(57)【要約】【課題】溶射線材を溶射開始時から長時間に亘って、一定の速度で送給することができるアーク溶射装置を提供する。【解決手段】２本の溶射線材と、溶射線材を送り出すプッシュ送給部と、プッシュ送給部から送り出された溶射線材を中継して送り出すプル送給部と、プル送給部から送り出された溶射線材が送給されてアーク溶射を行う溶射ガンとを備え、プル送給部が速度制御されてプッシュ送給部がトルク制御され、プル送給トルク設定回路と、プル送給トルク検出回路と、プル送給トルク設定回路の設定値とプル送給トルク検出回路の検出値との差に基づいてプッシュ送給部の送給トルクを制御するプッシュ送給トルク制御回路とを備えたアーク溶射装置。【選択図】図１
2007262547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の溶射線材と、
前記２本の溶射線材を送り出すプッシュ送給部と、
前記プッシュ送給部から送り出された前記２本の溶射線材を中継して送り出すプル送給部と、
前記プル送給部から送り出された前記２本の溶射線材が送給されてアーク溶射を行う溶射ガンとを備えたアーク溶射装置において、
前記プル送給部が速度制御されて前記プッシュ送給部がトルク制御され、
プル送給トルク設定回路と、
プル送給トルク検出回路と、
前記プル送給トルク設定回路の設定値と前記プル送給トルク検出回路の検出値との差に基づいて前記プッシュ送給部の送給トルクを制御するプッシュ送給トルク制御回路と、
を備えたことを特徴とするアーク溶射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器、大型鉄鋼構造物等の防錆防食処理に有効な溶射を行うための改良されたアーク溶射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶射は、２本の溶射線材が溶射ガン内に設けられたコンタクトチップへそれぞれ送給されて通電されて、これらの２本の溶射線材の先端間にアークを発生させる。そして、アーク熱によって溶射線材を溶融し、その溶融速度に従って溶射線材を送給しながら圧縮ガスなどの噴射によって溶融金属を微細化させ、被溶射物に吹き付けて溶射皮膜を形成する溶射方法である。
【０００３】
図２は、一般的なアーク溶射装置の構成を示す図である。同図において、溶射電源装置１は、商用電源を入力として例えばインバータ制御回路によって出力が定電圧制御されて、溶射ガン２に電力を供給する。コンプレッサ３から噴出された圧縮ガスは、溶射電源装置１内に設けられた電磁弁（図示を省略）を通過して溶射ガン２に噴出される。
【０００４】
２本の溶射線材が、例えば線材リールからなる線材供給器４ａ、４ｂに巻かれて、これらの溶射線材が、２台のプッシュ送給部５ａ、５ｂによってそれぞれ送り出される。ガイドチューブ６ａ、６ｂによって、２台のプッシュ送給部５ａ、５ｂと２台のプル送給部７ａ、７ｂとの間で溶射線材の送給のガイドが行われる。プル送給部７ａ、７ｂは、２本の溶射線材を中継して溶射ガン２に送り出す。溶射ガン２には陽極及び陰極のコンタクトチップ（図示を省略）が設けられていて、これらに２本の溶射線材がそれぞれ送給されて通電される。リモコン８によって溶射電圧と溶射線材送給速度とが設定される。
【０００５】
上述した２台のプル送給部７ａ、７ｂは、溶射ガン２と別に設けられているが、プル送給部７ａ、７ｂを溶射がん２内に設けてもよい。
【０００６】
以下、動作を説明する。作業者が、溶射ガン２に設けられたスタートスイッチ９を押して、ＯＮ状態にすると、コンプレッサ３から圧縮ガスが溶射電源装置１内に設けられた電磁弁（図示を省略）を通過して溶射ガン２に噴出される。また、２台のプッシュ送給部５ａ、５ｂから２本の溶射線材が送り出されて、ガイドチューブ６ａ、６ｂによってガイドされて、２台のプル送給部７ａ、７ｂへそれぞれ送給される。このプル送給部７ａ、７ｂによって２本の溶射線材が中継されて、溶射ガン２に送り出される。また、溶射電源装置１から溶射ガン２内のコンタクトチップ（図示を省略）に電力が供給されて、２本の溶射線材が通電される。そして、２本の溶射線材が溶射ガン２前方のアーク発生位置で短絡されることによって、２本の溶射線材の交差部にアークが発生する。
【０００７】
２本の溶射線材の先端はアーク熱によって順次溶融するので、リモコン８で適正な溶射電圧と溶射線材送給速度とを選択することによって、アークを持続させることができる。このとき、コンプレッサ３から供給される圧縮ガスを、２本の溶射線材の交差部で発生するアークに吹き付けると、溶融した金属が溶滴となって前方に噴出され、被溶射物に堆積して溶射皮膜が形成される。
【０００８】
そして、溶射を終了するときに、作業者がスタートスイッチ９を開放して、ＯＦＦ状態にすると、圧縮ガスの噴出が停止され、２本の溶射線材の送給及び通電が停止されて、溶射が終了される。
【０００９】
［従来技術１］
従来、上述したアーク溶射装置において、プッシュ送給部５ａ、５ｂによって送り出される溶射線材の送給速度を検出して、その検出信号をプル送給部７ａ、７ｂにフィードバックする。そして、プッシュ送給部５ａ、５ｂが溶射線材を送り出した長さだけプル送給部７ａ、７ｂが引っ張るように同調させたアーク溶射装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。このアーク溶射装置は、プッシュ送給部５ａ、５ｂとプル送給部７ａ、７ｂとが同一速度で溶射線材を送り出すことができる。その結果、ガイドチューブ６ａ、６ｂ内で溶射線材に作用する張力及び圧縮力が小さくなり、ガイドチューブ６ａ、６ｂが長い場合でも、溶射線材を安定して送給することができる。
【００１０】
しかし、このガイドチューブ６ａ、６ｂは、溶射中の作業者の姿勢によって屈曲する場合がある。その場合、プッシュ送給部５ａ、５ｂとプル送給部７ａ、７ｂとのロール間距離が変化する。このとき、プッシュ送給部５ａ、５ｂとプル送給部７ａ、７ｂとは同一速度で送給しているために、いずれかのローラがスリップすることになる。従って、溶射線材を安定して送給することができなくなる。この結果、アークが突然停止することがあり、皮膜品質に悪影響を及ぼし、生産性が著しく低下するという不具合があった。
【００１１】
［従来技術２］
上述した従来技術１の課題を解決するために、プル送給部７ａ、７ｂによって溶射線材の速度制御が行われ、プッシュ送給部５ａ、５ｂによって、プル送給部７ａ、７ｂの溶射線材の速度に対応した一定のトルクで溶射線材が送り出されるアーク溶射装置が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
このアーク溶射装置は、溶射中の作業者の姿勢によってガイドチューブ６ａ、６ｂが屈曲する場合でも、プッシュ送給部５ａ、５ｂによって溶射線材に一定の線材送り力が与えられているのみである。そのために、プッシュ送給部５ａ、５ｂの線材送給速度は、プル送給部７ａ、７ｂの線材送給速度とは無関係であり、瞬時に必要とされる溶射線材を送給することができる。その結果、ガイドチューブ６ａ、６ｂ内で溶射線材に作用する張力及び圧縮力の発生を抑制し、常に溶射線材を安定して送給することができる。しかし、後述する課題を有する。
【特許文献１】特公平３−５２２２号公報
【特許文献２】特開２００１−２６２３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来技術２のアーク溶射装置は、溶射を開始するときに、プッシュ送給部５ａ、５ｂによって、プル送給部７ａ、７ｂの溶射線材の速度に対応した一定のトルクで溶射線材が送り出されている。即ち、プッシュ送給部５ａ、５ｂの送給トルクは、ガイドチューブ６ａ、６ｂによって溶射線材に働く摩擦抵抗を、打ち消す線材送り力となるように初期設定されている。
【００１４】
しかし、溶射施行の時間的経過と共に、ガイドチューブ６ａ、６ｂ内及びコンタクトチップ内では、溶射線材が接触することによって、部分的に磨耗し、また、溶射線材の磨耗粉がたまり、その結果、次第に摩擦抵抗が増加していく。さらに、溶射施工中は溶射粉塵が、ガイドチューブ６ａ、６ｂ内に浸入することによって、摩擦抵抗が著しく増加する。そのために、溶射開始時には良好な状態で溶射線材の送給性が確保されていても、短時間で送給性が悪化し、ガイドチューブ６ａ、６ｂ内の洗浄又は交換を行う必要があった。
【００１５】
本発明は、溶射線材を溶射開始時から長時間に亘って、一定の速度で送給することができるアーク溶射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、２本の溶射線材と、
前記２本の溶射線材を送り出すプッシュ送給部と、
前記プッシュ送給部から送り出された前記２本の溶射線材を中継して送り出すプル送給部と、
前記プル送給部から送り出された前記２本の溶射線材が送給されてアーク溶射を行う溶射ガンとを備えたアーク溶射装置において、
前記プル送給部が速度制御されて前記プッシュ送給部がトルク制御され、
プル送給トルク設定回路と、
プル送給トルク検出回路と、
前記プル送給トルク設定回路の設定値と前記プル送給トルク検出回路の検出値との差に基づいて前記プッシュ送給部の送給トルクを制御するプッシュ送給トルク制御回路と、
を備えたことを特徴とするアーク溶射装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のアーク溶射装置は、プル送給部の送給速度を一定に保ち、かつ、プル送給部の送給トルクを検出して、この送給トルクを予め設定されたトルクと一致させるようにプッシュ送給部の送給トルクを制御している。従って、溶射線材を溶射開始時から長時間に亘って、一定の速度で送給することができるので、均一な溶射皮膜を形成させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は、本発明のアーク溶射装置を説明するためのブロック図である。同図において、プッシュ送給部５ａ及びプル送給部７ａは、駆動モータ及び送給ローラからなる。駆動モータとしては、市販のサーボモータが使用される。プル送給部７ａは速度制御されて、プッシュ送給部５ａはトルク制御される。図２に示したリモコン８又は溶射電源装置１のパネルに、プル送給部７ａの線材送給速度及び送給トルクを設定するためのプル送給速度設定回路１１及びプル送給トルク設定回路１２が設けられている。これらの回路には、線材送給速度可変ボリューム及び送給トルク可変ボリュームが設けられている。
【００１９】
プル送給速度設定回路１１からのプル送給速度設定信号Ｓ１が、プル送給部７ａへ出力される。このプル送給速度設定信号Ｓ１は、アナログ電圧信号であって、プル送給部のサーボアンプに入力されて、サーボモータが駆動される。このアナログ電圧は、例えば、０Ｖ〜１０Ｖの範囲であり、線材送給速度可変ボリュームには、０ｍ／ｍｉｎ〜２０ｍ／ｍｉｎの目盛りが打たれている。
【００２０】
この場合、線材送給速度可変ボリュームが、２０ｍ／ｍｉｎの目盛りに合わされると、溶射電源装置１からプル送給部７ａのサーボモータを制御するサーボアンプに、１０Ｖの電圧信号が出力される。そして、溶射線材の送給速度が２０ｍ／ｍｉｎになるように、サーボモータが一定回転する仕組みになっている。また、線材送給速度可変ボリュームが、１０ｍ／ｍｉｎの目盛りに合わされると、溶射電源装置１からプル送給部７ａのサーボモータを制御するサーボアンプに、５Ｖの電圧信号が出力される。そして、溶射線材の送給速度が１０ｍ／ｍｉｎになるように、サーボモータが一定回転する仕組みになっている。
【００２１】
一方、プル送給部７ａの送給トルク可変ボリュームには、例えば、０〜１００％の目盛りが打たれている。
【００２２】
また、プル送給トルク検出回路１４によってプル送給部７ａの送給トルクが検出される。プッシュ送給トルク制御回路１５にプル送給トルク検出回路１４からのプル送給トルク検出信号Ｓ４とプル送給トルク設定回路１２からのプル送給トルク設定信号Ｓ５とが入力されて、これらの検出信号Ｓ４と設定信号Ｓ５とを一致させるために、プッシュ送給部５ａの送給トルクを制御するプッシュ送給トルク制御信号Ｓ６が、プッシュ送給部５ａへ出力される。
【００２３】
プル送給トルク検出信号Ｓ４はプル送給部７ａのサーボモータのサーボアンプから出力されるが、この検出信号Ｓ４は、トルク値を示すアナログ電圧信号であって、例えば、０Ｖ〜３０Ｖの範囲で、プル送給部７ａのサーボモータの定格トルクに対して０％〜３００％に対応している。
【００２４】
また、プッシュ送給トルク制御信号Ｓ６も、アナログ電圧信号であって、プッシュ送給部５ａのサーボアンプに入力されて、サーボモータが駆動される。例えば、プッシュ送給トルク制御信号Ｓ６として、１０Ｖの電圧信号がプッシュ送給部５ａのサーボモータに入力されると、送給トルクがサーボモータの定格トルクの１００％の一定トルクを保ちながら回転する仕組みになっている。また、プッシュ送給トルク制御信号Ｓ６として、５Ｖの電圧信号がプッシュ送給部５ａのサーボモータに入力されると、送給トルクがサーボモータの定格トルクの５０％の一定トルクを保ちながら回転する仕組みになっている。図２に示したプッシュ送給部５ｂ及びプル送給部７ｂについても上記と同様であるので、説明を省略する。
【００２５】
以下、動作を説明する。図１及び図２において、作業者が、リモコン８又は溶射電源装置１のパネルに設けられたプル線材送給速度可変ボリューム及びプル送給トルク可変ボリュームによって、プル線材送給速度及びプル送給トルクをそれぞれ設定する。そして、溶射ガン２に設けられたスタートスイッチ９を押して、ＯＮ状態にすると、コンプレッサ３から圧縮ガスが溶射電源装置１内に設けられた電磁弁（図示を省略）を通過して溶射ガン２に噴出される。
【００２６】
また、２台のプッシュ送給部５ａ、５ｂから２本の溶射線材が送り出されて、ガイドチューブ６ａ、６ｂによってガイドされて、２台のプル送給部７ａ、７ｂへそれぞれ送給される。このプル送給部７ａ、７ｂによって２本の溶射線材が中継されて、溶射ガン２に送り出される。また、溶射電源装置１から溶射ガン２内のコンタクトチップ（図示を省略）に電力が供給されて、２本の溶射線材が通電される。そして、２本の溶射線材が溶射ガン２前方のアーク発生位置で短絡されることによって、２本の溶射線材の交差部にアークが発生する。
【００２７】
そして、２本の溶射線材の先端はアーク熱により順次溶融される。このとき、コンプレッサ３から供給される圧縮ガスが、２本の溶射線材の交差部で発生するアークに吹き付けられると、溶融した金属が溶滴となって前方に噴出され、被溶射物に堆積して溶射皮膜が形成される。
【００２８】
また、プル送給速度設定回路１１からのプル送給速度設定信号Ｓ１が、プル送給部７ａへ出力されて、プル送給速度が制御される。プル送給速度設定信号Ｓ１は、アナログ電圧信号であって、プル送給部のサーボアンプに入力されて、サーボモータが駆動される。
【００２９】
また、プル送給トルク検出回路１４によってプル送給部７ａの送給トルクが検出される。プッシュ送給トルク制御回路１５に、プル送給トルク検出回路１４からのプル送給トルク検出信号Ｓ４とプル送給トルク設定回路１２からのプル送給トルク設定信号Ｓ５とが入力されて、これらの検出信号Ｓ４と設定信号Ｓ５とを一致させるために、プッシュ送給部５ａの送給トルクを制御するプッシュ送給トルク制御信号Ｓ６がプッシュ送給部５ａへ出力される。
【００３０】
このとき、例えば、プル送給部７ａの送給トルク可変ボリュームが、サーボモータの定格トルクに対して３０％に設定されている。そして、プル送給トルク検出回路１４によって検出されたプル送給部７ａの送給トルクが３０％を超えているときは、このプル送給部７ａの送給トルクを３０％とするために、プッシュ送給部５ａの送給トルクを、現在の送給トルクよりも高い送給トルクにするためのアナログ電圧信号が、プッシュ送給トルク制御信号Ｓ６としてプッシュ送給部５ａのサーボアンプに入力される。このように、フィードバック制御されて、サーボモータが駆動される。この結果、プル送給部７ａの送給トルクが、サーボモータの定格トルクに対して３０％の一定トルクを保ちながら回転する。
【００３１】
逆に、プル送給トルク検出回路１４によって検出されたプル送給部７ａの送給トルクが３０％未満のときは、このプル送給部７ａの送給トルクを３０％とするために、プッシュ送給部５ａの送給トルクを、現在の送給トルクよりも低い送給トルクにするためのアナログ電圧信号が、プッシュ送給トルク制御信号Ｓ６としてプッシュ送給部５ａのサーボアンプに入力される。このように、フィードバック制御されて、サーボモータが駆動される。この結果、プル送給部７ａの送給トルクが、サーボモータの定格トルクに対して３０％の一定トルクを保ちながら回転する。
【００３２】
そして、溶射を終了するときに、作業者がスタートスイッチ９を開放して、ＯＦＦ状態にすると、圧縮ガスの噴出が停止され、２本の溶射線材の送給及び通電が停止されて、溶射が終了される。図２に示したプッシュ送給部５ｂ及びプル送給部７ｂについても上記と同様の動作であるので、説明を省略する。
【００３３】
この結果、本発明のアーク溶射装置は、プル送給部７ａの送給速度を一定に保ち、かつ、プル送給部７ａの送給トルクを検出して、この送給トルクを予め設定されたトルクと一致させるようにプッシュ送給部５ａの送給トルクを制御している。従って、溶射線材を溶射開始時から長時間に亘って、常に一定の速度で送給することができるので、均一な溶射皮膜を形成させることができ、高い皮膜品質を維持するができる。
【００３４】
なお、作業者が溶射ガン２を手で操作する場合は、溶射施工中にガイドチューブ６ａ、６ｂの屈曲が高速に繰り返されるために、プル送給部７ａ、７ｂの送給トルクが高速に変動する。この場合、プル送給部７ａ、７ｂの送給トルクを予め設定されたトルクに一致させるために、プル送給部７ａ、７ｂの送給トルクの変動に応じてプッシュ送給部５ａ、５ｂの送給トルクを高速に変化させなければならないが、制御応答性に遅れが生じ、プル送給部７ａ、７ｂの送給トルクを設定トルクに一致させることができないときがある。
【００３５】
この場合、プッシュ送給部５ａ、５ｂの送給トルクの制御応答性をあえて遅らせて、プル送給部７ａ、７ｂの送給の高速なトルク変動にはプッシュ送給部５ａ、５ｂの送給トルクを変化させないことによって、作業者が溶射ガン２を手で操作し、溶射施工中にガイドチューブ６ａ、６ｂの屈曲が高速に繰り返される場合であっても、溶射線材を安定して送給することができた。
【００３６】
また、長時間の溶射時の評価において、プッシュ送給部５ａ、５ｂの送給トルクの制御応答性を遅くした場合、溶射線材の磨耗粉や溶射粉塵によって摩擦抵抗が増加しても、上述した効果を奏することができた。
【００３７】
溶射ガンが固定されて、ガイドチューブ６ａ、６ｂに屈曲が生じないように配置された場合は、プル送給部７ａ、７ｂの送給トルクは急激に変化することがなく、上述した効果を奏する。しかし、溶射開始時に送給速度が加速されている間は、線材リールが定常回転するための慣性力が必要となるため、プル送給部７ａ、７ｂの送給トルクは非常に高い値を示す。この場合、プッシュ送給部５ａ、５ｂの制御応答性を遅らせているとき、プッシュ送給部５ａ、５ｂの送給トルクの立上りに時間を要することになり、プル送給部７ａ、７ｂの送給ロールで溶射線材がスリップすることがある。この場合は、溶射が開始されて各送給部が一定回転するまでの加速時間の間は、プッシュ送給部５ａ、５ｂの送給トルクの制御が０％から開始される代わりに、例えば、５０％から開始されるようにすることで、安定したプッシュ送給部５ａ、５ｂの送給トルクの立上りを可能にすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のアーク溶射装置を説明するためのブロック図である。
【図２】一般的なアーク溶射装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１            溶射電源装置
２            溶射ガン
３            コンプレッサ
４ａ、４ｂ        線材供給器
５ａ、５ｂ        プッシュ送給部
６ａ、６ｂ        ガイドチューブ
７ａ、７ｂ        プル送給部
８            リモコン
９            スタートスイッチ
１１            プル送給速度設定回路
１２            プル送給トルク設定回路
１４            プル送給トルク検出回路
１５            プッシュ送給トルク制御回路
Ｓ１            プル送給速度設定信号
Ｓ４            プル送給トルク検出信号
Ｓ５            プル送給トルク設定信号
Ｓ６            プッシュ送給トルク制御信号
【図１】
2007262547.tif 000003
【図２】
2007262547.tif 000004