JP2005034840A

JP2005034840A - 塗装装置及びノズル

Info

Publication number: JP2005034840A
Application number: JP2004190148A
Authority: JP
Inventors: Yukimitsu Kurokawa; 志光黒河; Masanobu Nakase; 政信中瀬
Original assignee: HIKARI KINETSU KOGYO CO Ltd; INATETSU GIKEN KK
Current assignee: HIKARI KINETSU KOGYO CO Ltd; INATETSU GIKEN KK
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】ワークをマスキングしなくても、塗装部と非塗装部の塗り分けを可能にし、塗料の歩留まりの向上を実現する塗装装置の提供。
【解決手段】塗装を要する被塗装体を設置する被塗装体設置台と、塗料を噴出可能に形成された塗料噴出し口及びこの塗料噴出し口から噴出する塗料流を包み込むようにエアーを噴出可能に形成されたエアー噴出し口を供えてなるノズルと、前記塗料噴出し口に塗料を供給する塗料供給手段と、前記エアー噴出し口にエアーを供給するエアー供給手段とを備えてなることを特徴とする塗装装置及びノズル。
【選択図】図１

Description

この発明は、塗装装置及びノズルに関し、更に詳しくは、マスキングをしなくても塗装面と非塗装面との境界が明確になった塗装面となるように塗装することができ、無駄なく塗料を使用することのできる塗装装置及びその塗装装置に好適に使用可能なノズルに関する。

従来、塗装装置として特許文献１，２等に記載の発明が提案されている。これら公開公報に記載された塗装装置においてはいずれもスプレーガンから塗料を噴出することにより、塗装されるべき塗装面に塗料を塗布している。

特開２００４−１６７３１４特開２００４−１５４６２０特開２００４−１２２０８５特開２００４−１１３９５２

しかしながら、スプレーガンから塗料がスプレーガンの噴出口を中心とし、かつ頂点とする円錐状に噴出するので、塗装されるべき塗装面以外にも塗料が到達するので、塗装されるべきではない非塗装面には塗料の付着を防止するためにたとえばマスキングテープ等でマスキングする必要があった。塗装終了後に前記マスキングテープを除去すると、塗装面と非塗装面との境界が明確になった塗装面が現出する。

しかしながら、そのような塗装装置による塗装では、マスキングテープを塗装境界面に沿って正確に貼着しなければならず、しかも塗装後にそのマスキングテープを剥離しなければならないから、塗装操作が煩雑であり、時間もかかるという問題がある。

また、非塗装面に貼着したマスキングテープにスプレーガンからの塗料が付着することは、本来塗装面にのみ塗料を付着させることが塗装の目的であることからすると、塗料の無駄使いをしていることになる。

塗装にかかわる如何なる事業体においても、塗装に要するコストの低減は、究極の目的である。したがって、塗装境界面を明確にして塗装面を低コストで塗装する技術の開発は、いずれの事業体においても強く望まれているところである。

この発明は、塗装面と非塗装面との境界が明確になるように、塗料の無駄使いがなく、低コストで塗装することのできる塗装装置及びその塗装装置に好適に採用することのできるノズルを提供することを、目的とする。

前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、塗装を要する被塗装体を設置する被塗装体設置台と、塗料を噴出可能に形成された塗料噴出し口及びこの塗料噴出し口から噴出する塗料流を包み込むようにエアーを噴出可能に形成されたエアー噴出し口を供えてなるノズルと、前記塗料噴出し口に塗料を供給する塗料供給手段と、前記エアー噴出し口にエアーを供給するエアー供給手段とを備えてなることを特徴とする塗装装置であり、
請求項２は、前記ノズルは、前記塗料噴出し口を一端に備える内管と、前記内管の仮想的中心軸線を共有するように内管を内装するところの、前記エアー噴出し口を一端に供える外管とを備えて成る二重管である前記請求項１に記載の塗装装置であり、
請求項３は、前記ノズルは、その塗料噴出し口から噴出する塗装流の仮想的中心軸線が前記被塗装体における塗装面に対して１０〜５０ｍｍの距離をもち、前記塗装面に対して５〜４５°の傾斜角をもって配置されてなる前記請求項１又は２に記載の塗装装置であり、
請求項４は、前記被塗装体設置台は、塗装面が円周面である前記被塗装体の中心軸線を中心にしてその被塗装面を回転させる回転台を備えて成る前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗装装置であり、
請求項５は、塗料を噴出可能に形成された塗料噴出し口及びこの塗料噴出し口から噴出する塗料流を包み込むようにエアーを噴出可能に形成されたエアー噴出し口を供えてなることを特徴とするノズルである。

この発明における塗装装置においては、ノズルにおける塗料噴出し口から噴出する塗料流を、エアー噴出し口から噴出すエアーが、包み込む。エアーが塗料流を包み込んでいるので、塗料噴出し口から噴出する塗料流は円錐形状に広がらずに、被塗装面に到達する。したがって、マスキングをしなくても塗装面と非塗装面との境界が明瞭と成るように塗装面の塗装を実現することができる。非塗装面に塗料を噴出することがなく、塗装面に塗料噴出し口から供給される塗料の全てを付着させることができるので、塗料の無駄がなく、したがって塗料の歩留まりの向上した、効率の良い塗装操作を実現することができる。

噴出した塗料流をエアーで包み込むようにするには前記塗料噴出し口を一端に備える内管と、前記内管の仮想的中心軸線を共有するように内管を内装するところの、前記エアー噴出し口を一端に供える外管とを備えて成る二重管を採用するのが好適である。

また、前記塗料噴出し口から噴出する塗装流の仮想的中心軸線が前記被塗装体における塗装面に対して１０〜５０ｍｍの距離を保持し、前記塗装面に対して５〜４５°の傾斜角となるようにノズルを配置すると、ノズルから噴出した塗料流が塗装面に衝突しても塗料が周囲に飛び散ることがなく、この点においても、明確な境界面を有する塗装面を形成することができる。

この発明に係る塗装装置においては、塗装面に対してノズルを移動させるようにしてもよく、また、ノズルの位置を固定したまま塗装面を移動させるようにしてもよい。特に、塗装面が円周面であるときには、被塗装体における円周面が回転面となるように被塗装体を回転させ、回転する円周面に対してノズルが定位置となるようにノズルを塗装時に固定しても良い。

この発明に係るノズルは塗装装置に組み込まれることにより効率よく、つまり塗料の無駄を生じることなく、塗装面と非塗装面との境界を明瞭にして塗装面の塗装を実現することができる。

図１はこの発明に係る塗装装置の一例を示す説明図である。なお、この図１は、この発明の塗装装置の一例を概念的に示そうとするのであって設計図面でないことは言うまでもない。

同図において、１はノズル装置であり、第１ポート２、第２ポート５、第３ポート１３及びノズル１７を有する。前記第１ポート２は、このノズル装置１内に圧縮空気を受け入れる部分である。エアー供給手段２４からメインバルブ３と電磁弁４を介して圧縮空気が第１ポート２に供給される。前記第２ポート５は、エアー供給手段２４からノズル装置１内に圧縮空気を受け入れる部分である。前記エアー供給手段２４からメインバルブ３、電磁弁６、レギュレータ７及びマスフローメータ８を介して圧縮空気が第２ポート５に供給される。

９は塗料タンクで、その内部には、エアー供給手段２４からメインバルブ３、サブバルブ１０及びレギュレータ１１を介して圧縮空気が供給される。タンク９内に貯留される塗料は前記エアー供給手段２４から圧送される圧縮空気によって押し出され、ストレーナー１２を通ってノズル装置１の第３ポート１３に供給される。塗料タンク９のドレーン管１４にはバルブ１５を設けてある。なお、１６は圧力計である。かくして、この発明における塗料供給装置の一例が、塗料を貯留し、エアー供給手段２４から供給される圧縮空気により塗料を押し出す塗料タンク９、この塗料タンク９からノズル装置１に塗料を圧送する配管を備えて形成される。

ノズル装置１にはノズル１７が取り付けてある。このノズル１７は、図２に示すように内管１８と外管１９とからなる二重管構造になっている。

このノズル１７は、図２に示されるように、内管１８の仮想的中心線と外管１９の仮想的中心線とが一致するように、外管１９の内部に内管１８が装入され、図においては、外管１９における先端開口部よりも若干の長さをもって内管１８の先端開口部が突出延在するように内管１８と外管１９とが組み合わされている。内管１８の先端部は先窄まり（読み：さきすぼまり）の形状、具体的には円錐形状又は流線形状に形成されている。先窄まりに形成された内管１８の先端開口部がこの発明における塗料噴出し口となる。また、ノズル１７の先端部側から見ると、内管１８の外縁と外管１９の内縁とで環状の開口部が形成され、この環状の開口部が、この発明におけるエアー噴出し口となる。前記内管１８の先端部が先窄まりの形状に形成されているので、エアー噴出し口から噴き出されたエアーが、内管１８の先端部外周に沿って案内され、良好な筒状の気流となって流出して行く。

この内管１８の先端開口部から噴き出される塗料流は、ミスト状になった塗料液滴とエアーとの混合流である。この混合流は、このノズル装置１の内部であって、前記内管１８の後端部（図示せず。）に設けられた気液混合部（図示せず。）にて形成される。気液混合部は、前記第３ポート１３から導入された塗料液と前記第２ポート５に供給された圧縮空気とを混合して気液混合物を形成する。気液混合物の形成は、たとえば「霧吹き」の原理により形成されることができる。気液混合物を調製する場合に、第２ポート５から供給される圧縮空気の量は、たとえばつまみ２０ａにより調整されることができる。また、第３ポート１３に供給された塗料液の量は、たとえばつまみ２１ａにより調整されることができる。したがって、つまみ２０ａとつまみ２１ａとを調節することにより、気液混合部において、混合される塗料の量と混合される空気の量とが調節される。

内管１８の先端開口部すなわち塗料噴き出し口から塗料液が円錐状に拡散しないように噴出させるには、この内管１８の前記気液混合部から塗料噴き出し口までの長さをたとえば５０〜１０００ｍｍ、特に５０〜８００ｍｍに調節しておくのが、好ましい。また、この発明においては、内管１８から所定の圧力にて塗料流を噴出させるのが好ましい。したがって、この内管１８の先端開口部の内径ａをたとえば０．３〜１０ｍｍ、特に０．３〜８ｍｍに設計しておくのが、好ましい。このような寸法を有する内管１８の先端開口部から塗料と空気との気液混合物を塗料として噴出させると、比喩的にいうと糸状乃至棒状のような塗料流が形成される。また、この内管１８の先端開口部から噴出させる塗料流の圧力としては、０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ^３、特に０．１〜３ｋｇ／ｃｍ^３であるのが、好ましい。このような圧力で気液混合物を内管１８の先端開口部から噴出させると、内管１８の先端開口部からかなりの距離において糸状乃至棒状の塗料流が形成されることができる。

外管１９は、内管１８の先端開口部から噴出する塗料流を空気で包みこむように、圧縮空気をエアー噴出口から噴出する。このエアー噴出口から噴出する筒状体に形成された気流は、内管１８の先端開口部から噴出する塗料流が飛散しないように前記塗料流を良好に包み込むには、たとえば外管１９の内径ｂをたとえば１〜２０ｍｍ、特に１〜１０ｍｍに設計しておくのが、好ましい。なお、内管１８の内径及び外管１９の内径は、外管１９の内部に内管１８が装入配置可能なように、適宜に前記範囲内から選択決定される。また、この外管１９の中を流通する空気の圧力としては、通常０．１〜〜１０ｋｇ／ｃｍ^３、特に０．１〜３ｋｇ／ｃｍ^３であるのが、好ましい。このような圧力をもって空気を外管１９の内部に流通させると、外管１９の先端開口部すなわちエアー噴き出し口から噴出する筒状の空気流が、内管１８の塗料噴出し口から噴出する塗料流を包み込むように良好に流通することとなる。

図１に示されるように、この内管１８及び外管１９で二重管に形成されたノズル１７は、被塗装体設置台２２における被塗装体２３における所定の塗装個所２３ａにノズル１７の先端開口部が向けられるように、配置される。

図１に示される前記被塗装体設置台２２は、被塗装体２３を回転可能に戴置する。もちろん、この被塗装体２３を回転させているときに、この被塗装体２３が前記被塗装体設置台２２から脱落乃至位置ズレ等を生じないように、被塗装体設置台２２には、前記被塗装体２３を固定する固定部材（図示せず。）が取り付けられている。

この被塗装体設置台２２は、図示しない回転駆動装置たとえばモータにより高速回転可能になっている。被塗装体２３がたとえば車両におけるブレーキディスクである場合には、たとえば１０〜２００ｒｐｍの回転速度でこの被塗装体設置台２２が回転することができるようになっている。また、この被塗装体設置台２２は、戴置される被塗装体２３を水平面内でのＸ方向及びＹ方向に移動可能に形成することもできる。

この被塗装体設置台２２、これを駆動する回転駆動装置及びこれを水平方向に移動可能にする水平移動装置等により、ワーク自動回転装置２５が形成される。

この発明においては、ノズル１７により塗装面に塗料を吹き付けることにより塗膜を形成することができるのであれば、被塗装面を固定状態にしておいてノズル１７の先端部で塗装面を走査するようにしてもよい。もっとも、被塗装体２３における塗装を要する面（以下において、「要塗装面」と称することがある。）が円周側面であるならば、被塗装体２３を回転させ、要塗装面に対してノズル１７を固定状態にしておくのが好ましい。

被塗装体２３が、円周側面により認識される円の中心を回転中心にして高速回転すると、被塗装体２３の回転表面に存在する空気もその粘性により円周側面に付随して回転する。被塗装体２３が高速回転していると、粘性により回転する空気の薄い層が被塗装体２３の表面に形成されるので、ノズル１７から噴射された塗料流の一部すなわちミスト状の粒子がたまたま要塗装面以外の部位に向かったとしても、回転する薄い空気流によりそのミスト状の粒子が跳ね飛ばされて被塗装体２３の表面に到達することがまれになる。したがって、被塗装体２３を回転させつつノズル１７で要塗装面を塗装させると、非塗装面と塗装面との境界を極めて明瞭にして塗装面の塗装を行うことができる。

被塗装体２３における要塗装面が円周側面であるときには、ノズル１７は、ノズル１７の先端部からその円周側面までの距離ｄが通常３〜５０ｍｍとなるように、ノズル１７の設置位置を決定するのが好ましい。前記距離ｄが前記上限値を超えると、塗装面と非塗装面との境界が明瞭に成らないことがある。というのは、内管１８の先端開口部である塗料噴出し口から噴出し、エアー噴出し口から噴出する圧縮空気に包まれた塗料流が形成されるにしても、ノズル１７の先端部からの距離が大きくなるにつれて、塗料流が広がる傾向にあるので、前記距離ｄの上限値を超える位置にノズル１７を配置すると、塗装面と非塗装面との境界が不明瞭になる可能性があるのである。また、ノズル１７から噴射される塗装流の仮想的な軸線と円周側面に至る直線とのなす角度αが５〜４５°になるように、ノズル１７の設置角度を設定するのが、好ましい。設置角度αが５°未満であると、ノズル１７から噴射された塗料流が被塗装面２３に激突することになり、その激突により生じる塗料の飛沫が非塗装面に到達することとなるので、好ましくない。設置角度αが４５°を超えると、塗料流が効率よく要塗装面に到達しないことがあるので、そうすると塗料の使用が効率的ではなくなることがある。

なお、その塗装面が円周側面ではない被塗装体２３であってもノズルと被塗装体２３の塗装面との位置関係は、前述したとおりであるのが、好ましい。

以上構成の塗装装置により、以下のようにして塗装が実行される。

第３ポート１３に塗料が供給され、第２ポート５に圧縮空気が供給される。第３ポート１３に供給された塗料と第２ポート５に供給された圧縮空気とが混合されて塗料が霧状に含む気液混合物が形成される。この気液混合物はノズル１７内の内管１８内を流通して塗料噴出し口から噴出する。一方、第３ポート１３に供給された圧縮空気は、ノズル１７における外管１９の内周壁と内管１８の外周壁とで形成される断面環状の空間を流通し、エアー噴出し口から噴出する。エアー噴出し口から噴出する圧縮空気流は断面環状の高速気流となって流通する。このエアー噴出し口から噴出する圧縮空気流は、塗料噴出し口から噴出する塗料流を包み込む。圧縮空気流で包み込まれた塗料流が、被塗装体設置台２２により高速回転する被塗装体２３の周側面に到達する。これによって被塗装体２３の周側面に塗料が付着し、塗装膜が形成される。このとき、エアー噴出し口から噴出する圧縮空気流は、塗料噴出し口から噴出する塗料流が塗料噴出し口から先の方に進行するにつれて円錐状に拡散するのを防止している。したがって、被塗装面以外の面に塗料が付着するのが極めて少なくなり、実質的には、塗装面と非塗装面との境界を明瞭になるように塗装面の塗装が行われることになる。

実際にこの塗装装置を使用してブレーキディスクを塗装した例を図４に示した。また、図１に示される塗装装置を使用するが、第１ポート２には圧縮空気を供給せずに、ノズル１７における塗料噴出し口から塗料と圧縮空気との気液混合物である塗料流を噴出し、ブレーキディスクを塗装した例を図５に示した。

ブレーキディスクの周側面が塗装面である。図４に示されるように、ブレーキディスクの周側面に塗装膜が形成され、周側面に隣接する円盤面には塗料の付着が認められない。一方、図５においては、ブレーキディスクの周側面が塗装されてはいるが周側面に隣接する円盤面における周側面近傍にまで塗料の飛沫が付着しており、塗装面と非塗装面との境界が不明瞭になっている。

この発明に係る塗装装置及びノズルは、マスキングをしなくても塗装面と非塗装面との境界が明瞭になるように塗装を行うことができる。

図１は、本発明の一例である塗装装置を示す説明図である。図２は、図１の点線枠Ａ内を拡大して示す説明図である。図３は、図１に示される被塗装体たとえばブレーキディスクに対するノズルの配置を示す図である。図４は、本発明の一例である塗装装置で塗装したブレーキディスクを示す写真である。図５は、本発明によらずに塗装したブレーキディスクを示す写真である。

符号の説明

１ノズル装置
２第１ポート
３メインバルブ
４電磁弁
５第２ポート
６電磁弁
７レギュレータ
８マスフローメータ
９塗料タンク
１０サブバルブ
１１レギュレータ
１２ストレーナー
１３第３ポート
１４ドレーン管
１５バルブ
１６圧力計
１７ノズル
１８内管
１９外管
２０流量調整バルブ
２１流量調整バルブ
２２被塗装体設置台
２３被塗装体
２４エアー供給手段
２５ワーク自動回転装置

Claims

塗装を要する被塗装体を設置する被塗装体設置台と、塗料を噴出可能に形成された塗料噴出し口及びこの塗料噴出し口から噴出する塗料流を包み込むようにエアーを噴出可能に形成されたエアー噴出し口を供えてなるノズルと、前記塗料噴出し口に塗料を供給する塗料供給手段と、前記エアー噴出し口にエアーを供給するエアー供給手段とを備えてなることを特徴とする塗装装置。
前記ノズルは、前記塗料噴出し口を一端に備える内管と、前記内管の仮想的中心軸線を共有するように内管を内装するところの、前記エアー噴出し口を一端に供える外管とを備えて成る二重管である前記請求項１に記載の塗装装置。
前記ノズルは、その塗料噴出し口から噴出する塗装流の仮想的中心軸線が前記被塗装体における塗装面に対して１０〜５０ｍｍの距離をもち、前記塗装面に対して５〜４５°の傾斜角をもって配置されてなる前記請求項１又は２に記載の塗装装置。
前記被塗装体設置台は、塗装面が円周面である前記被塗装体の中心軸線を中心にしてその被塗装面を回転させる回転台を備えて成る前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗装装置。
塗料を噴出可能に形成された塗料噴出し口及びこの塗料噴出し口から噴出する塗料流を包み込むようにエアーを噴出可能に形成されたエアー噴出し口を供えてなることを特徴とするノズル。