(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上で熱スプレーガンからのスプレーの流れを移動させるための装置であって、
支持本体と、
前記本体に固定されていて、基板上にコーティングを行うために、スプレーの流れを発生するための熱スプレーガン用の取付部をその上に有し、コーティングが８の字パターンになるように、ガンに８の字パターン運動を行わせ、それにより、スプレーの流れに８の字パターン運動を行わせるように動作し、自身を動作させるために、各入力駆動用の入力部材を有し、一定の速度の入力駆動により駆動された場合に、コーティングが、変動速度で８の字パターンに沿って運動する８の字パターン形成機構と、
熱スプレーガンが前記機構に装着され、前記支持本体が前記機構を横送りし、それにより熱スプレーガンを横送りする、横送りデバイス上に装着された状態で、基板上にほぼ均等な厚さのコーティングが行われるように、前記基板に沿ってコーティング・パターンが横送りされるよう、速度の変動を低減するために、入力駆動装置に変動速度を供給するように、前記入力部材と係合している駆動システムとを備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、最高速度と最低速度との間の違いとして測定される変動が、前記入力駆動装置の変動速度により少なくとも２０％低減することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、８の字パターンの幅に対する長さの比が、約１．５〜５の範囲内にあることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、前記駆動システムが、モータと、前記モータと前記入力部材との間に接続しているリンク機構とを備える装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、前記リンク機構が、前記モータと前記入力部材との間に比例駆動装置を備え、前記駆動システムが、さらに、前記８の字パターンに沿っての速度の変動を低減するために、変動速度で前記モータを動作させるために接続しているモータ制御装置を備えることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、前記８の字パターンが、一組の遠い方の部分と、これら一組の遠い方の部分の間の一組の接続部分とからなり、前記遠い方の一組の部分においては速度が遅く、前記接続部分においては速度が速く、モータの速度が、前記遠い方の部分に沿ってコーティング運動している場合は遅く、前記接続部分に沿ってコーティング運動している場合は速いことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項４記載の装置において、前記機構が、前記本体により保持されている第１の駆動軸を持つ第１のギアと、前記本体により保持されている第２の駆動軸を持つ第２のギアからなり、前記第１のギアおよび第２のギアが、それぞれ、互いに平行な第１のギア軸および第２のギア軸を持ち、前記第１のギアおよび前記第２のギアが、選択したギア整合で係合していて、選択したギア比を持ち、前記第１のギアまたは第２のギアが、前記駆動システムにより駆動されるように、前記入力部材に接続しているギア部と、
第１のギア軸から、第１の半径のところに位置する第１のピン軸上に、前記第１のギアにより保持されている第１のピンと、第２のギア軸から、第２の半径のところに位置する第２のピン軸上に、前記第２のギアにより保持されている第２のピンを備え、第１のアームが、前記第１のピンにより保持され、第２のアームが、前記第２のピンにより保持されていて、前記第１のピンが前記第１のアームの駆動軸であり、前記第２のピンが前記第２のアームの駆動軸であり、前記第１のアームおよび前記第２のアームが、それぞれ、前記第１のピン軸から第１のアームの長さのところで間隔をおいて、また、前記第２のピン軸から、第２のアームの長さのところで間隔を置いて、ピボット軸を有するアーム・ピボットにより結合されていて、前記ギア比、前記ギア整合、前記第１の半径、前記第２の半径、前記第１のアームの長さおよび前記第２のアームの長さが、ピボット軸を８の字パターン運動をさせるために、協力するように選択されているアーム部と、
各ピンから間隔をおいた位置で、前記アームピボットまたは前記第１のアーム、または前記第２のアームに取り付けられているコネクタと、前記コネクタと係合している装着部材とを備えていて、前記装着部材が、前記ガンが、前記スプレーの流れを各ギア軸にほぼ平行な中間方向に向けることができるようにガンと整合していて、それにより、前記ガンが、基板上のコーティングが、８の字パターン運動をするように、前記駆動システムにより、ギア組立体が駆動された場合、８の字パターン運動を行う装着部分とを備えることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、前記コネクタが柔軟なジョイントを備え、前記装着部分が、さらに、各ギア軸に平行な方向に、各アームから間隔を置いた位置において前記本体に装着されている旋回ジョイントを備え、前記装着部材が、前記柔軟なジョイントと前記旋回ジョイントとの間に接続していて、それにより、前記８の字パターン運動が、前記ガンのある角度を持つ８の字パターン運動となり、それにより前記スプレーの流れが８の字パターン運動をすることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、前記柔軟なジョイントが前記アームピボットに取り付けられていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、前記ギア比が２：１であり、前記第２のピンが前記第１のギアに最も近くなった場合に、前記第１のピンが前記第２のギアにほぼ最も近くなるように、前記ギア整合が行われることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置において、前記第１の半径が、任意の単位で１．０に等しい場合に、前記第２の半径が約２〜４の範囲内にあり、前記第１のアームの長さが約１０〜１２の範囲内にあり、前記第２のアームの長さが、約９〜１１の範囲内にあることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置において、前記第２の半径が約３であり、前記第１のアームの長さが約１１．５であり、前記第２のアームの長さが約１０．５であることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項７記載の装置において、前記入力部材が、前記第１の駆動軸または前記第２の駆動軸を備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項７記載の装置において、前記リンク機構が、前記モータと前記入力部材との間に比例駆動装置を備え、前記駆動システムが、さらに、前記８の字パターンに沿っての速度の変動を低減するために、変動速度で前記モータを動作させるように接続しているモータ制御装置を備えることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の装置において、前記８の字パターンが、一組の遠い方の部分と、これら一組の遠い方の部分の間の一組の接続部分からなり、前記遠い方の一組の部分においては速度が遅く、前記接続部分においては速度が速く、モータの速度が、前記遠い方の部分に沿ってコーティング運動している場合は遅く、前記接続部分に沿ってコーティング運動している場合は速いことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の装置において、前記モータがモータ駆動軸を有し、前記入力部材が前記第１の駆動軸または前記第２の駆動軸からなり、前記リンク機構が前記モータ駆動軸と同軸に固定されている駆動ギアと、前記入力部材と同軸に固定されていて、前記駆動ギアと係合している被駆動ギアとを備えることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項７記載の装置において、前記モータが一定の速度で動作し、前記リンク機構が、コーティング速度の変動を低減するために、前記モータの前記一定の速度を入力部材のところで変動速度に変換することを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置において、前記リンク機構が、
前記モータにより比例的に駆動されるように装着されていて、ドライバ駆動軸上に装着され、その内部に半径方向のスロットを有する面を持つドライバ素子と、
前記入力部材を比例的に駆動するために接続している、前記ドライバ駆動軸に平行なフォロア駆動軸上に装着されていて、前記フォロア駆動軸から間隔を置いて平行に、そこから延びるフォロア・ピンを有し、前記モータにより一定の速度で前記ドライバ素子が回転した場合、フォロア素子が変動速度で回転し、それにより、前記入力部材が変動速度で回転するように、その内部に位置するように、前記スロット内を延びるフォロア・ピンを含む前記ドライバ素子に隣接しているフォロア素子とを備えることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の装置において、前記ドライバ素子および前記フォロア素子が、それぞれ、ホイールの形をしていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項４記載の装置において、前記モータが一定の速度で動作し、前記リンク機構が、コーティング速度の変動を低減するために、前記モータの前記一定の速度を入力部材のところで変動速度に変換することを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の装置において、前記リンク機構が、
前記モータにより比例的に駆動されるように装着されていて、ドライバ駆動軸上に装着され、その内部に半径方向のスロットを持つ面を有するドライバ素子と、
前記入力部材を比例的に駆動するために接続している、前記ドライバ駆動軸に平行なフォロア駆動軸上に装着されていて、前記フォロア駆動軸から間隔を置いて平行に、そこから延びるフォロア・ピンを有し、前記モータにより一定の速度で前記ドライバ素子が回転した場合、フォロア素子が変動速度で回転し、それにより、前記入力部材が変動速度で回転するように、その内部に位置するように、前記スロット内を延びるフォロア・ピンを含む前記ドライバ素子に隣接しているフォロア素子とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の装置において、前記ドライバ素子および前記フォロア素子が、それぞれ、ホイールの形をしていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１記載の装置において、さらに、前記機構を横送りし、それによりコーティングに８の字パターン運動をさせるために、それに装着されている前記機構を含む横送りデバイスを備えることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の装置において、前記８の字パターンが長い軸を持ち、前記横送りが、前記長い軸にほぼ垂直な方向に行われることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の装置において、前記横送りが、前記８の字パターンの完全な各軌跡に対する前記８の字パターンの長さの２〜１０％の範囲内の距離であることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱吹付けに関し、特に、基板上で熱スプレーガンを移動させるための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火炎溶射とも呼ばれる熱吹付けは、金属またはセラミックのような、熱により溶解する材料を溶解させるか、または少なくとも熱により軟化させ、微粒子状の軟化した材料をコーティング対象の表面に対して吹き付けるプロセスを含む。加熱された粒子は、上記表面に衝突し、急冷され、この表面に付着してコーティングを形成する。プラズマ・タイプの熱スプレーガン内部においては、高密度のアークにより加熱された窒素またはアルゴンからなるプラズマの流れが、粉状の粒子を溶解し吹き付けを行う。他のタイプの熱スプレーガンは、その内部で、粉末が公称速度で燃焼する炎内に混入され、加熱される燃焼スプレーガン、または高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）ガンを含む。ワイヤ・タイプのガンの場合には、ワイヤが、燃料の炎を通して送り込まれ、この燃料の炎内において、溶解したワイヤの先端が、圧縮空気により蒸着用の微細なスプレーに霧化される。２ワイヤ・タイプのアークガンは、接触ワイヤの先端を圧縮空気により霧化させるために、電気アークにより溶解を行う。
【０００３】
できるだけ均質なコーティングを行うために、比較的大型の基板上にスプレー蒸着のための横方向の運動または走査を行うために、種々のタイプの横送り装置が提案され、使用されてきた。このような装置としては、予め定めた領域上のｘ−ｙ面内でガンを自動的に横送りし、割出しを行うように構成された装置があり、特に、複雑な形に対して、複数の直線軸および回転軸を持つロボット等がある。
【０００４】
シャフトに沿って、スプレーガンを前後に横送りしながら、高速で回転させることができるシャフトをコーティングする場合には、均等な厚さのコーティングを容易に行うことができる。平らで、広い湾曲した領域上においては、揺動運動に対してほぼ垂直な方向に横送りしている場合、ガンは、通常、揺動運動をするか、前後運動をする。問題は、一つのサイクル中、揺動運動の各終点においては、運動方向を反転させるために、ガンを停止させなければならないことである。これら各終点付近においては、スプレーの流れがより長い間停滞し、そのため各終点においては、遥かに厚い層が蒸着されることになる。もう一つの問題は、各停滞点にできる恐れがある高温点で、この高温点によりコーティングおよび基板が過熱され、そのために、有害な酸化およびその他の冶金学的変化が発生することである。比較的狭いスプレーの流れおよび小さな蒸着点を形成するＨＶＯＦタイプのガンの場合には、この問題は特に深刻な問題である。
【０００５】
ガンを反転させるために、基板の縁部のところで、ガンを基板から遠ざけることができる。しかし、そうすると、高価な場合があるスプレー材料が無駄になり、不必要な領域がコーティングされるのを防止するために、マスクを使用しなければならなくなる。厚さの変動を均等に均すために、層を重畳させながら、横送りを複数の回数行う方法が使用されてきたが、変化する厚さのプロファイルを補償するために、複雑なプログラミングが必要なために、多くの場合、部分的な成功しか得られていない。このようなプログラミングは、形が複雑になるとさらに高価なものになる。さらに、ロボットのプログラミングは、時間とメモリを喰う恐れがあり、コーティング対象の異なる各基板に対して非常に高価なプログラミングを行わなければならない。
【０００６】
ガン運動の停滞およびコーティングの厚さのバラツキを軽減するために、円形、楕円形または８の字のような他の運動パターンも使用されてきた。円形または楕円形の運動パターンを使用すると、パターンを横送りする場合、縁部のところのコーティングの厚さがかなり厚くなる。この点に関しては、８の字パターンを使用した場合の結果の方が優れている。
【０００７】
コーティングの横方向の運動速度が均一な、８の字のコーティング・パターンをロボット内にプログラミングすることができる。しかし、本発明者達は、この方法は、非常に複雑であり、時間が掛かり、一般的な実用化はできないことを発見した。
【０００８】
リンク結合した歯車装置およびアームまたはカムのような機構は、８の字パターン運動をすることができる。この機構は、コーティングの厚さという点に関しては、直線的揺動運動よりも優れている。しかし、機構が簡単な場合には、通常、８の字パターンに沿った横送り速度が変動し、特に、８の字パターンの遠い方の端部に沿った部分で速度が遅くなり、利点がある程度犠牲になる。それ故、このような機構では、問題を全面的に解決することはできない。
【０００９】
熱スプレーガン、特に、ＨＶＯＦタイプの熱スプレーガンは、比較的高速で、そのコーティング点を基板に沿って移動させなければならない。ガンを移動させるための専用装置は、どれでも、非常に丈夫で、このような目的を簡単に達成することができるものでなければならない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一つの目的は、基板、特に、面積の広い基板上で熱スプレーガンを移動させるための新規な装置を提供することである。本発明のもう一つの目的は、コーティングの厚さの均一性を改善するための上記装置を提供することである。本発明のさらにもう一つの目的は、蒸着作業中、コーティング内の点の過熱を防止することである。さらにもう一つの目的は、８の字パターンに沿ったコーティングのための横送りにより速度の変動が低減され、コーティングの厚さおよび蒸着作業中の加熱のバラツキが、それに応じて低減するように改善された熱スプレーガンを８の字パターンで移動するための装置を提供することである。さらにもう一つの目的は、丈夫で、高速で連続して移動することができる装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記およびその他の目的の少なくとも一部は、熱スプレーガンからのスプレーの流れを基板上で移動させるための、支持本体、８の字パターン形成機構および駆動システムからなる装置により達成することができる。８の字パターン形成機構は、本体に取り付けられていて、その上に、スプレーの流れにより基板上にコーティングを行う熱スプレーガン用の取付部を持つ。この機構は、ガンに８の字運動をさせ、それにより、スプレーの流れを、８の字の形を描くように、コーティング・パターンで横送りさせることができる。上記機構は、機構を動作させるための各入力駆動装置の駆動軸およびギアのような入力部材を持つ。機構は、一定の速度の入力駆動装置により駆動された場合、変動速度で、８の字パターンに沿って、コーティングのための横送りが行われるように動作する。駆動システムは、熱スプレーガンが上記機構に装着され、上記支持本体が、上記機構を横送りし、それにより熱スプレーガンを横送りする横送りデバイス上に装着された状態で、コーティングのパターンが基板に沿って横送りされ、それにより、基板上にほぼ均等な厚さのコーティングが行われるように速度の変動を低減するために、入力駆動装置に変動速度を供給するように入力部材と係合している。
【００１２】
駆動システムは、モータ、およびモータと入力部材との間に接続しているリンク機構を備える。ある観点から見た場合、本発明のリンク機構は、入力部材の速度が、モータの速度と等しくなるか、または比例するように、モータと入力部材との間に比例駆動装置を備える。また、駆動システムは、さらに、８の字パターンに沿った速度の変動を低減するために、モータを変動速度で動作させるために接続しているモータ制御装置を備える。他の観点から見た場合、本発明のモータは、一定速度で動作し、リンク機構が、コーティング速度の変動を低減するために、上記一定速度を、入力部材のところで変動速度に変換する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の装置１０においては（図１−図４）、８の字パターン形成機構１２は、支持本体１４に固定されている。この機構は、駆動システム１６により動作し、また本体に固定されている。上記機構は、その上にコーティング２７を行うために、基板２６に対してコーティング材料のスプレーの流れ２４を発生する熱スプレーガン２２を保持するためのネジのための、その内部にネジ山付きの孔部２０を持つ装着用部材１８を含む。上記装置は、例えば、平らであってもよいし、タービンブレードのように湾曲していてもよいし、または二つの部分のジョイントを含んでいてもよい、面積の広い基板をコーティングするためのガンを操作するのに特に適している。支持本体は、ガンを直線的に、またはｘ−ｙ方向に横送りしたり、またはさらに、ｚ方向に移動したりおよび／または角運動させるロボット２８または他の自動ハンドリング機械のような、従来のまたは他の必要な横送りデバイスに取り付けることができるように構成されている。ロボットは、従来のもので、例えば、ＡＳＥＡタイプのＩＲＢ６４００、６軸関節付きロボットであってもよい。横送りデバイスは、ほぼ一定のスプレー距離を維持しながら、基板上でスプレーの流れを横送りする。本体は、従来通り、ネジ（図示せず）により一体に保持されている二つの部材２９，３０から形成されているが、いくつかの構成部材は内部に装着され、他の部材は外部に装着されている。
【００１４】
本発明の装置は、任意のタイプの熱スプレーガンと一緒に使用することができ、非常に密度の高いコーティングを行うが、コーティングの点の大きさが小さい、米国特許第４，８７５，２５２号明細書が開示しているような高速酸素−燃料（ＨＶＯＦ）熱スプレーガンと一緒に使用するのに適している。例えば、スプレーの流れおよびコーティングの蒸着は、Ｎｏ．９ノズル・スプレー・メトコ２００５炭化タングステン粉末、および７バールの圧力および１．２リットル／秒の流速のプロピレンガスを使用する、２．５ｋｇ／ｈｒにおいて、５．５〜３０ミクロンの大きさを持つ１７％コバルト、および１０バールの圧力および４リットル／秒の流速の酸素を使用する、サルザ・メトコ社により販売されているメトコ（登録商標）のＤＪタイプのガンにより行われる。コーティングの点の大きさ、またはコーティングの筋の幅Ｄ（図１）は、最大厚さの半分で約１センチである。
【００１５】
好適な実施形態の場合には、機構１２は、ギア部３２、アーム部３４および取付部３６の組立体である。ギア部は、一組のボール・ベアリング４０内に本体１４により保持されている第１の駆動軸３８を持つ第１のギア３７を含む。第２のギア４２は、第２の一組のボール・ベアリング４６内に、本体により保持されている第２の駆動軸４４を含む。ギアは係合４７していて、第１のギアおよび第２のギアは、それぞれ、互いに平行な、第１のギア軸４８および第２のギア軸５０を持つ。この場合には、第１のギアの方が、第２のギアより小さい。この例の場合には、第１のギアである、これらギアの一方は、本体内のモータ５２およびリンク機構５４からなる駆動システムにより駆動される。リンク機構は、第１の駆動軸３８に接続している。
【００１６】
（本装置で使用するボール・ベアリングは、通常のボール・ベアリングであり、例えば、本体またはギア内でのボール・ベアリングの正確なタイプ、数および位置は、本発明にとって重要なものではない。しかし、本装置の場合には、丈夫で、高速で連続的に運動することができると有利なので、図に示すタイプような、よいベアリング・システムを使用しなければならない。）
【００１７】
もっと広義の場合には、リンク機構５４は、機構内の入力部材、すなわち、この例の場合には、第１の駆動軸３８を通して接続している。入力部材は、第１の駆動軸であってもよいし、第２の駆動軸であってもよいし、またはリンク機構によるギア係合を通しての第１のギアまたは第２のギアであってもよい。モータ、リンク機構および入力部材は、任意の構成にすることもできるし、協力して機構を駆動する第１または第２のギア駆動軸へのモータ・シャフト５５の直接線形接続のような、またはモータ・シャフト・ギアと、第１または第２のギアとの間の直接係合のような他の必要な構成にすることもできる。他の実施形態の場合には、リンク機構は、モータと入力部材との間で比例駆動を行う。この例の場合には、ネジ５７により、第１の駆動軸３８上に保持されている駆動ギア５６は、直接（図３）、または一つまたはそれ以上の他のギアを通して、モータ・シャフトギアと係合する。（「比例」という用語は、ギアにより線形比例または回転比例を意味する。）モータ・ギア、駆動ギアまたは任意の中間ギアは、必要なモータ速度と機構速度との互換性のために選択した比率を持つ。この例（図３）の場合の比率は、モータ速度から見て５：１の減速である。（下記の）他の実施形態の場合には、リンク機構は、モータとギアとの間で速度を変化させる。
【００１８】
アーム部においては、第１のピン６０は、第１のギア駆動軸４８から第１の半径Ｒ１（図４）のところに位置する第１のピン軸６２上に、第１のギア３７により保持されている。第２のピン６４は、第２のギア駆動軸５０から第２の半径Ｒ２のところに位置する第２のピン軸６６上に、第２のギア４２により保持されている。第１のアーム６８は、第１のピンにより保持され、第２のアーム７０は、第２のピンにより保持される。アーム内のボール・ベアリングの各組７１、７２を通して延長することにより、ピンはアームに対して駆動軸として機能する。両方のアームは、第１のピン軸から第１のアームの長さＡ１のところに間隔をおいて、また、第２のピン軸から第２のアームの長さＡ２のところに間隔を置いて、ピボット軸７６を持つアーム・ピボット７４により結合される。釣合をとるために、（例えば、第２のアームのような）一方のアームを一本にし、他方のアームには、アーム・ピボットのところで、第２のアームを跨ぐように二つの枝７８を持たせることができる。一本のアーム内のアーム・ピボット用のベアリング・システム７９（図７）は、アーム間でスムースな回転運動ができるようにする。グリース・フィッティング（図示せず）は、ピボットの端部内にネジ込むことができる。
【００１９】
第１および第２のギアのギア比および整合、第１の半径、第２の半径、第１のアームの長さおよび第２のアームの長さは、ピボットを８の字パターン運動８０（図５）をさせるために協力するように選択される。上記のことを達成するために、ギア比（実効ギア直径の比）は２：１になっていて、ギア整合は、第２のピンが第１のギアに最も近くなった場合に、実質的に、第１のピンが第２のギアに最も近くなるように行われる。第１の半径が任意の単位で１．０になっているのに対して、第２の半径は、約２〜４にしなければならないので、第１のアームの長さは約１０〜１２の間になり、第２のアームの長さは約９〜１１になる。（他の寸法およびそのギア比への互換性を除いて、第１および第２のギアの直径は重要ではない。）第１のギアの適当な大きさは３．８センチ（１．５インチ）であり、第２のギアの適当な大きさは７．６センチ（３インチ）であり、第１の半径の適当な長さは０．７１センチ（０．２８インチ）であり、第２の半径の適当な長さは２０．８センチ（０．８２インチ）であり、第１のアームの適当な長さは８．２６センチ（３．２５インチ）であり、第２のアームの適当な長さは７．３０センチ（２．８７５インチ）である。これらの数値は、（第１の半径に対する１．０に関して）第２のアームの長さに対して約３の比に対応し、第１のアームの長さに対して約１１．５に対応し、第２のアームの長さに対して約１０．５に対応する。このような数値に設定すれば、図５に示すアーム・ピボットは、８の字パターンの運動８０を行う。８の字パターンは、ほぼ対称であり、幅Ｗに対する長さＬの比が約１．５〜５の範囲内になければならない。この例の場合には、約４の比の場合、コーティング経路のところで測定した長さは約１８センチであり、幅は約４．５センチである。８の字パターンの発生頻度は、例えば、３００ｃｐｍのように、１分間１００〜４００サイクル（ｃｐｍ）の範囲内に含まれていなければならない。
【００２０】
構成部材の大きさを勝手に変更すると、例えば、図６に示すように、第１の半径Ｒ１は８．５センチ（０．６インチ）となり、第１のアームの長さＡ１は７．６センチ（３インチ）となり、８の字パターンを描かなくなり、そうでない場合、上記と同じ大きさになり、満足する結果は得られない。
【００２１】
ガン・取付部３６（図２）の場合、コネクタ８２は、ピンから間隔をおいた位置でアームに取り付けられるか、好適には、（図に示すように）アーム・ピボット７４に取り付けられる。その場合、装着部材１８は、コネクタと係合する。装着部材は、ガンが８の字パターンを描いて、ｘ−ｙ面で運動することができるように、コネクタにしっかりと取り付けられる。別の方法としては、より大きな掃引を行うことができるように、この実施形態の場合のように、コネクタが装着部材と柔軟な結合を持っていると有利である。このようなジョイントとしては、ユニバーサル・ジョイントを使用することもできるし、この例のように、ボール・ジョイント８４（図７）を使用することもできる。この例の場合には、ピボットは、その内部に球形のベアリング８８を含むレースを持つ。装着部材からのロッド９０は、球形ベアリング内の中央孔部９２内を軸方向にスライドする。汚染に対して潤滑油保護を行うために、ゴムのブート９４を使用することができる。それ故、ロッドは、アーム・ピボットが運動すると、旋回し、スライドして、その位置９６を変化させ、装着部材１８（図１−図２）のピボット端部を移動させる。
【００２２】
装着部材の他方の端部は、本体（図３）の孔部１０２を通って延びるポスト１００により支持本体１４に装着されている、旋回ジョイント９８に接続していて、本体内のベアリング（図示せず）により支持されている。ポストに固定されているヨーク１０４は、ヨークに固定されている横方向のピン１０６を備える。装着部材からの延長部１０８は、横方向のピンにより他のベアリング（図示せず）により支持されていて、ボール・ジョイントによりある角度で運動しながら、旋回ジョイントにより装着部材を旋回できるようになっている。装着部材は、ガンが、スプレーの流れを、各ギア軸にほぼ平行な中間方向に向けることができるようにガンと整合している。それ故、ガンは、基板上のコーティングが、横方向の運動も示す８の字パターン１１０（図１および図８）運動をするように、駆動システムによりギア組立体が駆動された場合、ある角度で８の字パターンを描く。
【００２３】
例えば、図９の周知の機構のような他の機構を使用しても、８の字パターンを描くことができる。一組の大型の各ギア１０９は、一組のもっと小さな各ギア１１３と、ギア比２：１で交互に係合する。トラス１１５は、四つの直角なアームからできていて、各アームは、その内部にスロット１１７を持つ。各ギア内のセンターからずれているピン１１９は、対応するスロット内をスライドし、その結果、一方のアームの延長部１２１は、ギアが回転すると８の字パターンを描く。延長部上の装着部材１８’は、熱スプレーガン（図示せず）を保持する。
【００２４】
８の字パターン運動を行うためのこのような比較的簡単な機構は、通常、機構が、一定の速度で回転するモータからの比例リンク機構の場合のような一定の速度の入力駆動により駆動されると、８の字パターン出力のところの速度を変化させる。これにより、スプレー・コーティングは、図８に示す一定でない速度で、８の字パターンに沿って移動する。この場合、８の字パターンに沿ったダイヤモンド形のドット１１１の密度は、速度を反映し、ドット同志がより接近している場合には、８の字パターンの一組の遠い方の部分の速度がより遅いことを示し、その間の一組の接続部分は速度が速いことを示す。（図８は、実際には、アーム・ピボット７４の運動のコンピュータ・シミュレーションである。）  図１０は、上記の大きさの機構に対する一回のサイクル中のコーティング点（実際には、ダイヤモンドの形はしていないダイヤモンドの形で示す）に対する、速度プロファイル（８の字パターン上の速度対位置）を示す。図１１は、粉末パラメータおよびスプレー・パラメータが、上記数値のＨＶＯＦスプレーガンを使用する８の字パターンに沿ったコーティング蒸着の厚さの、結果としての変動を示す。厚さは、約６〜１８（任意の単位）の範囲内で、または３という係数で変動するが、この変動は、速度の比較可能な変動を示す。さらに、８の字パターンの遠い方の端部のところのコーティングの厚い部分に高温の点が観察された。
【００２５】
速度のこの変動は、速度の変動を低減するために、変動速度で入力駆動を行う入力部材と係合している駆動システムにより補償することができる。そうできる場合には、そうしなければ、横方向の運動中に、縁部のところのコーティングが厚くなる傾向を補償するために８の字パターンの遠い方の部分で速度を速くすることが特に望ましい。
【００２６】
リンク機構が、モータと入力部材との間で比例駆動を行う実施形態の場合には、駆動システムは、さらに、８の字パターンに沿っての速度の変動を低減するために、変動速度でモータ５２を動作させるために接続しているモータ制御装置１１２（図１２）を備える。
【００２７】
エレクトロ−クラフト社のＡＣモータ、モデルＹ−１００２のようなモータは、ラインを通して、アラン・ブラッドリイ社のモデルＤＤＭ−０１７のような、プログラム可能なロジック・コントローラ（ＰＬＣ）１１８に位置信号１１６を送る内蔵型位置フィードバック検出器１１４を備える。この検出器は、速度コマンド１２０をアンプ１２２に送り、このアンプは、上記コマンドをモータ５２に送られる交流駆動電圧１２４に変換する。速度は、可変交流パルスにより制御される。コントローラのプログラミングは、メーカーの命令により行われる。ただし、上記命令が速度に比例するように、タイミングの後れを補償してやるために、調整を必要とする場合がある。この調整は、簡単な実験により行うことができる。理想的には、速度の変動は、機構（図１０）の速度プロファイルに逆比例することが望ましい。速度は、コーティングが、遠い部分に沿って行われている場合には遅く、コーティングが接続部分に沿って行われている場合には速くなる。
【００２８】
別の方法としては、変動する速度に対する補償は、モータ５２と（例えば、第１の駆動軸３８のような）入力部材との間のリンク機構に対するオフセット・カムとフォロア・システム１２６（図１３）の場合のように、リンク機構５４により機械的に行うことができる。モータは、例えば、ドライバ・ホイール上のギアの歯１３０と係合しているモータ・シャフト上のギア５８のような比例駆動装置により、ホイール１２８の形をしているドライバ部材を駆動する。このギア比は、例えば、５：１のような、図３のシステムのギア比と同じであってもよい。ドライバ・ホイールは、支持本体１４内の一組のベアリング１３３上に装着されたドライバ駆動軸１３２を備える。この駆動軸は、第１の駆動軸３８（図１３の上下）と平行で、ずれている。ドライバ・ホイールは、この例の場合には、ホイール内の凹部である一つの面１３４を持つ。この面は、その内部に半径方向のスロット１３６を持つ。ホイール１３８の形をしているフォロア素子は、ネジ１３９により、第１の駆動軸３８であるか、（またはそれに固定されている）フォロア駆動軸に取り付けられている。フォロア素子は、ドライバ・ホイールに隣接している。フォロア・ホイールは、そこから延びるフォロア・ピン１４２を含む。このピンは、駆動軸に平行に、フォロア駆動軸から間隔を置いて設置されている。好適には、上記ピンはベアリング（図示せず）上に設置することが好ましい。上記ピンは、その内部に位置するように、スロット内を延びる。上記ピンは、好適には、スライドできるように、スロットの幅より若干小さな直径を持つことが好ましい。できれば、スロット内のピンの外側は、デルリン・プラスチックのような低摩擦材料で作ることが好ましい。ドライバ・ホイールが、モータにより一定の速度で回転すると、フォロア・ホイール、従って、第１および第２のギアが、図１４に示すように、変動速度１４４で回転する。図１３の他の構成部材は、図３の示すものと同じである。
【００２９】
ドライバ素子およびフォロア素子の一方または両方は、ホイールでなくてもよく、別の方法としては、それぞれのスロットおよびピンを内部に持つアームまたはホイール・セグメントの形にすることもできる。また、フォロア駆動軸および第１（または、第２）駆動軸（またはギア）は、第１の（または、第２の）ギアを回転駆動するために、もう一つのギア機構により間接的に接続することができる。
【００３０】
このドライバおよびフォロアを使用した場合には、アーム・ピボットの結果として得られる速度プロファイル１４６（図７）、および８の字パターンに沿ったコーティングの、対応する厚さプロファイル（図１５）は有意に改善される。この場合、厚さは、（任意の単位で）約１３〜２４または１．８という係数で変動するが、この変動は、スプレー・コーティングの速度の比較可能な変動を表わす。この数値は、元の係数３と比較すると、０．８、すなわち、２７％の改善である。ドライバおよびフォロアを使用しない場合のところで説明したコーティング内の高温点は、この例の場合には観察されなかった。
【００３１】
通常、最高速度と最低速度との間の違いとして測定される変動は、入力駆動装置の変動速度により、少なくとも２０％低減するはずである。それ故、潜在的に非常に有意の変動を含む熱スプレー・コーティングの場合には、コーティングの点の大きさが小さいために起こる厚さの変動が問題になるが、本発明を使用すれば、基板上にほぼ均一な厚さのコーティングを行うことができ、その場合、厚さの変動の係数は２以下である。
【００３２】
すでに説明したように、本発明の機構は、基板上に比較的均質なコーティングを行う目的で、機構を横送りし、それにより、基板上に８の字パターンのコーティングを行うために、横送りデバイス（図１）上に装着するためのものである。横送りは、８の字パターンの長い方の軸１４８（図５）に、ほぼ垂直な方向に、すなわち、垂線（必ずしも、交差点を通らなくてもよいが、遠い方の先端１５０、１５２から引いた長い方の軸に）から約３０度以内に位置していなければならない。（図８）に示すように、上記方向は、正確に垂線でなくてもよいが、全体的に、垂線から約３０度以内に位置していなければならない。好適には、横送りは、８の字パターン上のスプレー・コーティングの各全軌跡に対して、８の字パターンの長さＬ’の、２０〜１０％の範囲内の距離Ｄであることが好ましい。
【００３３】
丈夫であるので、上記実施形態に歯車を使用することは望ましいことであるが、他のシステムの場合は、摩擦駆動装置、プーリまたはチェーンを使用することができる。また、リンク機構は、選択したモータに適している場合には、傘歯車および／またはウォーム・ギアを使用することができる。
【００３４】
特定の実施形態を参照ながら、本発明を詳細に説明してきたが、当業者であれば、種々の変更および修正をすぐに思いつくであろうが、そのような変更および修正は、本発明の精神および添付の特許請求の範囲に含まれる。それ故、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその同等物によってだけ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  スプレー・コーティングが８の字パターンになるように、熱スプレーガンを８の字パターンで移動させるための機構を含む、本発明の装置を内蔵するシステムの全体図である。
【図２】  図１の装置の平面図である。
【図３】  ８の字パターン形成機構のギア部およびアーム部を含む、図２の装置の頂部の断面図である。
【図４】  図３のギア部およびアーム部の組立体の側面図である。
【図５】  図２の機構の８の字パターン運動を示す図である。
【図６】  不適当な大きさの構成部材を持つ、図２の機構の運動を示す図である。
【図７】  図４の組立体内のアーム・ピボットおよびジョイントの詳細図である。
【図８】  ８の字パターンに沿った横送りとコーティング速度の変動を示す、図１のコーティングの８の字パターンを示す図である。
【図９】  図１の装置のための別の機構の側面図である。
【図１０】  図８の構成のためコーティングの速度のプロファイルの線図である。
【図１１】  図１０のプロファイルからのコーティングの厚さの変動の棒グラフである。
【図１２】  図２の装置のモータの速度を変化させるためのモータ制御回路の略図である。
【図１３】  モータと上記機構との間の速度を変化させるためのリンク機構を示す、図１の別の装置の頂部断面図である。
【図１４】  図１３のリンク機構からの速度プロファイルと、上記機構の結果として得られる速度プロファイルのグラフである。
【図１５】  図１４の速度プロファイルからのコーティング厚さの変動を示す棒グラフである。
【符号の説明】
１０  装置
１２  ８の字パターン形成機構
１４  支持本体
１６  駆動システム
１８  装着用部材
２２  熱スプレーガン
２４  スプレーの流れ
２６  基板
２７  コーティング
２８  ロボット
３２  ギア部
３４  アーム部
３６  取付部
３７  第１のギア
３８  第１の駆動軸
４０  ボール・ベアリング
４２  第２のギア
４４  第２の駆動軸
４６  ボールベアリング
４８  第１のギア軸
５０  第２のギア軸
５２  モータ
５４  リンク機構
５５  モータシャフト
５６  駆動ギア
５７  ネジ
６０  第１のピン
６２  第１のピン軸
６４  第２のピン
６６  第２のピン軸
６８  第１のアーム
７０  第２のアーム
７１  ボール・ベアリング
７２  ボール・ベアリング
７４  アーム・ピボット
７６  ピボット軸
８２  コネクタ
８４  ボール・ジョイント
８８  ベアリング
９０  ロッド
９４  ブート
９８  旋回ジョイント
１００  ポスト
１０２  孔部
１０４  ヨーク
１０６  ピン
１０８  延長部
１１１  ドット
１１４  内蔵型位置フィードバック検出器
１１５  トラス
１１７  スロット
１１９  ピン
１２０  コマンド
１２１  延長部
１２２  アンプ
１２４  交流駆動電圧
１３２  ドライバ駆動軸
１３３  ベアリング
１３６  スロット
１３８  ホイール
１３９  ネジ
１４２  フォロア・ピン
１４６  速度プロファイル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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