溶射方法
【課題】被加工物の筒状部の内周面に溶射被膜を形成する溶射方法であって、該溶射被膜の品質向上を図るべく、該溶射被膜中に形成される突起物をなくし、該溶射被膜中に陥没穴が形成されるのを防いだ溶射方法を提供することを課題とする。
【解決手段】溶射ガン３は、ワイヤー粗材５０・５０の先端部を中心として回転可能に構成され、回転するとともに、圧縮空気が噴出される状態の溶射ガン３においてアーク放電を開始し、アーク放電開始後の溶射ガン３を被加工物１００の筒状部１００Ａ内に挿入することで、筒状部１００Ａの内周面１００ａに溶射を行い、前記アーク放電開始時における溶射ガン３の回転速度を、前記アーク放電開始後における溶射ガン３の回転速度に比べて遅くする。
【解決手段】溶射ガン３は、ワイヤー粗材５０・５０の先端部を中心として回転可能に構成され、回転するとともに、圧縮空気が噴出される状態の溶射ガン３においてアーク放電を開始し、アーク放電開始後の溶射ガン３を被加工物１００の筒状部１００Ａ内に挿入することで、筒状部１００Ａの内周面１００ａに溶射を行い、前記アーク放電開始時における溶射ガン３の回転速度を、前記アーク放電開始後における溶射ガン３の回転速度に比べて遅くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアーク溶射によって、筒状部の内周面に溶射被膜を形成する溶射方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、エンジンのシリンダブロックに形成されるシリンダボアなどのような、筒状部を有する被加工物において、該筒状部の内周面に耐摩耗性をもたらすための手段として、アーク溶射が用いられている。
前記アーク溶射は、二本のワイヤー粗材に高電圧を印加しつつ、互いの先端部を近接させてアーク放電を発生させ、該アーク放電によるジュール熱によって前記先端部を溶融して溶射粒子を生成し、該溶射粒子を前記内周面に吹き付けて溶射被膜を形成する溶射方法である。
そして、前記アーク溶射においては、溶射被膜を形成する際に、均一で高い密着性を有しつつ、該溶射被膜中に欠陥を発生させないために、従来から、筒状部の内周面に表面加工を施したり（例えば、「特許文献１」を参照。）、或いは、マスキング部材の形状を工夫したり（例えば、「特許文献２」を参照。）するなどの対策が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７５０９６号公報
【特許文献２】特開平５−２１４５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
溶射皮膜中に発生する欠陥の要因の一つとして、該溶射被膜中に形成される突起物が挙げられる。
前記突起物は、被加工物の筒状部の内周面に溶射被膜を形成する際、該溶射被膜中に不意に形成される。
そして、アーク溶射の終了後、形成された溶射被膜に機械加工を施すと、突起物は切削刃によって欠除され、溶射被膜より脱落する。
その結果、溶射被膜中にはミリ単位の陥没穴が形成され、「溶射被膜の欠陥」として残存するのである。
【０００５】
このような「溶射被膜の欠陥」が残存すると、例えば、エンジンのシリンダブロックを被加工物とする場合には、完成品となったエンジンのオイル消費が増大したり、或いはシリンダボアの内周面に形成された陥没穴より溶射被膜の剥離を引き起こしたりするなど、多くの問題が懸念される。
よって、たとえ一箇所でもこのような陥没穴が溶射被膜中に形成されると、そのシリンダブロックは、もはや製品として成立せず、前記陥没穴による「溶射被膜の欠陥」が、被加工物に与える影響は極めて大きい。
しかし、前記「特許文献１」および前記「特許文献２」に示されるような対策によっては、このような溶射被膜中に発生する突起物により引き起こされる、「溶射被膜の欠陥」を十分に防ぐまでには至らなかった。
【０００６】
本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、被加工物の筒状部の内周面に溶射被膜を形成する溶射方法であって、該溶射被膜の品質向上を図るべく、該溶射被膜中に形成される突起物をなくし、該溶射被膜中に陥没穴が形成されるのを防いだ溶射方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
即ち、請求項１においては、先端同士が近接するように繰出される複数のワイヤー粗材に高電圧を印加して、前記複数のワイヤー粗材の先端部付近にアーク放電を発生させることにより、前記ワイヤー粗材を溶融させ、前記溶融したワイヤー粗材に圧縮空気を噴出することにより、溶融したワイヤー粗材を溶射粒子として被溶射体に溶射する溶射ガンを用いて、被溶射体となる被加工物の筒状部の内周面に溶射被膜を形成する溶射方法であって、前記溶射ガンは、前記ワイヤー粗材の先端部を中心として回転可能に構成され、回転するとともに、圧縮空気が噴出される状態の溶射ガンにおいてアーク放電を開始し、アーク放電開始後の溶射ガンを前記被加工物の筒状部内に挿入することで、前記筒状部の内周面に溶射を行い、前記アーク放電開始時における溶射ガンの回転速度を、前記アーク放電開始後における溶射ガンの回転速度に比べて遅くするものである。
【０００９】
請求項２においては、請求項１に記載の溶射方法であって、前記アーク放電開始時における溶射ガンの回転速度は、前記アーク放電開始後における溶射ガンの回転速度に比べて１／１０以下であるものである。
【００１０】
請求項３においては、請求項１または請求項２に記載の溶射方法であって、前記アーク放電開始直時における前記ワイヤー粗材の繰出し速度を、前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材の繰出し速度に比べて遅くするものである。
【００１１】
請求項４においては、請求項３に記載の溶射方法であって、前記アーク放電開始時における前記ワイヤー粗材の繰出し速度は、前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材の繰出し速度に比べて１／２以下であるものである。
【００１２】
請求項５においては、請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の溶射方法であって、前記溶射ガンにおいて、前記ワイヤー粗材の先端部近傍には、前記溶射ガンへの前記溶射粒子の付着を防ぐカバー部材が配設され、前記カバー部材の表面部は鏡面仕上げされるとともに、前記表面部には前記溶射粒子に対する濡れ性を抑制するための表面処理が施されるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明における溶射方法によれば、被加工物の筒状部の内周面に溶射被膜を形成する際において、該溶射被膜中に形成される突起物をなくして、該溶射被膜中に陥没穴が形成されるのを防ぐことが可能となり、該溶射被膜の品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る溶射方法を具現化する溶射装置において、溶射ガンのエアノズル近傍を示した正面図。
【図２】同じく側面図。
【図３】従来の溶射方法によって溶射されたシリンダボアの内周面に形成された突起物の拡大図。
【図４】同じく、シリンダボアの内周面に形成された突起物の断面拡大図。
【図５】同じく突起物の中央部近傍を示した断面拡大図。
【図６】ノズルカバーに付着する付着物の断面を示した断面図。
【図７】溶射直後の電流地および電圧値の変化を経時的に示した図であって、（ａ）は経過時間にともなってワイヤー素材に流れる電流値の変化を示した線図、（ｂ）は経過時間にともなってワイヤー素材に印加される電圧値の変化を示した線図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
［経緯］
先ず、図３乃至図７を用いて、本発明の溶射方法を具現化する実施例を構築するに至った経緯について説明する。
本実施例における溶射方法は、例えば、エンジンのシリンダブロックに形成されるシリンダボアなどのような、筒状部を有する被加工物において、該筒状部の内周面にアーク溶射を施す際の溶射方法であって、前記内周面に形成される「溶射被膜の欠陥」を防止し、該溶射被膜の品質向上を図るものである。
【００１７】
即ち、前記「溶射被膜の欠陥」は、主に溶射被膜中に形成される小さな突起物によって引き起こされる。
より具体的には、図３に示すように、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａにアーク溶射を施す際、形成される溶射被膜１０１中に、直径約１〜２ｍｍ程度の突起物１０２が発生する場合がある。
【００１８】
このような突起物１０２を有した溶射被膜１０１に対して、筒状部１００Ａの内径寸法を規定の寸法値に仕上げるために切削加工のような機械加工を施せば、突起物１０２は切削刃によって欠除され、溶射被膜１０１より脱落する。
その結果、溶射被膜１０１において、突起物１０２の発生箇所には陥没穴が形成され、「溶射被膜の欠陥」として残存するのである。
【００１９】
そこで、本発明者は、鋭意探求を行った結果、以下に示すように、突起物１０２の形成メカニズムを解明することで、溶射被膜１０１中における突起物１０２の発生を防止し、溶射被膜１０１の品質向上を図った溶射方法を確立するに至った。
【００２０】
本発明者は、突起物１０２の形成メカニズムを解明するために、先ず突起物１０２の断面組織を詳細に調査した。その結果、図４に示すように、突起物１０２が、主に核となる中核部１０２Ａと、該中核部１０２Ａを覆う被膜部１０２Ｂとにより形成されていることを突き止めた。
【００２１】
前記中核部１０２Ａは、溶射被膜１０１を形成する粒子（以下、「溶射粒子」と記す）の大きさに比べて粗大な塊となって形成され、筒状部１００Ａの内周面１００ａ上に直接付着される。
また、被膜部１０２Ｂは、溶射粒子５１（図２を参照）と同じ粒子によって形成されるとともに、中核部１０２Ａを全体的に覆うようにして、該中核部１０２Ａの露出された表面上に堆積される。
【００２２】
そして、これら中核部１０２Ａおよび被膜部１０２Ｂより形成される突起物１０２は、該突起物１０２の周囲にて内周面１００ａ上に正常に溶着された溶射被膜１０１内に埋設されるとともに、被膜部１０２Ｂが、多少の隙間１０３を有しつつ前記溶射被膜１０１と結合することで、突起物１０２は溶射被膜１０１中に固着されるのである。
【００２３】
次に、本発明者は、中核部１０２Ａの断面組織について、さらに詳細に調査した。その結果、図５に示すように、中核部１０２Ａが、核となるＡ組織部１０２ａと、該Ａ組織部１０２ａを覆うＢ組織部１０２ｂとにより形成されていることを突き止めた。
【００２４】
前記Ａ組織部１０２ａは、後述するワイヤー粗材５０（図１を参照。本実施例においては、鉄（Ｆｅ））と同等の材質からなり、約数十［μｍ］の大きさの溶射粒子５１に比べて、１０倍以上もの大きさを有する粗大粒子として形成され、筒状部１００Ａの内周面１００ａ上に直接付着される。
また、Ｂ組織部１０２ｂは、酸化鉄（ＦｅＯ）によって形成されるとともに、Ａ組織部１０２ａを全体的に覆うようにして、該Ａ組織部１０２ａの露出された表面上に堆積される。
【００２５】
そして、Ａ組織部１０２ａと内周面１００ａとの間には、隙間１０４が存在しており、これらＡ組織部１０２ａと内周面１００ａとの密着度合いは不完全となっている。
【００２６】
このようなことから、突起物１０２は、ほとんど被膜部１０２Ｂのみを介して、該突起物１０２の周囲の溶射被膜１０１と固着されており、外部からの衝撃によって、容易に脱落し得る状態であることが判明した。
【００２７】
次に、本発明者は、突起物１０２の形成メカニズムを解明するために、後述する溶射装置１のノズルカバー３４（図１を参照）に付着した固形物１１０に着目し、該固形物１１０の断面組織を詳細に調査した。
【００２８】
すると、図６に示すように、固形物１１０は、ワイヤー粗材５０と同等の材質（本実施例においては、鉄（Ｆｅ））からなるＣ組織部１１０ａと、酸化鉄（ＦｅＯ）からなり該Ｃ組織部１１０ａの表面上に付着するＤ組織部１１０ｂとにより形成されることが判明した。
つまり、固形物１１０と、前述した突起物１０２の中核部１０２Ａとの断面組織を比較した場合、各断面組織の形態（それぞれの組織部に関する大きさや形状、あるいは付着の態様など）については、多少の差異があるものの、固形物１１０のＣ組織部１１０ａと、中核部１０２ＡのＡ組織部１０２ａとは同じ材質からなり、固形物１１０のＤ組織部１１０ｂと、中核部１０２ＡのＢ組織部１０ｂとは同じ材質からなることが判明した。
【００２９】
これらのことから、本発明者は、突起物１０２の形成メカニズムとして、以下に示す仮説を打ち出した。
即ち、先ず「何らかの原因」によって固形物１１０が形成され、形成された固形物１１０が溶射装置１のノズルカバー３４に付着する。
次に、このような状態からなる溶射装置１を用いて、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａにアーク溶射を施すと、固形物１１０は溶射中にノズルカバー３４より脱落し、その後内周面１００ａに向かって吹き飛ばされて、溶射被膜１０１中に巻き込まれる。
その後、さらにアーク溶射が継続されると、固形物１１０の表面上に溶射被膜１０１が堆積される。その結果、固形物１１０は中核部１０２Ａに変貌し、また固形物１１０の上に堆積された溶射被膜１０１は被膜部１０２Ｂとなることで、突起物１０２が形成されるのである。
【００３０】
そこで、本発明者は、溶射被膜１０１の品質向上を図るために、ノズルカバー３４への固形物１１０の付着を防止して、前記溶射被膜１０１中に形成される突起物１０２をなくすことを目的として、本発明の溶射方法を具現化する実施例（後述するノズルカバー３４の構成、および第一実施例における溶射ガン３の回転速度の制御方法）を構築するに至ったのである。
【００３１】
一方、前述した突起物１０２の形成メカニズムに関する仮説によれば、固形物１１０が形成されるための「何らかの原因」を取り除くことによっても、溶射被膜１０１中に形成される突起物１０２をなくすことが可能になり、該溶射被膜１０１の品質向上を図ることができる。
【００３２】
そこで、本発明者は固形物１１０の発生する原因調査を行った結果、ワイヤー粗材５０にアーク放電を発生させる際において、該ワイヤー粗材５０に通電される電流の値（以下、「電流値」と記す）、或いは該ワイヤー粗材５０に印加される電圧の値（以下、「電圧値」と記す）が、アーク放電開始直後に大きく変動することを突き止めた。
【００３３】
即ち、図７（ａ）は、縦軸にワイヤー粗材５０に通電される電流値を表し、横軸に経過時間を表すこととして、これら両者の関係を曲線によって表したものである。また、図７（ｂ）は、縦軸にワイヤー粗材５０に印加される電圧値を表し、横軸に経過時間を表すこととして、これら両者の関係を曲線によって表したものである。
【００３４】
これら図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、経過時刻（Ｔ０）において、ワイヤー粗材５０への電流の通電を開始し、或いは電圧の印加を開始し、該ワイヤー粗材５０の先端部においてアーク放電を開始すると、該ワイヤー粗材５０の電流値、或いは電圧値は、その直後より所定の振幅でもって振動しながら、その値が変動する。
【００３５】
その後、前記電流値、或いは前記電圧値は、経過時刻（Ｔ０）から一定時間経過後の経過時刻（Ｔ１）に到達するまでは大きく変動するが、該経過時刻（Ｔ１）の後は略一定となる。つまり、ワイヤー粗材５０への電流の通電を開始して、経過時刻（Ｔ０）から一定時間が経過して所定の経過時刻（Ｔ１）となった後には、ワイヤー粗材５０の電流値および電圧値が安定することとなる。
なお、経過時刻（Ｔ０）から経過時刻（Ｔ１）に至るまでの時間（以下、「アーク放電着火時間」と記す）は、現実的には非常に短い時間であり、およそ１秒以内の時間であることが確認されている。また、アーク放電の開始から前記「アーク放電着火時間」が経過するまでの間はアーク放電開始時であり、前記「アーク放電着火時間」が経過した後はアーク放電開始後となってワイヤー粗材５０の電流値および電圧値が安定する期間となる。
【００３６】
またその一方で、固形物１１０は「アーク放電着火時間」内に成形されていることが確認されている。
【００３７】
このようなことから、固形物１１０の形成は、「アーク放電着火時間」におけるワイヤー粗材５０の電流値、或いは電圧値の不安定さが一つの要因になっているものと考えられる。
即ち、ワイヤー粗材５０に通電される電流値、或いは印加される電圧値が大きく変動することで、前記ワイヤー粗材５０の一部（より具体的には、ワイヤー粗材５０の先端部）が、アーク放電のジュール熱によって溶融される以前に塊となって爆砕され、固形物１１０のＣ組織部１１０ａとなってノズルカバー３４に付着する。
【００３８】
その後、現実的には非常に短い時間であるが、このようなＣ組織部１１０ａが連続してノズルカバー３４に付着することで、既に該ノズルカバー３４に付着していたＣ組織部１１０ａが、該ノズルカバー３４の熱によって酸化されてＤ組織部１１０ｂとなり、固形物１１０が発生するのである。
【００３９】
このようなことから、本発明者は、溶射被膜１０１の品質向上を図るために、「アーク放電着火時間」におけるワイヤー粗材５０の電流値および電圧値の変動量を小さくして固形物１１０の形成を抑え、前記溶射被膜１０１中に形成される突起物１０２をなくすことを目的として、本発明の溶射方法を具現化する実施例（後述する第二実施例における、ワイヤー粗材５０の繰出し速度の制御方法）を構築するに至ったのである。
【００４０】
［溶射装置１］
次に、本発明の溶射方法を具現化する溶射装置１の構成について、図１および図２を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては、便宜上、図２における矢印Ａの方向を前方と規定して説明する。また、図１および図２においては、図面上の上下方向を溶射装置１の上下方向と規定して説明する。
【００４１】
図１に示すように、溶射装置１は、主に供給装置２や、溶射ガン３や、該溶射装置１全体の運転を制御する制御装置４などを有して構成される。
前記供給装置２は、後述する溶射ガン３にワイヤー粗材５０を適宜供給するための装置である。
【００４２】
供給装置２は、互いに並設される二組の繰出し部２１・２１を有して構成される。
前記繰出し部２１は、軸心方向を水平方向とする複数の繰出しローラー２１ａ・２１ａ・・・を有して構成される。そして、これら繰出しローラー２１ａ・２１ａ・・・は、ワイヤー粗材５０を両側方から挟持した状態で回転駆動されることにより、ワイヤー粗材５０を下方へ繰り出すように構成されている。
また、各ローラー２１ａ・２１ａ・・・は、制御装置４により制御される第二駆動手段２２により回転駆動される。
【００４３】
なお、供給装置２の上方には、図示せぬ貯蔵部が配設される。また、該貯蔵部にはコイル状に巻回された二組のワイヤー粗材５０・５０が内装される。
そして、これらワイヤー粗材５０・５０の先端部は、前記貯蔵部より下方に向かって各々繰出され、供給装置２に供給される。
こうして、供給装置２に供給されたワイヤー粗材５０・５０の先端部は、複数の繰出しローラー２１ａ・２１ａ・・・によって挟持されつつ、下方に向かって繰出されて、溶射ガン３に供給される。
【００４４】
このように、本実施例における溶射装置１においては、溶射ガン３に供給されるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）を自由に変更することが可能な構成となっている。
即ち、制御装置４による出力信号に基づいて第二駆動手段２２により駆動される複数の繰出しローラー２１ａ・２１ａ・・・の回転速度をそれぞれ変更することで、ワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）は、自由に変更されるのである。
【００４５】
次に、溶射ガン３について説明する。
図２に示すように、溶射ガン３は被加工物１００の筒状部１００Ａ内に挿入され、該筒状部１００Ａの内周面１００ａに向かって溶射粒子５１を噴出させる部位である。
ここで、図１に示すように、溶射ガン３は、本体部３１やコンタクトチップ３２やエアノズル３３やノズルカバー３４などにより構成される。
【００４６】
本体部３１は、溶射ガン３の基部となる部位であり、供給装置２の下方において、上下方向に延出するようにして設けられる。
【００４７】
本体部３１の内部には、上方より供給される二本のワイヤー粗材５０・５０を、下方に向かって案内する複数のガイドローラー３１ａ・３１ａ・・・が、回転可能に支持されている。
また、本体部３１の下面には、後述する二本のコンタクトチップ３２・３２が、下方に向かって延出するようにして配設される。
【００４８】
そして、供給装置２より供給された二本のワイヤー粗材５０・５０の先端部は、本体部３１の内部において、ガイドローラー３１ａ・３１ａ・・・によって下方へと導かれ、コンタクトチップ３２・３２へと繰出される。
【００４９】
コンタクトチップ３２は、ワイヤー粗材５０にアーク放電を発生させるための電力を供給する部位である。
コンタクトチップ３２は中空部材から形成され、その内径寸法は、ワイヤー粗材５０の外径寸法と略同程度に形成される。
【００５０】
また、本体部３１の下面中央部において、このような形状からなる二本のコンタクトチップ３２・３２は、上端部に形成される雄螺子部３２ａ・３２ａを介して本体部３１に螺着され、且つ下方に向かって延出するようにして、側面視において互いに略平行に配設される。
また、二本のコンタクトチップ３２・３２は、正面視において、互いにその下端部が、本体部３１の軸心Ｇに向かって近接するようにして、やや傾倒させて配設される。つまり、二本のコンタクトチップ３２・３２は、下方へ向かうにつれて互いに近接するように傾斜して配置されている。
【００５１】
そして、本体部３１より繰出された二本のワイヤー粗材５０・５０の先端部は、各々コンタクトチップ３２・３２に導かれ、該コンタクトチップ３２・３２の内部を通過してさらに下方へと繰出され、該コンタクトチップ３２・３２の下方、且つ本体部３１の軸心Ｇ近傍において、互いに近接するのである。
【００５２】
また、これらコンタクトチップ３２・３２には電圧電源３５が接続されており、該電圧電源３５は、制御装置４と電気的に連結される。
そして、制御装置４より送信される出力信号に基づいて、電圧電源３５はコンタクトチップ３２・３２にそれぞれ高電圧を印加する。
すると、コンタクトチップ３２・３２を介して、ワイヤー粗材５０・５０にも高電圧が印加され、互いに近接するこれらワイヤー粗材５０・５０の先端部の間隙にアーク放電が発生する。
その結果、前記アーク放電によるジュール熱によって、ワイヤー粗材５０・５０の先端部は溶融され、溶射粒子５１となって該ワイヤー粗材５０・５０より脱落するのである。
【００５３】
エアノズル３３は、ワイヤー粗材５０・５０より生成された溶射粒子５１を、筒状部１００Ａの内周面１００ａに向かって噴出させる部位である。
エアノズル３３は箱形状の部材からなり、下方に向かって延出するようにして、本体部３１の下面に吊設される。
【００５４】
即ち、図２に示すように、エアノズル３３は、本体部３１の下面において、コンタクトチップ３２・３２に対して水平方向に離間しつつ、該コンタクトチップ３２・３２側の側面が該コンタクトチップ３２・３２と対向するようにして配設される。
なお、エアノズル３３の上面部は略全面を開口されており、該上面部を介して、エアノズル３３の内部は本体部３１の内部と連通される。
【００５５】
また、図１に示すように、エアノズル３３において、コンタクトチップ３２・３２と対向する側面（以下、「対向面３３ａ」と記載する）には、切欠部３３ｂと複数の貫通孔３３ｃ・３３ｃ・・・とが形成される。
【００５６】
前記切欠部３３ｂは、対向面３３ａの下部において、左右方向に延出するようにして形成される。
また、複数の貫通孔３３ｃ・３３ｃ・・・は、対向面３３ａの上下方向中央部、即ち正面視にて、コンタクトチップ３２・３２によって導かれたワイヤー粗材５０・５０の先端部の位置と、切欠部３３ｂとの間において、上下方向に二列に分かれて配設されるようにして形成される。
【００５７】
一方、本体部３１には、図示せぬコンプレッサーが配管部材などを介して連結されており、該コンプレッサーによって、前記本体部３１の内部に圧縮空気が供給される。
そして、図２に示すように、本体部３１の内部に供給された圧縮空気は、気流５２となってエアノズル３３の内部へと導かれ、その後、前述した切欠部３３ｂおよび複数の貫通孔３３ｃ・３３ｃ・・・を介して、前記エアノズル３３の外部へと噴出される。
【００５８】
このように、コンタクトチップ３２・３２の下方において、前記圧縮空気が気流５２となって略水平方向に勢いよく噴出されることで、ワイヤー粗材５０より生成された溶射粒子５１は、前記気流５２によって、筒状部１００Ａの内周面１００ａに向かって噴きつけられるのである。
【００５９】
ノズルカバー３４は、本体部３１の下方において、コンタクトチップ３２・３２などへの溶射粒子３４の付着を防止するための部位である。
ノズルカバー３４は略逆台形状の箱状部材から形成され、本体部３１の下面中央部において、二本のコンタクトチップ３２・３２を覆うようにして、前記本体部３１に吊設される。
【００６０】
また、ノズルカバー３４の上面、および後側面（コンタクトチップ３２・３２に対して、エアノズル３３側の側面）の一部は開口されるとともに、本体部３１の下面、およびエアノズル３３の対向面３３ａによって、それぞれ閉塞されている。
つまり、コンタクトチップ３２・３２は、ノズルカバー３４によって、その前方（コンタクトチップ３２・３２に対して、エアノズル３３と対向側の方向）、左右方向、および下方を覆設されるとともに、上方および後方は、本体部３１の下面、およびエアノズル３３の対向面３３ａによってそれぞれ覆設される。
【００６１】
そして、ノズルカバー３４の下面中央部には、小さな開口部が形成されており、該開口部を介して、コンタクトチップ３２・３２より下方に向かって延出される二本のワイヤー粗材５０・５０の先端部が、前記ノズルカバー３４の下方に向かって突出される。
【００６２】
ここで、本実施例の溶射装置１においては、ノズルカバー３４の表面部全体に機械加工を施して、該表面部の表面粗さを低減して鏡面仕上げにするとともに、該表面部全体に、例えばＰＴＦＥコーティングやＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コーティングやミクロデント処理などの表面処理を施すこととしている。
【００６３】
このように、ノズルカバー３４の表面部全体を鏡面仕上げにすることで、固形物１１０に対する該ノズルカバー３４の耐付着性は向上し、また、ノズルカバー３４の表面部全体に前記表面処理を施すことで、固形物１１０（溶射粒子５１）に対する該ノズルカバー３４の濡れ性が抑制される。
その結果、前述した固形物１１０のノズルカバー３４への付着は、効果的に防止されるのである。
【００６４】
以上のような構成からなる供給装置２および溶射ガン３には、これら構成部位２・３を全体的に駆動回転させる第一駆動手段５や、該構成部位２・３を上下方向に移動させる移動手段６などが備えられる。
【００６５】
第一駆動手段５は、制御装置４と電気的に連結され、該制御装置４より送信される出力信号に基づいて、これら供給装置２および溶射ガン３を、本体部３１の軸心Ｇを中心にして回転駆動させる。
そして、第一駆動手段５による、これら供給装置２および溶射ガン３の回転速度は、制御装置４による出力信号に基づいて、自由に可変可能な構成となっている。
【００６６】
また、移動手段６は、制御装置４と電気的に連結され、該制御装置４より送信される出力信号に基づいて、これら供給装置２および溶射ガン３を、全体的に上下方向に移動させる。
【００６７】
次に、制御装置４について説明する。
制御装置４は、記憶部や演算部を備えた、溶射装置１全体の運転を制御するための装置であり、供給装置２に備えられる第二駆動手段２２や、溶射ガン３のコンタクトチップ３２・３２に接続される電圧電源３５や、これら供給装置２および溶射ガン３全体に備えられる第一駆動手段５および移動手段６などの動作を制御することにより、溶射装置１全体の運転の制御を行うように構成されている。
【００６８】
［溶射方法（第一実施例）］
次に、溶射装置１を用いた溶射方法（第一実施例）について、図１および図２を用いて説明する。
第一実施例の溶射方法においては、溶射被膜１０１の品質向上を図るために、第一駆動手段５による供給装置２および溶射ガン３の回転駆動の回転速度を、アーク放電の開始直後の一定時間、低速の回転速度とすることで、ノズルカバー３４への固形物１１０（図６を参照）の付着を防止し、前記溶射被膜１０１中に形成される突起物１０２をなくすこととしている。
【００６９】
第一実施例の溶射方法について、具体的に説明する。
先ず、供給装置２および溶射ガン３の回転駆動が停止しており、コンタクトチップ３２・３２に高電圧が印加されていない状態において、溶射装置１（より詳しくは、供給装置２および溶射ガン３）は、被加工物１００の筒状部１００Ａの上方であって、該筒状部１００Ａと同軸上の位置（以下、「上限位置」と記す）に配設される。
【００７０】
なお、この際、圧縮空気は本体部３１内に未だ供給されておらず、また、二本のワイヤー粗材５０・５０については、各先端部がコンタクトチップ３２・３２より所定の位置にまで到達していない。
【００７１】
制御装置４に、筒状部１００Ａの内周面１００ａへのアーク溶射の開始指令が入力されると、該制御装置４は第一駆動手段５に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した第一駆動手段５は、供給装置２および溶射ガン３の回転駆動を開始する。
【００７２】
なお、第一駆動手段５による、これら供給装置２および溶射ガン３の開始直後の回転駆動は、後述するように、定常時の回転速度（後述する「定常時回転速度（Ｒ２）」）に比べて低速の回転速度（後述する「初期回転速度（Ｒ１）」）によって行われる。つまり、溶射ガン３の回転駆動は、「初期回転速度（Ｒ１）」にて開始される。
【００７３】
一方、前記開始指令によって、本体部３１の内部には圧縮空気が供給され、エアノズル３３の対向面３３ａから該圧縮空気が噴出されるとともに、制御装置４は移動手段６に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した移動手段６は、供給装置２および溶射ガン３の下降（下方への移動）を開始する。
【００７４】
供給装置２および溶射ガン３の回転駆動が開始すると、制御装置４は、電圧電源３５に出力信号を送信し、該出力信号を受信した電圧電源３５は、二本のコンタクトチップ３２・３２に高電圧を印加する。
その後、制御装置４は、第二駆動手段２２に出力信号を送信し、該出力信号を受信した第二駆動手段２２は、繰出しローラー２１ａを駆動回転させて、二本のワイヤー粗材５０・５０の繰出しを開始する。
【００７５】
ここで、制御装置４には、各ワイヤー粗材５０・５０の先端部の位置が、所定の位置に各々到達するような繰出し量（以下、「設定繰出し量」と記す）が、予め設定されている。
そして、第二駆動手段２２は、ワイヤー粗材５０・５０の繰出しを開始した後、該ワイヤー粗材５０・５０の繰出し量が、前記「設定繰出し量」に到達すると、繰出しローラー２１ａの駆動回転を停止する。
なお、前記「設定繰出し量」は、ワイヤー粗材５０・５０の先端部が、それぞれアーク放電が発生する位置にまで繰り出される繰り出し量である。
【００７６】
ワイヤー粗材５０・５０の先端部の位置が所定の位置に到達すると、アーク放電が発生する。
その結果、ワイヤー粗材５０・５０の先端部は溶融され、溶射粒子５１となって該ワイヤー粗材５０・５０より脱落するため、該先端部の位置は徐々に上方に移動する。
すると、再び制御装置４は、第二駆動手段２２に出力信号を送信し、該出力信号を受信した第二駆動手段２２は、繰出しローラー２１ａを駆動回転させて、ワイヤー粗材５０・５０の先端部の位置が所定の位置となるように、該ワイヤー粗材５０・５０を繰出す。
その結果、ワイヤー粗材５０・５０の先端部の位置は、遂次所定の位置に到達し、アーク放電が継続される。
【００７７】
こうして、第二駆動手段２２は、制御装置４の出力信号に基づいて、繰出しローラー２１ａの駆動回転の開始と停止を順次繰り返しつつ、ワイヤー粗材５０・５０の先端部を適宜所定の位置にまで移動させる。
そして、ワイヤー粗材５０・５０の先端部においては、アーク放電が継続され、ワイヤー粗材５０・５０が連続的に溶融されるとともに、溶融したワイヤー粗材５０・５０がエアノズル３３の対向面３３ａより噴出される圧縮空気の気流５２によって、溶射粒子５１となって順次水平方向に噴きつけられる。
このように、回転するとともに、エアノズル３３から圧縮空気が噴出される状態の溶射ガン３においてアーク放電が開始されるが、アーク放電の開始は、溶射ガン３が筒状部１００Ａ内に挿入される前に行われる。
そして、アーク放電開始後の溶射ガン３が筒状部１００Ａ内に挿入されることで、前記筒状部１００Ａの内周面１００ａへの溶射が開始される。
【００７８】
一方、第一駆動手段５による供給装置２および溶射ガン３の回転駆動において、該回転駆動の開始から一定時間が経過すると、該回転駆動の回転速度は、低速の回転速度から、定常時の回転速度に切り替わる。
【００７９】
即ち、制御装置４には、第一駆動手段５の回転駆動に関する回転速度の情報として、該回転駆動の開始直後となるアーク放電開始時において用いられる「初期回転速度（Ｒ１）」と、アーク放電開始後の被加工物１００へのアーク溶射の作業時において用いられる「定常時回転速度（Ｒ２）」との２種類の情報が、予め格納されている。
また、これら２種類の情報に加えて、制御装置４には、「初期回転速度（Ｒ１）」と「定常時回転速度（Ｒ２）」との切り替えに関するタイミングの情報として、アーク放電を開始したタイミングからカウントとされる「切り替え経過時間（Ｔａ）」が予め格納されている。
【００８０】
前記「定常時回転速度（Ｒ２）」は、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａに形成される、溶射被膜１０１の品質（例えば、溶射粒子５１の密度など）を維持するために、従来から作業条件として予め規定された回転速度に設定される。
また、「初期回転速度（Ｒ１）」は、「定常時回転速度（Ｒ２）」の１／１０以下の数値となる低速の回転速度に設定される。
【００８１】
一方、「切り替え経過時間（Ｔａ）」は、前述した「アーク放電着火時間」（図７における、経過時刻（Ｔ０）から経過時刻（Ｔ１）に至るまでの時間）と略同等の時間に設定される。
即ち、「切り替え経過時間（Ｔａ）」は、第一駆動手段５による供給装置２および溶射ガン３の回転駆動が開始された後の、アーク放電が開始されるタイミング（つまり「アーク放電着火時間」の開始時刻）である経過時刻（Ｔ０）から、「アーク放電着火時間」の終了時刻となる経過時刻（Ｔ１）までの時間に設定される。
【００８２】
そして、第一駆動手段５は、制御装置４の出力信号に基づいて、先ず、「初期回転速度（Ｒ１）」による低速の回転速度によって、供給装置２および溶射ガン３の駆動回転を開始し、その後、「切り替え経過時間（Ｔａ）」の経過後、該回転駆動の回転速度を「定常時回転速度（Ｒ２）」による定常時の回転速度に切り替えて、該回転駆動を継続するのである。
【００８３】
このように、本実施例（第一実施例）の溶射方法においては、第一駆動手段５の回転駆動に関する回転速度を、アーク放電の開始直後の一定時間（即ち、「アーク放電着火時間」）が経過するまで、低速の回転速度（即ち、「初期回転速度（Ｒ１）」）とすることで、ノズルカバー３４への固形物１１０の付着の防止を図っている。
【００８４】
即ち、「定常時回転速度（Ｒ２）」における定常時の回転速度によって、供給装置２および溶射ガン３を勢いよく回転駆動させると、溶射ガン３より噴出される圧縮空気の気流５２は、平面視にて渦状に長く棚引くこととなる。
【００８５】
ここで、従来の溶射方法のように、第一駆動手段５の回転駆動の開始直後から、該回転駆動の回転数を「定常時回転速度（Ｒ２）」とするような制御方法にすると、前述したような、アーク放電の発生直後に形成される多くのＣ組織部１１０ａ（図６を参照）が、棚引かれた圧縮空気の気流５２に流され、前記回転駆動の方向（図１および図２において、矢印Ｂの方向）と逆の方向側（図１および図２において、矢印Ｃの方向）に向かって、ノズルカバー３４の側面に付着することとなる。
そして、図１および図２に示すように、ノズルカバー３４の側面部に付着したＣ組織部１１０ａは、そのまま徐々に量を増やして堆積されていき、固形物１１０となるのである。
【００８６】
そこで、本実施例（第一実施例）の溶射方法においては、第一駆動手段５の回転駆動を開始してからアーク放電の開始後となるまでの間は、該回転駆動の回転数を、「初期回転速度（Ｒ１）」による低速の回転速度とする制御を行っている。
つまり、本実施例（第一実施例）の溶射方法においては、「アーク放電着火時間」におけるワイヤー粗材５０に印加された電圧値が大きく変動する間（前記電圧値が安定するまでの間）は、前記回転駆動の回転数を、「初期回転速度（Ｒ１）」による低速の回転速度とする制御を行っている。
【００８７】
これによって、前記回転駆動の開始直後における、圧縮空気の気流５２の棚引きが極力抑えられることとなり、例えアーク放電の発生直後に多くのＣ組織部１１０ａが形成されたとしても、ノズルカバー３４への付着を極力低減することができる。
【００８８】
よって、ノズルカバー３４への固形物１１０の付着を極力低減することができ、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａに形成される溶射被膜１０１に対して、該溶射被膜１０１中に発生する突起物１０２を低減することができる。
その結果、溶射被膜１０１の品質向上を図ることができるのである。
【００８９】
なお、「切り替え経過時間（Ｔａ）」の経過後においては、第一駆動手段５による駆動回転の回転速度を、「定常時回転速度（Ｒ２）」に切り替えることとしているが、「アーク放電着火時間」の経過後であれば、例えワイヤー粗材５０より正常に生成された溶射粒子５１が、エアノズル３３より棚引かれた圧縮空気の気流５２に流されて、ノズルカバー３４に付着しても、前記溶射粒子５１は、その後固形物１１０に発展しないことが確認されている。
【００９０】
第一駆動手段５による供給装置２および溶射ガン３の回転駆動において、該回転駆動の回転速度が「初期回転速度（Ｒ１）」から「定常時回転速度（Ｒ２）」に切り替わった後も、繰出しローラー２１ａによるワイヤー粗材５０・５０の繰出しは遂次繰り返され、該ワイヤー粗材５０・５０の先端部におけるアーク放電は継続される。
また、移動手段６による、これら供給装置２および溶射ガン３の下降（下方への移動）についても引き続き継続される。
【００９１】
やがて、これら供給装置２および溶射ガン３は、「定常時回転速度（Ｒ２）」による回転速度によって回転駆動されつつ、被加工物１００の筒状部１００Ａと同軸上に、該筒状部１００Ａの内部に挿入される。
つまり、溶射ガン３は、筒状部１００Ａの軸心周りに回転しつつ、該軸心方向に沿って、前記筒状部１００Ａ内に挿入される。
【００９２】
その後、移動手段６によって、これら供給装置２および溶射ガン３が、さらに下降されることで、ワイヤー粗材５０より生成された溶射粒子５１は、エアノズル３３より噴出される圧縮空気の気流５２によって、筒状部１００Ａの内周面１００ａに吹き付けられ、溶射被膜１０１が該内周面１００ａの上方から下方に向かって徐々に形成されていく。
【００９３】
エアノズル３３の位置が内周面１００ａの下端部に到達し、該内周面１００ａの全面に溶射被膜１０１が形成されると、制御装置４は、第二駆動手段２２に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した第二駆動手段２２は、前記出力信号に基づいて、ワイヤー粗材５０の繰出しを停止する。
【００９４】
また、制御装置４は、第二駆動手段２２とともに、電圧電源３５にも出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した電圧電源３５は、前記出力信号に基づいて、二本のコンタクトチップ３２・３２への高電圧の印加を停止する。
このように、第二駆動手段２２によるワイヤー粗材５０の繰出しと、電圧電源３５によるコンタクトチップ３２への高電圧の印加の停止により、前記ワイヤー粗材５０の先端部におけるアーク放電が停止され、溶射粒子５１の生成が停止する。
【００９５】
溶射粒子５１の生成が停止すると、制御装置４は移動手段６に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した移動手段６は、前記出力信号に基づいて、これら供給装置２および溶射ガン３の下降を停止した後、該供給装置２および溶射ガン３の上昇（上方への移動）を開始する。
【００９６】
また、これら供給装置２および溶射ガン３の上昇が開始すると、制御装置４は、第一駆動手段５に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した第一駆動手段５は、前記出力信号に基づいて、これら供給装置２および溶射ガン３の回転駆動を停止する。
【００９７】
そして、これら供給装置２および溶射ガン３が、筒状部１００Ａの内部より完全に離脱され、「上限位置」に到達すると、制御装置４は移動手段６に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した移動手段６は、前記出力信号に基づいて、これら供給装置２および溶射ガン３の上昇を停止し、本実施例の溶射方法（第一実施例）は終了するのである。
【００９８】
［溶射方法（第二実施例）］
次に、溶射装置１を用いた溶射方法（第二実施例）について、図１、図２及び図７を用いて説明する。
第二実施例の溶射方法においては、溶射被膜１０１の品質向上を図るために、供給装置２の繰出しローラー２１ａによるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）を、アーク放電の開始直後の一定時間、低速の送り速度とすることで、固形物１１０のもととなるＣ組織部１１０ａ（図６を参照）の形成を防ぎ、前記溶射被膜１０１中に形成される突起物１０２をなくすこととしている。
【００９９】
第二実施例の溶射方法は、前述した第一実施例の溶射方法とほぼ同じ構成からなり、第一駆動手段５による供給装置２および溶射ガン３の回転駆動方法、および繰出しローラー２１ａによるワイヤー粗材５０の繰出し方法に関して相異点を有する。
なお、以下の説明においては、第一実施例の溶射方法と相異する点について主に詳述し、同等な点については、説明を省略する。
【０１００】
制御装置４に、筒状部１００Ａの内周面１００ａへのアーク溶射の開始指令が入力されると、該制御装置４は第一駆動手段５に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した第一駆動手段５は、供給装置２および溶射ガン３の回転駆動を開始する。
【０１０１】
一方、前記開始指令によって、本体部３１の内部には圧縮空気が供給され、エアノズル３３の対向面３３ａから該圧縮空気が噴出されるとともに、移動手段６は、供給装置２および溶射ガン３の下降（下方への移動）を開始する。
【０１０２】
ここで、本実施例（第二実施例）において、第一駆動手段５による、これら供給装置２および溶射ガン３の回転駆動は、該回転駆動の開始直後より、定常時の回転速度（即ち、「定常時回転速度（Ｒ２）」）によって行われる。
【０１０３】
なお、前記回転駆動の回転速度に関する制御方法については、これに限定されるものではなく、前述の第一実施例に示したように、アーク放電の開始直後の一定時間（即ち、「アーク放電着火時間」）、低速の回転速度（即ち、「初期回転速度（Ｒ１）」）とするようにしてもよい。
即ち、溶射ガン３によって発現されるアーク現象は、二本のワイヤー粗材５０・５０の先端部における接触状態に大きく関わりを持ち、例えば、前記先端部の反り具合のバラツキや、これらワイヤー粗材５０・５０をガイドするコンタクトチップ３２・３２の摩耗状態などによって、大きく影響を受けるため、所定の効果を発揮するよう制御することが難しい。
そこで、本実施例（第二実施例）における溶射方法において、前述の第一実施例に示したような、前記回転駆動の回転速度に関する制御方法を加えることとすれば、たとえアーク放電の開始直後にＣ組織部１１０ａが形成されたとしても、ノズルカバー３４への固形物１１０の付着が防止されるように万全を期すことができるのである。
【０１０４】
供給装置２および溶射ガン３の回転駆動が開始すると、制御装置４は、電圧電源３５に出力信号を送信し、該出力信号を受信した電圧電源３５は、二本のコンタクトチップ３２・３２に高電圧を印加する。
その後、制御装置４は、第二駆動手段２２に出力信号を送信し、該出力信号を受信した第二駆動手段２２は、繰出しローラー２１ａを駆動回転させて、二本のワイヤー粗材５０・５０の繰出しを開始する。
【０１０５】
ここで、制御装置４には、前述した「設定繰出し量」に関する情報の他に、繰出しローラー２１ａによるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）の情報として、該ワイヤー粗材５０の繰出し開始直後において用いられる「初期送り速度（Ｖ１）」と、被加工物１００へのアーク溶射の作業時において用いられる「定常時送り速度（Ｖ２）」との２種類の情報が、予め格納されている。
また、これら２種類の情報に加えて、制御装置４には、「初期送り速度（Ｖ１）」と「定常時送り速度（Ｖ２）」との切り替えに関するタイミングの情報として、繰出しローラー２１ａによる、アーク放電開始タイミング（経過時刻Ｔ０）からカウントされる「切り替え経過時間（Ｔｂ）」が予め格納されている。
【０１０６】
前記「定常時送り速度（Ｖ２）」は、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａにおいて、溶射粒子５１の密度の均一性を保ちつつ、溶射被膜１０１の形成時間を短縮するために、従来から作業条件として予め規定された送り速度（繰出し速度）に設定される。
また、「初期送り速度（Ｖ１）」は、前記「定常時送り速度（Ｖ２）」の１／２以下の数値となる低速の送り速度（繰出し速度）に設定される。
【０１０７】
一方、「切り替え経過時間（Ｔｂ）」は、前述した「アーク放電着火時間」（図７における、経過時刻（Ｔ０）から経過時刻（Ｔ１）に至るまでの時間）略同等の時間に設定される。
即ち、「切り替え経過時間（Ｔａ）」は、アーク放電開始タイミング（経過時刻（Ｔ０））から、該ワイヤー粗材５０における「アーク放電着火時間」の終了時（経過時刻（Ｔ１））までにかかる時間によって設定される。
【０１０８】
そして、第二駆動手段２２は、制御装置４の出力信号に基づいて、先ず、「初期送り速度（Ｖ１）」による低速の送り速度（繰出し速度）によって、ワイヤー粗材５０の繰出しを断続的に開始する。その後、「切り替え経過時間（Ｔｂ）」が経過すれば、ワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）を「定常時送り速度（Ｖ２）」による定常時の送り速度に切り替えて、ワイヤー粗材５０の繰出しを断続的に行うのである。
【０１０９】
このように、本実施例（第二実施例）の溶射方法においては、第二駆動手段２２によるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）を、アーク放電の開始直後の一定時間（即ち、「アーク放電着火時間」）、低速の送り速度（繰出し速度）（即ち、「初期送り速度（Ｖ１）」）とすることで、固形物１１０のもととなるＣ組織部１１０ａの形成の防止を図っている。
【０１１０】
即ち、従来の溶射方法のように、ワイヤー粗材５０の繰出し開始直後から、「定常時送り速度（Ｖ２）」による定常時の送り速度（繰出し速度）によって、該ワイヤー粗材５０を勢いよく繰出すような制御方法にすると、該ワイヤー粗材５０の先端部において、アーク放電によるジュール熱によって溶融される量も多くなり、該ワイヤー粗材５０に印加される電圧値としては、大きな電圧値が必要となる。
【０１１１】
その結果、前述したように、「アーク放電着火時」において、ワイヤー粗材５０に印加される電圧値は、大きく変動することとなり、ワイヤー粗材５０の先端部は、アーク放電のジュール熱によって溶融される以前に塊となって爆砕され、固形物１１０のＣ組織部１１０ａが成形されることとなる。
【０１１２】
そこで、本実施例（第二実施例）の溶射方法においては、第二駆動手段２２によるワイヤー粗材５０の繰出し直後は、該繰出し時の送り速度（繰出し速度）を、「初期送り速度（Ｖ１）」による低速の送り速度とする制御を行っている。
つまり、本実施例（第二実施例）の溶射方法においては、「アーク放電着火時間」におけるワイヤー粗材５０に印加された電圧値が、大きく変動する可能性がある間（即ち、安定するまでの間）は、ワイヤー粗材５０の繰出し時の送り速度（繰出し速度）を、「初期送り速度（Ｖ１）」による低速の送り速度とする制御を行っている。
【０１１３】
これによって、ワイヤー粗材５０の先端部において、アーク放電によるジュール熱によって溶融される量も少なくなり、該ワイヤー粗材５０に印加される電圧値も、より小さな電圧値で足りることとなる。
【０１１４】
よって、「アーク放電着火時間」におけるワイヤー粗材５０に印加される電圧値が大きく変動することもなく、アーク放電のジュール熱によって溶融される以前に塊となって爆砕され、固形物１１０のＣ組織部１１０ａが成形されることもなくなる。
その結果、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａに形成される溶射被膜１０１に対して、該溶射被膜１０１中に発生する突起物１０２を低減することができ、溶射被膜１０１の品質向上を図ることができるのである。
【０１１５】
繰出しローラー２１ａによるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）が、「初期送り速度（Ｖ１）」から「定常時送り速度（Ｖ２）」に切り替わった後も、ワイヤー粗材５０・５０の繰出しは遂次繰り返され、該ワイヤー粗材５０・５０の先端部におけるアーク放電は継続される。
また、移動手段６による、これら供給装置２および溶射ガン３の下降（下方への移動）についても引き続き継続される。
【０１１６】
その後、前述した第一実施例における溶射方法と同様に、供給装置２および溶射ガン３は、回転駆動されつつ、被加工物１００の筒状部１００Ａと同軸上に、該筒状部１００Ａの内部に挿入される。
つまり、溶射ガン３は、筒状部１００Ａの軸心周りに回転しつつ、該軸心方向に沿って、前記筒状部１００Ａ内に挿入される。
【０１１７】
そして、筒状部１００Ａの内周面１００ａには、上方から下方に向かって溶射被膜１０１が徐々に形成されていく。
【０１１８】
その後、エアノズル３３の位置が内周面１００ａの下端部に到達し、該内周面１００ａの全面に溶射被膜１０１が形成されると、ワイヤー粗材５０の繰出しと、電圧電源３５によるコンタクトチップ３２への高電圧の印加とが停止し、溶射粒子５１の生成が停止する。
【０１１９】
一方、溶射粒子５１の生成が停止すると、移動手段６は供給装置２および溶射ガン３の下降を停止した後、該供給装置２および溶射ガン３の上昇（上方への移動）を開始する。
また、これら供給装置２および溶射ガン３の上昇が開始すると、第一駆動手段５は、該供給装置２および溶射ガン３の回転駆動を停止する。
【０１２０】
そして、これら供給装置２および溶射ガン３が、筒状部１００Ａの内部より完全に離脱され、「上限位置」に到達すると、移動手段６は前記供給装置２および溶射ガン３の上昇を停止し、本実施例の溶射方法（第二実施例）は終了するのである。
【０１２１】
以上のように、本実施例（第一実施例）における溶射方法は、先端同士が近接するように繰出される複数（本実施例においては２本）のワイヤー粗材５０・５０に高電圧を印加して、前記複数のワイヤー粗材５０・５０の先端部付近にアーク放電を発生させることにより、前記ワイヤー粗材５０・５０を溶融させ、前記溶融したワイヤー粗材５０・５０に圧縮空気を噴出することにより、溶融したワイヤー粗材５０・５０を溶射粒子５１として被溶射体に溶射する溶射ガン３を用いて、被溶射体となる被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａに溶射被膜１０１を形成する溶射方法であって、前記溶射ガン３は、前記ワイヤー粗材５０・５０の先端部を中心として回転可能に構成され、回転するとともに、圧縮空気が噴出される状態の溶射ガン３においてアーク放電を開始し、アーク放電開始後の溶射ガン３を前記被加工物１００の筒状部１００Ａ内に挿入することで、前記筒状部１００Ａの内周面１００ａに溶射を行い、前記アーク放電開始時における溶射ガン３の回転速度を、前記アーク放電開始後における溶射ガン３の回転速度に比べて遅くすることとしている。
【０１２２】
より具体的には、前記アーク放電開始時における溶射ガン３の回転速度、即ち「初期回転速度（Ｒ１）」は、前記アーク放電開始後における溶射ガン３の回転速度、即ち「定常時回転速度（Ｒ２）」に比べて１／１０以下であることとしている。
【０１２３】
このような溶射方法によってアーク溶射を行うことで、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａに溶射被膜１０１を形成する際において、該溶射被膜中１０１に形成される突起物１０２をなくして、該溶射被膜１０１中に陥没穴が形成されるのを防ぐことが可能となり、該溶射被膜１０１の品質向上を図ることができる。
【０１２４】
即ち、本実施例（第一実施例）の溶射方法においては、第一駆動手段５による溶射ガン３の回転駆動に関する回転速度を、アーク放電の開始直後の一定時間（即ち、「アーク放電着火時間」）、低速の回転速度（即ち、「初期回転速度（Ｒ１）」）とすることで、ノズルカバー３４への固形物１１０の付着の防止を図っている。
よって、前記固形物１１０より形成される突起物１０２もなくなり、溶射被膜１０１中に陥没穴が形成されるのを効果的に防げることから、該溶射被膜１０１の品質向上を図ることができるのである。
【０１２５】
また、本実施例（第二実施例）における溶射方法として、前記アーク放電開始時における前記ワイヤー粗材５０・５０の送り速度（繰出し速度）、即ち「初期送り速度（Ｖ１）」を、前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材５０・５０の送り速度（繰出し速度）、即ち「定常時送り速度（Ｖ２）」に比べて遅くすることとしている。
【０１２６】
より具体的には、前記アーク放電開始時における前記ワイヤー粗材５０・５０の送り速度（繰出し速度）、即ち「初期送り速度（Ｖ１）」は、前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材５０・５０の送り速度（繰出し速度）、即ち、「定常時送り速度（Ｖ２）」に比べて１／２以下であることとしている。
【０１２７】
このように、本実施例（第二実施例）の溶射方法においては、第二駆動手段２２によるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）を、アーク放電の開始直後の一定時間、（即ち、「アーク放電着火時間」）、低速の送り速度（繰出し速度）（即ち、「初期送り速度（Ｖ１）」）とすることで、固形物１１０のもととなるＣ組織部１１０ａが形成されるのを防ぎ、該固形物１１０の発生を効果的に防止することとしている。
よって、前記固形物１１０より形成される突起物１０２もなくなり、溶射被膜１０１中に陥没穴が形成されるのを効果的に防げることから、該溶射被膜１０１の品質向上を図ることができるのである。
【０１２８】
また、本実施例（第一実施例および第二実施例）における溶射方法として、前記溶射ガン３において、前記ワイヤー粗材５０・５０の先端部近傍には、前記溶射ガン３への前記溶射粒子５１の付着を防ぐノズルカバー（カバー部材）３４が配設され、前記ノズルカバー（カバー部材）３４の表面部は鏡面仕上げされるとともに、前記表面部には前記溶射粒子５１に対する濡れ性を抑制するための表面処理が施されることとしている。
【０１２９】
このように、ノズルカバー３４の表面部全体を鏡面仕上げにすることで、固形物１１０に対する該ノズルカバー３４の耐付着性は向上し、また、ノズルカバー３４の表面部全体に前記表面処理を施すことで、固形物１１０に対する該ノズルカバー３４の濡れ性が抑制される。
その結果、前述した固形物１１０のノズルカバー３４への付着は、効果的に防止されるのである。
【符号の説明】
【０１３０】
３ 溶射ガン
３３ エアノズル（圧縮空気噴出手段）
３４ ノズルカバー（カバー部材）
５０ ワイヤー粗材
５１ 溶射粒子
１００ 被加工物
１００Ａ 筒状部
１００ａ 内周面
１０１ 溶射被膜
Ｒ１ 初期回転速度
Ｒ２ 定常時回転速度
Ｖ１ 初期送り速度
Ｖ２ 定常時送り速度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアーク溶射によって、筒状部の内周面に溶射被膜を形成する溶射方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、エンジンのシリンダブロックに形成されるシリンダボアなどのような、筒状部を有する被加工物において、該筒状部の内周面に耐摩耗性をもたらすための手段として、アーク溶射が用いられている。
前記アーク溶射は、二本のワイヤー粗材に高電圧を印加しつつ、互いの先端部を近接させてアーク放電を発生させ、該アーク放電によるジュール熱によって前記先端部を溶融して溶射粒子を生成し、該溶射粒子を前記内周面に吹き付けて溶射被膜を形成する溶射方法である。
そして、前記アーク溶射においては、溶射被膜を形成する際に、均一で高い密着性を有しつつ、該溶射被膜中に欠陥を発生させないために、従来から、筒状部の内周面に表面加工を施したり（例えば、「特許文献１」を参照。）、或いは、マスキング部材の形状を工夫したり（例えば、「特許文献２」を参照。）するなどの対策が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７５０９６号公報
【特許文献２】特開平５−２１４５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
溶射皮膜中に発生する欠陥の要因の一つとして、該溶射被膜中に形成される突起物が挙げられる。
前記突起物は、被加工物の筒状部の内周面に溶射被膜を形成する際、該溶射被膜中に不意に形成される。
そして、アーク溶射の終了後、形成された溶射被膜に機械加工を施すと、突起物は切削刃によって欠除され、溶射被膜より脱落する。
その結果、溶射被膜中にはミリ単位の陥没穴が形成され、「溶射被膜の欠陥」として残存するのである。
【０００５】
このような「溶射被膜の欠陥」が残存すると、例えば、エンジンのシリンダブロックを被加工物とする場合には、完成品となったエンジンのオイル消費が増大したり、或いはシリンダボアの内周面に形成された陥没穴より溶射被膜の剥離を引き起こしたりするなど、多くの問題が懸念される。
よって、たとえ一箇所でもこのような陥没穴が溶射被膜中に形成されると、そのシリンダブロックは、もはや製品として成立せず、前記陥没穴による「溶射被膜の欠陥」が、被加工物に与える影響は極めて大きい。
しかし、前記「特許文献１」および前記「特許文献２」に示されるような対策によっては、このような溶射被膜中に発生する突起物により引き起こされる、「溶射被膜の欠陥」を十分に防ぐまでには至らなかった。
【０００６】
本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、被加工物の筒状部の内周面に溶射被膜を形成する溶射方法であって、該溶射被膜の品質向上を図るべく、該溶射被膜中に形成される突起物をなくし、該溶射被膜中に陥没穴が形成されるのを防いだ溶射方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
即ち、請求項１においては、先端同士が近接するように繰出される複数のワイヤー粗材に高電圧を印加して、前記複数のワイヤー粗材の先端部付近にアーク放電を発生させることにより、前記ワイヤー粗材を溶融させ、前記溶融したワイヤー粗材に圧縮空気を噴出することにより、溶融したワイヤー粗材を溶射粒子として被溶射体に溶射する溶射ガンを用いて、被溶射体となる被加工物の筒状部の内周面に溶射被膜を形成する溶射方法であって、前記溶射ガンは、前記ワイヤー粗材の先端部を中心として回転可能に構成され、回転するとともに、圧縮空気が噴出される状態の溶射ガンにおいてアーク放電を開始し、アーク放電開始後の溶射ガンを前記被加工物の筒状部内に挿入することで、前記筒状部の内周面に溶射を行い、前記アーク放電開始時における溶射ガンの回転速度を、前記アーク放電開始後における溶射ガンの回転速度に比べて遅くするものである。
【０００９】
請求項２においては、請求項１に記載の溶射方法であって、前記アーク放電開始時における溶射ガンの回転速度は、前記アーク放電開始後における溶射ガンの回転速度に比べて１／１０以下であるものである。
【００１０】
請求項３においては、請求項１または請求項２に記載の溶射方法であって、前記アーク放電開始直時における前記ワイヤー粗材の繰出し速度を、前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材の繰出し速度に比べて遅くするものである。
【００１１】
請求項４においては、請求項３に記載の溶射方法であって、前記アーク放電開始時における前記ワイヤー粗材の繰出し速度は、前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材の繰出し速度に比べて１／２以下であるものである。
【００１２】
請求項５においては、請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の溶射方法であって、前記溶射ガンにおいて、前記ワイヤー粗材の先端部近傍には、前記溶射ガンへの前記溶射粒子の付着を防ぐカバー部材が配設され、前記カバー部材の表面部は鏡面仕上げされるとともに、前記表面部には前記溶射粒子に対する濡れ性を抑制するための表面処理が施されるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明における溶射方法によれば、被加工物の筒状部の内周面に溶射被膜を形成する際において、該溶射被膜中に形成される突起物をなくして、該溶射被膜中に陥没穴が形成されるのを防ぐことが可能となり、該溶射被膜の品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る溶射方法を具現化する溶射装置において、溶射ガンのエアノズル近傍を示した正面図。
【図２】同じく側面図。
【図３】従来の溶射方法によって溶射されたシリンダボアの内周面に形成された突起物の拡大図。
【図４】同じく、シリンダボアの内周面に形成された突起物の断面拡大図。
【図５】同じく突起物の中央部近傍を示した断面拡大図。
【図６】ノズルカバーに付着する付着物の断面を示した断面図。
【図７】溶射直後の電流地および電圧値の変化を経時的に示した図であって、（ａ）は経過時間にともなってワイヤー素材に流れる電流値の変化を示した線図、（ｂ）は経過時間にともなってワイヤー素材に印加される電圧値の変化を示した線図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
［経緯］
先ず、図３乃至図７を用いて、本発明の溶射方法を具現化する実施例を構築するに至った経緯について説明する。
本実施例における溶射方法は、例えば、エンジンのシリンダブロックに形成されるシリンダボアなどのような、筒状部を有する被加工物において、該筒状部の内周面にアーク溶射を施す際の溶射方法であって、前記内周面に形成される「溶射被膜の欠陥」を防止し、該溶射被膜の品質向上を図るものである。
【００１７】
即ち、前記「溶射被膜の欠陥」は、主に溶射被膜中に形成される小さな突起物によって引き起こされる。
より具体的には、図３に示すように、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａにアーク溶射を施す際、形成される溶射被膜１０１中に、直径約１〜２ｍｍ程度の突起物１０２が発生する場合がある。
【００１８】
このような突起物１０２を有した溶射被膜１０１に対して、筒状部１００Ａの内径寸法を規定の寸法値に仕上げるために切削加工のような機械加工を施せば、突起物１０２は切削刃によって欠除され、溶射被膜１０１より脱落する。
その結果、溶射被膜１０１において、突起物１０２の発生箇所には陥没穴が形成され、「溶射被膜の欠陥」として残存するのである。
【００１９】
そこで、本発明者は、鋭意探求を行った結果、以下に示すように、突起物１０２の形成メカニズムを解明することで、溶射被膜１０１中における突起物１０２の発生を防止し、溶射被膜１０１の品質向上を図った溶射方法を確立するに至った。
【００２０】
本発明者は、突起物１０２の形成メカニズムを解明するために、先ず突起物１０２の断面組織を詳細に調査した。その結果、図４に示すように、突起物１０２が、主に核となる中核部１０２Ａと、該中核部１０２Ａを覆う被膜部１０２Ｂとにより形成されていることを突き止めた。
【００２１】
前記中核部１０２Ａは、溶射被膜１０１を形成する粒子（以下、「溶射粒子」と記す）の大きさに比べて粗大な塊となって形成され、筒状部１００Ａの内周面１００ａ上に直接付着される。
また、被膜部１０２Ｂは、溶射粒子５１（図２を参照）と同じ粒子によって形成されるとともに、中核部１０２Ａを全体的に覆うようにして、該中核部１０２Ａの露出された表面上に堆積される。
【００２２】
そして、これら中核部１０２Ａおよび被膜部１０２Ｂより形成される突起物１０２は、該突起物１０２の周囲にて内周面１００ａ上に正常に溶着された溶射被膜１０１内に埋設されるとともに、被膜部１０２Ｂが、多少の隙間１０３を有しつつ前記溶射被膜１０１と結合することで、突起物１０２は溶射被膜１０１中に固着されるのである。
【００２３】
次に、本発明者は、中核部１０２Ａの断面組織について、さらに詳細に調査した。その結果、図５に示すように、中核部１０２Ａが、核となるＡ組織部１０２ａと、該Ａ組織部１０２ａを覆うＢ組織部１０２ｂとにより形成されていることを突き止めた。
【００２４】
前記Ａ組織部１０２ａは、後述するワイヤー粗材５０（図１を参照。本実施例においては、鉄（Ｆｅ））と同等の材質からなり、約数十［μｍ］の大きさの溶射粒子５１に比べて、１０倍以上もの大きさを有する粗大粒子として形成され、筒状部１００Ａの内周面１００ａ上に直接付着される。
また、Ｂ組織部１０２ｂは、酸化鉄（ＦｅＯ）によって形成されるとともに、Ａ組織部１０２ａを全体的に覆うようにして、該Ａ組織部１０２ａの露出された表面上に堆積される。
【００２５】
そして、Ａ組織部１０２ａと内周面１００ａとの間には、隙間１０４が存在しており、これらＡ組織部１０２ａと内周面１００ａとの密着度合いは不完全となっている。
【００２６】
このようなことから、突起物１０２は、ほとんど被膜部１０２Ｂのみを介して、該突起物１０２の周囲の溶射被膜１０１と固着されており、外部からの衝撃によって、容易に脱落し得る状態であることが判明した。
【００２７】
次に、本発明者は、突起物１０２の形成メカニズムを解明するために、後述する溶射装置１のノズルカバー３４（図１を参照）に付着した固形物１１０に着目し、該固形物１１０の断面組織を詳細に調査した。
【００２８】
すると、図６に示すように、固形物１１０は、ワイヤー粗材５０と同等の材質（本実施例においては、鉄（Ｆｅ））からなるＣ組織部１１０ａと、酸化鉄（ＦｅＯ）からなり該Ｃ組織部１１０ａの表面上に付着するＤ組織部１１０ｂとにより形成されることが判明した。
つまり、固形物１１０と、前述した突起物１０２の中核部１０２Ａとの断面組織を比較した場合、各断面組織の形態（それぞれの組織部に関する大きさや形状、あるいは付着の態様など）については、多少の差異があるものの、固形物１１０のＣ組織部１１０ａと、中核部１０２ＡのＡ組織部１０２ａとは同じ材質からなり、固形物１１０のＤ組織部１１０ｂと、中核部１０２ＡのＢ組織部１０ｂとは同じ材質からなることが判明した。
【００２９】
これらのことから、本発明者は、突起物１０２の形成メカニズムとして、以下に示す仮説を打ち出した。
即ち、先ず「何らかの原因」によって固形物１１０が形成され、形成された固形物１１０が溶射装置１のノズルカバー３４に付着する。
次に、このような状態からなる溶射装置１を用いて、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａにアーク溶射を施すと、固形物１１０は溶射中にノズルカバー３４より脱落し、その後内周面１００ａに向かって吹き飛ばされて、溶射被膜１０１中に巻き込まれる。
その後、さらにアーク溶射が継続されると、固形物１１０の表面上に溶射被膜１０１が堆積される。その結果、固形物１１０は中核部１０２Ａに変貌し、また固形物１１０の上に堆積された溶射被膜１０１は被膜部１０２Ｂとなることで、突起物１０２が形成されるのである。
【００３０】
そこで、本発明者は、溶射被膜１０１の品質向上を図るために、ノズルカバー３４への固形物１１０の付着を防止して、前記溶射被膜１０１中に形成される突起物１０２をなくすことを目的として、本発明の溶射方法を具現化する実施例（後述するノズルカバー３４の構成、および第一実施例における溶射ガン３の回転速度の制御方法）を構築するに至ったのである。
【００３１】
一方、前述した突起物１０２の形成メカニズムに関する仮説によれば、固形物１１０が形成されるための「何らかの原因」を取り除くことによっても、溶射被膜１０１中に形成される突起物１０２をなくすことが可能になり、該溶射被膜１０１の品質向上を図ることができる。
【００３２】
そこで、本発明者は固形物１１０の発生する原因調査を行った結果、ワイヤー粗材５０にアーク放電を発生させる際において、該ワイヤー粗材５０に通電される電流の値（以下、「電流値」と記す）、或いは該ワイヤー粗材５０に印加される電圧の値（以下、「電圧値」と記す）が、アーク放電開始直後に大きく変動することを突き止めた。
【００３３】
即ち、図７（ａ）は、縦軸にワイヤー粗材５０に通電される電流値を表し、横軸に経過時間を表すこととして、これら両者の関係を曲線によって表したものである。また、図７（ｂ）は、縦軸にワイヤー粗材５０に印加される電圧値を表し、横軸に経過時間を表すこととして、これら両者の関係を曲線によって表したものである。
【００３４】
これら図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、経過時刻（Ｔ０）において、ワイヤー粗材５０への電流の通電を開始し、或いは電圧の印加を開始し、該ワイヤー粗材５０の先端部においてアーク放電を開始すると、該ワイヤー粗材５０の電流値、或いは電圧値は、その直後より所定の振幅でもって振動しながら、その値が変動する。
【００３５】
その後、前記電流値、或いは前記電圧値は、経過時刻（Ｔ０）から一定時間経過後の経過時刻（Ｔ１）に到達するまでは大きく変動するが、該経過時刻（Ｔ１）の後は略一定となる。つまり、ワイヤー粗材５０への電流の通電を開始して、経過時刻（Ｔ０）から一定時間が経過して所定の経過時刻（Ｔ１）となった後には、ワイヤー粗材５０の電流値および電圧値が安定することとなる。
なお、経過時刻（Ｔ０）から経過時刻（Ｔ１）に至るまでの時間（以下、「アーク放電着火時間」と記す）は、現実的には非常に短い時間であり、およそ１秒以内の時間であることが確認されている。また、アーク放電の開始から前記「アーク放電着火時間」が経過するまでの間はアーク放電開始時であり、前記「アーク放電着火時間」が経過した後はアーク放電開始後となってワイヤー粗材５０の電流値および電圧値が安定する期間となる。
【００３６】
またその一方で、固形物１１０は「アーク放電着火時間」内に成形されていることが確認されている。
【００３７】
このようなことから、固形物１１０の形成は、「アーク放電着火時間」におけるワイヤー粗材５０の電流値、或いは電圧値の不安定さが一つの要因になっているものと考えられる。
即ち、ワイヤー粗材５０に通電される電流値、或いは印加される電圧値が大きく変動することで、前記ワイヤー粗材５０の一部（より具体的には、ワイヤー粗材５０の先端部）が、アーク放電のジュール熱によって溶融される以前に塊となって爆砕され、固形物１１０のＣ組織部１１０ａとなってノズルカバー３４に付着する。
【００３８】
その後、現実的には非常に短い時間であるが、このようなＣ組織部１１０ａが連続してノズルカバー３４に付着することで、既に該ノズルカバー３４に付着していたＣ組織部１１０ａが、該ノズルカバー３４の熱によって酸化されてＤ組織部１１０ｂとなり、固形物１１０が発生するのである。
【００３９】
このようなことから、本発明者は、溶射被膜１０１の品質向上を図るために、「アーク放電着火時間」におけるワイヤー粗材５０の電流値および電圧値の変動量を小さくして固形物１１０の形成を抑え、前記溶射被膜１０１中に形成される突起物１０２をなくすことを目的として、本発明の溶射方法を具現化する実施例（後述する第二実施例における、ワイヤー粗材５０の繰出し速度の制御方法）を構築するに至ったのである。
【００４０】
［溶射装置１］
次に、本発明の溶射方法を具現化する溶射装置１の構成について、図１および図２を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては、便宜上、図２における矢印Ａの方向を前方と規定して説明する。また、図１および図２においては、図面上の上下方向を溶射装置１の上下方向と規定して説明する。
【００４１】
図１に示すように、溶射装置１は、主に供給装置２や、溶射ガン３や、該溶射装置１全体の運転を制御する制御装置４などを有して構成される。
前記供給装置２は、後述する溶射ガン３にワイヤー粗材５０を適宜供給するための装置である。
【００４２】
供給装置２は、互いに並設される二組の繰出し部２１・２１を有して構成される。
前記繰出し部２１は、軸心方向を水平方向とする複数の繰出しローラー２１ａ・２１ａ・・・を有して構成される。そして、これら繰出しローラー２１ａ・２１ａ・・・は、ワイヤー粗材５０を両側方から挟持した状態で回転駆動されることにより、ワイヤー粗材５０を下方へ繰り出すように構成されている。
また、各ローラー２１ａ・２１ａ・・・は、制御装置４により制御される第二駆動手段２２により回転駆動される。
【００４３】
なお、供給装置２の上方には、図示せぬ貯蔵部が配設される。また、該貯蔵部にはコイル状に巻回された二組のワイヤー粗材５０・５０が内装される。
そして、これらワイヤー粗材５０・５０の先端部は、前記貯蔵部より下方に向かって各々繰出され、供給装置２に供給される。
こうして、供給装置２に供給されたワイヤー粗材５０・５０の先端部は、複数の繰出しローラー２１ａ・２１ａ・・・によって挟持されつつ、下方に向かって繰出されて、溶射ガン３に供給される。
【００４４】
このように、本実施例における溶射装置１においては、溶射ガン３に供給されるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）を自由に変更することが可能な構成となっている。
即ち、制御装置４による出力信号に基づいて第二駆動手段２２により駆動される複数の繰出しローラー２１ａ・２１ａ・・・の回転速度をそれぞれ変更することで、ワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）は、自由に変更されるのである。
【００４５】
次に、溶射ガン３について説明する。
図２に示すように、溶射ガン３は被加工物１００の筒状部１００Ａ内に挿入され、該筒状部１００Ａの内周面１００ａに向かって溶射粒子５１を噴出させる部位である。
ここで、図１に示すように、溶射ガン３は、本体部３１やコンタクトチップ３２やエアノズル３３やノズルカバー３４などにより構成される。
【００４６】
本体部３１は、溶射ガン３の基部となる部位であり、供給装置２の下方において、上下方向に延出するようにして設けられる。
【００４７】
本体部３１の内部には、上方より供給される二本のワイヤー粗材５０・５０を、下方に向かって案内する複数のガイドローラー３１ａ・３１ａ・・・が、回転可能に支持されている。
また、本体部３１の下面には、後述する二本のコンタクトチップ３２・３２が、下方に向かって延出するようにして配設される。
【００４８】
そして、供給装置２より供給された二本のワイヤー粗材５０・５０の先端部は、本体部３１の内部において、ガイドローラー３１ａ・３１ａ・・・によって下方へと導かれ、コンタクトチップ３２・３２へと繰出される。
【００４９】
コンタクトチップ３２は、ワイヤー粗材５０にアーク放電を発生させるための電力を供給する部位である。
コンタクトチップ３２は中空部材から形成され、その内径寸法は、ワイヤー粗材５０の外径寸法と略同程度に形成される。
【００５０】
また、本体部３１の下面中央部において、このような形状からなる二本のコンタクトチップ３２・３２は、上端部に形成される雄螺子部３２ａ・３２ａを介して本体部３１に螺着され、且つ下方に向かって延出するようにして、側面視において互いに略平行に配設される。
また、二本のコンタクトチップ３２・３２は、正面視において、互いにその下端部が、本体部３１の軸心Ｇに向かって近接するようにして、やや傾倒させて配設される。つまり、二本のコンタクトチップ３２・３２は、下方へ向かうにつれて互いに近接するように傾斜して配置されている。
【００５１】
そして、本体部３１より繰出された二本のワイヤー粗材５０・５０の先端部は、各々コンタクトチップ３２・３２に導かれ、該コンタクトチップ３２・３２の内部を通過してさらに下方へと繰出され、該コンタクトチップ３２・３２の下方、且つ本体部３１の軸心Ｇ近傍において、互いに近接するのである。
【００５２】
また、これらコンタクトチップ３２・３２には電圧電源３５が接続されており、該電圧電源３５は、制御装置４と電気的に連結される。
そして、制御装置４より送信される出力信号に基づいて、電圧電源３５はコンタクトチップ３２・３２にそれぞれ高電圧を印加する。
すると、コンタクトチップ３２・３２を介して、ワイヤー粗材５０・５０にも高電圧が印加され、互いに近接するこれらワイヤー粗材５０・５０の先端部の間隙にアーク放電が発生する。
その結果、前記アーク放電によるジュール熱によって、ワイヤー粗材５０・５０の先端部は溶融され、溶射粒子５１となって該ワイヤー粗材５０・５０より脱落するのである。
【００５３】
エアノズル３３は、ワイヤー粗材５０・５０より生成された溶射粒子５１を、筒状部１００Ａの内周面１００ａに向かって噴出させる部位である。
エアノズル３３は箱形状の部材からなり、下方に向かって延出するようにして、本体部３１の下面に吊設される。
【００５４】
即ち、図２に示すように、エアノズル３３は、本体部３１の下面において、コンタクトチップ３２・３２に対して水平方向に離間しつつ、該コンタクトチップ３２・３２側の側面が該コンタクトチップ３２・３２と対向するようにして配設される。
なお、エアノズル３３の上面部は略全面を開口されており、該上面部を介して、エアノズル３３の内部は本体部３１の内部と連通される。
【００５５】
また、図１に示すように、エアノズル３３において、コンタクトチップ３２・３２と対向する側面（以下、「対向面３３ａ」と記載する）には、切欠部３３ｂと複数の貫通孔３３ｃ・３３ｃ・・・とが形成される。
【００５６】
前記切欠部３３ｂは、対向面３３ａの下部において、左右方向に延出するようにして形成される。
また、複数の貫通孔３３ｃ・３３ｃ・・・は、対向面３３ａの上下方向中央部、即ち正面視にて、コンタクトチップ３２・３２によって導かれたワイヤー粗材５０・５０の先端部の位置と、切欠部３３ｂとの間において、上下方向に二列に分かれて配設されるようにして形成される。
【００５７】
一方、本体部３１には、図示せぬコンプレッサーが配管部材などを介して連結されており、該コンプレッサーによって、前記本体部３１の内部に圧縮空気が供給される。
そして、図２に示すように、本体部３１の内部に供給された圧縮空気は、気流５２となってエアノズル３３の内部へと導かれ、その後、前述した切欠部３３ｂおよび複数の貫通孔３３ｃ・３３ｃ・・・を介して、前記エアノズル３３の外部へと噴出される。
【００５８】
このように、コンタクトチップ３２・３２の下方において、前記圧縮空気が気流５２となって略水平方向に勢いよく噴出されることで、ワイヤー粗材５０より生成された溶射粒子５１は、前記気流５２によって、筒状部１００Ａの内周面１００ａに向かって噴きつけられるのである。
【００５９】
ノズルカバー３４は、本体部３１の下方において、コンタクトチップ３２・３２などへの溶射粒子３４の付着を防止するための部位である。
ノズルカバー３４は略逆台形状の箱状部材から形成され、本体部３１の下面中央部において、二本のコンタクトチップ３２・３２を覆うようにして、前記本体部３１に吊設される。
【００６０】
また、ノズルカバー３４の上面、および後側面（コンタクトチップ３２・３２に対して、エアノズル３３側の側面）の一部は開口されるとともに、本体部３１の下面、およびエアノズル３３の対向面３３ａによって、それぞれ閉塞されている。
つまり、コンタクトチップ３２・３２は、ノズルカバー３４によって、その前方（コンタクトチップ３２・３２に対して、エアノズル３３と対向側の方向）、左右方向、および下方を覆設されるとともに、上方および後方は、本体部３１の下面、およびエアノズル３３の対向面３３ａによってそれぞれ覆設される。
【００６１】
そして、ノズルカバー３４の下面中央部には、小さな開口部が形成されており、該開口部を介して、コンタクトチップ３２・３２より下方に向かって延出される二本のワイヤー粗材５０・５０の先端部が、前記ノズルカバー３４の下方に向かって突出される。
【００６２】
ここで、本実施例の溶射装置１においては、ノズルカバー３４の表面部全体に機械加工を施して、該表面部の表面粗さを低減して鏡面仕上げにするとともに、該表面部全体に、例えばＰＴＦＥコーティングやＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コーティングやミクロデント処理などの表面処理を施すこととしている。
【００６３】
このように、ノズルカバー３４の表面部全体を鏡面仕上げにすることで、固形物１１０に対する該ノズルカバー３４の耐付着性は向上し、また、ノズルカバー３４の表面部全体に前記表面処理を施すことで、固形物１１０（溶射粒子５１）に対する該ノズルカバー３４の濡れ性が抑制される。
その結果、前述した固形物１１０のノズルカバー３４への付着は、効果的に防止されるのである。
【００６４】
以上のような構成からなる供給装置２および溶射ガン３には、これら構成部位２・３を全体的に駆動回転させる第一駆動手段５や、該構成部位２・３を上下方向に移動させる移動手段６などが備えられる。
【００６５】
第一駆動手段５は、制御装置４と電気的に連結され、該制御装置４より送信される出力信号に基づいて、これら供給装置２および溶射ガン３を、本体部３１の軸心Ｇを中心にして回転駆動させる。
そして、第一駆動手段５による、これら供給装置２および溶射ガン３の回転速度は、制御装置４による出力信号に基づいて、自由に可変可能な構成となっている。
【００６６】
また、移動手段６は、制御装置４と電気的に連結され、該制御装置４より送信される出力信号に基づいて、これら供給装置２および溶射ガン３を、全体的に上下方向に移動させる。
【００６７】
次に、制御装置４について説明する。
制御装置４は、記憶部や演算部を備えた、溶射装置１全体の運転を制御するための装置であり、供給装置２に備えられる第二駆動手段２２や、溶射ガン３のコンタクトチップ３２・３２に接続される電圧電源３５や、これら供給装置２および溶射ガン３全体に備えられる第一駆動手段５および移動手段６などの動作を制御することにより、溶射装置１全体の運転の制御を行うように構成されている。
【００６８】
［溶射方法（第一実施例）］
次に、溶射装置１を用いた溶射方法（第一実施例）について、図１および図２を用いて説明する。
第一実施例の溶射方法においては、溶射被膜１０１の品質向上を図るために、第一駆動手段５による供給装置２および溶射ガン３の回転駆動の回転速度を、アーク放電の開始直後の一定時間、低速の回転速度とすることで、ノズルカバー３４への固形物１１０（図６を参照）の付着を防止し、前記溶射被膜１０１中に形成される突起物１０２をなくすこととしている。
【００６９】
第一実施例の溶射方法について、具体的に説明する。
先ず、供給装置２および溶射ガン３の回転駆動が停止しており、コンタクトチップ３２・３２に高電圧が印加されていない状態において、溶射装置１（より詳しくは、供給装置２および溶射ガン３）は、被加工物１００の筒状部１００Ａの上方であって、該筒状部１００Ａと同軸上の位置（以下、「上限位置」と記す）に配設される。
【００７０】
なお、この際、圧縮空気は本体部３１内に未だ供給されておらず、また、二本のワイヤー粗材５０・５０については、各先端部がコンタクトチップ３２・３２より所定の位置にまで到達していない。
【００７１】
制御装置４に、筒状部１００Ａの内周面１００ａへのアーク溶射の開始指令が入力されると、該制御装置４は第一駆動手段５に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した第一駆動手段５は、供給装置２および溶射ガン３の回転駆動を開始する。
【００７２】
なお、第一駆動手段５による、これら供給装置２および溶射ガン３の開始直後の回転駆動は、後述するように、定常時の回転速度（後述する「定常時回転速度（Ｒ２）」）に比べて低速の回転速度（後述する「初期回転速度（Ｒ１）」）によって行われる。つまり、溶射ガン３の回転駆動は、「初期回転速度（Ｒ１）」にて開始される。
【００７３】
一方、前記開始指令によって、本体部３１の内部には圧縮空気が供給され、エアノズル３３の対向面３３ａから該圧縮空気が噴出されるとともに、制御装置４は移動手段６に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した移動手段６は、供給装置２および溶射ガン３の下降（下方への移動）を開始する。
【００７４】
供給装置２および溶射ガン３の回転駆動が開始すると、制御装置４は、電圧電源３５に出力信号を送信し、該出力信号を受信した電圧電源３５は、二本のコンタクトチップ３２・３２に高電圧を印加する。
その後、制御装置４は、第二駆動手段２２に出力信号を送信し、該出力信号を受信した第二駆動手段２２は、繰出しローラー２１ａを駆動回転させて、二本のワイヤー粗材５０・５０の繰出しを開始する。
【００７５】
ここで、制御装置４には、各ワイヤー粗材５０・５０の先端部の位置が、所定の位置に各々到達するような繰出し量（以下、「設定繰出し量」と記す）が、予め設定されている。
そして、第二駆動手段２２は、ワイヤー粗材５０・５０の繰出しを開始した後、該ワイヤー粗材５０・５０の繰出し量が、前記「設定繰出し量」に到達すると、繰出しローラー２１ａの駆動回転を停止する。
なお、前記「設定繰出し量」は、ワイヤー粗材５０・５０の先端部が、それぞれアーク放電が発生する位置にまで繰り出される繰り出し量である。
【００７６】
ワイヤー粗材５０・５０の先端部の位置が所定の位置に到達すると、アーク放電が発生する。
その結果、ワイヤー粗材５０・５０の先端部は溶融され、溶射粒子５１となって該ワイヤー粗材５０・５０より脱落するため、該先端部の位置は徐々に上方に移動する。
すると、再び制御装置４は、第二駆動手段２２に出力信号を送信し、該出力信号を受信した第二駆動手段２２は、繰出しローラー２１ａを駆動回転させて、ワイヤー粗材５０・５０の先端部の位置が所定の位置となるように、該ワイヤー粗材５０・５０を繰出す。
その結果、ワイヤー粗材５０・５０の先端部の位置は、遂次所定の位置に到達し、アーク放電が継続される。
【００７７】
こうして、第二駆動手段２２は、制御装置４の出力信号に基づいて、繰出しローラー２１ａの駆動回転の開始と停止を順次繰り返しつつ、ワイヤー粗材５０・５０の先端部を適宜所定の位置にまで移動させる。
そして、ワイヤー粗材５０・５０の先端部においては、アーク放電が継続され、ワイヤー粗材５０・５０が連続的に溶融されるとともに、溶融したワイヤー粗材５０・５０がエアノズル３３の対向面３３ａより噴出される圧縮空気の気流５２によって、溶射粒子５１となって順次水平方向に噴きつけられる。
このように、回転するとともに、エアノズル３３から圧縮空気が噴出される状態の溶射ガン３においてアーク放電が開始されるが、アーク放電の開始は、溶射ガン３が筒状部１００Ａ内に挿入される前に行われる。
そして、アーク放電開始後の溶射ガン３が筒状部１００Ａ内に挿入されることで、前記筒状部１００Ａの内周面１００ａへの溶射が開始される。
【００７８】
一方、第一駆動手段５による供給装置２および溶射ガン３の回転駆動において、該回転駆動の開始から一定時間が経過すると、該回転駆動の回転速度は、低速の回転速度から、定常時の回転速度に切り替わる。
【００７９】
即ち、制御装置４には、第一駆動手段５の回転駆動に関する回転速度の情報として、該回転駆動の開始直後となるアーク放電開始時において用いられる「初期回転速度（Ｒ１）」と、アーク放電開始後の被加工物１００へのアーク溶射の作業時において用いられる「定常時回転速度（Ｒ２）」との２種類の情報が、予め格納されている。
また、これら２種類の情報に加えて、制御装置４には、「初期回転速度（Ｒ１）」と「定常時回転速度（Ｒ２）」との切り替えに関するタイミングの情報として、アーク放電を開始したタイミングからカウントとされる「切り替え経過時間（Ｔａ）」が予め格納されている。
【００８０】
前記「定常時回転速度（Ｒ２）」は、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａに形成される、溶射被膜１０１の品質（例えば、溶射粒子５１の密度など）を維持するために、従来から作業条件として予め規定された回転速度に設定される。
また、「初期回転速度（Ｒ１）」は、「定常時回転速度（Ｒ２）」の１／１０以下の数値となる低速の回転速度に設定される。
【００８１】
一方、「切り替え経過時間（Ｔａ）」は、前述した「アーク放電着火時間」（図７における、経過時刻（Ｔ０）から経過時刻（Ｔ１）に至るまでの時間）と略同等の時間に設定される。
即ち、「切り替え経過時間（Ｔａ）」は、第一駆動手段５による供給装置２および溶射ガン３の回転駆動が開始された後の、アーク放電が開始されるタイミング（つまり「アーク放電着火時間」の開始時刻）である経過時刻（Ｔ０）から、「アーク放電着火時間」の終了時刻となる経過時刻（Ｔ１）までの時間に設定される。
【００８２】
そして、第一駆動手段５は、制御装置４の出力信号に基づいて、先ず、「初期回転速度（Ｒ１）」による低速の回転速度によって、供給装置２および溶射ガン３の駆動回転を開始し、その後、「切り替え経過時間（Ｔａ）」の経過後、該回転駆動の回転速度を「定常時回転速度（Ｒ２）」による定常時の回転速度に切り替えて、該回転駆動を継続するのである。
【００８３】
このように、本実施例（第一実施例）の溶射方法においては、第一駆動手段５の回転駆動に関する回転速度を、アーク放電の開始直後の一定時間（即ち、「アーク放電着火時間」）が経過するまで、低速の回転速度（即ち、「初期回転速度（Ｒ１）」）とすることで、ノズルカバー３４への固形物１１０の付着の防止を図っている。
【００８４】
即ち、「定常時回転速度（Ｒ２）」における定常時の回転速度によって、供給装置２および溶射ガン３を勢いよく回転駆動させると、溶射ガン３より噴出される圧縮空気の気流５２は、平面視にて渦状に長く棚引くこととなる。
【００８５】
ここで、従来の溶射方法のように、第一駆動手段５の回転駆動の開始直後から、該回転駆動の回転数を「定常時回転速度（Ｒ２）」とするような制御方法にすると、前述したような、アーク放電の発生直後に形成される多くのＣ組織部１１０ａ（図６を参照）が、棚引かれた圧縮空気の気流５２に流され、前記回転駆動の方向（図１および図２において、矢印Ｂの方向）と逆の方向側（図１および図２において、矢印Ｃの方向）に向かって、ノズルカバー３４の側面に付着することとなる。
そして、図１および図２に示すように、ノズルカバー３４の側面部に付着したＣ組織部１１０ａは、そのまま徐々に量を増やして堆積されていき、固形物１１０となるのである。
【００８６】
そこで、本実施例（第一実施例）の溶射方法においては、第一駆動手段５の回転駆動を開始してからアーク放電の開始後となるまでの間は、該回転駆動の回転数を、「初期回転速度（Ｒ１）」による低速の回転速度とする制御を行っている。
つまり、本実施例（第一実施例）の溶射方法においては、「アーク放電着火時間」におけるワイヤー粗材５０に印加された電圧値が大きく変動する間（前記電圧値が安定するまでの間）は、前記回転駆動の回転数を、「初期回転速度（Ｒ１）」による低速の回転速度とする制御を行っている。
【００８７】
これによって、前記回転駆動の開始直後における、圧縮空気の気流５２の棚引きが極力抑えられることとなり、例えアーク放電の発生直後に多くのＣ組織部１１０ａが形成されたとしても、ノズルカバー３４への付着を極力低減することができる。
【００８８】
よって、ノズルカバー３４への固形物１１０の付着を極力低減することができ、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａに形成される溶射被膜１０１に対して、該溶射被膜１０１中に発生する突起物１０２を低減することができる。
その結果、溶射被膜１０１の品質向上を図ることができるのである。
【００８９】
なお、「切り替え経過時間（Ｔａ）」の経過後においては、第一駆動手段５による駆動回転の回転速度を、「定常時回転速度（Ｒ２）」に切り替えることとしているが、「アーク放電着火時間」の経過後であれば、例えワイヤー粗材５０より正常に生成された溶射粒子５１が、エアノズル３３より棚引かれた圧縮空気の気流５２に流されて、ノズルカバー３４に付着しても、前記溶射粒子５１は、その後固形物１１０に発展しないことが確認されている。
【００９０】
第一駆動手段５による供給装置２および溶射ガン３の回転駆動において、該回転駆動の回転速度が「初期回転速度（Ｒ１）」から「定常時回転速度（Ｒ２）」に切り替わった後も、繰出しローラー２１ａによるワイヤー粗材５０・５０の繰出しは遂次繰り返され、該ワイヤー粗材５０・５０の先端部におけるアーク放電は継続される。
また、移動手段６による、これら供給装置２および溶射ガン３の下降（下方への移動）についても引き続き継続される。
【００９１】
やがて、これら供給装置２および溶射ガン３は、「定常時回転速度（Ｒ２）」による回転速度によって回転駆動されつつ、被加工物１００の筒状部１００Ａと同軸上に、該筒状部１００Ａの内部に挿入される。
つまり、溶射ガン３は、筒状部１００Ａの軸心周りに回転しつつ、該軸心方向に沿って、前記筒状部１００Ａ内に挿入される。
【００９２】
その後、移動手段６によって、これら供給装置２および溶射ガン３が、さらに下降されることで、ワイヤー粗材５０より生成された溶射粒子５１は、エアノズル３３より噴出される圧縮空気の気流５２によって、筒状部１００Ａの内周面１００ａに吹き付けられ、溶射被膜１０１が該内周面１００ａの上方から下方に向かって徐々に形成されていく。
【００９３】
エアノズル３３の位置が内周面１００ａの下端部に到達し、該内周面１００ａの全面に溶射被膜１０１が形成されると、制御装置４は、第二駆動手段２２に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した第二駆動手段２２は、前記出力信号に基づいて、ワイヤー粗材５０の繰出しを停止する。
【００９４】
また、制御装置４は、第二駆動手段２２とともに、電圧電源３５にも出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した電圧電源３５は、前記出力信号に基づいて、二本のコンタクトチップ３２・３２への高電圧の印加を停止する。
このように、第二駆動手段２２によるワイヤー粗材５０の繰出しと、電圧電源３５によるコンタクトチップ３２への高電圧の印加の停止により、前記ワイヤー粗材５０の先端部におけるアーク放電が停止され、溶射粒子５１の生成が停止する。
【００９５】
溶射粒子５１の生成が停止すると、制御装置４は移動手段６に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した移動手段６は、前記出力信号に基づいて、これら供給装置２および溶射ガン３の下降を停止した後、該供給装置２および溶射ガン３の上昇（上方への移動）を開始する。
【００９６】
また、これら供給装置２および溶射ガン３の上昇が開始すると、制御装置４は、第一駆動手段５に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した第一駆動手段５は、前記出力信号に基づいて、これら供給装置２および溶射ガン３の回転駆動を停止する。
【００９７】
そして、これら供給装置２および溶射ガン３が、筒状部１００Ａの内部より完全に離脱され、「上限位置」に到達すると、制御装置４は移動手段６に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した移動手段６は、前記出力信号に基づいて、これら供給装置２および溶射ガン３の上昇を停止し、本実施例の溶射方法（第一実施例）は終了するのである。
【００９８】
［溶射方法（第二実施例）］
次に、溶射装置１を用いた溶射方法（第二実施例）について、図１、図２及び図７を用いて説明する。
第二実施例の溶射方法においては、溶射被膜１０１の品質向上を図るために、供給装置２の繰出しローラー２１ａによるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）を、アーク放電の開始直後の一定時間、低速の送り速度とすることで、固形物１１０のもととなるＣ組織部１１０ａ（図６を参照）の形成を防ぎ、前記溶射被膜１０１中に形成される突起物１０２をなくすこととしている。
【００９９】
第二実施例の溶射方法は、前述した第一実施例の溶射方法とほぼ同じ構成からなり、第一駆動手段５による供給装置２および溶射ガン３の回転駆動方法、および繰出しローラー２１ａによるワイヤー粗材５０の繰出し方法に関して相異点を有する。
なお、以下の説明においては、第一実施例の溶射方法と相異する点について主に詳述し、同等な点については、説明を省略する。
【０１００】
制御装置４に、筒状部１００Ａの内周面１００ａへのアーク溶射の開始指令が入力されると、該制御装置４は第一駆動手段５に出力信号を送信する。
そして、前記出力信号を受信した第一駆動手段５は、供給装置２および溶射ガン３の回転駆動を開始する。
【０１０１】
一方、前記開始指令によって、本体部３１の内部には圧縮空気が供給され、エアノズル３３の対向面３３ａから該圧縮空気が噴出されるとともに、移動手段６は、供給装置２および溶射ガン３の下降（下方への移動）を開始する。
【０１０２】
ここで、本実施例（第二実施例）において、第一駆動手段５による、これら供給装置２および溶射ガン３の回転駆動は、該回転駆動の開始直後より、定常時の回転速度（即ち、「定常時回転速度（Ｒ２）」）によって行われる。
【０１０３】
なお、前記回転駆動の回転速度に関する制御方法については、これに限定されるものではなく、前述の第一実施例に示したように、アーク放電の開始直後の一定時間（即ち、「アーク放電着火時間」）、低速の回転速度（即ち、「初期回転速度（Ｒ１）」）とするようにしてもよい。
即ち、溶射ガン３によって発現されるアーク現象は、二本のワイヤー粗材５０・５０の先端部における接触状態に大きく関わりを持ち、例えば、前記先端部の反り具合のバラツキや、これらワイヤー粗材５０・５０をガイドするコンタクトチップ３２・３２の摩耗状態などによって、大きく影響を受けるため、所定の効果を発揮するよう制御することが難しい。
そこで、本実施例（第二実施例）における溶射方法において、前述の第一実施例に示したような、前記回転駆動の回転速度に関する制御方法を加えることとすれば、たとえアーク放電の開始直後にＣ組織部１１０ａが形成されたとしても、ノズルカバー３４への固形物１１０の付着が防止されるように万全を期すことができるのである。
【０１０４】
供給装置２および溶射ガン３の回転駆動が開始すると、制御装置４は、電圧電源３５に出力信号を送信し、該出力信号を受信した電圧電源３５は、二本のコンタクトチップ３２・３２に高電圧を印加する。
その後、制御装置４は、第二駆動手段２２に出力信号を送信し、該出力信号を受信した第二駆動手段２２は、繰出しローラー２１ａを駆動回転させて、二本のワイヤー粗材５０・５０の繰出しを開始する。
【０１０５】
ここで、制御装置４には、前述した「設定繰出し量」に関する情報の他に、繰出しローラー２１ａによるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）の情報として、該ワイヤー粗材５０の繰出し開始直後において用いられる「初期送り速度（Ｖ１）」と、被加工物１００へのアーク溶射の作業時において用いられる「定常時送り速度（Ｖ２）」との２種類の情報が、予め格納されている。
また、これら２種類の情報に加えて、制御装置４には、「初期送り速度（Ｖ１）」と「定常時送り速度（Ｖ２）」との切り替えに関するタイミングの情報として、繰出しローラー２１ａによる、アーク放電開始タイミング（経過時刻Ｔ０）からカウントされる「切り替え経過時間（Ｔｂ）」が予め格納されている。
【０１０６】
前記「定常時送り速度（Ｖ２）」は、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａにおいて、溶射粒子５１の密度の均一性を保ちつつ、溶射被膜１０１の形成時間を短縮するために、従来から作業条件として予め規定された送り速度（繰出し速度）に設定される。
また、「初期送り速度（Ｖ１）」は、前記「定常時送り速度（Ｖ２）」の１／２以下の数値となる低速の送り速度（繰出し速度）に設定される。
【０１０７】
一方、「切り替え経過時間（Ｔｂ）」は、前述した「アーク放電着火時間」（図７における、経過時刻（Ｔ０）から経過時刻（Ｔ１）に至るまでの時間）略同等の時間に設定される。
即ち、「切り替え経過時間（Ｔａ）」は、アーク放電開始タイミング（経過時刻（Ｔ０））から、該ワイヤー粗材５０における「アーク放電着火時間」の終了時（経過時刻（Ｔ１））までにかかる時間によって設定される。
【０１０８】
そして、第二駆動手段２２は、制御装置４の出力信号に基づいて、先ず、「初期送り速度（Ｖ１）」による低速の送り速度（繰出し速度）によって、ワイヤー粗材５０の繰出しを断続的に開始する。その後、「切り替え経過時間（Ｔｂ）」が経過すれば、ワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）を「定常時送り速度（Ｖ２）」による定常時の送り速度に切り替えて、ワイヤー粗材５０の繰出しを断続的に行うのである。
【０１０９】
このように、本実施例（第二実施例）の溶射方法においては、第二駆動手段２２によるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）を、アーク放電の開始直後の一定時間（即ち、「アーク放電着火時間」）、低速の送り速度（繰出し速度）（即ち、「初期送り速度（Ｖ１）」）とすることで、固形物１１０のもととなるＣ組織部１１０ａの形成の防止を図っている。
【０１１０】
即ち、従来の溶射方法のように、ワイヤー粗材５０の繰出し開始直後から、「定常時送り速度（Ｖ２）」による定常時の送り速度（繰出し速度）によって、該ワイヤー粗材５０を勢いよく繰出すような制御方法にすると、該ワイヤー粗材５０の先端部において、アーク放電によるジュール熱によって溶融される量も多くなり、該ワイヤー粗材５０に印加される電圧値としては、大きな電圧値が必要となる。
【０１１１】
その結果、前述したように、「アーク放電着火時」において、ワイヤー粗材５０に印加される電圧値は、大きく変動することとなり、ワイヤー粗材５０の先端部は、アーク放電のジュール熱によって溶融される以前に塊となって爆砕され、固形物１１０のＣ組織部１１０ａが成形されることとなる。
【０１１２】
そこで、本実施例（第二実施例）の溶射方法においては、第二駆動手段２２によるワイヤー粗材５０の繰出し直後は、該繰出し時の送り速度（繰出し速度）を、「初期送り速度（Ｖ１）」による低速の送り速度とする制御を行っている。
つまり、本実施例（第二実施例）の溶射方法においては、「アーク放電着火時間」におけるワイヤー粗材５０に印加された電圧値が、大きく変動する可能性がある間（即ち、安定するまでの間）は、ワイヤー粗材５０の繰出し時の送り速度（繰出し速度）を、「初期送り速度（Ｖ１）」による低速の送り速度とする制御を行っている。
【０１１３】
これによって、ワイヤー粗材５０の先端部において、アーク放電によるジュール熱によって溶融される量も少なくなり、該ワイヤー粗材５０に印加される電圧値も、より小さな電圧値で足りることとなる。
【０１１４】
よって、「アーク放電着火時間」におけるワイヤー粗材５０に印加される電圧値が大きく変動することもなく、アーク放電のジュール熱によって溶融される以前に塊となって爆砕され、固形物１１０のＣ組織部１１０ａが成形されることもなくなる。
その結果、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａに形成される溶射被膜１０１に対して、該溶射被膜１０１中に発生する突起物１０２を低減することができ、溶射被膜１０１の品質向上を図ることができるのである。
【０１１５】
繰出しローラー２１ａによるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）が、「初期送り速度（Ｖ１）」から「定常時送り速度（Ｖ２）」に切り替わった後も、ワイヤー粗材５０・５０の繰出しは遂次繰り返され、該ワイヤー粗材５０・５０の先端部におけるアーク放電は継続される。
また、移動手段６による、これら供給装置２および溶射ガン３の下降（下方への移動）についても引き続き継続される。
【０１１６】
その後、前述した第一実施例における溶射方法と同様に、供給装置２および溶射ガン３は、回転駆動されつつ、被加工物１００の筒状部１００Ａと同軸上に、該筒状部１００Ａの内部に挿入される。
つまり、溶射ガン３は、筒状部１００Ａの軸心周りに回転しつつ、該軸心方向に沿って、前記筒状部１００Ａ内に挿入される。
【０１１７】
そして、筒状部１００Ａの内周面１００ａには、上方から下方に向かって溶射被膜１０１が徐々に形成されていく。
【０１１８】
その後、エアノズル３３の位置が内周面１００ａの下端部に到達し、該内周面１００ａの全面に溶射被膜１０１が形成されると、ワイヤー粗材５０の繰出しと、電圧電源３５によるコンタクトチップ３２への高電圧の印加とが停止し、溶射粒子５１の生成が停止する。
【０１１９】
一方、溶射粒子５１の生成が停止すると、移動手段６は供給装置２および溶射ガン３の下降を停止した後、該供給装置２および溶射ガン３の上昇（上方への移動）を開始する。
また、これら供給装置２および溶射ガン３の上昇が開始すると、第一駆動手段５は、該供給装置２および溶射ガン３の回転駆動を停止する。
【０１２０】
そして、これら供給装置２および溶射ガン３が、筒状部１００Ａの内部より完全に離脱され、「上限位置」に到達すると、移動手段６は前記供給装置２および溶射ガン３の上昇を停止し、本実施例の溶射方法（第二実施例）は終了するのである。
【０１２１】
以上のように、本実施例（第一実施例）における溶射方法は、先端同士が近接するように繰出される複数（本実施例においては２本）のワイヤー粗材５０・５０に高電圧を印加して、前記複数のワイヤー粗材５０・５０の先端部付近にアーク放電を発生させることにより、前記ワイヤー粗材５０・５０を溶融させ、前記溶融したワイヤー粗材５０・５０に圧縮空気を噴出することにより、溶融したワイヤー粗材５０・５０を溶射粒子５１として被溶射体に溶射する溶射ガン３を用いて、被溶射体となる被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａに溶射被膜１０１を形成する溶射方法であって、前記溶射ガン３は、前記ワイヤー粗材５０・５０の先端部を中心として回転可能に構成され、回転するとともに、圧縮空気が噴出される状態の溶射ガン３においてアーク放電を開始し、アーク放電開始後の溶射ガン３を前記被加工物１００の筒状部１００Ａ内に挿入することで、前記筒状部１００Ａの内周面１００ａに溶射を行い、前記アーク放電開始時における溶射ガン３の回転速度を、前記アーク放電開始後における溶射ガン３の回転速度に比べて遅くすることとしている。
【０１２２】
より具体的には、前記アーク放電開始時における溶射ガン３の回転速度、即ち「初期回転速度（Ｒ１）」は、前記アーク放電開始後における溶射ガン３の回転速度、即ち「定常時回転速度（Ｒ２）」に比べて１／１０以下であることとしている。
【０１２３】
このような溶射方法によってアーク溶射を行うことで、被加工物１００の筒状部１００Ａの内周面１００ａに溶射被膜１０１を形成する際において、該溶射被膜中１０１に形成される突起物１０２をなくして、該溶射被膜１０１中に陥没穴が形成されるのを防ぐことが可能となり、該溶射被膜１０１の品質向上を図ることができる。
【０１２４】
即ち、本実施例（第一実施例）の溶射方法においては、第一駆動手段５による溶射ガン３の回転駆動に関する回転速度を、アーク放電の開始直後の一定時間（即ち、「アーク放電着火時間」）、低速の回転速度（即ち、「初期回転速度（Ｒ１）」）とすることで、ノズルカバー３４への固形物１１０の付着の防止を図っている。
よって、前記固形物１１０より形成される突起物１０２もなくなり、溶射被膜１０１中に陥没穴が形成されるのを効果的に防げることから、該溶射被膜１０１の品質向上を図ることができるのである。
【０１２５】
また、本実施例（第二実施例）における溶射方法として、前記アーク放電開始時における前記ワイヤー粗材５０・５０の送り速度（繰出し速度）、即ち「初期送り速度（Ｖ１）」を、前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材５０・５０の送り速度（繰出し速度）、即ち「定常時送り速度（Ｖ２）」に比べて遅くすることとしている。
【０１２６】
より具体的には、前記アーク放電開始時における前記ワイヤー粗材５０・５０の送り速度（繰出し速度）、即ち「初期送り速度（Ｖ１）」は、前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材５０・５０の送り速度（繰出し速度）、即ち、「定常時送り速度（Ｖ２）」に比べて１／２以下であることとしている。
【０１２７】
このように、本実施例（第二実施例）の溶射方法においては、第二駆動手段２２によるワイヤー粗材５０の送り速度（繰出し速度）を、アーク放電の開始直後の一定時間、（即ち、「アーク放電着火時間」）、低速の送り速度（繰出し速度）（即ち、「初期送り速度（Ｖ１）」）とすることで、固形物１１０のもととなるＣ組織部１１０ａが形成されるのを防ぎ、該固形物１１０の発生を効果的に防止することとしている。
よって、前記固形物１１０より形成される突起物１０２もなくなり、溶射被膜１０１中に陥没穴が形成されるのを効果的に防げることから、該溶射被膜１０１の品質向上を図ることができるのである。
【０１２８】
また、本実施例（第一実施例および第二実施例）における溶射方法として、前記溶射ガン３において、前記ワイヤー粗材５０・５０の先端部近傍には、前記溶射ガン３への前記溶射粒子５１の付着を防ぐノズルカバー（カバー部材）３４が配設され、前記ノズルカバー（カバー部材）３４の表面部は鏡面仕上げされるとともに、前記表面部には前記溶射粒子５１に対する濡れ性を抑制するための表面処理が施されることとしている。
【０１２９】
このように、ノズルカバー３４の表面部全体を鏡面仕上げにすることで、固形物１１０に対する該ノズルカバー３４の耐付着性は向上し、また、ノズルカバー３４の表面部全体に前記表面処理を施すことで、固形物１１０に対する該ノズルカバー３４の濡れ性が抑制される。
その結果、前述した固形物１１０のノズルカバー３４への付着は、効果的に防止されるのである。
【符号の説明】
【０１３０】
３ 溶射ガン
３３ エアノズル（圧縮空気噴出手段）
３４ ノズルカバー（カバー部材）
５０ ワイヤー粗材
５１ 溶射粒子
１００ 被加工物
１００Ａ 筒状部
１００ａ 内周面
１０１ 溶射被膜
Ｒ１ 初期回転速度
Ｒ２ 定常時回転速度
Ｖ１ 初期送り速度
Ｖ２ 定常時送り速度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端同士が近接するように繰出される複数のワイヤー粗材に高電圧を印加して、前記複数のワイヤー粗材の先端部付近にアーク放電を発生させることにより、前記ワイヤー粗材を溶融させ、前記溶融したワイヤー粗材に圧縮空気を噴出することにより、溶融したワイヤー粗材を溶射粒子として被溶射体に溶射する溶射ガンを用いて、被溶射体となる被加工物の筒状部の内周面に溶射被膜を形成する溶射方法であって、
前記溶射ガンは、前記ワイヤー粗材の先端部を中心として回転可能に構成され、
回転するとともに、圧縮空気が噴出される状態の溶射ガンにおいてアーク放電を開始し、アーク放電開始後の溶射ガンを前記被加工物の筒状部内に挿入することで、前記筒状部の内周面に溶射を行い、
前記アーク放電開始時における溶射ガンの回転速度を、
前記アーク放電開始後における溶射ガンの回転速度に比べて遅くする、
ことを特徴とする溶射方法。
【請求項２】
前記アーク放電開始時における溶射ガンの回転速度は、
前記アーク放電開始後における溶射ガンの回転速度に比べて１／１０以下である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の溶射方法。
【請求項３】
前記アーク放電開始直時における前記ワイヤー粗材の繰出し速度を、
前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材の繰出し速度に比べて遅くする、
ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の溶射方法。
【請求項４】
前記アーク放電開始時における前記ワイヤー粗材の繰出し速度は、
前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材の繰出し速度に比べて１／２以下である、
ことを特徴とする、請求項３に記載の溶射方法。
【請求項５】
前記溶射ガンにおいて、
前記ワイヤー粗材の先端部近傍には、前記溶射ガンへの前記溶射粒子の付着を防ぐカバー部材が配設され、
前記カバー部材の表面部は鏡面仕上げされるとともに、
前記表面部には前記溶射粒子に対する濡れ性を抑制するための表面処理が施される、
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の溶射方法。
【請求項１】
先端同士が近接するように繰出される複数のワイヤー粗材に高電圧を印加して、前記複数のワイヤー粗材の先端部付近にアーク放電を発生させることにより、前記ワイヤー粗材を溶融させ、前記溶融したワイヤー粗材に圧縮空気を噴出することにより、溶融したワイヤー粗材を溶射粒子として被溶射体に溶射する溶射ガンを用いて、被溶射体となる被加工物の筒状部の内周面に溶射被膜を形成する溶射方法であって、
前記溶射ガンは、前記ワイヤー粗材の先端部を中心として回転可能に構成され、
回転するとともに、圧縮空気が噴出される状態の溶射ガンにおいてアーク放電を開始し、アーク放電開始後の溶射ガンを前記被加工物の筒状部内に挿入することで、前記筒状部の内周面に溶射を行い、
前記アーク放電開始時における溶射ガンの回転速度を、
前記アーク放電開始後における溶射ガンの回転速度に比べて遅くする、
ことを特徴とする溶射方法。
【請求項２】
前記アーク放電開始時における溶射ガンの回転速度は、
前記アーク放電開始後における溶射ガンの回転速度に比べて１／１０以下である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の溶射方法。
【請求項３】
前記アーク放電開始直時における前記ワイヤー粗材の繰出し速度を、
前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材の繰出し速度に比べて遅くする、
ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の溶射方法。
【請求項４】
前記アーク放電開始時における前記ワイヤー粗材の繰出し速度は、
前記アーク放電開始後における前記ワイヤー粗材の繰出し速度に比べて１／２以下である、
ことを特徴とする、請求項３に記載の溶射方法。
【請求項５】
前記溶射ガンにおいて、
前記ワイヤー粗材の先端部近傍には、前記溶射ガンへの前記溶射粒子の付着を防ぐカバー部材が配設され、
前記カバー部材の表面部は鏡面仕上げされるとともに、
前記表面部には前記溶射粒子に対する濡れ性を抑制するための表面処理が施される、
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の溶射方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６２５３５（Ｐ２０１２−６２５３５Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０８２２５（Ｐ２０１０−２０８２２５）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【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３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【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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