WO2016116368A1 - System and method for the metal coating of a workpiece - Google Patents

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WO2016116368A1
WO2016116368A1 PCT/EP2016/050780 EP2016050780W WO2016116368A1 WO 2016116368 A1 WO2016116368 A1 WO 2016116368A1 EP 2016050780 W EP2016050780 W EP 2016050780W WO 2016116368 A1 WO2016116368 A1 WO 2016116368A1
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coating
receiving unit
lance
nozzle
cleaning
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PCT/EP2016/050780
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Andreas Ebenbeck
Gerhard Aufschläger
Marc Kesting
Ralf VÖLLINGER
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Sturm Maschinen- & Anlagenbau Gmbh
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    • B05B7/22—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc
    • B05B7/222—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc

Definitions

  • the invention relates to a plant for the metallic coating of a workpiece with a coating apparatus having a movable coating lance, through which a metal plasma jet for forming a coating of metal particles can be generated, and a nozzle device for generating a jet of a cooling gas, according to the preamble of Claim 1.
  • the invention further relates to a method for the metallic coating of a workpiece, wherein a metal plasma jet is produced by a movable coating lance of a coating apparatus, by means of which a coating of metal particles is formed on a workpiece, according to the preamble of claim 14.
  • WO 2004/005575 A2 describes a generic device and a generic method, in which additional to the movable coating lance lent a nozzle device for generating a jet of a cooling gas is arranged.
  • overspray Due to a certain scattering of the metal plasma jet, not all metal particles reach the bore wall and remain there. These non-deposited metal particles are referred to as overspray. This overspray can also lead to undesirable coatings on the coating lance itself, which over time adversely affects the function of the coating lance.
  • the invention is based on the invention to provide a system and a method for the metallic coating of a workpiece, with which impairments of the coating lance can be counteracted by the overspray particularly reliable.
  • the plant according to the invention is characterized in that a cleaning station is provided, to which the coating lance can be moved at certain times, and that in the cleaning station, the nozzle device is arranged, through which the jet is directed to the coating lance for their cleaning.
  • a basic idea of the system according to the invention is to provide a cleaning station with which unwanted false coatings on the coating lance are removed. According to the invention, this takes place at certain times. These may be times at fixed cleaning intervals or times that are set by an operator or a controller depending on the degree of contamination.
  • the cleaning station is provided with a nozzle device, through which a nozzle jet is directed onto the coating lance. In this case, a jet of a cleaning medium is generated, which removes the deposited on the top of the coating lance metal particles.
  • a preferred embodiment of the invention is that the nozzle device has at least one outlet nozzle, which is connected to a compressed gas container.
  • This compressed gas container is in particular filled with the cleaning medium.
  • various cleaning media can be used to remove the deposits.
  • the jet of CO 2 is formed, which emerges as CO 2 snow from the nozzle device.
  • This cleaning medium acts in two ways, namely on the one hand mechanically by the impact of the frozen ice particles on the surface of the coating lance and on the other hand by thermal stress. Because of the CO 2 snow, which strikes the surface of the coating lance with the adhering metal particles, the metal particles are strongly cooled, which promotes spalling or loosening of the metal particles from the surface of the coating lance or effect.
  • the outlet nozzle can be provided in any desired arrangement.
  • several outlet nozzles can also be arranged along the circumference of the rod-shaped, usually cylindrical coating lance.
  • the at least one outlet nozzle has an elongate outlet slot which is directed parallel to the longitudinal axis of the coating lance.
  • an elongated jet can be generated, which is directed approximately parallel to the coating lance.
  • the coating lance is rotated about its longitudinal axis during cleaning, so that the jet can sweep the entire surface of the coating lance in a peripheral region. For a particularly thorough cleaning, a multiple circulation can take place.
  • a control device for controlling the jet is arranged. It is after a development of the invention particularly preferred that a control device is provided with a throttle valve, through which the jet is controllable. In particular, the pressure and / or the volume flow of the jet can thus be adjusted in the desired manner.
  • a development of the invention consists in that the coating device has an exchangeable annular receiving unit which surrounds the coating lance in an annular manner and is designed to deposit metal particles, and in that the cleaning station is designed to change the receiving unit.
  • the ring-shaped or drum-shaped receiving unit surrounds the coating lance in a retracted traversing position, wherein the receiving unit can be moved together with the coating lance between different processing points.
  • metal particles of the metal plasma jet can be picked up during the process of the coating lance in the movement position or even during the process.
  • the plasma jet can thus be operated in an efficient manner without interruption in the process.
  • the receiving unit avoids excessive overspray.
  • the drum-shaped receiving unit can be changed at certain times in the cleaning station. Preferably, this can be done at each cleaning or only at certain cleaning times or depending on the level or weight of the receiving unit.
  • a sensor may be mounted, which determines the level or the weight.
  • the reaching of a threshold value can be determined, so that then a replacement is caused.
  • a further preferred embodiment of the invention is that the receiving unit is held by means of a quick-release device on the coating device that the quick-release device is detachable in the cleaning station, wherein the receiving unit is removable and replaceable by a new receiving unit, and that the new receiving unit by operating the Quick clamping device can be attached to the coating device.
  • the quick-release device can in particular special be a clip closure or other mending mechanism that can be easily solved and closed again. Basically, this can be done by hand by an operator.
  • a preferred embodiment of the invention is that the receiving unit is at least partially replaceable by means of an automatic handling device.
  • the entire change process can be performed automatically. This is particularly advantageous in mass production.
  • the quick-clamping device can be provided with motor-actuated or electromagnetically actuated locking elements. After loosening the drum-shaped receiving unit is discharged approximately by a handling robot from the cleaning station, wherein at the same time a new receiving unit is arranged and connected to the moving part of the coating device.
  • the cleaning station has a support element for depositing the receiving unit and that below the support element, the nozzle device is provided for cleaning the Be harshungsla- ze.
  • the cleaning station may have a sleeve-shaped receiving space, at the upper end of which an annular support plate is attached as a support element.
  • the nozzle device is provided, so that the coating lance can be cleaned by the nozzle device, while the receiving unit rests on the annular support element and can be changed.
  • a suction device is provided, through which removed during cleaning metal particles are sucked from the coating lance.
  • air can be sucked out of the process chamber downwards via the suction device from the sleeve-shaped receiving space with the nozzle device.
  • the suction device may be coupled and connected to a central suction device, which also provides for the extraction of overspray during the coating or the process on the coating lance.
  • a receiving unit is provided in particular for the system described above, which is characterized in that the receiving unit is formed annularly with an outer base body and an inner receiving layer which is detachably attached to the base body.
  • the outer body is formed as a simple pipe segment made of steel. This serves as a supporting body for the receiving layer provided on the inside, on which the metal particles accumulate.
  • the receiving layer can have a thickness of between 0.1 millimeters to several millimeters.
  • a preferred embodiment of the invention consists in that the receiving layer is formed from a metal sheet or a plastic material, in particular silicone.
  • the receiving layer can therefore be a rigid body, which is inserted into the base body and secured therein.
  • the fastening can take place via radial projections or fastening means, in particular screws.
  • the receiving layer can also be applied directly to the inside of the main body, in particular sprayed on.
  • plastic material can be used, wherein silicone is preferred due to the high temperature resistance.
  • the receiving layer can be elastic, so that it can be easily detached from the outer sleeve-shaped base body.
  • the outer base body for releasing the inner receiving layer in its shape is changeable, in particular divisible.
  • the main body can be constructed in particular of two or more parts, which are connected to each other via connecting means or joints. In a two-part body this can be constructed of two half-shells, which can swing apart.
  • the invention is characterized in that for cleaning the coating lance is moved into a cleaning station and that in the cleaning station, a jet of a cooling gas by means of a nozzle device The coating lance is directed, wherein deposited metal particles are removed from the coating lance.
  • a jet of a cooling gas by means of a nozzle device
  • the coating lance is directed, wherein deposited metal particles are removed from the coating lance.
  • a further development of the method according to the invention consists in that a receiving unit, which surrounds the coating lance annularly, is released and replaced in the cleaning station.
  • a receiving unit which surrounds the coating lance annularly, is released and replaced in the cleaning station.
  • Fig. 1 a schematic side view of a system according to the invention
  • Fig. 2 a folded by 90 ° side view of the system of Figure 1 in a highly schematic form.
  • FIGS. 1 and 2 shows a plan view of the system according to FIGS. 1 and 2;
  • FIGS. 1 to 3 shows a schematic perspective view of the system according to FIGS. 1 to 3, but without housing;
  • FIG. 5 shows a schematic perspective view of a coating device for the installation according to the invention
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of the coating apparatus of FIG. 5, but without a coating lance;
  • FIG. 7 shows an enlarged cross-sectional view of a suction bell of the coating device according to FIGS. 5 and 6;
  • FIG. 8 shows a schematic perspective view of the coating device at a cleaning station according to the invention
  • Fig. 9 is an enlarged schematic perspective view of the cleaning station of Fig. 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the cleaning station of FIG. 9; FIG. and
  • Fig. 1 1 a cross-sectional view through a receiving unit according to the invention
  • FIG. 1 to 4 An inventive system 10 for the metallic coating of holes 3 in a workpiece 1 is shown in Figures 1 to 4.
  • the workpiece 1 is in the illustrated embodiment, an engine block with 12 holes 3, which are arranged as cylinder bores in two rows of six in V-shape in the workpiece 1.
  • the system 10 has a machine bed 1 1, on which a housing 13 is arranged.
  • the box-shaped housing 13 encloses a loading station 12 and a processing station 14 with a coating device 29.
  • a base frame 16 of a conveyor 20 is arranged for receiving a workpiece 1, which is formed in the illustrated embodiment as a turntable 22.
  • the rotatable about a vertical axis of rotation driven horizontal turntable 22 has two opposite workpiece holders 23, in each of which a plate-shaped pallet module 21, each with a workpiece 1 is receivable.
  • the pallet module 21 can be pivoted with the workpiece 1 relative to the horizontal, so that the holes 3 in the workpiece 1 can be arranged vertically to carry out a metallic coating.
  • the workpiece 1 is received at the loading station 12 by a feed device (not shown).
  • the housing 13 has in the region of the charging station 12 an opening, not shown, with a door. Furthermore, a measurement of the workpiece 1 can take place in the area of the paint station 12. Subsequently, the turntable 22 is rotated by 180 °, wherein the workpiece 1 from the loading station 12 to the opposite the processing station 14 is promoted.
  • the processing station 14 is separated from the charging station 12 via a partition wall 24. In Fig. 2, the partition wall 24 is only partially shown in the lower area. However, the partition 24 extends through the entire space of the housing 13, so that the processing station 14 is sealed off from the charging station 12.
  • two passages 25 are provided to pass the workpieces 1 from the loading station 12 to the processing station 14 and back again.
  • the passages 25 are each closed by a sliding closure element 27, which can be opened for the passage of the workpiece 1 and then closed again.
  • the workpiece 1 is pivoted with the pivoting device 26 about a horizontal pivot axis, wherein in each case a row of holes 3 is aligned vertically, as shown in Figures 1 to 4 can be seen.
  • a coating device 29 with a rod-shaped coating lance 30 is provided, which has at its lower end at least one outlet opening 32 for a metal plasma jet.
  • the metal plasma jet is generated in a known manner by a plasma generator with a cathode and a metallic anode. By means of a correspondingly high electrical voltage, an arc is formed between the cathode and the anode, by means of which the metallic anode is melted.
  • the metallic anode is designed as a feedable wire, so that there is always sufficient material to form a metal plasma jet with the molten metallic particles.
  • a supply of powder may be provided instead of a wire.
  • a gas stream is generated, which emerges at supersonic speed from the outlet opening 32 at the lower end of the coating lance 30 approximately horizontally.
  • the coating lance 30 is retracted with the outlet opening 32 in the bore 3 to be coated in the workpiece 1.
  • the coating device 29 further comprises a sleeve-shaped suction bell, which surrounds the coating lance 30, but is not shown in Figures 1 to 4 for reasons of clarity.
  • a portal device 40 with two parallel first track axes 41 is provided.
  • a frame-like first carriage 47 is mounted horizontally movable.
  • the first Traversing carriage 47 itself has two linear, horizontal second traverse axes 42, which are arranged parallel to each other and perpendicular to the first traverse axes 41.
  • a beam-shaped second carriage 48 is arranged horizontally movable.
  • the second carriage 48 itself has a single vertical third travel axis 43.
  • a receiving carriage 45 is mounted vertically movable.
  • the coating lance 30 is rotatably supported.
  • the coating lance 30 of the coating device 29 is retracted into a first bore 3 to be coated in the workpiece 1.
  • the continuously operated coating lance 30 generates a metal plasma jet which impinges on a bore wall of the bore 3 at supersonic speed.
  • a coating of these six holes 3 in the engine block-like workpiece 1 can join.
  • the coating lance 30 is retracted with the portal device 40 and the finished coated workpiece 1 can be fed back with the simultaneous feed of a new workpiece to be machined 1 in the charging station 12 through the right passage 25.
  • the closure element 27 is opened at the passage 25.
  • a new workpiece 1 is conveyed from the loading station 12 into the processing station 14 through the opened left passage 25 with the rotary movement of the turntable 22.
  • the layer thickness and contour of the applied coating can be measured.
  • the still uncoated holes 3 of a newly supplied workpiece 1 can be measured in advance, so that even more accurate testing of the performed coating by comparing the measurement data is possible.
  • the coated workpiece 1 can then be removed from the workpiece holder 23 of the turntable 22 in the loading station 12. Thereafter, a new workpiece 1 in the workpiece holder 23 of the conveyor 20 can be used.
  • the loading and unloading can take place parallel to the machining of a workpiece 1 in the processing station 14 and thus neutral to the machine main time. This allows efficient machine use.
  • the coating lance 30 can be moved at certain time intervals to a test station 54 for checking the jet pattern of the metal plasma jet or to a cleaning station 60, which will be described in more detail below with Figures 8 to 10.
  • a coating device 29 for a coating 10 according to the invention for metallic coating is shown in essential parts in Figures 5 to 7.
  • the coating device 29 has a rod-shaped coating lance 30, which is basically known and produces a metal plasma jet.
  • the shaft-shaped coating lance 30 with an associated base unit 31 is mounted on a receiving carriage 45, which can be moved in a vertical direction along a lance guide 34 by means of a lance linear drive 33 with respect to a base carriage 28.
  • the coating lance 30 is rotatably mounted about its vertical longitudinal axis and driven to coat an inner wall of a cylinder bore with a radially directed metal plasma jet.
  • the coating device 29 further comprises a suction bell 80, which is movably mounted by means of a bell carriage 35 in the vertical direction and parallel to the direction of travel of the receiving carriage 45.
  • a suction bell 80 which is movably mounted by means of a bell carriage 35 in the vertical direction and parallel to the direction of travel of the receiving carriage 45.
  • two rail-like bell guides 36 are arranged on the base carriage 28, with which the bell carriage 35 is in leading connection via sliding shoes.
  • a linear displacement is effected by means of a linear drive.
  • the basic carriage itself is relative to the machine bed 1 1 of the system 10 movably mounted in several directions via the portal device 40 described above.
  • a cylindrical or drum-shaped cover 82 is attached on the frame-like bell carriage 35 of the suction bell 80.
  • the cover 82 is made of sheet metal and mounted in a holding frame 81 which is fixed to the bell carriage 35.
  • the cover 82 has a cylindrical wall 83, which is closed at its top by a cover plate 84.
  • the cover plate 84 is designed in two parts and has a central passage opening 85 for the passage of the coating lance 30.
  • a discharge opening 96 is introduced, via which from the interior of the cover 82 in operation ambient air, which is loaded with metal particles, via a ventilation duct 98 by means of a suction device, not shown, in particular a pump, sucked off and discharged to a filter device can.
  • the cover plate 84 is detachably mounted and can be removed to influence the flow conditions.
  • the cover 82 On its underside, the cover 82 is closed by an annular base plate 86, which is fixed in the present embodiment, three quick-release devices 90 releasably attached to a lower annular strut 87 of the holding frame 81.
  • radially projecting hook elements 91 are provided on the radial outer edge of the base plate 86, which come into contact with a clamping yoke of the quick-action clamping device 90.
  • the annular flange 92 has on its radial inside a conical surface 94 with an upward helix angle of about 30 degrees.
  • the drum-shaped receiving unit 70 has a main body 72 made of sheet metal, which comprises a cylindrical peripheral wall 74 made of a bent and welded sheet metal strip. At the upper end of the peripheral wall 74, an annular upper edge member 76 is welded. In a corresponding manner, an annular lower edge element 78 is welded to the lower end of the peripheral wall 74. Both edge elements 76, 78 are directed radially inwards and enclose an annular receiving space.
  • the coating device 29 can be moved with the coating lance 30 during a continuous operation of the metal plasma jet between the individual bores 3 of a workpiece 1 by the receiving unit 70 held replaceably in the suction bell 80.
  • the metal particles accumulate in the receiving unit 70 so that it fills with time.
  • the receiving unit 70 is to be detached from the suction bell 80 and replaced by a new receiving unit 70.
  • a cleaning station 60 is arranged in the processing station 14, which is shown in more detail in Figures 8 to 10.
  • the cleaning station 60 has a columnar frame 61 on which a sleeve-shaped housing body 62 is fastened with a perforated bottom 63.
  • a jet of CO2 snow is directed onto the peripheral region of the introduced coating lance 30 via a lateral nozzle device 64 on the housing body 62.
  • the jet is directed with an overpressure, which may be about 10 bar or more, so on the surface of the coating lance 30, that attached thereto metal particles are dissolved and removed.
  • the removed metal particles are discharged via a suction device, not shown, via the perforated bottom 63 down from the housing body 62.
  • the coating lance 30 is rotationally driven about its longitudinal axis and also moved in the axial direction. In this way, the nozzle jet of the nozzle device 64 can sweep and clean a desired area of the coating lance 30.
  • the receiving unit 70 in the suction bell 80 can be exchanged.
  • the quick-release devices 90 are released on the outside of the suction bell 80.
  • the coating device 29 is moved axially upwards, the receiving unit 70 remaining on the annular support element 68 of the cleaning station 60.
  • the filled receiving unit 70 can then be removed by an operator or by a handling device and be discharged from the system 10 via an opening, not shown, in the housing 13.
  • a new receiving unit 70 can be positioned in the cleaning station 60 on the support element 68.
  • the coating device 29 is again moved axially downwards until the new receiving unit 70 is received in the suction bell 80.
  • the quick-clamping devices 90 are closed again and the coating device 29 is again available for processing a further workpiece 1.
  • the sleeve-shaped receiving unit 70 has a two-part main body 72, which is formed from two half-shells 72a, 72b. On the inside of the main body 72 is a sleeve or annular receiving layer 75th attached, which is continuously formed as a sleeve.
  • the receiving layer 75 may be formed in particular from silicone.
  • the two half-shells 72a, 72b of the outer basic body 72 are held together by a schematically indicated connecting device 77.
  • the connecting device 77 By loosening the connecting device 77, the base body 72 is divisible, so that the sleeve-shaped receiving layer 75 is released from the inside of the base body 72. In this way, a receiving layer 75 covered with metal particles can be exchanged and replaced by a new receiving layer 75.
  • the base body 72 and the connecting device 77 can be closed again.
  • the Aufnaheech 70 can then be used again in the previously described Appendix 10.
  • the described receiving unit 70 according to FIG. 11 can, like the receiving unit 70 previously described in connection with FIG. 7, be provided with upper and / or lower edge elements.

Abstract

The invention relates to a system and to a method for the metal coating of a workpiece (1), wherein a metal plasma jet, by means of which a coating consisting of metal particles is formed on a workpiece, is produced by means of a movable coating lance (30) of a coating device (29). According to the invention, the coating lance (30) is moved into a cleaning station (60) for cleaning purposes and, in the cleaning station (60), a nozzle jet of a cooling gas is directed at the coating lance by means of a nozzle device (64), wherein attached metal particles are removed from the coating lance (30).

Description

Anlage und Verfahren zur metallischen Beschichtung eines Werkstückes  Plant and method for the metallic coating of a workpiece
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur metallischen Beschichtung eines Werkstückes mit einer Beschichtungsvorrichtung, welche eine verfahrbare Beschichtungslanze aufweist, durch welche ein Metall-Plasmastrahl zum Bilden einer Beschichtung aus Metallpartikeln erzeugbar ist, und einer Düseneinrichtung zum Erzeugen eines Düsenstrahles aus einem Kühlgas, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . The invention relates to a plant for the metallic coating of a workpiece with a coating apparatus having a movable coating lance, through which a metal plasma jet for forming a coating of metal particles can be generated, and a nozzle device for generating a jet of a cooling gas, according to the preamble of Claim 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur metallischen Beschichtung eines Werkstückes, wobei mit einer verfahrbaren Beschichtungslanze einer Beschichtungsvorrichtung ein Metall-Plasmastrahl erzeugt wird, durch welchen auf einem Werkstück eine Beschichtung aus Metallpartikeln gebildet wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14. The invention further relates to a method for the metallic coating of a workpiece, wherein a metal plasma jet is produced by a movable coating lance of a coating apparatus, by means of which a coating of metal particles is formed on a workpiece, according to the preamble of claim 14.
Insbesondere im Motorenbau ist es erforderlich, die Laufflächen von Zylinderbohrungen mit einer speziellen metallischen Beschichtung zu versehen, damit hinreichende Rei- bungs- und Schmierbedingungen zwischen einer Zylinderlauffläche und einem Zylinderkolben gewährleistet sind. Dies gilt vor allem dann, wenn sowohl das Motorengehäuse als auch der Zylinderkolben aus demselben Material, etwa aus Aluminium, gefertigt sind. Particularly in engine construction, it is necessary to provide the running surfaces of cylinder bores with a special metallic coating, so that sufficient friction and lubrication conditions between a cylinder running surface and a cylinder piston are ensured. This is especially true when both the engine housing and the cylinder piston are made of the same material, such as aluminum.
Aus der EP 1 980 328 A2 oder der WO 2004/005575 A2 sind Anlagen und Verfahren bekannt, mit welchen unmittelbar auf eine Innenwand eine Metallbeschichtung durch eine Beschichtungslanze aufgebracht wird. Durch die Beschichtungslanze wird ein Metall-Plasmastrahl erzeugt. Auf diese Weise können sehr dünnwandige und sehr stabile Metallbeschichtungen gebildet werden. From EP 1 980 328 A2 or WO 2004/005575 A2 systems and methods are known, with which directly on an inner wall, a metal coating is applied by a coating lance. The coating lance creates a metal plasma jet. In this way, very thin-walled and very stable metal coatings can be formed.
Die WO 2004/005575 A2 beschreibt eine gattungsbildende Vorrichtung und ein gattungsbildendes Verfahren, bei welchen an der verfahrbaren Beschichtungslanze zusätz- lieh eine Düseneinrichtung zum Erzeugen eines Düsenstrahles aus einem Kühlgas angeordnet ist. WO 2004/005575 A2 describes a generic device and a generic method, in which additional to the movable coating lance lent a nozzle device for generating a jet of a cooling gas is arranged.
Aufgrund einer gewissen Streuung des Metall-Plasmastrahles gelangen nicht alle Metallpartikel auf die Bohrungswand und verbleiben dort. Diese nicht aufgebrachten Metallpartikel werden als Overspray bezeichnet. Dieser Overspray kann zu unerwünschten Beschichtungen auch an der Beschichtungslanze selbst führen, wodurch mit der Zeit die Funktion der Beschichtungslanze beeinträchtigt wird. Due to a certain scattering of the metal plasma jet, not all metal particles reach the bore wall and remain there. These non-deposited metal particles are referred to as overspray. This overspray can also lead to undesirable coatings on the coating lance itself, which over time adversely affects the function of the coating lance.
Es ist bekannt, eine Absaugeinrichtung vorzusehen, um die überschüssigen Metallpartikel aus dem Verfahrensraum abzuführen. Allerdings lässt sich hierdurch das Problem des Oversprays nur reduzieren, so dass sich weiterhin mit der Zeit unerwünschte Ablagerungen an der Beschichtungslanze bilden. It is known to provide a suction device to remove the excess metal particles from the process space. However, this can only reduce the problem of overspray, so that, over time, unwanted deposits form on the coating lance.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Anlage und ein Verfahren zur metallischen Beschichtung eines Werkstückes anzugeben, mit welchen Beeinträchtigungen der Beschichtungslanze durch den Overspray besonders zuverlässig entgegengewirkt werden können. The invention is based on the invention to provide a system and a method for the metallic coating of a workpiece, with which impairments of the coating lance can be counteracted by the overspray particularly reliable.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben. The object is achieved according to the invention by a system having the features of claim 1 and a method having the features of claim 14. Preferred embodiments are given in the respective dependent claims.
Die erfindungsgemäße Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigungsstation vorgesehen ist, zu welcher die Beschichtungslanze zu bestimmten Zeitpunkten verfahrbar ist, und dass in der Reinigungsstation die Düseneinrichtung angeordnet ist, durch welche der Düsenstrahl auf die Beschichtungslanze zu deren Reinigung gerichtet ist. The plant according to the invention is characterized in that a cleaning station is provided, to which the coating lance can be moved at certain times, and that in the cleaning station, the nozzle device is arranged, through which the jet is directed to the coating lance for their cleaning.
Ein Grundgedanke der erfindungsgemäßen Anlage liegt darin, eine Reinigungsstation vorzusehen, mit welcher unerwünschte Fehlbeschichtungen an der Beschichtungslanze entfernt werden. Gemäß der Erfindung erfolgt dies zu bestimmten Zeitpunkten. Diese können Zeitpunkte in festgelegten Reinigungsintervallen sein oder Zeitpunkte, welche abhängig vom Grad der Verschmutzung von einem Bediener oder einer Steuereinrichtung festgelegt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Reinigungsstation mit einer Düseneinrichtung versehen, durch welche ein Düsenstrahl auf die Beschichtungslanze gerichtet wird. Dabei wird ein Düsenstrahl aus einem Reinigungsmedium erzeugt, welcher die an der Oberseite der Beschichtungslanze angelagerten Metallpartikel entfernt. A basic idea of the system according to the invention is to provide a cleaning station with which unwanted false coatings on the coating lance are removed. According to the invention, this takes place at certain times. These may be times at fixed cleaning intervals or times that are set by an operator or a controller depending on the degree of contamination. According to a further aspect of the invention, the cleaning station is provided with a nozzle device, through which a nozzle jet is directed onto the coating lance. In this case, a jet of a cleaning medium is generated, which removes the deposited on the top of the coating lance metal particles.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Düseneinrichtung mindestens eine Austrittsdüse aufweist, welche mit einem Druckgasbehälter verbunden ist. Dieser Druckgasbehälter ist dabei insbesondere mit dem Reinigungsmedium befüllt. A preferred embodiment of the invention is that the nozzle device has at least one outlet nozzle, which is connected to a compressed gas container. This compressed gas container is in particular filled with the cleaning medium.
Grundsätzlich sind verschiedene Reinigungsmedien zur Entfernung der Anlagerungen einsetzbar. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, dass der Düsenstrahl aus CO2 gebildet ist, welcher als CO2-Schnee aus der Düseneinrichtung austritt. Dieses Reinigungsmedium wirkt auf zweifache Weise, nämlich einerseits mechanisch durch den Aufprall der gefrorenen Eispartikel auf die Oberfläche der Beschichtungslanze und andererseits durch thermische Beanspruchung. Denn durch den CO2-Schnee, welcher auf die Oberfläche der Beschichtungslanze mit den anhaftenden Metallpartikeln trifft, werden die Metallpartikel stark abgekühlt, was ein Abplatzen oder Lösen der Metallpartikel von der Oberfläche der Beschichtungslanze unterstützt oder bewirkt. In principle, various cleaning media can be used to remove the deposits. According to a development of the invention, it is particularly advantageous that the jet of CO 2 is formed, which emerges as CO 2 snow from the nozzle device. This cleaning medium acts in two ways, namely on the one hand mechanically by the impact of the frozen ice particles on the surface of the coating lance and on the other hand by thermal stress. Because of the CO 2 snow, which strikes the surface of the coating lance with the adhering metal particles, the metal particles are strongly cooled, which promotes spalling or loosening of the metal particles from the surface of the coating lance or effect.
Grundsätzlich kann die Austrittsdüse in einer beliebigen Anordnung vorgesehen sein. Insbesondere können auch mehrere Austrittsdüsen entlang des Umfangs der stangen- förmigen, üblicherweise zylindrischen Beschichtungslanze angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass die mindestens eine Austrittsdüse einen länglichen Austrittsschlitz aufweist, welcher parallel zur Längsachse der Beschichtungslanze gerichtet ist. Hierdurch kann ein länglicher Düsenstrahl erzeugt werden, welcher etwa parallel zur Beschichtungslanze gerichtet ist. Vorzugsweise wird die Beschichtungslanze während des Reinigens um ihre Längsachse gedreht, so dass der Düsenstrahl die gesamte Oberfläche der Beschichtungslanze in einem Umfangsbe- reich überstreichen kann. Für eine besonders gründliche Reinigung kann ein mehrfacher Umlauf erfolgen. In principle, the outlet nozzle can be provided in any desired arrangement. In particular, several outlet nozzles can also be arranged along the circumference of the rod-shaped, usually cylindrical coating lance. According to one embodiment of the invention, it is particularly advantageous that the at least one outlet nozzle has an elongate outlet slot which is directed parallel to the longitudinal axis of the coating lance. In this way, an elongated jet can be generated, which is directed approximately parallel to the coating lance. Preferably, the coating lance is rotated about its longitudinal axis during cleaning, so that the jet can sweep the entire surface of the coating lance in a peripheral region. For a particularly thorough cleaning, a multiple circulation can take place.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Düsenstrahles angeordnet ist. Dabei ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung besonders bevorzugt, dass eine Steuereinrichtung mit einem Drosselventil vorgesehen ist, durch welche der Düsenstrahl steuerbar ist. Insbesondere kann so der Druck und/oder der Volumenstrom des Düsenstrahles in gewünschter Weise eingestellt werden. According to a further embodiment of the invention, it is provided that a control device for controlling the jet is arranged. It is after a development of the invention particularly preferred that a control device is provided with a throttle valve, through which the jet is controllable. In particular, the pressure and / or the volume flow of the jet can thus be adjusted in the desired manner.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Beschichtungsvorrichtung eine auswechselbare ringförmige Aufnahmeeinheit aufweist, welche die Beschichtungslanze ringförmig umgibt und zum Anlagern von Metallpartikeln ausgebildet ist, und dass die Reinigungsstation zum Wechseln der Aufnahmeeinheit ausgebildet ist. Die ring- oder trommeiförmige Aufnahmeeinheit umgibt die Beschichtungslanze in einer rückgezogenen Verfahrposition, wobei die Aufnahmeeinheit zusammen mit der Beschichtungslanze zwischen verschiedenen Bearbeitungsstellen verfahrbar ist. Durch diese Aufnahmeeinheit können Metallpartikel des Metall-Plasmastrahles beim Verfahren der Beschichtungslanze in die Verfahrposition oder sogar während des Verfahrens aufgenommen werden. Der Plasmastrahl kann so in effizienter Weise ohne Unterbrechung auch beim Verfahren betrieben werden. Durch die Aufnahmeeinheit kann ein übermäßiger Overspray vermieden werden. A development of the invention consists in that the coating device has an exchangeable annular receiving unit which surrounds the coating lance in an annular manner and is designed to deposit metal particles, and in that the cleaning station is designed to change the receiving unit. The ring-shaped or drum-shaped receiving unit surrounds the coating lance in a retracted traversing position, wherein the receiving unit can be moved together with the coating lance between different processing points. By means of this receiving unit, metal particles of the metal plasma jet can be picked up during the process of the coating lance in the movement position or even during the process. The plasma jet can thus be operated in an efficient manner without interruption in the process. The receiving unit avoids excessive overspray.
Die trommeiförmige Aufnahmeeinheit kann zu bestimmten Zeitpunkten in der Reinigungsstation gewechselt werden. Vorzugsweise kann dies bei jeder Reinigung oder nur zu bestimmten Reinigungszeitpunkten oder abhängig vom Füllstand oder Gewicht der Aufnahmeeinheit erfolgen. Hierzu kann ein Sensor angebracht sein, welcher den Füllstand oder das Gewicht ermittelt. Durch eine Steuereinheit ist das Erreichen eines Schwellwertes feststellbar, so dass dann eine Auswechslung veranlasst wird. Beim Wechseln wird die Aufnahmeeinheit von der Beschichtungsvorrichtung und insbesondere einem Verfahrschlitten der Beschichtungslanze gelöst und entfernt. Anschließend kann eine neue ring- oder trommeiförmige Aufnahmeeinheit in der Beschichtungsvorrichtung angeordnet werden, so dass dann eine weitere Bearbeitung erfolgen kann. The drum-shaped receiving unit can be changed at certain times in the cleaning station. Preferably, this can be done at each cleaning or only at certain cleaning times or depending on the level or weight of the receiving unit. For this purpose, a sensor may be mounted, which determines the level or the weight. By a control unit, the reaching of a threshold value can be determined, so that then a replacement is caused. When changing the receiving unit of the coating device and in particular a carriage of the coating lance is dissolved and removed. Subsequently, a new annular or drum-shaped receiving unit can be arranged in the coating device, so that then a further processing can take place.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Aufnahmeeinheit mittels einer Schnellspanneinrichtung an der Beschichtungsvorrichtung gehalten ist, dass die Schnellspanneinrichtung in der Reinigungsstation lösbar ist, wobei die Aufnahmeeinheit entfernbar und durch eine neue Aufnahmeeinheit ersetzbar ist, und dass die neue Aufnahmeeinheit durch Betätigen der Schnellspanneinrichtung an der Beschichtungsvorrichtung befestigbar ist. Die Schnellspanneinrichtung kann insbe- sondere ein Bügelverschluss oder ein sonstiger Verhegelmechanismus sein, der sich leicht lösen und wieder schließen lässt. Grundsätzlich kann dies von Hand durch einen Bediener durchgeführt werden. A further preferred embodiment of the invention is that the receiving unit is held by means of a quick-release device on the coating device that the quick-release device is detachable in the cleaning station, wherein the receiving unit is removable and replaceable by a new receiving unit, and that the new receiving unit by operating the Quick clamping device can be attached to the coating device. The quick-release device can in particular special be a clip closure or other mending mechanism that can be easily solved and closed again. Basically, this can be done by hand by an operator.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Aufnahmeeinheit zumindest teilweise mittels einer automatischen Handhabungseinrichtung auswechselbar ist. Vorzugsweise kann der gesamte Wechselvorgang automatisch durchgeführt werden. Dies ist insbesondere bei einer Serienfertigung vorteilhaft. Die Schnellspanneinrichtung kann dabei mit motorisch betätigbaren oder elektromagnetisch betätigbaren Verriegelungselementen versehen sein. Nach dem Lösen wird die trommeiförmige Aufnahmeeinheit etwa durch einen Handhabungsroboter aus der Reinigungsstation abgeführt, wobei gleichzeitig eine neue Aufnahmeeinheit angeordnet und mit der Verfahreinheit der Beschichtungsvorrichtung verbunden wird. A preferred embodiment of the invention is that the receiving unit is at least partially replaceable by means of an automatic handling device. Preferably, the entire change process can be performed automatically. This is particularly advantageous in mass production. The quick-clamping device can be provided with motor-actuated or electromagnetically actuated locking elements. After loosening the drum-shaped receiving unit is discharged approximately by a handling robot from the cleaning station, wherein at the same time a new receiving unit is arranged and connected to the moving part of the coating device.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Reinigungsstation ein Auflageelement zum Absetzen der Aufnahmeeinheit aufweist und dass unterhalb des Auflageelementes die Düseneinrichtung zum Reinigen der Beschichtungslan- ze vorgesehen ist. Insbesondere kann die Reinigungsstation einen hülsenförmigen Aufnahmeraum aufweisen, an dessen oberen Ende ein ringförmiger Auflageteller als Auflageelement angebracht ist. In dem darunterliegenden hülsenförmigen Aufnahmeraum ist die Düseneinrichtung vorgesehen, so dass die Beschichtungslanze durch die Düseneinrichtung gereinigt werden kann, während die Aufnahmeeinheit auf dem ringförmigen Auflageelement aufliegt und gewechselt werden kann. An advantageous embodiment of the invention is that the cleaning station has a support element for depositing the receiving unit and that below the support element, the nozzle device is provided for cleaning the Beschichtungsla- ze. In particular, the cleaning station may have a sleeve-shaped receiving space, at the upper end of which an annular support plate is attached as a support element. In the underlying sleeve-shaped receiving space, the nozzle device is provided, so that the coating lance can be cleaned by the nozzle device, while the receiving unit rests on the annular support element and can be changed.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig, dass eine Absaugeinrichtung vorgesehen ist, durch welche beim Reinigen entfernte Metallpartikel von der Beschichtungslanze absaugbar sind. Insbesondere kann über die Absaugeinrichtung aus dem hülsenförmigen Aufnahmeraum mit der Düseneinrichtung Luft aus dem Verfahrensraum nach unten abgesaugt werden. Hierdurch kann der ausgetretene CO2- Schnee oder das verdampfte CO2-Gas zusammen mit den entfernten Metallpartikeln aus der Reinigungsstation abgesaugt und entfernt werden. Die Absaugeinrichtung kann mit einer zentralen Absaugvorrichtung gekoppelt und verbunden sein, welche auch für die Absaugung von Overspray während der Beschichtung oder des Verfahrens an der Beschichtungslanze sorgt. Gemäß der Erfindung ist eine Aufnahmeeinheit insbesondere für die zuvor beschriebene Anlage vorgesehen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aufnahmeeinheit ringförmig mit einem äußeren Grundkörper und einer inneren Aufnahmeschicht ausgebildet ist, welche lösbar an dem Grundkörper angebracht ist. Der äußere Grundkörper ist etwa als ein einfaches Rohrsegment aus Stahl gebildet. Dieser dient als Tragkörper für die innen vorgesehene Aufnahmeschicht, an welcher sich die Metallpartikel anlagern. Die Aufnahmeschicht kann eine Dicke zwischen 0,1 Milimeter bis mehrere Milime- ter aufweisen. Durch die lösbare Halterung der Aufnahmeschicht an dem Grundkörper kann die Aufnahmeschicht mit den angelagerten Metallpartikeln leicht entfernt werden, so dass der dickere Grundkörper durch Aufbringen einer neuen Aufnahmeschicht wieder verwendet werden kann. According to a development of the invention, it is expedient that a suction device is provided, through which removed during cleaning metal particles are sucked from the coating lance. In particular, air can be sucked out of the process chamber downwards via the suction device from the sleeve-shaped receiving space with the nozzle device. In this way, the leaked CO 2 - snow or the vaporized CO 2 gas can be sucked and removed together with the removed metal particles from the cleaning station. The suction device may be coupled and connected to a central suction device, which also provides for the extraction of overspray during the coating or the process on the coating lance. According to the invention, a receiving unit is provided in particular for the system described above, which is characterized in that the receiving unit is formed annularly with an outer base body and an inner receiving layer which is detachably attached to the base body. The outer body is formed as a simple pipe segment made of steel. This serves as a supporting body for the receiving layer provided on the inside, on which the metal particles accumulate. The receiving layer can have a thickness of between 0.1 millimeters to several millimeters. The detachable mounting of the receiving layer on the base body, the recording layer can be easily removed with the accumulated metal particles, so that the thicker body can be reused by applying a new recording layer.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Aufnahmeschicht aus einem Metallblech oder einem Kunststoffmaterial, insbesondere Silikon gebildet ist. A preferred embodiment of the invention consists in that the receiving layer is formed from a metal sheet or a plastic material, in particular silicone.
Die Aufnahmeschicht kann also ein starrer Körper sein, welcher in den Grundkörper eingesetzt und darin befestigt wird. Das Befestigen kann über radiale Vorsprünge oder Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben, erfolgen. Alternativ kann die Aufnahem- schicht auch direkt auf die Innenseite des Grundkörpers aufgetragen, insbesondere aufgesprüht werden. Hierzu kann insbesondere Kunststoffmaterial verwendet werden, wobei Silikon aufgrund der hohen Temperaturbeständigkeit bevorzugt ist. Insbesondere kann die Aufnahmeschicht elastisch sein, so dass sich diese leichter von dem äußeren hülsenförmigen Grundkörper lösen lässt. The receiving layer can therefore be a rigid body, which is inserted into the base body and secured therein. The fastening can take place via radial projections or fastening means, in particular screws. Alternatively, the receiving layer can also be applied directly to the inside of the main body, in particular sprayed on. For this purpose, in particular plastic material can be used, wherein silicone is preferred due to the high temperature resistance. In particular, the receiving layer can be elastic, so that it can be easily detached from the outer sleeve-shaped base body.
Zum leichteren Lösen ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, dass der äußere Grundkörper zum Lösen der inneren Aufnahemschicht in seiner Form veränderbar, insbesondere teilbar ist. So kann der Grundkörper insbesondere aus zwei oder mehr Teilen aufgebaut sein, welche über Verbindungsmittel oder Gelenke miteinander verbunden sind. Bei einem zweiteiligen Grundkörper kann dieser aus zwei Halbschalen aufgebaut sein, welche sich auseinander schwenken lassen. To facilitate release, it is advantageous according to a development of the invention that the outer base body for releasing the inner receiving layer in its shape is changeable, in particular divisible. Thus, the main body can be constructed in particular of two or more parts, which are connected to each other via connecting means or joints. In a two-part body this can be constructed of two half-shells, which can swing apart.
Hinsichtlich des Verfahrens ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass zum Reinigen die Beschichtungslanze in eine Reinigungsstation verfahren wird und dass in der Reinigungsstation ein Düsenstrahl eines Kühlgases mittels einer Düseneinrichtung auf die Beschichtungslanze gerichtet wird, wobei angelagerte Metallpartikel von der Be- schichtungslanze entfernt werden. Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere die zuvor beschriebene Anlage betrieben und die dabei erzielten Vorteile erreicht werden. Bei den angeführten Metallpartikeln handelt es sich um Partikel aus dem Plasmastrahl. Diese Metallpartikel können reine Metalle, Legierungen oder Metalloxide umfassen. With regard to the method, the invention is characterized in that for cleaning the coating lance is moved into a cleaning station and that in the cleaning station, a jet of a cooling gas by means of a nozzle device The coating lance is directed, wherein deposited metal particles are removed from the coating lance. With this method according to the invention, in particular, the system described above can be operated and the advantages achieved thereby achieved. The listed metal particles are particles from the plasma jet. These metal particles may comprise pure metals, alloys or metal oxides.
Grundsätzlich sind in der Reinigungsstation auch andere Verschmutzungen, wie Öl- oder Fettanlagerungen, entfernbar. In principle, other soiling, such as oil or grease deposits, are removable in the cleaning station.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine Aufnahmeeinheit, welche die Beschichtungslanze ringförmig umgibt, in der Reinigungsstation gelöst und ausgewechselt wird. Somit kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur eine Reinigung der Beschichtungslanze erfolgen, sondern die Zeit zur Reinigung kann gleichzeitig zum Wechseln einer Aufnahmeeinheit dienen, welche zum Aufnehmen von überschüssigen angelagerten Metallpartikeln dient. A further development of the method according to the invention consists in that a receiving unit, which surrounds the coating lance annularly, is released and replaced in the cleaning station. Thus, in the method according to the invention not only a cleaning of the coating lance can take place, but the time for cleaning can simultaneously serve for changing a receiving unit, which serves to receive excess deposited metal particles.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen: The invention will be further described by means of preferred embodiments, which are shown schematically in the accompanying drawings. In the drawings show:
Fig. 1 : eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anlage; Fig. 1: a schematic side view of a system according to the invention;
Fig. 2: eine um 90° geklappte Seitenansicht der Anlage von Fig. 1 in stark schematisierter Form; Fig. 2: a folded by 90 ° side view of the system of Figure 1 in a highly schematic form.
Fig. 3: eine Draufsicht der Anlage gemäß den Figuren 1 und 2; 3 shows a plan view of the system according to FIGS. 1 and 2;
Fig. 4: eine schematische perspektivische Ansicht der Anlage gemäß den Figuren 1 bis 3, jedoch ohne Gehäuse; 4 shows a schematic perspective view of the system according to FIGS. 1 to 3, but without housing;
Fig. 5: eine schematische perspektivische Ansicht einer Beschichtungsvorrich- tung für die erfindungsgemäße Anlage; 5 shows a schematic perspective view of a coating device for the installation according to the invention;
Fig. 6: eine schematische perspektivische Ansicht der Beschichtungsvorrichtung von Fig. 5, jedoch ohne Beschichtungslanze; Fig. 7: eine vergrößerte Querschnittsansicht zu einer Absaugglocke der Be- schichtungsvorrichtung gemäß den Figuren 5 und 6; FIG. 6 is a schematic perspective view of the coating apparatus of FIG. 5, but without a coating lance; FIG. 7 shows an enlarged cross-sectional view of a suction bell of the coating device according to FIGS. 5 and 6;
Fig. 8: eine schematische perspektivische Ansicht der Beschichtungsvorrichtung an einer Reinigungsstation gemäß der Erfindung; 8 shows a schematic perspective view of the coating device at a cleaning station according to the invention;
Fig. 9: eine vergrößerte schematische perspektivische Ansicht der Reinigungsstation von Fig. 8; Fig. 9 is an enlarged schematic perspective view of the cleaning station of Fig. 8;
Fig. 10: eine Querschnittsdarstellung der Reinigungsstation gemäß Fig. 9; und FIG. 10 is a cross-sectional view of the cleaning station of FIG. 9; FIG. and
Fig. 1 1 : eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Aufnahmeeinheit Fig. 1 1: a cross-sectional view through a receiving unit according to the invention
Eine erfindungsgemäße Anlage 10 zur metallischen Beschichtung von Bohrungen 3 in einem Werkstück 1 ist in Figuren 1 bis 4 gezeigt. Das Werkstück 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Motorblock mit 12 Bohrungen 3, welche als Zylinderbohrungen in zwei Sechserreihen in V-Form in dem Werkstück 1 angeordnet sind. An inventive system 10 for the metallic coating of holes 3 in a workpiece 1 is shown in Figures 1 to 4. The workpiece 1 is in the illustrated embodiment, an engine block with 12 holes 3, which are arranged as cylinder bores in two rows of six in V-shape in the workpiece 1.
Die Anlage 10 weist ein Maschinenbett 1 1 auf, auf welchem ein Gehäuse 13 angeordnet ist. Das kastenförmige Gehäuse 13 umschließt eine Ladestation 12 und eine Bearbeitungsstation 14 mit einer Beschichtungsvorrichtung 29. The system 10 has a machine bed 1 1, on which a housing 13 is arranged. The box-shaped housing 13 encloses a loading station 12 and a processing station 14 with a coating device 29.
Auf dem Maschinenbett 1 1 ist zur Aufnahme eines Werkstücks 1 ein Grundrahmen 16 einer Fördereinrichtung 20 angeordnet, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Drehtisch 22 ausgebildet ist. Der um eine vertikale Drehachse drehbar angetriebene horizontale Drehtisch 22 weist zwei gegenüberliegende Werkstückaufnahmen 23 auf, in welchen jeweils ein plattenförmiges Palettenmodul 21 mit je einem Werkstück 1 aufnehmbar ist. Über eine Schwenkeinrichtung 26 kann das Palettenmodul 21 mit dem Werkstück 1 gegenüber der Horizontalen verschwenkt werden, so dass die Bohrungen 3 in dem Werkstück 1 vertikal zur Durchführung einer metallischen Beschichtung angeordnet werden können. On the machine bed 1 1, a base frame 16 of a conveyor 20 is arranged for receiving a workpiece 1, which is formed in the illustrated embodiment as a turntable 22. The rotatable about a vertical axis of rotation driven horizontal turntable 22 has two opposite workpiece holders 23, in each of which a plate-shaped pallet module 21, each with a workpiece 1 is receivable. Via a pivoting device 26, the pallet module 21 can be pivoted with the workpiece 1 relative to the horizontal, so that the holes 3 in the workpiece 1 can be arranged vertically to carry out a metallic coating.
Das Werkstück 1 wird an der Ladestation 12 von einer nicht dargestellten Zuförderein- richtung aufgenommen. Das Gehäuse 13 weist im Bereich der Ladestation 12 eine nicht dargestellte Öffnung mit einer Tür auf. Weiterhin kann im Bereich der Lackstation 12 eine Vermessung des Werkstücks 1 erfolgen. Anschließend wird der Drehtisch 22 um 180° gedreht, wobei das Werkstück 1 von der Ladestation 12 zu der gegenüberliegen- den Bearbeitungsstation 14 gefördert wird. Die Bearbeitungsstation 14 ist von der Ladestation 12 über eine Trennwand 24 getrennt. In Fig. 2 ist die Trennwand 24 lediglich teilweise im unteren Bereich dargestellt. Die Trennwand 24 erstreckt sich jedoch durch den gesamten Raum des Gehäuses 13, so dass die Bearbeitungsstation 14 von der Ladestation 12 abgeschottet ist. Zum Durchgang der Werkstücke 1 von der Ladestation 12 zur Bearbeitungsstation 14 und wieder zurück sind zwei Durchgänge 25 vorgesehen. Die Durchgänge 25 sind jeweils über ein verschiebbares Verschlusselement 27 verschlossen, welches zum Durchtritt des Werkstückes 1 geöffnet und anschließend wieder geschlossen werden kann. The workpiece 1 is received at the loading station 12 by a feed device (not shown). The housing 13 has in the region of the charging station 12 an opening, not shown, with a door. Furthermore, a measurement of the workpiece 1 can take place in the area of the paint station 12. Subsequently, the turntable 22 is rotated by 180 °, wherein the workpiece 1 from the loading station 12 to the opposite the processing station 14 is promoted. The processing station 14 is separated from the charging station 12 via a partition wall 24. In Fig. 2, the partition wall 24 is only partially shown in the lower area. However, the partition 24 extends through the entire space of the housing 13, so that the processing station 14 is sealed off from the charging station 12. To pass the workpieces 1 from the loading station 12 to the processing station 14 and back again two passages 25 are provided. The passages 25 are each closed by a sliding closure element 27, which can be opened for the passage of the workpiece 1 and then closed again.
In der Bearbeitungsstation 14 wird das Werkstück 1 mit der Schwenkeinrichtung 26 um eine horizontale Schwenkachse verschwenkt, wobei jeweils eine Reihe von Bohrungen 3 vertikal ausgerichtet wird, wie aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich ist. In the processing station 14, the workpiece 1 is pivoted with the pivoting device 26 about a horizontal pivot axis, wherein in each case a row of holes 3 is aligned vertically, as shown in Figures 1 to 4 can be seen.
Zum Aufbringen der metallischen Beschichtung ist eine Beschichtungsvorrichtung 29 mit einer stangenförmigen Beschichtungslanze 30 vorgesehen, welche an ihrem unteren Ende mindestens eine Austrittsöffnung 32 für einen Metall-Plasmastrahl aufweist. Der Metall-Plasmastrahl wird in bekannter Weise durch einen Plasmagenerator mit einer Kathode und einer metallischen Anode erzeugt. Über eine entsprechend hohe elektrische Spannung wird zwischen der Kathode und der Anode ein Lichtbogen gebildet, durch welchen die metallische Anode aufgeschmolzen wird. Die metallische Anode ist als ein zuführbarer Draht ausgebildet, so dass stets ausreichend Material vorliegt, um mit den aufgeschmolzenen metallischen Partikeln einen Metall-Plasmastrahl zu bilden. Als Quelle der metallischen Partikel kann anstelle eines Drahtes auch eine Zuführung von Pulver vorgesehen werden. Über eine Gasdüseneinrichtung wird ein Gasstrom erzeugt, welcher mit Überschallgeschwindigkeit aus der Austrittsöffnung 32 am unteren Ende der Beschichtungslanze 30 etwa horizontal austritt. Dabei wird die Beschichtungslanze 30 mit der Austrittsöffnung 32 in die zu beschichtende Bohrung 3 im Werkstück 1 eingefahren. Die Beschichtungsvorrichtung 29 weist weiter eine hülsenförmige Absaugglocke auf, welche die Beschichtungslanze 30 umgibt, jedoch in den Figuren 1 bis 4 aus Gründen der Übersichtigkeit nicht dargestellt ist. For applying the metallic coating, a coating device 29 with a rod-shaped coating lance 30 is provided, which has at its lower end at least one outlet opening 32 for a metal plasma jet. The metal plasma jet is generated in a known manner by a plasma generator with a cathode and a metallic anode. By means of a correspondingly high electrical voltage, an arc is formed between the cathode and the anode, by means of which the metallic anode is melted. The metallic anode is designed as a feedable wire, so that there is always sufficient material to form a metal plasma jet with the molten metallic particles. As a source of the metallic particles, a supply of powder may be provided instead of a wire. Via a gas nozzle device, a gas stream is generated, which emerges at supersonic speed from the outlet opening 32 at the lower end of the coating lance 30 approximately horizontally. In this case, the coating lance 30 is retracted with the outlet opening 32 in the bore 3 to be coated in the workpiece 1. The coating device 29 further comprises a sleeve-shaped suction bell, which surrounds the coating lance 30, but is not shown in Figures 1 to 4 for reasons of clarity.
Zum Verfahren der Beschichtungslanze 30 ist eine Portaleinrichtung 40 mit zwei parallelen ersten Verfahrachsen 41 vorgesehen. Auf den beiden ersten Verfahrachsen 41 ist ein rahmenartiger erster Verfahrschlitten 47 horizontal verfahrbar gelagert. Der erste Verfahrschlitten 47 weist selbst zwei lineare, horizontale zweite Verfahrachsen 42 auf, welche parallel zueinander und senkrecht zu den ersten Verfahrachsen 41 angeordnet sind. To process the coating lance 30, a portal device 40 with two parallel first track axes 41 is provided. On the two first track axes 41, a frame-like first carriage 47 is mounted horizontally movable. The first Traversing carriage 47 itself has two linear, horizontal second traverse axes 42, which are arranged parallel to each other and perpendicular to the first traverse axes 41.
Entlang den beiden zweiten Verfahrachsen 42 ist ein balkenförmiger zweiter Verfahrschlitten 48 horizontal verfahrbar angeordnet. Der zweite Verfahrschlitten 48 weist selbst eine einzelne vertikale dritte Verfahrachse 43 auf. Entlang dieser dritten Verfahrachse 43 ist ein Aufnahmeschlitten 45 vertikal verfahrbar gelagert. Auf dem Aufnahme- schlitten 45 ist die Beschichtungslanze 30 drehbar gehaltert. Along the two second track axes 42, a beam-shaped second carriage 48 is arranged horizontally movable. The second carriage 48 itself has a single vertical third travel axis 43. Along this third travel axis 43, a receiving carriage 45 is mounted vertically movable. On the receiving carriage 45, the coating lance 30 is rotatably supported.
Nachdem ein Werkstück 1 in der Bearbeitungsstation 14 positioniert ist, wird die Beschichtungslanze 30 der Beschichtungsvorrichtung 29 in eine erste zu beschichtende Bohrung 3 in dem Werkstück 1 eingefahren. Die kontinuierlich betriebene Beschichtungslanze 30 erzeugt dabei einen Metall-Plasmastrahl, welcher mit Überschallgeschwindigkeit auf eine Bohrungswand der Bohrung 3 auftrifft. Durch das Drehen der Beschichtungslanze 30 und das axiale Verfahren in vertikaler Richtung erfolgt eine gleichmäßige definierte metallische Beschichtung mit einer Dicke von beispielsweise 10 μιτι auf die Bohrungswand. After a workpiece 1 is positioned in the processing station 14, the coating lance 30 of the coating device 29 is retracted into a first bore 3 to be coated in the workpiece 1. The continuously operated coating lance 30 generates a metal plasma jet which impinges on a bore wall of the bore 3 at supersonic speed. By rotating the coating lance 30 and the axial process in the vertical direction is a uniform defined metallic coating with a thickness of, for example, 10 μιτι on the bore wall.
Nach dem Herausfahren der Beschichtungslanze 30 aus der ersten beschichteten Bohrung 3 wird der Metall-Plasmastrahl unmittelbar bei Austritt aus der Bohrung 3 auf eine Aufprallfläche einer Aufnahmeeinheit in der Absaugglocke gerichtet, welche zusammen mit der Beschichtungslanze 30 an dem Aufnahmeschlitten 45 gehaltert ist und nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren 5 bis 7 näher beschrieben wird. Die Aufnahmeeinheit nimmt die Partikel des Metall-Plasmastrahles auf und wird gemeinsam mit der Beschichtungslanze 30 zu der nächsten zu beschichtenden Bohrung 3 verfahren. Dann wird die metallische Beschichtung an dieser zweiten Bohrung 3 wiederholt, wobei sich eine entsprechende Beschichtung der weiteren Bohrung 3 in einer Reihe des Werkstücks 1 anschließt. Anschließend kann das Werkstück 1 über die Schwenkeinrichtung 26 um eine horizontale Achse verschwenkt werden, so dass die zweite Reihe des Motorblocks zur Bearbeitung in der vertikalen Position angeordnet ist. Sodann kann sich ein Beschichten auch dieser sechs Bohrungen 3 im motorblockartigen Werkstück 1 anschließen. Nach Beendigung der Beschichtung wird die Beschichtungslanze 30 mit der Portaleinrichtung 40 rückgefahren und das fertige beschichtete Werkstück 1 kann unter gleichzeitiger Zuführung eines neuen zu bearbeitenden Werkstückes 1 in die Ladestation 12 durch den rechten Durchgang 25 rückgefördert werden. Dabei wird das Verschlusselement 27 an dem Durchgang 25 geöffnet. Gleichzeitig wird mit der Drehbewegung des Drehtisches 22 ein neues Werkstück 1 von der Ladestation 12 in die Bearbeitungsstation 14 durch den geöffneten linken Durchgang 25 gefördert. After moving out of the coating lance 30 from the first coated bore 3 of the metal plasma jet is directed directly on exit from the bore 3 on an impact surface of a receiving unit in the suction bell, which is supported together with the coating lance 30 on the receiving carriage 45 and subsequently in connection is described in more detail with Figures 5 to 7. The receiving unit receives the particles of the metal plasma jet and is moved together with the coating lance 30 to the next hole to be coated 3. Then, the metallic coating is repeated at this second bore 3, wherein a corresponding coating of the further bore 3 in a row of the workpiece 1 is connected. Subsequently, the workpiece 1 can be pivoted about the pivoting device 26 about a horizontal axis, so that the second row of the engine block is arranged for processing in the vertical position. Then, a coating of these six holes 3 in the engine block-like workpiece 1 can join. After completion of the coating, the coating lance 30 is retracted with the portal device 40 and the finished coated workpiece 1 can be fed back with the simultaneous feed of a new workpiece to be machined 1 in the charging station 12 through the right passage 25. In this case, the closure element 27 is opened at the passage 25. At the same time, a new workpiece 1 is conveyed from the loading station 12 into the processing station 14 through the opened left passage 25 with the rotary movement of the turntable 22.
Über einen Handlingsroboter 50 mit einer Messeinrichtung 52 kann die Schichtdicke und Kontur der aufgebrachten Beschichtung vermessen werden. Mit der Messeinrichtung 52 können auch die noch unbeschichteten Bohrungen 3 eines neu zugeführten Werkstückes 1 vorab vermessen werden, so dass eine noch genauere Prüfung der durchgeführten Beschichtung durch einen Vergleich der Messdaten möglich ist. Das beschichtete Werkstück 1 kann dann in der Ladestation 12 aus der Werkstückaufnahme 23 des Drehtisches 22 entnommen werden. Danach kann ein neues Werkstück 1 in die Werkstückaufnahme 23 der Fördereinrichtung 20 eingesetzt werden. Somit kann bei der erfindungsgemäßen Anlage 10 das Be- und Entladen parallel zur Bearbeitung eines Werkstückes 1 in der Bearbeitungsstation 14 und somit neutral zur Maschinenhauptzeit erfolgen. Dies ermöglicht eine effiziente Maschinennutzung. About a handling robot 50 with a measuring device 52, the layer thickness and contour of the applied coating can be measured. With the measuring device 52, the still uncoated holes 3 of a newly supplied workpiece 1 can be measured in advance, so that even more accurate testing of the performed coating by comparing the measurement data is possible. The coated workpiece 1 can then be removed from the workpiece holder 23 of the turntable 22 in the loading station 12. Thereafter, a new workpiece 1 in the workpiece holder 23 of the conveyor 20 can be used. Thus, in the system 10 according to the invention, the loading and unloading can take place parallel to the machining of a workpiece 1 in the processing station 14 and thus neutral to the machine main time. This allows efficient machine use.
Mit der Portaleinrichtung 40 kann die Beschichtungslanze 30 in bestimmten zeitlichen Abständen zu einer Prüfstation 54 zum Überprüfen des Strahlbildes des Metall- Plasmastrahles oder zu einer Reinigungsstation 60 verfahren werden, welche nachfolgend mit den Figuren 8 bis 10 näher beschrieben wird. With the portal device 40, the coating lance 30 can be moved at certain time intervals to a test station 54 for checking the jet pattern of the metal plasma jet or to a cleaning station 60, which will be described in more detail below with Figures 8 to 10.
Eine Beschichtungsvorrichtung 29 für eine erfindungsgemäße Anlage 10 zur metallischen Beschichtung ist in wesentlichen Teilen in den Figuren 5 bis 7 dargestellt. Die Beschichtungsvorrichtung 29 weist eine stangenförmige Beschichtungslanze 30 auf, welche grundsätzlich bekannt ist und einen Metall-Plasmastrahl erzeugt. Die schaftför- mige Beschichtungslanze 30 mit einer zugehörigen Grundeinheit 31 ist an einem Aufnahmeschlitten 45 gehaltert, welcher in einer vertikalen Richtung entlang einer Lanzenführung 34 mittels eines Lanzen-Linearantriebes 33 gegenüber einem Grundschlitten 28 verfahrbar ist. Weiterhin ist die Beschichtungslanze 30 um ihre vertikale Längsachse drehbar gelagert und antreibbar, um mit einem radial gerichteten Metall-Plasmastrahl eine Innenwand einer Zylinderbohrung zu beschichten. Die Beschichtungsvorrichtung 29 weist weiterhin eine Absaugglocke 80 auf, welche mittels eines Glockenschlittens 35 in vertikaler Richtung und parallel zur Verfahrrichtung des Aufnahmeschlittens 45 verfahrbar gelagert ist. An dem Grundschlitten 28 sind hierzu zwei schienenartige Glockenführungen 36 angeordnet, mit welchen der Glockenschlitten 35 über Gleitschuhe in führender Verbindung steht. Eine Linearverschiebung wird mittels eines Linearantriebes bewirkt. Der Grundschlitten selbst ist gegenüber dem Maschinenbett 1 1 der Anlage 10 in mehreren Richtungen über die zuvor beschriebene Portaleinrichtung 40 verfahrbar gelagert. An dem rahmenartigen Glockenschlitten 35 der Absaugglocke 80 ist eine zylindrische oder trommeiförmige Abdeckhaube 82 befestigt. A coating device 29 for a coating 10 according to the invention for metallic coating is shown in essential parts in Figures 5 to 7. The coating device 29 has a rod-shaped coating lance 30, which is basically known and produces a metal plasma jet. The shaft-shaped coating lance 30 with an associated base unit 31 is mounted on a receiving carriage 45, which can be moved in a vertical direction along a lance guide 34 by means of a lance linear drive 33 with respect to a base carriage 28. Furthermore, the coating lance 30 is rotatably mounted about its vertical longitudinal axis and driven to coat an inner wall of a cylinder bore with a radially directed metal plasma jet. The coating device 29 further comprises a suction bell 80, which is movably mounted by means of a bell carriage 35 in the vertical direction and parallel to the direction of travel of the receiving carriage 45. For this purpose, two rail-like bell guides 36 are arranged on the base carriage 28, with which the bell carriage 35 is in leading connection via sliding shoes. A linear displacement is effected by means of a linear drive. The basic carriage itself is relative to the machine bed 1 1 of the system 10 movably mounted in several directions via the portal device 40 described above. On the frame-like bell carriage 35 of the suction bell 80, a cylindrical or drum-shaped cover 82 is attached.
Mit Bezugnahme auf Fig. 7 wird der Aufbau der Absaugglocke 80 näher erläutert. Die Abdeckhaube 82 ist aus Blech gefertigt und in einem Halterahmen 81 angebracht, welcher an dem Glockenschlitten 35 befestigt ist. Die Abdeckhaube 82 weist eine zylindrische Wand 83 auf, welche an ihrer Oberseite durch eine Deckplatte 84 abgeschlossen ist. Die Deckplatte 84 ist zweiteilig ausgeführt und weist eine mittige Durchtrittsöffnung 85 zum Durchtritt der Beschichtungslanze 30 auf. In der zylindrischen Wand 83 ist eine Abführöffnung 96 eingebracht, über welche aus dem Innenraum der Abdeckhaube 82 im Betrieb Umgebungsluft, welche mit Metallpartikeln belastet ist, über einen Lüftungskanal 98 mittels einer nicht dargestellten Absaugeinrichtung, insbesondere einer Pumpe, abgesaugt und zu einer Filtereinrichtung abgeführt werden kann. Die Deckplatte 84 ist lösbar angebracht und kann zur Beeinflussung der Strömungsverhältnisse abgenommen werden. With reference to Fig. 7, the structure of the suction bell 80 will be explained in more detail. The cover 82 is made of sheet metal and mounted in a holding frame 81 which is fixed to the bell carriage 35. The cover 82 has a cylindrical wall 83, which is closed at its top by a cover plate 84. The cover plate 84 is designed in two parts and has a central passage opening 85 for the passage of the coating lance 30. In the cylindrical wall 83, a discharge opening 96 is introduced, via which from the interior of the cover 82 in operation ambient air, which is loaded with metal particles, via a ventilation duct 98 by means of a suction device, not shown, in particular a pump, sucked off and discharged to a filter device can. The cover plate 84 is detachably mounted and can be removed to influence the flow conditions.
An ihrer Unterseite wird die Abdeckhaube 82 von einer ringförmigen Grundplatte 86 abgeschlossen, welche über im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Schnellspanneinrichtungen 90 lösbar an einer unteren Ringstrebe 87 des Halterahmens 81 befestigt ist. Hierzu sind an der radialen Außenkante der Grundplatte 86 radial vorstehende Hakenelemente 91 vorgesehen, welche mit einem Spannbügel der Schnellspanneinrichtung 90 in Verbindung kommen. On its underside, the cover 82 is closed by an annular base plate 86, which is fixed in the present embodiment, three quick-release devices 90 releasably attached to a lower annular strut 87 of the holding frame 81. For this purpose, radially projecting hook elements 91 are provided on the radial outer edge of the base plate 86, which come into contact with a clamping yoke of the quick-action clamping device 90.
Zum Durchtritt der Beschichtungslanze 30 durch die Grundplatte 86 weist diese eine Mittenöffnung 88 auf, entlang welcher ein Ringflansch 92 über Federelemente 93 federnd gelagert und an der Grundplatte 86 gehaltert ist. Die federnde Lagerung des Ringflansches 92 dient einem passgenauen, flexiblen Aufsetzen der Absaugglocke 80 auf einem Werkstück 1 . For the passage of the coating lance 30 through the base plate 86, this has a central opening 88 along which an annular flange 92 is resiliently mounted on spring elements 93 and supported on the base plate 86. The springy storage of Ring flange 92 serves a precise, flexible placement of the suction bell 80 on a workpiece. 1
Der Ringflansch 92 weist an seiner radialen Innenseite eine Konusfläche 94 mit einem nach oben gerichteten Schrägungswinkel von ca. 30 Grad auf. Beim Durchtritt der Be- schichtungslanze 30 aus dem Werkstück 1 in die Absaugglocke 80 bei einem kontinuierlich durchlaufenden Metall-Plasmastrahl werden auf die Konusfläche 94 auftreffende Metallpartikel in großem Umfang abgelenkt und in eine trommeiförmige Aufnahmeeinheit 70 geleitet, welche auf der Grundplatte 86 in der Absaugglocke 80 gelagert ist. The annular flange 92 has on its radial inside a conical surface 94 with an upward helix angle of about 30 degrees. When the coating lance 30 passes from the workpiece 1 into the suction bell 80 in the case of a continuously passing metal plasma jet, metal particles impinging on the cone surface 94 are largely deflected and guided into a drum-shaped receiving unit 70, which is mounted on the base plate 86 in the suction bell 80 is stored.
Die trommeiförmige Aufnahmeeinheit 70 weist einen Grundkörper 72 aus Blech auf, welche eine aus einem gebogenen und verschweißten Blechstreifen gefertigte zylindrische Umfangswand 74 umfasst. Am oberen Ende der Umfangswand 74 ist ein ringförmiges oberes Randelement 76 angeschweißt. In entsprechender Weise ist am unteren Ende der Umfangswand 74 ein ringförmiges unteres Randelement 78 angeschweißt. Beide Randelemente 76, 78 sind radial nach innen gerichtet und umschließen einen ringförmigen Aufnahmeraum. The drum-shaped receiving unit 70 has a main body 72 made of sheet metal, which comprises a cylindrical peripheral wall 74 made of a bent and welded sheet metal strip. At the upper end of the peripheral wall 74, an annular upper edge member 76 is welded. In a corresponding manner, an annular lower edge element 78 is welded to the lower end of the peripheral wall 74. Both edge elements 76, 78 are directed radially inwards and enclose an annular receiving space.
Durch die in der Absaugglocke 80 auswechselbar gehalterte Aufnahmeeinheit 70 kann die Beschichtungsvorrichtung 29 mit der Beschichtungslanze 30 bei einem durchlaufenden Betrieb des Metall-Plasmastrahles zwischen den einzelnen Bohrungen 3 eines Werkstückes 1 verfahren werden. Hierbei lagern sich die Metallpartikel in der Aufnahmeeinheit 70 an, so dass diese sich mit der Zeit befüllt. Bei einem bestimmten Füllstand, welcher durch einen Bediener oder eine Sensoreinrichtung, insbesondere durch eine gewichtsabhängige Messung, festgestellt wird, ist die Aufnahmeeinheit 70 aus der Absaugglocke 80 zu lösen und durch eine neue Aufnahmeeinheit 70 zu ersetzen. The coating device 29 can be moved with the coating lance 30 during a continuous operation of the metal plasma jet between the individual bores 3 of a workpiece 1 by the receiving unit 70 held replaceably in the suction bell 80. Here, the metal particles accumulate in the receiving unit 70 so that it fills with time. At a certain level, which is determined by an operator or a sensor device, in particular by a weight-dependent measurement, the receiving unit 70 is to be detached from the suction bell 80 and replaced by a new receiving unit 70.
Bei der erfindungsgemäßen Anlage 10 ist in der Bearbeitungsstation 14 eine Reinigungsstation 60 angeordnet, welche näher in den Figuren 8 bis 10 dargestellt ist. Die Reinigungsstation 60 weist einen säulenförmigen Rahmen 61 auf, auf welchem ein hül- senförmiger Gehäusekörper 62 mit einem Lochboden 63 befestigt ist. An dem oben offenen Gehäusekörper 62 ist ein ringförmiges Auflageelement 68 angeordnet, auf welchen die Beschichtungsvorrichtung 29 mit der Absaugglocke 80 aufsetzbar ist, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Zum Reinigen wird in dieser Auflageposition die Beschichtungslanze 30 nach unten aus der Absaugglocke 80 heraus und in den Aufnahmeraum des hülsenförmigen Gehäusekörpers 62 der Reinigungsstation 60 verfahren. Über eine seitliche Düseneinrichtung 64 an dem Gehäusekörper 62 wird über eine Austrittsdüse 65 mit einem länglichen Austrittsschlitz ein Düsenstrahl aus CO2-Schnee auf den Umfangsbereich der eingeführten Beschichtungslanze 30 gerichtet. Der Düsenstrahl wird dabei mit einem Überdruck, welcher etwa 10 bar oder mehr betragen kann, so auf die Oberfläche der Beschichtungslanze 30 gerichtet, dass daran angelagerte Metallpartikel gelöst und entfernt werden. Die entfernten Metallpartikel werden über eine nicht dargestellte Absaugeinrichtung über den Lochboden 63 nach unten aus dem Gehäusekörper 62 abgeführt. Während des Bestrahlens mit dem Düsenstrahl der Düseneinrichtung 64 wird die Beschichtungslanze 30 um ihre Längsachse drehend angetrieben und auch in axialer Richtung verfahren. Auf diese Weise kann der Düsenstrahl der Düseneinrichtung 64 einen gewünschten Bereich der Beschichtungslanze 30 überstreichen und reinigen. In the system 10 according to the invention a cleaning station 60 is arranged in the processing station 14, which is shown in more detail in Figures 8 to 10. The cleaning station 60 has a columnar frame 61 on which a sleeve-shaped housing body 62 is fastened with a perforated bottom 63. An annular support element 68, on which the coating device 29 can be placed with the suction bell 80, as shown in FIG. 8, is arranged on the housing body 62 which is open at the top. For cleaning, the coating lance 30 is moved down from the suction bell 80 and into the receiving space of the sleeve-shaped housing body 62 of the cleaning station 60 in this position. Via a discharge nozzle 65 with an elongated discharge slot, a jet of CO2 snow is directed onto the peripheral region of the introduced coating lance 30 via a lateral nozzle device 64 on the housing body 62. The jet is directed with an overpressure, which may be about 10 bar or more, so on the surface of the coating lance 30, that attached thereto metal particles are dissolved and removed. The removed metal particles are discharged via a suction device, not shown, via the perforated bottom 63 down from the housing body 62. During irradiation with the nozzle jet of the nozzle device 64, the coating lance 30 is rotationally driven about its longitudinal axis and also moved in the axial direction. In this way, the nozzle jet of the nozzle device 64 can sweep and clean a desired area of the coating lance 30.
Weiterhin kann in der Reinigungsstation 60 die Aufnahmeeinheit 70 in der Absaugglocke 80 ausgewechselt werden. Hierzu werden die Schnellspanneinrichtungen 90 an der Außenseite der Absaugglocke 80 gelöst. Anschließend wird die Beschichtungsvorrich- tung 29 axial nach oben verfahren, wobei die Aufnahmeeinheit 70 auf dem ringförmigen Auflageelement 68 der Reinigungsstation 60 verbleibt. Die befüllte Aufnahmeeinheit 70 kann sodann durch einen Bediener oder durch ein Handhabungsgerät entfernt und aus der Anlage 10 über eine nicht dargestellte Öffnung in dem Gehäuse 13 abgeführt werden. Anschließend kann eine neue Aufnahmeeinheit 70 in der Reinigungsstation 60 auf dem Auflageelement 68 positioniert werden. Abschließend wird die Beschichtungsvor- richtung 29 wieder axial nach unten verfahren, bis die neue Aufnahmeeinheit 70 in der Absaugglocke 80 aufgenommen ist. Sodann werden die Schnellspanneinrichtungen 90 wieder geschlossen und die Beschichtungsvorrichtung 29 steht wieder zur Bearbeitung eines weiteren Werkstückes 1 zur Verfügung. Furthermore, in the cleaning station 60, the receiving unit 70 in the suction bell 80 can be exchanged. For this purpose, the quick-release devices 90 are released on the outside of the suction bell 80. Subsequently, the coating device 29 is moved axially upwards, the receiving unit 70 remaining on the annular support element 68 of the cleaning station 60. The filled receiving unit 70 can then be removed by an operator or by a handling device and be discharged from the system 10 via an opening, not shown, in the housing 13. Subsequently, a new receiving unit 70 can be positioned in the cleaning station 60 on the support element 68. Finally, the coating device 29 is again moved axially downwards until the new receiving unit 70 is received in the suction bell 80. Then the quick-clamping devices 90 are closed again and the coating device 29 is again available for processing a further workpiece 1.
Gemäß Figur 1 1 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufnahmeeinheit 70 dargestellt. Die hülsenförmige Aufnahmeeinheit 70 weist einen zweiteiligen Grundkörper 72 auf, welcher aus zwei Halbschalen 72a, 72b gebildet ist. An der Innenseite des Grundkörpers 72 ist eine hülsen- oder ringförmige Aufnahmeschicht 75 angebracht, welche durchgehend als eine Hülse ausgebildet ist. Die Aufnahemschicht 75 kann insbesondere aus Silikon gebildet sein. According to Figure 1 1, a further embodiment of a receiving unit 70 according to the invention is shown. The sleeve-shaped receiving unit 70 has a two-part main body 72, which is formed from two half-shells 72a, 72b. On the inside of the main body 72 is a sleeve or annular receiving layer 75th attached, which is continuously formed as a sleeve. The receiving layer 75 may be formed in particular from silicone.
Die beiden Halbschalen 72a, 72b des äußeren Grundkörpers 72 sind durch eine sche- matisch angedeutete Verbindungseinrichtung 77 zusannnnengehalten. Durch Lösen der Verbindungseinrichtung 77 ist der Grundkörper 72 teilbar, so dass die hülsenförmige Aufnahmeschicht 75 von der Innenseite des Grundkörpers 72 gelöst wird. Auf diese Weise kann eine mit Metallpartikeln bedeckte Aufnahmeschicht 75 ausgewechselt und durch eine neue Aufnahmeschicht 75 ersetzt werden. Nach Einsetzen der neuen Aufnahemschicht 75 können der Grundkörper 72 und die Verbindungseinrichtung 77 wieder geschlossen werden. Die Aufnaheeinheit 70 kann sodann wieder in die zuvor beschriebene Anlage 10 eingesetzt werden. Die beschriebene Aufnahmeeinheit 70 gemäß Figur 1 1 kann wie auch die zuvor in Zusammenhang mit Figur 7 beschriebene Aufnahmeeinheit 70 mit oberen und/oder unteren Randelementen versehen sein. The two half-shells 72a, 72b of the outer basic body 72 are held together by a schematically indicated connecting device 77. By loosening the connecting device 77, the base body 72 is divisible, so that the sleeve-shaped receiving layer 75 is released from the inside of the base body 72. In this way, a receiving layer 75 covered with metal particles can be exchanged and replaced by a new receiving layer 75. After inserting the new receiving layer 75, the base body 72 and the connecting device 77 can be closed again. The Aufnaheeinheit 70 can then be used again in the previously described Appendix 10. The described receiving unit 70 according to FIG. 11 can, like the receiving unit 70 previously described in connection with FIG. 7, be provided with upper and / or lower edge elements.

Claims

Patentansprüche claims
Anlage zur metallischen Beschichtung eines Werkstückes (1) mit Plant for the metallic coating of a workpiece (1) with
- einer Beschichtungsvorrichtung (29), welche eine verfahrbare Beschichtungslanze (30) aufweist, durch welche ein Metall-Plasmastrahl zum Bilden einer Beschichtung aus Metallpartikeln erzeugbar ist, und  - A coating device (29) having a movable coating lance (30) through which a metal plasma jet for forming a coating of metal particles can be generated, and
- einer Düseneinrichtung (64) zum Erzeugen eines Düsenstrahles aus einem Kühlgas,  a nozzle device (64) for generating a jet of a cooling gas,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
- dass eine Reinigungsstation (60) vorgesehen ist, zu welcher die Beschichtungslanze (30) zu bestimmten Zeitpunkten verfahrbar ist, und  - That a cleaning station (60) is provided, to which the coating lance (30) is movable at certain times, and
- dass in der Reinigungsstation (60) die Düseneinrichtung (64) angeordnet ist, durch welche der Düsenstrahl auf die Beschichtungslanze (30) zu deren Reinigung gerichtet ist.  - That in the cleaning station (60), the nozzle means (64) is arranged, through which the nozzle jet is directed to the coating lance (30) for their cleaning.
Anlage nach Anspruch 1 , Plant according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Düseneinrichtung (64) mindestens eine Austrittsdüse (65) aufweist, welche mit einem Druckgasbehälter verbunden ist.  in that the nozzle device (64) has at least one outlet nozzle (65) which is connected to a pressurized gas container.
Anlage nach Anspruch 2, Plant according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die mindestens eine Austrittsdüse (65) einen länglichen Austrittsschlitz aufweist, welcher etwa parallel zur Längsachse der Beschichtungslanze (30) gerichtet ist.  the at least one outlet nozzle (65) has an elongated outlet slot which is directed approximately parallel to the longitudinal axis of the coating lance (30).
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Plant according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenstrahl aus CO2 gebildet ist, welcher als CO2-Schnee aus der Düseneinrichtung (64) austritt. characterized, the nozzle jet is formed from CO2, which emerges as CO2 snow from the nozzle device (64).
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Plant according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass eine Steuereinrichtung mit einem Drosselventil (66) vorgesehen ist, durch welche der Düsenstrahl steuerbar ist.  a control device is provided with a throttle valve (66) through which the jet can be controlled.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. Installation according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Beschichtungsvorrichtung (29) eine auswechselbare ringförmige Aufnahmeeinheit (70) aufweist, welche die Beschichtungslanze (30) ringförmig umgibt und zum Anlagern von Metallpartikeln ausgebildet ist, und  in that the coating device (29) has an exchangeable annular receiving unit (70) which surrounds the coating lance (30) in an annular manner and is designed to deposit metal particles, and
dass die Reinigungsstation (60) zum Wechseln der Aufnahmeeinheit (70) ausgebildet ist.  in that the cleaning station (60) is designed to change the receiving unit (70).
7. Anlage nach Anspruch 6, 7. Plant according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Aufnahmeeinheit (70) mittels einer Schnellspanneinrichtung (90) an der Beschichtungsvorrichtung (29) gehalten ist,  the receiving unit (70) is held on the coating device (29) by means of a quick-clamping device (90),
dass die Schnellspanneinrichtung (90) in der Reinigungsstation (60) lösbar ist, wobei die Aufnahmeeinheit (70) entfernbar und durch eine neue Aufnahmeeinheit (70) ersetzbar ist, und  in that the quick-action clamping device (90) is detachable in the cleaning station (60), wherein the receiving unit (70) is removable and replaceable by a new receiving unit (70), and
dass die neue Aufnahmeeinheit (70) durch Betätigen der Schnellspanneinrichtung (90) an der Beschichtungsvorrichtung (29) befestigbar ist.  the new receiving unit (70) can be fastened to the coating device (29) by actuating the quick-clamping device (90).
8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, 8. Plant according to claim 6 or 7,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Aufnahmeeinheit (70) zumindest teilweise mittels einer automatischen Handhabungseinrichtung auswechselbar ist.  in that the receiving unit (70) can be exchanged at least partially by means of an automatic handling device.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, 9. Plant according to one of claims 6 to 8, characterized,
dass die Reinigungsstation (60) ein Auflageelement (68) zum Absetzen der Aufnahmeeinheit (70) aufweist und  the cleaning station (60) has a support element (68) for depositing the receiving unit (70) and
dass unterhalb des Auflageelementes (68) die Düseneinrichtung (64) zum Reinigen der Beschichtungslanze (30) angeordnet ist.  in that the nozzle device (64) for cleaning the coating lance (30) is arranged below the support element (68).
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 10. Plant according to one of claims 1 to 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass eine Absaugeinrichtung vorgesehen ist, durch welche beim Reinigen entfernte Metallpartikel von der Beschichtungslanze (30) absaugbar sind.  a suction device is provided, through which metal particles removed during cleaning can be sucked away from the coating lance (30).
11. Aufnahmeeinheit für eine Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, 11. receiving unit for a system according to one of claims 6 to 10,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Aufnahmeeinheit (70) ringförmig mit einem äußeren Grundkörper (72) und einer inneren Aufnahmeschicht (75) ausgebildet ist, welche lösbar an dem Grundkörper (72) angebracht ist.  in that the receiving unit (70) is formed annularly with an outer base body (72) and an inner receiving layer (75) which is releasably attached to the base body (72).
12. Aufnahmeeinheit nach Anspruch 11 , 12. receiving unit according to claim 11,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Aufnahmeschicht (75) aus einem Metallblech oder einem Kunststoffmaterial, insbesondere Silikon, gebildet ist.  in that the receiving layer (75) is formed from a metal sheet or a plastic material, in particular silicone.
13. Aufnahmeeinheit nach Anspruch 11 oder Anspruch 12 13. Recording unit according to claim 11 or claim 12
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der äußere Grundkörper (72) zum Lösen der inneren Aufnahmeschicht (75) in seiner Form veränderbar, insbesondere teilbar ist.  in that the outer base body (72) can be changed, in particular divisible, in order to release the inner receiving layer (75).
14. Verfahren zur metallischen Beschichtung eines Werkstückes (1), insbesondere mit einer Anlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 14. A method for the metallic coating of a workpiece (1), in particular with a system (10) according to one of claims 1 to 10,
wobei mit einer verfahrbaren Beschichtungslanze (30) einer Beschichtungsvor- richtung (29) ein Metall-Plasmastrahl erzeugt wird, durch welchen auf einem Werkstück (1) eine Beschichtung aus Metallpartikeln gebildet wird,  wherein a metal plasma jet is produced with a movable coating lance (30) of a coating device (29), by means of which a coating of metal particles is formed on a workpiece (1),
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zum Reinigen die Beschichtungslanze (30) in eine Reinigungsstation (60) verfahren wird und dass in der Reinigungsstation (60) ein Düsenstrahl eines Kühlgases mittels einer Düseneinrichtung (64) auf die Beschichtungslanze (30) gerichtet wird, wobei angelagerte Metallpartikel von der Beschichtungslanze (30) entfernt werden. that for cleaning the coating lance (30) is moved into a cleaning station (60) and in the cleaning station (60), a nozzle jet of a cooling gas is directed onto the coating lance (30) by means of a nozzle device (64), wherein deposited metal particles are removed from the coating lance (30).
15. Verfahren nach Anspruch 14, 15. The method according to claim 14,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass eine Aufnahmeeinheit (70), welche die Beschichtungslanze (30) ringförmig umgibt, in der Reinigungsstation (60) gelöst und ausgewechselt wird.  in that a receiving unit (70), which surrounds the coating lance (30) in an annular manner, is released and replaced in the cleaning station (60).
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