JP2007098648A - 建築板の塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗装ヘッドが建築板に衝突することを防止しながらも、鮮明な塗装が可能な建築板の塗装装置を提供する。
【解決手段】計測手段６は、搬送方向において塗装手段の入口側に配置され、建築板１の塗装面１ａの下方に設定した一つの水平面である基準面２ａからの塗装面１ａの高さについて搬送方向に直交する方向における最大高さを計測する。制御手段７は、計測手段６の計測結果を受けて建築板１の搬送方向の所定長さごとに前記計測結果の最大値を求め、建築板１のうち塗装ヘッド３の下方を通過している部位を含む前記所定長さで求めた前記最大値ｔに対して塗装ヘッド３の基準面２ａからの高さ位置が所定値Ｈだけ大きくなるように昇降手段５を駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外壁材等の建築板の塗装面にインクを噴射することにより塗装面をインクジェット方式で塗装する建築板の塗装装置に関するものである。

従来から、この種の塗装装置として、建築板の塗装面（意匠面）に向かって塗装ヘッド（ノズルアレイ）からインクを噴射するものが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

特許文献１に記載された塗装装置は、建築板を所定のラインに沿って搬送する搬送手段を備え、搬送手段のラインの途中に塗装ヘッドを設けることにより、塗装ヘッドを通過する建築板の塗装面が所望のデザインに塗装されるようにしてある。ここで、塗装ヘッドは建築板の塗装面との間に所定の間隔を有して配置される。特許文献１では、塗装ヘッドを建築板の厚み方向に可動に配設することによって塗装ヘッドと塗装面との間隔を可変としており、この間隔を小さく設定すれば塗装面を塗装するドットの解像度が上がり鮮明な塗装が可能となることが記載されている。
特開２００５−７４６８６号公報（第３頁）

ところで、建築板の製造過程で建築板に反りが生じた場合などには、１枚の建築板であっても搬送手段からの塗装面の高さが均一ではなくなるので、建築板のうち搬送手段からの塗装面の高さが大きい部分に塗装ヘッドが衝突するおそれがある。また、建築板への塗装ヘッドの衝突を防止するために塗装ヘッドと塗装面との間隔を大きく設定すると、塗装面におけるドットの解像度が低下し、鮮明な塗装ができなくなる。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、塗装ヘッドが建築板に衝突することを防止しながらも、鮮明な塗装が可能な建築板の塗装装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、建築板を載置した状態で建築板を一方向に搬送する搬送手段と、搬送手段の上方に配置され建築板の厚み方向の一面である塗装面に対してインクを噴射する塗装ヘッドを有し塗装面をインクジェット方式で塗装する塗装手段と、上下方向に塗装ヘッドを移動させる昇降手段と、搬送方向において塗装手段の入口側に配置され、塗装面の下方に設定した一つの水平面である基準面からの塗装面の高さについて搬送方向に直交する方向における最大高さを計測する計測手段と、計測手段の計測結果を受けて建築板の搬送方向の所定長さごとに前記計測結果の最大値を求め、建築板のうち塗装ヘッドの下方を通過している部位を含む前記所定長さで求めた前記最大値に対して塗装ヘッドの基準面からの高さ位置が所定値だけ大きくなるように昇降手段を駆動する制御手段とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、搬送方向において塗装手段の入口側に配置された計測手段によって、塗装面の下方に設定した一つの水平面である基準面からの塗装面の高さについて搬送方向に直交する方向における最大高さを計測しており、制御手段が、計測手段の計測結果を受けて建築板の搬送方向の所定長さごとに前記計測結果の最大値を求め、建築板のうち塗装ヘッドの下方を通過している部位を含む前記所定長さで求めた前記最大値に対して塗装ヘッドの基準面からの高さ位置が所定値だけ大きくなるように昇降手段を駆動するので、建築板が塗装ヘッドの下方を通過しているときには、塗装面において基準面からの高さが最大となる部位であっても前記所定値の間隔を有して塗装ヘッドと対向することになる。したがって、塗装ヘッドが建築板に衝突することはない。また、基準面からの塗装面の高さが均一である建築板に関しては、塗装ヘッドと塗装面との間隔が塗装面の全面に亘って前記所定値になるので、当該所定値を小さく設定しておけば、塗装面を塗装するドットの解像度が上がり鮮明な塗装を施すことができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記所定長さが、前記搬送方向における前記建築板の全長であることを特徴とする。

この構成によれば、１枚の建築板ごとに塗装ヘッドの基準面からの高さ位置が調節されることになるから、１枚の建築板を塗装している間に塗装ヘッドを移動させる必要はなく、塗装ヘッドの高さ位置の制御が簡単になる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記所定長さが、前記搬送方向における前記塗装ヘッドの全長であることを特徴とする。

この構成によれば、１枚の建築板に関しても搬送方向における基準面からの塗装面の高さの変化を追従するように、塗装面と塗装ヘッドとの間隔が調節されることになるので、搬送方向において基準面からの塗装面の高さが均一でない建築板を塗装する場合でも、塗装面と塗装ヘッドとの間隔を塗装面の全面に亘って所定値に略一致させることができ、当該所定値を小さく設定しておけば、塗装面を塗装するドットの解像度が上がり鮮明な塗装を施すことができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記塗装手段が、それぞれ異なる色のインクを噴射する複数台の前記塗装ヘッドを前記搬送方向において互いに異なる位置に有しており、前記昇降手段が、各塗装ヘッドに対応付けて複数台設けられ、前記制御手段が、各昇降手段を個別に駆動することを特徴とする。

この構成によれば、カラー塗装が可能な建築板の塗装装置において、各色の塗装ヘッドにそれぞれ対応する各昇降手段を個別に駆動するものであるから、塗装ヘッドごとに塗装面との間隔がばらつくことはなく、各色のインクを同じ条件で塗装面に付着させることができる。

本発明は、搬送方向において塗装手段の入口側に配置された計測手段によって、塗装面の下方に設定した一つの水平面である基準面からの塗装面の高さについて搬送方向に直交する方向における最大高さを計測しており、制御手段が、計測手段の計測結果を受けて建築板の搬送方向の所定長さごとに前記計測結果の最大値を求め、建築板のうち塗装ヘッドの下方を通過している部位を含む前記所定長さで求めた前記最大値に対して塗装ヘッドの基準面からの高さ位置が所定値だけ大きくなるように昇降手段を駆動するので、塗装ヘッドが建築板に衝突することを防止しながらも、鮮明な塗装が可能になるという利点がある。

（実施形態１）
本実施形態の建築板の塗装装置は、図２に示すように、一方向に建築板１を搬送する搬送手段２と、搬送手段２の上方に配設され建築板１の塗装面に対してインクを噴射する塗装ヘッド３を有し塗装面を建築板１の幅方向（図２（ａ）の上下方向）の全長に亘ってインクジェット方式で塗装する塗装手段とを備える。

搬送手段２は、建築板１を導入する部分がローラコンベア１０で構成され、ローラコンベア１０の終点以降が建築板１の位置ずれを生じ難いタイミングベルト１１で構成される。図２の搬送手段２は建築板１を矢印Ａの方向に搬送する。建築板１は、厚み方向の一面である塗装面を上側にして搬送手段２に載置される。ローラコンベア１０は、建築板１を幅方向の一方（図２（ａ）の下方）に寄せるように建築板１の幅方向に対して傾斜しており、また、タイミングベルト１１において建築板１を導入する部分には建築板１を幅方向の前記一方に押すプッシャー４が配置されている。これにより、建築板１は、塗装手段で塗装されるまでに幅方向の位置が揃えられることになる。

さらに、図２に示す例では、２枚の建築板１を並行して塗装できるように、２台の搬送手段２が建築板１の幅方向に並設され、各搬送手段２に塗装手段がそれぞれ配設されている。ここで、両搬送手段２は近接配置されており、両搬送手段２に跨る形で建築板１を載置するようにすれば、幅広の建築板１を塗装することも可能である。この場合には、建築板１は幅方向の半分ずつが各搬送手段２に設けた各塗装手段によってそれぞれ塗装されることになる。両搬送手段２間で構成の差異はないので、以下では一方の搬送手段２について説明する。

本実施形態ではカラー塗装が可能な塗装装置を例示しており、塗装手段は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のインクをそれぞれ噴射する４台の塗装ヘッド３を有している（図２では左端から順にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）。各塗装ヘッド３は、それぞれ多数のノズルを有したノズルアレイ（図示せず）を備え、各色のインクをノズルアレイに供給するインクタンク（図示せず）に接続された構成を有する。ノズルアレイは、ピエゾ素子（図示せず）を使用してインクの液滴を各ノズルから噴射する。また、ノズルアレイにはインクの噴射の制御を行うノズル制御手段（図示せず）が接続されており、ノズル制御手段は、塗装のデザインのデータを有した塗装制御手段（図示せず）からのノズル制御信号を受けてインクを噴射させる。

ところで、本実施形態の塗装装置においては、図１に示すように、塗装ヘッド３を上下方向に移動させる昇降手段５と、塗装ヘッド３を設けた位置（以下、塗装位置Ｂという）よりも搬送方向の手前の位置（以下、計測位置Ｃという）に配置され、後述する基準面２ａからの塗装面１ａの高さのうち建築板１の幅方向における最大高さを計測する計測手段６と、計測手段６の計測結果を受けて前記昇降手段５を駆動するシーケンサからなる制御手段７とが設けられている。

すなわち、昇降手段５は、制御手段７からの信号（以下、位置制御信号という）を受けて塗装ヘッド３の上下方向の位置を変化させることにより、塗装ヘッド３と塗装面１ａとの間隔を変化させるものである。昇降手段５に位置制御信号が与えられていない期間には、昇降手段５は停止し塗装ヘッド３を同じ位置に保持する。ここでは、昇降手段５は塗装ヘッド３ごとにそれぞれ設けられているが、４台の塗装ヘッド３に対応する全ての昇降手段５が制御手段７からの位置制御信号を受けて一斉に塗装ヘッド３の位置を変化させるように動作する。各昇降手段５としては、それぞれ動力を発生するモータ（図示せず）と、位置制御信号に対応した高さ位置に塗装ヘッド３を移動させるようにモータを回転させる駆動回路（図示せず）とを備えたサーボ機構を用いている。

計測手段６は、図３に示すように、レーザ光を投光する投光器８とレーザ光を受光する受光器９とを有し、搬送手段２の幅方向（つまり図１で紙面に直交する方向）の両側に投光器８および受光器９を配置したものである。ここで、投光器８と受光器９とは、投光器８からのレーザ光を受光器９で受光可能となるように互いに対向して配置される。本実施形態の計測手段６は、搬送手段２におけるタイミングベルト１１の上面を含む平面を前記基準面２ａとして設定し、この基準面２ａからの塗装面１ａの最大高さを計測するが、基準面２ａは、塗装面１ａより下方に位置する一つの水平面であればよい。

投光器８は、上下方向に延長されたライン状の平行光線を投光しており、投光器８と受光器９との間に建築板１が存在しないときには、受光器９の受光部（図示せず）の上下方向の全域に亘り投光器８からのレーザ光が照射する。受光器９は受光部で受光したレーザ光の重心位置に対応した電気信号を出力する。つまり、計測位置Ｃを建築板１が通過する際には、投光器８からのレーザ光の一部が建築板１で遮光されて受光部に照射するレーザ光の重心位置が上昇することによって、受光器９の出力が、建築板１のうち計測位置を通過している部位の基準面２ａからの塗装面１ａの最大高さに一対一に対応して定まることになる。そして、計測手段６は受光器９の出力を計測結果として制御手段７に出力する。本実施形態では、基準面２ａからの高さを１０〜２４ｍｍの範囲で計測できるように、受光器９における基準面２ａからの受光面の高さ位置を規定してある。

また、計測手段６は、図２に示すように、搬送方向（図２の左右方向）において塗装ヘッド３との間に建築板１の搬送方向の全長よりも大きい間隔を有するように、搬送方向においてベルトコンベア１０の直後の位置に配置される。図２においては塗装手段の直前の位置にも計測手段６を２点鎖線で示しているが、この計測手段５は実施形態２で用いるものであって本実施形態では用いない。

一方、制御手段７は、計測手段６の計測結果を受けて建築板１の搬送方向の所定長さごとに計測結果の最大値を求め、前記所定長さごとに求めた計測結果の前記最大値に基づいて昇降手段５を駆動する。具体的に説明すると、ここでは前記所定長さは建築板１の搬送方向の全長であって、制御手段７は、１枚の建築板１が計測位置Ｃを通過するごとに当該建築板１について基準面２ａからの塗装面１ａの高さの最大値を求め、建築板１が計測位置Ｃを通過し終わると、塗装ヘッド３と基準面２ａとの間隔が前記最大値よりも所定値だけ大きくなるように昇降手段５を駆動する。つまり、建築板１が塗装位置Ｂを通過するときには、塗装ヘッド３は、当該建築板１のうち基準面２ａからの塗装面１ａの高さが最大となる部位に対して、前記所定値の間隔を有して対向する高さ位置に位置することになる。

以下に、上述した塗装装置の動作を図１を参照して説明する。

まず、建築板１が計測位置Ｃを通過している間に計測手段６によって当該建築板１について基準面２ａからの塗装面１ａの高さのうち建築板１の幅方向における最大高さが計測される。ここでは、建築板１として一部に反りが生じた建築板１を例示しており、制御手段７においては、当該建築板１について基準面２ａからの塗装面１ａの高さが最大となる部分の塗装面１ａの高さｔ＝２０ｍｍが上述した計測結果の最大値として求まることになる。そして、建築板１が計測位置Ｃを通過し終わると、制御手段７は、この最大値ｔ＝２０ｍｍよりも前記所定値Ｈだけ大きい間隔で塗装ヘッド３と基準面２ａとが対向するように、昇降手段５を駆動して塗装ヘッド３を移動させる。本実施形態では前記所定値Ｈを５ｍｍに設定している。これにより、建築板１の塗装時には塗装ヘッド３と塗装面１ａとの間隔は５ｍｍ以上になるので、塗装ヘッド３が建築板１に衝突することはない。

また、複数枚の建築板１を順次搬送し各建築板１に順次塗装を施すことも可能であって、この場合には、塗装位置Ｂに位置する建築板１の塗装が終了した後に塗装ヘッド３の移動を開始し、次に塗装する建築板１が塗装位置Ｂに到達するまでに塗装ヘッド３の移動が完了するように、制御手段７が昇降手段５を駆動するタイミングを設定する。

なお、本実施形態では所定値Ｈを５ｍｍに設定しているが、これは塗装面１ａに鮮明な塗装を施すことができる程度に塗装面１ａと塗装ヘッド３との間隔を規定する一例であって、所定値Ｈの値は任意に設定可能である。

（実施形態２）
本実施形態の建築板１の塗装装置は、計測手段６が塗装位置Ｂの直前の位置に設けられている点、および制御手段７の動作が実施形態１の塗装装置とは相違する。つまり本実施形態では、搬送手段２のライン上において図２に２点鎖線で計測手段６を示した位置を計測位置Ｃとしている。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

実施形態１の制御手段７は、計測結果の最大値を求める所定長さを建築板１の搬送方向の全長としていたが、本実施形態の制御手段７は、計測結果の最大値を求める所定長さを各塗装ヘッド３の搬送方向の全長とする。言い換えると、実施形態１では１枚の建築板１ごとに塗装ヘッド３の高さ位置を調節していたが、本実施形態では１枚の建築板１を塗装する期間にも各塗装ヘッド３の搬送方法の全長ごとに塗装ヘッド３の高さ位置を調節することになる。

本実施形態の制御手段７は、搬送方向に前記所定長さで区画された建築板１の１区画ごとに、計測手段６の計測結果の最大値（つまり建築板１の１区画のうち基準面２ａからの塗装面１ａの高さが最大となる部位の塗装面１ａの高さ）を求め、建築板１のうち前記最大値を求めた１区画が塗装ヘッド３の下方に到達するときに基準面２ａからの塗装ヘッド３の高さ位置が前記最大値よりも所定値Ｈ＝５ｍｍだけ大きくなるように、昇降手段５を駆動する。

これにより、建築板１の１区画ごとに基準面２ａからの塗装面１ａの高さの変化を追従するように塗装ヘッド３の高さ位置が調節されることになり、図１に示したように一部に反りが生じた建築板１を塗装する場合でも、塗装面１ａの略全面に亘って塗装ヘッド３と塗装面１ａとの間隔を５ｍｍに近づけることができる。また、本実施形態では、各塗装ヘッド３の高さ位置を個別に調節するように各昇降手段５を個別に駆動することによって、塗装ヘッド３ごとに塗装面１ａとの間隔にばらつきが生じることを防止している。

本発明の実施形態１の構成を示す概略図である。 同上の全体構成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。 同上に用いる計測手段の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ 建築板
２ 搬送手段
３ 塗装ヘッド
５ 昇降手段
６ 計測手段
７ 制御手段
１ａ 塗装面
２ａ 基準面
Ｈ 所定値

Claims (4)

1. 建築板を載置した状態で建築板を一方向に搬送する搬送手段と、搬送手段の上方に配置され建築板の厚み方向の一面である塗装面に対してインクを噴射する塗装ヘッドを有し塗装面をインクジェット方式で塗装する塗装手段と、上下方向に塗装ヘッドを移動させる昇降手段と、搬送方向において塗装手段の入口側に配置され、塗装面の下方に設定した一つの水平面である基準面からの塗装面の高さについて搬送方向に直交する方向における最大高さを計測する計測手段と、計測手段の計測結果を受けて建築板の搬送方向の所定長さごとに前記計測結果の最大値を求め、建築板のうち塗装ヘッドの下方を通過している部位を含む前記所定長さで求めた前記最大値に対して塗装ヘッドの基準面からの高さ位置が所定値だけ大きくなるように昇降手段を駆動する制御手段とを備えることを特徴とする建築板の塗装装置。
2. 前記所定長さは、前記搬送方向における前記建築板の全長であることを特徴とする請求項１記載の建築板の塗装装置。
3. 前記所定長さは、前記搬送方向における前記塗装ヘッドの全長であることを特徴とする請求項１記載の建築板の塗装装置。
4. 前記塗装手段は、それぞれ異なる色のインクを噴射する複数台の前記塗装ヘッドを前記搬送方向において互いに異なる位置に有しており、前記昇降手段は、各塗装ヘッドに対応付けて複数台設けられ、前記制御手段は、各昇降手段を個別に駆動することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の建築板の塗装装置。

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