説明

溶射皮膜形成装置及びワイヤへの給電方法

【課題】溶射の進行に合わせて送給されるワイヤに対するコンタクトチップの安定した接触状態を維持して通電状態を安定化すると共に電極寿命を延ばす。
【解決手段】旋回する溶射ガン2の中央にワイヤ3を溶射の進行に合わせて送給し、一対の電極間にプラズマを発生させ、そのプラズマによりガス噴出孔から噴射されるガスを燃焼させて前記ワイヤ3を溶融し、溶融した溶融金属を被溶射物に向けて噴射して溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置。この溶射皮膜形成装置では、溶射ガン2の旋回による遠心力Fを受けてワイヤ3と接触する接触状態を維持し且つ導電性を有したコンタクトチップである金属ローラ15を一方の電極とし、前記ガス噴出孔近傍に設けた電極13を他方の電極とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶融させた溶射材料を被溶射物に向けて噴射することにより溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置及びワイヤへの給電方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、旋回する溶射ガンの中央に溶射材料となるワイヤを溶射の進行に合わせて送給し、その周囲をプラズマ発生部がワイヤに向かってプラズマを噴射することでワイヤを溶かし、溶滴となった溶射金属を被溶射物に吹き付けることで溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置が提案されている(例えば、特許文献1に記載)。
【0003】
特許文献1に記載の溶射皮膜形成装置では、送給されるワイヤにコンタクトチップ(ワイヤ用電極)を接触させ、該コンタクトチップを介してワイヤに通電することでプラズマを発生させる構造を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−1922号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載の構造では、溶射の進行に合わせてワイヤの送り速度が可変されて該ワイヤが送給されるため、コンタクトチップ(電極)とワイヤの接触部が摺動及び電蝕で摩耗し、通電状態が不安定になる。特に、特許文献1におけるように、ワイヤをガイドするワイヤガイド孔内にコンタクトチップを固定させる構造では、コンタクトチップが摩耗してしまうと、ワイヤとの接触が不可能になることもある。
【0006】
そこで、本発明は、溶射の進行に合わせて送給されるワイヤに対するコンタクトチップの安定した接触状態を維持して通電状態を安定化すると共に、電極寿命を延ばすことができる溶射皮膜形成装置及びワイヤへの給電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の溶射皮膜形成装置では、溶射ガンの旋回による遠心力を受けて前記ワイヤと接触する接触状態を維持し且つ遠心力が解放された時に前記ワイヤと非接触となる導電性を有したコンタクトチップを一方の電極とし、ガス噴出孔近傍に設けた電極を他方の電極としたことを特徴とする。
【0008】
本発明のワイヤへの給電方法では、溶射ガンの旋回による遠心力でコンタクトチップをワイヤに接触させて、該ワイヤに給電する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の溶射皮膜形成装置によれば、旋回する溶射ガンの回転に伴う遠心力によりコンタクトチップをワイヤに接触させているので、遠心力に応じてコンタクトチップを常にワイヤに接触させることができ、ワイヤとコンタクトチップとの接触状態を安定化させることができる。また、本発明によれば、遠心力を使用したコンタクトチップのワイヤに対する給電方式であるので、簡単な構造でワイヤに給電することが可能となる。
【0010】
本発明のワイヤへの給電方法によれば、溶射ガンの旋回による遠心力でコンタクトチップをワイヤに接触させて該ワイヤに給電するので、遠心力に応じてコンタクトチップを常にワイヤに接触させることができ、ワイヤとコンタクトチップとの接触状態を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】図1は溶射皮膜形成装置の全体図である。
【図2】図2は実施形態1を示し、図1のA−Aにおける拡大断面図である。
【図3】図3は実施形態1を示し、図2のコンタクトチップ部分の要部拡大斜視図である。
【図4】図4は実施形態2を示し、図1のA−Aにおける拡大断面図である。
【図5】図5は実施形態2を示し、図4のコンタクトチップ部分の要部拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0013】
「実施形態1」
図1は溶射皮膜形成装置の全体図、図2は図1のA−Aにおける拡大断面図、図3は図2の電極部分の要部拡大斜視図である。
【0014】
溶射皮膜形成装置1は、溶融金属を被溶射物に向けて噴射する溶射ガン2と、この溶射ガン2にワイヤ3を供給するワイヤ供給手段と、溶射ガン2にプラズマガスを供給するガス供給手段と、溶射ガン2にアトマイズエアーを供給するエアー供給手段と、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、を備えている。
【0015】
溶射ガン2は、この溶射ガン2を旋回(回転)させるための主軸4の先端に取り付けられている。主軸4は、ハウジング5内に設けられたモータ6からの回転力をタイミングベルト7を介して伝達されることで、その先端に取り付けた溶射ガン2を回転させる。図1では、モータ6は、矢印Xで示す方向に溶射ガン2を回転させる。この溶射ガン2の中心には、前記した主軸4を軸方向に貫通して形成されたワーク送り孔8を通して溶射材料となるワイヤ3が送給されるようになっている。ワーク送り孔8は、ワイヤ3をガイドして送給するために、該ワイヤ3の直径よりも多少大きな直径を有した貫通孔として形成されている。また、溶射ガン2の先端側には、プラズマにより燃焼されるプラズマガスを噴射するガス噴出孔(図示は省略する)と、このガス噴出孔を中心としてその周りを取り囲むようにエアー噴出孔とが形成されている。
【0016】
ワイヤ供給手段は、図示を省略したワイヤ収容部からローラ対などを備えるワイヤ送給装置によって、前記主軸4を通して溶射ガン2へと送給される。このワイヤ供給手段では、溶射の進行(溶射量の増減に応じて)に合わせて、前記ワイヤ3の送り速度を可変して前記溶射ガン2へワイヤ3を送給するようになっている。
【0017】
ガス供給手段は、プラズマガスを供給するガス供給部9と、アトマイズエアーを供給するエアー供給部10と、ガスエアーの経路であるロータリージョイント11と、を有している。ガス供給部9から供給されたプラズマガスとエアー供給部10から供給されたアトマイズエアーは、前記主軸4に形成されたそれぞれの供給路を介して前記溶射ガン2に供給されるようになっている。プラズマガスは、溶射ガン2の先端に形成されたガス噴出孔(図示は省略する)から噴出される。アトマイズエアーは、ガス噴出孔の周囲を取り囲むように設けられた複数のエアー噴出孔のそれぞれ噴出される。
【0018】
プラズマ発生手段は、電源部12と、この電源部12のプラス極と接続される一方の電極と、電源部12のマイナス極と接続される他方の電極13と、を有している。他方の電極13は、前記溶射ガン2に形成されたガス噴出孔の近傍に固定されている。一方の電極は、コンタクトチップ14からなる。
【0019】
コンタクトチップ14は、図2及び図3に示すように、ワイヤ3と接触する金属ローラ15と、この金属ローラ15を回転自在に支持すると共に旋回する溶射ガン2の遠心力Fで該金属ローラ15をワイヤ3に接触させる方向に移動自在とするローラ支持部材16と、溶射ガン2の旋回停止時に金属ローラ15をワイヤ3から引き離して非接触状態とする付勢手段であるコイルスプリング17と、金属ローラ15のワイヤ3に対する接触圧を調整する調整手段である錘18と、により構成されている。
【0020】
金属ローラ15は、導電性を有した金属材料からなり、円柱状をなすローラとして形成されている。この金属ローラ15の軸方向両端には、前記ローラ支持部材16に取り付けられる回転軸19が突設されている。かかる金属ローラ15は、ワイヤ進行方向(図3中矢印Yで示す方向)に対して略直角に回転軸19を持ち、ワイヤ3を送り出す方向に回転するようになっている。
【0021】
ローラ支持部材16は、ワイヤ3を貫通させる貫通孔20を形成する両腕部16A、16Bと、これら両腕部16A、16Bを連結する連結部16Cとにより平面視略Y字体として形成されている。このローラ支持部材16は、導電性を有した金属材料からなる。両腕部16A、16Bの先端側には、前記貫通孔20に向かう面に前記回転軸19をそれぞれ挿入させる取付け穴21が形成されている。このローラ支持部材16は、溶射ガン2の中心に貫通する円形孔部22Aと矩形孔部22Bからなる貫通孔22に挿入配置されている。前記円形孔部22Aには、金属ローラ15を回転自在に取り付けた両腕部16A、16Bが配置されている。前記矩形孔部22Bには、連結部16Cとコイルスプリング17とが配置されている。
【0022】
コイルスプリング17は、一端をローラ支持部材16の連結部16Cの基端に固定し、他端を矩形孔部22Bの底面に固定させて、前記矩形孔部22B内に配置されている。かかるコイルスプリング17は、溶射ガン2の旋回停止時に金属ローラ15をワイヤ3から引き離して非接触状態とするように前記ローラ支持部材16を付勢する。溶射ガン2が旋回停止した状態では、コイルスプリング17にてローラ支持部材16がガン中心側へ付勢されるが、金属ローラ15及びローラ支持部材16の何れも前記ワイヤ3に対しては非接触状態を保つ。
【0023】
錘18は、ローラ支持部材16の連結部16Cの上に固定されている。この錘18は、溶射ガン2が旋回することにより受ける遠心力Fでローラ支持部材16がガン中心から外側へと移動することにより、その先端に取り付けた金属ローラ15を前記ワイヤ3に接触させる接触圧を適正化するのに使用される。前記ワイヤ3に対する金属ローラ15の接触圧が大きい場合は、錘18の重量を軽くし、反対に接触圧が小さい場合は、錘18の重量を重くする。
【0024】
このように構成されたコンタクトチップ14では、電源部12のプラス極に接続される電流供給線22が溶射ガン2とローラ支持部材16との間を接続するように設けられている。この電線供給線22から供給された電流は、ローラ支持部材16を介して金属ローラ15に伝達され、この金属ローラ15がワイヤ3に接触することで、当該ワイヤ3がプラス極となる。
【0025】
次に、上述のように構成された溶射皮膜形成装置を使用して被溶射物に溶射皮膜を形成する方法並びにワイヤへの給電方法について説明する。
【0026】
先ず、モータ6を駆動して主軸4を回転させ、この主軸4の先端に取り付けた溶射ガン2を旋回させる。すると、溶射ガン2の旋回による遠心力Fを受けてローラ支持部材16がガン中心から外側へ移動し、そのローラ支持部材16の先端に取り付けた金属ローラ15が、前記溶射ガン2の中央に送給されるワイヤ3と接触する。この金属ローラ15とワイヤ3との接触状態が維持された状態で、一方の電極となるワイヤ3とガス噴出孔近傍に設けた電極間に電圧を印加して通電する。
【0027】
すると、これら電極間にプラズマが発生する。この一方、ガス供給部9からプラズマガスを前記溶射ガン2のガス噴出孔に向かって供給する。ガス噴出孔から噴射されるプラズマガスは、前記プラズマにより燃焼されて燃焼炎となる。
【0028】
次に、ワイヤ供給手段によってワイヤ3を送給し、前記燃焼炎によってワイヤ3を溶融する。そして、エアー供給部10からアトマイズエアーを前記溶射ガン2のエアー噴出孔に向かって供給する。溶融された溶融金属は、エアー噴出孔から噴出されたアトマイズエアーにより溶射フレームとなって被溶射物に向けて噴射され、被溶射物表面に溶射皮膜として形成される。
【0029】
前記ワイヤ3は、被溶射物への溶射の進行に合わせて送給されるようになっている。例えば、溶射量が多くなればワイヤ3をより多く溶射ガン2へ送給し、溶射量が少なくなればワイヤ3の送給量を減らす。このように、ワイヤ3の送給量変動が生じると、従来構造の如く溶射ガン2に固定したコンタクトチップ(電極)では、ワイヤ3との摺接や電蝕で摩耗して通電状態が不安定になる。しかし、実施形態1のコンタクトチップ14では、ワイヤ3の送給量が変動しても、旋回する溶射ガン2の遠心力Fにより金属ローラ15をワイヤ3に対して常に接触させることができ、ワイヤ3とコンタクトチップ14との接触状態を安定化させることができる。
【0030】
また、金属ローラ15は、ワイヤ進行方向に対して略直角に回転軸19を持つローラとされており、ワイヤ3を送り出すように回転するため、摩耗ポイントがローラの周方向に均等に発生することになり、接触面の安定化及び金属ローラ15の寿命延長が図れる。また、金属ローラ15がワイヤ3との摺接等で摩耗しても、旋回する溶射ガン2の遠心力Fで金属ローラ15がワイヤ3に対して接触状態を維持するから、従来のような摩耗で通電状態が不安定になることを抑制できる。
【0031】
また、金属ローラ15のワイヤ3に対する接触圧を調整する調整手段である錘18がローラ支持部材16に設けられているので、この錘18の重量の適正化により、常に金属ローラ15をワイヤ3に押し付けて接触状態を維持させることができる。
【0032】
そして、溶射皮膜形成後は、電圧印加を解除してプラズマを消火し、溶射ガン2の旋回及びワイヤ3の送給を停止する。溶射ガン2の旋回が停止すると、コイルスプリング17が作用して前記ローラ支持部材16をガン中心へと移動させ、金属ローラ15をワイヤ3から引き離して、これら金属ローラ15とワイヤ3とが非接触状態となる。これにより、溶射ガン2の旋回停止時に、金属ローラ15がワイヤ3に対して非接触状態となるから、ワイヤ交換時にワイヤ3を抜いて交換することが容易になる。溶射ガン2にコンタクトチップを固定した場合は、コンタクトチップを分解してワイヤ交換をした後、再組立を行う面倒な作業が必要になるが、実施形態1ではそのような面倒な作業が不要になる。
【0033】
「実施形態2」
実施形態2は、実施形態1のコンタクトチップの形状違いの例である。図4は実施形態2を示し、図1のA−Aにおける拡大断面図、図5は図4のコンタクトチップ部分の要部拡大斜視図である。実施形態1のコンタクトチップ14と同一機能をする部材には、この実施形態2のコンタクトチップでも同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
【0034】
実施形態2のコンタクトチップ14は、金属ローラ15を、ワイヤ進行方向と同一方向に回転軸19を持つローラとし、前記ワイヤ3の周囲を回転させる点を、実施形態1との相違部分としている。実施形態2のローラ支持部材16は、平面視略コ字状をなす2本の腕部16A、16B及びこれら腕部16A、16Bを接続する接続部16Dと、コイルスプリング17が取付けられる連結部16Cとからなる。一方の腕部16Aには、金属ローラ15を回転自在に取り付けるためのスリット23が形成されている。金属ローラ15は、実施形態1で使用した円柱形状をなすローラではなく、長さの短いコロのような形状とされている。この金属ローラ15は、それ自身の持つ回転軸19をワイヤ3の進行方向(図5中矢印Yで示す方向)と同一方向に配置している。
【0035】
このように構成されたコンタクトチップ14では、溶射ガン2が旋回すると、この溶射ガン2の旋回による遠心力Fを受けてローラ支持部材16が外側へ移動し、前記ローラ支持部材16の先端に設けた金属ローラ15がワイヤ3に接触する。金属ローラ15は、溶射ガン2の中央を送給されるワイヤ3に接触することで、該金属ローラ15とワイヤ3との接触抵抗により、前記回転軸19を中心としてこのワイヤ3の周囲を図5中矢印Z方向に回転する。
【0036】
このように、金属ローラ15がワイヤ3の周囲を回転するため、摩耗ポイントがローラ表面に均等に発生し、接触面の安定化及び金属ローラ15の寿命延長が図れる。
【産業上の利用可能性】
【0037】
本発明は、溶融させた溶射材料を被溶射物に向けて噴射することにより溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【0038】
1…溶射皮膜形成装置
2…溶射ガン
3…ワイヤ
4…主軸
13…電極(他方の電極)
14…コンタクトチップ(一方の電極)
15…金属ローラ
16…ローラ支持部材
17…コイルスプリング(付勢手段)
18…錘(調整手段)
19…回転軸(金属ローラの回転軸)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
旋回する溶射ガンの中央に溶射材料となるワイヤを溶射の進行に合わせて送給し、一対の電極間にプラズマを発生させ、そのプラズマによりガス噴出孔から噴射されるガスを燃焼させて前記ワイヤを溶融し、溶融した溶融金属を被溶射物に向けて噴射して被溶射物表面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置において、
前記溶射ガンの旋回による遠心力を受けて前記ワイヤと接触する接触状態を維持し且つ導電性を有したコンタクトチップを一方の電極とし、前記ガス噴出孔近傍に設けた電極を他方の電極とした
ことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項2】
請求項1に記載の溶射皮膜形成装置であって、
前記コンタクトチップは、前記ワイヤと接触する金属ローラと、この金属ローラを回転自在に支持すると共に旋回する前記溶射ガンの遠心力で前記金属ローラを前記ワイヤに接触させる方向に移動自在に前記溶射ガンに取り付けられたローラ支持部材と、からなる
ことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項3】
請求項2に記載の溶射皮膜形成装置であって、
前記ローラ支持部材は、前記溶射ガンの旋回停止時に、前記金属ローラを前記ワイヤから引き離して非接触状態とする付勢手段により付勢されている
ことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項4】
請求項3に記載の溶射皮膜形成装置であって、
前記ローラ支持部材には、前記金属ローラの前記ワイヤに対する接触圧を調整する調整手段が設けられている
ことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項5】
少なくとも請求項2から請求項4の何れか1項に記載の溶射皮膜形成装置であって、
前記金属ローラは、ワイヤ進行方向に対して略直角に回転軸を持つローラとされ、前記ワイヤを送り出すように回転する
ことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項6】
少なくとも請求項2から請求項4の何れか1項に記載の溶射皮膜形成装置であって、
前記金属ローラは、ワイヤ進行方向と同一方向に回転軸を持つローラとされ、前記ワイヤの周囲を回転する
ことを特徴とする溶射皮膜形成装置。
【請求項7】
旋回する溶射ガンの中央に溶射材料となるワイヤを溶射の進行に合わせて送給し、コンタクトチップを一方の電極としガス噴出孔近傍に設けた電極を他方の電極としてこれら電極間にプラズマを発生させ、そのプラズマによりガス噴出孔から噴射されるガスを燃焼させて前記ワイヤを溶融し、溶融した溶融金属を被溶射物に向けて噴射して被溶射物表面に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置におけるワイヤへの給電方法において、
前記溶射ガンの旋回による遠心力で前記コンタクトチップを、前記ワイヤに接触させて、該ワイヤに給電する
ことを特徴とするワイヤへの給電方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2010−209396(P2010−209396A)
【公開日】平成22年9月24日(2010.9.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−56123(P2009−56123)
【出願日】平成21年3月10日(2009.3.10)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】