[0001] Die Erfindung betrifft eine Anlage zur metallischen Beschichtung einer Lauffläche
einer Zylinderbohrung in einem Motorblock, mit mindestens einer drehbaren Beschichtungslanze,
durch welche ein Metall-Plasmastrahl zur Beschichtung einer Bohrungswand erzeugbar
ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur metallischen Beschichtung einer
Lauffläche einer Zylinderbohrung in einem Motorblock, bei welchem eine Beschichtungslanze
in eine zu beschichtende Bohrung eingefahren wird, durch die Beschichtungslanze ein
Metall-Plasmastrahl erzeugt wird und unter Drehung der Beschichtungslanze die metallische
Beschichtung auf die Bohrungswand aufgebracht wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
7.
[0003] 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 Motorengehäuse wie auch der Zylinderkolben
aus demselben Metall, etwa aus Aluminium, gefertigt sind.
Aus der gattungsbildenden
WO 2004/005575 A2 ist es bekannt, unmittelbar auf eine Bohrungswand eine Metallbeschichtung durch eine
Beschichtungslanze aufzubringen, mit welcher ein Metall-Plasmastrahl erzeugt wird.
Dabei wird ein einzelnes Werkstück in eine Spritzkabine eingesetzt und darin gespannt.
Nach dem Beschichten wird das Werkstück aus der Spritzkabine entnommen. Anschließend
kann ein neues Werkstück in der Werkstückaufnahme angeordnet werden.
[0004] Aus der
DE 199 24 991 A1 geht ein Verfahren zum thermischen Beschichten einer Fläche eines Innenraumes und
eine Anordnung zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens hervor. Die bekannte
Anlage weist als Transportstrecke eine Rollenbahn auf, auf welcher die Werkstücke
unmittelbar abgesetzt werden. Entlang der Transportstrecke sind verschiedene Bearbeitungsstationen
angeordnet, an welchen das Werkstück zunächst gewaschen und entfettet sowie mit einer
Abdeckschablone versehen wird. Die Abdeckschablone dient zum Abdecken spezieller Werkstückbereiche,
um diese bei einer nachfolgenden Sandbestrahlung von Zylinderbohrungen in dem Werkstück
zu schützen.
[0005] Im Verlauf der Transportstrecke ist weiterhin eine Bearbeitungsstation vorgesehen,
in welcher eine Plasmabeschichtung der Zylinderlaufflächen erfolgen kann. Abschließend
werden die Werkstücke von der Rollenbahn wieder entnommen und einer weiteren Bearbeitung
zugeführt.
[0006] Die Informationsbroschüre von oerlikon metco (Issue 5 - October 5, 2014) zum Thema
"Atmospheric Plasma Spray Solutions" offenbart eine Vorrichtung zum Beschichten von
Zylindergehäusen nach dem atmosphärischen Plasma-Spray-Verfahren. Hierzu ist an einem
Roboterarm eine Plasmalanze angeordnet. In einer Bearbeitungsstation zum Bearbeiten
von Zylindergehäusen ist eine als Drehtisch ausgebildete Werkstückaufnahme angeordnet,
welche kippbar an einer darunter befindlichen Oberfläche befestigt ist.
[0007] Die
DE 10 2012 109 203 B3 lehrt eine Vorrichtung zum Beschichten von Zylinderbohrungen, welche mit einem Drehtisch
gebildet ist, auf welchem ein Motorblock auf einem Verstellschlitten vorgesehen ist.
Der Verstellschlitten ist ausgebildet, den Motorblock in seiner relativen Lage zu
dem Beschichtungswerkzeug zu verändern. Der Drehtisch ist mit einer einzelnen Aufnahme
für einen Motorblock ausgebildet.
[0008] Aus der
DE 199 34 991 A1 geht, eine Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten von Zylinderbohrungen von Motorblöcken
hervor, wobei ein Drehtisch vorgesehen ist, auf welchem Abdeckungsschablonen angeordnet
sind. Ein zu beschichtender Motorblock wird über eine Hubvorrichtung von unten dem
Drehtisch zugestellt, wobei die Abdeckschablonen auf dem Drehtisch mit den Bohrungen
des Motorblocks fluchtend ausgerichtet werden. Oberhalb der Hubvorrichtung für den
Motorblock ist eine Beschichtungslanze angeordnet, welche den Motorblock auf der Hubvorrichtung
beschichtet.
Der Produktflyer - Thermal Spray Turnkey Coating Systems von oerlikon metco (Issue
1, 2014) zum Thema "Thermal Spray Turnkey Coating Systems" offenbart eine Vorrichtung
zum Beschichten von Zylindergehäusen nach dem atmosphärischen Plasma-Spray-Verfahren.
Hierzu ist zum einen ein Roboterarm vorgesehen, welcher Werkstücke einem Drehtisch
in einer Ladestation zuführt, wobei der Drehtische zwischen der Ladestation und einer
seitlich angeordneten Bearbeitungsstation zuführbar ist. In der Bearbeitungsstation
ist ebenfalls ein Roboterarm angeordnet. Dieser weist eine Plasmalanze auf. Die Bearbeitungsstation
ist in einem Gehäuse vorgesehen, welche eine seitliche Öffnung aufweist, wobei der
Drehtisch mit der Ladestation der Bearbeitungsstation teilweise durch die Öffnung
in das Gehäuse hineinragt als auch aus dem Gehäuse hinausragt.
Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, eine Anlage und ein Verfahren anzugeben, mit welchen eine besonders effiziente
Beschichtung eines Werkstücks mit einem Metall-Plasmastrahl möglich sind.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung zum einen durch eine Anlage mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
Die erfindungsgemäße Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Umlaufförderer mit
mindestens zwei Werkstückaufnahmen vorgesehen ist, welche durch den Umlaufförderer
entlang eines horizontalen Verfahrweges umlaufend verfahrbar sind, und dass das -
Werkstück in der umlaufenden Werkstückaufnahme in einer definierten Lage aufgenommen
und gespannt ist.
[0009] Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die metallische Beschichtung des Werkstücks
in einem speziellen und effizienten Durchlaufbetrieb durchzuführen. Hierzu ist ein
Umlaufförderer mit mehreren Werkstückaufnahmen angeordnet, in welchen das Werkstück
in einer definierten Lage aufgenommen und gespannt ist. Insbesondere bei den relativ
großen Motorblöcken kann die Justierung und Einspannung in der Beschichtungsvorrichtung
mit der Beschichtungslanze vereinfacht und damit zeitlich verkürzt werden. Folglich
kann die kostenintensive Anlage zur metallischen Beschichtung effizient genutzt werden,
wobei der Maschinenstundensatz je Werkstück sinkt.
Gemäß der Erfindung wird das vorgespannte Werkstück durch einen Umlaufförderer in
die Beschichtungsvorrichtung eingefahren. Aufgrund des Umlaufbetriebes eines Umlaufförderers
wird also beim Abführen des fertig beschichteten Werkstückes gleichzeitig ein neu
zu beschichtendes Werkstück in die Beschichtungsvorrichtung eingefahren.
[0010] Der Umlaufförderer ist als ein Drehtisch ausgebildet. Der Umlaufförderer weist somit
ein starres Förderelement auf, insbesondere eine tischartige Platte, welche drehend
angetrieben ist. Vorzugsweise sind an dem Drehtisch zwei Werkstückaufnahmen angeordnet,
welche um 180° zueinander versetzt sind. Durch ein derartiges starres Förderelement
mit einem definierten Taktschritt wird eine zuverlässige Positionierung des Werkstücks
auf der Werkstückaufnahme in der Beschichtungsvorrichtung sichergestellt.
[0011] Gemäß der Erfindung ist es wesentlich, dass eine Ladestation und eine Bearbeitungsstation
vorgesehen sind, in welcher die Beschichtung mittels einer Beschichtungsvorrichtung
mit der Beschichtungslanze erfolgt, und dass das Werkstück mit dem Umlaufförderer
zwischen der Ladestation und der Bearbeitungsstation transportierbar ist. In der Bearbeitungsstation
erfolgt eine Beschichtung durch die Beschichtungslanze der Beschichtungsvorrichtung.
Gleichzeitig befindet sich ein anderes Werkstück in der Werkstückaufnahme in der Ladestation
und steht für weitere Handhabungs-, Mess- und/oder Bearbeitungsvorgänge zur Verfügung.
[0012] Gemäß der Erfindung hierzu ist es wesentlich, dass die Ladestation zum Zuführen und
Abführen des Werkstücks ausgebildet ist, und dass die Ladestation der Bearbeitungsstation
gegenüberliegt. Somit wird während der Bearbeitung und Beschichtung eines Werkstückes
in der Bearbeitungsstation ein bereits bearbeitetes und beschichtetes Werkstück aus
der Ladestation abgeführt und ein neu zu bearbeitendes Werkstück in die Werkstückaufnahme
in der Ladestation eingesetzt. Somit erfolgt das Be- und Entladen parallel zur Maschinenhauptzeit.
Dies unterstützt eine effiziente Maschinennutzung.
[0013] Erfindungsgemäß ist eine Messeinrichtung zum Vermessen des Werkstücks im Bereich
der Ladestation angeordnet. Die relativ lang andauernde Bearbeitungszeit beim Beschichten
kann somit noch dadurch weitergenutzt werden, dass zeitgleich in der Ladestation etwa
ein Vermessen der Beschichtung bei dem zuletzt bearbeiteten Werkstück erfolgt. Hierzu
kann eine Messeinrichtung, welche insbesondere mit einem Laser und einem Messsensor
zum Vermessen der Oberflächenkontur und der Werkstückdicke versehen ist, im Bereich
der Ladestation in die einzelnen Bohrungen des Werkstücks eingefahren werden. Vorzugsweise
kann die Messeinrichtung auch oder alternativ ausgebildet sein, ein neues Werkstück
vor der Beschichtung in der Ladestation zu vermessen, so dass der Durchmesser und
der Konturenverlauf der Bohrungswände in dem Werkstück auch vor einer Beschichtung
erfasst wird.
[0014] Erfindungsgemäß ist es wesentlich, dass die Beschichtungsvorrichtung und die Messeinrichtung
durch eine Trennwand voneinander getrennt sind und dass die Trennwand mindestens einen
verschließbaren Durchgang aufweist. Durch die Trennwand, die ein die Anlage umschließendes
Gehäuse in zwei Bereiche unterteilt, werden die Bearbeitungsstation mit der Beschichtungsvorrichtung
und die Ladestation mit der Messeinrichtung hermetisch voneinander getrennt. Dies
dient insbesondere dazu, einen Übertritt von Overspray aus der Bearbeitungsstation
zu der Ladestation mit der Messeinrichtung und damit unerwünschte Anlagerungen von
Metallpartikeln an der empfindlichen Messeinrichtung zu unterbinden. Für den Durchtritt
des Werkstücks von der Ladestation in die Bearbeitungsstation ist mindestens ein Durchgang
in der Trennwand vorgesehen, welcher verschließbar ist. Der Durchgang wird dabei jeweils
nur für einen kurzen Augenblick zum Durchtritt des Werkstücks von der einen Station
in die andere geöffnet.
Dabei ist es nach einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der Erfindung besonders bevorzugt,
dass der Durchgang durch ein Verschlusselement verschlossen ist, welches zum Durchtritt
des Werkstücks den Durchgang freigibt. Das Verschlusselement kann eine Tür und insbesondere
eine verschiebbare oder verschwenkbare Verschlussplatte sein. Durch einen Stellmotor,
einen Stellzylinder oder durch eine Verstellmechanik wird dabei das Verschlusselement
in eine Freigabeposition verschoben, wenn das Werkstück den Durchgang freigibt. Nach
Durchtritt des Werkstücks wird das Verschlusselement wieder in die Verschlussposition
bewegt, in welcher der Durchgang dicht verschlossen ist.
[0015] Grundsätzlich ist es möglich, dass die Trennwand lediglich einen Durchgang zum Ein-
und Austreten des Werkstücks in die Bearbeitungsstation aufweist. Gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, dass in der Trennwand zwei Durchgänge mit
jeweils einem Verschlusselement vorgesehen sind. Ein Durchgang dient dabei zum Durchtritt
des Werkstückes von der Ladestation in die Bearbeitungsstation, während der zweite
Durchgang in umgekehrter Weise zum Durchtritt des Werkstückes aus der Bearbeitungsstation
in die Ladestation dient.
[0016] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen,
dass der Umlaufförderer horizontal umlaufend ausgebildet ist und dass an dem Umlaufförderer
mindestens eine Werkstückaufnahme verstellbar, insbesondere verschwenkbar um eine
horizontale Schwenkachse gelagert ist. Dabei ist die Werkstückaufnahme, in welcher
das Werkstück gehalten und gespannt ist, in einer Grundausrichtung horizontal angeordnet.
Bei der Bearbeitung von Motorblöcken etwa mit einer V- oder W-Anordnung der Zylinderbohrungen
können die Werkstücke jeweils so um eine horizontale Schwenkachse verschwenkt und
verstellt werden, dass die jeweils zu bearbeitenden Zylinderbohrungen vertikal ausgerichtet
sind. Dies erlaubt sowohl ein exaktes Beschichten durch die vertikal verfahrbare Beschichtungslanze
als auch ein exaktes Vermessen durch die Messeinrichtung, bei welcher der Messsensor
ebenfalls vertikal verfahrbar gelagert ist.
[0017] Eine hohe Flexibilität bei der Beschichtung von Werkstücken wird gemäß einer Ausführungsvariante
der Erfindung noch dadurch gefördert, dass eine Portaleinrichtung mit mindestens zwei
Verfahrachsen vorgesehen ist, mit welcher die Beschichtungslanze zur Beschichtung
mehrerer Bohrungen eines Werkstücks in der Bearbeitungsstation in die Bohrungen verfahrbar
ist. Entsprechend den Verfahrachsen sind Linearantriebe angeordnet, so dass die Beschichtungslanze
vorzugsweise vertikal und horizontal verfahrbar ist. In bevorzugter Weise ist auch
eine dritte Verfahrachse angeordnet, wobei die drei Verfahrachsen senkrecht zueinander
angeordnet sind. Somit kann die Beschichtungslanze durch die drei kartesisch angeordneten
Verfahrachsen beliebig im Raum in der Bearbeitungsstation verfahren werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen,
dass die Messeinrichtung einen Messsensor aufweist, welcher in mehreren Richtungen
verfahrbar ist. Somit kann auch die Messeinrichtung in der Ladestation zumindest in
einer vertikalen Ebene und vorzugsweise entlang von Verfahrachsen auch im Raum insgesamt
verfahren werden. Die Messeinrichtung kann vorzugsweise an einem Handlingsroboter
angeordnet sein, mit welchem die Messeinrichtung nahezu beliebig im Raum verfahrbar
ist. Die Messeinrichtung kann insbesondere einen optischen Messsensor aufweisen, welcher
vorzugsweise mit einer Lasereinrichtung zusammenarbeitet. Diese grundsätzlich bekannten
Messeinrichtungen erlauben eine exakte Erfassung einer Oberflächenkontur. Durch eine
entsprechende Justierung und Kalibrierung der Messeinrichtung kann zugleich ein Durchmesser
einer Bohrung und insbesondere auch ein Durchmesserverlauf über die axiale Länge der
Bohrung erfasst werden. Vorzugsweise verbleibt das Werkstück zum Zeitpunkt des Zuführens
bis zum Abführen in der Anlage auf einer Werkstückaufnahme, insbesondere einer Werkstückhalterung
oder Werkstückpalette, so dass eine Positionierung des Werkstücks mit hoher Wiederholgenauigkeit
bei dem mehrmaligen Vermessen ermöglicht wird.
Vorzugsweise ist die Werkstückaufnahme als eine Palette ausgebildet, auf welcher das
Werkstück durch entsprechende Justier- und Spanneinrichtungen in einer definierten
Lage gehalten und gespannt ist. Die Werkstückpalette mit dem darauf gehaltenen Werkstück
kann über eine separate Fördereinrichtung zu dem Umlaufförderer der erfindungsgemäßen
Anlage transportiert werden. An dem Umlaufförderer, welcher ein Drehtisch ist, können
Zentrier- und Spanneinrichtungen für die Werkstückpalette vorgesehen sein, so dass
die Werkstückpaletten mit den daran gehaltenen und gespannten Werkstücken in einer
exakten Position an dem Umlaufförderer aufgenommen und gehalten sind. Der schrittweise
umlaufende Umlaufförderer ist dabei so ausgebildet, dass dieser insbesondere in der
Bearbeitungsstation und der Ladestation an einer exakten Station stoppt, so dass die
Beschichtung oder ein Vermessen stets an einem Werkstück in einer definierten Lage
durchgeführt werden kann.
[0018] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass ein Umlaufförderer mit mindestens
zwei Werkstückaufnahmen vorgesehen ist, welche entlang eines horizontalen Umlaufweges
umlaufend verfahren werden, und dass das Werkstück in der Werkstückaufnahme in einer
definierten Lage aufgenommen und gespannt wird. Das Verfahren wird dabei insbesondere
mit einer erfindungsgemäßen Anlage durchgeführt, wie es zuvor beschrieben oder in
einem der Ansprüche angegeben ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich
die zuvor beschriebenen Vorteile erreichen.
[0019] 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;
- Fig. 4:
- eine schematische perspektivische Ansicht der Anlage gemäß den Figuren 1 bis 3, jedoch
ohne Gehäuse.
[0020] Eine erfindungsgemäße Anlage 10 zur metallischen Beschichtung von Bohrungen 3 in
einem Werkstück 1 ist in 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.
[0021] Die Anlage 10 weist ein Maschinenbett 11 auf, auf welchem ein Gehäuse 13 angeordnet
ist. Das kastenförmige Gehäuse 13 umschließt eine Ladestation 12 und eine Bearbeitungsstation
14 mit einer Beschichtungsvorrichtung 29.
[0022] Auf dem Maschinenbett 11 ist zur Aufnahme eines Werkstücks 1 ein Grundrahmen 16 einer
Fördereinrichtung 20 angeordnet, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein
Drehtisch 22 ausgebildet ist. Der um eine vertikale Drehachse drehbar angetriebene
horizontale Drehtisch 22 weist zwei gegenüberliegende Werkstückaufnahmen 23 auf, in
welchen jeweils ein plattenförmiges Palettenmodul 21 mit je einem Werkstück 1 aufnehmbar
ist. Über eine Schwenkeinrichtung 26 kann das Palettenmodul 21 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.
[0023] Das Werkstück 1 wird an der Ladestation 12 von einer nicht dargestellten Zufördereinrichtung
aufgenommen. Das Gehäuse 13 weist im Bereich der Ladestation 12 eine nicht dargestellte
Öffnung mit einer Tür auf. Weiterhin kann im Bereich der Ladestation 12 eine Vermessung
des Werkstücks 1 mit einer Messeinrichtung 52 erfolgen. Anschließend wird der Drehtisch
22 um 180° gedreht, wobei das Werkstück 1 von der Ladestation 12 zu der gegenüberliegenden
Bearbeitungsstation 14 gefördert wird. Die Bearbeitungsstation 14 ist von der Ladestation
12 über eine Trennwand 24 getrennt. In Fig. 2 ist die Trennwand 24 lediglich teilweise
im unteren Bereich dargestellt. Die Trennwand 24 erstreckt sich jedoch durch den gesamten
Raum des Gehäuses 13, so dass die Bearbeitungsstation 14 von der Ladestation 12 abgeschottet
ist. Zum Durchgang der Werkstücke 1 von der Ladestation 12 zur Bearbeitungsstation
14 und wieder zurück sind zwei Durchgänge vorgesehen. Die Durchgänge sind jeweils
über ein verschiebbares Verschlusselement 27 verschlossen, welches zum Durchtritt
des Werkstückes 1 geöffnet und anschließend wieder geschlossen werden kann.
[0024] 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 bis 4 ersichtlich ist.
[0025] Zum Aufbringen der metallischen Beschichtung ist eine Beschichtungsvorrichtung 29
mit einer stangenförmigen Beschichtungslanze 30 vorgesehen, welche an ihrem unteren
Ende mindestens eine Austrittsöffnung 32 für einen Metall-Plasmastrahl aufweist. Der
Metall-Plasmastrahl 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 welchen
die metallische Anode aufgeschmolzen wird. Die metallische Anode ist als ein zuführbarer
Draht ausgebildet, so dass stets ausreichend Material vorliegt, um mit den aufgeschmolzenen
metallischen Partikeln einen Metall-Plasmastrahl zu bilden. Als Quelle der metallischen
Partikel kann anstelle eines Drahtes auch eine Zuführung von Pulver vorgesehen werden.
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. Die Beschichtungsvorrichtung
29 weist weiter eine hülsenförmige Absaugglocke auf, welche die Beschichtungslanze
30 umgibt, jedoch in den Figuren 1 bis 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt
ist.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] Nachdem ein Werkstück 1 in der Bearbeitungsstation 14 positioniert ist, wird die
Beschichtungslanze 30 der Beschichtungsvorrichtung 29 in eine erste zu beschichtende
Bohrung 3 in dem Werkstück 1 eingefahren. Die kontinuierlich betriebene Beschichtungslanze
30 erzeugt dabei einen Metall-Plasmastrahl, 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 beispielsweise 10 µm bis 300 µm auf die
Bohrungswand.
[0029] Nach dem Herausfahren der Beschichtungslanze 30 aus der ersten beschichteten Bohrung
3 wird der Metall-Plasmastrahl unmittelbar bei Austritt aus der Bohrung 3 auf eine
Aufprallfläche einer Aufnahmeeinheit in einer nicht dargestellten Absaugglocke gerichtet,
welche zusammen mit der Beschichtungslanze 30 an dem Aufnahmeschlitten 45 gehaltert
ist. Die Aufnahmeeinheit nimmt die Partikel des Metall-Plasmastrahles auf und wird
gemeinsam mit der Beschichtungslanze 30 zu der nächsten zu beschichtenden Bohrung
3 verfahren. Dann wird die metallische Beschichtung an dieser zweiten Bohrung 3 wiederholt,
wobei sich eine entsprechende Beschichtung der weiteren Bohrung 3 in einer Reihe des
Werkstücks 1 anschließt. Anschließend kann das Werkstück 1 über die Schwenkeinrichtung
26 um eine horizontale Achse verschwenkt werden, so dass die zweite Reihe des Motorblocks
zur Bearbeitung in der vertikalen Position angeordnet ist. Sodann kann sich ein Beschichten
auch dieser sechs Bohrungen 3 im motorblockartigen Werkstück 1 anschließen.
Nach Beendigung der Beschichtung wird die Beschichtungslanze 30 mit der Portaleinrichtung
40 rückgefahren und das fertige beschichtete Werkstück 1 kann unter gleichzeitiger
Zuführung eines neuen zu bearbeitenden Werkstückes 1 in die Ladestation 12 durch den
rechten Durchgang rückgefördert werden. Dabei wird das Verschlusselement 27 an dem
Durchgang geöffnet. Gleichzeitig wird mit der Drehbewegung des Drehtisches 22 ein
neues Werkstück 1 von der Ladestation 12 in die Bearbeitungsstation 14 durch den geöffneten
linken Durchgang gefördert. Über einen Handlingsroboter 50 mit einer Messeinrichtung
52 kann die Schichtdicke und Kontur der aufgebrachten Beschichtung vermessen werden.
Mit der Messeinrichtung 52 können auch die noch unbeschichteten Bohrungen 3 eines
neu zugeführten Werkstückes 1 vorab vermessen werden, so dass eine noch genauere Prüfung
der durchgeführten Beschichtung durch einen Vergleich der Messdaten möglich ist. Das
beschichtete Werkstück 1 kann dann in der Ladestation 12 aus der Werkstückaufnahme
23 des Drehtisches 22 entnommen werden. Danach kann ein neues Werkstück 1 in die Werkstückaufnahme
23 der Fördereinrichtung 20 eingesetzt werden. Somit kann bei der erfindungsgemäßen
Anlage 10 das Be- und Entladen sowie ein Vermessen parallel zur Bearbeitung eines
Werkstückes 1 in der Bearbeitungsstation 14 und somit neutral zur Maschinenhauptzeit
erfolgen. Dies ermöglicht eine effiziente Maschinennutzung.
[0030] Mit der Portaleinrichtung 40 kann die Beschichtungslanze 30 in bestimmten zeitlichen
Abständen zu einer Prüfstation 54 zum Überprüfen des Strahlbildes des Metall-Plasmastrahles
oder zu einer Reinigungsstation 60 verfahren werden.
[0031] Die Messeinrichtung 52 weist einen Laser auf, mit welchem durch Einfahren der Messeinrichtung
52 vertikal in eine Bohrung 3 des Werkstücks 1 über den Handlingsroboter 50 der Konturenverlauf
und der Durchmesser der Bohrung 3 über die axiale Länge der Bohrung 43 erfasst werden
kann. Durch einen Vergleich der Messdaten der Bohrung 3 vor und nach der Beschichtung
kann so durch eine Steuerung der Anlage 10 die erfolgte Beschichtung hinsichtlich
dem Verlauf der Schichtdicken und der Oberflächenkontur exakt ermittelt werden. Anhand
eines Vergleiches mit vorgegebenen Sollwerten kann so durch die Steuerung der Anlage
10 entschieden werden, ob eine korrekte Beschichtung erfolgt ist oder das Werkstück
1 einer Nachbearbeitung zugeführt werden muss. Zudem kann die Steuerung anhand der
ermittelten Messwerte Einstellparameter der Beschichtungsvorrichtung 29, insbesondere
Parameter zur Einstellung des Metall-Plasmastrahles oder der Bewegungsdaten der Beschichtungslanze
30 einstellen und verändern, um rechtzeitig Fehlentwicklungen bei der Beschichtung
nachfolgender Werkstücke 1 entgegenzuwirken.
1. Anlage zur metallischen Beschichtung einer Lauffläche einer Zylinderbohrung eines
Werkstücks (1), welches ein Motorblock ist, mit mindestens einer drehbaren Beschichtungslanze
(30), durch welche ein Metall-Plasmastrahl zur Beschichtung einer Bohrungswand erzeugbar
ist, und einem Drehtisch (22),
welcher als Umlaufförderer (20) mit mindestens zwei Werkstückaufnahmen (23) ausgebildet
ist, welche durch den Umlaufförderer (20) entlang eines horizontalen Verfahrweges
umlaufend verfahrbar sind,
wobei das Werkstück (1) in der umlaufenden Werkstückaufnahme (23) in einer definierten
Lage aufgenommen und gespannt ist,
einer Ladestation (12) und einer Bearbeitungsstation (14), in welcher die Beschichtung
mittels einer Beschichtungsvorrichtung (29) mit der Beschichtungslanze (30) erfolgt,
wobei das Werkstück (1) mit dem Umlaufförderer (20) zwischen der Ladestation (12)
und der Bearbeitungsstation (14) transportierbar ist, und
dass die Ladestation (12) zum Zuführen und Abführen des Werkstücks (1) ausgebildet
ist
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Ladestation (12) der Bearbeitungsstation (14) gegenüber liegt,
- dass eine Messeinrichtung (52) zum Vermessen des Werkstücks im Bereich der Ladestation
(12) angeordnet ist, dass die Beschichtungsvorrichtung (29) und die Messeinrichtung
(52) durch eine Trennwand (24) voneinander getrennt sind, und
- dass die Trennwand (24) mindestens einen verschließbaren Durchgang für den Durchtritt
des Werkstücks (1) aufweist.
2. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchgang durch ein Verschlusselement (27) verschlossen ist, welches zum Durchtritt
des Werkstücks (1) den Durchgang freigibt.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Trennwand (24) zwei Durchgänge mit jeweils einem Verschlusselement (27) vorgesehen
sind.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Umlaufförderer (20) horizontal umlaufend ausgebildet ist und
dass an dem Umlaufförderer (20) mindestens eine Werkstückaufnahme (23) verstellbar, insbesondere
verschwenkbar um eine horizontale Schwenkachse, gelagert ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis4,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Portaleinrichtung (40) mit mindestens zwei Verfahrachsen (41, 42, 43) vorgesehen
ist, mit welcher die Beschichtungslanze (30) zur Beschichtung mehrerer Bohrungen (3)
eines Werkstückes (1) in der Bearbeitungsstation (14) in die Bohrungen (3) verfahrbar
ist.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Messeinrichtung (52) einen Messsensor aufweist, welcher in mehreren Richtungen
verfahrbar ist.
7. Verfahren zur metallischen Beschichtung einer Lauffläche einer Zylinderbohrung eines
Werkstücks (1), welches ein Motorblock ist, auf einem Drehtisch (22), bei welchem
- eine Beschichtungslanze (30) in eine zu beschichtende Bohrung (3) eingefahren wird,
- durch die Beschichtungslanze (30) ein Metallplasmastrahl erzeugt wird und
- unter Drehung der Beschichtungslanze (30) die metallische Beschichtung auf eine
Bohrungswand aufgebracht wird,
wobei der Drehtisch (22) als Umlaufförderer (20) vorgesehen wird, auf welchem mindestens
zwei Werkstückaufnahmen (23) vorgesehen sind, welche entlang eines horizontalen Umlaufweges
umlaufend verfahren werden,
wobei das Werkstück (1) in der Werkstückaufnahme (23) in einer definierten Lage aufgenommen
und gespannt wird,
wobei das Werkstück (1) mit dem Umlaufförderer (20) zwischen einer Ladestation (12)
und einer Bearbeitungsstation (14) transportiert wird, wobei in der Bearbeitungsstation
(14) die Beschichtung mittels einer Beschichtungsvorrichtung (29) mit der Beschichtungslanze
(30) erfolgt, wobei die Ladestation (12) zum Zuführen und Abführen des Werkstücks
(1) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet
- dass die Ladestation (12) der Bearbeitungsstation (14) gegenüber vorgesehen wird,
- dass eine Messeinrichtung (52) angeordnet ist, welche das Werkstück im Bereich der Ladestation
(12) vermisst,
- dass die Beschichtungsvorrichtung (29) und die Messeinrichtung (52) über eine Trennwand
voneinander getrennt werden und
- dass für den Durchtritt des Werkstücks von der Ladestation (12) in die Bearbeitungsstation
(14) mindestens ein verschließbarer Durchgang in der Trennwand (24) vorgesehen wird.
1. System for the metal coating of a running surface of a cylinder bore of a workpiece
(1), which is an engine block, having at least one rotatable coating lance (30), by
which a metal plasma jet for coating a bore wall can be produced, and a rotary table
(22),
which is designed as a circulating conveyor (20) with at least two workpiece receiving
parts (23) that can be moved in a circulating manner by the circulating conveyor (20)
along a horizontal movement path,
wherein the workpiece (1) is received and clamped in a defined position in the circulating
workpiece receiving part (23),
a loading station (12) and a processing station (14), in which the coating is effected
by means of a coating device (29) with the coating lance (30),
wherein the workpiece (1) can be transported with the circulating conveyor (20) between
the loading station (12) and the processing station (14), and
in that the loading station (12) is designed for supplying and removing the workpiece
(1),
characterized in that
- the loading station (12) is located opposite the processing station (14),
- in that measuring means (52) is arranged for measuring the workpiece in the region of the
loading station (12),
- in that the coating device (29) and the measuring means (52) are separated from each other
by a partition wall (24), and
- in that the partition wall (24) has at least one closable passageway for the passage of the
workpiece (1).
2. System according to claim 1,
characterized in that
the passageway is closed by a closure element (27) which clears the passageway for
the passage of the workpiece (1).
3. System according to claim 1 or 2,
characterized in that
in the partition wall (24) two passageways with one closure element (27) each are
provided.
4. System according to any one of claims 1 to 3,
characterized in that
the circulating conveyor (20) is designed in a horizontally circulating manner and
in that on the circulating conveyor (20) at least one workpiece receiving part (23) is supported
in an adjustable manner, in particular in a pivotable manner about a horizontal pivot
axis.
5. System according to any one of claims 1 to 4,
characterized in that
a portal means (40) with at least two movement axes (41, 42, 43) is provided, with
which the coating lance (30), for the purpose of coating several bores (3) of a workpiece
(1) in the processing station (14), can be moved into the bores (3).
6. System according to any one of claims 1 to 5,
characterized in that
the measuring means (52) has a measuring sensor which can be moved in several directions.
7. Method for the metal coating of a running surface of a cylinder bore of a workpiece
(1), which is an engine block, on a rotary table (22), in which
- a coating lance (30) is moved into a bore (3) to be coated,
- a metal plasma jet is produced by the coating lance (30) and
- through rotation of the coating lance (30) the metal coating is applied to a bore
wall,
wherein the rotary table (22) is provided as a circulating conveyor (20), on which
at least two workpiece receiving parts (23) are provided that are moved in a circulating
manner along a horizontal circular path,
wherein the workpiece (1) is received and clamped in a defined position in the workpiece
receiving part (23),
wherein the workpiece (1) is transported with the circulating conveyor (20) between
a loading station (12) and a processing station (14), wherein in the processing station
(14) the coating is effected by means of a coating device (29) with the coating lance
(30), wherein the loading station (12) is designed for supplying and removing the
workpiece (1),
characterized in that
- the loading station (12) is provided opposite the processing station (14),
- in that measuring means (52) is arranged which measures the workpiece in the region of the
loading station (12),
- in that the coating device (29) and the measuring means (52) are separated from each other
by a partition wall and
- in that for the passage of the workpiece from the loading station (12) into the processing
station (14) at least one closable passageway is provided in the partition wall (24).
1. Installation de revêtement métallique d'une surface de roulement d'un alésage de cylindre
d'une pièce usinée (1) qui est un bloc de moteur, comportant au moins une lance de
revêtement (30) rotative par laquelle un jet de plasma métallique peut être généré
pour le revêtement d'une paroi d'alésage, et une table tournante (22),
qui est réalisée en tant que transporteur rotatif (20) avec au moins deux logements
de pièce usinée (23) qui peuvent être déplacés de manière rotative par le transporteur
rotatif (20) le long d'une voie de déplacement horizontale,
dans laquelle la pièce usinée (1) est reçue et serrée dans le logement de pièce usinée
(23) rotatif dans une position définie,
un poste de chargement (12) et un poste d'usinage (14) dans lequel le revêtement est
effectué au moyen d'un dispositif de revêtement (29) avec la lance de revêtement (30),
dans laquelle la pièce usinée (1) peut être transportée avec le transporteur rotatif
(20) entre le poste de chargement (12) et le poste d'usinage (14), et
dans laquelle le poste de chargement (12) est réalisé pour l'alimentation et l'évacuation
de la pièce usinée (1),
caractérisée
- en ce que le poste de chargement (12) est en face du poste d'usinage (14),
- en ce qu'un dispositif de mesure (52) est agencé pour la mesure de la pièce usinée dans la
zone du poste de chargement (12), en ce que le dispositif de revêtement (29) et le
dispositif de mesure (52) sont séparés par une paroi de séparation (24) l'un de l'autre,
et
- en ce que la paroi de séparation (24) présente au moins un passage refermable pour le passage
de la pièce usinée (1).
2. Installation selon la revendication 1,
caractérisée
en ce que le passage est fermé par un élément de fermeture (27) qui libère le passage pour
le passage de la pièce usinée (1).
3. Installation selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée
en ce que deux passages sont prévus dans la paroi de séparation (24) avec à chaque fois un
élément de fermeture (27).
4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisée
en ce que le transporteur rotatif (20) est réalisé de manière tournante horizontalement et
en ce qu'au moins un logement de pièce usinée (23) est logé de manière réglable sur
le transporteur rotatif (20), en particulier de manière pivotante autour d'un axe
de pivotement horizontal.
5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisée
en ce qu'un dispositif à portique (40) est prévu avec au moins deux axes de déplacement (41,
42, 43) avec lequel la lance de revêtement (30) peut être déplacée pour le revêtement
de plusieurs alésages (3) d'une pièce usinée (1) dans le poste d'usinage (14) dans
les alésages (3).
6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisée
en ce que le dispositif de mesure (52) présente un capteur de mesure qui peut être déplacé
dans plusieurs directions.
7. Procédé de revêtement métallique d'une surface de roulement d'un alésage de cylindre
d'une pièce usinée (1) qui est un bloc de moteur, sur une table tournante (22) pour
lequel
- une lance de revêtement (30) est entrée dans un alésage à revêtir (3),
- un jet de plasma métallique est généré par la lance de revêtement (30) et
- par rotation de la lance de revêtement (30) le revêtement métallique est appliqué
sur une paroi d'alésage,
dans lequel la table tournante (22) est prévue en tant que transporteur rotatif (20)
sur laquelle au moins deux logements de pièce usinée (23) sont prévus, lesquels sont
déplacés en rotation le long d'une course rotative horizontale,
dans lequel la pièce usinée (1) est reçue et serrée dans le logement de pièce usinée
(23) dans une position définie,
dans lequel la pièce usinée (1) est transportée avec le transporteur rotatif (20)
entre un poste de chargement (12) et un poste d'usinage (14), dans lequel dans le
poste d'usinage (14) le revêtement est effectué au moyen d'un dispositif de revêtement
(29) avec la lance de revêtement (30), dans lequel le poste de chargement (12) est
réalisé pour l'alimentation et l'évacuation de la pièce usinée (1),
caractérisé
- en ce que le poste de chargement (12) est prévu en face du poste d'usinage (14),
- en ce qu'un dispositif de mesure (52) est agencé, lequel mesure la pièce usinée dans la zone
du poste de chargement (12),
- en ce que le dispositif de revêtement (29) et le dispositif de mesure (52) sont séparés par
une paroi de séparation l'un de l'autre et
- en ce que pour le passage de la pièce usinée du poste de chargement (12) dans le poste d'usinage
(14) au moins un passage refermable est prévu dans la paroi de séparation (24).