コールドスプレー検査装置およびコールドスプレー検査方法
【課題】コールドスプレー装置が正常であるか否かを検査できるコールドスプレー検査装置を提供する。
【解決手段】コールドスプレー装置１００が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置１０であって、コールドスプレー装置１００によって噴射される噴射体を堆積させる基材２と、基材２上に堆積した噴射体の略円錐形状ＲＣの側面断面形状ＲＴを認識するＣＣＤカメラ３と、側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似し、二等辺三角形Ｔの頂角αが所定の範囲内であれば、コールドスプレー装置１００は正常であると判断するコントローラ５と、を具備する。
【解決手段】コールドスプレー装置１００が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置１０であって、コールドスプレー装置１００によって噴射される噴射体を堆積させる基材２と、基材２上に堆積した噴射体の略円錐形状ＲＣの側面断面形状ＲＴを認識するＣＣＤカメラ３と、側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似し、二等辺三角形Ｔの頂角αが所定の範囲内であれば、コールドスプレー装置１００は正常であると判断するコントローラ５と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コールドスプレーの工程保証を確認するコールドスプレー検査装置およびコールドスプレー検査方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コールドスプレーは、金属部材に皮膜を形成する新しい溶射方法の技術として公知である。コールドスプレーは、固相状態のまま原料粉末の皮膜を形成する方法として注目されている。より詳しくは、コールドスプレーとは、原料粉末の融点又は軟化点よりも低い温度の作動ガスを超音速流とし、作動ガス中に原料粉末を投入してノズルより噴射し、固相状態のまま金属部材に衝突させて皮膜を形成する溶射方法である。言い換えれば、コールドスプレーとは、金属、合金、金属間化合物またはセラミックス等の原料粉末を超音速で金属表面に固相状態で衝突させて皮膜を形成するものである。
【０００３】
コールドスプレーは、コールドスプレー装置によって行われる。コールドスプレー装置は、ノズルと、ガス加熱装置と、粉末供給装置と、を具備している。例えば、特許文献１はコールドスプレーのノズルの構成を開示している。
【０００４】
近年、コールドスプレーを生産現場に適用することが試みられている。しかし、生産現場では、コールドスプレーの工程保証の確認ができていないのが現状である。コールドスプレーの工程保証とは、コールドスプレー装置が正常であれば、コールドスプレーによる成膜品質も良品であることをいう。言い換えれば、コールドスプレー装置が異常であれば、コールドスプレーによる成膜品質は保証されていないことになる。例えば、コールドスプレー装置では、材料粉末を固相状態のまま基材表面に吹き付けるため、ノズルの目詰りが発生する確率が高い。コールドスプレー装置のノズルが目詰りしている状態では、ノズルより噴射される原料粉末も少なくなり、十分な厚みの成膜が形成されず、成膜品質は良品ではないことになる。
【０００５】
現状では、生産現場では、コールドスプレー装置に供給するガス流量および粉末量を管理することしかできていない。つまり、生産現場では、ノズルの目詰り等の不良状態を確認する手段が確立されていない。コールドスプレーを生産現場に適用するには、コールドスプレー装置が正常であるか否かを検査できることが課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４２６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は、コールドスプレー装置が正常であるか否かを検査できるコールドスプレー検査装置およびコールドスプレー検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記形状認識手段により認識される略円錐形状の噴射体の高さが所定高さとなるまで噴射体を堆積させ、所定高さとなった前記噴射体の側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【００１０】
請求項２においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記コールドスプレー装置によって、前記基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、前記基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、前記形状認識手段によって認識した前記噴射体の略円錐形状の側面断面形状を、二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【００１１】
請求項３においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記コールドスプレー装置によって、前記基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、前記基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、前記形状認識手段によって認識した前記噴射体の略円錐形状の側面断面形状を、二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【００１２】
請求項４においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて噴射体を噴射し、該基材上に所定高さの略円錐形状が形成されるまで噴射体を堆積させ、前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【００１３】
請求項５においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、該基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【００１４】
請求項６においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、該基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のコールドスプレー検査装置およびコールドスプレー検査方法によれば、コールドスプレー装置が正常であるか否かを検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るコールドスプレー装置の全体的な構成を示した構成図。
【図２】実施形態に係るコールドスプレー検査装置の全体的な構成を示した構成図。
【図３】実施形態１であるコールドスプレー検査制御の流れを示すフロー図。
【図４】側面断面形状を二等辺三角形に近似する方法を示す模式図。
【図５】頂角とガス流速との関係を示すグラフ図。
【図６】実施形態２であるコールドスプレー検査制御の流れを示すフロー図。
【図７】側面断面形状を二等辺三角形に近似する方法を示す模式図。
【図８】底辺と閉塞率との関係を示すグラフ図。
【図９】高さと粉末供給量との関係を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を用いて、実施形態に係るコールドスプレー装置１００について説明する。
コールドスプレー装置１００は、原料粉末としての銅の融点未満又は軟化温度以下の作動ガスとしての窒素ガスを超音速流とし、銅粉末と共にノズル１１０から噴射体として噴射し、固相状態のまま金属部材１２０に衝突させて皮膜を形成する溶射方法であるコールドスプレーを実現する装置である。コールドスプレー装置１００は、ノズル１１０と、ガス加熱装置１１２と、粉末供給装置１１４と、を具備している。
【００１８】
ガス加熱装置１１２は、ガス導入管１１７より導入される窒素ガスを銅の融点又は軟化点よりも低い温度まで加熱し、ガス導入管１１６よりノズル１１０に供給する装置である。粉末供給装置１１４は、ホッパー１１３に貯溜された銅を粉末状に粉砕し、粉末導入管１１５よりノズル１１０に供給する装置である。
【００１９】
ノズル１１０は、ガス導入管１１６より導入される窒素ガスを超音速流とするとともに、粉末導入管１１５より導入される銅粉末を窒素ガス中に投入することにより、銅粉末を窒素ガスとともに超音速流として噴射して固相状態のまま金属部材１２０に衝突させるものである。なお、金属部材１２０には、マスキング治具１２１・１２１が設けられ、マスキング治具１２１・１２１が設けられた箇所以外の部分、すなわち金属部材１２０の必要な部分のみに皮膜が形成される。
【００２０】
本実施形態のコールドスプレー装置１００では、原料粉末を銅とし、作動ガスを窒素とする構成としたが、これに限定されない。原料粉末をアルミニウムまたはニッケルとし、作動ガスを空気とする構成としても良い。
【００２１】
コールドスプレー装置１００の作用について説明する。
すなわち、コールドスプレー装置１００によって、窒素ガスを超音速流とし、銅粉末と共にノズル１１０から噴射体として噴射したときは、飛行中の航空機のように、円錐形状の衝撃波領域が形成される（マッハコーン領域）。このとき、噴射された銅粉末は、マッハコーン領域と同様の形状である略円錐形状ＲＣとなって金属部材１２０に堆積する。
【００２２】
図２を用いて、実施形態に係るコールドスプレー検査装置１０について説明する。
コールドスプレー検査装置１０は、コールドスプレー装置１００が正常であるか否かを検査する装置である。コールドスプレー検査装置１０は、基材２と、形状認識手段としてのＣＣＤカメラ３と、コントローラ５と、を具備している。
【００２３】
基材２は、ガラス繊維板で構成されている。基材２は、支持台６に下方から支持されている。基材２は、基材２の表面とノズル１１０の噴出し部１１０Ａとの距離が、所定距離Ｌとなるように配置されている。本実施形態の基材２は、ガラス繊維板とする構成としたが、これに限定されない。例えば、基材２をセラミック板とする構成としても良い。
【００２４】
ＣＣＤカメラ３は、２次元画像による形状を認識する機能を有している。ＣＣＤカメラ３は、支持台７に下方から支持されている。ＣＣＤカメラ３は、基材２に堆積した銅粉末によって形成される略円錐形状ＲＣの側面断面形状ＲＴを認識できるように、基材２の側方に配置されている。図２では、ＣＣＤカメラ３は、堆積した銅粉末によって形成される略円錐形状ＲＣのＳ−Ｓ断面における側面断面形状ＲＴを認識している。本実施形態では形状認識手段をＣＣＤカメラ３とする構成としたが、これに限定されない。形状認識手段は、銅粉末が堆積して形成される略円錐形状ＲＣの側面断面形状ＲＴを認識できる手段であれば、他の構成であっても良い。
【００２５】
コントローラ５は、コールドスプレー装置１００が正常であるか否かを判断する機能を有している。また、コントローラ５は、ＣＣＤカメラ３によって認識された形状を解析する機能を有している。コントローラ５には、コールドスプレー装置１００と、ＣＣＤカメラ３と、が接続されている。
【００２６】
図３〜図５を用いて、実施形態１であるコールドスプレー検査制御Ｓ１００について説明する。
【００２７】
図３を用いて、コールドスプレー検査制御Ｓ１００の流れについて説明する。
コントローラ５は、ステップＳ１０１において、コールドスプレー装置１００によって、窒素ガスを超音速流とし、銅粉末と共にノズル１１０から噴射体として噴射する。このとき、噴射された銅粉末は、基材２上にて堆積し略円錐形状ＲＣを形成していく。コントローラ５は、ステップＳ１０２において、ＣＣＤカメラ３によって、堆積する略円錐形状ＲＣの側面断面形状ＲＴを認識する。
【００２８】
コントローラ５は、ステップＳ１０３において、認識している側面断面形状ＲＴの高さＨが所定高さＨ１になれば、コールドスプレー装置１００の噴射を停止する（図４参照）。コントローラ５は、ステップＳ１０４において、側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する。側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する方法について、詳しくは後述する。
【００２９】
コントローラ５は、ステップＳ１０５において、二等辺三角形Ｔの頂角αを算出する（図４参照）。コントローラ５は、ステップＳ１０６において、頂角αが所定範囲（α１〜α２）にあるか否かを確認する。なお、所定範囲（α１〜α２）については、予めコントローラ５に記憶されているものとする。
【００３０】
コントローラ５は、頂角αが所定範囲（α１〜α２）にあれば、ガス流速が正常な範囲内であるため、ステップＳ１０７に移行して、コールドスプレー装置１００が正常であると判断する。なお、頂角αとガス流速との相関について、詳しくは後述する。
【００３１】
一方、コントローラ５は、ステップＳ１０６において、頂角αが所定範囲（α１〜α２）になければ、ガス流速が正常な範囲内ではないため、ステップＳ１０８に移行して、コールドスプレー装置１００が異常であると判断する。ステップＳ１０８において、コールドスプレー装置１００が異常であると判断された場合には、ピトー管等でさらに正確なガス流速を測定する。
【００３２】
図４を用いて、二等辺三角形Ｔへの近似について説明する。
ここで、略円錐形状ＲＣ、すなわち側面断面形状ＲＴの裾野部分は、衝撃波によって拡がっている。そこで、形状の解析を容易に行うために、コントローラ５は、側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する。コントローラ５は、側面断面形状ＲＴについて、側面断面形状ＲＴの頂角を形成する２つの辺Ｌ１・Ｌ２を底辺ＢＬに向けて延長し、延長した２つの辺Ｌ１・Ｌ２と、底辺ＢＬと、によって形成される二等辺三角形Ｔに近似する。
【００３３】
図５を用いて、頂角αとガス流速との関係について説明する。
図５では、横軸は頂角αを示し、縦軸はガス流速（マッハ数Ｍ）を示している。また、網がけ部分の領域は、コールドスプレー装置１００が正常であると判断される頂角αの所定範囲（α１〜α２）を示している。
【００３４】
上述したように、コールドスプレー装置１００によって、窒素ガスを超音速流とし、銅粉末と共にノズル１１０から噴射体として噴射したときは、飛行中の航空機のように、円錐形状の衝撃波領域が形成される(マッハコーン領域)。ここで、マッハコーン領域の円錐形状の頂部の半頂角をマッハ角θと定義する。マッハ角θは、コールドスプレーによって形成される超音速場、すなわちガス流速の音速であるマッハ数Ｍを用いて、以下の式で表される。
【数１】
さらに、頂角αは、マッハ角θと相関があることが分かっている。したがって、数１によれば、頂角αとマッハ数Ｍとは相関があることになる。
【００３５】
頂角αとガス流速との相関（図５の実線が示すもの）は、正常な状態でのコールドスプレー装置１００のガス流速と頂角αとの相関を示したものである。すなわち、頂角αが大きいほどガス流速は遅く、頂角αが小さいほどガス流速は速いことが分かっている。したがって、頂角αからおよそのガス流速が推測できる。
【００３６】
コールドスプレー検査制御Ｓ１００の効果について説明する。
コールドスプレー検査制御Ｓ１００によれば、コールドスプレー装置１００が正常であるか否かを検査できる。
【００３７】
図６〜図９を用いて、実施形態２であるコールドスプレー検査制御Ｓ２００について説明する。
【００３８】
図６を用いて、コールドスプレー検査制御Ｓ２００の流れについて説明する。
コントローラ５は、ステップＳ２０１において、コールドスプレー装置１００によって、窒素ガスを超音速流とし、銅粉末と共にノズル１１０から噴射体として噴射する。このとき、噴射された銅粉末は、基材２上にて堆積し略円錐形状ＲＣを形成していく。コントローラ５は、ステップＳ２０２において、所定時間Ｔ１が経過すれば、コールドスプレー装置１００の噴射を停止する。
【００３９】
コントローラ５は、ステップＳ２０３において、ＣＣＤカメラ３によって、堆積する略円錐形状ＲＣの側面断面形状ＲＴを認識する。コントローラ５は、ステップＳ２０４において、側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する。側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する方法について、詳しくは後述する。
【００４０】
コントローラ５は、ステップＳ２０５において、二等辺三角形Ｔの底辺Ｄおよび高さＨを算出する（図７参照）。コントローラ５は、ステップＳ２０６において、底辺Ｄが所定範囲（Ｄ１〜Ｄ２）にあるか否かを確認する。なお、所定範囲（Ｄ１〜Ｄ２）については、予めコントローラ５に記憶されているものとする。
【００４１】
コントローラ５は、ステップＳ２０６において、底辺Ｄが所定範囲（Ｄ１〜Ｄ２）にあれば、噴出し部１１０Ａの閉塞率ＢＲが正常な範囲内であるため、コールドスプレー装置１００が正常であると判断し、ステップＳ２０７へ移行する。なお、底辺Ｄと閉塞率ＢＲとの相関について、詳しくは後述する。
【００４２】
一方、コントローラ５は、ステップＳ２０６において、底辺Ｄが所定範囲（Ｄ１〜Ｄ２）になければ、噴出し部１１０Ａの閉塞率ＢＲが正常な範囲内ではないため、ステップＳ２０９へ移行し、コールドスプレー装置１００が異常であると判断する。ステップＳ２０９において、噴出し部１１０Ａの閉塞率ＢＲが正常な範囲内ではないと判断された場合には、ノズル１１０に異常があるものと考えられ、ノズル１１０の異常を検査する。
【００４３】
コントローラ５は、ステップＳ２０７において、高さＨが所定範囲（Ｈ１〜Ｈ２）にあるか否かを確認する。なお、所定範囲（Ｈ１〜Ｈ２）については、予めコントローラ５に記憶されているものとする。
【００４４】
コントローラ５は、ステップＳ２０７において、高さＨが所定範囲（Ｈ１〜Ｈ２）にあれば、粉末供給量ＰＳが正常な範囲内であるため、ステップＳ２０８へ移行し、コールドスプレー装置１００が正常であると判断する。なお、高さＨと粉末供給量ＰＳとの相関について、詳しくは後述する。
【００４５】
一方、コントローラ５は、ステップＳ２０７において、高さＨが所定範囲（Ｈ１〜Ｈ２）になければ、粉末供給量ＰＳが正常な範囲内ではないため、ステップＳ２０９へ移行し、コールドスプレー装置１００が異常であると判断する。ステップＳ２０９において、粉末供給量ＰＳが正常な範囲内ではないと判断された場合には、ホッパー１１３、粉末供給装置１１４および粉末導入管１１５に異常があるものと考えられ、ホッパー１１３、粉末供給装置１１４および粉末導入管１１５の異常を検査する。
【００４６】
図７を用いて、二等辺三角形Ｔへの近似について説明する。
ここで、略円錐形状ＲＣ、すなわち側面断面形状ＲＴの裾野部分は、衝撃波によって拡がっている。そこで、形状の解析を容易に行うために、コントローラ５は、側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する。コントローラ５は、側面断面形状ＲＴについて、側面断面形状ＲＴの頂角を形成する２つの辺Ｌ１・Ｌ２を底辺ＢＬに向けて延長し、延長した２つの辺Ｌ１・Ｌ２と、底辺ＢＬと、によって形成される二等辺三角形Ｔに近似する。
【００４７】
図８を用いて、底辺Ｄと閉塞率ＢＲとの相関について説明する。
図８では、横軸は底辺Ｄを示し、縦軸は閉塞率ＢＲを示している。また、網がけ部分の領域は、コールドスプレー装置１００が正常であると判断される底辺Ｄの所定範囲（Ｄ１〜Ｄ２）を示している。
【００４８】
底辺Ｄは、閉塞率ＢＲと相関があることが分かっている。底辺Ｄと閉塞率ＢＲとの相関（図８の実線が示すもの）は、正常な状態でのコールドスプレー装置１００のノズル１１０の底辺Ｄと閉塞率ＢＲとの相関を示したものである。すなわち、底辺Ｄが大きいほど閉塞率ＢＲは小さく、底辺Ｄが小さいほど閉塞率ＢＲは大きいことが分かっている。したがって、底辺Ｄからおよその閉塞率ＢＲが推測できる。
【００４９】
図９を用いて、高さＨと粉末供給量ＰＳとの相関について説明する。
図９では、横軸は高さＨを示し、縦軸は粉末供給量ＰＳを示している。また、網がけ部分の領域は、コールドスプレー装置１００が正常であると判断される高さＨの所定範囲（Ｈ１〜Ｈ２）を示している。
【００５０】
高さＨは、粉末供給量ＰＳと相関があることが分かっている。高さＨと粉末供給量ＰＳとの相関（図９の実線が示すもの）は、正常な状態でのコールドスプレー装置１００の高さＨと粉末供給量ＰＳとの相関を示したものである。すなわち、高さＨが大きいほど粉末供給量ＰＳは多く、高さＨが小さいほど粉末供給量ＰＳは少ないことが分かっている。したがって、高さＨからおよその粉末供給量ＰＳが推測できる。
【００５１】
コールドスプレー検査制御Ｓ２００の効果について説明する。
コールドスプレー検査制御Ｓ２００によれば、コールドスプレー装置１００が正常であるか否かを検査できる。
【符号の説明】
【００５２】
２ 基材
３ ＣＣＤカメラ（画像認識手段）
５ コントローラ（制御手段）
１０ コールドスプレー検査装置
１００ コールドスプレー装置
ＲＣ 略円錐形状
ＲＴ 側面断面形状
Ｔ 二等辺三角形
α 頂角
Ｄ 底辺
Ｈ 高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コールドスプレーの工程保証を確認するコールドスプレー検査装置およびコールドスプレー検査方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コールドスプレーは、金属部材に皮膜を形成する新しい溶射方法の技術として公知である。コールドスプレーは、固相状態のまま原料粉末の皮膜を形成する方法として注目されている。より詳しくは、コールドスプレーとは、原料粉末の融点又は軟化点よりも低い温度の作動ガスを超音速流とし、作動ガス中に原料粉末を投入してノズルより噴射し、固相状態のまま金属部材に衝突させて皮膜を形成する溶射方法である。言い換えれば、コールドスプレーとは、金属、合金、金属間化合物またはセラミックス等の原料粉末を超音速で金属表面に固相状態で衝突させて皮膜を形成するものである。
【０００３】
コールドスプレーは、コールドスプレー装置によって行われる。コールドスプレー装置は、ノズルと、ガス加熱装置と、粉末供給装置と、を具備している。例えば、特許文献１はコールドスプレーのノズルの構成を開示している。
【０００４】
近年、コールドスプレーを生産現場に適用することが試みられている。しかし、生産現場では、コールドスプレーの工程保証の確認ができていないのが現状である。コールドスプレーの工程保証とは、コールドスプレー装置が正常であれば、コールドスプレーによる成膜品質も良品であることをいう。言い換えれば、コールドスプレー装置が異常であれば、コールドスプレーによる成膜品質は保証されていないことになる。例えば、コールドスプレー装置では、材料粉末を固相状態のまま基材表面に吹き付けるため、ノズルの目詰りが発生する確率が高い。コールドスプレー装置のノズルが目詰りしている状態では、ノズルより噴射される原料粉末も少なくなり、十分な厚みの成膜が形成されず、成膜品質は良品ではないことになる。
【０００５】
現状では、生産現場では、コールドスプレー装置に供給するガス流量および粉末量を管理することしかできていない。つまり、生産現場では、ノズルの目詰り等の不良状態を確認する手段が確立されていない。コールドスプレーを生産現場に適用するには、コールドスプレー装置が正常であるか否かを検査できることが課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４２６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は、コールドスプレー装置が正常であるか否かを検査できるコールドスプレー検査装置およびコールドスプレー検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記形状認識手段により認識される略円錐形状の噴射体の高さが所定高さとなるまで噴射体を堆積させ、所定高さとなった前記噴射体の側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【００１０】
請求項２においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記コールドスプレー装置によって、前記基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、前記基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、前記形状認識手段によって認識した前記噴射体の略円錐形状の側面断面形状を、二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【００１１】
請求項３においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記コールドスプレー装置によって、前記基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、前記基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、前記形状認識手段によって認識した前記噴射体の略円錐形状の側面断面形状を、二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【００１２】
請求項４においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて噴射体を噴射し、該基材上に所定高さの略円錐形状が形成されるまで噴射体を堆積させ、前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【００１３】
請求項５においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、該基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【００１４】
請求項６においては、材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、該基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のコールドスプレー検査装置およびコールドスプレー検査方法によれば、コールドスプレー装置が正常であるか否かを検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るコールドスプレー装置の全体的な構成を示した構成図。
【図２】実施形態に係るコールドスプレー検査装置の全体的な構成を示した構成図。
【図３】実施形態１であるコールドスプレー検査制御の流れを示すフロー図。
【図４】側面断面形状を二等辺三角形に近似する方法を示す模式図。
【図５】頂角とガス流速との関係を示すグラフ図。
【図６】実施形態２であるコールドスプレー検査制御の流れを示すフロー図。
【図７】側面断面形状を二等辺三角形に近似する方法を示す模式図。
【図８】底辺と閉塞率との関係を示すグラフ図。
【図９】高さと粉末供給量との関係を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を用いて、実施形態に係るコールドスプレー装置１００について説明する。
コールドスプレー装置１００は、原料粉末としての銅の融点未満又は軟化温度以下の作動ガスとしての窒素ガスを超音速流とし、銅粉末と共にノズル１１０から噴射体として噴射し、固相状態のまま金属部材１２０に衝突させて皮膜を形成する溶射方法であるコールドスプレーを実現する装置である。コールドスプレー装置１００は、ノズル１１０と、ガス加熱装置１１２と、粉末供給装置１１４と、を具備している。
【００１８】
ガス加熱装置１１２は、ガス導入管１１７より導入される窒素ガスを銅の融点又は軟化点よりも低い温度まで加熱し、ガス導入管１１６よりノズル１１０に供給する装置である。粉末供給装置１１４は、ホッパー１１３に貯溜された銅を粉末状に粉砕し、粉末導入管１１５よりノズル１１０に供給する装置である。
【００１９】
ノズル１１０は、ガス導入管１１６より導入される窒素ガスを超音速流とするとともに、粉末導入管１１５より導入される銅粉末を窒素ガス中に投入することにより、銅粉末を窒素ガスとともに超音速流として噴射して固相状態のまま金属部材１２０に衝突させるものである。なお、金属部材１２０には、マスキング治具１２１・１２１が設けられ、マスキング治具１２１・１２１が設けられた箇所以外の部分、すなわち金属部材１２０の必要な部分のみに皮膜が形成される。
【００２０】
本実施形態のコールドスプレー装置１００では、原料粉末を銅とし、作動ガスを窒素とする構成としたが、これに限定されない。原料粉末をアルミニウムまたはニッケルとし、作動ガスを空気とする構成としても良い。
【００２１】
コールドスプレー装置１００の作用について説明する。
すなわち、コールドスプレー装置１００によって、窒素ガスを超音速流とし、銅粉末と共にノズル１１０から噴射体として噴射したときは、飛行中の航空機のように、円錐形状の衝撃波領域が形成される（マッハコーン領域）。このとき、噴射された銅粉末は、マッハコーン領域と同様の形状である略円錐形状ＲＣとなって金属部材１２０に堆積する。
【００２２】
図２を用いて、実施形態に係るコールドスプレー検査装置１０について説明する。
コールドスプレー検査装置１０は、コールドスプレー装置１００が正常であるか否かを検査する装置である。コールドスプレー検査装置１０は、基材２と、形状認識手段としてのＣＣＤカメラ３と、コントローラ５と、を具備している。
【００２３】
基材２は、ガラス繊維板で構成されている。基材２は、支持台６に下方から支持されている。基材２は、基材２の表面とノズル１１０の噴出し部１１０Ａとの距離が、所定距離Ｌとなるように配置されている。本実施形態の基材２は、ガラス繊維板とする構成としたが、これに限定されない。例えば、基材２をセラミック板とする構成としても良い。
【００２４】
ＣＣＤカメラ３は、２次元画像による形状を認識する機能を有している。ＣＣＤカメラ３は、支持台７に下方から支持されている。ＣＣＤカメラ３は、基材２に堆積した銅粉末によって形成される略円錐形状ＲＣの側面断面形状ＲＴを認識できるように、基材２の側方に配置されている。図２では、ＣＣＤカメラ３は、堆積した銅粉末によって形成される略円錐形状ＲＣのＳ−Ｓ断面における側面断面形状ＲＴを認識している。本実施形態では形状認識手段をＣＣＤカメラ３とする構成としたが、これに限定されない。形状認識手段は、銅粉末が堆積して形成される略円錐形状ＲＣの側面断面形状ＲＴを認識できる手段であれば、他の構成であっても良い。
【００２５】
コントローラ５は、コールドスプレー装置１００が正常であるか否かを判断する機能を有している。また、コントローラ５は、ＣＣＤカメラ３によって認識された形状を解析する機能を有している。コントローラ５には、コールドスプレー装置１００と、ＣＣＤカメラ３と、が接続されている。
【００２６】
図３〜図５を用いて、実施形態１であるコールドスプレー検査制御Ｓ１００について説明する。
【００２７】
図３を用いて、コールドスプレー検査制御Ｓ１００の流れについて説明する。
コントローラ５は、ステップＳ１０１において、コールドスプレー装置１００によって、窒素ガスを超音速流とし、銅粉末と共にノズル１１０から噴射体として噴射する。このとき、噴射された銅粉末は、基材２上にて堆積し略円錐形状ＲＣを形成していく。コントローラ５は、ステップＳ１０２において、ＣＣＤカメラ３によって、堆積する略円錐形状ＲＣの側面断面形状ＲＴを認識する。
【００２８】
コントローラ５は、ステップＳ１０３において、認識している側面断面形状ＲＴの高さＨが所定高さＨ１になれば、コールドスプレー装置１００の噴射を停止する（図４参照）。コントローラ５は、ステップＳ１０４において、側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する。側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する方法について、詳しくは後述する。
【００２９】
コントローラ５は、ステップＳ１０５において、二等辺三角形Ｔの頂角αを算出する（図４参照）。コントローラ５は、ステップＳ１０６において、頂角αが所定範囲（α１〜α２）にあるか否かを確認する。なお、所定範囲（α１〜α２）については、予めコントローラ５に記憶されているものとする。
【００３０】
コントローラ５は、頂角αが所定範囲（α１〜α２）にあれば、ガス流速が正常な範囲内であるため、ステップＳ１０７に移行して、コールドスプレー装置１００が正常であると判断する。なお、頂角αとガス流速との相関について、詳しくは後述する。
【００３１】
一方、コントローラ５は、ステップＳ１０６において、頂角αが所定範囲（α１〜α２）になければ、ガス流速が正常な範囲内ではないため、ステップＳ１０８に移行して、コールドスプレー装置１００が異常であると判断する。ステップＳ１０８において、コールドスプレー装置１００が異常であると判断された場合には、ピトー管等でさらに正確なガス流速を測定する。
【００３２】
図４を用いて、二等辺三角形Ｔへの近似について説明する。
ここで、略円錐形状ＲＣ、すなわち側面断面形状ＲＴの裾野部分は、衝撃波によって拡がっている。そこで、形状の解析を容易に行うために、コントローラ５は、側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する。コントローラ５は、側面断面形状ＲＴについて、側面断面形状ＲＴの頂角を形成する２つの辺Ｌ１・Ｌ２を底辺ＢＬに向けて延長し、延長した２つの辺Ｌ１・Ｌ２と、底辺ＢＬと、によって形成される二等辺三角形Ｔに近似する。
【００３３】
図５を用いて、頂角αとガス流速との関係について説明する。
図５では、横軸は頂角αを示し、縦軸はガス流速（マッハ数Ｍ）を示している。また、網がけ部分の領域は、コールドスプレー装置１００が正常であると判断される頂角αの所定範囲（α１〜α２）を示している。
【００３４】
上述したように、コールドスプレー装置１００によって、窒素ガスを超音速流とし、銅粉末と共にノズル１１０から噴射体として噴射したときは、飛行中の航空機のように、円錐形状の衝撃波領域が形成される(マッハコーン領域)。ここで、マッハコーン領域の円錐形状の頂部の半頂角をマッハ角θと定義する。マッハ角θは、コールドスプレーによって形成される超音速場、すなわちガス流速の音速であるマッハ数Ｍを用いて、以下の式で表される。
【数１】
さらに、頂角αは、マッハ角θと相関があることが分かっている。したがって、数１によれば、頂角αとマッハ数Ｍとは相関があることになる。
【００３５】
頂角αとガス流速との相関（図５の実線が示すもの）は、正常な状態でのコールドスプレー装置１００のガス流速と頂角αとの相関を示したものである。すなわち、頂角αが大きいほどガス流速は遅く、頂角αが小さいほどガス流速は速いことが分かっている。したがって、頂角αからおよそのガス流速が推測できる。
【００３６】
コールドスプレー検査制御Ｓ１００の効果について説明する。
コールドスプレー検査制御Ｓ１００によれば、コールドスプレー装置１００が正常であるか否かを検査できる。
【００３７】
図６〜図９を用いて、実施形態２であるコールドスプレー検査制御Ｓ２００について説明する。
【００３８】
図６を用いて、コールドスプレー検査制御Ｓ２００の流れについて説明する。
コントローラ５は、ステップＳ２０１において、コールドスプレー装置１００によって、窒素ガスを超音速流とし、銅粉末と共にノズル１１０から噴射体として噴射する。このとき、噴射された銅粉末は、基材２上にて堆積し略円錐形状ＲＣを形成していく。コントローラ５は、ステップＳ２０２において、所定時間Ｔ１が経過すれば、コールドスプレー装置１００の噴射を停止する。
【００３９】
コントローラ５は、ステップＳ２０３において、ＣＣＤカメラ３によって、堆積する略円錐形状ＲＣの側面断面形状ＲＴを認識する。コントローラ５は、ステップＳ２０４において、側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する。側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する方法について、詳しくは後述する。
【００４０】
コントローラ５は、ステップＳ２０５において、二等辺三角形Ｔの底辺Ｄおよび高さＨを算出する（図７参照）。コントローラ５は、ステップＳ２０６において、底辺Ｄが所定範囲（Ｄ１〜Ｄ２）にあるか否かを確認する。なお、所定範囲（Ｄ１〜Ｄ２）については、予めコントローラ５に記憶されているものとする。
【００４１】
コントローラ５は、ステップＳ２０６において、底辺Ｄが所定範囲（Ｄ１〜Ｄ２）にあれば、噴出し部１１０Ａの閉塞率ＢＲが正常な範囲内であるため、コールドスプレー装置１００が正常であると判断し、ステップＳ２０７へ移行する。なお、底辺Ｄと閉塞率ＢＲとの相関について、詳しくは後述する。
【００４２】
一方、コントローラ５は、ステップＳ２０６において、底辺Ｄが所定範囲（Ｄ１〜Ｄ２）になければ、噴出し部１１０Ａの閉塞率ＢＲが正常な範囲内ではないため、ステップＳ２０９へ移行し、コールドスプレー装置１００が異常であると判断する。ステップＳ２０９において、噴出し部１１０Ａの閉塞率ＢＲが正常な範囲内ではないと判断された場合には、ノズル１１０に異常があるものと考えられ、ノズル１１０の異常を検査する。
【００４３】
コントローラ５は、ステップＳ２０７において、高さＨが所定範囲（Ｈ１〜Ｈ２）にあるか否かを確認する。なお、所定範囲（Ｈ１〜Ｈ２）については、予めコントローラ５に記憶されているものとする。
【００４４】
コントローラ５は、ステップＳ２０７において、高さＨが所定範囲（Ｈ１〜Ｈ２）にあれば、粉末供給量ＰＳが正常な範囲内であるため、ステップＳ２０８へ移行し、コールドスプレー装置１００が正常であると判断する。なお、高さＨと粉末供給量ＰＳとの相関について、詳しくは後述する。
【００４５】
一方、コントローラ５は、ステップＳ２０７において、高さＨが所定範囲（Ｈ１〜Ｈ２）になければ、粉末供給量ＰＳが正常な範囲内ではないため、ステップＳ２０９へ移行し、コールドスプレー装置１００が異常であると判断する。ステップＳ２０９において、粉末供給量ＰＳが正常な範囲内ではないと判断された場合には、ホッパー１１３、粉末供給装置１１４および粉末導入管１１５に異常があるものと考えられ、ホッパー１１３、粉末供給装置１１４および粉末導入管１１５の異常を検査する。
【００４６】
図７を用いて、二等辺三角形Ｔへの近似について説明する。
ここで、略円錐形状ＲＣ、すなわち側面断面形状ＲＴの裾野部分は、衝撃波によって拡がっている。そこで、形状の解析を容易に行うために、コントローラ５は、側面断面形状ＲＴを二等辺三角形Ｔに近似する。コントローラ５は、側面断面形状ＲＴについて、側面断面形状ＲＴの頂角を形成する２つの辺Ｌ１・Ｌ２を底辺ＢＬに向けて延長し、延長した２つの辺Ｌ１・Ｌ２と、底辺ＢＬと、によって形成される二等辺三角形Ｔに近似する。
【００４７】
図８を用いて、底辺Ｄと閉塞率ＢＲとの相関について説明する。
図８では、横軸は底辺Ｄを示し、縦軸は閉塞率ＢＲを示している。また、網がけ部分の領域は、コールドスプレー装置１００が正常であると判断される底辺Ｄの所定範囲（Ｄ１〜Ｄ２）を示している。
【００４８】
底辺Ｄは、閉塞率ＢＲと相関があることが分かっている。底辺Ｄと閉塞率ＢＲとの相関（図８の実線が示すもの）は、正常な状態でのコールドスプレー装置１００のノズル１１０の底辺Ｄと閉塞率ＢＲとの相関を示したものである。すなわち、底辺Ｄが大きいほど閉塞率ＢＲは小さく、底辺Ｄが小さいほど閉塞率ＢＲは大きいことが分かっている。したがって、底辺Ｄからおよその閉塞率ＢＲが推測できる。
【００４９】
図９を用いて、高さＨと粉末供給量ＰＳとの相関について説明する。
図９では、横軸は高さＨを示し、縦軸は粉末供給量ＰＳを示している。また、網がけ部分の領域は、コールドスプレー装置１００が正常であると判断される高さＨの所定範囲（Ｈ１〜Ｈ２）を示している。
【００５０】
高さＨは、粉末供給量ＰＳと相関があることが分かっている。高さＨと粉末供給量ＰＳとの相関（図９の実線が示すもの）は、正常な状態でのコールドスプレー装置１００の高さＨと粉末供給量ＰＳとの相関を示したものである。すなわち、高さＨが大きいほど粉末供給量ＰＳは多く、高さＨが小さいほど粉末供給量ＰＳは少ないことが分かっている。したがって、高さＨからおよその粉末供給量ＰＳが推測できる。
【００５１】
コールドスプレー検査制御Ｓ２００の効果について説明する。
コールドスプレー検査制御Ｓ２００によれば、コールドスプレー装置１００が正常であるか否かを検査できる。
【符号の説明】
【００５２】
２ 基材
３ ＣＣＤカメラ（画像認識手段）
５ コントローラ（制御手段）
１０ コールドスプレー検査装置
１００ コールドスプレー装置
ＲＣ 略円錐形状
ＲＴ 側面断面形状
Ｔ 二等辺三角形
α 頂角
Ｄ 底辺
Ｈ 高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、
前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、
前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、
前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、
前記形状認識手段により認識される略円錐形状の噴射体の高さが所定高さとなるまで噴射体を堆積させ、
所定高さとなった前記噴射体の側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査装置。
【請求項２】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、
前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、
前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、
前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、
前記コールドスプレー装置によって、前記基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、前記基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、
前記形状認識手段によって認識した前記噴射体の略円錐形状の側面断面形状を、二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査装置。
【請求項３】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、
前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、
前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、
前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、
前記コールドスプレー装置によって、前記基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、前記基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、
前記形状認識手段によって認識した前記噴射体の略円錐形状の側面断面形状を、二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査装置。
【請求項４】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、
前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて噴射体を噴射し、該基材上に所定高さの略円錐形状が形成されるまで噴射体を堆積させ、
前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、
前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査方法。
【請求項５】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、
前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、該基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、
前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、
前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査方法。
【請求項６】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、
前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、該基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、
前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、
前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査方法。
【請求項１】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、
前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、
前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、
前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、
前記形状認識手段により認識される略円錐形状の噴射体の高さが所定高さとなるまで噴射体を堆積させ、
所定高さとなった前記噴射体の側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査装置。
【請求項２】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、
前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、
前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、
前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、
前記コールドスプレー装置によって、前記基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、前記基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、
前記形状認識手段によって認識した前記噴射体の略円錐形状の側面断面形状を、二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査装置。
【請求項３】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査装置であって、
前記コールドスプレー装置によって噴射される噴射体を堆積させる基材と、
前記基材上に堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識する形状認識手段と、
前記形状認識手段により認識された前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、
前記コールドスプレー装置によって、前記基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、前記基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、
前記形状認識手段によって認識した前記噴射体の略円錐形状の側面断面形状を、二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査装置。
【請求項４】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、
前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて噴射体を噴射し、該基材上に所定高さの略円錐形状が形成されるまで噴射体を堆積させ、
前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、
前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の頂角が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査方法。
【請求項５】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、
前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、該基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、
前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、
前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の底辺が所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査方法。
【請求項６】
材料粉末の融点未満又は軟化温度以下の温度の作動ガスを超音速流とし、該材料粉末と共にノズルから噴射体として噴射するコールドスプレー装置が正常であるか否かを検査するコールドスプレー検査方法であって、
前記コールドスプレー装置によって、基材に向けて所定時間だけ噴射体を噴射し、該基材上に噴射体を略円錐形状に堆積させ、
前記堆積した噴射体の略円錐形状の側面断面形状を認識し、
前記側面断面形状を二等辺三角形に近似し、該二等辺三角形の高さが所定の範囲内であれば、前記コールドスプレー装置は正常であると判断する、
コールドスプレー検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１７２２０７（Ｐ２０１２−１７２２０７Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６２５７（Ｐ２０１１−３６２５７）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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