JP5264767B2 - 非回転対称性のシリンダクランクケースを被覆するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は非回転対称性のシリンダクランクケースを被覆するための方法及び装置に関する。

構成部品に高品質の表面を作成するためにはこれらが幾重にも被覆（コーティング）されなくてはならない。この際、材料は規則的に数μｍにすぎない値の層をもって支持構成部品上に塗布され、これは例えばその耐摩耗性を増加させるため又は構成部品表面に所定の特性（例えば電導性）を付与するためである。

様々な被覆方法が知られていて、特に熱的な被覆方法が使用され、これらの被覆方法では被覆材料が溶融され、引き続き規則的に圧縮空気流又はそれ以外のガス流を用いて噴霧され、被覆すべき表面上へ移される。周知の熱的な被覆方法は、プラズマ被覆、（高速）火炎溶射、ワイヤアーク溶射である。

特許文献１からは中空体を被覆するためのワイヤアーク溶射装置が知られている。

そこで開示されているワイヤアーク溶射装置は、被覆すべき中空空間内へ挿入される中空軸の形式のバーナシャフトを有する。このバーナシャフトの下端には半径方向に指向されたノズルが設けられていて、このノズルを通じ、溶融された被覆材料の滴が、バーナシャフトの中空の内部を通じて供給される圧縮空気を用いて吹き出される。

バーナシャフトの上側には２個のワイヤロールを備えた補給装置がこのバーナシャフトに固定されている。これらのワイヤロールから出発し２本のワイヤがバーナシャフトの縦軸線と平行にバーナシャフトの先端に至るまで案内される。先端では電気的な高電圧を用い２個のワイヤ終端間にアークが発生され、このアークがワイヤ素材を溶融する。そして溶融されたワイヤの滴が圧縮空気流により捕えられ、ノズルを通じて吹き出される。補給装置は被覆素材をバーナに連続供給するためのものである。

被覆プロセス中、バーナシャフトは持続的に回転駆動され、同時に中空体内で直線的に動かされる。これらの２つの運動の重ね合わせにより螺旋形状の被覆経過がもたらされる。

特許文献１の装置の短所は構造上の高い手間と費用であり、このことはバーナシャフトと補給装置から成る全ユニットが持続的に且つ高回転数のもと（通常では１分あたり１００〜１５０回転）回転駆動されなくてはならないということと結び付いている。

更にこの従来技術からバーナシャフトに代わり中空体自体を回転駆動させることが知られている。そのような構成は、小型で軽量で特に回転対称性をもって形成されている中空体で実証済みのものであり、回転中に大きなアンバランスは発生しない。複雑で非回転対称性の構成部品、例えばシリンダクランクケースではこの処理方式は構成部品のバランス調整のための大きな手間と費用と結び付いている。シリンダクランクケースではこれらが通常では被覆すべき複数のシリンダを有するという困難な事情があり、各シリンダで回転軸線も変化し、このことはユニットの新たなバランス調整を要求する。

ドイツ特許出願公開第１９８４１６１７号明細書

従ってこの従来技術から出発し本発明の基礎を成す課題は、従来技術から知られている少なくとも１つの短所が回避される、非回転対称性のシリンダクランクケースを被覆するための改善された方法及び改善された装置を提示することである。特に構造上より簡単な構成を可能にする装置が提示されるべきである。

この課題は独立請求項に従う方法及び装置により解決される。有利な実施形態は従属請求項の対象である。

本発明の基礎を成す考えは、非回転対称性のシリンダクランクケースの被覆を直線運動と回転運動の重ね合わせによる螺線形状で実行するのではなく、間欠的な直線運動で実行することである。

従って本発明に従い、被覆すべき面を先ずは直線的に移動する第１領域で被覆することが意図されていて、この際、被覆材料用の分配装置と非回転対称性のシリンダクランクケースとが互いに直線的に移動される。そのために本発明に従い少なくとも１つの直線駆動部が設けられていて、この直線駆動部を用い分配装置及び／又は非回転対称性のシリンダクランクケースが直線的に移動され、それにより互いに相対的に動かされる。通常では被覆すべき面の直線的な延在範囲の終端に到達したことにより根拠付けられている行程終端の到達後、後続するステップにおいて分配装置が非回転対称性のシリンダクランクケースに対して相対的に所定の角度値分だけ回転され、この回転は好ましくは以前に実施された直線運動の軸線を中心に行われる。そのために分配装置及び／又は非回転対称性のシリンダクランクケースのための少なくとも１個の回転駆動部が設けられている。

定義された角度分の回転後、第２部分の被覆すべき面が被覆され得て、そのために再び非回転対称性のシリンダクランクケースに対する分配装置の直線的な相対運動が実施される。これは非回転対称性のシリンダクランクケースに対する相対的な分配装置の戻り運動中、従って第１部分の被覆時の運動に対する反対方向で行われ得る。選択的に分配装置は非作動状態でもよく、即ち非回転対称性のシリンダクランクケースの出発側面に対して被覆材料を塗布することなく引き返され、第２部分の被覆は以前の被覆行程と同方向の引き続く行程で行われ得る。このような方式で必要に応じ、同じ運動方向だけで実施された被覆を達成することができる。

非回転対称性のシリンダクランクケースに対する非作動状態の分配装置の直線的な相対運動は本発明に従い回転運動前又は回転運動中又は回転運動後に行われ得る。

上述の方法ステップは、被覆すべき全ての面が加工されるまで反復され、この面は必然的に完全に関連して形成されている必要はなく、間欠的な被覆により、被覆されるべきでない面部分も簡単に放置され得る。

回転駆動部の制御手段の適切な設計により、相次ぐ被覆された２部分の覆い（オーバーラップ）が任意に選択され得る。適切な大きさの覆いにより１回の被覆過程で複数層の被覆も達成され得る。

直線駆動部及び回転駆動部は分配装置及び／又は非回転対称性のシリンダクランクケースを直接的に又は間接的に駆動することができる。特に非回転対称性のシリンダクランクケースのための固定装置を設けることが意図され得て、この固定装置を用い非回転対称性のシリンダクランクケースが確実に且つ正確に位置決めされる。非回転対称性のシリンダクランクケースの運動のために直線駆動部及び／又は回転駆動部が設けられる場合、非回転対称性のシリンダクランクケースの運動はその駆動部を用いて固定装置が動かされることによっても行われ得て、その駆動部は固定装置上に位置決めされた非回転対称性のシリンダクランクケースを連行する。

本発明の有利な実施形態では直線駆動部が２軸式又は３軸式の直線駆動部として形成されている。このことは分配装置を直線的な行程運動に追加し１つ又は２つの他の方向で移動させることを可能にし、ここで２つ又は３つの方向は好ましくは互いに直角に指向されている。本発明に従う装置のこのような構成により分配装置と被覆すべき表面との間の間隔が被覆プロセスにとって最適な寸法に設定され得るが、この際には往々にして非回転対称性のシリンダクランクケース内の分配装置の偏心位置が甘受されなくてはならない。このことは従来技術から知られているような装置では分配装置又は非回転対称性のシリンダクランクケースの持続的な回転が原因で問題であり、これは連続的に最大値と最小値の間で変化し大きな手間と費用をもってのみ補整可能である間隔が得られるためであるが、そのような補整は本発明に従う装置では遥かに簡単に達成され得る。この際この間隔は非回転対称性のシリンダクランクケースに対する相対的な分配装置の間欠的な回転中に修正されるだけである。それに対し分配装置が好ましくは非回転対称性のシリンダクランクケースの表面と平行に移動される被覆過程中にはそのような補整は不必要である。

当然のことであるが２軸式又は３軸式の直線駆動部は、空間的に且つ構造的に互いに別個とされ得る個々の要素から成り得て、好ましくは中央制御装置により制御され得る。

非回転対称性のシリンダクランクケースを被覆するための本発明に従う装置の概要を示す図である。 本発明の第１実施形態に従う運動経過の態様をグラフで示す図である。 本発明の第２実施形態に従う運動経過の態様をグラフで示す図である。

次に本発明を図面に図示した実施例に基づき詳細に説明する。

図１には非回転対称性のシリンダクランクケースのシリンダ部分として中空シリンダ１が図示されていて、その内面が分配装置として吹付けランス２を用い、溶融された被覆材料で吹付けられる。

吹付けランス２の構造並びに機能方式は基本的に従来技術から知られているものである。

吹付けランス２は直線駆動部３を用いて中空シリンダ１内へ移動し、そこで中空シリンダ１の縦軸線に沿ってその全縦方向延在範囲に渡って動かされる。

中空シリンダ１自体は回転駆動部４と接続されていて、回転駆動部４は中空シリンダ１を本発明に従い図２及び図３の運動グラフから見てとれるように断続的に回転駆動する。

両方の駆動部３及び４の制御は制御装置５を用いて行われる。

図２及び図３は中空シリンダ１に対する相対的な吹付けランス２の運動経過を２つの選択的な実施形態をもって概要図として示している。この際、縦軸上には中空シリンダ１の縦軸線に沿った直線的な相対運動量（ｓ）が示され、横軸上には回転角度（α）が示されている。

図２に従う装置の制御では中空シリンダ１の内面が吹付けランス２の上昇行程においても下降行程においても被覆される。このことは図２に従うグラフ内の曲線の垂直方向部分における矢印により象徴化されている。各被覆行程後、中空シリンダ１は回転駆動部４を用い、定義された角度値分（Δα）だけ回転される。それに続き吹付けランス２の更なる被覆行程が実施される。

図３に従う装置の制御では中空シリンダ１の内面が上昇方向の行程時にのみ被覆される。上昇行程に直接的に続き下降行程（曲線の点線部分）が実施され、この下降行程で吹付けランス２は非作動状態にある即ち被覆材料は塗布されない。下降行程の完了後にようやく中空シリンダ１が新たな被覆サイクルの開始前に所望の回転角度値分だけ回転される。

１ 中空シリンダ
２ 吹付けランス
３ 直線駆動部
４ 回転駆動部
５ 制御装置

Claims (5)

1. 非回転対称性のシリンダクランクケース（１）を被覆するための方法であって、被覆材料が分配装置（２）を用い被覆すべき表面上へ塗布される、前記方法において、
   表面の完全な被覆に至るまで反復されて以下のごとく進行するステップ、即ち、
   − 非回転対称性のシリンダクランクケース（１）に対し、分配装置（２）を相対的に直線的に移動させる移動ステップと、
   − 非回転対称性のシリンダクランクケース（１）に対し、定義された角度分だけ分配装置（２）を相対的に回転させる回転ステップと
   を含み、前記回転ステップは前記移動ステップが実行されていない間に行われることを特徴とする方法。
2. 分配装置（２）が直線的に及び／又は回転して動かされることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 非回転対称性のシリンダクランクケース（１）が直線的に及び／又は回転して動かされることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 非回転対称性のシリンダクランクケース（１）を被覆するための装置であって、非回転対称性のシリンダクランクケース（１）内へ移動可能な分配装置（２）を備え、この分配装置（２）を用い被覆材料が被覆すべき非回転対称性のシリンダクランクケース（１）の表面上へ塗布され、更に分配装置（２）及び／又は非回転対称性のシリンダクランクケース（１）のための回転駆動部（４）及び直線駆動部（３）を備えた前記装置において、
   表面の完全な被覆に至るまで反復されて以下のごとく進行する運動手順、即ち、
   − 非回転対称性のシリンダクランクケース（１）に対し、分配装置（２）を相対的に直線的に移動させることと、
   − 非回転対称性のシリンダクランクケース（１）に対し、定義された角度分だけ分配装置（２）を相対的に回転させること
   を実行するために回転駆動部（４）及び直線駆動部（３）を制御するための制御手段（５）が設けられ、前記直線駆動部（３）が駆動している間は前記回転駆動部（４）が駆動されないことを特徴とする装置。
5. 直線駆動部が２軸式又は３軸式の直線駆動部として形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の装置。

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