
der
DE 1 129 084 A ist
bereits ein magnetischer Türverschluss
insbesondere für
Kühlmöbel bekannt,
bei dem ein Dauermagnet vorgesehen ist. Der Dauermagnet ist auf
zwei Seiten umgeben von plattenartigen Polschuhen. Diese Magnetanordnung ist
wiederum von einem nichtmagnetischen Gehäuse umschlossen. Die Polschuhplatten
sind mit Zähnen versehen,
die aus dem Gehäuse
hervorragen, so dass eine hohe Stabilität der Gesamtanordnung gewährleistet
ist.
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Außerdem ist
es aus der
FR 965.508
A bekannt, mittels eines Elektromagneten Bauteile zu halten.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein mit einer solchen
Vorrichtung durchführbares
Verfahren bereitzustellen, mit denen ein besonders effizientes,
magnetisch optimiertes und trotzdem bauraumminimiertes Halten eines
ferromagnetischen Bauteils an einem Bauteilträger ermöglicht ist, wodurch beispielsweise
ein gezieltes und exakt reproduzierbares Beschichten eines Oberflächenbereichs
des Bauteils möglich
ist.
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Der
erfindungsgemäße Bauteilträger mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und das erfindungsgemäße Verfahren
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 19 haben gegenüber dem
Stand der Technik den Vorteil, dass die Feldlinien des durch die
zumindest zwei Magnetpole erzeugten magnetischen Feldes in dem zu
haltenden Bauteil konzentriert nur in der Nähe der den Magnetpolen gegenüberliegenden
Kontaktfläche
des Bauteils verlaufen und nicht oder nur in geringem Maße in dem
zu beschichtenden Bereich des Bauteils aus dem Bauteil austreten.
Aufgrund des nur noch geringen Anteils an Feldlinien in dem zu beschichtenden Bereich
des Bauteils können
ferromagnetische lose Partikel dort nicht an der Oberfläche des
Bauteils haften und sich anlagern. Eine galvanische Schicht kann ohne
Einschlüsse
perlenfrei an der zu beschichtenden Oberfläche des Bauteils abgeschieden
werden.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Bauteilträgers
und des im Anspruch 19 angegebenen Verfahrens möglich.
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Für eine besonders
einfache Ausbildung des Bauteilträgers ist es von Vorteil, wenn
der Bauteilträger
der Kontaktfläche
des wenigstens einen Bauteils zugewandt genau zwei Magnetpole mit
entgegengesetzter Polarität
hat.
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Aus
dem gleichen Grund ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn der Bauteilträger der
Kontaktfläche
des wenigstens einen Bauteils zugewandt genau zwei Magnetpole aufweist,
und dass zur Bildung der beiden Magnetpole zwei Polschuhe dienen,
zwischen denen dem Bauteil abgewandt ein dipoliger Magnet vorgesehen
ist.
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Vorteilhaft
ist es ebenfalls, wenn der Bauteilträger der Kontaktfläche des
wenigstens einen Bauteils zugewandt genau drei Magnetpole aufweist
und wenn jeweils zwei benachbarte Magnetpole eine entgegengesetzte
Polarität
haben, so daß die
durch das Bauteil in Nähe
der Kontaktfläche
verlaufenden Magnetfeldlinien besonders kurz sind.
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Um
einen magnetischen Kurzschluß zwischen
zwei eine entgegengesetzte Polarität aufweisenden, benachbarten
Magnetpolen zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn zwischen zwei
benachbarten Magnetpolen eine neutrale Zone vorgesehen ist.
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Von
Vorteil ist es, wenn zwischen der Kontaktfläche jeden Bauteiles und den
zumindest zwei Magnetpolen ein magnetischer Luftspalt vorgesehen ist.
In dem Luftspalt können
Kontaktschienen zur elektrischen Kontaktierung des galvanisch zu
beschichtenden Bauteils und eine Schutzschicht für den zumindest einen in dem
Bauteilträger
angeordneten Magneten vorgesehen sein.
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Wenn
zeitlich begrenzte Phasen des Wirkens von Haftkräften zwischen Kontaktschienen
und Bauteilen ausgehend von Magneten gewünscht sind, ist es vorteilhaft,
Elektromagnete anstelle von Permanentmagneten einzusetzen. Durch
die Wahl des Stromes durch eine Stromspule des Elektromagneten kann
eine Veränderung
der Haftkraft erreicht und die Haftkraft an die Bauteilgrößen angepaßt werden. Durch
Abschaltung des Stromes sinkt auch die Haftkraft oder verschwindet
gänzlich,
wodurch ein zeitsparendes und vereinfachtes Be- und Entstücken der
Bauteile auf dem Bauteilträger
möglich
ist. Bei Verwendung eines magnetisierbaren Polkerns und Magnetisierung
dieses Polkerns mittels wenigstens eines der Stromspule zugeführten Stromimpulses
ergibt sich der Vorteil, daß die
Stromversorgung nicht über
die gesamte Prozeßdauer
aufrechterhalten werden muß.
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Besonders
vorteilhaft ist es, eine als Trägerleiste
für die
Kontaktschienen dienende Kontaktleiste, die mit der Kathode des
galvanischen Bades verbunden ist, als selbständiges Bauelement auszuführen. Als
Material für
die Kontaktleiste wird ein Werkstoff verwendet, der eine gute elektrische
Leitfähigkeit
besitzt und diamagnetisch ist, beispielsweise Aluminium. In Ausführungsformen
der Erfindung, in denen Kontaktleiste und Kontaktschienen als ein Bauelement
und somit aus demselben Werkstoff hergestellt sind, treten verringerte
Haftkräfte
zwischen Kontaktschienen und Bauteilen auf, die abhängig von den
Bauteilgrößen ausreichend
sein können.
Zu geringe Haftkräfte
können
dazu führen,
daß die
durch ein galvanisches Bad zu erzielenden Schichten an den Bauteilen
in ihrer Dicke Streuungen aufweisen, die aufgrund unterschiedlicher
Kontaktwiderstände entstehen.
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Deshalb
ist es vorteilhaft, bei Bedarf großer Haftkräfte die Kontaktschienen aus
einem ferromagnetischen Material zu fertigen und elektrisch leitend auf
der Kontaktleiste zu befestigen. Die elektrische Kontaktierung der
Kontaktschienen muß nicht über die
Kontaktleiste erfolgen, sondern die Kontaktschienen können auch
direkt, also ohne die Zwischenschaltung der Kontaktleiste mit dem
Stromkreis des galvanischen Bades verbunden sein. Außerdem ergibt
sich durch den Einsatz von Kontaktschienen aus ferromagnetischem
Material der Vorteil, daß der
effektive magnetische Luftspalt zwischen den Magnetpolen und der
Kontaktfläche
jedes Bauteiles um das Maß der
Höhe der
Kontaktschienen reduziert wird. Der magnetische Widerstand des ferromagnetischen Werkstoffs
der Kontaktschienen ist nämlich
vernachlässigbar
klein gegenüber
dem magnetischen Widerstand der Kontaktleiste.
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Durch
die Verwendung eines Systems von Kontaktschienen mit einem Verbindungssteg,
das einteilig ausgeführt
ist, ergeben sich weitere Vorteile. Die Fertigung des einteiligen
Kontaktschienensystems wird erheblich vereinfacht. Der Verbindungssteg
zwischen den Kontakt schienen verursacht allerdings einen magnetischen
Kurzschluß.
Deshalb ist es von Vorteil, die Kontaktschienen aus einer Legierung
mit wesentlich kleinerer Sättigungsinduktion
als die reinen Eisens auszubilden, z. B. aus einer Nickel-Eisen-Legierung.
Somit wird der über
den Verbindungssteg fließende
Magnetfluß gegenüber dem bei
Eisen über
den magnetischen Kurzschluß fließenden Magnetfluß deutlich
verringert. Ein weiterer Vorteil einer Nickel-Eisen-Legierung ergibt
sich aus ihrer günstigen
chemischen und elektrochemischen Beständigkeit an der Atmosphäre und in
galvanischen und chemischen Behandlungsbädern. Der magnetische Kurzschluß wird ebenfalls
durch eine Verringerung der Höhe
des Verbindungsstegs verkleinert. Die Steghöhe ist durch ein fertigungstechnisch
erforderliches Minimalmaß begrenzt.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ein
erstes Ausführungsbeispiel, 2 ein zweites
Ausführungsbeispiel, 3 ein
drittes Ausführungsbeispiel, 4 ein
viertes Ausführungsbeispiel, 5 ein
fünftes
Ausführungsbeispiel, 6 ein
sechstes Ausführungsbeispiel, 7 ein
siebtes Ausführungsbeispiel, 8 ein
achtes Ausführungsbeispiel, 9 ein
neuntes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Bauteilträgers mit
einem Bauteil, 10 und 11 jeweils
eine erfindungsgemäße Magnetanordnung
für einen
Bauteilträger.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
den 1 bis 9 sind neun Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen Bauteilträgers 1 zum
Halten wenigstens eines aus einem ferromagnetischen Werkstoff ausgebildeten
Bauteils 3 dargestellt, der beispielsweise zum Halten von
Bauteilen 3 beim wenigstens teil weisen Beschichten der Bauteile 3 in
galvanischen Bädern
dient. Gleiche und gleichwirkende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet. Der aus einem nichtferromagnetischen Material, z.
B. Kupfer, Aluminium oder einem Kunststoff bestehende Bauteilträger 1 ist
zum Halten einer Mehrzahl von Bauteilen 3 mit Abstand zueinander
beispielsweise länglich
ausgebildet, wobei die Bauteile entlang einer sich senkrecht zu
der Zeichenebene erstreckenden Längsachse
des Bauteilträgers 1 hintereinander
angeordnet sind. Ausgehend von einer oberen Stirnseite 5 ist
in dem Bauteilträger 1 eine
sich in Längsrichtung
des Bauteilträgers erstreckende
Ausnehmung 7 ausgebildet, die zur Aufnahme wenigstens eines
Magneten 8 dient. Als Magnet 8 kann ein Permanentmagnet
oder ein Elektromagnet dienen. Der Bauteilträger 1 wird von einer sich
in Längsrichtung
des Bauteilträgers
erstreckenden, einen topfförmigen
Querschnitt aufweisenden Blende 9 umgriffen. Die Blende 9 hat
ein erstes Seitenteil 11 und ein zweites Seitenteil 13,
die sich beispielsweise senkrecht zu der oberen Stirnseite 5 des Bauteilträgers 1 erstrecken
und die z. B. an den äußeren Wandungen
des Bauteilträgers 1 anliegen.
Die Blende 9 weist ein die beiden Seitenteile 11, 13 miteinander
verbindendes, dem Bauteilträger 1 abgewandtes
Deckelteil 15 auf, das sich beispielsweise parallel zu
der oberen Stirnseite 5 des Bauteilträgers 1 erstreckt und
einen vorgegebenen Abstand zu der oberen Stirnseite 5 aufweist.
In dem Deckelteil 15 der Blende 9 ist eine der
Zahl der durch den Bauteilträger 1 zu
haltenden Bauteile 3 entsprechende Anzahl von Durchgangsöffnungen 17 ausgebildet.
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An
der oberen Stirnseite 5 des Bauteilträgers 1 ist eine sich
in Längsrichtung
des Bauteilträgers
erstreckende Kontaktleiste 21 angeordnet, die zur elektrischen
Kontaktierung der zu beschichtenden Bauteile 3 dient und
mit der Kathode des galvanischen Bades verbunden ist. Die Kontaktleiste 21 weist
zu diesem Zweck beispielsweise zwei Kontaktschienen 23 auf,
die sich in Längsrichtung
des Bauteilträgers 1 erstrecken
und der oberen Stirnseite 5 des Bauteilträgers 1 abgewandt
gegenüber
den umgebenden Bereichen der Kontaktleiste 21 herausragen.
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Außerdem besteht
die Möglichkeit,
Kontaktschienen 23A (8), die
sich in Längsrichtung
des Bauteilträgers 1 erstrecken,
als gegenüber
der Kontaktleiste 21 eigenständige, einzelne Bauelemente auszubilden.
Die Kontaktschienen 23A, die aus ferromagnetischem Material
gefertigt sind, werden auf eine dem wenigstens einen Magneten 8 abgewandte Seite 37 der
Kontaktleiste 21 aufgesetzt. Weiterhin lassen sich beispielsweise
zwei Kontaktschienen 23B (9) mit einem
Verbindungssteg 46, der genau den Abschnitt zwischen den
zwei Kontaktschienen 23B bildet, einteilig und als eigenständiges ferromagnetisches
Bauelement gegenüber
der Kontaktleiste 21 ausführen. Das Bauelement, das aus
den Kontaktschienen 23B und dem Verbindungssteg 46 gebildet
wird, befindet sich ebenfalls so auf der dem wenigstens einen Magneten 8 abgewandten
Seite 37 der Kontaktleiste 21, daß jedes
der z. B. rohrförmigen Bauteile 3 möglichst
zentral auf den Kontaktschienen 23B aufsitzt. Die Bauteile 3 liegen
mit einer jeweiligen, der oberen Stirnseite 5 des Bauteilträgers 1 zugewandten
Kontaktfläche 25 auf
den jeweils zwei Kontaktschienen 23, 23A, 23B auf.
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Beim
Anliegen der Bauteile 3 an den Kontaktschienen 23, 23A, 23B ist
zwischen den Kontaktflächen 25 der
Bauteile 3 und dem einer oberen Stirnfläche 22 des zumindest
einen in der Ausnehmung 7 angeordneten Magneten 8 ein
magnetischer Luftspalt 24 gebildet, der beispielsweise
zwischen 1,5 und 5 mm beträgt.
Durch die ferromagnetischen Kontaktschienen 23A, 23B wird
der magnetische Luftspalt 24 auf das Maß der Dicke der Kontaktleiste 21,
nämlich
auf den effektiven magnetischen Luftspalt 24A reduziert
und beträgt
je nach Abmaßen der
Anordnung nur noch einen Bruchteil, beispielsweise 25 bis 75% des
magnetischen Luftspaltes 24, wie er bei Anordnungen, bei
denen Kontaktleiste 21 und Kontaktschienen 23 ein
Bauelement aus diamagnetischem Werkstoff bilden, auftritt. Die Kontaktschienen 23, 23A, 23B stellen
den für
die galvanische Beschichtung der Bauteile 3 notwendigen Stromfluß durch
jedes der Bauteile 3 her. Als Material für die Kontaktleiste 21 dient
ein Werkstoff, der eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzt und diamagnetisch
ist, beispielsweise Aluminium.
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Jedes
der z. B. rohrförmigen,
eine gestrichelt angedeutete Längsbohrung 26 aufweisenden
Bauteile 3 wird in Richtung einer Bauteilachse 27,
die z. B. parallel zu den Seitenteilen 11, 13 der
Blende 9 verläuft,
von den Seitenteilen 11, 13 umgeben und durchragt
die Durchgangsöffnung 17 des
Deckelteils 15 der Blende 9 in Richtung der jeweiligen
Bauteilachse 27. Durch die Blende 9 wird gewährleistet, daß an den
zu beschichtenden Bauteilen 3 im wesentlichen nur an ihrer
der Kontaktfläche 25 abgewandten
Stirnseite 29 eine galvanische Schicht abgeschieden wird.
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Bei
dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die zumindest eine, sich in Längsrichtung des Bauteilträgers 1 erstreckende
Ausnehmung 7 derart ausgebildet, daß sie einen rechteckförmigen Querschnitt
aufweist. In der Ausnehmung 7 sind beispielsweise zwei
dipolige, sich in Längsrichtung
des Bauteilträgers 1 erstreckende,
z. B. als Stabmagnete ausgebildete Magnete 8 parallel zu
der Bauteilachse 27 angeordnet, die der Kontaktfläche 25 des
Bauteils 3 zugewandt jeweils einen Magnetpol 31, 33 haben,
wobei diese Magnetpole 31, 33 eine entgegengesetzte
Polarität
aufweisen.
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Dabei
sei der mit N (Nord) gekennzeichnete Magnetpol mit 31 und
der mit S (Süd)
gekennzeichnete Magnetpol mit 33 bezeichnet. Die beiden
Magnete 8 und damit auch die Magnetpole 31, 33 sind beispielsweise
durch eine zwischen den beiden Magneten 8 angeordnete,
aus einem nichtmagnetisierten Magnetwerkstoff oder einem diamagnetischen Werkstoff
ausgebildete, einen direkten magnetischen Kurzschluß zwischen
den beiden Magnetpolen 31 und 33 verhindernde,
magnetisch neutrale Zone 35 voneinander getrennt.
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Die
magnetischen Feldlinien des magnetischen Feldes verlaufen in dem
zu beschichtenden, von dem Bauteilträger 1 gehaltenen Bauteil 3 konzentriert
im Bereich nahe dessen Kontaktfläche 25 von
dem einen Magnetpol 31 zu dem anderen Magnetpol 33 der
Magnete 8 und reichen nicht bzw. nur als zu vernachlässigender
Streufluß bis
an die galvanisch zu beschichtende Stirnseite 29 des Bauteils 3 heran.
Die den Magnetpolen 31, 33 zugeordneten Magnetpole
entgegengesetzter Polarität
der Magnete 8 liegen in Richtung der Bauteilachse 27 an
den dem Bauteil 3 abgewandten Enden der Magnete 8.
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Bei
dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind in der einen rechteckförmigen Querschnitt
aufweisenden Ausnehmung 7 des Bauteilträgers 1 beispielsweise
drei dipolige Magnete 8 angeordnet, die sich z. B. in Längsrichtung
des Bauteilträgers 1 erstrecken
und die zum Halten einer Mehrzahl von Bauteilen 3 dienen.
Die Magnete 8 sind parallel zu der Bauteilachse 27 nebeneinander
angeordnet und durch jeweils eine aus einem nicht magnetisierten
Magnetwerkstoff oder einem diamagnetischen Werkstoff ausgebildete,
einen direkten magnetischen Kurzschluß zwischen den beiden Magnetpolen 31 und 33 verhindernde,
magnetisch neutrale Zone 35 voneinander getrennt. Der Kontaktfläche 25 des
Bauteils 3 zugewandt bilden die drei Magnete 8 jeweils
einen Magnetpol 31, 33 aus, wobei jeweils zwei
benachbarte Magnetpole 31, 33 eine entgegengesetzte
Polarität
haben. Die magnetischen Feldlinien des durch die Magnetpole 31, 33 in
dem Bauteil 3 erzeugten Magnetfeldes verlaufen dabei konzentriert nahe
der Kontaktfläche 25 des
Bauteils 3 von einem Magnetpol 31 zu dem anderen
Magnetpol 33 und reichen nicht bzw. nur in vernachlässigbarer
Weise bis in den zu beschichtenden Bereich an der der Kontaktfläche 25 abgewandten
Stirnseite 29 des Bauteils 3 heran. Durch diese
Anordnung der drei Magnete 8 wird wirkungsvoll verhindert,
daß in
dem zu beschichtenden Bereich des Bauteils 3 lose ferromagnetische Partikel
haften können
und dadurch eine glatte Beschichtung des Bauteils 3 an
seiner Stirnseite 29 gewährleistet.
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In
der 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt,
bei dem in der Ausnehmung 7 des Bauteilträgers 1 zwei
dipolige, beispielsweise als Stabmagnete ausgebildete Magnete 8 gegenüber der
Bauteilachse 27 dem Bauteil 3 abgewandt nach außen geneigt
angeordnet sind. Zwischen den beiden Magneten 8 ist eine
neutrale Zone 35 angeordnet, die einen direkten magnetischen
Kurzschluß der beiden
der Kontaktfläche 25 des
Bauteils 3 zugewandten, eine entgegengesetzte Polarität aufweisenden
Magnetpole 31 und 33 der Magnete 8 verhindert. Auch
diese Anordnung der zwei Magnete 8 sorgt dafür, daß die von
dem einen Magnetpol 31 zu dem anderen gegenpoligen Magnetpol 33 verlaufenden
Magnetfeldlinien durch das Bauteil 3 konzentriert nur in einem
Bereich nahe dessen Kontaktfläche 25 verlaufen
und sich nicht beeinflussend in den Bereich der zu beschichtenden
Stirnseite 29 des Bauteils 3 erstrecken. Auf diese
Weise wird eine Beschichtung der magnetisch gehaltenen Bauteile 3 ohne
die Gefahr von Einschlüssen
von Partikeln gewährleistet.
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Bei
dem in der 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel
sind in der Ausnehmung 7 des Bauteilträgers 1 zwei sich in
Richtung der Bauteilachse 27 des wenigstens einen zu haltenden
Bauteils 3 erstreckende Polschuhe 39 angeordnet,
die jeweils einen Magnetpol 31, 33 bilden. In
Richtung senkrecht zu der Bauteilachse 27 ist zwischen
den beiden Polschuhen 39 dem Bauteil 3 abgewandt
ein dipoliger Magnet 8 angeordnet, der die beiden die Magnetpole 31 und 33 bildenden
Polschuhe 39 mit entgegengesetzter Polarität magnetisch
induziert, also mit dem N-Pol z. B. an dem linken Polschuh 39 und
dem S-Pol an dem rechten Polschuh 39 anliegt. Dem Bauteil 3 zugewandt
ist anschließend
an den sich senkrecht zu der Bauteilachse 27 erstreckenden
Magneten 8 eine sich beispielsweise bis zu der oberen Stirnseite 5 des
Bauteilträgers 1 erstreckende
neutrale Zone 35 angeordnet, die einen unmittelbaren magnetischen
Kurzschluß zwischen
den Magnetpolen 31 und 33 verhindert. Die neutrale
Zone 35 kann durch Luft oder ein diamagnetisches Material
gebildet werden und er möglicht
durch die Wahl ihrer Höhe
in Richtung der Bauteilachse 27 eine Beeinflussung der Magnetkraft
auf das Bauteil 3. Bei geringer Höhe der neutralen Zone 35 in
Richtung der Bauteilachse 27 ergibt sich eine größere Magnetkraft
auf das Bauteil 3 als bei einer größeren Höhe. Die Magnetfeldlinien erstrecken
sich ausgehend von dem den einen Magnetpol 31 bildenden
Polschuh 39 durch das Bauteil 3 konzentriert im
Bereich nahe seiner Kontaktfläche 25 hindurch
zu dem den anderen Magnetpol 33 bildenden Polschuh 39 und
reichen nicht in beeinflussendem Maße bis in den zu beschichtenden
Bereich an der Stirnseite 29 des Bauteils 3.
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Die
in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele
entsprechen im Aufbau und in der Funktionsweise im wesentlichen
dem in der 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel.
Bei dem fünften
Ausführungsbeispiel
weisen die Polschuhe 39 an ihren dem Bauteil 3 zugewandten
Enden nach innen gerichtet der neutralen Zone 35 zugewandt
jeweils eine sich in Längsrichtung
des Bauteilträgers 1 erstreckende
innere Fase 43, also eine Abschrägung auf. Die zur Verhinderung
eines direkten magnetischen Kurzschlusses zwischen den Magnetpolen 31 und 33 dienende
neutrale Zone 35 erstreckt sich dem Deckelteil 15 der
Blende 9 zugewandt beispielsweise nur bis zu den unteren
Kanten der inneren Fasen 43.
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Bei
dem sechsten, in der 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
weisen die Polschuhe 39 an ihren dem Bauteil 3 zugewandten
Enden, jedoch dem Magnet 8 und der magnetisch neutralen
Zone 35 abgewandt jeweils eine sich in Längsrichtung
des Bauteilträgers 1 erstreckende äußere Fase 45,
also eine Abschrägung
auf. Die zur Verhinderung eines direkten magnetischen Kurzschlusses
zwischen den Magnetpolen 31 und 33 dienende neutrale
Zone 35 erstreckt sich bis in Höhe der an den Magnetpolen 31, 33 anliegenden
Kontaktleiste 21.
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Die
verschiedene Ausbildung der Polschuhe 39 ermöglicht eine
einfache Anpassung des Bauteilträgers 1 an
die Geometrie und die Größe der zu
haltenden Bauteile 3. So eignet sich die in der 5 dargestellte
Ausbildung der Polschuhe 39 mit den inneren Fasen 43 insbesondere
zum Halten größerer und
schwererer Bauteile 3 und die in der 6 dargestellte
Ausbildung der Polschuhe 39 mit den äußeren Fasen 45 besonders
zum Halten kleinerer und leichterer Bauteile 3, weil die
Größe der Kontaktfläche 25 des
beispielsweise hohlzylindrischen Bauteils 3 in etwa ebenso
groß wie
die der Kontaktfläche 25 gegenüberliegende
Fläche
der Magnetpole 31, 33 sein sollte, um den Verlauf
der Magnetfeldlinien zu konzentrieren.
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In
der 7 ist ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, in dem gegenüber
den in den 1 bis 6 gezeigten
Ausführungsbeispielen
gleichbleibende bzw. gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet sind. Das Ausführungsbeispiel
in 7 verdeutlicht eine Anordnung, bei der durch wenigstens
einen rotationssymmetrischen Elektromagneten 8 die notwendigen
Haftkräfte
erzeugt werden. Der Elektromagnet 8 befindet sich dabei
wie der Permanentmagnet 8 der vorhergehenden Ausführungsbeispiele
in der Ausnehmung 7 des Bauteilträgers 1. Den äußeren rotationssymmetrischen Abschluß des Elektromagneten 8 bildet
ein Polmantel 50. Der Polmantel 50 ist beispielsweise
so ausgebildet, daß er
im Bereich seiner oberen Stirnfläche 22 zum
Bauteil 3 hin gerichtet einen kleineren Durchmesser als
im Bereich einer Stromspule 52 hat. Zur oberen Stirnfläche 22 hin
ist am Polmantel 50 ein umlaufender Magnetpol 31 gebildet,
der im Bereich oder wenigstens in der Nähe der Kontaktschienen 23 verläuft, und
zwar auf der den Kontaktschienen 23 abgewandten Seite der
Kontaktleiste 21. Die Kontaktschienen 23 können auch
eine Form haben, die etwa der Kontaktfläche 25 des Bauteils 3 entspricht,
also beispielsweise eine Kreisform.
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Innerhalb
der Stromspule 52 ist ein in Richtung der Bauteilachse 27 verlaufender
Polkern 51 ausgebildet, der den Magnetpol 33 besitzt.
Der Polmantel 50 und der Polkern 51 mit ihren
Magnetpolen 31 und 33 reichen dem Bauteil 3 zugewandt
bis an die Kontaktleiste 21 und dem Bauteil 3 abgewandt
bis an ein Rückschlußblech 53.
Das Rückschlußblech 53 stellt
die dem Bauteil 3 abgewandte Begrenzung des Elektromagneten 8 dar
und ist als kreisförmige
Scheibe ausgebildet. Die Magnetpole 31 und 33 sind,
wie bereits bekannt, durch die zwischen den Magnetpolen 31 und 33 angeordnete,
aus beispielsweise einem diamagnetischen Werkstoff ausgebildete,
einen magnetischen Kurzschluß verhindernde,
magnetisch neutrale Zone 35 voneinander getrennt.
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Das
Ausführungsbeispiel
beinhaltet zwei Varianten der Magnetausbildung. Die erste Variante
ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines weichmagnetischen
Materials. Der Polmantel 50, der Polkern 51 und
das Rückschlußblech 53 sind
nämlich aus
einem ferromagnetischen Werkstoff mit niedriger Koerzitivfeldstärke (Hc < 1000
A/m) gefertigt. Eine Bestromung des Elektromagneten 8 erfolgt
während der
gesamten Prozeßdauer
des Galvanisierens am Bauteil 3. Solange der Strom durch
die Stromspule 52 des Elektromagneten 8 fließt, wird
das Bauteil 3 gehalten. Erst bei Stromabschaltung sinkt
die Haftkraft zum Teil oder verschwindet nahezu, so daß das Bauteil 3 freigegeben
wird. Durch Wahl des Stromes durch die Stromspule 52 des
Elektromagneten 8 kann eine Veränderung der Haftkraft erreicht
und die Haftkraft an die Bauteilgrößen angepaßt werden.
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Die
zweite Variante sieht vor, für
den Polmantel 50 und das Rückschlußblech 53 ebenfalls
einen weichmagnetischen Werkstoff und für den Polkern 51 einen
ferromagnetischen Werkstoff mit hoher Koerzitivfeldstärke (Hc > 1
kA/m), also einen Permanentmagnetwerkstoff zu verwenden. Der Polkern 51 wird
allerdings nicht magnetisiert eingesetzt. Nach dem Aufsetzen der
Bauteile 3 auf die Kontaktschienen 23 wird der
Polkern 51 über
einen Stromimpuls permanentmagnetisiert. Damit wird das Festhalten der
Bauteile 3 gewährleistet,
ohne daß weitere
Ströme
während
des Galvanisierprozesses im Elektromagnet 8 fließen. Erst
nach Ablauf des Galvanisierens wird der Polkern 51 durch
einen Stromimpuls in einem dem ersten Stromimpuls entgegengesetzten Sinn
wieder entmagnetisiert. Die Bauteile 3 sind nun frei und
können
entnommen werden. Bei Verwendung des magnetisierbaren Polkerns 51 und
Magnetisierung dieses Polkerns 51 mittels wenigstens eines der
Stromspule 52 zugeführten
Stromimpulses ergibt sich der Vorteil, daß die Stromversorgung nicht über die
gesamte Prozeßdauer
aufrechterhalten werden muß.
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Das
in 8 dargestellte achte Ausführungsbeispiel besitzt eine
gegenüber
den ersten sieben Ausführungsbeispielen
veränderte
Anordnung nur im Bereich der Kontaktleiste 21 mit den dazugehörigen Kontaktschienen 23.
Bei dem Ausführungsbeispiel
nach 8 sind die Kontaktleiste 21 und die Kontaktschienen 23A als
eigenständige
Bauelemente ausgeführt.
Als Material für
die Kontaktleiste 21 dient wiederum ein Werkstoff, der
eine gute elektrische Leitfähigkeit
besitzt und diamagnetisch ist, beispielsweise Aluminium. Die Kontaktschienen 23A sind
in ähnlicher
Form wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen
ausgebildet, nämlich
in Längsrichtung
des Bauteilträgers 1 verlaufend
und der oberen Stirnseite 5 des Bauteilträgers 1 abgewandt
auf der Seite 37 der Kontaktleiste 21 angeordnet.
Allerdings wird zur Herstellung der Kontaktschienen 23A ein
ferromagnetischer Werkstoff verwendet. Auf die dem wenigstens einen
Magneten 8 abgewandte Seite 37 der Kontaktleiste 21 sind
die Kontaktschienen 23A aufgesetzt und daran befestigt,
so daß eine
elektrisch leitende Verbindung 30 geschaffen ist. Die elektrische
Kontaktierung der Kontaktschienen 23A muß nicht über die
Kontaktleiste 21 erfolgen, sondern die Kontaktschienen 23A können auch
direkt, also ohne die Zwischenschaltung der Kontaktleiste 21,
mit dem Stromkreis des galvanischen Bades verbunden sein.
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Durch
die ferromagnetischen Kontaktschienen 23A wird der magnetische
Fluß ebenfalls
auf die zu haltenden Bauteile 3 nur in der Nähe der den
Magnetpolen 31, 33 gegenüberliegenden Kontaktfläche 25 konzentriert.
Dies ist besonders vorteilhaft, wenn aufgrund großer Bauteile 3 große Haftkräfte an den Kontaktschienen 23A wirken
sollen. Die ferromagnetischen Kontaktschienen 23A sorgen
aufgrund ihres geringen und damit im Vergleich zur Kontaktleiste 21 vernachlässigbaren
magnetischen Widerstandes für eine
Reduzierung des magnetischen Luftspaltes 24 um die Höhe der Kontaktschienen 23A auf
den effektiven magnetischen Luftspalt 24A.
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Der
effektive magnetische Luftspalt 24A erstreckt sich damit
nur noch zwischen der oberen Stirnfläche 22 des zumindest
einen in der Ausnehmung 7 angeordneten Magneten 8 und
der dem wenigstens einen Magneten 8 abgewandten Seite 37 der
Kontaktleiste 21. Die Verringerung des magnetischen Luftspaltes 24 auf
den effektiven magnetischen Luftspalt 24A bringt eine erhöhte Haftkraft
an den Kontaktschienen 23A mit sich.
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Die
Feldlinien des durch die zumindest zwei Magnetpole 31, 33 erzeugten
magnetischen Feldes verlaufen ebenfalls in dem zu haltenden Bauteil 3 konzentriert
nur in der Nähe
der den Magnetpolen 31, 33 gegenüberliegenden
Kontaktfläche 25 des
Bauteils 3 und nicht oder nur in geringem Maße an die
zu beschichtende Stirnseite 29 des Bauteils 3.
Die Anordnungen der Magnete 8 in den Ausnehmungen 7 der
Ausführungsbeispiele 1 bis 7 sind
auch vollständig
auf das achte Ausführungsbeispiel,
das sich hauptsächlich
durch die eigenständige
Ausbildung der Kontaktleiste 21 aus diamagnetischem Material und
der Kontaktschienen 23A aus einem ferromagnetischen Werkstoff
auszeichnet, übertragbar.
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Ein
neuntes Ausführungsbeispiel,
das in der 9 dargestellt ist, besitzt ein
auf der dem wenigstens einen Magneten 8 abgewandten Seite 37 der Kontaktleiste 21 aufgesetztes
und daran befestigtes eigenständiges
System aus beispielsweise zwei Kontaktschienen 23B und
dem Verbindungssteg 46. Die Kontaktschienen 23B mit
dem Verbindungssteg 46 erstrecken sich ebenfalls in Längsrichtung
des Bauteilträgers 1 auf
der Seite 37 der Kontaktleiste 21. Dabei kann
die elektrische Kontaktierung des Systems aus Kontaktschienen 23B und
Verbindungssteg 46 über
die Kontaktleiste 21 oder über eine direkte Verbindung
mit dem Stromkreis des galvanischen Bades erfolgen. Das System aus
den Kontaktschienen 23B und dem Verbindungssteg 46 ist
einteilig ausgeführt
und aus einem ferromagnetischen Werkstoff hergestellt. Der Verbindungssteg 46,
der genau den Abschnitt zwischen den zwei Kontaktschienen 23B bildet,
darf je nach Anforderung eine Maximaldicke nicht überschreiten,
damit über
den durch den Verbindungssteg 46 verursachten magnetischen Kurzschluß nur eine
möglichst
kleine Menge an Magnetfluß verloren
geht.
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Der
durch den Verbindungssteg 46 verursachte magnetische Kurzschluß geht gegen
ein Minimum, wenn für
das Kontaktschienensystem aus Kontaktschienen 23B und Verbindungssteg 46 eine
Legierung mit kleiner Sättigungsinduktion,
beispielsweise eine Nickel-Eisen-Legierung verwendet wird. Idealerweise
sollte der Nickelanteil bei 70 bis 80% liegen. Diese Nickel-Eisen-Legierung
besitzt eine kleine Sättigungsinduktion
von B ca. 0,7 Tesla. Reines Eisen hat eine Sättigungsinduktion von B ca.
2 Tesla und damit eine ungefähr
dreimal höhere
als diese Nickel-Eisen-Legierung. Der Einsatz einer solchen Legierung
für die
Kontaktschienen 23B und den Verbindungssteg 46 gewährleistet,
daß nur
unbedeutsam wenig magnetischer Fluß über den Verbindungssteg 46 als
magnetischer Kurzschluß verloren
geht. Der magnetische Kurzschluß wird
ebenfalls durch eine Verringerung der Höhe des Verbindungssteges 46 in Richtung
der Bauteilachse 27 verkleinert. Die Höhe des Verbindungsstegs 46 ist
durch ein fertigungstechnisch erforderliches Minimalmaß begrenzt.
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Auch
diese Anordnung sorgt dafür,
daß die von
dem einen Magnetpol 31 zu dem anderen gegenpoligen Magnetpol 33 verlaufenden
Magnetfeldlinien durch das Bauteil 3 konzentriert nur in
einem Bereich nahe dessen Kontaktfläche 25 verlaufen und
sich ohne Einfluß in
den Bereich der zu beschichtenden Stirnseite 29 des Bauteils 3 erstrecken.
Der effektive magnetische Luftspalt 24A ist aufgrund des
ferromagnetischen Werkstoffs für
die Kontaktschienen 23B und den Verbindungssteg 46 kleiner
als der sich prinzipiell ergebende magnetische Luftspalt 24 zwischen der
oberen Stirnfläche 22 des
zumindest einen Magneten 8 und der Kontaktfläche 25 des
Bauteils 3. Eine Kombination der in den ersten sieben Ausführungsbeispielen
beschriebenen Anordnungen der Magnete 8 in den Ausnehmungen 7 des
Bauteilträgers 1 mit der
Ausbildung des einteiligen ferromagnetischen Kontaktschienensystems
aus Kontaktschienen 23B und Verbindungssteg 46 des
neunten Ausführungsbeispiels
ist jederzeit möglich.
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Die
Dimensionierung des zumindest einen Magneten 8 erfolgt
unter Berücksichtigung
der Größe und des
Gewichtes des zu haltenden bzw. der zu haltenden Bauteile 3.
Um den magnetischen Streufluß möglichst
gering zu halten, sollte die Magnetkraft des zumindest einen Magneten
dabei nicht zu groß gewählt werden.
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Die 10 zeigt
eine Anordnung von sich etwa in Richtung der Bauteilachse 27 erstreckenden Magneten 8,
bei der eine Vielzahl von Magnetpolen 31, 33 kreisringförmig nebeneinander
angeordnet sind. Dabei weisen die Stirnflächen von zwei benachbarten
Magnetpolen 31, 33, zwischen denen jeweils eine
neutrale Zone 35 angeordnet ist, jeweils entgegengesetzte
Polaritäten
auf.
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In
der 11 ist beispielhaft ein sich etwa in Richtung
einer Bauteilachse 27 erstreckender Magnet 8 dargestellt,
der der Kontaktfläche 25 zumindest eines
zu haltenden Bauteils 3 zugewandt zwei Magnetpole 31, 33 entgegengesetzter
Polarität
hat. Der mit S gekenn zeichnete Magnetpol 33 ist z. B. ringförmig ausgebildet
und umgibt den mit N gekennzeichneten Magnetpol 31 in radialer
Richtung mit Abstand. In radialer Richtung zwischen den beiden Magnetpolen 31, 33 ist
eine den Magnetpol 31 beispielsweise unmittelbar umgebende
ringförmige
neutrale Zone 35 angeordnet.
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Der
erfindungsgemäße Bauteilträger 1 zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Halten der aus einem ferromagnetischen Werkstoff ausgebildeten Bauteile 3 weist
zumindest zwei Magnetpole 31, 33 mit entgegengesetzter
Polarität auf,
so daß die
Magnetfeldlinien von dem einen Magnetpol 31 zu dem anderen
Magnetpol 33 im wesentlichen nur im Bereich der Kontaktflächen 25 durch
die Bauteile 3 hindurch gehen. Hierdurch wird verhindert, daß sich an
den den Kontaktflächen 25 abgewandten Enden
der Bauteile 3 ferromagnetische Partikel anlagern.