JPH0798170B2 - 真空プラズマ噴霧システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、真空プラズマ噴霧システムに関し、より詳細
には、中に加工物が配置され得る真空噴霧チャンバと、
噴霧チャンバ内に真空を形成するための装置と、噴霧チ
ャンバ内に配置されており、モーター駆動される駆動機
構及び各制御システムにより少なくとも１つの移動方向
において加工物に対して変更可能な位置を有するプラズ
マガンとを備える真空プラズマ噴霧システムに係る。

［従来の技術］ 真空プラズマ噴霧システムは西ドイツ特許DE−OS304383
0により周知である。

このような真空プラズマ噴霧システムを使用することに
より、プラズマ噴霧プロセスで被覆されるコーティング
を加工物に提供することが可能である。このたに、ま
ず、加工物は噴霧チャンバ内に配置される。次に噴霧チ
ャンバは排気される。次にガンを使用して加工物に粉末
物質を薄層状に噴霧する。

加工物の全表面を所望のコーティングで確実に被覆する
ためには、プラズマガンを加工物に対して少なくとも１
つの運動方向に運動させる駆動及び制御機構に接続す
る。ガンに必要な軸の数は被覆すべき加工物に依存す
る。

西ドイツ特許DE−OS3043830に記載のシステムは、ガン
の駆動に必要な本質的部分、即ち全駆動機構を噴霧チャ
ンバの内側に収容している。駆動機構はプラズマガンの
３つの運動方向、即ち噴霧距離を調整するための鉛直運
動、加工物軸内の並進運動（ガンマニピュレータの往復
運動）及び旋回運動を助長する。

これらの運動には、上述のように噴霧チャンバの内側に
配置された機械的に複雑な運動システムが必要である。
これは、数個の案内ロッド、カルダン継手、入れ子機
構、歯付きラックピニオン機構が噴霧チャンバ内で保護
されずに収容されており、従って噴霧チャンバの極めて
侵食性の雰囲気（真空、熱、塵）中に機械的システム全
体が晒されることを意味する。従って、噴霧チャンバ内
の上記周囲条件により機械的駆動装置に障害又は損傷が
生じ易いので、駆動システム全体の信頼性が低下する。

この既知のシステムの別の欠点は、噴霧チャンバ内に機
械的システム全体を収容しているため、塵が堆積し得る
表面が非常に大きいという点にある。更に、凹部又は空
洞部に塵が堆積し得るが、これを除去するのは容易でな
い。また、このような機械的システムは排気が困難な非
常に多数の狭いギャップや空洞部を有している。従っ
て、噴霧チャンバの排気時に場合によってはこれらのギ
ャップ及び空洞部から残留酸素が離脱し、被覆工程には
好ましくない効果を及ぼす。

別の既知のプラズマ噴霧システムは、プラズマガンを加
工物に対して運動させるために噴霧チャンバの内側でロ
ボットを使用している。運動学的観点からみると、この
設計は複雑な加工物を被覆するのに好適である。被覆に
あっては、ロボットとターンテーブルとの両方をチャン
バ内に押し入れ、ドアを閉じる。

この結果、噴霧チャカバ内の全素子は著しい熱、塵及び
真空にさらされる。これは、駆動装置及び測定システム
を有するロボットの複雑な機械的システム、並びにター
ンテーブルに特に言えることである。

この方法も、粉末が堆積してエアポケットを形成する多
数の空洞及びギャップが存在するという深刻な欠点があ
る。どちらの要因とも不活性雰囲気を悪化させ、従って
噴霧効果に影響する。別の深刻な欠点としては、システ
ム全体を清掃することが困難である（ちなみにこのよう
なプラズマ噴霧システムでは製造工程中に一般に１〜２
の粉末又は塵が形成され、チャンバ内に残留すると考え
られるべきである）。

［発明が解決しようとする課題］ この従来の技術に鑑み、本発明の目的は、プラズマガン
の駆動装置における上記した欠陥を解消すると共に、噴
霧チャンバ内の清掃を容易にする真空プラズマ噴霧シス
テムを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、前述の目的は、加工物を中に設置する
ための噴霧チャンバと、噴霧チャンバ内を真空にするた
めの装置と、噴霧チャンバ内に配置されており、モータ
ー駆動される駆動機構及び夫々の制御システムにより少
なくとも１つの移動方向において加工物に対する相対位
置が変更自在であるプラズマガンとを備える真空プラズ
マ噴霧システムであって、全駆動機構及び制御システム
が、噴霧チャンバの頂部に固定されたマニピュレータの
ハウジング部内に設けられており、噴霧チャンバに対し
て密閉されていると共に、駆動機構が３つの駆動群から
構成されており、第１の駆動群は加工物までの噴霧距離
を調整するためにガンの上下運動を行い、第２の駆動群
は第１の水平軸とするガンの旋回運動を行い、第３の駆
動群は第１の水平軸に対して垂直な第２の水平軸を軸と
するガンの旋回運動を行うように構成されており、マニ
ピュレータが外側ハウジングと外側ハウジングに収容さ
れた内側ハウジングとを有しており、内側ハウジングが
密閉された第２及び第３の駆動群を収容しており、内側
ハウジングが噴霧チャンバ内に突出し且つ噴霧チャンバ
内に配置された端部にガンを支持しており、第１の駆動
群が内側ハウジングを昇降させるように外側ハウジング
内に少なくとも部分的に配置されていることを特徴とす
る真空プラズマ噴霧システムによって達成される。

［作用］ 本発明の真空プラズマ噴霧システムによれば、第１の駆
動群は前記加工物までの噴霧距離を調整するためにガン
の上下運動を行い、第２の駆動群は第１の水平軸を軸と
するガンの旋回運動を行い、第３の駆動群は第１の水平
軸に対して垂直な第２の水平軸を軸とするガンの旋回運
動を行う。マニピュレータは噴霧チャンバに対して密閉
された外側ハウジングと外側ハウジングに収容された内
側ハウジングとを有しており、内側ハウジングが密閉さ
れた第２及び第３の駆動群を収容している。また、内側
ハウジングが噴霧チャンバ内に突出し且つ噴霧チャンバ
内に配置された端部にガンを支持しており、第１の駆動
群が内側ハウジングを昇降させるように外側ハウジング
内に少なくとも部分的に配置されている。

第２の駆動群、第３の駆動群は、それぞれ第１の水平
軸、第１の水平軸に対して垂直な第２の水平軸を軸とす
るガンの旋回運動を行うように構成されているため、所
定の大きさの加工物に対してコーティングを行う場合、
直線運動のみにより作業平面内の移動を行う構成に比較
して、その機構自体の移動範囲を大幅に狭くし得るた
め、第２の駆動群及び第３の駆動群をその内部に収容す
るマニピュレータの内側ハウジングを小型にし得る。そ
のため、噴霧チャンバに対して密閉されているマニピュ
レータのハウジング部は、全ての駆動群及び制御システ
ムをその内部に収容し得、噴霧チャンバ内の真空に対し
て噴出される部分の表面積が小さくなる。

従来の真空プラズマ噴霧システムにおいては、真空に接
する表面積が広く大量の塵が蓄積しやすい点、排気が困
難な狭い塵ポケット、ギャップや空洞部を有しておりそ
こから残留酸素が離脱し、被覆工程に悪影響を及ぼすと
いうような問題が発生していたが、それに対して本発明
では噴霧チャンバ内の真空に対して露出される部分は、
プラズマガン、及び内側ハウジングのみであり駆動部分
は噴出しておらず、全駆動システムは駆動システム内へ
の塵の蓄積を阻止するように、噴霧チャンバ内部に対し
て密閉されており、狭いギャップや空洞部等をほとんど
有していないため狭いギャップや空洞部の残留酸素によ
る被覆工程への悪影響が大幅に改善される。更に、噴霧
チャンバ内に露出している部分の形状は縁部や角を有し
ない簡単な形状であるため、噴霧チャンバ内の清掃が非
常に容易になり、マニピュレータ全体の確実且つ支障な
い操作が保証されている。

従って、本発明の噴霧システムによれば、全駆動部分を
噴霧チャンバの有害な雰囲気の外側に配置するので、塵
及び／又は熱の影響による傷は駆動部分に生じない。更
に、排気中に抽気でき、従って被覆品質を実質的に劣化
させ得る塵ポケットや空洞部が形成されることもない。
接触するのに不都合な縁部や角が存在していないので、
噴霧チャンバ内の表面は最小限に減少し、清掃も容易に
できる。更に、マニピュレータはガンを３本の軸の周囲
に運動させ、第１の軸により、ガンは噴霧距離を調整す
るために上下に運動し得、第２の軸は噴霧チャンバの横
断方向におけるガンの旋回運動を行い、第３の軸は噴霧
チャンバの鉛直方向の旋回運動を行う。水平軸により規
定される２つの旋回運動は相互に90°ずれており、この
結果、プラズマガンは広い被覆表面に到達可能である。
第３の駆動群は、ガンが水平方向にも噴霧できる程度ま
で第２の水平軸に関する旋回運動を可能にできるように
設計されている。このように規定されたガンの運動軸を
選択することにより、タービン翼のような複雑な加工物
であっても多数の加工物を被覆するために必要な全ガン
運動が得られる。これらの２つの旋回運動により、ター
ビン翼の翼形状及び翼プロフィル自体は最適に被覆され
得る。また、第１の駆動群は内側ハウジングを昇降させ
るために少なくとも部分的に外側ハウジング内に配置さ
れるため、外側ハウジング内の第１の駆動群により昇降
され得る別個の内側ハウジング内で２の旋回運動のため
の駆動装置を配置することができる。

本発明の噴霧システムの他の好ましい特徴によれば、内
側ハウジングは外側ハウジング内を鉛直方向に伸延する
滑りロッドの滑り路により案内され、第１の駆動群の駆
動モーターは外側ハウジングにフランジ状に取り付けら
れており、外側ハウジング壁を通るモーター駆動装置の
耐圧兼防塵管路を確保するために、外側ハウジングの壁
に適当な回転伝動管路が設けられているのがよい。

本発明の噴霧システムの更に他の好ましい特徴によれ
ば、回転伝動管路は好ましくは２つのＯリングと協働す
るように設計されており、Ｏリングシール間でバックア
ップ排気が行われるのがよい。漏洩が生じると、Ｏリン
グ間で排気が行われ、マニピュレータ内部に空気が入る
のを阻止する。

本発明の噴霧システムの更に他の好ましい特徴によれ
ば、内側ハウジングが、第２及び第３の駆動群の駆動モ
ーター及び該駆動群の制御システムを収容している駆動
ハウジングと、２つの駆動群の駆動シャフトが貫通して
いる噴霧チャンバに隣接して配置された中間ハウジング
と、第２の駆動群に属する旋回駆動機構を含む揺動ハウ
ジングと、旋回ハウジングに固定され且つ第３の駆動群
に属する駆動機構を収容している歯車ハウジングとを有
しており、ガンは歯車ハウジングに固定され、第２の水
平軸の周りを旋回し、内側ハウジングはいずれも噴霧チ
ャンバから密封された数個の部分ハウジングから構成さ
れており、第２及び第３の駆動群に属する駆動機構は、
各ハウジングを通って伸延しているのがよい。ハウジン
グ部分はこれらの駆動機構を密閉しており、塵は内側ハ
ウジングの内側に侵入できない。内側ハウジングが個々
の部分ハウジング内に配置された駆動機構の部品を容易
に交換及び整備できる。各部分ハウジングの連結用のた
めに中間フランジが設けられており、駆動ハウジング、
中間ハウジング、旋回ハウジング及び歯車ハウジングは
このフランジを介して相互に耐真空連結されている。こ
のために、フランジの両側でＯリングシール等を使用す
ることができる。

本発明の噴霧システムの更に他の好ましい特徴によれ
ば、第２の駆動群は、歯付きベルトを介して第２の駆動
群の駆動モーターにより駆動され且つ揺動ハウジング内
の旋回機構により旋回運動に変換される回転運動を有す
る駆動シャフトを備えており、旋回機構は、駆動シャフ
トに連結され且つ横断軸の周囲を旋回し、且つ夫々の内
側ねじを有するスライドを回転させるスピンドルを備え
ており、スライドは旋回ハウジングの内側壁に連結され
た支持ブラケットに固定されており、スピンドル軸に対
して垂直な軸の周囲を旋回し、この旋回機構により、駆
動シャフトの回転運動は旋回ハウジングの旋回運動に変
換されるのがよい。歯車ハウジングが旋回ハウジングに
固定され且つガンを支持しているので、第１の水平軸周
囲の旋回運動が容易に得られる。

本発明の噴霧システムの更に他の好ましい特徴によれ
ば、第３の駆動群が、歯付きベルト車を介して第３の駆
動群の駆動モーターにより駆動され且つ中間ハウジング
を通って旋回ハウジング内に伸延する駆動シャフトと、
揺動ハウジングを通って駆動シャフトの延長として延び
るカルダンシャフトと、歯車ハウジング内に配置されて
おり、駆動シャフトの回転運動を第２の水平軸に関する
ガンの旋回運動に変換する歯付きベルト伝動装置を有す
る傘歯車とから構成されているのがよい。これらの手段
により、第２の水平軸に関するガンの旋回駆動装置はこ
の目的で上部駆動ハウジングに配置された駆動モーター
により適当なシャフトを介して方向転換され、旋回ハウ
ジングのシャフトはカルダンシャフトにより伸延してい
るため、旋回ハウジングのどの旋回位置でも容易に駆動
できる。当然のことながら、駆動群が相互に独立して駆
動されるので、各駆動運動は別々又はオーバーラップす
る運動方向に実施され得、換言するならガンは任意の方
向に運動自在である。

本発明の噴霧システムの更に他の好ましい特徴によれ
ば、耐真空外側ハウジングが固定され且つ部分ハウジン
グを有する内側ハウジングが、噴霧チャンバ内に貫通し
ている噴霧チャンバの頂部にはフランジに配置されてお
り、フランジには噴霧チャンバ内に到達するベローズが
固定されており、ベローズは中間ハウジングと旋回ハウ
ジングとの間のフランジの領域内で内側ハウジングと耐
真空連結しているのがよい。このベローズは可撓性の塵
及び熱シールドを形成しており、従って外側ハウジング
及び内側ハウジングの一部を噴霧チャンバ内の強い熱か
ら保護する。この熱及び塵シールドは、損傷を生じるこ
となく第１の駆動群により昇降されるガンの上下運動に
従うことができるように、ベローズとして設計されてい
る。ベローズは旋回ハウジングのほぼ全長にわたって横
方向に伸延しており、中間ハウジングと旋回ハウジング
との間でドーム形凹部によりフランジに固定されてい
る。従って、ベローズは旋回ハウジングを少なくとも部
分的に覆い、該ハウジングを外側から塵及び熱に対して
保護している。

本発明の噴霧システムの更に他の好ましい特徴によれ
ば、内側ハウジング内に配置された部分ハウジングの壁
及び外側ハウジングの壁は、二重壁と、二重壁の間の冷
却水を流通させるための接続部とを少なくとも一部に備
えているのがよい。それにより、機械的システム全体を
完全に水冷することができ、機械的システムを熱の影響
から完全に保護することができる。

本発明の噴霧システムの更に他の好ましい特徴によれ
ば、内側ハウジングの内部が、不活性ガス、特にアルゴ
ンを充填するのがよい。内側ハウジングが完全に密閉さ
れるので、内側ハウジングの内部を一旦排気し、その後
不活性ガス、特にアルゴンを充填することにより内側ハ
ウジング内の駆動機構の最適な保護を得ることができ
る。アルゴン充填の圧力は大気圧よりもやや高く、連続
的に制御される。アルゴンを使用するので、漏れが生じ
ても噴霧プロセスに危険はない。

本発明の噴霧システムの更に他の好ましい特徴によれ
ば、外側ハウジングの防塵内部が噴霧チャンバと圧力接
続しているのがよい。外側ハウジングの内部の圧力相殺
は噴霧チャンバとの間に圧力相殺が可能である。従っ
て、外側ハウジングの内部には常に冷たい無塵真空状態
が形成される。

以下、図例を参考に本発明を詳細に説明する。

［実施例］ 第１図中、全真空プラズマ噴霧システムを参照番号１で
示す。噴霧システムのうち本発明に関連する本質的な部
分のみを示してある。プラズマ噴霧システムは噴霧チャ
ンバ２を含んでおり、該チャンバ内に加工物が配置され
得る。このようなシステムでは、加工物３はプラズマガ
ン４を使用して被覆される。従来技術ではこの方法は真
空プラズマ噴霧方法として知られている。

本発明のマニピュレータ全体は参照番号５で示され、噴
霧チャンバ２内に吐出する端部にガン４を支持してい
る。マニピュレータ５により、後述するようにガン４の
位置を加工物３に対して変化できる。

本発明のマニピュレータ５は、噴霧チャンバの頂部でフ
ランジ14に取り付けられ且つ圧力に耐え得る外側ハウジ
ング６を備えている。外側ハウジングは、案内ロッド上
を案内され且つ昇降可能な内側ハウジング７を収容して
いる。内側ハウジングは相互にフランジを付けて配置さ
れた部分ハウジングから構成されている。上部ハウジン
グ８は、後述する駆動機構の駆動ハウジングである。こ
の駆動ハウジング８は、中間ハウジング９により噴霧チ
ャンバ２と結合されている。この中間ハウジングは揺動
ハウジング10に隣接しており、揺動ハウジング自体は歯
車ハウジング11に固定されている。プラズマガン４は歯
車ハウジングに固定されている。

ここで、上部ハウジング８、中間ハウジング９、揺動ハ
ウジング10及び歯車ハウジング11が、内側ハウジングに
対応している。

このマニピュレータ５により、ガン４は相互に直交する
３本の軸の周囲を運動することができる。第１の運動方
向は矢印Ａで示され、ガン４から加工物３までの距離を
増減することが可能な上下運動から構成される。これら
の鉛直方向の運動可能性に加えて、相互に垂直な２本の
水平軸の周囲の２つの旋回可能性がある。第１の水平軸
12は旋回ハウジングを通って伸延し、第１図の右又は左
側へ向かって矢印Ｂの方向にガンを旋回させることがで
きる。第２の水平軸13は歯車ハウジング11を通って伸延
しており、矢印Ｃの２つの回転方向にガン４を旋回運動
させることができる。

第１図に示すように、外側ハウジング６は上述のように
フランジ14に取り付けられており、このフランジにより
噴霧チャンバ２と連結されている。耐真空接続を得るた
めに、フランジカラーにＯリング15及び16が配置されて
いる。フランジ14の上部フランジカラー18の内側開口に
は、ベローズ17の上端が固定されている。ベローズは旋
回ハウジング10の第１の水平軸12の水平面を越えて噴霧
チャンバ２内に伸延しており、中間ハウジング９を完全
に覆うと共に旋回ハウジング10を部分的に覆っている。
ベローズ17の底部にはフランジ20に到達するドーム形凹
部19が設けられており、該フランジにより中間ハウジン
グ９は旋回ハウジング10に密接に連結されている。

このベローズは外側ハウジング６と内側ハウジング７と
の間の自由空間のための熱及び塵シールドとして機能す
る。ベローズは損傷を生じることなく内側ハウジングの
昇降運動に従うことができる。

主に外側ハウジング６に収容されている第１の駆動群21
は、内側ハウジング７を昇降させ、従って鉛直方向にお
けるガンから加工物までの噴霧距離を変えるように機能
する。

第１の駆動群21は、回転伝動管路を介して外側ハウジン
グ６のハウジング壁61を通って伝動される駆動モーター
22を含んでいる。回転伝動管路は、貫通しているシャフ
ト28の軸方向において相互に所定の距離を隔てて配置さ
れた２個のＯリング29及び30を含んでいる。これらの２
個のＯリングの間には、バックアップ排気を可能にする
接続管31が配置されている。駆動モーター22は、モータ
ーにより駆動されるスピンドル25に対して既知の方法及
び軸受24を介して作用する。内側ハウジング７の外側に
は支持リング27が溶接されている（溶接シーム）。この
支持リングはねじ付きナット31に連結されており、従っ
て内側ハウジング７はスピンドル25の回転時に支持リン
グによりこのナットを介して上昇する。外側ハウジング
６のスピンドル25と逆の側には２個の案内ロッド26が固
定されており、これらのロッドにより、内側ハウジング
７は支持リング27及び下方に配置された支持リング35を
介して対応する滑り路33及び34と共に案内される。

従って、内側ハウジング７は第１の駆動群21により外側
ハウジング６の内側を矢印Ａの方向に昇降され得る。外
側ハウジングは耐真空カバー36により閉止され、更に、
例えば真空ポンプ等が接続され得る別の接続部37を有し
ている。ハウジング６全体は密閉されており、従って真
空下でセットされ得る。

次に、各部分ハウジング8,9,10及び11を有する内側ハウ
ジング７の構造について説明する。第２図は、駆動ハウ
ジング８の縦断面図である。駆動ハウジングは二重壁式
円筒形外壁37を有しており、頂部をカバー38、底部39に
より密閉されている。このため、夫々底及びカバーとハ
ウジング壁との間にはＯリング40及び41が使用されてい
る。更に、カバー38は二重壁を有しており、カバーの冷
却のための冷却水が導入され得る接続部42を有してい
る。

駆動ハウジング８は、他の２つの駆動群43及び44の一部
を収容している。駆動群43はシャフト46を駆動するモー
ター45を有しており、モーターから吐出するシャフトの
端部には歯付きベルト車が設けられている。モーター45
はフランジ48により受台49に支持されており、該受台は
ハウジング底39に装着されている。モーター45の駆動は
歯付きベルト50及び歯付きベルト車51により駆動シャフ
ト52に伝動される。底領域39において、駆動シャフト52
は転動軸受53上を移動する。中間ハウジング９内に突出
する駆動シャフト52の下端には、高さを張設可能な連結
ジャーナル54が設けられており、該ジャーナルにより駆
動シャフト52は回転駆動を維持するべく、後述するよう
にカルダンシャフトに連結され得る。

第３の駆動群44は、同様にハウジング底に対して台座55
に支持されたモーター56を含んでおり、該モーターの駆
動は第２の駆動群と同様に、モーターシャフトに支承さ
れた歯付きベルト車、歯付きベルト59及び駆動シャフト
60に装着された歯付きベルト車62を通って伝動される。
駆動シャフト60も同様に、底39を通り、軸受63を通って
中間ハウジング９内に導入される。

第２図のIII−III線における断面を示す第３図に示すよ
うに、歯付きベルト車51及び62の上方において駆動シャ
フト52及び60には別の歯付きベルト車64及び65が装着さ
れている。歯付きベルト車64は歯付きベルト66を介して
制御歯車67に連結されている。制御歯車67には、圧力ス
イッチ69及び70と協働する制御カム68が配置されてい
る。これらの圧力スイッチ69及び70のリミットスイッチ
として作用し、駆動モーター45を制御するために機能す
る。スイッチは180°回転後制御歯車67を切断するよう
な間隔に相互に配置されている。

歯付きベルト71は歯付きベルト車65から別の制御プリー
72に導かれ、該制御歯車も同様に、駆動モーター56を制
御するためのリミットスイッチ74及び75と協働する制御
カム73を備えている。従って、モーター56及び45に必要
な機械的制御素子も駆動ハウジング８内に密閉されてい
る。

続いて、第４図及び第５図について旋回ハウジング10内
の第１及び第２の駆動群を更に説明する。

中間ハウジング９内に突出する駆動シャフト52（第２図
参照）は、高さを張設可能な接続ジャーナル74を介して
隣接するシャフトセクション75と連結する固定回転接続
部を有している。シャフトセクション75はフランジ付き
カバー76を通って中間ハウジング９内に到達している。
カバーの管路はローラー軸受77を備えている。駆動シャ
フト74及びシャフトセクション75はカルダンシャフト78
により旋回ハウジング内に延在しており、出口79を通っ
て下方向に延び、歯車ハウジング11内に導かれる。カル
ダン継手は駆動を旋回ハウジング10の旋回運動に従わせ
るために必要である。

旋回ハウジング10は、ドラム81が内側に配置された外側
ハウジング80を備えており、該ドラムはハウジング80内
を第１の水平軸12について回転可能である。内側ドラム
81を回転させるために、スピンドルが駆動シャフト60
（第２図参照）の連続として接続ジャーナル82を通って
設けられている。スピンドルは軸受84上を通っており、
スピンドル軸に垂直な水平軸85の周囲を旋回する。駆動
シャフト60の回転運動によりスピンドルは回転し、従っ
てこのスピンドル上を、内側ねじ付きスライド86が上下
運動し得る。スライド86は、ドラム81に連結された２個
の軸受ブラケット87内の軸受ジャーナル88により横方向
に固定されており歯、且つ軸89について旋回し得る。

軸85の周囲の旋回軸受により、スライド86が上下運動す
ると第４図の左右に移動可能なスピンドル83の回転運動
により、内側ドラム81は第１図の矢印Ｂの方向に左右に
旋回可能である。ハウジング11が溶接シーム90によりド
ラムにしっかり連結されているので、歯車ハウジング11
も同様に第１の水平軸12についてドラム81を旋回運動さ
せる。第４図のＶ−Ｖ線に沿う断面を示す第５図から明
らかなように、旋回ハウジング10の外側ハウジング80は
二重壁を有する大形に設計されており、旋回ハウジング
全体を冷却するために冷却水接続部を有している。ドラ
ム81は、旋回運動中に外側ハウジングにスロット又はギ
ャップが形成されて噴霧チャンバから塵が侵入するのを
阻止するように、Ｏリング92,93,94,95,96により密閉さ
れている。

更に、図面は軸受84の詳細な構造を示している。この軸
受は駆動シャフト延長部98の回転伝動管路のための溝付
き軸受97から構成されている。軸受ジャーナル99は、滑
り軸受100内に軸85について旋回する溝付き軸受98を支
持している。

駆動スライド86は２つの軸受ブラケット87に固定されて
おり且つころ軸受101上を移動し、駆動は該軸受を通っ
て軸受ジャーナル99に伝動されてそこでドラム81の回転
運動に変換される。ドラム81もまたハウジング80内の各
ころ軸受104及び105で軸受ジャーナル102及び103に固定
されている。これらの軸受も、カバー106及び107並びに
Ｏリングシール108及び109により密閉されている。

底部側でこの旋回ハウジングは歯車ハウジング11に連結
しており、該歯車ハウジングは上述のようにドラム81と
の固定回転接続部を有している。歯車ハウジングは第６
図では縦断面で示してあり、以下、これについて説明す
る。カルダンシャフト78はシャフト延長部110は、頂部
から管路111及びこの管路111内に配置された滑り軸受11
2（第５図）を通り、開口113を通って歯車ハウジング11
内に至る。ここで駆動運動は傘歯車114（詳細には図示
せず）を介してシャフト115の駆動運動に変換される。
このシャフトには歯付きベルト車116が固定されてい
る。シャフト15の回転運動は歯付きベルト117を滑り、
鉛直ハウジング部分を通って、シャフト120に装着され
た底部歯付きベルト車119に伝達される。シャフト120は
ころ軸受121によりハウジング内を導かれる。ハウジン
グの外側ではフランジ122がこのシャフト120に溶接され
ている。ガン（第６図には図示せず）はねじ123を介し
てフランジ122にねじ止めされ、固定回転接続部を有し
ている。この駆動により、ガンはシャフト120により決
定される第２の水平軸Ｃの周囲を旋回できる。

歯車ハウジング11の後部壁123は、歯付きベルト車116及
び119、歯付きベルト117及び傘歯車114のような駆動阻
止を取り付けるために、ねじ124及び125を緩めることに
よりハウジングから除去され得る。旋回ハウジング10と
の接続を提供するカバー128もまた除去可能であり（ね
じ128）、同様にＯリング129により密封されている。別
のＯリング130がシャフト120を密閉しており、こうして
歯車ハウジング11全体に防塵及び耐真空シーリングを提
供する。

後部壁123は歯車ハウジング11の他の鉛直壁131及び132
と同様に二重壁である。操作中、接続部133及び134を通
って歯車ハウジング11に流入及び該ハウジングから流出
する冷却水は、これらの二重壁を通って流れる。

こうして歯車ハウジングも水冷できる。歯車ハウジング
11に配置された駆動素子は、こうして槽２により規定さ
れる噴霧チャンバ内に発生した高温に対して保護され
る。

各部分ハウジングの組み立て後、内側ハウジング７は完
全に耐真空に密閉され、その後アルゴンを充填される。

外側ハウジング６は防塵接続管（詳示せず）を介して噴
霧チャンバ２の内側、即ち噴霧チャンバに接続され得、
こうして外側ハウジング６内の圧力は常に噴霧チャンバ
２内と同一に保たれる。

ガン４を加工物３に対して相対運動させるために、ガン
４の任意の所望の位置は、上記駆動システムにより１つ
の運動方向又はオーバラップする運動方向に調整又は制
御され得る。選択された軸、即ち鉛直運動方向（矢印
Ａ）及び相互に垂直な２つの水平運動方向Ｂ及びＣによ
り、上記マニピュレータ５はガン４を使用してタービン
翼に噴霧すべき場合、このようなガンを操作するのに特
に好適である。

［発明の効果］ 本発明による真空プラズマ噴霧システムでは、第２の駆
動群及び第３の駆動群は、それぞれ第１の水平軸及び第
１の水平軸に対して垂直な第２の水平軸を軸とするガン
の旋回運動を行うように構成されているため、所定の大
きさの加工物に対してコーティングを行う場合、ガンを
備えた装置が直線運動のみにより水平面内の移動を行う
機構に比較して、その機構自体の移動範囲を大幅に狭く
し得るため、第２の駆動群及び第３の駆動群をその内部
に収容するマニピュレータの内側ハウジングを小型化し
得る。そのため、全ての駆動群及び制御システムをその
内部に収容しており噴霧チャンバに対して密閉されてい
るマニピュレータのハウジング部において、噴霧チャン
バ内の真空に対して噴出される部分の表面積を小さくし
得る。そのため、従来の真空プラズマ噴霧システムにお
いては、真空に接する表面積が広く大量に塵が堆積しや
すい点、排気が困難な狭い塵ポケット、ギャップや空洞
部を有しておりそこから残留酸素が離脱し、被覆工程に
悪影響を及ぼすというような問題が発生していたが、そ
れに対して本発明では噴霧チャンバ内の真空に対して噴
出される部分は、プラズマガン、及び内側ハウジングの
みであり駆動部分は噴出しておらず、全駆動システムは
駆動システム内への塵の堆積を阻止するように、噴霧チ
ャンバ内部に対して密閉されており、狭いギャップや空
洞部等をほとんど有していないため狭いギャップや空洞
部の残留酸素による被覆工程への悪影響が大幅に改善さ
れる。更に、噴霧チャンバ内に露出している部分の形状
は縁部や角を有しない簡単な形状であるため、噴霧チャ
ンバ内の清掃が非常に容易になり、マニピュレータ全体
の確実且つ支障ない操作が保証される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマニピュレータ及び噴霧チャンバを有
する真空噴霧システムの一部を示す縦断面図、第２図は
駆動ハウジングの縦断面図、第３図は第２図のIII−III
線における駆動ハウジングの横断面図、第４図は旋回ハ
ウジングの縦断面図、第５図は第４図のIV−IV線におけ
る旋回ハウジングの断面図、及び第６図は歯車ハウジン
グの縦断面図である。 ２……噴霧チャンバ、３……加工物、４……プラズマガ
ン、５……マニピュレータ、６……外側ハウジング、７
……内側ハウジング、９……中間ハウジング、10……旋
回ハウジング、11……歯車ハウジング、14……フラン
ジ、17……ベローズ、21,43,44……駆動機構、22,45,56
……駆動モーター、25……ねじ、26……滑りロッド、2
9,30……Ｏリングシール、39,76,111……中間フラン
ジ、51……歯付きベルト車、52,60……駆動シャフト、6
2……歯付きベルト、67,68,72,73……制御システム、78
……カルダンシャフト、81,83,84,86,87……駆動機構、
83……スピンドル、86……スライド、87……ブラケッ
ト、114……傘歯車、117……歯付きベルト伝動装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒヤエル・マラカス ドイツ連邦共和国、6464・リンゼンゲリヒ ト、ビルケンハイナ−・シユトラツセ・５ (56)参考文献 特開 昭56−87448（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工物を中に設置するための噴霧チャンバ
   と、該噴霧チャンバ内を真空にするための装置と、該噴
   霧チャンバ内に配置されており、モーター駆動される駆
   動機構及び夫々の制御システムにより少なくとも１つの
   移動方向において前記加工物に対する相対位置が変更自
   在であるプラズマガンとを備える真空プラズマ噴霧シス
   テムであって、全駆動機構及び制御システムが、前記噴
   霧チャンバの頂部に固定されたマニピューレータのハウ
   ジング部内に設けられて前記噴霧チャンバに対して密閉
   されていると共に、前記駆動機構が３つの駆動群から構
   成されており、第１の駆動群は前記加工物までの噴霧距
   離を調整するために前記ガンの上下運動を行い、第２の
   駆動群は第１の水平軸を軸とする前記ガンの旋回運動を
   行い、第３の駆動群は第１の水平軸に対して垂直な第２
   の水平軸を軸とする前記ガンの旋回運動を行うように構
   成されており、前記マニピュレータが外側ハウジングと
   該外側ハウジングに収容された内側ハウジングとを有し
   ており、内側ハウジングが密閉された第２及び第３の駆
   動群を収容しており、内側ハウジングが噴霧チャンバ内
   に突出し且つ噴霧チャンバ内に配置された端部にガンを
   支持しており、第１の駆動群が内側ハウジングを昇降さ
   せるように外側ハウジング内に少なくとも部分的に配置
   されていることを特徴とする真空プラズマ噴霧システ
   ム。
2. 【請求項２】内側ハウジングがねじ及び外側ハウジング
   内を鉛直方向に伸延する滑りロッドにより案内され、第
   １の駆動群の駆動モーターが外側ハウジングにフランジ
   付けで装着されており、駆動が回転伝動管路を通って外
   側ハウジングの内側に伝動され、ネジを回転することに
   より案内ロッドにより案内される内側ハウジングが昇降
   することを特徴とする特許請求項の範囲第１項に記載の
   真空プラズマ噴霧システム。
3. 【請求項３】相互間でバックアップ排気を可能にするＯ
   リングシールが、軸方向の回転伝動管路に相互に所定の
   間隔で設けられていることを特徴とする特許請求項の範
   囲第２項に記載の真空プラズマ噴霧システム。
4. 【請求項４】内側ハウジングが次の部分ハウジング即
   ち、第２及び第３の駆動群の駆動モーターと駆動群の制
   御システムと収容している駆動ハウジングと、２つの駆
   動群の駆動シャフトが貫通している噴霧チャンバに隣接
   して配置された中間ハウジングと、第２の駆動群に属す
   る旋回駆動機構を含む旋回ハウジングと、旋回ハウジン
   グに固定され且つ第３の駆動群に属する駆動機構を収容
   している歯車ハウジングとから構成されており、ガンが
   歯車ハウジングに固定され且つ第２の水平軸の周囲を旋
   回することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   真空プラズマ噴霧システム。
5. 【請求項５】駆動ハウジング、中間ハウジング、旋回ハ
   ウジング及び歯車ハウジングが中間フランジを介して相
   互に耐真空連結されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項に記載の真空プラズマ噴霧システム。
6. 【請求項６】第２の駆動群が、歯付きベルトを介して第
   ２の駆動群の駆動モーターにより駆動され且つ旋回ハウ
   ジング内の旋回機構により旋回運動に変換される回転運
   動を有する駆動シャフトを備えていることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項に記載の真空プラズマ噴霧システ
   ム。
7. 【請求項７】旋回機構が駆動シャフトに連結され且つ横
   断軸の周囲を旋回し且つ各内側ねじを有するスライドを
   回転させるスピンドルを有しており、スライドが軸受ブ
   ラケットに固定されており且つスピンドル軸に対して垂
   直な軸の周囲を旋回し、軸受ブラケットが外側ハウジン
   グ部分に対して回転可能な旋回ハウジング内のドラムに
   装着されていることを特徴とする特許請求の範囲第６項
   に記載の真空プラズム噴霧システム。
8. 【請求項８】第３の駆動群が次の素子即ち、歯付きベル
   ト車を介して第３の駆動群の駆動モーターにより駆動さ
   れ且つ中間ハウジングを通って旋回ハウジング内に伸延
   する駆動シャフトと、旋回ハウジングを通って駆動シャ
   フトの延長として延びるカルダンシャフトと、歯車ハウ
   ジング内に配置されており、駆動シャフトの回転運動を
   第２の水平軸に関するガンの旋回運動に変換する歯付き
   ベルト伝動を有する傘歯車とから構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の真空プラズマ
   噴霧システム。
9. 【請求項９】噴霧チャンバの頂部にフランジが配置され
   ており、該フランジには耐真空外側ハウジングが固定さ
   れており、その中を部分ハウジングを有する内側ハウジ
   ングが貫通しており、フランジには噴霧チャンバ内に到
   達するベローズが装着されており、ベローズは中間ハウ
   ジングと旋回ハウジングとの間のフランジの領域内に内
   側ハウジングとの耐真空接続部を有していることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項に記載の真空プラズマ噴霧
   システム。
10. 【請求項１０】ベーローズが旋回ハウジングのほぼ全長
    にわたって横方向に伸延しており、中間ハウジングと旋
    回ハウジングとの間でドーム形の凹部によりフランジに
    固定されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項
    に記載の真空プラズマ噴霧システム。
11. 【請求項１１】外側ハウジング及び内側ハウジングの両
    方が少なくとも部分的に二重壁を有するように設計され
    ており、二重壁の間に冷却水を流通させるための接続部
    を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
    ら第10項のいずれか一項に記載の真空プラズマ噴霧シス
    テム。
12. 【請求項１２】内側ハウジングの内部が不滑性ガス、特
    にアルゴンを充填されていることを特徴とする特許請求
    項の範囲第１項から第11項のいずれか一項に記載の真空
    プラズマ噴霧システム。
13. 【請求項１３】外側ハウジングの防塵内部が噴霧チャン
    バと圧力接続されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項から第12項のいずれか一項に記載の真空プラズ
    マ噴霧システム。
14. 【請求項１４】第１の駆動群（運動Ａ）が不変に保たれ
    るように、プラズマガンが軸周囲の旋回運動、即ち運動
    Ｃ及び軸周囲の回転運動のような変形運動を実施するよ
    う第２及び第３の駆動群を変形できることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項から第12項のいずれか一項に記載
    の真空プラズマ噴霧システム。