DE2147332A1 - Metallisierungsmaschine - Google Patents

Description

bipl.-lng. H. MITSCHERLICH 8 MÖNCHEN

Dipl.-lng. K. GUNSCHMANN ».in-oHWrae. io

Telefon: (0811) ·29ί6

Dr. rer. nat. W. KÖRBER _oo „_Λ . . .__.

22. September 1971

PATENTANWÄLTE

70/34561 u.a.

SOCIETE ANONYME DE VEHICULES INDUSTRIELS ET D¹EQUIPEMENTS MECANIQUES SAVIEM
8, Quai Gsallieni

Suresnes (Hauts de Seine) Frankreich

Patentanme!dung

Metallisierungsmaschine

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Metallisierung von Oberflächen durch Spritzen mit dem Brenner, die besonders zum Metallspritzen von Teilen in grossen Serien für den Kraftfahrzeugbau geeignet ist.

Solche Spritzvorgänge werden gewöhnlich mit Hilfe einer Azetylen-Flammspritzdüse durchgeführt, der kontinuierlich mit einem Draht aus dem zu spritzenden Metall beliefert wird.

Die Anwendung dieser Technik auf die Serienfertigung hat zur Schaffung von Spezialmaschinen zur Durchführung solcher Arbeitsvorgänge geführt, die ursprünglich von Hand mit einer Spritzpistole ausgeführt wurden.

209820/0551

Bei den bisher bekannten Maschinen sind jedoch im allgemeinen diskontinuierliche ArMtsmethoden angewendet worden, bei welchen der Brenner nach dem Beschichten jeder Oberfläche abgeschaltet wird und zwar nicht nur, um Sauerstoff und Azetylen zu sparen, sondern vor allem das Überzugsmetall, das gewöhnlich teuer ist. In der Tat hätte eine kontinuierliche Arbeitsweise des Brenners zum Nachteil einen übermässigen Verbrauch an Produkten für die zu beschichtenden Flächen. Das intermittierende Abschalten des Brenners führt dagegen zu " häufigen Re ge Herstellungen., und zu einer weniger guten Regelmässigkeit der Qualität der Beschichtungen bei begrenztem Arbeitsrhythmus und der Notwendigkeit einer Vorrichtung für die komplizierte Regelung der Betriebsbedingungen des Brenners·

Die Erfindung ist auf eine Metallisierungsmaschine gerichtet, die insbesondere zum Aufspritzen einer Molybdänschicht auf die Reibflächen von mechanischen Teilen, die für die Kraftfahrzeugindustrie bestimmt sind. Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der Nachteile der bekannten Vorrichtungen durch die Kombination eines fc Drehtisches mit intermittierender Drehung, der mindestens zwei Halterungen für zu behandelnde Werkstücke aufweist, mit einer Azetylen-Flananspritzdüse, die vertikal gerichtet ist und bei der die Flamme kontinuierlich gespeist wird, wobei der Bewegungszyklus und der Vorschub des Spritzdrahtes diskontinuierlich und programmiert sind, der Drehtisch aufeinanderfolgend und selbsttätig die Werkstücke unter die Düse bringt, vjelche unmittelbar vor der Verarbeitung in einer benachbarten Maschine eine vorausgehende Sandstrahlbehandlung erfahren haben.

Die Steuerung der Organe der Maschine geschieht voll durch pneumatische Logik, welches Steuerungsverfahren

2Q982Ö/Ö5S1

2U7332

die Vorteile hat, die pneumatischen Schaltkreisen eigen sind, nämlich Robustheit, Wirtschaftlichkeit, und kontinuierliche Arbeitsweise unter sehr ungünstigen Umgebungsbedingungen.

Die Steuerung der Spritzdüse im besonderen geschieht mit Hilfe einer pneumatischen logischen Vorrichtung mit quadratischem Zyklus, der gegebenenfalls mehrere aufeinanderfolgende Durchgänge ermöglicht.

Der Vorschub des Spritzdrahtes aus dem Spritzmetall geschieht durch einen Synchronmotor, so daß eine streng konstante Vorschubgeschwindigkeit und eine genaue Regelung derselben erzielt werden kann. Dies führt zu einer grossen Regelmässigkeit der Dicke der Schichten,

Der Vorschub des Drahtes wird zwischen jedem Zyklus angehalten, während die Azetylen-Flammspritzdüse eine kontinuierliche Arbeitsweise hat. Es erfolgt lediglich ein periodisches Auswechseln der Düse, um eine Verstopfung derselben zu vermeiden. Hierdurch wird eine hohe Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des Drahtes und eine stetige Wirkungsweise der Flammspritzdüse erzielt. Maschinen der vorerwähnten Art müssen in Werkstätten betrieben werden, in welchen die Atmosphäre gewöhnlich mit Staub und Dämpfen beladen ist. Die zur Belieferung der pneumatischen logischen Schaltkreise entnommene Umgebungsluft verursacht daher - auch trotz der Verwendung von Filtern eine rasche Verstopfung der Schaltkreise und innere Korrosionen, die für die einwandfreie Wirkungsweise dieser Schaltkreise schädlich sind»

Die Anwendung der Steuerungen und pneumatischen logischen Schaltkreise in einer staubhaltigen und schädliche Stoffe enthaltenden umgebenden Atmosphäre ist daher

209320/0551

nicht möglich, obwohl ihre Einfachheit und ihre Robustheit diese Steuerungen und Schaltungen zur Ausrüstung von Werkzeugmaschinen im allgemeinen und von Metallisierungsmaschinen im besonderen besonders vorteilhaft macht*

Es wurde nunmehr festgestellt, daß die vorerwähnten Nachteile dadurch vermieden werden können, daß die logische Steuerung mit einem Druckmittel in einem geschlossenen Schaltkreis von der umgebenden Atmosphäre isoliert wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dieses Druckmittel ein Gas, vorzugsweise ein inertes Gas, wie beispielsweise Argon oder Helium.

Eine solche Steuerung ergibt zahlreiche Vorteile: durch die Verwendung eines geschlossenen Schaltkreises wird der Verbrauch an Druckmittel auf ein Mindestmaß herabgesetzt und es ist lediglich erforderlich, evtl, Leck- ! Verluste durch geeignete Mittel auszugleichen, welche Mittel übrigens ein weiteres Merkmal der Erfindung darstellen.

Die Anlage kann daher sehr einfach sein und nur diejenigen Elemente umfassen, die für eine einwandfreie j Wirkungsweise zur Steuerung unerläßlich sind, wobei die Druckmittelzufuhr als Ersatz für die durch allenfallsige Leckverluste von einer unabhängigen Druckmittelquelle aus erfolgt.

Da die Anlagen der beschriebenen Art von der umgebenden Atmosphäre isoliert sind, sind sie gegen jede Verunreinigung von aussen unempfindlich und von hoher Zuverlässigkeit.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine ist

209820/0551

... ' j 2U7332

in den beiliegenden Zeichnungen beispielsweise dargestellt und zwar zeigen;

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemässen Metallisierungsmaschine ;

Fig. 2 eine Stirnansicht der Maschine;

Fig. 3 eine Ansicht in vergrossertem Maßstab der Einrichtung C' im Schnitt nach der Linie III-III in Fig. Ij

Fig. H eine Draufsicht des Werkstückträgertisches;

Fig. 5 ein Beispiel von zu metallisierenden Werkstücken;

Fig. 6 in Draufsicht die verschiedenen möglichen Beweg ungs bahn en der Spritzdüse;

Fig. 7 eine Aufspannvorrichtung zum Wenden;

Fig. 8 eine Draufsicht der Aufspannvorrichtung zum Wenden;

Fig. 9 in schematischer Darstellung eine Steuerschaltung zur Verwendung mit einer Metallisierungeeaschine.

Fig. 1 und 2 geben eine Gesamtansicht der Metaiiisierungsmaschine, die im wesentlichen besitzt! einen Spritzkopf B, eine Einrichtung C zur Regelung der Bewegungen des Spritzkopfes auf einer Fläche seitlich zur Maschine, einen Werkstückträgertisch D und einen Unterbau E. Der Spritzkopf B weist (siehe Fig. 1 und 2) eine Flammspritzdüse 1 mit einem auswechselbaren Ende 2, einen Synchronmotor 3 für den Vorschub des Spritzdrahtes 5 und ein Untersetzungs-

209820/0551

getriebe H auf, das zwischen dem Motor 3 und dem Vorschubmechanismus für den Spritzdraht 5 angeordnet ist. Eine Photozelle 6, welche das Vorhandensein des Spritzdrahtes feststellt, ist ebenfalls vorgesehen.

Die Spritzdüse bewegt sich während des Meiälspritzvorgangs in einer Bewegungsbahn, die von der Form und den Abmessungen der zu behandelnden Werkstücke abhängt. Die die Bewegungen der Spritzdüse steuernden Organe werden gebildet durch (siehe Fig. 1, 2 und 3): einen Steuerzylinder C₁₀ fiir die Querbewegungen des Spritzkopfes B auf Rollführungen 7 und 8, einen Steuerzylinder Cp für die Vorwärts-und Rückwärtsbewegungen des Spritzkopfes B auf Rollführungen 9 und 10 (Fig. 3), Zylinder C», C₃, C₁^, C₅, C~ zur Steuerung beweglicher Anschläge b„ > b₃, b^, b₅, b_g, einen beweglichen Anschlag b-, Behälter A₅, A_ß und A₇, Ag für ein hydraulisches Medium, welche einen Teil der Schaltkreise bilden, durch welche die Arbeitszylinder C._Q und Cg mit hydraulischem Medium beliefert werden, ein Handrad 11 zur Regelung der Höhenstellung der Flammspritzdüse,

P Der Werkstückträgertisch D ist um eine Achse X, X¹ drehbar angeordnet und besitzt zwei Werkstückaufspannvorrictitungen 12 und 13, öffnungen m und 15, welche ein wirksames Ansaugen der Dämpfe und Teilchen unmittelbar unter der Spritzdüse 1 in der Spritzrichtung mit Hilfe eines nicht dargestellten Gebläses ermöglichen, einen Zylinder C₇ zur Steuerung der intermittierenden Bewegungen des Tisches mit den Behältern A₃ und A₁^ für das hydraulische Medium, die diesem zugeordnet sind (Fig. 1), eine Glasschutzwand 16.

Die Wirkungsweise der Maschine ist wie folgt:

209820/0551

Die zu behandelnden Werkstücke 17 und 18, die in Fig. beispielsweise dargestellt sind, werden einer Sandstrahlbehandlung in einer benachbarten Maschine unmittelbar vor dem Beginn des Metallisierungsvorgangs unterzogen, um bei praktischem Wegfall der Warte- und Manipulationszeiten der Lagerung die Oxydation ihrer Oberflächen zu vermeiden. Die Werkstücke werden in den Werkstückaufspannvorrichtungen 12, 13 angeordnet, die von dem Drehtisch D getragen werden, welcher Vorgang während der Metallisierung des vorangehenden Werkstückes durchgeführt wird.

Die Entnahme der metallisierten Werkstücke kann ohne Unterbrechung des Arbeitszyklus geschehen, für welchen Zweck der Tisch um 180° entgegengesetzt zum vorherigen Bewegungssinn gedreht wird. Durch diesen Vorgang wird das behandelte Werkstück gegenüberliegend der Bedienungsperson gebracht, welche es durch ein noch nicht behandeltes Werkstück für den nächstfolgenden Metallisierungsvorgang ersetzen kann, worauf das noch rächt behandelte Werkstück in die Nähe der Spritzdüse 1 gebracht wird.

Der Arbeitszylinder C- gewährleistet die intermittierenden Bewegungen des Drehtisches. Seine Speisung mit hydraulischem Medium von den Behältern A- und A^ aus geschieht mit Hilfe von Steuerschaltungen, die voll in pneumatischer Logik angelegt sind.

Die Spritzdüse 1 brennt kontinuierlich und wird nur zum Auswechseln einer Düsenspitze, um deren Verstopfung zu vermeiden, gelöscht. Der Vorschub des Spritzdrahtes 5, der durch den Synchronmotor 3 geschieht, wird nach jedem Zyklus abgeschaltet, um das teuere Spritzmetall

209820/0551 BAD ORIGINAL

2U7332

sparsam zu verwenden. Während der Metallisierung werden die Bewegungen der Spritzdüse mit Hilfe von Arbeitszylindern C₁₀ und Cg sichergestellt, wobei der Kopf auf den Rollführungen 7, 8 und 9, 10 verlagert wird.

Die beweglichen Anschläge b« - bg bilden einen Teil eines pneumatischen logischen Schaltkreises, der dazu dient, eine programmierte Bewegungsbahn der Spritzdüse in Abhängigkeit von der Form und der Art des zu behandelnden Werkstückes zu erzielen.

Zur Metallisierung der in Fig. 5 dargestellten Gabeln 17 und 18 kann die Spritzdüse 1 beispielsweise drei verschiedene Bewegungszyklen ausführen (Fig. 6a, 6b, 6c). Nach Fig. 6b beispielsweise folgt die Spritzdüse IABCDEFGHI, wobei die beweglichen Anschläge b₂, b₃, b_g an den Punkten A, C und E in Wirkung treten und der feste Anschlag b₇ am Punkt G, um den logischen Schaltkreis zu beeinflussen und dadurch die Speisung des Arbeitszylinders C_g mit hydraulischem Medium und damit die Bewegung der Spritzdüse in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung vorläufig zu unterbrechen.

Im Falle der Fig. 6a treten alle Anschläge b„ - b_? in Wirkung, um die dargestellte programmierte Bewegungsbahn herbeizuführen» Während des Metallisierungsvorgangs ist die Bedienungsperson gegen herumspritzende Teilchen durch eine Glaswand 16 geschützt, die quer zum Tisch angeordnet ist, Ausserdem werden die Dämpfe und die Teilchen unmittelbar unter der Spritzdüse in der Spritzrichtung mit Hilfe eines Gebläses abgesaugt. In bestimmten Fällen müssen die beiden Flächen der Werkstücke einer Behandlung unterzogen werden. Die Figuren 7 und 8 zeigen die Verwendung einer Aufspannvorrichtung zum Wenden, welche

209820/0551

2U7332

die aufeinanderfolgende und selbsttätige Behandlung der beiden Flächen der Werkstücke 19 ermöglicht, ohne daß ein Ausspannen notwendig ist. Die Wendebewegungen, die ebenfalls durch pneumatische logische Schaltkreise gesteuert werden, geschehen um die Achsen IZ' der Werkstückaufspannvorrichtungen 12 mit Hilfe von Hydromotoren, wie bei CL. (Fig. 1) dargestellt, deren Hin- und Herbewegungen auf die Wendeeinrichtungen mit Hilfe von Riemen 20_ übertragen werden. Das rasche Aufspannen

CL

(Fig. 7 und 8) der Werkstücke auf den Vorrichtungen geschieht mit Hilfe von Bunden 20 mit einem Schlitz 23, die unter die Köpfe der Achsen 21 entgegen der Wirkung einer Feder 22 greifen.

Wegen der Regelmässigkeit der Bewegung der Spritzdüse zusammen mit der Gleichmässigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit, der genauen Wiederholung der Arbeitszyklen durch die mit Präzision regelbaren ö!pneumatischen Vorschubbewegungen, die Sauberkeit der Oberflächen, die nur einige Sekunden vor der Metallisierung einer Sandstrahlbehandlung unterzogen worden sind, erhält man mit der erfindungsgemässen Maschine eine aussergewohnliche Qualität der Spritzschichten mit einer Maschine, deren Gestehungspreis bei den hohen Produktionsleistungen verhältnismässig niedrig ist.

Die beschriebene Maschine kann auf verschiedene Weise verwendet werden und ermöglicht insbesondere das Aufspannen von kreisförmigen Werkstücken und die Metallisierung der einen Fläche oder von zwei Flächen, Für diesen Zweck muß zusätzlich entweder unmittelbar auf dem Drehtisch oder auf jeder Halterung mit waagrechter Achse eine Vorrichtung mit vertikaler Achse zum Drehen der Werkstücke vorgesehen werden. Die Drehbewegung kann übrigens mit dem

209820/0551

- Aft·-

Bewegungsprögramjn der Spritzdüse kombiniert werden.

Mit dieser zusätzlichen Möglichkeit ist die Maschine universell, da die Bewegung der Spritzdüse ein Bestreichen rechteckiger (oder quadratischer) Flächen und die Drehung der Werkstücke ein kreisförmiges Bestreichen ermöglicht. Ausserdem können beide miteinander kombiniert werden·

Wie sich aus Fig. 9 ergibt, wird die Entnahmevorrichtung 31 mit Arbeitsmittel von einem Ausgangssammel- und Entspannungsbehälter 41 der Ventile 35», 35", 35"» und 35"" über eine Leitung 51 gespeist. Die Entnahmevorrichtung kann eine Pumpe, beispielsweise eine volumetrische Pumpe, sein. Ihn eine praktisch vollkommene Stabilität und eine ständige Korrektur der Betriebsbedingungen des Arbeitsmittels in der Austrittsleitung der Pumpe 52 zu erhalten, werden der Druck und die Temperatur ständig durch voneinander abhängige Regler 36 (für den Druck) und 37 (für die Temperatur) geregelt. Der eingeregelte Druck kann beispielsweise fünf Bar betragen und am Druckmesser 36 · * abgelesen werden.

Das eingeregelte Arbeitsmittel kehrt in den Ausgangssammelbehälter zurück.

Die Pumpe 31 fördert Arbeitsmittel über ein Rückschlagventil 32 in einen Behälter 33, der als Dämpfer dient, und von diesem zu einem Druckminderventil 34, das mit einem Druckmesser 34* versehen ist, von wo aus das Druckmittel über eine Leitung 5 3 und Eingänge 54', 54", 54"» und 54"" zu Impulsventilen oder Relais 35·, 35", 35 ''' und 35"", die parallelgeschaltet sind^ geleitet wird. Der Druck in der Leitung 5 3 beträgt beispielsweise vier Bar. Das Druck-

209820/0551

J*

mittel wird in den Leitungen 55', 55", 55' · · und 55"" zu logischen Druckmittelelementen geleitet und über die impulsventile oder Relais 35', 35", 35·^f» und 35"" sowie über die Leitungen 56¹, 56", 56"» und 56"" in den Ausgangssammelbehälter ¹H zurückgeleitet.

Es kann eine beliebige Anzahl von Impulsventilen oder Relais verwendet werden, wie durch die Rückführleitungen 56», 56", 56* " und 56"" zum Sammelbehälter 41 schejnatisch angegeben·

Wenn durch Druckmittel-Leckverluste im Steuerungssystem der Betriebsdruck unterhalb eines bestimmten Wertes von beispielsweise vier Bar herabgesetzt wird, wird Druckmittel von einer Flasche 38 aas über eine Leitung 58 und ein Druckminderventil 39 mit seinem Regeldruckmesser 39' und ein Rückschlagventil 30 geliefert, und der Leitung auf der Eingangsseite des Druckminderventils 3t zugeführt.

Als Arbeitsmittel ist es vorteilhaft, gasförmiges Argon zu verwenden» In diesem Falle kann der Druck in der

3 Flasche 38 200 Bar betragen und dessen Menge 10 m · Da die Leckverluste minimal sind und die Kosten der Belieferung mit Gas daher gering sind, ist es besonders vorteilhaft, ein leichtes Gas, wie. Helium, zu verwenden.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausfuhrungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.

Patentansprüche!

209820/0551

Claims (1)

1. J»

   Patentansprüche ;

   Maschine zur Metallisierung von Flächen durch Spritzen mit derSpritzdüse, gekennzeichnet durch einen Drehtisch (D) mit intermittierender Drehung, der mindestens zwei Halterungen (12 und 13) für die zu behandelnden Werkstücke aufweist, sowie eine Spritzdüse mit kontinuierlicher Azetylenverbrennung, die vertikal gerichtet ist, wobei der Bewegungs- und Vorschubzyklus des Spritzdrahtes diskontinuierlich und programmiert ist und der Drehtisch aufeinanderfolgend und selbsttätig die Werkstücke und die Spritzdüse bringt, welche Werkstücke in einer benachbarten Maschine eine dem*Metallspritzvorgang unmittelbar vorausgehende Sandstrahlbehandlung erfahren haben.

   2, Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichneti daß die Steuerung der Organe der Maschine und insbesondere des Bewegungszyklus der Spritzdüse voll durch eine pneumatische Logik geschieht.

   3. Maschine nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Spritzdüse durch eine logische Vorrichtung mit quadratischem Zyklus geschieht.

   Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   209820/0561

   die Vorschubsteuerung des Spritzdrahtes mit Hilfe eines Synchronmotors (3) geschieht.

   5. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub des Spritzdrahtes nach jedem Arbeitszyklus abgeschaltet wird, während die Spritzdüse kontinuierlich brennt.

   6« Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch mit einer Wendeeinrichtung für die zu behandelnden Werkstücke (19) versehen ist, um die aufeinanderfolgende Behandlung von zwei Flächen der Werkstücke ohne Ausspannen sicherzustellen.

   7. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Drehtisch mit öffnungen (IM- und 15) versehen ist, denen eine Einrichtung zum Absaugen der Dämpfe und Teilchen in der Spritzrichtung der Spritzdüse zugeordnet ist·

   8. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehvorrichtung mit einer vertikalen Achse (XX¹), die mit dem Bewegungsprogramm der Spritzdüse kombiniert ist, eine zusätzliche Drehbewegung der Werkstücke gewährleistet.

   9, Maschine nach Anspruch 1, bei welcher die Steuerung

   209820/0551

   der Organe durch eine logische Schaltung geschieht, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Steuerung mit einem Druckmittel in einem geschlossenen Kreislauf geschieht, der von der umgebenden Atmosphäre isoliert ist.

   10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel ein inertes Gas, wie Argon oder Helium, üb.

   11. Maschine nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Steuerung eine Gasentnahme vorrichtung (31) aufweist, die von einem Ausgangssammelbehälter (¹H) der Impulsventile der Schaltung gespeist wird und über einen als Dämpfer dienenden Behälter (33) sowie über ein Druckminderventil (34) zu parallelgeschalteten Impulsventilen oder Relais fördert, von wo aus das Druckmittel nach seiner. Schalt-" arbeit in den logischenSchaltelementen zum Sammelbehälter zurückgeführt wird.

   12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentnahmevorrichtung (31) eine volumetrische Pumpe ist.

   13. Maschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelleitung für den Druck (36) und die Töiperatur (37) zwischen dem Ausgang der Gas·

   209820/0551

   entnahmevorrichtung (31) und dem Ausgangssammelbehälter (4-1) angeordnet ist, um eine ständige Korrektur der Betriebsbedingungen des Druck- bzw. Arbeitsmittels sicherzustellen.

   Maschine nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (38) zur Ergänzung des Druckmittels vorgesehen ist, um allenfallsige Leckverluste auszugleichen.

   15. Maschine nach Anspruch IM-, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Vorrichtung durch eine Flasche zur Speicherung des Druckmittels unter hohem Druck,ein Druckminderventil (39) und ein Rückschlagventil (30) gebildet wird und in die Eingangsleitung des Druckminderventils des eigentlichen Schaltkreises fördert.

   Der Patentanwalt

   209820/0551