在第一方面中，本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于涂覆腔壁、尤其是發(fā)動機(jī)缸體的氣缸孔的方法。

在第二方面中，本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求11的前序部分所述的用于涂覆腔壁、尤其是發(fā)動機(jī)缸體的氣缸孔的涂覆系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

這種類型的發(fā)動機(jī)缸體例如可用于機(jī)動車的內(nèi)燃機(jī)。其包括多個氣缸孔，氣缸孔的尺寸和壁的特性應(yīng)符合精確的要求，以確保內(nèi)燃機(jī)的效率盡可能地高。在這種情況下，可將氣缸孔大體上理解為具有弧形、尤其是圓形截面的柱形腔體。在氣缸孔的內(nèi)壁上設(shè)置有涂層，該涂層需要以盡可能高的精度來符合針對其層厚度的需求。

可通過通用的方法來檢測這種被涂覆的腔體的特性。在這種用于涂覆腔壁、尤其是發(fā)動機(jī)缸體的氣缸孔的方法中，針對要被設(shè)置設(shè)置到腔壁上的涂層而設(shè)置有涂覆噴槍，針對要被測量的腔體直徑而設(shè)置有測量裝置。

因此，用于涂覆腔壁、尤其是發(fā)動機(jī)缸體的氣缸孔的通用的涂覆系統(tǒng)包括用于在腔壁上設(shè)置涂層的涂覆噴槍以及用于測量腔體直徑的測量裝置。

從de19934991a1中可以得知一種涂覆系統(tǒng)，其中所設(shè)置的涂層隨后受到檢測。

已知的涂覆系統(tǒng)的缺陷在于，在許多情況下，所涂覆的腔體的實際尺寸與目標(biāo)值之間具有不合需要地高的偏差，該偏差頂多能在測試中被確定，但不能被避免。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種用于涂覆腔壁的涂覆系統(tǒng)和方法，通過該涂覆系統(tǒng)和方法能盡可能準(zhǔn)確地涂覆腔壁。

該目的可通過具有權(quán)利要求1中的特征的方法來實現(xiàn)，也可通過具有權(quán)利要求11中的特征的涂覆系統(tǒng)來實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的涂覆系統(tǒng)的有利變化方案是從屬權(quán)利要求的主旨，在下文中將對它們進(jìn)行進(jìn)一步描述。

根據(jù)本發(fā)明，在上述類型的方法中，通過測量裝置在第一腔體的不同高度處測量第一腔體的至少多個直徑值。隨后，通過涂覆噴槍在第一腔體或第二腔體的壁上設(shè)置厚度可變的涂層，上述厚度可變的涂層的厚度取決于所確定的直徑值。

因此，根據(jù)本發(fā)明，在上述涂覆系統(tǒng)中設(shè)置有電子控制機(jī)構(gòu)，該電子控制機(jī)構(gòu)適于

通過測量裝置來記錄第一腔體在第一腔體的不同高度處的至少多個直徑值，以及

通過涂覆噴槍在第一腔體或第二腔體的壁上設(shè)置厚度可變的涂層，上述厚度可變的涂層的厚度取決于所確定的直徑值。

本發(fā)明的核心思想在于：采用腔體的直徑確定來對隨后的涂覆施加影響，并使其更接近于所期望的結(jié)果。相比之下，在已知的涂覆系統(tǒng)中，對所涂覆的腔壁的測量通常僅用于品質(zhì)評估，而不用于改進(jìn)隨后的涂覆過程。

基本上，在涂覆的中空主體的制造過程中會產(chǎn)生兩種誤差，通過本發(fā)明能有利地減小其中一種或所有的誤差。一方面，在涂覆之前，腔體直徑與所預(yù)期的直徑之間可能會有偏差。特別地，腔體直徑可能會在腔體的高度范圍內(nèi)不合需要地改變。即便要被設(shè)置的涂層的厚度沒有任何誤差并且該涂層在腔體的高度范圍內(nèi)具有準(zhǔn)確地一致的厚度，也會存在這種不合需要的偏差。

另外，在制造被涂覆的中空主體的過程中會產(chǎn)生的第二種誤差為所設(shè)置的涂層的厚度與所期望的厚度之間通常具有偏差。特別地，可能會發(fā)生涂層厚度在腔體的高度范圍內(nèi)的不合需要的變化。特別地，這可能由設(shè)置涂層的過程中的空氣渦動所引起。這些例如可由涂覆過程中的排放所導(dǎo)致。

有利的是，通過本發(fā)明可減小上述兩個或至少一個誤差。例如，可在涂覆之前檢測到與高度相關(guān)的腔體直徑，然后可計算相對于預(yù)期的腔體直徑的偏差。隨后，要被設(shè)置的涂層被設(shè)置成能至少部分、優(yōu)選地完全補(bǔ)償這種偏差。

作為備選或附加，也可以在設(shè)置涂層之后基于高度來確定直徑。通過這種方式，可以確定所設(shè)置的涂層與預(yù)期的涂層之間的偏差。在隨后對下一腔壁進(jìn)行涂覆時，要設(shè)置的涂層可以被設(shè)置成至少部分、優(yōu)選完全地補(bǔ)償前述偏差。

由此，根據(jù)本發(fā)明的對涂覆過程的控制還有利于進(jìn)行調(diào)節(jié)。在這里，在設(shè)置涂層之后的腔體直徑為調(diào)節(jié)變量，即受到影響的變量。測量該變量，并計算其與所預(yù)期值的差值。在該差值的基礎(chǔ)上，計算校正變量，在這種情況下，該校正變量為要被設(shè)置的涂層(針對隨后的腔壁)的與高度相關(guān)的厚度。

如果僅在設(shè)置涂層之前在不同高度處測量第一腔體的直徑值，那么這些直徑值可用于影響相同的(第一)腔體的壁上的厚度可變的涂層的設(shè)置。然而，如果僅在設(shè)置涂層之后測量直徑值，或者在設(shè)置涂層之前和之后都測量直徑值，那么這些直徑值可用于影響隨后的(第二)腔體的壁上的厚度可變的涂層的設(shè)置。

在這種情況下，涂覆噴槍可以被理解為能移動到要被涂覆的腔體內(nèi)并沿朝向腔壁的方向釋放涂覆顆粒的任何機(jī)構(gòu)。特別地，涂覆噴槍可以具有狹長的形狀，該狹長的形狀帶有朝向橫向于、尤其是垂直于涂覆噴槍的縱向方向的方向的釋放開口。特別地，所噴射的涂覆顆?？砂ㄔ诘入x子射流中輸送的金屬顆粒。本發(fā)明還提出，在涂覆過程中，涂覆噴槍可以旋轉(zhuǎn)，并且其高度可被調(diào)節(jié)。

原則上，測量裝置可具有一個或多個任意類型的傳感器，以用于確定腔體直徑。重要的是，測量裝置能通過與高度相關(guān)的方式(即，在沿腔體的縱向軸線的不同高度處)來確定腔體直徑?；旧希O(shè)置單個用于測量其到腔壁的距離的距離測量傳感器就足夠了。通過該距離能計算出直徑。然而，如果測量裝置未對中地移動到腔體內(nèi)，而是偏離于中心軸線，那么這種方式相對較不精確。為了即便在這種情況下也能準(zhǔn)確地確定直徑，優(yōu)選地可設(shè)置至少三個距離測量傳感器。特別地，這些距離測量傳感器可通過光學(xué)的方式、例如根據(jù)三角測量原理來測量距離。傳感器可在測量裝置上被設(shè)置成使得它們的測量方向橫向于或垂直于測量裝置的縱向軸線，并圍繞該縱向軸線在角度上區(qū)別開。這些傳感器中的每一個均在其測量方向上測量它到腔壁的距離。在測量裝置偏離于腔體的中心軸線的情況下，其中一個傳感器測量較小的距離，而另一傳感器測量較大的距離。通過這種方式，可計算出偏離程度，并準(zhǔn)確地確定腔體直徑。

在這種情況下，厚度可變的涂層可被理解成涂層的厚度不是一致的，而是可變化的，尤其在要設(shè)置涂層的腔壁的高度范圍內(nèi)可變化。

在本發(fā)明的思想內(nèi)，如果能通過一些測量而得到直徑，那么這些測量被認(rèn)為等同于對腔體的直徑的測量。特別地，這些測量包括對腔體在所檢測高度處的半徑、周長或截面積的測量。高度被理解為沿著腔體的縱向軸線，腔體通常具有圓柱形的形狀或至少為規(guī)則的形狀。如所顯示的那樣，圓柱形的形狀可能會存在不合需要的偏差，這例如會導(dǎo)致錐形圓柱或具有連續(xù)的圓形截面但這些截面的直徑在高度范圍內(nèi)變化(尤其是不規(guī)則地變化)的圓柱。

在一個優(yōu)選的方法變化方案中，在將涂層設(shè)置到第一腔體的壁上之前在第一腔體上測量多個直徑值。然后，可將厚度可變的涂層設(shè)置到測量了多個直徑值的相同的第一腔體上。

作為備選或附加，可在將涂層設(shè)置到第一腔體的壁上之后在第一腔體上測量多個直徑值。此時，可將厚度可變的涂層設(shè)置到在已經(jīng)涂覆第一腔體的壁之后進(jìn)行涂覆的第二腔體的壁上。原則上，在這種情況下，可以一致的厚度在第一腔體的壁上進(jìn)行涂覆，或者如前文所述優(yōu)選地以根據(jù)涂覆之前的腔體的直徑的厚度進(jìn)行涂覆。

有利的是，如果之前在特定的高度處所測量的直徑值越大，那么在該特定高度處的厚度可變的涂層的厚度就選擇得越大。因此，在未涂覆的腔體或已經(jīng)涂覆的另一腔體(在下文中對其進(jìn)行更加詳細(xì)的描述)的直徑、即內(nèi)徑較大的部分，涂層較厚。有利的是，這確保了在涂覆之后的腔體的直徑在腔體的高度范圍內(nèi)盡可能地一致。

優(yōu)選地，厚度可變的涂層被設(shè)置成它的可變化的厚度能至少部分地、優(yōu)選完全地補(bǔ)償直徑值的差異。部分補(bǔ)償應(yīng)被理解為，在涂覆的腔體的高度范圍內(nèi)的直徑差異比涂覆有厚度一致的涂層的同一腔體的直徑差異小。完全補(bǔ)償應(yīng)被理解為，對于所有高度來說，未涂覆的腔體的直徑值與該高度處的涂層厚度之和的值相等。也就是說，在這種情況下，所涂覆的腔體在其高度范圍內(nèi)具有相同的直徑。由此，厚度可變的涂層被設(shè)置到腔壁上，以使得所涂覆的腔體具有基本上一致的腔體直徑。連續(xù)涂覆的腔體的涂層厚度可以不同，從而在涂覆之前的不同直徑可以受到補(bǔ)償，由此涂覆的腔體具有基本上相等的腔體直徑。

厚度可變的涂層與所確定的直徑值的相關(guān)性還可被理解為與從所確定的直徑值推導(dǎo)出的值相關(guān)。特別地，這些值可以為第一腔體上的與高度相關(guān)的涂層厚度。與高度相關(guān)的涂層厚度可通過在設(shè)置涂層之前和之后在相同的腔體上測量直徑值并隨后確定這些直徑值之間的差值來確定。

為了實現(xiàn)這些特征而提出：

在設(shè)置涂層之前和之后，通過測量裝置在第一腔體的不同高度處記錄該第一腔體的多個直徑值，

通過在設(shè)置涂層之前和之后記錄的這些直徑值來確定與高度相關(guān)的涂層厚度，

驅(qū)動涂覆噴槍以通過該涂覆噴槍在第二腔體的壁上設(shè)置厚度可變的涂層，上述厚度可變的涂層的厚度取決于所確定的與高度相關(guān)的涂層厚度。

通過這種實施方案能解決實際的涂層厚度與所希望的或所預(yù)期的涂層厚度之間通常有偏差的問題?？纱_定該偏差，并將該偏差納入考慮。例如，如果測量顯示在特定高度處實際的涂層厚度小于所希望的涂層厚度，那么就針對隨后的腔體(特別地為第二腔體)選擇更大的涂層厚度?？芍貜?fù)以下過程：如果在該高度處的涂層厚度仍不夠大，那么就針對下一腔體再次增大該高度處的涂層厚度。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選的變化方案中，結(jié)合了多個前述實施方案。特別地，可以既基于之前涂覆的腔體的直徑值，也基于最近檢測的已經(jīng)涂覆的腔體的直徑值來選擇與高度相關(guān)的涂層。一個優(yōu)選的變化方案包括以下步驟：

首先，在將涂層設(shè)置到第一腔體上之前，在第一腔體上測量多個直徑值。隨后，在相同的第一腔體上設(shè)置厚度可變的涂層，其中基于在設(shè)置涂層之前得到的直徑值來選擇該涂層的與高度相關(guān)的厚度。然后，在已經(jīng)將上述涂層設(shè)置到第一腔體的壁上之后，在第一腔體上測量多個直徑值。通過在設(shè)置涂層之前和之后測量的直徑值來確定與高度相關(guān)的涂層厚度。通過所確定的與高度相關(guān)的涂層厚度來計算與所期望的與高度相關(guān)的涂層厚度之間的差值。在將涂層設(shè)置到隨后的腔壁上的過程中，將該差值納入考慮。特別地，位于隨后的腔壁上的涂層的厚度被選擇成可根據(jù)重復(fù)地實施這些方法步驟來減少上述差值。

原則上，可通過任意所選擇的方式來設(shè)置厚度可變的涂層。為了能在本發(fā)明中通過簡單的方式來使用通常已知的涂覆噴槍，優(yōu)選地可以改變涂覆噴槍的移動速度或顆粒噴射量。

作為額外的裝置特征而描述的本發(fā)明的特征也可被理解為根據(jù)本發(fā)明的方法的變化特征，反之亦然。更特別地，在根據(jù)本發(fā)明的涂覆系統(tǒng)的優(yōu)選的實施方案中，電子控制機(jī)構(gòu)適于進(jìn)行上述步驟中的一個或多個，即，特別適于相應(yīng)地驅(qū)動涂覆噴槍和測量裝置。

在本說明書的框架內(nèi)，例如為“腔壁”和“腔體的壁”的用語應(yīng)被認(rèn)為是同義的。這也適用于例如為“腔體直徑”和“腔體的直徑”的成對用語。

附圖說明

下面將參照示意性附圖對本發(fā)明的其他優(yōu)勢和特征進(jìn)行描述，其中：

圖1顯示了位于還未涂覆的腔體內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的涂覆系統(tǒng)的測量裝置；

圖2顯示了位于根據(jù)本發(fā)明的方法來涂覆的腔體內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的涂覆系統(tǒng)的涂覆噴槍；

圖3顯示了位于已涂覆的腔體內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的涂覆系統(tǒng)的測量裝置；

圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法所涂覆的腔體。

在附圖中，相同的部件和具有相同作用的部件一般由相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)示出。

具體實施方式

圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的涂覆系統(tǒng)的一個實施方案的測量裝置10。測量裝置10已經(jīng)移動到腔體1內(nèi)，該腔體1尤其可以是發(fā)動機(jī)缸體的氣缸孔1。

腔體的側(cè)壁2要被涂覆，由此能得到例如可提高發(fā)動機(jī)效率的所期望的壁的特性。

側(cè)壁2由腔體1的側(cè)表面形成，在這里也被簡稱為“壁2”。

在涂覆壁2之前，用測量裝置10來確定腔體1的直徑d。為此，測量裝置10特別地包括傳感器11和12。也可設(shè)置其他的測量機(jī)構(gòu)13，以用于對壁的特性(例如，與粗糙度相關(guān)的壁的特性)進(jìn)行其他測試。

測量裝置10具有延長體，從而測量裝置10能移動到要被檢測的腔體1內(nèi)。傳感器11和12優(yōu)選地形成為距離測量傳感器。這些距離測量傳感器確定它們與壁2之間的距離，通過該距離可以推斷出直徑d。優(yōu)選地，設(shè)置有三個距離測量傳感器，僅顯示了其中兩個傳感器11和12。由此，測量裝置10不需要為了準(zhǔn)確地測量直徑d而對中地移動到腔體1內(nèi)。

為了使測量精確度更大，有利的是，傳感器11和12能在垂直于狹長的測量裝置10的縱向軸線的平面上被調(diào)節(jié)。這使得傳感器11和12能移動靠近壁2。

由此，可使用準(zhǔn)確度高、但具有較小的測量范圍并因此需要移動接近壁2以進(jìn)行距離測量的傳感器11和12。

通常，腔體1的實際直徑d與直徑的目標(biāo)值之間有偏差。另外，直徑d可能會展現(xiàn)出不合需要的高度相關(guān)性，即，在腔體1的高度范圍內(nèi)，直徑具有不同的值。為了能更好地顯示，這沒有在圖1中按實際比例顯示。

為了檢測直徑d與高度的相關(guān)性，可以調(diào)節(jié)測量裝置10的高度，并針對不同的高度來記錄多個直徑值d1和d2。

然后，可在接下來的壁2的涂覆過程中使用與高度相關(guān)的直徑d的信息。

參照圖2對其進(jìn)行說明。圖2顯示了圖1中的腔體1，其中通過示意性顯示的涂覆噴槍20在壁2上設(shè)置涂層5。

涂覆噴槍20具有釋放開口21，從該釋放開口21中能噴射出沿朝向壁2的方向的噴涂顆粒。特別地，金屬顆粒可以由等離子射流中放出。

傳統(tǒng)地，目標(biāo)涂層厚度會在腔體的高度范圍內(nèi)具有一致的值。然而，通過這種涂層，所涂覆的壁的內(nèi)徑仍會存在不合需要的與高度的相關(guān)性。相比之下，根據(jù)本發(fā)明來設(shè)置厚度可變的涂層5，該涂層5的厚度6能在腔體1的高度范圍內(nèi)變化。厚度的變化可根據(jù)預(yù)先確定的未涂覆的腔體1的直徑值d1和d2來選擇。特別地，如圖2所示，可準(zhǔn)確地發(fā)生厚度變化，以使得直徑d1和d2之間的差得到補(bǔ)償。由此，能得到在腔體1的高度范圍內(nèi)一致的直徑d3和d4。

有利的是，由此可通過確定直徑來降低甚至完全消除腔體1的內(nèi)徑d與高度的相關(guān)性。

除了與高度的相關(guān)性之外，還可以確定與所涂覆的腔體的直徑的目標(biāo)值之間的偏差：為此，針對未涂覆的腔體1的各個直徑值d1和d2而計算與目標(biāo)值之間的相應(yīng)的差值。由此來選擇涂層的厚度6，以使該厚度6準(zhǔn)確地等于前述的不同高度處的相應(yīng)差值。

對所涂覆的腔體1的內(nèi)徑d有影響的誤差也可能在涂覆過程中產(chǎn)生。通常，實際的涂層厚度6與預(yù)定的、所期望的涂層厚度之間有偏差。這例如可能是由腔體1內(nèi)的氣流所引起的。

在圖3中顯示了該問題。該圖顯示了涂覆的腔體1。該涂覆的腔體1的直徑d呈現(xiàn)出不合需要的高度相關(guān)性。如所顯示的那樣，不論是未涂覆的腔體1的直徑具有一致的值(如圖3中的情況)，還是與高度相關(guān)(如圖1和圖2中的情況)，這都有可能發(fā)生。

由此，通過測量裝置10在不同高度處測量涂覆的腔體1的與高度相關(guān)的直徑d(即，由涂層5所包圍的自由空間的直徑)。作為示例而顯示出不同高度處的直徑d3和d4。

這些值的信息提供了關(guān)于實際的涂層厚度6與所預(yù)期的涂層厚度之間的偏差有多大的消息。為此，也可在相同腔體1上測量涂覆之前的直徑值d1和d2和涂覆之后的直徑值d3和d4，并可通過作差來計算實際的涂層厚度6。

由此，實際的涂層厚度6與所期望的涂層厚度之間的比較可用于控制在接下來的腔體上進(jìn)行的隨后的涂覆過程。

圖3顯示了帶有第一涂層5的第一腔體1，圖4顯示了隨后的(第二)腔體1a，在隨后的腔體1a的壁2a上設(shè)置有第二涂層5a。在設(shè)置涂層5a的過程中，將之前提到的第一腔體1的實際的涂層厚度6與預(yù)期的涂層厚度之間的比較考慮在內(nèi)。特別地，涂覆噴槍20可被驅(qū)動成在第一腔體1上的實際的涂層厚度6太小的高度處，在第二腔體1a上設(shè)置較厚的涂層5a。

有利的是，這可以避免實際的涂層厚度與預(yù)期的涂層厚度之間的不合需要的偏差。

如果一方面根據(jù)前文提到的之前的腔體的實際的涂層厚度與預(yù)期的涂層厚度之間的比較(參照圖3和圖4所描述)、另一方面根據(jù)當(dāng)前要被涂覆的未涂覆的腔體的與高度相關(guān)的直徑值(參照圖1和圖2所描述)來選擇厚度可變的涂層，那么可以得到特別準(zhǔn)確的結(jié)果。通過這種方式，可以實現(xiàn)涂覆的腔體的直徑準(zhǔn)確地為預(yù)定的值、尤其是在上述腔體的高度范圍內(nèi)一致的值。