(57)【要約】  溶射装置（１００）は、ブース（１０２）と、作動モード（１０８）と安全モード（１１４）とを切り替えるように構成された、ブース内のスプレー機構（１０６）と、を含む溶射装置（１００）が提供される。ブース内の作業者（１１８）は、安全モードにおいてスプレー機構からの放出物から保護される。溶射装置は、スプレー機構の安全保護装置を含み、安全保護装置は、スプレー機構が作動モードまたは安全モードのいずれかにおいて作動するように構成される作動状態と、スプレー機構が作動モードにおいて作動しないようにする安全状態と、を切り替える。安全保護装置は、作業者がブース内に入ることができるようになると安全状態に切り替える。
2015525115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブースと、
前記ブース内の遮蔽体と、
前記ブース内のスプレー機構であって、前記ブース内にマウントされた部品をスプレーするスプレーポジションでの作動モードと、前記ブース内で前記スプレー機構からの放出物から前記ブース内の作業者を保護するための前記遮蔽体の裏側の停止ポジションでの安全モードと、を切り替えるように構成されたスプレー機構と、
前記スプレー機構に関連するスイッチであって、前記停止ポジションからの前記スプレー機構の移動によって作動されるように構成されるスイッチと、
前記ブースのドアと、
前記スプレー機構の安全保護装置であって、前記安全保護装置は、前記作動モードまたは前記安全モードのいずれかにおいて前記スプレー機構が作動可能である作動状態と、前記作動モードにおいて前記スプレー機構が作動するのを防ぐ安全状態と、を切り替えるように構成され、前記安全保護装置は、前記スイッチが作動され、前記ドアが開けられると安全状態に切り替えるように構成される、安全保護装置と、
を備えることを特徴とする溶射装置。
【請求項２】
ブースと、
作動モードと安全モードとを切り替えるように構成された、前記ブース内のスプレー機構であって、前記ブース内の作業者が、前記安全モードにおいて前記スプレー機構からの放出物からの保護される、スプレー機構と、
前記スプレー機構の安全保護装置であって、前記安全保護装置は、前記作動モードまたは前記安全モードのいずれかにおいて前記スプレー機構が作動可能である作動状態と、前記作動モードにおいて前記スプレー機構が作動するのを防ぐ安全状態と、を切り替えるように構成され、前記安全保護装置は、作業者が前記ブースに入れるようになると安全状態に切り替えるように構成される、安全保護装置と、
を備えることを特徴とする溶射装置。
【請求項３】
前記ブース内に遮蔽体をさらに備え、
前記スプレー機構は、前記安全モードにおいて前記遮蔽体の裏側に配置され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】
前記ブースのドアをさらに備え、
前記安全保護装置は、前記ドアが開かれると前記安全状態に切り替えられることを特徴とする請求項２に記載の溶射装置。
【請求項５】
前記ブース内の遮蔽体であって、前記スプレー機構は、前記安全モードにおいて前記遮蔽体の裏側に配置される、遮蔽体と、
前記スプレー機構が前記遮蔽体の裏側から移動される際に作動するように構成されたスイッチと、
をさらに備え、
前記安全保護装置は、前記スイッチが作動され、前記ドアが開けられると安全状態に切り替えるように構成されることを特徴とする請求項４に記載の溶射装置。
【請求項６】
前記スプレー機構のコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記ブースの外側に配置され、キーのホルダーを含み、
前記安全保護装置は、前記ホルダーから前記キーを外すと前記安全状態に切り替えられることを特徴とする請求項２に記載の溶射装置。
【請求項７】
前記キーによって開錠されるように構成されたロックを含む、前記ブースのドアをさらに備え、
前記安全保護装置は、前記ホルダーから前記キーを外し、前記ロックが前記キーで開錠されると前記安全状態に切り替えられることを特徴とする請求項６に記載の溶射装置。
【請求項８】
前記安全保護装置は、前記ホルダーから前記キーを外し、前記ロックが前記キーによって開錠され、前記キーが前記ロックに残されており、かつ、前記ドアが開かれると、前記安全状態に切り替えられることを特徴とする請求項７に記載の溶射装置。
【請求項９】
前記スイッチは、前記スプレー機構のベースに配置され、これにより、前記スイッチは、前記遮蔽体の裏側からの前記スプレー機構の移動を引き起こす、前記スプレー機構の回転を検出するように構成されることを特徴とする請求項５に記載に溶射装置。
【請求項１０】
前記ブース内の遮蔽体であって、前記スプレー機構が前記安全モードにおいて前記遮蔽体の裏側に配置される、遮蔽体をさらに備え、
前記スプレー機構は、前記安全モード中に前記遮蔽体の吸入口に向けて配向され、かつ、前記安全モード中に待機モードで作動するように構成され、
当該溶射装置は、待機モード中に噴煙および粉塵を前記遮蔽体の外に導くための前記遮蔽体の排出口に排出管をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の溶射装置。
【請求項１１】
前記遮蔽体の前記排出口を部分的に覆うように配置される偏向板をさらに備え、前記偏向板が前記スプレー機構から前記排出口への移動する前記噴煙および粉塵を偏向するように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の溶射装置。
【請求項１２】
前記ブースの内の遮蔽体であって、前記スプレー機構が前記安全モードにおいて前記遮蔽体の裏側に配置され、
前記遮蔽体の内側面は、有孔鋼板を有する防音材を備えることを特徴とする請求項２に記載の溶射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶射装置に関し、より具体的には、溶射装置の使用中に作業者を保護する安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶射システムは、例えばガス・タービン部品のような高温度の部品にコーティングを施すために使用される。溶射システムは、一般的には粒子材料を溶解するステップ、溶解された材料を高温度部品の表面にスプレーする工程と、を含み、溶解された材料は、次いで冷えて表面に接着しコーティングを形成する。
【０００３】
一般的な溶射システムは、スプレー機構が設置されたブースを含む。スプレー機構は、例えば、プラズマ・スプレー機構またはＨＶＯＦ（high velocity oxygen fuel）スプレー機構であり得る。ガス・タービン部品などの高温度部品は、ブース内に配置され、高温度部品状にコーティングが形成されるまで、作動モードにおいてスプレー機構によりスプレーされる。作動モード中、スプレー機構は、ブース内にいる作業者に有害になる粒子、ＵＶ（ultraviolet）光線および音を放出し得る。従って、スプレー機構は、高温度部品へのスプレー後に遮断され、これにより、作業者が安全にブースに入って、マウント上のスプレーされた高温度部品をスプレーする次の高温度部品と交換することができる。次いで、作業者はブースを出て、スプレー機構を作動モードに作動させ、ブース内のマウンド上の次の高温度部品をスプレーする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、高温度部品にコーティングを塗布するために使用される一般的な溶射システムのいくつかの限界を認識してきた。上述のように、従来の溶射システムでは、高温度部品のスプレー後にスプレー機構の電源を落としてから、作業者が安全にブースに入って高温度部品を取り換え、また、作業者が安全にブースを出てからスプレー機構の電源が入れられ、次の高温度部品をスプレーする必要がある。本発明者は、特に多数の高温度部品のためにスプレー機構のこの繰り返される電源の切り入りが、スプレー機構の部品に悪影響を与えかねないことを見出した。例えば、プラズマ・スプレー機構で、スプレー機構の電源を入れる度に、スプレー機構のノズルを交差する電気アークを初期化することを含み、このことは、スプレー機構の電源を入れる回数が大きくなるとノズルのコンディションに悪影響を与える。従って、本発明者は、高温度部品のスプレーの度に電源の切り入りを必要としない、従って経年劣化および破損を低減する、改善されたスプレー機構を開発した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
さらに、本発明者は、上述の各高温度部品のために一般的なスプレー機構で必要とされる電源のオフ・オンが、複数の高温度部品をスプレーするのに必要な時間を延ばすことを見出した。従って、高温度部品ごとに電源を切り入りすることを必要としない改善されたスプレー機構を開発することによって、本発明者は、高温度部品をスプレーする時間効率を高める、改善されたスプレー機構を開発した。さらに、本発明者は、一般的な溶射システムが、各高温度部品のスプレー間にスプレー機構の電源を切るなどの、いくつかの安全策を有すること、一般的な溶射システムが、作業者がブース内にいる間にスプレー機構の電源が切れらたままであることを必要とするような追加的な安全策は含んでいないことを見出した。例えば、発明者は、一般的な溶射システムのスプレー機構が、第１の作業者がブース内にいる間に、第２の作業者によって偶然作動されるかもれないことを見出した。従って、本発明者は、作業者がブース内にいる間はスプレー機構が作動モードに入ることを防ぐ安全保護装置を開発した。
【０００６】
本発明は、図面を参照した次の記述において説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】作動モードにおける溶射装置の概略図である。
【図２】安全モードにおける図１の溶射装置の概略図である。
【図３】図１の溶射装置のコントローラのブロック図である。
【図４】図１の溶射装置の遮蔽体の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１には、ドア１２６を備えるブース１０２を含む溶射装置１００が示される。溶射また、装置１００は、例えば、ブース１０２の内壁に設置される、ブース１０２内に配置された遮蔽体１０４をも含む。遮蔽体１０４は、一端に吸入口１４２または開口部と、反対側の端に排出口１４８と、を有する箱であってもよく、排出管１４６が排出口１４８に結合される。排出管１４６は、下記のように、排出口１４８を通して粉塵および噴煙を遮蔽体１０４の外に出すように構成される。
【０００９】
図１にさらに示されるように、溶射装置１００は、ブース１０２内に配置されるスプレー機構１０６を含む。スプレー機構１０６のベース１２４は、ブース１０２の床にマウントされ、ブース１０２内のスプレー機構１０６を固定する。図１にさらに示されるように、スプレー機構１０６は、ロボットアーム１１５およびスプレーガン１１７を含み、ロボットアーム１１５の一端はベース１２４に固定され、スプレーガン１１７はロボットアーム１１５の反対端に取り付けられる。コントロールパネル１３３は、ブース１０２の外側に配置され、スプレー機構１０６のコントローラ１３４を含む。コントローラ１３４はスプレー機構１０６を作動モード１０８（図１）へ切り替えることができ、このときコントローラ１３４がスプレー機構１０６をスプレーポジション１１０に移動させ、これにより、スプレーガン１１７がブース１０２内のマウント１１３上に配置された部品１１２をスプレーする。スプレー機構１０６が部品１１２のスプレーを終えた後、コントローラ１３４はスプレー機構１０６を安全モード１１４（図２）に切り替え、このとき、コントローラ１３４が、スプレー機構１０６を遮蔽体１０４の裏側の停止ポジションに移動させ、これにより、スプレーガン１１７が遮蔽体１０４の吸入口１４２に挿入され、ブース１０２内の作業者１１８をスプレー機構１０６からの放出物から保護する。安全モード１１４の間、コントローラ１３４は、スプレー機構１０６を待機モードに切り替え、このとき、低減された燃料および／または電力の供給がスプレーガン１１７に供給され、スプレーガン１１７を通った粒子の流れが止まり、作動モード１０８（図１）の間のスプレー機構１０６からの放出物と比較してスプレー機構１０６からの放出物１２０が低減される結果となる。一例の実施形態では、ＨＶＯFスプレー機構が使用され、このとき例えば、作動モード中は約６００フィート３の酸素および１４００フィート３の水素ガスの放出物が使用される一方、待機モード中は約２００フィート３の酸素および５００フィート３の水素ガスの放出物に低減される。別例の実施形態では、プラズマ・スプレー機構が使用され得、このとき例えば、作動モード中は約６００アンペアの電流が使用される一方、待機モード中は約１５０アンペアの電流に低減される。重用なことに、プラズマ・スプレー機構における電気アークは待機モード中も保持され、アークの初期化中に起こり得る電極への損傷を回避する。ＨＶＯＦスプレー機構およびプラズマ機構からのこれらの特定的な放出物は、単に本願の例示および実施形態であり、これらの特定の放出物またはこれらの特定のスプレー機構のタイプに限定されるものではない。スプレー機構１０６からの放出物１２０は、粒子状放出物、放射線放出、および／または音響放射であってもよい。例示的な実施形態では、スプレー機構１０６からの放射線放出は、ＵＶ（ultraviolet）放出である。例示的な実施形態では、遮蔽体１０４は、スプレー機構１０６からの略全ての放射線放出をブロックするように構成される。
【００１０】
さらなる例示的な実施形態では、遮蔽体１０４は、スプレー機構１０６からの音響放出を大きく削減するように構成され、ブース１０２内の作業者１１８を保護する。遮蔽体１０４はまた、スプレーガン１１７からの全てのガス放出およびあらゆる粒子状放出物を捕獲し放出する。
【００１１】
図１及び図２のさらに示されるように、溶射装置１００は、スプレー機構１０６のベース１２４の上に配置されたスイッチ１２２等のポシション・センサを含む。スイッチ１２２は、遮蔽体１０４の裏側の停止ポジション１１６からのスプレー機構１０６の移動によって作動する。リミット・スイッチ、カウンター、レーザー等の他のタイプのポシション・センサが使われてもよい。スプレー機構のベースに配置される磁気スイッチの具体例が本願明細書では説明されているが、本発明の実施形態は、磁気スイッチやスプレー機構のベースに配置されるスイッチに限定されるものではなく、停止ポシションから離れるスプレー機構の移動を検出できる任意のセンサを含む。
【００１２】
図１及び図２のさらに示されるように、キー１３８がブース１０２の外側のコントロールパネル１３３のホルダー１３６内に配置される。キー１３８は、作業者１１８がブース１０２の外側のコントローラ１３４を使用してスプレー機構１０６を作動モード１０８（図１）から安全モード１１４（図２）に切り替え、次いで、安全モード１１４から作動モード１０８に戻すためにホルダー１３６の内部に配置される。ホルダー１３６からキー１３８が取り外されると、作業者１１８は、コントローラ１３４を使用してスプレー機構１０６を作動モード１０８（図１）と安全モード１１４（図２）に切り替えることができなくなる。従って、キー・ホルダー１３６からキー１３８を取り外してもスプレー機構１０６は停止しないが、スプレー機構１０６が作動モード１０８と安全モード１１４で切り替えられることを防ぐ。キー・ホルダー１３６に追加して、ホルダー１３６に位置する同じキー１３８で開錠され得るロック１４０がドア１２６に設けられる。しかしながら、ドアのロック１４０は、キー・ホルダー１３６内で使用される同じキー１３８で開錠される必要はなく、ロックは、例えば、キー・ホルダー１３６内で使用されるキー１３８とは違う他のキーで開錠されるなどのように構成されてもよい。
【００１３】
溶射装置１００は、スプレー機構１０６の安全保護装置をさらに含み、安全保護装置は、スプレー機構が作動モード１０８（図１）または安全モード１１４（図２）のいずれかにおいて作動可能である作動状態と、スプレー機構１０６が作動モード１０８（図１）において作動するのを防ぐ安全状態と、を切り替える。より具体的には、安全保護装置が安全状態に切り替えられると、スプレー機構１０６は安全モード１１４で作動するように要求される。一つの例示的な実施形態では、スプレー機構１０６の安全モード１１４は、例えば、スプレーガン１１７からの放出物１２０を止めるためにスプレーガン１１７の停止などのスプレー機構１０６の無効化を含む。別の例示的な実施形態では、スプレー機構１０６の安全モード１１４は、例えば、遮蔽体１０４の裏側の停止ポジション１１６（図２）にスプレー機構１０６の位置を保持することを含む。
【００１４】
安全保護装置は、例えば、スプレーした部品１１２を次にスプレーされる部品と取り換えるなどのため、作業者１１８がブース１０２に入ることができる安全状態に切り替えるように構成される。例示的な実施形態では、ドア１２６が開いている場合、安全保護装置が安全状態に切り替えられる。例えば、センサー（図示せず）がドア１２６に配置され、ドア１２６が開く際にコントローラ１３４に信号を送って、作業者１１８がブース１０２に入っていることを知らせてもよい。別の例示的な実施形態では、ドア１２６が開いている間にスイッチ１２２が有効化される場合に、このことが、作業者がブース１０２内にいる間にスプレー機構１０６が停止ポジション１１６から移動されたことを知らせるものとして、安全保護装置が安全状態に切り替えられる。別の例示的な実施形態では、キー１３８がコントロールパネル１３３のホルダー１３６から外された場合に、このことが、作業者１１８がホルダー１３６からキー１３８を外してブース１０２に入ることを知らせるものとして、安全保護装置が安全状態に切り替えられる。別の例示的な実施形態では、キー１３８がコントロールパネル１３３のホルダー１３６から外され、ドア１２６上のロック１４０を開錠するために使用された場合、このこともまた作業者１１８がホルダー１３６からキー１３８を外してブース１０２に入ることを知らせるものとして、安全保護装置が安全状態に切り替えられる。別の例示的な実施形態では、キー１３８がコントロールパネル１３３のホルダー１３６から外され、ドア１２６上のロック１４０を開錠するために使用され、作業者１１８がブース１０２に入っている間にロック１４０内に残された場合に、このことが、作業者１１８がホルダー１３６からキー１３８を外してブース１０２に入ることを知らせるものとして、安全保護装置が安全状態に切り替えられる。図３は、上述の種々の安全保護装置のバージョンが利用可能であるところの、装置１００の種々の構成部品間の接続図を示す。上述の安全保護装置の１つの実施形態では、例えば、ドア１２６およびスイッチ１２２は、ドア１２６が開いている間にスプレー機構１０６が停止ポジション１１６から移動する際、コントローラ１３４に信号を送り、これにより、コントローラ１３４が、安全保護装置を安全モードに切り替えることができる。上述の安全保護装置の別の実施形態では、例えば、キー・ホルダー１３６が、キー１３８がキー・ホルダー１３６から外される際にコントローラ１３４に信号を送り、これにより、コントローラ１３４が、安全保護装置を安全モードに切り替えることができる。
【００１５】
安全保護装置は、スプレー機構１０６のコントローラ１３４のソフトウェア・コンポーネントであってもよい。例示的な実施形態では、安全保護装置の安全状態中、コントローラ１３４が、作業者がスプレー機構１０６を作動モード１０８（図１）に切り替えることができないように構成されてもよい。例えば、コントローラ１３４は、安全保護装置が安全状態にないことが、スプレー機構１０６を作動モード１０８（図１）に切り替える前提条件であるようにプログラムされてもよい。または、安全保護装置は、安全保護装置が安全状態にある際にスプレー機構１０６を作動モード１０８（図１）に切り替えることを防ぐ、溶射装置１００のコントローラ１３４のハードウェア・コンポーネントであってもよい。例えば、安全保護装置は、安全保護装置が安全状態にある際に、スプレー機構１０６を遮蔽体１０４の裏側の停止ポジション１１６から移動することを防ぐ、スプレー機構１０６のロボットアーム１１５上の部品であってもよい。別の例では、安全保護装置は、安全保護装置が安全状態にある際に、スプレー機構１０６が遮蔽体１０４の裏側の停止ポジション１１６から移動するとスプレーガン１１７を無効化する、スプレー機構１０６のスプレーガン１１７上の部品であってもよい。別の例では、コントローラ１３４のキーパッド（図示せず）上のスプレー機構１０６のための「作動モード」選択ボタンが、安全保護装置が安全状態中に無効化されてもよく、これにより、作業者１１８は、安全保護装置が安全状態にある際に、コントローラ１３４のキーパッドを使用してスプレー機構１０６を作動モード１０８（図１）に切り替えることができなくなる。
【００１６】
図４に示すように、遮蔽体１０４は、吸入口側の吸入口幅１１１から吸入口側と反対の排出口側の排出口幅１０９に向けて先細る幅を備えてもよい。また、遮蔽体１０４は、厚み１０７と、例えばグラスファイバー断熱材などの断熱材または防音材によって覆われた遮蔽体１０４の内部１５２内の内側面１１９と、を有する壁１０５を備えてもよい。防音材の内側面１１９は、有孔鋼板によってさらに覆われ防音材を保護する。安全モード１１４（図２）中、スプレー機構１０６が遮蔽体１０４の裏側の停止ポジションに位置する際、待機モードのスプレーガン１１７からの放出物１２０は、噴煙および粉塵を含み、噴煙および粉塵は遮蔽体１０４の内部１５２を通って排出口１４８を通じて排出管１４６に遅れられる。図４にさらに示すように、偏向板１５０が、遮蔽体１０４の内部１５２内で遮蔽体１０４の内側面に固定される。偏向板１５０は、遮蔽体１０４の排出口１４８を部分的に覆うように配置され、遮蔽体の内部１５２を通って排出口１４８を通じて出る噴煙および粉塵の蛇行経路１５１を生成する。遮蔽体１０４内を通る噴煙および粉塵の蛇行経路１５１を生成することによって、排出口１４８を通じて排出管１４６内への噴煙および粉塵の流速が落とされ、噴煙および粉塵による排出管１４６への損傷する可能性を低減させる。例示的な実施形態では、例えば、壁１０５が、１インチの厚さ１０７を有する角形鋼管フレームから作られ、かつ、外側スキンシートを備える。別の例示的な実施形態では、吸入口幅１１１は約１７．９インチであり、排出口幅１０９は約８．１インチである。別の例示的な実施形態では、有孔鋼板１２３は、例えば、０．０６インチ〜０．１インチの厚さを有する。上記の例示的な実施形態では遮蔽体の数値寸法について記載されているが、これらの数値寸法は単に例示的なものであり、遮蔽体は、スプレー機構からブース内に作業者を保護するために十分な任意の詳細寸法が採用されてもよい。また、上記の実施形態では遮蔽体１０４内の偏向板１５０が記載されているが、遮蔽体は、粉塵および噴煙が排出口および／または排出管を損傷することなく遮蔽体から排出されることを可能にするように設けられる偏向板を含む必要はない。また、遮蔽体が吸入口側から排出口側に先細になる幅を有するように記載されているが、遮蔽体は、この形状や設計に限定されるものではなく、ブース内の作業者をスプレー機構からの放出物から保護し、遮蔽体の内部の粉塵および噴煙を廃棄する適切な吸引を達成する、例えば、長方形や他の先細になっていない形状を採用してもよい。
【００１７】
本願発明の種々の実施形態が、本願明細書で示され、説明される一方、このような実施形態が例示目的のみで提供されたことは明らかである。多くのバリエーション、変更、代替えが本願発明の要旨から逸脱することなくなされてもよい。従って、本発明が、添付する請求項の精神および範囲のみによって限定されることが意図される。
【符号の説明】
【００１８】
１００  溶射装置
１０２  ブース
１０４  遮蔽体
１０６  スプレー機構
１１２  部品
１１３  マウント
１１５  ロボットアーム
１１７  スプレーガン
１２４  ベース
１２６  ドア
１３３  コントロールパネル
１３４  コントローラ
１４２  吸入口
１４６  排出管
１４８  排出口
【図１】
2015525115.tif 000003
【図２】
2015525115.tif 000004
【図３】
2015525115.tif 000005
【図４】
2015525115.tif 000006
【国際調査報告】
2015525115.tif 000007
2015525115.tif 000008
2015525115.tif 000009