JP2007090198A - 塗装機用密封構造及び塗装機 - Google Patents

Abstract

【課題】 多色塗装機の混色を防止すること。また、ピストンの直線往復運動によるねじれを防止すること。
【解決手段】 シリンダ内周面２ａと、ピストン３と、ピストン３の凹周溝６に装着されるパッキン７とを備えた塗装機用密封構造である。パッキン７は横断面形状が頭部と脚部を有するきのこ型である。脚部の幅寸法は、凹周溝の開口幅寸法よりも小さい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、色替え機能を有する塗装機用密封構造及び塗装機に関する。

色替え機能を有する塗装機（多色塗装機ということがある）に於て、従来、図８に示すようなカートリッジ（シリンダ）41が使用されている。即ち、シリンダ本体（容器）42内にピストン43が矢印Ｍ，Ｎ方向に往復動自在に内装され、ピストン43によって区画された一方の空室44には溶剤系又は水系の塗料Ｅが、他方の空室45内にはピストン作動用の溶剤Ｇが充填される。ピストン43の凹周溝46には、（耐溶剤性を有する）フッ素ゴムやパーフロロエラストマー製のＯリング47が装着され、上記塗料Ｅと溶剤Ｇを遮断するように、シリンダ内周面にＯリング47が密に接触摺動する構成であった（例えば特許文献１参照）。 溶剤Ｇが矢印Ｈのように供給されると、この溶剤Ｇの圧力によってピストン43は矢印Ｍ方向へ移動して、塗料Ｅは矢印Ｉ方向へ吐出される。塗料Ｅが空になると新しい塗料が空室44内へ充填される。

従来の塗装機では、塗装色毎に１本のカートリッジ（シリンダ）41が準備されており、空室44に異なる色の塗料が充填されることはなかった。しかしながら、近年開発されている色替え機能を有する多色塗装機では、１本のカートリッジ（シリンダ）41に様々な色の塗料を充填する必要がある。
特開平１１−１２８７８４号公報

上述したような色替え機能を有する多色塗装機に於て、塗料吐出後に、洗浄用シンナーとエアーで塗料室（空室44）を洗浄するのが一般的である。
しかし、図８の要部拡大図としての図９に示すように、凹周溝46とＯリング47を有する密封構造では、図９（Ｃ）のように塗料残りＫを生ずるという問題があった。
即ち、図９（Ａ）に示したように塗料吐出工程では、塗料ＥはＯリング47の図の左側から空室44（図８参照）にわたって、存在しており、次に、吐出工程終了状態では、図９（Ｂ）のように、凹周溝46の左側の側面とＯリング47との間の隙間に残留する。その後、洗浄用シンナー48にて図９（Ｃ）のように洗浄しようとしても、凹周溝46の左側の側面の溝奥部に、塗料残りＫが発生する。

このように前色の塗料残りＫを洗い切れないため、後色塗料と混色を引き起こし、塗装品質を低下させるという問題が発生した。
また、Ｏリング摺接部に潤滑膜が形成されない状態で使用されるので、図９に示したような矩形状凹周溝46とＯリング47を備えた密封構造では、ピストン43の矢印Ｍ，Ｎ方向（図８参照）の往復運動に伴ってねじれを発生し、リーク量の急増や偏摩耗・切断を生じさせる虞があった。

また、図10に示すように、凹周溝46を蟻溝とした構造も考えられるが、Ｏリング摺接部に潤滑膜が形成されない往復運動により、Ｏリング47に矢印Ｑのようにねじれを生じ、Ｏリング47と蟻溝（凹周溝46）の開口端縁との圧接により当初は図10（Ａ）のように塗料Ｅは蟻溝（凹周溝46）の溝奥部46ａに浸入しないように阻止されていたとしても、往復作動に伴ってＯリングに矢印Ｑ方向にねじれることで、塗料Ｅは、溝奥部46ａに浸入し、その後、シンナー洗浄しても塗料残りを発生する。従って図10のような構造に於いても、前色の塗料残りＫを洗い切れないため、後色塗料と混色を引き起こし、塗装品質を低下させるという問題が発生する。

本発明の目的は、このようなシール材のねじれを防ぎ、密封流体（塗料）の内部漏れやシール材の偏摩耗・切断を防ぎ、長寿命を図ると共に、多色塗装機の塗料残りを解消して、混色を生じさせない密封構造を提供することにある。

そこで、本発明は、シリンダ内周面と、該シリンダ内周面に沿って直線往復運動する凹周溝付きのピストンと、該凹周溝に装着されるパッキンとを備えた塗装機用密封構造に於て、上記凹周溝は蟻溝状であり、かつ、上記パッキンは横断面形状が頭部と脚部を有するきのこ型であり、該パッキンの自由状態における上記脚部の幅寸法は、上記凹周溝の開口幅寸法よりも小さく設定されている。
また、シリンダ内周面と、該シリンダ内周面に沿って直線往復運動する凹周溝付きのピストンと、該凹周溝に装着されるパッキンとを備えた塗装機用密封構造に於て、上記凹周溝は横断面矩形状であり、かつ、上記パッキンは横断面形状が頭部と脚部を有するきのこ型であり、該パッキンの自由状態における上記脚部の幅寸法は、上記凹周溝の開口幅寸法よりも小さく設定されている。
そして、好ましくは、上記凹周溝の溝底面に対応する上記パッキンの脚部の端面は直線ストレート状である。
また、自由状態における上記パッキンの頭部の幅寸法を、上記凹周溝の開口幅寸法よりも大きく設定する。
また、流体圧力が掛からない無負荷の装着状態において、上記シリンダ内周面・上記凹周溝の開口端縁・上記凹周溝の溝底面の各々に対する上記パッキンの接触面圧を、密封流体圧力以上となるようにパッキンつぶし代を設定する。

また、本発明の塗装機は、シリンダ内周面と、該シリンダ内周面に沿って直線往復運動する凹周溝付きのピストンと、該凹周溝に装着されるパッキンとを有し、上記凹周溝を蟻溝状とすると共に、上記パッキンを横断面形状が頭部と脚部を有するきのこ型として、該パッキンの自由状態における上記脚部の幅寸法を、上記凹周溝の開口幅寸法よりも小さく設定した密封構造を、備えている。
また、本発明の塗装機は、シリンダ内周面と、該シリンダ内周面に沿って直線往復運動する凹周溝付きのピストンと、該凹周溝に装着されるパッキンとを有し、上記凹周溝を横断面矩形状とすると共に、上記パッキンを横断面形状が頭部と脚部を有するきのこ型として、該パッキンの自由状態における上記脚部の幅寸法を、上記凹周溝の開口幅寸法よりも小さく設定した密封構造を、備えている。

本発明に係る塗装機用密封構造によれば、パッキンにねじれが発生せず、長寿命である。さらに、パッキンを凹周溝に装着することが容易である。
特に、凹周溝の奥部へ被密封流体としての塗料が浸入し難いので、塗料がその奥部に残留する“塗料残り”を防ぎ、多色塗装機の混色を有効防止して塗装品質を向上できる。

図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態を示す。図１に於て、多色塗装機に用いるカートリッジ（シリンダ）１を例示し、両端が閉じた略円筒状のシリンダ本体（容器）２内にピストン３が矢印Ｍ，Ｎ方向に直線往復動運動するように（往復動自在に）内装され、ピストン３は、シリンダ内周面２ａに沿って摺接しながら直線往復運動する。
シリンダ本体２内はピストン３によって第１空室４と第２空室５に区画される。第１空室４には溶剤系又は水系の塗料Ｅが充填される。第２空室５には酢酸ブチル等の溶剤Ｇが充填される。この溶剤Ｇはその圧力によってピストン３を矢印Ｍ方向へ押圧作動するものである。

ピストン３の外周面には、蟻溝状の凹周溝６が形成され、パッキン７が凹周溝６に装着され、このパッキン７はシリンダ内周面２ａに対し、矢印Ｍ，Ｎ方向に摺動する。
パッキン７の材質は、耐溶剤性を有するフッ素ゴムやパーフロロエラストマー等の弾性体から成る。
溶剤Ｇが矢印Ｈのように流路９を介して第２空室５へ圧送されると、ピストン３は溶剤Ｇの圧力を受けて、矢印Ｍ方向へ移動して、塗料Ｅは矢印Ｉ方向へ吐出孔10から吐出する。
このように、塗料Ｅが第１空室４から吐出されると、新しい塗料Ｅが吐出孔10から、矢印Ｉと逆方向に、吸入される。

図２はパッキン７を実線にて示し、自由状態であり、ピストン３（凹周溝６）を２点鎖線にて示す。図３は、自由状態のパッキン７と、凹周溝６とを並べて示し、図４は、パッキン７をピストン３の凹周溝６に装着し、かつ、シリンダ本体２にピストン３を内装した状態を示す。
凹周溝６の断面は台形状であり、開口端縁６ａ，６ａは小さな丸味（アール）を有する。
そして、パッキン７は、その横断面形状が頭部12と脚部13を有するきのこ型である。パッキン７は、その自由状態における脚部13の幅寸法Ｗ₁₃は、凹周溝６の開口幅寸法Ｗ₆ よりも小さく設定され、かつ、自由状態の頭部12の幅寸法Ｗ₁₂は、開口幅寸法Ｗ₆ よりも大きく設定される。

図２〜図４に示した実施の形態では、頭部12の形状が丸い頂部14と左右ストレート部15, 15と、幅が減少する勾配部16, 16とから成る場合を示す。なお、ストレート部15, 15に代えて、大き目のアールの凸弯曲面部を頂部14から連続状に形成し、あるいは、勾配部16も凸弯曲面に形成してもよい（図示省略）。
また、凹周溝６の溝底面６ｂに対応する脚部13の端面13ａは、直線ストレート状であり、常に安定姿勢で溝底面６ｂに当接し、パッキン７のねじれ（倒れ）を阻止する。

さらに、図４に示した流体圧力が掛からない無負荷の装着状態において、シリンダ内周面２ａ，開口端縁６ａ，６ａ，溝底面６ｂの各々に対する（弾性圧縮状態の）パッキン７の接触面圧は、密封流体圧力Ｐ₄ ，Ｐ₅ 以上となるように、つぶし代を設定する。さらに追加説明すれば、図１にて説明したように、第２空室５内に供給される作動のための溶剤Ｇの圧力Ｐ₅ 、及び、第１空室４内の塗料Ｅの圧力Ｐ₄ の内の高い方よりも、上記各部の接触面圧を高く設定して、パッキン７が常時、シリンダ内周面２ａと開口端縁６ａ，６ａと溝底面６ｂに接触（圧接）状態を保つようにして、溝奥部20内へ塗料Ｅが浸入しないようにしている。
特に、Ｗ₁₂＞Ｗ₆ に設定して、（Ｗ₆ −Ｗ₁₂）にて示される幅方向のつぶし代、及び、（図２に示した。）（ｈ₀ −Ｈ₀ ）にて示される高さ方向（径方向）のつぶし代（量）を、適切に設定して、各部の接触面圧を、密封流体圧力Ｐ₄ ，Ｐ₅ よりも高くなるように設定する。

本発明に係る図１で例示したシリンダ（カートリッジ）１のように、ピストン３の両側に略等しい圧力Ｐ₄ ，Ｐ₅ が作用するので、一般のピストンパッキンと違って、自封性が作用しないのであるが、上述の如く、つぶし代（量）を予め十分な値に設定しておいて、常時、パッキン７がシリンダ内周面２ａ、凹周溝６の開口端縁６ａ，６ａと溝底面６ｂに弾発的に圧接状態を維持し、凹周溝６の溝奥部20内へ塗料Ｅの入り込みを防止して、色替え時の洗浄性を改善し、前色塗料を十分に洗い切って、後色塗料との混色を確実に防止できることとなる。従って、１本のカートリッジ（シリンダ）１をもって、様々な色の塗料を充填して使用可能となる。しかも、Ｗ₁₃＜Ｗ₁₂であるので、凹周溝６へのパッキン装着は容易である。

次に、図５〜図７に本発明の第２の実施の形態を示す。図５，図６，図７は各々既述の図２，図３，図４に対応した図面である。全体のシリンダ（カートリッジ）１の構成は図１と同じであるが、ピストン３の外周面の凹周溝６は横断面矩形状であり、凹周溝６の開口端縁６ａ，６ａは小さな丸味（アール）を有する。
パッキン７は、その横断面形状が略円形の頭部12と矩形状脚部13を有するきのこ型である。パッキン７は、その自由状態における脚部13の幅寸法Ｗ₁₃は、凹周溝６の開口幅寸法Ｗ₆ よりも小さく設定され、かつ、自由状態の頭部12の幅寸法Ｗ₁₂は、開口幅寸法Ｗ₆ よりも大きく設定される。なお、図示省略するが、頭部12の横断面形状としては、左右側部にストレート部を形成したり、あるいは、多角形状とすることも、自由である。

凹周溝６の溝底面６ｂに対応する脚部端面13ａは、直線ストレート状であり、パッキン７は常に凹周溝６内にて安定姿勢を保ち、従来のＯリングのようなねじれ（倒れ）を生じることがない。
さらに、図７に示した無負荷（流体圧力零をいう）の装着状態において、シリンダ内周面２ａ，凹周溝６の開口端縁６ａを含む側内面６ｃ，６ｃ，溝底面６ｂの各々に対するパッキン７の接触面圧は、密封流体圧力Ｐ₄ ，Ｐ₅ 以上となるように、予めつぶし代（量）を設定しておく。

このようにして、溝奥部20内へ（図１に示した）塗料Ｅが浸入しないようにしている。特に、Ｗ₁₂＞Ｗ₆ の関係式が成立するようにしたので、（Ｗ₆ −Ｗ₁₂）にて示される幅方向つぶし代、及び、（ｈ₀ −Ｈ₀ ）にて示される高さ方向（径方向）のつぶし代を、適切に設定して、各部の接触面圧を、密封流体圧力Ｐ₄ ，Ｐ₅ よりも高く設定する。
作用効果は、図２〜図４で述べた第１の実施の形態と同様である。

以上のように、本発明は、シリンダ内周面２ａと、該シリンダ内周面２ａに沿って直線往復運動する凹周溝６付きのピストン３と、該凹周溝６に装着されるパッキン７とを備えた塗装機用密封構造に於て、上記凹周溝６は蟻溝状であり、かつ、上記パッキン７は横断面形状が頭部12と脚部13を有するきのこ型であり、該パッキン７の自由状態における上記脚部13の幅寸法Ｗ₁₃は、上記凹周溝６の開口幅寸法Ｗ₆ よりも小さく設定されているので、パッキン７を凹周溝６内へ装着し易く、かつ、装着負荷（加圧）状態下での内部リークが発生せず、優れた密封性能を長期にわたり発揮できる。しかも、溝奥部20内へ塗料Ｅが浸入して、（従来の図９に示したような）塗料残りＫが生じないので多色塗装機として混色を防止し、塗装品質を著しく向上できる。

また、シリンダ内周面２ａと、該シリンダ内周面２ａに沿って直線往復運動する凹周溝６付きのピストン３と、該凹周溝６に装着されるパッキン７とを備えた塗装機用密封構造に於て、上記凹周溝６は横断面矩形状であり、かつ、上記パッキン７は横断面形状が頭部12と脚部13を有するきのこ型であり、該パッキン７の自由状態における上記脚部13の幅寸法Ｗ₁₃は、上記凹周溝６の開口幅寸法Ｗ₆ よりも小さく設定されているので、パッキン７を凹周溝６内へ装着し易く、かつ、装着負荷（加圧）状態下での内部リークが発生せず、優れた密封性能を長期にわたり発揮できる。しかも、溝奥部20内へ塗料Ｅが浸入して、（従来の図９に示したような）塗料残りＫが生じないので多色塗装機として混色を防止し、塗装品質を著しく向上できる。

そして、上記凹周溝６の溝底面６ｂに対応する上記パッキン７の脚部13の端面13ａは直線ストレート状であることにより、ピストン３の直線往復運動時の摩擦抵抗によりパッキン７がねじれ（回転）することを、防止でき、長期間にわたって安定した密封性（シール性）を発揮する。
また、自由状態における上記パッキン７の頭部12の幅寸法Ｗ₁₂を、上記凹周溝６の開口幅寸法Ｗ₆ よりも大きく設定すれば、確実に塗料（被密封流体）Ｅが溝奥部20内へ浸入して残留するのを防止できて、多色塗装機に好適である。
そして、流体圧力が掛からない無負荷の装着状態において、上記シリンダ内周面２ａ・上記凹周溝６の開口端縁６ａ，６ａ・上記凹周溝６の溝底面６ｂの各々に対する上記パッキン７の接触面圧を、密封流体圧力以上となるようにパッキンつぶし代を設定することで、パッキン７のいずれの接触部位からも塗料Ｅ等の被密封流体の浸入及び内部リークを防止できて好都合であり、多色塗装機として優れた塗装品質を達成可能となる。

また、本発明に係る塗装機は、シリンダ内周面２ａと、シリンダ内周面２ａに沿って直線往復運動する凹周溝６付きのピストン３と、凹周溝６に装着されるパッキン７とを有し、凹周溝６を蟻溝状とすると共に、パッキン７を横断面形状が頭部12と脚部13を有するきのこ型として、パッキン７の自由状態における脚部13の幅寸法Ｗ₁₃を、凹周溝６の開口幅寸法Ｗ₆ よりも小さく設定した密封構造を、備えているので、パッキン７を凹周溝６内へ装着し易く、かつ、装着負荷（加圧）状態下での内部リークが発生せず、優れた密封性能を長期にわたり発揮できる。しかも、溝奥部20内へ塗料Ｅが浸入して、（従来の図９に示したような）塗料残りＫが生じないので多色塗装機として混色を防止し、塗装品質を著しく向上できる。

また、塗装機は、シリンダ内周面２ａと、シリンダ内周面２ａに沿って直線往復運動する凹周溝６付きのピストン３と、凹周溝６に装着されるパッキン７とを有し、凹周溝６を横断面矩形状とすると共に、パッキン７を横断面形状が頭部12と脚部13を有するきのこ型として、パッキン７の自由状態における脚部13の幅寸法Ｗ₁₃を、凹周溝６の開口幅寸法Ｗ₆ よりも小さく設定した密封構造を、備えているので、パッキン７を凹周溝６内へ装着し易く、かつ、装着負荷（加圧）状態下での内部リークが発生せず、優れた密封性能を長期にわたり発揮できる。しかも、溝奥部20内へ塗料Ｅが浸入して、（従来の図９に示したような）塗料残りＫが生じないので多色塗装機として混色を防止し、塗装品質を著しく向上できる。

第１の実施の形態を示す全体簡略断面図である。 要部拡大断面図である。 パッキンと凹周溝を説明するための断面図である。 装着（使用）状態の説明断面図である。 第２の実施例を示す要部拡大断面図である。 パッキンと凹周溝を説明するための断面図である。 装着（使用）状態の説明断面図である。 従来例を示す全体説明図である。 一つの従来例の構成及び作用の説明図である。 別の従来例の構成及び作用の説明図である。

符号の説明

１ カートリッジ（シリンダ）
２ａ シリンダ内周面
３ ピストン
４ 第１空室
５ 第２空室
６ 凹周溝
６ａ 開口端縁
６ｂ 溝底面
７ パッキン
12 頭部
13 脚部
13ａ 端面
20 溝奥部
Ｅ 塗料
Ｇ 溶剤
Ｗ₆ ，Ｗ₁₂，Ｗ₁₃ 幅寸法

Claims (7)

1. シリンダ内周面（２ａ）と、該シリンダ内周面（２ａ）に沿って直線往復運動する凹周溝（６）付きのピストン（３）と、該凹周溝（６）に装着されるパッキン（７）とを備えた塗装機用密封構造に於て、上記凹周溝（６）は蟻溝状であり、かつ、上記パッキン（７）は横断面形状が頭部（12）と脚部（13）を有するきのこ型であり、該パッキン（７）の自由状態における上記脚部（13）の幅寸法（Ｗ₁₃）は、上記凹周溝（６）の開口幅寸法（Ｗ₆ ）よりも小さく設定されていることを特徴とする塗装機用密封構造。
2. シリンダ内周面（２ａ）と、該シリンダ内周面（２ａ）に沿って直線往復運動する凹周溝（６）付きのピストン（３）と、該凹周溝（６）に装着されるパッキン（７）とを備えた塗装機用密封構造に於て、上記凹周溝（６）は横断面矩形状であり、かつ、上記パッキン（７）は横断面形状が頭部（12）と脚部（13）を有するきのこ型であり、該パッキン（７）の自由状態における上記脚部（13）の幅寸法（Ｗ₁₃）は、上記凹周溝（６）の開口幅寸法（Ｗ₆ ）よりも小さく設定されていることを特徴とする塗装機用密封構造。
3. 上記凹周溝（６）の溝底面（６ｂ）に対応する上記パッキン（７）の脚部（13）の端面（13ａ）は直線ストレート状である請求項１又は２記載の塗装機用密封構造。
4. 自由状態における上記パッキン（７）の頭部（12）の幅寸法（Ｗ₁₂）を、上記凹周溝（６）の開口幅寸法（Ｗ₆ ）よりも大きく設定した請求項１，２又は３記載の塗装機用密封構造。
5. 流体圧力が掛からない無負荷の装着状態において、上記シリンダ内周面（２ａ）・上記凹周溝（６）の開口端縁（６ａ）（６ａ）・上記凹周溝（６）の溝底面（６ｂ）の各々に対する上記パッキン（７）の接触面圧を、密封流体圧力以上となるようにパッキンつぶし代を設定した請求項１，２，３又は４記載の塗装機用密封構造。
6. シリンダ内周面（２ａ）と、該シリンダ内周面（２ａ）に沿って直線往復運動する凹周溝（６）付きのピストン（３）と、該凹周溝（６）に装着されるパッキン（７）とを有し、上記凹周溝（６）を蟻溝状とすると共に、上記パッキン（７）を横断面形状が頭部（12）と脚部（13）を有するきのこ型として、該パッキン（７）の自由状態における上記脚部（13）の幅寸法（Ｗ₁₃）を、上記凹周溝（６）の開口幅寸法（Ｗ₆ ）よりも小さく設定した密封構造を、備えたことを特徴とする塗装機。
7. シリンダ内周面（２ａ）と、該シリンダ内周面（２ａ）に沿って直線往復運動する凹周溝（６）付きのピストン（３）と、該凹周溝（６）に装着されるパッキン（７）とを有し、上記凹周溝（６）を横断面矩形状とすると共に、上記パッキン（７）を横断面形状が頭部（12）と脚部（13）を有するきのこ型として、該パッキン（７）の自由状態における上記脚部（13）の幅寸法（Ｗ₁₃）を、上記凹周溝（６）の開口幅寸法（Ｗ₆ ）よりも小さく設定した密封構造を、備えたことを特徴とする塗装機。

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