(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アークにより溶融させた金属を霧化して噴射する溶射ガンをマニピュレータに保持させ、前記マニピュレータを制御する制御装置に所定のプログラムを実行させることにより、前記溶射ガンを予め定められた施工開始点から施工終了点まで設定された移動経路に沿って移動させる間に被溶射面に溶射皮膜を形成する自動溶射方法において、
前記溶射皮膜を形成する過程で、溶射皮膜に異常が生じる状態及び異常が生じる蓋然性が高い状態を溶射異常状態として該溶射異常状態の有無を常時検出し、
前記溶射異常状態が検出された時にアークを消滅させることにより溶射を中断して、前記被溶射面に影響を与えることなく溶射異常状態を生じさせた原因を除去するための修復処理を行い得る位置に設定された退避点まで前記溶射ガンを移動させ、
前記退避点で前記修復処理を行った後、前記溶射異常状態が検出された際の溶射ガンの位置情報または前記溶射を中断した時の溶射ガンの位置情報に基づいて定めた溶射再開位置に前記溶射ガンを移動させるように前記制御装置によりマニピュレータを制御し、
前記溶射ガンが溶射再開位置に到達した時に溶射を再開させることを特徴とする自動溶射方法。
【請求項２】
アークにより溶融させた金属を霧化して噴射する溶射ガンをマニピュレータに保持させ、前記マニピュレータを制御する制御装置に所定のプログラムを実行させることにより、前記溶射ガンを予め定められた施工開始点から施工終了点まで設定された移動経路に沿って移動させる間に被溶射面に溶射皮膜を形成する自動溶射方法において、
各瞬時における前記溶射ガンの位置を検出する位置検出手段と、前記溶射皮膜に異常が生じる状態及び異常が生じる蓋然性が高い状態を溶射異常状態として検出する溶射異常検出手段とを設けておき、
前記溶射異常状態が検出された時にアークを消滅させることにより溶射を中断して、前記溶射異常状態が検出された時の前記溶射ガンの位置、または前記溶射を中断した時の前記溶射ガンの位置の情報を溶射異常位置情報として記憶し、
前記溶射を中断した後、前記被溶射面に影響を与えることなく溶射異常状態を生じさせた原因を除去するための修復処理を行い得る位置に設定された退避点まで前記溶射ガンを移動させ、
前記退避点で前記修復処理を行った後、記憶されている前記溶射異常位置情報に基づいて定めた溶射再開位置に前記溶射ガンを移動させるように前記制御装置によりマニピュレータを制御し、
前記溶射ガンが溶射再開位置に到達した時に溶射を再開させることを特徴とする自動溶射方法。
【請求項３】
前記位置検出手段は、前記溶射ガンが予め定められた基準点から各瞬時の位置まで移動するのに要した時間から前記溶射ガンの各瞬時の位置を検出するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の自動溶射方法。
【請求項４】
前記位置検出手段は、前記制御装置により検出されているマニピュレータの現在位置と、前記制御装置が実行するプログラムの実行ステップとから前記溶射ガンの各瞬時の位置を検出するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の自動溶射方法。
【請求項５】
前記溶射ガンは、所定の送り速度で送給される複数の溶射用線材を溶射方向に沿う軸線上の一点に向けてガイドする複数の線材ガイド管と、該線材ガイド管によりガイドされて送り出された複数の溶射用線材の先端間でアークを発生させるために該複数の溶射用線材間に電圧を印加する給電手段と、複数の溶射用線材の先端部付近にガスを供給するガス流供給手段とを備えていて、溶射用線材の先端部間で発生させたアークの熱により溶射用線材を溶融させることにより生じさせた溶融金属をガス流により霧化して噴射するように構成され、
前記溶射異常検出手段は、前記溶射用線材を通して流れるアーク電流、アーク電圧及び前記溶射用線材の送給速度の内の少なくとも一つを溶射パラメータとして監視して、該溶射パラメータが許容範囲から外れたときに前記溶射異常状態が生じたことを検出するように構成されている請求項２，３または４に記載の自動溶射方法。
【請求項６】
前記退避点に向けての溶射ガンの移動を開始する位置として適した退避開始点を前記溶射ガンの移動経路上に少くとも１つ設定しておき、
前記溶射を中断した後、前記施工終了点よりも近い位置に退避開始点がある場合には、溶射中断位置に最も近い退避開始点まで溶射ガンを移動させて、該退避開始点から前記退避点まで前記溶射ガンを前記移動経路に沿って移動させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の自動溶射方法。
【請求項７】
前記溶射ガンを前記退避点から溶射再開位置まで移動させる過程で最初に到達させる前記移動経路上の位置として適した復帰点を前記移動経路上に少くとも１つ設定しておき、
前記溶射ガンを前記退避点から溶射再開位置まで移動させる過程で、先ず前記溶射ガンを溶射中断位置に最も近い復帰点まで移動させ、
次いで、前記溶射ガンを前記移動経路に沿って溶射再開位置まで移動させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の自動溶射方法。
【請求項８】
前記溶射再開位置は、前記溶射異常が検出された位置よりも溶射開始点側に寄った位置に設定する請求項１ないし７のいずれか１つに記載された自動溶射方法。
【請求項９】
前記溶射を中断した際の前記プログラムの実行ステップを溶射中断時実行ステップとして記憶させておき、
前記溶射中断時実行ステップに基づいて前記溶射再開位置で溶射を再開する際の最初のプログラムの実行ステップを決定することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の自動溶射方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アークにより溶融させた金属を霧化して噴射する溶射ガンをマニピュレータに取り付けて、該マニピュレータを制御することにより被溶射面上への溶射皮膜の形成を自動的に行わせる自動溶射方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
港湾施設、橋梁、鉄塔等、屋外に設置される設備の構成部材においては、その表面に耐蝕性を有する皮膜を形成することが多い。
【０００３】
素材または製品の表面に耐蝕性の皮膜を形成する方法の一つとして、アーク溶射方法が知られている。アーク溶射方法においては、アーク熱により溶融させた金属をガス流により霧化して噴射する溶射ガンを用い、該溶射ガンから噴射する溶融金属の微粒子（溶射金属）を素材または製品の被溶射面に吹き付けて溶射皮膜を形成する。
【０００４】
図６はアーク溶射方法に用いる溶射ガン１の要部の構成の一例を示したもので、同図において１０１，１０１は、所定の送り速度で送給される溶射用線材１０２，１０２を溶射方向（溶融金属微粒子を吹き付ける方向）に沿う軸線上の一点に向けてガイドする線材ガイド管であり、溶射用線材１０２，１０２は、ガイド管１０１，１０１により、それぞれの先端が溶射軸線［溶融金属の噴射方向（溶射方向）に沿う軸線］Ｏ−Ｏ上の一点（アーク発生点）Ａに指向するようにガイドされる。線材ガイド管１０１，１０１は導電材料からなっていて、図示の例では、これらの線材ガイド管が、溶射用線材１０２，１０２の先端間でアークを発生させるために該複数の溶射用線材間に電圧を印加する給電手段を兼ねている。また１０３は溶射軸線Ｏ−Ｏに沿ってアーク発生部に吹き付けられる一次ガス流Ｇ1 を生じさせる一次ガス供給管、１０４はオリフィス１０４ａを有して、該オリフィスからアーク発生点よりも前方の溶射軸線Ｏ−Ｏ上の一点Ｂで集束する円錐状の二次ガス流Ｇ2 を噴出するノズルである。
【０００５】
この溶射ガン１においては、溶射用線材１０２，１０２の先端部間でアークを発生させて、このアークの熱により線材１０２，１０２の先端部を溶融させ、溶融した金属を一次ガス流Ｇ1 により霧化させる。霧化した溶融金属の微粒子は二次ガス流Ｇ2 とともに溶射軸線Ｏ−Ｏに沿って、図示しない被溶射物に向けて噴射させられる。
【０００６】
図６に示した例では、２本の溶射用線材が用いられているが、２本以上（例えば３本）の溶射用線材が用いられる場合もある。
【０００７】
アーク溶射方法では、複数の溶射用線材として異種の金属からなるものを用いると、異種の金属の合金の皮膜を形成することができる。耐蝕性を持たせるための皮膜を形成する場合、上記溶射用線材として、例えば亜鉛線とアルミニュウム線とが用いられる。
【０００８】
上記のアーク溶射方法を自動的に行う場合には、溶射ガン１をマニピュレータに取り付けて、所定のプログラムに従って該マニピュレータを制御することにより、溶射ガンを予め定められた施工開始点から施工終了点まで設定された移動経路に沿って移動させ、その間に溶射ガンから溶融金属を噴射して被溶射面に溶射皮膜を形成する。溶射を行うに際しては、溶射角（溶射軸線が被溶射面に対して成す角）、溶射距離（溶射ガンと被溶射面との間の距離）、溶射ガンの移動速度、溶射ガンの移動ピッチ、アーク電流、アーク電圧、各線材の送給速度、ガス流を生じさせるために供給するガスの圧力等の溶射条件を被溶射物に適合するように設定し、常にこれらの溶射条件が満たされるように溶射ガン及びマニピュレータを制御する。
【０００９】
図５は、従来の自動溶射方法における溶射ガンの動きの一例を示したものである。図５において１は図示しないマニピュレータに取り付けられた溶射ガン、２は被溶射物である。
【００１０】
なお溶射ガン１には、溶射用線材を溶射ガンに供給する線材供給パイプ、一次ガス流及び二次ガス流を生じさせるための圧縮ガス（通常は空気）を供給するガスパイプ、給電手段に印加する電圧を供給する電気コード等が接続されるが、図５においてはこれらの図示が省略されている。
【００１１】
図５において点Ｐ1 〜Ｐ5 は、被溶射物２の被溶射面２Ａに溶射皮膜を形成する過程で溶射ガン１がとる位置を示したもので、点Ｐ1 〜Ｐ5 は、溶射ガン１の噴射口１ａから一定の溶射距離ｄを隔てた位置にある溶射軸線上の点を示している。即ち図示の例では、溶射ガン１の溶射軸線上の噴射口１ａから一定の溶射距離ｄを隔てた位置にある点の位置を、溶射ガンの位置としている。また説明を簡単にするため、被溶射面２Ａが単純な長方形の輪郭形状を有する平面であるとする。
【００１２】
図５に示した例における溶射ガンの動きは下記の通りである。
【００１３】
溶射を開始する際には、溶射ガン１が溶射施工開始時の待機点である施工開始点Ｐ1 に配置される。この状態で溶射開始指令が与えられると、図示しない制御装置により各瞬時における位置が目標位置に一致するように制御されるマニピュレータにより、溶射ガン１が被溶射面２Ａの最端部位置に設定された溶射開始点Ｐ2 に向けて移動させられる。溶射開始点Ｐ2 でアークが起動させられ、溶射ガン１から霧化した溶融金属が被溶射面２Ａに向けて噴射させられる。溶射開始点Ｐ2 でアークが起動した後、溶射ガン１は、溶融金属を噴射しながら被溶射面２Ａの一辺（図示の例では短辺）に沿って一方向に移動させられる。
【００１４】
溶射ガン１は、被溶射面２Ａの端部位置に到達したときに９０度向きを変えられて被溶射面２Ａの長辺方向に所定の移動ピッチｄｘだけ移動させられ、次いで再び９０度向きを変えられて被溶射面Ａの一辺に沿って他方向に（元来た方向に）移動させられる。移動ピッチｄｘは、皮膜が形成されない部分を生じさせないように、溶射金属のスポット径に応じて適宜の値に設定される。
【００１５】
図示の例では、溶射ガン１が、上記の動作を繰り返すことにより、溶射金属を噴射しながら、つづら折り状の移動経路３に沿って移動し、溶射終了点Ｐ4 に達した時にアークの発生を停止して溶射金属の噴射を停止する。次いで溶射ガン１は、予め設定された施工終了点Ｐ5 に移動させられ、これにより１回の溶射作業が終了する。その後溶射ガン１は、次の溶射作業に備えて、適宜の経路に沿って施工開始点Ｐ1 に移動させられる。
【００１６】
なお溶射ガン１の移動経路（軌跡）は、図示の例に限られるものではなく、被溶射面全体に溶射皮膜を均一に形成するように、被溶射面の形状に応じて適宜に設定される。
【００１７】
この種の自動溶射方法において、溶射施工中に溶射用線材の送給速度が変動したり、ガスの供給圧力が変動したりすると、溶射金属の量が減少して溶射皮膜の膜厚が薄くなったり、溶射金属が途切れて皮膜の欠損部分が生じたりすることがある。
【００１８】
特に、溶射ガンの内部では、溶射金属の飛沫が線材ガイドの先端部付近に付着し易いが、線材ガイドの先端部付近に付着した溶射金属の量が多くなると、溶射用線材の送給が円滑に行われなくなるため、溶射異常が生じ易くなる。欠陥部分を有しない均質な溶射皮膜を得るためには、溶射異常が生じたときに直ちに溶射ガンの動作を停止させて、溶射が正常に行われるようにするための修復処理を行う必要がある。
【００１９】
従来の自動溶射方法では、溶射異常が検出されたときにアークを停止させるとともに溶射ガンを停止させて、その停止位置で溶射ガン内の線材ガイド管のクリーニングや、ガスの供給圧力の調整、溶射用線材の線材ガイド管からの突出長の調整、あるいは溶射用線材の先端部の形状の調整等、溶射金属の噴射を正常な状態に復帰させるために必要な修復処理を行うようにしていた。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、溶射異常が検出されたときに溶射ガンをその移動経路上に停止させて、その停止位置で修復処理を行うようにした場合には、修復処理を狭いスペースで行うことになるため、その作業に手間がかかるという問題があった。
【００２１】
更に被溶射物の形状によっては、溶射異常発生時に停止した溶射ガンに作業者の手がとどかないために、修復処理を行うことができないことがあり、溶射皮膜の形成を最後まで行うことができないことがあった。
【００２２】
また溶射金属の噴射を正常な状態に修復させるための作業を行った後、最初にアークを発生させた際には、アークが不安定になりがちであるため、溶射ガンに対して修復処理を行った場合には、溶射を再開する前に一度アークを発生させて溶射金属の試射または予備噴射を行い、アークが安定に維持される定常状態になったことを確認してから溶射を再開させることが好ましい。
【００２３】
ところが、従来の方法では、被溶射面に対向した状態で停止している溶射ガンに対して修復処理を行っていたため、修復処理の終了後、溶射金属の試射を行うことができなかった。そのため、溶射を再開した直後にアークが不安定な状態で溶射が行われて、溶射皮膜に欠陥が生じることがあった。
【００２４】
本発明の目的は、被溶射物がいかなる形状を有している場合でも、溶射異常が生じた際の溶射ガンの修復処理を容易に行って、溶射を再開することができるようにした自動溶射方法を提供することにある。
【００２５】
本発明の他の目的は、溶射再開直後にアークが不安定なままで溶射が行われることにより溶射皮膜に欠陥が生じるのを防いで、常に均質な溶射皮膜を形成することができるようにした自動溶射方法を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アークにより溶融させた金属を霧化して噴射する溶射ガンをマニピュレータに保持させ、マニピュレータを制御する制御装置に所定のプログラムを実行させることにより、溶射ガンを予め定められた施工開始点から施工終了点まで、設定された移動経路に沿って移動させる間に、被溶射面に溶射皮膜を形成する自動溶射方法を対象とする。
【００２７】
本発明においては、溶射皮膜を形成する過程で、溶射皮膜に異常が生じる状態及び異常が生じる蓋然性が高い状態を溶射異常状態として該溶射異常状態の有無を常時検出し、溶射異常状態が検出された時にアークを消滅させることにより溶射を中断して、被溶射面に影響を与えることなく溶射異常状態を生じさせた原因を除去するための修復処理を行い得る位置に設定された退避点まで溶射ガンを移動させる。そして、修復処理を行った後、溶射異常状態が検出された際の溶射ガンの位置情報または溶射を中断した際の溶射ガンの位置情報に基づいて定めた溶射再開位置に溶射ガンを移動させるように制御装置によりマニピュレータを制御して、溶射ガンが溶射再開位置に到達した時に溶射を再開させる。
【００２８】
溶射を中断した際には、一旦溶射ガンを停止させてもよく、アークを消滅させて溶射を中断した後、溶射ガンを止めることなくそのまま退避点に向けて移動させるようにしてもよい。
【００２９】
溶射再開位置は、溶射異常が検出された位置よりも施工開始点側（溶射を行う際の溶射ガンの移動方向の後方側）に寄った位置に設定するのが好ましい。
【００３０】
上記のように、溶射異常が検出された時に、溶射ガンを一旦被溶射面に影響を与えない退避点に退避させて、その退避点で正常な溶射が行われるようにするための修復処理を行うようにすると、被溶射物がいかなる形状を有している場合でも、また被溶射物のいかなる部分で溶射異常が生じた場合でも、溶射ガンの修復処理を容易に行うことができる。
【００３１】
また上記のように、被溶射面に影響を与えない退避点で溶射ガンの修復処理を行うようにすると、修復処理を行った後、一度アークを発生させて、アークが安定に発生する定常状態に達したことを確認してから、溶射ガンを溶射再開位置に移動させて溶射を再開させることができるため、溶射を再開した直後にアークが不安定なままで溶射が行われて、溶射皮膜に欠陥が生じるのを防ぐことができる。
【００３２】
また、溶射ガンに対して修復処理を行った後、溶射ガンを溶射の再開に向けて復帰させる際には、溶射異常状態が検出された際の溶射ガンの位置情報または溶射を中断した際の溶射ガンの位置情報に基づいて溶射再開位置を定めて、溶射ガンを該溶射再開位置に移動させるように制御装置によりマニピュレータを制御するので、溶射異常により欠陥が生じた個所、または欠陥が生じているおそれがある個所に対する再溶射を確実に行わせて、溶射皮膜の欠陥部分が修復されないままの状態で残されるのを防ぐことができ、常に均質な溶射皮膜を形成することができる。
【００３３】
本発明を実施するに当っては、各瞬時における溶射ガンの位置を検出するために位置検出手段を設けておき、溶射皮膜に異常が生じる状態及び異常が生じる蓋然性が高い状態を溶射異常状態として検出する溶射異常検出手段を設けておく。また溶射異常を解消するための修復処理を行った後、溶射を再開する際に、溶射ガンを溶射再開位置に復帰させることができるようにするために、溶射異常状態が検出された時の溶射ガンの位置、または溶射を中断した時の溶射ガンの位置の情報を溶射異常位置情報として記憶しておき、退避点で溶射異常状態を生じさせた原因を除去するための修復処理を行った後、記憶されている溶射異常位置情報に基づいて定めた溶射再開位置に溶射ガンを移動させて溶射を再開させる。
【００３４】
各瞬時における溶射ガンの位置を検出する位置検出手段は、例えば、溶射ガンが予め定められた基準点から各瞬時の位置まで移動するのに要した時間から溶射ガンの各瞬時の位置を検出するように構成することができる。
【００３５】
溶射ガンを保持したマニピュレータを制御する制御装置は、溶射ガンの位置を制御するため、マニピュレータの各瞬時における位置を検出して、検出されたマニピュレータの位置を設定された目標位置に一致させるように制御する。また制御装置は溶射ガンの各瞬時の位置でプログラムの所定のステップを実行している。従って、上記位置検出手段は、制御装置により検出されているマニピュレータの現在位置と、制御装置が実行しているプログラムの実行ステップとから溶射ガンの各瞬時の位置を検出するように構成することができる。
【００３６】
このように位置検出手段を構成する場合、溶射を中断する際には、その際の制御装置のプログラムの実行ステップを溶射中断時実行ステップとして記憶させておき、溶射再開位置で溶射を再開する際には、溶射中断時実行ステップに基づいて溶射再開時のプログラムの最初の実行ステップを決定する。
【００３７】
一般に溶射ガンは、所定の送り速度で送給される複数の溶射用線材を溶射方向に沿う軸線上の一点に向けてガイドする複数の線材ガイド管と、該線材ガイド管によりガイドされて送り出された複数の溶射用線材の先端間でアークを発生させるために該複数の溶射用線材間に電圧を印加する給電手段と、複数の溶射用線材の先端部付近にガスを供給するガス流供給手段とを備えていて、溶射用線材の先端部間で発生させたアークの熱により溶射用線材を溶融させることにより生じさせた溶融金属をガス流により霧化して噴射するように構成されている。
【００３８】
このような溶射ガンが用いられる場合、上記溶射異常検出手段は、溶射用線材を通して流れるアーク電流、アーク電圧、及び溶射用線材の送給速度の少なくとも一つを溶射パラメータとして監視して、該溶射パラメータの少なくとも一つが許容範囲から外れたときに溶射異常状態が生じたことを検出するように構成することができる。
【００３９】
本発明を実施するに際しては、溶射異常が検出された後、退避点に向けての溶射ガンの移動を開始する位置として適した退避開始点を、溶射ガンの移動経路上に少くとも１つ設定しておき、溶射を中断した後、施工終了点よりも近い位置に退避開始点が存在する場合には、溶射中断位置に最も近い退避開始点まで溶射ガンを移動経路に沿って移動させて、該退避開始点から退避点まで直接移動させるようにするのが好ましい。
【００４０】
上記のように、移動経路の途中に退避開始点を設定しておいて、溶射が中断した後、溶射ガンを先ずその中断位置に最も近い退避開始点まで移動させ、その退避開始位置から退避点に向けて移動させるようにすると、溶射ガンを移動経路の終点まで移動させることなく、退避点に移動させることができるため、溶射を中断した後、溶射ガンを退避点に退避させるために要する時間を短縮することができる。
【００４１】
また本発明を実施するに際しては、溶射ガンを退避点から溶射再開位置まで移動させる過程で最初に到達させる移動経路上の位置として適した復帰点を溶射ガンの移動経路上に少くとも１つ設定しておき、溶射ガンを退避点から溶射再開位置まで移動させる過程で、先ず溶射ガンを溶射中断位置に最も近い復帰点まで移動させ、次いで、溶射ガンを移動経路に沿って溶射再開位置まで移動させるようにするのが好ましい。
【００４２】
このように構成すると、溶射ガンに対して修復処理を行った後、溶射ガンを施工開始点まで移動させることなく、移動経路の途中の復帰点に移動させることができるため、修復処理を行った後、溶射を再開するまでに要する時間を短縮することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下図１ないし図４を参照して、本発明の実施の一形態を説明する。
【００４４】
図１は、本発明の方法による場合の溶射ガンの動きの一例を示したもので、同図において１は溶射ガン、２は被溶射物、３は溶射ガンの移動経路（軌跡）である。溶射ガン１は、図示しない制御装置により各瞬時の位置がセットされた目標位置に一致するように制御されるマニピュレータに取り付けられている。この例でも、説明を簡単にするために、被溶射面２Ａが長方形状の輪郭形状を有する平面であるとしている。
【００４５】
図５に示した例と同様に、移動経路３上の点Ｐ1 〜Ｐ5 は、被溶射物２の被溶射面２Ａに溶射皮膜を形成する過程で溶射ガン１がとる位置を示したもので、点Ｐ1 〜Ｐ5 は、溶射ガン１の噴射口１ａから一定の溶射距離ｄを隔てた位置にある溶射軸線上の点を示している。
【００４６】
本発明の方法による場合の溶射ガン１の動きは下記の通りである。
【００４７】
溶射開始指令が与えられると、溶射ガン１は、溶射施工開始時の待機点である施工開始点Ｐ1 から溶射開始点Ｐ2 に向けて移動させられる。溶射開始点Ｐ2 でアークが起動させられ、溶射ガン１から霧化した溶融金属が被溶射面２Ａに向けて噴射させられる。溶射開始点Ｐ2 でアークが起動した後、溶射ガン１は、溶融金属を噴射しながら被溶射面２Ａの一辺（図示の例では短辺）に沿って一方向に移動させられ、被溶射面２Ａの端部位置に到達したときに９０度向きを変えられて被溶射面２Ａの長辺方向に所定の移動ピッチｄｘだけ移動させられる。溶射ガン１は、ピッチｄｘだけ移動したところで再び９０度向きを変えられて被溶射面Ａの一辺に沿って他方向に（元来た方向に）移動させられる。溶射ガン１は、上記の動作を繰り返すことにより、溶射金属を噴射しながら、つづら折り状の移動経路３に沿って移動し、溶射終了点Ｐ4 に達した時にアークの発生を停止して溶射金属の噴射を停止する。次いで溶射ガン１は、予め設定された施工終了点Ｐ5 に移動させられ、これにより１回の溶射作業が終了する。その後溶射ガン１は、次の溶射作業に備えて適宜の経路に沿って施工開始点Ｐ1 に移動させられる。
【００４８】
図示しない制御装置には、各瞬時における溶射ガン１の位置を検出する位置検出手段と、溶射皮膜に異常が生じる状態及び異常が生じる蓋然性が高い状態を溶射異常状態として検出する溶射異常検出手段とを設けておく。
【００４９】
各瞬時における溶射ガンの位置を検出する位置検出手段は、例えば、溶射ガンが予め定められた基準点から各瞬時の位置まで移動するのに要した時間から溶射ガンの各瞬時の位置を検出するように構成する。
【００５０】
上記基準点は溶射開始点Ｐ2 以前の任意の位置、好ましくは、施工開始点Ｐ1 から溶射開始点Ｐ2 までの間の任意の位置に設定する。ここでは、溶射開始点Ｐ2 を基準点とし、この基準点でタイマーを起動して、溶射開始位置を通過した時の時刻からの経過時間を計測することにより、溶射ガン１の各瞬時の位置を検出するものとする。溶射ガンは予め定められたプログラムに従って、予め定められた速度で移動するので、基準点を通過した時の時刻からの経過時間を計測することにより、溶射ガンの各瞬時における位置を検出することができる。
【００５１】
溶射異常検出手段は、溶射用線材１０２，１０２（図６参照）を通して流れるアーク電流、線材ガイド管１０１，１０１間で計測したアーク電圧、及び溶射用線材１０２，１０２の送給速度のうちの少なくとも一つを溶射パラメータとして監視して、該溶射パラメータが許容範囲から外れたときに溶射異常状態が生じたことを検出するように構成することができる。また上記の溶射パラメータに加えて、ガス流供給手段を通して供給されるガス圧（図６の例では一次ガス流Ｇ1 及び二次ガス流Ｇ2 を生じさせるために供給されるガスの圧力）を他の溶射パラメータとして、該溶射パラメータが許容範囲から外れたときにも溶射異常状態が生じたことを検出するようにするのが好ましい。
【００５２】
最も生じやすい溶射異常は、線材ガイド管１０１，１０１の先端部付近に付着して硬化した溶射金属により溶射用線材１０２，１０２の送給が円滑に行われなくなったり、送給が妨げられたりすることにより生じるアークの変動や、消滅である。アークが変動してそのエネルギーが減少したり途切れたりすると、溶融する金属の量が減少するため、噴射する金属の量が減少し、溶射皮膜の膜厚が薄くなったり、欠落したりする。
【００５３】
従って、上記のように、アーク電流、アーク電圧及び溶射用線材の送給速度の少なくとも一つを溶射パラメータとして監視すると、この溶射パラメータが許容範囲をから外れたときに、溶射皮膜に異常が生じる状態及び異常が生じる蓋然性が高い状態を溶射異常状態として検出することができる。
【００５４】
また、アークにより溶融した金属に供給されるガスの圧力が変動すると、霧化される溶融金属の量が変動するため、均一な厚さの皮膜を形成することができなくなる。従って、前記の溶射パラメータの他に、ガス流供給手段を通して供給されるガス圧を溶射パラメータに加えて、ガス圧が許容範囲から外れた場合にも溶射異常状態が生じたことを検出するようにするのが好ましい。
【００５５】
本発明においては、溶射異常状態が検出された時に溶射を中断して、溶射異常状態が検出された時の溶射ガンの位置、または溶射を中断した時の溶射ガンの位置の情報を溶射異常位置情報として記憶しておき、溶射を中断した後、被溶射面に影響を与えることなく溶射異常状態を生じさせた原因を除去するための修復処理を行い得る位置に設定された退避点まで溶射ガンを移動させる。退避点で溶射異常状態を生じさせた原因を除去するための修復処理を行った後、記憶されている溶射異常位置情報に基づいて定めた溶射再開位置に溶射ガンを移動させるように前記制御装置によりマニピュレータを制御し、溶射ガンが溶射再開位置に到達した時に溶射を再開させる。
【００５６】
今図１において、Ｐ3 点で溶射異常が検出されたとする。このとき直ちにアークを消滅させて溶射を中断させるとともに、タイマの計測値（基準位置から溶射中断位置まで溶射ガンが移動するのに要した時間）Ｔ1 を溶射異常が生じた点Ｐ3 の情報（溶射異常位置情報）として記憶する。点Ｐ3 でアークを消滅させた後も、溶射ガン１を移動経路３に沿って移動させるためのマニピュレータの制御はそのまま継続させ、溶射ガン１を施工終了点Ｐ5 まで到達させる。溶射ガン１が施工終了点Ｐ5 に到達した後、予め定めた経路で溶射ガンを更に退避点Ｐ6 まで移動させ、この退避点で溶射ガンを停止させる。
【００５７】
この退避点Ｐ6 は、溶射ガン１でアークを発生させたときに、溶射ガンから噴出する溶融金属が被溶射面２Ａに到達しない場所で、かつ溶射ガンの周囲に修復処理を行うために十分なスペースを確保し得る場所に設定する。
【００５８】
退避点Ｐ6 で線材ガイド管１０１，１０１のクリーニングや線材ガイド管１０１，１０１からの溶射用線材１０２，１０２の送り出し量の調整等の修復処理を行った後、退避点で実際にアークを発生させて溶射ガン１から試射を行い、アークが安定に維持される定常状態になり、溶射異常を生じさせる原因が除去されたことを確認する。その後アークを消滅させた状態で溶射ガン１を施工開始点Ｐ1 まで移動させるように制御装置によりマニピュレータを制御し、溶射ガン１をＰ1 点からＰ2 点を経て、所定の移動経路３に沿って移動させる。溶射ガン１が基準点（この例ではＰ2 点）を通過した時にタイマを起動させ、このタイマの計測値Ｔが、溶射を中断した際に記憶されたタイマの計測値Ｔ1 に基づいて決定した溶射再開点を与える値に等しくなった時にアークを発生させて溶射を再開させる。その後溶射ガン１を移動経路３に沿って移動させて残りの溶射皮膜の形成を行わせる。溶射ガンが溶射終了点Ｐ4 に達した時にアークを消滅させ、施工終了点Ｐ5 に達したときに溶射作業を終了する。
【００５９】
溶射再開点は、溶射を中断させた位置Ｐ3 に等しくしてもよいが、溶射異常が発生してから実際に溶射異常が検出されるまでには時間遅れがあり、またアークを消滅させて溶射を中断するまでの間にも時間遅れがあるため、溶射を中断した位置Ｐ3 よりも手前の位置で欠陥が生じているおそれがある。また溶射を再開させる際に、アークを発生させる指令を与えてから実際にアークが発生するまでの間にも遅れ時間が存在する。従って、アークを消滅させて溶射を中断した位置Ｐ3 よりも若干手前の位置に溶射再開位置を設定するのが好ましい。この場合には、タイマの計測値ＴがＴ1 −ΔＴに等しくなった時にアークアークを発生させて溶射を再開させる。
【００６０】
溶射を再開した後に、再度溶射異常が検出されたときには、その時のタイマの計測値を新たな溶射異常位置情報として記憶して前回の溶射異常検出時と同じ動作を行わせる。
【００６１】
上記の説明では、退避点Ｐ6 を施工終了点Ｐ5 から離れた位置としたが、施工終了点Ｐ5 で溶射ガンに対して溶射異常修復処理を行い、その後溶射ガンからの試射を行わせることができる場合には、溶射終了点Ｐ5 を退避点Ｐ6 としてもよい。
【００６２】
本発明に係わる自動溶射方法を実施する場合に、マニピュレータを制御する制御装置に実行させるプログラムのアルゴリズムの一例を図２ないし図４に示した。
【００６３】
このアルゴリズムに従う場合には、図２のステップ１において溶射施工を開始させた後、ステップ２で溶射ガンが溶射開始点（Ｐ2 点）に到達するのを待ち、溶射開始点Ｐ2 に達した時にステップ３に進んでタイマを起動させるとともにアークを発生させて溶射を開始する。
【００６４】
次いで溶射パラメータが所定の許容範囲内にあるか否かを判定することにより溶射異常が発生しているか否かを判定する図３のステップ４を常時行いながら溶射を進行させ、溶射異常が発生しない状態で溶射が進行してステップ５で溶射ガンが溶射終了点Ｐ4 に達したことが検出された時にステップ６に進んでアークを停止させる。次いでステップ７で溶射ガンが施工終了点Ｐ5 に達するのを待ち、施工終了点Ｐ5 に達した時に溶射ガンを停止させて溶射施工を終了する。
【００６５】
溶射施工の途中でステップ４において溶射異常が検出された時には、ステップ８に進んで直ちにアークを停止させるとともに、現在のタイマ経過値ＴをＴ1 （溶射異常位置情報）として記憶し、ステップ９で溶射ガンが施工終了点Ｐ5 に達するのを待つ。ステップ９で溶射ガンが施工終了点Ｐ5 に達したことが検出された時に溶射ガンを退避点Ｐ6 に移動させる。
【００６６】
次いでステップ１１に進んで手作業を含む溶射異常修復処理を行い、処理が終了したときにステップ１２に進んで溶射ガンを施工開始点Ｐ1 に移動させ、更に溶射開始点Ｐ2 へと移動させる。ステップ１３で溶射ガンが溶射開始点Ｐ2 に達するのを待ち、溶射開始点Ｐ2 に達した時にステップ１４に進んでタイマを起動する。次いで図４のステップ１５でタイマの経過値Ｔが記憶されている値Ｔ1 （またはＴ1 −ΔＴ）に等しくなるのを待ち、Ｔ＝Ｔ1 （またはＴ1 −ΔＴ）となった時（溶射ガンが溶射再開点に達した時）にステップ１６に進んでアークの発生を開始して溶射を再開する。
【００６７】
溶射を再開した後、溶射異常を検出するステップ１７を行いながら溶射を進行させ、溶射異常が検出されないまま溶射が進行してステップ１８で溶射ガンが溶射終了点Ｐ4 に達したことが検出された時にステップ１９に進んでアークを停止させる。次いでステップ２０で溶射ガンが施工終了点Ｐ5 に達するのを待ち、施工終了点Ｐ5 に達した時に溶射ガンを停止させて溶射施工を終了する。
【００６８】
溶射を再開した後、ステップ１７で再び溶射異常が検出された時には、ステップ２１に進んでアークを停止させ、ステップ２２でタイマの経過値Ｔが記憶されている値Ｔ1 よりも大きくなっているか否か（溶射ガンが前回溶射異常が検出された点を過ぎているか否か）を確認する。その結果、タイマの経過値ＴがＴ1 よりも大きくなっている時（溶射ガンが前回の異常検出点を通り過ぎた位置にある時）には、ステップ２３に進んで記憶されている経過時間Ｔ1 に現在のタイマの経過値Ｔを上書きしてタイマ経過値の記憶値Ｔ1 を更新する。次いでステップ２４に進んで溶射ガンが施工終了点Ｐ5 に達するのを待ち、施工終了点Ｐ5 に達した時に図３のステップ１０に戻って、溶射ガンを退避点Ｐ6 に移動させる。以後溶射異常修復処理を行った後溶射を再開させて溶射異常を検出しながら溶射を進行させるステップ１１ないしステップ２０と、溶射異常が検出された場合にアークを停止させて溶射ガンが溶射終了点に到達するのを待つステップ２１ないし２４とを繰り返す。
【００６９】
図４のステップ２２でタイマの経過値ＴがＴ1 以下であると判定された時、即ちステップ１５でＴ＝Ｔ1 −ΔＴとした場合であってアークが停止した位置が前回溶射異常が検出されてアークが停止した位置（Ｔ＝Ｔ1 の位置）の手前であると判定された時には、タイマの経過値の記憶値Ｔ1 を更新するステップ２３を行うことなく、ステップ２４に進む。
【００７０】
上記の例では、溶射ガンが移動する間の経過時間を計測するタイマにより各瞬時における溶射ガンの位置を検出する位置検出手段が構成される。
【００７１】
また溶射パラメータが許容範囲にあるか否かを判定して溶射異常の検出を行う図３のステップ４及び図４のステップ１７により溶射異常検出手段が構成される。
【００７２】
上記の例では、溶射異常が検出された後、溶射ガン１を本来の移動経路に沿って施工終了点Ｐ5 まで移動させてから退避点Ｐ6 に移動させるようにしているが、溶射異常が検出された後、退避点に向けての溶射ガンの移動を開始する位置として適した退避開始点を、溶射ガンの移動経路３上に少くとも１つ設定しておき、溶射を中断した後、施工終了点Ｐ5 よりも近い位置に退避開始点が存在する場合には、溶射中断位置に最も近い退避開始点まで溶射ガンを移動経路に沿って移動させて、該退避開始点から退避点Ｐ6 まで直接移動させるようにするのが好ましい。
【００７３】
「退避点に向けての溶射ガンの移動を開始する位置」とは、障害物に妨げられることなく、溶射ガンの退避点への移動を開始することができる位置を意味する。この場合、退避開始点から退避点まで溶射ガンを直線移動させることができるように、退避開始点を設定しておくと、溶射ガンを最短距離を通って退避点に移動させることができる。
【００７４】
上記のように、移動経路３の途中に退避開始点を設定しておいて、溶射が中断した後、溶射ガン１を先ずその中断位置に最も近い退避開始点まで移動させ、その退避開始位置から退避点Ｐ6 に向けて溶射ガンを移動させるようにすると、溶射ガンを施工終了点Ｐ5 まで移動させることなく、退避点Ｐ6 に移動させることができるため、溶射を中断した後、溶射ガンを退避点Ｐ6 に退避させるために要する時間を短縮することができる。
【００７５】
また本発明を実施するに際しては、溶射ガン１を退避点Ｐ6 から溶射再開位置まで移動させる過程で最初に到達させる移動経路上の位置として適した復帰点を溶射ガン１の移動経路上に少くとも１つ設定しておき、溶射ガンを退避点から溶射再開位置まで移動させる過程で、先ず溶射ガンを溶射中断位置に最も近い復帰点まで移動させ、次いで、溶射ガンを移動経路に沿って溶射再開位置まで移動させるようにするのが好ましい。
【００７６】
この場合各復帰点は、移動経路３上の各位置の内、退避点Ｐ6 にある溶射ガン１を直接移動させることができる位置に設定しておく。
【００７７】
このように構成すると、溶射ガン１に対して修復処理を行った後、溶射ガンを施工開始点Ｐ1 まで移動させることなく、移動経路３の途中の復帰点に移動させることができるため、修復処理を行った後、溶射を再開するまでに要する時間を短縮することができる。
【００７８】
なお退避点Ｐ6 と溶射ガンの移動経路３の各部との間に障害物が存在しない場合には、溶射ガンを退避点Ｐ6 から直接溶射開始点に移動させるようにすることもできる。
【００７９】
上記の例では、溶射ガン１が移動経路３に沿って移動している過程での経過時間から溶射ガンの位置を特定するようにして、溶射異常状態が検出された時または溶射が中断した時の経過時間Ｔ1 を、溶射異常が生じた時の溶射ガンの位置、または溶射を中断した時の溶射ガンの位置を示す溶射異常位置情報として用いるようにしたが、溶射異常が検出された時に溶射ガンを保持したマニピュレータを制御する制御装置が実行しているプログラムの実行ステップＬ1 と、該制御装置が検出しいるマニピュレータの現在位置Ｓ1 とを記憶して、これらから溶射異常発生時の溶射ガンの位置を特定するように構成することができる。
【００８０】
この場合は、例えば、溶射を再施工する過程（退避位置から溶射再開位置に向けて溶射ガンを移動する過程）で、制御装置が実行するプログラムの実行ステップＬと、該制御装置が検出しているマニピュレータの現在位置Ｓとをそれぞれ記憶されている溶射異常発生時のステップＬ1 及びマニピュレータ位置Ｓ2 と比較して、Ｌ＝Ｌ1 及びＳ＝Ｓ2 になることの条件と、溶射ガンの位置を定めるためのマニピュレータの位置パラメータとから溶射ガンが溶射再開位置に達したことを検出するようにすることもできる。
【００８１】
但し、この場合、現在位置Ｓを、記憶されている溶射異常発生位置Ｓ1 に厳密に一致させようとすると、マニピュレータの精度が要求されるため、現在位置Ｓを溶射異常発生位置Ｓ1 にほぼ一致させればよいようにするのがよい。
【００８２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、溶射異常が検出された時に、溶射ガンを一旦被溶射面に影響を与えない退避点に退避させて、その退避点で正常な溶射が行われるようにするための修復処理を行うようにしたので、被溶射物がいかなる形状を有している場合でも、また被溶射物のいかなる部分で溶射異常が生じた場合でも、溶射ガンの修復処理を容易に行うことができる利点がある。
【００８３】
また本発明によれば、被溶射面に影響を与えない退避点で溶射ガンの修復処理を行うので、修復処理を行った後、一度アークを発生させて、アークが安定に発生する定常状態に達したことを確認してから、溶射ガンを溶射再開位置に移動させて溶射を再開させることができる。従って、溶射を再開した直後にアークが不安定なままで溶射が行われて、溶射皮膜に欠陥が生じるのを防ぐことができる。
更に本発明によれば、溶射ガンに対して修復処理を行った後、溶射ガンを溶射の再開に向けて復帰させるときに、溶射異常状態が検出された際の溶射ガンの位置情報または溶射を中断した際の溶射ガンの位置情報に基づいて溶射再開位置を定めて、溶射ガンを該溶射再開位置に移動させるように制御装置によりマニピュレータを制御するようにしたので、溶射異常により欠陥が生じた個所、または欠陥が生じているおそれがある個所に対する再溶射を確実に行わせて、溶射皮膜の欠陥部分が修復されないままの状態で残されるのを防ぐことができ、常に均質な溶射皮膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動溶射方法による場合の溶射ガンの動きの一例を示した斜視図である。
【図２】本発明の自動溶射方法を実施する溶射装置において、溶射ガンを保持するマニピュレータを制御する制御装置が実行するプログラムの一部を示したフローチャートである。
【図３】同プログラムの他の部分を示したフローチャートである。
【図４】同プログラムの更に他の部分を示したフローチャートである。
【図５】従来の自動溶射方法による場合の溶射ガンの動きの一例を示した斜視図である。
【図６】溶射ガンの要部の構造の一例を示した断面図である。
【符号の説明】
１…溶射ガン、２…被溶射物、２Ａ…被溶射面、３…溶射ガンの移動経路。
【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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