(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶射本体部と先端ノズルとを有し、粉体を溶射する溶射装置であって、
前記先端ノズルが、前記溶射本体部と分離可能に構成され、
前記先端ノズルを溶射位置と待機位置に移動させるノズル移動機構を有し、
前記溶射本体部の粉体流路の上流側に、粉体を定量ずつ切り出すシャッター部を備えることを特徴とする溶射装置。
【請求項２】
前記待機位置に位置する先端ノズルを清掃する清掃機構を有することを特徴とする請求項１に記載の溶射装置。
【請求項３】
前記清掃機構が、前記先端ノズルに挿入されて流体を噴出する噴出ノズルを有することを特徴とする請求項２に記載の溶射装置。
【請求項４】
前記噴出ノズルが、流体を噴出する１つ以上の噴出孔を有し、
前記噴出孔は、前記先端ノズルの内面に向かって流体が噴出された際に、溶射方向とは逆方向に向かうように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の溶射装置。
【請求項５】
前記清掃機構が、前記先端ノズルの内面を清掃するブラシユニットを有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の溶射装置。
【請求項６】
前記清掃機構が、前記先端ノズルの出口側に当接し、前記先端ノズルの内部に向かって流体を噴出する先端噴出ユニットを有することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の溶射装置。
【請求項７】
前記先端ノズルが、溶射には使用しないダミーノズルを含んで複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の溶射装置。
【請求項８】
前記ノズル移動機構が、前記先端ノズル端面と前記溶射本体部がすり合わせ状態で移動することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の溶射装置。
【請求項９】
溶射装置により粉体を溶射する溶射方法であって、
前記溶射装置が、溶射本体部と、前記溶射本体部と分離可能に構成された先端ノズル
を有し、
前記先端ノズルを、溶射位置と待機位置の間で移動し、
前記溶射位置において前記先端ノズルによる溶射を行い、
前記溶射装置が、前記先端ノズルを清掃する清掃機構を有し、
前記待機位置において前記先端ノズルを前記清掃機構により清掃することを特徴とする溶射方法。
【請求項１０】
前記溶射装置が、溶射位置と待機位置の間で移動可能な複数の先端ノズルを有し、
前記溶射位置における先端ノズルによる溶射と、前記待機位置における他の先端ノズルの清掃を並行して行うことを特徴とする請求項９に記載の溶射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の表面に粉体を溶射する溶射装置及び溶射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物の表面を樹脂等で被覆する手段として、溶融樹脂をホットメルトガンで吐出する方法が一般的に行われているが、適用できる樹脂が限定的であり用途範囲が狭い。
また、ノズルから吐出後に樹脂の糸引き現象が生じるため、狭領域への正確な被覆が困難であり、かつ樹脂の無駄が生じるとともにサイクルアップが難しいという問題点がある。
ホットメルトガンに替わりホットランナーを用いることで適用樹脂範囲が広がるものの、同様の糸引き現象が生じる。
また、樹脂溶液コートやエマルジョンコート等の湿式方法もあるが、材料が限定的であり、かつ塗布後に溶剤を気化させなければならず溶剤の環境負荷も高いなどの問題点がある。
【０００３】
さらに、射出成形機と同様に樹脂原料を加熱しながらスクリューで押し出して溶融化した溶融樹脂を、金属等の対象物表面に微粒子状に噴射して被膜を形成する方法も提案されている（特許文献１参照）。
この装置は、大型対象物の表面への樹脂被覆には適していても、微量の樹脂の正確な間欠噴射は困難であり、例えば紙コップ等の開口カール部の段差部に少量の樹脂盛りをする等の用途には適用困難であり、かつ装置の小型化・高速化が困難であるとともに、設備コストも高い等の問題点がある。
【０００４】
また、他の方法として、溶射ガンにより接着性樹脂粉末を対象物表面にアセチレン、プロパン等による火炎を利用するフレーム溶射で樹脂被覆することも知られている(特許文献２参照)。
しかし、この場合も間欠処理化やスプレーパターン制御が困難であり、狭領域への確実な溶射被覆は困難であり、且つ対象物や被覆樹脂自体が火炎により熱劣化を起こす虞がある。
これらの問題を解決するため、本出願人は、合成樹脂を主体とする粉体を間欠的に、加熱ガスで噴出する溶射（被覆）装置及び溶射（被覆）方法を提案した（特願２０１４−１１２６１７号）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−２０１８３３号公報
【特許文献２】特開昭６３−１４１６６６号公報
【特許文献３】特開平０５−１７９４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来公知の技術や、本出願人が提案した技術において、溶射装置の噴出口部分である先端ノズルの内面に合成樹脂等が付着・堆積した場合、それらに起因する凝集物の混入が起きたり、溶射量が変化したりするため、所定のインターバルで先端ノズルの内面を清掃することが不可欠である。
先端ノズルの内面の清掃を行う際には、溶射工程を一旦停止する必要があり、例えば、特許文献３のように、溶射装置に清掃機構を予め備えておき、所定のインターバルで先端ノズルの内面を自動的に清掃するとしても、作業者が直接作業するのに比べて停止する時間は少なくすることは可能であるが、所定の時間の溶射工程の停止は必要であり、対象物の製造ラインに組み込んだ場合、ライン全体の効率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、前述した問題点を解決するものであり、ライン全体の効率を低下させることなく、正確に効率よく溶射することができる溶射装置及び溶射方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る溶射装置は、溶射本体部と先端ノズルとを有し、粉体を間欠的に溶射する溶射装置であって、前記先端ノズルが、前記溶射本体部と分離可能に構成され、前記先端ノズルを溶射位置と待機位置に移動させるノズル移動機構を有し、前記溶射本体部の粉体流路の上流側に、粉体を定量ずつ切り出すシャッター部を備えることにより、前記課題を解決するものである。
また、本発明に係る溶射方法は、溶射装置により粉体を溶射する溶射方法であって、前記溶射装置が、溶射本体部と、前記溶射本体部と分離可能に構成された先端ノズルを有し、前記先端ノズルを、溶射位置と待機位置の間で移動し、前記溶射位置において前記先端ノズルによる溶射を行い、前記溶射装置が、前記先端ノズルを清掃する清掃機構を有し、前記待機位置において前記先端ノズルを前記清掃機構により清掃することにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本請求項１に係る溶射装置によれば、先端ノズルが、溶射本体部と分離可能に構成され、先端ノズルを溶射位置と待機位置に移動させるノズル移動機構を有することにより、対象物の製造ラインに組み込んだ場合、交換、メンテナンス等のために、対象物の移動と並行してノズル移動機構により先端ノズルを溶射位置と待機位置の間で移動させることが可能となり、ライン全体の効率を低下させることなく、正確に効率よく溶射することができる。
【００１０】
さらに、溶射本体部の粉体流路の上流に粉体を定量切り出すシャッター部を備えることにより、より正確に溶射することができる。
本請求項２に記載の構成によれば、待機位置に位置する先端ノズルを清掃する清掃機構を有することにより、先端ノズルの交換や、作業者による清掃作業が不要となるとともに、ノズル移動機構により溶射位置から待機位置に移動した先端ノズルを、待機位置で清掃して再び溶射に用いることができ、ライン全体の効率をさらに向上することができる。
本請求項３に記載の構成によれば、清掃機構が、先端ノズルに挿入されて流体を噴出する噴出ノズルを有することにより、可動部が少なく、少ないスペースで設置することが可能となる。
また、流体の噴出により清掃と同時に先端ノズルを冷却することが可能となり、加熱ガスを用いた溶射の際に、先端ノズルの内面への樹脂等の付着を減少させることができる。
さらに、流体の噴出により高速に清掃することができ、ライン全体の効率をさらに向上することができる。
【００１１】
本請求項４に記載の構成によれば、噴出ノズルが、流体を噴出する１つ以上の噴出孔を有し、噴出孔は、先端ノズルの内面に向かって流体が噴出された際に、溶射方向とは逆方向に向かうように設定されていることにより、清掃時の流体や付着していた樹脂等が溶射対象側に飛散することがない。
本請求項５に記載の構成によれば、清掃機構が、先端ノズルの内面を清掃するブラシユニットを有することにより、強固に付着した樹脂等を除去することが可能となるとともに、流体の噴出と併用することでより確実に先端ノズルの内面を清掃することができる。
本請求項６に記載の構成によれば、清掃機構が、先端ノズルの出口側に当接し、先端ノズルの内部に向かって流体を噴出する先端噴出ユニットを有することにより、先端ノズルの溶射方向の端部まで、確実に清掃することが可能となるとともに、清掃時の流体や付着していた樹脂等が溶射対象側に飛散することをさらに確実に防止することができる。
本請求項７に記載の構成によれば、先端ノズルが、溶射には使用しないダミーノズルを含んで複数設けられていることにより、加熱ガスを用いた溶射の際に必要となる昇温待機時に、ダミーノズルを溶射位置に位置させることで、溶射ノズルの温度上昇が抑制され、溶射時の先端ノズルの内面への樹脂等の付着を減少させることが可能となる。
本請求項８に記載の構成によれば、先端ノズル端面と前記溶射本体部がすり合わせ状態で移動することにより、加熱ガスを用いた溶射の際に溶射本体部内のガス温度低下を最小限にとどめ、昇温待機のタイムロスをなくすことが可能となり、ライン全体の効率をさらに向上することができる。また、ライン内に飛散する微粒子が混入する可能性が低くなり、不良率を抑えることもできる。
【００１２】
本請求項９に係る溶射方法によれば、先端ノズルを、溶射位置と待機位置の間で移動し、溶射位置において先端ノズルによる溶射を行うことにより、対象物の製造ラインに組み込んだ場合、交換、メンテナンス等のために、対象物の移動と並行して先端ノズルを溶射位置と待機位置の間で移動させることが可能となり、ライン全体の効率を低下させることなく、正確に効率よく溶射することができる。
また、待機位置において先端ノズルを清掃機構により清掃することにより、先端ノズルの交換や、作業者による清掃作業が不要となるとともに、ノズル移動機構により溶射位置から待機位置に移動した先端ノズルを、待機位置で清掃して再び溶射に用いることができ、ライン全体の効率をさらに向上することができる。
本請求項１０に記載の構成によれば、溶射位置における先端ノズルによる溶射と、待機位置における他の先端ノズルの清掃を並行して行うことにより、清掃のタイムロスをなくすことが可能となり、ライン全体の効率をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る溶射装置の説明図。
【図２】溶射装置の先端ノズルの説明図。
【図３】溶射装置の清掃機構の噴出ノズルの説明図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る溶射装置の動作説明図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る溶射装置及びその動作の説明図。
【図６】本発明の第３実施形態に係る溶射装置及びその動作の説明図。
【図７】清掃ノズルの他の実施形態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
本発明の第１実施形態に係る溶射装置１００は、図１に示すように、溶射本体部１１０と先端ノズル１２０とを有し、合成樹脂等の粉体を加熱ガス中に噴出して対象物表面に溶射するものである。
先端ノズル１２０は、溶射本体部１１０と分離可能に構成されており、先端ノズル１２０を溶射位置Ｙと待機位置Ｗに移動させるノズル移動機構１３０を備えている。
また、本実施形態では、ダミーノズル１５０を備えており、ダミーノズル１５０は、ノズル移動機構１３０によって、先端ノズル１２０が待機位置Ｗに移動した際に溶射位置Ｙに移動可能に構成されている。
【００１５】
ノズル移動機構１３０は、先端ノズル１２０及びダミーノズル１５０を支持する板状のノズル支持部材１３２と、ノズル支持部材１３２を溶射方向と直交する方向にスライドさせる往復動部材１３１とを有し、往復動部材１３１の駆動により、先端ノズル１２０を溶射位置Ｙと待機位置Ｗの間を移動するように構成されている。
溶射本体部１１０は、対象物表面に向けて加熱ガスを噴出する加熱ガス噴出部１１１と、加熱ガス流の中に粉体を噴出する粉体噴出部１１２を有している。
粉体噴出部１１２には、シャッター部１１３から所定の量の粉体が間欠的に供給され、加熱ガス噴出部１１１から連続的に噴出される加熱ガス流内に粉体が噴出されることによって、対象物に応じた溶射が行われる。
待機位置Ｗに移動した先端ノズル１２０に対応する位置には、先端ノズル１２０に挿入されて流体を噴出する噴出ノズル１４１を有する清掃機構１４０が配置されている。
【００１６】
先端ノズル１２０は、図２に示すように、溶射本体部１１０側の入り口で円形断面であり、先端開口１２２が長円形となるように形成されている。
なお、先端開口１２２の形状は、溶射すべき対象物表面の形状に応じて適宜設計すればよい。
また、内面１２１の断面形状も、先端開口１２２まで円滑に溶射できるよう、途中まで徐々に径の小さくなる円形断面で、先端側の所定長さだけ連続的に断面形状を変化させてもよく、溶射本体部１１０側の入り口のみ円形断面とし、入口側から先端開口１２２までの全体で連続的に断面形状を変化させてもよい。
【００１７】
噴出ノズル１４１は、図３に示すように、その外形が先端ノズル１２０の内面１２１と相似形であり、外面には流体を噴出する複数の噴出孔１４２を有し、先端ノズル１２０に挿入された際に、清掃のための流体が先端ノズル１２０の内面１２１との間の僅かな隙間を高速に流れて、先端ノズル１２０の内面の清掃及び冷却を行うように構成されている。
噴出孔１４２は、先端ノズル１２０の内面１２１に向かって流体が噴出された際に、先端ノズル１２０の内面１２１に沿って溶射方向とは逆方向に向かうように設定されており、清掃・冷却後の流体や付着していた樹脂等が、溶射対象側に飛散することがない。
本実施形態では、噴出孔１４２が、前後方向の２箇所に周方向４個ずつ、合計８個設けられているが、その数や配置、開口の大きさ等は、清掃・冷却に適するように適宜設定すればよい。
【００１８】
以上のように構成された第１実施形態の溶射装置１００の動作について、図４に基づいて説明する。
まず、図４ａに示すように、溶射位置Ｙにダミーノズル１５０を配置した状態で、加熱ガスのみを連続的に噴出し、加熱ガスの温度を安定させる。
次に、図４ｂに示すように、ノズル移動機構１３０を作動させて、溶射位置Ｙに先端ノズル１２０を位置させ、粉体を適量噴出して溶射を行う。
この時、加熱ガスは連続的に噴出を続け、加熱ガスの温度は安定した状態であるため、先端ノズル１２０が溶射位置Ｙに移動した直後に溶射が可能である。
次に、図４ｃに示すように、ノズル移動機構１３０を作動させて、待機位置Ｗに先端ノズル１２０を位置させる。
この時、溶射位置Ｙにはダミーノズル１５０が位置するため、加熱ガスのみを連続的に噴出し続けることができる。
次に、図４ｄに示すように、待機位置Ｗに位置した先端ノズル１２０内に清掃機構１４０の噴出ノズル１４１を挿入し、噴出ノズル１４１から流体を噴出して先端ノズル１２０の内面を清掃するとともに、先端ノズル１２０を流体によって冷却する。
そして、清掃機構１４０の噴出ノズル１４１を退避させて、図４ａの状態に戻し、ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ａのサイクルを繰り返し行う。
【００１９】
先端ノズル１２０は、温度が高くなるほど樹脂等の付着が多くなることから、前述のサイクルにおいて、図４ｂの状態で行う粉体の間欠的な噴射一回ごとに、次の図４ｃの状態に移行させてもよく、先端ノズル１２０が図４ｄの状態の清掃時に充分冷却できれば、図４ｂの状態で粉体の間欠的な噴射を複数回行った後に次の図４ｃの状態に移行させてもよい。
また、ダミーノズル１５０は筒状のものとしたが、加熱ガスを連続的に噴出して温度を安定させることが可能なものであれば、どのような形状のものであってもよく、また、ノズル支持部材１３２に噴出する加熱ガスの流路となる開口を設け、独立したダミーノズルを省略してもよい。
【実施例２】
【００２０】
本発明の第２実施形態に係る溶射装置は、図５に示すように、溶射位置Ｙの両側に２つの待機位置Ｗａ、Ｗｂを設け、両方の待機位置Ｗａ、Ｗｂに対応して２つの噴出ノズル１４１ａ、１４１ｂを設け、溶射位置Ｙと待機位置Ｗａとの間で移動する先端ノズル１２０ａと溶射位置Ｙと待機位置Ｗｂとの間で移動する先端ノズル１２０ｂの２つの先端ノズルを設けたものである。
その他の構成は前述の第１実施形態と同様である（図示も簡略化した。）。
【００２１】
以上のように構成された第２実施形態の溶射装置の動作について、図５に基づいて説明する。
まず、図５ａに示すように、溶射位置Ｙにダミーノズル１５０を配置した状態で、加熱ガスのみを連続的に噴出し、加熱ガスの温度を安定させる。
次に、図５ｂに示すように、ノズル移動機構１３０を作動させて、溶射位置Ｙに先端ノズル１２０ｂを位置させ、粉体を適量噴出して溶射を行う。
次に、図５ｃに示すように、ノズル移動機構１３０を作動させて、溶射位置Ｙに先端ノズル１２０ａを位置させ、同時に待機位置Ｗｂに先端ノズル１２０ｂを位置させる。
この時、溶射位置Ｙでの先端ノズル１２０ａによる溶射と、待機位置Ｗｂでの噴出ノズル１４１ｂによる先端ノズル１２０ｂの清掃・冷却を並行して行う。
次に、再び、図５ｂに示すように、ノズル移動機構１３０を作動させて、ノズル移動機構１３０を作動させて、溶射位置Ｙに先端ノズル１２０ｂを位置させ、同時に待機位置Ｗａに先端ノズル１２０ａを位置させ、溶射位置Ｙでの先端ノズル１２０ｂによる溶射と、待機位置Ｗａでの噴出ノズル１４１ａによる先端ノズル１２０ａの清掃・冷却を並行して行う。
以降、ｂ→ｃ→ｂ→ｃ・・・のサイクルを繰り返し行う。
【００２２】
このことで、ノズル移動機構１３０が作動している期間以外は、常に溶射すべき対象物に対して溶射可能となるため、対象物の移動とノズル移動機構１３０のタイミングを合わせることで、全体のタイムロスがなくなり、ライン全体の効率を低下させることがない。
なお、２つの先端ノズル１２０ａ、１２０ｂの移動は、第１実施形態と同様に、粉体の間欠的な噴射一回ごとでも、数回噴射を行った後でもよい。
また、ダミーノズル１５０についても、第１実施形態と同様に、どのような形状のものであってもよく、また、ダミーノズル１５０を設けずに、２つの先端ノズル１２０ａ、１２０ｂのいずれかを溶射位置Ｙに位置させ、加熱ガスのみを連続的に噴出して加熱ガスの温度を安定させ、溶射のための粉体の噴出前にノズル移動機構１３０を動作させて先端ノズル１２０を切り替えるようにしてもよい。
【実施例３】
【００２３】
本発明の第３実施形態に係る溶射装置は、図６に示すように、清掃機構が、先端ノズル１２０の出口側から当接し先端ノズル１２０の内部に向かって流体を噴出する先端噴出ユニット１４４を有するものである。
その他の構成は前述の第１実施形態と同様である（図示も簡略化した。）。
先端開口１２２の断面形状が小さい場合、挿入される噴出ノズル１４１の先端も細くなり、先端ノズル１２０の内面１２１に向かう噴出孔を先端付近に設けることが困難なため、先端ノズル１２０の先端開口１２２近傍が十分に清掃・冷却できない場合があった。
この第３実施形態に係る溶射装置によれば、先端噴出ユニット１４４から噴出される流体によって、先端ノズル１２０の先端開口１２２近傍も十分に清掃・冷却することが可能となる。
【００２４】
前述した各実施形態では、ノズル移動機構１３０は、先端ノズル１２０を溶射方向と直交する方向に直線的に往復動させるものであるが、先端ノズル１２０あるいはダミーノズル１５０を溶射方向と直交する面内で回転移動させるものであってもよい。
２つ以上の先端ノズル１２０を移動可能とし、溶射本体部１１０を複数配置して同時に複数箇所の溶射を行ったり、先端開口１２２の断面形状の異なる先端ノズル１２０を準備し、態様の異なる溶射を行うようにしてもよい。
【００２５】
前述した各実施形態では、清掃機構１４０は、噴出ノズル１４１が先端ノズル１２０に挿入されて、噴出孔１４２から清掃・冷却のための流体を噴出するものであるが、例えば、先端ノズル１２０の内面１２１の断面形状で円形部分が長い場合、図７に示すように、先端ノズル１２０の内面１２１の円形断面部分に相当する長さの放射状にブラシ１４５を備えたブラシユニット１４３を回転可能に設けてもよく、先端ノズル１２０の内面１２１を短時間で効率的に清掃できるものであれば、いかなる構成のものであってもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１００  ・・・  溶射装置
１１０  ・・・  溶射本体部
１１１  ・・・  加熱ガス噴出部
１１２  ・・・  粉体噴出部
１１３  ・・・  シャッター部
１２０  ・・・  先端ノズル
１２１  ・・・  内面
１２２  ・・・  先端開口
１３０  ・・・  ノズル移動機構
１３１  ・・・  往復動部材
１３２  ・・・  ノズル支持部材
１４０  ・・・  清掃機構
１４１  ・・・  噴出ノズル
１４２  ・・・  噴出孔
１４３  ・・・  ブラシユニット
１４４  ・・・  先端噴出ユニット
１４５  ・・・  ブラシ
１５０  ・・・  ダミーノズル
Ｙ    ・・・  溶射位置
Ｗ    ・・・  待機位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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