JP2004002995A - 被処理物品の表面に溶射被覆を施す装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、表面、特にクランクケース・シリンダの円筒摺接面のより効率的かつ経済的な被覆を可能にし、特に大量生産に好適に適用される溶射被覆装置および方法を提供する。
【解決手段】溶射ジェット(P)を発生するトーチ(2)を含み、トーチ(2)は溶射ジェット(P)が垂直方向に対して実質的に直角方向へ拡がるように処理ステーション(14)に配置され、また調整手段(40;45;60;70)を含み、調整手段は被覆処理時に被覆面が溶射ジェット(P)に対して直角になるように被処理物品(20)と整合される、被処理物品(20)の表面に溶射被覆を施す装置が提供される。
【選択図】 図5
【解決手段】溶射ジェット(P)を発生するトーチ(2)を含み、トーチ(2)は溶射ジェット(P)が垂直方向に対して実質的に直角方向へ拡がるように処理ステーション(14)に配置され、また調整手段(40;45;60;70)を含み、調整手段は被覆処理時に被覆面が溶射ジェット(P)に対して直角になるように被処理物品(20)と整合される、被処理物品(20)の表面に溶射被覆を施す装置が提供される。
【選択図】 図5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物品の表面に溶射被覆を施すための装置と方法に係わり、また内面(特に、クランクケース・シリンダのシリンダボアの円筒摺接面)に溶射被覆を施すための前記装置およびクランクケース・シリンダ方法の使用に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
溶射被覆は、表面の直接被覆または表面処理のための十分に確立された方法である。特に、アーク溶射、火炎溶射、高速火炎溶射(oxy−fuel spraying)およびプラズマ溶射等の溶射法は、例えば、摩耗保護層、断熱層または電気絶縁層等の高品質被覆を形成するために、多くの工業分野で現在使用されている方法である。この点で、プラズマ溶射は特別な役割を果たしている。何故なら、プラズマ溶射は処理できる材料の多様さ、および溶融処理または被覆処理の再現性のよさのために非常に高い自由度を有するからである。したがって、溶射被覆は、個々の要求に対して理想的に適合可能である。
【0003】
回転プラズマ溶射等の新しい溶射技術の開発は、それらの被覆方法の新しい適用分野を絶えず開拓している。回転プラズマ溶射では、プラズマ・トーチが軸線の周囲を回転し、プラズマ・ジェットが軌道をめぐる。このようにして、被処理物品の内部空間の表面すなわち内面の被覆である内側被覆を、優れた方法で被覆することができる。
【0004】
自動車工業界で非常に重要な適用分野は、内燃機関のクランクケース・シリンダのシリンダ・ボアの円筒摺接面の被覆である。このために、シリンダ・ボアの表面に被覆を形成するために、回転プラズマ・トーチがシリンダ・ボアの軸線に沿って動かされ、前記被覆は、通常、引続く処理段階(例えば、ホーニング加工(研摩加工))で再処理される。この方法で、内燃機関の円筒摺接面に対する高い摩擦需要(tribological demands)に永続的に対抗可能な被覆を形成できることが判った。
【0005】
自動車産業では、製造コストを低く抑えるために、価格の有利な材料のみならず、できるだけ効率的かつ経済的な製造方法を探し求める必要がある。円筒摺接面の溶射被覆に関しては、この処理を工業上の大量生産において可能にするために研究が行われている。例えば、WO−A−00/37703では、流れ生産プラント形態での円筒摺接面の溶射被覆用の処理ステーション(処理場)が開示されており、それによると、クランクケース・シリンダが、搬送体によって複数の処理場を通して搬送され、それらの処理場のうちの一つで溶射被覆が行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、表面、特に、クランクケース・シリンダの円筒摺接面の効率的かつ経済的な被覆を可能にする、溶射被覆を施す装置と方法を提供することである。本方法と装置は、工業的な大量生産への適用に特に適するものである。
【0007】
この目的を、装置に関して満足し、また、方法に関して技術的に満足する本発明の主題は、各カテゴリーの独立請求項に記載された内容で特徴づけられる。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明によれば、溶射ジェットを発生するトーチと、調整手段とを含み、前記トーチは、溶射ジェットが垂直方向に対して実質的に直角方向に拡がるように処理ステーションに配置され、前記調整手段は、被覆処理時に、被覆面が溶射ジェットに対して直角になるように被処理物品を整合させるためのものである、被処理物品の表面に溶射被覆を施す装置が提供される。
【0009】
被覆処理の際、被覆対象表面が垂直であると、とりわけ良好かつ均一な被覆を形成できるということが判った。被処理物品は、被覆面が溶射ジェットに対して直角に位置するように調整手段によって整合せしめられる。溶射ジェットは、垂直方向に対して実質的に直角方向に進行するので、被覆面は垂直方向に位置づけられる。
【0010】
調整手段によって得られる利点は、特に高度な自動化による工業的大量生産の場合に、V型エンジンのクランクケース・シリンダの円筒摺接面の被覆を例として明らかである。被覆対象表面を、常に垂直姿勢に配向しなければ、既知の装置(流れ生産プラント)では2走行すなわち2パスによってクランクケース・シリンダを被覆する必要がある。クランクケース・シリンダは、先ず最初に、被覆のために最初の列のシリンダ・ボアが正確に整列されるように、適当な手段によって搬送体に載置しなければならない。1列のボアみが被覆される最初の走行後、クランクケース・シリンダは第2列のシリンダ・ボアの対称軸線が被覆のために正確に配向されるように、搬送体上に再配置しなければならない。その後、第2の走行で第2列のシリンダ・ボアが被覆される。
【0011】
本発明装置は、必要に応じて手操作なしに、すなわち自動化された方法で、かかる被処理物品の1走行での被覆を可能にする。被処理物品は、先ず最初に第1列のシリンダ・ボアの対称軸線が垂直となるように調整手段によって配列され、それらのシリンダ・ボアが被覆された後、調整手段は第2列のシリンダ・ボアの対称軸線が垂直となるように被処理物品を位置決めする。V型エンジンのクランクケース・シリンダの全てのシリンダ・ボアは、1走行すなわち1パスで次々に被覆できる。この例は、本発明が十分に効率的かつ経済的な被覆処理を可能にすることを示すものである。
【0012】
工業的な利用において、有利には、被処理物品を処理ステーションへ移送して、そこでの処理位置にもたらす搬送装置を、本発明装置が具備する。
【0013】
第1の実施態様では、少なくとも処理ステーションの領域で、搬送装置を傾動可能および/または枢動可能にする調整装置を、調整手段が含む(なお、枢動とは、中心軸線の周囲で回転することを意味する)。したがって、載置されて固定された被処理物品を含む搬送装置は、被覆面が溶射ジェットに対して直角になるように整合可能である。
【0014】
第2の実施態様によれば、搬送装置が、被処理物品を受止めるための保持具を具備し、該保持具によって、被処理物品が、搬送装置に対して傾動および/または枢動せしめられる。
【0015】
第3の実施態様では、被覆ステーションにおいて、被覆処理を行なう間、被処理物品の把持、整合および保持を可能にする位置決め装置を、調整手段が含む。この位置決め装置は、例えば、マニュピュレータ、把持腕またはロボットであってよい。
【0016】
第4の実施態様では、搬送装置から、被処理物品を少なくとも部分的に上昇させることのできるリフト装置を調整手段として具備してよい。。したがって、被処理物品は搬送装置に対して規定された方法で傾動可能である。
【0017】
有利な対策としては、2つの表面を同時に被覆するために、少なくとも2つのトーチを設けることである。これにより、全処理時間が短縮されるため、適用例に応じて装置効率を高めることができる。
【0018】
トーチはプラズマ・トーチであることが好ましい。何故なら、プラズマ溶射は処理することのできる材料との関連で非常に自由度が高く、被覆の再現性が保証されるからである。トーチ(1つまたは複数)は、それが内面被覆、特に円筒摺接面の被覆に好適に使用されるという観点から、回転可能なプラズマ・トーチである。
【0019】
これらの実施態様の調整手段は、勿論のことながら互いに組合わせることもできる。
【0020】
被処理物品の表面を溶射被覆する本発明方法では、垂直方向に対して実質的に直角に拡がる溶射ジェットが、トーチによって形成され、かつ、被覆処理の間、溶射ジェットに対して被覆面が直角になるように、調整可能な調整手段によって被処理物品が位置決めされる。
【0021】
本発明装置および本発明方法の好ましい使用態様は、内面(特に、クランクケース・シリンダ、とりわけ、少なくとも2つのシリンダ・ボアを有し、それらの長手方向軸線が互いに平行でないクランクケース・シリンダのシリンダ・ボアの円筒摺接面)を被覆することである。
【0022】
以下、本発明の具体例および図面を見ながら、装置および方法の両者について説明する。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明は、被覆すべき被処理物品が乗用車用の内燃機関のクランクケース・シリンダである実施例に特に係わる応用例を引用して説明される。被覆面はシリンダ・ボアの円筒摺接面である。すなわち、内面が被覆される。しかしながら、本発明は円筒摺接面の被覆に限定されず、広く、内部空間の他の内面または表面の溶射被覆、および/または外面または表面の溶射被覆に同じように有利に使用できる。他の適用例は、航空用動力装置の燃焼室や工業的な固定用ガス・タービンの遷移部品の被覆、または連結ロッド軸受の内面被覆である。
【0024】
さらに、プラズマ溶射による溶射被覆が行われる例示的な特徴を有する好ましい例が引用される。この処理は、それ自体十分に周知であるので、本明細書では、これ以上の詳細な説明は必要でない。同様にして、本発明は当然ながらアーク溶射またはHVOF溶射のような他の溶射被覆処理にも好適である。
【0025】
図1は、被処理物品20であるクランクケース・シリンダのシリンダ・ボア22内の円筒摺接面を溶射被覆するための、流れ生産プラント(全体が符号10で指示されている)の重要部分を極めて模式的に示している。流れ生産プラント10は、複数の処理ステーション11,12,13,14,15を含み、被覆すべき被処理物品20は、例えばコンベヤ・ベルトまたはローラー軌道として設計されている搬送装置16によって、それらの処理ステーションを通して送られる。
【0026】
図1に矢印Eで指示されるように、被処理物品20は流れ生産プラント10へ供給される。搬送装置16は、被処理物品20を最初は準備ステーション11内で搬送する。被処理物品すなわちクランクケース・シリンダ20は、このステーションでマスキングされる。図示していないが適当形状のマスクが被処理物品20に取付けられ、他の処理の間に被覆すべきではないクランクケース・シリンダの領域、例えばシリンダ・ボアが形成されれている表面やシリンダ・ヘッド表面を保護する。
【0027】
続く処理ステーション12では、被覆すべき表面に対して、サンドブラスト法により、溶射被覆のための準備がなされる。
【0028】
引き続き被処理物品20は、クリーニング・ステーション13を通して移動され、そのステーションで強力なクリーニングが行われる。処理ステーション12からの残留砂、および必要ならばまだ存在している汚れ粒子が除去される。
【0029】
その後、処理ステーション14にて溶射被覆が行われる。回転プラズマ・トーチが被覆すべきシリンダ・ボア内に移動される。プラズマ・トーチで発生される溶射ジェットはシリンダ・ボアの長手方向軸線のまわりに回転される。溶射ジェットはトーチの動きによって長手方向軸線の方向へ螺旋を描き、これによりシリンダ・ボア22の内壁面を被覆する。
【0030】
被覆後、被処理物品20は冷却ステーション15を通して移動される。
【0031】
被処理物品20は引き続き周知の方法で作業、例えばマスクの除去、ホーニングによる円筒摺接面の再加工や同様処理等を行われることができる。
【0032】
模式図1では、処理ガスの供給または排除ライン、吸引装置、駆動装置、連結来、電力供給装置および制御装置のような構成要素は図面の明瞭化のために示されていない。選定および制御ユニット17のみ処理ステーション14に含められており、そのステーションにて溶射被覆が行われる。
【0033】
本発明は、溶射被覆の行われる処理ステーション14に基本的に関係する。より詳細に説明する前に、本発明の特に適している内燃機関のクランクケース・シリンダのさまざまな設計を、図2〜図4を見ながら説明する。
【0034】
図2は、本明細書では5気筒エンジンとして、すなわち5つのシリンダ・ボア22を有するVR型エンジンのクランクケース・シリンダを示している。各シリンダ・ボア22は、表面、すなわち、運転時にピストンが移動する各円筒摺接面23によって境界付けられる。これらの円筒摺接面23が溶射被覆される。VR型エンジンのクランクケース・シリンダ20では、全シリンダ・ボア22が共通するシリンダ・ヘッド面21内に配置され、シリンダ・ヘッド面21に対して直角に延在せずに傾いている。2列にシリンダ・ボア22が配置され、すなわち図の右側の列は2つのボアを、また図の左側の列は3つのボアを有する。シリンダ・ボア22の配向は、ボアの対称軸線を表すそれぞれの長手方向軸線A1,A2で説明できる。同列に属するボアの長手方向軸線A1またはA2は互いに平行に延在する。長手方向軸線A1は長手方向軸線A2に対して検出している。長手方向軸線A1,A2は、例えば15゜の角度をなす。長手方向軸線A1,A2はシリンダ・ヘッド面21に対して直角な垂線Nに対して対称的に延在し、すなわち第1列の長手方向軸線A1は、第2列の長手方向軸線A2が垂線Nと形成する角度と同じ角度を垂線Nと形成する。
【0035】
図3は、本明細書では6気筒エンジンとして設計されたV型エンジンのクランクケース・シリンダ20を示す。2列のシリンダ・ボア22が形成されてV型配置をなす。VR型エンジンと比較して、V型エンジンでは2つのシリンダ・ヘッド面211,212は互いに傾いている。第1列のシリンダ・ボア22の長手方向軸線A1はそれぞれシリンダ・ヘッド面211に対して直角であり第2列のシリンダ・ボア22の長手方向軸線A2はそれぞれシリンダ・ヘッド面212に対して直角である。
【0036】
図4は、本明細書では12気筒エンジンとして設計されたW型エンジンのシリンダ・ボア22を示す。3つのシリンダ・ボア22が4列にそれぞれ配列されている。V型エンジンと同様に、W型エンジンも2つのシリンダ・ヘッド面211,212を備え、それらは互いに傾斜しているが、W型エンジンではそれぞれのシリンダ・ヘッド面211,212に2列のシリンダ・ボア22が配列されている。1つの列においては、長手方向軸線A1,A2,A3またはA4はそれぞれ互いに平行に延在する。長手方向軸線A1〜A4は互いに組をなして傾斜している、すなわち長手方向軸線A1〜A4のいずれもがそれ以外の軸線A1〜A4と平行に延在していない。
【0037】
図2〜図4のクランクケース・シリンダ20は、一般にそれぞれが少なくとも2列のシリンダ・ボア22を有し、第1列のシリンダ・ボア22の長手方向軸線A1は第2列のシリンダ・ボア22の長手方向軸線A2と平行に延在せず、傾斜している。
【0038】
溶射被覆、特にプラズマ溶射トーチを有するプラズマ溶射では、特に均一な層の付着が実現できるという理由で、被覆すべき表面を直角に配向することが有利であると立証されている。円筒接触面23の被覆のためには、このことは長手方向軸線A1,A2,A3またはA4の各々が光表示に垂直とされるべきことを示す。
【0039】
本発明によれば、被覆すべき表面が直角であるように被処理物品20を整列させる調整手段を設けることが提案される。
【0040】
これに関して、「垂直」または「垂直方向」は一般的に重力の作用する方向を意味する。本願の枠組みの中で表面または表面要素は、その表面または表面要素の表面垂線ベクトルが垂直方向に直角であるときに、「垂直に整列される」または「垂直に配向される」ものと考える。シリンダ・ボア22または円筒摺接面23の場合には、これはシリンダ・ボア22の長手方向軸線A1,A2,A3,A4である対称軸線が垂直に整列されることを意味する。
【0041】
本発明方法または本発明装置の原理は、図5、図6から明らかである。図5は、被処理物品20を示し、本明細書では溶射被覆の行われる処理ステーション14内のVR型エンジン(図2に示されるような)のクランクケース・シリンダである。溶射ジェットを発生させるトーチ2が設けられ、その溶射ジェットは象徴的に矢印Pで示されている。トーチ2は、回転プラズマ・トーチとして設計され、トーチ2の長手方向軸線Bの方向に延在するロッド3を含む。図においてロッドの下端にはノズル4が備えられ、そのノズル4から溶射ジェットPが放出される。ノズル4は溶射ジェットPがトーチの長手方向軸線Bに直角に放出されるように配列される。トーチ2は長手方向軸線B垂直方向に延在するように、処理ステーション14内に配列される。したがって溶射ジェットPは垂直方向に実質的に直角に放出される。
【0042】
被処理物品20は、被覆すべき表面、すなわち本明細書では円筒摺接面23溶射ジェットPに直角に、すなわち垂直方向へ整列されるように、調整手段によって処理ステーション14内で整列される。
【0043】
図5に示される位置で、図においてシリンダ・ボア22の左側の列の長手方向軸線A2は垂直に延在し、したがってトーチ2の長手方向軸線Bと平行または一致するように被処理物品20は整列される。したがって被処理物品20は角度α1ほど傾き、この角度はシリンダ・ヘッド面21の垂線Nと長手方向軸線A2との間の角度に等しい。したがって被覆すべき円筒摺接面23は垂直となる。被覆の間、溶射ジェットはトーチ2の長手方向軸線Bのまわりを回転する。トーチ2またはロッド3が直線移動することにより、螺旋を描く溶射ジェットPは円筒摺接面23の全面を被覆し、被覆すべき表面は溶射ジェットPに直角であって、垂直方向に整列されていることが常に保証される。
【0044】
図において左側のシリンダ・ボア22の全てが被覆されたならば、被処理物品20が、調整手段によって図6に示される位置に運ばれる。図において、右側の列のシリンダ・ボア22がこれにより垂直に整列され、すなわち長手方向軸線A1が、トーチ2の長手方向軸線Bと平行または一致せしめられる。シリンダ・ヘッド面21の垂線Nは、トーチの長手方向軸線Bに対して角度α2ほど傾き、すなわちシリンダ・ボア22は角度α1+α2(一般にVRエンジンのα1の大きさははα2に等しい)ほど全体として傾く。図6に示される配向で、図において右側の列のシリンダ・ボア22は被覆されることができ、被覆すべき円筒摺接面23は被覆時に常に垂直に整列されて溶射ジェットが実質的に直角に当たることを保証される。
【0045】
本発明は、特に自動化された大量生産において、かなり高い効率と有利な改善が実現する。全てのエンジン形式の、特にVR、VおよびW型エンジンのクランクケース・シリンダのシリンダ・ボアは、自動化された1回の走行またはパスで被覆できる。全てのシリンダ・ボアを被覆するために流れ生産プラントを通して2パス(W型エンジンの場合は4パス)させることはもはや必要ない。
【0046】
以下、本発明装置の、特に調整手段の各種の例について説明する。
【0047】
図7は、本発明による装置の第1の例を示す。この例では、搬送装置16の全体が傾動され、および/または処理ステーション14の領域内で枢動される調整装置40を調整手段が含む。調整装置40は円筒状に湾曲した静止軸受シェル41を含む。保持具42がこの静止軸受シェル41内でガイドされる。搬送装置16は、保持具42にて所定位置に固定される。搬送装置16は、本明細書ではローラー161を有するロール軌道として設計されている。被処理物品20は、クランプ162で搬送装置16上に固定される。さらに、被処理物品20は吸引装置50と効果的に連結されており、この装置は、被覆時に常にガスおよび余剰被覆材料を吸入する。この実施例では、搬送装置16の全体が処理ステーション14の領域内で傾斜しており、保持具42は被処理物品が正しく整列されるまで軸受シェル41内を移動する。その後、保持具42は軸受シェル41に対して所定位置に固定される。
【0048】
被覆のために、クランクケース・シリンダ20は処理ステーション14内へ移動され、必要ならばクランプ162で搬送装置16上に固定され、吸引装置50が配置される。ここで、搬送装置16、マスクを含むクランクケース・シリンダ20、および吸引装置50で構成されるユニット全体は、第1列のシリンダ・ボア22が垂直に整列されるように調整装置40で傾斜される。この列はトーチ2で被覆される。その後、ユニット全体は第2列のシリンダ・ボア22を垂直に整列させるために必要な角度を傾斜される。全てのシリンダ・ボア22がこのようにして被覆された後、クランクケース・シリンダ20は垂直状態にされ、次のステーションへ送ることができる。
【0049】
図8に示される第2の例では、搬送装置16が定置状態で取付けられる。搬送装置に保持具45が設けられ、これにより、搬送装置16に対して被処理物品を傾斜および/または枢動させることができる。保持具45は、例えば、クランクケース・シリンダ20の底部を搬送装置16の表面に対して傾動および/または枢動できるように角度調整可能なアダプタ・パレット(適合式搭載台)として設計される。クランクケース・シリンダ20は、処理のためにアダプタ・パレットとして設計された保持具45上で処理ステーション14へ移動され、そこで位置決めされる。その後、吸引装置50がクランクケース・シリンダ20と組合わされ、これは自動的に行われることが好ましい。必要ならばマスクも取付けられる。マスクおよび吸引装置50を含むクランクケース・シリンダ20は、ここで、被覆すべき表面が垂直となるまで傾斜される。第1列のシリンダ・ボアが被覆された後、マスキングおよび連結された吸引装置50を含めて被処理物品20は、次の列のシリンダ・ボア22が垂直に整列されて被覆できるようになるまで、傾斜される。全てのシリンダ・ボア22がこのようにして被覆された後、被処理物品20は垂直状態にされて、次のステーションへ送ることができる。
【0050】
図9は、第3の例を示す。この例では、調整手段は被覆時に処理ステーション14内で被処理物品20を把持し、整列させ、保持できる位置決め装置60を含む。位置決め装置60は、例えば制御可能な把持腕(アーム)またはロボット・ユニットを備えた融通性のあるハンドリング・システム(取扱装置)として形成される。位置決め装置60は、被処理物品20を処理ステーション14内で把持し、被覆すべき表面が垂直となるように整列させる。第1列のシリンダ・ボアが被覆された後、被処理物品20はマスキングおよび連結されている吸引装置50を含めて、次の列のシリンダ・ボア22が垂直に整列されて被覆できるようになるまで傾斜される。全てのシリンダ・ボア22がこのようにして被覆された後、位置決め装置はクランクケース・シリンダを垂直状態にて搬送装置16上に位置させ、この搬送装置が被処理物品20をさらに搬送する。
【0051】
図10および図11は第4の例を示しており、これにおいて調整手段は、搬送装置16から被処理物品20を少なくとも部分的に上昇させることのできるリフト装置70を含む。図10は処理ステーション14にて搬送装置16のローラー161上に直立する被処理物品を示している。リフト装置70は図において搬送装置のローラー161の下側に備えられ、前述のリフト装置70は斜めに延在するリフト部材71を含む。被処理物品20がトーチ2の下側に位置されるや否や、リフト部材71は搬送装置のローラー161の間を上方へ移動し、斜めに延在することから被処理物品20を図11に示す傾斜状態にする。したがって、被処理物品は被覆すべき円筒摺接面が垂直に立つように整列されることができる。第2列のシリンダ・ボアの被覆のために、さまざまな変形例を提供できる。例えば、リフト部材71を調整可能に設計することが可能である。例えば、リフト部材71は図の右側または左側が交互に上昇できるように支持されることができる。
【0052】
他の変形例は、2つのリフト装置70を有して構成され、リフト装置は互いに後方に、鏡像関係状態に配置される。その後、被処理物品20は先ず第1のリフト装置70上に位置決めされ、第1列のシリンダ・ボアが垂直になるように傾動される。この列の被覆が行われた後、被処理物品20は第2のリフト装置70上に位置決めされ、被処理物品20は第2列のシリンダ・ボアを被覆できるように逆方向へ傾動せしめられる。
【0053】
したがって、本発明により、内燃機関の所望のクランクケース・シリンダの全てのシリンダ・ボアを、流れ生産プラントにて1回の処理走行のみで被覆することが可能になる。
【0054】
これは、異なるボア角度を有する、すなわち、例えばVR、VまたはW型エンジンでのクランクケース・シリンダにおいても、とりわけ可能である。このことは、特に工業的な大量生産および大規模生産における、かなりの効率上昇、製造コストおよび複雑性の低減化を意味する。
【0055】
ここで、全ての例に対して同様に適用される対策について説明する。
【0056】
被覆すべき表面の本発明による垂直方向の整列は自動的に行われることが好ましい。被覆すべき表面の配向に応じて、必要とされる被処理物品20の傾動および/または枢動が、例えば選定および制御ユニット17に入力(エンター)またはプログラムされる。被処理物品20が処理ステーションへ送られた後、被処理物品20は調整手段40によって正しい整列状態にされ、さまざまな被覆位置へ連続的に運ばれる。
【0057】
例えば光センサーのようなセンサーを設けて、被処理物品の正しい整列状態を監視することができる。
【0058】
さらに、処理ステーション14に、2つ以上のトーチ2を平行に設けることもできる。これにより2つ以上の表面が同時に被覆される。クランクケース・シリンダのシリンダ・ボアの被覆の場合には、同時被覆の際、局所的、特に隣接ボア間の通常は薄い壁が過熱することを防止するために、2つの隣接しないボアを同時に被覆することが好ましい。
【0059】
既に留意したように、本発明は、当然のことながらクランクケース・シリンダの円筒摺接面以外の表面の被覆にも適する。表面の幾何学形状に応じて、被覆すべき表面を被覆時にトレース(追跡)することもできる。例えば、被覆対象表面がトーチ2の長手方向軸線Bの方向に湾曲しているならば、被覆すべきそれぞれの領域が垂直に整列されるように、その配向および整列を被覆処理時に自動的に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】溶射被覆のための流れ生産プラントの重要な構成要素の模式図。
【図2】VR型エンジンのクランクケース・シリンダ。
【図3】V型エンジンのクランクケース・シリンダ。
【図4】W型エンジンのクランクケース・シリンダ。
【図5】第1列のシリンダ・ボアの被覆におけるクランクケース・シリンダの整列を示す。
【図6】第2列のシリンダ・ボアの被覆における図5のクランクケース・シリンダの整列を示す。
【図7】本発明による装置の第1具体例。
【図8】本発明による装置の第2具体例。
【図9】本発明による装置の第3具体例。
【図10】本発明による装置の第4具体例。
【図11】本発明による装置の第4具体例。
【符号の説明】
2 トーチ
3 ロッド
4 ノズル
10 流れ生産プラント
11〜14 処理ステーション
15 冷却ステーション
16 搬送装置
17 選定および制御ユニット
20 被処理物品すなわちクランクケース・シリンダ
21 シリンダ・ヘッド面
22 シリンダ・ボア
23 円筒摺接面
40 調整装置
41 軸受シェル
42 保持具
45 保持具
50 吸引装置
60 位置決め装置
70 リフト装置
71 リフト部材
161 ローラー
162 クランプ
211,212 シリンダ・ヘッド面
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物品の表面に溶射被覆を施すための装置と方法に係わり、また内面(特に、クランクケース・シリンダのシリンダボアの円筒摺接面)に溶射被覆を施すための前記装置およびクランクケース・シリンダ方法の使用に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
溶射被覆は、表面の直接被覆または表面処理のための十分に確立された方法である。特に、アーク溶射、火炎溶射、高速火炎溶射(oxy−fuel spraying)およびプラズマ溶射等の溶射法は、例えば、摩耗保護層、断熱層または電気絶縁層等の高品質被覆を形成するために、多くの工業分野で現在使用されている方法である。この点で、プラズマ溶射は特別な役割を果たしている。何故なら、プラズマ溶射は処理できる材料の多様さ、および溶融処理または被覆処理の再現性のよさのために非常に高い自由度を有するからである。したがって、溶射被覆は、個々の要求に対して理想的に適合可能である。
【0003】
回転プラズマ溶射等の新しい溶射技術の開発は、それらの被覆方法の新しい適用分野を絶えず開拓している。回転プラズマ溶射では、プラズマ・トーチが軸線の周囲を回転し、プラズマ・ジェットが軌道をめぐる。このようにして、被処理物品の内部空間の表面すなわち内面の被覆である内側被覆を、優れた方法で被覆することができる。
【0004】
自動車工業界で非常に重要な適用分野は、内燃機関のクランクケース・シリンダのシリンダ・ボアの円筒摺接面の被覆である。このために、シリンダ・ボアの表面に被覆を形成するために、回転プラズマ・トーチがシリンダ・ボアの軸線に沿って動かされ、前記被覆は、通常、引続く処理段階(例えば、ホーニング加工(研摩加工))で再処理される。この方法で、内燃機関の円筒摺接面に対する高い摩擦需要(tribological demands)に永続的に対抗可能な被覆を形成できることが判った。
【0005】
自動車産業では、製造コストを低く抑えるために、価格の有利な材料のみならず、できるだけ効率的かつ経済的な製造方法を探し求める必要がある。円筒摺接面の溶射被覆に関しては、この処理を工業上の大量生産において可能にするために研究が行われている。例えば、WO−A−00/37703では、流れ生産プラント形態での円筒摺接面の溶射被覆用の処理ステーション(処理場)が開示されており、それによると、クランクケース・シリンダが、搬送体によって複数の処理場を通して搬送され、それらの処理場のうちの一つで溶射被覆が行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、表面、特に、クランクケース・シリンダの円筒摺接面の効率的かつ経済的な被覆を可能にする、溶射被覆を施す装置と方法を提供することである。本方法と装置は、工業的な大量生産への適用に特に適するものである。
【0007】
この目的を、装置に関して満足し、また、方法に関して技術的に満足する本発明の主題は、各カテゴリーの独立請求項に記載された内容で特徴づけられる。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明によれば、溶射ジェットを発生するトーチと、調整手段とを含み、前記トーチは、溶射ジェットが垂直方向に対して実質的に直角方向に拡がるように処理ステーションに配置され、前記調整手段は、被覆処理時に、被覆面が溶射ジェットに対して直角になるように被処理物品を整合させるためのものである、被処理物品の表面に溶射被覆を施す装置が提供される。
【0009】
被覆処理の際、被覆対象表面が垂直であると、とりわけ良好かつ均一な被覆を形成できるということが判った。被処理物品は、被覆面が溶射ジェットに対して直角に位置するように調整手段によって整合せしめられる。溶射ジェットは、垂直方向に対して実質的に直角方向に進行するので、被覆面は垂直方向に位置づけられる。
【0010】
調整手段によって得られる利点は、特に高度な自動化による工業的大量生産の場合に、V型エンジンのクランクケース・シリンダの円筒摺接面の被覆を例として明らかである。被覆対象表面を、常に垂直姿勢に配向しなければ、既知の装置(流れ生産プラント)では2走行すなわち2パスによってクランクケース・シリンダを被覆する必要がある。クランクケース・シリンダは、先ず最初に、被覆のために最初の列のシリンダ・ボアが正確に整列されるように、適当な手段によって搬送体に載置しなければならない。1列のボアみが被覆される最初の走行後、クランクケース・シリンダは第2列のシリンダ・ボアの対称軸線が被覆のために正確に配向されるように、搬送体上に再配置しなければならない。その後、第2の走行で第2列のシリンダ・ボアが被覆される。
【0011】
本発明装置は、必要に応じて手操作なしに、すなわち自動化された方法で、かかる被処理物品の1走行での被覆を可能にする。被処理物品は、先ず最初に第1列のシリンダ・ボアの対称軸線が垂直となるように調整手段によって配列され、それらのシリンダ・ボアが被覆された後、調整手段は第2列のシリンダ・ボアの対称軸線が垂直となるように被処理物品を位置決めする。V型エンジンのクランクケース・シリンダの全てのシリンダ・ボアは、1走行すなわち1パスで次々に被覆できる。この例は、本発明が十分に効率的かつ経済的な被覆処理を可能にすることを示すものである。
【0012】
工業的な利用において、有利には、被処理物品を処理ステーションへ移送して、そこでの処理位置にもたらす搬送装置を、本発明装置が具備する。
【0013】
第1の実施態様では、少なくとも処理ステーションの領域で、搬送装置を傾動可能および/または枢動可能にする調整装置を、調整手段が含む(なお、枢動とは、中心軸線の周囲で回転することを意味する)。したがって、載置されて固定された被処理物品を含む搬送装置は、被覆面が溶射ジェットに対して直角になるように整合可能である。
【0014】
第2の実施態様によれば、搬送装置が、被処理物品を受止めるための保持具を具備し、該保持具によって、被処理物品が、搬送装置に対して傾動および/または枢動せしめられる。
【0015】
第3の実施態様では、被覆ステーションにおいて、被覆処理を行なう間、被処理物品の把持、整合および保持を可能にする位置決め装置を、調整手段が含む。この位置決め装置は、例えば、マニュピュレータ、把持腕またはロボットであってよい。
【0016】
第4の実施態様では、搬送装置から、被処理物品を少なくとも部分的に上昇させることのできるリフト装置を調整手段として具備してよい。。したがって、被処理物品は搬送装置に対して規定された方法で傾動可能である。
【0017】
有利な対策としては、2つの表面を同時に被覆するために、少なくとも2つのトーチを設けることである。これにより、全処理時間が短縮されるため、適用例に応じて装置効率を高めることができる。
【0018】
トーチはプラズマ・トーチであることが好ましい。何故なら、プラズマ溶射は処理することのできる材料との関連で非常に自由度が高く、被覆の再現性が保証されるからである。トーチ(1つまたは複数)は、それが内面被覆、特に円筒摺接面の被覆に好適に使用されるという観点から、回転可能なプラズマ・トーチである。
【0019】
これらの実施態様の調整手段は、勿論のことながら互いに組合わせることもできる。
【0020】
被処理物品の表面を溶射被覆する本発明方法では、垂直方向に対して実質的に直角に拡がる溶射ジェットが、トーチによって形成され、かつ、被覆処理の間、溶射ジェットに対して被覆面が直角になるように、調整可能な調整手段によって被処理物品が位置決めされる。
【0021】
本発明装置および本発明方法の好ましい使用態様は、内面(特に、クランクケース・シリンダ、とりわけ、少なくとも2つのシリンダ・ボアを有し、それらの長手方向軸線が互いに平行でないクランクケース・シリンダのシリンダ・ボアの円筒摺接面)を被覆することである。
【0022】
以下、本発明の具体例および図面を見ながら、装置および方法の両者について説明する。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明は、被覆すべき被処理物品が乗用車用の内燃機関のクランクケース・シリンダである実施例に特に係わる応用例を引用して説明される。被覆面はシリンダ・ボアの円筒摺接面である。すなわち、内面が被覆される。しかしながら、本発明は円筒摺接面の被覆に限定されず、広く、内部空間の他の内面または表面の溶射被覆、および/または外面または表面の溶射被覆に同じように有利に使用できる。他の適用例は、航空用動力装置の燃焼室や工業的な固定用ガス・タービンの遷移部品の被覆、または連結ロッド軸受の内面被覆である。
【0024】
さらに、プラズマ溶射による溶射被覆が行われる例示的な特徴を有する好ましい例が引用される。この処理は、それ自体十分に周知であるので、本明細書では、これ以上の詳細な説明は必要でない。同様にして、本発明は当然ながらアーク溶射またはHVOF溶射のような他の溶射被覆処理にも好適である。
【0025】
図1は、被処理物品20であるクランクケース・シリンダのシリンダ・ボア22内の円筒摺接面を溶射被覆するための、流れ生産プラント(全体が符号10で指示されている)の重要部分を極めて模式的に示している。流れ生産プラント10は、複数の処理ステーション11,12,13,14,15を含み、被覆すべき被処理物品20は、例えばコンベヤ・ベルトまたはローラー軌道として設計されている搬送装置16によって、それらの処理ステーションを通して送られる。
【0026】
図1に矢印Eで指示されるように、被処理物品20は流れ生産プラント10へ供給される。搬送装置16は、被処理物品20を最初は準備ステーション11内で搬送する。被処理物品すなわちクランクケース・シリンダ20は、このステーションでマスキングされる。図示していないが適当形状のマスクが被処理物品20に取付けられ、他の処理の間に被覆すべきではないクランクケース・シリンダの領域、例えばシリンダ・ボアが形成されれている表面やシリンダ・ヘッド表面を保護する。
【0027】
続く処理ステーション12では、被覆すべき表面に対して、サンドブラスト法により、溶射被覆のための準備がなされる。
【0028】
引き続き被処理物品20は、クリーニング・ステーション13を通して移動され、そのステーションで強力なクリーニングが行われる。処理ステーション12からの残留砂、および必要ならばまだ存在している汚れ粒子が除去される。
【0029】
その後、処理ステーション14にて溶射被覆が行われる。回転プラズマ・トーチが被覆すべきシリンダ・ボア内に移動される。プラズマ・トーチで発生される溶射ジェットはシリンダ・ボアの長手方向軸線のまわりに回転される。溶射ジェットはトーチの動きによって長手方向軸線の方向へ螺旋を描き、これによりシリンダ・ボア22の内壁面を被覆する。
【0030】
被覆後、被処理物品20は冷却ステーション15を通して移動される。
【0031】
被処理物品20は引き続き周知の方法で作業、例えばマスクの除去、ホーニングによる円筒摺接面の再加工や同様処理等を行われることができる。
【0032】
模式図1では、処理ガスの供給または排除ライン、吸引装置、駆動装置、連結来、電力供給装置および制御装置のような構成要素は図面の明瞭化のために示されていない。選定および制御ユニット17のみ処理ステーション14に含められており、そのステーションにて溶射被覆が行われる。
【0033】
本発明は、溶射被覆の行われる処理ステーション14に基本的に関係する。より詳細に説明する前に、本発明の特に適している内燃機関のクランクケース・シリンダのさまざまな設計を、図2〜図4を見ながら説明する。
【0034】
図2は、本明細書では5気筒エンジンとして、すなわち5つのシリンダ・ボア22を有するVR型エンジンのクランクケース・シリンダを示している。各シリンダ・ボア22は、表面、すなわち、運転時にピストンが移動する各円筒摺接面23によって境界付けられる。これらの円筒摺接面23が溶射被覆される。VR型エンジンのクランクケース・シリンダ20では、全シリンダ・ボア22が共通するシリンダ・ヘッド面21内に配置され、シリンダ・ヘッド面21に対して直角に延在せずに傾いている。2列にシリンダ・ボア22が配置され、すなわち図の右側の列は2つのボアを、また図の左側の列は3つのボアを有する。シリンダ・ボア22の配向は、ボアの対称軸線を表すそれぞれの長手方向軸線A1,A2で説明できる。同列に属するボアの長手方向軸線A1またはA2は互いに平行に延在する。長手方向軸線A1は長手方向軸線A2に対して検出している。長手方向軸線A1,A2は、例えば15゜の角度をなす。長手方向軸線A1,A2はシリンダ・ヘッド面21に対して直角な垂線Nに対して対称的に延在し、すなわち第1列の長手方向軸線A1は、第2列の長手方向軸線A2が垂線Nと形成する角度と同じ角度を垂線Nと形成する。
【0035】
図3は、本明細書では6気筒エンジンとして設計されたV型エンジンのクランクケース・シリンダ20を示す。2列のシリンダ・ボア22が形成されてV型配置をなす。VR型エンジンと比較して、V型エンジンでは2つのシリンダ・ヘッド面211,212は互いに傾いている。第1列のシリンダ・ボア22の長手方向軸線A1はそれぞれシリンダ・ヘッド面211に対して直角であり第2列のシリンダ・ボア22の長手方向軸線A2はそれぞれシリンダ・ヘッド面212に対して直角である。
【0036】
図4は、本明細書では12気筒エンジンとして設計されたW型エンジンのシリンダ・ボア22を示す。3つのシリンダ・ボア22が4列にそれぞれ配列されている。V型エンジンと同様に、W型エンジンも2つのシリンダ・ヘッド面211,212を備え、それらは互いに傾斜しているが、W型エンジンではそれぞれのシリンダ・ヘッド面211,212に2列のシリンダ・ボア22が配列されている。1つの列においては、長手方向軸線A1,A2,A3またはA4はそれぞれ互いに平行に延在する。長手方向軸線A1〜A4は互いに組をなして傾斜している、すなわち長手方向軸線A1〜A4のいずれもがそれ以外の軸線A1〜A4と平行に延在していない。
【0037】
図2〜図4のクランクケース・シリンダ20は、一般にそれぞれが少なくとも2列のシリンダ・ボア22を有し、第1列のシリンダ・ボア22の長手方向軸線A1は第2列のシリンダ・ボア22の長手方向軸線A2と平行に延在せず、傾斜している。
【0038】
溶射被覆、特にプラズマ溶射トーチを有するプラズマ溶射では、特に均一な層の付着が実現できるという理由で、被覆すべき表面を直角に配向することが有利であると立証されている。円筒接触面23の被覆のためには、このことは長手方向軸線A1,A2,A3またはA4の各々が光表示に垂直とされるべきことを示す。
【0039】
本発明によれば、被覆すべき表面が直角であるように被処理物品20を整列させる調整手段を設けることが提案される。
【0040】
これに関して、「垂直」または「垂直方向」は一般的に重力の作用する方向を意味する。本願の枠組みの中で表面または表面要素は、その表面または表面要素の表面垂線ベクトルが垂直方向に直角であるときに、「垂直に整列される」または「垂直に配向される」ものと考える。シリンダ・ボア22または円筒摺接面23の場合には、これはシリンダ・ボア22の長手方向軸線A1,A2,A3,A4である対称軸線が垂直に整列されることを意味する。
【0041】
本発明方法または本発明装置の原理は、図5、図6から明らかである。図5は、被処理物品20を示し、本明細書では溶射被覆の行われる処理ステーション14内のVR型エンジン(図2に示されるような)のクランクケース・シリンダである。溶射ジェットを発生させるトーチ2が設けられ、その溶射ジェットは象徴的に矢印Pで示されている。トーチ2は、回転プラズマ・トーチとして設計され、トーチ2の長手方向軸線Bの方向に延在するロッド3を含む。図においてロッドの下端にはノズル4が備えられ、そのノズル4から溶射ジェットPが放出される。ノズル4は溶射ジェットPがトーチの長手方向軸線Bに直角に放出されるように配列される。トーチ2は長手方向軸線B垂直方向に延在するように、処理ステーション14内に配列される。したがって溶射ジェットPは垂直方向に実質的に直角に放出される。
【0042】
被処理物品20は、被覆すべき表面、すなわち本明細書では円筒摺接面23溶射ジェットPに直角に、すなわち垂直方向へ整列されるように、調整手段によって処理ステーション14内で整列される。
【0043】
図5に示される位置で、図においてシリンダ・ボア22の左側の列の長手方向軸線A2は垂直に延在し、したがってトーチ2の長手方向軸線Bと平行または一致するように被処理物品20は整列される。したがって被処理物品20は角度α1ほど傾き、この角度はシリンダ・ヘッド面21の垂線Nと長手方向軸線A2との間の角度に等しい。したがって被覆すべき円筒摺接面23は垂直となる。被覆の間、溶射ジェットはトーチ2の長手方向軸線Bのまわりを回転する。トーチ2またはロッド3が直線移動することにより、螺旋を描く溶射ジェットPは円筒摺接面23の全面を被覆し、被覆すべき表面は溶射ジェットPに直角であって、垂直方向に整列されていることが常に保証される。
【0044】
図において左側のシリンダ・ボア22の全てが被覆されたならば、被処理物品20が、調整手段によって図6に示される位置に運ばれる。図において、右側の列のシリンダ・ボア22がこれにより垂直に整列され、すなわち長手方向軸線A1が、トーチ2の長手方向軸線Bと平行または一致せしめられる。シリンダ・ヘッド面21の垂線Nは、トーチの長手方向軸線Bに対して角度α2ほど傾き、すなわちシリンダ・ボア22は角度α1+α2(一般にVRエンジンのα1の大きさははα2に等しい)ほど全体として傾く。図6に示される配向で、図において右側の列のシリンダ・ボア22は被覆されることができ、被覆すべき円筒摺接面23は被覆時に常に垂直に整列されて溶射ジェットが実質的に直角に当たることを保証される。
【0045】
本発明は、特に自動化された大量生産において、かなり高い効率と有利な改善が実現する。全てのエンジン形式の、特にVR、VおよびW型エンジンのクランクケース・シリンダのシリンダ・ボアは、自動化された1回の走行またはパスで被覆できる。全てのシリンダ・ボアを被覆するために流れ生産プラントを通して2パス(W型エンジンの場合は4パス)させることはもはや必要ない。
【0046】
以下、本発明装置の、特に調整手段の各種の例について説明する。
【0047】
図7は、本発明による装置の第1の例を示す。この例では、搬送装置16の全体が傾動され、および/または処理ステーション14の領域内で枢動される調整装置40を調整手段が含む。調整装置40は円筒状に湾曲した静止軸受シェル41を含む。保持具42がこの静止軸受シェル41内でガイドされる。搬送装置16は、保持具42にて所定位置に固定される。搬送装置16は、本明細書ではローラー161を有するロール軌道として設計されている。被処理物品20は、クランプ162で搬送装置16上に固定される。さらに、被処理物品20は吸引装置50と効果的に連結されており、この装置は、被覆時に常にガスおよび余剰被覆材料を吸入する。この実施例では、搬送装置16の全体が処理ステーション14の領域内で傾斜しており、保持具42は被処理物品が正しく整列されるまで軸受シェル41内を移動する。その後、保持具42は軸受シェル41に対して所定位置に固定される。
【0048】
被覆のために、クランクケース・シリンダ20は処理ステーション14内へ移動され、必要ならばクランプ162で搬送装置16上に固定され、吸引装置50が配置される。ここで、搬送装置16、マスクを含むクランクケース・シリンダ20、および吸引装置50で構成されるユニット全体は、第1列のシリンダ・ボア22が垂直に整列されるように調整装置40で傾斜される。この列はトーチ2で被覆される。その後、ユニット全体は第2列のシリンダ・ボア22を垂直に整列させるために必要な角度を傾斜される。全てのシリンダ・ボア22がこのようにして被覆された後、クランクケース・シリンダ20は垂直状態にされ、次のステーションへ送ることができる。
【0049】
図8に示される第2の例では、搬送装置16が定置状態で取付けられる。搬送装置に保持具45が設けられ、これにより、搬送装置16に対して被処理物品を傾斜および/または枢動させることができる。保持具45は、例えば、クランクケース・シリンダ20の底部を搬送装置16の表面に対して傾動および/または枢動できるように角度調整可能なアダプタ・パレット(適合式搭載台)として設計される。クランクケース・シリンダ20は、処理のためにアダプタ・パレットとして設計された保持具45上で処理ステーション14へ移動され、そこで位置決めされる。その後、吸引装置50がクランクケース・シリンダ20と組合わされ、これは自動的に行われることが好ましい。必要ならばマスクも取付けられる。マスクおよび吸引装置50を含むクランクケース・シリンダ20は、ここで、被覆すべき表面が垂直となるまで傾斜される。第1列のシリンダ・ボアが被覆された後、マスキングおよび連結された吸引装置50を含めて被処理物品20は、次の列のシリンダ・ボア22が垂直に整列されて被覆できるようになるまで、傾斜される。全てのシリンダ・ボア22がこのようにして被覆された後、被処理物品20は垂直状態にされて、次のステーションへ送ることができる。
【0050】
図9は、第3の例を示す。この例では、調整手段は被覆時に処理ステーション14内で被処理物品20を把持し、整列させ、保持できる位置決め装置60を含む。位置決め装置60は、例えば制御可能な把持腕(アーム)またはロボット・ユニットを備えた融通性のあるハンドリング・システム(取扱装置)として形成される。位置決め装置60は、被処理物品20を処理ステーション14内で把持し、被覆すべき表面が垂直となるように整列させる。第1列のシリンダ・ボアが被覆された後、被処理物品20はマスキングおよび連結されている吸引装置50を含めて、次の列のシリンダ・ボア22が垂直に整列されて被覆できるようになるまで傾斜される。全てのシリンダ・ボア22がこのようにして被覆された後、位置決め装置はクランクケース・シリンダを垂直状態にて搬送装置16上に位置させ、この搬送装置が被処理物品20をさらに搬送する。
【0051】
図10および図11は第4の例を示しており、これにおいて調整手段は、搬送装置16から被処理物品20を少なくとも部分的に上昇させることのできるリフト装置70を含む。図10は処理ステーション14にて搬送装置16のローラー161上に直立する被処理物品を示している。リフト装置70は図において搬送装置のローラー161の下側に備えられ、前述のリフト装置70は斜めに延在するリフト部材71を含む。被処理物品20がトーチ2の下側に位置されるや否や、リフト部材71は搬送装置のローラー161の間を上方へ移動し、斜めに延在することから被処理物品20を図11に示す傾斜状態にする。したがって、被処理物品は被覆すべき円筒摺接面が垂直に立つように整列されることができる。第2列のシリンダ・ボアの被覆のために、さまざまな変形例を提供できる。例えば、リフト部材71を調整可能に設計することが可能である。例えば、リフト部材71は図の右側または左側が交互に上昇できるように支持されることができる。
【0052】
他の変形例は、2つのリフト装置70を有して構成され、リフト装置は互いに後方に、鏡像関係状態に配置される。その後、被処理物品20は先ず第1のリフト装置70上に位置決めされ、第1列のシリンダ・ボアが垂直になるように傾動される。この列の被覆が行われた後、被処理物品20は第2のリフト装置70上に位置決めされ、被処理物品20は第2列のシリンダ・ボアを被覆できるように逆方向へ傾動せしめられる。
【0053】
したがって、本発明により、内燃機関の所望のクランクケース・シリンダの全てのシリンダ・ボアを、流れ生産プラントにて1回の処理走行のみで被覆することが可能になる。
【0054】
これは、異なるボア角度を有する、すなわち、例えばVR、VまたはW型エンジンでのクランクケース・シリンダにおいても、とりわけ可能である。このことは、特に工業的な大量生産および大規模生産における、かなりの効率上昇、製造コストおよび複雑性の低減化を意味する。
【0055】
ここで、全ての例に対して同様に適用される対策について説明する。
【0056】
被覆すべき表面の本発明による垂直方向の整列は自動的に行われることが好ましい。被覆すべき表面の配向に応じて、必要とされる被処理物品20の傾動および/または枢動が、例えば選定および制御ユニット17に入力(エンター)またはプログラムされる。被処理物品20が処理ステーションへ送られた後、被処理物品20は調整手段40によって正しい整列状態にされ、さまざまな被覆位置へ連続的に運ばれる。
【0057】
例えば光センサーのようなセンサーを設けて、被処理物品の正しい整列状態を監視することができる。
【0058】
さらに、処理ステーション14に、2つ以上のトーチ2を平行に設けることもできる。これにより2つ以上の表面が同時に被覆される。クランクケース・シリンダのシリンダ・ボアの被覆の場合には、同時被覆の際、局所的、特に隣接ボア間の通常は薄い壁が過熱することを防止するために、2つの隣接しないボアを同時に被覆することが好ましい。
【0059】
既に留意したように、本発明は、当然のことながらクランクケース・シリンダの円筒摺接面以外の表面の被覆にも適する。表面の幾何学形状に応じて、被覆すべき表面を被覆時にトレース(追跡)することもできる。例えば、被覆対象表面がトーチ2の長手方向軸線Bの方向に湾曲しているならば、被覆すべきそれぞれの領域が垂直に整列されるように、その配向および整列を被覆処理時に自動的に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】溶射被覆のための流れ生産プラントの重要な構成要素の模式図。
【図2】VR型エンジンのクランクケース・シリンダ。
【図3】V型エンジンのクランクケース・シリンダ。
【図4】W型エンジンのクランクケース・シリンダ。
【図5】第1列のシリンダ・ボアの被覆におけるクランクケース・シリンダの整列を示す。
【図6】第2列のシリンダ・ボアの被覆における図5のクランクケース・シリンダの整列を示す。
【図7】本発明による装置の第1具体例。
【図8】本発明による装置の第2具体例。
【図9】本発明による装置の第3具体例。
【図10】本発明による装置の第4具体例。
【図11】本発明による装置の第4具体例。
【符号の説明】
2 トーチ
3 ロッド
4 ノズル
10 流れ生産プラント
11〜14 処理ステーション
15 冷却ステーション
16 搬送装置
17 選定および制御ユニット
20 被処理物品すなわちクランクケース・シリンダ
21 シリンダ・ヘッド面
22 シリンダ・ボア
23 円筒摺接面
40 調整装置
41 軸受シェル
42 保持具
45 保持具
50 吸引装置
60 位置決め装置
70 リフト装置
71 リフト部材
161 ローラー
162 クランプ
211,212 シリンダ・ヘッド面
Claims (10)
- 溶射ジェット(P)を発生するトーチ(2)と、調整手段(40;45;60;70)とを含み、
前記トーチ(2)は、溶射ジェット(P)が垂直方向に対して実質的に直角方向に拡がるように処理ステーション(14)に配置され、
前記調整手段は、被覆処理時に、被覆面が溶射ジェット(P)に対して直角になるように前記被処理物品(20)を整合させるためのものである、被処理物品の表面に溶射被覆を施す装置。 - 被処理物品(20)を前記処理ステーション(14)へ移送して、該処理ステーションにおける処理位置にもたらす搬送装置(16)を含む請求項1に記載された被処理物品の表面に溶射被覆を施す装置。
- 少なくとも前記処理ステーション(14)の領域で、前記搬送装置(16)を傾動可能および/または枢動可能にする調整装置(40)を、前記調整手段が含む請求項1または請求項2に記載された被処理物品の表面に溶射被覆を施す装置。
- 前記搬送装置が、前記被処理物品(20)を受止めるための保持具(45)を具備し、該保持具(45)によって、被処理物品(20)が、前記搬送装置(16)に対して傾動および/または枢動せしめられるようになっている請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載された被処理物品の表面に溶射被覆を施す装置。
- 前記処理ステーション(14)において、被覆処理を行なう間、被処理物品(20)の把持、整合および保持を可能にする位置決め装置(60)を含む請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載された被処理物品の表面に溶射被覆を施す装置。
- 前記搬送装置(16)から、被処理物品(20)を少なくとも部分的に上昇させることのできるリフト装置(70)を含む請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載された被処理物品の表面に溶射被覆を施す装置。
- 2つの表面を同時に被覆するために、少なくとも2つのトーチ(2)を具備する請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載された被処理物品の表面に溶射被覆を施す装置。
- 前記トーチ(2)が、回転可能なプラズマ・トーチを包含するプラズマ・トーチである請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載された被処理物品の表面に溶射被覆を施す装置。
- 垂直方向に対して実質的に直角に拡がる溶射ジェット(P)が、トーチ(2)によって形成され、かつ
被覆処理の間、溶射ジェット(P)に対して被覆面が直角になるように、調整可能な調整手段(40;45;60;70)によって被処理物品(20)が位置決めされる被処理物品の溶射被覆方法。 - 被覆面が内表面であり、該内表面が、特に、クランクケース・シリンダ(20)のシリンダ・ボア(22)における円筒摺接面(23)であり、前記クランクケース・シリンダが、特に、少なくとも2つのシリンダ・ボア(22)を有し、それらの長手方向軸線(A1,A2,A3,A4)が互いに平行でない、請求項9に記載された被処理物品の溶射被覆方法。
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Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
JP2006291336A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Nissan Motor Co Ltd | シリンダブロックの溶射マスキング方法および同マスキング装置 |
JP2007182621A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-07-19 | Nissan Motor Co Ltd | 溶射皮膜形成方法および溶射皮膜形成装置 |
JP2008264949A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Mazda Motor Corp | エンジンの加工方法およびその装置 |
JP2010084219A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Nissan Motor Co Ltd | 溶射皮膜形成装置及び溶射皮膜形成方法 |
JP2010099678A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Honda Motor Co Ltd | バルブシート形成用レーザ肉盛り装置及びレーザ肉盛り方法 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10308422B3 (de) * | 2003-02-27 | 2004-07-15 | Daimlerchrysler Ag | Gleitfläche und Verfahren zur Herstellung einer Gleitfläche |
US20050022561A1 (en) * | 2003-08-01 | 2005-02-03 | Guskov Michael I. | Ring plasma jet method and apparatus for making an optical fiber preform |
DE102004038173B4 (de) * | 2004-08-06 | 2020-01-16 | Daimler Ag | Verfahren zum thermischen Spritzen von Zylinderlaufflächen bei mehrreihigen Motoren |
KR100667380B1 (ko) * | 2005-11-02 | 2007-01-10 | 현대자동차주식회사 | 엔진의 유동통로 마감 장치 |
WO2008075929A1 (es) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Tenedora Nemak, S.A. De C.V. | Método y aparato para ahumado automático de camisas de hierro |
JP4569637B2 (ja) * | 2008-01-23 | 2010-10-27 | 日産自動車株式会社 | 車載用電話装置および車載用電話装置における発着信履歴の履歴表示方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4334495A (en) * | 1978-07-11 | 1982-06-15 | Trw Inc. | Method and apparatus for use in making an object |
US4683148A (en) * | 1986-05-05 | 1987-07-28 | General Electric Company | Method of producing high quality plasma spray deposits of complex geometry |
US4866241A (en) * | 1988-03-30 | 1989-09-12 | Union Carbide Corporation | Plasma spray apparatus for coating irregular internal surfaces |
US6656535B2 (en) * | 2001-12-21 | 2003-12-02 | Applied Materials, Inc | Method of fabricating a coated process chamber component |
-
2003
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006291336A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Nissan Motor Co Ltd | シリンダブロックの溶射マスキング方法および同マスキング装置 |
JP4692052B2 (ja) * | 2005-04-14 | 2011-06-01 | 日産自動車株式会社 | シリンダブロックの溶射マスキング方法および同マスキング装置 |
JP2007182621A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-07-19 | Nissan Motor Co Ltd | 溶射皮膜形成方法および溶射皮膜形成装置 |
JP4650371B2 (ja) * | 2005-12-09 | 2011-03-16 | 日産自動車株式会社 | 溶射皮膜形成方法および溶射皮膜形成装置 |
JP2008264949A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Mazda Motor Corp | エンジンの加工方法およびその装置 |
JP2010084219A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Nissan Motor Co Ltd | 溶射皮膜形成装置及び溶射皮膜形成方法 |
JP2010099678A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Honda Motor Co Ltd | バルブシート形成用レーザ肉盛り装置及びレーザ肉盛り方法 |
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