着脱式硬質被覆チップを有するスプレー装置
いくつかの実施例によれば、スプレーシステムは、第１材料を有するチップ中心構造体１４８を含むスプレーチップ１２を備え、このチップ中心構造体は、液体射出オリフィス１６に延びる液体通路を含む。また、このスプレーチップは、チップ中心構造体周りに配置される耐摩耗性塗膜１６４を含み、この耐摩耗性塗膜は、第１材料よりも比較的硬質な第２材料を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプレー装置に概ね関するものであり、更に詳細には、スプレー塗装システムに用いるスプレーガンのスプレーチップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この項目は、下記の明細書本文及び/又は請求の範囲に記載される本発明のさまざまな態様に関係する技術のさまざまな態様を読者に紹介することを目的とする。この記載は、本発明のさまざまな態様を更に理解しやすくする背景情報を読者に提供する一助になると考えられる。このため、この観点から、この記載は、先行技術を承認するものとして読むべきではない。
【０００３】
スプレーガンなどのスプレー装置は多数の消耗摩耗部品を概ね含み、このような消耗摩耗部品は、スプレー装置の通路及びオリフィスを通過する液体との接触のためにいずれは侵食される。例えば、塗料吹き付け用途では、スプレー塗装ガンのスプレーチップにおける液体射出オリフィスは、高圧を付加された液体塗料との接触によっていずれは侵食される。このため、スプレーチップは一般に炭化タングステンから鍛造され、耐摩耗性を有するようになる。残念ながら、炭化タングステンは比較的高価であるとともに、所望の形状、通路、オリフィスなどに鍛造し加工することが困難である。
【０００４】
例えば、炭化タングステンを鋳造してスプレーチップの初期形状を作成すると、その後の機械加工及び処理のための内部穴が比較的大きくなってしまう。残念ながら、このように大きい内部穴は容積も大きくなり、スプレー塗装ガンの操作後にスプレーチップ内に液体塗料が残留しがちになる。このようにスプレーチップ内に塗料が残留することにより、操作後にスプレー塗装ガンから液体が滴るようになる。
【０００５】
更に例を挙げると、炭化タングステンが硬質であることにより、スプレーチップの液体射出オリフィスの作成工程が複雑になる。炭化タングステンは硬質であるため、いくつかの製造技術は一般に用いることができず、このほかの製造技術を用いても、所望の形状に加工するのは困難である。具体的には、炭化タングステンは硬質であるため、研削砥石などの製造工具の多くが急速に摩耗する。このため、摩耗した工具の交換に関わるコスト及び時間が増大する。炭化タングステンを用いて液体射出オリフィスを所望の形状にすることはできないことが多く、スプレーチップの性能が落ちるとともに、スプレー特性が望ましくないものになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、コストを削減し、耐摩耗性を付加し、望ましくない液体貯留及び液体滴下を減少させ、スプレー装置に用いられるスプレーチップの性能を向上させる技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
いくつかの実施例によれば、スプレーシステムは、第１材料を有するチップ中心構造体を含むスプレーチップを備え、このチップ中心構造体は、液体射出オリフィスに延びる液体通路を含む。また、このスプレーチップは、チップ中心構造体周りに配置される耐摩耗性塗膜を含み、この耐摩耗性塗膜は、第１材料よりも比較的硬質な第２材料を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のこのような特徴、態様及び利点とこのほかの特徴、態様及び利点は、下記の詳細な説明を添付図面を参照して読むことによって、更に理解できよう。図面では、類似する特徴を類似する部品で表す。
【０００９】
本発明の１つ以上の具体的な実施例を下記に説明する。このような実施例を簡潔に説明するために、明細書には現実の実施の全特徴を記載しているわけではない。このような現実の実施の開発においては、あらゆる工業技術又は設計プロジェクトにおけるように、例えばシステム関連及びビジネス関連の制約にしたがって、ある実施から別の実施へと変更するといったような、実施に特化した決定が数多くなされなければ、開発者の具体的な目標には到達できない。更に、このような開発努力は、手間と時間のかかるものであるが、この開示から恩恵を受ける当業者であれば、設計、組立及び製造に取り組み続ける。
【００１０】
図１は、本技術のいくつかの実施例に基づく、ヘッド組立体１４内に配置される硬質被覆スプレーチップ１２を有する典型的なスプレー装置１０の斜視図である。いくつかの実施例では、スプレー装置１０は、空気噴霧機構を用いずに液体を概ね霧状にする無気式スプレー塗装ガンであるか、空気式スプレー塗装ガンである。しかし、スプレー塗装ガンは、液体スプレーを所望の形態、例えば、平板状、円錐状、空洞状などの形態にするように構成される空気噴射口を含んでもよい。このほかの実施例では、スプレー装置１０は、液体を霧状にするように構成される１つ以上の空気噴射口を含む、空気噴霧スプレーガンであってもよい。また、この空気噴霧スプレーガンは、上記のように、１つ以上のスプレー形成噴射口を含んでもよい。
【００１１】
下記で更に詳細に検討するように、硬質被覆スプレーチップ１２は、第１材料で作成されるチップ中心構造体と、第２材料で作成され、チップ中心構造体周りに配置される塗膜とを含み、第２材料は第１材料よりも比較的硬質である。このように、チップ中心構造体に比較的柔らかめの第１材料を用いているため、鋳造、機械加工及びこのほかの製造工程に関係する時間、コスト及び作業の複雑さが軽減される。その結果、この柔らかめの第１材料は、チップ中心構造体の所望の内側寸法及び外側寸法、形状、凹部、オリフィス、通路、及び一般形状に更に容易かつ効果的に加工される。例えば、チップ中心構造体にキャッツアイオリフィス１６などの１つ以上のオリフィスを形成するために、ワイヤー放電加工（ＥＤＭ）を用いてもよい。その後、チップ中心構造体は、第２材料で作成される塗膜とともに硬化される。例えば、第２材料で作成される塗膜は、化学気相成長法（ＣＶＤ）、物理気相成長法（ＰＶＤ）、めっき、熱拡散、ホウ化処理、或いはその組み合わせによって塗布されてもよい。
【００１２】
図１に更に図示するように、ヘッド組立体１４は、スプレー装置１０のボディー組立体１８に結合される。この図示するボディー組立体１８は、ハンドル２０と、ハンドル２０の底面２４に配置される給気カップリング２２とを含む。また、ボディー組立体１８は、ハンドル２０の底面２４にブラケット２８を介して結合される液体供給組立体２６を含む。液体供給組立体２６は、液体ヘッドカップリング３０を介してヘッド組立体１４に更に結合される。図示する液体供給組立体２６は、液体供給カップリング３２と、液体フィルター組立体３４と、液体ヘッドカップリング３０へと延伸する液体導管３６とを含む。また、ボディー組立体１８は、回転接合部４０に回転可能に結合されるトリガー３８を含む。更に、トリガー３８は、スプレー装置１０を通過する空気の通路と液体の通路とを同時に制御できるように、空気弁組立体４２と、液体弁組立体４４とに移動可能に結合される。更に、ボディー組立体１８は、トリガー３８近傍で回転接合部４８に回転可能に結合されるトリガーロック４６を含む。このトリガーロック４６は、ユーザーがトリガー３８をロック又はロック解除することができるようにし、その結果、連動する空気弁組立体４２及び液体弁組立体４４をロック又はロック解除することができるようにする。また、図示するボディー組立体１８は、スプレー装置１０の上端５２に沿って配置される垂下支持体又はフック５０を含む。
【００１３】
いくつかの実施例では、スプレー装置１０は、空気供給カップリング２２と液体供給カップリング３２へと延伸する空気導管と液体導管とを更に含んでもよい。典型的なスプレーシステムでは、複数のスプレー装置１０は、１つ以上の位置決め装置、制御装置、ユーザーインターフェース、コンピュータなどに結合されてもよい。例えば、典型的な位置決め装置には、１つ以上のロボットアーム、移動支持体を有する頭上レール構造体、又はその組み合わせが含まれてもよい。いくつかの応用例では、スプレーガン１０は、組立ラインでの複数の自動車に対する吹き付けなどの所望の吹き付け作業を実施するために、互いに連携するようにしてもよい。また、この吹き付け装置は、スプレー塗膜を硬化するように構成される赤外線ヒーター又はこのほかの硬化装置などの連動システム及び装置を含んでもよい。
【００１４】
図２は、図１に図示するスプレー装置１０の断面図であり、本技術のいくつかの実施例にしたがって、内部構成要素と、ヘッド組立体１４及びボディー組立体１８を通過する流路とを更に図示する。図示のように、ボディー組立体１８は、給気カップリング２２からヘッド組立体１４のエアーノズル組立体６２へ延伸する一連の空気通路５４、５６、５８、６０を含む。空気弁組立体４２は、トリガー３８の操作を介して空気の通路を制御するために、空気通路５４と空気通路５６との間に配置される。図示のように、空気弁組立体４２は、可動弁部材６６に隣接して配置されるバネ６４を含み、このバネ６４は、トリガー３８が回転接合部４０回りに回転するときに弁経路６８に沿って直線的に移動する。
【００１５】
空気弁組立体４２の下流では、圧力又は流量制御組立体７０が空気通路５８に沿って配置される。この圧力又は流量制御組立体７０は、空気通路５８の楔形部７６近傍に配置される楔形弁チップ７４を有する調整弁７２を含む。また、圧力又は流量制御組立体７０は、調整弁７２に結合されるとともに、ネジ山８０を介してボディー組立体１８に回転自在に結合される調整ヘッド７８を含む。このため、調整ヘッド７８は、空気通路５８の楔形部７６に対する楔形弁チップ７４の直線距離又は近接度合を変化させるために回転可能である。この方法では、圧力又は流量制御組立体７８は、エアーノズル組立体６２への空気流の流量又は圧力を調整することができる。
【００１６】
空気流に加えて、トリガー３８は、回転接合部４０回りに回動して液体弁組立体４４を開閉する。この液体弁組立体４４は、ヘッド組立体１４を通過して硬質被覆スプレーチップ１２へ延伸する。図示する実施例では、液体弁組立体４４は、留め具８４を介してトリガー３８に結合される弁軸８２を含む。また、液体弁組立体４４は、弁軸８２周りに配置されるとともにヘッド組立体１４にネジ結合される針パッキンカートリッジ組立体８６を含む。図示する針パッキンカートリッジ組立体８６は、弁軸８２周りに配置される筒状ケーシング８８と内部コイルバネ９０とを含む。また、針パッキンカートリッジ組立体８６は、Ｏリングシール９２、９４などの１つ以上のシールを含む。
【００１７】
操作中には、トリガー３８は、回転接合部４０回りに時計回りに回動するため、弁軸８２は、液体供給組立体２６から硬質被覆スプレーチップ１２へ液体が流れるようになる開き位置へ向かって左側に直線的に付勢される。上記で検討したように、液体供給組立体２６は、液体フィルター組立体３４を含む。図示する実施例では、液体フィルター組立体３４は、メッシュフィルターカートリッジなどのフィルター９６を含み、このフィルター９６は、液体供給カップリング３２と液体導管３６との間でフィルターハウジング９８内に配置される。しかし、さまざまなフィルター機構をフィルターハウジング９８内に配置してもよい。液体がスプレー装置１０を通過するとき、硬質被覆スプレーチップ１２は、液体、例えば、塗料又は別の液体塗装材による侵食に耐性を有する。いくつかの実施例では、この液体は、液体と固体の二相流がスプレー装置１０及び硬質被覆スプレーチップ１２を通過するように、粒子状物質を含んでもよい。例えば、塗料のいくつかの実施例は、液体粒子と固体粒子の両方を含む粒子状塗料として記載される。このため、フィルター９６は、液体から大きめの粒子を除去するように構成されると同時に、スプレーチップ１２の硬質塗膜は、液体（及び残留粒子）が通過することによる摩耗に耐性を有する。
【００１８】
図３は、図１、２に図示するスプレー装置１０の部分断面図であり、本技術のいくつかの実施例にしたがって、ヘッド組立体１４の詳細を更に図示する。図示する実施例では、エアーノズル組立体６２は、ネジ山１１２を介して中央液体通路１１１にネジ結合される第１環状部材１１０を含む。また、エアーノズル組立体６２は、第１環状部材１１０周りに同心円状に配置されるとともにＯリング１１４を介してボディー組立体１８に対して密閉される第２環状部材１１３を含む。エアーノズル組立体６２は、第２環状部材１１３周りに同心円状に配置される第３環状部材１１５と、第３環状部材１１５に隣接して配置される空気式スプレー形成ヘッド組立体１１６とを更に含む。いくつかの実施例では、この空気式スプレー形成ヘッド組立体１１６は、１つ以上の第４環状部材、例えば、２つの同軸部材１１７、１１８を含む。また、エアーノズル組立体６２は、ヘッド組立体１１６と硬質被覆スプレーチップ１２との間に１つ以上のアダプタ、ブッシング、ワッシャ、又はこのほかの構造体を含んでもよい。例えば、図示する実施例は、硬質被覆スプレーチップ１２周りに配置される外側ホルダ１１９と、硬質被覆スプレーチップ１２内に少なくとも一部が挿入されるように配置される内側ブッシング又はアダプタ１２０と、外側ホルダ１１９の背面と同一平面上にあるアダプタ１２０の背面に接触して配置される後部ワッシャ１２１とを含む。最後に、エアーノズル組立体６２は、部材１１０、１１３、１１５、１１６、１１９、１２０、１２１周りに配置されるとともにネジ山１２４を介してボディー組立体１８にネジ結合される外側ケーシング又は固定具１２２を含む。
【００１９】
図示する部材１１０、１１３、１１５、１１６、１１９、１２０、１２１、１２２は、ボディー組立体１８の空気通路６０から空気式スプレー形成ヘッド１１６に配置される１つ以上の空気噴射口１３６へ延伸する複数の空気通路１２６、１２８、１３０、１３２、１３４を形成或いは具備する。図示する実施例では、この複数の空気噴射口１３６は、硬質被覆スプレーチップ１２の中心線又は中心面１３８に向かって傾斜している。操作中には、空気噴射口１３６は、キャッツアイオリフィス１６の下流に液体スプレーを形成するために空気流又は空気圧を提供する。例えば、空気噴射口１３６は、スプレーを概ね平板形状又はシート形状に形成するように構成されてもよい。しかし、図示する実施例は空気噴霧噴射口を含まず、スプレーは、硬質被覆スプレーチップ１２のキャッツアイオリフィス１６からの液体噴霧によって実質的に形成される。これとは別の実施例では、スプレー装置１０は、硬質被覆スプレーチップ１２と協働する１つ以上の空気噴霧噴射口を含んでもよく、これにより、液体噴霧と空気噴霧の両方を介して所望のスプレーを生成する。
【００２０】
操作中には、弁軸８２は軸１３６に沿って直線的に移動して、矢印１４２によって示される方向にボール弁部材１４０を開閉する。具体的には、ボール弁部材１４０は、エアーノズル組立体６２の第１環状部材１１０内で弁軸８２の端部１４４と楔形キャビティー又は通路１４６との間に配置される。このため、ヘッド組立体１４を通過して硬質被覆スプレーチップ１２へ至る液体の流れは、楔形キャビティー又は通路１４６に対してボール弁部材１４０を付勢或いは解放することによって制御される。このほかの実施例では、弁軸８２の端部１４４は、楔形チップ（例えば、ニードル弁）を有してもよく、この楔形チップは、楔形キャビティー又は通路１４６に対して取外可能に付勢されて、ヘッド組立体１４を通過する液体の流れを開閉することができる。
【００２１】
図３の実施例では、硬質被覆スプレーチップ１２は、第１材料で作成されるチップ中心構造体１４８と、第２材料で作成され、チップ中心構造体１４８周りに配置される硬質塗膜１５０とを含み、第２材料は第１材料よりも比較的硬質である。例えば、チップ中心構造体１４８の第１材料は、１種類以上の工具鋼又は別の材料或いはその組み合わせを含んでもよい。更に具体的には、典型的な工具鋼には、Ａ型工具鋼、又はＤ型工具鋼、又はＨ型工具鋼、又はＭ型工具鋼、又はＳ型工具鋼、或いはその組み合わせが含まれる。更に例を挙げれば、硬質塗膜１５０の第２材料は、クロム、チタン合金、又はこのほかの第１材料よりも比較的硬質な材料、或いはその組み合わせを含んでもよい。硬質塗膜１５０のいくつかの実施例は、硬質材料の複数の層を含んでもよい。例えば、硬質塗膜１５０は、第１塗膜層、第２塗膜層、第３塗膜層などを含んでもよい。これらの塗膜層は、材料組成及び性質が異なってもよい。例えば、１つ以上の層が摩耗耐性を有すると同時に、そのほかの層が下層にあるチップ中心構造体１４８の第１材料の腐蝕に対する耐性を有してもよい。硬質塗膜層の典型的な配列の１つでは、１つ以上の耐薬品内層が１つ以上の耐摩耗外層によって覆われている。
【００２２】
特定の実施例では、第１材料はＤ２工具鋼を含有し、第２材料は窒化チタンを含有する。典型的なＤ２工具鋼には、約１.４〜１.６％の炭素、約０〜０.６％のマンガン、約０〜０.６％のケイ素、約１１〜１３％のクロム、約０〜０.３％のニッケル、約０.７〜１.２％のモリブデン、及び約０〜１.１％のバナジウムが含有される。
【００２３】
このため、比較的柔軟な性質を有する第１材料を用いれば、チップ中心構造体１４８を製造した後に硬質塗膜１５０の第２材料を介して硬化させることが容易になる。例えば、チップ中心構造体１４８のいくつかの実施例は、成形、鋳造、機械加工、穿孔、研削、ワイヤー放電加工（ＥＤＭ）、或いはその組み合わせによって製造される。その後、硬質塗膜１５０は、めっき、又は熱拡散、又はホウ化処理、又は化学気相成長法（ＣＶＤ）、又は物理気相成長法（ＰＶＤ）、或いはその組み合わせを介して塗布されてもよい。特定の実施例では、チップ中心構造体１４８は工具鋼（例えば、Ｄ２工具鋼）から作成され、キャッツアイオリフィスはワイヤー放電加工（ＥＤＭ）によって形成される一方で、硬質塗膜１５０は酸化チタンの化学気相成長法（ＣＶＤ）によって塗布される。
【００２４】
図示するチップ中心構造体１４８の内部構造は、第１円筒状通路１５２と、先細通路１５４と、キャッツアイオリフィス１６へ延伸する第２円筒状通路１５６とを有する。図示するチップ中心構造体１４８の外部構造は、第１円筒状部１５８と、第２円筒状部１６２へ延伸する段差部１６０と、半球形面又は凸状面１６４とを含む。しかし、チップ中心構造体１４８の内部構造及び外部構造は、いかなる特殊なスプレー装置１０に適用してもよい。更に、この内部構造及び外部構造は、コスト削減、スプレー性能の向上、液体残留の減少のために変更してもよい。
【００２５】
このほかの実施例では、硬質被覆スプレーチップ１２及び部材１１０、１１３、１１５、１１６、１１９、１２０、１２１の１つ以上の組或いはその組み合わせは、単一部品又は単一構造体として一体的に形成してもよく、この単一部品又は単一構造体は、中実芯と外側硬質塗膜とを有する。例えば、これまで詳細に説明してきたように、この中実芯はチップ中心構造体１４８に類似し、この硬質塗膜は硬質塗膜１５０に類似してもよい。単一部品又は単一構造体に一体化することにより、スプレー装置１０の製造に関係する部品数、複雑さ及びコストが減少する。また、外側硬質塗膜よりも比較的柔軟な材料で作成された中実芯を用いることにより、内蔵部品、例えば、１２、１１９、１２０、１２１或いはその組み合わせの製造を容易にすることができる。更に、外側硬質塗膜を用いることにより、内蔵部品が耐摩耗性を有することになり、これにより、内蔵部品の耐用年数が延びる。同様に、耐用年数が延びることにより、部品の交換にかかるコスト及び時間が減少する。外側硬質塗膜を用いない場合には、内蔵部品はいずれは摩耗し、その交換にかかるコストは高めであるため、摩耗しやすい部品と摩耗しにくい部品とを一体化することは望ましくない。つまり、外側硬質塗膜を用いない場合には、個々の部品のいくつかは、そのほかの部品よりも摩耗しやすく、頻繁に交換する必要がある。このため、外側硬質塗膜を用いない場合には、摩耗しやすい区域/部品を比較的摩耗しにくいか中程度に摩耗する区域/部品から区分して、摩耗しやすい区域/部品を個別に交換できるようにすることが望ましい。更に、外側硬質塗膜を塗布することにより、耐摩耗性が増加し、コストがかかる内蔵部品の交換及び修理の可能性が減少する。このため、スプレー装置１０では、流体がスプレー装置１０を通過したときの摩耗の度合いがさまざまな多数の部品を設ける代わりに、部品の１つ以上の組を一体化して、外側硬質塗膜を有する１つ以上の一体化構造体にしてもよい。
【００２６】
特定の実施例では、外側ホルダ１１９及び硬質被覆スプレーチップ１２は１つの部品として一体的に形成され、２つの構成要素１１９、１２を組み合わせたときの寸法と概ね同一の寸法を有し、この一体部品構造は、中実芯と、この中実芯の内表面及び外表面周りに配置される硬質塗膜とを有する。この特殊な実施例では、アダプタ１２０及び後部ワッシャ１２１も、例えば、構成要素１２０、１２１を組み合わせたときの寸法と概ね同一の寸法を有するナイロン構造体などの単一構造体として組み合わせてもよい。これとは別の実施例では、アダプタ１２０及び後部ワッシャ１２１は、硬質被覆スプレーチップ１２の長さを延伸して、スプレーチップ１２の後部が外側ホルダ１１９の後部と概ね同一平面上にあるようにすることによって、取り除かれてもよい。また、外側ホルダ１１９或いは外側ホルダ１１９とスプレーチップ１２の組み合わせは、外側環状溝１６６を含んでもよい。この外側環状溝１６６には、固定クリップ又はシール１６８が配置され、ヘッド１１６に対して保持力を発揮するか密閉する。いくつかの実施例では、スプレーチップ１２は、空気通路、オリフィス、噴射口などを有する１つ以上の構成要素と組み合わせてもよい。例えば、スプレーチップ１２は、外側ホルダ１１９と、空気式スプレー形成ヘッド１１６の１つ以上の構成要素、例えば、同軸部材１１７及び/又は１１８と組み合わせてもよい。この実施例では特に、スプレーチップ１２と空気式スプレー形成ヘッド１１６とを一体化したものは、単一構造体において、空気式流体噴霧のための空気通路と流体通路の両方を含む。このほかの実施例では、スプレーチップ１２は、弁組立体の１つ以上の構成要素、例えば、第１環状部材１１０、第１環状部材１１０内の楔形キャビティー又は通路１４６を有する別の環状部材或いはその組み合わせ、と組み合わせてもよい。この実施例では特に、スプレーチップ１２はまた、部材１１９、１２０、１２１、或いはその組み合わせと組み合わせてもよい。更に、この芯構造及び硬質塗膜の技術は、さまざまなスプレーチップ、またはスプレーチップと隣接する構成要素の組み合わせ、または流線形を特徴とする変更されたスプレーチップに適用してもよい。
【００２７】
図４〜図６は、硬質被覆スプレーチップ１２の別の実施例を図示し、スプレー性能の向上、液体貯留の減少などのために内側形状及び外側形状が変更されている。先ず図４を参照すると、この図は、本技術のいくつかの実施例にしたがう別の硬質被覆スプレーチップ１２の側断面図である。図４の硬質被覆スプレーチップ１２は、第１材料で作成されるチップ中心構造体１７０と、第２材料で作成される硬質塗膜１７２とを含み、図３を参照して上記で詳細に説明したように、第２材料は第１材料よりも実質的に硬質である。図１〜図３を参照して上記で説明した第１材料と第２材料及び製造工程のさまざまな実施例は、図４〜図６の実施例に適用可能である。
【００２８】
図３の実施例と対照的に、図４の変更されたチップ中心構造体１７０は流線形内部通路１７４を含み、この流線形内部通路１７４は、入口側部１７６から変更されたチップ中心構造体１７０の出口側部１７８にあるキャッツアイオリフィス１６に延びる。図示する流線形内部通路１７４は、入口側部１７６と出口側部１７８との間に、流線形内部通路１７４及び変更されたチップ中心構造体１７０の長さの少なくとも大部分に沿って、概ね円錐又は先細形状部１８０を有する。図示する実施例では、流線形内部通路１７４は、概ね円錐又は先細形状部１８０の先端部１８４に半球形又は凹形状部１８２を更に含む。流線形内部通路１７４の有利な点は、内部容積が実質的に減少していることにより、液体スプレーチップ１２内の液体貯留の量又は可能性が減少することである。更に、液体貯留が減少することにより、スプレーガン１０が遮断又は分解されるときに液体が液体スプレーチップ１２から滴下する可能性が減少する。更に、流線形内部通路１７４は、液体スプレーチップ１０内が閉塞する可能性を減少させ、液体流れとそれに続くキャッツアイオリフィス１６下流でのスプレー形成との一貫性を向上させる。このような要因のすべてがスプレー装置１０の性能及び有用性を向上させる。
【００２９】
また、変更されたチップ中心構造体１７０の外部形状は、図３の実施例とは異なる。図４に図示するように、変更されたチップ中心構造体１７０は、入口側部１７６に隣接する第１円筒状部１８６と、第２円筒状部１９０に延びる段差部１８８とを含み、第２円筒状部１９０から丸みを帯びた面又は平面１９４に延びる先細部１９２を出口側部１７８に含む。先細部１９２は、丸みを帯びた面又は平面１９４に延びる半球形又は凸状形状、楔形形状、或いはこのほかの適切な形状を有してもよい。
【００３０】
図３の実施例の凸面１６４と対照的に、図４の丸みを帯びた面又は平面１９４は、製造時間を削減し、材料コストを削減するとともに、機械加工又は概ねキャッツアイオリフィス１６作成に関わる正確さ及び製造しやすさを向上させ、これにより、キャッツアイオリフィス１６のスプレー生成能力が向上する。例えば、丸みを帯びた面又は平面１９４に用いられる材料が削減されることにより、キャッツアイオリフィス１６を作成するための機械加工の量又は時間が概ね削減される。図示する実施例では、キャッツアイオリフィス１６は、楔形又はＶ字状溝のような略分岐形状部１９６を有し、この略分岐形状部１９６は、硬質被覆スプレーチップ１２下流でのスプレー形成を容易にする。いくつかの実施例では、チップ中心構造体１７０に比較的柔らかめの第１材料を用いる利点として、キャッツアイオリフィス１６をワイヤー放電加工（ＥＤＭ）によって製造してもよい。しかし、キャッツアイオリフィス１６を作成するために、適切なものであればこのほかにいかなる製造技術を利用してもよい。次に、硬質塗膜１７２は、適切な塗布技術を介して、変更されたチップ中心構造体１７０の内側面及び外側面周りに塗布される。例えば、典型的な塗布技術には、めっき、又は熱拡散、又はホウ化処理、又は化学気相成長法（ＣＶＤ）、又は物理気相成長法（ＰＶＤ）、或いはその組み合わせが含まれる。
【００３１】
図５、６は、本技術のいくつかの実施例にしたがって、図４のキャッツアイオリフィス１６及び変更されたチップ中心構造体１７０の外部構造の詳細を更に図示する。ここで図５を参照すると、この図は図４に図示する硬質被覆スプレーチップ１２の斜視図であり、キャッツアイオリフィス１６の分岐形状部１９６と、出口側部１７８の丸みを帯びた面又は平面１９４とを更に図示する。図５に図示するように、キャッツアイオリフィス１６の分岐形状部１９６は、変更されたチップ中心構造体１７０の出口側部１７８を横切って直線的に延びるＶ字状溝として概ね形成され、丸みを帯びた面又は平面１９４を全体的に横切り、先細部１９２の両側にわたって延びる。
【００３２】
図６を参照すると、この図は、図４、５に図示する硬質被覆スプレーチップ１２の上面図であり、本技術のいくつかの実施例にしたがうオリフィス１６のキャッツアイ形状を更に図示する。図４、６に図示するように、キャッツアイオリフィス１６は、分岐形状部１９６内で流線形内部通路１７４の半球形又は凹形状部１８２と分岐形状部１９６との接触面の中央に配置される。しかし、これとは別の実施例では、オリフィス１６は、円形、矩形、楕円形などの望ましい形状を有してもよい。操作中には、液体がキャッツアイオリフィス１６から排出されるとともに分岐形状部１９６に沿って外側に拡散され、これにより、概ね平坦なスプレー形態の液体噴霧が発生する。更に、図２、３を参照して上記で検討したように、空気式スプレー形成ヘッド１１６は、所望の形状、例えば、平坦なスプレー形態のスプレーを更に形成するようにしてもよい。しかし、このほかのいかなるスプレー形態も本技術の範囲に含まれる。
【００３３】
本発明には、さまざまな変更を加え、別の実施例を設けることが可能であるが、具体的な実施例を図面に例示し、本明細書に詳細に説明してきた。しかし、本発明は、開示された特定の実施例に限定されるものではない。本発明は、むしろ添付請求の範囲に定義するように、本発明の精神及び範囲内に属するあらゆる変更、均等物及び代替物を対象とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本技術のいくつかの実施例による硬質被覆スプレーチップを有する典型的なスプレー装置の斜視図。
【図２】図２に図示するスプレー装置の側断面図であり、硬質被覆スプレーチップに延びる内部構成要素及び通路を更に図示する。
【図３】図１、２に図示するスプレー装置の部分断面図であり、硬質被覆スプレーチップの詳細を更に図示する。
【図４】本技術のいくつかの実施例による面取りされた端部及び流線形内部通路を有する別の硬質被覆スプレーチップの側断面図。
【図５】図４に図示する別の硬質被覆スプレーチップの斜視図。
【図６】図４、５に図示する硬質被覆スプレーチップの上面図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプレー装置に概ね関するものであり、更に詳細には、スプレー塗装システムに用いるスプレーガンのスプレーチップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この項目は、下記の明細書本文及び/又は請求の範囲に記載される本発明のさまざまな態様に関係する技術のさまざまな態様を読者に紹介することを目的とする。この記載は、本発明のさまざまな態様を更に理解しやすくする背景情報を読者に提供する一助になると考えられる。このため、この観点から、この記載は、先行技術を承認するものとして読むべきではない。
【０００３】
スプレーガンなどのスプレー装置は多数の消耗摩耗部品を概ね含み、このような消耗摩耗部品は、スプレー装置の通路及びオリフィスを通過する液体との接触のためにいずれは侵食される。例えば、塗料吹き付け用途では、スプレー塗装ガンのスプレーチップにおける液体射出オリフィスは、高圧を付加された液体塗料との接触によっていずれは侵食される。このため、スプレーチップは一般に炭化タングステンから鍛造され、耐摩耗性を有するようになる。残念ながら、炭化タングステンは比較的高価であるとともに、所望の形状、通路、オリフィスなどに鍛造し加工することが困難である。
【０００４】
例えば、炭化タングステンを鋳造してスプレーチップの初期形状を作成すると、その後の機械加工及び処理のための内部穴が比較的大きくなってしまう。残念ながら、このように大きい内部穴は容積も大きくなり、スプレー塗装ガンの操作後にスプレーチップ内に液体塗料が残留しがちになる。このようにスプレーチップ内に塗料が残留することにより、操作後にスプレー塗装ガンから液体が滴るようになる。
【０００５】
更に例を挙げると、炭化タングステンが硬質であることにより、スプレーチップの液体射出オリフィスの作成工程が複雑になる。炭化タングステンは硬質であるため、いくつかの製造技術は一般に用いることができず、このほかの製造技術を用いても、所望の形状に加工するのは困難である。具体的には、炭化タングステンは硬質であるため、研削砥石などの製造工具の多くが急速に摩耗する。このため、摩耗した工具の交換に関わるコスト及び時間が増大する。炭化タングステンを用いて液体射出オリフィスを所望の形状にすることはできないことが多く、スプレーチップの性能が落ちるとともに、スプレー特性が望ましくないものになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、コストを削減し、耐摩耗性を付加し、望ましくない液体貯留及び液体滴下を減少させ、スプレー装置に用いられるスプレーチップの性能を向上させる技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
いくつかの実施例によれば、スプレーシステムは、第１材料を有するチップ中心構造体を含むスプレーチップを備え、このチップ中心構造体は、液体射出オリフィスに延びる液体通路を含む。また、このスプレーチップは、チップ中心構造体周りに配置される耐摩耗性塗膜を含み、この耐摩耗性塗膜は、第１材料よりも比較的硬質な第２材料を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のこのような特徴、態様及び利点とこのほかの特徴、態様及び利点は、下記の詳細な説明を添付図面を参照して読むことによって、更に理解できよう。図面では、類似する特徴を類似する部品で表す。
【０００９】
本発明の１つ以上の具体的な実施例を下記に説明する。このような実施例を簡潔に説明するために、明細書には現実の実施の全特徴を記載しているわけではない。このような現実の実施の開発においては、あらゆる工業技術又は設計プロジェクトにおけるように、例えばシステム関連及びビジネス関連の制約にしたがって、ある実施から別の実施へと変更するといったような、実施に特化した決定が数多くなされなければ、開発者の具体的な目標には到達できない。更に、このような開発努力は、手間と時間のかかるものであるが、この開示から恩恵を受ける当業者であれば、設計、組立及び製造に取り組み続ける。
【００１０】
図１は、本技術のいくつかの実施例に基づく、ヘッド組立体１４内に配置される硬質被覆スプレーチップ１２を有する典型的なスプレー装置１０の斜視図である。いくつかの実施例では、スプレー装置１０は、空気噴霧機構を用いずに液体を概ね霧状にする無気式スプレー塗装ガンであるか、空気式スプレー塗装ガンである。しかし、スプレー塗装ガンは、液体スプレーを所望の形態、例えば、平板状、円錐状、空洞状などの形態にするように構成される空気噴射口を含んでもよい。このほかの実施例では、スプレー装置１０は、液体を霧状にするように構成される１つ以上の空気噴射口を含む、空気噴霧スプレーガンであってもよい。また、この空気噴霧スプレーガンは、上記のように、１つ以上のスプレー形成噴射口を含んでもよい。
【００１１】
下記で更に詳細に検討するように、硬質被覆スプレーチップ１２は、第１材料で作成されるチップ中心構造体と、第２材料で作成され、チップ中心構造体周りに配置される塗膜とを含み、第２材料は第１材料よりも比較的硬質である。このように、チップ中心構造体に比較的柔らかめの第１材料を用いているため、鋳造、機械加工及びこのほかの製造工程に関係する時間、コスト及び作業の複雑さが軽減される。その結果、この柔らかめの第１材料は、チップ中心構造体の所望の内側寸法及び外側寸法、形状、凹部、オリフィス、通路、及び一般形状に更に容易かつ効果的に加工される。例えば、チップ中心構造体にキャッツアイオリフィス１６などの１つ以上のオリフィスを形成するために、ワイヤー放電加工（ＥＤＭ）を用いてもよい。その後、チップ中心構造体は、第２材料で作成される塗膜とともに硬化される。例えば、第２材料で作成される塗膜は、化学気相成長法（ＣＶＤ）、物理気相成長法（ＰＶＤ）、めっき、熱拡散、ホウ化処理、或いはその組み合わせによって塗布されてもよい。
【００１２】
図１に更に図示するように、ヘッド組立体１４は、スプレー装置１０のボディー組立体１８に結合される。この図示するボディー組立体１８は、ハンドル２０と、ハンドル２０の底面２４に配置される給気カップリング２２とを含む。また、ボディー組立体１８は、ハンドル２０の底面２４にブラケット２８を介して結合される液体供給組立体２６を含む。液体供給組立体２６は、液体ヘッドカップリング３０を介してヘッド組立体１４に更に結合される。図示する液体供給組立体２６は、液体供給カップリング３２と、液体フィルター組立体３４と、液体ヘッドカップリング３０へと延伸する液体導管３６とを含む。また、ボディー組立体１８は、回転接合部４０に回転可能に結合されるトリガー３８を含む。更に、トリガー３８は、スプレー装置１０を通過する空気の通路と液体の通路とを同時に制御できるように、空気弁組立体４２と、液体弁組立体４４とに移動可能に結合される。更に、ボディー組立体１８は、トリガー３８近傍で回転接合部４８に回転可能に結合されるトリガーロック４６を含む。このトリガーロック４６は、ユーザーがトリガー３８をロック又はロック解除することができるようにし、その結果、連動する空気弁組立体４２及び液体弁組立体４４をロック又はロック解除することができるようにする。また、図示するボディー組立体１８は、スプレー装置１０の上端５２に沿って配置される垂下支持体又はフック５０を含む。
【００１３】
いくつかの実施例では、スプレー装置１０は、空気供給カップリング２２と液体供給カップリング３２へと延伸する空気導管と液体導管とを更に含んでもよい。典型的なスプレーシステムでは、複数のスプレー装置１０は、１つ以上の位置決め装置、制御装置、ユーザーインターフェース、コンピュータなどに結合されてもよい。例えば、典型的な位置決め装置には、１つ以上のロボットアーム、移動支持体を有する頭上レール構造体、又はその組み合わせが含まれてもよい。いくつかの応用例では、スプレーガン１０は、組立ラインでの複数の自動車に対する吹き付けなどの所望の吹き付け作業を実施するために、互いに連携するようにしてもよい。また、この吹き付け装置は、スプレー塗膜を硬化するように構成される赤外線ヒーター又はこのほかの硬化装置などの連動システム及び装置を含んでもよい。
【００１４】
図２は、図１に図示するスプレー装置１０の断面図であり、本技術のいくつかの実施例にしたがって、内部構成要素と、ヘッド組立体１４及びボディー組立体１８を通過する流路とを更に図示する。図示のように、ボディー組立体１８は、給気カップリング２２からヘッド組立体１４のエアーノズル組立体６２へ延伸する一連の空気通路５４、５６、５８、６０を含む。空気弁組立体４２は、トリガー３８の操作を介して空気の通路を制御するために、空気通路５４と空気通路５６との間に配置される。図示のように、空気弁組立体４２は、可動弁部材６６に隣接して配置されるバネ６４を含み、このバネ６４は、トリガー３８が回転接合部４０回りに回転するときに弁経路６８に沿って直線的に移動する。
【００１５】
空気弁組立体４２の下流では、圧力又は流量制御組立体７０が空気通路５８に沿って配置される。この圧力又は流量制御組立体７０は、空気通路５８の楔形部７６近傍に配置される楔形弁チップ７４を有する調整弁７２を含む。また、圧力又は流量制御組立体７０は、調整弁７２に結合されるとともに、ネジ山８０を介してボディー組立体１８に回転自在に結合される調整ヘッド７８を含む。このため、調整ヘッド７８は、空気通路５８の楔形部７６に対する楔形弁チップ７４の直線距離又は近接度合を変化させるために回転可能である。この方法では、圧力又は流量制御組立体７８は、エアーノズル組立体６２への空気流の流量又は圧力を調整することができる。
【００１６】
空気流に加えて、トリガー３８は、回転接合部４０回りに回動して液体弁組立体４４を開閉する。この液体弁組立体４４は、ヘッド組立体１４を通過して硬質被覆スプレーチップ１２へ延伸する。図示する実施例では、液体弁組立体４４は、留め具８４を介してトリガー３８に結合される弁軸８２を含む。また、液体弁組立体４４は、弁軸８２周りに配置されるとともにヘッド組立体１４にネジ結合される針パッキンカートリッジ組立体８６を含む。図示する針パッキンカートリッジ組立体８６は、弁軸８２周りに配置される筒状ケーシング８８と内部コイルバネ９０とを含む。また、針パッキンカートリッジ組立体８６は、Ｏリングシール９２、９４などの１つ以上のシールを含む。
【００１７】
操作中には、トリガー３８は、回転接合部４０回りに時計回りに回動するため、弁軸８２は、液体供給組立体２６から硬質被覆スプレーチップ１２へ液体が流れるようになる開き位置へ向かって左側に直線的に付勢される。上記で検討したように、液体供給組立体２６は、液体フィルター組立体３４を含む。図示する実施例では、液体フィルター組立体３４は、メッシュフィルターカートリッジなどのフィルター９６を含み、このフィルター９６は、液体供給カップリング３２と液体導管３６との間でフィルターハウジング９８内に配置される。しかし、さまざまなフィルター機構をフィルターハウジング９８内に配置してもよい。液体がスプレー装置１０を通過するとき、硬質被覆スプレーチップ１２は、液体、例えば、塗料又は別の液体塗装材による侵食に耐性を有する。いくつかの実施例では、この液体は、液体と固体の二相流がスプレー装置１０及び硬質被覆スプレーチップ１２を通過するように、粒子状物質を含んでもよい。例えば、塗料のいくつかの実施例は、液体粒子と固体粒子の両方を含む粒子状塗料として記載される。このため、フィルター９６は、液体から大きめの粒子を除去するように構成されると同時に、スプレーチップ１２の硬質塗膜は、液体（及び残留粒子）が通過することによる摩耗に耐性を有する。
【００１８】
図３は、図１、２に図示するスプレー装置１０の部分断面図であり、本技術のいくつかの実施例にしたがって、ヘッド組立体１４の詳細を更に図示する。図示する実施例では、エアーノズル組立体６２は、ネジ山１１２を介して中央液体通路１１１にネジ結合される第１環状部材１１０を含む。また、エアーノズル組立体６２は、第１環状部材１１０周りに同心円状に配置されるとともにＯリング１１４を介してボディー組立体１８に対して密閉される第２環状部材１１３を含む。エアーノズル組立体６２は、第２環状部材１１３周りに同心円状に配置される第３環状部材１１５と、第３環状部材１１５に隣接して配置される空気式スプレー形成ヘッド組立体１１６とを更に含む。いくつかの実施例では、この空気式スプレー形成ヘッド組立体１１６は、１つ以上の第４環状部材、例えば、２つの同軸部材１１７、１１８を含む。また、エアーノズル組立体６２は、ヘッド組立体１１６と硬質被覆スプレーチップ１２との間に１つ以上のアダプタ、ブッシング、ワッシャ、又はこのほかの構造体を含んでもよい。例えば、図示する実施例は、硬質被覆スプレーチップ１２周りに配置される外側ホルダ１１９と、硬質被覆スプレーチップ１２内に少なくとも一部が挿入されるように配置される内側ブッシング又はアダプタ１２０と、外側ホルダ１１９の背面と同一平面上にあるアダプタ１２０の背面に接触して配置される後部ワッシャ１２１とを含む。最後に、エアーノズル組立体６２は、部材１１０、１１３、１１５、１１６、１１９、１２０、１２１周りに配置されるとともにネジ山１２４を介してボディー組立体１８にネジ結合される外側ケーシング又は固定具１２２を含む。
【００１９】
図示する部材１１０、１１３、１１５、１１６、１１９、１２０、１２１、１２２は、ボディー組立体１８の空気通路６０から空気式スプレー形成ヘッド１１６に配置される１つ以上の空気噴射口１３６へ延伸する複数の空気通路１２６、１２８、１３０、１３２、１３４を形成或いは具備する。図示する実施例では、この複数の空気噴射口１３６は、硬質被覆スプレーチップ１２の中心線又は中心面１３８に向かって傾斜している。操作中には、空気噴射口１３６は、キャッツアイオリフィス１６の下流に液体スプレーを形成するために空気流又は空気圧を提供する。例えば、空気噴射口１３６は、スプレーを概ね平板形状又はシート形状に形成するように構成されてもよい。しかし、図示する実施例は空気噴霧噴射口を含まず、スプレーは、硬質被覆スプレーチップ１２のキャッツアイオリフィス１６からの液体噴霧によって実質的に形成される。これとは別の実施例では、スプレー装置１０は、硬質被覆スプレーチップ１２と協働する１つ以上の空気噴霧噴射口を含んでもよく、これにより、液体噴霧と空気噴霧の両方を介して所望のスプレーを生成する。
【００２０】
操作中には、弁軸８２は軸１３６に沿って直線的に移動して、矢印１４２によって示される方向にボール弁部材１４０を開閉する。具体的には、ボール弁部材１４０は、エアーノズル組立体６２の第１環状部材１１０内で弁軸８２の端部１４４と楔形キャビティー又は通路１４６との間に配置される。このため、ヘッド組立体１４を通過して硬質被覆スプレーチップ１２へ至る液体の流れは、楔形キャビティー又は通路１４６に対してボール弁部材１４０を付勢或いは解放することによって制御される。このほかの実施例では、弁軸８２の端部１４４は、楔形チップ（例えば、ニードル弁）を有してもよく、この楔形チップは、楔形キャビティー又は通路１４６に対して取外可能に付勢されて、ヘッド組立体１４を通過する液体の流れを開閉することができる。
【００２１】
図３の実施例では、硬質被覆スプレーチップ１２は、第１材料で作成されるチップ中心構造体１４８と、第２材料で作成され、チップ中心構造体１４８周りに配置される硬質塗膜１５０とを含み、第２材料は第１材料よりも比較的硬質である。例えば、チップ中心構造体１４８の第１材料は、１種類以上の工具鋼又は別の材料或いはその組み合わせを含んでもよい。更に具体的には、典型的な工具鋼には、Ａ型工具鋼、又はＤ型工具鋼、又はＨ型工具鋼、又はＭ型工具鋼、又はＳ型工具鋼、或いはその組み合わせが含まれる。更に例を挙げれば、硬質塗膜１５０の第２材料は、クロム、チタン合金、又はこのほかの第１材料よりも比較的硬質な材料、或いはその組み合わせを含んでもよい。硬質塗膜１５０のいくつかの実施例は、硬質材料の複数の層を含んでもよい。例えば、硬質塗膜１５０は、第１塗膜層、第２塗膜層、第３塗膜層などを含んでもよい。これらの塗膜層は、材料組成及び性質が異なってもよい。例えば、１つ以上の層が摩耗耐性を有すると同時に、そのほかの層が下層にあるチップ中心構造体１４８の第１材料の腐蝕に対する耐性を有してもよい。硬質塗膜層の典型的な配列の１つでは、１つ以上の耐薬品内層が１つ以上の耐摩耗外層によって覆われている。
【００２２】
特定の実施例では、第１材料はＤ２工具鋼を含有し、第２材料は窒化チタンを含有する。典型的なＤ２工具鋼には、約１.４〜１.６％の炭素、約０〜０.６％のマンガン、約０〜０.６％のケイ素、約１１〜１３％のクロム、約０〜０.３％のニッケル、約０.７〜１.２％のモリブデン、及び約０〜１.１％のバナジウムが含有される。
【００２３】
このため、比較的柔軟な性質を有する第１材料を用いれば、チップ中心構造体１４８を製造した後に硬質塗膜１５０の第２材料を介して硬化させることが容易になる。例えば、チップ中心構造体１４８のいくつかの実施例は、成形、鋳造、機械加工、穿孔、研削、ワイヤー放電加工（ＥＤＭ）、或いはその組み合わせによって製造される。その後、硬質塗膜１５０は、めっき、又は熱拡散、又はホウ化処理、又は化学気相成長法（ＣＶＤ）、又は物理気相成長法（ＰＶＤ）、或いはその組み合わせを介して塗布されてもよい。特定の実施例では、チップ中心構造体１４８は工具鋼（例えば、Ｄ２工具鋼）から作成され、キャッツアイオリフィスはワイヤー放電加工（ＥＤＭ）によって形成される一方で、硬質塗膜１５０は酸化チタンの化学気相成長法（ＣＶＤ）によって塗布される。
【００２４】
図示するチップ中心構造体１４８の内部構造は、第１円筒状通路１５２と、先細通路１５４と、キャッツアイオリフィス１６へ延伸する第２円筒状通路１５６とを有する。図示するチップ中心構造体１４８の外部構造は、第１円筒状部１５８と、第２円筒状部１６２へ延伸する段差部１６０と、半球形面又は凸状面１６４とを含む。しかし、チップ中心構造体１４８の内部構造及び外部構造は、いかなる特殊なスプレー装置１０に適用してもよい。更に、この内部構造及び外部構造は、コスト削減、スプレー性能の向上、液体残留の減少のために変更してもよい。
【００２５】
このほかの実施例では、硬質被覆スプレーチップ１２及び部材１１０、１１３、１１５、１１６、１１９、１２０、１２１の１つ以上の組或いはその組み合わせは、単一部品又は単一構造体として一体的に形成してもよく、この単一部品又は単一構造体は、中実芯と外側硬質塗膜とを有する。例えば、これまで詳細に説明してきたように、この中実芯はチップ中心構造体１４８に類似し、この硬質塗膜は硬質塗膜１５０に類似してもよい。単一部品又は単一構造体に一体化することにより、スプレー装置１０の製造に関係する部品数、複雑さ及びコストが減少する。また、外側硬質塗膜よりも比較的柔軟な材料で作成された中実芯を用いることにより、内蔵部品、例えば、１２、１１９、１２０、１２１或いはその組み合わせの製造を容易にすることができる。更に、外側硬質塗膜を用いることにより、内蔵部品が耐摩耗性を有することになり、これにより、内蔵部品の耐用年数が延びる。同様に、耐用年数が延びることにより、部品の交換にかかるコスト及び時間が減少する。外側硬質塗膜を用いない場合には、内蔵部品はいずれは摩耗し、その交換にかかるコストは高めであるため、摩耗しやすい部品と摩耗しにくい部品とを一体化することは望ましくない。つまり、外側硬質塗膜を用いない場合には、個々の部品のいくつかは、そのほかの部品よりも摩耗しやすく、頻繁に交換する必要がある。このため、外側硬質塗膜を用いない場合には、摩耗しやすい区域/部品を比較的摩耗しにくいか中程度に摩耗する区域/部品から区分して、摩耗しやすい区域/部品を個別に交換できるようにすることが望ましい。更に、外側硬質塗膜を塗布することにより、耐摩耗性が増加し、コストがかかる内蔵部品の交換及び修理の可能性が減少する。このため、スプレー装置１０では、流体がスプレー装置１０を通過したときの摩耗の度合いがさまざまな多数の部品を設ける代わりに、部品の１つ以上の組を一体化して、外側硬質塗膜を有する１つ以上の一体化構造体にしてもよい。
【００２６】
特定の実施例では、外側ホルダ１１９及び硬質被覆スプレーチップ１２は１つの部品として一体的に形成され、２つの構成要素１１９、１２を組み合わせたときの寸法と概ね同一の寸法を有し、この一体部品構造は、中実芯と、この中実芯の内表面及び外表面周りに配置される硬質塗膜とを有する。この特殊な実施例では、アダプタ１２０及び後部ワッシャ１２１も、例えば、構成要素１２０、１２１を組み合わせたときの寸法と概ね同一の寸法を有するナイロン構造体などの単一構造体として組み合わせてもよい。これとは別の実施例では、アダプタ１２０及び後部ワッシャ１２１は、硬質被覆スプレーチップ１２の長さを延伸して、スプレーチップ１２の後部が外側ホルダ１１９の後部と概ね同一平面上にあるようにすることによって、取り除かれてもよい。また、外側ホルダ１１９或いは外側ホルダ１１９とスプレーチップ１２の組み合わせは、外側環状溝１６６を含んでもよい。この外側環状溝１６６には、固定クリップ又はシール１６８が配置され、ヘッド１１６に対して保持力を発揮するか密閉する。いくつかの実施例では、スプレーチップ１２は、空気通路、オリフィス、噴射口などを有する１つ以上の構成要素と組み合わせてもよい。例えば、スプレーチップ１２は、外側ホルダ１１９と、空気式スプレー形成ヘッド１１６の１つ以上の構成要素、例えば、同軸部材１１７及び/又は１１８と組み合わせてもよい。この実施例では特に、スプレーチップ１２と空気式スプレー形成ヘッド１１６とを一体化したものは、単一構造体において、空気式流体噴霧のための空気通路と流体通路の両方を含む。このほかの実施例では、スプレーチップ１２は、弁組立体の１つ以上の構成要素、例えば、第１環状部材１１０、第１環状部材１１０内の楔形キャビティー又は通路１４６を有する別の環状部材或いはその組み合わせ、と組み合わせてもよい。この実施例では特に、スプレーチップ１２はまた、部材１１９、１２０、１２１、或いはその組み合わせと組み合わせてもよい。更に、この芯構造及び硬質塗膜の技術は、さまざまなスプレーチップ、またはスプレーチップと隣接する構成要素の組み合わせ、または流線形を特徴とする変更されたスプレーチップに適用してもよい。
【００２７】
図４〜図６は、硬質被覆スプレーチップ１２の別の実施例を図示し、スプレー性能の向上、液体貯留の減少などのために内側形状及び外側形状が変更されている。先ず図４を参照すると、この図は、本技術のいくつかの実施例にしたがう別の硬質被覆スプレーチップ１２の側断面図である。図４の硬質被覆スプレーチップ１２は、第１材料で作成されるチップ中心構造体１７０と、第２材料で作成される硬質塗膜１７２とを含み、図３を参照して上記で詳細に説明したように、第２材料は第１材料よりも実質的に硬質である。図１〜図３を参照して上記で説明した第１材料と第２材料及び製造工程のさまざまな実施例は、図４〜図６の実施例に適用可能である。
【００２８】
図３の実施例と対照的に、図４の変更されたチップ中心構造体１７０は流線形内部通路１７４を含み、この流線形内部通路１７４は、入口側部１７６から変更されたチップ中心構造体１７０の出口側部１７８にあるキャッツアイオリフィス１６に延びる。図示する流線形内部通路１７４は、入口側部１７６と出口側部１７８との間に、流線形内部通路１７４及び変更されたチップ中心構造体１７０の長さの少なくとも大部分に沿って、概ね円錐又は先細形状部１８０を有する。図示する実施例では、流線形内部通路１７４は、概ね円錐又は先細形状部１８０の先端部１８４に半球形又は凹形状部１８２を更に含む。流線形内部通路１７４の有利な点は、内部容積が実質的に減少していることにより、液体スプレーチップ１２内の液体貯留の量又は可能性が減少することである。更に、液体貯留が減少することにより、スプレーガン１０が遮断又は分解されるときに液体が液体スプレーチップ１２から滴下する可能性が減少する。更に、流線形内部通路１７４は、液体スプレーチップ１０内が閉塞する可能性を減少させ、液体流れとそれに続くキャッツアイオリフィス１６下流でのスプレー形成との一貫性を向上させる。このような要因のすべてがスプレー装置１０の性能及び有用性を向上させる。
【００２９】
また、変更されたチップ中心構造体１７０の外部形状は、図３の実施例とは異なる。図４に図示するように、変更されたチップ中心構造体１７０は、入口側部１７６に隣接する第１円筒状部１８６と、第２円筒状部１９０に延びる段差部１８８とを含み、第２円筒状部１９０から丸みを帯びた面又は平面１９４に延びる先細部１９２を出口側部１７８に含む。先細部１９２は、丸みを帯びた面又は平面１９４に延びる半球形又は凸状形状、楔形形状、或いはこのほかの適切な形状を有してもよい。
【００３０】
図３の実施例の凸面１６４と対照的に、図４の丸みを帯びた面又は平面１９４は、製造時間を削減し、材料コストを削減するとともに、機械加工又は概ねキャッツアイオリフィス１６作成に関わる正確さ及び製造しやすさを向上させ、これにより、キャッツアイオリフィス１６のスプレー生成能力が向上する。例えば、丸みを帯びた面又は平面１９４に用いられる材料が削減されることにより、キャッツアイオリフィス１６を作成するための機械加工の量又は時間が概ね削減される。図示する実施例では、キャッツアイオリフィス１６は、楔形又はＶ字状溝のような略分岐形状部１９６を有し、この略分岐形状部１９６は、硬質被覆スプレーチップ１２下流でのスプレー形成を容易にする。いくつかの実施例では、チップ中心構造体１７０に比較的柔らかめの第１材料を用いる利点として、キャッツアイオリフィス１６をワイヤー放電加工（ＥＤＭ）によって製造してもよい。しかし、キャッツアイオリフィス１６を作成するために、適切なものであればこのほかにいかなる製造技術を利用してもよい。次に、硬質塗膜１７２は、適切な塗布技術を介して、変更されたチップ中心構造体１７０の内側面及び外側面周りに塗布される。例えば、典型的な塗布技術には、めっき、又は熱拡散、又はホウ化処理、又は化学気相成長法（ＣＶＤ）、又は物理気相成長法（ＰＶＤ）、或いはその組み合わせが含まれる。
【００３１】
図５、６は、本技術のいくつかの実施例にしたがって、図４のキャッツアイオリフィス１６及び変更されたチップ中心構造体１７０の外部構造の詳細を更に図示する。ここで図５を参照すると、この図は図４に図示する硬質被覆スプレーチップ１２の斜視図であり、キャッツアイオリフィス１６の分岐形状部１９６と、出口側部１７８の丸みを帯びた面又は平面１９４とを更に図示する。図５に図示するように、キャッツアイオリフィス１６の分岐形状部１９６は、変更されたチップ中心構造体１７０の出口側部１７８を横切って直線的に延びるＶ字状溝として概ね形成され、丸みを帯びた面又は平面１９４を全体的に横切り、先細部１９２の両側にわたって延びる。
【００３２】
図６を参照すると、この図は、図４、５に図示する硬質被覆スプレーチップ１２の上面図であり、本技術のいくつかの実施例にしたがうオリフィス１６のキャッツアイ形状を更に図示する。図４、６に図示するように、キャッツアイオリフィス１６は、分岐形状部１９６内で流線形内部通路１７４の半球形又は凹形状部１８２と分岐形状部１９６との接触面の中央に配置される。しかし、これとは別の実施例では、オリフィス１６は、円形、矩形、楕円形などの望ましい形状を有してもよい。操作中には、液体がキャッツアイオリフィス１６から排出されるとともに分岐形状部１９６に沿って外側に拡散され、これにより、概ね平坦なスプレー形態の液体噴霧が発生する。更に、図２、３を参照して上記で検討したように、空気式スプレー形成ヘッド１１６は、所望の形状、例えば、平坦なスプレー形態のスプレーを更に形成するようにしてもよい。しかし、このほかのいかなるスプレー形態も本技術の範囲に含まれる。
【００３３】
本発明には、さまざまな変更を加え、別の実施例を設けることが可能であるが、具体的な実施例を図面に例示し、本明細書に詳細に説明してきた。しかし、本発明は、開示された特定の実施例に限定されるものではない。本発明は、むしろ添付請求の範囲に定義するように、本発明の精神及び範囲内に属するあらゆる変更、均等物及び代替物を対象とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本技術のいくつかの実施例による硬質被覆スプレーチップを有する典型的なスプレー装置の斜視図。
【図２】図２に図示するスプレー装置の側断面図であり、硬質被覆スプレーチップに延びる内部構成要素及び通路を更に図示する。
【図３】図１、２に図示するスプレー装置の部分断面図であり、硬質被覆スプレーチップの詳細を更に図示する。
【図４】本技術のいくつかの実施例による面取りされた端部及び流線形内部通路を有する別の硬質被覆スプレーチップの側断面図。
【図５】図４に図示する別の硬質被覆スプレーチップの斜視図。
【図６】図４、５に図示する硬質被覆スプレーチップの上面図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプレーチップを具備するスプレーシステムであって、
該スプレーチップは、
第１材料から作成され、液体射出オリフィスに延びる液体通路を具備する芯構造体と、
前記芯構造体周りに配置され、前記第１材料よりも比較的硬質な第２材料から作成される耐摩耗性塗膜とを具備するスプレーシステム。
【請求項２】
前記スプレーチップと前記スプレーシステムの１つ以上の構成要素とは単一構造体に一体化され、該単一構造体は、前記芯構造体と前記耐摩耗性塗膜とから形成される請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項３】
前記１つ以上の構成要素は、同軸ホルダ、シール構造体、空気通路、空気射出オリフィス或いはその組み合わせを具備する請求項２に記載のスプレーシステム。
【請求項４】
前記第１材料は工具鋼を含み、前記第２材料は硬質皮膜合金を含む請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項５】
前記第１材料は、Ａ型工具鋼、又はＤ型工具鋼、又はＨ型工具鋼、又はＭ型工具鋼、又はＳ型工具鋼、又は別の高硬度工具鋼を含む請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項６】
前記第２材料は窒化チタンを含む請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項７】
前記耐摩耗性塗膜は、化学気相成長法塗膜、又は物理気相成長法塗膜、又は熱拡散塗膜、又はめっき、或いはその組み合わせを含む請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項８】
前記液体射出オリフィスは放電加工（ＥＤＭ）オリフィスを具備する請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項９】
前記液体射出オリフィスは、キャッツアイ形状開口と、隣接する分岐部分とを具備する請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項１０】
前記液体通路は、前記液体射出オリフィスに向かって、前記チップ中心構造体の少なくとも大部分に沿って徐々に先細になる先細通路を具備する請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項１１】
ヘッド組立体に配置される前記スプレーチップを有するスプレー塗装ガンであって、ハンドルと、トリガーと、該トリガーに結合される液体弁と、前記液体弁と前記スプレーチップとの間の１つ以上の液体通路とを具備するスプレー塗装ガン、を具備する請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項１２】
前記ヘッド組立体は、空気噴射口に延びる複数の空気通路を具備する請求項１１に記載のスプレーシステム。
【請求項１３】
液体射出オリフィスに延びる液体通路を有する着脱式スプレーチップを設ける工程を含む方法であって、
前記着脱式スプレーチップは、前記着脱式スプレーチップよりも実質的に高硬度である耐摩耗性塗膜を具備する方法。
【請求項１４】
前記着脱式スプレーチップを設ける工程は、工具鋼を用いて前記着脱式スプレーチップを所望の形状に作成する工程と、その後に前記所望の形状を硬化させるために前記所望の形状を前記耐摩耗性塗膜によって被覆する工程とを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記所望の形状に作成する工程は、ワイヤー放電加工（ＥＤＭ）によって前記液体射出オリフィスを作成する工程を含み、被覆工程は、めっき、又は熱拡散、又はホウ化処理、又は化学気相成長法（ＣＶＤ）、又は物理気相成長法（ＰＶＤ）、或いはその組み合わせを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記着脱式スプレーチップを設ける工程は、スプレーガンの１つ以上の構成要素を前記着脱式スプレーチップと一体化して、前記耐摩耗性塗膜を有する単一構造体にする工程を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
スプレーチップを具備するスプレーシステムであって、
該スプレーチップは、
第１材料から作成され、液体射出オリフィスに延びる液体通路を具備する芯構造体と、
前記芯構造体周りに配置され、前記第１材料よりも比較的硬質な第２材料から作成される耐摩耗性塗膜とを具備するスプレーシステム。
【請求項２】
前記スプレーチップと前記スプレーシステムの１つ以上の構成要素とは単一構造体に一体化され、該単一構造体は、前記芯構造体と前記耐摩耗性塗膜とから形成される請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項３】
前記１つ以上の構成要素は、同軸ホルダ、シール構造体、空気通路、空気射出オリフィス或いはその組み合わせを具備する請求項２に記載のスプレーシステム。
【請求項４】
前記第１材料は工具鋼を含み、前記第２材料は硬質皮膜合金を含む請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項５】
前記第１材料は、Ａ型工具鋼、又はＤ型工具鋼、又はＨ型工具鋼、又はＭ型工具鋼、又はＳ型工具鋼、又は別の高硬度工具鋼を含む請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項６】
前記第２材料は窒化チタンを含む請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項７】
前記耐摩耗性塗膜は、化学気相成長法塗膜、又は物理気相成長法塗膜、又は熱拡散塗膜、又はめっき、或いはその組み合わせを含む請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項８】
前記液体射出オリフィスは放電加工（ＥＤＭ）オリフィスを具備する請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項９】
前記液体射出オリフィスは、キャッツアイ形状開口と、隣接する分岐部分とを具備する請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項１０】
前記液体通路は、前記液体射出オリフィスに向かって、前記チップ中心構造体の少なくとも大部分に沿って徐々に先細になる先細通路を具備する請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項１１】
ヘッド組立体に配置される前記スプレーチップを有するスプレー塗装ガンであって、ハンドルと、トリガーと、該トリガーに結合される液体弁と、前記液体弁と前記スプレーチップとの間の１つ以上の液体通路とを具備するスプレー塗装ガン、を具備する請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項１２】
前記ヘッド組立体は、空気噴射口に延びる複数の空気通路を具備する請求項１１に記載のスプレーシステム。
【請求項１３】
液体射出オリフィスに延びる液体通路を有する着脱式スプレーチップを設ける工程を含む方法であって、
前記着脱式スプレーチップは、前記着脱式スプレーチップよりも実質的に高硬度である耐摩耗性塗膜を具備する方法。
【請求項１４】
前記着脱式スプレーチップを設ける工程は、工具鋼を用いて前記着脱式スプレーチップを所望の形状に作成する工程と、その後に前記所望の形状を硬化させるために前記所望の形状を前記耐摩耗性塗膜によって被覆する工程とを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記所望の形状に作成する工程は、ワイヤー放電加工（ＥＤＭ）によって前記液体射出オリフィスを作成する工程を含み、被覆工程は、めっき、又は熱拡散、又はホウ化処理、又は化学気相成長法（ＣＶＤ）、又は物理気相成長法（ＰＶＤ）、或いはその組み合わせを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記着脱式スプレーチップを設ける工程は、スプレーガンの１つ以上の構成要素を前記着脱式スプレーチップと一体化して、前記耐摩耗性塗膜を有する単一構造体にする工程を含む請求項１３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００９−５３１１７６（Ｐ２００９−５３１１７６Ａ）
【公表日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０２７９８（Ｐ２００９−５０２７９８）
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／００４９０７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１１１８０３
【国際公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（５９１２０３４２８）イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド (309)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／００４９０７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１１１８０３
【国際公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（５９１２０３４２８）イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド (309)
【Ｆターム（参考）】
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