(57)【要約】【課題】溶射ガンの狙い位置確認を容易かつ正確にする。溶射位置ティーチングの安全性の向上。【解決手段】溶射ガン１０の溶射噴射口に嵌合し得る根幹２１，それに連なり溶射ガンの先端面に当接するフランジ２２，それに連なる小径の首２３、および、それに連なる大径の元部がありそれから先細になった尖端２５がある頭体２４、を持つ可撓性のゴム又は合成樹脂で作られた溶射指向点指標２０。更に、根幹２１から頭体２４の中に延び、根幹２１の端面に開いた中心穴２６、および、該中心穴２６に圧入される心棒２７を備える。心棒２７を折り曲げることにより、指標２０を曲り形状に維持できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶射ガンの溶射フレーム噴射口に嵌合し得る根幹，
該根幹に連なり溶射ガンの先端面に当接するフランジ，
該フランジに連なる小径の首、および、
該首に連なる大径の元部がありそれから先細になった尖端がある頭体、
を持ち、少なくとも前記首および頭体が可撓性のゴム又は合成樹脂で作られた溶射指向点指標。
【請求項２】
指標全体が可撓性の同一材料で一体連続に作られた、請求項１に記載の溶射指向点指標。
【請求項３】
前記根幹から頭体の中に延び、前記根幹の端面に開いた中心穴、および、該中心穴に圧入される心棒、がさらに備わった請求項１又は請求項２に記載の溶射指向点指標。
【請求項４】
中細ラッパ状のアノ−ドの内開口内にカソ−ドがあり、それらの間の空間に作動ガスが供給され、アノ−ド／カソ−ド間のアーク放電によりアノ−ドのノズルから高速で吹出るプラズマに溶射原料である粉体がキャリアガスと共に吹込まれ、プラズマの高熱により粉体を溶融してプラズマ流とともに前方に放射する溶射ガン；および、
該溶射ガンのアノードのノズルに嵌合し得る根幹，該根幹に連なり溶射ガンの先端面に当接するフランジ，該フランジに連なる小径の首、および、該首に連なる大径の元部がありそれから先細になった尖端がある頭体、を持ち、少なくとも前記首および頭体が可撓性のゴム又は合成樹脂で作られた溶射指向点指標；
を備える溶射装置。
【請求項５】
前記根幹から頭体の中に延び、前記根幹の端面に開いた中心穴、および、該中心穴に圧入される心棒、をさらに備える請求項４に記載の溶射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶射ガンの溶射指向点を、溶射をしない休止状態において確認するための溶射指向点指標およびそれを用いる溶射装置に関し、特に、これに限定する意図ではないが、ロボットアームで溶射ガンを支持して自動駆動する自動走査溶射の前準備の、溶射ガンの移動軌跡をロボット装置に正確に記憶させるときに用いる、溶射ガンの狙い位置を示す溶射指向点指標に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に溶射は、高温のガス燃焼フレーム（火焔），プラズマフレームあるいはケロシンなどの燃料に酸素又は空気を助燃剤として燃焼させた高速燃焼フレーム中に、金属粉類，セラミクス粉類、あるいは、金属と酸化物，窒化物，炭化物又は硼化物セラッミクス粉類の混合粉であるサーメット粉、を投入し、主に金属表面に、フレームによって半溶融状態になった前述粉体を当てることにより、皮膜を凝着させ表面の改質をはかる技術である。
【０００３】
図３に、プラズマ溶射ガンの縦断面の概要を示す。中細ラッパ状のアノ−ド２の内開口内にカソ−ド１があり、それらの間の空間に作動ガスが供給される。アノ−ド２／カソ−ド１間にアーク放電を発生させることにより、作動ガスがプラズマとなってアノ−ド２の外開口（ノズル）から高速で吹出る。溶射原料である粉体は、アノ−ド２の側口に、粉体供給ガス（キャリアガス）と共に吹込まれ、プラズマ流で吸引されプラズマの高熱により溶融しプラズマ流（フレーム）で、前方の基材上に衝突し層を形成する。アノ−ド２には冷却水が供給される。
【０００４】
溶射材料となる粉体は、ノズル出口近傍（図３）或いはノズル外部の直近に粉体供給ガスと共にプラズマ炎すなわちフレーム中に供給される。フレーム中に供給された粉体は、高温に曝されかつ高速度で基材上に衝突し基材上に皮膜を形成する。この時、粉体供給ガスとして用いられるのは、アルゴンガスが一般的である。紛体供給ガスは、プラズマフレームの圧力より高い圧力でプラズマフレーム中に溶射用粉末と共に供給される。このため該フレーム中に供給された溶射用粉末は、慣性により、アノード２のプラズマ噴射ノズルの内壁面に開いた粉末供給孔と反対側に指向性を有する。すなわち、大略で、粉末供給孔とプラズマ噴射ノズルの外開口とを結ぶ直線がノズル外部に延びる方向に飛翔する。
【０００５】
これにより図３に示す姿勢では、溶射ガン１０のフレームと共に半溶融状態の粉体が被溶射物の表面１１に衝突する位置１２は、溶射ガン１０のノズルの中心線が表面１１と交わる位置よりも上方（ｚ方向と逆の方向）にずれる。図３にはこのずれ量をＤで示した。前述フレームに指向性があること、又投入する粉体の比重，形状，粒径の違いにより粉末の飛行状態が異なり、成膜されるときの狙い位置が該フレーム中心位置と、該粉末が被溶射物（ワーク）に対して成膜される中心位置が異なる場合が多い。すなわちＤの値は溶射条件によって異なる。
【０００６】
従って、溶射ガン１０から吹き出されるフレーム中心で溶射ガンの移動軌跡をティーチングした後、ロボットのプレイバック動作により溶射を実施しても成膜位置か異なる場合がある。溶射皮膜の狙い位置がずれる事によって、溶射成膜厚が極端に低下したり溶射皮膜の品質が極端に悪くなる、あるいは、皮膜内に欠陥を多く残してしまうことにもなる。従来は、加工対象素材と同一形状の試験片に試し吹きを実施した後、溶射ガンの狙い位置を確認し、必要が有れば補正をするなどして実ワーク溶射を実施することもある。
【０００７】
溶射ガンの狙いを正確にするために金属あるいは剛性のある物質製の先端を鋭くしたピン状の物あるいは該ピンをスプリングなどの弾性を持つ部材に取り付けた物を用い溶射ガンの軌跡に合せて変曲点をロボットに記憶させる為にティーチングを実施する。この時、ロボットオペレータはロボットの各軸を操作して、該変曲点すなわちティーチングポイントに溶射ガンの狙いを付け、操作位置をロボット装置に記憶させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、オペレータが未熟であったり、操作スイッチを押し間違ったり、あるいは何らかの要因で、ロボットオペレータの意志とロボットの動きが異なった場合には溶射ガンが搭載されたロボットアームは思わぬ動きをする。その結果溶射ガンがワークに衝突することがある。また、より正確にティーチングポイントを倣わせようとワークに人が接近し、狙い位置を確認している時に前述誤操作あるいは誤動作によりオペレータの意志と異なった動きをした場合には、溶射ガンが人にあたることになる。
【０００９】
これらの場合には、溶射ガンに硬い狙い位置指標を装着していると、ワークに損傷を与え、製品として用いる事ができなくなったり、溶射ガンが損傷して損傷箇所を修理するために多大な時間や費用を費やすことになる。
【００１０】
スプリングの様な弾性のある物質で針金状の、前述同様目的で先端の鋭い物を支持した狙い位置指標を用いても、スプリングの強さによって異なるが、スプリング部分は元通りに戻ったとしても、先端の針金状の物の変形あるいは、ワーク損傷に至る可能性も有る。先端が変形すると、修正したとしても変形後の指示位置の違いによって繰り返し再現性精度の確保ができなくなってしまう等、工業的に信頼性が低く非生産的である。更には、オペレータやロボットの近くにいる人への安全性確保に注意しなければならない。
【００１１】
本発明は、溶射ガンの狙い位置確認を容易かつ正確にできしかも安全性が高い、溶射指向点指標およびそれを用いる溶射装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）溶射ガン（１０）の溶射フレーム噴射口に嵌合し得る根幹（２１），
該根幹（２１）に連なり溶射ガン（１０）の先端面に当接するフランジ（２２），
該フランジ（２２）に連なる小径の首（２３）、および、
該首（２３）に連なる大径の元部がありそれから先細になった尖端（２５）がある頭体（２４）、
を持ち、少なくとも前記首（２３）および頭体（２４）が可撓性のゴム又は合成樹脂で作られた溶射指向点指標（２０）。
【００１３】
なお、理解を容易にするために括弧内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号又は対応事項を、例示として参考までに付記した。以下も同様である。
【００１４】
これによれば、根幹（２１）を溶射ガン（１０）の溶射フレーム噴射口に嵌め込むことにより溶射指向点指標（２０）を溶射ガン（１０）に装着して、ティーチング時の溶射狙い位置確認に用いることが出来る。頭体（２４）が先細でその尖端（２５）を溶射中心点と見なして溶射狙い位置を容易に視認できる。前記首（２３）が小径で可撓性があるので、そこで曲げ易く、頭体（２４）の向きを調整しやすい。頭体（２４）が可撓性であるので、ワークや人に当っても、それらならびに溶射ガン（１０）に損傷を与える可能性が低い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（２）指標全体が可撓性の同一材料（ポリウレタン）で一体連続に作られた、上記（１）に記載の溶射指向点指標（２０）。これによれば、溶射指向点指標（２０）の根幹（２１）およびフランジ（２２）が可撓性であるので、溶射ガン（１０）に傷を与えることはなく、フランジ（２２）が溶射ガン（１０）の先端部を保護する。
【００１６】
（３）前記根幹（２１）から頭体（２４）の中に延び、前記根幹（２１）の端面に開いた中心穴（２６）、および、該中心穴（２６）に圧入される心棒（２７）、がさらに備わった上記（１）又は（２）に記載の溶射指向点指標（２０）。これによれば、前記首（２３）が小径で可撓性があるので、そこで曲げ易く、頭体（２４）の向きを調整しやすい。心棒（２７）を、調整後の曲げ形状に合せた曲げ形状にすることにより、溶射指向点指標（２０）の曲げ形状が固定し、繰返し使用での形状の信頼性すなわち溶射指向点表示の信頼性が高い。
【００１７】
（４）中細ラッパ状のアノ−ド（２）の内開口内にカソ−ド（１）があり、それらの間の空間に作動ガスが供給され、アノ−ド（２）／カソ−ド（１）間のアーク放電によりアノ−ド（２）のノズルから高速で吹出るプラズマに溶射原料である粉体がキャリアガスと共に吹込まれ、プラズマの高熱により粉体を溶融してプラズマ流とともに前方に放射する溶射ガン（１０）；および、
該溶射ガン（１０）のアノード（２）のノズルに嵌合し得る根幹（２１），該根幹（２１）に連なり溶射ガン（１０）の先端面に当接するフランジ（２２），該フランジ（２２）に連なる小径の首（２３）、および、該首（２３）に連なる大径の元部がありそれから先細になった尖端（２５）がある頭体（２４）、を持ち、少なくとも前記首（２３）および頭体（２４）が可撓性のゴム又は合成樹脂で作られた溶射指向点指標；
を備える溶射装置。
【００１８】
これによれば、プラズマ溶射ガンを用いる溶射装置において、上記（１）に記載の作用効果を同様に得ることが出来る。
【００１９】
（５）前記根幹（２１）から頭体（２４）の中に延び、前記根幹（２１）の端面に開いた中心穴（２６）、および、該中心穴（２６）に圧入される心棒（２７）、をさらに備える上記（４）に記載の溶射装置。これによれば、プラズマ溶射ガンを用いる溶射装置において、上記（３）に記載の作用効果を同様に得ることが出来る。
【００２０】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【００２１】
【実施例】
図１に、図３に示すプラズマ溶射ガン１０に本発明の１実施例の溶射指向点指標２０を装着した、ティーチング時の使用態様を示し、図２には、溶射指向点指標２０の、溶射ガンに装着前の形状を示す。溶射指向点指標２０の本体は、フランジ２２の外径と同じ外径の丸棒状のウレタン樹脂の切削加工により、溶射ガン１０の溶射フレーム噴射口に嵌合し得る根幹２１および小径の首２３を削り出し、これによって根幹２１と小径の首２３の間に未切削のフランジ２２を形成し、そして頭部２４を円錐に削り、これによって尖端２５を形成したものである。
【００２２】
図３に示す基準溶射距離Ｌ＝１００ｍｍ、ノズル中心軸に対する溶射中心点１２の垂直方向ｚのオフセットＤ＝８ｍｍの溶射粉末の垂直方向の指向角度θに合わせて、Ｌより僅かに長い溶射指向点指標２０を作成し、その中心穴２６（直径３ｍｍ）に、該角度θに曲げた直径３ｍｍの黄銅製の心棒２７を圧入して溶射指向点指標２０を角度θ曲げた形状にして、図１に示すように、その根幹２１を溶射ガン１０のノズルに、フランジ２２の端面が溶射ガン１０の先端面に圧接するまで圧入した。これにより、溶射指向点指標２０の頭体２４の尖端２５が、ワークに対する溶射紛体の衝突中心点１２に位置する。
【００２３】
この溶射指向点指標２０を用いて、外形が４ｍｍ長さ８５ｍｍの円柱状のシャフトに耐摩耗性材を溶射すべくティーチングを実施した。ティーチングは、該シャフトを水平方向にチャッキングし、該シャフト端部より約１５ｍｍシャフト長さより長い位置をティーチングポイントに設定し、溶射皮膜の均一性を考慮した。溶射ガンから吐出される加熱された粉末は、毎分６０回転で回転するターンテーブル上の該シャフトの中心を狙い、溶射皮膜厚３００μｍを５往復の繰り返しにより欠陥無く成膜できた。
【００２４】
次に直径４００ｍｍ長さ３００ｍｍで板厚１．５ｍｍの円筒内面を溶射すべく、図１に示す使用態様で、ティーチングを実施した。この時溶射ガン１０を該円筒内面底部を狙う際に、ロボット操作を間違えてワークと溶射指向点指標２０が干渉した。しかしながら。ティーチング治具が屈曲したに留まりロボット操作により位置の修正をしたところ、溶射指向点指標２０は直ちに元の形状に復元し、正確なティーチング位置を指示した。この時、ワーク及び溶射指向点指標２０に干渉した痕跡は全く残らなかった。
【００２５】
溶射指向点指標２０の尖端周囲部分に周囲の配色より目立つ色例えば白地に赤色あるいは蛍光色等の着色をすることで、ロボットティーチング時あるいはロボットの動作確認時にワークへの距離確認、ロボットの動作時の安全性確認をすることも可能となり安全性もより向上する。
【００２６】
尖端中心から、または尖端を中心とする尖端周りの複数点から、光ファイバー等を用いティーチィングポイントに、又はその周囲に投光すれば、安全かつ簡便にティーチング作業を実施することが可能となる。
【００２７】
上述の実施例では、可撓性素材の切削により、根幹２１および小径の首２３を削り出し、これによって根幹２１と小径の首２３の間に未切削のフランジ２２を形成し、そして頭部２４を円錐に削り、これによって尖端２５を形成した。しかし、可撓性のゴム又は合成樹脂の射出成形（型への注入）によって成形してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
溶射狙い位置を正確かつ安全に確認できる。ロボットティーチング時の誤操作，誤動作による溶射ガン，指標あるいはワークの損傷の可能性が低減する。ティーチング作業の生産性の向上を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の溶射指向点指標２０の外観を示す側面図であり、プラズマ溶射ガン１０は縦断面を示す。ｚは垂直方向，ｘ，ｙは水平方向である。
【図２】図１に示す溶射指向点指標２０の分解図であり、（ａ）は指標本体の側面図、（ｂ）は指標本体に圧入する心棒２７の側面図である。
【図３】プラズマ溶射ガン１０によってワークに当てられる溶射粉体のワーク上の衝突中心点１２を示す側面図であり、溶射ガン１０は縦断面を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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