溶射皮膜形成方法及び溶射皮膜形成装置
【課題】作業時間及び使用する溶射用材料の増加を抑制しつつ、円形の穴の軸方向端部の膜厚を他の部位と同等とする。
【解決手段】溶射ガン５をシリンダボア３に対し回転させつつ軸方向に移動させた状態で、ボア内面３ａに溶射皮膜７を形成する。その際、吸引装置４９によりシリンダボア３内の空気を吸引してシリンダボア３内に空気を流し、溶射皮膜７への異物の巻き込みを防止する。シリンダボア３内での空気流速は、吸引側の軸方向端部の所定領域Ａで速くなる傾向にあり、この速い流速やボア形状などの影響により溶射皮膜７が薄くなりがちな所定領域Ａでの溶射用材料であるワイヤ１１の溶射ガン５への供給速度を、他の部位より速くする。これにより、所定領域Ａでの溶射皮膜７の膜厚を厚くして全体の膜厚を均一化する。
【解決手段】溶射ガン５をシリンダボア３に対し回転させつつ軸方向に移動させた状態で、ボア内面３ａに溶射皮膜７を形成する。その際、吸引装置４９によりシリンダボア３内の空気を吸引してシリンダボア３内に空気を流し、溶射皮膜７への異物の巻き込みを防止する。シリンダボア３内での空気流速は、吸引側の軸方向端部の所定領域Ａで速くなる傾向にあり、この速い流速やボア形状などの影響により溶射皮膜７が薄くなりがちな所定領域Ａでの溶射用材料であるワイヤ１１の溶射ガン５への供給速度を、他の部位より速くする。これにより、所定領域Ａでの溶射皮膜７の膜厚を厚くして全体の膜厚を均一化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給される溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを、円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成方法及び溶射皮膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の出力・燃費・排気性能向上あるいは小型・軽量化といった観点から、アルミシリンダブロックのシリンダボア部に適用しているシリンダライナを廃止することへの設計要求は極めて高く、その代替技術の一つとして、アルミシリンダボア内面に鉄系材料からなる溶射皮膜を形成する溶射技術の適用が進められている（例えば、下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２９１３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、溶射皮膜を形成する際には、溶射ガンを回転させつつシリンダボアの軸方向に移動させて行うが、その際、溶射皮膜内への酸化物などの異物の巻き込みを防止するために、上記した特許文献１に記載されているように、シリンダボア内に気体を流しながら行うことがある。
【０００４】
このとき、例えばシリンダボアの軸方向一方の端部からファンなどの吸引装置により空気を吸引することでシリンダボア内に空気を流して気流を発生させると、シリンダボアの形状なども影響して吸引側の端部付近の流速が他の部位に比較して速くなる傾向にある。
【０００５】
このような状況下では、上記した空気流速の速い側の端部付近における溶射皮膜の膜厚が、噴射された溶射用材料が空気によって流されることから他の部位よりも薄くなる場合がある。
【０００６】
そのため現状では、溶射皮膜形成後のホーニング加工などの仕上げ加工後に規定の膜厚が得られるように、上記膜厚が薄くなる部位をさらに厚くする必要が生じ、これに対応して他の部位については必要以上の厚さとなってしまい、薄くなる部位を厚くするために全体の膜厚をさらに厚くすることによる溶射時間の増加や、その後の仕上げ加工時間の増加及び、使用する溶射用材料の増大を招くものとなる。
【０００７】
そこで、本発明は、作業時間及び使用する溶射用材料の増加を抑制しつつ、円形の穴の軸方向端部の膜厚を他の部位と同等とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、供給される溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを、円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する際に、溶射ガンによる円形の穴内面に対する単位面積当たりの溶射用材料の噴射量を、円形の穴の軸方向端部で他の部位より多くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、溶射皮膜の膜厚が薄くなりやすい円形の穴の軸方向端部で、溶射用材料の噴射量を他の部位より多くすることで、円形の穴内面に対する溶射皮膜が全体として均一化する。この際、溶射用材料の噴射量の増加を円形の穴の軸方向端部でのみ行っているので、薄くなりやすい部位を厚くするために全体の膜厚をさらに厚くすることによる溶射時間の増加や、仕上げ加工時間の増加及び、使用する溶射用材料の増加を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる溶射皮膜形成装置を示す簡略化した全体構成図であり、エンジンのアルミ合金製のシリンダブロック１におけるシリンダボア３のボア内面３ａに、溶射ガン５を用いて溶射皮膜７を形成している。ここで、シリンダボア３は円形の穴を構成し、ボア内面３ａは円形の穴内面を構成している。
【００１２】
溶射ガン５は、図１中で下端側に対応する先端側に溶射ノズル部９を備えており、この溶射ガン５内に、鉄系金属からなる溶射用材料であるワイヤ１１を、図１中の上端から挿入して溶射ノズル部９まで供給する。
【００１３】
溶射ガン５は、溶射ノズル部９側から回転部１２，ガス配管接続部１３，材料供給手段としてのワイヤ送給部１５をそれぞれ備えている。回転部１２のガス配管接続部１３近傍の外周には従動プーリ１７を設ける一方、溶射ガン移動手段としての回転駆動モータ１９には駆動プーリ２１を連結し、これら各プーリ１７，２１を連結ベルト２３によって互いに連結する。回転駆動モータ１９は、溶射ガン移動制御手段を含むコントローラ２５によって駆動制御され、回転部１２をその先端の溶射ノズル部９とともに回転させる。
【００１４】
これら回転部１２および溶射ノズル部９は、溶射ガン５内のワイヤ１１を中心軸線として回転し、その際ワイヤ１１が回転することはない。
【００１５】
また、ワイヤ送給部１５の上部に設けたガンベース５１の側部には、ラック５３を上下方向に延長して設け、ラック５３には、溶射ガン５を軸方向に移動させる溶射ガン移動手段としての上下駆動モータ５５によって回転するピニオン５７を連結する。すなわち、上下駆動モータ５５の駆動によってガンベース５１とともに前記した溶射ガン５が上下動する。この上下駆動モータ５５は前記したコントローラ２５によって駆動制御される。
【００１６】
なお、ガンベース５１及び回転駆動モータ１９は、装置本体側の図示しない支持フレームなどに対して上下方向に移動可能に支持されているものとし、上下駆動モータ５５は上記の装置本体に固定されているものとする。
【００１７】
また、溶射ガン５が上下方向に移動する際には、ガイドローラ４１が適宜上下動してワイヤ１１の供給に支障を来さないように制御している。
【００１８】
ガス配管接続部１３には、ガス供給源２７から、水素とアルゴンとの混合ガスを供給する混合ガス配管２９と、アトマイズエア（空気）を供給するアトマイズエア配管３１とをそれぞれ接続する。混合ガス配管２９によってガス配管接続部１３内に供給された混合ガは、その下部の回転部１２内に形成してある図示しない混合ガス通路を通って溶射ノズル部９まで供給される。同様にして、アトマイズエア配管３１によってガス配管接続部１３内に供給されたアトマイズエアは、その下部の回転部１２内に形成してある図示しないアトマイズエア通路を通って溶射ノズル部９まで供給される。
【００１９】
ここで、ガス配管接続部１３内の図示しない混合ガス通路およびアトマイズエア通路と、ガス配管接続部１３に対して回転する回転部１２内の図示しない混合ガス通路およびアマイズエア通路とをそれぞれ連通させる必要がある。この場合の連通構造としては、例えばガス配管接続部１３内の混合ガス通路およびアトマイズエア通路の各下端部を環状通路とし、この環状通路に、回転部１２内の上下に延びる混合ガス通路およびアトマイズエア通路の上端をそれぞれ連通させることが考えられる。これにより、回転部１２がガス配管接続部１３に対して回転しても、回転部１２内の混合ガス通路およびアトマイズエア通路とガス配管接続部１３内の混合ガス通路およびアトマイズエア通路とがそれぞれ常時連通することになる。
【００２０】
ワイヤ送給部１５は、コントローラ２５から規定の回転数信号の入力を受けて回転してワイヤ１１を溶射ノズル部９に向けて順次送給する一対の送りローラ３３を備えている。また、ワイヤ１１は、ワイヤ収納容器３５に収納してあり、ワイヤ収納容器３５の上部の引出口３５ａから引出したワイヤ１１を、一対の送りローラ３７を備える材料供給手段としての容器側ワイヤ送給部３９により、ガイドローラ４１を経て溶射ガン５に向けて送り込む。
【００２１】
この容器側ワイヤ送給部３９及び前記したワイヤ送給部１５は、前記したコントローラ２５によって駆動制御される。すなわち、このコントローラ２５は、図示しないモータなどの駆動手段によって送りローラ３３，３７の回転数を制御してワイヤ１１の供給速度を調整する材料供給量調整手段を含んでいる。
【００２２】
溶射ノズル部９は、内部に図示しないカソード電極を備え、このカソード電極とアノード電極となるワイヤ１１の先端１１ａとの間に電圧を印加するとともに、ガス供給源２７から溶射ガン５に供給した混合ガスを図示しない混合ガス放出口から放出することで、図示しないアークを発生させて点火し、アークの熱によってワイヤ１１の先端１１ａを溶融させる。
【００２３】
この際ワイヤ１１を、その溶融に伴って、容器側ワイヤ送給部３９およびワイヤ送給部１５を駆動して前方に順次送給する。これとともに、ガス供給源２７から溶射ガン７に供給したアトマイズエアを、上記した混合ガス放出口の近傍にある図示しない開口からワイヤ１１の先端１１ａ付近に向けて放出し、上記したワイヤ１１の溶融物、すなわち溶融材料を噴霧４３として前方へ向けて移動させて付着させ、これによりシリンダボア３のボア内面３ａに前記した溶射皮膜７を形成する。
【００２４】
また、ワイヤ１１は、図示していないが、回転部１２の下端に設けてある円筒形状の上部ワイヤガイド内に移動可能に挿入されている。
【００２５】
このように構成した溶射皮膜形成装置は、溶射ガン５を、シリンダボア３内に挿入して回転させつつシリンダボア３の中心軸線方向（軸方向）に移動させることで、ボア内面３ａに向けて、噴霧４３を噴射して溶射皮膜７を形成する。この際溶射ガン５は、溶射皮膜７が所定の膜厚となるよう、シリンダボア３のほぼ全長にわたる領域を軸方向に例えば５回程度往復移動させる。なお、この往復回数は５回に限定するものではなく、また往復させずに、一方向への１回の移動であってもよい。
【００２６】
また、上記したシリンダブロック１は、支持台４５上に設置固定してあり、支持台４５は、シリンダボア３に連通する貫通孔４５ａを備えている。そして、支持台４５の下部に接続したダクト４７の途中にファンなどを備える吸引装置４９を設け、前記した溶射皮膜形成時に、この吸引装置４９を作動させることで、シリンダボア３内に気体である空気を流し、溶射皮膜７内への酸化物などの異物の巻き込みを防止している。
【００２７】
ここで、本実施形態では、シリンダボア３内に流れる空気は、吸引側であるシリンダボア３の軸方向端部に相当する軸方向所定領域Ａ（軸方向長さとして約２０ｍｍ）が、通路面積が小さくなっている部位Ｂがその下部に形成されていることもあって、シリンダボア３内における他の部位（領域）に比較して流速が速くなっており、この軸方向所定領域Ａにおいて、溶射ガン５による溶射用材料のボア内面３ａに対する単位面積（長さ）当たりの噴射量を他の部位に比較して多くしている。
【００２８】
具体的には、他の部位における溶射ガン５へのワイヤ１１の供給(送り)速度をγ［ｃｍ／ｍｉｎ］とすると、所定領域Ａの供給(送り)速度を、γ×１．５［ｃｍ／ｍｉｎ］程度と速くする。
【００２９】
すなわち、溶射ガン５をシリンダボア３の中心位置にて回転させつつ適宜回数往復移動させて溶射皮膜７を形成する際に、溶射ノズル部９の先端（下端）が、シリンダボア３の例えば図１中で下端部の所定領域Ａに対応する位置にあるときに、ワイヤ送給部１５，３９における送りローラ３３，３５の回転数を高めてワイヤ１１の送り量（供給量）を増大させる。
【００３０】
これにより、シリンダボア３内において空気流速が他の部位よりも速くなっている下端部の所定領域Ａの溶射皮膜７の膜厚が、他の部位に比較して薄くなることを抑えることができる。図２は、上記のようにして形成した溶射皮膜７の周辺部位を拡大して示しており、所定領域Ａの膜厚が他の部位とほぼ同等であり、全体として均一となっていることが分かる。
【００３１】
なお、所定領域Ａにおいて、溶射ガン５による溶射用材料の噴射量を他の部位に対して増大させずに同等とした場合には、図２の二点鎖線で示すように、所定領域Ａの膜厚が他の部位に比較して薄くなってしまい、この薄くなる領域をさらに厚くすべくシリンダボア３の全長に対する溶射ガン５の往復移動回数を増加させると、それより上部の他の部位の膜厚が必要以上に厚くなって溶射用材料の使用量の増加及び溶射時間の延長を招く。
【００３２】
そして、溶射皮膜形成後は、図示しないホーニング加工装置などによって、図２中の破線で示すような規定膜厚Ｃとなるように溶射皮膜７の表面を仕上げ加工する。
【００３３】
なお、図２では、溶射皮膜７を形成する前には、ボア内面３ａに凹凸部３ｂを形成して粗面化加工を施してあり、これにより溶射皮膜７の密着度を高めている。
【００３４】
本実施形態では、溶射皮膜７の膜厚を全体として均一にできることから、上記した仕上げ加工では、規定の膜厚Ｃとなるまでの取り代を極力少なくすることが可能であり、したがって仕上げ加工時間を短縮できるとともに、溶射用材料の使用量についても全体として削減することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、所定領域Ａのみにおいて溶射用材料の噴射量を増大させているので、薄くなりがちな所定領域Ａの膜厚を厚くするために所定領域Ａを含む全体の膜厚をさらに厚くすることによる溶射時間の増加も抑えることができる。
【００３６】
この際、本実施形態では、所定領域Ａでの溶射ガン５へのワイヤ１１の供給(送り)速度を他の部位に比較して速くすることで噴射量を増加させており、溶射ガン５の移動速度は一定であるので、溶射時間としては現状と変わりなく、溶射時間の増加を回避している。
【００３７】
本発明の第２の実施形態として、上記した第１の実施形態における所定領域Ａでのワイヤ１１の供給速度を速くする代わりに、所定領域Ａでの溶射ガン５の移動速度を他の部位よりも遅くして溶射皮膜７を形成する。換言すれば、所定領域Ａにおける溶射ガン５の移動方向の単位長さ当たりの滞留時間を、他の部位よりも長くしていることになる。
【００３８】
例えば、他の部位における溶射ガン５の軸方向速度をβ［ｍｍ／ｍｉｎ］とすると、所定領域Ａの軸方向移動速度は最大でβ×０．９［ｍｍ／ｍｉｎ］とする。
【００３９】
この溶射ガン５の遅くする移動速度は、軸方向移動速度のみでもよく（このとき回転移動速度は一定）、回転移動速度のみでもよく（このとき軸方向移動速度は一定）、また軸方向移動速度と回転移動速度の双方でもよい。
【００４０】
上記したように、所定領域Ａでの溶射ガン５の移動速度を他の部位よりも遅くすることで、所定領域Ａでの溶射ガン５による溶射用材料のボア内面３ａに対する単位面積（長さ）当たりの噴射量が他の部位に比較して多くなり、シリンダボア３内において空気流速が他の部位よりも速くなっている所定領域Ａの溶射皮膜７の膜厚が、他の部位に比較して薄くなることを抑えることができる。
【００４１】
これにより、第１の実施形態と同様に、図２に示したように、所定領域Ａの膜厚が他の部位とほぼ同等となって全体として均一化でき、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
本発明の第３の実施形態として、上記した第１の実施形態における所定領域Ａでのワイヤ１１の供給速度を速くする代わりに、所定領域Ａでの溶射ガン５の移動を一旦停止させる。この第３の実施形態にあっても、第２の実施形態と同様に、所定領域Ａにおける溶射ガン５の移動方向の単位長さ当たりの滞留時間を他の部位よりも長くしていることになる。
【００４３】
上記した溶射ガン９の移動の一旦停止動作としては、例えば溶射ガン５の回転移動は継続して行い、その過程で軸方向移動を一旦停止させる。一旦停止後は、再度軸方向移動を開始し、この一旦停止及び再開移動の動作を繰り返して行う。
【００４４】
これにより、所定領域Ａの溶射皮膜７の膜厚が、他の部位に比較して薄くなることを抑えることができる。
【００４５】
これにより、第１，第２の各実施形態と同様に、前記図２に示したように、所定領域Ａの膜厚が他の部位とほぼ同等となって全体として均一化することができ、第１，第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
なお、上記した第１，第２，第３の各実施形態によるシリンダボア３における所定領域Ａでの溶射動作は、それぞれ単独で行ってもよいし、適宜組み合わせて行ってもよい。例えば、所定領域Ａにおいて、溶射用材料であるワイヤ１１の供給速度を速くする動作（第１の実施形態）と、溶射ガン５の移動速度を遅くする動作（第２の実施形態）とを同時に行ってもよい。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、前記したシリンダボア３の軸方向端部の所定領域Ａにおいて、溶射ガン５の軸方向の移動回数を他の領域に比較して多くしている。
【００４８】
具体的には、溶射ガン５を、前述したようにシリンダボア３内における軸方向全長にわたる領域に対して例えば５回往復移動させ、それぞれの１回の往復移動の際に、前記した所定領域Ａにおいて、さらに３回往復移動させる。したがって、溶射ガン５をシリンダボア３の軸方向全長を５回往復移動させるとすると、所定領域Ａにおいては１５回往復移動することになる。
【００４９】
図３（ａ）は、シリンダボア３の軸方向の全長をαとし、この全長αに対して溶射ガン５を１回往復移動させた際の移動形態を示している。
【００５０】
すなわち、溶射ガン５を、シリンダボア３の軸方向一方の端部（図３中で上端部）Ｐから他方の端部（図３中で下端部）Ｑまでの領域を下方に向けて往路移動させた後、所定領域Ａにおいて往復移動を３回行う。
【００５１】
なお、所定領域Ａでの往復移動においては、図３（ａ）中で上方の位置Ｒに向かう移動が往路であり、位置Ｒから下方に向かう移動が復路となる。この所定領域Ａでの３回の往復移動後の下端部Ｑからは、全長αにおける上方に向かう復路移動を行って上端部Ｐまで移動する。
【００５２】
このような図３（ａ）に示す溶射ガン５の移動動作が、シリンダボア３の軸方向の全長αに対する１回の往復移動に相当し、この往復移動を５回繰り返す。なお、この全長αの往復移動及び所定領域Ａでの往復動作は、５回及び３回にそれぞれ限定するものではなく１回でもよい。
【００５３】
また、全長αでの往復移動を１回とした場合、もしくは複数回往復移動させたときの最後の往復移動においては、下端部Ｑから上端部Ｐへ向かう復路移動を行わず、上端部Ｐから下端部Ｑに向かう一方向の移動を１回行うだけでもよい。このときの所定領域Ａにおいても、下端部Ｑから上方の位置Ｒに向かう移動動作を１回行うだけでもよい。
【００５４】
要するに、溶射ガン５のシリンダボア３内での軸方向の移動回数を、シリンダボア３の軸方向端部における所定領域Ａで他の領域より多くすればよい。
【００５５】
これにより、シリンダボア３内において空気流速が他の部位よりも速くなっている下端部における所定領域Ａに対する噴霧４３の単位面積当たりの噴射量が他の領域よりも多くなり、該所定領域Ａの溶射皮膜７の膜厚が、他の領域に比較して薄くなることを回避することができる。この結果、前記図２に示したように、所定領域Ａの膜厚が他の領域とほぼ同等となり、全体として均一とすることができる。
【００５６】
この際、溶射ガン５の移動回数の増加を、シリンダボア３の軸方向端部における所定領域Ａでのみ行っているので、溶射時間の増加及び使用する溶射用材料の増加を抑えることができるとともに、他の領域の膜厚が必要以上に厚くなることを防止して仕上げ加工時間の増加を抑えることができる。
【００５７】
なお、所定領域Ａでの溶射ガン５の移動回数を他の領域に対して増加させずに同等とした場合には、図２の二点鎖線で示すように、所定領域Ａの膜厚が他の領域に比較して薄くなってしまい、この薄くなる領域をさらに厚くすべく全長αの領域に対する往復移動回数を増加させると、それより上部の他の領域の膜厚が必要以上に厚くなってワイヤ１１の使用量の増加及び溶射時間の延長を招く。
【００５８】
そして、溶射皮膜形成後は、図示しないホーニング加工装置などによって、図３中の破線で示すような規定膜厚Ｃとなるように溶射皮膜７の表面を仕上げ加工する。
【００５９】
したがって、本実施形態においても、溶射皮膜７の膜厚を全体として均一にできることから、上記した仕上げ加工では、規定の膜厚Ｃとなるまでの取り代を極力少なくすることが可能であり、したがって仕上げ加工時間を短縮できるとともに、溶射用材料の使用量についても全体として削減することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、所定領域Ａにおいてのみ溶射ガン５の移動回数を他の領域よりも多くしているので、薄くなりがちな所定領域Ａの膜厚を厚くするために所定領域Ａを含む全体の膜厚をさらに厚くすることによる溶射時間の増加も抑えることができる。
【００６１】
図３（ｂ）は、上記した図３（ａ）に対して所定領域Ａでの溶射ガン５の往復動作を変更した例を示す。これは、所定領域Ａでの３回の往復移動のうち２回目の往復移動のみを、位置Ｒを超えて位置Ｓまで移動させ、その前後の往復移動については、図３（ａ）と同様に位置Ｒと下端部Ｑとの間の移動とする。
【００６２】
ところで、図２の二点鎖線で示す、所定領域Ａでの溶射皮膜７の膜厚は、所定領域Ａにおける上端部に相当する位置Ｒが概ね最も厚く、この位置Ｒから下端部Ｑに向けて徐々に薄くなる傾向にある。
【００６３】
ここで、上記図３（ａ）の所定領域Ａでの溶射ガン５の往復移動は、所定領域Ａよりも上方の膜厚が充分となる領域がさらに厚くならないように、なるべく上記徐々に薄くなっている領域を重点的に噴射する必要があるので、この徐々に薄くなっている領域に対して行う必要がある。
【００６４】
このため、膜厚が薄くなり始める所定領域Ａの最上端部で部分的に噴射量が足りない場合が発生し、その部位に凹部が形成されることがある。したがって、この凹部を埋めるために、上記図３（ｂ）のように所定領域Ａでの２回目の往復移動の際には位置Ｒを越えて位置Ｓまで移動させている。これにより、所定領域Ａでの膜厚がより均一化することになる。
【００６５】
なお、図３（ｂ）では、溶射ガン５を、所定領域Ａでの３回の往復移動のうち２回目に位置Ｓまで移動させているが、２回目に代えて３回目もしくは１回目に位置Ｓまで移動させてもよい。
【００６６】
また、図３（ｃ）に示すように、溶射ガン５を、所定領域Ａでの３回の往復移動のうち３回目に位置Ｓまで移動させ、それまでの２回の往復移動での上方への停止位置（上死点位置）を徐々に位置Ｓに近づくようにしてもよい。その際、図３（ｃ）では１回目の上死点を位置Ｒまでとしているが、２回目の上死点を位置Ｒまでとしてもよい。
【００６７】
以上のように、所定領域Ａにおいて、溶射ガン５を複数回往復移動させる際のそれぞれの往路移動での軸方向の停止位置を互いに異ならせることで、所定領域Ａの膜厚をより均一化することができる。
【００６８】
なお、上記した第４の実施形態では、溶射ガン５の軸方向の移動速度及び回転移動速度は一定としているが、図３に示すような所定領域Ａもしくはその付近での溶射ガン５の往復移動の際には、軸方向の移動速度と回転移動速度の少なくとも一方を他の領域に対して速くしてもよい。
【００６９】
例えば、図３中でＰとＲとの間の移動速度Ｖ1に対し、ＲとＱとの間の移動速度Ｖ2の速度を速くする。この際、ＰからＲを経てＱに到達する直前まで移動速度Ｖ1を維持し、その後Ｑに到達する直前から移動速度Ｖ2としてもよい。また、ＱからＲを経てＰに向けて移動するときの、ＱからＲに向かう移動直後に移動速度Ｖ1としてもよい。
【００７０】
上記したように、溶射ガン５の軸方向の移動速度と回転移動速度のいずれか一方もしくは両方を、所定領域Ａで他の領域に比較して速くすることで、噴霧４３のボア内面３ａに対する塗布むらの発生を抑え、より均一化した溶射皮膜７を得ることができる。
【００７１】
なお、上記した第４の実施形態と前記した第１〜第３の各実施形態を適宜組み合わせて実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる溶射皮膜形成装置を示す簡略化した全体構成図である。
【図２】溶射皮膜の周辺部位を拡大して示す断面図である。
【図３】（ａ）はシリンダボアの軸方向全長に対して溶射ガンを１回往復させた際の軸方向の移動形態を示す動作説明図、（ｂ）は（ａ）に対する他の例を示す動作説明図、（ｃ）は（ａ）に対するさらに他の例を示す動作説明図である。
【符号の説明】
【００７３】
Ａ ボア内面の所定領域（円形の穴の軸方向端部）
３ シリンダボア（円形の穴）
３ａ ボア内面（円形の穴内面）
５ 溶射ガン
７ 溶射皮膜
１１ ワイヤ（溶射用材料）
１５ ワイヤ送給部（材料供給手段）
１９ 回転駆動モータ（溶射ガン移動手段）
２５ コントローラ（材料供給量調整手段，溶射ガン移動制御手段）
３９ 容器側ワイヤ送給部（材料供給手段）
５５ 上下駆動モータ（溶射ガン移動手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給される溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを、円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成方法及び溶射皮膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の出力・燃費・排気性能向上あるいは小型・軽量化といった観点から、アルミシリンダブロックのシリンダボア部に適用しているシリンダライナを廃止することへの設計要求は極めて高く、その代替技術の一つとして、アルミシリンダボア内面に鉄系材料からなる溶射皮膜を形成する溶射技術の適用が進められている（例えば、下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２９１３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、溶射皮膜を形成する際には、溶射ガンを回転させつつシリンダボアの軸方向に移動させて行うが、その際、溶射皮膜内への酸化物などの異物の巻き込みを防止するために、上記した特許文献１に記載されているように、シリンダボア内に気体を流しながら行うことがある。
【０００４】
このとき、例えばシリンダボアの軸方向一方の端部からファンなどの吸引装置により空気を吸引することでシリンダボア内に空気を流して気流を発生させると、シリンダボアの形状なども影響して吸引側の端部付近の流速が他の部位に比較して速くなる傾向にある。
【０００５】
このような状況下では、上記した空気流速の速い側の端部付近における溶射皮膜の膜厚が、噴射された溶射用材料が空気によって流されることから他の部位よりも薄くなる場合がある。
【０００６】
そのため現状では、溶射皮膜形成後のホーニング加工などの仕上げ加工後に規定の膜厚が得られるように、上記膜厚が薄くなる部位をさらに厚くする必要が生じ、これに対応して他の部位については必要以上の厚さとなってしまい、薄くなる部位を厚くするために全体の膜厚をさらに厚くすることによる溶射時間の増加や、その後の仕上げ加工時間の増加及び、使用する溶射用材料の増大を招くものとなる。
【０００７】
そこで、本発明は、作業時間及び使用する溶射用材料の増加を抑制しつつ、円形の穴の軸方向端部の膜厚を他の部位と同等とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、供給される溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを、円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する際に、溶射ガンによる円形の穴内面に対する単位面積当たりの溶射用材料の噴射量を、円形の穴の軸方向端部で他の部位より多くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、溶射皮膜の膜厚が薄くなりやすい円形の穴の軸方向端部で、溶射用材料の噴射量を他の部位より多くすることで、円形の穴内面に対する溶射皮膜が全体として均一化する。この際、溶射用材料の噴射量の増加を円形の穴の軸方向端部でのみ行っているので、薄くなりやすい部位を厚くするために全体の膜厚をさらに厚くすることによる溶射時間の増加や、仕上げ加工時間の増加及び、使用する溶射用材料の増加を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる溶射皮膜形成装置を示す簡略化した全体構成図であり、エンジンのアルミ合金製のシリンダブロック１におけるシリンダボア３のボア内面３ａに、溶射ガン５を用いて溶射皮膜７を形成している。ここで、シリンダボア３は円形の穴を構成し、ボア内面３ａは円形の穴内面を構成している。
【００１２】
溶射ガン５は、図１中で下端側に対応する先端側に溶射ノズル部９を備えており、この溶射ガン５内に、鉄系金属からなる溶射用材料であるワイヤ１１を、図１中の上端から挿入して溶射ノズル部９まで供給する。
【００１３】
溶射ガン５は、溶射ノズル部９側から回転部１２，ガス配管接続部１３，材料供給手段としてのワイヤ送給部１５をそれぞれ備えている。回転部１２のガス配管接続部１３近傍の外周には従動プーリ１７を設ける一方、溶射ガン移動手段としての回転駆動モータ１９には駆動プーリ２１を連結し、これら各プーリ１７，２１を連結ベルト２３によって互いに連結する。回転駆動モータ１９は、溶射ガン移動制御手段を含むコントローラ２５によって駆動制御され、回転部１２をその先端の溶射ノズル部９とともに回転させる。
【００１４】
これら回転部１２および溶射ノズル部９は、溶射ガン５内のワイヤ１１を中心軸線として回転し、その際ワイヤ１１が回転することはない。
【００１５】
また、ワイヤ送給部１５の上部に設けたガンベース５１の側部には、ラック５３を上下方向に延長して設け、ラック５３には、溶射ガン５を軸方向に移動させる溶射ガン移動手段としての上下駆動モータ５５によって回転するピニオン５７を連結する。すなわち、上下駆動モータ５５の駆動によってガンベース５１とともに前記した溶射ガン５が上下動する。この上下駆動モータ５５は前記したコントローラ２５によって駆動制御される。
【００１６】
なお、ガンベース５１及び回転駆動モータ１９は、装置本体側の図示しない支持フレームなどに対して上下方向に移動可能に支持されているものとし、上下駆動モータ５５は上記の装置本体に固定されているものとする。
【００１７】
また、溶射ガン５が上下方向に移動する際には、ガイドローラ４１が適宜上下動してワイヤ１１の供給に支障を来さないように制御している。
【００１８】
ガス配管接続部１３には、ガス供給源２７から、水素とアルゴンとの混合ガスを供給する混合ガス配管２９と、アトマイズエア（空気）を供給するアトマイズエア配管３１とをそれぞれ接続する。混合ガス配管２９によってガス配管接続部１３内に供給された混合ガは、その下部の回転部１２内に形成してある図示しない混合ガス通路を通って溶射ノズル部９まで供給される。同様にして、アトマイズエア配管３１によってガス配管接続部１３内に供給されたアトマイズエアは、その下部の回転部１２内に形成してある図示しないアトマイズエア通路を通って溶射ノズル部９まで供給される。
【００１９】
ここで、ガス配管接続部１３内の図示しない混合ガス通路およびアトマイズエア通路と、ガス配管接続部１３に対して回転する回転部１２内の図示しない混合ガス通路およびアマイズエア通路とをそれぞれ連通させる必要がある。この場合の連通構造としては、例えばガス配管接続部１３内の混合ガス通路およびアトマイズエア通路の各下端部を環状通路とし、この環状通路に、回転部１２内の上下に延びる混合ガス通路およびアトマイズエア通路の上端をそれぞれ連通させることが考えられる。これにより、回転部１２がガス配管接続部１３に対して回転しても、回転部１２内の混合ガス通路およびアトマイズエア通路とガス配管接続部１３内の混合ガス通路およびアトマイズエア通路とがそれぞれ常時連通することになる。
【００２０】
ワイヤ送給部１５は、コントローラ２５から規定の回転数信号の入力を受けて回転してワイヤ１１を溶射ノズル部９に向けて順次送給する一対の送りローラ３３を備えている。また、ワイヤ１１は、ワイヤ収納容器３５に収納してあり、ワイヤ収納容器３５の上部の引出口３５ａから引出したワイヤ１１を、一対の送りローラ３７を備える材料供給手段としての容器側ワイヤ送給部３９により、ガイドローラ４１を経て溶射ガン５に向けて送り込む。
【００２１】
この容器側ワイヤ送給部３９及び前記したワイヤ送給部１５は、前記したコントローラ２５によって駆動制御される。すなわち、このコントローラ２５は、図示しないモータなどの駆動手段によって送りローラ３３，３７の回転数を制御してワイヤ１１の供給速度を調整する材料供給量調整手段を含んでいる。
【００２２】
溶射ノズル部９は、内部に図示しないカソード電極を備え、このカソード電極とアノード電極となるワイヤ１１の先端１１ａとの間に電圧を印加するとともに、ガス供給源２７から溶射ガン５に供給した混合ガスを図示しない混合ガス放出口から放出することで、図示しないアークを発生させて点火し、アークの熱によってワイヤ１１の先端１１ａを溶融させる。
【００２３】
この際ワイヤ１１を、その溶融に伴って、容器側ワイヤ送給部３９およびワイヤ送給部１５を駆動して前方に順次送給する。これとともに、ガス供給源２７から溶射ガン７に供給したアトマイズエアを、上記した混合ガス放出口の近傍にある図示しない開口からワイヤ１１の先端１１ａ付近に向けて放出し、上記したワイヤ１１の溶融物、すなわち溶融材料を噴霧４３として前方へ向けて移動させて付着させ、これによりシリンダボア３のボア内面３ａに前記した溶射皮膜７を形成する。
【００２４】
また、ワイヤ１１は、図示していないが、回転部１２の下端に設けてある円筒形状の上部ワイヤガイド内に移動可能に挿入されている。
【００２５】
このように構成した溶射皮膜形成装置は、溶射ガン５を、シリンダボア３内に挿入して回転させつつシリンダボア３の中心軸線方向（軸方向）に移動させることで、ボア内面３ａに向けて、噴霧４３を噴射して溶射皮膜７を形成する。この際溶射ガン５は、溶射皮膜７が所定の膜厚となるよう、シリンダボア３のほぼ全長にわたる領域を軸方向に例えば５回程度往復移動させる。なお、この往復回数は５回に限定するものではなく、また往復させずに、一方向への１回の移動であってもよい。
【００２６】
また、上記したシリンダブロック１は、支持台４５上に設置固定してあり、支持台４５は、シリンダボア３に連通する貫通孔４５ａを備えている。そして、支持台４５の下部に接続したダクト４７の途中にファンなどを備える吸引装置４９を設け、前記した溶射皮膜形成時に、この吸引装置４９を作動させることで、シリンダボア３内に気体である空気を流し、溶射皮膜７内への酸化物などの異物の巻き込みを防止している。
【００２７】
ここで、本実施形態では、シリンダボア３内に流れる空気は、吸引側であるシリンダボア３の軸方向端部に相当する軸方向所定領域Ａ（軸方向長さとして約２０ｍｍ）が、通路面積が小さくなっている部位Ｂがその下部に形成されていることもあって、シリンダボア３内における他の部位（領域）に比較して流速が速くなっており、この軸方向所定領域Ａにおいて、溶射ガン５による溶射用材料のボア内面３ａに対する単位面積（長さ）当たりの噴射量を他の部位に比較して多くしている。
【００２８】
具体的には、他の部位における溶射ガン５へのワイヤ１１の供給(送り)速度をγ［ｃｍ／ｍｉｎ］とすると、所定領域Ａの供給(送り)速度を、γ×１．５［ｃｍ／ｍｉｎ］程度と速くする。
【００２９】
すなわち、溶射ガン５をシリンダボア３の中心位置にて回転させつつ適宜回数往復移動させて溶射皮膜７を形成する際に、溶射ノズル部９の先端（下端）が、シリンダボア３の例えば図１中で下端部の所定領域Ａに対応する位置にあるときに、ワイヤ送給部１５，３９における送りローラ３３，３５の回転数を高めてワイヤ１１の送り量（供給量）を増大させる。
【００３０】
これにより、シリンダボア３内において空気流速が他の部位よりも速くなっている下端部の所定領域Ａの溶射皮膜７の膜厚が、他の部位に比較して薄くなることを抑えることができる。図２は、上記のようにして形成した溶射皮膜７の周辺部位を拡大して示しており、所定領域Ａの膜厚が他の部位とほぼ同等であり、全体として均一となっていることが分かる。
【００３１】
なお、所定領域Ａにおいて、溶射ガン５による溶射用材料の噴射量を他の部位に対して増大させずに同等とした場合には、図２の二点鎖線で示すように、所定領域Ａの膜厚が他の部位に比較して薄くなってしまい、この薄くなる領域をさらに厚くすべくシリンダボア３の全長に対する溶射ガン５の往復移動回数を増加させると、それより上部の他の部位の膜厚が必要以上に厚くなって溶射用材料の使用量の増加及び溶射時間の延長を招く。
【００３２】
そして、溶射皮膜形成後は、図示しないホーニング加工装置などによって、図２中の破線で示すような規定膜厚Ｃとなるように溶射皮膜７の表面を仕上げ加工する。
【００３３】
なお、図２では、溶射皮膜７を形成する前には、ボア内面３ａに凹凸部３ｂを形成して粗面化加工を施してあり、これにより溶射皮膜７の密着度を高めている。
【００３４】
本実施形態では、溶射皮膜７の膜厚を全体として均一にできることから、上記した仕上げ加工では、規定の膜厚Ｃとなるまでの取り代を極力少なくすることが可能であり、したがって仕上げ加工時間を短縮できるとともに、溶射用材料の使用量についても全体として削減することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、所定領域Ａのみにおいて溶射用材料の噴射量を増大させているので、薄くなりがちな所定領域Ａの膜厚を厚くするために所定領域Ａを含む全体の膜厚をさらに厚くすることによる溶射時間の増加も抑えることができる。
【００３６】
この際、本実施形態では、所定領域Ａでの溶射ガン５へのワイヤ１１の供給(送り)速度を他の部位に比較して速くすることで噴射量を増加させており、溶射ガン５の移動速度は一定であるので、溶射時間としては現状と変わりなく、溶射時間の増加を回避している。
【００３７】
本発明の第２の実施形態として、上記した第１の実施形態における所定領域Ａでのワイヤ１１の供給速度を速くする代わりに、所定領域Ａでの溶射ガン５の移動速度を他の部位よりも遅くして溶射皮膜７を形成する。換言すれば、所定領域Ａにおける溶射ガン５の移動方向の単位長さ当たりの滞留時間を、他の部位よりも長くしていることになる。
【００３８】
例えば、他の部位における溶射ガン５の軸方向速度をβ［ｍｍ／ｍｉｎ］とすると、所定領域Ａの軸方向移動速度は最大でβ×０．９［ｍｍ／ｍｉｎ］とする。
【００３９】
この溶射ガン５の遅くする移動速度は、軸方向移動速度のみでもよく（このとき回転移動速度は一定）、回転移動速度のみでもよく（このとき軸方向移動速度は一定）、また軸方向移動速度と回転移動速度の双方でもよい。
【００４０】
上記したように、所定領域Ａでの溶射ガン５の移動速度を他の部位よりも遅くすることで、所定領域Ａでの溶射ガン５による溶射用材料のボア内面３ａに対する単位面積（長さ）当たりの噴射量が他の部位に比較して多くなり、シリンダボア３内において空気流速が他の部位よりも速くなっている所定領域Ａの溶射皮膜７の膜厚が、他の部位に比較して薄くなることを抑えることができる。
【００４１】
これにより、第１の実施形態と同様に、図２に示したように、所定領域Ａの膜厚が他の部位とほぼ同等となって全体として均一化でき、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
本発明の第３の実施形態として、上記した第１の実施形態における所定領域Ａでのワイヤ１１の供給速度を速くする代わりに、所定領域Ａでの溶射ガン５の移動を一旦停止させる。この第３の実施形態にあっても、第２の実施形態と同様に、所定領域Ａにおける溶射ガン５の移動方向の単位長さ当たりの滞留時間を他の部位よりも長くしていることになる。
【００４３】
上記した溶射ガン９の移動の一旦停止動作としては、例えば溶射ガン５の回転移動は継続して行い、その過程で軸方向移動を一旦停止させる。一旦停止後は、再度軸方向移動を開始し、この一旦停止及び再開移動の動作を繰り返して行う。
【００４４】
これにより、所定領域Ａの溶射皮膜７の膜厚が、他の部位に比較して薄くなることを抑えることができる。
【００４５】
これにより、第１，第２の各実施形態と同様に、前記図２に示したように、所定領域Ａの膜厚が他の部位とほぼ同等となって全体として均一化することができ、第１，第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
なお、上記した第１，第２，第３の各実施形態によるシリンダボア３における所定領域Ａでの溶射動作は、それぞれ単独で行ってもよいし、適宜組み合わせて行ってもよい。例えば、所定領域Ａにおいて、溶射用材料であるワイヤ１１の供給速度を速くする動作（第１の実施形態）と、溶射ガン５の移動速度を遅くする動作（第２の実施形態）とを同時に行ってもよい。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、前記したシリンダボア３の軸方向端部の所定領域Ａにおいて、溶射ガン５の軸方向の移動回数を他の領域に比較して多くしている。
【００４８】
具体的には、溶射ガン５を、前述したようにシリンダボア３内における軸方向全長にわたる領域に対して例えば５回往復移動させ、それぞれの１回の往復移動の際に、前記した所定領域Ａにおいて、さらに３回往復移動させる。したがって、溶射ガン５をシリンダボア３の軸方向全長を５回往復移動させるとすると、所定領域Ａにおいては１５回往復移動することになる。
【００４９】
図３（ａ）は、シリンダボア３の軸方向の全長をαとし、この全長αに対して溶射ガン５を１回往復移動させた際の移動形態を示している。
【００５０】
すなわち、溶射ガン５を、シリンダボア３の軸方向一方の端部（図３中で上端部）Ｐから他方の端部（図３中で下端部）Ｑまでの領域を下方に向けて往路移動させた後、所定領域Ａにおいて往復移動を３回行う。
【００５１】
なお、所定領域Ａでの往復移動においては、図３（ａ）中で上方の位置Ｒに向かう移動が往路であり、位置Ｒから下方に向かう移動が復路となる。この所定領域Ａでの３回の往復移動後の下端部Ｑからは、全長αにおける上方に向かう復路移動を行って上端部Ｐまで移動する。
【００５２】
このような図３（ａ）に示す溶射ガン５の移動動作が、シリンダボア３の軸方向の全長αに対する１回の往復移動に相当し、この往復移動を５回繰り返す。なお、この全長αの往復移動及び所定領域Ａでの往復動作は、５回及び３回にそれぞれ限定するものではなく１回でもよい。
【００５３】
また、全長αでの往復移動を１回とした場合、もしくは複数回往復移動させたときの最後の往復移動においては、下端部Ｑから上端部Ｐへ向かう復路移動を行わず、上端部Ｐから下端部Ｑに向かう一方向の移動を１回行うだけでもよい。このときの所定領域Ａにおいても、下端部Ｑから上方の位置Ｒに向かう移動動作を１回行うだけでもよい。
【００５４】
要するに、溶射ガン５のシリンダボア３内での軸方向の移動回数を、シリンダボア３の軸方向端部における所定領域Ａで他の領域より多くすればよい。
【００５５】
これにより、シリンダボア３内において空気流速が他の部位よりも速くなっている下端部における所定領域Ａに対する噴霧４３の単位面積当たりの噴射量が他の領域よりも多くなり、該所定領域Ａの溶射皮膜７の膜厚が、他の領域に比較して薄くなることを回避することができる。この結果、前記図２に示したように、所定領域Ａの膜厚が他の領域とほぼ同等となり、全体として均一とすることができる。
【００５６】
この際、溶射ガン５の移動回数の増加を、シリンダボア３の軸方向端部における所定領域Ａでのみ行っているので、溶射時間の増加及び使用する溶射用材料の増加を抑えることができるとともに、他の領域の膜厚が必要以上に厚くなることを防止して仕上げ加工時間の増加を抑えることができる。
【００５７】
なお、所定領域Ａでの溶射ガン５の移動回数を他の領域に対して増加させずに同等とした場合には、図２の二点鎖線で示すように、所定領域Ａの膜厚が他の領域に比較して薄くなってしまい、この薄くなる領域をさらに厚くすべく全長αの領域に対する往復移動回数を増加させると、それより上部の他の領域の膜厚が必要以上に厚くなってワイヤ１１の使用量の増加及び溶射時間の延長を招く。
【００５８】
そして、溶射皮膜形成後は、図示しないホーニング加工装置などによって、図３中の破線で示すような規定膜厚Ｃとなるように溶射皮膜７の表面を仕上げ加工する。
【００５９】
したがって、本実施形態においても、溶射皮膜７の膜厚を全体として均一にできることから、上記した仕上げ加工では、規定の膜厚Ｃとなるまでの取り代を極力少なくすることが可能であり、したがって仕上げ加工時間を短縮できるとともに、溶射用材料の使用量についても全体として削減することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、所定領域Ａにおいてのみ溶射ガン５の移動回数を他の領域よりも多くしているので、薄くなりがちな所定領域Ａの膜厚を厚くするために所定領域Ａを含む全体の膜厚をさらに厚くすることによる溶射時間の増加も抑えることができる。
【００６１】
図３（ｂ）は、上記した図３（ａ）に対して所定領域Ａでの溶射ガン５の往復動作を変更した例を示す。これは、所定領域Ａでの３回の往復移動のうち２回目の往復移動のみを、位置Ｒを超えて位置Ｓまで移動させ、その前後の往復移動については、図３（ａ）と同様に位置Ｒと下端部Ｑとの間の移動とする。
【００６２】
ところで、図２の二点鎖線で示す、所定領域Ａでの溶射皮膜７の膜厚は、所定領域Ａにおける上端部に相当する位置Ｒが概ね最も厚く、この位置Ｒから下端部Ｑに向けて徐々に薄くなる傾向にある。
【００６３】
ここで、上記図３（ａ）の所定領域Ａでの溶射ガン５の往復移動は、所定領域Ａよりも上方の膜厚が充分となる領域がさらに厚くならないように、なるべく上記徐々に薄くなっている領域を重点的に噴射する必要があるので、この徐々に薄くなっている領域に対して行う必要がある。
【００６４】
このため、膜厚が薄くなり始める所定領域Ａの最上端部で部分的に噴射量が足りない場合が発生し、その部位に凹部が形成されることがある。したがって、この凹部を埋めるために、上記図３（ｂ）のように所定領域Ａでの２回目の往復移動の際には位置Ｒを越えて位置Ｓまで移動させている。これにより、所定領域Ａでの膜厚がより均一化することになる。
【００６５】
なお、図３（ｂ）では、溶射ガン５を、所定領域Ａでの３回の往復移動のうち２回目に位置Ｓまで移動させているが、２回目に代えて３回目もしくは１回目に位置Ｓまで移動させてもよい。
【００６６】
また、図３（ｃ）に示すように、溶射ガン５を、所定領域Ａでの３回の往復移動のうち３回目に位置Ｓまで移動させ、それまでの２回の往復移動での上方への停止位置（上死点位置）を徐々に位置Ｓに近づくようにしてもよい。その際、図３（ｃ）では１回目の上死点を位置Ｒまでとしているが、２回目の上死点を位置Ｒまでとしてもよい。
【００６７】
以上のように、所定領域Ａにおいて、溶射ガン５を複数回往復移動させる際のそれぞれの往路移動での軸方向の停止位置を互いに異ならせることで、所定領域Ａの膜厚をより均一化することができる。
【００６８】
なお、上記した第４の実施形態では、溶射ガン５の軸方向の移動速度及び回転移動速度は一定としているが、図３に示すような所定領域Ａもしくはその付近での溶射ガン５の往復移動の際には、軸方向の移動速度と回転移動速度の少なくとも一方を他の領域に対して速くしてもよい。
【００６９】
例えば、図３中でＰとＲとの間の移動速度Ｖ1に対し、ＲとＱとの間の移動速度Ｖ2の速度を速くする。この際、ＰからＲを経てＱに到達する直前まで移動速度Ｖ1を維持し、その後Ｑに到達する直前から移動速度Ｖ2としてもよい。また、ＱからＲを経てＰに向けて移動するときの、ＱからＲに向かう移動直後に移動速度Ｖ1としてもよい。
【００７０】
上記したように、溶射ガン５の軸方向の移動速度と回転移動速度のいずれか一方もしくは両方を、所定領域Ａで他の領域に比較して速くすることで、噴霧４３のボア内面３ａに対する塗布むらの発生を抑え、より均一化した溶射皮膜７を得ることができる。
【００７１】
なお、上記した第４の実施形態と前記した第１〜第３の各実施形態を適宜組み合わせて実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる溶射皮膜形成装置を示す簡略化した全体構成図である。
【図２】溶射皮膜の周辺部位を拡大して示す断面図である。
【図３】（ａ）はシリンダボアの軸方向全長に対して溶射ガンを１回往復させた際の軸方向の移動形態を示す動作説明図、（ｂ）は（ａ）に対する他の例を示す動作説明図、（ｃ）は（ａ）に対するさらに他の例を示す動作説明図である。
【符号の説明】
【００７３】
Ａ ボア内面の所定領域（円形の穴の軸方向端部）
３ シリンダボア（円形の穴）
３ａ ボア内面（円形の穴内面）
５ 溶射ガン
７ 溶射皮膜
１１ ワイヤ（溶射用材料）
１５ ワイヤ送給部（材料供給手段）
１９ 回転駆動モータ（溶射ガン移動手段）
２５ コントローラ（材料供給量調整手段，溶射ガン移動制御手段）
３９ 容器側ワイヤ送給部（材料供給手段）
５５ 上下駆動モータ（溶射ガン移動手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを、円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成方法において、前記溶射ガンによる前記円形の穴内面に対する単位面積当たりの溶射用材料の噴射量を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より多くすることを特徴とする溶射皮膜形成方法。
【請求項２】
前記溶射ガンを前記円形の穴内にて軸方向に移動させる移動回数を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より多くすることを特徴とする請求項１に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項３】
前記溶射ガンへの溶射用材料の供給速度を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より速くすることで、前記円形の穴内面に対する単位面積当たりの溶射用材料の噴射量を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より多くすることを特徴とする請求項１または２に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項４】
前記溶射ガンの軸方向の移動速度と回転速度との少なくともいずれか一方を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より遅くすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項５】
前記溶射ガンの軸方向の移動を、前記円形の穴の軸方向端部で一旦停止させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項６】
前記溶射ガンの軸方向の移動速度と回転速度との少なくともいずれか一方を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より速くすることを特徴とする請求項２または３に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項７】
前記溶射ガンの前記円形の穴の軸方向端部での移動として、前記軸方向端部から軸方向中央側に向かう往路と、該軸方向中央側から前記軸方向端部に向かう復路とからなる往復移動を複数回行い、これら複数回の往復移動のそれぞれの往路移動での軸方向の停止位置を互いに異ならせたことを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項８】
前記溶射ガンの前記軸方向端部での往復移動を少なくとも２回行い、このうち２回目の往路移動の停止位置を１回目の往路移動の停止位置よりも軸方向中央側とすることを特徴とする請求項７に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項９】
前記溶射皮膜を形成する際に、前記円形の穴内に一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に向けて気体を流し、この他方の軸方向端部の前記円形の穴内面に対する単位面積当たりの溶射用材料の噴射量を、他の部位より多くすることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項１０】
供給される溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを、円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置において、前記溶射ガンに溶射用材料を供給する材料供給手段を設け、この材料供給手段による材料供給量を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より多くする材料供給量調整手段を設けたことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項１１】
供給される溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを、円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置において、前記溶射ガンを移動させる溶射ガン移動手段を設け、この溶射ガン移動手段による溶射ガンの移動速度を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より遅くする溶射ガン移動制御手段を設けたことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項１２】
溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置において、前記溶射ガンを軸方向に移動させる溶射ガン移動手段を設け、この溶射ガン移動手段による溶射ガンの前記円形の穴内での軸方向の移動回数を、前記円形の穴の軸方向端部における所定領域で他の領域より多くする溶射ガン移動制御手段を設けたことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項１３】
前記溶射ガン移動制御手段は、前記溶射ガンの移動を、前記円形の穴の軸方向端部で一旦停止させることを特徴とする請求項１１または１２に記載の溶射皮膜形成装置。
【請求項１】
供給される溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを、円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成方法において、前記溶射ガンによる前記円形の穴内面に対する単位面積当たりの溶射用材料の噴射量を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より多くすることを特徴とする溶射皮膜形成方法。
【請求項２】
前記溶射ガンを前記円形の穴内にて軸方向に移動させる移動回数を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より多くすることを特徴とする請求項１に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項３】
前記溶射ガンへの溶射用材料の供給速度を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より速くすることで、前記円形の穴内面に対する単位面積当たりの溶射用材料の噴射量を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より多くすることを特徴とする請求項１または２に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項４】
前記溶射ガンの軸方向の移動速度と回転速度との少なくともいずれか一方を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より遅くすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項５】
前記溶射ガンの軸方向の移動を、前記円形の穴の軸方向端部で一旦停止させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項６】
前記溶射ガンの軸方向の移動速度と回転速度との少なくともいずれか一方を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より速くすることを特徴とする請求項２または３に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項７】
前記溶射ガンの前記円形の穴の軸方向端部での移動として、前記軸方向端部から軸方向中央側に向かう往路と、該軸方向中央側から前記軸方向端部に向かう復路とからなる往復移動を複数回行い、これら複数回の往復移動のそれぞれの往路移動での軸方向の停止位置を互いに異ならせたことを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項８】
前記溶射ガンの前記軸方向端部での往復移動を少なくとも２回行い、このうち２回目の往路移動の停止位置を１回目の往路移動の停止位置よりも軸方向中央側とすることを特徴とする請求項７に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項９】
前記溶射皮膜を形成する際に、前記円形の穴内に一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に向けて気体を流し、この他方の軸方向端部の前記円形の穴内面に対する単位面積当たりの溶射用材料の噴射量を、他の部位より多くすることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の溶射皮膜形成方法。
【請求項１０】
供給される溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを、円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置において、前記溶射ガンに溶射用材料を供給する材料供給手段を設け、この材料供給手段による材料供給量を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より多くする材料供給量調整手段を設けたことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項１１】
供給される溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを、円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置において、前記溶射ガンを移動させる溶射ガン移動手段を設け、この溶射ガン移動手段による溶射ガンの移動速度を、前記円形の穴の軸方向端部で他の部位より遅くする溶射ガン移動制御手段を設けたことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項１２】
溶射用材料を溶融させつつ噴射する溶射ガンを円形の穴内にて軸方向に移動及び回転させて該円形の穴内面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置において、前記溶射ガンを軸方向に移動させる溶射ガン移動手段を設け、この溶射ガン移動手段による溶射ガンの前記円形の穴内での軸方向の移動回数を、前記円形の穴の軸方向端部における所定領域で他の領域より多くする溶射ガン移動制御手段を設けたことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項１３】
前記溶射ガン移動制御手段は、前記溶射ガンの移動を、前記円形の穴の軸方向端部で一旦停止させることを特徴とする請求項１１または１２に記載の溶射皮膜形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１２０９４１（Ｐ２００９−１２０９４１Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７２１６０（Ｐ２００８−１７２１６０）
【出願日】平成２０年７月１日（２００８．７．１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１日（２００８．７．１）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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