CN111941092A - 用于制造涂层表面、特别是内燃机的低摩擦气缸孔的设备 - Google Patents

Abstract

一种加工机(10)，用于对工件(22)的表面部分、特别是内燃机的汽缸(26)的表面部分进行组合式粗糙化、特别是激光粗糙化以及涂覆、特别是热涂覆。

Description

用于制造涂层表面、特别是内燃机的低摩擦气缸孔的设备

技术领域

本发明涉及一种用于制造涂层表面、特别是内燃机的低摩擦气缸孔的涂层表面设备。

背景技术

为了改善活塞在气缸开口中的运行性能，已知首先使表面、例如工件表面(例如气缸孔或气缸开口)粗糙化并随后进行涂层。

为此，例如使用热喷涂来施加涂层。例如，常规的工艺链设置为，首先通过粗糙化或激光粗糙化来加工气缸表面。随后，通常将气缸曲轴箱转运到下一个加工机，如果需要的话还应预先转运到中间测量装置或中间测量设备，在该中间测量装置或中间测量设备中首先测量粗糙化质量。随后，例如在分开的加工机中进行热喷涂过程，从而对已粗糙化的气缸表面进行涂层。通常，随后在单独的珩磨机上进行珩磨，以获得所期望的涂覆层的表面形貌。

热喷涂涂层(特别是在其经过珩磨之后)是低摩擦且低磨损的，并实现了内燃机的优化，特别是在减少废气排放方面。在某些情况下，珩磨加工操作分多个步骤进行，以将粗糙的表面转变成摩擦学上合适的形貌。在本发明的意义上，在必要时还设置为，在珩磨操作中冲压特定的气缸几何形状。以下将对此进行详细说明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工作效率高的加工机，其中，几乎不产生停滞时间并且以尽可能高效的方式实施加工进程。因此，在一般的加工机的条件下，根据本发明设置为，该加工机具有粗糙化工作站、涂覆工作站和机器内部的转运装置。

该粗糙化工作站特别是形成有激光粗糙化单元。该激光粗糙化单元特别是具有激光加工主轴，其形成用于伸入到待加工的气缸孔中。通常按照本发明设置为，用于加工而设置的激光束以一定角度离开激光粗糙化主轴，该角度设置成相对于缸孔的纵向轴线倾斜并且相对于正交于气缸孔的纵向轴线延伸的平面倾斜。但是，该粗糙化单元也可以设计作为机械的粗糙化单元。能够考虑使用成型切割单元，该成型切割单元可以在必要时与金刚石辊组合使用。也可以考虑使用水射流(通常压力为3000bar)或刚玉射流。

涂覆工作站通常具有热喷涂单元。该热喷涂单元例如可以形成作为热喷涂主轴。

机器内部的转运装置优形成作为转台。该机器内部的转运装置相对于加工机的各个工作站布置为，使在粗糙化工作站中加工后的工件由该粗糙化工作站被运输到涂覆工作站。特别是当该转运装置形成作为转台时，可以设置为，加工机包括组合的装载和卸载工作站。由此实现了在相同的作站中将待装载的工件和待卸载的工件装载到加工机中并从加工机中卸载。首先，将已加工的并在必要时已测量的工件从机器中取出，例如通过门式装载机(Portallader)，并随后将待加工的工件装入到机器中。该转运装置也可以形成作为成作为线性输送机、特别是步进行程运输装置。在使用线性输送机的情况下，装载工作站和卸载工作站在空间上彼此分开。在装载工作站处可以布置有预测量装置。在卸载工作站处可以布置有后测量装置。在各个工作站处，加工单元(例如喷涂单元和激光粗糙化单元)以及测量单元(预测量装置、后测量装置和中间测量装置)可以分别布置在门式支架装置上、特别是以能够正交于转运方向移动的方式布置。这可用于曲轴箱的各个气缸孔的到达。在此，各个装置的可移动性可以通过滑动装置实现。预测量装置可以形成用于光学的、气动的或触觉的测量。后测量装置可以形成用于光学的、气动的或触觉的测量。中间测量装置可以形成用于光学的、气动的或触觉的测量。

在按照本发明的加工机中，可以设置为，粗糙化工作站经移动的壁部分而与其余的工作站分开。同样地，涂覆工作站经移动的壁部分而与其余的工作站分开。移动的壁部分是指将工作站彼此分开的肖特式门(schottartige Portale)。特别地，可以在粗糙化工作站和涂覆工作站中设置的移动的壁部分针对转运装置的转运过程为了为了打开和关闭而能够在其延伸的平面内移动。为了实施转运过程，例如可以将移动的壁部分抬升，以实现工件向各个接下来的工作站的运输。借助移动的壁部分，不同的工作站可以在没有相互干扰影响的情况下布置在紧凑的空间中，并且在优选形成作为圆台的转运装置上方。特别地，移动的壁部分以能够在竖直方向上移动的方式设置在加工机中。例如，还可以考虑壁部分的十字形布置，以将各个工作站分开。其可以垂直向上移动以实施转运过程，从而通过转台的移动可以将气缸曲轴箱从一个工作站移动到下一个工作站。在这种情况下，移动的壁部分不会使各个加工站完全地彼此密封，而是用于防止污垢从一个加工站传递到另一个加工站。特别是防止例如在激光粗糙化过程中产生的颗粒被传递到测量工作站中，或者防止在热喷涂过程中掉落的颗粒不受阻碍地分散开。同样地，壁部分还提供了针对由激光粗糙化主轴意外释放到气缸孔外部的激光辐射的保护。换言之，该壁部分可以特别地实现该功能或被形成为以辐射安全的方式容纳激光工作站和/或限制或防止通过涂覆工作站的粉尘和噪声的排放。

按照本发明的加工机的构造的一种类型可以是，将转运装置形成作为转台，该转台又形成为，在一个转运进程内将工件从一个工作站移动至另一个工作站，其中，在该转运进程内实施绕90°的转运移动。通常，在该转运进程内，工件由组合的装载和卸载工作站以绕90°的转运移动而移动并输送至粗糙化工作站。在相同的转运进程内，将已粗糙化的工件由该粗糙化工作站输送至中间测量工作站，其又以绕90°移动的方式实施。在相同的转运进程内，将已被测量的工件由中间测量工作站输送至涂覆工作站。已涂层的工件由涂覆工作站再次被输送至装载和卸载工作站。

通常，在中间测量工作站处布置有测量主轴。用于测量气缸孔的持续时间例如相对于在该机器中实施的其他过程而言通常是非常短的。

在涂覆工作站处可以布置两个涂覆主轴，因为该加工步骤通常每个主轴需要最长的持续时间。

在粗糙化工作站处还可以布置激光粗糙化主轴。因为借助激光射线的粗糙化通常可以非常快地进行。

以四缸的气缸曲轴箱为例，在一个工作进程内(即，在两个转运进程之间)通过激光粗糙化主轴分别对每个气缸孔进行加工。同样地，每个气缸孔在中间测量工作站中通过测量主轴而测量。在涂覆工作站中，每两个气缸孔又通过涂覆主轴进行热涂覆。在涂覆过程之后，气缸曲轴箱经过一个转运过程分别移动至下一个工作站。

为了实施转运过程，在必要时可以将存在的移动的壁部分从转运路径中移出，从而工件(例如气缸曲轴箱)可以通过枢轴移动而以不受干扰的方式绕90°移动。

但是，在本发明的意义上，加工机还形成为，转运装置形成作为转台，转台又形成为，在一个转运进程内将工件从各个加工站移动至下一个加工站，在转运进程内实施绕120°的转运移动。通常在这种情况下，在一个转运进程内，工件由组合的装载和卸载工作站输送至粗糙化工作站并且在相同的转运进程内将已粗糙化的工件由粗糙化工作站输送至涂覆工作站。在相同的转运进程中，已涂层的工件由涂覆工作站再次被输送至装载和卸载工作站，其在该装载和卸载工作站从加工机上取下。

在本发明的意义上特别是设置为，加工机包括组合的抽吸装置，抽吸装置针对粗糙化工作站的以及涂覆工作站分别具有至少一个抽吸开口。理想地，例如借助相应的调节装置能够以彼此独立的方式调节抽吸流并因此调节引入相应的工作站中的低压。但是，通常两个抽吸流在组合的抽吸装置中共同引导并相应地清洁。特别地，抽吸装置具有用于两个抽吸口的共同的低压源。

如上所述地，根据本发明可以设置为，涂覆工作站包括两个涂覆单元，每个涂覆单元具有涂覆主轴，用于通过热喷涂实施涂覆过程。在这种情况下特别可以设置线涂覆方法、单线或双线涂覆方法或粉末涂覆方法。

在组合的装载和卸载工作站处优选布置有预测量装置和/或后测量装置。预测量装置通常检测是否制造了初始特性方面充分的待加工的气缸孔。为此，特别是检查气缸孔的轴位(Achslage)(轴向轴的长度)以及待加工的气缸孔的表面粗糙度。随后，后测量装置检测气缸孔的涂层的质量。

类似于上面详细描述的加工机的实施例，其具有转运装置和绕90°的转运进程，通常特别是可以设置为，加工机具有在一个转运进程中可向自己的中间测量工作站运送的转运装置。为此，该中间测量工作站布置在粗糙化工作站和涂覆工作站之间。该中间测量工作站具有用于测量粗糙化的表面的中间测量装置，该中间测量装置通常包括可以伸入到气缸孔中的测量主轴。

相对于上述实施方式，还可以额外地设置为，加工机具有经过形成作为转台的转运装置能够在转运进程中进行进料的珩磨工作站。该珩磨工作站具有至少一个、特别是至少两个珩磨单元，所述珩磨单元分别具有珩磨主轴。例如，可以考虑转运装置实施由装载和卸载工作站到粗糙化工作站、由粗糙化工作站到涂覆工作站、随后到珩磨工作站并返回到装载和卸载工作站的转运。为此，每个转运进程的转运移动同样是绕90°。但是还可以设置为，转运移动以等角度的方式分布至五个工作站，从而单个转运移动包括72°。例如，在粗糙化工作站之后布置中间测量工作站。当时还可以考虑60°的转运移动，从而可以进行从装载和卸载工作站到粗糙化工作站、到中间测量工作站、到涂覆工作站、到测量工作站、到珩磨工作站并再次返回到装载和卸载工作站的转运。

附图说明

本发明的其他优点和细节将结合以下附图进行说明。附图中示出了：

图1以俯视图示出了一个按照本发明的加工机；和

图2以俯视图示出了一个替代的按照本发明的加工机。

具体实施方式

按照本发明的加工机在图1中示出并整体标记有附图标记10。该加工机10具有机器底座12，其上布置有该加工机10的全部工作站。

在该加工机中环绕地布置有：装载和卸载工作站14、粗糙化工作站16、中间测量工作站18和涂覆工作站20。

在装载和卸载工作站中，在当前实施例中形成作为具有四个成排布置的气缸孔26的气缸体24的工件22可以通过门式装载机(未在当前附图中示出)装载到加工机10中或从加工机10中取出。在装载到加工机10中的过程中，将工件22布置在转运装置28上，在当前情况下，该传送装置28形成为具有四个工件容纳部32的交叉转台30。

经由转运装置，工件22在圆形路径34上从加工机10的一个工作站移动到下一个工作站。在转运进程中，装载到加工机10中的工件22首先通过顺时针绕90°移动而被输送至粗糙化工作站16。在该粗糙化工作站16中布置有形成作为激光粗糙化主轴36的粗糙化单元36。还可以考虑使用机械的粗糙化方法。激光粗糙化主轴36可以沿着与圆形路径34相切的轨道移动，从而能够达到工件的所有气缸孔26。

在激光粗糙化之后，工件22又向中间测量工作站移动90°，在中间测量工作站处设置有测量主轴38，其可以通过移动到相应的气缸孔26中对已经粗糙化的气缸孔26进行光学的表面测量。

在对已经粗糙化的气缸孔26进行光学的表面测量(也可以考虑触觉的或气压的测量)之后，工件22再次移动90°并且输送至涂覆工作站20。在该涂覆工作站20中设置有形成作热喷涂主轴40的两个涂覆单元40。借助于热喷涂主轴40，通过热喷涂对四个气缸孔26中的每两个进行涂层。随后，涂层后的工件通过绕90°的传送运动被再次输送至装载和卸载工作站14，并且通过门式装载机再次被取下并将另一个工件装载到装载和卸载工作站中，并在传送进程中从一个工作站引导至下一个工作站。

在各个工作站中可以设置为，例如在装载和卸载工作站14中，通过相应的测量主轴42对每个气缸孔进行预测量步骤。为此，测量主轴42例如对每个气缸孔需要10秒来进行测量过程。相同的测量装置42可以用于后测量步骤中的测量，在后测量过程中，其对每个气缸孔实施10秒长的测量。

在粗糙化工作站中，激光粗糙化过程可以借助于主轴实施，该主轴对每个气缸孔26例如进行20秒的激光粗糙化。在工作站3中，测量主轴例如对每个气缸孔26实施例如10秒的中间测量。对于每个气缸孔而言，涂层通常需要大约40秒，但是由于设置有两个涂覆主轴40，因此对每个加工进程而言会需要80秒的持续时间，其中，测量主轴仅仅在中间测量工作站中具有停滞时间。否则，加工主轴几乎可以在所有的工作站中分别得到充分利用。

在各个工作站之间设置有在当前实施例中能够推移的壁部分44。能够推移的壁部分44将涂覆工作站20和粗糙化工作站16与其余的工作站分开。为此，能够推移的壁部分44能够在竖直方向上移动，从而在实施传送过程中，壁部分44可以向上移动，以实现工件从工作站到工作站的自由传送。随后，壁部分44可以向下移动并再次关闭。

加工机10另外还具有组合的抽吸装置46，该组合的抽吸装置46具有中央抽吸管路48，该中央抽吸管路被分成通往粗糙化工作站16的分管路50和通向热涂覆单元的另一分管路52。通过相应的调节装置54和56能够调节两个分管路的相应的体积流量。

加工机10在相应的工作站处具有相应的维护门58，通过该维护门可以到达各个工作站。加工机10的整个运行能够由机器的操作者经由操纵台60来控制。

图2示出一个实施方式，其中，转运装置28形成作为线性输送机62。在当前情况下，作为步进行程运输装置62，其中，工件22被逐步地从工作站运输到工作站。在此，为了实施运输步骤，其分别在竖直方向上被抬升，并随后沿水平方向移动。

在图2中示出的实施方式首先具有装载工作站14a，其与预测量工作站42a组合实施。沿运输方向T，在装载工作站14a之后布置有粗糙化工作站16。由此出发将工件输送到中间测量工作站18。在另一个运输步骤中，将工件22从中间测量工作站18再次转运到涂覆工作站20。通过最后一个运输步骤，将工件随后运输到卸载工作站14b(其与后测量工作站42b组合实施)并且随后从加工机上取下。

粗糙化工作站16以及涂覆工作站20分别具有移动的壁部分44，借助该壁部分能够分别与周围环境分开。

粗糙化工作站16以及涂覆工作站20可以分别具有抽吸装置46或者共同具有一个组合的抽吸装置46，类似于根据图1所示的加工机。

类似于根据图1所示的加工机10，加工机10还具有两个涂覆主轴40。喷涂单元40以及激光粗糙化单元36和测量单元(预测量装置42a、后测量装置42b、中间测量装置38)以能够正交于运输方向的方式布置在门式支架装置64处。在此，各个装置的这种可移动性可以通过滑板布置(Schlittenanordnungen)得以实现。

Claims (11)

1.一种加工机(10)，用于对工件(22)的表面部分、特别是内燃机的汽缸(26)的表面部分进行组合式粗糙化、特别是激光粗糙化以及涂覆、特别是热涂覆，其中，所述加工机(12)具有装载和卸载工作站(14)，另外还特别是具有预测量装置(42a)以及特别是后测量装置(42b)、以及特别是中间测量装置(38)，其特征在于，所述加工机(12)包括：粗糙化工作站(16)，其特别是具有激光粗糙化单元(36)；和涂覆工作站(20)，其特别是具有热喷涂单元(40)；以及机器内部的转运装置(28)，其优选形成为转台(30)，其中，所述机器内部的转运装置(28)相对于所述粗糙化工作站(16)和所述涂覆工作站(20)布置为，所述转运装置(28)能够将在所述粗糙化工作站(16)中加工后的工件(22)输送给所述涂覆工作站(20)。

2.根据权利要求1所述的加工机(10)，其特征在于，所述粗糙化工作站(16)和/或所述涂覆工作站(20)经移动的壁部分(44)而与其余的工作站分开，特别地，其中，所述移动的壁部分(44)针对所述转运装置(28)的转运过程为了打开和关闭而能够在其延伸的平面内、特别是在竖直方向上移动。

3.根据权利要求1或2所述的加工机(10)，其特征在于，所述转运装置(28)形成作为转台(30)，所述转台(30)又形成为，在一个转运进程内将工件(22)由组合的装载和卸载工作站(14)输送至所述粗糙化工作站(16)并且在相同的所述转运进程内将已粗糙化的工件由所述粗糙化工作站(16)输送至中间测量工作站(18)并且在相同的所述转运进程内将已被测量的工件由所述中间测量工作站(18)输送至所述涂覆工作站(20)，其中，在所述转运进程内实施绕90°的转运移动。

4.根据权利要求1或2所述的加工机(10)，其特征在于，所述转运装置(28)形成作为转台(30)，所述转台(30)又形成为，在一个转运进程内将工件(22)由组合的装载和卸载工作站(14)输送至所述粗糙化工作站(16)并且在相同的所述转运进程内将已粗糙化的工件由所述粗糙化工作站(16)输送至所述涂覆工作站(20)，其中，在所述转运进程内实施绕120°的转运移动。

5.根据前述权利要求中任一项所述的加工机(10)，其特征在于，所述加工机(10)包括组合的抽吸装置(46)，所述抽吸装置(46)针对所述粗糙化工作站(16)和所述涂覆工作站(20)分别具有至少一个抽吸开口(47)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的加工机(10)，其特征在于，所述涂覆工作站(20)包括两个涂覆单元(40)，其分别具有通过热喷涂来实施涂覆过程的涂覆主轴。

7.根据前述权利要求中任一项所述的加工机(10)，其特征在于，所述预测量装置(42a)和所述后测量装置(42b)以具有两种功能的唯一的测量装置(42)形式布置在组合的装载和卸载工作站(14)处。

8.根据前述权利要求中任一项所述的加工机(10)，其特征在于，在一个转运进程内自身能够经过所述转运装置(28)送入的中间测量工作站(18)设置有中间测量装置(38)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的加工机(10)，其特征在于，在一个转运进程内自身能够经过所述转运装置(28)送入的珩磨工作站具有至少一个、特别是至少两个珩磨单元，所述珩磨单元分别具有珩磨主轴。

10.根据前述权利要求中任一项所述的加工机(10)，其特征在于，所述加工机(10)包括机器底座(12)，在所述机器底座(12)上布置有所述转运装置(28)、所述装载和卸载工作站(14)、所述粗糙化工作站(16)和所述涂覆工作站(20)，其中，在所述机器底座(12)上特别是在必要时布置有所述中间测量工作站(18)、特别是在必要时布置有所述珩磨工作站、特别是在必要时布置有所述组合的抽吸装置(46)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的加工机(10)，其特征在于，所述转运装置(28)形成作为线性输送机62、特别是作为步进行程运输装置62。

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