JP6402727B2 - Thermal spray masking equipment - Google Patents
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Description
この発明は溶射用マスキング装置に関し、より詳細には、エンジンのシリンダヘッドの底面に溶射膜を成膜する際に使用される溶射用マスキング装置に関する。 The present invention relates to a thermal spraying masking device, and more particularly to a thermal spraying masking device used when a thermal spraying film is formed on the bottom surface of a cylinder head of an engine.
エンジンの燃焼室は一般に、シリンダヘッドとシリンダブロックを合わせたときに、当該シリンダブロックのボア面と、当該ボア面に収容されるピストンの頂面と、当該シリンダヘッドの底面と、当該シリンダヘッドに形成される吸気ポートおよび排気ポートにそれぞれ配設される吸気バルブおよび排気バルブの傘部の底面と、によって囲まれる空間として定義される。このような燃焼室の壁面を構成するピストンの頂面等には、エンジンでの冷却損失の低減を目的として、セラミックス、金属等の溶射膜が成膜されることがある。 The combustion chamber of an engine generally has a bore surface of the cylinder block, a top surface of a piston accommodated in the bore surface, a bottom surface of the cylinder head, and a cylinder head when the cylinder head and the cylinder block are combined. It is defined as a space surrounded by the bottom surface of the umbrella portion of the intake valve and the exhaust valve respectively disposed in the formed intake port and exhaust port. On the top surface of the piston constituting the wall surface of the combustion chamber, a sprayed film of ceramics, metal, or the like may be formed for the purpose of reducing cooling loss in the engine.
特開2010−138440号公報には、マスキング治具を使用して、燃焼室壁面を構成するシリンダブロックのボア面に溶射膜を成膜する技術が開示されている。このマスキング治具は、シリンダブロックのシリンダヘッドとの取り付け面をマスクする板状部材であり、溶射膜の成膜前に当該取り付け面に固定されるものである。マスキング治具の固定には、ボルト孔が利用されている。このボルト孔は、シリンダヘッドをシリンダブロックに取り付けるボルトを収容するために上記取り付け面に形成されたものである。マスキング治具の所定位置には貫通孔が形成されており、この貫通孔と上記ボルト孔の位置合わせをした後に、マスキング治具側からボルト孔にボルトを挿入してシリンダブロックに締め付ける。これにより、マスキング治具がシリンダブロックに固定される。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-138440 discloses a technique for forming a sprayed film on the bore surface of a cylinder block constituting a combustion chamber wall surface using a masking jig. This masking jig is a plate-like member that masks the mounting surface of the cylinder block with the cylinder head, and is fixed to the mounting surface before the sprayed film is formed. Bolt holes are used to fix the masking jig. This bolt hole is formed in the mounting surface in order to accommodate a bolt for mounting the cylinder head to the cylinder block. A through hole is formed at a predetermined position of the masking jig. After aligning the through hole and the bolt hole, a bolt is inserted into the bolt hole from the masking jig side and fastened to the cylinder block. Thereby, the masking jig is fixed to the cylinder block.
上記公報はシリンダブロックを前提としたものであるが、上記溶射膜は、燃焼室壁面を構成するシリンダヘッドの底面に成膜することもできる。シリンダブロックのボア面の場合は当該ボア面に溶射材を供給するために溶射ガンのノズルをシリンダ内まで挿入する必要があるのに対し、シリンダヘッドの底面の場合は、当該底面に当該ノズルを対向させれば十分である。また、上記ボルト孔はシリンダブロック側だけでなく、シリンダヘッド側にも形成されるのが一般的である。そのため、シリンダヘッドの底面に上記溶射膜を成膜する場合に、上記公報と同様のマスキング治具を使用すれば、上記底面のうちの非成膜領域をマスクするマスキング治具を、シリンダヘッドに固定させることができる。 The above publication is based on a cylinder block, but the sprayed film can also be formed on the bottom surface of a cylinder head constituting the combustion chamber wall surface. In the case of the bore surface of the cylinder block, it is necessary to insert the nozzle of the spray gun into the cylinder in order to supply the spray material to the bore surface, whereas in the case of the bottom surface of the cylinder head, the nozzle is placed on the bottom surface. It is sufficient to face each other. The bolt holes are generally formed not only on the cylinder block side but also on the cylinder head side. Therefore, when the thermal spray film is formed on the bottom surface of the cylinder head, if a masking jig similar to the above publication is used, a masking jig for masking the non-film formation region of the bottom surface is applied to the cylinder head. Can be fixed.
しかし、シリンダヘッドの底面に上記溶射膜を成膜する場合は、当該底面に向けてノズルから供給される溶射材が上記ボルトのヘッド周囲(つまり、上記貫通孔の開口周囲)に堆積して固着し易いという難点がある。上記ボルトのヘッド周囲に溶射材が堆積等すると、当該ヘッドを掴み辛くなりマスキング治具を取り外すことが難しくなるという問題が生じる。 However, when the sprayed film is formed on the bottom surface of the cylinder head, the spray material supplied from the nozzle toward the bottom surface is deposited and fixed around the head of the bolt (that is, around the opening of the through hole). There is a difficulty that it is easy to do. If a thermal spray material is deposited around the head of the bolt, it becomes difficult to grasp the head and it becomes difficult to remove the masking jig.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリンダヘッドの底面に向けた溶射材の供給によって当該底面にセラミックス等の溶射膜を成膜する場合において、当該底面のうちの非成膜領域をマスクするマスキング治具の取り外しを容易化することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems. The purpose of the present invention is to form a thermal spray film such as ceramics on the bottom surface by supplying a thermal spray material toward the bottom surface of the cylinder head. It is to facilitate removal of a masking jig for masking the non-film formation region.
本発明に係る溶射用マスキング装置は、マスキング治具と、支柱と、引張機構とを備えている。前記マスキング治具は、エンジンのシリンダヘッドの底面に載置されて、前記底面に向けた溶射材の供給の際に、前記底面のうちの非成膜領域をマスクする板状部材である。前記支柱は、前記マスキング治具の前記底面との対向面に設けられ、前記シリンダヘッドをシリンダブロックに組み付けるボルトを収容するために前記底面から前記底面の反対側に向けて前記シリンダヘッドを貫通するように形成されたボルト孔に挿入されると共に、前記ボルト孔の孔長よりも長い部材である。前記引張機構は、前記シリンダヘッドの前記底面の反対側から突き出した前記支柱の先端部を、前記先端部の突き出し方向に引っ張るように構成されている。 The masking apparatus for thermal spraying according to the present invention includes a masking jig, a support column, and a tension mechanism. The masking jig is a plate-like member that is placed on the bottom surface of the cylinder head of the engine and masks a non-deposition region of the bottom surface when supplying the sprayed material toward the bottom surface. The support column is provided on a surface facing the bottom surface of the masking jig, and penetrates the cylinder head from the bottom surface to the opposite side of the bottom surface to accommodate a bolt for assembling the cylinder head to the cylinder block. The member is inserted into the bolt hole formed as described above and is longer than the hole length of the bolt hole. The pulling mechanism is configured to pull the tip end portion of the support column protruding from the opposite side of the bottom surface of the cylinder head in the protruding direction of the tip end portion.
本発明に係る溶射用マスキング装置において、前記エンジンが前記シリンダヘッドの長手方向に複数の燃焼室を備えており、尚且つ、前記ボルト孔は、前記シリンダヘッドの長手方向において前記燃焼室のそれぞれを囲む所定の位置に形成されている場合、前記引張機構が、前記シリンダヘッドの長手方向において、中央部に位置するボルト孔に挿入された支柱の先端部を、両端部に位置するボルト孔に挿入された支柱の先端部よりも大きな力で引っ張るように構成されていることが望ましい。この「シリンダヘッドの長手方向の中央部」には、シリンダヘッドの長手方向の中央とその近傍だけでなく、シリンダヘッドの長手方向の中央から両端部までの間もが含まれる。 In the masking apparatus for thermal spraying according to the present invention, the engine includes a plurality of combustion chambers in the longitudinal direction of the cylinder head, and the bolt holes extend through the combustion chambers in the longitudinal direction of the cylinder head. When it is formed at a predetermined enclosing position, the pulling mechanism inserts the tip end portion of the column inserted in the bolt hole located in the center portion into the bolt holes located in both end portions in the longitudinal direction of the cylinder head. It is desirable to be constructed so as to be pulled with a force greater than that of the tip portion of the support column. The “center portion in the longitudinal direction of the cylinder head” includes not only the center in the longitudinal direction of the cylinder head and the vicinity thereof, but also the portion from the center in the longitudinal direction of the cylinder head to both ends.
本発明に係る溶射用マスキング装置において、前記引張機構が、前記先端部のそれぞれをクランプするクランプ機構と、前記クランプ機構のそれぞれに接続された弾性体と、水平面に設置されると共に前記弾性体に接続された基準板と、を備える場合、前記シリンダヘッドの長手方向において、中央部に位置する弾性体のバネ定数が、両端部に位置する弾性体のバネ定数よりも大きいことが望ましい。 In the masking apparatus for thermal spraying according to the present invention, the tension mechanism is installed on a horizontal plane with a clamp mechanism for clamping each of the tip portions, an elastic body connected to each of the clamp mechanisms, and the elastic body. In the case of providing the connected reference plate, it is desirable that the spring constant of the elastic body located at the center portion is larger than the spring constant of the elastic body located at both end portions in the longitudinal direction of the cylinder head.
本発明に係る溶射用マスキング装置によれば、マスキング治具のシリンダヘッド底面との対向面に形成した支柱の先端部を突き出し方向に引っ張る構成によって、当該マスキング治具をシリンダヘッドに固定させることができる。マスキング治具のシリンダヘッド底面との対向面に支柱が形成されていることで、当該シリンダヘッド底面に向けてノズルから供給される溶射材が当該支柱に付着することはない。従って、マスキング治具の取り外しを容易化して、シリンダヘッドの生産性を向上させることができる。 According to the masking apparatus for thermal spraying according to the present invention, the masking jig can be fixed to the cylinder head by the configuration in which the tip end portion of the column formed on the surface facing the cylinder head bottom surface of the masking jig is pulled in the protruding direction. it can. Since the support column is formed on the surface of the masking jig that faces the bottom surface of the cylinder head, the sprayed material supplied from the nozzle toward the bottom surface of the cylinder head does not adhere to the support column. Therefore, the removal of the masking jig can be facilitated and the productivity of the cylinder head can be improved.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.
実施の形態1.
[シリンダヘッドの製造方法]
図1は、底面に溶射膜が成膜された直列4気筒型のエンジン(例えば、ディーゼルエンジン、直噴ガソリンエンジン)のシリンダヘッドの製造方法の概要を説明するための図である。この製造方法では、先ず、吸気ポート、排気ポート等が内部に形成されたシリンダヘッドの鋳造品(以下「ワーク」と称す。)10の底面10aの仕上げが行われる(ステップS1)。このステップS1では具体的に、燃料インジェクタを収容するための貫通孔(以下「インジェクタ孔」と称す。)、シリンダヘッドをシリンダブロックに組み付けるボルトを収容するための貫通孔(以下「ボルト孔」と称す。)、吸気バルブや排気バルブのステム部を支持するためのバルブガイド等が、底面10aの所定位置にドリル等により開設される。具体的に、インジェクタ孔は、底面10aのうちの燃焼室壁面に相当する領域に1本ずつ(合計4本)開設されている。また、ボルト孔は、この領域を囲む正方形の頂点に1本ずつ開設されており、隣り合う燃焼室ではボルト孔を共用しているので合計10本のボルト孔が開設されている。
[Manufacturing method of cylinder head]
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a method of manufacturing a cylinder head of an in-line four-cylinder engine (for example, a diesel engine or a direct-injection gasoline engine) having a sprayed film formed on the bottom surface. In this manufacturing method, first, a
ステップS1に続いて、マスキング治具12のワーク10への取り付けが行われる(ステップS2)。このステップS2では具体的に、溶射設備(詳細は後述)内にワーク10が運び込まれ、マスキング治具12が底面10aに載置される。図2には、マスキング治具12が底面10aに載置された状態が描かれている。このマスキング治具12は、底面10aのうちの非成膜領域をマスクする板状部材である。この非成膜領域には、シリンダヘッドのシリンダブロックとの合わせ面と、吸気ポートおよび排気ポートの開口と、が少なくとも含まれている。図2に示す2本のノックピン13は、マスキング治具12を貫通して特定のボルト孔に挿入される位置決めピンである。
Subsequent to step S1, the masking
ステップS2に続いて、底面10aのうちの燃焼室壁面に相当する領域(つまり、成膜領域)が粗面化される(ステップS3)。粗面化処理を行う理由は、この領域の表面粗度を意図的に悪化させて、ここに成膜する溶射膜の密着力をアンカー効果によって向上させるためである。ステップS3では具体的に、マスキング治具12に対向配置したブラストガンのノズル14をシリンダヘッド10の長手方向に往復させつつ、このノズル14から研磨材をキャリアガス(例えば圧縮空気、不活性ガス)と共に噴射するサンドブラストが行われる。
Subsequent to step S2, a region corresponding to the combustion chamber wall surface in the
ステップS3に続いて、粗面化領域に溶射膜が成膜される(ステップS4,S5)。図1においては、中間層M1(ステップS4)および遮熱層M2(ステップS5)を有する二層構造の溶射膜が形成される。ステップS4,S5では具体的に、マスキング治具12に対向配置した溶射ガンのノズル16をシリンダヘッド10の長手方向に往復させつつ、このノズル16から噴射される高温のプラズマジェットを用いて溶射材(例えば、中間層M1の溶射材としてニッケルクロム系のセラミックス粒子、遮熱層M2の溶射材としてジルコニア粒子)を粗面化領域に噴き付けるプラズマ溶射が行われる。
Subsequent to step S3, a sprayed film is formed in the roughened region (steps S4 and S5). In FIG. 1, a two-layer sprayed film having an intermediate layer M1 (step S4) and a heat shield layer M2 (step S5) is formed. Specifically, in steps S4 and S5, the thermal
ステップS5に続いて、マスキング治具12のワーク10からの取り外しが行われる(ステップS6)。このステップS6に続いて、溶射膜の表面の仕上げ加工が行われる(ステップS7)。ステップS7では具体的に、砥石18を用いた平面研削、エンドミル等を用いた切削加工等により、溶射膜の表面(より正確には、遮熱層M2の表面)の平滑化や、膜厚の調整が行われる。また、この仕上げ加工と平行して、ステップS1において行わなかった吸気ポート等の機械加工、例えば、上記吸気バルブ等の傘部を着座させるためバルブ着座面の形成が行われる。
Subsequent to step S5, the masking
ステップS7に続いて、仕上げ加工後のワークの最終洗浄が行われる(ステップS8)。ステップS8では具体的に、底面10aに対向配置したノズル20から、吸気ポート、インジェクタ孔、溶射膜の表面等に洗浄液を噴射して、ステップS7での仕上げ加工や機械加工により発生した切削屑などの異物が除去される。ステップS8に続いて、ワーク10の検査が行われる(ステップS9)。ステップS9では、例えば、成膜面の検査や、吸気ポートや排気ポートの形状検査がコンピュータ22を用いて行われる。ステップS9を経ることで、底面に溶射膜が成膜されたシリンダヘッドを得る。
Subsequent to step S7, final cleaning of the workpiece after finishing is performed (step S8). Specifically, in step S8, the cleaning liquid is sprayed from the
[溶射用マスキング装置]
本実施の形態に係るマスキング装置は、図1のステップS2〜S6において使用される。図3を参照して、本実施の形態に係るマスキング装置を説明すると共に、図1のステップS2の詳細について説明する。図3に示すように、ワーク10は、底面10aを上向きにした状態で溶射設備30内に運び込まれる(ステップS21)。溶射設備30には昇降装置32に支持されたマスキング治具12が準備されており、溶射設備30内に移動してきたワーク10の特定のボルト孔にノックピン(図2で説明した2本のノックピン13)が挿入されて、マスキング治具12とワーク10の位置決めが行われる(ステップS22)。なお、これらのノックピンは、図3に示すマスキング治具12の支柱12aのうちの両端の2本の背面に隠れている。
[Masking equipment for thermal spraying]
The masking apparatus according to the present embodiment is used in steps S2 to S6 in FIG. With reference to FIG. 3, the masking apparatus according to the present embodiment will be described, and details of step S2 in FIG. 1 will be described. As shown in FIG. 3, the
支柱12aは、底面10aに対向するマスキング治具12の対向面12bに形成された円柱部材(例えばスタッドボルト)である。底面10aに形成された合計10本のボルト孔のうちの2本にはノックピンが対応することから、対向面12bに形成された支柱12aの数は合計8本であるが、図3にはこのうちの5本が描かれている。ステップS22での位置決め後に昇降装置32を稼働してマスキング治具12を下方に移動させると、支柱12aのそれぞれがボルト孔に挿入される(ステップS23)。つまり、支柱12aのそれぞれは、ボルト孔の開設箇所に対応する位置に形成されている。また、支柱12aのそれぞれの長さは、ボルト孔の孔長よりも長い。そのため、対向面12bを底面10aと合わせたときには、ワーク10の頂面10bよりも下方に支柱12aのそれぞれの先端部が突き出ることになる。以下の説明においては、対向面12bを底面10aと合わせたときに頂面10bの下方に突き出る支柱12aの先端部を「先端部TP」と称す。
The
本実施の形態に係るマスキング装置は、図3に示すマスキング治具12および昇降装置32に加え、先端部TPのそれぞれをクランプするクランプ機構34と、クランプ機構34のそれぞれに接続された弾性体(具体的には引きバネ)36と、弾性体36に接続された基準板38と、を備えている。基準板38は溶射設備30内の水平面に設置されており、弾性体36を伸ばしてクランプ機構34で先端部TPをクランプすると、弾性体36の復元力が作用することで先端部TPが下方に引っ張られる(ステップS24)。これにより、マスキング治具12の底面10aへの密着状態(より正確には、対向面12bのワーク10のシリンダブロックとの合わせ面への密着状態)が保たれる。
In addition to the masking
図4乃至図9を参照して、本実施の形態に係るマスキング装置の効果について説明する。図4は、従来におけるマスキング治具の固定手法を説明するための図であり、図5および図8は、溶射材の供給中における図4の破線領域4Aの拡大模式図である。また、図6は、本実施の形態に係るマスキング治具の固定手法を説明するための図であり、図7および図9は、溶射材の供給中における図6の破線領域6Aの拡大模式図である。
With reference to FIG. 4 thru | or FIG. 9, the effect of the masking apparatus based on this Embodiment is demonstrated. FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional method for fixing a masking jig, and FIGS. 5 and 8 are enlarged schematic views of a
図4乃至図5に示すように、従来の固定手法では、マスキング治具12側からボルト孔に挿入したボルト40をナット42により締め付けることで、マスキング治具12の底面10aへの密着状態が保たれる。しかし、溶射ガンのノズル16から供給される溶射材(図1のステップS4,S5参照)がボルト40のヘッド周辺に堆積して固着することで、このヘッドを掴み辛くなりマスキング治具12を取り外すことが難しくなるという問題がある。また、マスキング治具12を取り外すことができたとしても、ボルト孔に連通するマスキング治具12の貫通孔の開口周囲の堆積物をある程度除去した後でなければマスキング治具12を再利用できないため、シリンダヘッドの生産性が低くなるという問題も生じる。
As shown in FIGS. 4 to 5, in the conventional fixing method, the
これに対し本実施の形態に係る固定手法では、図6乃至図7に示すように、対向面12bに支柱12aが形成されているため、ノズル16から供給される溶射材が支柱12aに付着することはない。従って、マスキング治具12を容易に取り外すことができる。また、マスキング治具12の取り外し(図1のステップS6参照)に際しては、クランプ機構34による先端部TPのクランプを解除すれば十分であり、図4乃至図5に示したナット42を緩めるのに比べて取り外し作業に要する時間を短縮することもできる。このように、本実施の形態に係るマスキング装置によれば、マスキング治具12の取り外しを容易化して、シリンダヘッドの生産性を向上させることができる。また、図4乃至図5で説明した堆積物の除去を行わずに済むことから、マスキング治具12の再利用を促進することもできる。
On the other hand, in the fixing method according to the present embodiment, as shown in FIGS. 6 to 7, since the
また、図8に示すように、従来の固定手法では、溶射材の供給中にプラズマジェットの熱に晒されることで、ボルト40がボルト孔の形成方向に熱膨張し、底面10aにかかる圧力(面圧)が低下してマスキング治具12の底面10aへの密着状態が弱くなってしまう。そうすると、成膜範囲の異常や、底面10aと対向面12bの間への異物侵入が生じてしまう。
Further, as shown in FIG. 8, in the conventional fixing method, the
これに対し本実施の形態に係る固定手法では、図9に示すように、溶射材の供給中に支柱12aがボルト孔の形成方向に熱膨張したとしても、この膨張分を弾性体(図3に示した弾性体36)で吸収してマスキング治具12を下方に引っ張り続けることができる。つまり、底面10aにかかる面圧が低下するのを抑制して、マスキング治具12の底面10aへの密着状態を良好に保つことができる。このように、本実施の形態に係るマスキング装置によれば、マスキング治具の密着性を保持して、上述した不具合の発生を未然に抑制することもできる。
On the other hand, in the fixing method according to the present embodiment, as shown in FIG. 9, even if the
なお、上記実施の形態1においては、クランプ機構34、弾性体36および基準板38が本発明の「引張機構」に相当する。
In the first embodiment, the
[マスキング装置の別の構成例]
ところで、上記実施の形態1に係るマスキング装置では、クランプ機構34により先端部TPをクランプする装置構成とした。しかし、本発明に適用できるマスキング装置の構成はこれに限られず、各種の変形が可能である。例えば、図10に示すように、先端部TPに形成した貫通孔THにフック44を引っ掛ける装置構成を採用することもできる。また、図11に示すように、雄ねじ構造の先端部TPと、これに対応する雌ねじ構造の開口46aが形成されたソケット46とを締結させる装置構成を採用することもできる。
[Another configuration example of the masking device]
By the way, the masking device according to the first embodiment has a device configuration in which the tip portion TP is clamped by the
また、上記実施の形態1に係るマスキング装置では、クランプ機構34に弾性体36を接続し、この弾性体36の復元力によって先端部TPを下方に引っ張る装置構成とした。しかし、本発明に適用できるマスキング装置の構成はこれに限られず、各種の変形が可能である。例えば、図12に示すように、クランプ機構34のそれぞれに油圧シリンダ48を接続し、オイルの圧力(油圧)によって先端部TPを下方に引っ張る装置構成を採用することもできる。
In the masking device according to the first embodiment, an
また、上記実施の形態1に係るマスキング装置では、底面10aを上向きにしたワーク10の上方からマスキング治具12を下方に移動して支柱12aをボルト孔に挿入し、先端部TPを下方に引っ張る装置構成とした。しかし、本発明に適用できるマスキング装置の構成はこれに限られず、各種の変形が可能である。例えば、底面10aを下向きにしたワーク10の下方からマスキング治具12を上方に移動して支柱12aをボルト孔に挿入し、先端部TPを上方に引っ張る装置構成を採用することもできる。
Further, in the masking apparatus according to the first embodiment, the masking
また、上記実施の形態1においては、直列4気筒型のエンジンのシリンダヘッドに適用されるマスキング装置を説明した。しかし、エンジンの気筒数は特に限定されず、例えば1〜3つでもよく、5つ以上でもよい。また、上記実施の形態1においては、燃焼室壁面に相当する領域を囲む正方形の頂点に1本ずつ合計10本のボルト孔が底面に開設されたシリンダヘッドに適用されるマスキング装置を説明した。しかし、ボルト孔の位置および数は特に限定されず、例えば、燃焼室壁面に相当する領域を囲む正方形の4辺の中間にボルト孔を1本ずつ開設してもよいし、隣り合う燃焼室でボルト孔を共用せず1つの燃焼室あたりのボルト孔を4本(合計16本)としてもよい。 In the first embodiment, the masking device applied to the cylinder head of the in-line four-cylinder engine has been described. However, the number of cylinders of the engine is not particularly limited, and may be, for example, 1 to 3, or 5 or more. In the first embodiment, the masking device applied to the cylinder head in which a total of 10 bolt holes are formed on the bottom surface, one at the apex of the square surrounding the region corresponding to the wall surface of the combustion chamber, has been described. However, the position and number of the bolt holes are not particularly limited. For example, one bolt hole may be provided in the middle of four sides of the square surrounding the region corresponding to the combustion chamber wall surface, or in adjacent combustion chambers. The bolt holes may not be shared and the number of bolt holes per combustion chamber may be four (16 in total).
実施の形態2.
[溶射用マスキング装置]
本実施の形態に係るマスキング装置は、上記実施の形態1で説明した装置構成(図3のステップS24参照)において、弾性体36のバネ定数kがマスキング治具12の変形量に応じて変えられていることを特徴としている。そのため、以下においてはこの特徴に関する説明を中心に行い、装置構成の説明については省略する。
[Masking equipment for thermal spraying]
In the masking apparatus according to the present embodiment, the spring constant k of the
図13は、マスキング治具の変形量と溶射回数との関係を示した図である。ここでいう溶射回数は、溶射膜(例えば、図1で説明した中間層M1と遮熱層M2を有する溶射膜)を1枚成膜する毎に1回カウントされるものである。この図に示すように、溶射回数が多くなるほどマスキング治具の変形量が大きくなり、上限値に近づいていく。溶射熱量もマスキング治具の変形量に影響を及ぼすが、この溶射熱量の平均値が各回の溶射において概ね一定と仮定とすると、溶射回数が多くなるほどこの変形量が大きくなる。 FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the amount of deformation of the masking jig and the number of sprays. The number of spraying here is counted once every time one sprayed film (for example, the sprayed film having the intermediate layer M1 and the heat shielding layer M2 described in FIG. 1) is formed. As shown in this figure, the amount of deformation of the masking jig increases as the number of thermal sprays increases, and approaches the upper limit value. The amount of heat sprayed also affects the amount of deformation of the masking jig. However, assuming that the average value of the amount of heat sprayed is approximately constant in each spraying, the amount of deformation increases as the number of times of spraying increases.
この変形量は、マスキング治具が最も大きく変形する中央部において測定したものである。マスキング治具の中央部が最も大きく変形する理由は、ノズル16の軌跡から説明できる。図14乃至図15は、ノズル16の軌跡とマスキング治具の変形を説明するための図である。図14は、マスキング治具12の長辺方向にノズル16を往復させた場合に相当する。図15は、マスキング治具12の短辺方向にノズル16を往復させた場合に相当する。マスキング治具12の両端部は、ノズル16の往復の間に冷却され(図14の場合)、または、溶射材がそもそも噴き付けられない(図15の場合)。これに対し、マスキング治具12の中央部は溶射材の噴き付け時間が長く、熱が溜まって高温になり易い(図14乃至図15の場合)。この結果として、マスキング治具12は、その中央部が反り上がるように変形する。
This amount of deformation is measured at the center where the masking jig is most deformed. The reason why the central portion of the masking jig is deformed the most can be explained from the locus of the
このような特性に鑑み、本実施の形態では、弾性体36のバネ定数kをマスキング治具の部位に応じて変えている。図13に示した関係は、マスキング治具の中央部だけでなく他の部位においても求めることができるので、マスキング治具の各部位で求めた関係と、マスキング治具の使用予定回数(再利用予定回数)とに基づいて、最適なバネ定数kを選定する。具体的には、図16に示すマスキング治具12の両端部に位置する支柱12aに対しては、バネ定数k1の弾性体36を適用し、中央部に位置する支柱12aに対してはバネ定数k3(但しk3>k1)の弾性体36を適用する。また、これらの中間に位置する支柱12aに対しては、バネ定数k2(但しk1<k2<k3)の弾性体36を適用する。
In view of such characteristics, in the present embodiment, the spring constant k of the
このように弾性体36のバネ定数kを変えておくことで、支柱12aを介してマスキング治具12の各部位に作用させる弾性体36の復元力を変えて、底面10aに一定範囲内の面圧をかけ続けることができる。従って、同一のマスキング治具12を使用した溶射を繰り返した場合においても、このマスキング治具12の変形を抑えて再利用を促進することができる。
By changing the spring constant k of the
[マスキング装置の別の例]
ところで、上記実施の形態2に係るマスキング装置では、弾性体のバネ定数kをマスキング治具の部位に応じて変えたが、図12で説明した油圧シリンダ48による装置構成を採用する場合には、マスキング治具の部位に応じて油圧を変えておくことができる。図17は、油圧シリンダを採用した装置構成を採用した場合の油圧設定例を説明するための図である。この図に示すように、マスキング治具12の両端部に位置する支柱12aに対しては、油圧シリンダ48の油圧Pを相対的に低い圧力P1に設定し、中央部に位置する支柱12aに対しては、油圧Pを相対的に高い圧力P3(但しP3>P1)に設定する。また、これらの中間に位置する支柱12aに対しては、油圧Pを中間の圧力P2(つまりP1<P2<P3)に設定する。このように油圧Pを変えておくことで、上記実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
[Another example of masking device]
By the way, in the masking apparatus according to the second embodiment, the spring constant k of the elastic body is changed according to the part of the masking jig. However, when the apparatus configuration using the
10 シリンダヘッドの鋳造品(ワーク)
10a 底面
10b 頂面
12 マスキング治具
12a 支柱
12b 対向面
14,16,20 ノズル
30 溶射設備
32 昇降装置
34 クランプ機構
36 弾性体
38 基準板
M1 中間層
M2 遮熱層
TP 先端部
TH 貫通孔
10 Cylinder head casting (work)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記マスキング治具の前記底面との対向面に設けられ、前記シリンダヘッドをシリンダブロックに組み付けるボルトを収容するために前記底面から前記底面の反対側に向けて前記シリンダヘッドを貫通するように形成されたボルト孔に挿入されると共に、前記ボルト孔の孔長よりも長い支柱と、
前記シリンダヘッドの前記底面の反対側から突き出した前記支柱の先端部を、前記先端部の突き出し方向に引っ張る引張機構と、
を備えることを特徴とする溶射用マスキング装置。 A plate-shaped masking jig that is placed on the bottom surface of the cylinder head of the engine and masks a non-film-forming region of the bottom surface when supplying the sprayed material toward the bottom surface;
The masking jig is provided on a surface facing the bottom surface, and is formed so as to penetrate the cylinder head from the bottom surface to the opposite side of the bottom surface in order to accommodate a bolt for assembling the cylinder head to a cylinder block. And a pillar that is longer than the hole length of the bolt hole,
A pulling mechanism that pulls the tip of the column protruding from the opposite side of the bottom surface of the cylinder head in the protruding direction of the tip;
A thermal spraying masking device comprising:
前記ボルト孔は、前記シリンダヘッドの長手方向において前記燃焼室のそれぞれを囲む所定の位置に形成され、
前記引張機構は、前記シリンダヘッドの長手方向において、中央部に位置するボルト孔に挿入された支柱の先端部を、両端部に位置するボルト孔に挿入された支柱の先端部よりも大きな力で引っ張ることを特徴とする請求項1に記載の溶射用マスキング装置。 The engine includes a plurality of combustion chambers in the longitudinal direction of the cylinder head,
The bolt hole is formed at a predetermined position surrounding each of the combustion chambers in the longitudinal direction of the cylinder head,
In the longitudinal direction of the cylinder head, the pulling mechanism moves the tip end of the column inserted into the bolt hole located at the center with a greater force than the tip of the column inserted into the bolt hole located at both ends. The thermal spraying masking device according to claim 1, wherein the thermal spraying masking device is pulled.
前記シリンダヘッドの長手方向において、中央部に位置する弾性体のバネ定数が、両端部に位置する弾性体のバネ定数よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の溶射用マスキング装置。 The tension mechanism includes a clamp mechanism that clamps each of the tip portions, an elastic body connected to each of the clamp mechanisms, and a reference plate that is installed on a horizontal plane and connected to the elastic body,
3. The thermal spraying masking device according to claim 2, wherein in the longitudinal direction of the cylinder head, a spring constant of an elastic body located at a central portion is larger than a spring constant of an elastic body located at both end portions.
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