DE102014108447B4 - Anlage zum selektiven Plasmapolieren und/oder Reinigen der elektrisch leitenden Oberfläche von Bauteilen - Google Patents

Anlage zum selektiven Plasmapolieren und/oder Reinigen der elektrisch leitenden Oberfläche von Bauteilen Download PDF

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Abstract

Anlage zum selektiven Plasmapolieren und/oder Reinigen der elektrisch leitenden Oberfläche von Bauteilen (4), insbesondere von Blechen unterschiedlicher Stärke, Blechen mit Durchbrüchen, Metallfolien, Metallschablonen, Schablonen, Drähten und Bandmaterialien, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Anlage wenigstens eine kathodisch gepolte Polierwanne (2) und ein Pumpen-Leitungssystem aufweist, mit dem ein Elektrolyt (E) in die Polierwanne (2) gepumpt wird, die Bauteile (4) anodisch gepolt in den über die Polierwanne (2) bereitgestellten Elektrolyten (E) eintauchbar und/oder durch diesen hindurchführbar sind,
- dass die Anlage quer zum Bauteil (4) Isolierleisten (3) aufweist, mit welchen die Höhe der selektiven Bearbeitungszone (7) bestimmbar und damit die mit dem Elektrolyten (E) in Kontakt befindliche selektive Bearbeitungsfläche (7) des Bauteils (4) einstellbar ist, wobei unterhalb der Polierwanne ein Elektrolytauffangbehälter (5) angeordnet ist und der Elektrolyt (E) über den oberen Rand der Isolierleisten (3) hinaus die Oberfläche des Bauteils (4) in der selektiven Bearbeitungszone (7) anströmt und der Elektrolyt (E)
- über die Oberkante der Polierwanne (2.1)
- und einen Spalt zwischen den Isolierleisten (3) und der Oberfläche des Bauteils (4) in den Elektrolytauffangbehälter (5) abfließt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage zum selektiven Plasmapolieren und/oder Reinigen der elektrisch leitenden Oberfläche von Bauteilen, insbesondere von Blechen unterschiedlicher Stärke, Blechen mit Durchbrüchen, Metallfolien (z.B. SMD-Siebdruckschablonen), Metallschablonen, Schablonen, Drähten und Bandmaterialien.
  • Dabei kann die Oberfläche der Bleche, Folien Bänder und Drähte und/oder die innere Oberfläche der Durchbrüche mittels Plasmapolieren poliert und/oder gereinigt werden.
  • Bekannt ist das Verfahren des elektrolytischen Polierens von Blechen und Schablonen. Bei diesem Verfahren werden mittels manuellem Wischverfahren Säuren auf das zu bearbeitende Werkstück aufgetragen.
  • Der Nachteil dieses Verfahrens liegt, verursacht durch den Einsatz hochkonzentrierter Säuren, in einem starken Materialabtrag an der Oberfläche und den Konturen. Gerade dünne Folien werden in ihrer Folienstärke geschwächt. Die erreichbaren Rauheitswerte entsprechen nur mittleren Anforderungen. Eine Reproduzierbarkeit des Prozesses ist nicht gegeben.
  • Bekannt ist die mechanische Politur. Nachteil sind ein ungleichmäßiger Materialabtrag und die kaum realisierbare Politur der Kanten und Innenflächen von Durchbrüchen. Gerade das Entfernen von Grat, der beim Laserschneiden von Blechen entsteht, ist mangelhaft.
  • Aus den Druckschriften DE 102 07 632 B4 , DE 10 2006 016 368 B4 und DE 20 2005 005 664 U1 ist weiterhin das Plasmapolieren von Bauteilen bekannt.
    Bei diesem Verfahren werden die Werkstücke zur Bearbeitung in ein Elektrolytbad eingetaucht. Die vom Elektrolyten umschlossene Oberfläche wird vollständig bearbeitet. Es fließt ein entsprechend hoher Strom.
    Nachteil dieses Verfahrens bei der Bearbeitung von Blechen größerer Oberflächen ist der hohe Stromeintrag, verbunden mit einer hohen Erwärmung des Elektrolyten.
    Bei dünnwandigen Blechen und Schablonen treten Spannungen und Verformungen auf. Das langsame Eintauchen führt zu einem unterschiedlichen Materialabtrag, bedingt durch eine unterschiedliche Bearbeitungszeit.
  • Bekannt ist die „Einrichtung zum Plasmapolieren unter Verwendung eines flüssigen Elektrolyten“ nach der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2008 011 646 U1 .
  • Nachteil dieser Einrichtung ist, dass der Elektrolyt an eine begrenzte Anströmfläche der zu polierenden Oberfläche herangeführt wird und damit nur eine sehr begrenzte Polierleistung erreichbar ist.
  • Die Druckschrift EP 20 956 B1 beschreibt eine Vorrichtung zum zonenweisen Elektropolieren. Gemäß der Vorrichtung ist das Werkstück als Anode gepolt. Als Kathode findet eine Elektrode aus inertem Material Anwendung, die über der Oberfläche des Werkstückes verschiebbar angeordnet ist und eine elektrische Abschirmung aufweist. Die zwischen der Oberfläche des Werkstückes und
    den elektrischen seitlichen Abschirmungen gebildeten Spalten sind mittels flexibler Begrenzungen geschlossen. Das Werkstück wird von den Abschirmungen dabei überragt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Anlage zum selektiven Plasmapolieren und/oder Reinigen der elektrisch leitenden Oberfläche von Bauteilen, insbesondere von Blechen unterschiedlicher Stärke, Blechen mit Durchbrüchen, Metallfolien (z.B. SMD-Siebdruckschablonen), Metallschablonen, Schablonen, Drähten und Bandmaterialien und dergleichen zu entwickeln, mit welcher ein definierter Kantenabtrag am Rand des Bauteils bzw. am Rand von Durchbrüchen ermöglicht wird, zum Beispiel den Abtrag von Schneidgrad an lasergeschnittenen Blechen bei minimaler bzw. definierter Kantenabrundung.
    Weiterhin soll die Einrichtung die Bearbeitung von Innenflächen von Durchbrüchen ermöglichen, die Oberflächenrauheit verbessern, die Korrosionsbeständigkeit erhöhen und die Oberflächenspannung verringern. Die Verringerung der Oberflächenspannung reduziert die Neigung zur Verschmutzung von SMD- und Siebdruckfolien.
    Das Verfahren soll alle Vorteile des Plasmapolierens nutzen, effizient und reproduzierbar vorgegebene Abtragsleistungen erfüllen.
    Aufwendige Verfahren zum Beschichten von SMD-Folien bzw. SMD-Siebdruckschablonen, die zur Reduzierung von Oberflächenspannungen und damit zur Verbesserung der Druckqualität führen, können entfallen.
  • Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung zum selektiven Plasmapolieren und/oder Reinigen der elektrisch leitenden Oberfläche von Bauteilen, insbesondere von Blechen unterschiedlicher Stärke, Blechen mit Durchbrüchen, Metallfolien (z.B. SMD-Siebdruckschablonen), Metallschablonen, Schablonen, Drähten und Bandmaterialien und dergleichen zur Verfügung gestellt, bei der nur jeweils ein selektiver Teil der Bauteile bzw. Werkstücke bearbeitet wird. Die Bearbeitung der gesamten Fläche erfolgt schrittweise oder kontinuierlich fortschreitend.
    Gegenstand der Anmeldung besteht darin, dass der Plasmapolierprozess aus der Elektrolytwanne heraus verlagert wird, und über spezielle Polierwannen ein nur teilweiser, in seiner Größe wählbarer, Kontakt mit einem fließenden, sich umwälzenden Elektrolyten, eingestellt wird.
  • Die Anlage zum selektiven Plasmapolieren und/oder Reinigen der elektrisch leitenden Oberfläche von Bauteilen, insbesondere von Blechen unterschiedlicher Stärke, Blechen mit Durchbrüchen, Metallfolien (z.B. SMD-Siebdruckschablonen), Metallschablonen, Schablonen, Drähten und Bandmaterialien, weist erfindungsgemäß wenigstens eine kathodisch gepolte Polierwanne und ein Pumpen-Leitungssystem auf, mit dem ein Elektrolyt in die Polierwanne gepumpt wird, die Bauteile anodisch gepolt in den über die Polierwanne bereitgestellten Elektrolyten eintauchbar und/oder durch diesen hindurchführbar sind wobei die Anlage quer zum Bauteil Isolierleisten aufweist, mit welchen die Höhe der selektiven Bearbeitungszone bestimmbar und damit die mit dem Elektrolyten in Kontakt befindliche selektive Bearbeitungsfläche (Anodenfläche) des Bauteils einstellbar ist.
  • Es wird dabei jeweils am Bauteil ein „Streifen“ im Bereich der selektiven Bearbeitungszone bearbeitet (poliert und/oder gereinigt). Durch kontinuierliches oder schrittweises Bewegen des Bauteils durch diese partielle Bearbeitungszone hindurch, wird entweder schrittweise, bei einer schrittweisen Bewegung des Bauteils, dessen Bearbeitung durchgeführt oder es erfolgt eine kontinuierliche Bewegung des Bauteils durch die Bearbeitungszone hindurch und damit ein kontinuierliches Bearbeiten des Bauteils. Die Isolierleisten können dabei höhenverstellbar und/oder wechselbar sein, so dass über höhenverstellbare Isolierleisten oder den Einsatz von Isolierleisten mit unterschiedlicher Höhe die Höhe der Bearbeitungszone veränderbar bzw. einstellbar ist.
  • Die Polierwanne ist vorteilhafter Weise so dimensioniert ist, dass die Kathodenfläche, d.h. die Fläche des Elektrolytspiegels in der Polierwanne ein Vielfaches der selektiven Bearbeitungsfläche in Form der Anodenfläche ist, die sich aus der Länge und Höhe der Bearbeitungszone am Bauteil ergibt.
  • Vorzugsweise ist das Verhältnis Kathodenfläche zu Anodenfläche größer als 20 : 1.
  • Durch die Isolierleisten, die aus einem elektrisch nicht leitendem Material bestehen, ist die Polierwanne gegen einen direkten Kontakt zwischen Anode und Kathode gesichert.
  • Wie bereits vorgenannt beschrieben weist die Anlage in ihrer Höhe verstellbare Isolierleisten zur Begrenzung bzw. Einstellung der Höhe der selektiven Bearbeitungszone am Werkstück beziehungsweise Bauteil auf. Es ist weiterhin ein Elektrolytauffangbehälter, eine Hubvorrichtung bzw. eine Einrichtung zur Erzeugung einer kontinuierlichen oder schrittweisen Vorschubbewegung mit Bauteilaufnahme als Anode, eine Energieversorgung zur Bereitstellung des Polierstromes und der Polierspannung und eine Steuerung zur Regulierung der Fließgeschwindigkeit des Elektrolyten vorgesehen.
  • Die Polierwanne ist in Richtung zu der jeweiligen Bauteilseite auf welcher sie angeordnet ist so mit den Isolierleisten versehen, dass mit ihnen durch den Wechsel der Isolierleisten oder deren Höhenverstellung der aktive Elektrolytspiegel am Bauteil eingestellt wird, wobei am Bauteil in diesem Bereich der Elektrolyt anströmt und damit der Polierstrom bestimmbar bzw. einstellbar ist.
  • Vorteilhafter Weise sind die Polierwannen auf Führungsschienen verschiebbar und feststellbar angeordnet, so dass diese zum Einlegen des Bauteils voneinander beabstandet werden können, d.h. in horizontaler Richtung auseinander fahren und nach dem Positionieren des Bauteil wieder zusammenfahren, bis die Isolierleisten nur noch durch einen geringfügigen Spalt vom Bauteil beabstandet sind bzw. am Bauteil anliegen.
  • Die Polierwanne kann gegen Verdrehen und Verziehen durch die Temperaturbelastung durch zusätzliche Edelstahlprofile verstärkt sein, so dass eine gute Anlage der Isolierleisten an das Werkstück beziehungsweise Bauteil gewährleistet wird.
  • Der Elektrolytauffangbehälter ist unterhalb der Polierwannen angeordnet ist, um den aus der/n Polierwannen abfließenden, Elektrolyten aufzufangen und mit den entsprechenden Einrichtungen für den weiteren Prozess vorzubereiten, und dem Elektrolytkreislauf wieder zuzuführen.
  • Während der Bearbeitung werden die Polierwannen mit Elektrolyt geflutet, so dass dieser über die Polierwannen und die Isolierleiste überläuft und im Elektrolytauffangbehälter aufgefangen wird.
  • Durch die selektive Bearbeitungszone, die immer nur an einem „streifenförmigen Bereich“ am Bauteil wirkt, kann die benötigte Energie erheblich reduziert werden und die Bauteile werden ohne bzw. mit nur geringer thermischer Beeinflussung poliert und/oder gereinigt, wodurch deren Oberflächenqualität hervorragend ist.
  • Gegenstand der Anmeldung ist somit zusammenfassend die verfahrensbedingte Reduzierung des Energieeintrages, unabhängig von der Größe des Werkstücks, aber abhängig von der Größe der Kontaktflächen, so dass eine thermische Beeinflussung des zu polierenden Bauteiles verhindert wird.
  • Der Gegenstand der Anmeldung besteht weiterhin darin, dass durch einseitige bzw. beidseitige Zustellung der Polierwannen ein einseitiges- bzw. beidseitiges Polieren der Bauteile ermöglicht wird, und durch den Einsatz weiterer Polierwannen mehrere Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden können.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 die Frontansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
    • 2 die Seitenansicht gem. 1,
    • 3 die Draufsicht gemäß 1,
    • 4 eine Prinzipdarstellung der Anlage, bei welcher ein Bauteil (Blech oder SMD-Schablone) in der Startposition vor Beginn des Plasmapolierens positioniert wurde,
    • 5 die Prinzipdarstellung der Anlage bei Beginn des Plasmapolierens des Bauteils,
    • 6 die Prinzipdarstellung der Anlage während des Plasmapolierens des Bauteils
    • 7 die Einzelheit A gemäß 4,
    • 8 eine Prinzipdarstellung des Plasmapolierens von Bandmaterial oder Drähten.
  • Die Anlage weist beispielsweise zum Polieren eines Bauteils 4 in Form eines Bleches, wie es in den 1 bis 3 schematisch dargestellt ist, eine Bauteilaufnahme 1 auf, die anodisch geschaltet ist und in welcher das Bauteil 4 einspannbar ist. Das Bauteil 4 wird dabei bevorzugt an seinem oberen Ende senkrecht nach unten hängend in die Bauteilaufnahme 1 eingespannt. In einer Höhe eines selektiven Bearbeitungsbereiches sind beidseitig zu den Oberflächen 4a, 4b des Bauteils 4 jeweils eine Polierwanne 2 angeordnet. Die Polierwannen 2 erstrecken sich gemäß 1 horizontal über die gesamte Breite des Bauteils 4 und können über Führungsschienen 6 auf das Bauteil 4 zu und von diesem weg unter Verwendung entsprechender Zustellantriebe 9 bewegt werden. In dem Ausführungsbeispiel gem. 1 bis 3 ist jeder Polierwanne 2 ein Zustellantrieb 9 zugeordnet, der die Polierwanne 2 horizontal in Richtung zum Bauteil 4 bzw. von diesem weg verstellen kann. In Richtung zum Bauteil 4 weist jede Polierwanne 2 eine Isolierleiste 3 auf, welche bei der Bearbeitung des Bauteils 4 nur geringfügig von diesem beabstandet ist.
  • Das Bauteil 4, welches in der Bauteilaufnahme 1 mit seinem oberen Ende eingespannt ist, ist mittels einer Hubeinrichtung 8 höhenverstellbar, wobei über die Hubeinrichtung 8 auch der Polierantrieb, d.h. die für das Polieren des Bauteils erforderliche Hubbewegung, realisiert wird.
  • Die Polierwannen 2 sind über wenigstens eine Zuleitung 10a und eine Elektrolytpumpe 10b mit Elektrolyt füllbar. Zwischen den Enden der beiden Polierwannen 2 erstreckt sich eine Verschlussplatte 11, um das seitliche Abfließen des Elektrolyten zu verhindern. Unterhalb der beiden Polierwannen 2 ist ein Auffangbehälter 5 für den Elektrolyt positioniert.
  • Aus 3 ist ersichtlich, dass das Bauteil 4 in dem Bereich, in welchem es mittels des Elektrolyten bearbeitet werden soll, allseitig umschlossen ist von den beiden Polierwannen 2 mit den Isolierleisten 3 und den die Polierwannen 2 endseitig verbindenden Verschlussplatten 11. Die Oberkanten 3.1 der Isolierleisten 3 befinden sich unterhalb der Oberkanten 2.1 der Polierwannen 2, wodurch die Höhe der selektiven Bearbeitungszone 7 zum Bauteil 4 definiert wird, was aus 2 ersichtlich ist.
  • Eine Prinzipdarstellung der Anlage, bei welcher ein Bauteil 4 (Blech oder SMD-Schablone) in der Startposition vor Beginn des Plasmapolierens positioniert wurde, zeigt 4. Die beiden Polierwannen 2 wurden über die Führungsschienen 6 und den Zustellantrieb 9 auseinander gefahren, so dass das in der Bauteilaufnahme 1 aufgenommene Bauteil 4 über die Hubeinrichtung 8 mittels eines Schnellvorlaufs in seine in 4 dargestellte untere Ausgangsposition überführt werden konnte. Die Polierwannen 2 sind noch nicht mit Elektrolyt gefüllt, der in dem Elektrolytauffangbehälter 5 bevorratet ist. Von dem Elektrolytauffangbehälter 5 führt jeweils eine Leitung 10a mit einer Elektrolytpumpe 10b zu den darüber angeordneten Polierwannen 2.
    Der Elektrolytauffangbehälter 5 ist, wie auch die Polierwannen 2, als Kathode und die Bauteilaufnahme 1 mit dem Bauteil 4 als Anode geschaltet.
    Nachdem das Bauteil 4 in die unterste Ausgangsposition überführt wurde, fahren die Polierwannen 2 bis nahe an das Bauteil 4 heran (siehe 5) und aus dem Elektrolytauffangbehälter 5 wird der Elektrolyt E mittels der Elektrolytpumpen 10b über die Leitungen 10a in die Polierwannen 2 gepumpt und steigt über den hier nicht bezeichneten oberen Rand der Isolierleisten 3 hinaus und läuft über die Oberkante der Polierwannen 2.1 in den Elektrolytauffangbehälter 5 ab, und füllt somit den Bereich der selektiven Bearbeitungszone 7 und gelangt an die Oberfläche des Bauteils 4 in der selektiven Bearbeitungszone 7, wodurch bei einer anliegenden Spannung in diesem Bereich der selektiven Bearbeitungszone 7 ein Plasma entsteht und der Plasma-Reinigungs- und/oder Poliervorgang der Oberfläche des Bauteils 4 erfolgt. Das Bauteil 4 wird durch den Polierantrieb 9 kontinuierlich oder schrittweise nach oben gefahren (siehe 6) und dabei kontinuierlich oder schrittweise an seiner Oberfläche bearbeitet.
  • Das Bauteil 4 wird somit zwischen den beiden Polierwannen 2 bevorzugt bei einer Ziehgeschwindigkeit von 0,02 - 1,40 m/min. hindurch gezogen, insbesondere von der unteren Ausgangsstellung nach oben.
    Durch die Isolierleisten 3 wird eine selektive Bearbeitungshöhe der selektiven Bearbeitungszone 7 erreicht, dies wird auch in 7 verdeutlicht. Daraus ist ersichtlich, dass die Oberkante der Polierwannen 2.1 über der Oberkante 3.1 der Isolierleisten 3 liegt, wodurch der kontinuierlich zugeleitete Elektrolyt E über die Oberkanten 2.1, 3.1 strömt und im Bereich der selektiven Bearbeitungszone 7 auf die Bauteiloberfläche trifft. Der Elektrolyt E strömt auch durch den geringen nicht bezeichneten Spalt zwischen den Isolierleisten 3 und der Oberfläche des Bauteils 4 nach unten in den hier nicht ersichtlichen Elektrolytauffangbehälter ab.
  • Die Kathodenfläche, welche durch die Oberfläche des im Behälter befindlichen Elektrolyts E bestimmt wird, ist ein Vielfaches der selektiven Bearbeitungsfläche 7, welche die Anodenfläche definiert.
  • Das Herz der Anlage sind somit die Polierwannen 2, die je nach Aufgabenstellung einseitig oder zweiseitig an das Bauteil 4 herangeführt werden. Die Polierwannen 2 sind dazu verschieb- und feststellbar auf zwei Achsen 6 gelagert, um unterschiedliche Materialstärken bearbeiten zu können. Das Bauteil 4 befindet sich dann zwischen den Längsseiten der zwei Polierwannen 2 und wird durch die Hubvorrichtung 8 nach oben oder unten bewegt. Über die Geschwindigkeit der Hubvorrichtung 8 und die Höhe der selektiven Bearbeitungszone 7 wird die Größe des Materialabtrags beeinflusst.
    Die Polierwannen 2 sind in Richtung des Bauteils 4 mit Isolierleisten 3 aus elektrisch nicht leitendem Material versehen, mit denen man die Höhe des Elektrolytspiegels durch den Wechsel dieser Isolierleisten 3 oder durch in ihrer Höhe verstellbare Isolierleisten 3 einstellt und damit die selektive Bearbeitungszone 7 am Bauteil 4 festlegt.
    Zwischen den beiden Enden der Polierwannen 2 erstrecken sich Verschlussplatten 11, um das seitliche Abfließen des Elektrolyten E zu verhindern. Diese Verschlussplatten 11 tragen mit dazu bei, dass um das zu bearbeitende Bauteil 4 ein selektives Polierbad aufgebaut wird. Der Abstand zwischen Bauteil 4 und Isolierleisten 3 beträgt bevorzugt 0,1 - 1mm.
  • Durch diese konstruktive Lösung besteht die Möglichkeit, dass das Bauteil 4 beim Einsatz von zwei Polierwannen 2 in Höhe des Elektrolytspiegels voll vom Elektrolyten E umgeben ist.
    Durch die gewählte Konstruktion wird nur ein selektiver Teil des Bauteils 4, der mit dem Elektrolyten E in Kontakt steht, bearbeitet. Dies kann einseitig mit nur einer Polierwanne 2 erfolgen, zweiseitig (wie in den Figuren dargestellt), mit 2 Polierwannen 2 oder z.B. 2 Bauteile 4 beidseitig mit 3 jeweils nebeneinander angeordneten und auf jeder Seite der beiden Bauteile 4 Polierwannen 2. Mehrere Bauteile 4 gleichzeitig zu bearbeiten ist mit weiteren Polierwannen 2 möglich, wenn diese kaskadiert werden, d.h. nebeneinander angeordnet werden und jeweils zwischen zwei benachbarten Polierwannen 2 ein Bauteil 4 bearbeitet wird. Die Polierwannen 2 sind z.B. aus Edelstahl gefertigt und als Kathode an die Energieversorgung angeschlossen.
    Alternativ kann auch ein Bauteil 4 nur auf einer zu bearbeitenden Seite mit einer Polierwanne 2 (nicht dargestellt) als Kathode geschaltet werden, wobei sich auf der anderen Seite keine Polierwanne oder eine Polierwanne 2 aus Kunststoff befindet, so dass auf dieser Seite keine Bearbeitung erfolgt. Die Elektrolytflüssigkeit umspült dabei das gesamte Bauteil 4 aber die Bearbeitung erfolgt nur auf der Seite der kathodisch verschalteten Polierwanne 2, wodurch thermische Spannungen auf der unbearbeiteten Bauteilseite vermieden werden
  • Das zu bearbeitende Bauteil 4 wird in die Bauteilaufnahme 1 eingespannt und dann mittels des Zustallantriebs 9 in eine untere Ausgangsposition mittels einer vertikalen Hubbewegung überführt.
    Alternativ ist es möglich, dass über ein geregeltes Pumpen-Leitungssystem der Elektrolytspiegel in den Polierwannen 2 eingestellt werden kann. Als Regelgröße könnte hier der Polierstrom genutzt werden. So besteht die Möglichkeit den max. Polierstrom der Anlage optimal zu nutzen und bei sensiblen Teilen einen geringeren Wert vorzugeben. Weiterhin besteht die Möglichkeit der Regelung des Polierstromes über die Änderung der Höhe der selektiven Bearbeitungszone 7. Somit kann die Bearbeitungszeit unter Beibehaltung der angestrebten Polierleistung bei Vergrößerung der selektiven Bearbeitungszone 7 sowie der Ziehgeschwindigkeit der Hubeinrichtung 8 verkürzt werden.
  • Die Poliereinheit besitzt einem Elektrolytauffangbehälter 5, der auch als Elektrolytvorratsbehälter dient, eine Hubvorrichtung 8 , mit einer oder mehreren Werkstückhalterungen/ Bauteilaufnahmen 1 als Anode, und einer oder mehreren Polierwannen 2 zur Aufnahme des Elektrolyten E für den Plasmapolier- oder Reinigungsprozess als Kathode. Die Polierwannen 2 sind so ausgelegt, dass sie die Anforderungen zum Aufbau eines Plasmas zum Polierprozess erfüllen. Der Elektrolytauffangbehälter 5 ist mit nicht dargestellten geregelten Heizelementen und einem Pump - und Leitungssystem (10a, 10b) für den Elektrolyten E ausgestattet.
  • Die Anlage ist umgeben von einer nicht dargestellten, elektrisch isolierenden, Schutzhülle. Zum Einrichten und Bestücken der Anlage wird die vordere Wand der Schutzhülle oberhalb der Elektrolytauffangwanne 5 als Tür oder als Rollo ausgebildet, wobei dann beide Seitenwände mit einbezogen werden können. Im oberen Teil der Schutzhülle ist die Anlage mit einer ebenfalls nicht dargestellten Absaugung versehen.
  • Der Elektrolytauffangbehälter 5 ist so gestaltet, dass er den abfließenden Elektrolyten E aus den oberen Polierwannen 2 auffängt.
    In bzw. an dem Elektrolytauffangbehälter 5 ist eine nicht dargestellte Temperaturregelung mit Heiz- und Kühlbetrieb vorhanden, um eine gleichbleibende Elektrolyttemperatur zu gewährleisten.
    In bzw. an dem Elektrolytauffangbehälter 5 ist eine Elektrolytpumpe 10b mit Leitungen 10a zu den Polierwannen 2 installiert, welche geregelt wird, um den erforderlichen
  • Elektrolytzufluss zu den Polierwannen 2 zu sichern. Der Elektrolytbehälter 5 ist außen gegen Wärmeverlust isoliert. Weiterhin weist die Anlage nicht dargestellte Sensoren bzw. Messeinrichtungen zur Erfassung der wichtigsten Eigenschaften des Elektrolyten E auf. Eine wichtige Eigenschaft ist der pH - Wert des Elektrolyten E. Über eine Messeinrichtung kann z.B. ein Minimal - / - Maximal - Wert eingestellt werden. Über eine oder mehrere Dosiereinrichtungen kann die automatische Zugabe von Substanzen erfolgen, um den vorgegebenen pH - Wert zu einzuhalten. Weiterhin ist in die Anlage Messeinrichtungen zur Messung der Konzentration und/oder der Leitfähigkeit integriert.
    Ein Temperatursensor ermöglicht bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur des Elektrolyten E, dessen Kühlung, und bei Unterschreiten der vorgegebenen Temperatur das Zuschalten der Heizung.
  • Die Bauteilaufnahme 1 ist so ausgebildet, dass die Bauteile 4 in dort vorhandene Bohrungen aufgehängt und gespannt oder nur gespannt werden.
    Über die Aufnahme- bzw. Spannvorrichtung (Bauteilaufnahme 1) wird der elektrische Kontakt des Bauteils 4 zur Anode sichergestellt.
    Die nicht im einzelnen dargestellten Werkstückhalterungen sind in die Hubeinrichtung 8 der Anlage integriert. Die Hubeinrichtung 8 ist in ihrer Geschwindigkeit regelbar und arbeitet vibrationsarm.
    Für die Durchführung von Einstellarbeiten kann die Hubeinrichtung 8 mit erhöhter Geschwindigkeit verfahren werden. Die Arbeitswege der Hubeinrichtung 8 werden über nicht dargestellte Sensoren eingestellt.
  • Für die Bearbeitung von Bändern und Drähten ist die Anlage (8) so zu gestalten, dass das Bauteil 4 - hier die Band und/oder die Drahtmaterialien im Durchlaufverfahren plasmapoliert oder gereinigt werden können. Im Wesentlichen weist die Anlage bereits beschriebenen konstruktiven Aufbau auf, lediglich die Bauteilaufnahme 1 mit Hubeinrichtung 8 entfällt, dafür sind zusätzlich zur vorgenannt beschriebenen Anlage eine Abrolleinrichtung 12 für das Ausgangsmaterial, und eine Aufrolleinrichtung 13 für das bearbeitete Material vorgesehen, wobei bevorzugt über die Aufrolleinrichtung 13 die erforderliche Zugbewegung und damit die Vorschubbewegung des Bauteils 4, hier des Bandes oder des Drahtes bei dessen Aufrollen realisiert wird. Von der Abrolleinrichtung 12 wird das Material aus Richtung der Unterseite der Polierwannen 2 zwischen diesen hindurchgeführt und dabei Plasmapoliert oder gereinigt und auf der Aufrolleinrichtung 13 aufgewickelt. Weiterhin sind eine Spüleinrichtung 14 und eine Warmlufttrocknung 15 vor der Aufrolleinrichtung 13 angeordnet. Zum Schutz der bearbeiteten Oberfläche besteht die Möglichkeit eine Zwischenlage 16 mit aufzurollen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Anlage zum selektiven Polieren und Reinigen elektrisch leitender Oberflächen von Blechen, Blechen mit Durchbrüchen, Schablonen und Bandmaterialien wird erstmalig ein effektives selektives Plasmapolieren und Reinigen großflächiger Bauteile ermöglicht. Die Verbindung der Poliereinheit mit der Nutzung des Plasmapolierprozesses ist die Voraussetzung für eine prozesssichere und qualitativ hochwertige Bearbeitung von dünnwandigen Folien und Blechen.
  • Zum Einfahren der Teile können die Wannen seitlich weggefahren werden um die Vorpositionierung der Bauteile in ihrer unteren Endlage schnell zu realisieren (Eilvorlauf) und ein Verklemmen der Bauteile zwischen den Wannen bei Herstellen der Ausgangsposition zu vermeiden.

Claims (10)

  1. Anlage zum selektiven Plasmapolieren und/oder Reinigen der elektrisch leitenden Oberfläche von Bauteilen (4), insbesondere von Blechen unterschiedlicher Stärke, Blechen mit Durchbrüchen, Metallfolien, Metallschablonen, Schablonen, Drähten und Bandmaterialien, dadurch gekennzeichnet, - dass die Anlage wenigstens eine kathodisch gepolte Polierwanne (2) und ein Pumpen-Leitungssystem aufweist, mit dem ein Elektrolyt (E) in die Polierwanne (2) gepumpt wird, die Bauteile (4) anodisch gepolt in den über die Polierwanne (2) bereitgestellten Elektrolyten (E) eintauchbar und/oder durch diesen hindurchführbar sind, - dass die Anlage quer zum Bauteil (4) Isolierleisten (3) aufweist, mit welchen die Höhe der selektiven Bearbeitungszone (7) bestimmbar und damit die mit dem Elektrolyten (E) in Kontakt befindliche selektive Bearbeitungsfläche (7) des Bauteils (4) einstellbar ist, wobei unterhalb der Polierwanne ein Elektrolytauffangbehälter (5) angeordnet ist und der Elektrolyt (E) über den oberen Rand der Isolierleisten (3) hinaus die Oberfläche des Bauteils (4) in der selektiven Bearbeitungszone (7) anströmt und der Elektrolyt (E) - über die Oberkante der Polierwanne (2.1) - und einen Spalt zwischen den Isolierleisten (3) und der Oberfläche des Bauteils (4) in den Elektrolytauffangbehälter (5) abfließt.
  2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig zum Bauteil (4) eine Polierwanne (2) angeordnet ist, wobei die Polierwanne (2) und der Elektrolytauffangbehälter (5) kathodisch gepolt sind und von dem Elektrolytauffangbehälter (5) jeweils eine Leitung (10a) mit einer Elektrolytpumpe (10b) zu den darüber angeordneten Polierwannen (2) führt.
  3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierwannen (2) sich horizontal über die gesamte Breite des Bauteils (4) erstrecken und über Führungsschienen (6) auf das Bauteil (4) zu und von diesem weg unter Verwendung entsprechender Zustellantriebe (9) bewegbar sind.
  4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierleisten (3) einen direkten Kontakt zwischen einer Anode und einer Kathode verhindern und höhenverstellbar und/oder wechselbar sind.
  5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierwanne (2) so dimensioniert ist, dass die Kathodenfläche ein Vielfaches der selektiven Bearbeitungsfläche (7) in Form der Anodenfläche ist und dass das Verhältnis Kathodenfläche zu Anodenfläche bevorzugt größer 20 : 1 ist.
  6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Isolierleisten (3) die Polierwanne (2) gegen einen direkten Kontakt zwischen Anode und Kathode gesichert ist.
  7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese in ihrer Höhe verstellbare Isolierleisten (3) zur Begrenzung der Höhe der selektiven Bearbeitungszone (7) am Bauteil (4), einen Elektrolytauffangbehälter (5), eine Hubvorrichtung (8) mit Bauteilaufnahme (1) als Anode, einer Energieversorgung zur Bereitstellung des Polierstromes und der Polierspannung und eine Steuerung zur Regulierung der Fließgeschwindigkeit des Elektrolyten (E) aufweist.
  8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierwanne (2) an der Bauteilseite so mit den Isolierleisten (3) versehen ist, dass mit ihnen die Höhe, durch den Wechsel der Isolierleisten (3) oder deren Höhenverstellung, die selektive Bearbeitungszone (7) am Bauteil (4) eingestellt wird, das Bauteil (4) in diesem Bereich in den Elektrolyten (E) eintaucht und damit der Polierstrom bestimmbar ist.
  9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierwannen (2) auf Führungsschienen (6) verschiebbar und feststellbar angeordnet sind.
  10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierwanne (2) gegen Verdrehen und Verziehen durch die Temperaturbelastung durch zusätzliche Edelstahlprofile verstärkt ist.
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