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公開番号2024066141
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-15
出願番号2022175495
出願日2022-11-01
発明の名称溶射装置およびその制御方法、ならびに、溶射装置の設定プログラムおよび設定方法
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C23C 4/134 20160101AFI20240508BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】溶射装置において、できるだけ均一な膜を効率よく形成するようにする。
【解決手段】ターゲットに粉体を溶融して噴射することにより前記ターゲットに膜を形成する溶射装置であって、前記ターゲットを保持するホルダと、前記ホルダに保持されたターゲットに前記粉体を噴射するノズルと、前記ターゲットを保持したホルダを回転させる回転機構と、前記ターゲットを保持したホルダに対して前記ノズルを相対移動させる移動機構と、前記回転機構が前記ホルダを回転させる周速度、および、前記移動機構が前記ノズルを相対移動させる相対移動速度を制御するとともに、前記ホルダに保持されたターゲットに対して、前記ターゲットの縁側から中心に向かって螺旋状に前記ノズルを移動するよう、前記回転機構および前記移動機構を制御する制御装置と、を備える溶射装置が提供される。
【選択図】図3A
特許請求の範囲【請求項１】
ターゲットに粉体を溶融して噴射することにより前記ターゲットに膜を形成する溶射装置であって、
前記ターゲットを保持するホルダと、
前記ホルダに保持されたターゲットに前記粉体を噴射するノズルと、
前記ターゲットを保持したホルダを回転させる回転機構と、
前記ターゲットを保持したホルダに対して前記ノズルを相対移動させる移動機構と、
前記回転機構が前記ホルダを回転させる周速度、および、前記移動機構が前記ノズルを相対移動させる相対移動速度を制御するとともに、前記ホルダに保持されたターゲットに対して、前記ターゲットの縁側から中心に向かって螺旋状に前記ノズルを移動するよう、前記回転機構および前記移動機構を制御する制御装置と、を備え、
前記ノズルが、
前記ノズルからの粉体の一部のみが前記ターゲットの縁を含む第１領域に達し、他の一部が前記ターゲットの外側に達する第１位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第１領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第２領域に達する第２位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第２領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第３領域に達する第３位置、の順に前記ターゲットに対して相対移動し、
前記ノズルが前記第１位置にある時に、前記ノズルからの粉体噴射が開始し、
前記ノズルが前記第１位置から前記第２位置に到達するまでの相対移動速度は、前記ターゲットに形成される膜の厚さの目標値に応じた第１所定値より遅く、
前記ノズルが前記第２位置を通過した後の前記ノズルの相対移動速度は、前記第１所定値であり、
前記ノズルが前記第１位置から前記第２位置に到達する前の所定距離内における周速度は、前記目標値に応じた第２所定値より遅く、
前記ノズルが前記第２位置から前記第３位置に到達するまでの周速度は、前記第２所定値より速く、
前記ノズルが前記第３位置を通過した後の前記ホルダの周速度は、前記第２所定値である、
よう、前記制御装置が前記回転機構および前記移動機構を制御する、溶射装置。
続きを表示（約 4,400 文字）【請求項２】
ターゲットに粉体を溶融して噴射することにより前記ターゲットに膜を形成する溶射装置であって、
前記ターゲットを保持するホルダと、
前記ホルダに保持されたターゲットに前記粉体を噴射するノズルと、
前記ターゲットを保持したホルダを回転させる回転機構と、
前記ターゲットを保持したホルダに対して前記ノズルを相対移動させる移動機構と、
前記回転機構が前記ホルダを回転させる周速度、および、前記移動機構が前記ノズルを相対移動させる相対移動速度を制御するとともに、前記ホルダに保持されたターゲットに対して、前記ターゲットの中心から縁側に向かって螺旋状に前記ノズルを移動するよう、前記回転機構および前記移動機構を制御する制御装置と、を備え、
前記ノズルが、
前記ノズルからの粉体の一部のみが前記ターゲットの縁を含む第１領域に達し、他の一部が前記ターゲットの外側に達する第１位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第１領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第２領域に達する第２位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第２領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第３領域に達する第３位置、について、前記第３位置、前記第２位置および前記第１位置の順に前記ターゲットに対して相対移動し、
前記ノズルが前記第２位置を通過するまでの前記ノズルの相対移動速度は、前記ターゲットに形成される膜の厚さの目標値に応じた第１所定値であり、
前記ノズルが前記第２位置から前記第１位置に到達するまでの相対移動速度は、前記第１所定値より遅く、
前記ノズルが前記第１位置にある時に、前記ノズルからの粉体噴射が終了し、
前記ノズルが前記第３位置を通過するまでの前記ホルダの周速度は、前記目標値に応じた第２所定値であり、
前記ノズルが前記第３位置から前記第２位置に到達するまでの周速度は、前記第２所定値より速く、
前記ノズルが前記第２位置から前記第１位置に到達する前の所定距離内における周速度は、前記第２所定値より遅くなるよう、前記制御装置が前記回転機構および前記移動機構を制御する、溶射装置。
【請求項３】
前記ノズルからの粉体によって、前記ターゲットの縁から少なくとも所定範囲内の領域に形成される膜厚が目標範囲内となるよう、前記相対移動速度および前記周速度が予め設定される、請求項１または２に記載の溶射装置。
【請求項４】
前記ノズルからの粉体噴射量分布に応じて、前記相対移動速度および前記周速度が予め設定される、請求項１または２に記載の溶射装置。
【請求項５】
前記移動機構は、固定された前記ノズルに対して、前記ターゲットを保持したホルダにを直線移動させる、請求項１または２に記載の溶射装置。
【請求項６】
前記移動機構は、固定された前記ホルダに対して、前記ノズルを直線移動させる、請求項１または２に記載の溶射装置。
【請求項７】
前記移動機構は、固定された前記ホルダに対して、前記ノズルを揺動させる、請求項１または２に記載の溶射装置。
【請求項８】
ターゲットに粉体を溶融して噴射することにより前記ターゲットに膜を形成する溶射装置の制御方法であって、前記溶射装置は、
前記ターゲットを保持するホルダと、
前記ホルダに保持されたターゲットに前記粉体を噴射するノズルと、
前記ターゲットを保持したホルダを回転させる回転機構と、
前記ターゲットを保持したホルダに対して前記ノズルを相対移動させる移動機構と、を備え、
前記ホルダに保持されたターゲットに対して、前記ターゲットの縁側から中心に向かって螺旋状に前記ノズルが移動し、
前記ノズルは、
前記ノズルからの粉体の一部のみが前記ターゲットの縁を含む第１領域に達し、他の一部が前記ターゲットの外側に達する第１位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第１領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第２領域に達する第２位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第２領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第３領域に達する第３位置、の順に前記ターゲットに対して相対移動し、
前記ノズルが前記第１位置にある時に、前記ノズルからの粉体噴射が開始し、
前記ノズルが前記第１位置から前記第２位置に到達するまでの相対移動速度は、前記ターゲットに形成される膜の厚さの目標値に応じた第１所定値より遅く、
前記ノズルが前記第２位置を通過した後の前記ノズルの相対移動速度は、前記第１所定値であり、
前記ノズルが前記第１位置から前記第２位置に到達する前の所定距離内における周速度は、前記目標値に応じた第２所定値より遅く、
前記ノズルが前記第２位置から前記第３位置に到達するまでの周速度は、前記第２所定値より速く、
前記ノズルが前記第３位置を通過した後の前記ホルダの周速度は、前記第２所定値である、溶射装置の制御方法。
【請求項９】
ターゲットに粉体を溶融して噴射することにより前記ターゲットに膜を形成する溶射装置の制御方法であって、前記溶射装置は、
前記ターゲットを保持するホルダと、
前記ホルダに保持されたターゲットに前記粉体を噴射するノズルと、
前記ターゲットを保持したホルダを回転させる回転機構と、
前記ターゲットを保持したホルダに対して前記ノズルを相対移動させる移動機構と、を備え、
前記ホルダに保持されたターゲットに対して、前記ターゲットの縁側から中心に向かって螺旋状に前記ノズルが移動し、
前記ノズルは、
前記ノズルからの粉体の一部のみが前記ターゲットの縁を含む第１領域に達し、他の一部が前記ターゲットの外側に達する第１位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第１領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第２領域に達する第２位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第２領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第３領域に達する第３位置、について、前記第３位置、前記第２位置および前記第１位置の順に前記ターゲットに対して相対移動し、
前記ノズルが前記第２位置を通過するまでの前記ノズルの相対移動速度は、前記ターゲットに形成される膜の厚さの目標値に応じた第１所定値であり、
前記ノズルが前記第２位置から前記第１位置に到達するまでの相対移動速度は、前記第１所定値より遅く、
前記ノズルが前記第１位置にある時に、前記ノズルからの粉体噴射が終了し、
前記ノズルが前記第３位置を通過するまでの前記ホルダの周速度は、前記目標値に応じた第２所定値であり、
前記ノズルが前記第３位置から前記第２位置に到達するまでの周速度は、前記第２所定値より速く、
前記ノズルが前記第２位置から前記第１位置に到達する前の所定距離内における周速度は、前記第２所定値より遅い、溶射装置の制御方法。
【請求項１０】
ターゲットに粉体を溶融して噴射することにより前記ターゲットに膜を形成する溶射装置の後記相対移動速度および周速度を設定するプログラムであって、前記溶射装置は、
前記ターゲットを保持するホルダと、
前記ホルダに保持されたターゲットに前記粉体を噴射するノズルと、
前記ターゲットを保持したホルダを回転させる回転機構と、
前記ターゲットを保持したホルダに対して前記ノズルを相対移動させる移動機構と、
前記回転機構が前記ホルダを回転させる周速度、および、前記移動機構が前記ノズルを相対移動させる相対移動速度を制御するとともに、前記ホルダに保持されたターゲットに対して、前記ターゲットの縁側から中心に向かって螺旋状に前記ノズルを移動するよう、前記回転機構および前記移動機構を制御する制御装置と、を備え、
前記ノズルが、
前記ノズルからの粉体の一部のみが前記ターゲットの縁を含む第１領域に達し、他の一部が前記ターゲットの外側に達する第１位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第１領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第２領域に達する第２位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第２領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第３領域に達する第３位置、の順に前記ターゲットに対して相対移動し、
前記ノズルが前記第１位置にある時に、前記ノズルからの粉体噴射が開始する溶射装置であり、
その前記相対移動速度および前記周速度を設定するプログラムであって、
前記ノズルからの粉体の噴射分布は既知であり、
コンピュータに、
前記ターゲットに形成される膜の厚さの目標値に応じた、前記相対移動速度の初期値および前記周速度の初期値を設定する第１ステップと、
前記相対移動速度の初期値および前記周速度の初期値と、前記噴射分布と、に基づいて、前記ターゲットに形成される膜の厚さを算出することにより、前記ターゲットの縁から第１距離以下である第１領域に形成される膜の厚さが目標範囲内となるよう、前記第１領域における相対移動速度を前記初期値から変更する第２ステップと、
前記相対移動速度の初期値および前記周速度の初期値と、前記第２ステップで変更された前記第１位置における相対移動速度と、前記噴射分布と、に基づいて、前記ターゲットに形成される膜の厚さを算出することにより、前記ターゲットの縁から第２距離以下である第２領域に形成される膜の厚さが目標範囲内となるよう、前記第２領域における周速度を初期値から変更する第３ステップと、
前記相対移動速度の初期値および前記周速度の初期値と、前記第２ステップで変更された前記第１位置における相対移動速度と、前記第３ステップで変更された前記第２領域における周速度と、前記噴射分布と、に基づいて、前記ターゲットに形成される膜の厚さを算出することにより、前記ターゲットの縁から前記第１距離以下の領域に形成される膜の厚さが目標範囲内となるよう、前記第１領域における周速度を初期値から変更する第４ステップと、を実行させる、プログラム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶射装置およびその制御方法、ならびに、溶射装置の設定プログラムおよび設定方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
溶射装置は、材料となる粉体を溶融して基板等のターゲットに噴射することによって、ターゲット上に膜を形成するものである（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－３４２０９号公報
特開平３－１９７６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、溶射装置において、できるだけ均一な膜を効率よく形成するようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［１］本発明の一態様によれば、
ターゲットに粉体を溶融して噴射することにより前記ターゲットに膜を形成する溶射装置であって、
前記ターゲットを保持するホルダと、
前記ホルダに保持されたターゲットに前記粉体を噴射するノズルと、
前記ターゲットを保持したホルダを回転させる回転機構と、
前記ターゲットを保持したホルダに対して前記ノズルを相対移動させる移動機構と、
前記回転機構が前記ホルダを回転させる周速度、および、前記移動機構が前記ノズルを相対移動させる相対移動速度を制御するとともに、前記ホルダに保持されたターゲットに対して、前記ターゲットの縁側から中心に向かって螺旋状に前記ノズルを移動するよう、前記回転機構および前記移動機構を制御する制御装置と、を備え、
前記ノズルが、
前記ノズルからの粉体の一部のみが前記ターゲットの縁を含む第１領域に達し、他の一部が前記ターゲットの外側に達する第１位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第１領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第２領域に達する第２位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第２領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第３領域に達する第３位置、の順に前記ターゲットに対して相対移動し、
前記ノズルが前記第１位置にある時に、前記ノズルからの粉体噴射が開始し、
前記ノズルが前記第１位置から前記第２位置に到達するまでの相対移動速度は、前記ターゲットに形成される膜の厚さの目標値に応じた第１所定値より遅く、
前記ノズルが前記第２位置を通過した後の前記ノズルの相対移動速度は、前記第１所定値であり、
前記ノズルが前記第１位置から前記第２位置に到達する前の所定距離内における周速度は、前記目標値に応じた第２所定値より遅く、
前記ノズルが前記第２位置から前記第３位置に到達するまでの周速度は、前記第２所定値より速く、
前記ノズルが前記第３位置を通過した後の前記ホルダの周速度は、前記第２所定値である、
よう、前記制御装置が前記回転機構および前記移動機構を制御する、溶射装置が提供される。
【０００６】
［２］本発明の一態様によれば、
ターゲットに粉体を溶融して噴射することにより前記ターゲットに膜を形成する溶射装置であって、
前記ターゲットを保持するホルダと、
前記ホルダに保持されたターゲットに前記粉体を噴射するノズルと、
前記ターゲットを保持したホルダを回転させる回転機構と、
前記ターゲットを保持したホルダに対して前記ノズルを相対移動させる移動機構と、
前記回転機構が前記ホルダを回転させる周速度、および、前記移動機構が前記ノズルを相対移動させる相対移動速度を制御するとともに、前記ホルダに保持されたターゲットに対して、前記ターゲットの中心から縁側に向かって螺旋状に前記ノズルを移動するよう、前記回転機構および前記移動機構を制御する制御装置と、を備え、
前記ノズルが、
前記ノズルからの粉体の一部のみが前記ターゲットの縁を含む第１領域に達し、他の一部が前記ターゲットの外側に達する第１位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第１領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第２領域に達する第２位置、
前記ノズルからの粉体が、前記第２領域と、これより前記ターゲットの中心寄りの領域とを含む第３領域に達する第３位置、について、前記第３位置、前記第２位置および前記第１位置の順に前記ターゲットに対して相対移動し、
前記ノズルが前記第２位置を通過するまでの前記ノズルの相対移動速度は、前記ターゲットに形成される膜の厚さの目標値に応じた第１所定値であり、
前記ノズルが前記第２位置から前記第１位置に到達するまでの相対移動速度は、前記第１所定値より遅く、
前記ノズルが前記第１位置にある時に、前記ノズルからの粉体噴射が終了し、
前記ノズルが前記第３位置を通過するまでの前記ホルダの周速度は、前記目標値に応じた第２所定値であり、
前記ノズルが前記第３位置から前記第２位置に到達するまでの周速度は、前記第２所定値より速く、
前記ノズルが前記第２位置から前記第１位置に到達する前の所定距離内における周速度は、前記第２所定値より遅くなるよう、前記制御装置が前記回転機構および前記移動機構を制御する、溶射装置が提供される。
【０００７】
［３］上記［１］または［２］に記載の溶射装置において、
前記ノズルからの粉体によって、前記ターゲットの縁から少なくとも所定範囲内の領域に形成される膜厚が目標範囲内となるよう、前記相対移動速度および前記周速度が予め設定されてもよい。
【０００８】
［４］上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の溶射装置において、
前記ノズルからの粉体噴射量分布に応じて、前記相対移動速度および前記周速度が予め設定されてもよい。
【０００９】
［５］上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の溶射装置において、
前記移動機構は、固定された前記ノズルに対して、前記ターゲットを保持したホルダにを直線移動させてもよい。
【００１０】
［６］上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の溶射装置において、
前記移動機構は、固定された前記ホルダに対して、前記ノズルを直線移動させてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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