DE10204251A1

DE10204251A1 - Spritzpistole für thermisches Drahtspritzen

Info

Publication number: DE10204251A1
Application number: DE10204251A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kazmaier; Patrick Izquierdo; Christian Wanke; Tilman Haug; Alexander Sagel
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2002-02-02
Filing date: 2002-02-02
Publication date: 2003-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spritzpistole für thermisches Drahtspritzen, insbesondere für Lichtbogendrahtspritzen. Die Erfindung besteht darin, dass bei einer Spritzpistole für thermisches Drahtspritzen, bestehend aus einer Einrichtung zum Abschmelzen mindestens eines Drahtes an dessen Ende, bestehend weiterhin aus einer Drahtvorschubeinrichtung zum Fördern des mindestens einen Drahtes von einem Drahtmagazin in den Abschmelzbereich der Einrichtung zum Abschmelzen, und weiterhin bestehend aus einem rotierbaren Düsensystem, welches mit einem Zerstäubergassystem verbunden ist, und dessen Auslassöffnung auf den Abschmelzbereich und eine Oberfläche eines Werkstückes gerichtet ist, die Drahtvorschubeinrichtung (24-27; 56-59) zusammen mit dem Düsensystem (32) rotierbar vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzpistole für thermisches Drahtspritzen, insbesondere eine Lichtbogenspritzpistole, nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Beim Beschichten von Werkstücken mit dem Lichtbogenspritzverfahren werden Draht- oder Fülldraht- Spritzzusätze in einem elektrischen Lichtbogen geschmolzen und durch ein Zerstäubergas auf die Oberfläche des Werkstückes geschleudert. Der Lichtbogen wird zwischen zwei Drahtenden erzeugt, indem die elektrisch leitenden Drähte mit einer Spannungsquelle verbunden werden und zum Zünden des Lichtbogens in Kontakt gebracht werden. Als Zerstäubergas können Druckluft oder andere Gase oder Gasgemische auf den Lichtbogen gerichtet werden, so dass sich ein Spritzstrahl ausbildet, der auf die Oberfläche des Werkstückes gerichtet ist. Eine Drahtvorschubeinrichtung sorgt für den Nachschub von Drahtmaterial aus einem Drahtmagazin.

In US 5,938,944 ist ein Drahtflammspritzverfahren beschrieben, bei dem zum Beschichten der Oberfläche von Bohrungen eine Spritzpistole mit einer rotierenden Winkeldüse vorgesehen ist. Eine stationär angeordnete Drahtvorschubeinrichtung beinhaltet u. a. von einem Motor angetriebene Drahtvorschubrollen, zwischen denen der Draht reibungsbehaftet gefördert wird. Der Drahtvorschub kann mit Hilfe eines Drehgebers an einer Drahtvorschubrolle geregelt durchgeführt werden. Ähnliche Drahtspritzsysteme mit stationären Drahtmagazin und rotierendem Düsensystem sind auch in WO 97/49497A1 und EP 459995B1 beschrieben. Spritzpistolen mit stationärem Drahtmagazin sind nicht flexibel handhabbar.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Spritzpistole für thermisches Drahtspritzen, insbesondere eine Lichtbogenspritzpistole, zu entwickeln, die einen flexiblen Einsatz ermöglicht.

Die Aufgabe wird mit einer Spritzpistole gelöst, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Die Ausbildung einer Spritzpistole mit einem gemeinsam rotierbaren Drahtmagazin, einer Drahtfördereinheit und eines Düsensystems erlaubt die Herstellung von dichten und homogenen Lichtbogen-Draht-Innenbeschichtungen an großvolumigen, nicht rotationssymmetrischen Werkstücken, wie z. B. Kurbelgehäusen. Als Drahtmagazine können horizontal, vertikal oder schräg angeordnete Drahtrollen oder Drahtgebinde vorgesehen sein. Ebenso können die Drähte aus fassförmigen Behältern zugeführt werden. Die Drahtfördereinheit kann vorteilhaft aus Drahtvorschubrollen bestehen, die drehbar angetrieben werden. Motor und Getriebe für den Antrieb der Drahtvorschubrollen können zusammen mit den Drahtvorschubrollen rotierbar vorgesehen sein. In einer Variante kann ein Motor für den Antrieb der Drahtvorschubrollen stationär vorgesehen sein.

Die Zuführung von Betriebsmedien, wie elektrische Energie und Gase erfolgt über Drehdurchführungen.

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden, es zeigen:

Fig. 1 eine Spritzpistole für Lichtbogendrahtspritzen mit horizontal gelagerten Drahtvorschubrollen,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit vertikal gelagerten Drahtgebinden,

Fig. 3 eine Spritzpistole mit zwei mitrotierenden Antriebsmotoren für zwei Drahtvorschubrollenpaare,

Fig. 4 eine Spritzpistole mit einem mitrotierenden Antriebsmotor für zwei Drahtvorschubrollenpaare, und

Fig. 5 eine Spritzpistole mit einem stationären Antriebsmotor für zwei Drahtvorschubrollenpaare.

In nachstehender Beschreibung werden für Elemente mit äquivalenter Funktion die gleichen Bezugszeichen verwendet.

In Fig. 1 ist eine Spritzpistole 1 für Lichtbogendrahtspritzen einer Bohrung 2 eines Werkstückes 3 dargestellt. Die Spritzpistole 1 besteht aus einem hohlzylindrischen Grundkörper 4, der in Lagern 5, 6 in einer Halterung 7 drehbar gelagert ist. Die Halterung 7 ist an einer nicht dargestellten Vorrichtung zur Vertikalpositionierung in Richtung des Pfeils 8 befestigt. Der Positionierweg dieser Vorrichtung ist größer als die Tiefe der Bohrung 2. Zur Rotation des Grundkörpers 4 in den Lagern 5, 6 ist ein stationärer Motor 9 vorgesehen, der an der Halterung befestigt ist. Auf der Welle 10 des Motors 9 sitzt eine Riemenscheibe 11. Ein Riemen 12 umschlingt die Riemenscheibe 11 sowie eine weitere Riemenscheibe 13 am Umfang des Grundkörpers 4. Am Grundkörper 4 sind zwei Drahtvorratsrollen 14, 15 auf Achsen 16, 17 drehbar in Richtung der Pfeile 18, 19 gehalten. Auf den Drahtvorratsrollen 14, 15 sind Spritzdrähte 20, 21 aufgewickelt. Die Spritzdrähte 20, 21 sind über Umlenkelemente 22, 23 und zwischen Drahtvorschubrollenpaare 24, 25; 26, 27 geführt, welche in Richtung der Pfeile 28-31 angetrieben sind. Weiterhin sind die Spritzdrähte 20, 21 in einen Düsenkopf 32 geführt, der sich am unteren Ende des Grundkörpers 4 befindet. Die Spritzdrähte 20, 21 treten aus dem Düsenkopf 32 in einen Abschmelzbereich 33 ein. In den Abschmelzbereich 33 weist eine Auslassöffnung 34 für Primar- und Sekundärgas, welche senkrecht auf die Oberfläche der Bohrung 2 gerichtet ist. Die Auslassöffnung 34 steht mit Gaskanälen 35, 36 in Verbindung, die an Drehdurchführungen 37, 38 enden, welche am Umfang des Grundkörpers 4 angeordnet sind. Von den Drehdurchführungen 37, 38 führen stationäre Gasleitungen 39, 40 zu nicht weiter dargestellten Gasvorratsbehältern. Zur Stromversorgung der Spritzdrähte 20, 21 sind am Umfang des Grundkörpers 4 Schleifringe 41, 42 befestigt. Den Schleifringen 41, 42 sind Schleifkontakte 43, 44 zugeordnet, die mit Leitungen 45, 46 verbunden sind, welche auf eine Stromquelle führen. Im Inneren des Grundkörpers 4 bestehen Verbindungen 47, 48 zwischen den Schleifringen 41, 42 und den Spritzdrähten 20, 21.
Bei Vorschub der Spritzdrähte 20, 21 in den Abschmelzbereich 33 berühren diese einander, so dass ein Lichtbogen zwischen den Enden der Spritzdrähte 20, 21 entsteht und dauerhaft brennt, solange die Stromzufuhr über die Schleifringe 41, 42 aufrechterhalten wird. Die Enden der Spritzdrähte 20, 21 werden im Lichtbogen abgeschmolzen. Durch das aus der Auslassöffnung tretende, unter Druck stehende Primär- und Sekundärgas werden die abgeschmolzenen Metallpartikel im Spritzstrahl 49 auf die vorbereitete Oberfläche der Bohrung 2 geschleudert. Weil mit Hilfe des Motors 9 und des Riementriebes 11-13 der Grundkörper 4 einschließlich den Drahtrollen 14, 15, den Drahtzufuhrrollen 24-27 und dem Düsenkopf 32 in Richtung des Pfeils 50 um eine Achse 51 rotiert und weil die Spritzpistole 1 gleichzeitig eine Abwärtsbewegung in Richtung des Pfeils 8 ausführt, wird vom Spritzstrahl 49 die gesamte Oberfläche der Bohrung 2 erfasst.
Alternativ ist es möglich, das Werkstück 3 in vertikaler Richtung des Pfeils 8 relativ zur Spritzpistole 1 zu positionieren.
Die sich verbrauchenden Spritzdrähte 20, 21 werden laufend erneuert, indem die Drahtvorschubrollen 24-27 in Richtung der Pfeile 28-31 angetrieben werden. Dabei werden die Spritzdrähte 20, 21 von den leicht gebremsten Drahtrollen 14, 15 abgewickelt.
In Fig. 2 ist eine Variante für die Anordnung von Drahtvorratsrollen 52, 53 dargestellt. Die Drahtvorratsrollen 52, 53 sind vertikal in Richtung der Pfeile 54, 55 drehbar gelagert. Dadurch ergeben sich andere Abwickelverhältnisse für die Spritzdrähte 20, 21.
Bei der Variante nach Fig. 3 besitzen die Drahtvorratsrollen 14, 15 die gleiche Anordnung, wie zu Fig. 1 beschrieben. In Fig. 3 ist die Spritzpistole 1 gegenüber der Darstellung in Fig. 1 um 90 Grad gedreht gezeichnet. Gemäß dieser Variante sind zum Antrieb der Drahtvorschubrollen 56-59 zwei Motoren 60, 61 innerhalb des Grundkörpers 4 vorgesehen. Die Wellen 62, 63 der Motoren 60, 61 sind parallel zur Achse 51 angeordnet. Auf den Wellen 62, 63 sind Kegelräder 64, 65 befestigt, die mit Kegelrädern 66, 67 in Eingriff stehen, welche koaxial beidseitig auf den Achsen 68, 69 der Drahtvorschubrollen 56, 57 befestigt sind. Auf den Achsen 68, 69 sitzen weiterhin Zahnräder 70, 71, die mit Zahnrädern 72, 73 im Eingriff stehen, welche auf den Achsen 74, 75 der Drahtvorschubrollen 57, 58 befestigt sind. Die Achsen 68, 69 und 74, 75 liegen horizontal, parallel zueinander und senkrecht zu den Drehachsen der Motoren 60, 61. Die Stromzufuhr zu den Motoren 60, 61 kann über Schleifringe am Umfang des Grundkörpers 4 realisiert sein, was in Fig. 3 nicht dargestellt ist. Die Motoren 60, 61 und die angekoppelten Zahnradgetriebe aus den Rädern 64, 66, 70, 72 bzw. 65, 67, 71, 73 rotieren beim Spritzen gemeinsam mit dem Grundkörper 4 um dessen Achse 51. Die Motoren 60, 61 erlauben einen voneinander unabhängigen Antrieb der Drahtvorschubrollen 56-59 und damit einen unabhängigen Vorschub der Spritzdrähte 20, 21.
In Fig. 4 ist eine weitere Variante für einen Antrieb der Drahtvorschubrollen 56-59 gezeigt. Gemäß dieser Variante ist nur ein Motor 76 innerhalb des Grundkörpers 4 vorgesehen. Die getriebetechnische Anordnung entspricht im wesentlichen der Variante nach Fig. 3. Auf der Welle 77 des Motors 76 ist neben dem Kegelrad 65 eine Riemenscheibe 78 befestigt. Auf gleicher Höhe mit der Riemenscheibe 78 ist eine weitere Riemenscheibe 79 vorgesehen, die auf einer gemeinsamen Achse 80 mit dem Kegelrad 64 sitzt. Die Riemenscheiben 78, 79 sind mit einem Riemen 81 verbunden. Wenn der Motor 76 angesteuert wird, dann drehen alle Drahtzufuhrrollen 56-59 synchron, wenn die Räder 64, 67; 66, 67; 69, 70; 72, 73 jeweils die gleiche Verzahnung aufweisen. Damit werden auch die Spritzdrähte 20, 21 synchron zugeführt.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Variante ist zum Antrieb der Drahtvorschubrollen 56-59 ein Motor 82 außerhalb des Grundkörpers 4 angeordnet. Der Motor 82 ist gestellfest an der Halterung 7 befestigt. Auf der Welle 83 des Motors 82 sitzt eine Riemenscheibe 84. Vertikal in gleicher Höhe mit der Riemenscheibe 84 ist eine weitere Riemenscheibe 85 vorgesehen, die koaxial zur Drehachse 51 den Grundkörper 4 umschließt. Die Riemenscheibe 85 ist in Lagern 86, 87 drehbar um die Achse 51 an der Halterung 7 befestigt. Beide Riemenscheiben 84, 85 sind antriebsmäßig mit einem Riemen 88 verbunden. Die Riemenscheibe 85 besitzt eine Innenverzahnung in die Zahnräder 89, 90 eingreifen, die gemeinsame vertikale Drehachsen 91, 92 mit den Kegelrädern 64, 65 aufweisen. Im Übrigen entspricht der getriebetechnische Aufbau zum Antrieb der Drahtvorschubrollen 56-59 dem, wie er bereits zu Fig. 3 oder 4 beschrieben wurde.
Zum Antrieb der Drahtvorschubrollen 56-59 wird der Motor 82 angesteuert. Dessen Drehmoment wird über den Riementrieb 84, 88, 85 auf die Zahnräderzüge aus den Rädern 89, 64, 66, 70, 72 bzw. 90, 65, 67, 69, 73 übertragen. Wie in Fig. 1 gezeigt, laufen die Spritzdrähte 20, 21 reibungsbehaftet zwischen den Drahtvorschubrollen 56-59 und werden geregelt in den Abschmelzbereich 33 gefördert. Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Spritzpistole
2 Bohrung
3 Werkstück
4 Grundkörper
5, 6 Lager
7 Halterung
8 Pfeil
9 Motor
10 Welle
11 Riemenscheibe
12 Riemen
13 Riemenscheibe
14, 15 Drahtvorratsrolle
16, 17 Achse
18, 19 Pfeil
20, 21 Spritzdraht
22, 23 Umlenkelement
24-27 Drahtvorschubrolle
28-31 Pfeil
32 Düsenkopf
33 Abschmelzbereich
34 Auslassöffnung
35, 36 Gaskanal
37, 38 Drehdurchführung
39, 40 Gasleitung
41, 42 Schleifring
43, 44 Schleifkontakt
45, 46 Leitung
47, 48 Verbindung
49 Spritzstrahl
50 Pfeil
51 Achse
52, 53 Drahtvorratsrolle
54, 55 Pfeil
56-59 Drahtvorschubrolle
60, 61 Motor
62, 63 Welle
64-67 Kegelrad
68, 69 Achse
70-73 Zahnrad
74, 75 Achse
76 Motor
77 Welle
78, 79 Riemenscheibe
80 Achse
81 Riemen
82 Motor
83 Welle
84, 85 Riemenscheibe
86, 87 Lager
88 Riemen
89, 90 Zahnrad
91, 92 Drehachse

Claims

1. Spritzpistole für thermisches Drahtspritzen,
bestehend aus einer Einrichtung zum Abschmelzen mindestens eines Drahtes an dessen Ende,
bestehend weiterhin aus einer Drahtvorschubeinrichtung zum Fördern des mindestens einen Drahtes von einem Drahtmagazin in den Abschmelzbereich der Einrichtung zum Abschmelzen,
und weiterhin bestehend aus einem rotierbaren Düsensystem, welches mit einem Zerstäubergassystem verbunden ist, und dessen Auslassöffnung auf den Abschmelzbereich und eine Oberfläche eines Werkstückes gerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Drahtvorschubeinrichtung (24-27; 56-59) zusammen mit dem Düsensystem (32) rotierbar vorgesehen ist.

2. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Durchführen von Lichtbogenspritzen gleichzeitig zwei Drähte (20, 21) mittels der Drahtvorschubeinrichtung (24-27; 56-59) in den Abschmelzbereich (33) führbar sind, und dass zum Erzeugen eines zwischen den Drahtenden brennenden Lichtbogens im Abschmelzbereich (33) die Drähte (20, 21) über Schleifkontakte (43, 44) mit einer Spannungsquelle in Verbindung stehen.

3. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstäubergas über eine Drehdurchführung (37, 38) dem Düsensystem (32) zuführbar ist.

4. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einleiten der Rotation der Drahtvorschubeinrichtung (24-27; 56-59) und des Düsensystems (32) ein Elektromotor (9) vorgesehen ist.

5. Spritzpistole nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzpistole (1) aus einer Halterung (7) besteht, in der die Drahtvorschubeinrichtung (24-27; 56-59) und das Düsensystem (32) auf einem Rotationskörper (4) befestigt sind, der in der Halterung (7) gelagert ist.

6. Spritzpistole nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Elektromotor (9) und dem Rotationskörper (4) ein Riementrieb (11, 12, 13) vorgesehen ist.

7. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Drahtmagazin zwei horizontal gelagerte Drahtrollen (14, 15) vorgesehen sind.

8. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Drahtmagazin zwei horizontal angeordnete Drahtgebinde (52, 53) vorgesehen sind.

9. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Drahtmagazin zwei faßförmige Drahtgebinde vorgesehen sind.

10. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Drahtvorschubeinrichtung (24-27; 56-59) ein stationärer Motor (82) und ein Getriebe (84, 88, 85, 89, 90, 64, 65, 69, 70, 72, 73) vorgesehen sind.

11. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Drahtvorschubeinrichtung (24-27; 56-59) für zwei Drähte (20, 21) ein (76) oder zwei Motoren (60, 61) und ein (78, 81, 79, 64-67, 70-73) oder zwei Getriebe (64, 66, 70, 72; 65, 67, 71, 73) vorgesehen sind.

12. Spritzpistole nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der eine (76) oder die zwei Motoren (60, 61) zusammen mit dem Düsensystem (32) rotierbar vorgesehen sind.