(57)【要約】【課題】作業性の悪い場所であっても溶射皮膜厚が均一になるように溶射可能なアーク溶射ガン装置を提供する。【解決手段】アーク溶射ガン装置１００は、金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂをアーク放電によって溶融させ、得られる金属溶滴を微粒化し溶射粒子として基材に吹き付ける。アーク溶射ガン装置１００は、ワイヤフィーダ１０２からの金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂを繰り出すモータ１１８およびローラ１２０を有する駆動部１１０と、金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂを一点に向けて案内してアーク放電させるリーダチップ１３８ａ・１３８ｂと、コンプレッサ１０６からの圧縮空気をリーダチップ近傍に吹き出して金属溶滴を微粒化させるエアーノズル口１４４ａ・１４４ｂとを有する溶射ノズルユニット１１２と、駆動部１１０から溶射ノズルユニット１１２へと金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂを案内するチューブ１２６ａ・１２６ｂとを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ワイヤをアーク放電によって溶融させ、得られる金属溶滴を微粒化し溶射粒子として基材に吹き付けるアーク溶射ガン装置において、
ワイヤフィーダから供給される一対の金属ワイヤを繰り出すモータおよびローラを有する駆動部と、
前記一対の金属ワイヤを一点に向けて案内して前記アーク放電させるリーダチップと、コンプレッサから供給される圧縮空気を該リーダチップ近傍に吹き出して前記金属溶滴を微粒化させるエアーノズル口とを有する溶射ノズルユニットと、
前記駆動部から前記溶射ノズルユニットへと前記一対の金属ワイヤを案内する柔軟に曲がる一対のチューブとを備えることを特徴とするアーク溶射ガン装置。
【請求項２】
前記一対のチューブはテフロンチューブであることを特徴とする請求項１に記載のアーク溶射ガン装置。
【請求項３】
前記駆動部は人員の腰部に装着されるベルト部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアーク溶射ガン装置。
【請求項４】
前記エアーノズル口は、前記リーダチップの両脇に配置され、前記一対の金属ワイヤが近接する一点よりも前方で合流する方向に前記圧縮空気を吹き出すことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアーク溶射ガン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ワイヤをアーク放電によって溶融させ、得られる金属溶滴を圧縮空気で微粒化させ溶射粒子として基材に吹き付けるアーク溶射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶射とは、溶射材と呼ばれるコーティング材料を加熱により溶融し、圧縮空気で微粒子状にさせて（微粒化させて）溶射粒子とし基材と呼ばれる被施工物に吹き付けるコーティング技術の一種である。溶射は金属性の基材に対しての防錆処理や耐磨耗性処理、および耐熱処理等を目的として広く活用されている。また、溶射は基材への熱影響が比較的少ないため、金属以外の様々な材質の基材に対しても装飾処理等を目的として行われている。
【０００３】
溶射は、溶射材を加熱する熱源の違いによって、電気式とガス式とに大きく分けられる。アーク溶射は、溶射材である一対の金属ワイヤ間にアーク放電を発生させてその熱量でこれらを溶融し、得られる金属溶滴を圧縮空気で微粒化させて溶射粒子とし吹き付ける電気式溶射法の一種である。アーク溶射は、ガス式溶射法であるフレーム溶射に比べて溶融効率がよく、単位時間当たりの成膜量が大きいという利点を有している。
【０００４】
アーク溶射は高圧可燃ガスを使用しないため非常に安全性が高い。加えて、一般的なアーク溶射は、いわゆるハンディタイプ型アーク溶射ガン装置と呼ばれる小型の溶射ガン装置を使用して行われる。これらによって、アーク溶射はフレーム溶射と比較して作業が非常に簡単になっていて、熟練者が少ない現場での溶射補修作業であっても安定した作業品質で行うことができる。このような溶射作業現場にて使用される溶射装置として、現在では現場作業用アーク溶射装置が普及している。
【０００５】
一般的な現場作業用アーク溶射装置は、金属ワイヤ供給装置や溶射用電源装置と、およびハンディタイプ型のアーク溶射ガン装置からなり、圧縮空気や電気は外部の供給源から受ける構成となっている。現在では、アーク溶射ガン装置が小型かつ軽量に開発されているため、様々な作業現場で使用することが可能となっている。例えば、特許文献１に記載のアーク溶射装置は、大きく分けて、溶射ガン装置本体と、溶射ガン装置本体から前方へ延びた２本の溶材導管、およびこれら溶材導管の先端に設けられた溶射ノズルユニットから構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０４−９９８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、アーク溶射によって基材に防錆処理を施す場合、処理箇所において金属皮膜（溶射皮膜）の密着強度や塗着量に偏りが発生すると、金属皮膜（溶射皮膜）が不安定で不均一となって防錆性能が著しく低下してしまう。これを防ぐためには、アーク溶射ガン装置から発せられた溶射粒子が基材の表面に対して略垂直に吹き付けられるよう操作し、溶射皮膜の厚さを均一に形成させる必要がある。
【０００８】
ここで、特許文献１のアーク溶射装置は、溶射ガン装置本体から前方へ延びた溶材導管の先に小型化した溶射ノズルユニットを備えているため、従来のアーク溶射ガン装置では溶射が難しかった建築物等の施工現場における手の届き難い箇所への溶射が好適にできるとされている。しかし、長い溶材導管を有しているため、多くの鉄骨が組まれた施工現場のように障害物があったり平坦でなかったりまたは狭隘であるような場所、あるいは作業員が入れないようなマンホール内面や壁際の幅の狭い場所等である場合には取り回しの自由が制限されてしまう。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み、周囲に障害物がある場所や狭い場所、および処理箇所が平坦でない場合などの作業性の悪い場所であっても、処理箇所に応じて自在に溶射ノズルユニットの方向を向けて溶射皮膜厚が均一になるように溶射を施すことが可能なアーク溶射ガン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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明にかかるアーク溶射ガン装置の代表的な構成は、金属ワイヤをアーク放電によって溶融させ、得られる金属溶滴を微粒化し溶射粒子として基材に吹き付けるアーク溶射ガン装置において、ワイヤフィーダから供給される一対の金属ワイヤを繰り出すモータおよびローラを有する駆動部と、一対の金属ワイヤを一点に向けて案内してアーク放電させるリーダチップと、コンプレッサから供給される圧縮空気をリーダチップ近傍に吹き出して金属溶滴を微粒化させるエアーノズル口とを有する溶射ノズルユニットと、駆動部から溶射ノズルユニットへと一対の金属ワイヤを案内する柔軟に曲がる一対のチューブとを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記の溶射ノズルユニットは、モータ等の比較的重量を有する要素が駆動部に収められていることで、小型かつ軽量な構成となっている。また、この溶射ノズルユニットと駆動部とをつなぐチューブは、柔軟に曲がることができる。これらによって、溶射ノズルユニットは人員の手動によって自在に動かすことが可能となっている。したがって、人員の手の届く箇所であれば、鉄骨の裏側や狭隘な場所の奥であっても容易に溶射することが可能である。さらに、例えば作業員が入れないようなマンホールの内面や壁際の幅の狭い場所等に対しての溶射も可能となる。また、従来のアーク溶射ガン装置では困難であった、ボルトの周囲や穴部の周囲などの平坦でない処理箇所に対しても、溶射ノズルユニットを自在に操作して基材に対して略垂直にし、溶射皮膜が均一になるように溶射することが可能となる。
【００１２】
上記の一対のチューブはテフロンチューブであるとよい。テフロンチューブ（テフロン（登録商標））は、柔軟性を有しかつ金属ワイヤのすべりが良く、耐熱性や耐薬品性にも優れている。そのため、テフロンチューブであれば、様々な作業現場に対応することが可能である。
【００１３】
上記の駆動部は人員の腰部に装着されるベルト部をさらに備えるとよい。駆動部はモータ等を備えているため、溶射ノズルユニットよりは重量がある。そこで、駆動部は腰部に装着される構成とすることで、作業員の疲労を減らすことができる。この構成であれば、作業員は自由に移動しながら負担なく溶射作業を行うことが可能となる。
【００１４】
エアーノズル口は、リーダチップの両脇に配置され、一対の金属ワイヤが近接する一点よりも前方で合流する方向に圧縮空気を吹き出すことが好ましい。これにより、アーク放電の発生点には圧縮空気が直接には当たらなくなるため、アーク放電時の熱量のロスを抑えることができる。ここで、金属溶滴が微粒化された溶射粒子は圧縮空気にさらされることで熱量が小さくなる。その後、基材に到達した溶射粒子は機械的な噛み合いによって物理的に基材表面に凝固・堆積して溶射皮膜を形成する。そのため、上記構成であれば、例えば溶射粒子の温度を常温近くまで下げて基材に吹き付けることが可能であって、基材への熱影響をさらに抑えることができる。また、溶射ノズルユニットを手で把持する際に危険や不便がなく好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、周囲に障害物がある場所や狭い場所、および処理箇所が平坦でない場合などの作業性の悪い場所であっても、処理箇所に応じて自在に溶射ノズルユニットの方向を向けて溶射皮膜厚が均一になるように溶射を施すことが可能なアーク溶射ガン装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態にかかるアーク溶射装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１の駆動部の内部を示す図である。
【図３】図１の溶射ノズルユニットを各方向から示す図である。
【図４】図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本実施形態にかかるアーク溶射装置を用いた作業風景を示す図である。
【図６】本実施形態にかかるアーク溶射装置を用いた作業現場を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１８】
図１は、本実施形態にかかるアーク溶射ガン装置１００の全体構成を示す図である。図１に示すアーク溶射ガン装置１００は、人員（作業員）が手に持って作業を行うハンディタイプの溶射ガン装置である。アーク溶射ガン装置１００は、ワイヤフィーダ１０２から供給される一対の金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂ（図２参照）を溶射材としていて、この金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂにアーク放電を発生させて溶融し、得られる金属溶滴を図１のコンプレッサ１０６から供給される圧縮空気を用いて微粒化し、溶射粒子として基材に吹き付ける。
【００１９】
アーク溶射ガン装置１００は、主に、モータ１１８等（図２参照）を内部に備える駆動部１１０と、金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂが微粒化した溶射粒子を吹き出す溶射ノズルユニット１１２、およびこれらを接続するコード・チューブ類によって構成される。
【００２０】
図２は、図１の駆動部１１０の内部を示す図である。図２は、駆動部１１０の筐体１１６の蓋部１２２を開けた状態で、筐体１１６の内部を示している。図２に示すように、駆動部１１０にはワイヤフィーダ１０２（図１参照）から延びた２本の連絡チューブ１１４ａ・１１４ｂが接続されている。これら連絡チューブ１１４ａ・１１４ｂは、駆動部１１０に１対の金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂを供給する。駆動部１１０は、その筐体１１６の内部にモータ１１８とローラ１２０を有していて、これらが駆動することで金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂを、図１に示すワイヤフィーダ１０２から溶射ノズルユニット１１２へと繰り出す仕組みとなっている。
【００２１】
図２に示すように、モータ１１８は、回転軸が下方を向くように筐体１１６の上部に設置されている。ローラ１２０はモータ１１８と同軸方向であって、金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂと交差するように設置されている。筐体１１６の蓋部１２２の裏側には、金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂをローラ１２０へ押さえつける押さえローラ１２４が設けられている。これらによって駆動部１１０は、蓋部１２２を閉じた状態でモータ１１８が駆動すると、ローラ１２０が回転してローラ１２０と押さえローラ１２４とで挟んだ金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂを溶射ノズルユニット１１２（図１参照）へと繰り出す。
【００２２】
再び図１を参照する。図１に示すように、駆動部１１０から溶射ノズルユニット１１２へは、一対のチューブ１２６ａ・１２６ｂが接続されている。チューブ１２６ａ・１２６ｂは、駆動部１１０から溶射ノズルユニット１１２へとそれぞれ金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂ（図２参照）を案内する。本実施形態では、チューブ１２６ａ・１２６ｂとしてテフロンチューブ（テフロン（登録商標））を採用している。テフロンチューブは、柔軟性を有しかつ金属ワイヤのすべりが良く、耐熱性や耐薬品性にも優れている。そのため、テフロンチューブであれば、様々な作業現場に対応することが可能である。なお、本実施形態では、ワイヤフィーダ１０２から駆動部１１０へと接続される連絡チューブ１１４ａ・１１４ｂにもテフロンチューブを採用している。
【００２３】
図３は、図１の溶射ノズルユニット１１２を各方向から示す図である。図３（a）は、溶射ノズルユニット１１２の側面図である。後に詳述するが、溶射ノズルユニット１１２は作業員が手に持って操作する部位であり、また、溶射ノズルユニット１１２はアーク放電が発生する部位でもある。そのため、溶射ノズルユニット１１２の側部には安全対策として、アーク放電の発生点（アーク交点Ｐ１）付近を覆うアークカバー１３０ａ（１３０ｂ）が備えられている。なお、図３（a）では手前側のアークカバー１３０ｂ（図３（ｂ）参照）を省略し、溶射ノズルユニット１１２の内部を示している。
【００２４】
溶射ノズルユニット１１２の内部には、一対のガイド管１３２ａ・１３２ｂが備えられている。ガイド管１３２ａ・１３２ｂには前述のチューブ１２６ａ・１２６ｂがそれぞれ接続され、金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂが供給される。
【００２５】
ガイド管１３２ａ・１３２ｂは金属性の管材であって導電性を有している。ここで図１に示すように、溶射ノズルユニット１１２には電源コード１３４ａ・１３４ｂが計２本接続している。電源コード１３４ａ・１３４ｂは、駆動部１１０に支持され、電源１０８に接続されている。なお駆動部１１０には、電源コード１３４ｃによってモータ１１８のための電力が供給されている。図３（ａ）に示すように、電源コード１３４ａ・１３４ｂは電極１３６ａ・１３６ｂを介してガイド管１３２ａ・１３２ｂへとそれぞれ接続される。そして、金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂにはそれぞれのガイド管１３２ａ・１３２ｂの内壁から電圧が印加される。
【００２６】
ガイド管１３２ａ・１３２ｂの先端には、リーダチップ１３８ａ・１３８ｂがそれぞれ設けられている。リーダチップ１３８ａ・１３８ｂは管材であって、金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂ同士を接触させるよう前方の一点（アーク交点Ｐ１）に向けて斜めに設置される。これにより、金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂはアーク交点Ｐ１へと案内され、アーク交点Ｐ１にて金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂ同士の間にアーク電流が流れる、すなわちアーク放電が発生する。このアーク放電時の熱量によって、金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂは溶融して金属溶滴となる。
【００２７】
溶射ノズルユニット１１２には外部のコンプレッサ１０６（図１参照）から圧縮空気を導くエアホース１４０が接続されている。エアホース１４０を介して供給された圧縮空気はエアーノズルブロック１４２の内部を通過し、エアーノズル口１４４ａ・１４４ｂ（図３（ｂ）参照）から吹き出される。
【００２８】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のノズルユニット１１２の正面図である。図３（ｂ）に示すように、エアーノズルブロック１４２の正面中央にはリーダチップ１３８ａ・１３８ｂを通す開口部１４６が形成されている。そして、エアーノズル口１４４ａ・１４４ｂは、この開口部１４６に沿った細長い形状で、リーダチップ１３８ａ・１３８ｂの両脇に設けられている。
【００２９】
図４は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図４に示すように、エアーノズル口１４４ａ・１４４ｂは、それぞれアーク交点Ｐ１よりも前方の一箇所（合流域Ｅ１）に向かって斜めに圧縮空気を吹き出す構成となっている。これにより、アーク交点Ｐ１からその前方の合流域Ｅ１へ向かって負圧が生じる。当該アーク溶射ガン装置１００では、この負圧で金属溶滴（溶かした金属ワイヤ１０４ａ・１０４ｂ）を圧縮空気層まで吸い込ませて合流域Ｅ１で微粒化させ溶射粒子にし、その後に溶射粒子を圧縮空気に乗せて基材に吹き付けている。すなわち、アーク放電の発生点（アーク交点Ｐ１）には圧縮空気を直接に当てないため、アーク放電時の熱量のロスを抑えることが可能となっている。
【００３０】
ここで、アーク熱で金属溶滴状態にされ圧縮空気で微粒化された溶射粒子は、基材表面に到達する寸前まで溶滴状態を維持するのが理想的である。基材に到達した溶射粒子は機械的な噛み合いによって物理的に基材表面に凝固・堆積して溶射皮膜を形成する。その際、当該アーク溶射ガン装置１００では、金属溶滴は圧縮空気にさらされることで熱量が小さくなるため、基材に吹き付ける溶射粒子の温度を常温近くにまで下げることが可能である。これによれば、基材への熱影響をさらに抑えることができ、また、溶射ノズルユニット１１２を手で把持する際に危険や不便がなくなるため好適である。
【００３１】
図５および図６は、本実施形態にかかるアーク溶射ガン装置１００を用いた作業風景を示す図である。図５（ａ）は、溶射ガン装置の装着例を示す図である。図５（ａ）に示すように、駆動部１１０にはベルト部１５０を取り付けることができる。このベルト部１５０によって、駆動部１１０は作業員１５２の腰部に装着可能となっている。駆動部１１０はモータ１１８等を備えているため、溶射ノズルユニット１１２よりは重量がある。そこで当該アーク溶射ガン装置１００では、駆動部１１０を腰部に装着する構成とすることで、作業員１５２の疲労を減らすことが可能となっている。またこの構成であれば、作業員１５２は自由に移動しながら負担なく溶射作業を行うことが可能である。
【００３２】
図５（ｂ）は、溶射ノズルユニット１１２の操作例を示す図である。図５（ｂ）に示すように、溶射ノズルユニット１１２は作業員１５２が手に持って作業する部位である。溶射ノズルユニット１１２は、モータ１１８等の比較的重量を有する要素が駆動部１１０に収められていることで、小型かつ軽量な構成となっている。また、当該アーク溶射ガン装置１００では、駆動部１１０と溶射ノズルユニット１１２とはコード・チューブ類でつながっている。これらコード・チューブ類は樹脂材料から構成されている。例えば、チューブ１２６ａ・１２６ｂはテフロンチューブであって柔軟に曲がることが可能である。これによって、溶射ノズルユニット１１２は作業員１５２の手動によって自在に動かすことが可能となっている。
【００３３】
上記構成によって、当該アーク溶射ガン装置１００では、作業員１５２の手の届く箇所であれば、周囲に障害物の存在する箇所、例えば鉄骨１５４と交差した鉄骨１５６の裏側であっても容易に溶射することが可能である。また、従来のアーク溶射ガン装置では困難であった、ボルト１５８や穴部１６０などの周囲の平坦でない処理箇所に対しても、その処理箇所に応じて自在に溶射ノズルユニット１１２の方向を操作して基材に対して略垂直にし、溶射皮膜が均一になるように溶射することが可能である。
【００３４】
また当該アーク溶射ガン装置１００によれば、図６に示すように狭隘な作業現場２００であっても、容易に溶射を行うことができる。例えば、作業現場２００のような複数の構造物２０２ａ・２０２ｂが隣接して設置されていて、それらの狭隘な隙間に位置する面２０４に溶射補修を施したい場合であっても、当該アーク溶射ガン装置１００であれば、溶射ノズルユニット１１２を容易に挿入し、面２０４に対して略垂直に溶射粒子を吹き付けて均一な溶射皮膜を形成することができる。また作業現場２００に限らず、例えば作業員が入れないようなマンホール内面や壁際の幅の狭い場所等の作業性の悪い場所であっても、好適に溶射作業を行うことが可能である。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、金属ワイヤをアーク放電によって溶融させ、得られる金属溶滴を圧縮空気で微粒化して溶射粒子とし、基材に吹き付けるアーク溶射ガン装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
Ｐ１   …アーク交点、Ｅ１   …合流域、１００  …アーク溶射装置、１０２  …ワイヤフィーダ、１０４ａ、１０４ｂ  …金属ワイヤ、１０６  …コンプレッサ、１０８  …電源、１１０  …駆動部、１１２  …溶射ノズルユニット、１１４ａ、１１４ｂ  …連絡チューブ、１１６  …筐体、１１８  …モータ、１２０  …ローラ、１２２  …蓋部、１２４  …押さえローラ、１２６ａ、１２６ｂ  …チューブ、１３０ａ、１３０ｂ  …アークカバー、１３０ａ、１３０ｂ  …アークカバー、１３２ａ、１３２ｂ  …ガイド管、１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ  …電源コード、１３６ａ、１３６ｂ  …電極、１３８ａ、１３８ｂ  …リーダチップ、１４０  …エアホース、１４２  …エアーノズルブロック、１４４ａ、１４４ｂ  …エアーノズル口、１４６  …開口部、１５０  …ベルト部、１５２  …作業員、１５４、１５６  …鉄骨、１５８  …ボルト、１６０  …穴部、２００  …作業現場、２０２ａ、２０２ｂ  …構造物、２０４  …面
【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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