DE102006061652A1 - Method for coating a hollow body comprises moving a distributing device relative to the hollow body in a linear manner and rotating the distributing device about a defined angle relative to the hollow body - Google Patents

Method for coating a hollow body comprises moving a distributing device relative to the hollow body in a linear manner and rotating the distributing device about a defined angle relative to the hollow body Download PDF

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Abstract

Method for coating a hollow body (1) comprises moving a distributing device (2) relative to the hollow body in a linear manner and rotating the distributing device about a defined angle relative to the hollow body. An independent claim is also included for a device for coating a hollow body.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten eines Hohlkörpers.The The invention relates to a device for coating a hollow body.

Zur Erzeugung von Oberflächen hoher Güte an Bauteilen werden diese vielfach beschichtet. Hierbei wird ein Werkstoff in einer regelmäßig nur wenige μm betragenden Schicht auf ein Trägerbauteil aufgetragen, um beispielsweise dessen Verschleißfestigkeit zu erhöhen oder der Bauteiloberfläche bestimmte Eigenschaften (z. B. elektrische Leitfähigkeit) zu verleihen.to Production of surfaces of high quality on components these are coated many times. This is a material in a regular amount of only a few microns Layer applied to a support member, for example to increase its wear resistance or the Component surface certain properties (eg Conductivity).

Verschiedene Beschichtungsverfahren sind bekannt, wobei insbesondere thermische Beschichtungsverfahren, bei denen der Beschichtungswerkstoff aufgeschmolzen und anschließend – regelmäßig mittels eines Druckluft- oder sonstigen Gasstroms – zerstäubt und auf die zu beschichtende Oberfläche transportiert wird, zum Einsatz kommen. Bekannte thermische Beschichtungsverfahren sind das Plasmabeschichten, das (Hochgeschwindigkeits-)Flammspritzen und das Lichtbogendrahtspritzen.Various Coating methods are known, in particular thermal Coating process in which the coating material is melted and then - regularly by means of a compressed air or other gas stream - atomized and transported to the surface to be coated, be used. Known thermal coating methods are Plasma coating, the (high speed) flame spraying and the arc wire spraying.

Aus DE 198 41 617 A1 ist eine Lichtbogendrahtspritzanlage zur Beschichtung von Hohlkörpern bekannt.Out DE 198 41 617 A1 is known a Lichtbogendrahtspritzanlage for coating of hollow bodies.

Die darin offenbarte Lichtbogenspritzanlage weist einen Brennerschaft in Form einer Hohlwelle auf, die in den zu beschichtenden Hohlraum eingeführt wird. An dem unteren Ende des Brennerschafts ist eine radial ausgerichtete Düse vorgesehen, durch die die Tropfen des aufgeschmolzenen Beschichtungswerkstoffs mittels Drucklufts, die durch das hohle Innere des Brennerschafts zugeführt wird, ausgetragen wird.The disclosed therein arc spray gun has a burner stem in the form of a hollow shaft, in the cavity to be coated is introduced. At the lower end of the burner shaft is a radially aligned nozzle provided through which the Drop of the molten coating material by means of compressed air, which are fed through the hollow interior of the burner shaft will be discharged.

Oberhalb des Brennerschafts ist eine Nachschubeinrichtung mit zwei Drahtrollen an diesem befestigt. Ausgehend von den Drahtrollen werden die zwei Drähte parallel zur Längsachse des Brennerschafts bis zu dessen Spitze geführt. Dort wird mittels einer elektrischen Hochspannung ein Lichtbogen zwischen den zwei Drahtenden erzeugt, der das Drahtmaterial aufschmilzt. Die Tropfen des aufgeschmolzenen Drahts werden dann von der Druckluftströmung erfasst und durch die Düse ausgetragen. Die Nachschubeinrichtung sorgt für eine kontinuierliche Versorgung des Brenners mit Beschichtungsmaterial.Above The burner shaft is a replenishment device with two wire rolls attached to this. Starting from the wire rolls become the two Wires parallel to the longitudinal axis of the burner shaft led to the top. There is by means of an electric High voltage creates an arc between the two wire ends, which melts the wire material. The drops of melted Wires are then caught by the compressed air flow and discharged through the nozzle. The replenishment device takes care of for a continuous supply of the burner with coating material.

Während des Beschichtungsprozesses wird der Brennerschaft permanent rotatorisch angetrieben und gleichzeitig linear in dem Hohlkörper bewegt. Durch die Überlagerung der zwei Bewegungen ergibt sich ein spiralförmiger Beschichtungsverlauf.While the coating process, the burner shaft is permanently rotating driven and simultaneously moved linearly in the hollow body. By the superposition of the two movements results in a spiral Coating the course.

Nachteilig an der Vorrichtung der DE 198 41 617 A1 ist der hohe konstruktive Aufwand, der damit verbunden ist, dass die gesamte Einheit aus Brennerschaft und Nachschubeinrichtung permanent und unter hohen Drehzahlen (in der Regel mit 100 bis 150 Umdrehungen pro Minute) rotierend angetrieben werden muss.A disadvantage of the device DE 198 41 617 A1 is the high design effort, which is connected to the fact that the entire unit of burner shaft and replenishment permanently and at high speeds (usually with 100 to 150 revolutions per minute) must be driven in rotation.

Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt, anstelle des Brennerschafts den Hohlkörper selbst rotierend anzutreiben. Eine solche Konstellation hat sich für Hohlkörper bewährt, die klein, leicht und insbesondere rotationssymmetrisch ausgebildet sind, so dass während der Rotation keine großen Unwuchten entstehen. Bei komplexen und nicht rotationssymmetrischen Bauteilen, beispielsweise bei Zylinderkurbelgehäusen ist diese Vorgehensweise mit einem großen Aufwand für das Auswuchten des Bauteils verbunden. Bei Zylinderkurbelgehäusen kommt erschwerend hinzu, dass diese in der Regel mehrere zu beschichtende Zylinder aufweisen, wobei sich mit jedem Zylinder auch die Rotationsachse ändert, was ein erneutes Auswuchten der Einheit erfordert.Out The prior art is also known, instead of the burner stem to drive the hollow body itself rotating. Such Constellation has proven itself for hollow bodies, which are small, light and in particular rotationally symmetrical, so that during the rotation no major imbalances arise. For complex and non-rotationally symmetric components, For example, in cylinder crankcases this procedure with a big effort for balancing the Connected component. In cylinder crankcases comes aggravating added that these are usually several cylinders to be coated have, wherein also changes the axis of rotation with each cylinder, which requires a rebalancing of the unit.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Beschichten von Hohlkörpern anzugeben, wobei zumindest ein aus dem Stand der Technik bekannter Nachteil vermindert wird. Insbesondere soll eine Vorrichtung angegeben werden, die einen konstruktiv einfacheren Aufbau ermöglicht.outgoing From this prior art, the invention is therefore the task underlying, an improved method and apparatus to specify for coating of hollow bodies, wherein at least a known from the prior art disadvantage is reduced. In particular, a device should be specified, the constructive simpler structure allows.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These The object is achieved by a method and a device according to the independent claims solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Beschichtung des Hohlkörpers nicht mehr spiralförmig durch eine Überlagerung einer Rotations- mit einer Linearbewegung, sondern in einer getakteten linearen Bewegung durchzuführen.Of the Invention is based on the idea, the coating of the hollow body no longer spiraling through an overlay a rotation with a linear motion, but in a clocked perform linear movement.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, die zu beschichtende Fläche zunächst in einem ersten linear verlaufenden Bereich zu beschichten, wobei die Verteilvorrichtung für den Beschichtungswerkstoff und der Hohlkörper linear zueinander verfahren werden. Hierzu ist erfindungsgemäß mindestens ein Linearantrieb vorgesehen, mittels dessen die Verteilvorrichtung und/oder der Hohlkörper linear verfahren und dadurch relativ zueinander bewegt werden. Nach dem Erreichen des Hubendes, der in der Regel durch das Erreichen des Endes der linearen Erstreckung der zu beschichtenden Fläche begründet ist, wird in einem nachfolgenden Schritt die Verteilvorrichtung relativ zu dem Hohlkörper um einen bestimmten Winkelbetrag rotiert, wobei die Rotation vorzugsweise um die Achse der zuvor ausgeführten, linearen Bewegung erfolgt. Hierzu ist mindestens ein Rotationsantrieb für die Verteilvorrichtung und/oder den Hohlkörper vorgesehen.According to the invention, it is thus provided to first coat the surface to be coated in a first linearly extending region, the distribution device for the coating material and the hollow body being moved linearly relative to one another. For this purpose, at least one linear drive is provided according to the invention, by means of which the distributor and / or the hollow body are moved linearly and thereby moved relative to one another. After reaching the stroke end, which is usually due to reaching the end of the linear extent of the surface to be coated, in a subsequent step, the distributor is rotated relative to the hollow body by a certain angular amount, wherein the rotation is preferably about the axis of previously executed, linear movement takes place. For this purpose, at least one rotary drive for the distributor and / or the hollow body is provided.

Nach der Rotation um einen definierten Winkel kann die zu beschichtende Fläche in einem zweiten Abschnitt beschichtet werden, wozu wiederum eine lineare Relativbewegung der Verteilvorrichtung zu dem Hohlkörper ausgeführt wird. Dies kann während der Rückbewegung der Verteilvorrichtung relativ zu dem Hohlkörper und somit in entgegen gesetzter Richtung zu der Bewegung beim Beschichten des ersten Abschnitts erfolgen. Alternativ kann die Verteilvorrichtung auch inaktiv, dass heißt ohne den Austrag von Beschichtungswerkstoffs auf die Ausgangsseite des Hohlkörpers zurückgefahren werden und die Beschichtung des zweiten Abschnitts in einem darauffolgenden Hub in gleicher Richtung wie beim vorherigen Beschichtungshub erfolgen. Auf diese Weise kann nach Bedarf eine Beschichtung erzielt werden, die ausschließlich mit derselben Bewegungsrichtung ausgeführt wurde.To The rotation around a defined angle can be coated Surface to be coated in a second section, including in turn, a linear relative movement of the distributor to the hollow body is executed. This can be done during the return movement of the distributor relative to the Hollow body and thus in the opposite direction to the movement when coating the first section done. alternative The distribution device can also be inactive, ie without the discharge of coating material on the output side of the Hollow body are retracted and the coating of the second section in a subsequent stroke in the same Direction as in the previous coating stroke done. In this way If necessary, a coating can be obtained exclusively was performed with the same direction of movement.

Die lineare Relativbewegung der inaktiven Verteilvorrichtung zu dem Hohlkörper kann erfindungsgemäß vor während oder nach der Rotationsbewegung erfolgen.The linear relative movement of the inactive distributor to the Hollow body according to the invention before during or after the rotational movement.

Die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte werden so häufig wiederholt, bis die gesamte zu beschichtende Fläche bearbeitet wurde, wobei die Fläche nicht zwangsläufig vollständig zusammenhängend ausgebildet sein muss, sondern durch das getaktete Beschichten auch Flächenabschnitte, die nicht beschichtet werden sollen, auf einfache Weise ausgelassen werden können.The previously described process steps become so common repeatedly until the entire surface to be coated is processed was, the area is not necessarily complete must be formed coherently, but by the clocked coating also surface sections that are not should be coated, be omitted in a simple manner can.

Durch eine entsprechende Auslegung der Steuerungsmittel des Rotationsantriebs kann eine Überdeckung von zwei aufeinander folgenden beschichteten Abschnitten beliebig gewählt werden. Durch eine entsprechend große Überdeckung kann in einem Beschichtungsvorgang auch eine mehrlagige Beschichtung erzielt werden.By a corresponding interpretation of the control means of the rotary drive can be a covering of two consecutive coated Sections can be chosen arbitrarily. By a corresponding Large coverage may occur in a coating process also a multi-layer coating can be achieved.

Der Linear- und Rotationsantrieb kann die Verteilvorrichtung und/oder den Hohlkörper direkt oder indirekt antreiben. Insbesondere kann vorgesehen sein, eine Fixiervorrichtung für den Hohlkörper vorzusehen, mittels derer der Hohlkörper sicher und genau positioniert wird. Wird ein Linear- und/oder Rotationsantrieb für einen Bewegung des Hohlkörpers vorgesehen, kann dies auch dadurch erfolgen, dass die Fixiervorrichtung mittels des Antriebs/der Antriebe bewegt wird, die wiederum den darauf positionierten Hohlkörper mitführt/mitführen.Of the Linear and rotary drive, the distributor and / or drive the hollow body directly or indirectly. Especially can be provided to provide a fixing device for the hollow body, by means of which the hollow body safely and accurately positioned becomes. Is a linear and / or rotary drive for a Movement of the hollow body provided, this can also be characterized take place that the fixing device by means of the drive / the drives is moved, in turn, the hollow body positioned thereon carries / carry.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Linearantrieb als zwei- oder dreiachsiger Linearantrieb ausgebildet. Dies ermöglicht, die Verteilvorrichtung zusätzlich zu der linearen Hubbewegung in einer oder zwei weiteren Richtungen zu verfahren, wobei die zwei oder drei Richtungen vorzugsweise rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind. Durch eine solche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Abstand zwischen der Verteilvorrichtung und der zu beschichtenden Oberfläche auf das für den Beschichtungsprozess optimale Maß eingestellt werden, wobei jedoch häufig eine dezentrale Position der Verteilvorrichtung in dem Hohlkörper in Kauf genommen werden muss. Während dies bei einer Vorrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, aufgrund der permanenten Rotation der Verteilvorrichtung oder des Hohlkörpers problematisch ist, da sich ein kontinuierlich zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert ändernder Abstand ergäbe, der nur unter großem Aufwand kompensiert werden könnte, ist eine solche Kompensation bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich einfacher zu erreichen. Hierbei müsste der Abstand lediglich während des getakteten Rotierens der Verteilvorrichtung relativ zu dem Hohlkörper korrigiert werden. Während des Beschichtungsvorgangs, bei dem die Verteilvorrichtung vorzugsweise parallel zu der Oberfläche des Hohlkörpers verfahren wird, wäre eine solche Kompensation dagegen nicht erforderlich.In an advantageous embodiment of the present invention is the linear drive as a two- or three-axis linear drive educated. This allows the distribution device in addition to the linear lifting movement in one or two further directions to proceed, wherein the two or three directions are preferably rectangular aligned with each other. By such an embodiment of the Device according to the invention, the distance between the distributor and the surface to be coated adjusted to the optimum for the coating process but often a decentralized position of Distribution device in the hollow body to be accepted got to. While doing so at a device, they stand out The technique is known due to the permanent rotation of the distributor or the hollow body is problematic, as is a continuous between a maximum and a minimum value changing distance would result, which compensates only with great effort could be, is such a compensation in a device according to the invention much easier to reach. This would have the distance only during the clocked rotation of the distributor be corrected relative to the hollow body. While the coating process in which the distribution device is preferably moved parallel to the surface of the hollow body if such compensation were not required.

Selbstverständlich kann der zwei- oder dreiachsige Linearantrieb aus einzelnen Elementen bestehen, die räumlich und baulich voneinander getrennt sein können, vorzugsweise jedoch von einer zentralen Steuervorrichtung gesteuert werden.Of course can the two- or three-axis linear drive of individual elements exist that are spatially and structurally separated but preferably from a central control device to be controlled.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigtThe Invention is described below with reference to an illustrated in the drawings Embodiment explained in more detail. In the drawings shows

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschichten eines Hohlkörpers in einer schematischen Darstellung, 1 a device according to the invention for coating a hollow body in a schematic representation,

2 in einem Diagramm eine Darstellung des Bewegungsablaufs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und 2 in a diagram, a representation of the movement according to a first embodiment of the invention and

3 in einem Diagramm eine Darstellung des Bewegungsablaufs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 3 in a diagram, a representation of the movement according to a second embodiment of the invention.

In 1 ist ein Hohlzylinder 1 dargestellt, dessen Innenfläche mittels einer Sprühlanze 2 mit einem aufgeschmolzenen Beschichtungswerkstoff besprüht wird.In 1 is a hollow cylinder 1 represented, the inner surface by means of a spray lance 2 is sprayed with a molten coating material.

Der Aufbau sowie die Funktionsweise der Sprühlanze 2 sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt.The structure and functioning of the spray lance 2 are basically known from the prior art.

Die Sprühlanze kann mittels eines Linearantriebs 3 in den Hohlzylinder 1 verfahren und dort entlang der Längsachse des Hohlzylinders 1 über dessen gesamte Längserstreckung bewegt werden.The spray lance can by means of a Linearan drive 3 in the hollow cylinder 1 method and there along the longitudinal axis of the hollow cylinder 1 be moved over its entire longitudinal extent.

Der Hohlzylinder 1 selbst ist mit einem Rotationsantrieb 4 verbunden, der diesen erfindungsgemäß intermittierend drehend antreibt, wie es sich aus dem Bewegungsdiagrammen der 2 und 3 ergibt.The hollow cylinder 1 itself is with a rotary drive 4 connected, which drives according to the invention intermittently rotating, as can be seen from the motion diagrams of 2 and 3 results.

Die Steuerung der beiden Antriebe 3 und 4 erfolgt mittels einer Steuervorrichtung 5.The control of the two drives 3 and 4 takes place by means of a control device 5 ,

Die 2 und 3 zeigen in einer schematischen Darstellung den Bewegungsablauf der Sprühlanze 2 relativ zu dem Hohlkörper 1 in zwei alternativen Ausführungsformen. Dabei ist auf der Ordinatenachse die lineare Relativbewegung (s) entlang der Längsachse des Hohlzylinders und auf der Abszissenachse der Drehwinkel (α) angegeben.The 2 and 3 show in a schematic representation of the movement of the spray lance 2 relative to the hollow body 1 in two alternative embodiments. In this case, the linear relative movement (s) along the longitudinal axis of the hollow cylinder and on the abscissa axis of the rotation angle (α) are indicated on the ordinate axis.

Bei der Steuerung der Vorrichtung gemäß 2 wird die Innenfläche des Hohlzylinders 1 sowohl beim Aufwärts- als auch beim Abwärtshub der Sprühlanze 2 beschichtet. Dies wird durch die Pfeile an den vertikalen Abschnitten der Kurve in dem Diagramm gemäß 2 symbolisiert. Nach jedem Beschichtungshub wird der Hohlzylinder 1 mittels des Rotationsantriebs 4 um einen definierten Winkelbetrag (Δα) rotiert. Daraufhin wird ein weiterer Beschichtungshub der Sprühlanze 2 ausgeführt.In the control of the device according to 2 becomes the inner surface of the hollow cylinder 1 both in the upward and in the downward stroke of the spray lance 2 coated. This is indicated by the arrows at the vertical sections of the curve in the diagram 2 symbolizes. After each coating stroke, the hollow cylinder 1 by means of the rotary drive 4 rotated by a defined angle (Δα). Thereupon, a further coating stroke of the spray lance 2 executed.

Bei der Steuerung der Vorrichtung gemäß 3 wird die Innenfläche des Hohlkörpers 1 lediglich bei einem Hub in Aufwärtsrichtung beschichtet. Direkt im Anschluss an den Aufwärtshub wird ein Abwärtshub (gestrichelt dargestellter Abschnitt der Kurve) ausgeführt, bei dem die Sprühlanze 2 inaktiv ist, dass heißt kein Beschichtungswerkstoff ausgetragen wird. Erst nach Vollendung des Abwärtshubs wird der Hohlzylinder 1 um den gewünschten Winkelbetrag gedreht, bevor ein neuer Beschichtungszyklus beginnt.In the control of the device according to 3 becomes the inner surface of the hollow body 1 coated only at a stroke in the upward direction. Immediately after the upstroke, a downstroke (dashed line section of the curve) is executed where the spray lance 2 is inactive, that means no coating material is discharged. Only after completion of the downward stroke is the hollow cylinder 1 rotated by the desired angular amount before a new coating cycle begins.

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Claims (5)

Verfahren zum Beschichten eines Hohlkörpers (1), wobei ein Beschichtungswerkstoff mittels einer Verteilvorrichtung (2) auf die zu beschichtenden Oberfläche aufgebracht wird, gekennzeichnet durch, die bis zur vollständigen Beschichtung der Oberfläche wiederholt nachfolgend ablaufenden Schritte: – relatives lineares Verfahren der Verteilvorrichtung (2) zu dem Hohlkörper (1), – relatives Rotieren der Verteilvorrichtung (2) um einen definierten Winkel zu dem Hohlkörper (1).Process for coating a hollow body ( 1 ), wherein a coating material by means of a distribution device ( 2 ) is applied to the surface to be coated, characterized by, the repeated until the complete coating of the surface repeatedly following steps: - relative linear method of the distribution device ( 2 ) to the hollow body ( 1 ), - relative rotation of the distribution device ( 2 ) by a defined angle to the hollow body ( 1 ). Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilvorrichtung (2) linear und/oder rotatorisch bewegt wird.Method according to claim 1, characterized in that the distributor device ( 2 ) is moved linearly and / or rotationally. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (1) linear und/oder rotatorisch bewegt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow body ( 1 ) is moved linearly and / or rotationally. Vorrichtung zum Beschichten eines Hohlkörpers (1), mit einer in den Hohlkörper (1) verfahrbaren Verteilvorrichtung (2) mittels der ein Beschichtungswerkstoff auf die zu beschichtende Oberfläche des Hohlkörpers (1) aufgebracht wird, und einem Rotations- (4) und einem Linearantrieb (3) für die Verteilvorrichtung (2) und/oder den Hohlkörper (1), gekennzeichnet durch, Steuerungsmittel (5) zur Steuerung des Rotations- (4) und Linearantriebs (3) zur Durchführung der bis zur vollständigen Beschichtung der Oberfläche wiederholt nachfolgend ablaufenden Bewegungsabläufe: – relatives lineares Verfahren der Verteilvorrichtung (2) zu dem Hohlkörper (1), – relatives Rotieren der Verteilvorrichtung (2) um einen definierten Winkel zu dem Hohlkörper (1).Device for coating a hollow body ( 1 ), with one in the hollow body ( 1 ) movable distribution device ( 2 ) by means of a coating material on the surface to be coated of the hollow body ( 1 ) is applied, and a rotation ( 4 ) and a linear drive ( 3 ) for the distribution device ( 2 ) and / or the hollow body ( 1 ), characterized by, control means ( 5 ) for controlling the rotation ( 4 ) and linear drives ( 3 ) for carrying out the sequences of motions that are repeatedly repeated until complete coating of the surface: - relative linear method of the distributor device ( 2 ) to the hollow body ( 1 ), - relative rotation of the distribution device ( 2 ) by a defined angle to the hollow body ( 1 ). Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb als zwei- oder dreiachsiger Linearantrieb ausgebildet ist.Device according to claim 4, characterized characterized in that the linear drive as a two- or three-axis Linear drive is formed.
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