CN111107942B - 带有空心轴马达的旋转单元 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种用于用来对内部空间(40)进行热覆层的覆层枪装置(100)的旋转单元(10)，提出，旋转驱动器(13)实施为同轴于工具容纳件(14)的旋转轴线(15)的空心轴马达(13a)，并且其中，工具容纳件(14)和覆层材料供应装置(11)以及工艺介质供应装置(12)相对于空心轴马达(13a)布置在中央。为了此外提供用于对内部空间(40)进行热覆层的覆层枪装置(100)，提出，设置有这种旋转单元(10)；至少一个升降执行器(23)，该升降执行器用于旋转单元(10)相对于要覆层的内部空间(40)的轴向和/或横向定位；固定的供应接头(24,25,26)，所述供应接头用于将电流供应至覆层枪(30)、以及用于覆层材料供应装置(11)和用于工艺介质供应装置(12)。

Description

带有空心轴马达的旋转单元
技术领域
本发明涉及一种用于覆层枪装置的旋转单元和一种覆层枪装置，该覆层枪装置用于对内部空间、优选缸体曲轴箱的缸体孔进行热覆层。
背景技术
在缸体曲轴箱的生产中越来越多地关注于轻量化结构。为此，使用了铝缸体曲轴箱，其然而在缸体工作面的区域中需要摩擦减少的覆层，尤其是当缸体头同样由铝制成时。一种经建立的覆层方法是热覆层、例如等离子体喷射。这种覆层的积极效果除了缸体工作面的稳固性提升以外还有由于二氧化碳排出的下降引起的在活塞组的区域中明显减少的摩擦和针对腐蚀性介质的良好保护。
常用的热覆层方法是粉末-等离子体喷射、线材喷射方法、如等离子体转移线材电弧法(PTWA)和电弧线材喷射法(LDS)或HVOF喷射法(高速火焰喷射法)。由于在覆层缸体孔的缸体工作面时狭窄的情况，使用旋转的覆层枪(Beschichtungslanze，有时称为涂层枪)，所述覆层枪能够沿轴向被引入到缸体孔中。
这种覆层枪例如由WO 2016/015 922 A1已知，其涉及用于金属的覆层的设备和方法以及用于这种设备的容纳单元，例如在第2页上，第一至第三段。
目前不存在用于如下覆层枪装置的旋转单元，该覆层枪装置用来借助针对气体、冷却水和喷射物执行转动对内部空间进行热覆层，该覆层枪装置相应于缸体曲轴箱的大批量生产的工业要求。
当前由Oerlikon Metco公司提供了一种旋转单元。在此，旋转驱动器构造为带传动装置。最大转速目前为250圈每分钟至在较新的发展中为最大800圈/分钟。在此，转速由于带张力和随着而来的振动受到限制。
发明内容
本发明基于如下任务，在开头提及的类型的旋转单元中，减少整个覆层枪装置的运动的质量，并且无振动地提升转速，因为叠加的振动强烈地影响覆层效果，并且强烈地降低所使用的移动单元、例如机器人或门架(Portal)的使用寿命。此外，任务是降低购置成本、运行成本以及制造成本。
所述任务如下特征来解决，即其方式为，旋转驱动器实施为同轴于工具容纳件的旋转轴的空心轴马达，并且其中，工具容纳件和覆层材料供应装置以及工艺介质供应装置相对于空心轴马达布置在中央。
此外，借助于如下特征实现一同运动的质量的减少，即，其方式为，使用此处提出的类型的旋转单元。
根据本发明的第一实施方式，提出一种覆层枪装置的旋转单元，该覆层枪装置用来对内部空间、优选缸体曲轴箱的缸体孔进行热覆层，其中，旋转单元至少具有以下部件：
- 用于覆层枪的带有旋转轴线的工具容纳件；
- 旋转驱动器，所述旋转驱动器用于使工具容纳件围绕旋转轴线旋转；
- 覆层材料供应装置，所述覆层材料供应装置用于给覆层枪供应覆层材料；
- 工艺介质供应装置，所述工艺介质供应装置用于提供工艺介质，所述工艺介质用于借助于容纳在工具容纳件中的覆层枪对内部空间进行覆层。
旋转单元的特征特别是在于，旋转驱动器实施为同轴于工具容纳件的旋转轴线的空心轴马达，其中，工具容纳件和覆层材料供应装置以及工艺介质供应装置相对于空心轴马达布置在中央。
区别于之前已知的实施方式，所提出的旋转单元具有空心轴马达作为旋转驱动器。这具有如下优点，即，全部的介质(气体、冷却水、覆层材料和功率电流)能够在中央得到供应。因此，可能的出现的振动仅取决于布置在中央的且一同旋转的部件的平衡质量。由此，能够达到非常高的转速、例如150圈每分钟至900圈每分钟，或甚至直至1000圈每分钟。由此，缩短了制造时间。此外，旋转单元的整个构造由此能够在较小的质量的情况下实施。由此，借助较小的执行器力实现旋转单元或容纳在工具容纳件中的覆层枪的定位。备选地或补充地，以较小的时间耗费和/或由于质量惯性矩引起的较少的振动实现旋转单元的定位和进给。此外，由于减少在旋转单元运行时的振动而减少所引起的到定向系统中的振动。
工具容纳件如由现有技术已知的那样设置成用于容纳覆层枪。由旋转驱动器使工具容纳件围绕其旋转轴线旋转。此外，工具容纳件具有相应的介质出口，所述介质出口与相应的覆层枪的介质入口相对应。工具容纳件的介质出口与覆层材料供应装置和工艺介质供应装置以及用于覆层枪的功率电流供应装置一起设置。它们相对于空心轴马达布置在中央并且与工具容纳件一同旋转，或它们经由相应的支承件与相应的出口处于连接中。根据一种特别优选的实施方式，例如覆层材料通过中央的覆层材料供应装置提供，工艺介质通过沿径向在外部、优选环绕包围地布置的工艺介质供应装置提供，所述覆层材料供应装置和工艺介质供应装置与工具容纳件固定地、即一同旋转地连接。这些部件所有都同轴于彼此布置。在此，空心轴马达至少布置在工艺介质供应装置的轴向区段上并且作用到与工艺介质供应装置固定连接的转子、优选衔铁上。覆层材料供应装置和工艺介质供应装置的同轴的布置顺序是可自由选择的。然而有利的是，将覆层材料供应装置布置在中央，因为相联接的覆层枪的覆层材料由此便能够在没有大的耗费的情况下在中央得到供应。
所述构造总体上明显复杂性较小并且具有明显较小数量的单个部件，从而降低了针对这种旋转单元的购置成本。此外，相对于带有带驱动器的旋转单元，这种旋转单元的质量明显减少，从而减少一同运动的质量以用于旋转单元相对于工件或要覆层的内部空间的定位。
在旋转单元的一种有利的实施方式中，沿径向在空心轴马达外部布置有用于将电的功率电流传递到覆层枪上的滑环传递器。
在该实施方式中，设置有用于给覆层枪的燃烧器供应电的功率电流的滑环传递器。空心轴马达优选实施成无刷的。
在旋转单元的一种有利的实施方式中，设置有用于引走滑环传递器的滑磨磨损物(Schleifabrieb)的抽吸装置，并且优选还设置有至少一个空气喷嘴，借助于该空气喷嘴能够支持滑磨磨损物的引走。
在该实施方式中提出，设置有抽吸装置，以便将所产生的(anfallend，有时称为积累的)滑磨磨损物有针对性地引走。在此，优选设置有至少一个空气喷嘴，但是该空气喷嘴不供应比经由抽吸装置引走的体积更多的体积。由此，充分确保了所产生的滑磨磨损物与热覆层工艺相遮隔(Abschirmung，有时称为屏蔽)。根据现有技术，使用万向联结器，其中，电流传递器产生大量磨损物，用压缩空气将所述磨损物吹走并且由此可能导致覆层中的污染。由于有传导能力的尘埃的沉积，存在电弧飞弧(Lichtbogenüberschlag，有时称为电弧放电)的可能性，同时有旋转单元破坏的危险。
在旋转单元的一种有利的实施方式中，工具容纳件设置成用于容纳不同的覆层枪并且优选具有用于相应的覆层枪的重复准确的定向的零点标记并且特别优选包括用于读取相应被容纳的覆层枪的标识信息的读取装置。
此处，现在提出，设置有零点标记，从而能够以能容易识别和检验的方式正确地使用各种不同的覆层枪。特别优选地，工具容纳件具有标准的接头或多个用于不同覆层枪型式的不同接头的适配器。
完全特别优选地，工具容纳件配备有读取装置，优选电子读取装置，并且覆层枪具有能被读取的标识单元、例如RFID芯片。从该标识单元能够得知关于覆层枪的信息，并且由此能够使覆层枪正确地定位和运行。备选地，在运行系统中(借助于该运行系统控制旋转单元)，实现对经存储的数据的取用，从而覆层枪能够相应于其型式和/或其单独的(历史方面的)特性正确地运行。该标识单元或运行系统中的相关联地存储的信息也能够包含针对工人的指导以用于将该覆层枪正确地装配在工具容纳件中。由此，能够实现喷射间距和沉入深度和其他参数的改善的精度。为了保证品质能够将工具数据与经加工的构件相关联。此外，能够产生历史库(Historie)，由该历史库能够可靠地存储运行小时，以便收集何时必须执行将来预防性的维护的经验。
在旋转单元的一种有利的实施方式中，覆层材料能够粉末状地提供，并且为了耦入覆层材料设置有至少一个气体密封的且封装的滚动轴承，其中，优选所述滚动轴承至少部分地由陶瓷形成。
在一种特别优选的实施方式中，覆层材料以粉末状提供、即被提供用于粉末-等离子体喷射。在迄今的旋转单元中，为此使用了密封的特氟龙帽盖(Teflonhütchen，有时称为特氟龙小帽)或空气冲洗的陶瓷盘。这种设备具有低的使用寿命。此处，现在提出，使用气体密封的且封装的滚动轴承，由此耦接是磨损少的。特别优选地，使用陶瓷滚动体和/或陶瓷工作面，从而实现无润滑的且尽管如此磨损少的且磨损物少的带有高的使用寿命的实施方案。气体密封的且封装的滚动轴承例如作为美国，MN55304，Andover，13829 Jay Street NW的DSTI公司(Dynamic Sealing Technologies有限责任公司)产品线SPS系列下的旋转单元(旋转接头解决方案)已知(参照：https：//www.dsti.com/industries，文件： “DSTI-SPS-Series-Catalog.pdf”，发表于2015年5月20日)。
根据本发明的另一方面，提出一种用来对内部空间、优选缸体曲轴箱的缸体孔进行热覆层的覆层枪装置，其中，所述覆层枪装置至少具有以下部件：
- 根据上文描述的一种实施方式的至少一个旋转单元；
- 至少一个升降执行器，所述升降执行器用于旋转单元相对于要覆层的内部空间的轴向和/或横向定位；和
- 固定的供应接头，所述供应接头用于将电流供应至空心轴马达和覆层枪、以及用于覆层材料供应装置和用于工艺介质供应装置。
覆层枪装置具有旋转单元，该旋转单元的特征在于简单的构造和小的质量和小的在运行中由旋转引起的振动。随之而来的是较小的保持力和定位力。此外，由于针对定位单元的较小的振动负载实现明显较高的使用寿命。壳体能够为了保持旋转单元而设置在升降执行器处。此外，优选设置有工艺盒，该工艺盒如此设置，使得该工艺盒形成用于覆层枪在露出的(ausgetaucht)状态下(即在还产生覆层射束，但不应对工件进行覆层时)的容纳空间。此外，覆层功率装置具有用于运行旋转单元和覆层枪的相应接头，其中，这些接头仅水平地或垂直地运动或甚至不运动。
附图说明
随后借助附图更详细阐释本发明的实施例。其中：
图1以示意图示出旋转单元连同缸体曲轴箱，
图2以透视图示出没有覆层枪的旋转单元，
图3以透视的剖视图示出带有覆层枪的旋转单元，以及
图4以透视图示出覆层枪装置。
具体实施方式
在图1中示意性地示出旋转单元10，其中，此处能良好地看出带有旋转驱动器13的旋转单元10的构造的紧凑性，此处该旋转驱动器实施为空心轴马达13a。沿径向完全在外部设置有滑环传递器16，借助于该滑环传递器能够将功率电流传递到覆层枪30上。在此，关于共同的旋转轴线15在中央设置覆层材料供应装置11，用于覆层枪30的覆层材料能够(根据该图示从上方)被供应到该覆层材料供应装置中。包围覆层材料供应装置11地且沿径向在空心轴马达13a之内布置有工艺介质供应装置12，该工艺介质供应装置例如是用于工艺气体和/或冷却水的工艺介质供应装置。在滑环传递器16下方，同轴且能由空心轴马达13a旋转地设置有工具容纳件14。该工具容纳件在该示例中在下游连接有(可选的)读取装置20，其中，此处在读取装置20上也布置有(可选的)零点标记19。被引入的覆层枪30具有相对应的零点32。零点32相对于零点标记19定向。此外，覆层枪30有利地具有标识单元31、例如RFID芯片，从而被插入的覆层枪30能够借助于读取装置20自动地识别。覆层枪30此处相对于缸体轴线45定向示出并且已从要覆层的内部空间40(此处为缸体曲轴箱42的缸体孔41)再次露出并且在该处在缸体工作面43上施加了期望的覆层44。
在图2和图3中示出旋转单元10的可行的实施方式，其中，在图2中以透视图示出没有覆层枪30的旋转单元10，并且在图3中以透视的剖视图示出带有覆层枪30的旋转单元10。在此，示出壳体22和固定的供应接头、即用于覆层材料、优选粉末状或线材状覆层材料的第一供应接头24、用于例如冷却水的第二供应接头25、用于例如工艺气体的第三供应接头26、和用于例如对于滑环传递器16的功率电流的第四供应接头27。在此，壳体22特别是用于准备好所需要的用于支撑覆层枪30的高的旋转速度的支承间距。此外，整个旋转单元10在该壳体22处与门架或机器人连接。此外，在壳体处设置有抽吸装置17，该抽吸装置中，在图2中描绘抽吸接头，并且其中，抽吸装置17(可选地)由空气喷嘴18(参照图3)支持。此处要指出的是，包括供应接头24至26的构件以及壳体22是固定的，并且因此不围绕旋转轴线15旋转。包括用于工具容纳件14和覆层枪30的布置在中央的部件能够围绕旋转轴线15旋转。为此，例如第一供应接头24具有(已知的)密封的且封装的滚动轴承21、例如根据DSTI公司的SPS系列的滚动轴承。壳体22具有固定接头28，借助于该固定接头，旋转单元10能够在覆层枪装置100(参照图4)中水平地且垂直地运动。在图示中在覆层枪30下部处，示出能被沉入到内部空间40(参照图1)中的覆层喷嘴33并且示意性地示出覆层射束34。在图示中，在覆层枪30的上端部处在工具容纳件14中，示出与(可选的)读取装置20、例如RFID读取器紧挨着的枪接头35。
在图4中示出简化的覆层枪装置100，其中，分别带有一个覆层枪30的两个旋转单元10能够借助于升降执行器23在门架中沿着水平轴线和垂直轴线供应给工件台46、例如用于缸体曲轴箱42(参照图1)的工件台。在此，仅示出一个旋转单元10并且对于优选结构相同的第二旋转单元示出用于壳体22的固定接头28(参照图3)的配对接头47。
此处所提出的旋转单元允许在针对用来进行热覆层的覆层枪的高的转速的情况下的振动少的或无振动的运行。
附图标记列表
10 旋转单元
11 覆层材料供应装置
12 工艺介质供应装置
13 旋转驱动器
13a 空心轴马达
14 工具容纳件
15 旋转轴线
16 滑环传递器
17 抽吸装置
18 空气喷嘴
19 零点标记
20 读取装置
21 滚动轴承
22 壳体
23 升降执行器
24 用于覆层材料的第一供应接头
25 用于冷却水的第二供应接头
26 用于工艺气体的第三供应接头
27 用于功率电流的第四供应接头
28 固定接头
30 覆层枪
31 标识单元
32 零点
33 覆层喷嘴
34 覆层射束
35 枪接头
40 内部空间
41 缸体孔
42 缸体曲轴箱
43 缸体工作面
44 覆层
45 缸体轴线
46 工件台
47 用于固定接头的配对接头
100 覆层枪装置

Claims (12)

1.一种旋转单元(10)，所述旋转单元用于用来对缸体曲轴箱(42)的内部空间(40)进行热覆层的覆层枪装置(100)，所述旋转单元至少具有以下部件：
- 用于覆层枪(30)的带有旋转轴线(15)的工具容纳件(14)；
- 旋转驱动器(13)，所述旋转驱动器用于使所述工具容纳件(14)围绕所述旋转轴线(15)旋转；
- 覆层材料供应装置(11)，所述覆层材料供应装置用于给所述覆层枪(30)供应覆层材料；
- 工艺介质供应装置(12)，所述工艺介质供应装置用于提供工艺介质，所述工艺介质用于借助于容纳在所述工具容纳件(14)中的覆层枪(30)对内部空间(40)进行覆层，
其特征在于，
所述旋转驱动器(13)实施为同轴于所述工具容纳件(14)的旋转轴线(15)的空心轴马达(13a)，并且其中，所述工具容纳件(14)和所述覆层材料供应装置(11)以及所述工艺介质供应装置(12)相对于所述空心轴马达(13a)布置在中央，且其中，所述工艺介质供应装置(12)包围所述覆层材料供应装置(11)地且沿径向在所述空心轴马达(13a)之内布置。
2.根据权利要求1所述的旋转单元(10)，其中，沿径向在所述空心轴马达(13a)外部布置有用于将电的功率电流传递到所述覆层枪(30)上的滑环传递器(16)。
3.根据权利要求2所述的旋转单元(10)，其中，设置有用于引走所述滑环传递器(16)的滑磨磨损物的抽吸装置(17)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的旋转单元(10)，其中，所述工具容纳件(14)设置成用于容纳不同的覆层枪(30)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转单元(10)，其中，所述覆层材料能够以粉末状提供，并且为了耦入覆层材料设置有至少一个气体密封的且封装的以及磨损少的滚动轴承(21)。
6.根据权利要求1所述的旋转单元(10)，其中，所述内部空间(40)是缸体孔(41)。
7.根据权利要求3所述的旋转单元(10)，其中，设置有至少一个空气喷嘴(18)，借助于所述空气喷嘴能够支持所述滑磨磨损物的引走。
8.根据权利要求4所述的旋转单元(10)，其中，所述工具容纳件具有用于相应的覆层枪(30)的重复准确的定向的零点标记(19)。
9.根据权利要求8所述的旋转单元(10)，其中，所述工具容纳件包括用于读取相应被容纳的覆层枪(30)的标识信息的读取装置(20)。
10.根据权利要求5所述的旋转单元(10)，其中，所述滚动轴承(21)至少部分地由陶瓷形成。
11.一种覆层枪装置(100)，所述覆层枪装置用来对缸体曲轴箱(42)的内部空间(40)进行热覆层，所述覆层枪装置至少具有以下部件：
- 根据前述权利要求中任一项所述的至少一个旋转单元(10)；
- 至少一个升降执行器(23)，所述升降执行器用于所述旋转单元(10)相对于要覆层的内部空间(40)的轴向和/或横向定位；和
- 固定的供应接头(24,25,26)，所述供应接头用于将电流供应至所述空心轴马达(13a)和所述覆层枪(30)、以及用于所述覆层材料供应装置(11)和用于所述工艺介质供应装置(12)。
12.根据权利要求11所述的覆层枪装置(100)，其中，所述内部空间(40)是缸体孔(41)。
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