JP2018104732A - 溶射システム - Google Patents

Abstract

【課題】溶射被膜の品質低下を抑制するのに適した溶射システムを提供すること。
【解決手段】上部開口７５および下部開口７４を有して上下方向Ｘ１−Ｘ２に延びる筒状の被溶射体７、の内側面７３に溶射を行うための溶射システムＡ１であって、溶射物を噴射する噴射部４４を有し、被溶射体７に内挿され、且つ上下方向Ｘ１−Ｘ２に沿って移動可能な溶射ガン４０と、被溶射体７の上部開口７５に通じ、且つ外部空間から区画された上部通路６１、および被溶射体７の下部開口７４に通じ、且つ外部空間から区画された下部通路６２、を有し、上部通路６１の気体および下部通路６２の気体を吸引する吸引機構５と、上部通路６１における吸引力を調整する開閉弁６４（吸引力調整機構）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被溶射体に溶射被膜を形成する溶射システムに関する。

溶射システムを用いて行うアーク溶射においては、溶射ワイヤを溶射ガンに送給させつつアーク放電によって溶射ワイヤを溶融させる。溶融した溶射ワイヤはノズルから噴出されるガス流によって被溶射体へ噴き付けられ、当該被溶射体の表面に溶射被膜が形成される（たとえば、特許文献１，２を参照）。

特許文献１には、シリンダブロック（筒状の被溶射体）のボア面（内側面）にアーク溶射処理を行うための溶射装置が記載されている。同文献に記載された溶射装置は、比較的に長尺な溶射ガンを備えている。溶射ガンは、ワイヤ導管およびガス流路が円筒部材の内部に設けられた構成である。当該溶射ガンをシリンダボア内に挿入した状態にてノズルからガス流を噴出し、ボア面に溶射被膜を形成する。ボア面への溶射被膜の形成は、溶射ガンおよびシリンダブロック（ボア面）を相対移動させながら行う。また、特許文献２には、溶射被膜にならなかった溶射物が粉塵などの異物として外部空間に漂うことを防ぐために、遮蔽器および吸引機構を設けることが記載されている。

特許文献２に開示された溶射システムにおいて、遮蔽器は、筒状の被溶射体の上部に配置されるとともに、被溶射体の上部開口に連通している。吸引機構は、遮蔽器に連通する第１ダクト（上部通路）の気体を吸引する上部吸引部（第１吸引部）と、被溶射体の下部開口に連通する第２ダクト（下部通路）の気体を吸引する下部吸引部（第２吸引部）とを備える。被溶射体の内側空間においては、上部開口付近では上部通路側へ向かう吸引気流が生じ、当該上部開口付近の内側空間に浮遊する異物が上部吸引部により集塵される。一方、下部開口付近では下部通路側へ向かう吸引気流が生じ、当該下部開口付近の内側空間に浮遊する異物が下部吸引部により集塵される。そして、被溶射体の内側空間における上部開口と下部開口の間の中間位置では、上部通路側（上方）へ向かう吸引気流と下部通路側（下方）へ向かう吸引気流の境界領域が形成され、よどみ域が生じる。当該よどみ域では、浮遊する異物が上方および下方のいずれにも向かわずに滞留する時間が却って長くなるので、当該異物が被溶射体の内側面に付着しやすい。このような事態を招くと、溶射被膜の品質低下を招いてしまう。

特許第４４９６７８３号公報 特開２０１５−１６６４８２号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、溶射被膜の品質低下を抑制するのに適した溶射システムを提供することを主たる課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

本発明によって提供される溶射システムは、上部開口および下部開口を有して上下方向に延びる筒状の被溶射体、の内側面に溶射を行うための溶射システムであって、溶射物を噴射する噴射部を有し、上記被溶射体に内挿され、且つ上下方向に沿って移動可能な溶射ガンと、上記被溶射体の上記上部開口に通じ、且つ外部空間から区画された上部通路、および上記被溶射体の上記下部開口に通じ、且つ外部空間から区画された下部通路、を有し、上記上部通路の気体および上記下部通路の気体を吸引する吸引機構と、上記上部通路における吸引力を調整する吸引力調整機構と、を備える。

好ましい実施の形態においては、上記吸引機構は、上記被溶射体の上端面に隣接して設けられる遮蔽器を含み、上記遮蔽器の内部空間は、上記上部通路の一部を構成する。

好ましい実施の形態においては、上記吸引力調整機構は、上記噴射部が相対的に低い位置にあるときに上記上部通路における吸引力が相対的に小さくなるように当該吸引力を調整する。

好ましい実施の形態においては、上記噴射部の上下方向における位置を検出する位置検出センサを備え、上記吸引力調整機構は、上記位置検出センサによる検出値に応じて上記上部通路における吸引力を調整する。

好ましい実施の形態においては、上記吸引力調整機構は、上記上部通路に設けられた、開度調整可能な開閉弁、を含み、上記上部通路における吸引力の調整は、上記開閉弁により行う。

好ましい実施の形態においては、上記吸引機構は、上記上部通路および上記下部通路の両方につながる吸引部を含む。

好ましい実施の形態においては、上記遮蔽器は、上下方向視において上記被溶射体の上記上端面に重なる底部と、当該底部に対して上方に離間し、且つ上記底部に対向する頂部と、を有し、上記底部および上記頂部には、上記噴射部を通過させる下部通過孔および上部通過孔が形成されており、上記頂部につながって上方に延び、上記溶射ガンを囲う筒状カバーを更に備え、上記筒状カバー、および、上記筒状カバーと上記溶射ガンとの間の少なくともいずれかには、通気孔が形成されている。

本発明の他の側面によって提供される溶射システムは、上部開口および下部開口を有して上下方向に延びる筒状の被溶射体、の内側面に溶射を行うための溶射システムであって、溶射物を噴射する噴射部を有し、上記被溶射体に内挿され、且つ上下方向に沿って移動可能な溶射ガンと、上記被溶射体の上記上部開口に通じ、且つ外部空間から区画された上部通路、および上記被溶射体の上記下部開口に通じ、且つ外部空間から区画された下部通路、を有し、上記上部通路の気体および上記下部通路の気体を吸引する吸引機構と、上記被溶射体の上端面に隣接して設けられる遮蔽器と、を備え、上記遮蔽器は、上下方向視において上記被溶射体の上記上端面に重なる底部と、当該底部に対して上方に離間し、且つ上記底部に対向する頂部と、を有し、上記底部および上記頂部には、上記噴射部を通過させる下部通過孔および上部通過孔が形成されており、上記頂部につながって上方に延び、上記溶射ガンを囲う筒状カバーを更に備え、上記筒状カバー、および、上記筒状カバーと上記溶射ガンとの間の少なくともいずれかには、通気孔が形成されている。

本発明によれば、被溶射体の内側空間における上部開口と下部開口との間の中間位置では、上部通路側へ向かう吸引気流と下部通路側へ向かう吸引気流の境界領域が形成され、よどみ域が発生するところ、噴射部の上下方向における位置に応じて吸引力を適宜調整することで、被溶射体の内側空間において漂う異物（溶射物の一部）がよどみ域において滞留することを回避することができる。したがって、空間７Ｓにある異物を速やかに空間７Ｓ外に排出することができ、当該異物が被溶射体の内側面に付着することが防止されるので、溶射被膜の品質低下を抑制するのに適する。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の一実施形態に係る溶射システムの全体構成を模式的に示す図である。 図１に示す溶射システムの要部拡大断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図（溶射ガンの内部構造省略）である。 図１に示す溶射システムを用いて溶射を行い、被溶射体に溶射処理を行う際の一工程を示す図である。 図４に続く一工程を示す図である。 図５に続く一工程を示す図である。 被溶射体の内側空間における上下方向での噴射部の位置と、開閉弁の開度との関係を示す図である。 図６に続く一工程を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１〜図３は、本発明に係る溶射システムの一例を説明するための図である。図１は、当該溶射システムの全体構成を模式的に示す図である。図２は、当該溶射システムの要部拡大断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図（内部構造は省略）である。

図１に示す溶射システムＡ１は、被溶射体７に対し溶射を行うためのものである。被溶射体７に対し溶射を行い、溶射皮膜が形成された工業製品が製造される。被溶射体７は、上下方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に延びる筒状であり、下端面７１と、上端面７２と、内側面７３と、下部開口７４と、上部開口７５と、を有する。

溶射システムＡ１は、溶射装置１、吸引機構５、ステージ９、および制御装置１００を備えている。被溶射体７は、ステージ９に載置される。

溶射装置１は、被溶射体７の内側面７３に溶射を行うものであり、ワイヤ送給機構１０、直線移動機構２０、回転機構３０、溶射ガン４０、および筐体８０を備えている。

ワイヤ送給機構１０は、溶射ワイヤＷ１，Ｗ２を溶射ガン４０に向けて送り出すものである。ワイヤ送給機構１０は、筐体８０内に配置されている。図１に示すように、ワイヤ送給機構１０は、第１ワイヤ供給源１１Ａ、第２ワイヤ供給源１１Ｂ、第１送給ローラ１２Ａ、および第２送給ローラ１２Ｂを備えている。

第１ワイヤ供給源１１Ａは、例えばワイヤリールであり、水平方向に延びる軸心回りに回転可能なリールに溶射ワイヤＷ１が巻き取られた形態を有しており、回転しながら溶射ワイヤＷ１を繰り出すことができる。第１ワイヤ供給源１１Ａから繰り出される溶射ワイヤＷ１は、溶射ガン４０に至っている。また、第２ワイヤ供給源１１Ｂも、第１ワイヤ供給源１１Ａと同様、ワイヤリールであって、リールに溶射ワイヤＷ２が巻き取られた形態を有しており、回転しながら溶射ワイヤＷ２を繰り出すことができる。第２ワイヤ供給源１１Ｂから繰り出される溶射ワイヤＷ２は、溶射ガン４０に至っている。なお、本実施形態では、第１ワイヤ供給源１１Ａおよび第２ワイヤ供給源１１Ｂをワイヤリールとした場合を示しているが、これに限られず、パックワイヤとしてもよい。

第１送給ローラ１２Ａおよび第２送給ローラ１２Ｂは、それぞれ、対をなすローラの少なくとも一方が駆動部（図示略）によって駆動される。これにより、第１ワイヤ供給源１１Ａから繰り出される溶射ワイヤＷ１および第２ワイヤ供給源１１Ｂから繰り出される溶射ワイヤＷ２を溶射ガン４０に送り出す。本実施形態では、ワイヤ送給機構１０の駆動により、溶射ワイヤＷ１、Ｗ２が対をなして溶射ガン４０に供給される。

溶射ガン４０は、被溶射体７との関係で相対直線移動および相対回転移動しながら、被溶射体７の内側面７３に溶射を行うものである。溶射ガン４０は、筐体８０に支持されている。溶射ガン４０は、本体４１、一対の給電チップ４２Ａ，４２Ｂ、およびガス噴出孔４３を備えている。

本体４１は、例えば真鍮などの金属製であり、Ｘ１−Ｘ２方向に延びる円筒形状とされている。本体４１の外径寸法は、被溶射体７の内径寸法よりも小さい。これにより、本体４１（溶射ガン４０）は、被溶射体７に内挿可能である。方向Ｘ１および方向Ｘ２は互いに反対の方向である。本実施形態では、方向Ｘ２は重力下方に一致する。本実施形態とは異なり、方向Ｘ２は重力下方に限定されない。たとえばＸ１−Ｘ２方向が垂直方向に対して多少傾斜する方向であってもよい。

本体４１の内部には、ガス噴出孔４３などから噴出させるガスを流すためのガス流路（図示略）、および、溶射ワイヤＷ１，Ｗ２を挿通させるワイヤ導管（図示略）が設けられている。なお、本体４１の材質および形状は限定されない。また、絶縁性を高めるために、本体４１を、円筒形状の内部本体と、当該内部本体が内挿される円筒形状の外部本体との二重構造にして、内部本体と外部本体との間に空気層を設けるようにしてもよい。

給電チップ４２Ａ（図２も参照）は、溶射ワイヤＷ１を所望の箇所へ案内するためのものである。給電チップ４２Ａには、溶射ワイヤＷ１を挿通するための挿通孔が形成されている。給電チップ４２Ｂは、溶射ワイヤＷ２を所望の箇所へ案内するためのものである。給電チップ４２Ｂには、溶射ワイヤＷ２を挿通するための挿通孔が形成されている。図２に示すように、給電チップ４２Ａ，４２Ｂは、それぞれ、本体４１の中心軸Ｏｘの方向に対して傾斜して配置されている。給電チップ４２Ａに案内された溶射ワイヤＷ１と、給電チップ４２Ｂに案内された溶射ワイヤＷ２とは、本体４１の先端側（方向Ｘ２側）に向かうほど近接している。また、給電チップ４２Ａ，４２Ｂは、図示しない電源装置に接続されている。電源装置が電力を供給することで、給電チップ４２Ａに挿通された溶射ワイヤＷ１の先端と、給電チップ４２Ｂに挿通された溶射ワイヤＷ２の先端との間に、電圧が印加される。これにより、溶射ワイヤＷ１の先端と溶射ワイヤＷ２の先端との間にアークが発生する。

ガス噴出孔４３は、アーク放電によって溶融した溶射ワイヤＷ１および溶射ワイヤＷ２の溶滴を飛散させるためのガスを噴出させるものである。ガス噴出孔４３は、本体４１の先端の下垂部分に形成されている。ガス噴出孔４３は、Ｘ１−Ｘ２方向と略直交する方向を向いている。なお、ガス噴出孔４３の数、配置場所、吐出方向は、上述したものに限定されない。ガス噴出孔４３には、図示しないガス供給手段から、流量および圧力が制御されたガスが、本体４１内部に配置されているガス流路を介して供給される。本実施形態にでは、ガス供給手段は、ガスとして圧縮空気を供給する。なお、ガス供給手段が供給するガスは、空気以外の気体であってもよい。本実施形態では、アークを発生させて、ガスで溶滴を飛散させる箇所を噴射部４４とする（図２参照）。

直線移動機構２０は、噴射部４４（溶射ガン４０）を被溶射体７に対して相対的に直線移動させる機構である。本実施形態では、直線移動機構２０は、ガイドレール２１とモータ２３とを含む。ガイドレール２１に沿って筐体８０が移動可能になっており、筐体８０に設けられた溶射ガン４０も筐体８０とともに移動可能となっている。そのため、モータ２３が駆動することにより、溶射ガン４０が方向Ｘ１や方向Ｘ２に移動する。溶射ガン４０の方向Ｘ１や方向Ｘ２への移動に伴い、溶射ガン４０における噴射部４４が、方向Ｘ１や方向Ｘ２に移動する。なお、本実施形態とは異なり、噴射部４４（溶射ガン４０）を直線移動させる代わりに、被溶射体７が載置されたステージ９を方向Ｘ１や方向Ｘ２に直線移動させるようにしてもよい。

本実施形態において、筐体８０には、位置検出センサ８１が設けられている。位置検出センサ８１は、Ｘ１−Ｘ２方向における噴射部４４の位置を検出するものである。位置検出センサ８１は、たとえばガイドレール２１に対する筐体８０のＸ１−Ｘ２方向における位置を測定し、当該測定結果に基づいてＸ１−Ｘ２方向における噴射部４４の位置を検出可能とされている。

回転機構３０は、溶射ガン４０の本体４１の中心軸Ｏｘを中心として、被溶射体７に対して噴射部４４（溶射ガン４０）を相対回転させる機構である。本実施形態では、噴射部４４の直線移動方向に沿って延びる軸は、溶射ガン４０の本体４１の中心軸Ｏｘに一致する。なお、本実施形態とは異なり、噴射部４４の直線移動方向に沿って延びる軸は、溶射ガン４０の本体４１の中心軸Ｏｘに平行となっているものであってもよい。本実施形態では、回転機構３０は、ステージ９を回転させるためのモータ３１を含む。モータ３１が駆動することにより、ステージ９が、中心軸Ｏｘを中心として噴射部４４（溶射ガン４０）に対して回転する。この回転に伴い、ステージ９に載置された被溶射体７が、中心軸Ｏｘを中心として噴射部４４（溶射ガン４０）に対して回転する。なお、本実施形態では、床面に対してステージ９（被溶射体７）が回転する場合について説明したが、これに限られない。床面に対して被溶射体７を回転させず、床面に対して噴射部４４を回転させることで、被溶射体７に対して噴射部４４を相対回転させるようにしてもよい。

吸引機構５は、主に被溶射体７において内側面７３で囲まれた空間７Ｓにおける気体を吸引して排出するための機構である。本実施形態において、吸引機構５は、遮蔽器５０と、上部ダクト６１と、下部ダクト６２と、吸引部６３と、を含む。

遮蔽器５０は、略直方体形状をなし、側部５１と、底部５２と、頂部５３と、を有する。側部５１は、方向Ｘ２視（平面視）において底部５２および頂部５３を囲む矩形枠状である。底部５２は、遮蔽器５０において方向Ｘ２側に位置しており、側部５１につながっている。頂部５３は、底部５２に対して方向Ｘ１側に位置しており、底部５２に対向し、且つ側部５１につながっている。

遮蔽器５０は、溶射システムＡ１を使用する際、被溶射体７の上端面７２に隣接して配置されており、被溶射体７に対して方向Ｘ１側に位置する。遮蔽器５０において、側部５１、底部５２および頂部５３によって規定された領域により、外部空間から区画された内部空間５０Ｓが形成される。底部５２には下部通過孔５２１が形成されており、頂部５３には上部通過孔５３１が形成されている。また、側部５１には、吸気用開口５１１が形成されている。なお、被溶射体７と遮蔽器５０の底部５２との間には、たとえばスラスト軸受およびシール部材（いずれも図示略）が介在させられる。

下部通過孔５２１および上部通過孔５３１は、噴射部４４（溶射ガン４０）を通過させるためのものである。下部通過孔５２１は、方向Ｘ２に向かって開放しており、上部通過孔５３１は、方向Ｘ１に向かって開放している。上部通過孔５３１は、方向Ｘ２視（平面視）において下部通過孔５２１と重なっている。上部通過孔５３１の面積は、下部通過孔５２１の面積より小さくてもよい。本実施形態では、下部通過孔５２１および上部通過孔５３１は、たとえば中心軸Ｏｘを中心とする円形状とされている。遮蔽器５０の内部空間５０Ｓは、下部通過孔５２１を介して被溶射体７の上部開口７５（空間７Ｓ）に通じている。また、吸気用開口５１１は、内部空間５０Ｓに通じている。

上部ダクト６１は、外部空間から区画された通路を構成しており、遮蔽器５０の吸気用開口５１１に連結されている。これにより、上部ダクト６１は、遮蔽器５０の内部空間５０Ｓに通じている。

下部ダクト６２は、外部空間から区画された通路を構成しており、その端部が被溶射体７の下部開口７４に臨むように配置されている。これにより、下部ダクト６２は、被溶射体７の空間７Ｓに通じている。また、下部ダクト６２は、ステージ９の中央に設けられた貫通孔９１に挿通している。当該貫通孔９１と下部ダクト６２の外周面との間には、たとえば軸受およびシール部材（いずれも図示略）が介在させられる。

吸引部６３は、内部空間５０Ｓにおける気体および空間７Ｓにおける気体を吸引するためのものである。本実施形態において、吸引部６３は、上部ダクト６１および下部ダクト６２の両方につながっている。吸引部６３は、たとえば真空ポンプ等の駆動により、これにつながる上部ダクト６１および下部ダクト６２それぞれの内部の気体を所定の吸引力により吸引する。なお、上部ダクト６１およびこれにつながる遮蔽器５０は、本発明で言う上部通路を構成する。また、下部ダクト６２は、本発明で言う下部通路を構成する。

図１に示すように、本実施形態において、上部ダクト６１には、開閉弁６４が設けられている。詳細は後述するが、開閉弁６４は、制御装置１００からの指示により、全開状態から全閉状態の範囲でその開度が調整可能とされている。本実施形態において、開閉弁６４の開度が全開である場合、上部ダクト６１に通じる、遮蔽器５０の内部空間５０Ｓや被溶射体７の空間７Ｓにおける上部開口７５付近の気体の吸引力と、下部ダクト６２に通じる、被溶射体７の空間７Ｓにおける下部開口７４付近の気体の吸引力とは、同程度である。

図１、図２に示すように、溶射装置１の筐体８０と、遮蔽器５０との間には、筒状カバー８２が設けられている。筒状カバー８２は、遮蔽器５０の頂部５３につながって上方に延びており、遮蔽器５０の上部通過孔５３１から噴出した溶射物の粉塵や剥がれた付着物が外部空間にまき散らされないようにするための筒状構成部である。本実施形態において、筒状カバー８２は、取付ベース８３および筒状体８４を有する。

取付ベース８３は、筐体８０に取り付けられるとともに、溶射ガン４０の上端部（方向Ｘ１における端部）付近を囲っている。本実施形態において、取付ベース８３の内周面の適所には凹みが形成されており、取付ベース８３が筐体８０に取り付けられた状態において、当該凹み部分によって、取付ベース８３と溶射ガン４０との間には通気孔８５が形成されている。図３に示すように、本実施形態では、複数（たとえば４つ）の通気孔８５が形成されており、これら通気孔８５は、溶射ガン４０の周方向において均等または略均等に配置されている。各通気孔８５は、筐体８０側において外部空間に通じている。なお、通気孔８５の数、配置場所、吐出方向は、上述したものに限定されない。取付ベース８３（筒状カバー８２）自体に形成される貫通孔によって通気孔を構成してもよい。

筒状体８４は、その一方端が溶射ガン４０を囲むようにして、取付ベース８３の方向Ｘ２側の面に固定されている。また、筒状体８４の他方端は、遮蔽器５０の上部通過孔５３１を囲むようにして、頂部５３の外側の面（図１、図２における方向Ｘ１側の面）に密着されている。筒状体８４は、筐体８０と遮蔽器５０との距離の変化に対応できるように、Ｘ１-Ｘ２方向に伸び縮みする蛇腹構造となっている。筒状体８４の素材は、溶射物の粉塵や剥がれた付着物が通らない素材であればよい。なお、筒状体８４は、蛇腹構造とせずに、例えばゴムなどの伸び縮み可能な部材で形成されたものとしてもよい。本実施形態では、筒状体８４のＸ１-Ｘ２方向に直交する面での断面形状を、溶射ガン４０の断面形状および上部通過孔５３１の形状に合わせて、円形状としている。なお、筒状体８４の上記断面形状は限定されず、たとえば、遮蔽器５０の頂部５３の外側の面の形状に合わせて、矩形状としてもよい。

制御装置１００は、溶射システムＡ１を制御するものであり、たとえばマイクロコンピュータなどによって実現されている。なお、制御装置１００は、溶射装置１の筐体８０内に収納されていてもよいし、溶射装置１とは別に配置されていてもよい。制御装置１００は、溶射システムＡ１における溶射処理の処理手順を記憶しており、処理手順に従って、各構成に指示を出力する。制御装置１００は、直線移動機構２０（モータ２３）に、噴射部４４（溶射ガン４０）を移動させる指示を出力し、回転機構３０（モータ３１）に、ステージ９（被溶射体７）を回転させる指示を出力する。制御装置１００は、第１送給ローラ１２Ａおよび第２送給ローラ１２Ｂを駆動させる各モータに、溶射ワイヤＷ１，Ｗ２を送り出す指示を出力し、電源装置に、給電チップ４２Ａ，４２Ｂへの電力供給の指示を出力し、ガス供給手段に、ガス噴出孔４３からガスを噴出させる指示を出力する。また、制御装置１００は、吸引機構５の吸引部６３に、吸引の指示を出力し、位置検出センサ８１から受け取った、Ｘ１−Ｘ２方向における噴射部４４の位置の情報に基づき、開閉弁６４に、開度調整の指示を出力する。

次に、図４〜図８を参照して、溶射システムＡ１を用いて行う溶射処理について説明する。

まず、図４に示すように、被溶射体７における上端面７２の側に、内部空間５０Ｓが形成された遮蔽器５０を配置する。具体的には、方向Ｘ２視（平面視）において、遮蔽器５０の下部通過孔５２１が被溶射体７の内側面７３につながる上部開口７５に重なるようにして、遮蔽器５０を方向Ｘ２に移動させ、底部５２の外側の面（方向Ｘ２側の面）を、被溶射体７の上端面７２に重ねる。

次に、吸引部６３による吸引を開始する。吸引部６３の吸引の開始時は、噴射部４４からの溶射物の噴射開始前が好ましい。そして、図中矢印に示すように、噴射部４４（溶射ガン４０）を方向Ｘ２に移動させる。

図５は、溶射ガン４０を上部通過孔５３１から遮蔽器５０に挿入させて、噴射部４４を遮蔽器５０の内部空間５０Ｓの所定の位置まで移動させた状態を示している。次に、噴射部４４を内部空間５０Ｓに位置させた状態で、溶射ワイヤＷ１、Ｗ２の供給を開始し、溶射ワイヤＷ１、Ｗ２への電力の供給を開始することで、溶射ワイヤＷ１の先端と溶射ワイヤＷ２の先端との間にアークを発生させる。また、ガス噴出孔４３からのガスの噴出を開始する。これにより、噴射部４４からの溶射物の噴射が開始される。また、ステージ９（被溶射体７）の回転も開始される。

なお、噴射部４４からの溶射物の噴射は、噴射部４４が内部空間５０Ｓに位置する状態で開始するのが望ましいが、これに限られない。噴射部４４が内部空間５０Ｓから空間７Ｓまでの何処かに位置していればよい。たとえば、本実施形態とは異なり、噴射部４４を空間７Ｓに位置させた状態で、噴射部４４からの溶射物の噴射を開始してもよい。噴射部４４から溶射物が噴射されると、溶射物の一部が異物となって、内部空間５０Ｓ内に漂う。異物は、たとえば粉塵や溶射ヒューム等である。内部空間５０Ｓ内に漂う異物は、吸引機構５（吸引部６３）によって吸引される。吸引部６３は、内部空間５０Ｓにおける気体を、主に上部ダクト６１を介して吸引する。これにより、内部空間５０Ｓにおける異物が除去される。また、吸引部６３は、空間７Ｓにおける気体を下部ダクト６２を介して吸引する。

また、内部空間５０Ｓにおける気体および空間７Ｓにおける気体が吸引部６３に吸引されることにより、本体４１（溶射ガン４０）と筒状体８４との間の空間においては、上部の通気孔８５を通じて外部から空気が流入する。当該外部から流入した空気は、溶射ガン４０の外周付近に沿って方向Ｘ２（下方）に流れる。したがって、通気孔８５を通じて本体４１（溶射ガン４０）と筒状体８４との間に流入した空気により、下向きの気流が生じる。そして、下向きの気流に乗って移動する空気（気体）は、内部空間５０Ｓおよび上部ダクト６１を介して、吸引部６３に吸引される。

次に、図６に示すように、噴射部４４（溶射ガン４０）を被溶射体７に対し相対回転させながら、噴射部４４（溶射ガン４０）を方向Ｘ２に移動させる。これにより、被溶射体７の内側面７３に対し、噴射部４４から溶射物が噴射されて、内側面７３に対する溶射が行われる。噴射部４４が溶射物を噴射している間は常に、噴射部４４を、内部空間５０Ｓから空間７Ｓまでの何処かに位置させておくとよい。

本実施形態においては、噴射部４４が空間７Ｓにおいて方向Ｘ２あるいは方向Ｘ１に移動する過程では、上部ダクト６１に設けられた開閉弁６４の開度が調整される。図６に示すように噴射部４４が上部開口７５付近にあるとき、開閉弁６４は全開状態となっている。このとき、上部ダクト６１に通じる、内部空間５０Ｓや空間７Ｓにおける上部開口７５付近の気体の吸引力と、下部ダクト６２に通じる、被溶射体７の空間７Ｓにおける下部開口７４付近の気体の吸引力とは、同程度である。そのため、上部開口７５付近では、内部空間５０Ｓを介して上部ダクト６１へ向かう吸引気流が生じる。これにより、上部開口７５付近の気体は、主に内部空間５０Ｓおよび上部ダクト６１を介して吸引部６３に吸引される。また、下部開口７４付近では、下部ダクト６２へ向かう吸引気流が生じる。これにより、下部開口７４付近の気体は、下部ダクト６２を介して吸引部６３に吸引される。そして、図６に示すように噴射部４４が上部開口７５付近にあるとき、上部開口７５付近に浮遊する異物は、主に内部空間５０Ｓおよび上部ダクト６１を通過する。なお、図６に示す状態において、空間７Ｓにおける上部開口７５と下部開口７４との間の中間位置では、上部ダクト６１側（上方）へ向かう吸引気流と下部ダクト６２側（下方）へ向かう吸引気流の境界領域が形成され、よどみ域Ｓｔが発生する。

本実施形態において、上部ダクト６１に設けられた開閉弁６４については、Ｘ１−Ｘ２方向における噴射部４４の位置に応じて、その開度が調整される。たとえば、噴射部４４が空間７Ｓにおいて上部開口７５付近から方向Ｘ２（下方）にシフトするにつれて、開閉弁６４の開度が徐々に絞られる。図７は、Ｘ１−Ｘ２方向における噴射部４４の位置と開閉弁６４の開度との関係を示している。図６、図７から理解されるように、噴射部４４が上部開口７５付近の第１位置Ｐ１にあるときに開閉弁６４は全開状態であり、噴射部４４が下部開口７４付近の第２位置Ｐ２にあるときに開閉弁６４は全閉状態である。そして、噴射部４４がＸ１−Ｘ２方向において第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２まで変位する過程において、開閉弁６４の開度は噴射部４４の変位量に応じて線形的に変化させられる。なお、Ｘ１−Ｘ２方向における噴射部４４の位置は、位置検出センサ８１によって検出され、当該噴射部４４の位置情報に基づき、開閉弁６４の開度が調整される。

なお、図６に示すときも図５に示す場合と同様に、通気孔８５を通じて本体４１（溶射ガン４０）と筒状体８４との間に外部から空気が流入し、下向きの気流が生じる。引き続き、当該下向きの気流に乗って移動する空気（気体）は、内部空間５０Ｓ、上部ダクト６１を介して吸引部６３に吸引される。

図６に示す状態から、噴射部４４が方向Ｘ２（下方）に移動するのに伴って開閉弁６４の開度が低下させられると、上部ダクト６１を介しての空間７Ｓにおける上部開口７５付近の気体の吸引力が減少する。一方、本実施形態では吸引部６３が上部ダクト６１および下部ダクト６２の両方につながっているため、上部ダクト６１側の吸引力が減少すると、下部ダクト６２を介しての空間７Ｓにおける下部開口７４付近の気体の吸引力が増加する。そして、上部ダクト６１側の吸引力と下部ダクト６２側の吸引力との差が大きくなるにつれて、図６において示した、上部ダクト６１側へ向かう吸引気流と下部ダクト６２側へ向かう吸引気流の境界領域からなるよどみ域Ｓｔは、縮小してその後に消滅する。

図８は、噴射部４４が空間７Ｓにおいて下部開口７４付近に位置する状態を示す。同図に示す場合、開閉弁６４は全閉状態となっており、吸引部６３は、下部ダクト６２を介して空間７Ｓにおける気体を吸引する。このとき、内部空間５０Ｓから上部ダクト６１側への吸引力は生じない。その一方、下部ダクト６２側の吸引力が最大となる。また、通気孔８５を通じて本体４１（溶射ガン４０）と筒状体８４との間に流入した空気により生じた下向きの気流は、内部空間５０Ｓおよび下部通過孔５２１を介して空間７Ｓまで到達し、空間７Ｓにおいて下向きに流れ、下部ダクト６２に導かれる。なお、本実施形態においては、噴射部４４を方向Ｘ２（下方）に移動させながら溶射作業を行う場合について説明したが、これとは異なり、噴射部４４を方向Ｘ１（上方）に移動させながら溶射作業を行ってもよい。

次に、本実施形態に係る溶射システムＡ１の作用について説明する。

本実施形態において、吸引機構５は、被溶射体７の上部開口７５に通じる上部ダクト６１内の気体を吸引し、また、被溶射体７の下部開口７４に通じる下部ダクト６２内の気体を吸引する。そして、上部ダクト６１には当該上部ダクト６１における気体の吸引力を調整可能な開閉弁６４（吸引力調整機構）が設けられている。空間７Ｓにおける上部開口７５と下部開口７４との間の中間位置では、上部ダクト６１側（上方）へ向かう吸引気流と下部ダクト６２側（下方）へ向かう吸引気流の境界領域が形成され、よどみ域Ｓｔが発生するところ、上記構成によれば、噴射部４４のＸ１−Ｘ２方向における位置に応じて吸引力を適宜調整することで、空間７Ｓにおいて漂う異物（溶射物の一部）がよどみ域Ｓｔにおいて滞留することを回避することができる。したがって、空間７Ｓにある異物を速やかに空間７Ｓ外に排出することができ、当該異物が被溶射体７の内側面７３に付着することが防止されるので、溶射被膜の品質低下を抑制するのに適する。

本実施形態においては、噴射部４４が相対的に低い位置にあるときに上部ダクト６１における吸引力が相対的に小さくなるように当該吸引力を調整する。具体的には、上述のように、噴射部４４から噴射された溶射物の一部が異物となるが、当該異物は噴射部４４の周辺において漂う。図６に示した状態では、噴射部４４が上部開口７５付近にあるのに対し、よどみ域Ｓｔが上部開口７５と下部開口７４との間の中間位置に位置する。ここで、噴射部４４とよどみ域Ｓｔとが離れており、噴射部４４周辺にある異物がよどみ域Ｓｔにおいて浮遊することは殆ど無い。そして、噴射部４４が方向Ｘ２（下方）に移動するにつれて、開閉弁６４の開度調整によって上部ダクト６１の気体の吸引力が低下する。そして、上部ダクト６１側の吸引力と下部ダクト６２側の吸引力との差が大きくなるにつれて、よどみ域Ｓｔは縮小ないし消滅する。したがって、噴射部４４がＸ１−Ｘ２方向において移動しても当該噴射部４４がよどみ域Ｓｔに進入することは回避される。これにより、空間７Ｓにある異物を速やかに空間７Ｓ外に排出することができ、溶射被膜の品質低下を抑制するうえで好ましい。

本実施形態においては、被溶射体７の上端面７２に隣接して遮蔽器５０が設けられている。このような構成によれば、噴射部４４による溶射物の噴射開始および噴射終了を当該噴射部４４が遮蔽器５０の内部空間５０Ｓに位置する状態で行うことができる。これにより、被溶射体７の表面（内側面７３）への溶射被膜の形成が安定し、溶射品質の向上に資する。

本実施形態においては、噴射部４４のＸ１−Ｘ２方向における位置を位置検出センサ８１により検出し、当該位置検出センサ８１による検出値（噴射部４４のＸ１−Ｘ２方向における位置）に応じて、上部ダクト６１における吸引力の調整を行う。また、当該吸引力の調整は開閉弁６４の開度調整により行うため、噴射部４４の位置に応じた吸引力の調整を正確に行うことができる。このことは、溶射品質の向上を図るうえで好ましい。

本実施形態においては、吸引部６３が上部ダクトおよび下部ダクトの両方につながっている。これにより、吸引部６３による全体の吸引力が略一定であっても、上部ダクト６１側の吸引力が減少すると、下部ダクト６２側の吸引力が増加する。したがって、吸引部６３による全体の吸引力を変えることなく、上部ダクト６１側の吸引力と下部ダクト６２側の吸引力とを効率よく増減させることができる。さらに、本実施形態においては、上部ダクト６１における吸引力の調整は開閉弁６４により行い、開閉弁６４の開度は、噴射部４４のＸ１−Ｘ２方向における変位量に応じて線形的に変化させられる。このような構成によれば、上部ダクト６１側の吸引力および下部ダクト６２側の吸引力について、バランスよくスムーズに増減変動させることができる。

本実施形態においては、遮蔽器５０の頂部５３につながって延びる筒状カバー８２を備え、取付ベース８３（筒状カバー８２）と溶射ガン４０との間には通気孔８５が形成されている。このような構成によれば、図８を参照して説明したように、噴射部４４が空間７Ｓにおいて下部開口７４付近に位置するとき、内部空間５０Ｓから上部ダクト６１側への吸引力は生じず、通気孔８５を通じて本体４１（溶射ガン４０）と筒状体８４との間に流入した空気により生じた下向きの気流は、内部空間５０Ｓおよび下部通過孔５２１を介して空間７Ｓまで到達し、空間７Ｓにおいて下向きに流れ、下部ダクト６２に導かれる。したがって、噴射部４４の周辺に漂う異物が上方へ舞い上がることが防止され、空間７Ｓにある異物を速やかに下部ダクト６２側へ排出することができるので、溶射被膜の品質低下を抑制するうえでより好ましい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に包摂される。

Ａ１ 溶射システム
１ 溶射装置
１０ ワイヤ送給機構
１００ 制御装置
１１Ａ 第１ワイヤ供給源
１１Ｂ 第２ワイヤ供給源
１２Ａ 第１送給ローラ
１２Ｂ 第２送給ローラ
２０ 直線移動機構
２１ ガイドレール
２３ モータ
３０ 回転機構
３１ モータ
４０ 溶射ガン
４１ 本体
４２Ａ，４２Ｂ 給電チップ
４３ ガス噴出孔
４４ 噴射部
５ 吸引機構
５０ 遮蔽器（上部通路）
５０Ｓ 内部空間
５１ 側部
５１１ 吸気用開口
５２ 底部
５２１ 下部通過孔
５３ 頂部
５３１ 上部通過孔
６１ 上部ダクト（上部通路）
６２ 下部ダクト（下部通路）
６３ 吸引部
６４ 開閉弁
７ 被溶射体
７Ｓ 空間
７１ 下端面
７２ 上端面
７３ 内側面
７４ 下部開口
７５ 上部開口
８０ 筐体
８１ 位置検出センサ
８２ 筒状カバー
８３ 取付ベース
８４ 筒状体
８５ 通気孔
９ ステージ
９１ 貫通孔
Ｏｘ 中心軸
Ｐ１ 第１位置
Ｐ２ 第２位置
Ｓｔ よどみ域
Ｗ１，Ｗ２ 溶射ワイヤ
Ｘ１，Ｘ２ 方向

Claims (8)

1. 上部開口および下部開口を有して上下方向に延びる筒状の被溶射体、の内側面に溶射を行うための溶射システムであって、
   溶射物を噴射する噴射部を有し、上記被溶射体に内挿され、且つ上下方向に沿って移動可能な溶射ガンと、
   上記被溶射体の上記上部開口に通じ、且つ外部空間から区画された上部通路、および上記被溶射体の上記下部開口に通じ、且つ外部空間から区画された下部通路、を有し、上記上部通路の気体および上記下部通路の気体を吸引する吸引機構と、
   上記上部通路における吸引力を調整する吸引力調整機構と、を備える、溶射システム。
2. 上記吸引機構は、上記被溶射体の上端面に隣接して設けられる遮蔽器を含み、
   上記遮蔽器の内部空間は、上記上部通路の一部を構成する、請求項１に記載の溶射システム。
3. 上記吸引力調整機構は、上記噴射部が相対的に低い位置にあるときに上記上部通路における吸引力が相対的に小さくなるように当該吸引力を調整する、請求項２に記載の溶射システム。
4. 上記噴射部の上下方向における位置を検出する位置検出センサを備え、
   上記吸引力調整機構は、上記位置検出センサによる検出値に応じて上記上部通路における吸引力を調整する、請求項３に記載の溶射システム。
5. 上記吸引力調整機構は、上記上部通路に設けられた、開度調整可能な開閉弁、を含み、
   上記上部通路における吸引力の調整は、上記開閉弁により行う、請求項２ないし４のいずれかに記載の溶射システム。
6. 上記吸引機構は、上記上部通路および上記下部通路の両方につながる吸引部を含む、請求項２ないし５のいずれかに記載の溶射システム。
7. 上記遮蔽器は、上下方向視において上記被溶射体の上記上端面に重なる底部と、当該底部に対して上方に離間し、且つ上記底部に対向する頂部と、を有し、
   上記底部および上記頂部には、上記噴射部を通過させる下部通過孔および上部通過孔が形成されており、
   上記頂部につながって上方に延び、上記溶射ガンを囲う筒状カバーを更に備え、
   上記筒状カバー、および、上記筒状カバーと上記溶射ガンとの間の少なくともいずれかには、通気孔が形成されている、請求項２ないし６のいずれかに記載の溶射システム。
8. 上部開口および下部開口を有して上下方向に延びる筒状の被溶射体、の内側面に溶射を行うための溶射システムであって、
   溶射物を噴射する噴射部を有し、上記被溶射体に内挿され、且つ上下方向に沿って移動可能な溶射ガンと、
   上記被溶射体の上記上部開口に通じ、且つ外部空間から区画された上部通路、および上記被溶射体の上記下部開口に通じ、且つ外部空間から区画された下部通路、を有し、上記上部通路の気体および上記下部通路の気体を吸引する吸引機構と、
   上記被溶射体の上端面に隣接して設けられる遮蔽器と、を備え、
   上記遮蔽器は、上下方向視において上記被溶射体の上記上端面に重なる底部と、当該底部に対して上方に離間し、且つ上記底部に対向する頂部と、を有し、
   上記底部および上記頂部には、上記噴射部を通過させる下部通過孔および上部通過孔が形成されており、
   上記頂部につながって上方に延び、上記溶射ガンを囲う筒状カバーを更に備え、
   上記筒状カバー、および、上記筒状カバーと上記溶射ガンとの間の少なくともいずれかには、通気孔が形成されている、溶射システム。

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