(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブランクから立体形状に加工される物品の表面に溶射して装飾的な文字又は模様を描写する立体物品への溶射方法であって、
前記ブランクにおける前記文字又は模様を描写する部分を研磨加工する予研磨工程と、
該予研磨工程にて研磨加工された部分に溶射して前記文字又は模様を描写する溶射工程と、
該溶射工程にて溶射されたブランクを立体形状に加工する加工工程と、
該加工工程で加工された立体物品における前記予研磨工程で研磨された部分以外の表面を研磨加工する後研磨工程と、
を有することを特徴とする立体物品への溶射方法。
【請求項２】
請求項１記載の加工順序に代えて、前記予研磨工程、加工工程、溶射工程及び後研磨工程の順で前記立体物品の形成、研磨、溶射を行うことを特徴とする立体物品への溶射方法。
【請求項３】
前記溶射は、所望の色の文字又は模様を描写すべく、加熱噴射する物質の種類を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の立体物品への溶射方法。
【請求項４】
前記溶射は、加熱溶融したセラミックスを前記ブランクの所望部位に噴射して行われることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の立体物品への溶射方法。
【請求項５】
前記ブランクは、チタンから成ることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の立体物品への溶射方法。
【請求項６】
前記物品は、自動二輪車に取り付けられるマフラーであって、
前記予研磨加工及び後研磨加工で施される研磨は、バフ研磨であり、
前記加工工程による加工は、ローリング加工であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の立体物品への溶射方法。
【請求項７】
前記加工工程により加工された物品の表面が曲面を成すとともに、該表面に対し３次元的に相対移動可能なマニピュレータ又はロボットハンドにて溶射することを特徴とする請求項２記載の立体物品への溶射方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動二輪車に取り付けられるマフラーの表面に対し溶射で文字又は模様を描くための立体物品への溶射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車に取り付けられるマフラーは、エンジンからの排気を排出するという機能等の他、当該自動二輪車全体の見栄えにかかわる装飾効果をも有するため、近時においては、材質や形状等に対し種々の意匠上の工夫が施されており、かかる意匠の向上の観点から、材質をチタンとして重厚な趣を奏したものが提供されるに至っている。
【０００３】
更に、上記の如くマフラーの材質をチタンとすることに加え、従来、当該チタン製のマフラー表面に溶射を施し、文字や模様等を描写して装飾効果を更に向上させるとともに、描写された文字や模様等の耐熱性及び耐候性を向上させたものも提案されている。かかるチタン製マフラーは、チタン製のブランク表面に溶射して所望の文字又は模様等を描写した後、所定形状へのローリング加工、溶接等が施されることにより得られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のマフラーの製造方法においては、以下の問題があった。即ち、通常マフラーの表面はバフ研磨加工が施されるのであるが、溶射した部分が周囲の表面より面粗度が高くなっており、バフ研磨時に生じる研磨粉が付着しやすくなっているため、溶射にて描写された文字や模様上からバフ研磨加工を施すと、研磨粉が当該文字又は模様上に付着して見栄えが悪化し易くなっている。
【０００５】
一方、溶射工程前におけるブランクの全表面に対しバフ研磨を施せば、上記不具合が解消されるが、当該製法は以下の理由により困難である。即ち、チタンの如き稀少金属に対する研磨作業は、作業者の微妙な技能が必要であるため、汎用の研磨装置で行うことが困難であり、作業者が対象製品を手で持って回転するバフに押圧させることにより行われているが、研磨対象がブランクの状態では押圧時に変形してしまい適正なバフ研磨が行えないのである。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、マフラー等の立体物品に対し装飾性を維持しつつ溶射による文字又は模様の描写を容易に行うことができる立体物品への溶射方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ブランクから立体形状に加工される物品の表面に溶射して装飾的な文字又は模様を描写する立体物品への溶射方法であって、前記ブランクにおける前記文字又は模様を描写する部分を研磨加工する予研磨工程と、該予研磨工程にて研磨加工された部分に溶射して前記文字又は模様を描写する溶射工程と、該溶射工程にて溶射されたブランクを立体形状に加工する加工工程と、該加工工程で加工された立体物品における前記予研磨工程で研磨された部分以外の表面を研磨加工する後研磨工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、文字又は模様を描写すべき部位以外を予め研磨加工しておき、その部分に溶射にて描写を行って立体形状に加工する。該立体物品の予研磨工程にて研磨された部位以外を更に研磨加工して最終製品としての立体物品を得る。この場合、加工工程における加工は、プレス加工、ローリング加工等種々の立体形状にするための加工を含み、予研磨工程及び後研磨工程における研磨は、ブランク又は立体物品の表面仕上げのための種々の研磨加工を含む。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記予研磨工程、加工工程、溶射工程及び後研磨工程の順で前記立体物品の形成、研磨、溶射を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、前記溶射が、所望の色の文字又は模様を描写すべく、加熱噴射する物質の種類を選択することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、前記溶射が、加熱溶融したセラミックスを前記ブランクの所望部位に噴射して行われることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、前記ブランクが、チタンから成ることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、前記物品は、自動二輪車に取り付けられるマフラーであって、前記予研磨加工及び後研磨加工で施される研磨は、バフ研磨であり、前記加工工程による加工は、ローリング加工であることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、文字又は模様を描写すべき部位以外を予めバフ研磨しておき、その部分に溶射にて描写を行ってマフラーの形状にローリング加工する。該マフラーの予研磨工程にてバフ研磨された部位以外を更にバフ加工して最終製品としてのマフラーを得る。この場合、ブランクの素材は、チタンであっても他の金属であってもよく、溶射で噴射される物質は所望のものが選択され得る。
【００１５】
請求項７の発明は、前記加工工程により加工された物品の表面が曲面を成すとともに、該表面に対し３次元的に相対移動可能なマニピュレータ又はロボットハンドにて溶射することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態が適用される立体物品は、図８に示すような自動二輪車に取り付けられるチタン製のマフラー１であり、該マフラー１の表面には同図に示すような文字が描写されている。かかる文字は、溶射により描写されたもので、文字の他図形等の模様を付すことにより、自動二輪車の意匠性を向上させることができる。
【００１７】
本発明に係る実施形態は、ブランクから立体形状に加工されるマフラー１の表面に溶射して装飾的な文字又は模様を描写するマフラーへの溶射方法であって、図１に示すように、予研磨工程Ｓ１、マスキング工程Ｓ２、ショットブラスト工程Ｓ３、溶射工程Ｓ４、加工工程Ｓ５、後研磨工程Ｓ６を順次行うもので、意匠性に優れたマフラー１を製造するものである。
【００１８】
予研磨工程Ｓ１は、図２に示すように、ブランク２における文字を描写する部分である範囲ａ（同図の点線で囲まれた範囲内）のみをバフ研磨加工する工程である。ブランク２は、チタンから成る１枚の板材であるが、所望の剛性及び強度を得るために所定の不純物等を添加したものであってもよく、他の金属（ステンレスやアルミ合金等）であってもよい。
【００１９】
ここでバフ研磨は、布・皮革等でつくられた円筒状のバフの外周面に研磨剤を固定し、この状態で回転させつつブランク２に押しつけて表面を研磨する方法であり、当該表面の平滑性、光沢性を良好にして素材の持つ意匠性を向上させることを目的として行われる。仕上げ研磨の一つであるが、他の方法により範囲ａを研磨加工するものとしてもよい。尚、バフ研磨におけるバフは、例えば１５０番エンドレス、２４０番エンドレス、２４０番ユニフラップ、３２０番サイザル等を用いることができる。
【００２０】
マスキング工程Ｓ２は、図３に示すように、最終製品となるマフラーに描写すべき文字又は模様と同等の切り抜きＭａが施されたマスクＭを予研磨工程Ｓ１で研磨加工されたブランク２における範囲ａ内に固定する工程である。マスクＭは、溶射工程Ｓ４における溶射熱に耐え得る材質とされ、裏面が粘性を有してブランク２に粘着固定され得るものが好ましい。尚、切り抜きＭａと同様の隙間が生じるように汎用の粘着テープを貼り合わせてもよい。
【００２１】
ショットブラスト工程Ｓ３は、マスキング工程Ｓ２で固定されたマスクＭ上からブランク２に対してショットブラストを施し、当該ブランク２における切り抜きＭａにより露出した部位の表面粗度を上げる工程である。即ち、ショットブラストによる高速で投射された鋼粒が、切り抜きＭａ内のブランク２表面を下地処理するのである。かかる工程により、描写すべき文字等に沿って表面粗度を上げることができるので、溶射工程Ｓ４でセラミックスを溶射する際、当該セラミックスのブランク２に対する付着性を向上させることができる。
【００２２】
溶射工程Ｓ４は、予研磨工程Ｓ１にてバフ研磨加工された部分である範囲ａ内にプラズマ溶射して文字を描写する工程であり、図４で示すように、高圧高温のガスを噴射するノズル３と、該ノズル３の噴射口近傍に開口した供給管３ａとを具備した溶射装置により行われる。ここで溶射とは、所定物質を加熱溶融させて対象物品の表面に噴射させ、付着した物質が冷却して被膜を作る加工をいい、本実施形態においては、当該被膜により装飾性の高い文字（これを所望の模様としてもよい）を描写するものである。
【００２３】
本実施形態で行われるプラズマ溶射は、電弧を用いてプラズマガス（Ｎ２＋Ｈ２・Ａｒ＋Ｈｅ・Ａｒ＋Ｈ２の組み合わせ）をイオン化して高温の不活性雰囲気を得た後、粉末状に形成されたアルミナ等のセラミックス（セラミックパウダー）を供給管３ａから供給しつつ、当該プラズマガスを噴射させることにより行われる。かかるガス流（プラズマジェット）によりセラミックス粒子が溶融状態にて高速で照射されることとなり、切り抜きＭａ内に付着した後、冷却固化することにより、所定の文字又は模様（本実施形態の場合は「ＳＨＩＮＢＡ」なる文字４）が描写されることとなる。
【００２４】
溶射条件は、溶射対象たるマフラーの素材や雰囲気温度等を勘案して適宜変更することができ、常に最適な溶射条件にて文字４を描写することとする。具体的な例として、電弧にて印加する電圧を７５Ｖ、電流を６５０Ａとし、セラミックパウダーの粒子径を１０〜４４μｍ程度とするとともに、溶射によって形成される膜厚が０．１ｍｍ程度となる溶射条件が挙げられる。
【００２５】
尚、本実施形態の如きプラズマ溶射によれば、酸素アセチレン焔で得られる最高２５００〜３０００℃よりも高い５０００〜６０００℃の高温雰囲気を得ることができて好ましいが、かかるプラズマ溶射に代えて、他の公知の溶射方法にてマフラーに描写を行ってもよい。尚、セラミックス粒子を溶射する前に、マスクＭを介して結合剤を塗布し、その上からセラミックス粒子を付着させれば、溶射による文字等の付着性を更に向上させることができて好ましい。
【００２６】
また、所望の色の文字を描写すべく、加熱噴射する物質の種類を任意に選択することができ、マフラー１の装飾効果を更に向上させることができるとともに、設計者及びユーザーの嗜好に合致したマフラーを提供することができる。噴射する物質として、本実施形態の如きセラミック等の他、ステンレスやタングステン等の金属を用いることができる。ここで、マフラー１は常に外気に曝され、且つ高温となるため、文字４が風雨や高温で剥がれ落ちる虞があるが、噴射する物質をアルミナ等のセラミックスとすれば、耐熱性及び耐候性に優れた文字４とすることができる。
【００２７】
加工工程Ｓ５は、溶射工程Ｓ４にて範囲ａ内に文字４が溶射されたブランク２（図５参照）をマフラー１の形状（即ち立体形状）にローリング加工する工程であり、図６で示すように、ロール後におけるブランク２の端部２ａ及び２ｂが溶接等により溶着され略円筒形に形成される。尚、このようなローリング加工に加え、所定の形状を付加すべくプレス加工やコイニング加工等を施してもよいし、素材の強度向上を図るため、ショットピーニングやエンボス加工等を施してもよい。
【００２８】
後研磨工程Ｓ６は、加工工程Ｓ５でローリング加工されたマフラー１における予研磨工程Ｓ１で研磨された部分以外の表面をバフ研磨加工する工程である。即ち、予研磨工程Ｓ１では、図１で示す点線の範囲ａ内のみをバフ研磨加工しているので、その他の範囲ｂについてバフ研磨加工を本工程にて実施し、マフラー１全体への研磨を終了して、最終製品としてのマフラー１（図７参照）を得る。
【００２９】
尚、かかるバフ研磨加工についても、既述の如く研磨剤が固定されたバフを回転させて行うのであるが、予研磨工程Ｓ１の方法と異なる点は、ローリング加工により立体形状に形成されたマフラーを作業者が手で持ち、当該マフラーの被研磨範囲ｂの表面を回転するバフに押圧させる点である。即ち、ブランク２の状態では、その厚み方向に対する強度が不足するため、ブランク２を床面等に載置した後に回転するバフを押圧するのであるが、立体的に形成されたマフラーにおいては、厚み方向の強度が向上するため、バフ研磨し易い方法として上記方法が行われるのである。
【００３０】
以上で本実施形態に係るマフラーへの溶射方法における一連の製造工程が終了する。本溶射方法によれば、ブランク２が成す平面上に文字等を描写することができるので、立体形状の曲面上に文字を描写する場合に比べ、設計通りの正確な文字又は模様を容易に付することができる。
【００３１】
更に、上記加工順序に代えて予研磨工程Ｓ１、加工工程Ｓ５、マスキング工程Ｓ２、ショットブラスト工程Ｓ３、溶射工程Ｓ４及び後研磨工程Ｓ６の順でマフラー１の形成、バフ研磨、溶射を行うようにしてもよい。この場合、曲面を成すマフラーの表面に溶射を行うこととなるため、該表面に対し３次元的に相対移動可能なマニピュレータ又はロボットハンドにて溶射するのが好ましい。
【００３２】
即ち、平面を成すブランク２の表面に溶射を行う場合は、ノズル３を２次元的に移動（ブランク２の表面から所定寸法離間した平面内を移動）させればよいが、曲面上に文字又は模様を描写する場合、曲率を考慮したノズル３の動作が必要となる。この動作を簡易且つ確実に実現させるべく、マニピュレータやロボットハンドを所定のプログラムに従って３次元的に移動させるのである。
【００３３】
上記実施形態によれば、文字４を付する範囲ａ内のみを予めバフ研磨加工しておき、当該範囲ａ内に文字４を溶射にて描写した後、ローリング加工により立体形状に形成し、他の範囲ｂをバフ研磨加工するので、文字４上のバフ研磨加工を不要とし、当該バフ研磨によって文字４が剥がれ落ちたり研磨粉によって汚れたりするのを回避することができる。従って、文字４による装飾効果を維持しつつマフラーへの溶射を容易に行うことができる。
【００３４】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、マフラー以外の立体物品にも適用することができる。例えば、金属製のコップに本発明を適用した場合、アルミ等から成るブランクの所定範囲内のみを予め研磨しておき、該範囲内に溶射にて所望の文字又は模様を描写する。その後、コップ形状に加工して、描写部分以外の範囲を研磨し、装飾効果に優れたコップを得ることができる。
【００３５】
その他、鍋ややかん等の生活用品、自動車や電車等の車両のボディー等に代表されるように、ブランクから立体形状に加工される種々の物品に文字や模様を溶射にて描写する場合に適用することができる。即ち、本発明の加工工程における加工は、実施形態のローリング加工に限定されず、張出し成形又は折り曲げ成形等のプレス加工等、立体形状にするための種々の加工態様が含まれるのである。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２の発明によれば、文字又は模様を描写する部分のみを溶射前に予め研磨加工しておくので、文字又は模様上の研磨を不要とすることができる。従って、研磨加工時に当該文字又は模様の研磨粉による汚損を回避でき、立体物品に対し装飾性を維持しつつ溶射による文字又は模様の描写を容易に行うことができる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、溶射時に噴射する物質の種類を選択して所望の色の文字又は模様を描写できるので、対象物品全体の色を勘案した装飾効果を得ることができる。
【００３８】
請求項４の発明によれば、溶射の際に加熱溶融される物質をアルミナ等のセラミックスとしたので、耐熱性及び耐候性に優れた文字又は模様を描写することができる。
【００３９】
請求項５の発明によれば、溶射対象がチタンとされるため、重厚な趣の物品に文字又は模様を描写して装飾効果を更に向上させることができる。
【００４０】
請求項６の発明によれば、自動二輪車の意匠性に重要な影響を及ぼすマフラーに対し装飾効果を得ることができる一方、装飾性を維持しつつ溶射による文字又は模様の描写を行うことができる。また、ブランクの素材をチタンにしたり、溶射にて噴射される物質として所望のものを選択すれば、設計者及びユーザーの嗜好に合致したマフラーを提供することができる。
【００４１】
請求項７の発明によれば、マニピュレータ又はロボットハンドにて溶射するので、加工されて曲面を成す表面に対しても設計通りの文字又は模様を描写することができるとともに、当該マニピュレータ又はロボットハンドの動作を制御するプログラム等を変えるのみで種々形状の立体物品に溶射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る立体物品への溶射方法を示すフローチャート
【図２】本発明の実施形態に係る立体物品への溶射方法に適用されるブランク及び予研磨工程の対象範囲を示す模式図
【図３】本発明の実施形態に係る立体物品への溶射方法に適用されるブランクにマスキングを施している状態を示す模式図
【図４】本発明の実施形態に係る立体物品への溶射方法に適用されるブランクに溶射を施している状態を示す模式図
【図５】本発明の実施形態に係る立体物品への溶射方法に適用されるブランクに溶射を施した後の状態を示す模式図
【図６】本発明の実施形態に係る立体物品への溶射方法に適用される溶射後のブランクにローリング加工を施している状態を示す模式図
【図７】本発明の実施形態に係る立体物品への溶射方法が適用されたマフラーを示す模式図
【図８】本発明の実施形態に係る立体物品への溶射方法が適用されたマフラーを自動二輪車に取り付けた状態を示す模式図
【符号の説明】
１…マフラー
２…ブランク
２ａ、２ｂ…端部
３…ノズル
４…文字
Ｍ…マスク
Ｍａ…切り抜き
【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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