JP4464779B2

JP4464779B2 - 溶射装置

Info

Publication number: JP4464779B2
Application number: JP2004275618A
Authority: JP
Inventors: 宏平有坂; 行光山本; 元辻井; 俊二岡村
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: JP2006089799A

Description

本発明は、円筒面状の外周面を有する扁平なワークに溶射を施すのに好適な溶射装置に関するものである。

屋外で使用される金属製品に自然環境に対する耐性を持たせるために、製品の外面に溶射により保護皮膜を形成することが行なわれている。例えば、柱上変圧器のケースにおいては、円筒状に形成されたケース本体とその上端の開口部を閉じるカバーとに、亜鉛とアルミニウムとを溶射して保護被覆を形成している。

ワークに対して溶射を行なう際には多量の粉塵が発生するため、溶射作業は密閉されたブース内で行なわれる。ワークへの溶射が完了した直後はブース内に多量の粉塵が舞っているため、作業者は、溶射が完了した後すぐにブースに入ることはできず、溶射が完了した後、ブース内でワークの搬出と新たなワークのセットとを行なうまでの間には、相当の待ち時間をおく必要がある。そのため、溶射の作業能率を向上させるためには、一度に複数のワークを溶射装置にセットし得るようにしておいて、ブース内の粉塵がおさまるまでの待ち時間が、実際に溶射を行なう時間と待ち時間とを含む全溶射作業時間に対して占める割合を少なくしておくことが望ましい。

複数のワークをセットし得るようにした溶射装置として、特許文献１に示されたものが知られている。特許文献１に示された溶射装置は、ターンテーブルと、該ターンテーブルに回転自在に支持された複数のワーク支持具とを備えている。各ワーク支持具は、チャックを備えていて、このチャックでワークを外側から把持することにより各ワークの固定と位置決めとを行なうようになっている。

特許文献１に示された溶射装置では、ターンテーブルの回転により、複数のワーク支持具を順次溶射ステーションに移動させ、溶射ステーションに移動させられたワーク支持具に支持されたワークに対して、溶射ロボットにより溶射を施すようにしている。
特開平６−２７７９７１号公報

柱上変圧器用ケースのカバーに保護被覆を生成する際には、その上面だけでなく、外周面及び内周面の外周寄りの部分（パッキンが取り付けられる部分）にも溶射を施す必要がある。このようなワークに溶射を施す場合には、特許文献１に示されているように、ワークをチャックにより外側から把持する方法を採用することはできない。ワークをチャックにより外側から把持するようにした場合には、ワークの外周面の内、チャックにより把持されている部分に溶射皮膜を形成することができないため、ワークの外周に保護被覆が形成されない部分が生じてしまう。

そこで、変圧器用ケースのカバーのようなワークに溶射を施す場合に、ワークの下面の中央部付近にのみ接する支持台をワーク支持具に設けて、該支持台の上にワークを載せて支持することが考えられる。しかしながら、このように構成した場合には、ワークをセットする際にワークの回転中心とワーク支持具の回転中心とを簡単に合わせることができないため、溶射ステーションでワーク支持具を回転させた際にワークが偏心した状態で回転し、溶射皮膜をきれいに形成することができなくなることがある。ワークの偏心回転を防止するために、作業者がワークをセットする際に、目測でワークの中心とワーク支持具の回転中心とを合わせることも考えられるが、そのようにした場合には、ワークをワーク支持具にセットする際に時間がかかるため、作業能率が低下する。またワークを支持台の上に正しくセットできたとしても、単にワークを支持台の上に載せただけでは、溶射の際に生じる風圧によりワークが動くおそれがあり、好ましくない。

本発明の目的は、ワークを外側から把持せずにワークの位置決めを簡単に行なうことができるようにするとともに、溶射中ワークが風圧により動くことがないように、ワークを確実に固定することができるようにした溶射装置を提供することにある。

本発明は、回転中心軸線を垂直方向に向けて支持されたターンテーブルと、前記ターンテーブルの回転中心軸線の回りに等角度間隔で配置されて回転中心軸線を垂直方向に向けた状態で前記ターンテーブルに回転自在に支持されたｎ個（ｎは２以上の整数）のワーク支持具と、ワーク支持具を回転させる回転駆動装置と、ｎ個のワーク支持具を順次溶射ステーションに移動させるべくターンテーブルを回転駆動するターンテーブル駆動機構と、溶射ステーションに移動させられたワーク支持具に支持されたワークに溶射を施すために溶射ステーションに配置された溶射ガンとを備えて、ｎ個のワーク支持具のそれぞれに円筒面状の外周面を有するワークを支持して各ワークに溶射を施す溶射装置を対象とする。

本発明においては、ターンテーブルの回転中心軸線に沿って昇降し得るように設けられた昇降台と、該昇降台の上面に取り付けられたワーク位置決め装置とが設けられる。

また本発明においては、各ワーク支持具が、ターンテーブルに回転自在に支持された回転軸の上端に取り付けられて１つのワークが載せられる支持台と、該支持台の上に載せられたワークを吸引して該支持台に対して固定する固定動作と該ワークを固定状態から開放する開放動作とを行なうワーク固定手段とを備えていて、ターンテーブルの上面よりも高い位置でワークを支持するように構成される。

上記昇降台は、ｎ個のワーク支持具にそれぞれ設けられたｎ個の支持台にそれぞれ載せられたｎ個のワークに下方から接近した状態になる位置決め作用位置とｎ個のワーク支持具の下方に設定された退避位置との間を昇降し得るように設けられる。

またワーク位置決め装置は、各ワーク支持具に対応するワーク位置決め部を有して、昇降台が位置決め作用位置にあるときにワーク位置決め部が対応するワーク支持具の支持台の上に載せられたワークに接触して該ワークの中心軸線を対応するワーク支持具の回転中心軸線にほぼ一致させるように構成されている。

上記のように構成すると、ワークをワーク支持具の支持台の上に載せる際に、ワークをワーク位置決め装置のワーク位置決め部に接触させるだけでワークの中心軸線をワーク支持具の回転中心軸線にほぼ合わせることができるため、ワークのセットを能率よく行なうことができる。また各ワーク支持具には、支持台の上に載せられたワークを吸引して支持台に対して固定するワーク固定手段が設けられているため、溶射を行なう際には、ワークを支持台に対して強固に固定して、ワークが風圧により動いて溶射不良が生じるのを防ぐことができる。

上記の構成では、複数のワーク支持具がターンテーブルに支持されているとしたが、等角度間隔で配置されて回転中心軸線を垂直方向に向けた状態で支持フレームに回転自在に支持されたｎ個（ｎは２以上の整数）のワーク支持具と、各ワーク支持具を回転させる回転駆動装置と、各ワーク支持具に支持されたワークに溶射を施す際に各ワーク支持具に相応する位置に移動させられる溶射ガンとを備えて、ｎ個のワーク支持具のそれぞれに円筒面状の外周面を有するワークを支持して各ワークに溶射を施す溶射装置にも本発明を適用することができる。

この場合には、昇降台と、昇降台の上面に取り付けられたワーク位置決め装置とが設けられるが、昇降台は支持フレームに昇降自在に支持される。

また各ワーク支持具は、支持フレームに回転自在に支持された回転軸の上端に取り付けられて１つのワークが載せられる支持台と、該支持台の上に載せられたワークを吸引して支持台に対して固定する固定動作と該ワークを固定状態から開放する開放動作とを行なうワーク固定手段とを備えて、支持フレームよりも高い位置でワークを支持するように構成される。

また昇降台は、ｎ個のワーク支持具にそれぞれ設けられたｎ個の支持台にそれぞれ載せられたｎ個のワークに下方から接近した状態になる位置決め作用位置とｎ個のワーク支持具の下方に設定された退避位置との間を昇降し得るように設けられ、ワーク位置決め装置は、各ワーク支持具に対応するワーク位置決め部を有して、昇降台が位置決め作用位置にあるときにワーク位置決め部が対応するワーク支持具の支持台の上に載せられたワークに接触して該ワークの中心軸線を対応するワーク支持具の回転中心軸線にほぼ一致させるように構成されている。

本発明の好ましい態様では、ワーク位置決め装置のワーク位置決め部が、対応するワーク支持具の支持台の上のワークの外周面に少なくとも２カ所で点接触または線接触して該ワークを位置決めするように設けられる。

本発明の他の好ましい態様では、ワーク位置決め装置のワーク位置決め部が、対応するワーク支持具の支持台の上のワークの外周面に面接触して該ワークを位置決めするように設けられる。

本発明の好ましい態様では、上記ワーク位置決め装置が、ｎ個のワーク支持具の支持台の上にそれぞれ載せられたｎ個のワーク相互間に介在するように設けられた位置決めブロックを備えていて、各位置決めブロックがその両側のワークの外周に接するワーク位置決め部を有している。

上記のように位置決めブロックを設ける場合、各位置決めブロックは、昇降台の上に着脱可能な状態で取り付けるのが好ましい。

このように構成しておくと、位置決めブロックを交換することにより、種々の外径を有するワークに対応することができる。

上記ワーク固定手段としては、真空力を利用してワークの下面を吸引する真空吸引パッドを用いることができる。またワークが強磁性材料により構成される場合には、ワーク固定手段として、ワークを支持台に対して固定する際にワークに磁気吸引力を作用させるように設けられた磁石を用いることができる。

本発明は、円筒面状の外周面を有する扁平なワーク（例えば柱上変圧器ケースのカバー）に溶射を施す場合に特に有用であるが、必ずしも扁平なワークを溶射する場合に限定されるものではなく、円筒面上の外周面を有して、溶射を行なう際に支持具の上に支持した状態で回転させる必要があるものをワーク（被加工物）とする場合に適用することができる。

以上のように、本発明によれば、ワークをワーク支持具の支持台の上に載せる際に、ワークをワーク位置決め装置のワーク位置決め部に接触させるだけでワークの中心をワーク支持具の回転中心に合わせることができるようにしたため、ワークのセットを能率よく行なうことができる。

また本発明においては、支持台の上に載せられたワークを吸引して支持台に対して固定する吸引固定手段が各ワーク支持具に設けられているため、溶射を行なう際にワークを支持台に対して強固に固定して、ワークが風圧により動いて溶射不良が生じるのを防ぐことができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１ないし図５は本発明の実施形態を示したもので、図１は同実施形態における溶射装置の構成を示す上面図、図２は同溶射装置のワーク位置決め時の状態を示す正面図、図３は同溶射装置のワーク位置決め完了後の状態を示す正面図である。また図４は同溶射装置で用いるワーク支持具と該ワーク支持具に支持されたワークとを示した拡大断面図、図５は本実施形態で溶射を行なうワーク（被加工物）の断面図である。

図５に示されたように、本実施形態の溶射装置で溶射を行なうワークＷは、柱上変圧器のケースの上端の開口部を閉じるカバー（変圧器カバー）で、中央よりの部分が外側にふくらむように変形された円盤状の天井部Ｗａと、天井部Ｗａの外周部から下方に突出するように設けられた周壁部Ｗｂとを一体に有している。このカバーに耐候性を持たせるためには、天井部Ｗａの外面Ｗ1と、周壁部Ｗｂの外周面Ｗ2及び内周面Ｗ3（パッキンの取付面）と、天井部Ｗａの内面の外周寄りの部分Ｗ4と、外周面Ｗ2及びＷ3の境界部である周壁部の端面Ｗ5とに亜鉛・アルミニウム等の金属を溶射して耐食性を有する保護被覆Ｆを形成する必要がある。

図１ないし図３において、１は固定フレーム、２は回転中心軸線Ｏ−Ｏを垂直方向に向けて固定フレーム１に回転自在に支持された円板状のターンテーブルである。図示の例では、固定フレーム１に主軸３が回転自在に支持され、主軸３の上方に主軸３と中心軸線を共有するように配置されたターンテーブル２が、支柱４を介して主軸３に固定されている。主軸３には歯車５が取り付けられ、固定フレーム１に取り付けられたターンテーブル駆動用サーボモータ６により減速機７を介して駆動される駆動歯車８が歯車５に噛み合わされている。歯車５と、サーボモータ６と、減速機７と、歯車８とによりターンテーブル駆動機構９が構成され、サーボモータ６の回転によりターンテーブル２が回転駆動される。

ターンテーブル２の外周寄りの位置には、ターンテーブルの回転中心軸線の回りに等角度間隔（図示の例では９０°間隔）で並ぶ４個の回転軸１０Ａないし１０Ｄが、それぞれの回転中心軸線Ｏ′−Ｏ′を垂直方向に向けた状態で軸受装置１１により回転自在に支持されている。各回転軸を支持する軸受装置１１は、ターンテーブル２に下端が固定されたシリンダ１２と、シリンダ１２の上端及び下端の内側に保持された軸受１３及び１４とからなっている。回転軸１０Ａないし１０Ｄはそれぞれに対して設けられた軸受装置１１のシリンダ１２を貫通した状態で配置されて、それぞれの軸受装置のシリンダ１２内に保持された軸受１３及び１３′により回転自在に支持されている。溶射を行なう際に粉塵がシリンダ１２の上端開口部から軸受け１３，１３′側に侵入するのを防ぐため、シリンダ１２の上端部を僅かな隙間を介して覆う円筒状のカバー１４が各回転軸に取り付けられている。

回転軸１０Ａないし１０Ｄのそれぞれの下端はターンテーブル２の下面側に導出されており、ターンテーブルの下面側に導出された回転軸１０Ａないし１０Ｄのそれぞれの下端にはスプロットギア１５が取り付けられている。回転軸１０Ａないし１０Ｄのそれぞれに対して設けられたカバー回転用モータ１６がターンテーブル２の下面の外周寄りの部分に固定され、回転軸１０Ａないし１０Ｄのそれぞれに対して設けられたカバー回転用モータ１６の出力軸に取り付けられたスプロケットギア１７と、回転軸１０Ａないし１０Ｄのそれぞれの下端に取り付けられたスプロケットギア１５とがチェーン１８を介して結合されている。

図４に示されているように、回転軸１０Ａないし１０Ｄの上端には、円筒状の周壁部２０を有するカップ状の支持台２１Ａないし２１Ｄが、それぞれの開口部を上方に向け、かつそれぞれの中心軸線を対応する回転軸の中心軸線Ｏ′−Ｏ′と一致させた状態で固定されている。支持台２１Ａないし２１Ｄのそれぞれの周壁部２０の内径は回転軸１０Ａないし１０Ｄのそれぞれの外径よりも大きく設定され、各ワークＷの天井部の中央寄りの部分を各支持台の上に載せることにより、各ワークＷを支持台の上に保持し得るようになっている。

回転軸１０Ａないし１０Ｄの上端にはまた、支持台２１Ａないし２１Ｄの内側に位置させた状態で真空吸引パッド２２Ａないし２２Ｄが取り付けられている。各真空吸引パッドは、ゴム等の柔軟性を有する材料からなる吸盤を備えて、該吸盤の内側を真空引きすることにより対象物（本発明においてはワーク）を吸引する周知のものである。真空吸引パッド２２Ａないし２２Ｄはそれぞれ、支持台２１Ａないし２１Ｄの上にワークＷが載せられた際に、ワークＷの下面に接するように設けられている。真空吸引パッド２２Ａないし２２Ｄは、回転軸１０Ａないし１０Ｄのそれぞれの軸心部を貫通させて設けられた真空導入孔２３に接続されている。

回転軸１０Ａないし１０Ｄのそれぞれの下端にはロータリシール２４が取り付けられ、回転軸１０Ａないし１０Ｄのそれぞれの軸心部に形成された真空導入孔２３が、回転軸１０Ａないし１０Ｄのそれぞれの下端に取り付けられたロータリシール２４と管路２５とを通して図示しない真空ポンプに接続されている。この例では、真空吸引パッド２２Ａないし２２Ｄと、ロータリシール２４と、図示しない真空ポンプとにより、ワークＷを支持台側に吸引してワークＷを支持台に対して固定した状態にする固定動作と、ワークを固定状態から開放する開放動作とを行なうワーク固定手段が構成されている。

また支持台２１Ａないし２１Ｄと、それぞれの支持台の内側に設けられた上記ワーク固定手段とにより、ターンテーブル２の回転中心軸線Ｏ−Ｏの回りに等角度間隔で配置されて回転中心軸線Ｏ′−Ｏ′を垂直方向に向けた状態でターンテーブルに回転自在に支持されたワーク支持具２６Ａないし２６Ｄが構成されている。

更にワーク支持具２６Ａないし２６Ｄに対してそれぞれ設けられた回転軸１０Ａないし１０Ｄと、これらの回転軸のそれぞれに対して設けられたワーク回転用モータ１６、スプロケットギア１５，１７及びチェーン１８とにより、ワーク支持具２６Ａないし２６Ｄを回転させる回転駆動装置１９が構成されている。

なおロータリシール２４は、回転軸１０Ａないし１０Ｄの回転を許容しつつ、真空ポンプにつながる管路２５と回転軸１０Ａないし１０Ｄ内の真空導入孔２３との接続部の気密を保持するるシール具であり、市販のものを入手し得る。

ターンテーブル２にはまた、該ターンテーブルの回転中心軸線と平行な方向（垂直方向）に軸線を向けた複数の昇降軸３０が軸受装置３１を介して昇降自在に支持されている。複数の昇降軸３０はターンテーブルの回転中心軸線Ｏ−Ｏの回りに等角度間隔で配置されていて、これらの昇降軸３０の上端に昇降台３２が取り付けられている。

図示の昇降台３２は回転軸１０Ａと回転軸１０Ｂとの間及び回転軸１０Ｂと回転軸１０Ｃとの間にそれぞれ配置された腕部３２AB及び３２BCと、回転軸１０Ｃと回転軸１０Ｄとの間及び回転軸１０Ｄと回転軸１０Ａとの間にそれぞれ配置された腕部３２CD及び３２DAとを備えた十字形の金属板からなっていて、腕部３２AB，３２BC，３２CD及び３２DAの上にそれぞれ位置決めブロック３３AB，３３BC，３３CD及び３３DAが取り付けられている。位置決めブロック３３AB，３３BC，３３CD及び３３DAは、直方体状のブロックからなっていて、それぞれを幅方向に２等分する垂直平面がターンテーブルの中心軸線を含むように配置されている。

各位置決めブロックを昇降台３２に着脱可能な状態で固定するため、各位置決めブロックに対して２本のピン３４が設けられて、各位置決めブロックに対応するピン３４が昇降台３２の所定位置に固定され、各位置決めブロックに設けられたピン嵌合孔に対応するピン３４が嵌合された状態で、各位置決めブロックが所定位置に固定されている。このような構造で位置決めブロックを取り付けるようにしておくと、位置決めブロックを簡単に交換することができるため、種々の外径を有するワークにそれぞれ対応する大きさの位置決めブロックを用意しておいて、ワークに応じて適合する位置決めブロックを昇降台に取り付けることにより、種々の寸法のワークに対応することができる。

昇降台３２は、ワーク支持具２６Ａないし２６Ｄにそれぞれ設けられた支持台２１Ａないし２１Ｄにそれぞれ載せられたワークＷに下方から接近した状態になる位置決め作用位置（図２に示した位置）とワーク支持具の下方に設定された退避位置（図３に示した位置）との間を昇降し得るように設けられている。昇降台３２の位置決め作用位置は、該昇降台の上に取り付けられた位置決めブロック３３AB，３３BC，３３CD及び３３DAがそれぞれの両側のワーク支持具の支持台に載せられたワークの外周面に接触し得る状態になる位置である。また昇降台３２の退避位置は、位置決めブロック３３AB，３３BC，３３CD及び３３DAがワーク支持具２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ及び２６Ｄの上に支持されたワークの回転を妨げないようにワークよりも十分に下方に下がった状態になる位置である。

本実施形態では、位置決めブロック３３AB，３３BC，３３CD及び３３DAによりワーク位置決め装置が構成されている。このワーク位置決め装置は、各ワーク支持具に対応するワーク位置決め部を有して、昇降台３２が位置決め作用位置にあるときにワーク位置決め部が対応するワーク支持具の支持台の上に載せられたワークに当接して該ワークの中心軸線を対応するワーク支持具の回転中心軸線にほぼ一致させるように構成されている。本実施形態では、各ワーク位置決め部が対応するワークの外周に線接触するように構成されているため、各ワークに対して２つのワーク位置決め部が設けられている。

本実施形態では、昇降台３２が位置決め作用位置にあるときに、位置決めブロック３３AB，３３BC，３３CD及び３３DAがワーク支持具２６Ａないし２６Ｄの支持台２１Ａないし２１Ｄの上にそれぞれ載せられたワーク相互間に介在するように設けられていて、各位置決めブロックの両側面にその両側のワークの外周に接するワーク位置決め部が設けられている。

図示の例では、位置決めブロック３３ABのワーク支持具２６Ａ側の先端角部及び位置決めブロック３３DAのワーク支持具２６Ａ側の先端角部がそれぞれワーク支持具２６Ａの支持台２１Ａ上に載せられたワークＷに対応するワーク位置決め部ＰA及びＰA′を構成し、支持台２１Ａ上に載せられたワークＷの外周面がワーク位置決め部ＰA及びＰA′に線接触することにより支持台２１Ａ上のワークＷの中心軸線がワーク支持具２６Ａの回転中心軸線にほぼ一致させられる。

また位置決めブロック３３BCのワーク支持具２６Ｂ側の先端角部及び位置決めブロック３３ABのワーク支持具２６Ｂ側の先端角部がそれぞれワーク支持具２６Ｂの支持台２１Ｂ上に載せられたワークＷに対応するワーク位置決め部ＰB及びＰB′を構成しており、支持台２１Ｂ上に載せられたワークＷの外周面がワーク位置決め部ＰB及びＰB′に線接触することにより支持台２１Ｂ上のワークＷの中心軸線がワーク支持具２６Ｂの回転中心軸線にほぼ一致させられる。

同様に、位置決めブロック３３CDのワーク支持具２６Ｃ側の先端角部及び位置決めブロック３３BCのワーク支持具２６Ｃ側の先端角部がそれぞれワーク支持具２６Ｃの支持台２１Ｃ上に載せられたワークＷに対応するワーク位置決め部ＰC及びＰC′を構成しており、位置決めブロック３３DAのワーク支持具２６Ｄ側の先端角部及び位置決めブロック３３CDのワーク支持具２６Ｄ側の先端角部がそれぞれワーク支持具２６Ｄの支持台２１Ｄ上に載せられたワークＷに対応するワーク位置決め部ＰD及びＰD′を構成している。

なおワークＷの寸法誤差により、上記のようにワークをワーク位置決め部に接触させてもワークの中心軸線とワーク支持具の回転中心軸線とを厳密に一致させることができないことがあるが、ワークＷを回転させながら該ワークに対して溶射を施す際にワークＷに生じる芯振れを許容範囲内に抑えるようにワークを位置決めできればよいので、ワークＷの位置決めに多少の誤差が生じても差し支えはない。

ターンテーブル２の下面中央部にエアシリンダ３５が取り付けられてこのエアシリンダのピストンロッド３５ａがターンテーブル２の上面側に導出され、このピストンロッド３５ａと昇降台３２との間が連結ロッド３６により連結されている。この例では、エアシリンダ３５と、連結ロッド３６とにより、ワーク支持具２６Ａないし２６Ｄにそれぞれ設けられた支持台の上に載せられたワークＷに下方から接近した状態になる位置決め作用位置（図２に示された位置）とワーク支持具の下方に設定された退避位置（図３に示された位置）との間で、昇降台３２の昇降動作を行なわせるように昇降台３２を駆動する昇降台駆動機構が構成されている。

ターンテーブル２の側方の特定位置には溶射ステーションＳが設けられ、この溶射ステーションに溶射ガン４０を備えた溶射ロボットが配置されている。溶射ロボットは、一連の溶射作業を自動的に行なうように、予め定められたプログラムに従って溶射ガン４０の位置及び姿勢を制御する制御機構を備えた公知のもので、溶射ステーションに停止させられたワーク支持具に支持されたワークＷの必要箇所に溶射ガン４０から微粒子化された溶融金属を吹き付けることにより溶射を行なう。ワークＷに耐食性の保護被覆を形成する場合には、例えば、亜鉛ワイヤとアルミニウムワイヤとを溶射ガン４０に供給して両ワイヤの間にアークを発生させることにより両ワイヤを溶融させるとともに、アーク発生部にガスを供給することにより、亜鉛及びアルミニウムの溶融微粒子を発生させ、これらの微粒子をワークＷに照射することにより、ワークＷの表面に亜鉛・アルミニウム溶射被膜を形成する。

本実施形態の溶射装置を用いて溶射を行なう際には、先ずエアシリンダ３５を駆動して昇降台３２を図２に示した位置決め作用位置まで上昇させる。次いでワーク支持具２１Ａないし２１Ｄの支持台２２Ａないし２２Ｄの上に天井部Ｗａを上に向けたワークＷを載せ、各ワークを対応する２つのワーク位置決め部に接触させることにより、各ワークの中心軸線を各ワークを支持するワーク支持具の回転中心軸線にほぼ一致させる。

上記のようにして各ワーク支持具にワークＷを支持した後、真空吸引パッド２２Ａないし２２Ｂを真空引きして各ワーク支持具の支持台の上に載せられているワークＷを支持台に対して固定する。その後ターンテーブル駆動用サーボモータ６を制御してターンテーブル２を回転させ、ワークＷを支持した１つのワーク支持具を溶射ステーションＳに移動させて停止させる。

次いで溶射ステーションに設置されている溶射ロボットを制御して、ワークＷに対する溶射を行う。ワークＷに溶射を施す際には、周方向に連続して溶射を行うのが好ましい箇所に対して溶射を行う過程でワーク回転用モータ１６を駆動してワーク支持具を回転させることによりワークＷを回転させる。図示のワークＷに対して溶射を行う場合には、図５に示した天井部Ｗａの外面Ｗ1の外周寄りの環状の領域（周壁部に近い環状領域）と周壁部Ｗｂの外周面Ｗ2とに溶射を施す際、及び周壁部Ｗｂの端面Ｗ5とパッキン取り付け面Ｗ3，Ｗ4とに溶射を施す際にモータ１６を駆動してワークＷを一方向に回転させる。ワークＷの天井部Ｗａの外面Ｗ1の残りの部分に溶射を施す際にはワークＷを停止させて、溶射ガン４０を走査することにより全面にむらなく溶射を行う。

１つのワーク支持具に支持されワークに対する溶射が終了した後、ターンテーブル２を９０°回転させて次のワーク支持具を溶射ステーションに移動させ、上記と同じようにしてワークＷに対する溶射を行う。

溶射が終了したワークＷは、そのワークを支持台に対して固定している真空吸引パッドに対して与えられていた真空吸引力を除去することにより固定状態を開放した後、支持台の上から取り外して搬出する。

各ワーク支持具へのワークのセット及び各ワーク支持具からのワークの取り外しと搬出は図示しない自動機械により行ってもよく、作業者が手作業により行ってもよい。

上記の実施形態では、ターンテーブル２に４個のワーク支持具を取り付けたが、ターンテーブルに取り付けるワーク支持具の数は２以上で、かつターンテーブルの大きさとの関係で設置可能な数以下であればよく、ワーク支持具の数は上記の例に限定されない。

ターンテーブルに取り付けられた各ワーク支持具の支持台の上に載せられるワークの中心軸線をワーク支持具の回転中心軸線にほぼ一致させるためのワーク位置決め装置は、各ワーク支持具の支持台に載せられた各ワークと位置決めブロックとを少なくとも２箇所で線接触または点接触させるか、各ワークを位置決めブロックに少なくとも１箇所で面接触させるように位置決めブロックを設けることにより構成することができる。

ターンテーブルに取り付けられるワーク支持具の数が４，３及び２の場合について、ワーク位置決め装置を構成する位置決めブロックの設け方を示す説明図をそれぞれ図６ないし図８に示した。図６はワーク支持具の数が４である場合の位置決めブロックの設け方を示したもので、前述の実施形態のように、ワークと線接触する矩形状の位置決めブロック３３AB，３３BC，３３CD及び３３DAを隣り合うワーク相互間に設けることにより各ワークの位置決めをする場合には、各位置決めブロックのワーク位置決め部相互間の距離ｄを下記の式により決めればよい。
ｄ＝ｃ−２ｒ（１）
ここで、ｃは隣り合うワーク支持具の回転中心軸線間の距離であり、ｒはワークの半径である。また図に破線で示したような台形状の位置決めブロック３３AB′，３３BC′，３３CD′及び３３DA′を用いて、隣り合うワーク支持具の回転中心軸線相互間を結ぶ直線に対して角度θをなす各ワークの半径と各ワークの外周との交点で位置決めブロックを各ワークに接触させるようにする場合には、各位置決めブロックのワーク位置決め部相互間の距離Ｘを下記の式により決めればよい。
ｂ＝ｒ−ａ（２）
ａ＝ｒｃｏｓθ （３）
Ｘ＝ｄ＋２ｂ
＝ｄ＋２（ｒ−ｒｃｏｓθ）（４）

またワーク支持具の数が３である場合には、図７に示したように、ワークと線接触する矩形状の位置決めブロック３３AB，３３BC及び３３CAを隣り合うワーク相互間に設けることにより各ワークの位置決めをすることができる。この場合も各位置決めブロックのワーク位置決め部相互間の距離ｄは（１）式により決めればよい。また図に破線で示したような台形状の位置決めブロック３３AB′，３３BC′及び，３３CA′を用いて、隣り合うワーク支持具の回転中心軸線相互間を結ぶ直線に対して角度θをなす各ワークの半径と各ワークの外周との交点で位置決めブロックを各ワークに接触させるようにする場合には、各位置決めブロックのワーク位置決め部相互間の距離Ｘを（４）式により決めればよい。

更にワーク支持具の数が２である場合には、図８に示したように、ワークと線接触する２個の台形状の位置決めブロック３３′，３３′を２つのワークＷの間に配置して、各位置決めブロック３３′を隣り合うワーク支持具の回転中心軸線相互間を結ぶ直線に対して角度θをなす各ワークの半径と各ワークの外周との交点で各ワークに接触させることにより、ワークの位置決めを行なうことができる。この場合も、各位置決めブロックのワーク位置決め部相互間の距離Ｘは（４）式により決めればよい。

なお図６ないし図８においては、隣り合うワーク支持具の回転中心軸線相互間を結ぶ直線に対して角度θをなす各ワークの半径と各ワークの外周との交点で各ワークの外周面を位置決めブロックに線接触させる場合に、位置決めブロックの形状を台形状としたが、この場合に用いる位置決めブロックの形状は、隣り合うワーク支持具の回転中心軸線相互間を結ぶ直線に対して角度θをなす各ワークの半径と各ワークの外周との交点で各ワークの外周面に線接触する形状であればよく、台形状には限定されない。例えば矩形状の上面の短辺の長さがＸに等しくなるように形成された直方体状の位置決めブロックを用いて、この位置決めブロックの一端側の角部を、隣り合うワーク支持具の回転中心軸線相互間を結ぶ直線に対して角度θをなす各ワークの半径と各ワークの外周との交点で、隣り合うワーク支持具の支持台上に載せられたワークＷに接触させるようにしてもよい。

またワークの外周に線接触する位置決めブロックとしては、例えば図９（Ａ）に示したような俵状の輪郭形状を有するものを用いることもできる。

上記の実施形態では、各位置決めブロックの位置決め部を対応するワークの外周に線接触させるとしたが、各位置決めブロックの位置決め部を対応するワークの外周に実質的に点接触させるように（針状の形状を呈するように）、各位置決め部を形成してもよい。

上記の実施形態では、位置決め装置の位置決め部が２カ所でワークの外周に接触するように設けられているが、位置決め部をワークの外周に線接触または点接触させる場合、位置決め部は少なくとも２カ所でワークに接触するように設けられていればよく、例えば３カ所でワークの外周面に接触するように位置決め部を設けてもよい。

上記の説明では、位置決め装置の位置決め部を少なくとも２カ所でワークの外周に接触させるとしたが、位置決め装置の位置決め部を、少なくとも１カ所でワークに面接触させることによりワークの中心軸線をワーク支持具の回転中心軸線にほぼ一致させるようにしてもよい。ワークの外周に面接触する位置決めブロックとしては、例えば図９（Ｂ）に示したような鼓状の輪郭形状を有するものを用いることができる。

上記の実施形態では、位置決めブロックのワーク位置決め部をワークＷの外周面に接触させているが、ワーク位置決め部は、ワークの一部に接触してワークを位置決めするものであればよいので、例えば、ワークＷの周壁部Ｗｂの開口端を嵌合させる溝部または凹部をワーク位置決め部としたり、ワークＷの周壁部Ｗｂの内周面に接触してワークを位置決めするようにワーク位置決め部を設けたりすることもできる。

上記の実施形態では、ワーク相互間に介在させる位置決めブロックを複数に分割して設けたが、複数の位置決めブロックを一体化したものに相当する１つの位置決めブロックを用いてもよい。また溶射を行なうワークの寸法が変更されることがない場合には、昇降台３２の上面に位置決めブロックを一体に設けるようにしてもよい。

上記の実施形態では、ワークＷを各ワーク支持具の支持台に対して固定するワーク固定手段として真空吸引パッドを用いたが、真空吸引パッドに代えて、電磁石または永久磁石をワーク固定手段として用いることもできる。電磁石をワーク固定手段として用いる場合は、該電磁石を支持台の内側に配置して支持台の上に載せられたワークに対向し得るようにしておく。

またワーク固定手段を永久磁石により構成する場合には、例えば図２において、回転軸１０Ａないし１０Ｂの軸心部をスライド自在に貫通した磁石支持軸を設けて、この磁石支持軸の上端に永久磁石を取り付け、磁石支持軸を上下させることにより、支持台上のワークＷを支持台に対して固定するのに十分な磁気吸引力をワークに与えることができる程度までワークに接近した状態になるワーク吸引位置と、ワークＷを支持台から容易に持ち上げることができる程度まで支持台上のワークに作用する磁気吸引力を弱めるように、支持台上のワークから十分に離れた状態になる退避位置とに、永久磁石を変位させ得るようにすればよい。

上記の実施形態では、複数のワーク支持具をターンテーブルに回転自在に支持するとしたが、複数のワーク支持具をそれぞれ固定された部材に回転自在に支持して、溶射ガンを備えた溶射ロボットを各ワーク支持具の位置まで移動させることにより、各ワーク支持具に支持されたワークに溶射を施すようにしてもよい。

この場合は、図１において、ターンテーブル２を固定の支持フレームで置き換え、溶射ガン４０を備えた溶射ロボット側をターンテーブル２の外周に沿って溶射を行なうワークが支持されたワーク支持具の位置まで移動させるようにすればよい。

即ち、本発明は、等角度間隔で配置されて回転中心軸線を垂直方向に向けた状態で支持フレーム（図１のターンテーブル２を固定部材としたものに相当）に回転自在に支持されたｎ個（ｎは２以上の整数）のワーク支持具と、各ワーク支持具を回転させる回転駆動装置と、各ワーク支持具に支持されたワークに溶射を施す際に各ワーク支持具に相応する位置に移動させられる溶射ガンとを備えて、ｎ個のワーク支持具のそれぞれに円筒面状の外周面を有するワークを支持して各ワークに溶射を施す溶射装置にも適用することができる。

この場合も、支持フレームに昇降自在に支持された昇降台と、昇降台の上面に取り付けられたワーク位置決め装置とが設けられ、各ワーク支持具は、支持フレームに回転自在に支持された回転軸の上端に取り付けられて１つのワークが載せられる支持台と、該支持台の上に載せられたワークを吸引して該支持台に対して固定する固定動作と該ワークを固定状態から開放する開放動作とを行なうワーク固定手段とを備えて、支持フレームよりも高い位置でワークを支持するように構成される。また昇降台は、ｎ個のワーク支持具にそれぞれ設けられたｎ個の支持台にそれぞれ載せられたｎ個のワークに下方から接近した状態になる位置決め作用位置とｎ個のワーク支持具の下方に設定された退避位置との間を昇降し得るように設けられ、ワーク位置決め装置は、各ワーク支持具に対応するワーク位置決め部を有して、昇降台が位置決め作用位置にあるときにワーク位置決め部が対応するワーク支持具の支持台の上に載せられたワークに接触して該ワークの中心軸線を対応するワーク支持具の回転中心軸線にほぼ一致させるように構成される。

本発明の一実施形態の溶射装置の構成を示す上面図である。同溶射装置のワーク位置決め時の状態を示す正面図である。同溶射装置のワーク位置決め完了後の状態を示す正面図である。同溶射装置で用いるワーク支持具と該ワーク支持具に支持されたワークとを示した拡大断面図である。本発明に係わる溶射装置で溶射を行なうワーク（被加工物）の一例を示した断面図である。本発明に係わる溶射装置において、ターンテーブルに取り付けられるワーク支持具の数が４である場合について、ワーク位置決め装置を構成する位置決めブロックの設け方を示した説明図である。本発明に係わる溶射装置において、ターンテーブルに取り付けられるワーク支持具の数が３である場合について、ワーク位置決め装置を構成する位置決めブロックの設け方を示した説明図である。本発明に係わる溶射装置において、ターンテーブルに取り付けられるワーク支持具の数が２である場合について、ワーク位置決め装置を構成する位置決めブロックの設け方を示した説明図である。（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明に係わる溶射装置において用いることができる位置決めブロックの異なる変形例を示した上面図である。

符号の説明

１固定フレーム
２ターンテーブル
３主軸
６ターンテーブル駆動用サーボモータ
９ターンテーブル駆動機構
１０Ａないし１０Ｄ回転軸
１６カバー回転用モータ
１９回転駆動装置
２１Ａないし２１Ｄ支持台
２２Ａないし２２Ｄ真空吸引パッド
２６Ａないし２６Ｄワーク支持具
３２昇降台
３３AB，３３BC，３３CD及び３３DA 位置決めブロック
Ｗワーク

Claims

回転中心軸線を垂直方向に向けて支持されたターンテーブルと、前記ターンテーブルの回転中心軸線の回りに等角度間隔で配置されて回転中心軸線を垂直方向に向けた状態で前記ターンテーブルに回転自在に支持されたｎ個（ｎは２以上の整数）のワーク支持具と、前記ワーク支持具を回転させる回転駆動装置と、前記ｎ個のワーク支持具を順次溶射ステーションに移動させるべく前記ターンテーブルを回転駆動するターンテーブル駆動機構と、前記溶射ステーションに移動させられたワーク支持具に支持されたワークに溶射を施すために前記溶射ステーションに配置された溶射ガンとを備え、前記ｎ個のワーク支持具のそれぞれに円筒面状の外周面を有するワークを支持して各ワークに溶射を施す溶射装置であって、
前記ターンテーブルの回転中心軸線に沿って昇降し得るように設けられた昇降台と、前記昇降台の上面に取り付けられたワーク位置決め装置とを具備し、
各ワーク支持具は前記ターンテーブルに回転自在に支持された回転軸の上端に取り付けられて１つのワークが載せられる支持台と、該支持台の上に載せられたワークを吸引して該支持台に対して固定する固定動作と該ワークを固定状態から開放する開放動作とを行なうワーク固定手段とを備えて、前記ターンテーブルの上面よりも高い位置でワークを支持するように設けられ、
前記昇降台は、前記ｎ個のワーク支持具にそれぞれ設けられたｎ個の支持台にそれぞれ載せられたｎ個のワークに下方から接近した状態になる位置決め作用位置と前記ｎ個のワーク支持具の下方に設定された退避位置との間を昇降し得るように設けられ、
前記ワーク位置決め装置は、各ワーク支持具に対応するワーク位置決め部を有して、前記昇降台が前記位置決め作用位置にあるときに前記ワーク位置決め部が対応するワーク支持具の支持台の上に載せられたワークに接触して該ワークの中心軸線を対応するワーク支持具の回転中心軸線にほぼ一致させるように構成されていること、
を特徴とする溶射装置。
等角度間隔で配置されて回転中心軸線を垂直方向に向けた状態で支持フレームに回転自在に支持されたｎ個（ｎは２以上の整数）のワーク支持具と、前記ワーク支持具を回転させる回転駆動装置と、各ワーク支持具に支持されたワークに溶射を施す際に各ワーク支持具に相応する位置に移動させられる溶射ガンとを備え、前記ｎ個のワーク支持具のそれぞれに円筒面状の外周面を有するワークを支持して各ワークに溶射を施す溶射装置であって、
前記支持フレームに昇降自在に支持された昇降台と、前記昇降台の上面に取り付けられたワーク位置決め装置とを具備し、
各ワーク支持具は前記支持フレームに回転自在に支持された回転軸の上端に取り付けられて１つのワークが載せられる支持台と、該支持台の上に載せられたワークを吸引して該支持台に対して固定する固定動作と該ワークを固定状態から開放する開放動作とを行なうワーク固定手段とを備えて、前記支持フレームよりも高い位置でワークを支持するように設けられ、
前記昇降台は、前記ｎ個のワーク支持具にそれぞれ設けられたｎ個の支持台にそれぞれ載せられたｎ個のワークに下方から接近した状態になる位置決め作用位置と前記ｎ個のワーク支持具の下方に設定された退避位置との間を昇降し得るように設けられ、
前記ワーク位置決め装置は、各ワーク支持具に対応するワーク位置決め部を有して、前記昇降台が前記位置決め作用位置にあるときに前記ワーク位置決め部が対応するワーク支持具の支持台の上に載せられたワークに接触して該ワークの中心軸線を対応するワーク支持具の回転中心軸線にほぼ一致させるように構成されていること、
を特徴とする溶射装置。
前記ワーク位置決め装置のワーク位置決め部は、対応するワーク支持具の支持台の上のワークの外周面に少なくとも２カ所で点接触または線接触して該ワークを位置決めするように設けられている請求項１または２に記載の溶射装置。
前記ワーク位置決め装置のワーク位置決め部は、対応するワーク支持具の支持台の上のワークの外周面に面接触して該ワークを位置決めするように設けられている請求項１または２に記載の溶射装置。
前記ワーク位置決め装置は、前記ｎ個のワーク支持具の支持台の上にそれぞれ載せられたｎ個のワーク相互間に介在するように設けられた位置決めブロックを備えていて、各位置決めブロックがその両側のワークの外周面に接するワーク位置決め部を有している請求項１に記載の溶射装置。
前記位置決めブロックは、前記昇降台の上に着脱可能な状態で取り付けられている請求項５に記載の溶射装置。
前記ワーク固定手段は、真空力を利用して前記ワークの下面を吸引する真空吸引パッドからなっている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の溶射装置。
前記ワークは強磁性材料により形成されており、
前記ワーク固定手段は、前記ワークを支持台に対して固定する際に前記ワークに磁気吸引力を作用させるように設けられた磁石からなっている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の溶射装置。