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DE102017217069A1 - Rotationseinheit für eine Beschichtungslanzeneinrichtung zum thermischen Beschichten eines Innenraums, sowie eine solche Beschichtungslanzeneinrichtung - Google Patents

Rotationseinheit für eine Beschichtungslanzeneinrichtung zum thermischen Beschichten eines Innenraums, sowie eine solche Beschichtungslanzeneinrichtung Download PDF

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DE102017217069A1
DE102017217069A1 DE102017217069.7A DE102017217069A DE102017217069A1 DE 102017217069 A1 DE102017217069 A1 DE 102017217069A1 DE 102017217069 A DE102017217069 A DE 102017217069A DE 102017217069 A1 DE102017217069 A1 DE 102017217069A1
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DE
Germany
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coating lance
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Mike Hirschfeldt
Klaus Stefan Klimek
Philipp Marian Müller
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Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Abstract

Um eine Rotationseinheit (10) für eine Beschichtungslanzeneinrichtung (100) zum thermischen Beschichten eines Innenraums (40) zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass der Rotationsantrieb (13) als Hohlwellenmotor (13a) koaxial zu der Rotationsachse (15) der Werkzeugaufnahme (14) ausgeführt ist, und wobei die Werkzeugaufnahme (14) und die Beschichtungsmaterialzuführung (11) sowie der Prozessmedienzuführung (12) zentral zu dem Hohlwellenmotor (13a) angeordnet sind. Um weiterhin Beschichtungslanzeneinrichtung (100) zum thermischen Beschichten eines Innenraums (40) zu schaffen, wird vorgeschlagen, eine solche Rotationseinheit (10); zumindest einen Hubaktor (23) zum axialen und/oder lateralen Positionieren der Rotationseinheit (10) relativ zu einem zu beschichtenden Innenraum (40); und stationäre Versorgungsanschlüsse (24,25,26) für eine Stromzufuhr zu der Beschichtungslanze (30), sowie für die Beschichtungsmaterialzuführung (11) und für die Prozessmedienzuführung (12) vorzusehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rotationseinheit für eine Beschichtungslanzeneinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Beschichtungslanzeneinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 zum thermischen Beschichten eines Innenraums, bevorzugt einer Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses.
  • In der Fertigung von Zylinderkurbelgehäusen wird mehr und mehr auf Leichtbau gesetzt. Dazu werden Aluminium-Zylinderkurbelgehäuse eingesetzt, die allerdings im Bereich der Zylinderlaufbahn eine reibungsreduzierte Beschichtung benötigen, insbesondere wenn die Zylinderköpfe ebenfalls aus Aluminium gefertigt sind. Ein etabliertes Beschichtungsverfahren ist das thermische Beschichten, zum Beispiel Plasmaspritzen. Positive Effekte dieser Beschichtung sind neben einer Robustheitssteigerung der Zylinderlaufbahn eine deutlich reduzierte Reibung im Bereich der Kolbengruppe mit der Folge einer Senkung des Kohlenstoffdioxidausstoßes und ein guter Schutz gegen korrosive Medien.
  • Gängige thermische Beschichtungsverfahren sind das Pulver-Plasmaspritzen, Drahtspritzverfahren wie Plasma-Transfer-Wire-Arc (PTWA) und Lichtbogen-Draht-Spritzen (LDS) oder HVOF-Spritzen (Hochgeschwindigkeitsflammspritzen). Aufgrund der beengten Verhältnisse beim Beschichten einer Zylinderlaufbahn einer Zylinderbohrung werden rotierende Beschichtungslanzen eingesetzt, welche axial in die Zylinderbohrung einführbar sind.
  • Eine solche Beschichtungslanze ist beispielsweise aus WO 2016/015 922 A1 , die sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zur metallischen Beschichtung sowie einer Aufnahmeeinheit für diese Vorrichtung befasst, zum Beispiel auf Seite 2, erster bis dritter Absatz, bekannt.
  • Derzeit gibt es keine Rotationseinheit für eine Beschichtungslanzeneinrichtung zum thermischen Beschichten eines Innenraums mit Drehdurchführung für Gas, Kühlwasser und Spritzgut, welche den industriellen Ansprüchen der Großserienfertigung von Zylinderkurbelgehäusen entspricht.
  • Aktuell wird eine Rotationseinheit von der Firma Oerlikon Metco angeboten. Hierbei ist der Rotationsantrieb als Riementrieb ausgebildet. Maximale Drehzahlen liegen bei derzeit 250 Umdrehungen pro Minute bis bei neueren Entwicklungen maximal 800 U/min. Die Drehzahl ist dabei infolge der Riemenspannung und daraus folgender Schwingungen begrenzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Rotationseinheit der eingangs genannten Art die bewegte Masse der gesamten Beschichtungslanzeneinrichtung zu reduzieren und die Drehzahl schwingungsfrei zu steigern, weil überlagernde Schwingungen das Schichtergebnis stark beeinflussen und die Standzeit der eingesetzten Verfahreinheit, zum Beispiel eines Roboters oder Portals, stark reduzieren. Weiterhin ist es die Aufgabe, die Anschaffungskosten, Betriebskosten sowie Herstellungskosten zu senken.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, nämlich indem der Rotationsantrieb als Hohlwellenmotor koaxial zu der Rotationsachse der Werkzeugaufnahme ausgeführt ist, und wobei die Werkzeugaufnahme und die Beschichtungsmaterialzuführung sowie die Prozessmedienzuführung zentral zu dem Hohlwellenmotor angeordnet sind.
  • Weiterhin wird mittels der im Anspruch 6 angegebenen Merkmale eine Reduzierung der mitbewegten Masse erreicht, nämlich, indem eine Rotationseinheit der hier vorgeschlagenen Art eingesetzt wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Rotationseinheit für eine Beschichtungslanzeneinrichtung zum thermischen Beschichten eines Innenraums, bevorzugt einer Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses, vorgeschlagen, wobei die Rotationseinheit zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
    • - eine Werkzeugaufnahme für eine Beschichtungslanze mit einer Rotationsachse;
    • - ein Rotationsantrieb zum Rotieren der Werkzeugaufnahme um die Rotationsachse;
    • - eine Beschichtungsmaterialzuführung zum Versorgen der Beschichtungslanze mit einem Beschichtungsmaterial;
    • - eine Prozessmedienzuführung zum Bereitstellen von Prozessmedien zum Beschichten eines Innenraums mittels einer in der Werkzeugaufnahme aufgenommenen Beschichtungslanze.
  • Die Rotationseinheit ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsantrieb als Hohlwellenmotor koaxial zu der Rotationsachse der Werkzeugaufnahme ausgeführt ist, wobei die Werkzeugaufnahme und die Beschichtungsmaterialzuführung sowie der Prozessmedienzuführung zentral zu dem Hohlwellenmotor angeordnet sind.
  • Die vorgeschlagene Rotationseinheit weist im Unterschied zu den vorbekannten Ausführungsformen einen Hohlwellenmotor als Rotationsantrieb auf. Dies hat den Vorteil, dass sämtliche Medien (Gase, Kühlwasser, Beschichtungsmaterial und Leistungsstrom) zentral zugeführt werden können. Etwaige entstehende Schwingungen sind daher allein von der Auswuchtungsgüte der zentral angeordneten und mitrotiernden Komponenten abhängig. Folglich sind sehr hohe Drehzahlen, zum Beispiel 150 Umdrehungen pro Minute bis 900 Umdrehungen pro Minute, oder sogar bis zu 1000 Umdrehungen pro Minute, erreichbar. Hierdurch wird die Herstellungszeit verkürzt. Darüber hinaus ist der gesamte Aufbau der Rotationseinheit dadurch mit einer geringeren Masse ausführbar. Hierdurch ist ein Positionieren der Rotationseinheit beziehungsweise der Beschichtungslanze, welche in der Werkzeugaufnahme aufgenommen ist, mit geringeren Aktorkräften ermöglicht. Alternativ oder ergänzend ist ein Positionieren und Zustellen der Rotationseinheit mit geringerem Zeitaufwand und/oder weniger Schwingungen, welche infolge von Massenträgheitsmomenten induziert werden, ermöglicht. Zudem sind die induzierten Schwingungen in das Ausrichtsystem aufgrund der Verringerung der Schwingungen beim Betrieb der Rotationseinheit verringert.
  • Die Werkzeugaufnahme ist wie aus dem Stand der Technik bekannt zur Aufnahme einer Beschichtungslanze eingerichtet. Die Werkzeugaufnahme wird von dem Rotationsantrieb um ihre Rotationsachse rotiert. Die Werkzeugaufnahme weist zudem entsprechende Medienauslässe auf, welche mit den Medieneinlässen der jeweiligen Beschichtungslanze korrespondieren. Die Medienauslässe der Werkzeugaufnahme sind mit einer Beschichtungsmaterialzuführung und einer Prozessmedienzuführung sowie einer Leistungsstromzuführung für die Beschichtungslanze eingerichtet. Diese sind zentral zu dem Hohlwellenmotor angeordnet und rotieren mit der Werkzeugaufnahme, oder diese stehen und sind über eine entsprechende Lagerung dem jeweiligen Auslass verbunden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird beispielsweise das Beschichtungsmaterial durch eine zentrale Beschichtungsmaterialzuführung, die Prozessmedien durch eine radial außerhalb, bevorzugt umlaufend umgebend, angeordnete Prozessmedienzuführung bereitgestellt, welche mit der Werkzeugaufnahme fest, also mitrotierend, verbunden sind. Diese Komponenten sind alle koaxial zueinander angeordnet. Der Hohlwellenmotor ist dabei zumindest über einen axialen Abschnitt der Prozessmedienzuführung angeordnet und wirkt auf einen mit der Prozessmedienzuführung fest verbundenen Rotor, bevorzugt den Anker, ein. Die koaxiale Anordnungsreihenfolge von Beschichtungsmaterialzuführung und den Prozessmedienzuführungen ist frei wählbar. Allerdings ist es vorteilhaft, die Beschichtungsmaterialführung zentral anzuordnen, weil das Beschichtungsmaterial der angeschlossenen Beschichtungslanze so ohne großen Aufwand zentral zuführbar ist.
  • Der Aufbau ist insgesamt deutlich weniger komplex und weist eine deutlich geringere Anzahl an Einzelteilen auf, sodass die Anschaffungskosten für eine solche Rotationseinheit gesenkt sind. Außerdem ist die Masse einer solchen Rotationseinheit gegenüber einer Rotationseinheit mit Riemenantrieb deutlich reduziert, sodass die mit bewegte Masse für das Positionieren der Rotationseinheit relativ zu einem Werkstück beziehungsweise dem zu beschichtenden Innenraum reduziert ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Rotationseinheit ist ein Schleifringübertrager zum Übertragen von elektrischem Leistungsstrom auf die Beschichtungslanze radial außerhalb des Hohlwellenmotors angeordnet.
  • In dieser Ausführungsform ist ein Schleifringübertrager zur Versorgung des Brenners der Beschichtungslanze mit elektrischem Leistungsstrom vorgesehen. Der Hohlwellenmotor ist bevorzugt bürstenlos ausgeführt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Rotationseinheit ist eine Absaugeinrichtung zum Abführen von Schleifabrieb des Schleifringübertragers vorgesehen, und bevorzugt ist weiterhin zumindest eine Luftdüse vorgesehen, mittels welcher ein Abführen des Schleifabriebs unterstützbar ist.
  • Bei dieser Ausführungsform wird vorgeschlagen eine Absaugeinrichtung vorzusehen, um anfallenden Schleifabrieb zielgerichtet abzuführen. Hierbei ist bevorzugt zumindest eine Luftdüse vorgesehen, welche aber nicht mehr Volumen zuführt, als über die Absaugeinrichtung abgeführt wird. Hierdurch ist eine Abschirmung anfallenden Schleifabriebs von dem thermischen Beschichtungsprozess ausreichend sichergestellt. Nach dem Stand der Technik werden Universalkupplungen eingesetzt wobei Stromübertrager starken Abrieb erzeugen, welcher mit Druckluft abgeblasen wird und somit zu Verunreinigungen in der Beschichtung führen kann. Durch die Ablagerung von leitenden Stäuben besteht die Möglichkeit eines Lichtbogenüberschlags mit der Gefahr der Zerstörung der Rotationseinheit.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Rotationseinheit ist die Werkzeugaufnahme zum Aufnehmen unterschiedlicher Beschichtungslanzen eingerichtet und weist bevorzugt eine Nullpunktmarkierung zum wiederholgenauen Ausrichten einer jeweiligen Beschichtungslanze auf und umfasst besonders bevorzugt eine Leseeinrichtung zum Auslesen einer Identifikationsinformation der jeweils aufgenommenen Beschichtungslanze.
  • Hier wird nun vorgeschlagen, eine Nullpunktmarkierung vorzusehen, sodass unterschiedlichste Beschichtungslanzen leicht erkennbar und überprüfbar korrekt eingesetzt werden können. Besonders bevorzugt weist die Werkzeugaufnahme einen genormten Anschluss oder mehrere Adapter für verschiedene Anschlüsse verschiedener Beschichtungslanzentypen auf.
  • Ganz besonders bevorzugt ist die Werkzeugaufnahme mit einer Leseeinrichtung ausgestattet,, bevorzugt einer elektronischen Leseeinrichtung, und die Beschichtungslanze weist eine auslesbare Identifikationseinheit auf, beispielsweise einen RFID-Chip. Dieser Identifikationseinheit können Informationen zu der Beschichtungslanze entnommen werden und die Beschichtungslanze kann dadurch korrekt positioniert und betrieben werden. Alternativ ist im Betriebssystem mittels welchem die Rotationseinheit gesteuert wird, ein Zugriff auf gespeicherte Daten ermöglicht, sodass die Beschichtungslanze entsprechend ihrem Typ und/oder ihrer individuellen (historischen) Eigenschaften korrekt betreibbar ist. Auch können diese Identifikationseinheit oder die zugeordnet gespeicherten Informationen im Betriebssystem Anleitungen für den Werker zur korrekten Montage dieser Beschichtungslanze in der Werkzeugaufnahme enthalten. Hierdurch kann eine verbesserte Genauigkeit des Spritzabstandes und der Eintauchtiefe und weitere Parameter erreicht werden. Zur Qualitätssicherung können die Werkzeugdaten den bearbeiteten Bauteilen zugeordnet werden. Außerdem ist eine Historie erzeugbar, aus der die Betriebsstunden zuverlässig gespeichert werden können, um Erfahrungen zu sammeln, wann zukünftig vorbeugende Instandhaltung durchgeführt werden muss.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Rotationseinheit ist das Beschichtungsmaterial pulverförmig bereitstellbar, und zum Einkoppeln von Beschichtungsmaterial ist zumindest ein gasdichtes und gekapseltes Wälzlager vorgesehen, wobei bevorzugt das Wälzlager zumindest teilweise aus Keramik gebildet ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Beschichtungsmaterial pulverförmig, also für einen Pulver-Plasmaspritzen, bereitgestellt. In bisherigen Rotationseinheiten wurden hierzu dichtende Teflonhütchen oder luftgespülte Keramikscheiben eingesetzt. Solche Vorrichtungen weisen geringe Standzeiten auf. Hier wird nun vorgeschlagen, ein gasdichtes und gekapseltes Wälzlager einzusetzen, wodurch die Ankopplung verschleißarm ist. Besonders bevorzugt werden Keramikwälzkörper und/oder Keramiklaufflächen eingesetzt, sodass eine schmierfreie und dennoch verschleißarme und abriebarme Ausführungen mit hoher Standzeit ermöglicht ist. Ein gasdichtes und gekapseltes Wälzlager ist beispielsweise als Rotationseinheit (Rotary Union Solutions) von der Firma DSTI (Dynamic Sealing Technologies, Inc.), 13829 Jay Street NW, Andover, MN 55304, in den Vereinigten Staaten von Amerika unter der Produktreihe SPS Series bekannt (vergleiche https://www.dsti.com/industries, Dokument: „DSTI-SPS-Series-Catalog.pdf“, veröffentlicht im 20. Mai 2015).
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Beschichtungslanzeneinrichtung zum thermischen Beschichten eines Innenraums, bevorzugt einer Zylinderbohrung eines Zylinderkurbelgehäuses, vorgeschlagen, wobei die Beschichtungslanzeneinrichtung zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
    • - zumindest eine Rotationseinheit nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung;
    • - zumindest einen Hubaktor zum axialen und/oder lateralen Positionieren der Rotationseinheit relativ zu einem zu beschichtenden Innenraum; und
    • - stationäre Versorgungsanschlüsse für eine Stromzufuhr zu dem Hohlwellenmotor und die Beschichtungslanze, sowie für die Beschichtungsmaterialzuführung und für die Prozessmedienzuführung.
  • Die Beschichtungslanzeneinrichtung weist eine Rotationseinheit auf, welche sich durch einen einfachen Aufbau und eine geringe Masse und geringe rotationsbedingte Schwingungen im Betrieb kennzeichnet. Daraus folgen geringere Haltekräfte und Positionierkräfte. Zudem werden deutlich höhere Standzeiten durch geringere Schwingungsbelastungen für die Positioniereinheit erreicht. Das Gehäuse kann zum Halten der Rotationseinheit an einem Hubaktor eingerichtet sein. Darüber hinaus ist bevorzugt eine Prozessbox vorgesehen, welche derart eingerichtet ist, dass sie einen Aufnahmeraum für die Beschichtungslanze im ausgetauchten Zustand bildet, also wenn weiterhin ein Beschichtungsstrahl erzeugt wird, aber keine Beschichtung eines Werkstücks vorgenommen werden soll. Darüber hinaus weist die Beschichtungsleistungseinrichtung die entsprechenden Anschlüsse zum Betreiben der Rotationseinheit und der Beschichtungslanze auf, wobei diese allein horizontal oder vertikal oder gar nicht bewegt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
    • 1 in einer schematischen Darstellung eine Rotationseinheit mit einem Zylinderkurbelgehäuse,
    • 2 in einer perspektivischen Ansicht eine Rotationseinheit ohne Beschichtungslanze,
    • 3 in einer perspektivischen Schnittansicht eine Rotationseinheit mit Beschichtungslanze, und
    • 4 in einer perspektivischen Ansicht eine Beschichtungslanzeneinrichtung.
  • In 1 ist eine Rotationseinheit 10 schematisch dargestellt, wobei hier die Kompaktheit des Aufbaus der Rotationseinheit 10 mit dem Rotationsantrieb 13, hier als Hohlwellenmotor 13a ausgeführt, gut zu erkennen ist. Radial ganz außen ist ein Schleifringübertrager 16 vorgesehen, mittels welchem Leistungsstrom aufdie Beschichtungslanze 30 übertragbar ist. Bezogen auf die gemeinsame Rotationsachse 15 ist hierbei zentral die Beschichtungsmaterialzuführung 11 vorgesehen, in welche (nach dieser Darstellung von oben) Beschichtungsmaterial für die Beschichtungslanze 30 zuführbar ist. Die Beschichtungsmaterialzuführung 11 umgebend und radial innerhalb des Hohlwellenmotors 13a ist eine Prozessmedienzuführung 12 angeordnet, beispielsweise für Prozessgas und/oder Kühlwasser. Unterhalb des Schleifringübertragers 16 ist koaxial und von dem Hohlwellenmotor 13a rotierbar die Werkzeugaufnahme 14 vorgesehen. Dieser ist in diesem Beispiel eine (optionale) Leseeinrichtung 20 nachgeschaltet, wobei hier auch die (optionale) Nullpunktmarkierung 19 auf der Leseeinrichtung 20 angeordnet ist. Die eingeführte Beschichtungslanze 30 weist einen korrespondierenden Nullpunkt 32 auf. Der Nullpunkt 32 ist zur Nullpunktmarkierung 19 ausgerichtet. Weiterhin weist die Beschichtungslanze 30 vorteilhafterweise eine Identifikationseinheit 31 auf, beispielsweise einen RFID-Chip, sodass die eingesetzte Beschichtungslanze 30 mittels der Leseeinrichtung 20 automatisiert erkennbar ist. Die Beschichtungslanze 30 ist hier zur Zylinderachse 45 ausgerichtet dargestellt und wurde aus dem zu beschichtenden Innenraum 40, hier eine Zylinderbohrung 41 eines Zylinderkurbelgehäuses 42, wieder aufgetaucht und hat dort auf der Zylinderlauffläche 43 die gewünschte Beschichtung 44 aufgebracht.
  • In 2 und 3 ist eine mögliche Ausführungsform einer Rotationseinheit 10 gezeigt, wobei in 2 die Rotationseinheit 10 in einer perspektivischen Ansicht ohne Beschichtungslanze 30 und in 3 die Rotationseinheit 10 in einer perspektivischen Schnittansicht mit Beschichtungslanze 30 gezeigt ist. Hierbei ist ein Gehäuse 22 und stationäre Versorgungsanschlüsse gezeigt, nämlich einem ersten Versorgungsanschluss 24 für Beschichtungsmaterial, bevorzugt pulverförmig oder drahtförmig, einem zweiten Versorgungsanschluss 25 für zum Beispiel Kühlwasser, einem dritten Versorgungsanschluss 26, für zum Beispiel Prozessgas, und einem vierten Versorgungsanschluss 27, für zum Beispiel Leistungsstrom für den Schleifringübertrager 16. Das Gehäuse 22 dient hierbei vornehmlich dem Bereithalten eines erforderlichen Lagerabstands zur Abstützung der hohen Rotationsgeschwindigkeit der Beschichtungslanze 30. Außerdem wird die gesamte Rotationseinheit 10 an diesem Gehäuse 22 mit einem Portal oder einem Roboter verbunden. Weiterhin ist an dem Gehäuse eine Absaugeinrichtung 17 vorgesehen, von welchem der Absauganschluss in 2 gekennzeichnet ist, und wobei die Absaugeinrichtung 17 (optional) von einer Luftdüse 18 (vergleiche 3) unterstützt ist. Es sei hier darauf hingewiesen, dass das Bauteil, welches die Versorgungsanschlüsse 24 bis 26 umfasst sowie das Gehäuse 22 stationär sind, und also nicht um die Rotationsachse 15 rotiert werden. Allein die zentral angeordneten Komponenten einschließlich zur Werkzeugaufnahme 14 und die Beschichtungslanze 30 sind um die Rotationsachse 15 rotierbar. Dazu weist beispielsweise der erste Versorgungsanschluss 24 ein (bekanntes) abgedichtetes und gekapseltes Wälzlager 21 auf, beispielsweise gemäß der SPS Series von der Firma DSTI. Das Gehäuse 22 weist einen Befestigungsanschluss 28 auf, mittels dessen die Rotationseinheit 10 in einer Beschichtungslanzeneinrichtung 100 (vergleiche 4) horizontal und vertikal bewegbar ist. In der Darstellung unten an der Beschichtungslanze 30 ist die in einen Innenraum 40 (vergleiche 1) eintauchbare Beschichtungsdüse 33 und schematisch ein Beschichtungsstrahl 34 dargestellt. In der Darstellung am oberen Ende der Beschichtungslanze 30 bei der Werkzeugaufnahme 14 ist ein Lanzenanschluss 35 in unmittelbarer Nähe zu der (optionalen) Leseeinrichtung 20, beispielsweise ein RFID-Lesegerät, dargestellt.
  • In 4 ist eine vereinfachte Beschichtungslanzeneinrichtung 100 gezeigt, bei welcher zwei Rotationseinheiten 10 mit jeweils einer Beschichtungslanze 30 mittels eines Hubaktors 23 in einem Portal entlang einer horizontalen Achse und einer vertikalen Achse einem Werkstücktisch 46, beispielsweise für ein Zylinderkurbelgehäuse 42 (vergleiche 1), zuführbar sind. Hierbei ist nur eine Rotationseinheit 10 dargestellt und für eine zweite, bevorzugt baugleiche, Rotationseinheit der Gegenanschluss 47 für den Befestigungsanschluss 28 (vergleiche 3) des Gehäuses 22.
  • Die hier vorgeschlagene Rotationseinheit erlaubt einen schwingungsarmen oder schwingungsfreien Betrieb bei hohen Drehzahlen für eine Beschichtungslanze zum thermischen Beschichten.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Rotationseinheit
    11
    Beschichtungsmaterialzuführung
    12
    Prozessmedienzuführung
    13
    Rotationsantrieb
    13a
    Hohlwellenmotor
    14
    Werkzeugaufnahme
    15
    Rotationsachse
    16
    Schleifringübertrager
    17
    Absaugeinrichtung
    18
    Luftdüse
    19
    Nullpunktmarkierung
    20
    Leseeinrichtung
    21
    Wälzlager
    22
    Gehäuse
    23
    Hubaktor
    24
    erster Versorgungsanschluss für Beschichtungsmaterial
    25
    zweiter Versorgungsanschluss für Kühlwasser
    26
    dritter Versorgungsanschluss für Prozessgas
    27
    vierter Versorgungsanschluss für Leistungsstrom
    28
    Befestigungsanschluss
    30
    Beschichtungslanze
    31
    Identifikationseinheit
    32
    Nullpunkt
    33
    Beschichtungsdüse
    34
    Beschichtungsstrahl
    35
    Lanzenanschluss
    40
    Innenraum
    41
    Zylinderbohrung
    42
    Zylinderkurbelgehäuse
    43
    Zylinderlauffläche
    44
    Beschichtung
    45
    Zylinderachse
    46
    Werkstücktisch
    47
    Gegenanschluss für einen Befestigungsanschluss
    100
    Beschichtungslanzeneinrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2016/015922 A1 [0004]

Claims (6)

  1. Rotationseinheit (10) für eine Beschichtungslanzeneinrichtung (100) zum thermischen Beschichten eines Innenraums (40), bevorzugt einer Zylinderbohrung (41) eines Zylinderkurbelgehäuses (42), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine Werkzeugaufnahme (14) für eine Beschichtungslanze (30) mit einer Rotationsachse (15); - ein Rotationsantrieb (13) zum Rotieren der Werkzeugaufnahme (14) um die Rotationsachse (15); - eine Beschichtungsmaterialzuführung (11) zum Versorgen der Beschichtungslanze (30) mit einem Beschichtungsmaterial; - eine Prozessmedienzuführung (12) zum Bereitstellen von Prozessmedien zum Beschichten eines Innenraums (40) mittels einer in der Werkzeugaufnahme (14) aufgenommenen Beschichtungslanze (30), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsantrieb (13) als Hohlwellenmotor (13a) koaxial zu der Rotationsachse (15) der Werkzeugaufnahme (14) ausgeführt ist, und wobei die Werkzeugaufnahme (14) und die Beschichtungsmaterialzuführung (11) sowie der Prozessmedienzuführung (12) zentral zu dem Hohlwellenmotor (13a) angeordnet sind.
  2. Rotationseinheit (10) nach Anspruch 1, wobei ein Schleifringübertrager (16) zum Übertragen von elektrischem Leistungsstrom auf die Beschichtungslanze (30) radial außerhalb des Hohlwellenmotors (13a) angeordnet ist.
  3. Rotationseinheit (10) nach Anspruch 2, wobei eine Absaugeinrichtung (17) zum Abführen von Schleifabrieb des Schleifringübertragers (16) vorgesehen ist, und bevorzugt weiterhin zumindest eine Luftdüse (18) vorgesehen ist, mittels welcher ein Abführen des Schleifabriebs unterstützbar ist.
  4. Rotationseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkzeugaufnahme (14) zum Aufnehmen unterschiedlicher Beschichtungslanzen (30) eingerichtet ist, bevorzugt eine Nullpunktmarkierung (19) zum wiederholgenauen Ausrichten einer jeweiligen Beschichtungslanze (30) aufweist, und besonders bevorzugt eine Leseeinrichtung (20) zum Auslesen einer Identifikationsinformation der jeweils aufgenommenen Beschichtungslanze (30) umfasst.
  5. Rotationseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beschichtungsmaterial pulverförmig bereitstellbar ist und zum Einkoppeln von Beschichtungsmaterial zumindest ein gasdichtes und gekapseltes sowie verschleißarmes Wälzlager (21) vorgesehen ist, wobei bevorzugt das Wälzlager (21) zumindest teilweise aus Keramik gebildet ist.
  6. Beschichtungslanzeneinrichtung (100) zum thermischen Beschichten eines Innenraums (40), bevorzugt einer Zylinderbohrung (41) eines Zylinderkurbelgehäuses (42), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - zumindest eine Rotationseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; - zumindest einen Hubaktor (23) zum axialen und/oder lateralen Positionieren der Rotationseinheit (10) relativ zu einem zu beschichtenden Innenraum (40); und - stationäre Versorgungsanschlüsse (24,25,26) für eine Stromzufuhr zu dem Hohlwellenmotor (13a) und der Beschichtungslanze (30), sowie für die Beschichtungsmaterialzuführung (11) und für die Prozessmedienzuführung (12).
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