DE19910577A1 - Verfahren und Anordnung zum thermischen Beschichten von Flächen eines Innenraumes, insbesondere von Zylinderlaufflächen eines Zylinderkurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents
Verfahren und Anordnung zum thermischen Beschichten von Flächen eines Innenraumes, insbesondere von Zylinderlaufflächen eines Zylinderkurbelgehäuses einer VerbrennungskraftmaschineInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum thermischen Beschichten von Flächen eines Innenraumes, insbesondere von Zylinderlaufflächen eines Zylinderkurbelgehäuses, wobei die Zylinderkurbelgehäuse einer Bearbeitungsstation zugeführt werden, und innerhalb der Bearbeitungsstation zumindest eine Vorbehandlung der zu beschichtenden Flächen und die thermische Beschichtung der Flächen erfolgt. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß vor der Vorbehandlung und/oder vor der Beschichtung die Bereiche des Zylinderkurbelgehäuses abgedeckt (schabloniert) werden, an denen keine Behandlung in der Bearbeitungsstation erfolgen soll.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Beschichten von Flächen eines
Innenraumes mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen und eine
Anordnung zum thermischen Beschichten von Flächen eines Innenraumes mit den im
Oberbegriff des Anspruchs 9 genannten Merkmalen.
Es ist allgemein bekannt, mittels einer thermischen Beschichtung eine
Oberflächenvergütung zu erzielen. Bei einer derartigen thermischen Beschichtung,
beispielsweise einer Plasmabeschichtung, wird ein Beschichtungsmaterial, insbesondere
ein Metall, in Pulver- oder Stabform einer Flamme zugeführt, in dieser aufgeschmolzen
und auf einem Substrat niedergeschlagen. Je nach verwendetem Beschichtungsmaterial
und eingesetzter Umgebungsatmosphäre können Beschichtungen mit unterschiedlichen
Eigenschaften, insbesondere mit gewünschten Gleiteigenschaften, Härteeigenschaften,
Schichtdicken oder dergleichen, erzielt werden.
So ist beispielsweise aus der US PS 5,080,056 bekannt, auf aus einer Aluminium-
Legierung oder aus einer Magnesium-Legierung bestehende Werkstücke durch
Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen eine Aluminium-Bronze-Legierung aufzubringen,
deren Schichtdicke anschließend durch Honen auf ein Endmaß bearbeitet wird.
Ferner ist aus der US PS 2,588,422 ein Aluminium-Motorblock bekannt, dessen
Zylinderlaufbahnen eine thermisch gespritzte Beschichtung aufweisen. Schließlich sind
aus der GB 2 050 434 A verschiedene durch thermisches Spritzen erhaltene
Beschichtungen bekannt. Diese Beschichtungen befinden sich auf Stahl- oder Gußteilen
von Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Kolbenringen oder Zylinderlaufbüchsen.
Eine weitere Beschichtung für Zylinderlaufbüchsen ist aus der DE AS 21 46 153
bekannt, in der eine Plasmabeschichtung beschrieben ist.
Bei der Beschichtung von Innenräumen, beispielsweise von Zylinderlaufflächen eines
Zylinderkurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine (Hubkolbenmaschine),
besteht das Problem, daß die zu beschichtenden Innenräume relativ beengt sind, so daß
eine Prozeßfreiheit stark eingeschränkt ist. Dies betrifft sowohl das Vorbereiten der zu
beschichtenden Fläche, die Durchführung der thermischen Beschichtung selber und die
Nachbearbeitung der beschichteten Fläche. Insbesondere bei der thermischen
Beschichtung von Zylinderlaufflächen an Verbrennungskraftmaschinen ist eine definierte
und reproduzierbare Bearbeitung notwendig, da durch die thermische Beschichtung
wesentlich die Laufeigenschaften von Kolben in den Zylinderkurbelgehäusen beeinflußt
sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der gattungsgemäßen Art zu
schaffen, mit der in einfacher Weise eine sichere, insbesondere die Verwendung eines
Zylinderkurbelgehäuses nicht negativ beeinflussende, thermische Beschichtung möglich
ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
gattungsgemäßen Art anzugeben, mit dem in einfacher Weise eine sichere thermische
Beschichtung möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1
genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß zumindest vor der Vorbehandlung und/oder
vor der Beschichtung der zu behandelnden Flächen die Bereiche des
Zylinderkurbelgehäuses abgedeckt werden, an denen keine Behandlung in der
Bearbeitungsstation erfolgen soll, wird vorteilhafterweise erreicht, daß die
materialabtragenden beziehungsweise materialauftragenden Arbeitsschritte tatsächlich
nur an den zu behandelnden Flächen wirken und alle weiteren Bereiche des
Zylinderkurbelgehäuses geschützt sind. Somit wird eine bereits vorher eingestellte Maß
haltigkeit der Zylinderkurbelgehäuse durch die Beschichtung und die für die
Beschichtung notwendigen Vor- beziehungsweise Nachbehandlungen nicht
beeinträchtigt. Hierdurch wird in reproduzierbarer Weise die Behandlung einer Vielzahl
von Zylinderkurbelgehäusen möglich, die innerhalb den vorgegebenen und
einzuhaltenden Maßtoleranzen liegen. Insbesondere wird auch eine versehentliche
Verunreinigung weiterer im Zylinderkurbelgehäuse vorgesehener Innenräume, wie
beispielsweise Kühlmittelkanäle, Paßbohrungen oder dergleichen, vermieden, so daß
diese in ihrer späteren Funktion nicht beeinträchtigt sind.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß dieses, nachfolgend
auch Schablonieren genannte Abdecken der Zylinderkurbelgehäuse vor Einbringen der
Zylinderkurbelgehäuse in die Bearbeitungsstation erfolgt. Somit kann kontinuierlich, bei
spielsweise in Fließfertigung, jedes zumindest bereichsweise thermisch zu
beschichtende Zylinderkurbelgehäuse mit einer Abdeckschablone versehen werden.
Diese übernimmt dann während der gesamten Vorbehandlung und der eigentlichen
thermischen Beschichtung der Flächen der Innenräume, insbesondere der
Zylinderlaufflächen von Zylinderbohrungen, den Schutz der übrigen Bereiche.
Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das
Schablonieren bezogen auf die Vorbehandlung und die thermische Beschichtung
separat erfolgt. Hierdurch wird vorteilhaft möglich, jeweils auf die jeweiligen
Behandlungsschritte beziehungsweise eingesetzten Behandlungsverfahren abgestimmte
Abdeckschablonen einzusetzen, so daß ein optimaler Schutz der übrigen, nicht zu
behandelnden Bereiche der Zylinderkurbelgehäuse gegeben ist.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den im Anspruch 9
genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß den Bearbeitungsabschnitten eine
Einrichtung zum Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse zugeordnet ist, läßt sich in
einfacher Weise zumindest beim Vorbehandeln und beim thermischen Beschichten ein
Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse erreichen. Insbesondere ist bevorzugt, daß
die Einrichtung einen Drehteller umfaßt, der mittels eines Antriebes um seine Drehachse
in definierten Schritten verdrehbar ist, so daß eine Abdeckschablone innerhalb des
Bearbeitungsabschnittes in eine definierte Position zu den Zylinderkurbelgehäusen
bringbar ist. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß in einfacher Weise jeweils eine
Abdeckschablone in Position bringbar ist, die in definierter Lage zu einem zu
behandelnden Zylinderkurbelgehäuse ist. Durch den Drehteller läßt sich ein Verbringen
der Abdeckschablone in die Bearbeitungsposition in einfacher und platzsparender Weise
erreichen.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Drehteller mehrere,
insbesondere vier um 90° zueinander versetzte Aufnahmen zur Aufnahme von je einer
Abdeckschablone aufweist. Hierdurch kann durch schrittweises Verdrehen des
Drehtellers um jeweils 90° exakt eine Abdeckschablone in die Bearbeitungsposition
gebracht werden.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Einrichtung
zum Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse eine Reinigungseinrichtung zugeordnet
ist, mittels der eine Reinigung gebrauchter Abdeckschablonen durchführbar ist. Durch
eine derartige Kombination kann eine zum Abdecken eingesetzte Abdeckschablone
nach dem Gebrauch unmittelbar an ihrem Einsatzort gereinigt werden und für eine
weitere Benutzung vorbereitet werden. Durch die Kombination mit dem Drehteller kann
so sehr vorteilhaft pro Bearbeitungsabschnitt, an dem eine Abdeckung der
Zylinderkurbelgehäuse erfolgen soll, mittels wenigstens zwei, insbesondere vier
Abdeckschablonen ein kontinuierlicher Betrieb aufrechterhalten werden. Während eine
Abdeckschablone sich in der Bearbeitungsposition befindet, kann sich eine zweite
Abdeckschablone in der Reinigungsposition befinden. Ein Material- und ein
Platzaufwand läßt sich durch eine derartige Ausgestaltung auf ein Minimum optimieren.
Die Reinigungseinrichtung kann bevorzugterweise durch einen Hülsentauschautomaten
gebildet sein, mittels dem Verschlußhülsen in den Abdeckschablonen austauschbar
sind. Durch den Einsatz von jeweils neuen oder regenerierten Verschleißhülsen läßt sich
eine Maßhaltigkeit der zu bearbeitenden Zylinderlaufflächen mit großer Genauigkeit
erzielen.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in
den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Bearbeitungsstation zum thermischen
Beschichten von Zylinderlaufflächen in Zylinderkurbelgehäusen;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Bearbeitungsabschnittes der
Bearbeitungsstation und
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf den Bearbeitungsabschnitt gemäß
Fig. 2.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Bearbeitungsstation 10 zum thermischen Beschichten
von Zylinderlaufflächen von Zylinderkurbelgehäusen 12. Hierbei ist lediglich teilweise
jeweils ein Zylinderkurbelgehäuse 12 angedeutet, wobei dieses ebenfalls lediglich
angedeutete Zylinderbohrungen 14, hier vier, aufweist. Mittels der Bearbeitungsstation
10 sollen die, die Zylinderbohrungen 14 begrenzenden Wände, also die
Zylinderlaufflächen, beschichtet werden. Die Beschichtung erfolgt mittels einer
Plasmabeschichtungstechnik. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird auf den
eigentlichen Vorgang des Plasmabeschichtens nicht näher eingegangen, da dieses
bekannt ist.
Die Zylinderkurbelgehäuse 12 werden mittels einer Transportstrecke 16, beispielsweise
einer Rollenbahn oder dergleichen, durch die Bearbeitungsstation 10 bewegt. Die
Bearbeitungsstation 10 umfaßt Bearbeitungsabschnitte 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34
und 36. Nachfolgend soll auf die einzelnen Bearbeitungsabschnitte kurz eingegangen
werden.
In der Fig. 1 wurde auf die Darstellung von Details, wie Antriebe, Schleusen, Zu
beziehungsweise Abführungen für Gase, elektrische Energie beziehungsweise anderer
Medien, Steuer- und Überwachungseinrichtungen oder dergleichen, aus Gründen der
Übersichtlichkeit verzichtet.
Der Bearbeitungsabschnitt 18 umfaßt eine Zuführstation, bei der die
Zylinderkurbelgehäuse der Bearbeitungsstation 10 übergeben werden. Die
Zylinderkurbelgehäuse 12 sind in hier nicht näher zu betrachtender Weise bereits
gefertigt und mit allen notwendigen Funktionselementen, wie beispielsweise
Zylinderbohrungen, Kühlmittelkanälen, Paßbohrungen oder dergleichen, fertig
mechanisch bearbeitet.
Der Bearbeitungsabschnitt 20 umfaßt eine Wasch- beziehungsweise Reinigungsstation,
innerhalb der die Zylinderkurbelgehäuse spänefrei und ölfrei komplett gewaschen
werden. Ferner erfolgt eine Trocknung und eine absolute Entfettung der zu
beschichtenden Zylinderlaufflächen. Die Späne- und Ölfreiheit wird beispielsweise durch
eine Injektions-Flut-Waschung erreicht, wobei kritische Bereiche, wie Hinterschnei
dungen, Bohrungen, Hohlräume oder dergleichen, durch ein gezieltes Injizieren einer
Waschlauge mit Hochdruck gereinigt werden. Das Entfetten erfolgt beispielsweise durch
Heißdampf, der beispielsweise durch entsprechend ausgebildete Lanzen auf die
Zylinderlaufflächen des Zylinderkurbelgehäuses 12 geleitet wird. Der Heißdampf besitzt
beispielsweise eine Temperatur von 130°C bis 160°C und wird bei einem Druck von
zirka 150 bis 180 mbar eingebracht. Die anschließende Trocknung der
Zylinderkurbelgehäuse erfolgt vorzugsweise unter Vakuum, beispielsweise bei einem
Unterdruck von 80 bis 120 mbar.
Im Bearbeitungsabschnitt 22 erfolgt ein sogenanntes Schablonieren der
Zylinderkurbelgehäuse 12. Hier werden die zuvor gereinigten und getrockneten
Zylinderkurbelgehäuse 12 mit einer Abdeckschablone 38 versehen. Die
Abdeckschablone 38 besitzt hier angedeutete Öffnungen 40. Die Öffnungen 40 fluchten
mit den Zylinderbohrungen 14, so daß bei Aufbringen der Abdeckschablone 38 die
Zylinderbohrungen 14 durch die Öffnungen 40 von oben zugänglich bleiben. Die
Abdeckschablone 38 ist so ausgebildet, daß sämtliche weiteren Bereiche der
Zylinderkurbelgehäuse 12 durch diese abgedeckt sind. Dies betrifft insbesondere
Kühlmittelkanäle, Paßbohrungen oder dergleichen. Die Abdeckschablone 38 kann
hierbei manuell oder durch einen entsprechenden Greifer oder dergleichen auf die
Zylinderkurbelgehäuse 12 aufgelegt werden. Hierbei besitzt die Abdeckschablone 38
eine exakte plane Unterseite, die auf der bereits plan geschliffenen oder gefrästen
Zylinderkopffläche des Zylinderkurbelgehäuses 12 aufliegt. Zur Fixierung der
Abdeckschablone 38 kann diese hier im einzelnen nicht dargestellte Fixierstifte
aufweisen, die beispielsweise in im Zylinderkurbelgehäuse 12 sowieso vorhandenen
Paßbohrungen, beispielsweise zum späteren Befestigen eines Zylinderkopfes,
eingreifen. Die Abdeckschablone 38 besteht aus einem Material, das gegenüber der
nachfolgenden Bearbeitung resistent ist. Diese besitzt insbesondere eine genügend
große Festigkeit gegenüber einem Sandstrahlangriff und gegenüber einer
Plasmabehandlung und dergleichen. Die Abdeckschablone 38 liegt hierbei lediglich
durch ihr Eigengewicht auf dem Zylinderkurbelgehäuse 12 auf. Durch die sich
gegenüberliegenden, planen Seiten wird jedoch eine dichte Auflage erreicht, so daß ein
Spalt zwischen der Zylinderkopffläche des Zylinderkurbelgehäuses 12 und der
Unterseite der Abdeckschablone 38 im wesentlichen dichtend ausgebildet ist. Nach
diesem Schablonieren in dem Bearbeitungsabschnitt 22 wird das mit der
Abdeckschablone 38 versehende Zylinderkurbelgehäuse 12 durch die nachfolgenden
Bearbeitungsabschnitte 24, 26, 28, 30 und 32 geführt.
Im Bearbeitungsabschnitt 24 erfolgt ein Sandstrahlen der Zylinderbohrungen 14. Dieses
Sandstrahlen erfolgt, um eine Rauhigkeit der Zylinderlaufflächen zu erzielen, damit die in
dem Bearbeitungsabschnitt 32 erfolgende Plasmabeschichtung die notwendige Haftzug
festigkeit erhält. Zum Sandstrahlen wird wenigstens eine Strahllanze, gegebenenfalls
zwei oder auch mehr Strahllanzen, gleichzeitig oder nacheinander in die
Zylinderbohrungen 14 eingeführt. Hierbei greifen die Lanzen durch die Öffnungen 40 der
Abdeckschablone 38 durch. Das Sandstrahlen erfolgt beispielsweise mit Aluminiumoxid
Al2O3 mit einer Körnung von 0,18 bis 1,18 mm je nach geforderter
Oberflächenrauhigkeit, bezogen auf die Substratlegierung der Zylinderkurbelgehäuse
beziehungsweise Haftzugfestigkeit der späteren Plasmabeschichtung. Bei
Zylinderkurbelgehäusen mit vier Zylinderbohrungen 14 erfolgt das Sandstrahlen
vorzugsweise mit einer Doppel-Sandstrahleinheit, die zwei Sandstrahllanzen aufweist.
Hierbei erfolgt beispielsweise das gleichzeitige Sandstrahlen der Zylinderbohrungen 1
und 3, das heißt nicht unmittelbar benachbarter Zylinderbohrungen 14. Hierdurch wird
eine bessere Handhabung bei relativ beengt zur Verfügung stehenden
Platzverhältnissen, die sich nach dem Stichmaß der Zylinderbohrungen 14 richten,
möglich. Ferner wird hierdurch die Bearbeitungszeit für ein komplettes
Zylinderkurbelgehäuse 12 halbiert, da zwei Zylinderbohrungen gleichzeitig bearbeitet
werden. Sind die Zylinderbohrungen 1 und 3 gestrahlt, wird entweder das
Zylinderkurbelgehäuse 12 oder die Sandstrahleinheit um das Stichmaß der
Zylinderbohrung 14 verfahren, so daß dann die Zylinderbohrungen 2 und 4
sandgestrahlt werden können. Das Sandstrahlen erfolgt hierbei durch die Öffnungen 40
der Abdeckschablonen 38 hindurch, das heißt, die Strahllanzen werden durch die
Abdeckschablone 38 hindurch in die Zylinderbohrungen 14 eingeführt. Durch die
Abdeckschablone 38 werden alle weiteren Bereiche der Zylinderkurbelgehäuse 12
geschützt, so daß diese nicht mit dem unter Druck eingebrachten Sandstrahlmittel in
Berührung gelangen, so daß deren Oberflächen keinerlei Beeinträchtigung erfahren. Die
Einwirkung der Sandstrahlung erfolgt ausschließlich auf die Zylinderlaufflächen der
Zylinderbohrungen 14.
Anschließend werden die sandgestrahlten Zylinderkurbelgehäuse 12 in dem
Bearbeitungsabschnitt 26 gereinigt, indem durch das Sandstrahlen sich abgesetzter
Staub, insbesondere Feinststaub, aus den Zylinderbohrungen 14 entfernt wird. Dies
kann beispielsweise durch gereinigte, entölte und wasserfreie Druckluft, beispielsweise
mit einem Druck von zirka 5 bis 6 bar bei gleichzeitigem Absaugen der Stäube erfolgen.
Hierbei erfolgt ein gleichzeitiges Reinigen, das heißt Ausblasen und Absaugen, aller
Zylinderbohrungen 14.
In dem Bearbeitungsabschnitt 28 erfolgt ein Ausmessen der Zylinderkurbelgehäuse 12,
insbesondere eine Rauhigkeitsmessung der Zylinderlaufflächen. Die Messung kann
mittels geeigneter Einrichtungen, beispielsweise der Fotogrammetrie, voll automatisch
erfolgen. Hierbei kann eine Messung aller Zylinderbohrungen 14 oder stichprobenweise
lediglich einer der Zylinderbohrung 14 oder eine Zylinderbohrung 14 jedes n-ten
Zylinderkurbelgehäuses 12 erfolgen. Nach Messung der Zylinderkurbelgehäuse 12
werden diese in den Bearbeitungsabschnitt 30 überführt, innerhalb dem eine Markierung
der Zylinderkurbelgehäuse 12 erfolgt. Ergibt die Messung, daß die Rauhigkeit außerhalb
der vorgegebenen Toleranzen liegt, kann das entsprechende Zylinderkurbelgehäuse 12
aussortiert und gegebenenfalls nochmals der Sandstrahlstation zugeführt werden.
Allerdings ist die Anzahl der maximal möglichen Strahlvorgänge begrenzt. Wird ein
fehlerhaftes Zylinderkurbelgehäuse ermittelt, kann die Häufigkeit der
Rauhigkeitsmessung erhöht werden.
Schließlich werden die Zylinderkurbelgehäuse in den Bearbeitungsabschnitt 32
überführt, in dem die eigentliche thermische Beschichtung der Zylinderlaufflächen
erfolgt. Die Plasmabeschichtung erfolgt in an sich bekannter Weise, indem ein
Beschichtungswerkstoff, insbesondere ein Metall, einer Flamme zugeführt wird, in dieser
ausgeschmolzen und auf den Zylinderlaufflächen niederschlägt. Zusätzlich zu dem Be
schichtungswerkstoff wird noch eine Beschichtungsatmosphäre, beispielsweise
Sauerstoff und/oder Stickstoff oder ein anderes Prozeßgas zur Stabilisierung der
Flamme und/oder zur Regelung des Oxidanteils in der Plasmaschicht, zugeführt. Die
Plasmabeschichtung der Zylinderlaufflächen kann hierbei für jede der
Zylinderbohrungen 14 einzeln erfolgen oder, ähnlich wie beim Sandstrahlen, durch eine
Doppel-Plasmaeinheit, mittels der zunächst die Zylinderbohrungen 1 und 3 und
anschließend die Zylinderbohrungen 2 und 4 beschichtet werden. Durch die sich noch
auf dem Zylinderkurbelgehäuse 12 befindliche Abdeckschablone 38 wird eine
Beeinträchtigung, insbesondere Verunreinigung, von nicht zu beschichtenden Bereichen
der Zylinderkurbelgehäusen 12 sicher vermieden.
Nach der Plasmabeschichtung der Zylinderlaufflächen werden die
Zylinderkurbelgehäuse in den Bearbeitungsabschnitt 34 überführt. Dieser kann
gegebenenfalls Bestandteil einer Kühlzone sein. Nach einem weiteren
Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Plasmabeschichten in dem Bearbeitungsabschnitt
32 und dem Bearbeitungsabschnitt 34 eine separate Kühlzone vorgesehen.
Im Bearbeitungsabschnitt 34 erfolgt eine Entnahme der Abdeckschablone 38. Diese wird
entweder manuell oder durch Hilfseinrichtungen von dem Zylinderkurbelgehäuse 12
entnommen. Da die Abdeckschablone 38 lediglich durch ihr Eigengewicht auf dem
Zylinderkurbelgehäuse 2 aufliegt, sind zusätzliche Maßnahmen zur Entnahme der
Abdeckschablone 38 nicht notwendig. Schließlich wird das Zylinderkurbelgehäuse 12 in
einem Bearbeitungsabschnitt 36 der Bearbeitungsstation 10 entnommen und einer
weiteren Bearbeitung, beispielsweise einem Honen der plasmabeschichteten
Zylinderbohrungen 14, einem Anbringen einer Einlauffase an die Zylinderbohrungen 14
zugeführt.
Ferner kann eine Markierung der Zylinderkurbelgehäuse 12 in den Abschnitt 36
erfolgen. Eine Markierung der Zylinderkurbelgehäuse 12 erfolgt beispielsweise durch
eine laufende Nummer oder dergleichen. Durch die Zuordnung einer laufenden Nummer
jeder der Zylinderkurbelgehäuse 12 wird es möglich, neben einer Qualitätsüberwachung
alle relevanten Prozeßparameter der Bearbeitungsstation 10 der laufenden Nummer des
Zylinderkurbelgehäuses 12 zuzuordnen und diese in einem Anlagenrechner zu
protokollieren. Mittels der protokollierten Prozeßparameter und der eindeutigen
Zuordnung zu den Zylinderkurbelgehäusen 12 über die laufende Nummer ist eine
spätere Fehleranalyse bei Beanstandungen jederzeit lückenlos möglich.
In im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht näher zu betrachtender Weise kann
vorgesehen sein, daß die Öffnungen 40 der Abdeckschablone 38 geringfügig größer
sind als die Zylinderbohrungen 14, so daß eine entsprechende Kantenbeschichtung der
die Zylinderbohrungen 14 umgebenden Randbereiche des Zylinderkurbelgehäuses 12
erfolgt. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, daß der spätere Fasenbereich eine
entsprechend große Haftzugfestigkeit gegenüber Schnittkräften des Fasenwerkzeuges
aufweist und die Plasmabeschichtung beim Fasen nicht geschädigt wird.
Bei dem zu Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen worden, daß
die Schablonierung der Zylinderkurbelgehäuse 12 während des gesamten Durchlaufes
durch die Bearbeitungsabschnitte 24, 26, 28, 30 und 32 aufrechterhalten ist. Die
Abdeckschablonen werden hierzu in dem Bearbeitungsabschnitt 22 aufgebracht und im
Bearbeitungsabschnitt 34 entnommen. Somit müssen die gemäß diesem Ausführungs
beispiel verwendeten Abdeckschablonen 38 sowohl für das Sandstrahlen im
Bearbeitungsabschnitt 24 und für das Plasmabeschichten im Bearbeitungsabschnitt 32
geeignet sein. Da es sich einerseits um ein materialabtragendes und andererseits um
ein materialauftragendes Verfahren handelt, muß die Abdeckschablone 38 beiden an
sich gegensätzlichen Verfahren gerecht werden.
Anhand der Fig. 2 und 3 wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel das
Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse 12 verdeutlicht. Hierbei ist jeweils eine
schematische Seitenansicht und eine schematische Draufsicht des
Bearbeitungsabschnittes 24 oder des Bearbeitungsabschnittes 32 dargestellt. Der
grundsätzliche Aufbau innerhalb der Bearbeitungsabschnitte 24 und 32 ist gleich.
Unterschiedlich sind lediglich einmal die Sandstrahleinrichtungen als Werkzeuge und
andererseits die Plasmabeschichtungseinrichtungen als Werkzeuge. Im Rahmen der
vorliegenden Beschreibung soll jedoch hierauf nicht näher eingegangen werden.
Entscheidend ist die Schablonierung der Zylinderkurbelgehäuse 12 sowohl beim
Sandstrahlen im Bearbeitungsabschnitt 24 als auch beim Plasmabeschichten im
Bearbeitungsabschnitt 32.
Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht
nochmals erläutert.
In der schematischen Seitenansicht in Fig. 2 ist ein Zylinderkurbelgehäuse 12 auf
einem Hubtisch 42 angeordnet. Der Hubtisch 42 ist in die Transportstrecke 16 integriert.
Dies erfolgt derart, daß die Zylinderkurbelgehäuse 12 mittels der Transportstrecke 16 in
die jeweiligen Bearbeitungsabschnitte 24 beziehungsweise 32 transportiert werden und
dort mittels der Hubtische 42 in ihre jeweilige Bearbeitungsposition überführbar sind.
Angedeutet ist ferner ein Bearbeitungswerkzeug 44, das jeweils eine Lanze oder nach
den bereits erläuterten Ausführungsbeispielen zwei oder auch mehr Lanzen 46 aufweist.
Die Lanzen 46 sind entweder zum Sandstrahlen bei dem Bearbeitungsabschnitt 24 oder
zum Plasmabeschichten bei dem Bearbeitungsabschnitt 32 entsprechend ausgebildet.
Die Bearbeitungsstationen 24 beziehungsweise 32 umfassen ferner eine hier insgesamt
mit 50 bezeichnete Einrichtung zum Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse 12. Im
Gegensatz zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 erfolgt hier das Schablonieren
bearbeitungsbezogen einerseits in der Bearbeitungsstation 24 und andererseits in der
Bearbeitungsstation 32. Die Einrichtung 50 umfaßt einen Drehteller 52, der mittels eines
Antriebes 54 um seine Drehachse 56 in definierten Schritten verdrehbar ist. Der
Drehteller 52 besitzt, wie die schematische Draufsicht in Fig. 3 besser verdeutlicht,
Aufnahmen 58 für jeweils eine Abdeckschablone. Anhand der Draufsicht wird deutlich,
daß die Abdeckschablonen 38 lediglich die Öffnungen 40 aufweisen, die jeweils den
Zylinderbohrungen 14 zugeordnet sind. Mittels des Antriebes 54 ist der Drehteller 52
definiert schrittweise verdrehbar. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Schablonen
38 auf dem Drehteller 52 angeordnet, so daß dieser jeweils um 90° schrittweise
verdrehbar ist. Der Einrichtung 50 ist eine angedeutete Reinigungseinrichtung 62, die
beispielsweise einen Fräser 64 aufweisen kann, zugeordnet. Anstelle der
Reinigungseinrichtung kann auch eine Einrichtung zum Austausch von
Verschleißhülsen, die in der Schablone 38 angeordnet sind, vorgesehen sein. Ferner
sind noch hier angedeutete Absaugungen 66 beziehungsweise 68 vorgesehen.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Einrichtung 50 zeigt folgende Funktion:
Mittels des Antriebes 54 wird immer genau eine Abdeckschablone 38 in eine
Bearbeitungsposition gebracht. Hat die Abdeckschablone 58 ihre exakte Position
erreicht, die über die Anschläge 60 definiert ist, wird mittels des Hubtisches 42 das
Zylinderkurbelgehäuse 12 nach oben, das heißt gegen die Abdeckschablonen 38,
verfahren. Hierdurch kommen die Öffnungen in der Abdeckschablone 38 und die
Zylinderbohrungen 14 des Zylinderkurbelgehäuses 12 in eine fluchtende Position.
Entsprechend dieser Position erfolgt mittels der Werkzeuge 44 entweder das
Sandstrahlen gemäß Bearbeitungsabschnitt 24 oder das Plasmabeschichten gemäß
Bearbeitungsabschnitt 32.
Wie Fig. 3 verdeutlicht, befinden sich in dem Moment, wo eine Abdeckschablone 38 in
ihrer Bearbeitungsposition ist, - in Uhrzeigersinn betrachtet - eine nächste
Abdeckschablone 38 in einer Übergangsposition und eine Abdeckschablone 38 in einer
der Reinigungseinrichtung 62 (Hülsenaustauscheinrichtung) zugeordneten Position. Eine
weitere Abdeckschablone 38 befindet sich zwischen der Reinigungsposition und der
Bearbeitungsposition. Hierdurch wird erreicht, daß gleichzeitig, wenn eine
Abdeckschablone 38 ihre Abdeckfunktion übernimmt, eine zweite, nämlich dieser genau
um 180° versetzt angeordnete Abdeckschablone 38, mittels der Einrichtung 62 gereinigt
wird. Durch die Fräseinrichtung 64 kann beispielsweise eine Maßhaltigkeit der Öff
nungen 40 der Abdeckschablonen 38 wiederhergestellt werden. Diese kann beispiels
weise durch Ablagerungen während des Plasmabeschichtens beeinträchtigt sein. Die
Maßhaltigkeit der Öffnungen kann auch durch Austausch entsprechender Verschleiß
hülsen in den Abdeckschablonen erreicht werden.
Nach erfolgtem Sandstrahlen beziehungsweise Plasmabeschichten eines
Zylinderkurbelgehäuses 12 wird der Drehteller 52 jeweils um 90° verdreht, so daß jedes
Zylinderkurbelgehäuse 12 eine neue (gereinigte) Abdeckschablone 38 zugeordnet
bekommt. Hierdurch wird eine gleichbleibende Bearbeitungsqualität während des
Sandstrahlens beziehungsweise Plasmabeschichtens sichergestellt.
Bei der Bearbeitungsstation 24 kann auf die Anordnung der Reinigungseinrichtung 62
verzichtet werden, da hier kein zusätzlicher Materialauftrag, der die Maßhaltigkeit der
Öffnungen 40 beeinträchtigen könnte, erfolgt. Lediglich durch den Materialabtrag nicht
mehr maßhaltige Abdeckschablonen 38 beziehungsweise Verschleißhülsen können
ausgetauscht werden.
Durch die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Einrichtung 50 wird in einfacher Weise ein
automatisches Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse 12 möglich. Insbesondere
wenn die Einrichtung 50 mit einem Anlagenrechner gekoppelt ist, kann ein exaktes, defi
niertes Positionieren der Abdeckschablonen 38 erfolgen, so daß eine gleichbleibende
Qualität beim Sandstrahlen beziehungsweise beim Plasmabeschichten erzielbar ist.
Claims (16)
1. Verfahren zum thermischen Beschichten von Flächen eines Innenraumes,
insbesondere von Zylinderlaufflächen eines Zylinderkurbelgehäuses, wobei die
Zylinderkurbelgehäuse einer Bearbeitungsstation zugeführt werden, und innerhalb
der Bearbeitungsstation zumindest eine Vorbehandlung der zu beschichtenden
Flächen und die thermische Beschichtung der Flächen erfolgt, dadurch
gekennzeichnet, daß vor der Vorbehandlung und/oder vor der Beschichtung die
Bereiche des Zylinderkurbelgehäuses abgedeckt (schabloniert) werden, an denen
keine Behandlung in der Bearbeitungsstation erfolgen soll.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schablonieren
der Zylinderkurbelgehäuse vor Einbringen der Zylinderkurbelgehäuse in die
Bearbeitungsstation erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zylinderkurbelgehäuse vor dem Schablonieren
gewaschen, entfettet und getrocknet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schablonieren durch Auflegen einer Abdeckschablone
auf eine Zylinderkopffläche der Zylinderkurbelgehäuse erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abdeckschablonen durch ihr Eigengewicht auf die Zylinderkurbelgehäuse
aufgelegt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abdeckschablonen auf den Zylinderkurbelgehäusen
lagefixiert werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse bezogen auf die Vorbehandlung und die
thermische Beschichtung separat erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schablonieren
automatisch mittels einer Zuführeinrichtung für die Abdeckschablonen erfolgt.
9. Anordnung zum thermischen Beschichten von Flächen eines Innenraumes,
insbesondere von Zylinderlaufflächen eines Zylinderkurbelgehäuses (12), mit einer
in Bearbeitungsabschnitte (18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36) unterteilten
Bearbeitungsstation (10), wobei innerhalb der Bearbeitungsabschnitte (24, 32)
zumindest eine Vorbehandlung der zu beschichtenden Flächen und eine
thermische Beschichtung der Flächen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß den
Bearbeitungsabschnitten (24) und/oder (32) eine Einrichtung (50) zum
Schablonieren der Zylinderkurbelgehäuse (12) zugeordnet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (50)
einen Drehteller (52) umfaßt, der mittels eines Antriebes (54) um seine Drehachse
(56) in definierten Schritten verdrehbar ist, so daß eine Abdeckschablone (38)
innerhalb des Bearbeitungsabschnittes (24) und/oder (32) in eine definierte
Bearbeitungsposition zu den Zylinderkurbelgehäusen (12) bringbar ist.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Drehteller (52) Aufnahmen (58) für die
Abdeckschablone (38) besitzt.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehteller (52)
wenigstens zwei, insbesondere vier um 90° zueinander versetzt angeordnete Auf
nahmen (58) besitzt.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsabschnitte (24) und/oder (32) eine
Hubeinrichtung (42) umfassen, mittels der die Zylinderkurbelgehäuse (12) gegen
die positionierten Abdeckschablonen (38) verlagerbar sind.
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung (50) eine Reinigungseinrichtung (62)
aufweist, mittels der eine Reinigung gebrauchter Abdeckschablonen (38)
durchführbar ist.
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung (50) einen Hülsentauschautomat umfaßt,
mittels dem Verschleißhülsen in den Abdeckschablonen (38) austauschbar sind.
16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Drehteller (52) Anschläge (60) zur exakten
Positionierung der Abdeckschablonen (38) zugeordnet sind.
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