Anlage und Verfahren zur metallischen Beschichtung einer Bohrungswand

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anlage zur metallischen Beschichtung einer Bohrungswand einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere einer Lauffläche einer Zylinderbohrung in einem Motorblock, mit mindestens einer drehbaren Beschichtungslanze, durch welche ein Metallplasmastrahl zur Beschichtung der Bohrungswand erzeugbar ist, und einer Fördereinrichtung zum Fördern und Positionieren des zu beschichtenden Werkstückes in einer Bearbeitungsposition, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur metallischen Beschichtung einer Bohrungswand einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere einer Lauffläche einer Zylinderbohrung in einem Motorblock, bei welchem eine Beschichtungslanze in eine zu beschichtende Bohrung eingefahren wird, durch die Beschichtungslanze ein Metallplasmastrahl erzeugt wird und unter Drehung der Beschichtungslanze die metallische Beschichtung auf die Bohrungswand aufgebracht wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

[0003] Insbesondere im Motorenbau ist es erforderlich, die Laufflächen von Zylinderbohrungen mit einer speziellen metallischen Beschichtung zu versehen, damit hinreichende Reibungs- und Schmierbedingungen zwischen der Zylinderlauffläche und einem Zylinderkolben gewährleistet sind. Dies gilt vor allem dann, wenn sowohl das Motorgehäuse wie auch der Zylinderkolben aus demselben Metall, etwa aus Aluminium, gefertigt sind.

[0004] Zu diesem Zweck ist es bekannt, in das Motorgehäuse zum Bilden der Zylinderlauffläche Laufbuchsen einzusetzen, welche aus einem gewünschten Metallmaterial gebildet sind. Allerdings ist das Einsetzen derartiger Laufbuchsen in ein Motorgehäusebauteil, einem sogenannten Motorblock, aufwändig und unter Verschleißgesichtspunkten nachteilig.

[0005] Es ist bekannt, an Stelle derartiger Laufbuchsen unmittelbar auf eine Bohrungswand eine Metallbeschichtung durch eine Beschichtungslanze aufzubringen, mit welcher ein Metallplasmastrahl erzeugt wird. Auf diese Weise können sehr dünnwandige und sehr stabile Metallbeschichtungen an Bohrungswänden gebildet werden.

[0006] Eine hierzu vorgesehene Beschichtungsvorrichtung hat einen relativ aufwändigen Aufbau, welcher durch die Zuführung der notwendigen Gase und des metallischen Materiales bedingt ist. Zur Beschichtung wird dabei das Motorengehäuse mit der jeweiligen Bohrung an die Beschichtungslanze herangefahren, so dass das Motorengehäuse entsprechend der Anzahl der Bohrungen mehrfach zu verstellen ist.

[0007] Zudem ist bei der Beschichtung derartiger Zylinderlaufflächen darauf zu achten, dass die metallische Beschichtung ausschließlich an den Laufflächen aufgebracht ist. Fehlbeschichtungen an unerwünschten Stellen können dazu führen, dass sich im Betrieb eines Motors derartige Fehlbeschichtungen lösen und zu einem erhöhten Verschleiß an den beweglichen Teilen des Motors führen.

[0008] Eine gattungsgemäße Anlage und ein gattungsgemäßes Verfahren sind aus der DE 199 34 991 A1 bekannt. Zur Beschichtung von Zylinderlaufflächen in einem Zylinderkurbelgehäuse ist ein lanzenartiger Brenner vorgesehen, welcher zum Beschichten mehrerer Bohrungen zwischen diesen verfahrbar ist. Beim Verfahren kann der Brenner eingeschaltet bleiben. Um beim Verfahren des Brenners eine unerwünschte Beschichtung des Zylinderkurbelgehäuses zu verhindern, wird auf das Werkstück eine Abdeckschablone mit einer vorgegebenen Höhe auf die Zylinderbohrungen aufgesetzt. Der Brenner ist innerhalb der Abdeckschablone verfahrbar. Die Abdeckschablone ist mit einer Gaszuführung versehen und muss mittels einer Fräseinrichtung regelmäßig gereinigt werden.

[0009] Aus der WO 2004/005575 A2 geht eine Beschichtungsanlage mit Drehtisch hervor, auf dem ein Zylinderblock mit Bezug auf die zu beschichtende Bohrung zentriert und in Rotation versetzt wird. Ein Brenner mit zwei Kühllanzen wird mittels eines Roboterarms in die Bohrung des rotierenden Werkstückes eingefahren.

[0010] Die WO 2013/006529 lehrt eine Beschichtungsanlage für Motorblöcke, welche über ein Schubkastensvstem in das Innere der Beschichtungsanlage transportiert werden. Im Inneren der Anlage ist mindestens ein Roboterarm vorgesehen, an welchem eine Beschichtungslanze angeordnet ist und ausgebildet ist, die Beschichtungslanze dem Inneren des Motorblocks zuzuführen.

[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage und ein Verfahren zur metallischen Beschichtung einer Bohrungswand anzugeben, mit welchen eine besonders effiziente Beschichtung ermöglicht werden.

[0012] Die Aufgabe wird zum einen mit einer Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0013] Eine erfindungsgemäße Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Portaleinrichtung mit mindestens zwei Verfahrachsen vorgesehen ist, mit welcher die Beschichtungslanze zur Beschichtung mehrerer Bohrungen eines Werkstückes in der Bearbeitungsposition in die Bohrungen verfahrbar ist.

[0014] Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, nicht das Werkstück mit den jeweiligen Bohrungen für jede Beschichtung neu zu positionieren, sondern in einer Bearbeitungsposition des Werkstückes mehrere Bohrungen dadurch zu bearbeiten, dass die Beschichtungslanze mittels einer Portaleinrichtung verfahren und in die jeweiligen Bohrungen eingefahren wird. Hierdurch lässt sich eine erhebliche Reduzierung der Bearbeitungszeit erreichen.

[0015] Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Beschichtungslanze zwischen einer rückgezogenen Verfahrposition und einer Beschichtungsposition verstellbar ist, dass in der Beschichtungsposition die Beschichtungslanze in einer zu beschichtenden Bohrung in dem Werkstück angeordnet ist, dass in der Verfahrposition die Beschichtungslanze aus der Bohrung zurückgezogen und der Metallplasmastrahl auf ein Sprühschild gerichtet ist und dass in der Verfahrposition die Beschichtungslanze zusammen mit dem Sprühschild zu einer Beschichtung einer Bohrung in dem Werkstück verfahrbar ist. Zur Vermeidung von unerwünschten Fehlbeschichtungen ist ein Sprühschild vorgesehen, auf welches der Metallplasmastrahl immer dann gerichtet ist, wenn dieser nicht zusammen mit der Beschichtungslanze innerhalb der zu beschichtenden Bohrung des Werkstückes angeordnet ist. Das Sprühschild kann dabei so angeordnet sein, dass es unmittelbar an das Werkstück angrenzt, wenn die Beschichtungslanze in die Bohrung des Werkstückes eingefahren oder aus der Bohrung herausgezogen wird. Das Sprühschild ist vorzugsweise hülsenförmig ausgebildet.

[0016] Nach einer weiteren Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, dass der Metallplasmastrahl durch die Beschichtungslanze kontinuierlich erzeugt ist, unabhängig davon, ob sich die Beschichtungslanze in der Beschichtungsposition oder der Verfahrposition befindet. Der Metallplasmastrahl wird also in einem Dauerbetrieb ohne Unterbrechung gehalten. Hierdurch wird eine sichere gleichmäßige Beschichtung an den Bohrungswänden erzielt. Ein ansonsten übliches An- und Abschalten oder ein Hoch- und Herunterfahren des Metallplasmastrahles wird vermieden. In der Verfahrposition, also auf dem Weg der Beschichtungslanze zwischen zwei zu beschichteten Bohrungen wird der kontinuierlich betriebene Metallplasmastrahl auf das Sprühschild gerichtet, sodass keine unerwünschten Werkstückbeschichtungen während des Bewegens erfolgen. Hierdurch können die Nebenzeiten bei der Bearbeitung weiter verringert werden.

[0017] Eine weitere Erhöhung der Effizienz wird nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsvariante dadurch erzielt, dass die Fördereinrichtung als ein Umlaufförderer, insbesondere als ein Drehtisch, ausgebildet ist, dass eine Ladestation und eine Bearbeitungsstation vorgesehen sind, in welcher die Beschichtung erfolgt, und dass das Werkstück mit der Fördereinrichtung zwischen der Ladestation und der Bearbeitungsstation transportierbar ist. Der Umlaufförderer weist dabei zwei oder mehr Aufnahmeplätze für Werkstücke auf. Somit kann während der Bearbeitung eines Werkstückes bereits ein fertig bearbeitetes Werkstück in der Ladestation entladen und anschließend ein neues Werkstück beladen werden. Bei Abschluss der Bearbeitung kann dann durch eine entsprechende Transportbewegung, insbesondere eine Drehung des Drehtisches, das neue Werkstück in die Bearbeitungsstation gefördert werden, während gleichzeitig das fertig bearbeitete Werkstück in die Ladestation zum Entnehmen transportiert wird.

[0018] Eine weitere Effizienzsteigerung wird nach einer weiteren Ausführungsvariante dadurch erreicht, dass die Fördereinrichtung eine Aufnahme zum Aufnehmen eines Palettenmodules aufweist, welches zum Halten eines Werkstückes ausgebildet ist. Ein Palettenmodul kann dabei insbesondere eine gleiche Grundfläche aufweisen, wobei jedoch die eigentliche Werkstückhalterung auf dem Palettenmodul jeweils unterschiedlich zur Aufnahme verschiedener Werkstücke ausgebildet sein kann. Somit können trotz unterschiedlicher Werkstücke und damit unterschiedlicher Palettenmodule diese einheitlich von der Fördereinrichtung aufgenommen werden.

[0019] Eine bevorzugte Ausführungsform besteht nach der Erfindung darin, dass in der Fördereinrichtung das Palettenmodul verstellbar, insbesondere verschwenkbar ist. Auf diese Weise können die Zylinderbohrungen bei einem zu bearbeitenden Motorblock in eine günstige Arbeitsposition verstellt werden. So kann etwa eine Verstellung bei einem 6-, 8- oder 12-Zylindermotorblock erfolgen, bei welchen die Zylinderbohrungen V-förmig angeordnet sind. Durch ein entsprechendes Verschwenken können die jeweils zu bearbeitenden Bohrungen vorzugsweise in die Vertikale ausgerichtet werden.

[0020] Eine weitere Verbesserung des Arbeitsablaufes wird nach einer anderen Verfahrensvariante der Erfindung dadurch erzielt, dass zwischen der Ladestation und der Bearbeitungsstation eine verstellbare Trennwand angeordnet ist. Somit kann die Bearbeitungsstation während des Beschichtungsvorganges von der Ladestation abgeschottet werden.

[0021] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, dass eine Reinigungsstation zum Reinigung der Beschichtungslanze und/oder eine Messstation zum Messen des Metallplasmastrahles vorgesehen sind und dass die Beschichtungslanze mit der Portaleinrichtung zur Reinigungsstation oder zur Messstation verfahrbar ist. Es ist somit im laufenden Betrieb eine Reinigung der Beschichtungslanze und auch ein Vermessen des Metallplasmastrahles möglich, sodass ein zuverlässiger Betrieb mit einer exakten Metallbeschichtung auch in einem Dauerbetrieb sichergestellt wird. Das Verfahren erfolgt dabei mit der Portaleinrichtung. Auch während dieses Verfahrens kann der Metallplasmastrahl kontinuierlich weitererzeugt werden.

[0022] Eine bevorzugte Ausführung zur Erzeugung des Metallplasmastrahles besteht nach der Erfindung darin, dass die Beschichtungslanze einen Plasmagenerator umfasst, welcher eine Kathode, eine metallische Anode, welcher durch einen Lichtbogen zwischen der Kathode und der Anode aufschmelzbar ist, und eine Düseneinrichtung aufweist, durch welche ein Gas leitbar ist, welches mit Metallpartikeln im Lichtbogen den Metallplasmastrahl bildet. Die Düseneirichtung kann dabei einen Gasstrahl erzeugen, mit welchem die mitgerissenen Metallpartikel aus der aufgeschmolzenen metallischen Anode im Lichtbogen mit Überschallgeschwindigkeit auf die Bohrungswand aufgebracht werden. Der Lichtbogen wird kontinuierlich durch eine entsprechend hohe elektrische Spannung zwischen der Kathode und der Anode gebildet. Der Metallplasmastrahl kann auch auf andere Weise erzeugt werden, beispielsweise durch Injizieren von Metallpulver in einen Plasmastrahl.

[0023] Dabei besteht eine bevorzugte Ausführungsvariante darin, dass die metallische Anode durch einen Draht gebildet ist, welcher über eine flexible Zuführung kontinuierlich an die verfahrbare Beschichtungslanze zuführbar ist. Entsprechend der relativ großen Verfahrwege oder des großen Verfahrraumes der Beschichtungslanze ist eine flexible Zuführung für den Anodendraht vorgesehen. Der Anodendraht kann als eine Wicklung mit mehreren 100 Metern Länge gelagert sein und über die flexible Zuführung kontinuierlich zu der Beschichtungslanze zugefördert werden. Aufgrund des kontinuierlichen Betriebes des Plasmagenerators und der Beschichtungslanze kann eine gleichmäßige Zuführung relativ einfach erfolgen.

[0024] Das erfindungsgemäße Verfahren zur metallischen Beschichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslanze bei stillstehendem Werkstück mit einer Portaleinrichtung mit mindestens zwei Verfahrachsen in mehrere Bohrungen des Werkstückes verfahren wird, wobei die Bohrungswände der mehreren Bohrungen mit der Beschichtungslanze mit der metallischen Beschichtung versehen werden.

[0025] Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren können die vorausgehend im Zusammenhang mit der Anlage beschriebenen Vorteile erreicht werden. Das Verfahren wird vorzugsweise mit einer der vorbeschriebenen Anlagen nach der Erfindung ausgeführt.

[0026] Eine besonders gleichmäßige Beschichtung mit geringen Nebenzeiten wird nach der Erfindung dadurch erzielt, dass beim Rückziehen der Beschichtungslanze aus der beschichteten Bohrung der Metallplasmastrahl auf ein Sprühschild gerichtet wird und dass die Beschichtungslanze zusammen mit dem Sprühschild verfahren wird. Es wird so ein Metallauftrag an nicht erwünschten Stellen des Werkstückes vermieden.

[0027] Dabei ist es nach einer weiteren Verfahrensvariante bevorzugt, dass der Metallplasmastrahl durch die Beschichtungslanze kontinuierlich erzeugt wird, unabhängig davon, ob sich die Beschichtungslanze in einer Bearbeitungsposition, in einer Bohrung des Werkstückes oder außerhalb des Werkstückes in einer Verfahrposition befindet. Auf diese Weise kann die Steuerung der Beschichtungslanze und des Plasmagenerators zur Erzeugung des Metallplasmastrahles vereinfacht werden. Auch können Anfahrtszeiten eingespart werden, welche ansonsten bei einer Unterbrechung des Metallplasmastrahles erforderlich wären.

[0028] Eine weitere Effizienzsteigerung des Verfahrens wird dadurch erreicht, dass das Werkstück über einen Umlaufförderer von einer Ladestation zu einer Bearbeitungsstation gefördert wird, wobei das Werkstück in der Bearbeitungsstation stillsteht, während die mehreren Bohrungen durch die Beschichtungslanze beschichtet werden.

[0029] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben, welches schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1

eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anlage;

Fig. 2

eine um 90° geklappte Seitenansicht der Anlage von Fig. 1 in stark schematisierter Form;

Fig. 3

eine Draufsicht der Anlage gemäß den Figuren 1 und 2; und

Fig. 4

eine schematische perspektivische Ansicht der Anlage gemäß den Figuren 1 bis 3.

[0030] Eine erfindungsgemäße Anlage 10 zur metallischen Beschichtung von Bohrungen 3 in einem Werkstück 1 ist in den Figuren 1 bis 4 gezeigt. Das Werkstück 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Motorblock, mit 12 Bohrungen 3, welche als Zylinderbohrungen in zwei Sechserreihen in V-Form in dem Werkstück 1 angeordnet sind. Zur Aufnahme eines Werkstücks 1 ist an einem Grundrahmen 16 eine Fördereinrichtung 20 angeordnet, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Drehtisch 20 ausgebildet ist. Der um eine vertikale Drehachse drehbar angetriebene horizontale Drehtisch 20 weist zwei gegenüberliegende Aufnahmen 23 auf, in welchen jeweils ein plattenförmiges Palettenmodul 24 mit je einem Werkstück 1 aufnehmbar ist. Über eine Schwenkeinrichtung 26 kann das Palettenmodul 24 mit dem Werkstück 1 gegenüber der Horizontalen verschwenkt werden, so dass die Bohrungen 3 in dem Werkstück 1 vertikal zur Durchführung einer metallischen Beschichtung angeordnet werden können.

[0031] Das Werkstück 1 wird an einer Ladestation 12 von einer nicht dargestellten Zufördereinrichtung aufgenommen. Anschließend wird der Drehtisch 22 um 180° gedreht, wobei das Werkstück 1 von der Ladestation 12 zu einer Bearbeitungsstation 14 gefördert wird. In der Bearbeitungsstation 14 wird das Werkstück 1 mit der Schwenkeinrichtung 26 um eine horizontale Schwenkachse verschwenkt, wobei jeweils eine Reihe von Bohrungen 3 vertikal ausgerichtet wird, wie aus den Figuren 1 und 4 ersichtlich ist.

[0032] Zur Durchführung der metallischen Beschichtung ist eine stangenförmige Beschichtungslanze 30 vorgesehen, welche an ihrem unteren Ende mindestens eine Austrittsöffnung 32 für einen Metallplasmastrahl aufweist. Der Metallplasmastrahl wird in bekannter Weise durch einen Plasmagenerator mit einer Kathode und einer metallischen Anode erzeugt. Über eine entsprechend hohe elektrische Spannung wird zwischen der Kathode und der Anode ein Lichtbogen gebildet, durch welche die metallische Anode aufgeschmolzen wird. Die metallische Anode ist als ein kontinuierlich zuführbarer Draht ausgebildet, so dass stets ausreichend Material vorliegt, um mit den aufgeschmolzenen metallischen Partikeln einen Metallplasmastrahl zu bilden. Über eine Gasdüseneinrichtung wird ein Gasstrom erzeugt, welcher mit Überschallgeschwindigkeit aus der Austrittsöffnung 32 am unteren Ende der Beschichtungslanze 30 etwa horizontal austritt. Dabei wird die Beschichtungslanze 30 mit der Austrittsöffnung 32 in die zu beschichtende Bohrung 3 im Werkstück 1 eingefahren.

[0033] Zum Verfahren der Beschichtungslanze 30 ist eine Portaleinrichtung 40 mit zwei parallelen ersten Verfahrachsen 41 vorgesehen. Auf den beiden ersten Verfahrachsen 41 ist ein rahmenartiger erster Verfahrschlitten 47 horizontal verfahrbar gelagert. Der erste Verfahrschlitten 47 weist selbst zwei lineare, horizontale zweite Verfahrachsen 42 auf, welche parallel zueinander und senkrecht zu den ersten Verfahrachsen 41 angeordnet sind.

[0034] Entlang den beiden zweiten Verfahrachsen 42 ist ein balkenförmiger zweiter Verfahrschlitten 48 horizontal verfahrbar angeordnet. Der zweite Verfahrschlitten 48 weist selbst eine einzelne vertikale dritte Verfahrachse 43 auf. Entlang dieser dritten Verfahrachse 43 ist ein Aufnahmeschlitten 45 vertikal verfahrbar gelagert. Auf dem Aufnahmeschlitten 45 ist die Beschichtungslanze 30 drehbar gehaltert.

[0035] Nachdem ein Werkstück 1 in der Bearbeitungsstation 14 positioniert ist, wird die Beschichtungslanze 30 in eine erste zu beschichtende Bohrung 3 in dem Werkstück 1 eingefahren. Die kontinuierlich betriebene Beschichtungslanze 30 erzeugt dabei einen Metallplasmastrahl, welcher mit Überschallgeschwindigkeit auf eine Bohrungswand der Bohrung 3 auftrifft. Durch das Drehen der Beschichtungslanze 30 und das axiale Verfahren in vertikaler Richtung erfolgt eine gleichmäßige definierte metallische Beschichtung mit einer Dicke von etwa 10 µm auf die Bohrungswand.

[0036] Nach dem Herausfahren der Beschichtungslanze 30 aus der ersten beschichteten Bohrung 3 wird der Metallplasmastrahl unmittelbar bei Austritt aus der Bohrung 3 auf ein nicht dargestelltes Sprühschild gerichtet, welches zusammen mit der Beschichtungslanze 30 an dem Aufnahmeschlitten 45 gehaltert ist. Das Sprühschild nimmt den Metallplasmastrahl auf und wird mit der Beschichtungslanze 30 zu der nächsten zu beschichtenden Bohrung 3 verfahren. Es wird dann die metallische Beschichtung an dieser zweiten Bohrung 3 wiederholt, wobei sich eine entsprechende Beschichtung der weiteren Bohrung 3 in einer Reihe des Werkstückes 1 anschließt. Anschließend kann das Werkstück 1 über die Schwenkeinrichtung 26 um eine horizontale Achse verschwenkt werden, so dass die zweite Reihe des Motorblockes zur Bearbeitung in der vertikalen Position angeordnet ist. Sodann kann sich die Beschichtung auch dieser sechs Bohrungen 3 im motorblockartigen Werkstück 1 anschließen.

[0037] Nach Beendigung der Beschichtung wird die Beschichtungslanze 30 mit der Portaleinrichtung 40 rückgefahren, und das fertig beschichtete Werkstück 1 kann unter gleichzeitiger Zuführung eines neuen zu bearbeitenden Werkstückes 1 in die Ladestation 12 rückgefördert werden. Von dort kann eine Entnahme des fertig beschichteten Werkstückes 1 aus der Aufnahme 23 des Drehtisches 22 erfolgen.

[0038] Mit der Portaleinrichtung 40 kann die Beschichtungslanze 30 in bestimmten zeitlichen Abständen zu einer nicht dargestellten Reinigungsstation oder zu einer ebenfalls nicht dargestellten Messstation verfahren werden. Dabei kann eine Reinigung der Beschichtungslanze 30 beziehungsweise eine Vermessung des Metallplasmastrahles erfolgen, um so eine zuverlässige Beschichtung auch in einem Dauerbetrieb zu gewährleisten.

[0039] Weiterhin kann an dem Drehtisch 22 ein Handlingsroboter 50 vorgesehen sein, welcher schematisch in den Figuren 3 und 4 angedeutet ist. Über den Handlingsroboter 50 können zusätzliche Mess- oder Reinigungsfunktionen an der Beschichtungslanze 30 oder auch am Werkstück 1 durchgeführt werden.

Ansprüche

1. Anlage zur metallischen Beschichtung einer Bohrungswand einer Bohrung (3) in einem Werkstück (1), insbesondere einer Lauffläche einer Zylinderbohrung in einem Motorblock, mit

- mindestens einer drehbaren Beschichtungslanze (30), durch welche ein Metallplasmastrahl zur Beschichtung der Bohrungswand (5) erzeugbar ist, und

- einer Fördereinrichtung (20) zum Fördern und Positionieren des zu beschichtenden Werkstückes (1) in einer Bearbeitungsposition,

- wobei die Beschichtungslanze (30) zur Beschichtung mehrerer Bohrungen (3) eines Werkstückes (1) in der Bearbeitungsposition in die Bohrungen (3) verfahrbar ist und die Beschichtungslanze (30) zwischen einer rückgezogenen Verfahrposition und einer Beschichtungsposition verstellbar ist, in welcher die Beschichtungslanze (30) in einer zu beschichtenden Bohrung in dem Werkstück (1) angeordnet ist,

- wobei in der Verfahrposition die Beschichtungslanze (30) aus der Bohrung (3) zurückgezogen und der Metallplasmastrahl auf ein Sprühschild gerichtet ist,

dadurch gekennzeichnet,

- dass zum Verfahren der Beschichtungslanze (30) eine Portaleinrichtung (40) mit mindestens zwei linearen Verfahrachsen (41, 42, 43) vorgesehen ist.

2. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
das Sprühschild hülsenförmig ausgebildet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Metallplasmastrahl durch die Beschichtungslanze (30) kontinuierlich erzeugt ist, unabhängig davon, ob sich die Beschichtungslanze (32) in der Beschichtungsposition oder der Verfahrposition befindet.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinrichtung (20) als ein Umlaufförderer, insbesondere als ein Drehtisch (22), ausgebildet ist,
dass eine Ladestation (12) und eine Bearbeitungsstation (14) vorgesehen sind, in welcher die Beschichtung erfolgt, und
dass das Werkstück (1) mit der Fördereinrichtung (20) zwischen der Ladestation (12) und der Bearbeitungsstation (14) transportierbar ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinrichtung (20) eine Aufnahme zum Aufnehmen eines Palettenmodules (24) aufweist, welches zum Halten eines Werkstückes (1) ausgebildet ist.

6. Anlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Fördereinrichtung (20) das Palettenmodul (24) verstellbar, insbesondere verschwenkbar ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Ladestation (12) und der Bearbeitungsstation (14) eine verstellbare Trennwand angeordnet ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Reinigungsstation zum Reinigen der Beschichtungslanze (30) und/oder eine Messstation zum Messen des Metallplasmastrahles vorgesehen sind und dass die Beschichtungslanze (30) mit der Portaleinrichtung (40) zur Reinigungsstation und/oder zur Messstation (52) verfahrbar ist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslanze (30) einen Plasmagenerator umfasst, welcher eine Kathode, eine metallische Anode, welche durch einen Lichtbogen zwischen der Kathode und der Anode aufschmelzbar ist, und eine Düseneinrichtung aufweist, durch welche ein Gas leitbar ist, welches mit Metallpartikeln im Lichtbogen den Metallplasmastrahl bildet.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Anode durch einen Draht gebildet ist, welcher über eine flexible Zuführung kontinuierlich an die verfahrbare Beschichtungslanze (30) zuführbar ist.

11. Verfahren zur metallischen Beschichtung einer Bohrungswand einer Bohrung (3) in einem Werkstück (1), insbesondere einer Lauffläche einer Zylinderbohrung in einem Motorblock, bei welchem

- eine drehbare Beschichtungslanze (30) in eine zu beschichtende Bohrung (3) eingefahren wird,

- durch die Beschichtungslanze (30) ein Metallplasmastrahl erzeugt wird,

- unter Drehung der Beschichtungslanze (30) die metallische Beschichtung auf die Bohrungswand aufgebracht wird und

- die Beschichtungslanze (30) in mehrere Bohrungen (3) des Werkstückes (1) verfahren wird, wobei die Bohrungswände der mehreren Bohrungen (3) mit der Beschichtungslanze (30) mit der metallischen Beschichtung versehen werden,

- wobei bei einem Rückziehen der Beschichtungslanze (30) aus der beschichteten Bohrung (3) der Metallplasmastrahl auf ein Sprühschild gerichtet wird,

dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtungslanze (30) bei stillstehendem Werkstück (1) mit einer Portaleinrichtung (40) mit mindestens zwei linearen Verfahrachsen (41, 42, 43) verfahren wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Metallplasmastrahl durch die Beschichtungslanze (30) kontinuierlich erzeugt wird, unabhängig davon, ob sich die Beschichtungslanze (30) in einer Bearbeitungsposition in einer Bohrung (3) des Werkstückes (1) oder außerhalb des Werkstückes (1) in einer Verfahrposition befindet.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Werkstück (1) über eine Fördereinrichtung (20) von einer Ladestation (12) zu einer Bearbeitungsstation (14) gefördert wird, wobei das Werkstück (1) in der Bearbeitungsstation (14) stillsteht, während die mehreren Bohrungen (3) durch die Beschichtungslanze (30) beschichtet werden.

Claims

1. System for the metal coating of a bore wall of a bore (3) in a workpiece (1), in particular of a running surface of a cylinder bore in an engine block, having

- at least one rotatable coating lance (30), by which a metal plasma jet for coating the bore wall (5) can be produced, and

- a conveying means (20) for conveying and positioning the workpiece (1) to be coated in a processing position,

- wherein the coating lance (30), for the purpose of coating several bores (3) of a workpiece (1) in the processing position, can be moved into the bores (3) and the coating lance (30) can be adjusted between a retracted movement position and a coating position, in which the coating lance (30) is arranged in a bore to be coated in the workpiece (1),

- wherein in the movement position the coating lance (30) is retracted from the bore (3) and the metal plasma jet is directed onto a spray shield,

characterized in that

- for movement of the coating lance (30) a portal means (40) with at least two linear movement axes (41, 42, 43) is provided.

2. System according to claim 1,
characterized in that
the spray shield is of sleeve-shaped design.

3. System according to claim 1 or 2,
characterized in that
the metal plasma jet is produced continuously by the coating lance (30), irrespective of whether the coating lance (30) is located in the coating position or the movement position.

4. System according to any one of claims 1 to 3,
characterized in that
the conveying means (20) is designed as a circulating conveyor, in particular as a rotary table (22),
in that a loading station (12) and a processing station (14) are provided, in which the coating takes place, and
in that the workpiece (1) can be transported with the conveying means (20) between the loading station (12) and the processing station (14).

5. System according to any one of claims 1 to 4,
characterized in that
the conveying means (20) has a receiving part for receiving a pallet module (24) which is designed to hold a workpiece (1).

6. System according to claim 5,
characterized in that
in the conveying means (20) the pallet module (24) is adjustable, in particular pivotable.

7. System according to any one of claims 4 to 6,
characterized in that
between the loading station (12) and the processing station (14) an adjustable partition wall is arranged.

8. System according to any one of claims 1 to 7,
characterized in that
a cleaning station for cleaning the coating lance (30) and/or a measuring station for measuring the metal plasma jet are provided and
in that the coating lance (30) can be moved with the portal means (40) to the cleaning station and/or to the measuring station (52).

9. System according to any one of claims 1 to 8,
characterized in that
the coating lance (30) comprises a plasma generator which has a cathode, a metal anode, which can be melted by an arc between the cathode and the anode, and a nozzle means, through which a gas can be led that forms the metal plasma jet together with metal particles in the arc.

10. System according to claim 9,
characterized in that
the metal anode is formed by a wire which can be fed continuously via a flexible feed to the movable coating lance (30).

11. Method for the metal coating of a bore wall of a bore (3) in a workpiece (1), in particular of a running surface of a cylinder bore in an engine block, in which

- a rotatable coating lance (30) is moved into a bore (3) to be coated,

- a metal plasma jet is produced by the coating lance (30),

- through rotation of the coating lance (30) the metal coating is applied to the bore wall and

- the coating lance (30) is moved into several bores (3) of the workpiece (1), wherein the bore walls of the several bores (3) are provided with the metal coating by the coating lance (30),

- wherein on retraction of the coating lance (30) from the coated bore (3) the metal plasma jet is directed onto a spray shield,

characterized in that
when the workpiece (1) is at a standstill the coating lance (30) is moved by a portal means (40) with at least two linear movement axes (41, 42, 43).

12. Method according to claim 11,
characterized in that
the metal plasma jet is produced continuously by the coating lance (30), irrespective of whether the coating lance (30) is located in a processing position in a bore (3) of the workpiece (1) or on the outside of the workpiece (1) in a movement position.

13. Method according to claim 11 or 12,
characterized in that
the workpiece (1) is conveyed via a conveying means (20) from a loading station (12) to a processing station (14), wherein the workpiece (1) is at a standstill in the processing station (14) while the several bores (3) are coated by the coating lance (30).

Revendications

1. Installation de revêtement métallique d'une paroi d'alésage d'un alésage (3) dans une pièce usinée (1), en particulier d'une surface de roulement d'un alésage de cylindre dans un bloc de moteur, avec

- au moins une lance de revêtement (30) rotative par laquelle un jet de plasma métallique peut être généré pour le revêtement de la paroi d'alésage (5), et

- un convoyeur (20) pour le transport et le positionnement de la pièce usinée (1) à revêtir dans une position de travail,

- dans laquelle la lance de revêtement (30) peut être déplacée, pour le revêtement de plusieurs alésages (3) d'une pièce usinée (1) dans la position de travail, dans les alésages (3) et la lance de revêtement (30) peut être réglée entre une position de déplacement retirée et une position de revêtement, dans laquelle la lance de revêtement (30) est agencée dans un alésage à revêtir dans la pièce usinée (1),

- dans laquelle, dans la position de déplacement, la lance de revêtement (30) est retirée de l'alésage (3) et le jet de plasma métallique est dirigé sur un panneau de pulvérisation,

caractérisée en ce

- qu'un dispositif à portique (40) avec au moins deux axes de déplacement linéaires (41, 42, 43) est prévu pour le déplacement de la lance de revêtement (30).

2. Installation selon la revendication 1,
caractérisée en ce
que le panneau de pulvérisation est réalisé en forme de douille.

3. Installation selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée en ce
que le jet de plasma métallique est généré par la lance de revêtement (30) en continu indépendamment du fait que la lance de revêtement (32) se trouve dans la position de revêtement ou dans la position de déplacement.

4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisée en ce
que le convoyeur (20) est réalisé en tant que convoyeur continu, en particulier en tant que table tournante (22),
qu'un poste de chargement (12) et un poste de travail (14) sont prévus dans lequel le revêtement est effectué, et
que la pièce usinée (1) peut être transportée avec le convoyeur (20) entre le poste de chargement (12) et le poste de travail(14).

5. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisée en ce
que le convoyeur (20) présente un logement pour la réception d'un module de palette (24) qui est réalisé pour le maintien d'une pièce usinée (1).

6. Installation selon la revendication 5,
caractérisée en ce
que le module de palette (24) peut être réglé, en particulier pivoté, dans le convoyeur (20).

7. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6,
caractérisée en ce
qu'une paroi de séparation réglable est agencée entre le poste de chargement (12) et le poste de travail (14).

8. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisée en ce
qu'un poste de nettoyage pour le nettoyage de la lance de revêtement (30) et/ou un poste de mesure pour la mesure du jet de plasma métallique est prévu et
que la lance de revêtement (30) peut être déplacée avec le dispositif à portique (40) vers le poste de nettoyage et/ou le poste de mesure (52).

9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisée en ce
que la lance de revêtement (30) comporte un générateur de plasma qui présente une cathode, une anode métallique qui peut être fondue par un arc électrique entre la cathode et l'anode, et un dispositif de buse par lequel un gaz peut être conduit, lequel forme le jet de plasma métallique avec des particules métalliques dans l'arc électrique.

10. Installation selon la revendication 9,
caractérisée en ce
que l'anode métallique est formée par un fil qui peut être alimenté par une alimentation flexible en continu à la lance de revêtement (30) mobile.

11. Procédé de revêtement métallique d'une paroi d'alésage d'un alésage (3) dans une pièce usinée (1), en particulier une surface de roulement d'un alésage de cylindre dans un bloc de moteur, pour lequel

- une lance de revêtement (30) rotative est entrée dans un alésage à revêtir (3),

- un jet de plasma métallique est généré par la lance de revêtement (30),

- le revêtement métallique est appliqué sur la paroi d'alésage par rotation de la lance de revêtement (30) et

- la lance de revêtement (30) est déplacée dans plusieurs alésages (3) de la pièce usinée (1), dans lequel les parois d'alésage des plusieurs alésages (3) sont pourvues du revêtement métallique avec la lance de revêtement (30),

- dans lequel, lors d'un retrait de la lance de revêtement (30) de l'alésage revêtu (3), le jet de plasma métallique est dirigé sur un panneau de pulvérisation,

caractérisé en ce
que la lance de revêtement (30) est déplacée, lorsque la pièce usinée (1) est immobile, avec un dispositif à portique (40) avec au moins deux axes de déplacement linéaires (41, 42, 43).

12. Procédé selon la revendication 11,
caractérisé en ce
que le jet de plasma métallique est généré en continu par la lance de revêtement (30) indépendamment du fait que la lance de revêtement (30) se trouve dans une position de travail dans un alésage (3) de la pièce usinée (1) ou en dehors de la pièce usinée (1) dans une position de déplacement.

13. Procédé selon la revendication 11 ou 12,
caractérisé en ce
que la pièce usinée (1) est transportée par un convoyeur (20) d'un poste de chargement (12) à un poste de travail (14), dans lequel la pièce usinée (1) s'immobilise dans le poste de travail (14) alors que les plusieurs alésages (3) sont revêtus par la lance de revêtement (30).

Zeichnung