JPH0351467B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属スプレー装置に関し、より詳細は
２本の金属ワイヤの端部が電気アークの中で溶か
されてその結果生じる溶融金属粒子が塗布される
べき工作物上に噴霧されるというアークスプレー
形の金属スプレー装置に関する。

電気アーク金属スプレーガンはよく知られてい
る。このような金属スプレーガンにおいては、２
本の金属ワイヤまたは類似の物が同時に収束通路
に沿つて圧縮空気または他の不燃性ガスの流れの
中へ供給され、ワイヤを横切る電圧がアークを生
じさせ、これによりワイヤが溶かされてその結果
生ずる金属小滴がアーク域からガス流によつて運
ばれる。ワイヤとガスの流れの間の望ましい正確
な関係を維持することにおいて困難さとぶつか
る。ワイヤの不整合やアーク域のガス流に関する
転位が広い粒子サイズ分布や断続アークのような
不満足な結果をひきおこそことがあり、これらは
不均一かつ粗末な品質の塗布をもたらす。改善さ
れたワイヤ誘導やガス流の整合をもたらすため多
くの提案がなされてきた、しかしながらこれら努
力は完全に満足すべきものではなかつた。これら
提案には米国特許No.4095081に示されるように接
触チユープからワイヤを導く収束通路を備えノズ
ル前方にセラミツクワイヤガイドを使用するもの
や、米国特許No.4024369に示されるようにエアノ
ズル上に接触チユーブの受座を使用するものが含
まれる。

本発明の１つの観点によれば、アークスプレー
形の金属スプレーガンにおいて貫通通路を形成す
る電気絶縁材の整合構造体が提供されている。こ
の整合構造体はガスの主要流れがその貫通通路を
流れるようにガス入口とアーク域との間に配置さ
れている。この貫通通路のシート面は個々の電気
伝導性ワイヤガイドの先端を受け、これらワイヤ
ガイドの先端は互いに離れる方向に外方へ偏寄さ
れてシート面に着座している。整合構造体はワイ
ヤガイドを支持し、各金属ワイヤがワイヤガイド
から現れるとただちにガス流に包囲されかつワイ
ヤガイド先端とアーク域との間の全領域を通じて
その包囲ガス中に留まるようにガスの流れを輪郭
づける。

好ましくは、ワイヤガイドは室の内部に配置さ
れた細長い接触チユーブ部材であり、整合構造体
は室形成構造体の前面に着座しワイヤガイドの先
端を整合させている。接触チユーブの後端は室の
後壁の協働する整合孔を貫通して延伸し、整合構
造体が正確なワイヤーアーク域ガス流整合を保つ
一方ワイヤガイドが軸方向および角度方向の移動
の自由度を有するようにして室構造体の外部のタ
ーミナル構造体に浮動配置にて結合される。

特別な実施例においては整合構造体はアルミニ
ウム充填エポキシで形成された一体のノズルポジ
シヨナ部材であり、ワイヤガイドシートを内部に
形成した収束貫通通路を形成する。各ワイヤガイ
ドは銅チユーブと円筒状先端部分を備えた交換可
能な端部を含む。ノズルポジシヨナ部材は室の前
壁に取外し可能に着座し、ノズル部材を取外しタ
ーミナルを解除すると、各接触チユーブアセンブ
リは先端交換または他の望ましいメンテナンスの
ためにガス室およびその出口ポートを通じて前方
へ引き抜くことができる。

円筒状ハウジングは、正確なワイヤ供給整合を
もたるすべくポジシヨナ部材のシート面が接触チ
ユーブサポートめと正確に整合するようにノズル
ポジシヨナ部材の角度（回転）位置がガンの軸に
関し調節されるような配置でノズルポジシヨナ部
材を受ける。エアキヤツプーアークシールドアセ
ンブリはノズルポジシヨナ部材を室構造体の上に
固定し、補足的ガスをノズル部材の外側をアーク
域に向けて環状収束流れとして流すためにノズル
部材の周囲を延伸する補足的環状流れ通路を提供
する。１つの実施例においてはノズルポジシヨナ
部材の前方収束通路はスプレーガンシステムがひ
し形のスプレーパターンをもたらすように細長い
オリフイスで終結する。一方、他の実施例におい
てはノズルオリフイスはガス流を収束ワイヤの上
方および下方にもたらす２つの対向する補間的な
ローブを有し、システムは概ね円形輪郭のスプレ
ーパターンをまたらす。流れ通路の寸法および形
状は噴霧される粒子のサイズおよび分布を変化さ
せるために変えることができる。たとえばアルミ
ニウムおよび亜鉛を噴霧する場合には、腐食に対
する保護を改善すべく密度が高くかつきめの細か
い塗布をもたらすためまた形成再生用途において
細かい細部を提供するため、細かい粒子サイズが
望ましい。粒子サイズは、また、ガス圧またはエ
アキツプオリフイス径を変えることにより変化さ
せることができる。本システムは従来技術のたと
えば米国特許4095081に示されたタイプのスプレ
ーガンと同様の微粒化特性の達成をより低いエア
圧に可能にする。すなわち、ステンレススチール
に関し2.8Kg／cm²（40psi）の圧力が米国特許
4095081に示されたタイプのスプレーガンを使用
しての4.2Kg／cm²（60psi）の圧力と同等の塗布を
もたらす。このような低い空気圧のため経済的で
より良く調節された空気源の使用を可能とし、ま
た騒音レベルを低下させる（約5dB）。ガス圧を
高くすればより細かい噴霧が生じさせられる。

本発明は、微粒化ガス流、ワイヤおよびガイド
チユーブのアーク域に関する整合を容易にし、ま
た粒子サイズおよびスプレーパターンの変化を行
わせかつより低いガス圧でより騒音レベルでの作
動を可能にする単純な整合配置の改善されたアー
クスプレーガンを提供する。本発明の他の特徴お
よび利点は添付図面とともに特別な実施例の以下
の記述から明らかとなろう。第１図に示されたス
プレーガンは入口チユーブ１６を通つて供給され
るワイヤ１４を前進させるための両側に配置され
た駆動アセンブリ１２を有する駆動ユニツト１０
を含む。空気モータ１８はハウジング１０に取付
けられておりレバー２０により制御される。レバ
ー２０は図示しないシヤフトを駆動し、このシヤ
フトはさらに２つのワイヤ駆動アセンブリを駆動
する。レバー２２は駆動アセンブリを制御し、プ
ツシユボタン２４は霧化空気流およいワイヤへの
電圧を制御する。駆動ユニツト１０の前端にはプ
レータ２５によりスプレーヘツドアセンブリ２６
が取次けられており、このスプレーヘツドアセン
ブリの内部にはにかわづけされかつフアスナ３２
により一体にボルト止めされた電気絶縁材（アル
ミニウム充填エポキシ）からなる類似の上下成形
部材３０により形成された室構造体２８が配置さ
れている。カバー３４がフアスナ３６により室２
８に固定されている。構造体２８により画成され
た室はカツプリグ４０を経て供給される圧縮空気
のための入口３８を有する。２つのガイドチユー
ブアセンブリ４２が室２８を貫通して延伸しかつ
室の後部で孔４４（第２図）により支持されてい
る。各チユーブアセンブリ４２の後端には電力供
給コンダクタ４８に結合されたターミナルブロツ
クアセンブリ４６が取外し可能に取付けられてい
る。各ガイドチユーブアセンブリ４２の前端は室
構造体２８の前端の室出口ポートに着座したノズ
ルポジシヨナ部材５０により受けられている。ノ
ズルポジシヨナ部材５０はメタルエアキヤツプ５
２の内部に配置されている。メタルリング５４は
室２８の前端で円筒状ボス５６の外周に固定さ
れ、リング５４にねじどめされるアークシールド
５８はリテイニングリング６０を保持し（第２
図）、このリテイニングリングはエアキヤツプ５
２に着座し整合およびエアキヤツプ部材５０，５
２を室アセンブリの前壁に着座させる。整合ポス
ト６２はボス５６から前方へ突き出し、ノズルポ
ジシヨナ部材５０の凹所６４と係合する。部材５
０のガイドチユーブアセンブリ４２およびそれら
の支持孔４４により画成されるワイヤ供給面に関
する回転位置は整合ポスト６２の調節により調節
することができる。

スプレーヘツドアセンブリ２６の更に詳細につ
いては第２図および第３図に見ることができる。
各ワイヤガイドアセンブリ４２は円筒状銅接触チ
ユーブ６６、およびチユーブ６６にねじどめされ
かつ円筒状先端部７０を有する黄銅接触先端６８
を含む。各銅接触チユーブ６６の後端は室２８の
後部の支持孔４４を貫通して延伸しかつターミナ
ルブロツク４６に取付けられる。そして各黄銅接
触先端の円筒状端部７０はノズポジシヨナ部材５
０内部のシート凹み７２に受けられている。電気
絶縁されたシユー７４とスプリング７６を含む偏
寄アセンブリは接触チユーブアセンブリ４２に対
して作用し、各接触チユーブアセンブリを支持孔
４４のまわりに枢動させかつ各円筒状端部７０を
ノズルポジシヨナ部材５０の凹み７２に堅固に着
座させ、かくして各接触チユーブアセンブリ４２
の支持シート４４および７２に関する軸方向移動
を許容しつつ正確な角度位置ぎめをもたらしてい
る。

ノズルポジシヨナ部材５０の更に詳細について
は第４図乃至第７図に示されている。部材５０は
高温アルミニウム充填電気絶縁性エポキシで成形
されており、約３cmの径を有しかつ0.5cm弱の厚
さを有する円筒状フランジ８０と、径が約1.7cm
の円筒状中間部分８２を備え軸方向長さ約１cmを
有するボデイと、約35度の角度で端面８６へ向か
つてテーパする円錐状前方部分８４とを備えてい
る。フランジ８０の周縁には２つの空気通路８８
および２つの盲整合凹み６４が形成されている。
各凹み６４はボス５６により支持された整合ポス
ト６２の突出位置ぎめスタブを受けるよう構成さ
れている。フランジ８０の後部壁内には長さ約２
cm、幅約0.8cmそして深さ約0.cmの長方形の凹み
９２が形成されている。接触先端７０のためのシ
ート７２（第５図および第７図）は凹み９２から
前方へ延伸し、各シート７２は約２mmの半径と約
７mmの長さを有する半円筒状輪郭をなし、部材５
０の軸に対し約15度の角度で配置されている。各
シート７２の前方にかつ各シート７２に整列して
部材５０の端面８６に終結しその面にオリフイス
ローブ９６を画成するチヤンネル９４が設けらて
おり、各チヤンネル９４は径約３mm、長さ約５mm
の半円筒状輪郭をなし、軸に対しやはり約15度の
角度で配置されている。

溝９４と類似の寸法を有するチヤンネル９８が
長方形凹み９２の各側壁の中央にて、かつ部材５
０の軸に対し約15度の角度へ前方へ伸ている。各
チヤンネル９８はフランジ８０の後壁から前面８
６へ延伸し、ノズルオリフイスが４つ葉のクロー
バ形となるよう第４図に示されるようなオリフイ
スローブ１００を形成する。

第７図に示されるようにエアキヤツプ５２は出
口ポート１０２を画成し、またポート１０２から
後方へ延伸して円筒状面１０６へ至るテーパ面１
０４を含む。円筒状面１０６には環状室１１０と
連通する一連のポート１０８が配置されている。
チヤンバ１１０から後方へはノズルポジシヨナ部
材５０のフランジ８０を受ける円筒状フランジ１
１２が突出している。

ノズルポジシヨナ部材５０とエアキヤツプ５２
の組立体がサポートリング５４に挿入された時、
フランジ８０は室２８の出口ポート９０を画成す
るボス５６に着座しており、ノズルポジシヨナ部
材の回転位置は整合ポスト６２の突出スタブによ
り決められる。（各ポスト６２はそのスタブに対
し偏心しかつボス５６に受けられるシヤンクを有
する。１つあるいは両方の整合ポスト６２を調節
して部材５０をキヤツプ５２の内部で回転させノ
ズルポジシヨナ部材５０の凹み７２をガイドチユ
ーブアセンブリ４２の面、すなわち接触チユーブ
の中心線が同一面に含まれる面、と正確に整合さ
せるこができる。この調節は製造組立中になされ
次にポスト６２は所定位置に固定される。）エア
キヤツプ面１０４はノズルポジシヨナ部材面８４
と協働して環状収束空気流通路を形成し、キヤツ
プ５２と部材５０の半組立中はアークシールド５
８のリング６０によりボス５６に対し固定されて
いる。

ガンの作動に先だつて、ワイヤ１４の先端はワ
イヤ駆動アセンブリ１２を経てスプレーヘツド室
２８へ入り、さらにガイド４２を通つてワイヤ１
４の先端が各接触チユーブアセンブリ４２端部７
０から突き出るまで送られる。接触チユーブ４２
は孔４４内を導かれており、シユー７４とスプリ
ング７６の偏寄アセンブリにより、円筒状接触先
端７０がシートチヤンネル７２に堅固に着座しこ
れら先端から供給されるワイヤがこれら２つのワ
イヤの間のアーク中で溶解し細かい溶融滴として
空気流にのせられるべく交差点１２０に向かつて
スプレーガンの軸と正確に整合して収束通路に沿
つて向けられるようにして、外方へ偏寄される。
上記のように、各下流半環状流れ通路９４は約３
mmの直径を持ち、各ワイヤ１４（代表的には１乃
至2.3mmの径の範囲）はワイヤ１４がノズルポジ
シヨナ部材５０に接触しないように溝９４を通つ
て同軸的に供給されるが接触先端７０を超えたと
ころでは支持されない。かくしてノズルポジシヨ
ナ部材に摩擦あるいはワイワアーク条件による過
剰加熱にさらされない。接触アセンブリ４２はカ
バー３４を取外し、ターミナルブロツク４６を外
し、アークシールド５８をねじ解除し、そしてエ
アキヤツプノズルポジシヨナ部材組立体を取外す
ことにより容易に接近可能である。各ワイヤガイ
ドアセンブリ４２はボス５６内部の室出口ポート
９０を通つて前方ヘスライドすることができる。
接触先端６８の交換あるいは他のメンテナンスの
後に、接触アセンブリ４２は室ポートを通じて挿
入されターミナルブロツク４６に再結合される。

ガンを作動するには、フイードローラ１２がレ
バー２２により閉じられた後にスタートボタン２
４を押して空気をカツプリング４０を経由して室
２８へ供給しかつ電力をターミナルブロツク４６
を経由して接触アセンブリ４２へ供給する。第８
図に示されるように、接触先端６８から現れるワ
イヤ１４はエアキヤツプ５２の少し前方の交差点
１２０へ向けられ、ここでワイヤを伝わる電流に
より電気アークがワイヤを溶融する。空気がポー
ト３８を通つて室２８に流入し主要ジエツト１２
２をアーク域１２０に向けて主にノズルポジシヨ
ナ部材５０を通つて排出する。チヤンネル９４内
部の補足的空気流１２４は接触先端６８から突き
出した各ワイヤ１４の前端を包囲する。接触先端
６８を横切りワイヤ１４を包囲しかつ溝９４およ
び９８に沿つた空気の１２２，１２４はノズルポ
ジシヨナ部材５０を冷却しその寿命を向上させ
る。さらに空気の収束さや１２６が面８４と１０
４の中間の通路を通つてアーク域に向かつて流れ
る。これらの空気流の交差が制御された微粒化と
溶融金属粒子のアー域１２０から溶融粒子が金属
スプレー操作で堆積される基層へ向かつての制御
された流れをもたらす。

レバー２０を押すとワイヤ供給およびスプレー
操作が開始される。スプレーを停止するには手動
制御レバー２０が解放される。停止ボタン２４を
押すと空気および電力の流れが遮断される。スプ
レー中、第４図、第５図および第８図に示される
ようにワイヤ１４の前端（接触先端６８の端部か
ら支持されていない）がローブ９６から現われる
空気流に包囲されるようにして空気が長方形ポー
ト９２および収束通路９４および９８を通つて流
れる。

第４図乃至第７図および第９Ａ図に示すノズル
オリフイス輪郭のためワイヤ１４を包囲する高速
空気流が第９Ｂ図に図式的に示すように概ね円形
のスプレーパターン１３０および第９Ｃ図に図式
的に示すように概ね均一厚さの堆積を生じさせ
る。第１０Ａ図に示されるように部材５０内の修
正されたノズルオリフイス（流れ通路９８および
オリフイスローブ１００がない）はスプレーパタ
ーン（第１０Ｃ図）の中心でいくぶん減少された
堆積厚さ１３４を有するひし形（lozenge
shaped）のスプレーパターン１３２（第１０Ｂ
図）を生じさせる。細長いスプレーパターンはわ
ずかに大きな幅を有するノズルオリフイスを用い
ることにより得られる。スプレーパターン輪郭、
粒子サイズ、および密度は特別な用途に応じてノ
ズルオリフイス輪郭およびガス流の適当な選択に
より変化させることができる。本システムは低減
された騒音レベル、すなわち比すべき市場入手で
きるスプレーガンより約4dB低い、を有ししたが
つて溶射作業の近辺にいる他人に対してと同様操
作者に対しより快適な操作環境をもたらす。

本発明の特定の実施例について説明したが、当
業者にとつては種々の変更が明らかであろう。そ
れ故本発明を開示された実施例およびその詳細に
制限することは意図しておらず、本発明の精神お
よび範囲の内部で上記実施例からの逸脱が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によりアークスプレーガンの側
面図であつて一部破断して示している；第２図は
第１図の線２−２に沿つた断面図；第３図は第２
図の線３−３に沿つた断面図；第４図は第１図に
示されたスプレーガンに使用されたノズルポジシ
ヨナ部材の前面図；第５図は第４図に示されたノ
ズルポジシヨナ部材の後面図；第６図および第７
図は第４図のそれぞれの線６−６および７−７に
沿つた断面図であつて第７図には協働するキヤツ
プ部材の対応断面図も示されている；第８図は第
１図のアークスプレーガンにおけるワイヤの供給
と空気流れ通路の図式的図；第９図Ａ，Ｂ，Ｃは
第４図乃至第７図のノズルポジシヨナ部材により
得られるスプレーパターンと塗布輪郭の図式的表
示；および第１０図Ａ，Ｂ，Ｃは他のノズルポジ
シヨナ部材により得られるスプレーパターンおよ
び塗布輪郭の図式表示。 １２……駆動アセンブリ、２８……室構造体、
３８……ガス入口、４２……接触チユーブアセン
ブリ，４６……ターミナルブロツクアセンブリ、
５０……ノズルポジシナ部材、５２……キヤツプ
構造体、７２……シート面、９０……出口ポー
ト、９４，９８……チヤンネル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボデイ１０と； 噴霧されるべき各ワイヤ１４のための個別的ワ
   イヤガイド４２と； 該ボデイの前方のアーク域１２０に向けて各該
   ワイヤガイドを貫通してワイヤを供給する手段１
   ２と； 該アーク域１２０で該ワイヤの端部の間に電気
   アークを生じさせるために該ワイヤガイドを電流
   源に結合するための手段４６，４８と； 溶融金属粒子を該アーク域から運ぶためにガス
   の主要流れ１２２を該アーク域へ流すためのガス
   入口３８と； 排出オリフイス９６，９６′，１００にて終結
   する貫通通路９４，９８を形成する電気絶縁材の
   整合構造体５０とを含み； 該整合構造体は該主要流れ１２２が該整合構造
   体の該貫通通路を通つて流れるように該ガス入口
   ３８と該アーク域１２０との間に配置されてお
   り；さらに、 該貫通通路の壁上のシート面７２と；および 該ワイヤガイドの先端７０を互いに外方へ偏寄
   させて該ワイヤガイドの先端を該シート面７２上
   に着座させる手段７４，７６； とを含むことを特徴とする電気アーク金属スプレ
   ー装置。 ２ 該ワイヤ１４が該ワイヤガイド４２の先端か
   ら該貫通通路９４を通つて該アーク域１２０へ供
   給される時にガス流１２４が各該ワイヤを各該シ
   ート面７２と該排出オリフイス９６，９６′，１
   ００の間の領域で包囲するよう該整合構造体５０
   が各該シート面と該排出オリフイスの間にガスの
   流れるチヤンネル９４，９８を形成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電気アー
   ク金属スプレー装置。 ３ 該主要流れ１２２によつて該アーク域から運
   ばれる溶融粒子の流れに収縮作用を与える２次ガ
   ス流れ１２６のために該アーク域１２０に隣接し
   て環状通路８４，１０４を形成すべく該整合構造
   体と並置されかつ協働するキヤツプ構造体５２を
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項のいずれかに記載の電気アーク金属スプ
   レー装置。 ４ ガス供給室２８であつてガス入口を形成する
   入口ポート３８と、隣接して該整合構造体が支持
   される出口ポート９０と、および該ガス供給室の
   後部の２つの支持ポート４４とを有するガス供給
   室を形成する構造体２８を含み、各該ワイヤガイ
   ド４２は対応支持ポートを貫通して延伸し、該結
   合手段４６，４８は各該ワイヤガイド４２がその
   支持ポート４４の内部で軸方向および角度方向移
   動の自由度を有するように該支持ポートの各々の
   外側で該ワイヤガイドに結合されるターミナル部
   材４６を含むことを特徴とした特許請求の範囲第
   １項乃至第３項のいずれかに記載の電気アーク金
   属スプレー装置。 ５ 該整合構造体５０を支持し、該シート面７２
   を該ワイヤガイド４２と整合させるべく該整合構
   造体の回転方向調節を許すために該出口ポート９
   ０に隣接して円筒状支持体を画成する構造体５４
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第４項のいずれかに記載の電気アーク金属スプ
   レー装置。 ６ 各該ワイヤガイド４２が円筒状先端部分７０
   を含む交換可能な端部６８を備えた細長い接触チ
   ユーブ部材６６であり、該整合構造体５０がワイ
   ヤガイドシートを内部に形成した収束貫通通路を
   画成する単一のノズルポジシヨナ部材５０である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５
   項のいずれかに記載の電気アーク金属スプレー装
   置。 ７ 該ノズルポジシヨナ部材５０の該前方へ向け
   て収束する通路９４，９８が複数のロープを有す
   る排出オリフイス９６，９６′，１００で終結す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載
   の電気アーク金属スプレー装置。 ８ 該シート面７２が半円筒状輪郭であつて、該
   ワイヤガイド４２が該シートに着座する円筒状先
   端７０を有しかつ該シートに沿つて軸方向移動の
   自由度を有し、該整合構造体５０は該半円筒状シ
   ート面と同軸でかつ該シート面と該排出オリフイ
   スの間を延伸する半円筒状チヤンネル構造９４を
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   第７項のいずれかに記載の電気アーク金属スプレ
   ー装置。 ９ 該整合構造体５０がプラスチツク材の単一部
   材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第８項のいずれかに記載の電気アーク金属ス
   プレー装置。 １０ 該ワイヤガイド４２の先端７０の間で該整
   合部材５０の内部に補足的ガス流チヤンネル１０
   ０を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第９項のいずれかに記載の電気アーク金属ス
   プレー装置。