JP3568113B2 - Standby support device for thermal spray head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高熱気流と共に溶融又は半溶融状態の溶射材料を加工対象材(溶射基材)に当てて溶射皮膜を形成する高熱溶射加工に関し、特に、溶射ヘッドの支持装置に関する。具体的には、これに限定する意図ではないが、加工対象材の交換あるいは皮膜観察のために溶射ヘッドを高熱気流噴射状態で一時的に待機させる場合の溶射ヘッド支持に関する。
【0002】
【従来の技術】
物体表面に各種機能皮膜を、高熱溶射により形成する溶射法には、ガス溶射,ア−ク溶射,プラズマ溶射,高速フレ−ム溶射等がある。いずれの溶射方法においても溶射ヘッドから高熱気流を吹き出し溶融又は半溶融状態の溶射材料と共に溶射基材に当てて溶射皮膜を形成する。
【0003】
溶射ヘッドは高熱気流の吹き出しによる騒音が大きく、例えばプラズマ溶射で120dB、高速フレ−ム溶射で130dBにもなり、防音が不可欠である。したがって防音室内にて溶射加工を行なっている。
【0004】
量産物の溶射施工では、溶射基材(原材料)を防音室に搬入し、溶射を終えると防音室から搬出すると共に次の溶射基材を防音室に搬入する。この溶射基材の出し入れの際、騒音が外部に漏れるのを防止するため、図3に示すように、2重扉構造の防音室を採用している。溶射位置Dで溶射施工を終えた基材は防音室内のE位置に移し、C位置の未溶射基材を溶射位置Dに置いて溶射を開始し、内扉を開けて、E位置の溶射済基材をF位置に、B位置の未溶射基材をC位置に移して内扉を閉じ、そして外扉を開けてF位置の溶射済基材を搬出路のG位置に移し、搬入路のA位置の未溶射基材をB位置に移して外扉を閉じる。以上を、1回の溶射施工の完了毎に実行する。これにより、内扉と外扉が同時に開いていることはなく、溶射施工の騒音が出入口開口から素通りで外部に漏れるのが防止される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、防音効果が高い出入口/扉構造が2箇所必要であり、防音室の構造が複雑で、高価な設備になる。溶射基材の取り替えのたびに溶射ヘッドの動作(高熱気流噴射)を止めることが考えられるが、再起動時に溶射ヘッドの動作(高熱気流)が安定するまでの時間が必要であり、また、例えばプラズマ溶射の場合には起動,停止の繰り返しが電極の寿命を短くするなど、頻繁な起動,停止が溶射ヘッドの機構要素の寿命低下をまねき易い。
【0006】
本発明は、溶射施工空間から外部へ漏れる騒音を低減することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)高熱気流を吹き出して溶射基材に当てて溶射皮膜を形成するための溶射ヘッド(1)の前端面(1t)を受ける、該前端面の高熱気流噴射口より大きく該前端面より小さい開口(51)が開いた耐熱部材(52);
前記開口(51)より大径の内空間を有し前記耐熱部材(52)を支持する、弾力性があるシ−ル部材(53);および、
該シ−ル部材(53)を介して前記耐熱部材(52)を支持する開口端(54)、を有する筒部材(55);
を備える、溶射ヘッドの待機支持装置。
【0008】
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を、参考までに付記した。以下も同様である。
【0009】
これによれば、待機のために、高熱気流を吹き出したままの溶射ヘッド(1)を、その高熱気流を耐熱部材(52)の開口(51)およびシ−ル部材(53)の内空間を通して筒部材(55)の内空間に差し通すようにして、溶射ヘッド(1)の前端面(1t)を耐熱部材(52)の外表面に押し付けると、溶射ヘッド(1)は耐熱部材(52)部材で支持される。この状態では、高熱気流が筒部材(55)によって溶射施工空間から遮断されしかも溶射ヘッド(1)の音波が耐熱部材(52)を介してシ−ル部材(53)で吸収されるので、溶射ヘッド(1)および高熱気流が発生する騒音が待機支持装置によって吸収ならびに遮断され、溶射施工空間への騒音放射が少くなる。すなわち、溶射ヘッド(1)が待機状態のときに溶射施工空間から外部へ漏れる騒音が低減する。
【0010】
【発明の実施の形態】
(2)前記筒部材(55)の他方の開口端は、集塵ダクトに連なった、上記(1)の、溶射ヘッドの待機支持装置。集塵ダクトの気体は集塵機に吸引される。集塵機はまず吸引気体の塵埃をフィルタによって補集し、フィルタを通過した微粒塵は電気集塵器で捕獲し有害ガスは触媒で無害化処理する。フィルタは騒音を吸収する。
【0011】
(3)前記筒部材(55)は、冷却媒体を通すための流路(56)を有する、上記(1)又は(2)の、溶射ヘッドの待機支持装置。流路(56)に冷却媒体を流すことにより、溶射ヘッドを長時間待機させても筒部材(55)の寿命は長く、しかも集塵ダクトあるいは集塵機の過熱を回避することができる。
【0012】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【0013】
【実施例】
図1に、本発明の一実施例の、溶射ヘッドの待機支持装置5の外観を示す。被溶射基材を支持する基材支持装置10は、レ−ル6に沿って走行可であり、図示しない搬送車両によって、図示溶射位置に運び込まれ、溶射が終わると図示溶射位置から搬出される。
【0014】
溶射位置の上方には、2本の水平y梁4a,4bがあり、これらにy方向に移動自在に水平x梁3xが結合し、この水平x梁3xに、x方向に移動自在に垂直z梁3zが結合し、この垂直z梁3zに、z方向に移動自在にキャリッジ2が結合し、このキャリッジ2で、プラズマ溶射ト−チの溶射ヘッド1が支持されている。キャリッジ2と垂直z梁3zには、キャリッジ2をz方向に駆動する電動z駆動装置が装備されているが、その図示は省略した。垂直z梁3zと水平x梁3xには、垂直z梁3zをx方向に駆動する電動x駆動装置が装備されているが、その図示は省略した。また、水平x梁3xと水平y梁4a,4bには、水平x梁3xをy方向に駆動する電動y駆動装置が装備されているが、その図示も省略した。これらz,x,y駆動装置によってプラズマ溶射ヘッド1(の下向きのプラズマ噴射ノズル)を、溶射ヘッドの待機支持装置5および基材支持装置10の水平面投影領域のいずれの点(x,y)にも、また所要の高さ(z)に、位置決めすることができる。
【0015】
待機支持装置5は、ヘッド1から下向きに噴射するプラズマ炎1fを受入れてヘッド1を下支持するものであり、それには集塵ダクト7が連続し、この集塵ダクト7が床壁下を通って、浄化排気ル−ムの集塵機につながっている。待機支持装置5の中心軸が、ヘッド1(のプラズマ噴射ノズル)の待機位置(ホ−ムポジション)であり、そこにヘッド1を置いて装置5で下支持し、プラズマの着火,溶射火焔(高熱溶融あるいは半溶融した溶射材料を含む高熱プラズマ気流)の調整,弱火にしての待機等が行なわれる。
【0016】
溶射基材Wa〜Wlを装着した基材支持装置10が図示溶射位置に位置決めされると、装置5で下支持している(ホ−ムポジションで待機している)溶射ヘッド1の溶射火焔すなわちプラズマ炎を溶射施工に所要のものに調整してから、ヘッド1が、z,x,y駆動装置によって、予めティ−チング作業によって図示しないコンピュ−タに登録されているスケジュ−ル(溶射軌跡)に従って、溶射基材Wa〜Wlの上方に順次に駆動され、各溶射基材に対してティ−チングで設定されたx,y走査軌跡にて移動し、全溶射基材Wa〜Wlについてそれを完了すると、溶射火焔が待機時の弱火に下げられ、ホ−ムポジションに戻されて装置5で下支持されそこで待機する。
【0017】
図2に、待機支持装置5の拡大縦断面(x,z平面に平行な断面)を示す。床を貫通する集塵ダクト7には、冷却水通流空間56を形成した銅製の二重円筒55の下端が固着され、二重円筒55の内空間は集塵ダクト7の内空間と連通している。二重円筒55の外筒の下部には冷却水注入口57が、上部には冷却水排出口58があり、注入口57に圧入された冷却水は冷却水通流空間56を通って排出口58に至り、そこから筒外に出る。二重円筒55の上端は少し小径の筒となって、シリコンゴム製の弾力性があるシ−ルリング53を貫通している。シ−ルリング53の上に、耐熱性および絶縁性が高いセラミック円板52が載っている。セラミック円板52は、プラズマ溶射ヘッド1の、プラズマ噴射ノズルが開いた端板1t(アノ−ド:銅厚板)を下支持するためのものであり、その中心に、プラズマ炎(高熱気流)1fを受入れるための、プラズマ溶射ヘッド1のプラズマ噴射ノズルよりも大径ではあるが、端板1tの外径よりは小さい径の開口51がある。
【0018】
セラミック円板52にプラズマ溶射ヘッド1(端板1t)を載せて少し押し下げると、セラミック円板52で加圧されてシ−ルリング53が圧縮されて、セラミック円板52/シ−ルリング53/二重円筒55の上端、の間が気密シ−ルとなる。二重円筒55の上端の少し小径の筒は、プラズマ炎1fの高熱輻射がシ−ルリング53の内表面に直接に当るのを防止する。プラズマ炎1fを噴射しているヘッド1を図2に2点鎖線で示す位置に配置する直前に、また、該配置位置からヘッド1を溶射施工位置に移すときに、プラズマ炎1fの高熱輻射がシ−ルリング53の外側面に直接に当るのを防止するために、上底に端板1tよりも大径の開口を開けた逆カップ状のセラミックキャップ59を、セラミック円板52,シ−ルリング53および二重円筒55の上端、の外表面を覆うように、二重円筒55の上端に装着している。
【0019】
防音室を通常のシンプルな一重扉構造とし、被溶射物交換時間即ち待機時間中は図2に2点鎖線で示すように、溶射ヘッド1を、プラズマ炎1fを出した状態にて待機支持装置5で下支持することにより、プラズマ炎1fの騒音が二重円筒55で遮られ、溶射ヘッド1の騒音の一部がセラミック円板52を介してシ−ルリング53で吸収されるので、防音室の扉を開け被溶射物の交換を行なっても、騒音の漏れは少なく、周辺の環境を保護することができる。
【0020】
例えば、電流値1150Aで基材支持装置10の基材Wa〜Wlに順次に溶射を行ない、最後の基材Whの溶射を終えると、電流値を150Aに落して溶射ヘッド1を図2に2点鎖線で示す位置に移して待機支持装置5で下支持し、基材支持装置10を溶射施工位置から搬出して、別の、未溶射の基材を装着した基材支持装置を搬入して溶射施工位置に定め、溶射ヘッド1の電流値を1150Aに上げてそれが安定してから溶射ヘッドを待機支持装置5から引上げて溶射施工位置に移して溶射を行なった。電流値1150Aを溶射ヘッド1に通電して溶射を行なっているときの防音室内の騒音は略114dBであり、溶射を終えて電流値を150Aに下げると防音室内の騒音は略100dB程度に下がった。次いで溶射ヘッド1を待機支持装置5に、図2に2点鎖線で示すように装着すると、すなわち待機位置に置くと、防音室内の騒音は略87dBに低下した。
【0021】
溶射は、溶射皮膜の原材料粉末をプラズマ炎と共に、溶融又は半溶射状態で被溶射基材に吹き付ける方法であるので、皮膜形成に寄与しなかった粉末は飛散するので、これを集塵機で回収するために、二重円筒55を集塵ダクト7につないでいる。溶射ヘッド1を待機支持装置5に装着して待機しているときには、ヘッド1が噴射するプラズマ炎の熱,ガスおよび粉末が集塵ダクト7に廃棄され、集塵ダクト7がつながった図示しない集塵機のフィルタが、粉末を捕集し騒音を吸収する。フィルタを通過した微粒塵は電気集塵器で捕獲し有害ガスは触媒で無害化処理する。
【0022】
なお、原料の無駄な消費と集塵機の負担を低減するために、待機時は溶射ヘッド1への原料粉末の供給をカットすることができるが、粉末供給を開始してからプラズマ炎中の溶融又は半溶融粉体の量が安定するまでに時間がかかるので、待機時間が短い操業として、待機中も粉体供給を継続するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の待機支持装置5の外観を示す斜視図である。
【図2】図1に示す待機支持装置5の拡大縦断面図である。
【図3】二重扉構造の防音室の内空間を示す平面図である。
【符号の説明】
1:溶射ヘッド 1t:端板
1f:プラズマ炎 2:キャリッジ
3x:x梁 3z:z梁
4a,4b:y梁 5:溶射ヘッドの待機支持装置
51:開口 52:セラミック円板
53:シ−ルリング 54:開口端
55:二重筒 56:冷却水通流空間
57:冷却水注入口 58:冷却水排出口
59:セラミックキャップ 6:レ−ル
7:集塵ダクト 10:溶射基材支持装置
15a,15b:ピン 20:マスク板
Wa〜Wl:溶射基材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high thermal spraying process for forming a thermal spray coating by applying a thermal spray material in a molten or semi-molten state to a material to be processed (thermally sprayed substrate) together with a high hot air flow, and particularly to a support device for a thermal spray head. Specifically, the present invention relates to, but not limited to, supporting a thermal spraying head in a case where the thermal spraying head is temporarily put in a high-temperature airflow jetting state for replacing a workpiece or observing a film.
[0002]
[Prior art]
Examples of the thermal spraying method for forming various functional films on the object surface by high thermal spraying include gas spraying, arc spraying, plasma spraying, and high-speed frame spraying. In any of the thermal spraying methods, a high-temperature air stream is blown out from a thermal spraying head and applied to a thermal spray base material together with a thermal spray material in a molten or semi-molten state to form a thermal spray coating.
[0003]
The thermal spray head generates a large amount of noise due to the blowing of a high-temperature air flow, for example, 120 dB for plasma spraying and 130 dB for high-speed frame spraying, and soundproofing is indispensable. Therefore, thermal spraying is performed in the soundproof room.
[0004]
In the thermal spraying of mass products, the thermal spray base material (raw material) is carried into the soundproof room, and when the thermal spraying is completed, the thermal spray substrate is carried out of the soundproof room and the next thermal spray substrate is carried into the soundproof room. In order to prevent noise from leaking outside when the thermal spray base material is taken in and out, a soundproof room having a double door structure is employed as shown in FIG. The base material that has been sprayed at the spray position D is moved to the E position in the soundproof room, the unsprayed base material at the C position is placed at the spray position D, spraying is started, the inner door is opened, and the spray at the E position is completed. The base material is moved to the F position, the unsprayed base material at the B position is moved to the C position, the inner door is closed, and the outer door is opened to move the sprayed base material at the F position to the G position of the carry-out path, and The unsprayed substrate at the position A is moved to the position B and the outer door is closed. The above is executed every time one thermal spraying is completed. Thus, the inner door and the outer door are not opened at the same time, and the noise of the thermal spraying construction is prevented from leaking to the outside through the entrance opening.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, two entrance / door structures having high soundproofing effect are required, and the structure of the soundproof room is complicated and expensive equipment. It is conceivable to stop the operation of the thermal spray head (high hot air flow injection) every time the thermal spray base material is replaced. However, it is necessary to allow the thermal spray head operation (high hot air flow) to stabilize at the time of restarting. In the case of plasma spraying, frequent starting and stopping tend to shorten the life of mechanical elements of the spraying head, for example, repetition of starting and stopping shortens the life of the electrode.
[0006]
An object of the present invention is to reduce noise leaking from a thermal spraying construction space to the outside.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) receiving a front end face (1t) of a thermal spray head (1) for blowing out a high-temperature air flow to form a thermal spray coating on a thermal spray base material; the front end face being larger than the high-temperature air flow injection port and smaller than the front end face; A heat-resistant member (52) having an opening (51);
An elastic seal member (53) having an inner space larger in diameter than the opening (51) and supporting the heat-resistant member (52);
A tubular member (55) having an open end (54) for supporting the heat-resistant member (52) through the seal member (53);
A standby support device for a thermal spray head, comprising:
[0008]
In addition, in order to facilitate understanding, the reference numerals of the corresponding elements in the embodiments shown in the drawings and described later are added in the parentheses for reference. The same applies to the following.
[0009]
According to this, for standby, the thermal spray head (1) with the hot air flow blown out is passed through the opening (51) of the heat resistant member (52) and the inner space of the seal member (53). When the front end face (1t) of the thermal spray head (1) is pressed against the outer surface of the heat-resistant member (52) so as to pass through the inner space of the tubular member (55), the thermal spray head (1) is turned on. Supported by a member. In this state, the high-temperature air flow is cut off from the thermal spraying space by the cylindrical member (55), and the sound wave of the thermal spray head (1) is absorbed by the seal member (53) via the heat-resistant member (52). The noise generated by the head (1) and the high hot air flow is absorbed and cut off by the standby support device, and the noise radiation to the thermal spraying space is reduced. That is, noise leaking from the thermal spraying space to the outside when the thermal spraying head (1) is in the standby state is reduced.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(2) The standby support device for a thermal spray head according to (1), wherein the other open end of the cylindrical member (55) is connected to a dust collection duct. The gas in the dust collection duct is sucked into the dust collector. The dust collector first collects the dust of the suction gas with a filter, captures the fine dust passing through the filter with an electric dust collector, and detoxifies the harmful gas with a catalyst. The filter absorbs noise.
[0011]
(3) The standby support device for a thermal spray head according to the above (1) or (2), wherein the cylindrical member (55) has a flow path (56) for passing a cooling medium. By flowing the cooling medium through the flow path (56), the life of the tubular member (55) is long even if the spraying head is kept on standby for a long time, and it is possible to avoid overheating of the dust collection duct or the dust collector.
[0012]
Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.
[0013]
【Example】
FIG. 1 shows the appearance of a
[0014]
Above the spraying position, there are two horizontal y-beams 4a and 4b, to which a horizontal x-beam 3x is connected so as to be movable in the y-direction. The beam 3z is connected, and the
[0015]
The stand-
[0016]
When the
[0017]
FIG. 2 shows an enlarged vertical section (section parallel to the x, z plane) of the
[0018]
When the plasma spraying head 1 (end plate 1t) is placed on the
[0019]
The soundproof room has an ordinary simple single-door structure, and during the time for changing the object to be sprayed, that is, during the standby time, as shown by a two-dot chain line in FIG. 5, the noise of the plasma flame 1f is blocked by the
[0020]
For example, thermal spraying is sequentially performed on the substrates Wa to Wl of the
[0021]
Thermal spraying is a method in which the raw material powder of the thermal spray coating is sprayed onto the substrate to be sprayed in a molten or semi-sprayed state together with the plasma flame, so that the powder that has not contributed to the film formation is scattered, so that it is collected by a dust collector. Then, a
[0022]
In order to reduce wasteful consumption of raw materials and the burden on the dust collector, the supply of the raw material powder to the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a
FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of the
FIG. 3 is a plan view showing an inner space of a soundproof room having a double door structure.
[Explanation of symbols]
1: Spray head 1t: End plate 1f: Plasma flame 2: Carriage 3x: X beam 3z: Z beam 4a, 4b: Y beam 5: Stand-by support device 51 of spray head 51: Opening 52: Ceramic disk 53: Seal ring 54: Open end 55: Double cylinder 56: Cooling water flow space 57: Cooling water inlet 58: Cooling water outlet 59: Ceramic cap 6: Rail 7: Dust collection duct 10: Sprayed
Claims (3)
前記開口より大径の内空間を有し前記耐熱部材を支持する、弾力性があるシ−ル部材;および、
該シ−ル部材を介して前記耐熱部材を支持する開口端、を有する筒部材;
を備える、溶射ヘッドの待機支持装置。A heat-resistant member that receives a front end face of a thermal spray head for blowing a high-temperature air stream to form a thermal spray coating by applying the high-temperature air stream to the thermal spray substrate, the heat-resistant member having an opening larger than the high-temperature air flow injection port of the front end face and smaller than the front end face;
A resilient seal member having an inner space larger in diameter than the opening and supporting the heat-resistant member;
A tubular member having an open end for supporting the heat-resistant member via the seal member;
A standby support device for a thermal spray head, comprising:
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