WO2017029757A1

WO2017029757A1 - 溶射用マスキング部材

Info

Publication number: WO2017029757A1
Application number: PCT/JP2015/073372
Authority: WO
Inventors: 雄大中塚; 俊夫荻谷; 真央中田; 井伊谷　隆
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-02-23

Abstract

シリンダブロック１のシリンダヘッド取付面１１を覆った状態でシリンダブロック１に取り付けられてマスキングを行う筒状体３１を有するマスキング部材１３である。筒状体３１は、第１分割体３５および第２分割体３７からなり、第１分割体３５および第２分割体３７同士が結合することで正規形状に形成されて溶射時のマスキングを行う一方、前記正規形状から第１分割体３５および第２分割体３７同士が離反することで、溶射によって内周面６３，６５に付着した溶射皮膜６７を剥がすように構成される。

Description

溶射用マスキング部材

　本発明は、ワークの被溶射面に対し溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する際に、ワークの端部を覆うようにしてワークに取り付けられる溶射用マスキング部材に関する。

　車両に搭載されるエンジンなどのシリンダブロックのシリンダボアの内面に溶射皮膜を形成する技術が知られている。溶射皮膜を形成する際には、溶射ガンから噴出される溶滴をシリンダボアの内面に吹き付ける。その際、シリンダブロックの端部の表面へ溶滴が付着することを防ぐために、シリンダブロックの端部の表面に円筒状のマスキング部材を取り付ける場合がある（下記特許文献１参照）。

特開２００７－３１４８２４号公報

　ところで、マスキング部材を使用して溶射を行う場合には、マスキング部材の円筒状部分の内面にも溶滴が付着して溶射皮膜が形成される。その際、マスキング部材は、ランニングコストを考慮すれば、使用後には破棄せずに再利用することが好ましい。マスキング部材を再利用するには、マスキング部材に付着した溶射皮膜を洗浄などにより除去する必要があった。

　しかし、マスキング部材に付着した溶射皮膜を洗浄で除去すると、除去作業に手間および時間がかかり、作業性が低いという問題があった。

　そこで、本発明は、マスキング部材に付着する溶射皮膜を除去する作業が簡単になる溶射用マスキング部材を提供することを目的としている。

　本発明に係る溶射用マスキング部材は、ワークの端部を覆った状態でワークに取り付けられてマスキングを行う筒状体を有する。前記筒状体は、複数の構成体からなり、溶射時のマスキングを行ったのち、前記複数の構成体同士が離反することで、溶射によって内周面に付着した溶射皮膜を剥がすように構成されている。

　本発明に係る溶射用マスキング部材によれば、筒状体における複数の構成体同士を離反させるという単純な作業（動作）で、溶射によって内周面に付着した溶射皮膜を剥がすことができるため、マスキング部材に付着した溶射皮膜を除去する作業が簡単になる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る溶射装置およびシリンダブロックを示す側面図である。図２は、図１のマスキング部材を示す斜視図であり、２つの分割体同士が閉じた状態を示している。図３は、図１のマスキング部材を示す斜視図であり、２つの分割体同士が開いた状態を示している。図４は、図２の平面図である。図５は、図４の側面図である。図６は、図３の平面図である。図７は、図６の側面図である。図８は、図４を矢視Ａ方向からみた正面図である。図９は、図４のＢ－Ｂ線による断面図である。図１０は、図９における一対の分割体を開いた状態の断面図である。図１１は、本発明の第２実施形態に係るマスキング部材を示す斜視図であり、２つの分割体同士が閉じた状態を示している。図１２は、本発明の第２実施形態に係るマスキング部材を示す斜視図であり、２つの分割体同士が開いた状態を示している。図１３は、図１１の平面図である。図１４は、図１１の矢視Ｅ方向から見た図１３の側面図であり、２つの分割体同士が閉じた状態を示している。図１５は、図１３の側面図であり、２つの分割体同士が開いた状態を示している。図１６は、図１４の断面図である。図１７は、図１５の断面図である。図１８は、本発明の第３実施形態に係るマスキング部材を示す斜視図であり、筒状体が縮径した状態を示している。図１９は、図１８の平面図である。図２０は、図１９のＣ－Ｃ線による断面図である。図２１は、図１９のＣ－Ｃ線による断面図であり、筒状体の内周面に溶射皮膜が付着した状態を示す。図２２は、本発明の第３実施形態に係るマスキング部材を示す斜視図であり、筒状体が拡径した状態を示している。図２３は、図２２の平面図である。図２４は、図２３のＤ－Ｄ線による断面図である。図２５は、図２３のＤ－Ｄ線による断面図であり、筒状体の内周面に溶射皮膜が付着した状態を示す。図２６は、図１の溶射装置の作動手順を示す概略図である。

　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、左右方向はＨ方向とし、上下方向はＬ方向で示す。

　[第１実施形態]
　本発明の第１実施形態においては、ワークとしてのシリンダブロック１、および、このシリンダブロック１に溶射を施す溶射装置３が図１に示されている。

　シリンダブロック１は、例えばアルミニウム合金製であって、車両などに搭載されるエンジンに使用される。アルミニウム合金製のシリンダブロック１の内方には、シリンダボア５が形成され、該シリンダボア５のボア内面７（被溶射面）のほぼ全域に溶射皮膜９が形成される。シリンダブロック１の上面は、シリンダヘッド取付面１１に形成されている。第１実施形態に係るマスキング部材１３（溶射用マスキング部材）は、シリンダブロック１のシリンダヘッド取付面１１（ワークの端部）に載置された状態において、溶射時の溶射用マスキングに使用される。

　溶射装置３は、上側に配置されて上下方向であるＬ方向に沿って昇降する取付台１５と、取付台１５に設けられた溶射ガン１７と、溶射ガン１７の横側に配置されて左右方向であるＨ方向に沿って移動可能なマスキング部材搬送装置１９と、取付台１５に固定されて下方に延びる３本のエアブローノズル２１と、マスキング部材搬送装置１９に把持されるマスキング部材１３と、を備える。

　溶射ガン１７は、矢印方向に沿って回転可能に構成されている。また、下端部には、噴出口２３が設けられており、この噴出口２３から鉄系金属からなる溶射用材料を溶融させた溶滴２５が噴出される。溶射ガン１７を回転させながら上下方向に往復移動させることにより、シリンダブロック１のボア内面７（被溶射面）に溶滴２５を吹き付けて溶射皮膜９を形成する。このとき、シリンダヘッド取付面１１に溶滴２５が飛び散らないように、マスキング部材１３をシリンダヘッド取付面１１の上に載置する。従って、マスキング部材１３の内周面にも溶滴２５が付着するが、シリンダヘッド取付面１１に溶滴２５が付着することを抑制することができる。

　マスキング部材搬送装置１９は、側面視でＬ字状に形成されている。具体的には、マスキング部材搬送装置１９は、取付台１５から下方に延びる上下方向伸縮体２７と、上下方向伸縮体２７の下端部からＨ方向に延在する把持体２９と、から構成され、把持体２９でマスキング部材１３を保持する。

　図２～図１０を用いて、マスキング部材１３の構成を説明する。

　図２～図７に示すように、マスキング部材１３は、複数の構成体からなる筒状体３１を有する。筒状体３１は、上側に配置された円環状のリング体３３と、リング体３３の下側に配置された、半円状の第１分割体３５（構成体）および半円状の第２分割体３７（構成体）と、からなる。これらの第１分割体３５および第２分割体３７は、周方向に沿った所定位置で分離した２つの分割体である。これらのリング体３３、第１分割体３５および第２分割体３７には、それぞれ突起３９が形成され、これらの突起３９を貫通するピン４１を中心に、筒状体３１の中心軸ＣＬから離れる方向に第１分割体３５および第２分割体３７が回動（開閉）可能に構成されている。このように、第１分割体３５および第２分割体３７は、筒状体３１の中心軸ＣＬに直交する平面に沿って開閉可能に構成されている。

　前記リング体３３は、円環状の部材であり、外周面に径方向内側にへこんだ凹部４３が周方向に沿って連続して形成されている。図１に示すマスキング部材搬送装置１９の把持体２９を、前記リング体３３の凹部４３に挿入してマスキング部材１３を把持することにより、マスキング部材１３がマスキング部材搬送装置１９に保持される。

　また、筒状体３１における第１分割体３５および第２分割体３７の側面には、舌片４５が設けられピン４７を介してアーム４９の一端が回動可能に軸支されている。アーム４９の他端はピン５１を介してロッド５３に軸支されており、該ロッド５３はシリンダ５５から出没可能に構成される。従って、シリンダ５５を作動させてロッド５３を引き込むと、アーム４９が引っ張られてピン４７を中心に第１分割体３５および第２分割体３７が回動（開閉）する。このように、第１実施形態では、図２，４，５に示す状態、即ち第１分割体３５および第２分割体３７が閉じた状態がマスキング部材１３の正規形状であり、この正規形状において溶射時のマスキングを行う。また、図３，６，７に示すように第１分割体３５および第２分割体３７同士が離反した離反状態において、図８，９に示すマスキング部材１３の内周面に付着した溶射皮膜を剥離するように構成されている。なお、図８，９に示すように、リング体３３、第１分割体３５および第２分割体３７の内周面６１，６３，６５は、下方に行くに従って径寸法が徐々に小さくなる傾斜面に形成されている。換言すれば、リング体３３、第１分割体３５および第２分割体３７の内周面６１，６３，６５で囲まれた内部空間は、円錐台状に形成されている。

　シリンダボア５のボア内面７に溶射を行ったあとは、図８，９に示すように、第１分割体３５および第２分割体３７の内周面６３，６５の下部に溶射皮膜６７が付着している。そして、図１０に示すように、第１分割体３５および第２分割体３７を開くと、内周面６３，６５に付着した溶射皮膜６７が下方に落ちて除去される。なお、溶射皮膜６７は、リング状（円筒状）に形成されている。

　以下に、第１実施形態による作用効果を説明する。

　（１）シリンダブロック１（ワーク）のボア内面７（被溶射面）に溶滴２５を吹き付けて溶射皮膜９を形成する際に、シリンダブロック１のシリンダヘッド取付面１１（ワークの端部）を覆った状態でシリンダブロック１に取り付けられてマスキングを行う筒状体３１を有するマスキング部材１３である。筒状体３１は、第１分割体３５および第２分割体３７（複数の構成体）からなり、第１分割体３５および第２分割体３７同士（構成体同士）が結合することで正規形状に形成されて溶射時のマスキングを行う一方、溶射によって筒状体３１の内周面に付着したリング状の溶射皮膜６７から離間する方向に、前記正規形状から前記第１分割体３５および第２分割体３７同士が離反することで、前記リング状の溶射皮膜６７を剥がすように構成されている。

　このように、筒状体３１における第１分割体３５および第２分割体３７（複数の構成体）同士を互いに離反させるという単純な作業（動作）で、溶射によって内周面に付着した溶射皮膜６７を剥がすことができるため、マスキング部材１３に付着した溶射皮膜６７を除去する作業が簡単になる。また、マスキング部材１３に付着した溶射皮膜６７は、リング状に形成されており、冷却時に圧縮残留応力が作用して内方に縮まろうとしている。従って、第１分割体３５および第２分割体３７同士が互いに離反すれば、溶射皮膜６７が縮む応力を上手く利用しつつ、この縮む応力に反する外方への力との相乗効果で、短時間で簡便に、かつ、きれいに溶射皮膜６７を除去することができる。

　（２）筒状体３１の構成体は、周方向に沿った所定位置で分離した第１分割体３５および第２分割体３７（複数の分割体）であり、第１分割体３５および第２分割体３７は、筒状体３１の中心軸に直交する平面に沿って開閉可能に構成されている。

　このように、筒状体３１の構成体は、第１分割体３５および第２分割体３７（複数の分割体）であるため、第１分割体３５および第２分割体３７を開閉させるという単純な動作で溶射皮膜６７を剥がすことができる。

　（３）前記ワークがエンジンのシリンダブロック１である場合は、シリンダブロック１のボア内面７に溶射皮膜９を形成する際に、マスキング部材１３に付着した溶射皮膜６７を除去する作業が簡単になる。

　[第２実施形態]
　次に、第２実施形態について説明する。ただし、第１実施形態と同じ構成については、同一符号を付けて説明を省略する。

　図１１，１３，１４に示すように、第２実施形態に係るマスキング部材１１３は、複数の構成体からなる筒状体１３１から構成される。筒状体１３１は、上側に配置された円環状のリング体１３３と、半円状の第３分割体１３５（構成体）と、半円状の第４分割体１３７（構成体）と、からなる。これらの第３分割体１３５および第４分割体１３７は、周方向に沿った所定位置で分離した２つの分割体である。このリング体１３３には突起１３９が形成され、第３分割体１３５および第４分割体１３７にも、それぞれ突起１４０が形成されている。これらの突起同士にピン１４１が挿通されている。従って、図１２，１５に示すように、第３分割体１３５および第４分割体１３７は、ピン１４１を中心にリング体１３３に対して回動（開閉）可能に構成されている。このように、分割体は、前記筒状体１３１の中心軸ＣＬに直交する方向から見た側面視において中心軸方向に開閉可能に構成されている。なお、図１６に示すように、リング体１３３、第３分割体１３５および第４分割体１３７の内周面１６１，１６３，１６５は、下方に行くに従って径寸法が徐々に小さくなる傾斜面に形成されている。換言すれば、リング体１３３、第３分割体１３５および第４分割体１３７の内周面１６１，１６３，１６５で囲まれた内部空間は、円錐台状に形成されている。

　シリンダボア５のボア内面７に溶射を行ったあとは、図１６に示すように、第３分割体１３５および第４分割体１３７の内周面１６３，１６５の下部に溶射皮膜６７が付着している。そして、図１７に示すように、第３分割体１３５および第４分割体１３７を開くと、内周面１６３，１６５に付着した溶射皮膜６７が下方に落ちて除去される。

　以下に、第２実施形態による作用効果を説明する。

　（１）筒状体１３１の構成体は、周方向に沿った所定位置で分離した第３分割体１３５および第４分割体１３７（複数の分割体）であり、第３分割体１３５および第４分割体１３７は、筒状体１３１の中心軸ＣＬに直交する方向から見た側面視において中心軸方向に開閉可能に構成されている。

　このように、筒状体１３１の構成体は、第３分割体１３５および第４分割体１３７（複数の分割体）であるため、第３分割体１３５および第４分割体１３７を開閉させるという単純な動作で溶射皮膜６７を剥がすことができる。

　[第３実施形態]
　次に、図１８～図２５を用いて、第３実施形態について説明する。ただし、第１、第２実施形態と同じ構成については、同一符号を付けて説明を省略する。

　第３実施形態に係るマスキング部材２１３は、周方向に沿った複数の構成体からなる筒状体２３１と、該筒状体２３１の外周側に嵌合された環状部材２４０とを備える。

　前記筒状体２３１は、筒状体２３１の中心軸方向に沿って延在すると共に荷重が加えられない通常状態では周方向に沿った所定の幅寸法を有するスリット２４１を有する。つまり、周方向に隣接するスリット同士２４１，２４１の間の部分が前記構成体となる。また、筒状体２３１は、リング部２３３と、リング部２３３に一体形成された側面部２３５とからなる。

　図２２～図２５に示すように、筒状体２３１に荷重を加えない状態では、スリット２４１の周方向に沿った幅寸法が最大限になる。スリット２４１は、筒状体２３１の上側に形成された上側スリット２４３と、筒状体２３１の下側に形成された下側スリット２４５と、からなる。上側スリット２４３は、筒状体２３１の上縁２３１ａから下方に延在する。

　具体的には、上側スリット２４３の上端２４３ａは、筒状体２３１の上縁２３１ａであり、上側スリット２４３の下端２４３ｂは、筒状体２３１の上下方向の中央部よりも下側に配置される。そして、上側スリット２４３の幅寸法は、上端２４３ａが最も大きく、下方に向かうに従って徐々に幅寸法が狭まる形状、つまり、側面視で下方に行くにつれて幅が小さくなる三角状に形成されている。

　下側スリット２４５の下端２４５ａは、筒状体２３１の下縁２３１ｂの位置に対応し、下側スリット２４５の上端２４５ｂは、筒状体２３１の上下方向の中央部よりも上側に配置される。そして、下側スリット２４５の幅寸法は、下端２４５ａが最も大きく、上方に向かうに従って徐々に幅寸法が狭まる形状、つまり、側面視で上方に行くにつれて幅が小さくなる三角状に形成されている。さらに、筒状体２３１の側面を周方向に沿って見ると、上側スリット２４３と下側スリット２４５とが交互に配置されている。筒状体２３１は、弾性部材から形成されているため、外周面を径方向内側に圧縮すると、上側スリット２４３の幅および下側スリット２４５の幅が狭まることで、筒状体２３１が縮径される。即ち、筒状体２３１に荷重が加えられない通常状態では、図２２～図２４に示すように、環状部材２４０が筒状体２３１の上部に配置され、上側スリット２４３の幅および下側スリット２４５の幅が最大になっているため、筒状体２３１の径寸法が最大になっている。そして、図１８～図２０に示すように、環状部材２４０を中心軸方向の下方にスライドさせると、上側スリット２４３の幅および下側スリット２４５の幅が狭まることで、筒状体２３１が縮径される。

　ここで、図１８～図２０に示す状態のときに、マスキング部材２１３を溶射時のマスキングとして用いる。すると、図２１に示すように、マスキング部材２１３の内周面２６３の下部に溶射皮膜６７が付着している。この溶射皮膜６７は、本実施形態では、円筒状に固化して形成されている。

　そして、環状部材２４０を上方にスライドさせて、図２５に示すように筒状体を拡径させると、固化した溶射皮膜がマスキング部材の内周面から剥離される。

　以下に、第３実施形態による作用効果を説明する。

　（１）筒状体２３１は、筒状体２３１の中心軸方向に沿って延在すると共に荷重が加えられない通常状態では周方向に沿った所定の幅寸法を有するスリット２４１を備えている。筒状体２３１の外周側に嵌合された環状部材２４０を設け、この環状部材２４０を筒状体２３１の中心軸方向にスライドさせることにより、スリット２４１における筒状体２３１の周方向に沿った幅寸法が拡大して筒状体２３１が拡径するように構成している。

　筒状体２３１にはスリット２４１が設けられ、環状部材２４０を筒状体２３１の中心軸方向にスライドさせることにより、筒状体２３１が拡径する。このように、環状部材２４０をスライドさせるという単純な動作で溶射皮膜６７を剥がすことができる。

　[第４実施形態]
　次いで、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態では、図１の溶射装置の作動手順を説明する。

　図２６に示すように、まず、マスキング部材搬送装置１９を作動させて、マスキング部材１３をシリンダブロック１のシリンダヘッド取付面１１（ワークの端部）の上に載置する。

　次に、溶射ガン１７を回転させながら上下方向に往復移動させることにより、シリンダブロック１のボア内面７（被溶射面）に溶滴２５を吹き付けて溶射皮膜６７を形成する（図１参照）。

　そして、溶射が終了すると、マスキング部材１３の上方まで溶射ガン１７を上側に移動させる。さらに、マスキング部材搬送装置１９を作動させて、マスキング部材１３を左方向に移動させる。

　このとき、マスキング部材１３に付着した溶射皮膜６７を剥離する。例えば、第１では、第１分割体３５と第２分割体３７を開くことにより、溶射皮膜６７を剥離する。第３実施形態では、環状部材２４０を上端までスライドさせて筒状体２３１を拡径する。なお、図２６に示すように、シリンダブロック１から外れた位置で、溶射皮膜６７を剥離する。つまり、溶射皮膜６７を剥離するときには、マスキング部材１３の下側には、シリンダブロック１が配置されていない。

　そして、マスキング部材搬送装置１９の上下方向伸縮体２７を作動させて、マスキング部材１３を上方に移動させる。そして、エアブローノズル２１から空気１００を吹き出し、マスキング部材１３の内周面に残存した溶射皮膜を吹き飛ばす。

　以下に、第４実施形態による作用効果を説明する。

　（１）シリンダブロック１（ワーク）が筒状体３１の下側に配置されたときに、シリンダブロック１のボア内面７（被溶射面）に溶滴２５を吹き付けて溶射皮膜を形成し、シリンダブロック１が筒状体３１の下側から他の位置に移動したときに、筒状体３１の内周面の溶射皮膜６７を除去するように構成している。

　このように、筒状体３１の内周面の溶射皮膜６７を除去するときには、筒状体３１の下側にシリンダブロック１が配置されていない。従って、剥がれ落ちた溶射皮膜６７の一部がシリンダブロック１に付着することを好適に抑制することができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

　例えば、前述した実施形態では、ワークとしてシリンダブロック１を例にとって説明したが、ワークとして溶射皮膜９が形成される被溶射面を備えるものであれば、シリンダブロック１に限ることはない。すなわち、ワークの被溶射面が、ボア内面７のように曲面ではなく平面でもよい。

　本発明は、ワークの被溶射面に対し溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する際に、ワークの端部を覆うようにしてワークに取り付けられるマスキング部材に適用される。

１　シリンダブロック（ワーク）
７　ボア内面（被溶射面）
９　溶射皮膜
１１　シリンダヘッド取付面（ワークの端部）
１３　マスキング部材
２５　溶滴
３１，１３１，２３１　筒状体
３５　第１分割体（構成体）（分割体）
３７　第２分割体（構成体）（分割体）
６３，６５　内周面
６７　溶射皮膜
１３５　第３分割体（構成体）（分割体）
１３７　第４分割体（構成体）（分割体）
２４０　環状部材
２４１　スリット

Claims

　ワークの被溶射面に溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する際に、前記ワークの端部を覆った状態でワークに取り付けられてマスキングを行う筒状体を有する溶射用マスキング部材であって、
　前記筒状体は、複数の構成体からなり、これら複数の構成体同士が結合することで正規形状に形成されて溶射時のマスキングを行う一方、
　溶射によって筒状体の内周面に付着したリング状の溶射皮膜から離間する方向に、前記正規形状から前記複数の構成体同士が離反することで、前記リング状の溶射皮膜を剥がすように構成されたことを特徴とする溶射用マスキング部材。
　前記筒状体の構成体は、周方向に沿った所定位置で分離した複数の分割体であり、
　これら複数の分割体は、前記筒状体の中心軸に直交する平面に沿って開閉可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の溶射用マスキング部材。
　前記筒状体の構成体は、周方向に沿った所定位置で分離した複数の分割体であり、
　これら複数の分割体は、前記筒状体の中心軸に直交する方向から見た側面視において中心軸方向に開閉可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の溶射用マスキング部材。
　前記筒状体は、該筒状体の中心軸方向に沿って延在すると共に荷重が加えられない通常状態では周方向に沿った所定の幅寸法を有するスリットを備え、
　前記筒状体の外周側に嵌合された環状部材を設け、
　この環状部材を筒状体の中心軸方向にスライドさせることにより、前記スリットにおける筒状体の周方向に沿った幅寸法が拡大して筒状体が拡径するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の溶射用マスキング部材。
　前記ワークが筒状体の下側に配置されたときに、ワークの被溶射面に溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成し、
　前記ワークが筒状体の下側から他の位置に移動したときに、筒状体の内周面の溶射皮膜を除去するように構成したことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の溶射用マスキング部材。
　前記ワークは、エンジンのシリンダブロックであることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の溶射用マスキング部材。