夹持工件的装置、制造所述装置的方法以及包括至少一个此类装置的用于电化学表面处理的传送系统及设备与流程

本发明涉及一种夹持工件且电接触所述工件的至少一个表面的装置，所述装置包括：第一部件，其延伸于第一端与第二端之间；第二部件，其延伸于第一端与第二端之间且相对于所述第一部件可移动地轴颈连接(journalled)，以允许所述工件插入于所述相应第一端之间并在沿着所述第一及第二部件的范围与靠近所述第二端相比更靠近所述第一端的相应夹钳位置处固持于所述第一与第二部件之间，其中所述第一及第二部件中的每一者包括沿着所述部件的所述范围定位于所述夹钳位置与所述第二端之间的至少区段，且其中所述第一及第二部件中的至少一者导电且在所述夹钳位置处具备用于接触所述工件的表面的接触区域，所述接触区域包括面向所述第一及第二部件中的另一者的至少一个经暴露表面；及至少一个屏蔽部分，其可独立于所述第一及第二部件获得且由具有低于所述导电部件的导电材料的导电率的材料制成。本发明还涉及一种传送系统。本发明还涉及一种用于工件的电化学表面处理的设备。本发明还涉及一种制造上述种类的装置的方法。

背景技术：

1、kr 102 332 772b1公开一种用于镀覆设备的夹钳，所述夹钳包括固定夹钳部分、可移动夹钳部分、夹钳支架及连接部分。所述固定夹钳部分具有垂直伸长的板的形状。所述可移动夹钳部分是形成为具有比所述固定夹钳部分的垂直长度短的垂直长度的板形状，且安装在所述固定夹钳部分前面。分别在固定夹钳部分及可移动夹钳部分的下端处提供绝缘涂层。绝缘涂层中的每一者包围固定夹钳部分及可移动夹钳部分的下端，使得暴露后部接触部分的前表面及前部接触部分的后表面。

2、us2007/0039816 a1公开一种在用于待处理材料的电化学处理的装置中用于所述材料的供电单元。待处理材料由夹钳固持且与其电接触，所述夹钳由分别由具有良好导电性的坯料材料组成的夹钳上部部分及夹钳下部部分形成。在夹钳上部部分及夹钳下部部分的前端处，接触构件或接触元件分别以传导方式导电地电连接到夹钳上部及下部部分。待处理材料接合于这些接触元件之间。从接触元件起始，相距小距离地围封夹钳下部部分的壳体部分被紧固到夹钳下部部分。壳体部分经设计使得其至少延伸到电化学处理装置中的电解质的液位上方。壳体部分防止金属离子从包围营地下部部分的电解质迁移回到夹钳下部部分的外侧，且这同时导致形成于阳极与待处理材料之间的电场线的遮蔽。在实例中，壳体部分在面向夹钳上部部分的侧上敞开，但已公开完全包围夹钳下部部分的封闭设计也是可行的。以类似方式，进一步壳体部分经紧固到夹钳上部部分且至少在外侧上紧紧地支承在夹钳上部部分上，以最小化壳体部分与夹钳上部部分之间的任何可能积累。如同紧固到夹钳下部部分的壳体部分，紧固到夹钳上部部分的壳体部分在面向夹钳下部部分的区域中敞开。当由夹钳上部部分及夹钳下部部分形成的夹钳打开及关闭时，形成于壳体部分的接触点处的滑动表面牢固地抵靠彼此滑动，使得在此情况下还确保良好电绝缘、防止金属离子迁移回的液体密封以及电场线的良好遮蔽。因此，壳体部分形成从接触元件起始围封夹钳上部部分及夹钳下部部分的壳体，以大体上防止金属离子从壳体外部发现的电解质迁移回。

3、因此，一个壳体包封夹钳上部部分及夹钳下部部分两者(其呈j形)。从侧面看，壳体与其中已插入夹钳上部部分及夹钳下部部分两者的惠灵顿(wellington)靴有些相似。

4、具有大体上较低金属离子浓度的区域(例如存在于已知装置的屏蔽件的内部中)导致具有相对较高电阻的区域及因此电场的变形。难以补偿此以在夹钳的区域中跨工件的接触表面维持均匀处理。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种在上文开头段落中提及的类型的装置、传送系统、设备及方法，其允许在装置夹持工件的工件的边缘区域中的更均匀表面处理。

2、根据第一方面，此目的是由根据本发明的装置实现，所述装置特征在于导电的第一及第二部件的所述部件中的每一者的定位于夹钳位置与第二端之间的至少区段在面向第一及第二部件中的另一者的所述部件的侧上由屏蔽部分中的至少一者屏蔽，且在面向第一及第二部件中的另一者的所述部件的侧上屏蔽第一及第二部件中的任何者的所述区段的屏蔽部分与间隙接界，液体可通过所述间隙在第一部件与第二部件之间流动。

3、装置用于工件的电化学表面处理(特定来说湿式电化学表面处理)的设备的传送系统中。实例包含在工件的表面上电镀及蚀刻(即，建立或分解)导电材料层。

4、第一及第二部件可为细长部件，使得其在纵向方向上延伸于第一端与第二端之间。然而，第一及第二部件无需为笔直的。夹钳位置是沿着第一及第二部件的范围(例如，长度)的位置，在所述位置处工件由第一及第二部件直接或间接固持。这些夹钳位置可与第一端的位置重合或靠近第一端。第一及第二部件的相对移动是钳形移动，所述钳形移动可为线性移动、枢转移动或两者的组合。

5、装置经布置以在相对于平面工件移动通过包括夹持装置的处理设备的方向靠近所述工件的横向边缘的位置处夹持所述工件。取决于装置的形状，装置可适于并入到水平或垂直传送系统中以用于将工件传送通过处理设备。

6、在使用中，第一端及沿着部件的范围定位于夹钳位置与部件的第二端之间的区段浸没于用于工件的电化学表面处理的设备的浴槽中的液体电解质中。即使当第一及第二部件在夹钳位置处彼此接触时，第一部件的所述区段与第二部件的所述区段之间仍存在间隙。在其中工件被固持于第一部件与第二部件之间的构形中，每一部件与工件之间可能存在间隙。由于液体可流动通过的间隙，因此电解质可持续地进入第一部件与第二部件之间的空间。流动阻力相对较小，使得浓度梯度相对较小或不存在。这导致在装置与工件之间的接触区域周围的相对均匀表面处理。

7、取决于是否为工件的仅一个或两个相对表面需要表面处理，第一及第二部件中的至少一者导电。一或多个导电部件可完全由导电材料制成或包括非导电芯。至少经暴露表面由导电材料形成。由于此表面或这些表面经暴露，因此其可应用于工件以建立电连接。部件在第一端远程的位置处具备电接触点以用于将引线连接到电流供应，或到所述电流供应的连接器，所述电流供应经布置以在部件与处理设备的相对电极之间建立电压差。例如，导电材料可为钛或包括钛的合金。钛是化学稳定的，不太昂贵且是相当好的电导体。

8、至少一个屏蔽部分与第一及第二部件分开。其与绝缘涂层的区别在于其可独立于第一及第二部件获得(例如，作为自支撑结构)的事实。其通常将机械地连接到第一及第二部件中的至少一者，但可通过粘合剂结合或类似者连结到第一及第二部件中的至少一者。在任何情况下且与涂层相比，其可由并不特别好地粘合到导电的第一及第二部件的所述部件的表面材料的材料制成。这开辟相对广的材料选取范围。另外，热膨胀系数可比直接施覆到第一或第二部件的涂层的情况差异更大。一些屏蔽部分可直接固定到第一及第二部件的导电部件。一些可经互连以形成包封第一及第二部件的导电部件或其区段的壳体，但未直接固定到所述部件。屏蔽部分中的一或多者可设置于第一部件与第二部件之间，只要第一及第二部件的横向边缘或经屏蔽横向边缘(可视情况而定)之间存在间隙，液体就可通过所述间隙在第一部件与第二部件之间流动。由于第一及第二部件的对向表面在导电时被屏蔽，因此在相关导电部件的表面处有很少或无沉积或分解。此外，导电部件未使电场扭曲到此显著程度。屏蔽部分不需要全部由相同材料制成。合适材料包含聚合物材料。实例包含聚砜(psu)及聚丙烯。后一材料适于使用挤压印刷或熔融印刷进行增材制造且不太昂贵。

9、在实施例中，定位于夹钳位置与第二端之间的经屏蔽区段延伸到夹钳位置。

10、经屏蔽区段、夹钳位置及术语延伸是指在第一端与第二端之间沿着部件的范围的方向，即，在细长部件的情况下为纵向方向。区段可在横向于区段沿着其延伸的方向的方向上中断(例如，通过穿过部件的孔隙)。由于区段延伸到夹钳位置，因此可在邻近于经暴露表面的一或多个屏蔽装置的表面与工件的表面之间提供间隙。此间隙允许电解质在一或多个屏蔽装置的表面与工件的表面之间流动，使得可处理在工件的边缘与装置与工件之间的接触区域之间的区域。因此，接触区域可朝向工件中间进一步远离边缘。这在其中工件由根据本发明的不同夹持装置连续夹持的特定类型的处理中是有用的。这些可经构形使得每一下一夹持装置进一步远离工件的边缘接触工件。表面处理相对均匀地延伸到工件的边缘。

11、在实施例中，第一及第二部件中的至少一者呈条带的形式。

12、条带是细长窄杆。在此实施例中，第一及第二部件中的至少一者具有呈条带的形式的基本形状。然而，宽度无需沿着杆的长度是恒定的。厚度无需跨宽度是恒定的，其中杆具有例如经修圆或倒角边缘。杆可在横向于条带的主要表面的平面中以曲率半径弯曲(bent/curved)。这些主要表面可在部件的范围的至少部分上方为平坦的。此类平坦表面区段对于支撑附接到部件的部分是有用的。条带状还允许与工件的表面的接触区域，所述接触区域在平行于工件的边缘的相对较长距离(其对应于工件通过包括夹持装置的用于表面处理的设备的传送方向)上方延伸。这可帮助避免薄平面工件的翘曲。

13、在实施例中，第一及第二部件各自在沿着其范围与靠近第二端相比更靠近第一端的位置处具备弯曲部。

14、因此，第一及第二部件包括从第二端到弯曲部的相对较长区段及从弯曲部到第一端的相对较短区段。当装置用于传送平面工件的水平传送系统中时，此实施例是有用的。相对较短区段将浸没于液体电解质中。相对较长区段将与相对较短区段成角度延伸。在使用中，相对较长区段将仅部分浸没于液体电解质中。在使用中，仅需要在相对较长区段被浸没的范围内提供屏蔽部分。电解质浴槽可相对较窄或工件相对于电解质浴槽相对较宽。在特定实施例中，在使用中，在对应于工件的传送方向的方向上的平面图中看，第一及第二部件可近似呈l形或j形。

15、在装置的实施例中，第一及第二部件中的至少一者在沿着所述部件的范围定位于夹钳位置与第二端之间的区段中具备穿过所述部件的液体可渗透窗。

16、这允许在装置移动通过电解液时，相对大量的液体电解质在第一部件与第二部件之间流动。增强表面处理的均匀性。

17、在其中第一及第二部件各自在沿着其范围与靠近第二端相比更靠近第一端的位置处具备弯曲部且第一及第二部件中的至少一者在沿着所述部件的范围定位于夹钳位置与第二端之间的区段中具备穿过所述部件的液体可渗透窗的实施例中，所述窗的至少部分定位于所述弯曲部与夹钳位置之间。

18、此特别允许液体电解质在工件的表面的横向边缘与装置的接触区域之间的区域中到达所述表面。因此，可实现相对均匀的表面处理，仅有奇异性在经暴露表面接触工件的位置。

19、在其中第一及第二部件各自在沿着其范围与靠近第二端相比更靠近第一端的位置处具备弯曲部且第一及第二部件中的至少一者在沿着所述部件的范围定位于夹钳位置与第二端之间的区段中具备穿过所述部件的液体可渗透窗的任何实施例中，所述窗的至少部分定位于所述弯曲部中。

20、因此，液体电解质可在两个方向上流动到第一部件与第二部件之间的空间中。一个方向平行于延伸于弯曲部与第一端之间的部件的区段。这对应于平行于工件表面的方向。另一方向横向于所述方向。具备窗的区段是导电的第一及第二部件的所述部件的经屏蔽区段。

21、在其中第一及第二部件中的至少一者在沿着所述部件的范围定位于夹钳位置与第二端之间的区段中具备穿过所述部件的液体可渗透窗的装置的任何实施例的实例中，所述窗由穿过部件的孔隙形成，至少一个屏蔽部分包括在所述孔隙的边缘处延伸到所述孔隙中的区段，且延伸到孔隙中的所述区段覆盖孔隙的所述边缘。

22、相同屏蔽装置尤其可覆盖孔隙周围的表面区段且被转动到孔隙中以覆盖边缘。在不具有屏蔽件的情况下，孔隙的边缘将形成部件的尖锐的经暴露导电部分，从而使电场的均匀性扭曲。运用所述区段，一或多个屏蔽部分围绕(frame)液体可渗透窗且未暴露导电边缘。

23、在装置的实施例中，第一及第二部件经引导以在它们在其中延伸的平面中朝向及远离彼此线性相对移动。

24、因此，接触工件的表面的第一部件及第二部件的部分可以垂直于表面的直线朝向表面移动。在其中第一及第二部件各自在沿着其范围与靠近第二端相比更靠近第一端的位置处具备弯曲部的实施例中，平面对应于弯曲部的任一侧上的短及长区段所在的平面。移动方向横向于第一及第二部件的短区段沿着其从相应弯曲部延伸到相应第一端的方向。

25、在装置的实施例中，第一及第二部件由使第一及第二部件相对于彼此可移动地轴颈连接的至少一个引导件(例如，线性引导件)互连。

26、这意味着仅需要安装第一及第二部件中的一者以安装装置。引导件连接另一者且因此执行两个功能，即，引导相对移动及将第一及第二部件固持在一起。

27、在此实施例的特定实例中，形成引导件中的至少一者的部分的至少子集由屏蔽部分中的至少一者屏蔽。

28、因此，形成引导件中的至少一者的这些部分可由金属制成，且在引导件与导电的第一及第二部件的所述部件之间无需插置电绝缘部分。

29、在其中第一及第二部件由使第一及第二部件相对于彼此可移动地轴颈连接的至少一个引导件(例如，线性引导件)互连的任何实施例的实例中，形成引导件中的至少一者的部分的至少子集由具有低于所述导电部件的导电材料的导电率的材料制成。

30、形成引导件的这些部分可对应于屏蔽部分中的相应者。当固定到第一及第二部件的导电部件时，引导部分屏蔽所述部件且所述位置无需进一步屏蔽部分。

31、在装置的实施例中，导电的第一及第二部件的所述部件中的至少一者由至少两个互锁屏蔽部分屏蔽。

32、因此，这些屏蔽部分可由可打开及关闭的接头彼此紧固。紧固机构包含卡扣(由悬臂连接到相关屏蔽部分的主体的凸耳，其中所述凸耳接合于屏蔽部分中的另一者中的凹部中)。互锁还可通过仅将屏蔽部分的互补形状部分滑动接合来实现。减少将屏蔽部分连接到第一及第二部件中的一或多者所需的紧固件的数目，或甚至可省去此类紧固件。例如，互锁屏蔽部分可互锁以形成组合件，所述组合件具有与组合件包封的部件的区段互补的内部形状。在此实施例中，在组合件与相关部件之间提供形状锁定。不需要单独紧固件，这是因为形状锁定将组合件固持在适当位置中。在屏蔽部分由聚合物材料制成的情况下，可省去用于紧固件的嵌体。

33、在实施例中，至少一个经暴露表面形成于相对于导电部件的相邻表面区段突出的相应凸起部分的远端处。

34、因此，定义与工件的表面的明确定义的有限的电及物理接触区域。

35、在此实施例的特定实例中，屏蔽部分中的至少一者屏蔽相邻表面区段。

36、因此，电流被迫沿着工件的表面流动且通过凸起部分流动到导电部件中。

37、在此实例的特定版本中，所述凸起部分相对于从所述凸起部分朝向第二端延伸的至少所述屏蔽部分突出。

38、因此，当至少一个经暴露表面与工件表面接触时，围绕凸起部分覆盖部件的表面的所述屏蔽部分与工件表面保持一定距离。存在间隙，电解液可流动通过所述间隙。仅对应于与导电部件的所述经暴露表面的接触区域的工件表面的所述区段未被处理。

39、在其中至少一个经暴露表面形成于相对于导电部件的相邻表面区段突出的相应凸起部分的远端处的装置的任何实施例的实例中，由沿着导电的第一及第二部件的所述部件中的至少一者的范围形成从凸起部分的基底朝向第二端的区段的所述屏蔽部分界定的面向第一及第二部件中的另一者的方向的任何表面区段相对于形成于凸起部分的远端处的经暴露表面后退。

40、当经暴露表面接触(基本上平面)工件的表面时，自动建立所述表面与沿着相关部件的范围形成从凸起部分的基底朝向第二端的区段的所述屏蔽部分的表面之间的间隙。液体电解质可不受阻碍地流动通过所述间隙。减少或避免液体电解质中的离子浓度梯度。在经暴露表面的任一侧(即，与工件表面的接触区域)上实现相当程度的表面处理。

41、在其中至少一个经暴露表面形成于相对于导电部件的相邻表面区段突出的相应凸起部分的远端处的任何实施例的实例中，所述凸起部分形成脊部，例如，在横向于导电部件的范围以及第一及第二部件的相对移动的平面的方向上延伸的脊部。

42、实际上，脊部界定与工件的表面的接触线，所述线大体上平行于工件在包括夹持装置的传送系统中的移动方向延伸。效应是工件表面电势从工件的横向边缘到中间(即，在横向于工件的移动方向的方向上)减小，但在平行于移动方向的方向上相对不变。应注意，在第一及第二部件各自在沿着其范围与靠近第二端相比更靠近第一端的位置处具备弯曲部的情况下，相对移动的平面将大体上对应于从所述弯曲部到第一端的部件的短区段及从弯曲部到第二端的部件的较长区段两者所在的平面。在部件呈条带状的情况下，平面横向于条带的平面。

43、根据另一方面，根据本发明的用于将工件传送通过用于电化学处理的设备的传送系统包括：

44、根据本发明的至少一个(例如，多个)装置；及

45、驱动装置，其用于在其中装置固持工件的状态中驱动所述至少一个装置沿着通过设备的路径的移动，

46、其中所述系统经布置以引起在路径的起点处及路径的终点处包括夹钳位置以分别夹持及释放所述工件的第一及第二部件的至少区段的相对移动。

47、例如，所述或每一装置可包括用于装置中的每一者或在装置中的每一者中以引起相对移动的致动器，例如，电、电磁体、液压或气动致动器。驱动装置可包括一或多个装置固定到其的链条或皮带传送机。由驱动装置引起的用于夹持工件的一或多个装置的移动引起液体电解质在第一部件与第二部件之间流动，其中所述第一及第二部件浸没于液体电解质中。

48、在传送系统的实施例中，每一装置包括用于施加将包括夹钳位置的第一及第二部件的至少区段朝向或远离彼此推动的力的偏置装置，且所述系统进一步包括：

49、第一凸轮，其用于在路径的起点处接合装置以在装置由驱动装置沿着所述第一凸轮移动时，引起包括夹钳位置的第一及第二部件的区段抵抗由偏置装置施加的力而彼此分开或朝向彼此移动；及

50、第二凸轮，其在路径的终点处以在装置由驱动装置沿着所述第二凸轮移动时，引起包括夹钳位置的第一及第二部件的区段抵抗由偏置装置施加的力而彼此分开或朝向彼此移动。

51、因此，夹持装置可相对轻量且简单，因为其不需要包括个别致动器。在夹持装置沿着路径传送时，工件在路径的起点处被自动夹持且在路径的终点处被释放。

52、根据另一方面，根据本发明的用于工件的电化学表面处理的设备包括：

53、根据本发明的传送系统；

54、至少一个处理浴槽，其包括至少一个相对电极；及

55、至少一个电流供应，其经连接到导电的夹钳装置的第一及第二部件的所述部件中的至少一者，以在所述经连接部件与所述至少一个相对电极中的至少一者之间建立电压差。

56、在工件在相对于通过设备的移动方向的相对横向边缘处被夹持时，设备将包括根据本发明的两个传送系统。一或多个相对电极形成凭借由夹持装置电接触而充当电极的工件的相对电极。

57、根据另一方面，在根据本发明的制造根据本发明的装置的方法中，屏蔽部分中的至少一者通过增材制造而获得。

58、这允许使用具有相对紧密地贴合自支撑屏蔽装置所屏蔽的一或多个部件的形状的相对复杂的形状的自支撑屏蔽装置。因此，在所述部件或所述部件与屏蔽装置之间提供形状锁定相对容易。最小化部分的数目。仍可确保每一屏蔽装置与所述屏蔽装置经布置以屏蔽的部件一起移动。合适增材制造方法包含挤压印刷(多射流)、熔融印刷及激光烧结等。熔融印刷及挤压印刷允许将聚合物材料(例如，聚丙烯)用于屏蔽部分。