JP4650371B2 - 溶射皮膜形成方法および溶射皮膜形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのシリンダブロックにおけるクランクシャフトの軸方向にシリンダボアが並ぶ少なくとも二つのシリンダ列のシリンダボア内面に対して溶射被膜を形成する溶射皮膜形成方法および溶射皮膜形成装置に関する。

エンジンにおけるシリンダブロックのシリンダボア内面に対し、溶射ガンが吐出する溶射用材料により溶射被膜を形成して高硬度化する点が、下記特許文献１に記載されている。
特開平８−２４６９４４号公報（段落００２３，図８）

ところで、上記した溶射ガンを用いた溶射被膜形成装置においては、通常シリンダブロックを装置のベース側に固定し、例えば直列多気筒エンジンであれば、上下方向に移動してシリンダボア内に進入可能な溶射ガンを、シリンダブロックに対してシリンダ列方向に直線的に相対移動させることで、複数のシリンダボアに対し、同一の溶射ガンを用いて溶射皮膜を容易に形成することができる。

ところが、クランクシャフトの軸方向にシリンダボアが並ぶ二つのシリンダ列を有する、いわゆるＶ型エンジンにおいて、各シリンダ列のシリンダボアに対して同一の溶射ガンにより溶射皮膜を形成する際には、上下方向に移動する溶射ガンに対応させるべく、シリンダブロックの装置ベース側に対する取付位置を変更して段取り代え作業を行う必要があり、作業性の悪化を招いている。

そこで、本発明は、クランクシャフトの軸方向にシリンダボアが並ぶ少なくとも二つのシリンダ列の各シリンダボアに対する溶射被膜の形成を、シリンダブロックの取付位置を変更することなく、同一の溶射ガンにより可能とすることを目的としている。

本発明は、エンジンのシリンダブロックにおけるクランクシャフトの軸方向にシリンダボアが並ぶ少なくとも二つのシリンダ列のシリンダボア内面に対して溶射被膜を形成する際に、前記少なくとも二つのシリンダ列のうちの一つのシリンダ列のシリンダボア内面に対し、溶射ガンから溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成した後、前記シリンダブロックを、クランクシャフトを回転支持する回転支持部を中心として回転させて、前記少なくとも二つのシリンダ列のうちの他の一つのシリンダ列のシリンダボア内面に対し、前記溶射ガンから溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成する溶射皮膜形成方法であって、前記回転支持部を中心として回転する回転部によって支持された前記シリンダブロックのシリンダボア内の空気を、前記回転部および該回転部に対して前記シリンダブロックと反対側に配置した回転受け台にそれぞれ設けられた、前記シリンダボア内と連通する貫通部から、前記回転部に対して前記シリンダブロックと反対側の外部の排気通路を介して接続した排気手段により排気し、前記シリンダブロックは、前記回転部の回転によって、前記溶射ガンが前記少なくとも二つのシリンダ列のうちの一つのシリンダ列のシリンダボア内に進入しつつ溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成する第１の溶射位置と、前記溶射ガンが前記少なくとも二つのシリンダ列のうちの他の一つのシリンダ列のシリンダボア内に進入しつつ溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成する第２の溶射位置とに切り替え可能であり、前記回転部および前記回転受け台にそれぞれ設けた前記各貫通部は、前記シリンダブロックが前記第１の溶射位置と前記第２の溶射位置とのいずれの位置にあっても、相互が連通して前記シリンダボア内の空気を前記排気通路に排気することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、シリンダブロックを、クランクシャフトを回転支持する回転支持部を中心として回転させることで、クランクシャフトの軸方向にシリンダボアが並ぶ少なくとも二つのシリンダ列のシリンダボア内面に対し、シリンダブロックを設置する側の取付位置を変更することなく、同一の溶射ガンから溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成することができる。
また、シリンダブロックが、一つのシリンダ列に対して溶射皮膜を形成する第１の溶射位置と、他の一つのシリンダ列に対して溶射皮膜を形成する第２の溶射位置のいずれの溶射位置にあっても、回転部および回転受け台にそれぞれ設けた貫通部が互いに連通しているので、溶射皮膜を形成する際の排気の流れを、常に確保することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す溶射皮膜形成装置の正面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。この溶射皮膜形成装置は、自動車用Ｖ型エンジンのシリンダブロック１におけるシリンダボア３ａ，３ｂに対し、溶射ガン５から溶射用材料を吐出して溶射皮膜を形成する。なお、図１では、図２に示してある溶射ガン５および溶射ガン５を支持する各部材を省略している。

Ｖ型エンジンのシリンダブロック１は、図２に示すように、第１バンク７と第２バンク９とをそれぞれ備えている。第１バンク７にはシリンダボア３ａが図２中で紙面に直交する方向（クランクシャフトの軸方向）に複数のシリンダボアが並ぶ一つのシリンダ列を有し、第２バンク９にはシリンダボア３ｂが図２中で紙面に直交する方向（クランクシャフトの軸方向）に複数のシリンダボアが並ぶ他の一つのシリンダ列を有している。
すなわち、このシリンダブロック１は、シリンダボア３ａ，３ｂの各軸線ＳＬ，ＳＲが、クランクシャフトの軸方向から見て互いに交差している。

ここでのシリンダブロック１は、下部に形成したスカート部１１のさらに下部にクランクケース１３を固定して一体化してあり、スカート部１１とクランクケース１３との間に、クランクシャフトを回転支持する回転支持部としての軸受部１５を設けている。なお、溶射皮膜を形成する際には、シリンダブロック１に上記したクランクシャフトを組み付けていない。

上記したシリンダブロック１は、クランクケース１３を下側とした状態で、回転部１７上に、固定具１８を介して固定設置している。回転部１７は、クランクケース１３を固定設置する平面状の上面部１７ａと、下方に凸状となる円形曲面１７ｂとをそれぞれ有し、凸状の円形曲面１７ｂに対応する凹状の円形曲面１９ａを上部に備えた回転受け台１９上に配置する。

上記した凸状の円形曲面１７ｂおよび凹状の円形曲面１９ａは、軸受部１５でのクランクシャフトの回転中心軸線Ｘを中心とした円弧状に形成してあり、回転部１７は、この回転中心軸線Ｘを中心として、図２中の矢印Ｂで示す方向に揺動回転し、これとともに回転部１７上のシリンダブロック１も同様にして揺動回転する。

図１に示すように、回転部１７の左右両端部は、シリンダブロック１に対してそれぞれ左右に突出しており、この突出した部分の上面部１７ａ上に、チルト軸２１を連結している。チルト軸２１は、図１中で上面部１７ａから上方に延びる鉛直部２１ａと、鉛直部２１ａの上端部からシリンダブロック１に対して離れるように水平方向に延びる水平部２１ｂとをそれぞれ備えている。水平部２１ｂの中心軸線は、前記した回転中心軸線Ｘに一致している。

一方、前記した回転受け台１９は、テーブル２３の底面部２３ａ上に固定し、底面部２３ａの図１中で左右両端から上方に延びる側壁部２３ｂの上部に、前記したチルト軸２１の水平部２１ｂの端部を回転可能に連結する。

ここで、チルト軸２１の水平部２１ｂをテーブル２３の側壁部２３ｂに回転可能に連結する際に、回転部１７の円形曲面１７ｂと回転受け台１９の円形曲面１９ａとの間の全域には、図３に拡大して示すように隙間２４を形成しておく。この隙間２４は、回転受け台連通孔１９ｂと外部とを連通し、空気が流通可能な程度の僅かの隙間でよい。

そして、上記した左右のチルト軸２１のうちの一方を、図１では左側のチルト軸２１の水平部２１ｂを、側壁部２３ｂの回転支持孔２３ｃに回転可能に挿入するとともに外部に突出させ、この突出端部に、駆動手段となるモータＭを連結する。すなわち、モータＭを駆動することで、シリンダブロック１を、軸受部１５における回転中心軸線Ｘを中心として、前記図２中の矢印Ｂで示す方向に、回転部１７とともに揺動回転させる。
また、モータＭを駆動制御する制御手段としての制御装置ＣをモータＭに接続する。

この際シリンダブロック１は、制御装置ＣがモータＭを駆動制御することで、図２中で右回りに回転して第１バンク７のシリンダボア３ａが、図４（ａ）のように鉛直方向上方に開口する位置と、図２中で左回りに回転して第２バンク９のシリンダボア３ｂが、図４（ｂ）のように鉛直方向上方に開口する位置とに変位する。

回転受け台１９の図２中で左右方向中央部には、上下方向に貫通する貫通部としての回転受け台連通孔１９ｂを形成し、この回転受け台連通孔１９ｂの円形曲面１９ａ側の上部開口１９ｃは、回転部１７に形成した貫通部としての回転部連通孔１７ｃに連通している。回転部連通孔１７ｃは、前記図４（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す位置にシリンダブロック１が揺動変位した状態であっても、下部開口１７ｄの一部が回転受け台連通孔１９ｂの上部開口１９ｃに常に連通するように、図２中で下部側が広がる形状としている。
この場合、上記とは逆に、回転受け台連通孔１９ｂの上部開口１９ｃを、回転部連通孔１７ｃの下部開口１７ｄより、図２中で左右方向の幅を広くしてもよい。要するに、シリンダブロック１が、前記図４（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す位置に揺動変位しても、回転部連通孔１７ｃと回転受け台連通孔１９ｂとが互いに連通した状態を確保できればよい。
すなわち、各貫通部である回転部連通孔１７ｃと回転受け台連通孔１９ｂとの互いに対向する開口のいずれか一方が、他方の開口よりも、回転部１７の回転方向の幅が広くなっている。

そして、これら回転部連通孔１７ｃおよび回転受け台連通孔１９ｂの図１中で左右方向幅は、シリンダブロック１の同方向長さより短く形成して、左右内端部がシリンダブロック１の両外端部より内側に位置している。

上記した回転受け台連通孔１９ｂの下部開口１９ｄは、テーブル２３内に形成した排気通路２５に連通している。排気通路２５は、回転受け台連通孔１９ｂの下部開口１９ｄに直接連通する連通部２５ａと、連通部２５ａの下端に連通し、図２中で左右方向に延びる排気通路部２５ｂとをそれぞれ備えている。

排気通路部２５ｂは、図２中で右側の端部が外部に開口し、この外部開口に排気管２７を接続する。排気管２７にはファンなどを備える排気手段としての排気装置２８を接続し、溶射皮膜形成時に、シリンダボア３ａ，３ｂ内に対し空気を吸引して換気する。排気通路部２５ｂの図２中で左側の端部は、開閉可能な蓋２９によって閉塞している。

また、排気通路２５における連通部２５ａ内の図２中で右側には、異物落とし板３１を傾斜状態で設置し、異物落とし板３１の下方の排気通路部２５ｂ内の底面には、異物受け皿３３を配置する。異物受け皿３３は、蓋２９の開放によって外部に取り出すことができる。

なお、上記したテーブル２３は、ガイドレール３５に沿って図１中で左右方向に移動可能としている。
また、前記図２に示した溶射ガン５は、その上部に連結してあるガン支持具３７に対して回転可能に支持され、この溶射ガン５の回転は、回転駆動モータ３９によって行う。
この際、溶射ガン５のガン支持具３７近傍の外周に従動プーリ４１を設ける一方、回転駆動モータ３９には駆動プーリ４３を連結し、これら各プーリ４１,４３を連結ベルト４５によって互いに連結する。すなわち、回転駆動モータ３９の駆動により溶射ガン５がガン支持具３７に対して回転する。
ガン支持具３７には、ガン支持具３７を溶射ガン５および回転駆動モータ３９とともに図２中で上下方向に移動させる昇降装置４７を設けている。昇降装置４７としては、例えばピニオンとラックによって構成できる。さらに、昇降装置４７には、水平方向に延びる連結アーム４９の先端を連結し、連結アーム４９の基端は、図２中でテーブル２３の側方にて鉛直方向に延びる支持ポスト５３の上部に取り付けている。
なお、溶射ガン５を回転させる回転駆動モータ３９とガン支持具３７とは、図示しない固定具によって連結固定してあり、これらは一体となって図２中で上下方向に移動する。
また、回転駆動モータ３９や昇降装置４７についても、前記した制御装置Ｃが駆動制御する。

次に作用を説明する。図１，図２に示すように、回転部１７の上面部１７ａが水平となる状態で、シリンダブロック１を上面部１７ａに設置し、固定具１８により固定する。この状態から制御装置ＣによりモータＭを駆動制御してチルト軸２１をその水平部２１ｂを中心として図２中で右回りに回転させる。これにより、回転部１７が、その凸状の円形曲面１７ｂが回転受け台１９の凹状の円形曲面１９ａに沿って回転し、図４（ａ）に示すように、回転部１７とともに回転するシリンダブロック１を、第１バンク７のシリンダボア３ａが鉛直方向上方に開口した状態とする。

上記図４（ａ）の状態では、溶射ガン５が、シリンダボア３ａの鉛直方向上方位置にあり、このとき、溶射ガン５の回転中心とシリンダボア３ａの軸線ＳＬとが一致した状態となる。この図４（ａ）の状態から、溶射ガン５を、回転駆動モータ３９の駆動により回転させつつ昇降装置４７の駆動により下降させて、第１バンク７のシリンダボア３ａ内に進入させ、そのノズル部５ａから溶射用材料を吐出することで、シリンダボア３ａの内面に溶射皮膜を形成する。
第１バンク７における複数（ここでは３つ）のシリンダボア３ａに対して順次溶射皮膜を形成する際には、テーブル２３を、シリンダブロック１とともに図１中で左右方向に移動させ、溶射ガン５を各シリンダボア３ａの上方位置とすることで対応する。

その後、溶射ガン５を、溶射皮膜形成後のシリンダボア３ａ内から引き抜き、図４（ａ）の位置まで上昇させた状態で、図１に示す制御装置ＣによりモータＭを駆動してチルト軸２１を、その水平部２１ｂを中心として図４（ａ）中で左回りに回転させる。このときの回転角度は、前記図１に示してあるシリンダボア３ａ，３ｂの各軸線ＳＬ，ＳＲ相互の交差角度α分に相当する。

これにより、回転部１７が、その凸状の円形曲面１７ｂが回転受け台１９の凹状の円形曲面１９ａに沿って回転し、図４（ｂ）に示すように、回転部１７とともに回転するシリンダブロック１を、第２バンク９のシリンダボア３ｂが鉛直方向上方に開口した状態とする。
上記図４（ｂ）の状態では、溶射ガン５が、シリンダボア３ｂの鉛直方向上方位置にあり、このとき、溶射ガン５の回転中心とシリンダボア３ｂの軸線ＳＲとが一致した状態となる。

上記図４（ｂ）の状態から、前記と同様にして溶射ガン５を回転させつつ下降させて、第２バンク９のシリンダボア３ｂ内に進入させ、そのノズル部５ａから溶射用材料を吐出することで、シリンダボア３ｂの内面に溶射皮膜を形成する。
すなわち、モータＭは、制御装置Ｃの指令を受けて、回転部１７によって回転可能に支持されたシリンダブロック１の回転方向の位置を、溶射ガン５が少なくとも二つのシリンダ列のうちの一つのシリンダ列のシリンダボア３ａ内に進入しつつ溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成する第１の溶射位置と、溶射ガン５が少なくとも二つのシリンダ列のうちの他の一つのシリンダ列のシリンダボア３ｂ内に進入しつつ溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成する第２の溶射位置とに切り替え可能に、回転部１７を回転させる。

このように、シリンダブロック１を、クランクシャフトの回転中心部となる軸受部１５を中心として、シリンダボア３ａ，３ｂの各軸線ＳＬ，ＳＲ相互の交差角度α分だけ回転させることで、シリンダブロック１の取付位置の変更、すなわち段取り代え作業を行うことなく、シリンダブロック１の両バンク７，９のシリンダボア３ａ，３ｂに対し、一定方向に相当する図２中で上下方向（鉛直方向）に移動可能な同一の溶射ガン５により、溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成することができる。

上記したようにシリンダボア３ａ，３ｂに対して溶射皮膜を形成する際には、排気装置２８を作動させ、排気管２７からシリンダボア３ａ，３ｂ内の空気を吸引して換気を行う。換気空気は、シリンダボア３ａ，３ｂの外部から内部に入り込み、回転部連通孔１７ｃおよび回転受け台連通孔１９ｂを経て、テーブル２３内の排気通路２５を通り排気管２７に至る。

この際、ノズル部５ａから吐出する溶射用材料の一部は、シリンダボア３ａ，３ｂに付着せずに飛散するが、この飛散した溶射用材料は、上記した換気空気によって下方に移動し、異物落とし板３１に当接するなどして異物受け皿３３上に落下する。異物受け皿３３上に落下した溶射用材料などの異物は、蓋２９を開放し、異物受け皿３３を取り出して、廃棄物として適宜処分する。

また、排気管２７側からシリンダボア３ａ，３ｂ側の空気を吸引して換気を行うことで、図３に示すように回転部１７と回転受け台１９との間に形成した隙間２４に、外部から空気が入り込み、回転受け台連通孔１９ｂを経て排気通路２５に流出する。このため、回転部１７と回転受け台１９との間に、溶射用材料などの異物が侵入するのを防ぐことができ、回転部１７の回転動作が安定化する。
さらに、上記した隙間２４は、回転部１７の凸状の円形曲面１７ｂと、回転受け台１９の凹状の円形曲面１９ａとの間に形成しているので、回転部１７が回転しても隙間２４は常に一定に確保でき、隙間２４をより狭く設定してごみの進入を防止することができる。
また、シリンダブロック１が、第１バンク７のシリンダボア３ａを溶射する第１の溶射位置と、第２バンク９のシリンダボア３ｂを溶射する第２の溶射位置のいずれの溶射位置にあっても、回転部連通孔１７ｃと回転受け台連通孔１９ｂとが互いに連通しているので、溶射皮膜を形成する際の排気の流れを、常に確保することができる。
さらに、上記の回転部連通孔１７ｃと回転受け台連通孔１９ｂとを互いに連通させる際に、各貫通部である回転部連通孔１７ｃと回転受け台連通孔１９ｂとの互いに対向する開口のいずれか一方が、他方の開口よりも、回転部１７の回転方向の幅を広くしているので、一方の貫通部を単に大きくするという簡単な構造で、溶射皮膜を形成する際の排気の流れを、常に確保することができる。

なお、Ｖ型エンジンとして第１バンク７と第２バンク９とがなす角、すなわち各シリンダボア３ａ，３ｂの軸線ＳＬ，ＳＲ相互がなす角αは、６０度であっても、また９０度であってもよい。

本発明の一実施形態を示す溶射皮膜形成装置の正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 回転部と回転受け台との隙間に空気が流入する状態を示す説明図である。 （ａ）は、第１バンクのシリンダボアに対して溶射皮膜を形成する状態を示す、図２に対応する断面図、（ｂ）は、第２バンクのシリンダボアに対して溶射皮膜を形成する状態を示す、図２に対応する断面図である。

符号の説明

１ シリンダブロック
３ａ，３ｂ シリンダボア
５ 溶射ガン
１５ ジャーナル部（回転支持部）
１７ 回転部
１７ｂ 回転部の凸状の円形曲面
１７ｃ 回転部連通孔（回転部の貫通部）
１７ｄ 回転部連通孔の下部開口（貫通部のいずれか一方の開口）
１９ 回転受け台
１９ａ 凹状の円形曲面
１９ｂ 回転受け台連通孔（回転受け台の貫通部）
１９ｃ 回転受け台連通孔の上部開口（貫通部のいずれか他方の開口）
２４ 回転部と回転受け台との隙間
２５ 排気通路
２８ 排気装置（排気手段）
ＳＬ，ＳＲ シリンダボアの軸線
Ｍ 回転部を回転させるモータ（駆動手段）

Claims (5)

1. エンジンのシリンダブロックにおけるクランクシャフトの軸方向にシリンダボアが並ぶ少なくとも二つのシリンダ列のシリンダボア内面に対して溶射被膜を形成する際に、前記少なくとも二つのシリンダ列のうちの一つのシリンダ列のシリンダボア内面に対し、溶射ガンから溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成した後、前記シリンダブロックを、クランクシャフトを回転支持する回転支持部を中心として回転させて、前記少なくとも二つのシリンダ列のうちの他の一つのシリンダ列のシリンダボア内面に対し、前記溶射ガンから溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成する溶射皮膜形成方法であって、
   前記回転支持部を中心として回転する回転部によって支持された前記シリンダブロックのシリンダボア内の空気を、前記回転部および該回転部に対して前記シリンダブロックと反対側に配置した回転受け台にそれぞれ設けられた、前記シリンダボア内と連通する貫通部から、前記回転部に対して前記シリンダブロックと反対側の外部の排気通路を介して接続した排気手段により排気し、
   前記シリンダブロックは、前記回転部の回転によって、前記溶射ガンが前記少なくとも二つのシリンダ列のうちの一つのシリンダ列のシリンダボア内に進入しつつ溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成する第１の溶射位置と、前記溶射ガンが前記少なくとも二つのシリンダ列のうちの他の一つのシリンダ列のシリンダボア内に進入しつつ溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成する第２の溶射位置とに切り替え可能であり、
   前記回転部および前記回転受け台にそれぞれ設けた前記各貫通部は、前記シリンダブロックが前記第１の溶射位置と前記第２の溶射位置とのいずれの位置にあっても、相互が連通して前記シリンダボア内の空気を前記排気通路に排気する
   ことを特徴とする溶射皮膜形成方法。
2. エンジンのシリンダブロックにおけるクランクシャフトの軸方向にシリンダボアが並ぶ少なくとも二つのシリンダ列のシリンダボア内面に対して溶射被膜を形成する溶射皮膜形成装置において、
   一定方向に移動しシリンダボア内に進入する溶射ガンと、
   前記シリンダブロックを、クランクシャフトを回転支持する回転支持部を中心として回転可能に支持する回転部と、
   前記回転部によって支持されたシリンダブロックの回転方向の位置を、前記溶射ガンが前記少なくとも二つのシリンダ列のうちの一つのシリンダ列のシリンダボア内に進入しつつ溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成する第１の溶射位置と、前記溶射ガンが前記少なくとも二つのシリンダ列のうちの他の一つのシリンダ列のシリンダボア内に進入しつつ溶射用材料を吐出して溶射被膜を形成する第２の溶射位置とに切り替え可能に、前記回転部を回転させる駆動手段と、
   前記回転部によって支持された前記シリンダブロックのシリンダボア内の空気を、前記回転部に対して前記シリンダブロックと反対側の外部に排気する排気通路と、
   前記回転部および該回転部に対して前記シリンダブロックと反対側に配置した回転受け台にそれぞれ設けられて、前記シリンダボア内と前記排気通路とを連通する貫通部と、
   前記排気通路を介して接続されて前記シリンダボア内の空気を排気する排気手段と、を有し、
   前記回転部および前記回転受け台にそれぞれ設けた各貫通部は、前記シリンダブロックが前記第１の溶射位置と前記第２の溶射位置とのいずれの位置にあっても、相互に連通していることを特徴とする溶射皮膜形成装置。
3. 前記回転部と前記回転受け台の各貫通部の互いに対向する開口のいずれか一方が、他方の開口よりも、前記回転部の回転方向の幅が広くなっていることを特徴とする請求項２に記載の溶射皮膜形成装置。
4. 前記回転部と前記回転受け台との間に隙間を設け、この隙間を、前記回転受け台の貫通部に連通させたことを特徴とする請求項２または３に記載の溶射皮膜形成装置。
5. 前記回転部は、前記回転受け台に対向する凸状の円形曲面を有し、前記回転受け台は、前記回転部の凸状の円形曲面に対応する凹状の円形曲面を備え、前記各円形曲面は、前記回転部の回転中心が中心となる曲面形状であるとともに、各円形曲面相互間に前記隙間を設けたことを特徴とする請求項４に記載の溶射皮膜形成装置。

Images