JP2005538844A - プラズマワイヤバーナ - Google Patents

Abstract

本発明は、ワイヤ（５）の形態で具体化される電極を送るための少なくとも２本のバーナ管（３）を具備する、電気アークを溶射する電気アークワイヤバーナに関する。前記電極は、バーナ管（３）を通して被覆対象物の表面の方向に案内される。ワイヤ（５）は、多数の回転可能に取り付けられた案内要素及び／又は滑り要素（８）を具備する偏向装置（７）によって案内され、ワイヤ（５）は弾性領域内で変形される。

Description

本発明は、回転可能に取り付けられた多数の案内及び／又は滑り要素を有する送り装置を介し、バーナ管を通して被覆対象物の表面の方向に送られるワイヤの形態の電極を供給するための少なくとも２本のバーナ管を有するプラズマ溶射用のプラズマワイヤバーナに関する。

多種多様な溶射ワイヤ用の案内手段を有するプラズマワイヤバーナが一般的に公知である。特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、及び特許文献５を例として引用する。

空洞、特に円筒状連続表面のプラズマワイヤ溶射用のインナーバーナは、すでに公知である（特許文献６）。インナーバーナは、ワイヤ電極を送るために設けられた２本のバーナ管を有する。電極はプラズマによって溶解される。さらに、インナーバーナは、被覆される空洞の表面の方向に溶解したワイヤ材料の運搬及び噴霧化を行うために設けられたプロセスガスのガス供給部を有する。電極又はワイヤは、バーナ管を通って出口側で互いに向き合うように送られ、プラズマの領域において、ワイヤの接触領域に配置された電極ワイヤからのプラズマは、出て来るプロセスガスのガス流の領域に配置される。以下の文書で分かり易くするために主ガス流方向として言及される、出て来るプロセスガスのガス流は、バーナ管によって支配されるワイヤの主運搬方向に対して横断方向に配置される。このようなインナーバーナによって、特に金属基板、好ましくは円筒状連続表面上に溶射される層は、一般に高度に多孔質である。

ワイヤの形態の電極の送り装置を備えた溶接バーナは、特許文献７に記載されており、その電極は、回転可能に取り付けられたローラを介し、バーナ管を通して被覆対象物の表面の方向に送られ、その送り装置は溶接バーナの外部に設けられる。

特開平１―１９８４６１号公報 特開平２―２４５２５５号公報 特開平２―３０７５５５号公報 特開平５―１６８９８５号公報 特開平７―９０５３７号公報 独国特許出願公開第１９８ ４１ ６１７ Ａ１号明細書 特公平１１―３４２４７１号公報

本発明は、ワイヤがプラズマワイヤバーナの短絡点に正確に案内されるように、プラズマワイヤバーナ内でのワイヤ送りを改良することを目的とする。

上記目的は、本発明により、案内及び／又は滑り要素を有し、ワイヤを弾性又は塑性領域で変形させる送り装置がバーナ管に一体化されるか又はバーナ管内で保持され、滑り要素がローラ又は玉軸受を有するローラの形態であることで達成される。

バーナ又は供給管が、一緒に接合できる３つの構成要素から形成され、滑り要素と一緒に送り装置が、一緒に接合できる２つの部分の少なくとも１つの交差面の領域でバーナに一体化されると有利である。

バーナ又は供給管がまた、前から見て略円形断面を有し、バーナ又は供給管の中央部分が前から見て略くさび状であると有利である。

２つの送り装置が設けられ、１つの送り装置がそれぞれバーナまたは供給管のそれぞれ１つの交差点の領域に配置され、陰極ワイヤが第１の送り装置を介して案内され、陽極ワイヤが他方の送り装置を介して案内されるとまた有利である。図で示されない経路が、この目的でバーナ管内に設けられ、この経路を介して不活性ガスを通過させることも可能となり、それによりワイヤ及びローラも冷却できる。

これにより、ワイヤがバーナの短絡点までプラズマワイヤバーナ内で正確に案内され、その目的のためワイヤも、摩擦力の顕著な増加が生じることもなく、ゆえに摩耗の増加もなく弾性領域内で変形できるようにすることを保証するという、滑り要素と関連した偏向装置の有利な構造及び配置が生じる。ワイヤは、接触ワイヤガイド内での方向転換によって正確に案内される。

この目的のため、偏向装置が、互いに距離を空けて前後に配置され、直径が同じかまたはそれよりも大きい少なくとも１つの偏向ローラと作用し合う多数の偏向ローラを有し、その１つの偏向ローラは、ワイヤを保持するための多数の偏向ローラと一緒に案内経路を形成すると有利である。

１つの発展的な形態によれば、追加の選択肢は、より大径の偏向ローラが、その外周を、前後に配置される多数の対向する偏向ローラから距離を空けて配置されることであり、大径偏向ローラと、前後に配置され、大径偏向ローラと作用し合う多数の偏向ローラとの間の距離は、ワイヤの直径と略同寸法またはそれよりも大きい。

各偏向ローラが、対向する大径偏向ローラの外周から同距離に配置されても有利である。

この目的のため、ワイヤが、回転可能に取り付けられた多数の案内及び／又は滑り要素を有する偏向装置を介して案内され、その偏向装置によってワイヤが弾性又は塑性領域内で変形され、その偏向装置は、前後に配置され、玉軸受で取り付けられる多数の偏向ローラを有し、さらに、より大きい直径を有し、同様に玉軸受で取り付けられ、その外周が、前後に配置される多数の偏向ローラから距離を空けて配置される少なくとも１つの偏向ローラを有し、その距離は、ワイヤの直径と略同じかまたはそれよりも大きいことも有利である。前後に配置される個々の滑り要素、又は玉軸受によって軸上に配置される偏向ローラは、２枚の平行に走るディスク間に配置されるので、これにより、非常に小さい空間内での極めて正確で低摩耗なワイヤ送り、及びプラズマワイヤバーナの短絡点までのワイヤの最適な送り制御が生じる。

この目的のため、個々の玉軸受は、装置全体の全体積を著しく低減できるように、小型玉軸受の形態であっても良い。さらに、玉軸受で保持されるローラの使用は、プラズマワイヤバーナの保守間隔を著しく伸ばす。偏向ローラを使用する他の利点は、送り阻止力を低減でき、摩耗を非常に低く抑えることができることである。

最後に、本発明による解決手段の１つの好ましい実施の形態は、偏向ローラに、ワイヤを案内するための、軸に対して同心円状に配置される案内溝を設けることである。

偏向ローラの軸が、互いに距離を空けて配置される２枚のプレートで保持され、それらのプレート間に、偏向ローラが回転可能に配置されることは、本発明にとって特に重要なことである。

滑り接触部が偏向ローラの前又は後ろに設けられ、ばねによってワイヤの表面に押し付けられることも有利となる。

玉軸受偏向ローラの前又は後ろに滑り接触部を使用すると、ワイヤへの給電が最適に維持される。

前後に配置される多数の偏向ローラはまた、ワイヤを案内するために、第１列及びそれから距離を空けた第２列に設けられると有利である。

さらに、少なくとも３つの滑り要素が設けられ、それらの２つが前後に配置されると有利である。

合計で３つの偏向ローラ又は滑り要素だけが設けられることも特に有利である。この場合、２つの滑り要素が電極の片側に設けられ、他の偏向要素が電極の他方の側に、正確には２つの偏向ローラ間に設けられるので、これは、電極に対する３点接触を生じ有利である。

本発明の他の利点や細部については、請求項や以下の明細書で説明され、図面で示される。

図において、１は、空洞、例えば、円筒状連続表面の、特にプラズマワイヤ溶射に使用できるプラズマワイヤバーナ用の供給管を示す。この目的のインナーバーナは、バーナ管３に接続されたノズルヘッド２を有する。ワイヤの形態である電極５を送るための２本のバーナ管３は、ノズルヘッド２の出口開口部に配置される。電極又はワイヤ５は、プラズマで溶解されることになる。溶解ワイヤ５から形成される液滴は、被覆される空洞の表面の方向にプロセスガスによって運ばれ、噴霧化される。

プラズマをワイヤ５の端部間に形成できるようにするために、２本のワイヤ５は、バーナ管の後の出口側で互いに向かい合うように送られる。これらのワイヤは、図２および図４に示された２つの例示的な実施の形態で概略的に示される、送り装置又は偏向装置７によって送られる。

送り又は偏向装置７は、互いに距離を空けて配置され、平行に伸び、図示されない接続要素を介して一緒に保持される２枚のプレート１２及び１３を具備する。

偏向装置７のプレート１２及び１３は、前後に配置され、回転可能にプレート１２及び１３の軸１０によって保持された多数の案内又は滑り要素８を有する。個々の偏向ローラ８は、それらが図示されない玉軸受によって自在に回転できるように軸１０に取り付けられる。

図２に見られるように、ガイドローラ８の上部列は、円弧状に伸びる。個々のガイドローラ８は、互いに並んで配置される多数の隣接ガイドローラ８から少し距離を空けて配置される。この目的のため、第２列のガイドローラ８は、上部列のガイドローラ８の下に配置され、これらは、同じように互いに少し距離を空けて配置される。軸１０と２つの対向する偏向ローラ８の外周とは、ワイヤ５の外径にほぼ相当する距離４だけ離されている。対向するガイドローラ８の外周間の距離４は、ワイヤ５と同じであるか又はそれよりも僅かに大きいことが好ましい。２列で前後に配置される多数のガイドローラ８は、それぞれが湾曲した経路内にあり、それらの間の距離４により、その中をワイヤ５がガイドローラ８によって移動される案内経路を形成する。

図２および図４から分かるように、ワイヤ５は、この場合、弾性領域あるいは塑性領域内で変形されても良い。上述のように、図示されない玉軸受に都合良く配置される接触偏向ローラ８によるワイヤ５の偏向は、ワイヤ５の塑性又は弾性変形のため、摩擦力を小さく保つ。玉軸受に配置される２つ又はそれ以上の異なる偏向ローラ８および９は、前後に設けられるので、ワイヤ５は、プラズマワイヤバーナの短絡点まで正確に案内される。小型玉軸受を使用すると、全体の装置に必要な全体積を小さく保つか又はそれを著しく減少させ、さらに装置の耐用年数を延長させることも可能となる。

同時に、偏向ローラ８及び９の有利な配置及びそれらの構造は、プラズマワイヤバーナの保守間隔を伸ばす。

図５に示された個々の偏向ローラ８及び９は、軸１０に対して同心円状に走る案内溝１４を都合良く備えても良く、その案内溝１４を介してワイヤ５は前方へ移動される。

図２から分かるように、４つの偏向ローラ８は上部列に配置され、６つの偏向ローラ８はこの下の列に配置され、それぞれが円弧状に並ぶ。設計条件や要求事項により、それよりも多数又は少数の偏向ローラ８を前後に設けることもできる。

図４は、送り装置又は偏向装置７の第２の例示的な実施の形態を示す。これも同様に、小径偏向ローラ８の軸１０と、著しく大きな直径を有する偏向ローラ９の軸１１とを保持するための、互いに距離を空けて配置された２つのプレート１２及び１３を具備する。図４に示された例示的な実施の形態では、偏向ローラ９の直径は、小径偏向ローラ８の直径のほぼ４倍である。

個々の偏向ローラ８は、それらの外周が、より大径の偏向ローラ９の外周から同距離４となるように配置される。偏向装置７は、図７に示されるように、滑り接触部１５をも装備できる。１つまたはそれ以上の滑り接触部１５を、玉軸受偏向部の前や後ろに設けることができる。

滑り接触部１５は、シリンダ１７内で案内されるピストンを具備し、その端部に、ばね１６によってワイヤ５の表面に押し付けられる偏向ローラ又は滑り要素８が配置されても良い。滑り接触部１５は、十分な動力伝達及びワイヤ５への給電を保証する。

図６は偏向装置７の他の例示的な実施の形態を示し、２つの上部対向滑りローラ８又は滑り片８と、これらの下に互いにずらして配置された３つの滑りローラ８とが図６で示された例示的な実施の形態で設けられている。２つの下部偏向ローラ又は滑り要素８は、さらに離して配置されると好都合である。第３偏向ローラは、これらの２つの偏向ローラ８間の反対側に配置される。空間及び費用の理由から、合計３つの偏向ローラ又は滑り要素８だけで運転することも可能であり、それでもワイヤ５を十分に巧く案内することを保証するワイヤ又は電極に対する３点接触が提供される。

図８および図９に示される他の例によれば、バーナ又は供給管１が、一緒に接合される１８．１〜１８．３の３つの部分又は構成要素から形成され、滑り要素及びガイドローラ８と一緒に送り装置７が、一緒に接合される２つの部分の少なくとも１つの交差面の領域でバーナ１に一体化されることも可能となる。

バーナ又は供給管１は、前から見て略円形断面（図８）を有しても良く、バーナ又は供給管１の中央部分１８．２は、前から見て略くさび状である。くさび状構成要素の２つの表面は、１０°〜４０°の角度α、好ましくは１５°〜３０°、さらに好ましくは１７°の角度を含む。バーナ３を形成する３つの部分又は構成要素１８．１〜１８．３は、図示されない接続要素を介して接続されるか、又は互いに溶接又は接着接合される。

説明したバーナ１は、バーナ又は供給管１の交差点２０の領域に２つの送り装置７を有し、陰極ワイヤは第１の送り装置７を介して案内され、陽極ワイヤは他の送り装置を介して案内される。

出て来るガスの噴霧化に使用されるノズル付属品２２は、バーナ管３の出口端部の領域に設けられる。これは、図８に示された図の破線で概略的に示される。

プラズマワイヤバーナの斜視図。 ２列に配置された偏向ローラを有する偏向装置の第１の例示的な実施の形態を示す図。 図２に対応する偏向装置を上から見た図。 １つの大径偏向ローラと、前後に配置された多数の小径偏向ローラとを有する偏向装置の第２の例示的な実施の形態を示す図。 図４に示された偏向装置を上から見た図。 合計で５つの偏向ローラが使用された第３の例示的な実施の形態を示す図。 動力を伝達するための滑り接触部を示す図。 ３つの部分から形成された供給管前部の概略的な斜視図。 ２つの部分がより見やすくするために省かれている図８に示された供給管を示す図。

符号の説明

１ プラズマワイヤバーナ又はバーナの供給管
２ ノズルヘッド
３ バーナ管
４ 距離
５ ワイヤ、電極
７ 送り装置又は偏向装置
８ 案内及び／又は滑り要素、偏向ローラ又は滑り要素
９ 案内及び／又は滑り要素、大径偏向ローラ
１０ 軸
１１ 軸
１２ プレート
１３ プレート
１４ 案内溝
１５ 滑り接触部
１６ ばね
１７ シリンダ
１８．１ 部分
１８．２ 部分
１８．３ 部分
１９ 円形断面
２０ 交差点
２１ 出口端部
２２ ノズル付属部品

Claims (13)

1. 回転可能に取り付けられた多数の案内及び／又は滑り要素（８）を有する送り装置（７）を介し、バーナ管（３）を通して被覆対象物の表面の方向に送られるワイヤ（５）の形態の電極を供給するための少なくとも２本の前記バーナ管（３）を有するプラズマ溶射用のプラズマワイヤバーナであって、
   案内及び／又は滑り要素（８）を有し、前記ワイヤ（５）を弾性又は塑性領域内で変形する前記送り装置（７）は、前記バーナ管（３）に一体化されるか、又は前記バーナ管（３）内に保持され、
   前記滑り要素（８）はローラ又は玉軸受を有するローラの形態であることを特徴とするプラズマワイヤバーナ。
2. 前記バーナ又は前記供給管（１）は、一緒に接合できる３つの構成要素から形成され、滑り要素と一緒に前記送り装置（７）は、一緒に接合できる２つの部分の少なくとも１つの交差面の領域で前記バーナ（１）に一体化されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマワイヤバーナ。
3. 前記バーナ又は前記供給管（１）は、前から見て略円形断面を有し、前記バーナ又は前記供給管（１）の中央部分は、前から見て略くさび状であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマワイヤバーナ。
4. ２つの送り装置（７）を備え、１つの送り装置（７）はそれぞれ前記バーナ及び前記供給管（１）の１つの交差点の領域にそれぞれ配置され、陰極ワイヤは第１の送り装置を介して案内され、陽極ワイヤは他方の送り装置を介して案内されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマワイヤバーナ。
5. 前記偏向装置（７）は、互いに距離を空けて前後に配置され、直径が同じかまたはそれよりも大きい少なくとも１つの偏向ローラ（９）と作用し合う多数の偏向ローラ（８）を有し、前記偏向ローラ（９）は、前記ワイヤ（５）を保持するための前記多数のローラと一緒に案内経路を形成することを特徴とする請求項１に記載のプラズマワイヤバーナ。
6. 前記大径偏向ローラ（９）は、その外周が、前後に配置される前記多数の対向する偏向ローラ（８）から距離（４）を空けて配置され、前記大径偏向ローラ（９）と、前後に配置され、前記大径偏向ローラ（９）と作用し合う前記多数の偏向ローラ（８）との間の前記距離（４）は、前記ワイヤ（５）の直径と略同寸法かまたはそれよりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマワイヤバーナ。
7. 各偏向ローラ（８）は、対向する大径偏向ローラ（９）の外周から同距離（４）に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマワイヤバーナ。
8. 前記ワイヤは、回転可能に取り付けられた多数の案内及び／又は滑り要素（８）を有する偏向装置（７）を介して案内され、その偏向装置（７）によって前記ワイヤ（５）が弾性又は塑性領域内で変形され、前記偏向装置（７）は、前後に配置され、玉軸受に取り付けられた多数の偏向ローラ（８）を有し、さらにより大きな直径を有し、同じように玉軸受に取り付けられ、その外周が前後に配置される前記多数の偏向ローラ（８）から距離（４）を空けて配置された少なくとも１つの偏向ローラ（９）を有し、前記距離（４）は、前記ワイヤ（５）の直径とほぼ同じかまたはそれよりも大きいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマワイヤバーナ。
9. 前記偏向ローラ（８、９）は、前記ワイヤ（４）を案内するための、軸（１０、１１）に対し同心円状に配置される案内溝（１４）を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラズマワイヤバーナ。
10. 前記偏向ローラ（８、９）の前記軸（１０、１１）は、互いに距離を空けて配置される２つの部分又はプレート（１２、１３）内で保持され、それらの間に前記偏向ローラが回転可能に配置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマワイヤバーナ。
11. 滑り接触部（１５）が、前記偏向ローラ（８、９）の前及び／又は後ろに設けられ、ばね（１６）によって前記ワイヤ（４）の表面に押し付けられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプラズマワイヤバーナ。
12. 前後に配置される多数の偏向ローラ（８）は、前記ワイヤ（４）を案内するために、第１列及び前記第１列から距離（４）を空けた第２列に設けられることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプラズマワイヤバーナ。
13. 少なくとも３つの滑り要素又は偏向ローラ（８）が設けられ、それらの２つは前後に配置されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプラズマワイヤバーナ。

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