JP2003527964A - ワーク外表面のコーティング方法及び装置 - Google Patents

ワーク外表面のコーティング方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 ワークＷの外表面をコーティングするための装置であって、軸線Ｘ回りの回転のために取り付けられたサポート５にして、コーティングスプレーを前記軸線に向けた状態で溶射ガン７を取り付ける取付け具を有し、これにより前記回転軸線上に配されたワークＷがコーティングされるサポート５と；前記溶射ガン７が、パウダー、燃料、及び酸素のための入力を有していることと；前記パウダー、燃料、及び酸素を前記溶射ガンに供給するために前記サポートと共に回転可能とされた、前記パウダー、燃料、及び酸素の各々のための供給ライン６と；前記サポートとともに回転可能な第一部分と、前記パウダー、燃料、及び酸素を受け入れかつこれらパウダー、燃料、及び酸素のそれぞれを対応する前記供給ラインに連通させるポートを有した第二部分とを備えた少なくとも一つのカップリング４と；前記サポートを回転させるためのモータ２と；を備えて成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの外表面のコーティング方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
フレーム溶射としても知られる溶射は、金属又はセラミック等の熱可溶性材料
を熱軟化させ、かつ、微粒子状に軟化した金属を、コーティングすべき表面に対
し吹き付ける段階を含んでいる。三次元物体をコーティングする多くの場合、溶
射ガンは固定位置に保持され、物体の全外表面にコーティングするために前記物
体をこのガンに対して移動させる。
【０００３】 前記溶射ガンを静止させる一方でワークを動かすことは多くの場合可能である
。しかし、ワークのサイズが大きい場合、あるいは、例えば航空機の着陸装置の
ように所定箇所に取り付けられたままになっているワークを再コーティングする
ことが要求されている場合は実用的でない。航空機の着陸装置を航空機に連結し
たまま動かすことの困難性は明白である。
【０００４】 従って、静止状態にあるワークの外表面をコーティングするための装置及び方
法が必要とされる。
【０００５】 本発明の主たる目的は、ワークの外表面をコーティングするための装置及び方
法を提供することにある。この装置及び方法においては、溶射ガンが該溶射ガン
の回転軸線上に配置されたワークの周囲を回るものとなる。
【０００６】 本発明の他の目的は、回転中の溶射ガンに酸素、燃料、及びパウダーを供給す
る簡便な方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】 本発明のこれら及びその他の目的は本発明に係る装置、すなわち、軸線回りの
回転のために取り付けられたサポートであって、溶射ガンをそのコーティングス
プレーを前記軸線に向けた状態で取り付ける取付け具を有し、これにより前記回
転軸線上に配されたワークがコーティングされるサポートを備えた装置によって
達成される。前記溶射ガンは、パウダー、燃料、及び酸素のための入力を有し、
さらに、前記パウダー、燃料、及び酸素を前記溶射ガンに供給するために前記サ
ポートと共に回転可能とされた、前記パウダー、燃料、及び酸素の各々のための
供給ラインを有している。さらに、本装置は、前記サポートとともに回転可能な
第一部分と、前記パウダー、燃料、及び酸素を受け入れかつこれらパウダー、燃
料、及び酸素のそれぞれを対応する前記供給ラインに連通させるポートを有した
第二部分とを備えた少なくとも一つのカップリングを備える。前記サポートはモ
ータによって回転される。
【０００８】 着陸装置のような大きい長さを持ったワークの外表面のコーティングを行うた
めに、該装置は、前記ワークの外表面を長さ方向に沿ってコーティングするよう
、前記サポート、前記供給ライン、前記カップリング、及び前記モータを前記軸
線と平行に動かすための機構を備えている。
【０００９】 本発明、特に商業的に有利なその実施形態によれば、溶射ガンは高速ガス式溶
射ガン (high velocity oxy-fuel spray gun) である。このようなガンは米国特
許第 4,865,252 号明細書に開示されており、その開示内容は本明細書に組み込
まれるものとする。
【００１０】 本発明に係る方法によれば、ワークが軸線に沿って固定位置に配置され、かつ
、溶射ガンを、前記軸線に向けて溶射を行いながらサポート上で前記軸線回りに
回転させる。パウダー、燃料、及び酸素が前記ガンに回転可能に接続され、かつ
前記サポートが、回転させながら前記軸線に沿って動かされる。
【００１１】 本発明の別の目的は、静止外径部にコーティングを付与するために、パウダー
を噴射させながら溶射ガンを回転させるための装置及び方法を提供することであ
る。
【００１２】 本発明によれば、回転カップリングは、水受け入れ用、水排出用、燃料ガス用
、酸素用、及び空気冷却用の五つのチャネルと、パウダーの流れのための追加の
中央供給路とを備えたもので、静止ハウジング内で回転する中央シャフトを有し
ている。このシャフトアッセンブリは電気モータによってベルトドライブにより
駆動され、定速回転する。前記中央シャフトには、マニホールドブロックが取り
付けられ、便利なホース接続部を提供している。該装置にはプロセスガンが、回
転中心を狙うように固定されている。このように固定することによって、中心線
から離れたガンを、各外径部に応じて噴射距離を最適化するよう調節することが
可能となっている。
【００１３】 回転中の動的バランスをとるために、ガンと対向させてカウンタバランスが取
り付けられている。パウダーは回転シャフトの中心を介して供給され、別のステ
ンレス鋼製のチューブが前記マニホールド接続ブロックに取り付けられている。
このチューブは該装置とともに回転し、前記回転カップリングを超えて延在して
いる。前記回転パウダー供給路は二つの部分から成る静止ハウジングから構成さ
れている。Ｏ−リングによって気密シールがなされ、かつ、一組の圧縮フェルト
パッキンがこのＯ−リングを磨耗から保護している。これらのフェルトパッキン
を介したガス流が形成されるようポートが設けられている。エンドキャップがホ
ース接続部を有しており、かつ前記フェルトパッキンの圧縮及び保持を担ってい
る。
【００１４】 本発明に係る方法によれば、装置は、回転中心に沿った直線移動をなすロボッ
ト又は他の装置に取り付けられる。この装置は、コーティングすべきワーク（例
えばシャフト）の上部に位置決めされ、そして溶射ガンを作動させる。次いで装
置は、ガンを作動させかつパウダーを導いた状態で回転させられ、さらにこの回
転する装置全体が前記シャフト上をゆっくりと移動させられて所要のコーティン
グがなされる。
【００１５】 本発明は、実際には回転させることのできない外径部に対する溶射コーティン
グを可能とするものである。この装置及び方法によって、大きく複雑な部品取り
回し設備、及びそれに関連する部屋並びに排気設備といったものに対する要求は
消滅する。
【００１６】 本発明のこれら及びその他の特徴及び優位点は、添付の図面を参照した以下の
記載により明らかとされる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、ワークＷをコーティングするための本発明に係る装置は、
溶射ガン７を支持するためのサポート５と、シャフトに回転軸線Ｘ回りに取り付
けられた回転のためのカウンタバランス８とを備える。サポート５はモータ２に
よって前記回転軸線Ｘまわりに回転される。前記溶射ガンのための供給物、さら
に冷却空気及び水が、回転カップリング３，４及び供給ライン６を介して供給さ
れる。ロボット１が前記各構成要素２〜８に作動的に接続されており、これら各
構成要素を軸線Ｘに沿って直線的に移動させることで、ワークＷの所要長さの全
体にコーティングを施すことができる。
【００１８】 図２は、図１に示した装置の構成要素２〜８をより詳細に示している。 モータ２はシャフト２１を有し、該シャフトにはプーリ２２が回転可能に接続
され、ベルト２３を駆動する。ベルト２３は前記サポート５に接続されたプーリ
２４に接続され、これによってサポート５は、回転カップリング４の静止ハウジ
ング部に対して回転する。
【００１９】 回転パウダーカップリング３は、パウダー入口３０と、前記回転カップリング
４に至る接続ライン３１とを有している。回転カップリング４は、以下に説明す
る如き複数のチャネル入力及びチャネル出力４０ａ〜４０Ｅを有している。チャ
ネル４０Ａは水入力用、チャネル４０Ｂは水素燃料ガス入力用、チャネル４０Ｃ
は水出力用、チャネル４０Ｄは酸素入力用、そしてチャネル４０Ｅは冷却空気入
力用、のチャネルである。
【００２０】 サポート５はマニホールド接続ブロック５１を有する。該マニホールド接続ブ
ロック５１は管状支持ブロック５２に接続されている。管状支持ブロック５２は
内部の穴で接続された管状部材５３，５４を有し、またこれら管状部材はこれに
接続されたさらなる管状支持ブロック５５，５６を有している。これら管状支持
ブロック５５，５６から管状固定部材５７，５８が垂下している。
【００２１】 管状固定部材５８が溶射ガン７に接続されており、かつ管状固定部材５７には
カウンタバランス８が接続されている。このカウンタバランスが溶射ガンを回転
中に動的にバランスさせる。
【００２２】 パウダーは前記管状部材５４及び５８を介して溶射ガンに供給される。また、
ライン６によって水、水素燃料ガス、酸素、及び冷却空気が供給される一方、水
は排出される。
【００２３】 ワークＷは固定具１００によってホルダー５の回転中心に正しく保持され、こ
れにより溶射ガンがワークＷの回りを回転しながら噴射Ｓをワークの外表面にス
プレーする。
【００２４】 図３は回転カップリング３，４をより詳細に示したものである。 この回転パウダーカップリング３は、ハウジング内で回転するパウダーライン
３１に通ずるパウダー継手３０を有している。ハウジングは上部３５及び下部３
６を有し、その内部に、前記パウダーラインを取り囲んでＯ−リングシール３４
によってシールされるフェルトパッキン３２を備える。また、このカップリング
はシール圧力ポート３３を備える。チューブ３１は該装置と共に回転し、このチ
ューブを介してパウダーが送られる。前記Ｏ−リング３４は気密性を確保し、か
つ、圧縮された一組の前記フェルトパッキンによって該Ｏ−リングはパウダーに
よる磨耗から保護されている。ポート３３は前記フェルトパッキンを介したガス
流を積極的に形成するためのものである。また、ホース接続部を有した端部キャ
ップによってフェルトパッキンが圧縮状態に保持されている。
【００２５】 前記回転カップリング４は静止外部ハウジング４１及び回転可能な内部部材４
２を備えて成る。内部部材４２はハウジング４１の両端に設けられたベアリング
４６，４７によって回転可能となっている。この回転可能な部材４２は複数の溝
４３Ａ〜４３Ｅを有している。これら溝４３Ａ〜４３Ｅはそれぞれ接続ポート４
０Ａ〜４０Ｅに対応して配設されており、それぞれＯ−リング４０Ａ〜４０Ｊに
よって互いにシールされている。
【００２６】 前記溝４３Ａ〜４３Ｅの各エリアはそれぞれチャネル６０Ａ〜６０Ｅと連通し
ている。これらチャネルは６０Ａ及び６０Ｅのみ図示してある。これらチャネル
６０Ａ〜６０Ｅは、接続ポート６１Ａ〜６１Ｅに連通し、これら接続ポートはさ
らにライン６に接続されている。パウダー出口６２は、ブロック５２及び管状部
材５４，５８につながり、前記溶射ガン７にパウダーを供給する。前記回転可能
な部材４２は、前記ブロック５１に、該ブロックと共に回転するよう接続され、
Ｏ−リング６３Ａ〜６３Ｅを用いて前記チャネル６０Ａ〜６０Ｅに沿ったシー
ルが確保されている。
【００２７】 前記ハウジング４１は接続ポート４０Ａ〜４０Ｄを有し、かつ前記チューブ３
１が前記部材４２の内部にてステンレス鋼製チューブ６４に接続されている。該
ステンレス鋼製チューブ６４はマニホールド接続ブロック５１に接続されている
。
【００２８】 作用を説明する。該装置はロボットに取り付けられ、回転中心に沿った直線運
動が可能とされる。該装置はコーティングすべきシャフトの上方に位置決めされ
、前記溶射ガンが作動される。ガンを作動させた状態で装置を回転させ、かつパ
ウダーが導入され、回転するこの装置全体を前記シャフトに沿ってゆっくりと進
め、所要のコーティングが施される。
【００２９】 五つのチャネル及びパウダー用の中央供給路を有した前記回転カップリングが
溶射ガンに必要な流体を供給し、かつ水は排出される。前記中心シャフトは前記
静止ハウジング内で回転し、かつ該シャフトアッセンブリは前記ベルト駆動を介
して駆動されて定速回転される。前記中央シャフトに取り付けられた前記マニホ
ールドブロックが便利なホース接続点を提供している。プロセスガンが該装置に
取り付けられ、ガンは回転中心に向けられる。またその取付け具によって前記ガ
ンの中心線からの距離が調節可能とされ、部分的な外径に応じて最適な噴射距離
を設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る方法を実施するための本発明に係る装置を示す図で
ある。
【図２】 図１に示す装置の詳細を示す斜視図である。
【図３】 図２に示すカップリングの詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｘ 中心軸線 Ｗ ワーク １ ロボット ２ モータ ３ 回転パウダーカップリング ４ 回転カップリング ５ サポート ６ 供給ライン ７ 溶射ガン ８ カウンタバランス ３０ パウダー継手 ３１ パウダーライン ３２ フェルトパッキン ３４ Ｏ−リングシール ４０Ａ〜４０Ｅ 接続ポート ４３Ａ〜４３Ｅ 溝 ４１ 静止外部ハウジング ４２ 回転可能な内部部材 ５１ マニホールド接続ブロック ６０Ａ〜６０Ｅ チャネル ６２ パウダー出口 ６４ ステンレス鋼製チューブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モンティア・ネスラー アメリカ合衆国・ニューヨーク・11735・ ファーミングデイル・バーバラ・レイン・ ９ (72)発明者 ケヴィン・ヴァリー アメリカ合衆国・ニューヨーク・11787・ スミスタウン・クローヴァー・ドライヴ・ ７ Ｆターム(参考） 4D075 AA17 AA36 AA38 CA47 DA23 EA02 4F033 AA01 BA05 DA01 EA01 HA01 PA11 PB41 4K031 AA02 CB06 DA01 EA02 EA06

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワークの外表面をコーティングするための装置であって、 軸線回りの回転のために取り付けられたサポートにして、コーティングスプレ
    ーを前記軸線に向けた状態で溶射ガンを取り付ける取付け具を有し、これにより
    前記軸線上に配されたワークがコーティングされるサポートと、 前記溶射ガンが、パウダー、燃料、及び酸素のための入力を有していることと
    、 前記パウダー、燃料、及び酸素を前記溶射ガンに供給するために前記サポート
    と共に回転可能とされた、前記パウダー、燃料、及び酸素の各々のための供給ラ
    インと、 前記サポートとともに回転可能な第一部分と、前記パウダー、燃料、及び酸素
    を受け入れかつこれらパウダー、燃料、及び酸素のそれぞれを対応する前記供給
    ラインに連通させるポートを有した第二部分と、を備えた少なくとも一つのカッ
    プリングと、 前記サポートを回転させるためのモータと、 を備えて成る、ワークの外表面をコーティングするための装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記溶射ガンは高速ガス式溶
    射ガンであることを特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、前記ガンはパウダー燃焼ガン
    であることを特徴とする装置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、前記サポートは、前記パウダ
    ーのための供給ラインを構成する中空管状部材を備えていることを特徴する装置
    。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の装置において、前記サポートが、カウンタバ
    ランスを備えおり、該カウンタバランスは、前記溶射ガンと該カウンタバランス
    との間の軸線に対して前記溶射ガンと反対方向に位置して、回転中に前記溶射ガ
    ンを動的にバランスさせるものであることを特徴とする装置。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の装置において、前記パウダーのための第一の
    カップリングと、前記燃料及び酸素のための第二のカップリングとの二つのカッ
    プリングを備えていることを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の装置において、前記第二のカップリングが、
    冷却空気を受け入れるポートを備え、かつ前記水のための入口及び出口を備え、
    さらに前記冷却空気及び水のための供給ラインを有していることを特徴とする装
    置。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の装置において、前記ワークの外表面を長さ方
    向に沿ってコーティングするよう、前記サポート、前記供給ライン、前記カップ
    リング、及び前記モータを前記軸線と平行に動かすための機構を備えていること
    を特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 ワークの外表面をコーティングする方法であって、 ワークを軸線に沿って固定位置に配置する段階と、 溶射ガンを、前記軸線に向けて溶射を行いながらサポート上で前記軸線回りに
    回転させる段階と、 パウダー、燃料、及び酸素を前記ガンに回転可能に連結する段階と、 前記溶射ガン及び前記サポートを回転させながら前記軸線に沿って動かす段階
    と、 を備えてなるワークの外表面をコーティングする方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の方法において、前記溶射ガンが高速ガス式
    溶射ガンであることを特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 請求項９記載の方法において、前記溶射ガンがパウダー燃
    焼ガンであることを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 請求項９記載の方法において、前記パウダーは、前記サポ
    ートを介して前記溶射ガンに供給されることを特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】 請求項９記載の方法において、前記溶射ガンを、回転中に
    、カウンタバランスによって動的にバランスさせる段階を備えることを特徴とす
    る方法。
  14. 【請求項１４】 請求項９記載の方法において、前記回転可能に連結する段
    階では、前記パウダーのための第一のカップリングと前記燃料及び酸素のための
    第二のカップリングとを有した二つのカップリングを連結することを特徴とする
    方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載の方法において、前記第二のカップリング
    が、冷却空気を受け入れるポートを備え、かつ前記水のための入口及び出口を備
    え、さらに前記冷却空気及び水のための供給ラインを有していることを特徴とす
    る方法。
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