Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Aufnahme eines Bauteiles zur insbesondere galvanischen Behandlung in einem Prozessraum nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art und eine Vorrichtung zur Behandlung von Bauteilen mit einer derartigen Aufnahme.

Zur Veredelung von Oberflächen von Bauteilen wird häufig eine Oberflächenschicht aufgebracht. Diese kann beispielsweise auf elektrochemische Art aufgebracht werden, wobei hierzu das entsprechende Bauteil in einer galvanischen Behandlungsstation vollständig oder teilweise in ein Bad getaucht wird, um in einem galvanischen Verfahren eine Oberflächenschicht aufzu-

bringen. Zur Abscheidung eines eine Oberflächenbeschichtung bildenden Materials wird dabei elektrischer Strom auf das zu beschichtende Bauteil übertragen, damit der elektrische Stromkreis für die Abscheidung mittels eines Elektrolyten und ebenfalls in dem Bad befindlicher Elektroden über einen Gleichrichter geschlossen werden kann.

Bei Bauteilen mit geringerer Anforderung an die Oberflächen- schichtstärke werden die Bauteile in der Praxis in eine Trommel eingebracht, welche eine elektrisch leitende Wandung aufweist und mit einer galvanischen Flüssigkeit befüllt ist. Der zur Abscheidung auf dem Bauteil notwendige Strom wird über die Wandung und einen Wandung-Bauteil-Kontakt sowie gegebenenfalls über einen Bauteil-Bauteil-Kontakt auf die jeweiligen Bauteile verteilt, so dass jedes zu beschichtende Bauteil unter Strom steht. Durch eine Drehung der Trommel wird eine Verbesserung der Beschichtungsqualität erzielt. In Bereichen der Berührung von Bauteilen weist die Beschichtung prinzipiell eine geringere Qualität auf, jedoch ändern sich durch die Drehung der Trommel ständig die Bereiche der gegenseitigen Berührung, so dass eine annähernd gleichmäßige Beschichtungsqualität erzielt wird.

Eine solche Anlage ist z. B. auch aus der DE 195 41 231 Al bekannt und wird in der Praxis beispielsweise zum Verzinken von Kleinteilen wie Schrauben eingesetzt.

Bei Bauteilen mit höheren Anforderungen an die Oberflächenbe- schichtungsqualität werden die Bauteile definiert in ein Bad

mittels eines speziellen Warenträger oder Gestells eingebracht. Ein solches Gestell kann z. B. in dem Bad gedreht werden.

Bei einem Einsatz eines solchen Gestells muss eine Aufnahmevorrichtung für ein zu beschichtendes Bauteil in der Regel an das jeweilige Bauteil speziell angepasst werden. Hierbei muss entweder die Aufnahmevorrichtung bei jedem Wechsel des Bauteil-Typs geändert werden oder es müssen unterschiedliche Gestelle vorgehalten werden.

Weiterhin ist es oft der Fall, dass das zu beschichtende Bauteil einem Prozess mit verschiedenen Behandlungsstufen unterzogen wird, wobei beispielsweise ein Wirkbad und ein Spülbad als Behandlungsstationen vorgesehen sein können. Zum Umsetzen der Bauteile zwischen den Behandlungsstationen werden die Bauteile üblicherweise mit dem Warenträger mittels eines Transportsystems bewegt. Da dieses Transportsystem den Warenträger definiert aufnehmen muss, werden Warenträger in der Regel äußerlich identisch aufgebaut und hinsichtlich ihres inneren Aufbaus an das zu beschichtende Bauteil angepasst.

Bei kleinen Chargen oder bei einer großen Bauteile-Varianz sind folglich die Kosten für die Erstellung der Warenträger verhältnismäßig hoch. Zusätzlich fallen Kosten für die Lagerung der unterschiedlichen Warenträger und das Rüsten im Betrieb an.

Aus der DE 42 12 567 Al ist es bekannt, eine Galvanisiereinrichtung mit einem Transportsystem auszurüsten, bei dem zangenartige Aufnahmegreifer das zu beschichtende Bauteil aufnehmen und an einer horizontalen Durchlaufbahn durch eine Behandlungskammer führen.

Beim dieser Lösung ist jedoch keine ausreichende Abdichtung des Prozessraumes möglich, um z. B. ein Freisetzen von Gasen, welche bei elektrochemischen Prozessen auftreten und für Mensch und Umwelt bedenklich sein können, zu vermeiden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Aufnahme eines Bauteils zur insbesondere galvanischen Behandlung in einem Prozessraum, mit zumindest einem Greiferelement, welches durch wenigstens ein Betätigungsmittel verlagerbar ist, wobei das wenigstens eine Betätigungsmittel durch ein Gehäuseelement, welches dichtend auf ein den Prozessraum umfassendes Behältnis aufsetzbar ist, abgedichtet geführt ist und außerhalb des Gehäuseelementes mittels zumindest eines Aktuators betätigbar ist, erlaubt eine emissionsminimierte Behandlung der Bauteile und die Handhabung einer großen Varianz an Bauteilgeometrien mit nur einer Aufnahme.

Mit der erfindungsgemäßen Aufnahme ist es möglich, das zu beschichtende oder zu behandelnde Bauteil außerhalb einer Behandlungsstation aufzugreifen, zu der Behandlungsstation zu

transportieren und innerhalb der Behandlungsstation emissionsfrei zu behandeln, wobei das Bauteil in einem Prozessraum der jeweiligen Behandlungsstation z. B beschichtet oder gespült oder getrocknet werden kann.

Da mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Aufnahme verschiedene Bauteile verschiedener Geometrie und Größe gehalten und behandelt werden können, sind vorteilhafterweise keine Rüst- oder Umbauarbeiten bei einem Bauteilwechsel nötig, wodurch die Rüstzeiten wesentlich reduziert werden können und die Belastung der Mitarbeiter durch Prozessstoffe, denen sie ansonsten während notwendiger Rüstvorgänge ausgesetzt wären, minimiert wird.

Durch die Verwendung eines dichtenden Gehäuseelementes aus vorzugsweise beständigem Material um den durch das wenigstens eine Greiferelement gebildeten Greifbereich ist es möglich, einen handelsüblichen Antrieb des wenigstens einen Greiferelementes vorzusehen, der bedingt durch ein beispielsweise aggressives galvanisches Bad ansonsten nicht eingesetzt werden könnte. Indem es die erfindungsgemäße Aufnahme erlaubt, Standard-Komponenten der Automatisierungstechnik auch bei einer Galvanisierung mit an sich aggressiven Stoffen einzusetzen, können die Standzeit und die Kosten für den Werkstückträger gegenüber herkömmlichen Lösungen deutlich reduziert werden.

Eine solche Standard-Komponente der Automatisierungstechnik stellt beispielsweise ein Dreibacken-Greifer dar, welcher

durch drei Greiferelemente der erfindungsgemäßen Aufnahme gebildet werden kann und mit einem handelsüblichen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb betrieben werden kann.

Dabei können die drei Greiferelemente wenigstens annähernd in einem Winkel von 120° zueinander angeordnet sein und mit einem wenigstens axial beweglichen Greiferbolzen verbunden sein, welcher wiederum mit einem zugeordneten Aktor beispielsweise über einen Greifersteg wirkverbunden ist.

Zur elektrochemischen Behandlung können auf einfache Weise die das zu behandelnde Bauteil kontaktierenden Greiferelemente mit dem für den Prozess notwendigen Strom versorgt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufnahme bildet dessen Gehäuseelement einen Spanndeckel des den Prozessraum umfassenden Behältnisses, wobei dieser vorzugsweise an seinem Umfang eine Werkzeugangriffseinrichtung aufweist, so dass der Deckel automatisiert mit dem zu behandelnden Bauteil dichtend auf das Behältnis aufgesetzt und von diesem abgenommen werden kann.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur insbesondere galvanischen Behandlung von Bauteilen mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Aufnahme und mit wenigstens einem einen Prozessraum umfassenden Behältnis kann auch bei einer großen Bauteilvielfalt voll automatisiert ohne Kontamination der Umgebung arbeiten.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Aufnahme schematisch vereinfacht dargestellt, welche in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird. Es zeigt:

Figur 1 eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Aufnahme in Alleinstellung;

Figur 2 einen schematisierten Horizontalschnitt durch die erfindungsgemäße Aufnahme entlang der Linie II-II in Figur 1 in einem auf ein Behältnis mit einem Prozessraum aufgesetzten Zustand;

Figur 3 einen schematisierten Horizontalschnitt durch die erfindungsgemäße Aufnahme entlang der Linie III-III in Figur 1 ; und

Figur 4 einen weiteren schematisierten Horizontalschnitt durch die erfindungsgemäße Aufnahme entlang der Linie IV-IV in Figur 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Figuren der Zeichnung zeigen eine Vorrichtung 1 zur galvanischen Behandlung oder Reinigung von nicht näher darge-

stellten Bauteilen mit einer Aufnahme 3 für die Bauteile und einem einen Prozessraum 30 umfassenden Behältnis 2. Das im Wesentlichen zylindrische Behältnis 2 ist in Figur 2 nur ausschnittsweise und schematisch dargestellt, wobei das Größenverhältnis von Aufnahme 3 und Behältnis 2 nicht den realen Gegebenheiten entspricht, sondern lediglich der Erläuterung der Erfindung dient.

Die Anzahl der Aufnahmen und Behältnisse, welche jeweils eine Behandlungsstation für ein hier zu beschichtendes Bauteil bilden, kann je nach Gestaltung des Prozesses variieren. Bei mehreren Behältnissen bzw. Behandlungsstationen ist es zweckmäßig, ein Transportsystem zum vollautomatischen Transport der Aufnahme 3 bereitzustellen, wenngleich die Aufnahme 3 prinzipiell auch manuell bedient werden kann.

Die Aufnahme 3 kann dabei mittels einer Werkzeigangriffsein- richtung 24, auch Werkzeugwechsler genannt, welche an dem o- beren Bereich des Umfangs der Aufnahme 3 angeordnet ist, mit einem Transportsystem verbindbar sein, um die Aufnahme 3 gleichsam als Deckel auf das den Prozessraum 30 bildende Behältnis 2 aufzusetzen oder auch davon zu entfernen.

Mit der Aufnahme 3 können Bauteile in das Behältnis 2 eingebracht werden, um dort beispielsweise in einem galvanischen Bad elektrochemisch eine Oberflächenschicht auf das Bauteil aufzubringen, dieses zu spülen oder zu trocken. Gleichzeitig bildet die Aufnahme 3 einen dichtenden Deckel für das Behältnis 2.

Die Aufnahme 3 weist ein Gehäuseelement 4 auf, welches aus einem Material besteht, welches vorzugsweise gegen die in dem Prozessraum 30 des Behältnisses 2 verwendeten Flüssigkeiten und frei werdenden Gase beständig ist. Dabei kann es sich sowohl um Kunststoff als auch um Metall oder einen Verbundwerkstoff handeln.

In einem zur Auflage auf dem Behältnis 2 vorgesehenen Bereich weist das Gehäuseelement 4 einen Flansch 5 auf, in dessen Bereich vorliegend mehrere Dichtungen 6, 7, 8 vorgesehen sind, die hier in einfacher Weise als O-Ringe ausgebildet sind.

Die Aufnahme 3 kann während des Prozessablaufes in dem Prozessraum 30 lediglich auf das Behältnis 2 aufgesetzt und niedergehalten sein oder beispielsweise mittels Klammern auf dem Behältnis 2 befestigt sein.

Zum Halten eines Bauteiles weist die Aufnahme 3 einen Dreibacken-Greifer 9 auf, welcher im Wesentlichen durch drei Greiferelemente 10 gebildet wird, die in radialer Richtung des Behältnisses 2 verlagerbar sind, um Bauteile verschiedener Abmessungen fassen zu können. Dabei kann der Dreibacken- Greifer 9 mittels der Greifbacken bildenden Greiferelemente 10 ein Bauteil fassen, indem das Bauteil radial innen an den Greiferelementen 10 oder radial außen an den Greiferelementen 10 gehalten wird. Auch ist es möglich, Bauteile aufzunehmen, indem die Greiferelemente 10 beispielsweise in eine Ausnehmung des Bauteils greifen.

Bei der gezeigten Ausführung sind die Greiferelemente 10 zum Fassen eines einzelnen Bauteiles mit einem Außendurchmesser von beispielsweise 8 mm bis 35 mm ausgelegt, wobei eine solche Einzelbehandlung eines Bauteiles den Vorteil hat, dass eine lückenlose Protokollierung des erfolgten Prozesses möglich ist.

In abweichenden Ausführungen können die Greiferelemente auch zum Halten größerer oder kleinerer Bauteile sowie einer Mehrzahl von Bauteilen ausgelegt sein.

Zur Betätigung der Greiferelemente 10 sind Betätigungsmittel vorgesehen, welche jeweils einen mit einem Greiferelement 10 verbundenen, axial in Radialrichtung der Aufnahme 3 und des Behältnisses 2 beweglichen Greiferbolzen 11 umfassen, welcher mit einem zugeordneten Aktuator 15 wirkverbunden ist.

Die Greiferbolzen 11 sind in radialer Richtung der Aufnahme 3 in hier als Bohrungen ausgebildeten Ausnehmungen 12 des Gehäuseelementes 4 gelagert und mittels einer Dichtung 13, die jeweils in eine Nut am Außenumfang des Greiferbolzens 11 eingelegt ist, gegenüber dem Gehäuseelement 4 gedichtet.

In der Figur 3 ist deutlich zu erkennen, dass die drei Greiferbolzen 11 der drei Greiferelemente 10 sternförmig radial angeordnet sind und vorzugsweise jeweils einen Winkel von 120° einschließen. Durch Verlagerung der Greiferelemente 10 durch die Greiferbolzen 11 kann der Abstand der Greiferele-

mente 10 variiert werden, und es können unterschiedlich große Bauteile erfasst werden.

Ebenfalls ist in Figur 3 ersichtlich, dass zu Montage- und Demontagezwecken jeweils in Achsrichtung eines Greiferelements 10 an einem der Lagerung des Greiferelements 10 gegenüberliegenden Bereich des Gehäuseelements 4 eine Montagebohrung 22 angeordnet ist, welche von einem bolzenartigen Verschlusselement 16 dichtend verschlossen ist.

Die Verschlusselemente 16 sind somit wie die Greiferelemente 10 und die Greiferbolzen 11 diesen gegenüberliegend in einem Winkelabstand von 120° angeordnet. Entsprechend den Greiferbolzen 11 sind die Verschlusselemente 16 in als Bohrungen ausgebildeten Ausnehmungen des Gehäuseelementes 4 aufgenommen und mittels Dichtungen 19 gegen das Gehäuseelement 4 abgedichtet. Im Gegensatz zu den Greiferbolzen 11 sind die Verschlusselemente 16 jedoch durch eine Schraubensicherung axialfest in den sie aufnehmenden Bohrungen gehalten.

Die Greiferbolzen 11 sind an ihren außerhalb des Gehäuseelementes 4 angeordneten Enden jeweils über einen als Überbrü- ckungselement dienenden Greifersteg 14 mit dem zugeordneten Aktuator 15 verbunden, welcher radial beabstandet zu einer Längsachse der Greiferbolzen 11 angeordnet ist und vorliegend ein pneumatisch betätigbares Arbeitselement, welches hier als Arbeitskolben ausgebildet ist, aufweist.

Die Greiferstege 14 sind axialfest auf den Greiferbolzen 11 gelagert und in Radialrichtung der Aufnahme 3 seitens des Ak- tuators 15 mit Kraft beaufschlagbar, welche somit über die Greiferbolzen 11 auf die Greiferelemente 10 übertragen wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Arbeitskolben 17 der Aktuatoren 15 pneumatisch betätigbar, wobei die an den Arbeitskolben 17 anliegende Druckluft auf an sich bekannte Art über Sensoren und Ventile gesteuert und geregelt wird.

Die Bauteile, die in der Anlage behandelt werden sollen, können von den drei Greiferelementen 10 in der Mitte gehalten sein, wobei die Kraft zum Halten durch die Arbeitskolben 17 aufgebracht werden kann.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Greiferelemente oder die Greiferbolzen mit einem Kraftspeicher, wie Federn, in Verbindung stehen, um die Greiferbolzen und die Greiferelemente in Richtung eines Zentrums des Gehäuseelementes zu beaufschlagen und somit die zu bearbeitenden Bauteile zu halten. Dabei kann je nach gewünschter Kraftrichtung der Greiferelemente auch eine Federanordnung vorgesehen sein, bei der die wenigstens eine Feder eine von dem Zentrum der Aufnahme wegweisende Kraft auf die Greiferelemente ausübt.

Erfindungsgemäß sind die Aktuatoren 15 außerhalb des Behältnisses 2 und seitlich an dem Gehäuseelement 4 angeordnet und somit nicht den Bädern und Gasen innerhalb des Behältnisses 2 ausgesetzt. Die Greiferbolzen 11 sind durch die Dichtungen 13

in dem Gehäuseelement 4 gedichtet geführt, so dass die Greiferelemente 10 nach dem Fluten des Behältnisses 2 im galvanischen Bad liegen können, während die Aktuatoren 15 davon abgedichtet außerhalb liegen.

Zum Einbringen des für die elektrochemische Reaktion notwendigen Stroms sind an dem Gehäuseelement 4 elektrische Kontakte 20 vorgesehen, welche temporär mit Strom beaufschlagbar sind, welcher von den Kontakten 20 jeweils über ein Kabel 21 auf die Greiferstegen 14 geführt wird. Diese Kabel 21 sind in Figur 4 zu erkennen. Da die Geiferstege 14, die Greiferbolzen 11 und die Greiferelemente 10 aus elektrisch leitendem Material ausgebildet sind, vorzugsweise aus Metall, wird bei dem Kontakt zwischen einem von der Aufnahme 3 gehaltene Bauteil und den Greiferelementen 11 ein Strom in das Bauteil eingeprägt.