JP2016522326A - 工作物の表面の一部分を被覆する方法及び遮蔽要素 - Google Patents

Abstract

本発明は、工作物の部分的な領域の被覆方法に関する。本発明は、被覆されるべき部分的な領域の範囲を定めるために、遮蔽要素１５、１９が工作物１０上に配置される方法を基にしている。本発明によれば、工作物の部分的な領域が、簡単したがって安価に被覆できるために、少なくとも磁化可能な被覆材料を付着させる間、遮蔽要素１５、１９は磁化される。遮蔽要素１５、１９は、堆積した被覆材料の除去のために消磁される。遮蔽要素１５、１９上に堆積した被覆材料は、非常に簡単且つ迅速であり、したがって安価で除去可能である。

Description

本発明は、請求項１に記載された構成を有する工作物の表面の一部分を被覆する方法、及び請求項１０の前文に記載された遮蔽要素に関するものである。

欧州特許出願公開第１２５８５４０号（Ａ１）には、被覆材料により工作物の表面の一部分を被覆する方法が記載されている。工作物は、燃焼機関のクランクケース又はエンジン・ブロックとして設計され、表面の一部分は、クランクケースのシリンダのシリンダ内面として設計されている。シリンダ内面を境界付けして、クランクケース及び環境の汚染を防止するために、中空の円筒形マスクの形態の遮蔽要素がシリンダの上に配置される。遮蔽要素は、この点において、付着する被覆材料の少なくともいくらかが機械的に除去できるように、又は除去可能であり取り替え可能なインサートを有するように設計される。

独国特許出願公開第１０３２１７００号（Ａ１）には、ラッカーの形態の被覆材料により工作物の表面の一部分を塗布する形態の被覆方法が記載されている。この場合における工作物は、鋼板又は鉄板で作られた自動車両のボティー部品によって代表される。遮蔽要素は、ラッカーが塗られるべき表面の一部分を境界付けするか又はラッカーが塗られない予定の部分を覆うように、少なくともある程度磁化されたマスキング手段の形態で提案される。遮蔽要素は、被覆材料を付着する間、磁力によって工作物上に保持される。過剰な被覆材料が遮蔽要素に付着すると、すぐに部分的又は全面的に除去される。

欧州特許出願公開第１２５８５４０号明細書 独国特許出願公開第１０３２１７００号明細書

したがって、詳細には、本発明の目的は、工作物の表面の一部分に、簡単でありしたがって安価な被覆を施すことを可能にする方法及び遮蔽要素を提案することである。この目的は、請求項１の構成を有する方法及び請求項１０の構成を有する遮蔽要素により、本発明によって達成される。

本発明によれば、磁化可能な被覆材料により工作物の表面の一部分を被覆する際には、遮蔽要素が工作物に配置される。遮蔽要素は、この表面の一部分を境界付けするために、少なくとも被覆材料の付着の間は磁化される。被覆材料は、付着されると遮蔽要素上にも堆積する。遮蔽要素は、１回又は複数回の使用後、堆積した被覆材料の除去のために消磁される。堆積した被覆材料は、この点において、遮蔽要素と被覆材料との間の磁力により、遮蔽要素上に主に又はそこだけに保持される。遮蔽要素上に堆積した被覆材料は、この消磁により、自然に遮蔽要素から剥がれ落ちる。必要なら、被覆材料の除去は、遮蔽要素を単に振り動かすこと及び／又は被覆材料を拭い取ることによる補助手段の可能である。遮蔽要素上に堆積した被覆材料は、こうして、非常に簡単且つ迅速に、したがって安価に除去できる。さらに、遮蔽要素全体にわたる摩耗が生じないので、遮蔽要素は、何度も再使用することができる。複雑且つ／又は高価な機械的な除去、又は遮蔽要素の諸部分或いは遮蔽要素全体の頻繁な交換の必要はない。被覆材料の除去が非常に簡単なため、例えば毎回の表面の一部分を被覆した後など、除去は非常に頻繁に行うことができる。したがって、遮蔽要素は、確実に常にまさに所望の形状を有する。被覆材料の数層が重なり合うことが原因でその形状が経時的に変化するようなことがなくなる。このように、常に確実に表面の一部分が非常に正確且つ再現可能に境界付けされるので、被覆される表面の一部分が常にまさに所望通りのものになることが確実になる。

被覆材料は、例えば、主成分が強磁性体の粉末、例えば出願人の欧州特許出願公開第１１７４５２４号（Ａ２）に記載されているような主成分が鉄の粉末にできる。被覆材料は、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、硫黄（Ｓ）及び炭素（Ｃ）の混合物にできる。

被覆材料は、例えば
Ｆｅ：１００重量％からの残部
Ｃｒ：０．１〜１８．０重量％
Ｍｎ：０．１〜６．０重量％
Ｓ：０．０１〜０．５重量％
Ｃ：０．１〜１．２重量％
である組成を有することができる。

しかし、他の適当な磁化可能な被覆材料も使用可能である。

遮蔽要素による表面の一部分の「境界付け」とは、この文脈では、被覆材料が上記表面の一部分だけに付着され、工作物の望まれない表面又は環境には付着されないように、遮蔽要素が配置されることであると理解すべきである。

遮蔽要素からの被覆材料の除去は、自動化された方法で又は手動で行うことができる。これは、具体的には、特別な消磁装置で行われ、そこにおいて、除去すべき被覆材料が離される、すなわち例えば吸い取られる。

本発明の一具体例によれば、遮蔽要素は、遮蔽要素への被覆材料の付着を防止するか又は少なくともそれをより困難にさせる付着防止被覆を有する。「付着」とは、この文脈では、上述した磁力に加えて、遮蔽要素上で被覆材料を保持する被覆材料と遮蔽要素との間の結合の発生として理解すべきである。したがって、被覆材料は、消磁の間又は後に、非常に簡単に、遮蔽要素から除去できる。付着防止被覆の厚さは、例えば、最大２ｍｍである。

付着防止被覆は、具体的には、セラミック被覆として設計される。付着防止被覆は、特に、酸化マグネシウムによって安定化された酸化ジルコニウムでできていることが有利である。この目的のため、例えば、Ｍｅｒｃｏ２１０という製品名で出願人によって販売されており組成がＺｒＯ_２２４ＭｇＯである被覆材料を使用できる。したがって、付着防止被覆は、一方では、例えばプラズマ溶射法である、熱溶射法によって簡単且つ安価に付着可能であり、他方では、特に、遮蔽要素上への被覆材料の付着を効果的に防止する。

本発明の一観点によれば、工作物は、燃焼機関のクランクケースとして設計され、表面の一部分は、クランクケースのシリンダのシリンダ内壁として設計される。クランクケースは、具体的には、アルミニウム合金、マグネシウム合金又は鋳鉄を含み、シリンダ内壁の被覆は、この点において、燃焼機関の運転中にシリンダ内を移動するピストンとシリンダとの間における摩擦係数を可能な限り小さくするために付着される。そうした被覆は、ある程度は大量生産で製造されるので、本発明による方法によって、コストの大幅な削減が可能となる。

本発明の一観点によれば、被覆材料の付着は、熱溶射法によって、すなわち、例えば大気圧で実行される例えばプラズマ溶射法によって行われる。そのようなプラズマ溶射法は、いわゆるＡＰＳ法と呼ばれる。しかし、磁化可能な被覆材料を付着させることのできる他の被覆法も使用できる。この点において、それは、例えば、いわゆるＬＰＰＳ法と呼ばれる、減圧で行われるプラズマ溶射法であることができる。さらに、フレーム溶射、高速フレーム溶射、アーク溶射又は低温ガス溶射などの他の方法も可能である。

本発明の一観点によれば、遮蔽要素は、少なくとも被覆材料を付着する間は活性化される電磁石として設計される。「活性化される」とは、この文脈では、電磁石が被覆材料に磁力を及ぼすことができるように電気エネルギー源から供給を受けることであると理解すべきである。電磁石としての遮蔽要素の設計では、消磁は、電気エネルギーの供給が遮断されそれによって電磁石が非活性化されるというように非常に簡単に実行できることが有利である。さらに、この場合、電磁石は、遮蔽要素の磁力が望まれるときだけ、すなわち、例えば被覆材料の付着の間だけ、非常に簡単に活性化できる。

本発明の一観点によれば、遮蔽要素は、永久磁石として設計され、堆積した被覆材料を除去するための消磁の後、再び磁化される。本発明による被覆方法で、遮蔽要素は、このようにして再使用が可能である。被覆の間、遮蔽要素への電気的な接続の必要がないので、このことは、遮蔽要素の配置場所への依存性において有利となり得る。

永久磁石は、具体的には、例えば鉄である強磁性材料で作られる。又は、より強力な永久磁石が必要とされる場合、永久磁石は、サマリウム・コバルト（ＳｍＣｏ_５）またネオジウム鉄ホウ素（Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ）で作られる。この点において、遮蔽要素は、全面的に又は少なくとも部分的に、上記材料を含むことができる。

消磁は、この場合、遮蔽要素を徐々に減衰する強い交流磁場にさらすことで行われる。この磁場は、永久磁石材料のいわゆる保磁力に達するほど強くなければならない。永久磁石材料の磁力の逆転は、振幅が減少する交流磁場によって行われる。

遮蔽要素のその後の磁化は、強い永久磁場にさらされることにより行われる。

本発明の一観点によれば、遮蔽要素は、工作物の受容装置の一部として設計される。工業生産において、工作物は、通常、例えば被覆処理の間、工作物の簡単な取り扱い及び／又は正確な位置決めを確実にするために、受容装置内に配置される。遮蔽要素がそうした受容装置の一部として設計されるので、遮蔽要素を工作物に配置する別の作業工程が必要ない。普通なら必要な作業工程は、こうして免除され、したがって、被覆処理の簡単でありしたがって安価な進行が可能になる。そのような受容装置の一部としての遮蔽要素の設計は、特に、遮蔽要素からの被覆材料の除去が遮蔽要素を取り外さなくても可能であるとき、すなわち、例えば電磁石として遮蔽要素を設計するときにうまく実行できる。

上記で言及した本発明の目的は、磁化可能被覆材料により被覆されるべき工作物の表面の一部分を境界付けする遮蔽要素であって、電磁石として設計された遮蔽要素によっても達成される。

遮蔽要素は、具体的に、遮蔽要素への被覆材料の付着を少なくともより困難にさせる付着防止被覆を有する。付着防止被覆は、具体的には、酸化マグネシウムによって安定化された酸化ジルコニウムから作られる。

遮蔽要素は、この点において、具体的には、工作物の受容装置の一部として設計される。

本発明の他の利点、構成及び詳細は、以下の具体例の説明及び図面を参照することにより得られる。

シリンダ内面の被覆処理中の、２つの遮蔽要素を有する燃焼機関のクランクケースの概略図。

唯一の図面によれば、燃焼機関のクランクケース１０はシリンダ１１を有する。クランクケース１０は、全部で４つのシリンダを有するが、そのうちの１つのシリンダ１１のみが、断面を表す唯一の図面に表されている。磁化可能な被覆材料の層が、シリンダ１１の内壁１２に付着されなければならない。したがって、クランクケース１０が、工作物、シリンダ内壁１２が、工作物の表面の一部分と考えることができる。

被覆材料は、回転するプラズマ・トーチ１３により付着される。プラズマ・トーチ１３は、図示されない位置決めデバイスにより、シリンダ１１の軸線方向に動かされ、こうしてシリンダ内面１２全体が被覆できる。

クランクケース１０の上側部１４への被覆材料の付着を防ぐために、第１の遮蔽要素１５がシリンダ１１の面１４と同一平面に配置される。第１の遮蔽要素１５は、中空の円筒形であり、その内面に、酸化マグネシウムで安定化された酸化ジルコニウムから作られたセラミックの付着防止被覆１６を有する。付着防止被覆１６は、図面では非常に誇張して示されている。この点において、付着防止被覆１６を含めた第１の遮蔽要素１５の内径は、シリンダ１１の内径に相当する。

第１の遮蔽要素１５は、永久磁石として設計されるので、磁化可能被覆材料を引き付け、しっかりと保持する。被覆材料を付着させると、被覆材料はこのように遮蔽要素１５上に堆積する。さらに、付着防止被覆１６があるので、被覆材料と第１の遮蔽要素１５との間に結合が生じることはなく、被覆材料は、遮蔽要素１５による磁力だけで保持される。

第１の遮蔽要素１５は、１回又は複数回の使用後に、図示されない消磁装置により消磁され、それによって堆積した被覆材料が剥がれ落ち、処分又は再使用される。消磁後、第１の遮蔽要素１５は再び磁化され、再使用可能にされる。

クランクケース１０の下側部１７は、受容装置１８内に配置され、それによってプラズマ・トーチ１３に対するクランクケース１０の正確な位置決めが確実になる。受容装置１８は、第２の遮蔽要素１９を有する。第２の遮蔽要素１９は、被覆材料の望ましくない付着からクランクケース内部空間２０を保護し、クランクケース１０の下側部１７の方向に、被覆されるべき表面の一部分を境界付けする。第２の遮蔽要素１９は、同様に、中空の円筒形の基本形状を有し、電磁石として設計される。この目的のため、第２の遮蔽要素１９は、その外側に配置され、これ以上は詳細に図示されない電気エネルギー供給源から電線２２を介して電気エネルギーが供給できるコイル２１を有する。第２の遮蔽要素１９は、第１の遮蔽要素１５と同様に、その内面に、図示されないセラミックの付着防止被覆を有する。

被覆材料がプラズマ・トーチ１３によって付着されるとき、コイル２１に電気エネルギーが供給され、それによって電磁石として設計された第２の遮蔽装置１９が活性化される。付着が終わった後、電気エネルギーの供給が遮断され、それによって第２の遮蔽装置１９は消磁される。その結果、第２の遮蔽要素１９に堆積した被覆材料が剥がれ落ち、処分又は再使用される。

Claims (14)

1. 磁化可能な被覆材料により工作物（１０）の表面の一部分（１２）を被覆する方法であって、
   少なくとも前記被覆材料を付着させる間は磁化された遮蔽要素（１５、１９）を、前記表面の一部分（１２）を境界付けするように前記工作物（１０）に配置し、
   前記遮蔽要素（１５、１９）を、堆積した被覆材料を除去するために消磁する、方法。
2. 前記遮蔽要素（１５、１９）が、前記遮蔽要素（１５、１９）への前記被覆材料の付着を少なくともより困難にさせる付着防止被覆（１６）を有することを特徴とする、請求項１に記載された方法。
3. 前記付着防止被覆（１６）が、セラミック被覆として設計されることを特徴とする、請求項２に記載された方法。
4. 前記付着防止被覆（１６）が、酸化マグネシウムによって安定化された酸化ジルコニウムでできていることを特徴とする、請求項３に記載された方法。
5. 前記工作物（１０）が、燃焼機関のクランクケースとして設計され、前記表面の一部分（１２）が、前記クランクケース（１０）のシリンダ（１１）のシリンダ内壁として設計されることを特徴とする、請求項請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された方法。
6. 前記被覆材料の付着を熱溶射法により行うことを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された方法。
7. 前記遮蔽要素（１９）が、少なくとも前記被覆材料を付着させる間に活性化される電磁石として設計されることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された方法。
8. 前記遮蔽要素（１５）が、消磁後に再び磁化される永久磁石として設計されることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された方法。
9. 前記遮蔽要素（１９）が、前記工作物（１０）のための受容装置（１８）の一部として設計されることを特徴とする、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載された方法。
10. 磁化可能被覆材料によって被覆されるべき工作物（１０）の表面の一部分（１２）を境界付けする遮蔽要素において、
    前記遮蔽要素（１９）が電磁石として設計されることを特徴とする、遮蔽要素。
11. 少なくとも前記遮蔽要素（１９）への前記被覆材料の付着をより困難にさせる付着防止被覆を特徴とする、請求項１０に記載された遮蔽要素。
12. 前記付着防止被覆が、セラミック被覆として設計されることを特徴とする、請求項１１に記載された遮蔽要素。
13. 前記付着防止被覆が、酸化マグネシウムによって安定化された酸化ジルコニウムでできていることを特徴とする、請求項１２に記載された遮蔽要素。
14. 前記遮蔽要素（１９）が、前記工作物（１０）のための受容装置（１８）の一部として設計されることを特徴とする、請求項１０から請求項１３までのいずれか一項に記載された遮蔽要素。

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