EP2660363A2

EP2660363A2 - Verstellbare Anode

Info

Publication number: EP2660363A2
Application number: EP13166204.1A
Authority: EP
Inventors: Matthias Kurrle
Original assignee: IPT - International Plating Technologies GmbH
Current assignee: STOHRER IPT AG
Priority date: 2012-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2013-11-06
Also published as: EP2660363A3; DE102012103846A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) für die galvanische Beschichtung eines Werkstücks (14). Sie weist ein eine Mehrzahl von Anodensegmenten (31, 32, 110) auf, welche ein erstes Anodensegment (31) und ein zweites Anodensegment (32) umfasst, eine Positioniervorrichtung (60), welche dazu ausgebildet ist, die Position der Anodensegmente (31, 32, 110) zu beeinflussen, um diese an die Geometrie des Werkstücks (14) anzupassen, und mindestens ein Gelenk (35, 35', 35"), über das ein Anodensegment (31, 32, 110) mit einem anderen Anodensegment (31, 32, 110) verbunden ist, und welches als Relativbewegung dieser beiden über das Gelenk (35, 35', 35") verbundenen Anodensegmente (31, 32, 110) zueinander eine Drehbewegung ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die galvanische Beschichtung eines Werkstücks, insbesondere eine verstellbare Anode.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise zur Beschichtung von Tiefdruckzylindern oder anderen Maschinenteilen eingesetzt.
Es sind Anoden bekannt, die für Werkstücke mit unterschiedlichen Geometrien verwendbar sind. Diese haben jedoch üblicherweise einen schlechten Wirkungsgrad bei der galvanischen Beschichtung, und dies führt zu langen Beschichtungszeiten und einem hohen Energieverbrauch.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Vorrichtung für die galvanische Beschichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung ermöglicht einen guten Wirkungsgrad für Werkstücke mit unterschiedlichen Geometrien.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Galvanisiervorrichtung mit einer Positioniervorrichtung, einer Anode und einem in der Galvanisiervorrichtung angeordneten Werkstück,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Galvanisiervorrichtung aus Fig. 1 mit einem Teilschnitt durch die Positioniervorrichtung,
Fig. 3 eine raumbildliche Darstellung der Galvanisiervorrichtung aus Fig. 1 mit einem Werkstück mit kleinem Durchmesser,
Fig. 4 eine raumbildliche Darstellung der Galvanisiervorrichtung aus Fig. 1 mit einem Werkstück mit großem Durchmesser,
Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt der Anode aus Fig. 1,
Fig. 6 eine raumbildliche Darstellung der Galvanisiervorrichtung aus Fig. 1 ohne Werkstück,
Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt der Positioniervorrichtung aus Fig. 1 ohne Abdeckung,
Fig. 8 eine raumbildliche Darstellung der Galvanisiervorrichtung aus Fig. 1 ohne Abdeckung der Positioniervorrichtung,
Fig. 9 bis Fig. 11 schematische Darstellungen der Einstellung der Anode aus Fig. 1 für unterschiedliche Werkstücke und Darstellung des Wirkungsgrads,
Fig. 12 bis Fig. 14 schematische Darstellungen der Einstellung einer starren Anode aus dem Stand der Technik für unterschiedliche Werkstücke und Darstellung des Wirkungsgrads,
Fig. 15 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Galvanisiervorrichtung mit einer Positioniervorrichtung, einer Anode und einem in der Galvanisiervorrichtung angeordnetem Werkstück

Im Folgenden werden gleiche bzw. gleichwirkende Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen oder mit dem gleichen Bezugszeichen und Apostroph gekennzeichnet und nicht mehrfach beschrieben.

Aufbau der Galvanisiervorrichtung

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen zwei Querschnitte durch eine Galvanisiervorrichtung 10. Sie hat eine Wanne 12, in der sich ein galvanisches Bad 13 (Elektrolyt mit Zusätzen) befindet, dessen Oberfläche 13' eingezeichnet ist. Ein Werkstück (z.B. Tiefdruckzylinder oder Maschinenteil) 14 befindet sich teilweise oder ganz im galvanischen Bad 13 und ist bevorzugt derart gelagert, dass es eine Drehbewegung 18 um eine Drehachse 16 ausführen kann. Eine Anode 30 umgibt das Werkstück 14 zumindest teilweise, und im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat sie die Form einer nach oben offenen Rinne bzw. einen U-förmigen Querschnitt. In der Galvanotechnik wird als Querschnitt üblicherweise ein Schnitt senkrecht zur Drehachse 16 des Werkstücks 14 angesehen. Die Anode 30 hat ein erstes Anodensegment 31 und ein zweites Anodensegment 32, welche durch ein Gelenk 35 verbunden sind. Es ist kein weiteres Anodensegment zwischen dem ersten Anodensegment 31 und dem zweiten Anodensegment 32 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gelenk 35 ein Scharniergelenk, es könnte aber z.B. auch ein oder mehrere Kugelgelenke aufweisen. Die Anodensegmente 31, 32 verlaufen zumindest teilweise nebeneinander in Längsrichtung bzw. zumindest teilweise parallel zueinander in Längsrichtung, so dass im Querschnitt zumindest teilweise mehrere Anodensegmente 31, 32 vorhanden sind.
Eine Positioniervorrichtung 60 hat einen ersten Arm 61 und einen zweiten Arm 62, wobei der erste Arm 61 über ein Gelenk 38 mit dem ersten Anodensegment 31 und der zweite Arm 62 über ein Gelenk 39 mit dem zweiten Anodensegment 32 verbunden ist. Die Positioniervorrichtung 60 ermöglicht eine Linearbewegung des ersten Arms 61 entlang einer linearen Achse 63 und eine Linearbewegung des zweiten Arms 62 entlang einer linearen Achse 64, vgl. Fig. 2.
Eine schematisch angedeutete Stromquelle (oder Spannungsquelle) 20 ist mit ihrem Minuspol über eine Leitung 21 mit dem Werkstück 14 und mit ihrem Plus-Pol über Leitungen 22 mit den Anodensegmenten 31, 32 bzw. mit der Anode 30 verbunden.

Funktionsweise

Bei der galvanischen Beschichtung fließt ein Strom zwischen der Anode 30 und dem Werkstück 14, und hierdurch kommt es zu einer Abscheidung eines im galvanischen Bad 13 enthaltenen Metalls (z.B. Kupfer, Chrom) bzw. einer Metalllegierung (z.B.
Nickel-Phosphor, Bronze) mit metallischen und/oder nicht-metallischen Zusätzen auf dem Werkstück 14. Das galvanische Bad 13 bedeckt bevorzugt zumindest die Anode 30, um Effizienzverluste zu vermeiden. Die Drehung 18 des Werkstücks 14 führt zu einer gleichmäßigen Beschichtung.
Der Abstand D der Anode 30 zum Werkstück 14 ist wichtig für den Erfolg der galvanischen Abscheidung. Der Abstand D muss an allen Stellen mindestens so groß sein, dass das Werkstück keinen Kontakt zur Anode 30 hat. Andererseits erfordert ein großer Abstand D zwischen der Anode 30 und dem Werkstück 18 eine hohe Spannung der Stromquelle 20, um die erforderliche Stromdichte zu erreichen. Ein geringer Abstand ermöglicht die Verwendung einer kleineren Spannung, und dies spart Energie.
Bisher werden üblicherweise in Abhängigkeit vom zu beschichtenden Werkstück 14 unterschiedliche, an das Werkstück 14 angepasste Anoden verwendet.
Bei der Anode 30 aus Fig. 1 ist es möglich, die Position der Anode 30 und die relative Lage des ersten Anodensegments 31 zum zweiten Anodensegment 32 über die Positioniervorrichtung 60 zu verändern, um eine Anpassung der Anodensegmente 31, 32 an die Geometrie des Werkstücks 14 zu ermöglichen. Der mittlere Abstand zwischen dem Werkstück 14 und der Anode 30 wird somit durch eine geeignete Einstellung der Positioniervorrichtung 60 im Hinblick auf das zu beschichtende Werkstück 14 verringert. Durch das Scharniergelenk 35 ist als Relativbewegung der Anodensegmente zueinander nur eine Drehbewegung und keine translatorische Bewegung möglich, wobei die Anodensegmente 31, 32 als Ganzes auch translatorisch bewegt werden können.
Fig. 3 zeigt die Einstellung der Anode 30 für ein Werkstück 14 mit einem relativ kleinen Durchmesser. Das erste Anodensegment 31 und das zweite Anodensegment 32 sind durch die Positioniervorrichtung 60 aufeinander zu bewegt worden, vgl. Linearbewegung 63, 64 aus Fig. 1.
Fig. 4 zeigt eine Einstellung der Anode 30 für ein Werkstück 14 mit relativ großem Durchmesser. Das erste Anodensegment 31 und das zweite Anodensegment 32 sind relativ zueinander weit aufgeklappt, um Platz für das große Werkstück 14 zu bieten. Hierzu sind - wie in Fig. 1 zu sehen - der erste Arm 61 und der zweite Arm 62 nach unten und voneinander weg bewegt worden, wie dies mit den Pfeilen 63, 64 angedeutet ist.

Aufbau und Funktion der Anode

Fig. 5 zeigt eine Detailansicht des ersten Anodensegments 31, und Fig. 6 zeigt die komplette Anode 30. Das erste Anodensegment 31 und das zweite Anodensegment 32 sind grundsätzlich gleich aufgebaut, so dass die folgende Beschreibung des ersten Anodensegments 31 entsprechend für das zweite Anodensegment 32 gilt, sofern nicht explizit auf Unterschiede hingewiesen wird.
Das erste Anodensegment 31 hat Rippen (Verstärkungsrippen) 40, die an einem Profilstab 42 befestigt sind. Der Profilstab 42 erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Länge der Anode 30, er kann aber z. B. auch mehrstückig ausgebildet sein. Er hat z. B. ein im Wesentlichen rechteckiges Profil. Die Rippen 40 haben auf ihrer dem Werkstück 14 zugewandten Seite ein vorgegebenes Profil 45, an dem die eigentliche Anodenfläche 41 befestigt ist, die in Fig. 5 als dicker schwarzer Strich und in Fig. 6 schematisch vollflächig eingezeichnet ist. Die Befestigung der Anodenfläche 41 an den Rippen 40 erfolgt z.B. durch Schweißen oder Löten. Die Anodenfläche 41 besteht üblicherweise aus einem Streckmetall, wie dies in Fig. 6 mit 41' an einem Teilbereich angedeutet ist, sie kann jedoch z. B. auch vollflächig ausgebildet sein.
Auf einer Seite des Profilstabs 42 sind Rippen 50 befestigt, an denen eine Führung 55 für eine Anodenblende 53 befestigt ist. Die Führung 55 hat bevorzugt zwei Profilstäben 51, 52, die sich in Längsrichtung zumindest über einen Teil der Anode 30 erstrecken. Die Anodenblende 53 ist nach Art eines Schlittens verschiebbar an der Führung 55 angeordnet. Die Anodenblende 53 erstreckt sich im Querschnitt von der Führung 51, 52 entlang der Anodenfläche 41 bis zum Gelenk 35.
Die für die Anode 30 verwendeten Materialien hängen ab von dem zu verwendenden galvanischem Bad 13, vgl. Fig. 1. In einer bevorzugten Auszugsform sind die Rippen 40, 50 und die Anodenfläche 41 aus Titan ausgebildet. Bevorzugt ist der Profilstab 42 aus Kupfer ausgebildet und von einer Schicht 43 aus Titan umgeben. Da Kupfer besser elektrisch leitet als Titan, kann der Strom gut über den Profilstab 42 verteilt und der Anodenfläche 41 zugeführt werden.
Die Anodenblende 53 ist bevorzugt aus einem elektrisch nicht leitenden Material wie z. B. Kunststoff ausgebildet und wird in den Bereich des zugeordneten axialen Endes des Werkstücks 14 geschoben, um in diesem Bereich die galvanische Abscheidung zu verringern, der ansonsten auf Grund der dort auftretenden hohen Feldstärke besonders stark beschichtet wird, was z.B. im Tiefdruck nicht erwünscht ist.
Das Gelenk 35 ist bevorzugt ausgebildet durch eine Bohrung in den Rippen 40, in die eine Gleitbuchse 36 (z. B. aus Kunststoff) eingepresst ist. In der Gleitbuchse 36 ist eine Welle 37 eingeführt, die bevorzugt gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Bevorzugt erstreckt sich die Welle 37 über die gesamte Länge der Anode 30 bzw. zumindest über die Hälfte der Anode 30, um eine zusätzliche Versteifung der Anode 30 zu bewirken. Das Gelenk 35 ist zwischen dem ersten Anodensegment 31 und dem zweiten Anodensegment 32 angeordnet und verbindet diese gelenkig miteinander.
Bevorzugt ist das Anodensegment 31, 32 jeweils in sich stabil, so dass bei einer vorgegebenen Position der Arme 61, 62 die Position des Gelenks 35 und der Anodensegmente 31, 32 definiert ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Gelenk 35 durch die Gleitbuchse 36 aus Kunststoff elektrisch nicht oder schlecht leitend, so dass beide Anodensegmente 31, 32 an die Stromquelle 20 aus Fig. 1 angeschlossen werden müssen. Insbesondere bei Anoden 30 mit mehr als zwei Anodensegmenten 31, 32 ist es jedoch vorteilhaft, die mittleren Anodensegmente über elektrisch leitende Gelenke 35 oder zusätzliche Kabelbrücken (nicht dargestellt) elektrisch zu verbinden, um auch bei diesen mittleren Anodensegmenten eine gute Bestromung zu gewährleisten.
Wie in Fig. 6 zu sehen ist, hat die Anode 30 Kontaktierbereiche 46 zur elektrischen Verbindung der Stromquelle 20 aus Fig. 1 mit der Anode 30. Die Kontaktierbereiche 46 haben bevorzugt Gewindebohrungen 47, die sich in die Profilstäbe 42 hinein erstrecken. Elektrische Leitungen 22 sind über Stecker 23 mit den Kontaktierbereichen 46 verbunden. Bevorzugt sind die Stecker 23 mit einem Gewinde und einer fluiddichten Abdichtung versehen, um nach dem Einschrauben der Stecker 23 ohne Gefahr einer Beschädigung oder Beschichtung ein Auffüllen des galvanischen Bads 13 (Fig. 1) bis oberhalb des Kontaktierbereichs 46 zu ermöglichen. Nicht verwendete Gewindebohrungen 47 werden bevorzugt ebenfalls abgedichtet.

Aufbau und Funktion der Positioniervorrichtung

Fig. 7 zeigt den Teil der Positioniervorrichtung 60, der mit den ersten Armen 61 verbunden ist. Der andere Teil für die Arme 62 ist grundsätzlich gleich aufgebaut, und die Beschreibung gilt entsprechend, sofern nicht explizit auf Unterschiede hingewiesen wird. Auch sind die Arme 61 und die Arme 62 grundsätzlich gleich aufgebaut, so dass jeweils nur ein Arm beschrieben wird. Die beiden ersten Arme 61 haben in diesem Ausführungsbeispiel einen Abstand von ca. 650 mm, wobei dies abhängig von der Geometrie der zu beschichtenden Werkstücke 14 ist.
Der erste Arm 61 ist starr mit einer Stange 71 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Arm 61 fest mit einem Klemmstück 66 verbunden, z. B. durch Schweißung, und das Klemmstück 66 ist fest mit der Stange 71 verbunden, z. B. durch Schraubklemmung. Der erste Arm 61 hat die Form eines umgedrehten L, damit er über den Rand der Wanne 12 (Fig. 1) greifen kann. Ein nur zur Hälfte dargestellter Block (Lagerklotz) 73 hat eine Schiene 72, die zusammen mit der Stange 71 eine Führung 70 bildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Führung 70 eine Linearführung, die eine lineare Bewegung der Stangen 71 ermöglicht, wie dies mit den Pfeilen 63 angedeutet ist. Der Winkel α zwischen der vertikalen Linie 74 und der Stange 71 ist bevorzugt ungleich 0 ° und ungleich 90 °, also weder horizontal noch vertikal, weiter bevorzugt liegt er im Bereich von 10 ° bis 80 °, besonders bevorzugt im Bereich von 15 ° bis 60 °. Durch diese Schräge bewirkt eine Bewegung der Stange 71 in die eine Richtung eine Bewegung des Arms 61 nach innen und oben, und die umgekehrte Bewegung der Stange 71 bewirkt eine Bewegung des Arms 61 nach unten und außen. Über die Gelenke 38 wird diese Bewegung auf die Anode 30 bzw. auf das erste Anodensegment 31 übertragen.
Bevorzugt sind die Stangen 71 automatisch verstellbar. Hierzu sind eine Steuervorrichtung 88 und ein steuerbarer Antrieb 80 vorgesehen, wobei der Antrieb 80 ein Zahnrad 82 über ein - aus dieser Perspektive nicht sichtbares - mit dem Antrieb 80 verbundenes Zahnrad steuerbar antreibt. Das Zahnrad 82 ist über eine Welle 84 mit Zahnrädern 86 verbunden, und die Zahnräder 86 treiben die Stangen 71 an. Hierzu sind die Stangen 71 bevorzugt als Zahnstangen mit entsprechenden Zähnen 87 ausgebildet, wobei die Führung 70 und der Antrieb 86, 87 der Stangen 71 auch räumlich getrennt ausgeführt sein können.
Als Antrieb 80 wird bevorzugt ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor verwendet, der bevorzugt über ein Planetenrad-Vorsatzgetriebe das Zahnrad 82 antreibt. Es sind aber auch andere Antriebe möglich.
Bevorzugt ist dem Antrieb 80 ein Absolutwertgeber 89 zugeordnet. Mit Hilfe des Absolutwertgebers 89 ist es möglich, bspw. die Stange 71 in eine Endposition (z.B. die unterste Position) zu verfahren, wobei das Erreichen der Endposition bspw. über eine Motorstrombegrenzung detektierbar ist. Anschließend kann aus dieser definierten Ausgangsposition mit Hilfe des Absolutwertgebers 89 die gewünschte Position für die Anode 30 genau eingestellt werden.
Bevorzugt sind die Blöcke 73 mit Befestigungsmitteln 75 zur Befestigung der Positioniervorrichtung an der Wanne 12 aus Fig. 1 bzw. an einem Maschinengestell versehen.
Die Positioniervorrichtung 60 ist bevorzugt dazu ausgebildet ist, die folgenden Schritte auszuführen:

A) Ein den Durchmesser des zu beschichtenden Werkstücks charakterisierender erster Wert wird eingegeben, z.B. manuell über eine Eingabekonsole oder automatisch über eine Vermessung des Werkstücks;
B) die Steuervorrichtung 88 ermittelt aus dem ersten Wert eine Ziel-Position für den Antrieb 80;
C) die Steuervorrichtung 88 steuert den Antrieb 80 derart, dass die Ziel-Position erreicht wird.

Die Positioniervorrichtung 60 ist bevorzugt dazu ausgebildet, die folgenden Schritte auszuführen:

A) Die Anodensegmente 31, 32 werden in eine erste Endposition bewegt, um eine definierte Ausgangsposition zu erzeugen, z.B. durch ein Bewegen der ersten Arme 61 und zweiten Arme 62 in die jeweils unterste oder oberste Endposition;
B) folgende Ziel-Positionen werden mit Hilfe des Absolutwertgebers 89 ausgehend von der Ausgangsposition angesteuert.

In Fig. 8 ist der linke Block 73 vollständig dargestellt, und der rechte Block 73 ist weggelassen.
Fig. 9, Fig. 10 und Fig. 11 zeigen mögliche Einstellungen der Anode 30 für Werkstücke 14 mit unterschiedlichen Durchmessern. Durch Simulation wurde ermittelt, wo die Wirksamkeitsbereiche der Anode 30 liegen. Eine hohe Wirksamkeit wird in den Figuren mit "+" gekennzeichnet, eine mittlere Wirksamkeit mit "0" und eine schlechte Wirksamkeit mit "-". Wie zu sehen ist, ist die Rotationsachse 16 jeweils auf gleicher Höhe, da die Einspannung der Werkstücke 14 üblicherweise immer an der gleichen Stelle der galvanischen Beschichtungsanlage 10 erfolgt. Durch die schräge Anordnung der Stangen 71 wird die Anode 30 von Fig. 9 zu Fig. 11 hin sowohl zusammengeklappt als auch an den oberen Gelenken 38, 39 nach oben bewegt. Dies führt zu einer hohen Wirksamkeit der Anode 30 für die unterschiedlichen Durchmesser. In Fig. 9 ist das Gelenk 35 so weit aufgeklappt, dass der Winkel zwischen der Anodenfläche des ersten Anodensegments 31 und der Anodenfläche des zweiten Anodensegments 32 etwa 180 ° beträgt. In Fig. 11 beträgt der Winkel ca. 90 °.
Fig. 12, Fig. 13 und Fig. 14 zeigen eine starre Anode 130 nach dem Stand der Technik. Durch die feste V-förmige Form der Anode 130 ist eine Beschichtung von Werkstücken mit unterschiedlichen Durchmessern möglich, wobei der für die Beschichtung wirksame Bereich mit der Bezeichnung "+" deutlich geringer ist als bei der Anode 30 aus Fig. 1.
Es war für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass bereits zwei Anodensegmente 31, 32 gemäß Fig. 9 bis Fig. 11 eine gute Anpassung der Geometrie an unterschiedliche Durchmesser des Werkstücks 14 ermöglichen. Zusätzliche Anodensegmente ermöglichen zwar grundsätzlich eine genauere Anpassung der Anode 30 an die Geometrie des Werkstücks 14, sie führen allerdings auch zu einem erheblich größeren Aufwand für die Positionierung.
Es war noch weniger vorhersehbar, dass eine reine Linearführung 70 (Fig. 7) der Arme 61, 62 zur Einstellung der Anode 30 eine derart gute Anpassung der Geometrie an unterschiedliche Durchmesser ermöglicht. Eine solche Linearführung 70 ermöglicht einen einfachen Aufbau der Positioniervorrichtung 60.

Form der Anodenfläche

Wie in Fig. 9 bis Fig. 11 zu sehen ist, hat die Anodenfläche 41 der Anodensegmente 31 bzw. 32 jeweils im Querschnitt eine Form, die weder ganz gerade noch gleichmäßig gekrümmt ist. Der Querschnitt der Anodenfläche 41 ist in einem ersten (mittleren) Bereich 100 gekrümmt, und er ist auf beiden Seiten von Bereichen 101, 102 mit einer geringeren Krümmung als im Bereich 100 umgeben. Der Begriff Krümmung umfasst auch Anodenflächen 41, die eine Folge von durch Knicke verbundenen geraden Abschnitten aufweisen, da dies im Ergebnis auch zu einer entsprechenden Krümmung der Anodenfläche 41 führt. Die äußeren Bereiche 101, 102 gehen bevorzugt in einem von dem Bereich 100 abgewandten Teilbereich in Geraden (Krümmung 0) über. Simulationen haben ergeben, dass mit einer solchen Anodenfläche der mittlere Abstand zwischen dem Werkstück 14 und der Anodenfläche 41 für unterschiedliche Durchmesser der Werkstücks 14 gering gehalten werden kann.

Anoden mit mehr als zwei Anodensegmenten

Fig. 15 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform für eine Anode 30, wobei auf der linken Seite eine Einstellung für ein Werkstück 114 mit großem Durchmesser (z.B. 335 mm) und auf der rechten Seite eine Einstellung für ein Werkstück 114' mit kleinem Durchmesser (z.B. 230 mm) dargestellt ist. Die Anode 30 hat neben den Anodensegmenten 31, 32 ein mittleres drittes Anodensegment 110, welches über ein Gelenk 35' mit dem Anodensegment 31 und über ein Gelenk 35" mit dem Anodensegment 32 verbunden ist. Wegen des mittleren Segments 110 ist es vorteilhaft, die Position und Lage (Ausrichtung) der Anodensegmente 31, 32 eindeutig festzulegen, um auch die Position und Lage des Anodensegments 110 eindeutig festzulegen. Dies erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Position der Anodensegmente 31, 32 an jeweils zwei Punkten 38, 115 bzw. 39, 115' festgelegt wird.
Eine Definition der Lage der Anodensegmente 31, 32 an nur einer Stelle 38 bzw. 39 könnte theoretisch aufgrund der Schwerkraft zu einer definierten Lage des mittleren Anodensegments 110 führen. Dies ist jedoch aufgrund der Reibung nicht sicher.
Ein Gestänge (Koppelstange) 122 ist zwischen einem festen Anbaupunkt (Auflager) 120 und dem Gelenk 38 befestigt, und ein Gestänge (Koppelstange) 123 ist an einem festen Anbaupunkt (Auflager) 121 und dem Gelenk 115 befestigt. Über die Gestänge 122, 123 und 122', 123' kann die Position und Lage der Anodensegmente 31, 32, 110 eindeutig definiert werden. Hierzu kann das Gestänge 122, 122' mit einem steuerbaren Antrieb 80 verbunden sein, vgl. Fig. 7.
Die Anodensegmente 31, 32 haben im Querschnitt auf der dem Anodensegment 110 zugewandten Seite eine erste Krümmung und auf der vom Anodensegment 110 abgewandten Seite eine zweite Krümmung, wobei die erste Krümmung größer als die zweite Krümmung ist. Das Anodensegment 110 hat eine im Wesentlichen konstante Krümmung, es kann aber auch Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungen haben, wobei es bevorzugt spiegelsymmetrisch zur senkrechten Mittelachse ist.
Naturgemäß sind viele Abwandlungen und Modifikationen möglich.
So kann die Führung 71, 72 für die Arme 61, 62 (Fig. 7 und Fig. 15) auch als gekrümmte Führung ausgebildet werden, um z.B. bei anderen Geometrien der Anodensegmenten 31, 32 eine verbesserte Positionierung der Anode zu ermöglichen.
Die Gelenke 35, 38, 39, 35', 35", 115, 115' verlaufen bevorzugt jeweils parallel zur Drehachse 16. Bei besonderen Geometrien des Werkstücks 14 sind aber auch Ausgestaltungen möglich, bei denen zumindest ein Teil dieser Gelenke nicht parallel zur Drehachse 16 verläuft.
Es kann auch nur ein erster Arm 61 und ein zweiter Arm 62 verwendet werden.
Zwischen dem ersten Anodensegment 31 und dem zweiten Anodensegment 32 kann ein Anodensegment 110 oder auch mehrere Anodensegmente 110 vorgesehen werden.
Die Anodenflächen 41 der Anodensegmente 31, 32, 110 sind im Querschnitt auf ihrer während der Beschichtung dem Werkstück 14 zugewandten Seite in Teilbereichen (z.B. 100, 101, 102 in Fig. 9) zumindest teilweise konkav und bevorzugt in Teilbereichen (z.B. 101, 102 in Fig. 9) zumindest teilweise gerade ausgebildet. Es ist auch möglich, die Anodensegmente 31, 32, 110 in Teilbereichen (z.B. 101, 102 in Fig. 9) zumindest teilweise konvex auszubilden.
Bei der Verwendung anderer Gelenke 35 und/oder von mindestens drei Anodensegmenten 31, 32, 110 ist eine Relativbewegung der Anodensegmente 31, 32, 110 zueinander möglich, die neben einer Drehkomponente auch eine translatorische Komponente enthält.
Die Positioniervorrichtung 60 kann in einer vereinfachten Ausführungsform ohne einen Antrieb 80 ausgebildet werden, und es kann eine manuelle Einstellung vorgesehen werden.

Claims

Vorrichtung (10) für die galvanische Beschichtung eines Werkstücks (14), welche aufweist:
Eine Mehrzahl von Anodensegmenten (31, 32, 110), welche ein erstes Anodensegment (31) und ein zweites Anodensegment (32) umfasst;

eine Positioniervorrichtung (60), welche dazu ausgebildet ist, die Position der Anodensegmente (31, 32, 110) zu beeinflussen, um diese an die Geometrie des Werkstücks (14) anzupassen;

und mindestens ein Gelenk (35, 35', 35"), über das ein Anodensegment (31, 32, 110) mit einem anderen Anodensegment (31, 32, 110) verbunden ist, und welches als Relativbewegung dieser beiden über das Gelenk (35, 35', 35") verbundenen Anodensegmente (31, 32, 110) zueinander eine Drehbewegung ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Gelenk (35) das erste Anodensegment (31) mit dem zweiten Anodensegment (32) verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das erste Anodensegment (31) über mindestens ein drittes Anodensegment (110) mit dem zweiten Anodensegment (32) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Positioniervorrichtung (60) zumindest mit dem ersten Anodensegment (31) und dem zweiten Anodensegment (32) jeweils an mindestens einer vorgegebenen Verbindungsstelle (38, 39, 115, 115') verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Positioniervorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, zumindest die Position der zumindest einen vorgegebenen Verbindungsstelle (38, 39, 115, 115') festzulegen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Anodensegmente (31, 32, 110) zumindest teilweise eine Anodenfläche (41) aufweisen, deren Querschnitt die Form einer gekrümmten Kurve hat.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher der Querschnitt der Anodenfläche (41) einen ersten Bereich (100) mit einer ersten Krümmung und einen zweiten Bereich (101, 102) mit einer zweiten Krümmung aufweist, wobei die erste Krümmung größer als die zweite Krümmung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher der erste Bereich (100) auf beiden Seiten von einem zweiten Bereich (101, 102) umgeben ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei welcher die Positioniervorrichtung (60) mindestens einen ersten Arm (61) aufweist, der mit dem ersten Anodensegment (31) verbunden ist, und
bei welcher die Positioniervorrichtung (60) mindestens einen zweiten Arm (62) aufweist, der mit dem zweiten Anodensegment (32) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die Positioniervorrichtung (60) mindestens zwei Linearführungen (70) aufweist, und bei welcher der erste Arm (61) und der zweite Arm (62) jeweils entlang einer der Linearführungen (70) linear bewegbar sind, wobei die Linearführungen (70) vorzugsweise eine Zahnstange (71) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die Linearführungen (70) in der Betriebsstellung der Vorrichtung (10) in eine Richtung verlaufen, die weder senkrecht noch waagerecht ist, wobei der Winkel (α) zwischen der Richtung der Linearführung (70) und der senkrechten Richtung (74) bevorzugt in einem Bereich von 15 ° bis 60 ° liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Anodensegmente (31, 32, 110) auf ihrer während der Beschichtung dem Werkstück (14) zugewandten Seite zumindest bereichsweise konkav ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Positioniervorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung der Anodensegmente zueinander zu bewirken, wobei diese Relativbewegung zumindest eine Drehkomponente enthält.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Positioniervorrichtung (60) eine Steuervorrichtung (88) und mindestens einen durch die Steuervorrichtung steuerbaren Antrieb (80) zur Beeinflussung der Position der Anodensegmente (31, 32, 110) aufweist, wobei die Positioniervorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, folgende Schritte auszuführen:
A) Ein den Durchmesser des zu beschichtenden Werkstücks charakterisierender erster Wert wird eingegeben;

B) die Steuervorrichtung (88) ermittelt aus dem ersten Wert eine Ziel-Position für den Antrieb (80);

C) die Steuervorrichtung (88) steuert den Antrieb derart, dass die Ziel-Position erreicht wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Positioniervorrichtung (60) eine Steuervorrichtung (88), mindestens einen durch die Steuervorrichtung steuerbaren Antrieb (80) zur Bewegung der Anodensegmente (31, 32, 110) zu einer Zielposition und einen Absolutwertgeber (89) aufweist, wobei die Positioniervorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, folgende Schritte auszuführen:
A) Die Anodensegmente (31, 32, 110) werden in eine erste Endposition bewegt, um eine definierte Ausgangsposition zu erzeugen;

B) folgende Ziel-Positionen werden mit Hilfe des Absolutwertgebers (89) ausgehend von der Ausgangsposition angesteuert.