JP5262861B2 - Thermal spray coating apparatus and power feeding method to wire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶融させた溶射材料を被溶射物に向けて噴射することにより溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置及びワイヤへの給電方法に関する。 The present invention relates to a thermal spray coating forming apparatus for forming a thermal spray coating by spraying a molten thermal spray material toward a sprayed object, and a method for supplying power to a wire.
例えば、旋回する溶射ガンの中央に溶射材料となるワイヤを溶射の進行に合わせて送給し、その周囲をプラズマ発生部がワイヤに向かってプラズマを噴射することでワイヤを溶かし、溶滴となった溶射金属を被溶射物に吹き付けることで溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置が提案されている(例えば、特許文献1に記載)。 For example, a wire that is a thermal spray material is fed to the center of a rotating thermal spray gun as the thermal spray progresses, and the plasma is sprayed around the periphery of the plasma generator toward the wire to melt the wire and form a droplet. There has been proposed a thermal spray coating forming apparatus that forms a thermal spray coating by spraying the sprayed metal on the object to be sprayed (for example, described in Patent Document 1).
特許文献1に記載の溶射皮膜形成装置では、送給されるワイヤにコンタクトチップ(ワイヤ用電極)を接触させ、該コンタクトチップを介してワイヤに通電することでプラズマを発生させる構造を採用している。
The thermal spray coating forming apparatus described in
しかしながら、特許文献1に記載の構造では、溶射の進行に合わせてワイヤの送り速度が可変されて該ワイヤが送給されるため、コンタクトチップ(電極)とワイヤの接触部が摺動及び電蝕で摩耗し、通電状態が不安定になる。特に、特許文献1におけるように、ワイヤをガイドするワイヤガイド孔内にコンタクトチップを固定させる構造では、コンタクトチップが摩耗してしまうと、ワイヤとの接触が不可能になることもある。
However, in the structure described in
そこで、本発明は、溶射の進行に合わせて送給されるワイヤに対するコンタクトチップの安定した接触状態を維持して通電状態を安定化すると共に、電極寿命を延ばすことができる溶射皮膜形成装置及びワイヤへの給電方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a thermal spray coating forming apparatus and a wire capable of stabilizing a current-carrying state by maintaining a stable contact state of a contact tip with respect to a wire fed in accordance with the progress of thermal spraying, and extending an electrode life. The purpose is to provide a method for supplying power to the power supply.
本発明の溶射皮膜形成装置では、ガス噴出孔又はエアー噴出孔へ供給するガス又はアトマイズエアーの圧力を受けて前方へ移動して溶射ガンに送給されるワイヤと接触し、ガス又はアトマイズエアーが供給されている間は常に該ワイヤとの接触状態を維持するコンタクトチップを一方の電極とし、ガス噴出孔近傍に設けた電極を他方の電極としたことを特徴とする。 In the thermal spray coating apparatus of the present invention, the gas or atomized air supplied to the gas ejection hole or air ejection hole receives the pressure of the gas or atomized air, moves forward, contacts the wire fed to the thermal spray gun, A contact tip that always maintains contact with the wire while being supplied is used as one electrode, and an electrode provided in the vicinity of the gas ejection hole is used as the other electrode.
本発明のワイヤへの給電方法では、ガス噴出孔へ供給するガス又はエアー噴出孔へ供給するアトマイズエアーの圧力で、コンタクトチップを、送給されるワイヤに接触させて給電する。 In the power supply method to the wire according to the present invention, the contact tip is brought into contact with the supplied wire and supplied with the pressure of the gas supplied to the gas ejection hole or the atomized air supplied to the air ejection hole.
本発明の溶射皮膜形成装置によれば、一方の電極となるコンタクトチップを、ガス噴出孔へ供給するガスの圧力又はエアー噴出孔へ供給するアトマイズエアーの圧力を受けて前方へ移動して溶射ガンに送給されるワイヤと接触させるので、ガス又はアトマイズエアーが供給されている間は前記ガス又はアトマイズエアーの圧力でコンタクトチップを常にワイヤに接触させることができ、ワイヤとコンタクトチップとの接触状態を安定化させることができる。 According to the thermal spray coating forming apparatus of the present invention, the contact tip serving as one of the electrodes is moved forward by receiving the pressure of the gas supplied to the gas ejection holes or the pressure of the atomized air supplied to the air ejection holes. The contact tip can always be brought into contact with the wire by the pressure of the gas or the atomizing air while the gas or the atomizing air is supplied, so that the contact state between the wire and the contact tip is maintained. Can be stabilized.
本発明のワイヤへの給電方法によれば、ガス噴出孔へ供給するガス又はエアー噴出孔へ供給するアトマイズエアーの圧力で、コンタクトチップを、送給されるワイヤに接触させて給電するため、ガス又はアトマイズエアーの圧力でコンタクトチップをワイヤに簡単に接触させることができ、ワイヤとコンタクトチップとの接触状態を安定化させることができる。 According to the power feeding method to the wire of the present invention, the contact tip is brought into contact with the fed wire with the pressure of the gas supplied to the gas ejection hole or the atomized air supplied to the air ejection hole. Alternatively, the contact tip can be easily brought into contact with the wire by the pressure of atomizing air, and the contact state between the wire and the contact tip can be stabilized.
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
「実施形態1」
図1は溶射皮膜形成装置の全体図、図2は実施形態1における溶射ガンの要部拡大断面図である。
“
FIG. 1 is an overall view of a thermal spray coating forming apparatus, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a thermal spray gun in the first embodiment.
溶射皮膜形成装置1は、溶融金属を被溶射物に向けて噴射する溶射ガン2と、この溶射ガン2にワイヤ3を供給するワイヤ供給手段と、溶射ガン2にガス(プラズマガス)を供給するガス供給手段と、溶射ガン2にアトマイズエアーを供給するエアー供給手段と、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、を備えている。
The thermal spray
溶射ガン2は、この溶射ガン2を旋回(回転)させるための主軸4の先端に取り付けられている。主軸4は、ハウジング5内に設けられたモータ6からの回転力をタイミングベルト7を介して伝達されることで、その先端に取り付けた溶射ガン2を回転させる。図1では、モータ6は、矢印Xで示す方向に溶射ガン2を回転させる。この溶射ガン2の中心には、前記した主軸4を軸方向に貫通して形成されたワーク送り孔8を通して溶射材料となるワイヤ3が送給されるようになっている。ワーク送り孔8は、ワイヤ3をガイドして送給するために、該ワイヤ3の直径よりも多少大きな直径を有した貫通孔として形成されている。
The
ワイヤ供給手段は、図示を省略したワイヤ収容部からローラ対などを備えるワイヤ送給装置によって、前記主軸4を通して溶射ガン2へと送給される。このワイヤ供給手段では、溶射の進行(溶射量の増減に応じて)に合わせて、前記ワイヤ3の送り速度を可変して前記溶射ガン2へワイヤ3を送給するようになっている。
The wire supplying means is fed to the
ガス供給手段及びエアー供給手段は、プラズマガス(ガス)を供給するガス供給部9と、アトマイズエアーを供給するエアー供給部10と、ガスエアーの経路であるロータリージョイント11と、を有している。ガス供給部9から供給されたプラズマガスとエアー供給部10から供給されたアトマイズエアーは、前記主軸4に形成されたそれぞれの供給路(図示は省略する)を介して前記溶射ガン2に供給されるようになっている。
The gas supply unit and the air supply unit include a
プラズマ発生手段は、電源部12と、この電源部12のプラス極と接続される一方の電極と、電源部12のマイナス極と接続される他方の電極13と、を有している。他方の電極13は、前記溶射ガン2に形成されたガス噴出孔14の近傍に固定されている。一方の電極は、ワイヤ3と接触するコンタクトチップ15からなる。
The plasma generating means has a
溶射ガン2には、前記主軸4に形成されたワーク送り孔8と連通するワイヤ供給孔16が形成されている。前記ワイヤ3は、この溶射ガン2に形成されたワイヤ供給孔16からガス噴出孔14の前方へと供給されるようになっている。また、溶射ガン2には、ガス供給部9からガス噴出孔14へとプラズマガスを供給するためのガス供給路17が形成されている。また、溶射ガン2には、エアー供給部10からエアー噴出孔18へとアトマイズエアーを供給するためのエアー供給路19が形成されている。エアー噴出孔18は、ガス噴出孔14を中心として取り囲むように複数形成されている。
The
コンタクトチップ15は、前記エアー噴出孔18へアトマイズエアーを供給する溶射ガン2に形成されたエアー供給路19の途中から分岐して前記ワイヤ3の送給方向(図2矢印Zで示す方向)と略直交する方向に形成された分岐流路20の中にスライド自在とされている。分岐流路20は、前記したワイヤ供給孔16とエアー供給路19とを連結させている。この分岐流路20の中をスライド自在とされるコンタクトチップ15は、導電性を有した金属部材からなり、電源部12のプラス極と接続されている。このため、コンタクトチップ15がワイヤ3に接触することで、前記ワイヤ3がプラス極になる。
The
次に、上述のように構成された溶射皮膜形成装置を使用して被溶射物に溶射皮膜を形成する方法並びにワイヤへの給電方法について説明する。 Next, a method for forming a thermal spray coating on the object to be sprayed using the thermal spray coating apparatus configured as described above and a method for supplying power to the wire will be described.
先ず、ガス供給部9からプラズマガスを主軸4を介して溶射ガン2のガス供給路17へ供給する。同じく、エアー供給部10からアトマイズエアーを主軸4を介して溶射ガン2のエアー供給路19へ供給する。さらに、ワイヤ供給手段によってワイヤ3を送給し、主軸4のワーク送り孔8を介して溶射ガン2のワイヤ供給孔16へと送給する。
First, plasma gas is supplied from the
すると、前記プラズマガスは、ガス噴出孔14から外部へと噴射される。一方、アトマイズエアーは、前記ガス噴出孔14より噴射されたプラズマガスを取り囲むようにして各エアー噴出孔18から外部へと噴射される。アトマイズエアーの一部は、エアー供給路19の途中から分岐した分岐流路20へ流れ込む。この分岐流路20に設けられたコンタクトチップ15は、分岐流路20内に流れ込んだアトマイズエアーの圧力を受けて前方へ移動され、前記ワイヤ供給孔16に送給されるワイヤ3に対して接触し押圧付勢される。アトマイズエアーが供給されている間は、常にコンタクトチップ15は、ワイヤ3に対する接触状態を維持する。
Then, the plasma gas is ejected from the
そして、コンタクトチップ15とワイヤ3との接触状態が維持された状態で、一方の電極となるコンタクトチップ15とガス噴出孔14近傍に設けた他方の電極13間に電圧を印加して通電する。すると、これら電極間にプラズマが発生する。ガス噴出孔14から噴射されるプラズマガスは、前記プラズマにより燃焼されて燃焼炎となる。
Then, in a state where the contact state between the
前記ワイヤ3は、この燃焼炎によって溶融されて溶融金属となる。溶融金属は、エアー噴出孔18から噴射されるアトマイズエアーにより溶射フレームとなって被溶射物に向けて噴射され、被溶射物表面に溶射皮膜として形成される。前記被溶射物への溶射時には、モータ6を駆動して主軸4を回転させ、この主軸4の先端に取り付けた溶射ガン2を旋回させる。
The
前記ワイヤ3は、被溶射物への溶射の進行に合わせて送給されるようになっている。例えば、溶射量が多くなればワイヤ3をより多く溶射ガン2へ送給し、溶射量が少なくなればワイヤ3の送給量を減らす。このように、ワイヤ3の送給量変動が生じると、従来構造の如く溶射ガン2に固定したコンタクトチップ(電極)では、ワイヤ3との摺接や電蝕で摩耗して通電状態が不安定になる。
The
しかし、実施形態1では、ワイヤ3の送給量が変動しても、エアー噴出孔18へ供給されるアトマイズエアーの圧力を受けてコンタクトチップ15が前方へ移動してワイヤ3と接触し、このアトマイズエアーが供給されている間は常にワイヤ3とコンタクトチップ15との接触状態を維持させることができる。
However, in the first embodiment, even if the feeding amount of the
また、コンタクトチップ15は、送給されるワイヤ3との摩擦又は電蝕で摩耗するが、エアー供給路19から分岐する分岐流路20に吹き込まれるアトマイズエアーの圧力でワイヤ3に押圧付勢されることから、例え摩耗してもコンタクトチップ15とワイヤ3との接触状態を維持することができる。したがって、実施形態1によれば、溶射の進行に合わせて送給されるワイヤ3に対するコンタクトチップ15の安定した接触状態を維持して通電状態を安定化でき、固定電極に対して電極寿命を延ばすことができる。
Further, the
「実施形態2」
図3は実施形態2における溶射ガンの要部拡大断面図である。実施形態2では、分岐流路20を閉塞すると共にアトマイズエアーの圧力を受けて撓む仕切り部材21を分岐流路20の中に設け、その仕切り部材21にコンタクトチップ15を取り付けている。前記コンタクトチップ15と前記仕切り部材21は、アトマイズエアーの供給停止時にコンタクトチップ15をワイヤ3から引き戻して非接触状態を維持する弾性部材であるコイルスプリング22を介して接続されている。
“
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the thermal spray gun in the second embodiment. In the second embodiment, a
仕切り部材21は、例えばゴム系材料、薄い金属材料、ダイヤフラム等から形成され、前記分岐流路20の途中にこの分岐流路20を閉塞するように設けられている。この仕切り部材21は、分岐流路20へと流れ込むアトマイズエアーの圧力によって変位し、その変位する外力でコンタクトチップ15をワイヤ3に接触させるようにしている。
The
前記分岐流路20へアトマイズエアーが流れ込んでいる間は、このアトマイズエアーの圧力を受けて仕切り部材21が撓み、該仕切り部材21に取り付けられたコンタクトチップ15が前方へ移動されて前記ワイヤ3に対する接触状態を維持する。アトマイズエアーの供給停止時には、コイルスプリング22が作用し、前記コンタクトチップ15をワイヤ3から引き戻して前記コンタクトチップ15の前記ワイヤ3に対する非接触状態を維持する。
While the atomizing air is flowing into the
実施形態2によれば、分岐流路20を閉塞するように仕切り部材21を設けることで、エアー噴出孔18へ供給するアトマイズエアーの無駄な損失を防ぐことができると共に、溶射に必要なアトマイズエアーの噴射圧力を確保することができる。また、実施形態2によれば、分岐流路20からワイヤ供給孔16へとアトマイズエアーが流出するのを防止することができ、溶射着火状態及び溶射品質への悪影響を与えることを防止できる。
According to the second embodiment, by providing the
また、実施形態2によれば、アトマイズエアーの供給停止時にコンタクトチップ15をワイヤ3から引き戻して非接触状態を維持するコイルスプリング22を介して前記コンタクトチップ15と仕切り部材21を接続しているので、アトマイズエアーの供給停止時にコンタクトチップ15がワイヤ3から引き離される方向に戻されることから分解組立作業をしなくても簡単にワイヤ3の交換作業を行うことができる。
Further, according to the second embodiment, the
「実施形態3」
図4は実施形態3における溶射ガンの要部拡大断面図である。実施形態1では、エアー噴出孔18へ供給するアトマイズエアーを利用してコンタクトチップ15をワイヤ3に接触させたが、実施形態3では、ガス噴出孔14へ供給するプラズマガスを利用してコンタクトチップ15をワイヤ3に接触させる。
“
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the thermal spray gun in the third embodiment. In the first embodiment, the
具体的には、図4に示すように、ガス供給路17から分岐してワイヤ3の送給方向と略直交する方向に形成された分岐流路20の中にコンタクトチップ15をスライド自在に設け、そのガス供給路17から分岐して分岐流路20へと吹き込まれるプラズマガスの圧力で、前記コンタクトチップ15を前記ワイヤ3に押圧付勢する。この分岐流路20には、当該分岐流路20を閉塞すると共にプラズマガスの圧力を受けて撓む仕切り部材21が設けられており、その仕切り部材21にコンタクトチップ15が取り付けられている。コンタクトチップ15と仕切り部材21は、プラズマガスの供給停止時にコンタクトチップ15をワイヤ3から引き戻して非接触状態を維持するコイルスプリング22を介して接続されている。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
実施形態3では、ガス供給部9からガス供給路17へプラズマガスが供給されると、このガス供給路17から分岐した分岐流路20にプラズマガスの一部が流れ込み、そのプラズマガスの圧力で仕切り部材21が撓み、該仕切り部材21に取り付けられたコンタクトチップ15が前方へ移動されて前記ワイヤ3に対する接触状態を維持する。プラズマガスの供給停止時には、コイルスプリング22が作用し、前記コンタクトチップ15をワイヤ3から引き戻して前記コンタクトチップ15の前記ワイヤ3に対する非接触状態を維持する。
In the third embodiment, when the plasma gas is supplied from the
このように実施形態3によれば、実施形態1と同様、ワイヤ3の送給量が変動しても、ガス噴出孔14へ供給されるプラズマガスの圧力を受けてコンタクトチップ15が前方へ移動してワイヤ3と接触し、このプラズマガスが供給されている間は常にワイヤ3とコンタクトチップ15との接触状態を維持させることができる。
Thus, according to the third embodiment, as in the first embodiment, the
また、実施形態3によれば、送給されるワイヤ3との摩擦又は電蝕でコンタクトチップ15は摩耗するが、ガス供給路17から分岐する分岐流路20に吹き込まれるプラズマガスの圧力でワイヤ3に押圧付勢されることから、例え摩耗してもコンタクトチップ15とワイヤ3との接触状態を維持することができる。したがって、実施形態3によれば、溶射の進行に合わせて送給されるワイヤ3に対するコンタクトチップ15の安定した接触状態を維持して通電状態を安定化でき、固定電極に対して電極寿命を延ばすことができる。
Further, according to the third embodiment, the
また、実施形態3によれば、分岐流路20を閉塞するように仕切り部材21を設けているので、ガス噴出孔14へ供給するプラズマガスの無駄な損失を防ぐことができると共に、溶射に必要なプラズマガスの噴射圧力を確保することができる。また、実施形態3によれば、分岐流路20からワイヤ供給孔16へとプラズマガスが流出するのを防止することができ、溶射着火状態及び溶射品質への悪影響を与えることを防止できる。
Further, according to the third embodiment, since the
また、実施形態3によれば、プラズマガスの供給停止時にコンタクトチップ15をワイヤ3から引き戻して非接触状態を維持するコイルスプリング22を介して前記コンタクトチップ15と仕切り部材21を接続しているので、プラズマガスの供給停止時にコンタクトチップ15がワイヤ3から引き離される方向に戻されることから分解組立作業をしなくても簡単にワイヤ3の交換作業を行うことができる。
Further, according to the third embodiment, the
本発明は、溶融させた溶射材料を被溶射物に向けて噴射することにより溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a thermal spray coating forming apparatus that forms a thermal spray coating by spraying a molten thermal spray material toward a sprayed object.
1…溶射皮膜形成装置
2…溶射ガン
3…ワイヤ
4…主軸
9…ガス供給部
10…エアー供給部
13…電極(他方の電極)
14…ガス噴出孔
15…コンタクトチップ(一方の電極)
16…ワイヤ供給孔
17…ガス供給路
18…エアー噴出孔
19…エアー供給路
20…分岐流路
21…仕切り部材
22…コイルスプリング(弾性部材)
DESCRIPTION OF
14 ...
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ガス噴出孔へ供給するガス又は前記エアー噴出孔へ供給するアトマイズエアーの圧力を受けて前方へ移動して前記溶射ガンに送給されるワイヤと接触し、前記圧力で該ワイヤとの接触状態を維持するコンタクトチップを一方の電極とし、前記ガス噴出孔近傍に設けた電極を他方の電極とした
ことを特徴とする溶射皮膜形成装置。 A wire serving as a thermal spray material is fed to the thermal spray gun in accordance with the progress of thermal spraying, plasma is generated between a pair of electrodes, and the gas is burned by the plasma from the gas ejection holes to melt the wire, In a spray coating apparatus for spraying molten metal with a atomized air sprayed from an air spray hole formed around a gas spray hole toward a sprayed object as a spraying frame to form a sprayed film on the surface of the sprayed object,
The gas supplied to the gas ejection hole or the pressure of atomized air supplied to the air ejection hole is moved forward to contact the wire fed to the spray gun, and in contact with the wire at the pressure The contact tip for maintaining the temperature is used as one electrode, and the electrode provided in the vicinity of the gas ejection hole is used as the other electrode.
前記コンタクトチップは、前記ガス噴出孔へガスを供給する前記溶射ガンに形成されたガス供給路又は前記エアー噴出孔へアトマイズエアーを供給する前記溶射ガンに形成されたエアー供給路から分岐して前記ワイヤの送給方向と略直交する方向に形成された分岐流路の中にスライド自在とされ、前記ガス供給路又は前記エアー供給路から分岐して前記分岐流路へと吹き込まれるガス又はアトマイズエアーの圧力で前記ワイヤに押圧付勢される
ことを特徴とする溶射皮膜形成装置。 The thermal spray coating forming apparatus according to claim 1,
The contact tip branches from a gas supply path formed in the spray gun for supplying gas to the gas ejection holes or an air supply path formed in the spray gun for supplying atomized air to the air ejection holes. Gas or atomized air that is slidable in a branch passage formed in a direction substantially orthogonal to the wire feeding direction, and is branched from the gas supply passage or the air supply passage and blown into the branch passage. The thermal spray coating apparatus is characterized in that the wire is pressed and urged by the pressure of
前記分岐流路には、この分岐流路を閉塞する共にガス又はアトマイズエアーの圧力を受けて撓む仕切り部材が設けられており、その仕切り部材に前記コンタクトチップが取り付けられている
ことを特徴とする溶射皮膜形成装置。 The thermal spray coating forming apparatus according to claim 2,
The branch channel is provided with a partition member that closes the branch channel and bends under the pressure of gas or atomized air, and the contact chip is attached to the partition member. Thermal spray coating device.
前記コンタクトチップと前記仕切り部材は、前記ガス又は前記アトマイズエアーの供給停止時に該コンタクトチップをワイヤから引き戻して非接触状態を維持する弾性部材を介して接続されている
ことを特徴とする溶射皮膜形成装置。 The thermal spray coating forming apparatus according to claim 3,
The contact tip and the partition member are connected via an elastic member that pulls back the contact tip from the wire and maintains a non-contact state when supply of the gas or the atomized air is stopped. apparatus.
前記ガス噴出孔へ供給するガス又は前記エアー噴出孔へ供給するアトマイズエアーの圧力で、前記コンタクトチップを、送給される前記ワイヤに接触させて給電する
ことを特徴とするワイヤへの給電方法。 A wire serving as a thermal spray material is fed to the thermal spray gun in accordance with the progress of thermal spraying, and a contact tip that is in contact with the wire is used as one electrode, and an electrode provided near the gas ejection hole is used as the other electrode. Electric power is generated to generate plasma, and the gas injected from the gas injection holes is burned by the plasma to melt the wire, and the molten metal is made of atomized air injected from the air injection holes formed around the gas injection holes. In the method of supplying power to the wire in the thermal spray coating forming apparatus that forms a thermal spray coating on the surface of the thermal spray by spraying toward the thermal spray as a thermal spray frame,
A method of supplying power to a wire, wherein the contact tip is brought into contact with the supplied wire with the pressure of gas supplied to the gas injection hole or atomized air supplied to the air injection hole.
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