特開 2017-218619 溶射ガンおよびこれを備えた溶射システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-218619(P2017-218619A)

(43)【公開日】2017年12月14日

(54)【発明の名称】溶射ガンおよびこれを備えた溶射システム

(51)【国際特許分類】

   C23C 4/131 20160101AFI20171117BHJP

   B05B 7/18 20060101ALI20171117BHJP

   B05B 7/22 20060101ALI20171117BHJP

【ＦＩ】

   C23C4/131

   B05B7/18

   B05B7/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-112707(P2016-112707)

(22)【出願日】2016年6月6日

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100086380

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100168099

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 伸太郎

(72)【発明者】

【氏名】福永 佳晃

(72)【発明者】

【氏名】玉城 怜士

(72)【発明者】

【氏名】辻井 元

【テーマコード（参考）】

4F033

4K031

【Ｆターム（参考）】

4F033QG02

4F033QG05

4F033QG13

4F033QG23

4K031AA02

4K031AB02

4K031AB08

4K031DA03

4K031EA01

4K031EA08

(57)【要約】

【課題】溶射ヒューム等の付着を防止するのに適した溶射ガンを提供する。
【解決手段】本発明の溶射ガン２００は、筒状のケース体２１０と、ケース体２１０の先端側に設けられた一対の給電チップ２３０と、ケース体２１０の内部に設けられたガス流路２５０と、ケース体２１０の先端側に設けられ、ガスを噴出するノズル２１６と、を備え、ノズル２１６は、ケース体２１０の軸方向でケース体２１０の先端側である方向ｘを向く吐出口２１６ａと、方向ｘと交差する方向ｙを向く吐出口２１６ｂと、方向ｘ，ｙのいずれにも直角である方向に見て方向ｙよりも方向ｘ側に傾く方向を向き、吐出口２１６ａ，２１６ｂよりもケース体２１０の基端側に位置する吐出口２１６ｃと、を含む。吐出口２１６ｃは、ケース体２１０の軸方向に見て、当該吐出口２１６ｃの指向方向が前方に向かうにつれて収束するように方向付けられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のケース体と、
上記ケース体に内挿されており、溶射ワイヤを通すための一対のワイヤ導管と、
上記ケース体の先端側に設けられ、上記溶射ワイヤに電力を供給する一対の給電チップと、
上記ケース体の内部に設けられ、ガスを流すためのガス流路と、
上記ケース体の先端側に設けられ、上記ガス流路を経たガスを外部に噴出するためのノズルと、を備え、
上記ノズルは、上記ケース体の軸方向であって上記ケース体の先端側である第１方向を向く第１吐出口と、上記第１方向と交差する第２方向を向く第２吐出口と、上記第１方向および上記第２方向のいずれにも直角である方向に見て上記第２方向よりも上記第１方向側に傾く第３方向を向き、かつ上記第１吐出口および上記第２吐出口よりも上記ケース体の基端側に位置する第３吐出口と、を含み、
上記第３吐出口は、上記ケース体の上記軸方向に見て、当該第３吐出口の指向方向が前方に向かうにつれて収束するように方向付けられている、溶射ガン。

【請求項2】

上記第２方向は、上記第１方向に対して直角である方向、あるいは当該直角である方向よりも上記第１方向側に傾く方向である、請求項１に記載の溶射ガン。

【請求項3】

上記第１方向および上記第２方向のいずれにも直角である方向に見て、上記第１方向と上記第３方向とのなす角度は、２０〜８０°の範囲である、請求項１または２に記載の溶射ガン。

【請求項4】

上記第３吐出口は複数設けられている、請求項１ないし３のいずれかに記載の溶射ガン。

【請求項5】

上記複数の第３吐出口は、それぞれの指向方向が所定の収束位置に向かう、請求項４に記載の溶射ガン。

【請求項6】

請求項１ないし３のいずれかに記載の溶射ガンと、上記溶射ガンに溶射ワイヤを送り込むワイヤ送給手段と、上記溶射ガンにガスを送り込むガス供給手段と、上記溶射ガンに電力を供給する電力供給手段と、を備えており、
円筒内面を有する被溶射体を用意し、上記円筒内面に溶射を行うための溶射システム。

【請求項7】

上記円周内面により囲まれた空間における気体を吸引する吸引機構を更に備える、請求項６に記載の溶射システム。

【請求項8】

上記第２吐出口の指向方向が上記円筒内面と交差する第１位置と、上記第３吐出口の指向方向が上記円筒内面と交差する第２位置とは、５〜３０ｍｍ離間している、請求項６または７に記載の溶射システム。

【請求項9】

上記第３吐出口は、それぞれの指向方向が所定の収束位置に向かうように複数設けられており、
上記収束位置は、上記ケース体の上記軸方向に見て上記円筒内面の内側にある、請求項６ないし８のいずれかに記載の溶射システム。

【請求項10】

上記ケース体の上記軸方向に見て、上記収束位置と上記円筒内面とは、０〜３０ｍｍ離間している、請求項９に記載の溶射システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被溶射体に溶射被膜を形成する溶射ガン、およびこれを備えた溶射システムに関する。

【背景技術】

【0002】

溶射システムを用いて行うアーク溶射においては、溶射ワイヤを溶射ガンに送給させつつアーク放電によって溶射ワイヤを溶解させる。溶解した溶射ワイヤはノズルから噴出されるガス流によって被溶射体へ噴き付けられ、当該被溶射体の表面に溶射被膜が形成される（たとえば、特許文献１を参照）。

【0003】

特許文献１には、シリンダブロックのボア面（円筒内面）にアーク溶射処理を行うための溶射システムが記載されている。同文献に記載された溶射システムは、比較的長尺な溶射ガンを備えている。溶射ガンは、ワイヤ導管およびガス流路が円筒部材の内部に設けられた構成である。当該溶射ガンをシリンダボア内に挿入した状態にてノズルからガス流を噴出し、ボア面に溶射被膜を形成する。ボア面への溶射被膜の形成は、溶射ガンおよびシリンダブロック（ボア面）を相対移動させながら行う。

【0004】

ボア内に溶射ガンを挿入して行う溶射処理においては、ボア面（被溶射体）と溶射ガンとは比較的近接している。このため、ボア面にて跳ね返った反射粒子や微細粒子の酸化物（溶射ヒューム）等が溶射ガンに付着しやすい。溶射ヒューム等がノズル周辺に付着すると、ノズルから噴出されるガス流に乱れが生じたり、あるいはアークが適切に発生しない場合がある。このような場合には、意図した溶射被膜が形成されず、溶射被膜の品質低下を招くことになる。また、溶射ガンに溶射ヒューム等が付着すると、後にこれら付着物が剥がれてノズルからのガス流によって被溶射体の表面に噴き付けられる虞がある。このような事態を招くと、やはり溶射被膜の品質低下を招いてしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４４９６７８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、溶射ヒューム等の付着を防止するのに適した溶射ガン、およびこれを備えた溶射システムを提供することをその課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

【0008】

本発明の第１の側面よって提供される溶射ガンは、筒状のケース体と、上記ケース体に内挿されており、溶射ワイヤを通すための一対のワイヤ導管と、上記ケース体の先端側に設けられ、上記溶射ワイヤに電力を供給する一対の給電チップと、上記ケース体の内部に設けられ、ガスを流すためのガス流路と、上記ケース体の先端側に設けられ、上記ガス流路を経たガスを外部に噴出するためのノズルと、を備え、上記ノズルは、上記ケース体の軸方向であって上記ケース体の先端側である第１方向を向く第１吐出口と、上記第１方向と交差する第２方向を向く第２吐出口と、上記第１方向および上記第２方向のいずれにも直角である方向に見て上記第２方向よりも上記第１方向側に傾く第３方向を向き、かつ上記第１吐出口および上記第２吐出口よりも上記ケース体の基端側に位置する第３吐出口と、を含み、上記第３吐出口は、上記ケース体の上記軸方向に見て、当該第３吐出口の指向方向が前方に向かうにつれて収束するように方向付けられている。

【0009】

好ましい実施の形態においては、上記第２方向は、上記第１方向に対して直角である方向、あるいは当該直角である方向よりも上記第１方向側に傾く方向である。

【0010】

好ましい実施の形態においては、上記第１方向および上記第２方向のいずれにも直角である方向に見て、上記第１方向と上記第３方向とのなす角度は、２０〜８０°の範囲である。

【0011】

好ましい実施の形態においては、上記第３吐出口は複数設けられている。

【0012】

好ましい実施の形態においては、上記複数の第３吐出口は、それぞれの指向方向が所定の収束位置に向かう。

【0013】

本発明の第２の側面よって提供される溶射システムは、本発明の第１の側面に係る溶射ガンと、上記溶射ガンに溶射ワイヤを送り込むワイヤ送給手段と、上記溶射ガンにガスを送り込むガス供給手段と、上記溶射ガンに電力を供給する電力供給手段と、を備えており、円筒内面を有する被溶射体を用意し、上記円筒内面に溶射を行う。

【0014】

好ましい実施の形態においては、上記円周内面により囲まれた空間における気体を吸引する吸引機構を更に備える。

【0015】

好ましい実施の形態においては、上記第２吐出口の指向方向が上記円筒内面と交差する第１位置と、上記第３吐出口の指向方向が上記円筒内面と交差する第２位置とは、５〜３０ｍｍ離間している。

【0016】

好ましい実施の形態においては、上記第３吐出口は、それぞれの指向方向が所定の収束位置に向かうように複数設けられており、上記収束位置は、上記ケース体の上記軸方向に見て上記円筒内面の内側にある。

【0017】

好ましい実施の形態においては、上記ケース体の上記軸方向に見て、上記収束位置と上記円筒内面とは、０〜３０ｍｍ離間している。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、第３吐出口は、第１吐出口が向く第１方向、および第２吐出口が向く第２方向のいずれにも直角である方向に見て、第２方向よりも第１方向側に傾く方向を向くとともに、ケース体の軸方向に見て第３吐出口の指向方向が前方に向かうにつれて収束するように方向付けられている。このような構成によれば、被溶射体に対して行う溶射時に、被溶射体の表面で跳ね返った溶射ヒューム等の異物がケース体の先端付近に付着するのを防止することができる。

【0019】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明に係る溶射ガンを備えた溶射システムの一例を示す全体概略図である。

【図2】本発明に係る溶射ガンの一例を示す正面図である。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面の部分拡大図である。

【図4】図３のＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。

【図5】図３のＶ−Ｖ矢視図である。

【図6】図３のＶｉ−ＶＩ線に沿う断面図である。

【図7】溶射ガンを用いて溶射処理を行う状況を示し、図５と同様の方向に見た図である。

【図8】溶射ガンを用いて溶射処理を行う状況を示し、溶射ガンの先端付近の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。

【0022】

図１は、本発明に係る溶射ガンを備えた溶射システムの一例を示す全体概略図である。溶射システム１００は、ワーク５００（被溶射体）に溶射を行うためのものである。本実施形態の溶射システム１００は、基台１１０と、この基台１１０上に起立する支持板１２０と、支持板１２０に設けられた一対のワイヤ送給機構１３０と、溶射ガン２００と、電源部３００と、ガス供給手段４００と、を備えている。

【0023】

基台１１０には、載置テーブル１１１が設けられ、この載置テーブル１１１上にワーク５００が置かれている。ワークとしては、たとえばシリンダブロックが用いられ、このシリンダブロック（ワーク５００）はボア面Ｓ（円筒内面）を有する。載置テーブル１１１は、ワーク移動機構１１２に支持されている。詳細な図示説明は省略するが、ワーク移動機構１１２は、水平面内でのスライド移動、昇降および回転の各動作を行うことが可能であり、ワーク移動機構１１２の動作によってワーク５００に所望の動きを与えることができる。ワーク５００の上部および下部には、それぞれ吸引機構６００が設けられている。

【0024】

本実施形態において、ワイヤ送給機構１３０は、ワイヤリール１３１、ガイドローラ１３２、送給ローラ１３３、およびモータ１３４を備えており、ワイヤリール１３１に巻き取られた溶射ワイヤＷを溶射ガン２００に向けて送り出すものである。

【0025】

ワイヤリール１３１は、たとえば水平方向に延びる軸心回りに回転可能なリールに溶射ワイヤＷが巻き取られた形態を有しており、回転しながら溶射ワイヤＷを繰り出すことができる。ワイヤリール１３１から繰り出される溶射ワイヤＷは、ガイドローラ１３２を経て下向きに方向を変え、溶射ガン２００に至っている。なお、本実施形態では、ワイヤ供給源としてワイヤリール１３１を用いる場合を示しているが、これに限られず、ワイヤ供給源としてワイヤパックを用いるようにしてもよい。

【0026】

送給ローラ１３３は、対をなすローラの少なくとも一方がモータ１３４によって駆動される。送給ローラ１３３は、ワイヤリール１３１に近接する位置と溶射ガン２００に近接する位置との２箇所に設けられている。本実施形態においては、一対のワイヤ送給機構１３０の駆動により、溶射ワイヤＷが対をなして溶射ガン２００に供給される。

【0027】

電源部３００は、溶射ガン２００に電力を供給するものである。電源部３００からの電力は、定電圧制御されて給電ケーブル３１０を介して溶射ガン２００に供給され、後述のワイヤ導管２２０、給電部材２１５を介して給電チップ２３０に供給される。

【0028】

ガス供給手段４００は、溶射ガン２００にガスを送り込むものであり、たとえばコンプレッサにより噴出された圧縮エアを、流量および圧力が制御された状態で溶射ガン２００に送り込む。

【0029】

溶射ガン２００は、被溶射体にアーク溶射を行うものであり、適所に設けられたブラケット１４０を介して支持板１２０に支持されている。図２〜図４に示すように、溶射ガン２００は、ケース体２１０と、一対のワイヤ導管２２０と、一対の給電チップ２３０と、一対のガイドライナ２４０と、ガス流路２５０とを備えている。

【0030】

ケース体２１０は、筒状本体２１１、上部カバー２１２、および下部カバー２１３を含んで構成される。筒状本体２１１は、所定の軸方向に長状に延びる円筒形状とされている。上部カバー２１２は筒状本体２１１の上端（基端）を塞いでおり、下部カバー２１３は筒状本体２１１の下端（先端）に設けられている。

【0031】

ワイヤ導管２２０は、溶射ワイヤＷを通すものであり、たとえば銅管などの金属製パイプによって構成される。ワイヤ導管２２０は筒状本体２１１に内挿されており、ワイヤ導管２２０の下部は、ケース体２１０の下端寄りに設けられた絶縁部材２１４を介して当該ケース体２１０に支持されている。ワイヤ導管２２０の上部は、上部カバー２１２を貫通してケース体２１０の上端側（基端側）から外部に延びている。ワイヤ導管２２０は、筒状本体２１１の軸方向と略平行に延びている。各ワイヤ導管２２０の下端は、金属製の給電部材２１５に接続されている。詳細は後述するが、一対のワイヤ導管２２０は、ガス流路２５０内に配置されている。

【0032】

給電チップ２３０は、給電部材２１５に取り付けられている。給電部材２１５は、ワイヤ導管２２０と給電チップ２３０との間に位置しており、一対の給電チップ２３０に対応するように対をなして設けられている。より詳細には、給電部材２１５の下端（先端）部には雌ねじが形成され、また、給電チップ２３０の上端（基端）部には雄ねじが形成されており、上記雌ねじに上記雄ねじを螺合することによって給電チップ２３０が給電部材２１５に取り付けられる。このようにして、給電チップ２３０はケース体２１０の下端側（先端側）に着脱可能に設けられている。

【0033】

一対の給電部材２１５に形成された一対の雌ねじは、筒状本体２１１の軸方向に対して傾斜して延びる。そして、図４によく表れているように、一対の給電部材２１５に取り付けられた一対の給電チップ２３０については、互いの中心軸線Ｏ１がケース体２１０の先端に向かうほど近接している。これら中心軸線Ｏ１は、ケース体２１０の先端側外方において交わっており、当該交点がアーク点Ｏｘとして設定される。

【0034】

一対のガイドライナ２４０は、それぞれ一対のワイヤ導管２２０に内挿されている。ガイドライナ２４０は、可撓性を有する筒状とされており、溶射ワイヤＷを挿通させることによってこの溶射ワイヤＷを案内する機能を果たす。ガイドライナ２４０を構成する材料としては、溶射ワイヤＷの摺動抵抗の小さいものが好ましい。そのような材料としては、たとえばテフロン（登録商標）樹脂などの合成樹脂を挙げることができる。

【0035】

各ガイドライナ２４０は、ワイヤ導管２２０の全長にわたって内挿される。図４によく表れているように、ガイドライナ２４０の下端部（先端部）は、給電チップ２３０の基端部に内挿されており、給電チップ２３０の中心軸線Ｏ１に沿って延びている。図２に表れているように、ガイドライナ２４０の上端部（基端部）は、ワイヤ導管２２０の上端（基端）から突出して外部に延びている。

【0036】

図３、図４に示すように、ケース体２１０の先端部には、溶射ガスを外部に噴出するためのノズル２１６が設けられている。本実施形態において、ノズル２１６は、第１吐出口２１６ａ、第２吐出口２１６ｂ、および第３吐出口２１６ｃを含んで構成される。これら第１ないし第３吐出口２１６ａ，２１６ｂ，２１６ｃは、互いに異なる方向を向いている。

【0037】

第１吐出口２１６ａは、ケース体２１０の下端付近に位置する絶縁部材２１７に形成されており、ケース体２１０の軸方向であって当該ケース体２１０の先端側である方向ｘ（第１方向）を向いている。

【0038】

第２吐出口２１６ｂは、下部カバー２１３の下垂部分に形成されている。第２吐出口２１６ｂは、複数設けられている。各第２吐出口２１６ｂは、方向ｘと交差する方向（第２方向）を向いており、本実施形態では方向ｘと略直角である方向ｙを向いている。複数の第２吐出口２１６ｂは、溶射ワイヤＷがアーク点Ｏｘで溶融した後、当該溶融金属を被溶射体に対して直接噴き付けるためのものであり、アーク点Ｏｘ付近に向けられている。図３においては、複数の第２吐出口２１６ｂの全体としての指向方向を矢印Ｄ１で表している。なお、各第２吐出口２１６ｂが向く方向は、方向ｘに対して直角である方向よりも方向ｘ側に傾く方向であってもよい。

【0039】

第３吐出口２１６ｃは、筒状本体２１１（ケース体２１０）の下端（先端）に形成されている。第３吐出口２１６ｃは、第１吐出口２１６ａおよび第２吐出口２１６ｂよりもケース体２１０の基端側（図３における上方）に位置する。また、第３吐出口２１６ｃは、第１吐出口２１６ａよりも方向ｙにおける前方に位置する。第３吐出口２１６ｃは、方向ｘおよび方向ｙのいずれにも直角である方向に見て、方向ｙよりも方向ｘ側に傾く方向（第３方向）を向いている。方向ｘおよび方向ｙのいずれにも直角である方向に見て、方向ｘと第３吐出口２１６ｃが向く方向とのなす角度θ１は、０°＜θ１＜９０°である。当該角度θ１は、好ましくは２０〜８０°の範囲である。図３においては、当該角度θ１が５５°の場合を示している。

【0040】

図２、図５に示すように、第３吐出口２１６ｃは複数（本実施形態では９箇所）設けられている。図６に示すように、複数の第３吐出口２１６ｃは、それぞれの端部が連通路２５５につながっており、この連通路２５５は、後述の第３ガス流路２５３に通じている。図５に示した複数の第３吐出口２１６ｃは、ケース体２１０の軸方向に見て、それぞれの指向方向が前方に向かうにつれて互いに収束するように方向付けられている。

【0041】

本実施形態においては、複数の第３吐出口２１６ｃは、それぞれの指向方向に対して直角である断面が円形状の小径孔であり、筒状本体２１１（ケース体２１０）の下端であって方向ｙ前方側に形成された傾斜面２１１ａにおいて開放している。本実施形態においては、図５に示すように、複数の第３吐出口２１６ｃは、ケース体２１０の軸方向に見て、それぞれの指向方向が実質的に共通の収束点Ｐ１（収束位置）を向いている。ここで、ケース体２１０の軸方向に見て、複数の第３吐出口２１６ｃの指向方向は収束点Ｐ１を頂点とする三角形状であり、当該頂点の角度θ２は、たとえば３０〜１５０°の範囲である。なお、複数の第３吐出口２１６ｃは、ケース体２１０の軸方向に見てそれぞれの指向方向が共通の収束点Ｐ１を向くことを意図して形成されるが、実際には多少の誤差が生じうる。したがって、各第３吐出口２１６ｃの指向方向に沿った線分は、必ずしも収束点Ｐ１を通過するとは限らず、収束点Ｐ１の近傍を通過する場合もある。

【0042】

なお、本実施形態においては、図３に示したように、方向ｘおよび方向ｙのいずれにも直角である方向に見て、複数の第３吐出口２１６ｃ全てについて、方向ｘと第３吐出口２１６ｃが向く方向とのなす角度θ１が同一である。図３においては、複数の第３吐出口２１６ｃの全体としての指向方向を矢印Ｄ２で表している。

【0043】

ガス流路２５０は、ケース体２１０の内部に設けられており、ガスを流すための流路である。本実施形態において、ガス流路２５０として、第１吐出口２１６ａまでガスを流す第１ガス流路２５１と、第２吐出口２１６ｂまでガスを流す第２ガス流路２５２と、第３吐出口２１６ｃまでガスを流す第３ガス流路２５３と、を有する。第１ないし第３ガス流路２５１，２５２，２５３は、ケース体２１０の内部に形成された隔壁等によって互いに分離している。第３ガス流路２５３は、連通路２５５を介して各第３吐出口２１６ｃにつながっている。第１ガス流路２５１、第２ガス流路２５２および第３ガス流路２５３には、それぞれ個別に流量および圧力が制御されたガスが、ガス供給手段４００より供給される。

【0044】

吸引機構６００は、ワーク５００のボア面Ｓ（円筒内面）に囲まれた空間における気体を吸引するためのものである。詳細な図示説明は省略するが、吸引機構６００は、たとえばボア面Ｓと連通するダクト、およびこのダクトに接続された吸引部を備える。なお、本実施形態では、吸引機構６００がワーク５００の上部および下部の２箇所に配置される場合を示しているが、吸引機構６００を１箇所にのみ設ける構成としてもよい。１箇所に吸引機構６００を設ける場合、当該吸引機構６００をワーク５００の下部に配置するのが好ましい。

【0045】

次に、上記した溶射ガン２００および溶射システム１００を用いてワーク５００に溶射を行う手順について説明する。

【0046】

図１、図７、図８に示すように、ワーク５００としてのシリンダブロックのボア面Ｓ（円筒内面）に対して溶射を行う。ボア面Ｓに対する溶射処理は、溶射ガン２００（ケース体２１０）をボア面Ｓの内側に挿入した状態で行う。

【0047】

ここで、図７に示すように、ケース体２１０の軸方向に見て、複数の第３吐出口２１６ｃの指向方向の収束位置（収束点Ｐ１）は、ボア面Ｓ（円筒内面）の内側に位置する。そして、ケース体２１０の軸方向に見て、収束位置（収束点Ｐ１）とボア面Ｓとは、好ましくは０〜３０ｍｍ離間している。即ち、収束点Ｐ１とボア面Ｓとの距離Ｌ１は、好ましくは０〜３０ｍｍである。

【0048】

図８に示すように、複数の第２吐出口２１６ｂ全体としての指向方向（図８において矢印Ｄ１で表す）がボア面Ｓと交差する第１位置Ｐ２と、複数の第３吐出口２１６ｃ全体としての指向方向（同図において矢印Ｄ２で表す）がボア面Ｓと交差する第２位置Ｐ３とは、５〜３０ｍｍ離間している。即ち、第１位置Ｐ２と第２位置Ｐ３との距離Ｌ２は、５〜３０ｍｍである。

【0049】

溶射システム１００を用いて行う溶射作業時には、ワイヤ送給機構１３０によって溶射ガン２００に溶射ワイヤＷが送給される。送給された溶射ワイヤＷは、ガイドライナ２４０内を挿通し、このガイドライナ２４０によってガイドされながらワイヤ導管２２０内を進む。そして、溶射ワイヤＷは、ガイドライナ２４０の下端部を経て給電チップ２３０へ送られ、給電チップ２３０に接触しながら中心軸線Ｏ１に沿ってアーク点Ｏｘに向かう。

【0050】

溶射ガン２００には電源部３００によって電力が供給される。溶射ワイヤＷが給電チップ２３０に接触することにより、給電部材２１５から給電チップ２３０を介して溶射ワイヤＷに電力供給される。そして、一対の給電チップ２３０から送り出された一対の溶射ワイヤＷがアーク点Ｏｘで短絡することによって、一対の溶射ワイヤＷの先端間にアークが発生する。

【0051】

溶射ガン２００にはまた、ガス供給手段４００からの圧縮ガスが送り込まれる。当該ガスは、第１ガス流路２５１および第２ガス流路２５２を通過し、ノズル２１６（第１吐出口２１６ａおよび第２吐出口２１６ｂ）から噴出される。当該噴出されたガスは、溶射ワイヤＷの先端のアークに吹き付けられ、溶融金属が液滴や微粒子状となってボア面Ｓ（被溶射体の表面）に溶射被膜が形成される。溶射処理に際し、ボア面Ｓは、ワーク移動機構１１２（図１参照）によって中心軸Ｏｓ周りに回転させられる。本実施形態では、溶射処理中に、ガス供給手段４００からの圧縮ガスが、第３ガス流路２５３に供給され、連通路２５５を介して複数の第３吐出口２１６ｃから噴出される。第３吐出口２１６ｃから噴出されるガスの流速は、例えば第３吐出口２１６ｃの近傍において１００ｍ／ｓ以上である。

【0052】

溶射作業時には吸引機構６００を稼働させることで、ボア面Ｓに囲まれた空間における気体が吸引される。

【0053】

次に、上記した実施形態に係る溶射ガン２００および溶射システム１００の作用について説明する。

【0054】

本実施形態の溶射ガン２００においては、図３に示したように、ノズル２１６は、ケース体２１０の先端側（方向ｘ）を向く第１吐出口２１６ａ、方向ｘと交差する方向ｙを向く第２吐出口２１６ｂに加え、複数の第３吐出口２１６ｃを含んで構成される。これら第３吐出口２１６ｃは、第１吐出口２１６ａおよび第２吐出口２１６ｂよりもケース体２１０の基端側（図３における上方）に位置するとともに、方向ｘおよび方向ｙのいずれにも直角である方向に見て、方向ｙよりも方向ｘ側に傾く方向（図３における左斜め下方向）を向いている。さらに、複数の第３吐出口２１６ｃは、ケース体２１０の軸方向に見て、これら第３吐出口２１６ｃの指向方向が前方に向かうにつれて収束するように方向付けられている。このような構成によれば、溶射処理時にボア面Ｓにて跳ね返った反射粒子や溶射ヒュームは、第３吐出口２１６ｃからのガス流によってケース体２１０から遠ざかる方向に吹き飛ばされる。したがって、溶射ヒューム等の異物がケース体２１０の先端付近に付着するのを防止することができる。

【0055】

さらに、複数の第３吐出口２１６ｃそれぞれの指向方向が収束するように方向付けられているため、これら第３吐出口２１６ｃから噴出されるガスが重畳し、流量および流速が大きく、また、指向性が強いガス流が形成される。その結果、図７に示すように、ケース体２１０の軸方向に見て、ボア面Ｓにて跳ね返った溶射ヒューム等の異物は、第３吐出口２１６ｃからの上記指向性が強いガス流の外側に分散させられる（図７において右方を向く矢印参照）。そして、上記指向性の強いガス流はその力積が大きいので、ボア面Ｓにおいて跳ね返った異物のうち特に重量の大きい金属粒子（スパッタ）がケース体２１０に正面から向かうことを抑制することができる。したがって、ケース体２１０の先端付近へのスパッタの付着を効果的に防止することができる。ケース体２１０の先端（ノズル２１６付近等）へのスパッタの付着状況に応じて清掃や部品交換等のメンテナンスが必要となるが、スパッタの付着防止が図られた本実施形態によれば、ケース体２１０先端部の耐久性が向上し、メンテナンス回数の低減や溶射作業の効率向上（稼働率の上昇）が実現される。

【0056】

本実施形態において、第２吐出口２１６ｂが向く方向は、方向ｘに対して直角である方向、あるいは当該直角である方向よりも方向ｘ側に傾く方向である。このような構成によれば、溶射処理時にボア面Ｓに吹きつけられる溶射物がボア面Ｓに衝突する時の平均的な高さ位置は、第２吐出口２１６ｂと同程度の高さ位置あるいは第２吐出口２１６ｂよりも低い高さ位置になる。したがって、ボア面Ｓにおいて跳ね返った異物がケース体２１０の先端に向かうことを抑制することができる。

【0057】

方向ｘおよび方向ｙのいずれにも直角である方向に見て、方向ｘと第３吐出口２１６ｃが向く方向とのなす角度θ１は、好ましくは２０〜８０°の範囲とされる。このような構成は、ボア面Ｓにおいて跳ね返った異物がケース体２１０の先端に向かうことを抑制するのに適する。

【0058】

第３吐出口２１６ｃは複数設けられている。このような構成によれば、複数の第３吐出口２１６ｃから噴出されるガス全体によって指向性を有するガス流を形成することができる。また、第３吐出口２１６ｃを複数設けることで個々の第３吐出口２１６ｃの流路断面積を小さくすることができ、各第３吐出口２１６ｃから噴出するガスは流量が小さくかつ流速が大きい状態となる。これにより、各第３吐出口２１６ｃから噴出するガスは非圧縮流体に近い挙動を示し、流速が高くなるのに応じて圧力が低下する。その結果、各第３吐出口２１６ｃから噴出するガスは周辺の空気を巻き込んで流量が増加し、力積の大きいガス流が形成される。このことは、ボア面Ｓにおいて跳ね返った異物のうち特に重量の大きい金属粒子（スパッタ）がケース体２１０に付着するのを防止するうえで好ましい。

【0059】

複数の第３吐出口２１６ｃは、それぞれの指向方向が所定の収束位置（収束点Ｐ１）に向かう。このような構成によれば、被溶射体（ボア面Ｓ）に対し、指向性の強いガス流を噴き付けることができる。

【0060】

溶射システム１００には、ボア面Ｓ（円筒内面）に囲まれた空間における気体を吸引するための吸引機構６００が設けられている。これにより、ボア面Ｓで跳ね返った異物を外部に吸い出すことができる。したがって、ボア面Ｓに形成される溶射被膜に異物が混入するのを抑制することができ、溶射被膜の品質向上を図ることができる。

【0061】

複数の第２吐出口２１６ｂ全体としての指向方向Ｄ１がボア面Ｓと交差する第１位置Ｐ２と、複数の第３吐出口２１６ｃ全体としての指向方向Ｄ２がボア面Ｓと交差する第２位置Ｐ３とは、５〜３０ｍｍ離間している。このような構成によれば、第２吐出口２１６ｂによって溶射ワイヤＷの溶融金属をボア面Ｓに向けて噴き付ける作用への影響を回避しつつ、ボア面Ｓにて跳ね返った異物がケース体２１０の先端付近に付着するのを防止することができる。なお、第３吐出口２１６ｃとボア面との距離が変わると上記第１位置Ｐ２と上記第２位置Ｐ３とが離間する距離Ｌ２も変わるが、第３吐出口２１６ｃとボア面との距離に応じて第３吐出口２１６ｃが傾く角度θ１を変更することで、距離Ｌ２を適切な範囲に設定することができる。

【0062】

図７に示したように、複数の第３吐出口２１６ｃそれぞれの指向方向の収束位置（収束点Ｐ１）は、ケース体２１０の軸方向に見てボア面Ｓ（円筒内面）の内側に位置する。このような構成によれば、ボア面Ｓの内側において、複数の第３吐出口２１６ｃから噴出されるガスによって収束点Ｐ１を頂点とする三角形状に絞られた指向性の強いガス流が形成される。その結果、ボア面Ｓで跳ね返った異物は、複数の第３吐出口２１６ｃからのガス流がなす三角形の外側に分散させられる。このことは、ケース体２１０の先端付近への異物の付着を防止するうえで好ましい。

【0063】

ケース体２１０の軸方向に見て、複数の第３吐出口２１６ｃの指向方向の収束位置（収束点Ｐ１とボア面Ｓとは、０〜３０ｍｍ離間している。このような構成は、複数の第３吐出口２１６ｃから噴出されるガスによって三角形状に絞られた指向性の強いガス流を形成するのに適しており、ケース体２１０の先端付近への異物の付着を防止するうえで好ましい。

【0064】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に包摂される。

【符号の説明】

【0065】

１００ 溶射システム
１１０ 基台
１１１ 載置テーブル
１１２ ワーク移動機構
１２０ 支持板
１３０ ワイヤ送給機構
１３１ ワイヤリール
１３２ ガイドローラ
１３３ 送給ローラ
１３４ モータ
１４０ ブラケット
２００ 溶射ガン
２１０ ケース体
２１１ 筒状本体
２１１ａ 傾斜面
２１２ 上部カバー
２１３ 下部カバー
２１４ 絶縁部材
２１５ 給電部材
２１６ ノズル
２１６ａ 第１吐出口
２１６ｂ 第２吐出口
２１６ｃ 第３吐出口
２１７ 絶縁部材
２２０ ワイヤ導管
２３０ 給電チップ
２４０ ガイドライナ
２５０ ガス流路
２５１ 第１ガス流路
２５２ 第２ガス流路
２５３ 第３ガス流路
２５５ 連通路
３００ 電源部
３１０ 給電ケーブル
４００ ガス供給手段
５００ ワーク（被溶射体）
６００ 吸引機構
Ｄ１ 指向方向（複数の第２吐出口の全体としての指向方向）
Ｄ２ 指向方向（複数の第３吐出口の全体としての指向方向）
Ｌ１ 距離（収束位置と円筒内面とが離間する距離）
Ｌ２ 距離（第１位置と第２位置とが離間する距離）
Ｏ１ 中心軸線
Ｏｘ アーク点
Ｏｓ 中心軸（円筒内面の中心軸）
Ｐ１ 収束点（収束位置）
Ｐ２ 第１位置
Ｐ３ 第２位置
Ｓ ボア面（円筒内面）
Ｗ 溶射ワイヤ
ｘ 方向（第１方向）
ｙ 方向（第２方向）
θ１ 角度（第１方向と第３方向とのなす角度）
θ２ 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】