(57)【要約】【課題】被溶射物Ｂを目的通りの均厚と均質の高品質の溶射を半自動的に施して納期遅れの無い高歩留り高生産性を確保する旋回式溶射装置を提供する。【解決手段】架台の中央部にインデックス回転機を設置し、前記架台に前記インデックス回転機により所定の旋回角度毎に間欠水平旋回させるターンテーブルを搭載し、ターンテーブルの外周部に、被溶射物Ｂ把持用のエアーチャック装置を前記所定の旋回角度間隔でシングル又はツインで配置し、前記ターンテーブルにはエアーチャック装置をその軸心部を中心に回転させるチャック回転装置を設け、前記ターンテーブルによるエアーチャック装置の間欠水平旋回の停止の位置は未溶射状態の被溶射物Ｂをエアーチャック装置に供給する供給位置と未溶射状態の被溶射物Ｂを溶射する溶射位置と溶射済みの被溶射物Ｂを解放収容する収容位置とし、前記溶射位置には溶射装置を配置しその溶射ノズルを当該エアーチャック装置で把持した未溶射状態の被溶射物Ｂに溶射可能に配置したことを特徴とする旋回式溶射装置。【選択図】図１
2016107252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架台内の中央部にインデックス回転機を設置し、前記架台上に前記インデックス回転機により所定の旋回角度毎に間欠に水平旋回させるターンテーブルを搭載し、ターンテーブルの外周部に、被溶射物Ｂ把持用のエアーチャック装置を前記所定の旋回角度間隔でシングル又はツインで配置し、前記ターンテーブルにはエアーチャック装置をその軸心部を中心に回転させるチャック回転装置を設け、前記ターンテーブルによるエアーチャック装置の間欠な水平旋回の停止の位置は未溶射状態の被溶射物Ｂをエアーチャック装置に供給する供給位置と未溶射状態の被溶射物Ｂを溶射する溶射位置と溶射済みの被溶射物Ｂを解放収容する収容位置とし、前記溶射位置には溶射装置を配置しその溶射ノズルを当該エアーチャック装置で把持した未溶射状態の被溶射物Ｂに溶射可能に配置したことを特徴とする旋回式溶射装置。
【請求項２】
エアーチャック装置の所定の旋回角度間隔配置を等旋回角度間隔であることを特徴とする。
【請求項３】
エアーチャック装置の等旋回角度間隔配置が１８０度旋回角度間隔の２基、９０度旋回角度間隔の４基、７２度旋回角度間隔の５基、６０度旋回角度間隔の６基、４５度旋回角度間隔の８基、３０度旋回角度間隔の１２基の何れかにすることを特徴とする。
【請求項４】
溶射装置は、到来するエアーチャック装置で把持している被溶射物Ｂに対して溶射ノズルの噴射方向を変更可能にしたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、旋回式溶射装置に関するものであり、例えば、鋼構造物例えば橋梁などに用いる高力ボルト（ＨＴＢ、ＴＣＢ）やナットの腐食対策として、日本工業規格であるＪＩＳ  Ｈ  ８３００：２００５「亜鉛・アルミニウム及びそれらの合金の溶射」にて規定されている鉄鋼の防食目的で施される亜鉛・アルミニウム及びそれらの合金の溶射被膜に準ずるアルミニウム、亜鉛アルミニウム合金やアルミニウムマグネシウム合金などの防錆用溶射皮膜を形成するための旋回式溶射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  溶射装置道路橋の鋼桁などの鋼構造物の腐食対策として、工場において鋼構造物の表面に高耐食性合金を溶射することにより高耐食性皮膜を形成することが行われている。
この種の鋼構造物はその構造上、現場接続が必要であり、現場において添接板を用いて高力ボルトにより接続される。ところが、この高力ボルトおよびナット自体には鋼構造物本体のような高耐食性皮膜が形成されていないので、鋼構造物本体よりも高力ボルトの耐用年数の方が短く、高力ボルトの耐用年数に合わせてメンテナンスを行う必要がある。【０００３】  鋼構造物の表面と同様に、高力ボルトにも高耐食性皮膜を形成することが望まれている。ボルト本体、ねじ部、ナット、ワッシャー等にモリブデン、クロム、タングステン等の金属またはアルミニウムマグネシウム合金等からなる１０〜１５０μｍの厚さの溶射層を施している。
高力ボルトに防錆用の溶射皮膜を形成する際、鋼構造物を締め付け締結時に鋼構造物表面の防錆用の溶射皮膜との焼き付きを防止して適正な締め付け力を与えるため「ボルトは、頭部からねじ部を含む全面に防錆用溶射皮膜を形成し、ボルトのねじ部に締め付けられるナットは、内ねじ部と鋼構造物表面の防錆用溶射皮膜との接触面とを除く全面に防錆用溶射皮膜を形成」している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来、これらの溶射層の被覆は、一般に作業者がプラズマ溶射ガンを用いて手作業により例えばボルトやナットを一個ずつ挟持具を持ちながら前記溶射部分の制約のなかで実施すると言う、不安全でしかも極めて非効率的な生産性の悪い方法によるものが多い。このため品質的にも次記のように安定せず劣化が早い。【０００５】  最近では、溶射ノズルを一個の被溶射材の周囲を回転させて溶射する回転式のものがあるが、溶射ノズルが回転するため溶射金属が飛沫してその歩留まりが甚だ悪くまた不安全でもあり、また飛沫汚染の問題もある。このため溶射金属飛沫による安全防備範囲が拡大し、その設備費が甚大となる。
従来の溶射方法は、上記の通りいずれも問題があり不安全であり生産性が低い。しかもその上に、溶射層の厚みが不均一でありバラツキが大きく品質が安定せず納期の遅延の問題更には致命的な早期劣化を招く。
例えば、前記した締結具としてのボルトとナット及びワッシャーの場合は、溶射皮膜厚の不均一や振動緩み等による締結力・軸力減退、早期腐食などの構造物としての致命的な欠陥がある。このため特に橋梁等の接合用ボルトへの高耐食性被覆の生成の場合には、２０年程度で交換しなければならない。
本発明は、これらの問題を無くした旋回式溶射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  前記問題を解決する本発明の特徴とする技術的条件は次の（１）〜（９）に記載の通りである。
（１）、架台の中央部にインデックス回転機を設置し、前記架台に前記インデックス回転機により所定の旋回角度毎に間欠に水平旋回させるターンテーブルを搭載し、ターンテーブルの外周部に、被溶射物Ｂ把持用のエアーチャック装置を前記所定の旋回角度間隔でシングル又はツインで配置し、前記ターンテーブルにはエアーチャック装置をその軸心部を中心に回転させるチャック回転装置を設け、前記ターンテーブルによるエアーチャック装置の間欠水平旋回の停止の位置は未溶射状態の被溶射物Ｂをエアーチャック装置に供給する供給位置と未溶射状態の被溶射物Ｂを溶射する溶射位置と溶射済みの被溶射物Ｂを解放収容する収容位置とし、前記溶射位置には溶射装置を配置しその溶射ノズルを当該エアーチャック装置で把持した未溶射状態の被溶射物Ｂに溶射可能に配置したことを特徴とする旋回式溶射装置。
（但し前記エアーチャック装置の供給位置と収容位置は同一位置にしてもよい。）【０００７】（２）、エアーチャック装置の所定の旋回角度間隔配置を等旋回角度間隔であることを特徴とする。【０００８】（３）、エアーチャック装置の等旋回角度間隔配置が１８０度旋回角度間隔の２基、９０度旋回角度間隔の４基、７２度旋回角度間隔の５基、６０度旋回角度間隔の６基、４５度旋回角度間隔の８基、３０度旋回角度間隔の１２基の何れかにすることを特徴とする。【０００９】（４）、溶射装置は、到来するエアーチャック装置で把持している被溶射物Ｂに対して溶射ノズルを接近離間可能に或いは溶射方向を水平旋回角度及び／又は上下俯仰角度を変更可能にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】  本発明は前記構成により、複数のエアーチャック装置を間欠旋回させながら旋回停止の都度、溶射待機物収容手段で被溶射物Ｂを順次供給し、旋回中心部に配置の溶射装置の溶射ノズル位置にシングル又はツインのエアーチャック装置を到来させてチャックを最適対向関係位置に保持して、チャックに把持して回転する被溶射物Ｂを溶射し、溶射後は、溶射済物収容位置に順次回収収容するものである。【００１１】このため極めて安全でかつ円滑スピーディに効率的に被溶射物Ｂを単数個又は複数個を同時に溶射することができ、単位時間あたりの溶射生産量を大幅に向上させ、しかも被溶射物Ｂの種類や溶射部位制約に応じてチャックによる被溶射物Ｂの回転角度範囲や回転速度を適切な関係に調節して、溶射膜の均厚化、均質化、高歩留化を実現し、高耐食性皮膜の高品質の被溶射物Ｂを最適な納期で得ることができる等の優れた作用効果を呈する。【００１２】  このため、被溶射物Ｂが構造物間連結用で本発明の出願人等が開発した溶射ボルトとナットに適用した場合は、目的通りの均厚と均質の溶射が可能になり、構造物間締結の際は、振動緩みと腐食をより長期に亘り防止して、構造物間の締結力・軸力を高位に安定させることを実現し、構造物としての致命的な欠陥を皆無にするものである。
また本発明による、特に橋梁等の接合用ボルトやナットへの高耐食性溶射パウダーの溶射は、サイズ構成にもよるが、衝撃振動試験を５０万回、２００万回、３００万回、８００万回のいずれにおいても推定軸力（ｋＮ）が１８０〜２００の範囲で安定しているため、耐用年数が従来溶射の２０年に比し、１００年程度以上と推定される優れた作用効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例における図２の平面説明図である。
【図２】図１の側断面説明図である。
【図３】図１の要部拡大説明図である。
【図４】実施例において、ターンテーブル３００の同一の旋回角度位置にツインのエアーチャック装置４００を設けた例を示す平面説明図である。
【図５】本発明の実施例において用いるチャック装置の公知の具体例を数例紹介する説明図である。
【図６】本発明の実施例において用いる溶射装置の溶射ノズルの一例でプラズマアーク溶射ノズルを示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  本発明を実施するための形態は、図１〜図４に示す実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】  本発明の旋回式溶射装置は、図１〜図３に示すように、架台１００内の中央部にインデックス回転機２００を設置し、前記架台１００の上に前記インデックス回転機２００により７２度の等旋回角度毎の間欠水平旋回させるターンテーブル３００を搭載し、ターンテーブル３００の外周部に、被溶射物Ｂ（本例はボルトのネジ部又は頭部）把持用のエアーチャック装置４００を前記７２度の等旋回角度間隔毎にシングル又はツインで配置し（本例はシングル配置の５基）、ターンテーブル３００の周囲の所定位置に溶射装置（５００）を設けたものである。【００１６】前記インデックス回転機２００は、タイミングモータ２０１の減速機（図示せず）を介して回転駆動する竪型の回転駆動軸２０２の上端部を前記ターンテーブル３００の中央部に連結して支持する。この連結部には給電・信号配線用のスリップリング２０３と、エアーチャック装置４００へのエアー供給用の５連バルブ２０４を備えてある。【００１７】前記ターンテーブル３００は、下面周囲に適宜な間隔で旋回走行用の車輪３０１を備え、またエアーチャック装置４００の７２度の間欠水平旋回の停止の位置用の近接スイッチ３０２（旋回角度検出用）を備えており、外周面近傍に、未溶射状態の被溶射物Ｂをエアーチャック装置４００に供給する供給位置Ｓ１と未溶射状態の被溶射物Ｂを溶射する溶射位置Ｓ２と溶射済みの被溶射物Ｂを解放収容する収容位置Ｓ３とを設定してある。
（但し前記エアーチャック装置の供給位置Ｓ１と収容位置Ｓ３は同一位置にしてもよい。）【００１８】前記エアーチャック装置４００は、ターンテーブルの直径線方向の延長線上に配置することにより前記溶射装置５００の溶射ノズル５０１の位置に到来対向させて最適対向関係位置に設定保持することができる。本例は各旋回角度位置に一基を設けてある。【００１９】またエアーチャック装置４００は、エアーチャック装置４００自体をその軸心部を中心に回転させるチャック回転装置４０１に連結している。【００２０】また本例のエアーチャック装置４００は、前記したボルトとナット、ワッシャー等の被溶射物Ｂをチャック爪４００Ｃで把持するものであり、チャック爪４００Ｃは複数個を開閉可能にしたものである。
本例のエアーチャック装置４００は、一般構造のものであり、ダイヤフラムに複数のチャック爪４００Ｃを突設し、ダイヤフラムにピストンを連結し、ピストンをエアーで駆動することにより、ダイヤフラムを撓曲させ、この撓曲によりチャック爪４００Ｃを開閉させて、チャック爪４００Ｃにワークの被溶射物Ｂを把持あるいは把持解除させるものを採用してある。
チャック４００Ｃ爪の例では、図５に示すトリプルのチャック４００Ｃ１の他にツインのチャックにするなどでよく、その仕様は、被溶射物Ｂの形状サイズ構成に応じて選択すればよい。【００２１】チャック回転装置４０１は、前記ターンテーブル３００内に設けられ、当該エアーチャック装置４００の本体後部に連結しターンテーブル３００の半径方向に放射状に配置した回転アーム４０２と、当該回転アーム４０２に装着したタイミングプーリ４０３と、タイミングプーリ４０３にタイミングベルト４０４及びタイミングプーリ４０５を介して回転アーム４０２を回転駆動させるギヤードモータ４０６とからなり、ターンテーブル３００内に極めて効率よいしかも安全なレイアウトでセット配置してある。【００２２】本例のエアーチャック装置４００は、各旋回角度位置毎に一基を設けてあるが、図４に示すように複数基例えばツイン（二基）４００−１、４００−２配置してもよい。
この場合は、チャック回転装置４０１−１と４０１−２はギヤードモータ４０６を共用し、回転アーム４０２−１のタイミングプーリ４０３−１と回転アーム４０２−２のタイミングプーリ４０３−２とをタイミングベルト４０４−２で連結して、ギヤードモータ４０６の回転駆動でエアーチャック装置４００−１、４００−２を同時に回転可能にしてある。【００２３】本発明において溶射装置（５００）は、特に限定されるものでなく、被溶射物及び溶射物に応じて一般公知の溶射装置の中から選択して採用すればよく、例えばプラズマアーク溶射装置、単なるプラズマ溶射装置、アーク溶射装置、酸素・燃料ガスを用いて線材や粉末状の金属・セラミックスプラス・チックを溶射する所謂ガスフレーム溶射装置などでよい。
図２に示す溶射装置（５００）の例は、上記の一般公知のプラズマアーク溶射装置５００であり、主に溶射ノズル５０１と、溶射ノズル５０１にプラズマガスを供給するプラズマガス供給装置と、冷却用の圧縮空気等を供給する圧縮空気供給装置と、溶射ノズル５０１に溶射線材を供給する溶射線材供給装置と、陰極に電源を供給し陽極の溶射線材との間にアーク根を発生させるプラズマ電源装置と、プラズマ溶射制御装置とからなる溶射ユニット５００Ｕを備えた溶射ロボットである。
溶射ノズル５０１は、３関節アーム５１０、５２０、５３０のロッボットアームの先部アーム５１０に保持されている。【００２４】本例の溶射ノズル５０１の構造は、図６に示す如く、ノズル内中心部に配置の陰極５０２と、その周囲に配置のプラズマガス噴射ノズル５０３及び二重の圧縮空気噴射ノズル５０４、５０５と、圧縮空気噴射ノズル５０４，５０５の先方に開口し陽極の溶射線材５０６を供給する溶射線材供給ノズル５０７とからなり、陰極５０２を圧縮空気で冷却しながら陰極５０２と溶射線材５０６間にアーク根５０８を形成しその周囲にプラズマガスを流してプラズマジェット（プラズマ柱とも言う）５０９を形成し、このプラズマジェット５０９で溶射線材５０６を溶融して溶融金属粒の噴射流にし、これを被溶射物Ｂ表面に噴射して溶射皮膜を形成するものである。【００２５】本例のプラズマアーク溶射装置５００は、図２に示すように、溶射ノズル５０１を溶射位置Ｓ２に到来する当該エアーチャック装置４００で把持している被溶射物Ｂに対して溶射可能に配置してある。
前記エアーチャック装置４００の何れかが旋回角度７２度毎に停止する溶射位置Ｓ２において、プラズマアーク溶射装置５００は、その当該エアーチャック装置４００のチャック爪で把持して回転する被溶射物Ｂに対して、溶射ノズル５０１を前記ロッボットアームにより上下作動、左右作動に接近・離間可能に及び容射粒子の溶射方向を水平旋回角度及び／又は上下俯仰角度を変更可能にしてある。
これで溶射ノズル５０１位置に対向して到来停止するエアーチャック装置４００のチャック爪４００Ｃとの最適溶射の対向関係位置を調節する。【００２６】プラズマアーク溶射装置５００及び／又はエアーチャック装置４００は、溶射位置Ｓ２にて飛沫する溶融粒子が溶射位置以外への飛散を防止するための飛散防止カバーを適宜付設することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】  本発明の旋回式溶射装置は、前記の優れた作用効果を呈するため、溶射業界及び金属構造物接合事業業界等の貢献すること多大なものがある。
【符号の説明】
【００２８】１００：架台
２００：インデックス回転機
２０１：タイミングモータ
２０２：回転駆動軸
２０３：給電・制御信号配線用のスリップリング
２０４：エアー供給用の５連バルブ
３００：ターンテーブル
３００Ｃ：蓋付き円筒カバー
３０１：車輪
３０２：近接スイッチ（旋回角度検出用）
Ｓ１：供給位置
Ｓ２：溶射位置
Ｓ３：収容位置
４００、４００−１，４００−２：エアーチャック装置
４０１、４０１−１，４０１−２：チャック回転装置
４００Ｃ１：トリプルチャック爪
４０２、４０２−１、４０２−２：回転アーム
４０３、４０３−１、４０３−２：タイミングプーリ
４０４、４０４−１，４０４−２：タイミングベルト
４０５、４０５−１：タイミングプーリ
４０６：ギヤードモータ
４０７、４０７−１，４０７−２：エアー供給管
５００：プラズマアーク溶射装置
５００Ｕ：溶射ユニット
５０１：溶射ノズル
５０２：陰極
５０３：プラズマガス噴射ノズル
５０４、５０５：圧縮空気噴射ノズル
５０６：陽極の溶射線材
５０７：溶射線材供給ノズル
５０８：アーク根
５０９：プラズマジェット
Ｂ：被溶射物
【図１】
2016107252.tif 000003
【図２】
2016107252.tif 000004
【図３】
2016107252.tif 000005
【図４】
2016107252.tif 000006
【図５】
2016107252.tif 000007
【図６】
2016107252.tif 000008