JP2790405B2 - 円筒体チャック方法及びチャック装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属製円筒体内で溶
射ガンを昇降移動させて、円筒体の内周面に被膜を形成
するための溶射剤を溶射する円筒体内周面溶射装置にお
いて、金属製円筒体をチャックするチャック方法及びチ
ャック装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばナトリウム−硫黄電池にお
けるアルミニウムまたはアルミニウム合金製の円筒パイ
プ等の金属製円筒体の内周面に、防食被膜を溶射形成す
る溶射機においては、予め加熱炉等によって金属製円筒
体が２００℃程度の所定温度まで加熱される。そして、
この予熱後にチャック装置の複数の把持体により、金属
製円筒体を外周側からチャックした状態で、溶射装置に
よって被膜の溶射が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の溶
射機においては、溶射前に金属製円筒体が２００℃程度
まで予熱されるとともに、溶射時には金属製円筒体に対
して４００〜５００℃程度の溶射熱が伝達される。しか
しながら、従来のチャック装置では、複数の把持体は金
属製円筒体に対し全て固定的に接触されているので、金
属製円筒体を所定位置に正確に芯だし把持することが難
しいという問題があった。すなわち、金属円筒体を複数
の把持体で把持しても一つの把持体と金属円筒体との間
に隙間があると、円筒体を正確に芯だし把持できないと
いう問題がある。 さらに、２００℃程度の余熱温度に保
持された金属製円筒体に対し、４００〜５００℃程度の
溶射熱が局部的に与えられると、金属製円筒体は局部的
に膨張する。しかし、従来のチャック装置では、前記複
数の把持体は金属製円筒体に対し全て固定的に接触され
ているので、前記金属製円筒体の局部膨張が規制され、
このため、金属製円筒体がいびつな形状に膨張し、適正
な溶射ができないという問題がある。 また、従来のチャ
ック装置では、複数の把持体が鉄等の金属で形成されて
いる。このため、例えば、金属製円筒体がアルミニウム
またはアルミニウム合金である場合には、アルミニウム
またはアルミウム合金が把持体の把持面に溶着して金属
製円筒体にかじりが生じ、金属製円筒体が破損するばか
りでなく、かじり分だけ芯がずれて金属製円筒体を芯出
し状態で把持できないという問題がある。そして、これ
に対処するために、従来はバイブレータ等で金属製円筒
体に振動を付与してかじりが生じないようにしていた。
しかし、このようにすると、バイブレータが必要になっ
て構成が複雑になり、しかも金属製円筒体が加工中に振
動することになり、その加工に精度低下等の悪影響を与
えという問題がある。

【０００４】前述したように把持面にかじり分だけ付着
物がついた状態で円筒体を把持した場合、金属製円筒体
を芯出し状態で把持できないが、この場合、円筒体は傾
斜した状態になり易い。円筒体下端近辺では、溶射ガン
の位置は円筒体の軸芯からずれた位置になり、円筒体が
長い場合や細い場合はこの程度が増大する。この結果、
円筒体下端部近辺は良好な溶射ができなくなるという問
題がある。この発明は、このような従来の技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的とす
るところは、金属円筒体を複数の把持体間で所定の芯出
し位置に正確にチャックして適正な溶射を行うことがで
きるチャック方法及びチャック装置を提供することにあ
る。また、この発明の別の目的は、金属円筒体が高温に
なっていても、その金属円筒体上から溶融した金属材料
が把持体の把持面に溶着するのを防止して、円筒体の傾
斜状態での把持を防止し、適正な溶射を行うことができ
るチャック方法及びチャック装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載のチャック方法の発明では、金属
製円筒体内で溶射ガンを昇降移動させて、円筒体の内周
面に被膜を形成するための溶射剤を溶射する円筒体内周
面溶射法において、前記円筒体の外表面を複数の固定把
持面を有する固定把持体と可動把持面を有する可動把持
体で把持し、前記可動把持面が付勢部材の付勢力によっ
て前記円筒体の外周面を押圧し、円筒体の中心を複数の
固定把持面と可動把持面とにより所定位置に芯出し把持
するとともに、回転筒を回転して前記固定把持体、可動
把持体及び金属円筒体を回転するものである。

【０００６】また、請求項２に記載のチャック装置の発
明では、金属製円筒体内で溶射ガンを昇降移動させて、
円筒体の内周面に被膜を形成するための溶射剤を溶射す
る円筒体内周面溶射装置において、前記円筒体の外表面
を対向方向から把持するための複数の固定把持面を有す
る固定把持体及び可動把持面を有する可動把持体と、前
記可動把持面を前記円筒体の外周面に押圧するための付
勢部材と、前記固定把持体、可動把持体及び金属製円筒
体を回転する回転筒とを備えたものである。

【０００７】請求項３に記載の発明では、金属製円筒体
内で溶射ガンを昇降移動させて、円筒体の内周面に被膜
を形成するための溶射剤を溶射する円筒体内周面溶射装
置において、前記円筒体の外表面を対向方向から把持す
るための複数の固定把持面を有する固定把持体及び可動
把持面を有する可動把持体と、前記可動把持面を前記円
筒体の外周面に押圧するための付勢部材とを備え、前記
固定及び可動の把持体の少なくとも把持面を、前記円筒
体と親和性のない材料で形成した。請求項４に記載の発
明では、請求項３において、前記円筒体をアルミニウム
またはアルミニウム合金とした。請求項５に記載の発明
では、請求項３または４において、前記円筒体をアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金とし、前記親和性のない
材料をカーボンまたは窒化ホウ素とした。

【０００８】

【作用】上記のように構成された請求項１記載の金属製
円筒体のチャック方法または請求項２記載のチャック装
置の発明では、複数の把持体間で金属製円筒体をチャッ
クする場合に、複数の固定把持面と可動把持面により金
属円筒体の外周面が把持され、可動把持面は付勢部材に
より円筒体の外周面に押圧されるので、金属円筒体の中
心位置が複数の把持体により所定の芯だし位置に適正に
保持される。また、２００℃程度の余熱温度に保持され
た金属製円筒体に対し、４００〜５００℃程度の溶射熱
が局部的に与えられると、金属製円筒体は局部的に膨張
する。このとき、可動把持体が弾性的に支持されている
ので、可動把持体の外側方への変位により前記金属製円
筒体の局部膨張が許容され、このため、金属製円筒体が
いびつな形状に膨張することはなく、適正な溶射が行わ
れる。さらに、前記回転筒を回転して前記固定把持体、
可動把持体及び金属円筒体を回転し、溶射ガンを昇降動
作するので、溶射被膜の品質を低下させることなく、金
属円筒体の回転、溶射ガンの昇降移動を速くすることが
でき、溶射の生産性を向上することができる。請求項３
記載の発明は、前記金属製円筒体が高温になっていて
も、金属製円筒体上から溶融した金属材料が把持体の把
持面に溶着することはない。従って、金属製円筒体と把
持体の把持面にかじりが生じるおそれを防止することが
でき、金属製円筒体を複数の把持体間で所定の芯出し位
置に傾斜することなく正確にチャックすることができ、
円筒体内周面への溶射を適正に行うことができる。請求
項５記載の発明は、親和性のない材料としてカーボンま
たは窒化ホウ素を使用したので、単にかじり分がつきに
くいのみならず、潤滑性が良く、円筒体が膨張する際、
把持している接触部分での抵抗が小さく容易に滑るた
め、円筒体はより容易に膨張でき、いびつな形状での溶
射が効果的に防止される。

【０００９】以下、この発明を溶射機における金属円筒
体（この実施形態では単にワークという）のチャック方
法及びチャック装置に具体化した一実施例を、図面に基
づいて詳細に説明する。

【００１０】図２に示すように、この実施例における加
工機としての溶射機は、ワークＷを支持するためのワー
ク支持装置１と、ワークＷの内周面に溶射を施すための
加工装置としてのロボット２とから構成されている。ワ
ーク支持装置１は垂直軸線の周りで回転可能なターンテ
ーブル３を備え、そのターンテーブル３上にはチャック
装置としての複数（この実施例では４台）のワークチャ
ック機構４が所定間隔おきで回転可能に配設支持されて
いる。そして、図示しない予熱炉等において予め２００
℃程度の所定温度に加熱されたワークＷが、このワーク
チャック機構４にチャックされる。

【００１１】回転機構５は前記ロボット２に対応して配
設され、ターンテーブル３の回転に伴い、１つのワーク
チャック機構４がロボット２と対応する位置に配置され
たとき、そのワークチャック装置４に作動連結されて回
転力を伝達する。そして、この回転機構５からの回転力
により、ワークチャック機構４にチャックされているワ
ークＷが、ロボット２と対応する位置において回転され
る。

【００１２】前記ロボット２において、支柱６は基台７
上に立設され、その上端には支持アーム８が上下に回動
可能に取り付けられている。回動用シリンダ９は基台７
の側部に配設され、この回動用シリンダ９により支持ア
ーム８が上下に回動される。溶射ガン１０は支持アーム
８の先端に垂設支持され、支持アーム８の上下回動に伴
い、溶射ガン１０がワークチャック機構４にチャックさ
れたワークＷの内周面に沿って昇降移動される。そし
て、この溶射ガン１０から防食皮膜を溶射形成するため
の溶射剤が吹き付けられて、ワークＷの内周面に溶射被
膜が形成される。

【００１３】そこで、前記ワーク支持装置１について詳
述する。図２に示すように、ターンテーブル３は共用ベ
ース６０上に支持されたインデックス用ベース６１上の
割出装置の上に支持軸１２を介して回転可能に支持され
ている。なお、基台１１はインデックスカバー用の支柱
である。モータ１３は基台１１上に配設され、このモー
タ１３の回転により、プーリ１４，１５、ベルト１６及
び割り出し装置１７等を介してターンテーブル３が所定
角度ずつ割り出し回転される。

【００１４】次に、前記ワークチャック機構４について
詳述すると、図１、図３及び図４に示すように、軸支筒
１８はターンテーブル３に貫通固定され、この軸支筒１
８内には回転筒１９が複数の軸受２０を介して回転可能
に支持されている。従動ローラ２１は回転筒１９の下端
に固定され、その外周にはゴム等の摩擦係数の大きな材
料よりなる接触面２２が設けられている。

【００１５】固定把持体２３は複数のボルト２４により
前記回転筒１９の一側上面に取り付けられ、その両端に
はワークＷの外周面に接触可能な一対の把持面２５が設
けられている。可動把持体２６は支軸２７により回転筒
１９の他側上面に開閉回動可能に取り付けられ、その内
側面にはワークＷの外周面に対して、固定把持体２３の
把持面２５と反対側から接触可能な把持面２８が設けら
れている。バネ２９は可動把持体２６と回転筒１９との
間に掛装され、このバネ２９により可動把持体２６が閉
成方向に回動付勢されている。なお、可動把持体２６は
前記バネ２９のバネ力により図示しないストッパに係合
して、所定の閉鎖位置に保持される。

【００１６】また、この実施例においては、前記両把持
体２３，２６の把持面２５，２８が、高温に耐えるとと
もに被把持物としてのワークＷと親和性のない材料で形
成されている。特に、この実施例ではワークＷがアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金製の円筒パイプからなる
ため、把持面２５，２８はアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金に対して親和性のない材料によって形成されて
いる。この把持面２５，２８の材料としては、アルミニ
ウム及びアルミニウム合金と相性が悪くて潤滑性を有す
るカーボン板材や、グラファイト等の繊維質にバインダ
を介してカーボンを含浸させた複合材や、窒化ホウ素
（ボロンナイトライド）等がある。

【００１７】カム体３０は前記可動把持体２６の先端下
部に固定され、その下面には傾斜状のカム面３１が形成
されている。作動軸３２はカム体３０に対応して回転筒
１９に上下動可能に貫設され、その上端には係合ローラ
３３が回転可能に支持されている。凹部３２ａは作動軸
３２の下部に形成されており、その凹部３２ａは回転筒
１９側のストッパ１９ａと協働して、作動軸３２の上下
動範囲を規制する。ストッパ１９ａは係合ローラ３３の
方向を一方向に規制するための回り止めである。バネ３
４は作動軸３２と回転筒１９との間に介装され、このバ
ネ３４によって作動軸３２が下方に移動付勢されてい
る。

【００１８】シリンダ等よりなるアクチュエータ３５は
前記ワークチャック機構４へのワークＷの搬入出位置に
おいて共用ベース６０上に配設され、その駆動軸３６が
作動軸３２の下端に接離可能に対応している。そして、
このアクチュエータ３５により作動軸３２が突き上げ移
動されたとき、係合ローラ３３がカム体３０のカム面３
１に係合して、可動把持体２６が図１の時計方向に開放
回動される。

【００１９】次に、前記ワークチャック機構４を回転さ
せるための回転機構５について詳述すると、図１、図５
及び図６に示すように、支持軸３９はロボット２と対応
する位置に支持筒４０を介して立設配置されている。回
動アーム４１は複数の軸受４２を介して支持軸３９に回
動可能に支持され、その先端には軸支筒４３が貫設され
ている。回転軸４４は複数の軸受４５を介して軸支筒４
３内に回転可能に支持されている。

【００２０】駆動ローラ４６は前記回転軸４４の上端に
固定され、その外周にはゴム等の摩擦係数の大きな材料
よりなる接触面４７が設けられている。バネ４８は回動
アーム４１と支持筒４０との間に介装され、このバネ４
８により回動アーム４１がターンテーブル３側に向かっ
て回動付勢されている。回動アーム４１は前記バネ４８
のバネ力により図示しないストッパと係合して、図５の
位置よりも若干反時計方向側の所定位置に保持される。
そして、ターンテーブル３の回転に伴って、１つのワー
クチャック機構４がロボット２と対応する位置に移動配
置されたとき、図３及び図５に示すように、回転機構５
の駆動ローラ４６がバネ４８のバネ力によりワークチャ
ック機構４の従動ローラ２１に圧接係合される。

【００２１】モータ４９は前記回動アーム４１の先端下
部に取り付けられ、そのモータ軸５０がカップリング５
１を介して回転軸４４の下端に連結されている。そし
て、駆動ローラ４６と従動ローラ２１とが圧接係合され
た状態で、このモータ４９が回転されることにより、そ
の回転力が両ローラ４６，２１を介してワークチャック
機構４の回転筒１９に伝達され、把持体２３，２６間に
把持されたワークＷが回転される。

【００２２】次に、前記のように構成された溶射機につ
いて動作を説明する。さて、この実施例の溶射機におい
ては、図示しない加熱炉等により、予めワークＷが２０
０℃程度の所定温度まで加熱される。その後、この予熱
状態のワークＷが図示しないワーク出し入れ用ロボット
等により、ワーク支持装置１上に搬入される。そして、
ターンテーブル３の割り出し回転にともない、図１及び
図３に示すように、ワークＷがターンテーブル３上に配
設された複数のワークチャック機構４の把持体２３，２
６に順次挿入され、その把持体２３，２６により、ワー
クＷが外周側からチャックされる。このワークＷの把持
動作は、カム体３０により開放位置に移動された可動把
持体２６と固定把持体２３の両把持面２５，２５との間
の空間が大きいので、ワークＷが最初に緩く挿通され
る。この状態で前記アクチュエータ３５が作動されて、
図４においてカム体３０が下方に移動されると、図１に
示すように可動把持体２６の把持面２８がワークＷの外
周面をバネ２９により押圧してワークＷを複数の固定把
持面２５，２５と可動把持面２８との間の所定位置に芯
だし状態で押圧把持される。この状態で、ターンテーブ
ル３が割り出し回転されて、ワークチャック機構４上の
ワークＷがロボット２と対応する位置へ順に移動され
る。

【００２３】そして、図３及び図５に示すように、この
ロボット２と対応する位置において、ワークチャック機
構４の従動ローラ２１が回転機構５の駆動ローラ４６に
圧接係合される。この状態で、回転機構５から両ローラ
４６，２１を介してワークチャック機構４に回転力が伝
達され、把持体２３，２６間にチャックされたワークＷ
が回転される。そして、このワークＷの回転状態で、図
２に示すように、ロボット２の溶射ガン１０からワーク
Ｗの内周面に、溶射ガン１０の昇降を伴いながら防食被
膜を形成するための溶射剤が吹き付けられて溶射被膜が
形成される。このとき、２００℃程度の余熱温度に保持
されたワークに溶射ガンから４００〜５００℃程度の溶
射熱が局部的に与えられると、ワークＷは局部的に膨張
する。このとき、可動把持体２６の把持面２８がバネ２
９によりワークＷに弾性的に押圧されているので、可動
把持体２６の外側方への変位によってワークＷの局部膨
張が許容され、このため、ワークが膨張を極度に規制さ
れていびつな形状に膨張することはなく、溶射ガンによ
る適正な溶射が行われる。

【００２４】以上のように、この実施例のワークチャッ
ク機構４においては、両把持体２３，２６の把持面２
５，２８が、高温に耐えるとともに、アルミニウムまた
はアルミニウム合金製のワークＷと親和性のない材料で
形成されている。このため、ワークＷが予熱や溶射機に
より高温になっていても、両把持体２３，２６の把持面
２５，２８間でワークＷを把持する際に、ワークＷ上か
ら溶融した金属材料が把持面２５，２８に溶着すること
はない。従って、ワークＷと把持面２５及び把持面２８
間でかじりが生じるおそれを防止することができてワー
ク破損のおそれがない。また、かじりのおそれがないた
めに、チャックにおいてワークＷの芯がずれることがな
く、ワークＷを両把持体２３，２６間で振動を与えるこ
となく所定の芯出し位置に、傾斜することもなく正確に
チャックすることができる。このため、ワークＷに対す
る加工精度を高めることができ、良好な加工状態を得る
ことができる。さらに、芯出しためのバイブレータが不
要で、全体の構成を簡単にできる。さらに、この実施形
態では前記回転筒１９を回転して前記固定把持体２３、
可動把持体２６及びワークＷを回転し、溶射ガン１０を
昇降動作するので、溶射被膜の品質を低下させることな
く、ワークＷの回転、溶射ガン１０の昇降移動を速くす
ることができ、溶射の生産性を向上することができる。

【００２５】なお、この発明は前記実施例の構成に限定
されるものではなく、例えば、把持体２３，２６の開閉
構成を適宜に変更したり、この発明を溶射機とは異なっ
た加工機等のチャック装置に実施する等、この発明の趣
旨から逸脱しない範囲で、各部の構成を任意に変更して
具体化することも可能である。

【００２６】

【発明の効果】請求項１または２記載の発明は、以上説
明したように構成されているため、金属円筒体を所定の
芯出し位置に正確にチャックすることができ、金属円筒
体がいびつな形状に膨張することはなく、適正な溶射を
行うことができ、さらに溶射の生産性を向上することが
できる等の優れた効果を奏する。また、請求項３記載の
発明は、金属円筒体を所定の芯出し位置に正確にチャッ
クすることができ、金属円筒体がいびつな形状に膨張す
ることはなく、適正な溶射を行うことができるととも
に、金属製円筒体と把持体の把持面にかじりが生じるお
それを防止することができ、金属製円筒体を複数の把持
体間で所定の芯出し位置に傾斜することなく正確にチャ
ックすることができ、円筒体内周面への溶射をさらに適
正に行うことができる。請求項５記載の発明は、カーボ
ンまたは窒化ホウ素を使用したので、単にかじり分がつ
きにくいのみならず、潤滑性が良く、円筒体が膨張する
際、把持している接触部分での抵抗が小さく容易に滑る
ため、円筒体はより容易に膨張でき、いびつな形状での
溶射をより確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を溶射機のワークチャック装置に具体
化した一実施例を示す部分平面図である。

【図２】その溶射機の全体構成を示す正面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線における部分断面図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ線における部分断面図である。

【図５】図２の溶射機におけるワークチャック装置の回
転機構部分を拡大して示す要部平面図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ線における部分断面図である。

【符号の説明】

１…ワーク支持装置、２…ロボット、４…チャック装置
としてのワークチャック機構、１９…回転筒、２３…固
定把持体、２５…把持面、２６…可動把持体、２８…把
持面、３０…カム体、３２…作動軸、３５…アクチュエ
ータ、Ｗ…金属円筒体としてのワーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−349343（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−47470（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−145087（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−117586（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B25J 15/08 C23C 4/16

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製円筒体内で溶射ガンを昇降移動さ
   せて、円筒体の内周面に被膜を形成するための溶射剤を
   溶射する円筒体内周面溶射法において、前記円筒体の外
   表面を複数の固定把持面を有する固定把持体と可動把持
   面を有する可動把持体で把持し、前記可動把持面が付勢
   部材の付勢力によって前記円筒体の外周面を押圧し、円
   筒体の中心を複数の固定把持面と可動把持面とにより所
   定位置に芯出し把持するとともに、回転筒を回転して前
   記固定把持体、可動把持体及び金属円筒体を回転するこ
   とを特徴とする円筒体内周面溶射法における円筒体チャ
   ック方法。
2. 【請求項２】 金属製円筒体内で溶射ガンを昇降移動さ
   せて、円筒体の内周面に被膜を形成するための溶射剤を
   溶射する円筒体内周面溶射装置において、前記円筒体の
   外表面を対向方向から把持するための複数の固定把持面
   を有する固定把持体及び可動把持面を有する可動把持体
   と、前記可動把持面を前記円筒体の外周面に押圧するた
   めの付勢部材と、前記固定把持体、可動把持体及び金属
   製円筒体を回転する回転筒とを備えたことを特徴とする
   円筒体内周面溶射装置における円筒体チャック装置。
3. 【請求項３】 金属製円筒体内で溶射ガンを昇降移動さ
   せて、円筒体の内周面に被膜を形成するための溶射剤を
   溶射する円筒体内周面溶射装置において、前記円筒体の
   外表面を対向方向から把持するための複数の固定把持面
   を有する固定把持体及び可動把持面を有する可動把持体
   と、前記可動把持面を前記円筒体の外周面に押圧するた
   めの付勢部材とを備え、前記固定及び可動の把持体の少
   なくとも把持面を、前記円筒体と親和性のない材料で形
   成したことを特徴とする円筒体内周面溶射装置における
   円筒体チャック装置。
4. 【請求項４】 前記円筒体がアルミニウムまたはアルミ
   ニウム合金である請求項３に記載の円筒体内周面溶射装
   置における円筒体チャック装置。
5. 【請求項５】 前記円筒体がアルミニウムまたはアルミ
   ニウム合金であって、前記親和性のない材料がカーボン
   または窒化ホウ素である請求項３または４に記載の円筒
   体内周面溶射装置における円筒体チャック装置。