特許 6565294 溶射装置及び溶射方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6565294

(24)【登録日】2019年8月9日

(45)【発行日】2019年8月28日

(54)【発明の名称】溶射装置及び溶射方法

(51)【国際特許分類】

   B05B 7/16 20060101AFI20190819BHJP

   B05D 1/10 20060101ALI20190819BHJP

   C23C 4/12 20160101ALI20190819BHJP

   B05D 7/24 20060101ALI20190819BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20190819BHJP

【ＦＩ】

   B05B7/16

   B05D1/10

   C23C4/12

   B05D7/24 301A

   B05D3/00 D

【請求項の数】9

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-83946(P2015-83946)

(22)【出願日】2015年4月16日

(65)【公開番号】特開2016-203042(P2016-203042A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2018年3月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003768

【氏名又は名称】東洋製罐グループホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092200

【弁理士】

【氏名又は名称】大城 重信

(74)【代理人】

【識別番号】100110515

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 益男

(74)【代理人】

【識別番号】100153497

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 信男

(74)【代理人】

【識別番号】100189083

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 圭介

(72)【発明者】

【氏名】國廣 一郎

【審査官】 赤澤 高之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−２９３０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−０３１３５８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５５−１５９７５６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５５−０６５１６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特公昭４２−００５１６７（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｂ １／００− １７／０６

Ｂ０５Ｄ １／００− ７／２６

Ｃ２３Ｃ ４／００− ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶射ノズルを複数備えた溶射装置であって、
前記溶射ノズルは、粉体を噴出する粉体ノズルと、加熱ガスを噴出する加熱ガス流路部材とを有し、
前記加熱ガス流路部材の先端側に、周状溶射ノズル部を有し、
前記粉体ノズルが、前記周状溶射ノズル部の出口近傍で加熱ガスと合流するように粉体を噴出するように構成され、
複数の溶射ノズルは、それぞれ粉体ノズルの噴出孔が、周状に複数配列されるとともに、前記粉体ノズルの噴出孔の周方向の位置が異なるように配置されていることを特徴とする溶射装置。

【請求項2】

前記加熱ガス流路部材が、前記粉体ノズルを内挿する筒状に構成され、
前記加熱ガス流路部材と前記粉体ノズルとの間に周状の加熱ガス流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶射装置。

【請求項3】

前記粉体ノズルが、粉体の噴出孔を周状に複数有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶射装置。

【請求項4】

前記周状溶射ノズル部が、前記加熱ガス流路部材の出口延長部と、前記出口延長部との間に所定の噴出流路を形成する内側ノズル部材を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の溶射装置。

【請求項5】

前記内側ノズル部材が、前記粉体ノズルの先端側に着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の溶射装置。

【請求項6】

前記出口延長部が、前記加熱ガス流路部材の先端側に着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の溶射装置。

【請求項7】

前記粉体ノズルの上流側に、粉体を定量ずつ切り出すシャッター部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の溶射装置。

【請求項8】

前記周状の加熱ガス流路には、前記加熱ガス流路部材と前記粉体ノズルとの間を隔離するシールドエア流路部材を有することを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の溶射装置。

【請求項9】

請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の溶射装置によって周状に溶射する溶射方法であって、
前記溶射ノズルは、それぞれ粉体ノズルの噴出孔が、周状に複数配列され、
前記粉体ノズルの噴出孔の周方向の位置が異なるように複数回溶射することを特徴とする溶射方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象物の表面に周状に溶射する溶射装置及び溶射方法に関する。

【背景技術】

【0002】

対象物の表面を樹脂等で被覆する手段として、溶融樹脂をホットメルトガンで吐出する方法が一般的に行われているが、適用できる樹脂が限定的であり用途範囲が狭い。
また、ノズルから吐出後に樹脂の糸引き現象が生じるため、狭領域への正確な被覆が困難であり、かつ樹脂の無駄が生じるとともにサイクルアップが難しいという問題点がある。
ホットメルトガンに替わりホットランナーを用いることで適用樹脂範囲が広がるものの、同様の糸引き現象が生じる。
また、樹脂溶液コートやエマルジョンコート等の湿式方法もあるが、材料が限定的であり、かつ塗布後に溶剤を気化させなければならず溶剤の環境負荷も高いなどの問題点がある。

【0003】

さらに、射出成形機と同様に樹脂原料を加熱しながらスクリューで押し出して溶融化した溶融樹脂を、金属等の対象物表面に微粒子状に噴射して被膜を形成する方法も提案されている（特許文献１参照）。
この装置は、大型対象物の表面への樹脂被覆には適していても、微量の樹脂の正確な間欠噴射は困難であり、例えば紙コップ等の開口カール部の段差部に少量の樹脂盛りをする等の用途には適用困難であり、かつ装置の小型化・高速化が困難であるとともに、設備コストも高い等の問題点がある。

【0004】

また、他の方法として、溶射ガンにより接着性樹脂粉末を対象物表面にアセチレン、プロパン等による火炎を利用するフレーム溶射で樹脂被覆することも知られている(特許文献２参照)。
しかし、この場合も間欠処理化やスプレーパターン制御が困難であり、狭領域への確実な溶射被覆は困難であり、且つ対象物や被覆樹脂自体が火炎により熱劣化を起こす虞がある。
これらの問題を解決するため、本出願人は、合成樹脂を主体とする粉体を間欠的に、加熱ガスで噴出する溶射（被覆）装置及び溶射（被覆）方法を提案した（特願２０１４-１１２６１７号）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０９−２０１８３３号公報

【特許文献2】特開昭６３−１４１６６６号公報

【特許文献3】特開昭６２−１８６９７２号公報

【特許文献4】特開平０６−２０６０２５号公報

【特許文献5】特開２０１４−１９４６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来公知の技術や、本出願人が提案した技術において、対象物の表面に対して周状に溶射したい場合には、溶射ノズル又は対象物を回転させたり周に沿って移動させる必要がある。
溶射ノズル又は対象物の一方を固定し、他方を回転させるものは公知（例えば、特許文献３、４等参照。）である。
特許文献３、４で公知の技術のように、対象物が比較的大きく、高速処理を求められていない場合は問題がないが、特許文献５で公知の技術のように、紙コップの内面底部周縁を被覆する場合等は、高速な処理が求められる製造ラインで適用すると、処理の完了までに所定の時間を要し、製造ライン全体の効率が低下するという問題があった。
また、紙コップ等の強度の低い対象物の場合、高速の製造ラインで正確に位置決めして固定することが難しく、設備の複雑化や処理速度の低下を招くという問題があった。

【0007】

本発明は、前述した問題点を解決するものであり、ライン全体の効率を低下させることなく、正確に効率よく周状に溶射することができる溶射装置及び溶射方法を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る溶射装置は、溶射ノズルを複数備えた溶射装置であって、溶射ノズルは、粉体を噴出する粉体ノズルと、加熱ガスを噴出する加熱ガス流路部材とを有し、加熱ガス流内に粉体を噴出して対象物に溶射する溶射ノズルであって、前記加熱ガス流路部材の先端側に、周状溶射ノズル部を有し、前記粉体ノズルが、前記周状溶射ノズル部の出口近傍で加熱ガスと合流するように粉体を噴出するように構成され、前記複数の溶射ノズルは、それぞれ粉体ノズルの噴出孔が、周状に複数配列されるとともに、前記粉体ノズルの噴出孔の周方向の位置が異なるように配置されていることにより、前記課題を解決するものである。
また、本発明に係る溶射方法は、前述の溶射装置によって周状に溶射する溶射方法であって、前記溶射ノズルは、それぞれ粉体噴出孔が、周状に複数配列され、前記粉体噴出孔の周方向の位置が異なるように複数回溶射することにより、前記課題を解決するものである。

【発明の効果】

【0009】

本請求項１に係る溶射装置によれば、加熱ガス流路部材の先端側に、周状溶射ノズル部を有することにより、溶射ノズルや対象物を回転させたり周に沿って移動させることなく、対象物の表面に対して周状に溶射することが可能となるため、製造ラインに組み込んだ場合でも、ライン全体の効率を低下させることなく、正確に効率よく周状に溶射することができる。
また、複数の溶射ノズルは、それぞれ粉体ノズルの噴出孔が、周状に複数配列されるとともに、粉体ノズルの噴出孔の周方向の位置が異なるように配置されていることにより、少ない量で短時間の溶射でも、複数回に分けることで、全周にわたって正確に周状に溶射することが可能となる。
また、溶射ノズルを複数配置しているため、連続して対象物を処理可能でライン全体の速度の低下はなく、さらに、１回あたりの溶射量を減らし、溶射時間を短くすることで速度を向上させ、効率を高めることも可能となる。

【0010】

本請求項２に記載の構成によれば、加熱ガス流路部材が、粉体ノズルを内挿する筒状に構成され、加熱ガス流路部材と粉体ノズルとの間に周状の加熱ガス流路が形成されていることにより、簡単な構成で、周状に均一に加熱ガスを噴出することが可能となり、さらに正確に効率よく周状に溶射することができる。
本請求項３に記載の構成によれば、粉体ノズルが、粉体の噴出孔を周状に複数有していることにより、溶射すべき粉体を周方向で均等に噴出することが可能となり、さらに正確に効率よく周状に溶射することができる。
本請求項４に記載の構成によれば、周状溶射ノズル部が、加熱ガス流路部材の出口延長部と、出口延長部との間に所定の噴出流路を形成する内側ノズル部材を有することにより、ノズルの構造が単純化される。
本請求項５に記載の構成によれば、内側ノズル部材が、粉体ノズルの先端側に着脱可能に設けられていることにより、周状溶射ノズル部の内面のメンテナンスが容易となり、正確な溶射を維持することが可能となる。

【0011】

本請求項６に記載の構成によれば、出口延長部が、加熱ガス流路部材の先端側に着脱可能に設けられていることにより、周状溶射ノズル部全体を着脱可能とすることができ、さらに確実にメンテナンスすることが可能となる。
本請求項７に記載の構成によれば、粉体ノズルの上流側に、粉体を定量ずつ切り出すシャッター部を有することにより、さらに正確に溶射を行うことが可能となる。
本請求項８に記載の構成によれば、周状加熱ガス流路には、加熱ガス流路部材と粉体ノズルとの間を隔離するシールドエア流路部材を有することにより、粉体ノズルとシールドエア流路部材の間に断熱のためのエアを供給することが可能となり、周状加熱ガス流路内の熱により粉体ノズルが過熱することなく、粉体噴出孔からの粉体の噴出が安定し、さらに正確に溶射を行うことが可能となる。

【0012】

本請求項９に係る溶射方法によれば、粉体ノズルの噴出孔の周方向の位置が異なるように複数回溶射することにより、少ない量で短時間の溶射でも、複数回に分けることで、全周にわたって正確に周状に溶射することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係る溶射装置の溶射ノズルの断面図。

【図2】粉体ノズルの先端部分の断面図及び底面図。

【図3】本発明の第１実施形態に係る溶射装置の溶射ノズルの溶射説明図。

【図4】粉体ノズルの噴出孔の配列の説明図。

【図5】粉体ノズルの他の実施形態の説明図。

【図6】本発明の第２実施形態に係る溶射装置の溶射ノズル及び清掃手段の説明図。

【図7】本発明の第２実施形態に係る溶射装置の溶射ノズルの清掃時の説明図。

【図8】本発明の第３実施形態に係る溶射装置の溶射ノズル及び清掃手段の説明図。

【図9】本発明の第３実施形態に係る溶射装置の溶射ノズルの清掃時の説明図。

【図10】本発明の第３実施形態に係る溶射装置の溶射ノズルの他の形態の清掃手段の説明図。

【図11】本発明の第４実施形態に係る溶射装置の溶射ノズル及び清掃手段の説明図。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0014】

本発明の第１実施形態に係る溶射装置の溶射ノズル１００は、図１に示すように、粉体を噴出する粉体ノズル１１０と、加熱ガスを噴出する加熱ガス流路部材１２０とを有し、合成樹脂等の粉体を加熱ガス中に噴出して対象物表面に溶射するものである。
加熱ガス流路部材１２０の先端側には、加熱ガス流路部材１２０の出口延長部１２２と内側ノズル部材１２３で構成された周状溶射ノズル部１２１を有しており、粉体ノズル１１０の先端の噴出孔１１１から噴出される粉体が、周状溶射ノズル部１２１の出口近傍で加熱ガスと合流するように構成されている。

【0015】

加熱ガス流路部材１２０は粉体ノズル１１０を内挿する筒状に構成され、加熱ガス流路部材１２０と粉体ノズル１１０との間に周状の加熱ガス流路が形成され、加熱ガス供給管１２４から加熱ガスが供給され、周状溶射ノズル部１２１から加熱ガスが噴出するように構成されている。
また、本実施形態では、周状の加熱ガス流路に、加熱ガス流路部材１２０と粉体ノズル１１０との間を隔離する筒状のシールドエア流路部材１３０が設けられ、加熱ガスがシールドエア流路部材１３０の外側を流れように構成されている。

【0016】

粉体ノズル１１０は、図２に示すように、粉体の噴出孔１１１を周状に等間隔に８個有している。
粉体ノズル１１０の上流側には、粉体を定量ずつ切り出すシャッター部（図示せず）を有しており、所望の量の粉体を所望のタイミングで噴出孔１１１から噴出可能に構成されている。
なお、噴出孔１１１の数を等間隔に８個としたが、その間隔や数は、溶射対象に対する溶射量や溶射態様に応じて、適宜設定すればよい。
また、開口形状も、図示では円形としたが、周方向に長い形状としてもよく、周方向に連続するスリット状に形成してもよい。

【0017】

以上のように構成された第１実施形態の溶射装置の溶射ノズル１００により、容器Ｃの内面底部周縁に樹脂を溶射して被覆する動作について、図３に基づいて説明する。
溶射ノズル１００と溶射対象である容器Ｃが相対的に移動して、容器Ｃの内面底部周縁に溶射可能な位置まで溶射ノズル１００が容器Ｃに挿入される。
この挿入移動時は、加熱ガスＨＧのみが噴出されて、溶射位置に達した際に、図３に示すように、粉体ノズル１１０の噴出孔１１１から樹脂の粉末ＰＷが所定量噴出される。

【0018】

噴出された粉末ＰＷは、周状溶射ノズル部１２１の出口近傍で加熱ガスＨＧと合流し、加熱ガスＨＧの熱により溶融又は半溶融状態となって容器Ｃの内面底部周縁に付着し、所望の樹脂被覆が得られる。
その後の加熱ガスＨＧは、排気ＥＧとなって容器Ｃの上方から排出される。
なお、本実施形態では、粉体ノズル１１０とシールドエア流路部材１３０の間に、粉体ノズル１１０が加熱ガスＨＧの熱の影響を受けないように、冷却ガスＣＧが供給されているが、その供給量は、断熱効果を発揮できる程度の少量でよく、加熱ガスＨＧの温度や流れに影響を与えることはない。

【0019】

噴出孔１１１からの溶射は、噴出方向を中心線から離れるほど溶射量が少なくなるため、周状に等間隔に配置された噴出孔１１１からの溶射では容器Ｃの内面底部周縁の全周が均等に被覆できない場合がある。
容器Ｃの内面底部周縁の全周が長く、１回の溶射量を多くしなければならない場合がある。
そのような場合には、例えば、図４ａに示す噴出孔１１１ａの位置と、周方向に半ピッチ分にずらした図４ｂに示す噴出孔１１１ｂの位置の、２回溶射することで、１回の溶射量を減らし、より均等な被覆を行うことが可能となる。
２回溶射を行うには、溶射ノズル１００全体を回転させてもよく、容器Ｃの製造ライン中に、図４ａに示す粉体ノズル１１０ａを有する溶射ノズルと、図４ｂに粉体ノズル１１０ｂを有する溶射ノズルとを準備し、２ステップで溶射してもよい。
さらに、周方向にずらすピッチを１／ｎ（ｎ≧２：ｎは整数）とし、ｎ回溶射するようにしてもよい。

【0020】

また、内面底部周縁が円形ではない、例えば、楕円形の容器の場合、図５に示すように、粉体ノズル１１０ｃを楕円形とし、他の構成も全てこれに合わせて断面形状を構成することで対応可能である。
このような形状の場合、溶射ノズル全体を回転させる方法は採用できないため、ｎ回溶射する場合は、噴出孔１１１の位置の異なる溶射ノズルをｎ個準備する方法を採用することとなる。

【実施例2】

【0021】

本発明の第２実施形態に係る溶射装置の溶射ノズルは、図６に示すように、内側ノズル部材１２３が、粉体ノズル１１０の先端中央部に設けられた取付部１１２に、図示の上下方向に移動可能に取付けられており、その他の構成は前述の第１実施形態と同様である（図示も簡略化した。）。
そして、溶射すべき容器を保持する容器保持部材Ｔと集塵部材１４１のいずれかが、溶射ノズルの下方に来るように、相対的に移動可能に構成されている。

【0022】

以上のように構成された第２実施形態の溶射装置の溶射ノズルの清掃時の動作について説明する。
まず、図６に示すように、溶射ノズルの下方に容器保持部材Ｔが位置している状態で、第１実施形態の溶射ノズルと同様の溶射の動作をした後、溶射ノズルの下方に集塵部材１４１が位置するように相対移動する。
そして、図７に示すように、内側ノズル部材１２３を集塵部材１４１に押し付け、内側ノズル部材１２３を粉体ノズル１１０に向けて移動させて、溶射ノズルの出口間隔を小さくする。
この状態で、清掃用ガスＳＧを、溶射時の加熱ガスＨＧと同じ経路で噴出することで、溶射ノズルの出口での清掃用ガスＳＧの流速を高め、内面に付着した粉末を取り除く。
取り除かれた粉末は、集塵部材１４１によって集められ、周辺に飛散することはない。
なお、清掃用ガスＳＧは、溶射時の加熱ガスの供給経路上に導入弁等を設けて供給してもよく、溶射のための加熱ガスをそのまま、あるいは加熱を停止して清掃用ガスＳＧとして使用してもよい。

【実施例3】

【0023】

本発明の第３実施形態に係る溶射装置の溶射ノズルは、図８に示すように、出口延長部１２２が加熱ガス流路部材１２０と接続・分離可能に形成され、周状溶射ノズル部１２１を構成する出口延長部１２２と内側ノズル部材１２３が独立して一体となったもので、その他の構成は前述の第１実施形態と同様である（図示も簡略化した。）。
そして、溶射ノズルの側方に清掃ノズル１４２が配置され、周状溶射ノズル部１２１が、スライド分離チャック１４４によって清掃ノズル１４２の下方に移動可能に構成されている。

【0024】

以上のように構成された第３実施形態の溶射装置の溶射ノズルの清掃時の動作について説明する。
まず、図８に示すように、溶射ノズルの下方に容器保持部材Ｔが位置している状態で、第１実施形態の溶射装置の溶射ノズルと同様の溶射の動作をした後、スライド分離チャック１４４が周状溶射ノズル部１２１を移動させる。
そして、図９に示すように、周状溶射ノズル部１２１が清掃ノズル１４２の下方に位置決めされ、清掃ノズル１４２が下降して周状溶射ノズル部１２１に挿入される。
この状態で、清掃ノズル１４２から清掃用ガスを噴出することで、内面に付着した粉末を取り除く。
なお、周状溶射ノズル部１２１が円形の場合、清掃ノズル１４２に代えて、図１０に示すように、一体型清掃ブラシ１４３を溶射ノズルの側方に配置し、一体型清掃ブラシ１４３を挿入、回転することで、内面に付着した粉末を取り除いてもよい。

【実施例4】

【0025】

本発明の第４実施形態に係る溶射装置の溶射ノズルは、図１１に示すように、内側ノズル部材１２３が、粉体ノズル１１０の先端中央部に設けられた取付部１１２に対し、分離可能に取付けられており、その他の構成は前述の第１実施形態と同様である（図示も簡略化した。）。
そして、溶射すべき容器を保持する容器保持部材と上下分離チャック１４６のいずれかが、溶射ノズルの下方に来るように、相対的に移動可能に構成されている。
また、上下分離チャック１４６の近傍に、分離型清掃ブラシ１４５が配置されている。

【0026】

以上のように構成された第４実施形態の溶射装置の溶射ノズルの清掃時の動作について説明する。
まず、溶射ノズルの下方に容器保持部材が位置している状態で、第１実施形態の溶射ノズルと同様の溶射の動作をした後、溶射ノズルの下方に上下分離チャック１４６が位置するように相対移動する。
そして、図１１に示すように、上下分離チャック１４６によって内側ノズル部材１２３を下方に分離して固定し、分離型清掃ブラシ１４５によって、加熱ガス流路部材１２０の出口延長部１２２及び内側ノズル部材１２３の周状溶射ノズル部の内面に相当する部分に付着した粉末を取り除く。

【符号の説明】

【0027】

１００ ・・・ 溶射ノズル
１１０ ・・・ 粉体ノズル
１１１ ・・・ 噴出孔
１１２ ・・・ 取付部
１２０ ・・・ 加熱ガス流路部材
１２１ ・・・ 周状溶射ノズル部
１２２ ・・・ 出口延長部
１２３ ・・・ 内側ノズル部材
１２４ ・・・ 加熱ガス供給管
１３０ ・・・ シールドエア流路部材
１４１ ・・・ 集塵部材
１４２ ・・・ 清掃ノズル
１４３ ・・・ 一体型清掃ブラシ
１４４ ・・・ スライド分離チャック
１４５ ・・・ 分離型清掃ブラシ
１４６ ・・・ 上下分離チャック
Ｒ ・・・ 加熱ガス流路
Ｃ ・・・ 容器
Ｔ ・・・ 容器保持部材
ＰＷ ・・・ 粉体
ＨＧ ・・・ 加熱ガス
ＣＧ ・・・ 冷却ガス
ＥＧ ・・・ 排気
ＳＧ ・・・ 清掃用ガス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】