DE2147332B2

DE2147332B2 - Metallisierungsmaschine

Info

Publication number: DE2147332B2
Application number: DE2147332A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Current assignee: Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Priority date: 1970-09-24
Filing date: 1971-09-22
Publication date: 1980-01-31
Also published as: RO59432A; GB1326116A; DE2147332C3; DE2147332A1

Description

Die Erfindung bett if ft ein-. Maschine zur Metallisierung der Oberfläche von Werkstücken durch Flammspritzen, wie sie im Obe begriff des Patentanspruches 1 näher bezeichnet ist.

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

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

Bei den bisher bekannten Maschinen sind jedoch im allgemeinen diskontinuierliche Arbeitsmethoden 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 Abscha! ten des Brenners führt dagegen zu häufigen Regelverstellungen und zu einer weniger guten Regelmäßigkeit der Qualität der Beschichtungen bei begrenztem Arbeitsrhythmus der Notwendigkeit einer Vorrichtung für die komplizierte Regelung der Betriebsbedingungen des Brenners.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Metallisieren von Oberflächen von Werkstücken durch Flammspritzen zu schaffen, die zum Beschichten von Teilen unterschiedlicher Form und Größe in großen Serien für den Kraftfahrzeugbau und bei beständigem, ohne Leerlauf der Flammspritzdüse und möglichst geringem Spritzmetallverbrauch durchführbaren Arbeitsablauf, für eine genügende Durchsatzleistung bei bester Oberflächenqualität, auch unter ungünstigen Arbeitsbedingungen, geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebene Maschine zum Metallisieren der Oberfläche von Werkstücken durch Flammspritzen gelöst, die erfindungsgemäß nach der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Weise ausgestaltet ist

Die Steuerung der Organe der Maschine geschieht voll durch pneumatische Logik, welches Steuerungsverfahren die Vorteile hat, die pneumatischen Schaltkreisen eigen sind, nämlich Robustheit, Wirtschaft-

is lichkeit 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-Flamm-

)o spritzdüse 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 Wirkungweise dieser Schaltkreise schädlich sind.

Die Anwendung der Steuerungen und pneumatischen logischen Schaltkreise in einer staubhaltigen und schädlichen Stoffe enthaltenden umgebenden Atmosphäre ist daher nicht möglich, obwohl ihre Einfachheit und ihre Robustheit diese Steuerungen und

>o 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.

Als Druckmittel wird ein Gas, vorzugsweise ein inertes Gas, wie beispielsweise Argon oder Helium,

M) verwendet.

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. Leckverluste 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 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 in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Metallisierungsmaschine,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Maschine,

Fig. 3 eine Ansicht in vergrößertem Maßstab der Einrichtung C im Schnitt nach der Linie III-III in Fig.1,

Fig. 4 eine Draufsicht des Werkstückträgertisches,

Fig. 5 ein Beispiel von zu metallisierenden Werkstücken,

Fig. 6 in Draufsicht die verschiedenen möglichen Bewegungsbahnen 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 Metallisierungsmaschine.

Fi g. 1 und 2 geben eine Gesamtansicht der Metallisierungsmaschine, 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 ß 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 Untersetzungsgetriebe 4 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 Metallspritzvorgangs 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 für die Querbewegungen des Spritzkopfes B auf Rollführungen 7 und 8, einen Steuerzylinder C₈ für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des Spritzkopfes ß auf Rollführungen 9undlO(Fig. 3), Zylinder C₂, C₃, C₄, C₅, C₆ zu Steuerung beweglicher Anschläge b₂, b_t, b₄, b_s, Zj₆, einen beweglichen Anschlag fc₇, Behälter A j, A ₆ und A ₇, A ₈ für ein hydraulisches Medium, welche einen Teil der Schaltkreise bilden, durch welche die Arbeitszylinder C₁₀ und C₈ mit hydraulischem Medium beliefert werden, ein Handrad 11 zur Regelung der Höhenstellung der Flammspritzdüse.

Der Werkstückträgertisch D ist um eine Achse X, Λ" drehbar angeordnet und besitzt zwei Werkstückaufspannvorrichtungen 12 und 13, öffnungen 14 und 15, welche ein wirksames Ansaugen der Dämpfe und Teilchen unmittelbar unter der Spritzdüse 1 in der Spritzvorrichtung mit Hilfe eines nicht dargestellten Gebläses ermöglichen, einen Zylinder C₇ zur Steue · rung der intermittiei jnden Bewegungen des Tisches mit den Behältern A₃ und A₄ für das hydraulische Medium, die diesem zugeordnet sind (Fig. 1), eine Glasschutzwand 16,

Die Wirkungsweise der Maschine ist wie folgt:

Die zu behandelnden Werkstücke 17 und 18, die in Fig. 5 beispielsweise dargestellt sind, werden einer Sandstrahlbehandlung in einer benachbarten Maschine unmittelbar vor dem Beginn des Metallisierungsvorgangs unterzogen, um bei praktischem Weg-

fall 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

π 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

-'o zum vorherigen Bewegungssinn gedreht wird. Durch diesen Vorgang wird das behar,· *ilte Werkstück gegenüberliegend der Bedienungspci sr ο gebracht, weiche es durch ein noch nicht behandeltes Werkstück für den nächstfolgenden Metallisierungvorgang ersetzen kann, worauf das noch nicht behandelte Werkstück in die Nähe der Spritzdüse 1 gebracht wird.
Der Arbeitszylinder C₇ gewährleistet die intermittierenden Bewegungen des Drehtisches. Seine Speisung mit hydraulischem Medium von den Behältern

jo A j und A₄ 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 teure Spritzmetall sparsam zu verwenden. Während der Metallisierung werden die Bewegungen der Spritzdüse mit Hilfe von Arbeitszylinders C₀ und C_s

4(i sichergestellt, wobei der Kopf auf den Rollführungen 7. 8 und 9, 10 verlagert wird.

Die beweglichen Anschläge Zj₂ bis b_b 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

V) (Fig. 6a, 6b, 6c). Nach Fig. 6b beispielsweise folgt die Spritzdüse IA BCDEFGHI, wobei die beweglichen Anschläge b_v b_v b₆ an den Punkten A, C und E in Wirkung treten und der feste Anschlag Z>₇ am Punkt G, um den logischen Schaltkreis zu beeinflussen

r, und dadurch die Speisung des Arbeitszylinders C₈ mit hydraulischem Medium und damit die 3ewegung der Spritzdüse in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung vorläufig zu unterbrechen.

Im Falle der Fig. 6a treten alle Anschläge b₂ bis

bo b-! in Wirkung, \.m die dargestellte programmierte Bewegungsbahn herbeizuführen. Während des Metallisierungsvorgangs ist die Bedienungsperson (regen herumspritzende Teilchen durch eine Glaswand 16 geschützt, die quer zum Tisch angeordnet ist. Außer-

b5 dem werden die Dämpfe und die Teilchen unmittelbar unter der Spritzdüse in der Spritzrichtung mit Hilfe eines Gebläses abgesaugt. In bestimmten Fällen müssen die beiden Seiten der Werkstücke einer Behänd-

lung unterzogen werden. Die Fig. 7 und 8 zeigen die Verwendung einer Aufspannvorrichtung zum Wenden, welche 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 ZZ' der Werkstückaufspannvorrichtungen 12 mit Hilfe von Hydromotoren, wie bei C_n (Fig. 1)dargestellt,deren Hin- und Herbewegungen auf die Wendeeinrichtungen mit Hilfe von Riemen 2O₀ übertragen werden. Das rasche Aufspannen (Fig. 7und8) 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

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lung der Arbeitszyklen durch die mit Präzision regelbaren ölpneumatischen Vorschubbewegungen, die Sauberkeit der Oberflächen, die nur einige Sekunden vor der Metallisierung einer Sandstrahlbehandlung unterzogen worden sind, erhält man mit der erfindungsgemäßen Maschine eine außergewöhnliche 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 waagerechter Achse eine Vorrichtung mit vertikaler Achse zum Drehen der Werkstücke vorgesehen werden. Die Drehbewegung kann übrigens mit dem Bewegungsprogramm 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 Ausgangs- sammel- und Entspannungsbehälter 41 der Ventile 35', 35", 35'" und 35"" über eine Leitung 51 gespeist. Die Entnahmevorrichtung 31 kann eine Pumpe, beispielsweise eine volumetrische Pumpe, sein. Um 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

ίο 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.

ι> Die Pumpe 31 fördert Arbeitsmittel über ein rückschlagventil 32 in einen Behälter 33, der als Dämpfe) dient, und von diesem zu einem Druckminderventil 34, das mit einem Druckmesser 34' versehen ist, vor wo aus das Druckmittel über eine Leitung 53 und Ein

-'<> gänge 54', 54", 54'" und 54"" zu Impulsventilen odei Relais 35'. 35", 35" und 35"", die parallelgeschaltel sind, geleitet wird. Der Druck in der Leitung 53 beträgt beispielsweise vier bar. Das Druckmittel wird in den Leitungen 55', 55", 55'" und 55"" zu logischen

:■> Druckmittelelementen geleitet und über die Impulsventile oder Relais 35', 35", 35'" und 35"" sowie übei die Leitungen 56', 56", 56'" und 56"" in den Ausgangssammelbehälter 41 zurückgeleitet.

Es kann eine beliebige Anzahl von Impulsventiler

jo oder Relais verwendet werden, wie durch die Rückführleitungen 56', 56", 56'" und 56"" zum Sammelbehälter 41 schematisch angegehen.

Wenn durch Druckmittel-Leckverluste im Steuerungssystem der Betriebsdruck unterhalb eines be-

r, stimmten Wertes von beispielsweise vier bar herabgesetzt wird, wird Druckmittel von einer Flasche 38 au« über eine Leitung 58 und ein Druckminderventil 35 mit seinem Regeldurchmesser 39' und ein Rückschlagventil 30 geliefert, und der Leitung 52 auf dei

4(i Eingangsseite des Druckminderventils 34 zugeführt

Als Arbeitsmittel ist es vorteilhaft, gasförmiges Ar

gon zu verwenden. In diesem Fall kann der Drucli in der Flasche 38 200 bar betragen und dessen Menge

10 m\ Da die Leckverluste minimal sind und die Ko

■n sten der Belieferung mit Gas daher gering sind, is es besonders vorteilhaft, ein leichtes Gas, wie Helium zu verwenden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Maschine zum Metallisieren der Oberfläche von Werkstücken durch Flammspritzen, mit einer höhenverstellbaren Flammspritzdüse, welcher das Gas und mittels einer Vorschubvorrichtung der Metallisierungsdraht zugeführt werden, und mit einem mindestens zwei um separate Drehachsen drehbare Halterungen für Werkstücke aufweisenden und in einer horizontalen Ebene intermittierend schwenkbaren Halterungstisch, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Flammspritzdüse ist in einer horizontalen Ebene über dem Halterungstisch in Abhängigkeit von der Form des zu metallisierenden Werkstückes verfahrbar ausgebildet,

b) jede der Halterungen für die Werkstücke ist zusätzlich um eine horizontale Wendeachse drehbar gelagert,

c) für die Steuerung des Vorschubes des Metallisierungsdrahtes in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen Werkstück und Flammspritzdüse ist ein geschlossenes pneumatisches Druckgas-System vorgesehen.