-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beschichtung von Zylinderbohrungen des Motorblocks.
-
Ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus
DE 10 2010 060 652 A1 bekannt. Ein Motorblock wird in einer Werkstückaufnahme angeordnet, in der eine Absaugeinrichtung integriert sein kann. Ein Beschichtungswerkzeug wird entlang einer Werkzeugachse in die Zylinderbohrung eingeführt, wobei die Längsachse der Zylinderbohrung mit der Werkzeugachse übereinstimmt. Das Beschichtungswerkzeug ist entlang der Werkzeugachse bewegbar und drehbar. Durch eine Rotation des Beschichtungswerkzeugs und eine gleichzeitige lineare Bewegung entlang der Zylinderbohrung wird dort eine Beschichtung durch thermisches Spritzen aufgebracht. Zur Erzeugung des aus dem Beschichtungswerkzeug ausgestoßenen Beschichtungsmaterials wird dem Beschichtungswerkzeug metallisches Material, beispielsweise in Form eines Metalldrahts zugeführt. Das Material wird aufgeschmolzen und in Partikelform aus einer Spritzöffnung des Beschichtungswerkzeugs ausgestoßen. Das Beschichtungswerkzeug dreht sich bei solchen Vorrichtungen in der Regel mit mehreren hundert Umdrehungen pro Minute.
-
EP 1 034 845 B1 beschreibt eine Lichtbogensprühpistole mit konischem Sprühstrahl. Beim Beschichten innerhalb einer Zylinderbohrung kann entweder das Beschichtungswerkzeug oder alternativ das Werkstück rotiert werden, wobei die Rotation des Werkstücks bei der Beschichtung von Zylinderblöcken als ungeeignet angesehen wird.
-
US 2004/0231596 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Beschichtung von wenigstens einer Zylinderbohrung eines Motorblocks, mit einem Beschichtungswerkzeug, das eine rechtwinkelig oder schräg zu einer Werkzeugachse orientierte Spritzöffnung aufweist. Ein linearer Antrieb kann eine lineare Relativbewegung zwischen dem Beschichtungswerkzeug und dem Motorblock parallel zur Werkzeugachse erzeugen.
-
Eine Vorrichtung zum Aufbringen von Schmiermittel auf hohlzylindrische Teile ist aus
DD 227 622 A1 bekannt. Die Vorrichtung soll gleichzeitig Schmiermittel auf die Innenfläche und die Außenfläche eines hohlzylindrischen Teils aufbringen können. An einem Arm sind Fettdüsen gelagert, die das hohlzylindrische Teil innen und außen besprühen, während sich das hohlzylindrische Teil auf einem Drehtisch dreht.
-
Ausgehend hiervor kann es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine verbesserte Vorrichtung bzw. ein verbessertes Verfahren zur Beschichtung von Zylinderbohrungen eines Motorblocks zu schaffen, das insbesondere die Zufuhr von metallischem Material zum Beschichtungswerkzeug vereinfacht und außerdem eine hohe Effizienz aufweist.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 18 gelöst.
-
Die Vorrichtung zur Beschichtung von Zylinderbohrungen weist ein Beschichtungswerkzeug mit einer radial oder schräg zur Werkzeugachse orientierten Spritzöffnung auf. Das Beschichtungswerkzeug ist bezüglich der Werkzeugachse drehfest gelagert, so dass die Spritzöffnung nicht um die Werkzeugachse rotieren kann. Über einen Werkzeugantrieb kann das Beschichtungswerkzeug linear entlang der Werkzeugachse und optional zusätzlich quer zu dieser Werkzeugachse bewegt werden.
-
Eine Motorblockhalterung dient zum Halten des Motorblocks während der Beschichtung der wenigstens einen Zylinderbohrung. Zu der Motorblockhalterung gehört ein um eine Drehachse drehbar gelagerter Drehtisch, sowie ein rechtwinkelig gegenüber der Drehachse bewegbarer Verstellschlitten. Die Drehachse verläuft parallel zur Werkzeugachse und kann auch mit der Werkzeugachse zusammenfallen. Der Achsabstand zwischen der Drehachse und der Werkzeugachse ist kleiner als der Radius einer zu beschichtenden Zylinderbohrung. Über den Achsabstand kann der Arbeitsabstand zwischen dem Beschichtungswerkzeug und der Wand der Zylinderbohrung beim Beschichten eingestellt werden. Es ist daher möglich, den Arbeitsabstand unabhängig von dem Radius der Zylinderbohrung einzustellen. Zur Einstellung des Achsabstandes bzw. des Arbeitsabstandes kann beispielsweise der Werkzeugantrieb oder ein anderer geeigneter Linearantrieb verwendet werden, der insbesondere das Beschichtungswerkzeug mit der Werkzeugachse parallel zu der Drehachse bewegen kann.
-
Zum Antrieb des Drehtisches ist ein Drehantrieb vorhanden und zum Bewegen des Verstellschlittens ist ein Verstellantrieb vorgesehen. Über den Verstellschlitten wird die zu beschichtende Zylinderbohrung quer zu der Drehachse bewegt und so positioniert, dass die Längsachse der Zylinderbohrung mit der Drehachse übereinstimmt. Während das Beschichtungswerkzeug über die Spritzöffnung das Beschichtungsmaterial ausstößt, dreht der Drehantrieb den Drehtisch, so dass die Zylinderbohrung in Umfangsrichtung gleichmäßig beschichtet werden kann. Dabei wird das Beschichtungswerkzeug über den Werkzeugantrieb außerdem entlang der Werkzeugachse innerhalb der Zylinderbohrung bewegt.
-
Da erfindungsgemäß der Motorblock um die Drehachse rotiert, ist das Zuführen von draht- oder stabförmigem metallischen Ausgangsmaterial zum Beschichtungswerkzeug, das dort aufgeschmolzen wird, vereinfacht. Das Beschichtungswerkzeug bewegt sich relativ zum Motorblock. Beispielsweise kann es sich lediglich entlang der Werkzeugachse parallel zur Drehachse bewegen und dreht sich dabei nicht. Alternativ kann die Motorblockhalterung oder ein Teil davon mit dem sich drehenden Motorblock auch die lineare Relativbewegung gegenüber dem Beschichtungswerkzeug parallel zur Drehachse ausführen. Hierfür kann dem Beschichtungswerkzeug ein Werkzeugantrieb oder der Motorblockhalterung ein entsprechender linearer Antrieb zugeordnet sein.
-
Um Unregelmäßigkeiten beim Auftrag der Beschichtung an der Wand der Zylinderbohrung zu vermeiden, weist die Vorrichtung außerdem eine Ausgleichseinrichtung mit wenigstens einem Ausgleichsgewicht auf. Über die Ausgleichseinrichtung wird das Ausgleichsgewicht abhängig von der Position des Motorblocks gegenüber der Drehachse derart positioniert, dass die Unwucht des Motorblocks und/oder der sich gemeinsam mit dem Motorblock um die Drehachse drehenden Teile der Motorblockhalterung zumindest reduziert oder eliminiert wird. Die Unwucht wird dabei zumindest soweit reduziert, dass die durch die Restunwucht verbleibenden Schwingungen bei der Rotation des Motorblocks bzw. der anderen rotierenden Teile der Motorblockhalterung durch die Lager der Motorblockhalterung abgestützt werden können, so dass sich keine negativen Auswirkungen auf die Gleichmäßigkeit der Beschichtung ergeben. Vorzugsweise wird die Unwucht abgesehen von technisch bedingten Toleranzen vollständig eliminiert. Durch das Reduzieren bzw. Eliminieren der Unwucht wird auch die Belastung der Motorblockhalterung und insbesondere der dort vorhandenen Lager reduziert, was die Lebensdauer der Vorrichtung verlängert.
-
Mit dieser Vorrichtung kann ein Motorblock mit mehreren Zylinderbohrungen sehr schnell und wirtschaftlich beschichtet werden. Über den Verstellschlitten wird der Motorblock sozusagen von Zylinderbohrung zu Zylinderbohrung weitergetaktet. Die Bewegung des Verstellschlittens kann bei einer Ausführungsform auch während der Drehung des Drehtisches durchgeführt werden. Bei dieser Ausführung wird vorzugsweise gleichzeitig das wenigstens eine Ausgleichsgewicht der Ausgleichseinrichtung gegenläufig zum Motorblock bewegt, um das Vergrößern oder Erzeugen einer Unwucht während der Drehung zu vermeiden. Alternativ hierzu kann der Verstellschlitten durch den Verstellantrieb auch lediglich bei still stehendem Drehtisch bewegt werden.
-
Vorzugsweise ist wenigstens eines der Ausgleichsgewichte in einer ersten Richtung rechtwinklig zu der Drehachse bewegbar. Diese erste Richtung entspricht insbesondere der Verstellrichtung, in der der Verstellschlitten bewegbar gelagert ist. Bei einem Ausführungsbeispiel kann außerdem wenigstens eines der Ausgleichsgewichte in einer zweiten Richtung rechtwinklig zur Drehachse und vorzugsweise rechtwinklig zur ersten Richtung bewegbar sein. Es ist dabei möglich, verschiedene Ausgleichsgewichte in jeweils eine Richtung bewegbar zu lagern oder wenigstens ein Ausgleichsgewicht in die erste und die zweite Richtung bewegbar zu lagern. Vorzugsweise ist das wenigstens eine Ausgleichsgewicht linear in die erste Richtung und/oder die zweite Richtung bewegbar gelagert. Insbesondere kann die Ausgleichseinrichtung wenigstens einen Ausgleichsschlitten aufweisen, der in die erste Richtung und/oder die zweite Richtung linear bewegbar ist. Auf diesem Ausgleichsschlitten können ein oder mehrere Ausgleichsgewichte auswechselbar angeordnet werden. Alternativ kann das Ausgleichsgewicht auch durch den Ausgleichsschlitten selbst gebildet sein.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind der Ausgleichsschlitten und der Verstellschlitten über ein Kopplungsmittel bewegungsgekoppelt. Die Bewegungskopplung kann dabei mechanisch, zum Beispiel über ein Reibrad, ein Zahnrad, einen Riemen oder dergleichen realisiert sein. Alternativ kann die Bewegungskopplung auch steuerungstechnisch über eine Steuereinheit erzielt werden, die die jeweiligen Antriebe aneinander angepasst aktiviert. Die Bewegungskopplung hat den Vorteil, dass eine Bewegung des Verstellschlittens und mithin eine veränderte Position des Motorblocks relativ zur Drehachse auch zu einer entsprechenden und insbesondere gegenläufigen Bewegung des Ausgleichsschlittens führt, um eine nicht tolerierbare Erzeugung bzw. Vergrößerung der Unwucht zu vermeiden.
-
Zur Ausgestaltung der Motorblockhalterung bestehen verschiedene Möglichkeiten. Bei einer Ausführung kann der Verstellschlitten auf dem Drehtisch angeordnet sein. Außerdem kann bei einer Ausführungsform zu der Motorblockhalterung wenigstens eine Wechselpalette gehören, die den Motorblock dreht. Bei dieser Ausführung kann die Wechselpalette den Verstellschlitten und/oder den Drehtisch und/oder die Ausgleichseinrichtung aufweisen.
-
Um Motorblöcke mit zweireihiger Anordnung der Zylinderbohrungen gegenüber der Drehachse positionieren zu können, kann der Verstellschlitten bei einer Ausführungsform auch zusätzlich quer oder rechtwinklig zur Verstellrichtung bewegbar und über den Verstellantrieb antreibbar sein.
-
Die Motorblockhalterung kann außerdem eine Kippeinrichtung aufweisen, mittels der der Motorblock gegenüber der Drehachse geneigt werden kann. Diese Kippeinrichtung erlaubt das Beschichten von Zylinderbohrungen eines Motorblocks in V-Anordnung. Es ist ferner auch möglich, dass die Kippeinrichtung Bestandteil der Wechselpalette ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Verstellantrieb eine entlang der Drehachse angeordnete Antriebswelle auf. Diese Antriebswelle verläuft insbesondere in einer zentralen Ausnehmung durch den Drehtisch. Die Antriebswelle ist über ein Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe mit dem Verstellmotor gekoppelt. Dabei kann der Verstellantrieb für den Verstellschlitten mit dem Drehantrieb für den Drehtisch bewegungsgekoppelt sein. Durch diese Bewegungskopplung wird erreicht, dass bei einer Rotation des Drehtisches um die Drehachse auch die Antriebswelle des Verstellantriebes mit gleicher Drehzahl rotiert. Das dem Drehantrieb zugeordnete Ende der Antriebswelle bewegt sich dabei nicht gegenüber dem Drehtisch, so dass der Verstellschlitten, der mittelbar oder unmittelbar am Drehtisch gelagert ist, unbewegt bleibt.
-
Die Vorrichtung kann außerdem eine Zuführeinrichtung aufweisen, um dem Beschichtungswerkzeug draht- oder stabförmiges metallisches Ausgangsmaterial zuzuführen. Das Beschichtungswerkzeug kann einen Brenner aufweisen, um das zugeführte Ausgangsmaterial aufzuschmelzen. Als Brenner kann jede Einrichtung dienen, die eine ausreichende Hitze zum Aufschmelzen des Ausgangsmaterials erzeugt, über das Beschichtungswerkzeug kann Plasma-, Lichtbogen-, Laser- oder Flammspritzen ausgeführt werden. Das aufgeschmolzene Ausgangsmaterial wird vorzugsweise unter Verwendung eines Trägergases ausgestoßen. Das ausgestoßene Beschichtungsmaterial enthält Partikel des metallischen, geschmolzenen Ausgangsmaterials, die auf die Wand der Zylinderbohrung aufgebracht werden.
-
Zum Entfernen von überschüssigem Gas oder Fluid aus der Zylinderbohrung während der Beschichtung kann mit dem Beschichtungswerkzeug und/oder mit der Motorblockhalterung ein Absaugkanal einer Absaugeinrichtung verbunden sein.
-
Die Vorrichtung kann bei verschiedenen Ausführungsformen auch eine oder mehrere Einrichtungen zum automatischen Transport von Werkstücken und/oder automatischen Wechsel von Vorrichtungsbestandteilen aufweisen, wie z. B.:
- – eine Maskenwechseleinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine auswechselbare Spritzmaske des Beschichtungswerkzeugs automatisch auszuwechseln;
- – eine Werkzeugwechseleinrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein auswechselbares Heizmittel des Beschichtungswerkzeugs automatisch auszuwechseln;
- – eine Transporteinrichtung zum Transport eines zu beschichtenden Motorblocks zu der Vorrichtung und/oder eines bereits beschichteten Motorblocks aus der Vorrichtung, die als Motorblockwechseleinrichtung ausgestaltet sein kann.
-
Mittels der vorbeschriebenen Vorrichtung wird folgendes erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt:
Zunächst wird ein Motorblock mit wenigstens einer zu beschichtenden Zylinderbohrung an der Motorblockhalterung angeordnet und die zu beschichtende Zylinderbohrung an der Drehachse ausgerichtet. Dies geschieht mit Hilfe des Verstellschlittens und gegebenenfals der Kippeinrichtung. Anschließend oder gleichzeitig mit der Positionierung des Motorblocks wird wenigstens ein Ausgleichsgewicht der Ausgleichseinrichtung positioniert, um eine Unwucht des Motorblocks und/oder der sich mit dem Motorblock um die Drehachse drehenden Teile zumindest zu reduzieren oder vollständig zu eliminieren. Beim Positionieren der zu beschichtenden Zylinderbohrung entlang der Drehachse und dem Positionieren des wenigstens einen Ausgleichsgewichtes kann der Drehtisch still stehen oder rotieren. Durch das Drehen des Drehtisches um die Drehachse während der Bewegung des Ausgleichsgewichtes und des Motorblocks kann die Bearbeitungszeit pro Motorblock reduziert werden.
-
Das Beschichtungswerkzeug wird in die Zylinderbohrung entlang der Werkzeugachse eingeführt und Beschichtungsmaterial aus der Spritzöffnung ausgestoßen. Dabei rotiert der Drehtisch mit dem Motorblock um die Drehachse. Gleichzeitig wird das Beschichtungswerkzeug weiter entlang der Werkzeugachse bewegt.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung bzw. des Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Beschichten einer Zylinderbohrung eines Motorblocks,
-
1a und 1b jeweils eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung von optionalen Wechseleinrichtungen für das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach 1,
-
2 einen Drehtisch mit zugeordnetem Drehantrieb, sowie einen Verstellantrieb für einen Verstellschlitten in blockschaltbildähnlicher Darstellung,
-
3 eine blockschaltbildähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels für die Anordnung eines Verstellschlittens und eines Ausgleichsschlittens der Vorrichtung nach 1,
-
4 eine blockschaltbildähnliche Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Anordnung des Verstellschlittens und des Ausgleichsschlittens für das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach 1,
-
4a eine schematische blockschaltbildähnliche Darstellung einer Zusatz-Kopplungseinrichtung für eine Bewegungskopplung zwischen einem Ausgleichsschlitten und dem Verstellschlitten für das Ausführungsbeispiel nach 4,
-
5 eine blockschaltbildähnliche Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für die Anordnung des Verstellschlittens und des Ausgleichsschlittens beim Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach 1,
-
6 einen Motorblock mit Zylinderbohrungen in V-Anordnung in schematischer Seitenansicht,
-
7 den Motorblock gemäß 6 in einer Ansicht gemäß Pfeil VII in 6 in einer Anordnung auf einer Wechselpalette in schematischer Darstellung und
-
8 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung einer optional vorgesehenen Maskiereinrichtung mit Wärmezufuhr zum Motorblock für das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach 1.
-
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 10 zum Beschichten wenigstens einer Zylinderbohrung 11 eines Motorblocks 12. Die Vorrichtung 10 weist hierfür ein Beschichtungswerkzeug 13 auf, das entlang einer Werkzeugachse W linear bewegbar gelagert ist. Das Beschichtungswerkzeug 13 weist einen Finger 14 auf, an dessen freiem Ende eine schräg oder rechtwinklig zur Werkzeugachse W ausgerichtete Spritzöffnung 15 vorhanden ist. Im Bereich der Spritzöffnung 15 ist am Finger 14 eine Spritzmaske 16 auswechselbar angeordnet. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Spritzmaske 16 über eine Maskenwechseleinrichtung 17, beispielsweise einen doppelarmigen Greifer, ausgewechselt werden. Gebrauchte Spritzmasken 16 kann die Maskenwechseleinrichtung 17 in einen Schacht oder eine Rutsche 18 einwerfen. Aus einem ersten Magazin 19a kann die Maskenwechseleinrichtung 17 eine neue Spritzmaske 16 entnehmen und durch Rotation ihres Greifarms um eine parallel zur Werkzeugachse W orientierte Achse zum Beschichtungswerkzeug 13 transportieren und dort an den Finger 14 ansetzen.
-
Das Beschichtungswerkzeug 13 ist an einem Werkzeugschlitten 22 befestigt. Der Werkzeugschlitten 22 ist an einem Maschinengestell 23 linear in Richtung der Werkzeugachse W verschiebbar gelagert. Der Werkzeugschlitten 22 ist über einen Werkzeugantrieb 24 antreibbar. Bei der Bewegung des Werkzeugschlittens 22 bewegt sich der Finger 14 des Beschichtungswerkzeugs 13 entlang der Werkzeugachse W. Das Beschichtungswerkzeug 13 ist drehfest am Werkzeugschlitten 22 gehalten. Das Beschichtungswerkzeug 13 und insbesondere der Finger 14 mit der Spritzöffnung 15 können daher nicht um die Werkzeugachse W rotieren.
-
Das Beschichtungswerkzeug 13 dient zum thermischen Aufspritzen eines aus der Spritzöffnung 15 abgegebenen Beschichtungsmaterials auf die Wand der Zylinderbohrung 11. Das Beschichtungswerkzeug 13 arbeitet nach dem Prinzip des Plasma-, Lichtbogen-, Laser- oder Flammspritzens. Hierfür wird dem Beschichtungswerkzeug ein metallisches Ausgangsmaterial zugeführt, das im Beschichtungswerkzeug 13 über einen Lichtbogen, eine Flamme oder eine andere Hitzequelle eines Heizmittels 20 geschmolzen wird. Das geschmolzene Ausgangsmaterial wird insbesondere unter Zuführung eines Gases in Partikel zerstäubt und mit dem Gas als Trägergas aus der Spritzöffnung 15 ausgestoßen.
-
In den 1a und 1b sind weitere Ausführungsmöglichkeiten der Vorrichtung 10 veranschaulicht. Alternativ oder zusätzlich zu der Maskenwechseleinrichtung 17 kann eine Werkzeugwechseleinrichtung 21 vorhanden sein. Die Werkzeugwechseleinrichtung 21 kann beispielsweise automatisch das Heizmittel 20, insbesondere einen Brenner des Beschichtungswerkzeugs 13 auswechseln. Analog zu der Maskenwechseleinrichtung 17 kann die Werkzeugwechseleinrichtung 21 einen doppelarmigen Greifer aufweisen.
-
Es ist auch möglich, die Maskenwechseleinrichtung 17 und die Werkzeugwechseleinrichtung 21 als kombinierte Wechseleinrichtung mit einem gemeinsamen Greifer auszuführen. Dieser kombinierten Wechseleinrichtung können dann mehrere Magazine 19a, 19b mit Spritzmasken und Werkzeugen zum Auswechseln zugeordnet sein.
-
Beim Beschichten wird der das Heizmittel 20 bildende Brenner kontaminiert und muss gereinigt werden. Um Stillstandszeiten zu vermeiden, kann das Heizmittel 20 daher ausgetauscht werden. Die Werkzeugwechseleinrichtung 21 kann das kontaminierte Heizmittel 20 entnehmen und ein nicht kontaminiertes Heizmittel 20 in das Beschichtungswerkzeug 13 einsetzen. Hierfür ist der Werkzeugwechseleinrichtung 21 beispielsgemäß ein zweites Magazin 19b zugeordnet, in dem weitere einsatzbereite Heizmittel 20 aufbewahrt werden.
-
In diesem zweiten Magazin 19b können bei einer Ausführungsform auch Heizmittel 20 unterschiedlichen Typs vorhanden sein, um abhängig von Randbedingungen, wie z. B. dem Arbeitsabstand der Spritzöffnung 15 zu der Wand der Zylinderbohrung 11 oder dem Motorblocktyp, usw. den geeigneten Heizmitteltyp auswählen und einsetzen zu können.
-
Zusätzlich oder alternativ können im dem zweiten Magazin 19b auch andere Prüf-, Mess- oder Bearbeitungswerkzeuge 31 angeordnet und anstelle des Beschichtungswerkzeugs 13 in eine Spindelaufnahme am Werkzeugschlitten 22 eingesetzt werden, wie beispielsweise
- – ein Werkzeug zur Aktivierung der Zylinderbohrungswand, um vor dem Beschichten eine gute Haftfähigkeit zu erreichen und/oder
- – ein Nachbearbeitungswerkzeug 31a zur Nachbearbeitung der Zylinderlauffläche nach dem Beschichten, wie etwa ein Honwerkzeug und/oder
- – ein Induktionswärmewerkzeug 31b zur induktiven Erwärmung der Zylinderbohrungswand – dabei kann insbesondere eine elektrische Versorgung des Heizmittels 20 auch zur elektrischen Versorgung des Induktionswärmewerkzeugs 31b dienen und/oder
- – eine Kamera 31c, vorzugsweise Stabkamera, mittels der die beschichtete Oberfläche der Zylinderbohrung fotografiert werden kann, beispielsweise zum Zwecke der Qualitätskontrolle
- – usw.
-
In dem zweiten Magazin 19b kann auch ein Reinigungswerkzeug 31d vorhanden sein, das von der Werkzeugwechseleinrichtung 21 ergriffen und zur Reinigung des aktuell im Beschichtungswerkzeug 13 eingesetzten Heizmittels 20 bzw. Brenners verwendet werden kann. Dieses Reinigungswerkzeug dient nicht zum Einsetzen in die Spindel des Werkzeugschlittens.
-
Alternativ oder zusätzlich kann eine separate Reinigungseinrichtung 30 vorhanden sein, die dem zweiten Magazin 19b (1a) oder dem Beschichtungswerkzeug (1b) zugeordnet ist. Mittels der Reinigungseinrichtung 30 kann ein durch Beschichtungsmaterialrückstände („Qverspray”) kontaminiertes Heizmittel 20 gereinigt werden. Das bereits benutzte Heizmittel 20 kann während der Reinigung im zweiten Magazin 19b oder im Beschichtungswerkzeug 13 angeordnet sein. Wie bereits erwähnt kann die Reinigungseinrichtung 30 auch durch die Werkzeugwechseleinrichtung 21 und das Reinigungswerkzeug 31d gebildet sein.
-
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein festes stab- oder drahtförmiges Ausgangsmaterial zugeführt. Hierfür weist die Vorrichtung 10 eine Zuführeinrichtung 25 auf. Zu dieser gehört ein Vorratsbehälter 26, in dem beispielsgemäß eine oder mehrere Drahtrollen 27 angeordnet sind. Der Metalldraht 28 einer oder mehrerer Drahtrollen 27 wird über einen beispielsgemäß schlauchartigen Zuführkanal 29 zum Beschichtungswerkzeug 13.
-
Die Vorrichtung 10 verfügt außerdem über eine Motorblockhalterung 35 die einen am Maschinengestell 23 befestigten Sockel 36 aufweist. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist an dem Sockel 36 ein Drehtisch 37 um eine Drehachse D drehbar gelagert. Die Drehachse D verläuft parallel zu der Werkzeugachse W und kann wie in 1 dargestellt auch mit der Werkzeugachse W übereinstimmen. Über die Distanz zwischen der Drehachse D und der Werkzeugachse W lässt sich der Sprühabstand bzw. Arbeitsabstand zwischen dem Beschichtungswerkzeug 13 und der Wand der Zylinderbohrung 11 einstellen und beispielsweise an das verwendete Beschichtungswerkzeug 13 und/oder den zu beschichtenden Motorblock 12 anpassen. Zu diesem Zweck kann mittels des Werkzeugschlittens 22 oder eines zusätzlichen Schlittens und des Werkzeugantriebs 24 auch eine lineare Verschiebung des Beschichtungswerkzeugs 13 rechtwinkelig zu der Drehachse D möglich sein. Dadurch ist auch die Werkzeugachse W parallel zur Drehachse D verschiebbar. In 1 ist diese Ausführungsform stark schematisiert durch den gestrichelten Pfeil P veranschaulicht.
-
Die Lagerung des Drehtisches 37 ist in 2 im Einzelnen veranschaulicht. Der Drehtisch 37 weist eine Tischplatte 38 auf, die an einer Säule 39 angeordnet ist. Die Säule 39 ist koaxial zur Drehachse D angeordnet und beim Ausführungsbeispiel hohlzylindrisch ausgeführt. Dadurch ist innerhalb der Säule 39 eine zylindrische Öffnung 40 gebildet. Radial außen ist die Säule 39 über zwei oder mehr Drehlager 41 am Sockel 36 des Maschinengestells 23 drehbar gelagert.
-
Zum Drehen des Drehtisches 37 um die Drehachse D ist ein Drehantrieb 44 vorhanden. Zu dem Drehantrieb 44 gehört beim Ausführungsbeispiel ein erster Antriebsmotor 45, der ein erstes Antriebsrad 46 antreibt. Das erste Antriebsrad 46 steht mit einem ersten Abtriebsrad 47 in Kontakt, insbesondere in Eingriff, das fest mit der Säule 39 des Drehtisches 37 verbunden ist und die Drehachse D koaxial umschließt.
-
Die Motorblockhalterung 35 weist außerdem einen Verstellschlitten 49 auf. Der Verstellschlitten 49 ist linear zumindest in einer ersten Verstellrichtung V bewegbar gelagert. Die Verstellrichtung V ist rechtwinklig und insbesondere radial zur Drehachse D ausgerichtet. Die Verstellrichtung V ist parallel zu der Ebene ausgerichtet, in der sich die Tischplatte 38 des Drehtisches 37 erstreckt.
-
Der Verstellschlitten 49 wird durch einen Verstellantrieb 50 angetrieben. Zu dem Verstellantrieb 50 gehört ein zweiter Antriebsmotor 51, der ein zweites Antriebsrad 52, beispielsweise ein Zahnrad, antreibt. Das zweite Antriebsrad 52 steht mit einem zweiten Abtriebsrad 53 in Kontakt insbesondere in Eingriff, das koaxial zur Drehachse D angeordnet ist. Das zweite Abtriebsrad 53 ist drehfest mit einem Hohlrad 54 eines Planetengetriebes 55 verbunden. Beim Ausführungsbeispiel dient hierfür eine Verbindungswelle 56, die über wenigstens ein Drehlager 41 am Sockel 36 des Maschinengestells 23 drehbar gelagert ist. Ein Sonnenrad 57 des Planetengetriebes 55 ist drehfest mit einer Antriebswelle 58 verbunden, die beim Ausführungsbeispiel durch die zylindrische Öffnung 40 hindurch verläuft und beispielsgemäß über mehrere Drehlager 41 drehbar gegenüber der Säule 39 und an der Säule 39 gelagert ist. Im Bereich der Tischplatte 38 des Drehtischs 37 ist an dem dem Sonnenrad 57 entgegengesetzten Ende der Antriebswelle 58 ein Schlittenantriebsrad 59 drehfest angeordnet, das als Stirn-, Kegel-, Kronen- oder Reibrad ausgeführt sein kann. Es steht mittelbar oder unmittelbar mit dem Verstellschlitten 49 in Verbindung, um diesen in Verstellrichtung V zu bewegen. Beispielsweise kann am Verstellschlitten 49 eine Zahnstange angeordnet sein, die mit der Außenverzahnung des Schlittenantriebsrads 59 in Eingriff steht.
-
Zu dem Planetengetriebe 55 gehört außerdem wenigstens ein erstes Planetenrad 60 und beispielsgemäß mehrere erste Planetenräder 60, die zwischen dem Hohlrad 54 und dem Sonnenrad 57 angeordnet sind und mit beiden Zahnrädern 54, 57 in Eingriff stehen. Das Planetengetriebe 55 ist beispielsgemäß als Doppelplanetengetriebe ausgestaltet. Dabei ist jedem ersten Planetenrad 60 ein zweites Planetenrad 61 zugeordnet. Ein erstes Planetenrad 60 und ein zweites Planetenrad 61 sind jeweils über eine Achse 62 drehbar aneinander gelagert.
-
Das wenigstens eine zweite Planetenrad 61 steht mit einem feststehenden Hohlrad 63 in Eingriff, das beispielsweise am Sockel 36 befestigt ist. Radial innen steht das wenigstens eine zweite Planetenrad 61 mit einem ein Sonnenrad bildenden Koppelrad 64 in Eingriff. Das Koppelrad 64 ist drehfest mit dem Drehtisch 37 und beispielsgemäß mit der Säule 39 verbunden und koaxial zur Drehachse D angeordnet.
-
Somit sind der Drehantrieb 44 für den Drehtisch 37 und der Verstellantrieb 50 für den Verstellschlitten 49 über ein Getriebe und beispielsgemäß das Planetengetriebe 55, miteinander bewegungsgekoppelt. Diese Bewegungskopplung arbeitet wie folgt:
Wird der erste Antriebsmotor 45 des Drehantriebs betätigt, rotiert der Drehtisch 37 um Drehachse D. Dabei rollen die zweiten Planetenräder 61 im fest stehenden Hohlrad 63 ab. Es sei nun angenommen, dass der Verstellschlitten 49 nicht bewegt werden soll und mithin der zweite Antriebsmotor 51 des Verstellantriebs 50 stillsteht. Entsprechend steht auch das Hohlrad 54 still, so dass die ersten Planetenräder 60 im Hohlrad 54 umlaufen. Dadurch wird das Sonnenrad 57 und mithin die Antriebswelle 58 um die Drehachse D drehend angetrieben. Die Hohlräder 54, 63 einerseits und die Sonnenräder 57, 64 andererseits haben denselben Durchmesser und dieselbe Zähnezahl. Dadurch wird die Antriebswelle 58 bei rotierendem Drehtisch 37 mit derselben Drehzahl um die Drehachse D gedreht. Das Schlittenantriebsrad 59 steht somit relativ zur Tischplatte 38 still. Dadurch wird keine Relativbewegung des Verstellschlittens 49 gegenüber der Tischplatte 38 hervorgerufen.
-
Wird umgekehrt der zweite Antriebsmotor 51 zum Bewegen des Verstellschlittens 49 angetrieben dreht sich das Sonnenrad 57 mit einer vom Koppelrad 64 verschiedenen Drehzahl um die Drehachse D, wodurch eine Bewegung des Verstellschlittens 49 bewirkt wird.
-
Die Vorrichtung 10 weist außerdem wenigstens eine Ausgleichseinrichtung 70 mit wenigstens einem Ausgleichsgewicht 71 auf. Die Ausgleichseinrichtung 70 ist dazu eingerichtet, das Ausgleichsgewicht 71 mittels eines Ausgleichsschlittens 72 zumindest in eine erste Richtung R1 rechtwinklig zur Drehachse D zu bewegen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht die erste Richtung R1 der Verstellrichtung V, in der der Verstellschlitten 49 bewegbar gelagert ist. Das wenigstens eine Ausgleichsgewicht 71 der Ausgleichseinrichtung 70 kann auswechselbar am Ausgleichsschlitten 72 angeordnet sein. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das wenigstens eine Ausgleichsgewicht 71 Bestandteil des Ausgleichsschlittens 72 ist oder durch den Ausgleichsschlitten 72 gebildet ist.
-
Die Bewegung des wenigstens einen Ausgleichsschlittens 72 ist gekoppelt mit der Bewegung des Verstellschlittens 49 der Motorblockhalterung 35. Insbesondere bewegt sich der Ausgleichsschlitten 72 in der ersten Richtung R1 bzw. in Verstellrichtung V gegenläufig zum Verstellschlitten 49. Um dies zu erreichen, kann eine steuerungstechnische oder mechanische Bewegungskopplung zwischen dem Verstellschlitten 49 und dem wenigstens einen Ausgleichsschlitten 72 vorgesehen sein.
-
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine mechanische Kopplungseinrichtung 73 vorhanden, über die der Ausgleichsschlitten 72 und der Verstellschlitten 49 bewegungsgekoppelt ist. Die Kopplungseinrichtung 73 ist in den 3 bis 5 schematisch veranschaulicht. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen weist die Ausgleichseinrichtung 70 jeweils zwei Ausgleichsschlitten 72 auf. Die Motorblockhalterung 35 weist mehrere Führungsschienen 74 auf, die sich in Verstellrichtung V erstrecken. An wenigstens einer der Führungsschienen 74 ist der Verstellschlitten 49 geführt verschiebbar gelagert. An wenigstens einer weiteren Führungsschiene 74 ist jeweils ein Ausgleichsschlitten 72 geführt verschiebbar gelagert.
-
Als Kopplungseinrichtung 73 dient beispielsweise ein Kopplungsrad 75, das als Zahnrad oder als Reibrad ausgeführt sein kann. Es steht sowohl in Kontakt mit dem Verstellschlitten 49, als auch mit dem zugeordneten Ausgleichsschlitten 72. Bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen sind auf entgegengesetzten Seiten des Verstellschlittens 49 jeweils ein Ausgleichsschlitten 72 angeordnet und dazwischen befindet sich jeweils ein Kopplungsrad 75 (3 und 4). Alternativ zu dem Kopplungsrad 75 ist bei der Ausführungsform nach 5 ein Kopplungsriemen 76 vorhanden, der über zwei in Verstellrichtung V mit Abstand zueinander angeordnete Umlenkrollen 77 geführt ist. Der Kopplungsriemen 76 ist an einer Stelle mit dem zugeordneten Ausgleichsschlitten 72 und an einer anderen Stelle mit dem Verstellschlitten 49 fest verbunden. Die Kopplungseinrichtung 73 arbeitet wie folgt:
Bewegt sich der Verstellschlitten 49 in Verstellrichtung V nach rechts, verursacht die Kopplungseinrichtung 73, also beispielsweise das Kopplungsrad 75 bzw. der Kopplungsriemen 76 eine gegenläufige Bewegung des Ausgleichsschlittens oder der Ausgleichsschlitten 72 in Verstellrichtung V nach links und umgekehrt. Auf diese Weise kann die Vergrößerung oder Erzeugung einer unzulässigen hohen Unwucht der bei der Drehung des Drehtisches 37 rotierenden Massen vermieden werden. Über den Verstellschlitten 49 kann daher jede der Zylinderbohrungen 11 entlang der Drehachse D positioniert werden. Durch die Ausgleichseinrichtung 70 wird eine relativ zur Drehachse D symmetrische Gewichtsverteilung bewirkt. Die Drehachse D verläuft somit immer durch den Gesamtschwerpunkt der um die Drehachse D beim Beschichten der Zylinderbohrung 11 rotierenden Teile.
-
Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist sowohl der Verstellschlitten 49, als auch der wenigstens eine Ausgleichsschlitten 72 als Kreuzschlitten ausgeführt. Der Motorblock 12 ist mithin über den Verstellschlitten 49 sowohl in die erste Richtung R1 bzw. in Verstellrichtung V, als auch rechtwinklig hierzu in einer zweiten Richtung R2 rechtwinklig zur Drehachse D verstellbar. Auf diese Weise können zweireihige Motorblöcke 12 selbsttätig mit ihren Zylinderbohrungen 11 entlang der Drehachse D positioniert werden. Entsprechend sind hier auch die Ausgleichsgewichte 71 sowohl in die erste Richtung R1, als auch in die zweite Richtung R2 bewegbar, um die Schwerpunktsverschiebung, die durch die Positionierung des Motorblocks 12 gegenüber der Drehachse D verursacht wird, auszugleichen und den Gesamtschwerpunkt der rotierenden Massen an der Drehachse D anzuordnen.
-
Um auch hier eine Bewegungskopplung zwischen dem Verstellschlitten 49 und dem Ausgleichsschlitten 72 bzw. Ausgleichsgewichten 71 zu erreichen, kann eine weitere, Zusatz-Kopplungseinrichtung 80 verwendet werden, wie sie lediglich stark schematisiert in 4a veranschaulicht ist. Über ein Kopplungsrad 75 ist der Verstellschlitten 49 mit einer Kopplungsstange 81 gekoppelt, die sich in der zweiten Richtung R2 gegenläufig bewegen. Die in die zweite Richtung R2 verschiebbaren Teile des jeweiligen Ausgleichsschlittens 72 bzw. die Ausgleichsgewichte 71 sind mit der Kopplungsstange 81 verbunden, wobei diese Verbindung derart gestaltet ist, dass eine Relativbewegung der Kopplungsstange 81 gegenüber den Ausgleichsschlitten 72 in die erste Richtung R1 möglich ist. Bewegt sich der Verstellschlitten 49 gegenüber der Drehachse D in die Richtung R2 nach rechts, so bewegt sich das auf dieser Seite befindliche Ausgleichsgewicht 71 auf den Verstellschlitten 49 und mithin auf die Drehachse D zu und das jeweils andere Ausgleichsgewicht auf der entgegengesetzten Seite vom Verstellschlitten 49 und der Drehachse D weg. Bei der umgekehrten Bewegung des Verstellschlittens 49 drehen sich alle Bewegungsrichtungen um. Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass die Darstellung in 4a lediglich eine stark schematisierte Prinzipsskizze ist.
-
Der Verstellschlitten 49 kann über Servomotoren angetrieben werden, die eine genaue Positionierung ermöglichen. Die Positionierung des Verstellschlittens 49 kann mittels einer nicht dargestellten Steuereinheit der Vorrichtung 10 gesteuert oder geregelt werden. Zur Regelung wird wenigstens ein nicht dargestellter Positionssensor für jeden Freiheitsgrad der Bewegung des Verstellschlittens 49 am Verstellschlitten 49 und/oder dem betreffenden Servomotor angeordnet. Die Positionsbestimmung des Verstellschlittens kann durch direkte Positionsmessung oder indirekt über die Lage eines mit dem Verstellschlitten 49 bewegungsgekoppelten Elements – beispielsweise Drehlage des Servomotor – für jeden Freiheitsgrad bestimmt werden.
-
Die in 1 veranschaulichte Vorrichtung 10 weist beispielsgemäß auch eine Transporteinrichtung auf, über die ein zu beschichtender Motorblock zugeführt und/oder ein bereits fertig beschichteter Motorblock entnommen werden kann. Die Transporteinrichtung ist beispielsgemäß durch einen Motorblockwechsler, beispielsweise einen Hub-Schwenk-Wechsler 85 ausgeführt. Mithilfe dieses Hub-Schwenk-Wechslers 85 kann ein fertig bearbeiteter Motorblock 12 aus der Motorblockhalterung 35 entnommen und/oder ein noch zu beschichtender Motorblock 12 in die Motorblockhalterung 35 eingesetzt werden.
-
Ferner kann die Vorrichtung 10 eine Absaugeinrichtung zum Absaugen von überschüssigem Trägergas bzw. Beschichtungsmaterial aus der momentan beschichteten Zylinderbohrung 11 während des Beschichtungsprozesses aufweisen. Die Absaugeinrichtung 86 weist wenigstens einen Absaugkanal 87 auf, der zum Beschichtungswerkzeug 13 und/oder über den Sockel 36 zur Motorblockhalterung 35 führen kann. In 1 sind beispielhaft beide Möglichkeiten dargestellt.
-
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung 10 kann außerdem eine Kippeinrichtung 90 vorhanden sein, die schematisch in 7 veranschaulicht ist. Mit Hilfe der Kippeinrichtung 90, die zur Motorblockhalterung 35 gehört, kann der Motorblock 12 um eine Kippachse K geschwenkt werden. Beim Ausführungsbeispiel verläuft die Kippachse K in Längsrichtung des Motorblocks 12 durch das Kurbelgehäuse. Die Kippeinrichtung 90 dient dazu, bei Motorblöcken 12 mit Zylinderbohrungen 11 in V-Anordnung alle Zylinderbohrungen 11 mit ihrer Längsachse entlang der Drehachse D ausrichten zu können. Wie in 6 veranschaulicht schneiden sich die Längsachsen der V-Form angeordneten Zylinderbohrungen 11 in einem Schnittpunkt, entlang dem die Kippachse K verläuft.
-
Zu der Motorblockhalterung 35 kann eine Wechselpalette 91 gehören. Die Wechselpalette 91 trägt den Motorblock 12. Wie in 7 schematisch veranschaulicht, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Kipphalterung 92 der Kippeinrichtung 90 an der Wechselpalette 91 angeordnet. Ein motorischer Antrieb zum Kippen des Motorblocks 12 um die Kippachse K kann fest an dem Teil der Motorblockhalterung 35 angeordnet sein, der mit dem Maschinengestell 23 verbunden ist. Beim Anordnen des Motorblocks 12 mit der Wechselpalette 91 auf dem Drehtisch 37 bzw. auf dem Verstellschlitten 49 kann eine Kopplung zwischen der Kipphalterung 92 und einem Kippantrieb 93 der Kippeinrichtung 90 hergestellt werden.
-
Beim Einsatz einer Kippeinrichtung 90 kann wenigstens eines der Ausgleichsgewichte 71 der Ausgleichseinrichtung 70 fest mit der Kipphalterung 92 bzw. dem Motorblock 12 und gegenüber dem Motorblock 12 unbeweglich angeordnet sein, wie dies schematisch in 6 veranschaulicht ist. Dieses wenigstens eine Ausgleichsgewicht 71 ist derart am Motorblock 12 angeordnet, dass sich der Gesamtschwerpunkt aus Motorblock 12 und Ausgleichsgewicht 71 auf der Kippachse K befindet. Dadurch wird beim Neigen oder Kippen des Motorblocks 12 um die Kippachse K ein Verschieben oder Verschwenken des Schwerpunktes um die Kippachse K vermieden.
-
In 8 ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Vorrichtung 10 bzw. der Motorblockhalterung 35 veranschaulicht. Die Vorrichtung 10 kann eine Maskiereinrichtung 100 aufweisen, die beim Ausführungsbeispiel an der Motorblockhalterung 35 vorgesehen ist. Die Maskiereinrichtung 100 dient dazu, die aktuell zur Beschichtung vorgesehene Zylinderbohrung 11 mit dem Ansaugkanal 87 der Absaugeinrichtung 86 und wenigstens eine weitere, noch zu beschichtende Zylinderbohrung 11 des Motorblocks 12 mit einer Wärmezufuhreinrichtung 101 zu verbinden. Die Wärmezufuhreinrichtung 101 kann beispielsweise Warmluft über einen Warmluftkanal 102 in die wenigstens eine, noch zu beschichtende Zylinderbohrung 11 zuführen. Dadurch wird vermieden, dass während der Rotation des Motorblocks 12 um die Drehachse D bei der Beschichtung einer der Zylinderbohrungen 11 die jeweils anderen Zylinderbohrungen 11 auskühlen, was das Beschichten erschwert oder sogar unmöglich machen kann. Um eine gute Verbindung zwischen dem Beschichtungsmaterial und dem Motorblock 12 zu erhalten, müssen die Wände der Zylinderbohrungen aufgewärmt sein und eine Mindesttemperatur aufweisen. In der Regel wird der Motorblock 12 vor dem Beschichten vorgewärmt und dann zu der Vorrichtung 10 transportiert. Ein Auskühlen vor dem Beschichten kann bei dieser Ausführungsform mit der Maskiereinrichtung 100 vermieden werden.
-
Die Maskiereinrichtung 100 kann hierfür für jede Zylinderbohrung 11 jeweils ein Anschlussstück 103 aufweisen, das als Luftkanal ausgeführt ist. Über eine Umschalteinrichtung 104 kann jedes der Anschlussstücke 103 entweder mit dem Absaugkanal 87 oder dem Warmluftkanal 102 fluidisch verbunden werden. Dadurch ist es möglich, jeder Zylinderbohrung 11 entweder zu deren Erwärmung Warmluft zuzuführen oder während des Beschichtens überschüssiges Beschichtungsmaterial (Overspray) über den Absaugkanal 87 abzuführen. Die Umschalteinrichtung 104 kann beispielsweise durch Umschaltventile oder dergleichen gebildet sein. Wie in 8 schematisch angedeutet ist, können die Anschlussstücke 103 und die Umschalteinrichtung 104 am Verstellschlitten 49 angeordnet sein. Der Warmluftkanal 102 und der Absaugkanal 87 können im Bereich der Drehachse D durch den Drehtisch 37 verlaufen. Vorzugsweise sind die Kanäle 102, 87 zumindest mit ihrem am Drehtisch 37 verlaufenden Abschnitt koaxial zur Drehachse D angeordnet.
-
Bei der Ausgestaltung der Motorblockhalterung 35 existieren eine Vielzahl von Abwandlungsmöglichkeiten von den Ausführungsbeispielen, die zuvor anhand der Zeichnung beschrieben wurden. Beispielsweise kann auch die Tischplatte 38 und/oder der Verstellschlitten 49 Bestandteil der Wechselpalette 91 sein. Die Wechselpalette 91 selbst trägt vorzugsweise keine Antriebsmotoren. Der erste und zweite Antriebsmotor 45, 51 sind fest an dem Teil der Motorblockhalterung 35 angeordnet, der fest mit dem Maschinengestell 23 verbunden ist. Zum Antreiben der Tischplatte 38 bzw. des Verstellschlittens 49 kann beim Anordnen der Wechselpalette 91 an den mit dem Maschinengestell 23 verbundenen Teilen der Motorblockhalterung 35 jeweils eine Antriebskopplung mit dem zugeordneten Antriebsmotor 45, 51 hergestellt werden, beispielsweise durch formschlüssige und/oder reibschlüssige Antriebskopplungsmittel, wie etwa Zahnräder, Reibräder oder dergleichen.
-
Es ist ferner bei einer abgewandelten Ausführungsform auch möglich, dass die Ausgleichseinrichtung 70 an der Wechselpalette 91 angeordnet ist.
-
Die zuvor beschriebene Vorrichtung 10 arbeitet wie folgt:
Ein Motorblock 12 wird mit Hilfe des Hub-Schwenk-Wechslers 85 auf dem Verstellschlitten 49 der Motorblockhalterung 35 angeordnet. Über den Verstellschlitten 49 wird eine erste zu beschichtende Zylinderbohrung 11 mit ihrer Längsachse entlang der Drehachse D ausgerichtet. Dabei verursacht die Ausgleichseinrichtung 70 eine entsprechende Ausgleichsbewegung des wenigstens einen Ausgleichsschlittens 72, so dass der Gesamtschwerpunkt des Motorblocks 12 und der Teile der Motorblockhalterung 35, die um die Drehachse D rotieren, auf der Drehachse D liegt. Über den Drehantrieb 44 wird der Drehtisch 37 und insbesondere die Tischplatte 38 in Rotation um die Drehachse D versetzt. Das Beschichtungswerkzeug 13 bewegt sich entlang der Werkzeugachse W in die Zylinderbohrung 11 hinein und spritzt Beschichtungsmaterial auf die Wand der Zylinderbohrung 11. Zur Beschichtung wird während der Rotation des Drehtisches 37 und mithin des Motorblocks 12 um die Drehachse D gleichzeitig das Beschichtungswerkzeug 13 entlang der Werkzeugachse W bewegt, bis die Zylinderbohrung 11 vollständig beschichtet ist. Anschließend wird das Beschichtungswerkzeug 13 aus der Zylinderbohrung 11 herausgefahren.
-
Beim Ausführungsbeispiel wird das Beschichtungswerkzeug 13 über den Werkzeugantrieb 24 linear entlang der Werkzeugachse W bewegt. Alternativ hierzu könnte bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel auch die Motorblockhalterung 35 oder ein Teil davon gemeinsam mit dem Motorblock 12 mittels eines linearen Antriebs parallel zur Drehachse D relativ zum Beschichtungswerkzeug 13 bewegt werden. Wichtig ist nur, dass zwischen dem Beschichtungswerkzeug 13 und dem Motorblock 12 über einen geeigneten Antrieb eine Relativbewegung parallel zu der Werkzeugachse W bzw. der Drehachse D erzeugt werden kann.
-
Über den Verstellschlitten 49 wird der Motorblock 12 mit der nächsten zu beschichtenden Zylinderbohrung 11 an der Drehachse D positioniert. Bei dieser Bewegung des Verstellschlittens 49 kann der Drehtisch 27 angehalten oder alternativ weiter um die Drehachse D rotieren. Über die Kopplungseinrichtung 73 wird der wenigstens eine Ausgleichsschlitten 72 entsprechend gegenläufig zum Verstellschlitten 49 in Verstellrichtung V bewegt. Anschließend wird das Beschichtungswerkzeug 13 in diese nächste Zylinderbohrung 11 eingefahren und Beschichtungsmittel ausgestoßen. Die zweite Zylinderbohrung 11 wird analog zur ersten Zylinderbohrung 11 beschichtet.
-
Dieser Ablauf wird zyklisch so lange wiederholt, bis alle Zylinderbohrungen 11 des Motorblocks 12 beschichtet sind. Dann wird der fertig beschichtete Motorblock 12 über den Hub-Schwenk-Wechsler 85 entnommen und ein weiterer Motorblock 12 mit zu beschichten Zylinderbohrungen 11 in die Motorblockhalterung 35 eingesetzt.
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 10 und ein Verfahren zur Beschichtung wenigstens einer Zylinderbohrung 11 eines Motorblocks 12. Der Motorblock 12 ist an einer Motorblockhalterung 35 gelagert, die einen um eine Drehachse D drehbar gelagerten Drehtisch 37 und einen mittelbar oder unmittelbar am Drehtisch 37 gelagerten Verstellschlitten 49 aufweist. Der Verstellschlitten 49 ist rechtwinklig zur Drehachse D in einer Verstellrichtung V bewegbar. Eine Ausgleichseinrichtung 70 mit einem Ausgleichsschlitten 72, an dem sich ein Ausgleichsgewicht 71 befindet, dient dazu, eine Unwucht des Motorblocks 12 bzw. der sich mit dem Motorblock 12 um die Drehachse D drehenden Teile der Motorblockhalterung 35 zumindest zu reduzieren oder zu eliminieren. Der Ausgleichsschlitten 72 ist dafür insbesondere über eine Kopplungseinrichtung 73 mit dem Verstellschlitten 49 bewegungsgekoppelt und weist keinen eigenen Antriebsmotor auf. Der Ausgleichsschlitten 72 bewegt sich insbesondere gegenläufig in Verstellrichtung V gegenüber dem Verstellschlitten 49. Das zur Beschichtung in die Zylinderbohrung 11 eingeführte Beschichtungswerkzeug 13 ist entlang der Werkzeugachse W linear bewegbar und drehfest relativ zur Werkzeugachse W gelagert. Während der Beschichtung wird das Beschichtungswerkzeug 13 in der Zylinderbohrung 11 entlang der Werkzeugachse W bewegt und der Motorblock 12 mit Hilfe des Drehtisches 37 um die Drehachse D gedreht.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Zylinderbohrung
- 12
- Motorblocks
- 13
- Beschichtungswerkzeug
- 14
- Finger
- 15
- Spritzöffnung
- 16
- Spritzmaske
- 17
- Maskenwechseleinrichtung
- 18
- Rutsche
- 19a
- erstes Magazin
- 19b
- zweites Magazin
- 20
- Heizmittel
- 21
- Heizmittelwechseleinrichtung
- 22
- Werkzeugschlitten
- 23
- Maschinengestell
- 24
- Werkzeugantrieb
- 25
- Zuführeinrichtung
- 26
- Vorratsbehälter
- 27
- Drahtrolle
- 28
- Metalldraht
- 29
- Zuführkanal
- 30
- Reinigungseinrichtung
- 31
- Prüf-, Mess- oder Bearbeitungswerkzeug
- 31a
- Nachbearbeitungswerkzeug
- 31b
- Induktionswärmewerkzeug
- 31c
- Kamera
- 31d
- Reinigungswerkzeug
- 35
- Motorblockhalterung
- 36
- Sockel
- 37
- Drehtisch
- 38
- Tischplatte
- 39
- Säule
- 40
- zylindrische Öffnung
- 41
- Drehlager
- 44
- Drehantrieb
- 45
- erster Antriebsmotor
- 46
- erstes Antriebsrad
- 47
- erstes Abtriebsrad
- 49
- Verstellschlitten
- 50
- Verstellantrieb
- 51
- zweiter Antriebsmotor
- 52
- zweites Antriebsrad
- 53
- zweites Abtriebsrad
- 54
- Hohlrad
- 55
- Planetengetriebe
- 56
- Verbindungswelle
- 57
- Sonnenrad
- 58
- Antriebswelle
- 59
- Schlittenantriebsrad
- 60
- erstes Planetenrad
- 61
- zweites Planetenrad
- 62
- Achse
- 63
- feststehendes Hohlad
- 64
- Koppelrad
- 70
- Ausgleicheinrichtung
- 71
- Ausgleichsgewicht
- 72
- Ausgleichsschlitten
- 73
- Kopplungseinrichtung
- 74
- Führungsschiene
- 75
- Kopplungsrad
- 76
- Kopplungsriemen
- 77
- Umlenkrolle
- 80
- Zusatz-Kopplungseinrichtung
- 81
- Kopplungsstange
- 85
- Hub-Schwenk-Wechsler
- 86
- Absaugeinrichtung
- 87
- Absaugkanal
- 90
- Kippeinrichtung
- 91
- Wechselpalette
- 92
- Kipphalterung
- 93
- Kippantrieb
- 100
- Maskiereinrichtung
- 101
- Wärmezufuhreinrichtung
- 102
- Warmluftkanal
- 103
- Anschlussstück
- 104
- Umschalteinrichtung
- D
- Drehachse
- K
- Kippachse
- P
- Pfeil
- R1
- erste Richtung
- R2
- zweite Richtung
- V
- Verstellrichtung
- W
- Werkzeugachse
