气缸孔喷涂装置和喷涂薄膜形成方法 相关申请的交叉引用
本申请要求 2008 年 2 月 29 日提交的日本专利申请 No.2008-049942 和 2008 年 12 月 10 日提交的日本专利申请 No.2008-314970 的优先权， 在此将这两个专利申请的全文通 过引用并入本文。
技术领域
本发明整体涉及在气缸孔的内周表面上涂布喷涂薄膜的气缸孔喷涂装置以及喷 涂薄膜形成方法。 背景技术 为了制造新式机动车的引擎， 已知这样的气缸孔处理装置 ： 该气缸孔处理装置在 使气缸体变形的同时执行抛光处理， 该变形对应于借助于螺钉将气缸盖确实地紧固在气缸 盖上时的气缸体变形。根据这种处理装置， 如日本已公开专利申请 (JP-A)No.2008-223503 中所公开的， 在气缸体上安装对应于气缸盖的仿制盖体 (dummy head)， 气缸孔附近的部分 受到与螺钉紧固所导致的挤压力对应的力的按压， 该气缸孔变形， 并且对变形的气缸孔进 行珩磨。
根据这种处理装置， 在引擎的制造中， 考虑到了当借助于螺钉确实地紧固气缸盖 时紧固力所导致的气缸孔变形。因此， 可以提高引擎实际操作时的气缸孔的圆度。
在新式机动车的引擎中， 尤其是在具有铝质气缸体的引擎中， 为了提高热辐射性 能和压缩比， 在气缸孔的内周表面上形成金属 ( 铁或类似金属 ) 喷涂薄膜作为气缸套， 并且 对形成的喷涂薄膜进行珩磨和抛光。
利用喷涂器将金属以等离子喷涂方式喷涂到气缸孔的内周表面上以形成喷涂薄 膜， 并且使用防护罩装置， 从而不会使喷射的喷涂微粒不必要地溅射并附着。
在 JP-A No.2002-339053 中公开了这种防护罩装置， 该防护罩装置包括 ： 中空圆 筒形外部， 其设置在气缸体的上表面上以包围气缸孔 ； 以及插入构件， 其可拆除地设置在该 外部的内周表面上 ( 这种防护罩装置也称为分离式防护罩装置 )。 还有一种防护罩装置， 其 中， 涂布层形成在外部的内周表面上 ( 这种防护罩装置也称为整体式防护罩装置 )。
发明内容
本文教导了用于在气缸体的气缸孔的内周表面上形成喷涂薄膜的喷涂装置、 以及 用于形成这种喷涂薄膜的方法的多种实施例。一个示例性装置包括气缸体按压装置， 该气 缸体按压装置包括呈气缸盖状并具有衬套孔的仿制盖体。 当通过所述仿制盖体按压所述气 缸体时， 模拟利用螺钉将气缸盖紧固在所述气缸体上时的所述气缸孔的变形状态。该喷涂 装置还包括 ： 喷涂器， 其将熔融微粒喷射在所述气缸孔的内周表面上以形成喷涂薄膜 ； 以 及防护罩， 其可拆除地安装在所述仿制盖体的所述衬套孔中， 并且被形成为使附着在所述 气缸孔的内周表面上的喷涂微粒不会附着在所述仿制盖体上。在下文中更加详细地说明了本实施例和其它实施例的细节和各种变型。附图说明
下面参考附图进行说明， 其中所有多个附图中的相同附图标记表示相同的部件， 图 1 是示出根据第一实施例的气缸孔喷涂装置的示意性剖视图 ； 图 2 是仿制盖体的示意性透视图 ； 图 3A 是防护罩的示意性透视图 ； 图 3B 是示出图 1 和图 3A 所示的防护罩的安装状态的局部剖视图 ； 图 4 是示出在安装仿制盖体后的气缸孔变形状态的如图 1 中取向的示意性局部剖其中 ：
视图 ； 图 5 是图 4 中的气缸体的俯视图 ；
图 6 是示出气缸孔的研磨处理状态的剖视图 ；
图 7A 是示出将防护罩安装在仿制盖体上的罩安装 / 拆除部分的示意性俯视图 ；
图 7B 是示出使用根据图 7A 的罩安装 / 拆除部分安装防护罩的安装状态的示意性 剖视图 ；
图 8 是示出喷涂薄膜去除装置的示意性透视图 ； 图 9A 至图 9F 是按步骤顺序示出的防护罩的安装操作和拆除操作的示意性竖直剖 图 10A 是对应于图 9A 所示的状态的俯视图 ； 图 10B 是对应于图 9B 所示的状态的俯视图 ； 图 10C 是对应于图 9D 和图 9E 所示的状态的俯视图 ； 图 11 是示出将防护罩定位在仿制盖体上的定位部分的示意性剖视图 ； 图 12A 至图 12E 是按步骤顺序示出喷涂薄膜的分离操作的示意性俯视剖视图 ； 图 13A、 图 13B 和图 13C 是示出图 12A 至图 12E 中的主要部分的放大视图 ； 图 14 是示出气缸孔中的喷涂薄膜的形成步骤的流程图 ； 图 15 是示出本发明的第二实施例的示意性侧视图 ； 图 16 是示出根据第二实施例的防护罩安装在气缸体上的状态的透视图 ； 图 17 是仿制盖体部分的剖视图 ； 图 18 是沿图 17 中的线 18-18 截取的剖视图 ； 图 19 是示出喷涂薄膜去除装置的示意性剖视图 ； 图 20A 和图 20B 是示出喷涂薄膜的去除状态的示意性剖视图 ； 以及 图 21 是示出气缸孔中的喷涂薄膜的形成步骤的流程图。视图 ；
具体实施方式
在通过对形成有喷涂薄膜的气缸孔进行珩磨来制备抛光气缸体的情况下， 如果利 用螺钉将气缸盖确实地紧固， 那么气缸孔由于螺钉的紧固力或引擎实际操作时的热效应而 变形。
因此， 优选地在气缸孔处理装置的仿制盖体使气缸孔变形时在气缸孔上形成喷涂薄膜。然而， 如果将分离式防护罩装置应用于仿制盖体， 则会增大防护罩装置本身的尺寸， 并且在气缸体具有多个气缸孔的情况下， 由于气缸孔之间的尺寸不足， 而无法插入和安装 防护罩装置。 作为选择， 可以使防护罩装置变薄， 然而这样恐怕不能确保刚度能够承受喷涂 薄膜的去除处理。
如果将整体式防护罩装置应用于仿制盖体， 那么在仿制盖体的衬套孔 (liner hole) 的内周表面上会形成喷涂薄膜。然而， 如果从仿制盖体上去除喷涂薄膜， 则担心仿制 盖体本身会受损， 从而缩短昂贵的仿制盖体的使用寿命。这不利于节约制造成本。但是， 当 残留有附着颗粒时， 存在仿制盖体的功能会劣化的担心。
作为对比， 本发明的实施例提供了能够无需去除仿制盖体上的喷涂薄膜而防止仿 制盖体受损的气缸孔喷涂装置和喷涂薄膜形成方法。 在本实施例中， 例如， 防护罩可以安装 在仿制盖体的衬套孔上并可以从仿制盖体的衬套孔上拆除， 从而无需从仿制盖体上去除喷 涂薄膜， 而仅需从防护罩上去除喷涂薄膜。另外， 防护罩被仿制盖体加强， 从而防护罩可以 较薄。可以在拆除防护罩后去除附着的喷涂薄膜。因此， 不仅昂贵的仿制盖体而且防护罩 均可重复使用， 这有利于节省成本。
下面参考附图说明本发明的特定实施例。
如图 1 所示， 根据第一实施例的气缸孔喷涂装置包括气缸体按压装置 20 和喷枪 30。 气缸体按压装置 20 按压气缸体 2 的上表面， 即， 气缸体 2 的安装有气缸盖的上表面。 如 图 2 所示， 气缸体按压装置 20 包括气缸盖形的仿制盖体 10( 即， 对应于气缸盖的夹具 )、 以 及用于将仿制盖体 10 紧固在气缸体 2 的上表面上的螺钉 b。借助于螺钉 b 的紧固力使仿制 盖体 10 压在气缸体 2 上。
喷枪 30 将熔融金属微粒喷射在受到气缸体按压装置 20 按压的气缸体 2 的气缸孔 8 的内周表面上， 从而形成喷涂薄膜 M。如图 1 所示， 通过上下移动旋转装置 46 而利用喷涂 自动装置 45 来喷涂熔融微粒。喷枪 30 悬挂在旋转装置 46 上。供应装置 47 连接在喷涂自 动装置 45 上。供应装置 47 提供电源、 辅助气体或喷涂材料。气缸体 2 通过夹持装置 ( 未 示出 ) 固定在支撑架 3 上。排气扇 49 通过排气管 48 与支撑架 3 的下表面相连。排气扇 49 通过排气管 48 以及支撑架 3 的开口从气缸体 2 中抽吸空气， 并且将气缸孔 8 中的未熔融微 粒和来自喷枪 30 的辅助气体从气缸孔 8 中排出。
如图 2 所示， 在仿制盖体 10 上贯穿地形成有多个衬套孔 14。在仿制盖体 10 被紧 固在气缸体 2 上的状态下， 各个衬套孔 14 与气缸孔 8 连通， 并且喷枪 30 通过衬套孔 14 插 入到气缸孔 8 中。
如图 1 和图 2 所示， 本实施例的喷涂装置包括安装在衬套孔 14 上的防护罩 15。各 个防护罩 15 在安装于衬套孔 14 中的状态下呈薄的圆筒形形状， 并在喷涂方向 ( 即， 与该圆 筒形形状的长度方向垂直的方向 ) 上具有弹性。
如图 3A 所示， 防护罩 15 通过将由弹簧钢制成的薄金属板形成为圆筒形形状而得 到， 并且防护罩 15 的一部分形成有沿着轴向在防护罩 15 的整个长度上延伸的缝状开口 K。 由此， 防护罩 15 重量轻并且较为便宜， 这样有利于节省成本。防护罩 15 可以在喷涂方向上 扩张和收缩， 并且可以容易地安装在仿制盖体 10 上。当防护罩 15 上附着有喷涂薄膜 M 时， 可以容易地用新的防护罩来替换。金属板的开口 K 的端部的形状不限于简单的平整断面， 而优选为所谓的渐缩表面 ( 参见图 13A)， 下文所述的工具 53 可以容易地插入该渐缩表面。防护罩 15 在轴向上的长度 H 略长于仿制盖体 10 的衬套孔 14 的深度， 从而保护仿 制盖体 10 不被喷涂微粒附着， 并且如图 3B 所示， 防护罩 15 的上端从仿制盖体 10 的上表面 伸出。利用这种结构， 当在喷涂操作中通过防护罩 15 从气缸孔 8 的上端导入外部空气时， 防护罩 15 使外部空气顺应于气缸孔 8 的内周表面形状， 并且可以均匀地在气缸孔 8 的内周 表面上形成喷涂薄膜 M。
在气缸孔 8 的轴向上， 防护罩 15 的下端表面延伸至与仿制盖体 10 的下端抵接表 面 11 基本相同的平面。 利用这种结构， 可以从气缸孔 8 的顶部开始可靠地形成喷涂薄膜 M。
防护罩 15 在设置于仿制盖体 10 的衬套孔 14 中时的内径 D1 小于气缸孔 8 的内径 D2。利用这种结构， 当使用喷枪 30 形成喷涂薄膜 M 时， 喷涂薄膜 M 由形成于仿制盖体 10 的 衬套孔 14 与气缸孔 8 之间的边界上的台阶 d 划分为衬套孔 14 侧的喷涂薄膜 M 以及气缸孔 8 侧的喷涂薄膜 M， 并且可以将仿制盖体 10 和气缸体 2 利落地彼此分离。
如图 2 所示， 仿制盖体 10 的下端抵接表面 11 上形成有环绕衬套孔 14 的环形突起 部 13。突起部 13 被形成为用于模拟在完整的引擎中夹在气缸体 2 和气缸盖之间的垫圈。
在仿制盖体 10 借助于螺钉 b 固定于气缸体 2 的上表面的状态下， 由喷枪 30 喷涂 熔融微粒。螺钉 b 螺旋地插入到形成在气缸体 2 上的螺孔 24 中以安装气缸盖， 螺钉 b 的轴 向力将气缸体 2 拉向仿制盖体 10， 并且仿制盖体 10 的突起部 13 压向气缸体 2。 如果借助于螺钉确实地紧固气缸盖， 则气缸孔由于螺钉的紧固力或引擎实际操作 时的热效应而变形。因此， 在制造期间利用螺钉 b 将仿制盖体 10 固定在气缸体 2 的上表面 上， 并且在气缸孔 8 变形的状态下在气缸孔 8 上形成喷涂薄膜 M。然后， 保持仿制盖体 10 的 安装状态， 并使用抛光工具通过珩磨工艺对喷涂薄膜 M 的表面进行抛光。这样， 引擎在其实 际安装时平稳地进行操作， 并且这是优选的情况。
如图 2 所示， 在各个衬套孔 14 周围的位置， 即， 在各个衬套孔 14 的推和止推方向 (TH-ATH 方向 ) 与前后方向 (FR-RR 方向 ) 之间的中部， 仿制盖体 10 设置有螺孔 24。
如果螺钉 b 以这种方式设置在衬套孔 14 周围的这些位置处， 则各个气缸孔 8 的内 周表面 8a 会如图 4 和图 5 中所示那样变形。气缸孔 8 的这种变形状态模拟了利用螺钉将 气缸盖紧固在气缸体 2 上所引起的真实引擎中的变形状态。
如图 4 所示， 气缸孔内周表面 8a 受压而变形， 从而使从气缸体 2 的上表面 ( 气缸 盖安装表面 2a) 开始的具有预定长度 L 的部分最大， 并且气缸孔内周表面 8a 在喷涂方向上 向外突出和变形。如图 5 所示， 这部分的横截面具有下述形状 ： 衬套孔 14 在推和止推方向 (TH-ATH 方向 ) 以及前后方向 (FR-RR 方向 ) 上向外突出和变形， 而在推和止推方向 (TH-ATH 方向 ) 与前后方向 (FR-RR 方向 ) 之间的中部由于螺钉 b 的影响而向外突出不大。该变形 形状是所谓的 “花瓣状” ， 如上所述， 这种变形形状模拟了利用螺钉将气缸盖紧固在气缸体 2 上所引起的真实引擎的变形状态。
在保持该变形状态的同时执行对气缸孔 8 的研磨处理。如图 6 所示， 使用精细镗 孔工艺将内周表面 8a 形成为粗糙的凹凸表面。这样， 随后形成的喷涂薄膜 M 可以牢固地接 合在凹凸表面上。
用于将防护罩 15 安装在仿制盖体 10 上的罩安装 / 拆除部分 40 设置在喷涂装置 附近。如图 7A 所示， 罩安装 / 拆除部分 40 包括罩安装 / 拆除自动装置 41 和三个罩支撑构 件 42。罩安装 / 拆除自动装置 41 沿喷涂方向移动罩支撑构件 42， 抓起存放在罩架 43 上的
一个防护罩 15， 然后将防护罩 15 安装在仿制盖体 10 的衬套孔 14 中或者将防护罩 15 从衬 套孔 14 中拆除。
防护罩 15 具有弹性， 从而可以沿喷涂方向扩张和收缩。因此， 可以利用三个罩支 撑构件 42 从外侧使防护罩 15 的直径减小， 从而可以容易地将防护罩 15 插入仿制盖体 10 的衬套孔 14 中。如图 7B 所示， 如果施加沿直径减小方向的力， 则防护罩 15 因防护罩 15 的 弹性而借助于自身的力抵靠并固定在衬套孔 14 的内表面上。
这里， 如图 7B 所示， 各个罩支撑构件 42 具有倒 L 形横截面， 并且在罩支撑构件 42 上部的内周上形成有台阶 44。台阶 44 用于以内侧表面 42a 抵靠并保持形成防护罩 15 的圆 筒形薄金属板的上部， 并且以钳爪表面 42b 按压该薄金属板的上端以将该上端推入衬套孔 14 中。
喷涂薄膜去除装置 50 自动地去除附着在防护罩 15 上的喷涂薄膜 M， 并且使被剥离 的喷涂薄膜 M 从防护罩 15 的内侧表面向下掉落。尽管喷涂薄膜去除装置 50 独立于气缸孔 喷涂装置进行设置， 但是优选而非必要的是将喷涂薄膜去除装置 50 设置在罩安装 / 拆除部 分 40 的附近， 这是因为这可以提高防护罩 15 的处理速度。
如图 8 所示， 喷涂薄膜去除装置 50 包括 ： 三个外部辊 51a、 51b 和 51c( 统称为外部 辊 51)， 其抵靠防护罩 15 的外周表面并保持防护罩 15 ； 以及内部辊 52， 其设置在由外部辊 51 保持的防护罩 15 内并且抵靠附着在防护罩 15 的内周表面上或附着在防护罩 15 上的喷 涂薄膜 M。喷涂薄膜去除装置 50 还包括从防护罩 15 的开口 K 插入到防护罩 15 和喷涂薄膜 M 之间的工具 53。 外部辊 51 和内部辊 52 使防护罩 15 围绕防护罩 15 的轴线旋转， 并且外部辊 51 和 内部辊 52 在轴向上的长度大于防护罩 15 的轴向长度 H。即使在防护罩 15 较薄且倾向于变 形的情况下， 外部辊 51 和内部辊 52 也会弹性地抵靠并保持防护罩 15， 从而使防护罩 15 平 稳地转动而不会在轴向上发生滑动。
内部辊 52 使防护罩 15 旋转并且使被剥离的喷涂薄膜 M 从防护罩 15 上向下掉落。 内部辊 52 受到控制器的控制， 从而可以处于以下两种位置 ： 抵靠位置， 在该位置， 内部辊 52 抵靠在防护罩 15 的内周表面上并使防护罩 15 围绕防护罩 15 的轴线旋转 ； 以及撤回位置， 在该位置， 内部辊 52 与防护罩 15 分离并使被剥离的喷涂薄膜 M 向下掉落。这样， 同一内部 辊 52 既可驱动防护罩 15 使防护罩 15 旋转又可使被剥离的喷涂薄膜 M 排出， 从而使装置结 构简化。
具体而言， 内部辊 52 被控制为在被剥离的喷涂薄膜 M 向下掉落之后， 内部辊 52 和 外部辊 51a 夹住防护罩 15 并使防护罩 15 旋转。这样， 可以无需使用单独的装置来检查喷 涂薄膜 M 是否从防护罩 15 上剥落。将在下文中对此详细说明。
为了利用外部辊 51 和内部辊 52 更加可靠地保持防护罩 15， 优选地在外部辊 51 或 内部辊 52 的下方区域设置有支撑防护罩 15 的一个或多个支撑辊 54。优选地使支撑辊 54 可以在喷涂方向上移动， 从而支撑辊 54 不会妨碍喷涂薄膜 M 的掉落。
工具 53 从开口 K 插入到防护罩 15 和喷涂薄膜 M 之间， 以从防护罩 15 上剥离并去 除喷涂薄膜 M 或附着的熔融微粒。工具 53 可以例如呈锯齿形形状。
下面， 参考图 9A 至图 14 说明气缸孔喷涂装置的操作。
首先， 将防护罩 15 安装在仿制盖体 10 上 ( 图 14 中的步骤 1)。罩安装 / 拆除自动
装置 41 操作罩支撑构件 42 以抓起存放在罩架 43 上的多个防护罩 15 中的一个防护罩。此 时， 罩支撑构件 42 从图 9A 和图 10A 中所示的状态移动至图 9B 和图 10B 中所示的状态。由 于该移动， 台阶 44 的内侧表面 42a 抵靠并按压存放在罩架 43 上的防护罩 15 的上部的外周 表面， 并且三个罩支撑构件 42 抓紧该外周表面。如图 10B 所示， 通过这种抓紧， 使开口 K 缩 窄从而减小防护罩 15 的直径。
罩安装 / 拆除自动装置 41 保持这种抓紧状态， 并且如图 9C 中所示， 罩安装 / 拆除 自动装置 41 操作罩支撑构件 42 并将防护罩 15 移送至仿制盖体 10 的衬套孔 14 中。
如图 9D 中所示， 罩安装 / 拆除自动装置 41 使各个罩支撑构件 42 降低， 罩支撑构 件 42 的台阶 44 的钳爪表面 42b 按压防护罩 15 的上表面， 并且将防护罩 15 插入衬套孔 14 中。
仿制盖体 10 的衬套孔 14 的内部上侧形成有坡面 10t。 因此， 防护罩 15 在坡面 10t 的作用下直径减小并被平稳地插入。
下面， 如图 9E 中所示， 向下推动罩安装 / 拆除自动装置 41 直至防护罩 15 的下端 表面与仿制盖体 10 的下端抵接表面 11 一致为止， 即， 直至防护罩 15 的下端表面与仿制盖 体 10 的下端抵接表面 11 相对为止。 在这种情况下， 可以在仿制盖体 10 的下端抵接表面 11 上设置与防护罩 15 的下端 表面抵接的板件。作为另一种手段， 如图 11 所示， 可以在防护罩 15 的外周表面上的预定位 置形成突起部 60， 并且在仿制盖体 10 的衬套孔 14 的内周表面上形成凹陷部 61。突起部 60 可以配合到凹陷部 61 中， 从而形成将防护罩 15 定位的定位部分 62。 利用这种结构， 可以容 易地使防护罩 15 的下端表面与仿制盖体 10 的下端抵接表面 11 一致， 并且可以从气缸孔 8 的顶部开始可靠地形成喷涂薄膜 M。当然， 定位部分 62 的突起部和凹陷部之间的关系可以 相反。当从外周表面上设置有这种突起部 60 的防护罩 15 上剥离喷涂薄膜 M 时， 可以将外 部辊 51 分为两个部分， 即上部和下部， 从而突起部 60 不会抵靠外部辊 51， 并且突起部 60 可 以位于该外部辊 51 的上部和下部之间。
当防护罩 15 的直径减小时， 在罩支撑构件 42 和防护罩 15 之间产生间隙 G1( 参见 图 9E 和图 10C)。如果形成了间隙 G1， 则如图 9F 中所示， 可以无障碍地向上移动罩支撑构 件 42， 并且防护罩 15 由于其自身弹性而扩张， 从而抵靠在衬套孔 14 上并安装在仿制盖体 10 上。
当防护罩 15 的安装操作完成时， 罩安装 / 拆除自动装置 41 使罩支撑构件 42 返回 至罩架 43 的位置， 并且执行对防护罩 15 的下一次抓紧操作。
当在所有的衬套孔 14 中都安装了防护罩 15 时， 使用螺钉 b 将仿制盖体 10 安装在 气缸体 2 上 ( 图 14 中的步骤 2)。也就是说， 将气缸体 2 设置在支撑架 3 上， 通过夹持构件 固定并保持气缸体 2， 并且随后使用螺钉 b 将仿制盖体 10 安装在气缸体 2 的气缸盖安装表 面 2a 上。
通过紧固螺钉 b 使气缸体 2 的气缸孔 8 的内周表面变形 ( 图 14 中的步骤 3)。保 持这种变形状态， 并且执行使气缸孔 8 的内周表面粗糙的研磨处理 ( 图 14 中的步骤 4)。
喷枪 30 边旋转边从气缸孔 8 中下降， 并且在气缸孔 8 的内周表面上形成喷涂薄膜 M。也就是说， 执行涂布处理 ( 图 14 中的步骤 5)。优选但非必要地， 喷涂薄膜 M 在图 1 中所 示的排气扇 49 操作时形成， 以便从排气管 48 中抽吸由喷枪 30 的操作产生的高温气体。这
样， 可以使外部空气从仿制盖体 10 的衬套孔 14 进入气缸体 2， 从排气管 48 排出该空气， 并 且可以喷涂熔融微粒。
当以这种方式将仿制盖体 10 安装在气缸体 2 上时， 下端抵接表面 11 与气缸体 2 紧密接触。喷枪 30 旋转， 并且下降至防护罩 15 内以喷涂熔融微粒。喷涂薄膜 M 附着在防 护罩 15 上而不是仿制盖体 10 上。由此， 无需对仿制盖体 10 进行喷涂薄膜去除操作。
当完成了喷涂薄膜 M 的形成操作时， 借助于罩安装 / 拆除自动装置 41 将防护罩 15 从仿制盖体 10 的衬套孔 14 上拆除 ( 图 14 中的步骤 6)， 并且执行喷涂薄膜 M 的去除处理 ( 图 14 中的步骤 7)。
如图 12A 中所示， 喷涂薄膜 M 附着在防护罩 15 的内周表面上。 然而， 如图 13A 中所 示， 由于开口 K 具有可使工具 53 插入的间隙 G2， 所以利用间隙 G2 剥离喷涂薄膜 M。下面， 说明剥离喷涂薄膜 M 的操作。
首先， 将防护罩 15 安装在喷涂薄膜去除装置 50 上。用罩安装 / 拆除自动装置 41 保持防护罩 15 并将防护罩 15 置于三个外部辊 51 之间。在将防护罩 15 放置在位于外部辊 51 下方的支撑辊 54 上之后， 外部辊 51b 和 51c 沿喷涂方向向内移动， 抵靠防护罩 15 的外周 表面并施压， 从而使防护罩 15 被外部辊 51 保持。
如图 12B 中所示， 防护罩 15 在压力下被夹在外部辊 51a 和内部辊 52 之间， 并且在 该状态下， 防护罩 15 朝着空心箭头所示的方向旋转。
从旋转防护罩 15 的开口 K 的间隙 G2 插入工具 53( 参见图 13B)。在防护罩 15 具 有弹性的情况下， 在插入工具 53 时防护罩 15 的位于开口 K 附近的部分也向外弹性变形， 从 而可以容易地插入工具 53。
当插入了工具 53 时， 喷涂薄膜 M 从防护罩 15 上被剥离， 而防护罩 15 由于自身的 弹性而沿喷涂方向向外扩张。结果， 可以增强对喷涂薄膜 M 的剥离性能。与熔接薄膜相比， 喷涂薄膜 M 不是牢固地附着， 而是机械地附着在防护罩 15 上， 从而可以使用较小的力剥离 喷涂薄膜 M。
外部辊 51a 和内部辊 52 使防护罩 15 旋转至少一整圈， 将附着在防护罩 15 的内周 表面上的喷涂薄膜 M 剥离， 然后内部辊 52 背离外部辊 51a 移开。结果， 防护罩 15 由于其自 身弹性而扩张。如图 12C 中所示， 防护罩 15 与接下来的外部辊 51b 和 51c 接触， 从而与三 个外部辊 51 接触以稳定地旋转。
根据本实施例的喷射薄膜去除装置和喷射薄膜去除方法， 借助外部辊 51a 和内部 辊 52 使附着有喷涂薄膜 M 的防护罩 15 围绕防护罩 15 的轴线旋转， 通过防护罩 15 的开口 K 插入工具 53， 并且将喷涂薄膜 M 从防护罩 15 上剥离。因此， 喷涂薄膜 M 可以从防护罩 15 上自动地剥离， 并且可以简单且容易地执行喷涂薄膜去除操作。
如图 12D 所示， 当喷涂薄膜 M 从防护罩 15 上剥离时， 在防护罩 15 的内周表面和喷 涂薄膜 M 的外周表面之间形成间隙 G3。尽管防护罩 15 被三个外部辊 51 所保持， 但喷涂薄 膜 M 不会扩张并且喷涂薄膜 M 从防护罩 15 上分离。于是， 喷涂薄膜 M 失去支撑， 喷涂薄膜 M 会由于其自身重量而下落， 并且可以无需使用任何附加装置来排出喷涂薄膜 M。
如果使用弹簧等一直朝着撤回方向对工具 53 施加偏压， 则防护罩 15 旋转并且当 开口 K 的位置与工具 53 的位置相对时， 使工具 53 从防护罩 15 中自动地抽出。
如图 12E 所示， 在由三个外部辊 51 保持已分离了喷涂薄膜 M 的防护罩 15 的状态下， 内部辊 52 向相对的一个外部辊 51a 移动。这样， 防护罩 15 被再次夹在外部辊 51a 和内 部辊 52 之间。当在这种状态下驱动外部辊 51a 和内部辊 52 时， 外部辊 51a 和内部辊 52 在 夹紧的状态下旋转。
这时， 如果防护罩 15 上没有残留喷涂薄膜 M， 则在防护罩 15 的整个圆周上内部辊 52 的位置向外移动等于喷涂薄膜 M 的厚度的距离， 但是如果残留有喷涂薄膜 M， 则内部辊 52 会抵靠在残留有喷涂薄膜 M 的部分上， 从而内部辊 52 不向外移动。因此， 如果对比去除喷 涂薄膜 M 之前和之后的内部辊 52 的位置， 该装置本身就可以检测出防护罩 15 是喷涂薄膜 去除失败还是从防护罩 15 上正常地去除了喷涂薄膜 M， 而无需使用任何其它检测装置。也 就是说， 不仅可以自动地执行喷涂薄膜 M 的剥离操作， 还可以自动地执行检验操作 ( 图 14 中的步骤 8)。
对气缸体 2 的气缸孔 8 执行抛光处理， 即珩磨处理 ( 图 14 中的步骤 9)， 然后从气 缸体 2 上拆除仿制盖体 10( 图 14 中的步骤 10)。
下面参考图 15 至图 18 说明本发明的第二实施例。
根据本实施例的气缸孔喷涂装置， 用于固定气缸体 2 的装置不是第一实施例中的 螺钉。作为代替， 使用诸如液压缸等驱动源来进行操作。防护罩的形状不是第一实施例中 的薄圆筒形形状， 而是如下文中更加详细说明的那样具有头部和腿部。 如图 15 所示， 气缸孔喷涂装置包括 ： 气缸体按压装置 20， 其按压气缸体 2 的气缸 盖安装表面 2a ； 喷枪 30， 其将喷涂微粒喷射在气缸孔 8 的内周表面上以形成喷涂薄膜 M ； 以 及珩磨头 6， 其对喷枪 30 形成的喷涂薄膜 M 进行抛光处理。气缸体按压装置 20 包括仿制盖 体 10 和将仿制盖体 10 按压在气缸体 2 上的加压装置 20a。
支撑架 3 和支柱 4 竖立在基座 1 上。支撑架 3 竖直地设置在基座 1 上， 并且利用 夹持构件 ( 未示出 ) 将设置在支撑架 3 的上部的气缸体 2 固定在适当位置并保持。在支柱 4 的顶部设置有顶板 5。珩磨头 6、 喷枪 30 和加压 / 驱动装置 20a 悬挂在顶板 5 上。
加压 / 驱动装置 20a 包括悬挂在顶板 5 上的液压缸 21 和从液压缸 21 伸出的推杆 22。仿制盖体 10 的螺孔 24 与推杆 22 的下端相连。
在仿制盖体 10 上形成有多个衬套孔 14， 并且防护罩 15 安装在衬套孔 14 中。在下 端抵接表面 11( 仿制盖体 10 的下表面 ) 的下文所述预定位置上形成有突起部 13。该突起 部 13 按压气缸体 2 的气缸盖安装表面 2a 并形成前述的气缸孔 8 的变形状态 ( 参考图 4 和 图 5)。
防护罩 15 由金属材料制成并且可拆除地设置在衬套孔 14 中。当防护罩 15 设置 在衬套孔 14 中时， 由于防护罩 15 被仿制盖体 10 保持， 因此即使防护罩 15 较薄也具有一定 刚度。
如图 16 至图 18 中所示， 防护罩 15 包括相对较厚的环状头部 16a、 与头部 16a 一体 成形的薄腿部 16b、 以及将薄腿部 16b 与头部 16a 彼此连接的连接部分 17。头部 16a 设置 在形成于衬套孔 14 的上部的开口边缘处的凹槽 10a 中， 而薄腿部 16b 的下端悬挂至气缸体 2 的气缸盖安装表面 2a 处。在防护罩 15 内形成有通孔 O。通过通孔 O 插入喷枪 30 或珩磨 头 6。由于头部 16a 配合并插入到凹槽 10a 中， 因此没有不必要地缩小衬套孔 14。防护罩 15 包括厚的环状头部 16a， 从而提高了整个防护罩 15 的刚度， 并且防护罩 15 可以多次重复 使用。
由于如图 17 所示在仿制盖体 10 上形成有多个衬套孔 14， 因此衬套孔 14 之间的中 间壁 18 变薄， 因此仿制盖体 10 会太窄而无法设置防护罩 15。因此， 在本实施例中， 除去中 间壁 18 的上部， 从而可以在该处设置连接部分 17。 因此， 可以仅仅通过在中间壁 18 上跨置 连接部分 17， 来容易地安装或拆除防护罩 15。
如第一实施例那样， 在衬套孔 14 周围的位置， 即， 在推和止推方向 (TH-ATH 方向 ) 与前后方向 (FR-RR 方向 ) 之间的中部设置各个螺孔 24。加压 / 驱动装置 20a 的推杆 22 的 下端与该中部相连。
通过借助于设置在仿制盖体 10 下表面上的突起部 13 按压气缸体 2 的上表面 2a， 使气缸孔 8 产生变形。突起部 13 按压气缸孔 8 的四个位置 ( 参见图 16 中的阴影线区域 19)， 即， 前后方向位置 ( 前向位置 FR、 后向位置 RR) 以及推和止推方向位置 ( 推向位置 TH、 止推向位置 ATH)， 并且受压的位置不是第一实施例中那样的环形。
由于这种挤压， 气缸孔 8 不会受到螺钉的影响。然而， 在气缸孔 8 的位于前向位置 FR、 后向位置 RR、 推向位置 TH 以及止推向位置 ATH 之间的部分低于气缸体 2 的上表面 2a 预 定长度 (L)， 这些部分在四个位置由于突起部 13 的作用而向内隆起。 因此， 可以模拟在正常 操作期间紧固螺钉时产生的气缸孔 8 的变形。 喷枪 30 设置在顶板 5 上， 从而喷枪 30 可以竖直移动并且围绕自身轴线旋转。喷 枪 30 从其下端的喷嘴向气缸体 2 的气缸孔 8 的内周表面 8a 喷射喷涂微粒， 从而形成喷涂 薄膜 M。
在喷枪 30 通过防护罩 15 的通孔 O 插入气缸孔 8 中的状态下喷射喷涂微粒， 并且 喷枪 30 围绕自身轴线旋转。为了在气缸孔 8 的内周表面 8a 上均匀地形成喷涂薄膜 M， 优选 从防护罩 15 开始喷涂。由此， 由喷涂微粒形成附着在防护罩 15 的内表面上的喷涂薄膜 M。
根据一个实施例， 可以通过使整个防护罩 15 变形而去除附着在防护罩 15 上的喷 涂薄膜 M。 通过使防护罩 15 在衬套孔 14 的推和止推方向上扩张和收缩， 以及通过使防护罩 15 在前后方向上扩张、 收缩和变形， 可以从防护罩 15 上去除喷涂薄膜 M。
作为选择， 如图 19 所示， 在防护罩 15 上设置有能够使防护罩 15 的一部分相对于 防护罩 15 的另一部分变形的切缝 23， 从而提供去除喷涂薄膜 M 的功能。 当以这种方式在防 护罩 15 自身上设置该切缝 23 时， 可以极其容易地去除喷涂薄膜 M。当切缝 23 沿着防护罩 15 的中心线设置时， 例如， 如图 20A 所示， 如果使从仿制盖体 10 的衬套孔 14 上拆除的防护 罩 15 变形为使具有头部 16a 并附着有喷涂薄膜 M 的防护罩 15 的左部偏离防护罩 15 的右 部， 则可以容易地从防护罩 15 上去除喷涂薄膜 M。如图 20B 所示， 仿制盖体 10 可以在推和 止推方向上沿与切缝 23 交叉的方向滑动。
在这种用于去除喷涂薄膜的装置中， 对防护罩 15 的连接部分 17 施力。由于连接 部分 17 相对较厚而使连接部分 17 跨在衬套孔 14 之间的中间壁 18 上， 所以该部分的刚度 较高。因此， 即使在连接部分 17 中产生应力， 也会由于该部分坚固而可以重复使用防护罩 15。
下面， 参考图 21 按顺序说明喷涂薄膜 M 的形成操作。
在形成喷涂薄膜 M 时， 首先将仿制盖体 10 安装在气缸体 2 上 ( 步骤 1)。也就是 说， 将气缸体 2 放置在支撑架 3 上， 并且通过夹持构件固定并保持气缸体 2。 然后， 使仿制盖 体 10 下降， 并且将仿制盖体 10 设置在气缸体 2 的气缸盖安装表面 2a 上。
接着， 预先产生当使用螺钉将气缸盖紧固在气缸体 2 上时产生的气缸孔 8 的变形 状态， 并且使用按压装置 20 来进行按压 ( 步骤 2)。由控制装置 ( 未示出 ) 控制按压装置 20 的按压力。
该按压操作通过使用液压缸 21 降低推杆 22 并使用仿制盖体 10 对气缸体 2 加压 来执行。液压缸 21 的压力通过推杆 22 传递至仿制盖体 10， 并且突起部 13 主要通过垫圈 ( 未示出 ) 对气缸盖安装表面 2a( 气缸体 2 的上表面 ) 强有力地加压。
该加压力模拟了当使用螺钉将气缸盖紧固在气缸体 2 上时气缸孔 8 的变形状态。
使用加热装置对气缸体 2 的上表面 2a 直接加热， 从而在气缸体 2 的气缸盖安装表 面侧与该气缸盖安装表面侧的相反侧之间产生温差。模仿了在引擎操作状态下的气缸孔 8 的温度分布状态， 并且可以模仿在热效应下气缸孔 8 的变形状态。
保持这种变形状态， 执行研磨处理 ( 步骤 3)， 从而将内周表面 8a 形成为粗糙的凹 凸表面。
将防护罩 15 安装在气缸体 2 上 ( 步骤 4)。通过安装防护罩 15， 将仿制盖体 10 的 衬套孔 14 的整个内周表面覆盖。在保持气缸孔 8 的变形状态的同时， 从喷枪 30 中等离子 喷射出喷涂微粒， 并且形成喷涂薄膜 M， 即， 执行涂布处理 ( 步骤 5)。 根据在变形状态下的喷涂操作， 与在考虑到变形裕量时形成喷涂薄膜 M 的情况相 比， 喷涂薄膜 M 不需要太厚， 这有利于节约成本。
如图 1 所示， 供应装置 47 向喷涂自动装置 45 提供电源、 辅助气体和喷涂微粒， 并 且喷枪 30 喷射喷涂微粒。使排气扇 49 操作， 通过衬套孔 14 和气缸孔 8 从防护罩 15 抽吸 外部空气， 并且将空气从排气管 48 排出。
外部空气通过防护罩 15 送入。外部空气不是流向气缸孔 8 的内周表面， 而是沿中 心轴线流动。因此， 外部空气不会对喷涂薄膜 M 的形成产生影响。
接着， 使喷枪 30 通过防护罩 15 的通孔 O 插入到气缸孔 8 中， 并且在使喷枪 30 围 绕自身轴线旋转的同时将喷涂微粒喷涂在气缸孔 8 的内周表面上， 从而形成喷涂薄膜 M。 为 了均匀地形成喷涂薄膜 M， 从防护罩 15 上开始喷涂操作， 并且喷涂操作延伸至气缸孔 8 的内 周表面 8a。由此， 喷涂微粒附着在防护罩 15 的内周表面上。
在本实施例中， 由于在防护罩 15 设置在衬套孔 14 中并且喷涂薄膜 M 附着在防护 罩 15 上的状态下执行操作， 因此可以防止喷涂薄膜 M 附着在仿制盖体 10 上。因此， 无需对 仿制盖体 10 执行喷涂薄膜去除操作。
当完成了在气缸孔 8 的整个内周表面上形成喷涂薄膜 M 的涂布处理时， 从气缸体 2 上拆除防护罩 15( 图 21 中的步骤 6)。从被拆除的防护罩 15 上去除附着的喷涂薄膜 M( 图 21 中的步骤 7)。通过使防护罩 15 自身变形或偏离来执行该去除处理。将去除了喷涂薄膜 M 的防护罩 15 存放在执行安装操作的位置处， 并且重复使用防护罩 15。
形成有喷涂薄膜 M 的气缸孔 8 保持变形状态， 并且将珩磨头 6 放入气缸孔 8 中以 进行珩磨处理， 即执行气缸孔 8 的内周表面的抛光处理， 直至获得预定的圆度和直线度为 止 ( 图 21 中的步骤 8)。在受压并变形的熔接在气缸孔 8 的内周表面上的喷涂薄膜 M 之中， 喷涂薄膜 M 的如图 5 和图 6 中所示的向内突出部分被切除， 从而提高了气缸孔 8 的圆度和 直线度。
当解除了按压装置 20 的按压力并且将仿制盖体 10 从气缸体 2 上拆除时 ( 图 21
中的步骤 9)， 操作完成。
本发明不限于上述实施例， 并且可以在权利要求书的范围内对本发明进行多种变 型。例如， 尽管在上述实施例中气缸体 2 设置在位于基座 1 上的支撑架 3 上， 并且从上方降 低仿制盖体 10 以进行加压， 然而可以使用任何装置， 只要该装置至少具有按压装置和喷涂 器即可。
本发明可以容易地重复利用在气缸孔的内周表面上形成喷涂薄膜时使用的防护 罩。
对上述实施例的说明是为了便于对本发明的理解， 而不是用于限制本发明。 相反， 本发明旨在覆盖所附权利要求书的范围中包括的多种变型和等同布置方式， 该范围与最广 义的解释一致， 从而包含法律所允许的所有变型和等同结构。