专利名称：气缸孔喷涂装置和喷涂薄膜形成方法
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。
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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。
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， 其中图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 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 视图；图IOA是对应于图9A所示的状态的俯视图；图IOB是对应于图9B所示的状态的俯视图；图IOC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。
具体实施例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
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，S卩，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，并且可以均勻地在气缸孔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Dl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IOA中所示的状态移动至图9B和图IOB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IOB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IOt 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Gl (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 M0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 —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IOa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0。通过通孔0插入喷枪30或珩磨 头6。由于头部16a配合并插入到凹槽IOa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)，S卩，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ΑΤΗ)，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0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上均勻地形成喷涂薄膜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0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 了均勻地形成喷涂薄膜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
12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。
权利要求
一种喷涂装置，其用于在气缸体的气缸孔的内周表面上形成喷涂薄膜，并且包括气缸体按压装置，其包括呈气缸盖状并具有衬套孔的仿制盖体，并且当通过所述仿制盖体按压所述气缸体时，模拟了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；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。
2.根据权利要求1所述的喷涂装置，其中所述防护罩包括在喷涂方向上具有弹性的薄圆筒形金属板。
3.根据权利要求2所述的喷涂装置，其中所述防护罩包括沿所述防护罩的轴向在所述金属板的整个长度上延伸的切缝状开口。
4.根据权利要求2或3所述的喷涂装置，其中所述防护罩的轴向长度大于所述仿制盖体的衬套孔的深度。
5.根据权利要求1所述的喷涂装置，其中，所述仿制盖体具有多个衬套孔，并且所述防 护罩还包括多个头部，其分别为设置在形成于所述仿制盖体的对应衬套孔的开口边缘处的凹槽中 的厚环状头部；薄腿部，其与各个头部形成为一体，并且被容纳在对应的所述衬套孔中；以及 连接部分，其将所述多个头部彼此相连。
6.根据权利要求5所述的喷涂装置，其中，所述连接部分跨在所述仿制盖体的多个衬套孔之间的中部上。
7.根据权利要求1所述的喷涂装置，其中，所述防护罩还包括喷涂薄膜去除装置，其用于剥离附着在所述防护罩的内周表面上的所述喷涂薄膜。
8.根据权利要求7所述的喷涂装置，其中，所述喷涂薄膜去除装置是所述防护罩中的切缝，所述切缝允许所述防护罩的一部分相 对于所述防护罩的另一部分变形。
9.一种喷涂薄膜形成方法，其用于在气缸体的气缸孔的内周表面上形成喷涂薄膜，所 述方法包括通过使用具有气缸盖状衬套孔的仿制盖体按压所述气缸体，模拟当利用螺钉将气缸盖 紧固在所述气缸体上时所述气缸体的气缸孔的变形状态；在使用所述仿制盖体按压所述气缸体后，通过所述仿制盖体的衬套孔将喷涂器插入所 述气缸孔中；以及在模拟所述气缸孔的变形状态并且所述防护罩可拆除地安装在所述衬套孔中的状态 下，由所述喷涂器喷射熔融微粒，以在所述气缸孔的内周表面上形成喷涂薄膜。
10.根据权利要求9所述的喷涂薄膜形成方法，还包括在所述气缸孔的内周表面上形成喷涂薄膜后，在保持使用所述仿制盖体按压所述气缸 体的状态下，对形成在所述气缸孔的内周表面上的所述喷涂薄膜的表面进行抛光处理。
11.根据权利要求10所述的喷涂薄膜形成方法，还包括在所述喷涂薄膜的抛光处理之前，从所述仿制盖体上拆除所述防护罩。
全文摘要
本发明提供了一种气缸孔喷涂装置，该气缸孔喷涂装置能够在利用仿制盖体使气缸孔变形的状态下在气缸孔中形成喷涂薄膜之后执行珩磨处理和抛光处理。在如同使用螺钉将气缸盖紧固在气缸体上那样将仿制盖体按压在气缸体上的状态下，使用喷枪在气缸孔的内周表面上形成喷涂薄膜。由此，模拟了气缸孔的变形状态。防护罩防止喷涂薄膜附着在仿制盖体上并且可拆除地安装在仿制盖体的衬套孔上。
文档编号C23C4/02GK101939462SQ200980104222
公开日2011年1月5日 申请日期2009年2月27日 优先权日2008年2月29日
发明者高桥政嗣, 高桥秀雄 申请人:日产自动车株式会社