JP2007216153A - 紫外線塗料硬化設備、塗料硬化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不活性ガスの消費量を低減でき、しかも硬化処理を行う際の酸素阻害を防ぐことができる紫外線塗料硬化設備を提供すること。
【解決手段】紫外線塗料硬化設備１１は、処理槽１２及び搬送手段１４を備える。紫外線塗料硬化設備１１は、処理槽１２内に不活性ガスを溜めた状態で、処理槽１２内を通過するワークＷに紫外線を照射して、紫外線硬化型塗料を硬化させる。搬送手段１４は、ワーク出入口１２ｃ，１２ｄを介したワークＷの入槽タイミングとワークＷの出槽タイミングとを同期させるようにしてワークＷを複数個同時に搬送する。これにより、処理槽１２内の不活性ガス容積の変動が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備、及び、ワークに紫外線を照射することによる塗料硬化方法に関するものである。

従来、紫外線塗料硬化設備は、例えば車両用部品などのワークに塗布された紫外線硬化型塗料（ＵＶ塗料）を硬化させる工程などで使用されている。具体的にいうと、紫外線塗料硬化設備では、コンベアによりワークを一定方向に搬送しながらワーク表面に紫外線を照射することにより、ワーク表面のＵＶ塗料の硬化処理を行う。

ところが、空気中に存在する酸素により、ＵＶ塗料の硬化が阻害されてしまうことがある（いわゆる「酸素阻害」）。従来の紫外線塗料硬化設備では、上記の酸素阻害を打ち消すように、高い光量の紫外線を照射してＵＶ塗料を硬化させていたが、紫外線を照射する紫外線ランプ（ＵＶランプ）の高出力化が必要となるため、イニシャルコスト及びランニングコストの上昇につながってしまう。

そこで、ワーク出入口が形成された処理槽を設け、処理槽内に炭酸ガス（二酸化炭素）や窒素ガスなどの不活性ガスが充満した状態で、処理槽内を通過するワークに対して紫外線を照射することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようにすれば、不活性ガスが処理槽内に溜まるのに伴い、空気がワーク出入口から押し出されることで処理槽内の酸素濃度が低下するため、酸素阻害が生じなくなる。よって、高出力のＵＶランプを用いなくてもＵＶ塗料を効率良く硬化させることができる。
特開２００５−３４２５４９号公報（図７等参照）

ところが、処理槽に対してワークを入槽及び出槽させると、処理槽の内容積（即ち、処理槽内において不活性ガスが占有できる空間の容積）が変化する。例えば図５（ａ）に示すように、処理槽５１内にワーク５２をワーク支持体５３で支持しながら入槽させると、ワーク５２及びワーク支持体５３の合計の体積分だけ処理槽５１の内容積が減少する。その結果、内容積の減少分と同量の不活性ガスが処理槽５１外に流出してしまう。この場合、ワーク５２の出槽後に新たに不活性ガスを供給しなければならないため、不活性ガスの消費量が多くなり、コストアップの原因となる。特に、ワーク５２が三次元的な形状を有する大型のワークである場合、内容積の減少分がより大きくなるため、不活性ガスの消費量の増大がより顕著となる。

また、図５（ｂ）に示すように、ワーク５２をワーク支持体５３で支持しながら処理槽５１外に出槽させると、ワーク５２及びワーク支持体５３の合計の体積分だけ処理槽５１の内容積が増加する。その結果、内容積の増加分と同量の空気が処理槽５１内に流入してしまう。この場合、処理槽５１内の酸素濃度が高くなって酸素阻害が生じやすくなるため、上記のようにＵＶランプの高出力化が必要となり、コストアップの原因となる。特に、ワーク５２が三次元的な形状を有する大型のワークである場合、内容積の増加分がより大きくなるため、処理槽５１内の酸素濃度の上昇がより顕著となる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、不活性ガスの消費量を低減でき、しかも硬化処理を行う際の酸素阻害を防ぐことができる紫外線塗料硬化設備及び塗料硬化方法を提供することにある。また、他の目的は、大型のワークに硬化処理を行うのに適した紫外線塗料硬化設備及び塗料硬化方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ガス不透過性の壁材により構成され、ワーク出入口が形成された処理槽を備え、前記処理槽内に不活性ガスを溜めた状態で、前記処理槽内を通過するワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、前記ワーク出入口を介した前記ワークの入槽タイミング及び出槽タイミングを同期させるようにして前記ワークを複数個同時に搬送する搬送手段を備えたことを特徴とする紫外線塗料硬化設備をその要旨とする。

従って、請求項１に記載の発明によると、ワークの入槽タイミング及び出槽タイミングを同期させることで、ワークの入槽に伴って処理槽の内容積が減少するのと同時に、ワークの出槽に伴って処理槽の内容積が増加する。ゆえに、処理槽内の不活性ガス容積の変動が抑制される。これにより、内容積の減少に伴う処理槽外への不活性ガスの流出を防止できるため、不活性ガスの消費量を低減できる。また、ワークが大型のワークであったとしても、不活性ガスの消費量を低減できる。しかも、内容積の増加に伴う処理槽内への空気の流入を防止できるため、処理槽内の酸素濃度の上昇を防止でき、それに起因した硬化処理を行う際の酸素阻害を防止できる。また、ワークが大型のワークであったとしても、処理槽内の酸素濃度の上昇を防止できる。

なお、搬送手段が仮にワークを１個しか搬送しなければ、紫外線塗料硬化設備には、処理槽内に入槽するワーク、及び、処理槽外に出槽するワークのいずれか一方しか存在しない。ゆえに、ワークの入槽タイミング及び出槽タイミングを同期させようとしてもそもそも無理である。それに対して、請求項１に記載の発明では、搬送手段がワークを複数個搬送するため、紫外線塗料硬化設備に、処理槽内に入槽するワーク、及び、処理槽外に出槽するワークの両方を存在させることができる。これにより、ワークの入槽タイミング及び出槽タイミングを同期させる条件が揃うため、処理槽内の不活性ガス容積の変動に起因する問題点を確実に解消できる。しかも、搬送手段は、ワークを１個ずつ搬送するのではなく、複数個のワークを搬送するため、ワークの搬送効率が向上する。また、搬送手段が複数個のワークを同時にかつ連続的に搬送するため、ワークの入槽タイミング及び出槽タイミングを容易に同期させることができる。

ここで、不活性ガスとしては、狭義にはヘリウムガスやアルゴンガスなどの希ガス族元素が挙げられ、広義には化学反応性の低い窒素ガスや炭酸ガスなども挙げられる。なお、不活性ガスは、空気より重くてもよいし空気よりも軽くてもよい。空気よりも重い不活性ガスとしては、アルゴンガスや炭酸ガスなどが挙げられる。一方、空気よりも軽い不活性ガスとしては、ヘリウムガスや窒素ガスなどが挙げられるが、ヘリウムガスに比べてかなり安価な窒素ガスを用いることが好ましい。また、不活性ガスとして窒素ガスを用いれば、ヘリウムガスに比べて気体拡散速度が低いため、不活性ガスが処理槽外に漏れにくくなる。

上記課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、ガス不透過性の壁材により構成され、ワーク出入口が形成された処理槽を備え、前記処理槽内に不活性ガスを溜めた状態で、前記処理槽内を通過するワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽内に入槽させるとともに、前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽外に出槽させる搬送手段と、前記ワークの入槽タイミングに同期させて前記処理槽の内容積を実質的に増加させ、前記ワークの出槽タイミングに同期させて前記処理槽の内容積を実質的に減少させることにより、前記処理槽内の不活性ガス容積の変動を抑制する処理槽内容積調整機構とを備えることを特徴とする紫外線塗料硬化設備をその要旨とする。

従って、請求項２に記載の発明によると、ワークの入槽タイミングに同期させて処理槽の内容積を実質的に増加させることで、処理槽内の不活性ガス容積の変動が抑制される。これにより、内容積の減少に伴う処理槽外への不活性ガスの流出を防止できるため、不活性ガスの消費量を低減できる。また、ワークが大型のワークであったとしても、不活性ガスの消費量を低減できる。しかも、ワークの出槽タイミングに同期させて処理槽の内容積を実質的に減少させることで、処理槽内の不活性ガス容積の変動が抑制される。これにより、内容積の増加に伴う処理槽内への空気の流入を防止できるため、処理槽内の酸素濃度の上昇を防止でき、それに起因した硬化処理を行う際の酸素阻害を防止できる。また、ワークが大型のワークであったとしても、処理槽内の酸素濃度の上昇を防止できる。

さらに、搬送手段が複数個のワークを搬送する場合だけでなく、１個のワークのみを搬送する場合であっても、処理槽内容積調整機構によって処理槽内の不活性ガス容積の変動を抑制できる。

上記課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、不活性ガスが溜められている処理槽内に入槽させたワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させた後、前記ワークを前記処理槽外に出槽させる塗料硬化方法であって、前記処理槽のワーク出入口を介した前記ワークの入槽タイミング及び出槽タイミングを同期させるようにして前記ワークを複数個同時に搬送することを特徴とする塗料硬化方法をその要旨とする。

従って、請求項３に記載の発明によると、ワークの入槽タイミング及び出槽タイミングを同期させることで、ワークの入槽に伴って処理槽の内容積が減少するのと同時に、ワークの出槽に伴って処理槽の内容積が増加する。ゆえに、処理槽内の不活性ガス容積の変動が抑制される。これにより、内容積の減少に伴う処理槽外への不活性ガスの流出を防止できるため、不活性ガスの消費量を低減できる。また、ワークが大型のワークであったとしても、不活性ガスの消費量を低減できる。しかも、内容積の増加に伴う処理槽内への空気の流入を防止できるため、処理槽内の酸素濃度の上昇を防止でき、それに起因した硬化処理を行う際の酸素阻害を防止できる。また、ワークが大型のワークであったとしても、処理槽内の酸素濃度の上昇を防止できる。

さらに、処理槽内に不活性ガスが溜められている状態でワークが入槽するため、ワークに紫外線が照射される時点で、処理槽内には不活性ガスが充満している。よって、酸素に阻害されることなく硬化処理を行うことができる。

上記課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、不活性ガスが溜められている処理槽内に入槽させたワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させた後、前記ワークを前記処理槽外に出槽させる塗料硬化方法であって、前記ワークの入槽タイミングに同期させて前記処理槽の内容積を実質的に増加させ、前記ワークの出槽タイミングに同期させて前記処理槽の内容積を実質的に減少させることにより、前記処理槽内の不活性ガス容積の変動を抑制することを特徴とする塗料硬化方法をその要旨とする。

従って、請求項４に記載の発明によると、ワークの入槽タイミングに同期させて処理槽の内容積を実質的に増加させることで、処理槽内の不活性ガス容積の変動が抑制される。これにより、内容積の減少に伴う処理槽外への不活性ガスの流出を防止できるため、不活性ガスの消費量を低減できる。また、ワークが大型のワークであったとしても、不活性ガスの消費量を低減できる。しかも、ワークの出槽タイミングに同期させて処理槽の内容積を実質的に減少させることで、処理槽内の不活性ガス容積の変動が抑制される。これにより、内容積の増加に伴う処理槽内への空気の流入を防止できるため、処理槽内の酸素濃度の上昇を防止でき、それに起因した硬化処理を行う際の酸素阻害を防止できる。また、ワークが大型のワークであったとしても、処理槽内の酸素濃度の上昇を防止できる。

また、処理槽内に不活性ガスが溜められている状態でワークが入槽するため、ワークに紫外線が照射される時点で、処理槽内には不活性ガスが充満している。よって、酸素に阻害されることなく硬化処理を行うことができる。

以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によると、不活性ガスの消費量を低減でき、しかも硬化処理を行う際の酸素阻害を防ぐことができる紫外線塗料硬化設備及び塗料硬化方法を提供することができる。また、他の目的は、大型のワークに硬化処理を行うのに適した紫外線塗料硬化設備及び塗料硬化方法を提供することにある。

［第１実施形態］

以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示される紫外線塗料硬化設備１１は、大型のワークＷを製造するための製造ラインに組み込まれている。紫外線塗料硬化設備１１は、ワークＷに紫外線を照射して、前工程においてワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料（ＵＶ塗料）を硬化させる硬化処理を行う設備である。なお、本実施形態のワークＷは、被塗面Ｗ１を表面側に有する一方で被塗面Ｗ１でない凹状曲面Ｗ２を裏面側に有する樹脂製の車両用部品（バンパー）である。

また、紫外線塗料硬化設備１１は、例えば鉄板などのようなガス不透過性の壁材によって略直方体状に形成された処理槽１２を備えている。処理槽１２の槽上部１２ａは天井によって閉塞されている。一方、処理槽１２の槽底部１２ｂ（槽最下部）には、処理槽１２内にワークＷを入槽させるためのワーク入槽口１２ｃ（ワーク出入口）と、処理槽１２外にワークＷを出槽させるためのワーク出槽口１２ｄ（ワーク出入口）とがそれぞれ別の場所に開口されている。

図１に示されるように、紫外線塗料硬化設備１１は、搬送手段としてのフロアコンベア１４を備えている。フロアコンベア１４は、凹状曲面Ｗ２を下方に向けた状態の複数個のワークＷを、それぞれワーク支持体１９で支持しながら同時に搬送するようになっている。また、フロアコンベア１４は、ワークＷを上昇させながらワーク入槽口１２ｃを介して処理槽１２内に入槽させるとともに、ワークＷを下降させながらワーク出槽口１２ｄを介して処理槽１２外に出槽させるようになっている。なお、フロアコンベア１４は、ワーク支持体１９が搬送されるワーク搬送経路１８を備えている。ワーク搬送経路１８は、一対のガイドレール１７ａによって構成されている。両ガイドレール１７ａは、ワーク搬送経路１８の長手方向に平行に設けられている。

図１に示されるように、ワーク支持体１９は、４つの車輪（図示略）が回転可能に取り付けられた台車１７を備えている。各車輪は、一対のガイドレール１７ａによって支持されるようになっている。このため、台車１７は、例えば図示しない牽引部材（ワイヤやチェーン等）で引っ張られることにより、両ガイドレール１７ａ（ワーク搬送経路１８）に沿って移動する。なお、台車１７が自走する構成であってもよい。また、ワーク支持体１９は、台車１７に対して回動可能に設けられた支持棒１７ｂを備えている。支持棒１７ｂは、上端部にてワークＷを支持するとともに、下端部にワークＷよりも重い錘１７ｄを有している。これにより、ワーク支持体１９がワーク搬送経路１８の傾斜部分を通過する際に、支持棒１７ｂは、錘１７ｄによって台車１７に対して回動する。このため、支持棒１７ｂはガイドレール１７ａの設置面に対してほぼ直立状態に維持され、支持棒１７ｂに支持されるワークＷの向きはほぼ同じ状態に維持される。

図１に示されるように、前記処理槽１２には、複数のＵＶランプ１３が設置されている。各ＵＶランプ１３は、処理槽１２内においてフロアコンベア１４の最高到達点がある箇所に対応して設けられている。具体的にいうと、ＵＶランプ１３は、処理槽１２において互いに対向する側壁１２ｅの上部に各２本ずつ設けられている。よって、紫外線を照射する照射ゾーンは、槽上部１２ａ近傍に位置するようになる。これらＵＶランプ１３は、ワークＷの搬送方向（処理槽１２の長手方向）と平行（即ち横置き）に設置されており、処理槽１２内を通過するワークＷに紫外線を照射するようになっている。なお、各ＵＶランプ１３は、横置きに設置されていたが、縦置きに設置されていてもよい。このようにすれば、ＵＶ塗料をムラなく硬化させることができる。

なお、本実施形態のＵＶランプ１３としては、発光部と、凹状の反射面を有するアルミ板（反射板）とを備える集光形のランプが用いられる。ＵＶランプ１３と処理槽１２とを区画する位置には、熱線カットフィルタ１３ｃが設けられている。熱線カットフィルタ１３ｃは、ＵＶランプ１３から照射される紫外線を処理槽１２内に透過させるようになっている。よって、ＵＶランプ１３は、窒素ガスが充満している処理槽１２に近付けて配置される。

図１に示されるように、紫外線塗料硬化設備１１は、空気よりも軽い窒素ガス（不活性ガス）を送り出すタンク３２を備えている。また、紫外線塗料硬化設備１１は、タンク３２と処理槽１２内との間を連通しうる窒素ガス供給経路を構成する窒素ガス供給管３７を備えている。また、窒素ガス供給管３７上には、窒素ガス供給ポンプ３３、窒素ガス供給バルブ３５及びガス供給口３６が設置されている。窒素ガス供給ポンプ３３は、タンク３２の下流側に配置されており、タンク３２から送り出された窒素ガスを処理槽１２側に供給するようになっている。窒素ガス供給バルブ３５は、窒素ガス供給ポンプ３３の下流側に配置されており、窒素ガス供給管３７を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。窒素ガス供給バルブ３５は、開状態に切り替えられた際に、処理槽１２内に窒素ガスを供給可能とするようになっている。なお、本実施形態の窒素ガス供給バルブ３５は、図示しないソレノイドにより作動する電磁弁である。また、ガス供給口３６は、処理槽１２の前記槽上部１２ａにて開口しており、窒素ガスを処理槽１２内に供給するようになっている。これにより、窒素ガスが処理槽１２内に溜まるようになる。

図１に示されるように、処理槽１２内の前記照射ゾーンには、酸素濃度計２４が設置されている。酸素濃度計２４は、処理槽１２内の酸素濃度を測定して、ＣＰＵ２１に酸素濃度測定信号を出力するようになっている。なお、酸素濃度計２４は、処理槽１２内のフロアコンベア１４の最高到達点の近傍に位置しており、最高到達点に搬送されてきたワークＷの下端よりも下方に位置している。従って、酸素濃度計２４によってワークＷ付近の酸素濃度を正確に測定できる。また、ワーク入槽口１２ｃに、光センサからなるワーク入槽検知センサを設け、ワーク出槽口１２ｄに、同じく光センサからなるワーク出槽検知センサを設けてもよい。ワーク入槽検知センサは、ワーク入槽口１２ｃを通過するワークＷを検知してＣＰＵ２１にワーク入槽信号を出力し、ワーク出槽検知センサは、ワーク出槽口１２ｄを通過するワークＷを検知してＣＰＵ２１にワーク出槽信号を出力するようになっている。このようにすれば、ワーク入槽口１２ｃを介して処理槽１２内に入槽するワークＷの入槽タイミングと、ワーク出槽口１２ｄを介して処理槽１２外に出槽するワークＷの出槽タイミングとを確実に検知することができる。

次に、紫外線塗料硬化設備１１の電気的構成について説明する。

図１に示されるように、紫外線塗料硬化設備１１は、設備全体を統括的に制御するための制御装置１５を備えている。制御装置１５は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、入出力回路等により構成されている。ＣＰＵ２１は、ＵＶランプ１３、窒素ガス供給ポンプ３３及び窒素ガス供給バルブ３５に電気的に接続されており、各種の駆動信号によってそれらを制御する。

また、ＣＰＵ２１には、前記酸素濃度計２４から出力された酸素濃度測定信号が入力されるようになっている。そして、ＣＰＵ２１は、酸素濃度測定信号が示す酸素濃度が閾値以上（例えば５％以上）であるか否かを判定するようになっている。酸素濃度測定信号が示す酸素濃度が閾値以上である場合、ＣＰＵ２１は、窒素ガス供給バルブ３５を開状態に切り替える制御を行うようになっている。一方、酸素濃度測定信号が示す酸素濃度が閾値未満である場合、ＣＰＵ２１は、窒素ガス供給バルブ３５を閉状態に切り替える制御を行うようになっている。このような制御によれば、処理槽１２内の酸素濃度を一定に保つことができるため、塗装品質が安定する。また、窒素ガスの無駄な供給が減るため、窒素ガスの消費量をよりいっそう低減できる。

さらに、ＣＰＵ２１は、フロアコンベア１４に電気的に接続されており、同フロアコンベア１４をコンベア駆動信号によって制御するようになっている。具体的に言うと、ＣＰＵ２１は、複数個のワークＷを同時に搬送する制御を行うようになっている。

なお、処理槽１２の内容積は基本的には変化しないが、窒素ガス容積（即ち実質的な内容積）はワーク支持体１９（ワークＷ）の入槽及び出槽によって変化する。即ち、処理槽１２の内容積は、処理槽１２内において窒素ガスが占有できる空間の容積である。そして、ＣＰＵ２１は、処理槽１２内の窒素ガス容積の変動を抑制する制御を行っている。具体的には、ＣＰＵ２１は、ワーク入槽口１２ｃを介して処理槽１２内に入槽するワークＷの入槽タイミングと、ワーク出槽口１２ｄを介して処理槽１２外に出槽する別のワークＷの出槽タイミングとを同期させる制御を行う。詳述すると、入槽タイミング及び出槽タイミングを同期させる制御は、例えば以下の方法で行われる。まず、処理槽１２側に出槽するワークＷがワーク出槽口１２ｄに到達した際に、処理槽１２内に入槽するワークＷがワーク入槽口１２ｃに位置するように各ワークＷの間隔を設定する。この状態で、ＣＰＵ２１がフロアコンベア１４にコンベア駆動信号を出力して各ワークＷを同時に搬送させる制御を行えば、ワークＷの入槽タイミング及び出槽タイミングが同期される。

なお、処理槽１２が前記ワーク入槽検知センサ及び前記ワーク出槽検知センサを有する場合、入槽タイミング及び出槽タイミングを同期させる制御を、以下の方法で行ってもよい。即ち、ＣＰＵ２１は、ワークＷがワーク出槽口１２ｄに到達してワーク出槽検知センサから前記ワーク出槽信号が入力された際に、ワーク入槽検知センサから前記ワーク入槽信号が入力されているか否かを判定する。ワーク入槽信号が入力されていなければ、ＣＰＵ２１は、フロアコンベア１４に停止信号を出力して、複数のワークＷのうちワーク出槽口１２ｄに到達したワークＷのみを一旦停止させる制御を行う。そして、別のワークＷがワーク入槽口１２ｃに到達してワーク入槽検知センサからワーク入槽信号が入力されると、ＣＰＵ２１は、フロアコンベア１４への停止信号の出力を停止し、全てのワークＷの搬送を再開させる制御を行う。これにより、ワークＷがワーク入槽口１２ｃを通過するタイミング（入槽タイミング）と、ワークＷがワーク出槽口１２ｄを通過するタイミング（出槽タイミング）とが同期される。

次に、紫外線塗料硬化設備１１を用いた塗料硬化方法を説明する。

まず、ＣＰＵ２１は、窒素ガス供給ポンプ３３及び窒素ガス供給バルブ３５に駆動信号を出力する。これにより、窒素ガス供給バルブ３５が開状態に切り替わり、タンク３２から送り出された窒素ガスが、窒素ガス供給ポンプ３３によって窒素ガス供給管３７を通過し、処理槽１２内に溜められる。なお、窒素ガスの比重（０℃での比重は０．９６７）は、空気の比重（０℃での比重は１）よりも小さい。即ち、窒素ガスは空気よりも軽いため、槽底部１２ｂにあるワーク入槽口１２ｃ及びワーク出槽口１２ｄを介して窒素ガスが処理槽１２外に漏れることが防止される。

この状態で、ＣＰＵ２１は、フロアコンベア１４にコンベア駆動信号を出力し、複数個のワーク支持体１９（ワークＷ）を同時に搬送する制御を行う。各ワークＷは、途中で停止することなく一定の速度で搬送される。なお、処理槽１２が前記ワーク入槽検知センサ及び前記ワーク出槽検知センサを有する場合、各ワークＷがワーク出槽口１２ｄなどで一旦停止するようにしてもよい。

以下、複数個のワークＷのうち、任意のワークＷａと、ワークＷａの後に搬送されてくる任意のワークＷｂとに着目して説明する。フロアコンベア１４によって搬送されてきたワークＷａは、ワーク入槽口１２ｃを介して処理槽１２内に入槽する。なお、ＵＶランプ１３は、紫外線の出力が安定するまでに時間がかかるため、常時点灯している。このため、照射ゾーンに到達したワークＷａには紫外線が照射される。これにより、ワークＷａの表面に塗布されたＵＶ塗料が硬化する。

その後、処理槽１２内に位置するワークＷａは、ワーク出槽口１２ｄの手前に到達する。このとき、処理槽１２外に位置するワークＷｂは、ワーク入槽口１２ｃの手前に到達する（図２（ａ）参照）。そして、ワークＷａがワーク出槽口１２ｄを介して処理槽１２外に出槽すると、これと同時に、ワークＷｂがワーク入槽口１２ｃを介して処理槽１２内に入槽する（図２（ｂ）参照）。即ち、ＣＰＵ２１は、ワークＷｂの入槽タイミングと、ワークＷａの出槽タイミングとを同期させる制御を行っている。これにより、処理槽１２の内容積の増加分と減少分とが相殺される。その後、ワークＷｂが照射ゾーンに到達すると、ワークＷｂに対する硬化処理が行われる。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態の紫外線塗料硬化設備１１では、例えばワークＷｂの入槽タイミングとワークＷａの出槽タイミングとを同期させることで、ワークＷｂの入槽に伴って処理槽１２の内容積が減少すると同時に、ワークＷａの出槽に伴って処理槽１２の内容積が増加する。なお、ワークＷａ及びワーク支持体１９の合計の体積は、ワークＷｂ及びワーク支持体１９の合計の体積と等しいため、ワークＷｂの入槽に伴う内容積の減少分は、ワークＷａの出槽に伴う内容積の増加分と等しくなっている。ゆえに、処理槽１２内の窒素ガス容積の変動が抑制される。これにより、内容積の減少に伴う処理槽１２外への窒素ガスの流出を防止できるため、窒素ガスの消費量を低減できる。しかも、内容積の増加に伴う処理槽１２内への空気の流入を防止できるため、処理槽１２内の酸素濃度の上昇を防止でき、それに起因した硬化処理を行う際の酸素阻害を防止できる。ゆえに、硬化処理を確実に行うためにＵＶランプ１３を高出力化しなくても済むため、イニシャル及びランニングコストを抑えることができる。

（２）本実施形態のワークＷは、被塗面Ｗ１及び凹状曲面Ｗ２を有する三次元的な形状をなしているため、搬送時に空気を乱しやすい。よって、ワークＷの入槽時などにおいて処理槽１２内の窒素ガス容積が変動しやすく、ワークＷの入槽に伴う内容積の減少分以上に窒素ガスが流出する可能性が高い。ゆえに、本実施形態のワークＷを、搬入タイミング及び搬出タイミングを同期させる構成に適用することにより、得られる効果（窒素ガスの消費量低減）が大きくなる。

（３）本実施形態では、処理槽１２がガス不透過性の壁材により構成されているため、窒素ガスが槽上部１２ａの天井、槽底部１２ｂ及び側壁１２ｅなどを透過して処理槽１２外に漏れることがない。さらに、ワーク入槽口１２ｃ及びワーク出槽口１２ｄが槽底部１２ｂに形成されているため、ワーク入槽口１２ｃ及びワーク出槽口１２ｄからの窒素ガスの漏れを最小限に抑えることができる。従って、ある程度大きくワーク入槽口１２ｃ及びワーク出槽口１２ｄを形成することも可能となり、例えば三次元的な形状を有する大型のワークＷに対する処理も可能となる。また、大型のワークＷは、処理槽１２内の窒素ガス容積を変動させやすいが、ワークＷの入槽タイミング及び出槽タイミングを同期させることで、処理槽１２内の内容積の増加分と減少分とが相殺される。よって、大型のワークＷであったとしても、入槽時の窒素ガスの消費量を低減できる。また、処理槽１２内の酸素濃度の上昇を防止できる。

（４）本実施形態では、ワークＷを支持するワーク支持体１９が、ワーク搬送経路１８の傾斜部分を上昇しながらワーク入槽口１２ｃを通過し、ワーク搬送経路１８の傾斜部分を下降しながらワーク出槽口１２ｄを通過する。このように、ワーク支持体１９がワーク搬送経路１８の傾斜部分を通過する場合、支持棒１７ｂは、錘１７ｄによって台車１７に対して回動する。その結果、支持棒１７ｂがガイドレール１７ａの設置面に対してほぼ直立した状態を維持し、支持棒１７ｂに支持されるワークＷの向きがほぼ同じ状態を維持するため、ワーク支持体１９を上下方向から見た際の投影面積は、傾斜部分を通過する際であっても増加しない。従って、ワーク入槽口１２ｃ及びワーク出槽口１２ｄの開口面積を小さくすることができる。ゆえに、窒素ガスがワーク入槽口１２ｃ及びワーク出槽口１２ｄを介して処理槽１２外に漏れることをより確実に防止できる。

（５）本実施形態の塗料硬化方法では、ワークＷを入槽させてから処理槽１２内に窒素ガスを溜めるのではなく、窒素ガスを溜めておいてからワークＷを入槽させている。よって、紫外線の照射に際し、ワークＷａを入槽させた状態でフロアコンベア１４を止めて、窒素ガスが溜まるのを待たなくても済む。従って、ＵＶ塗料の硬化作業を効率良く行うことができる。
［第２実施形態］

次に、第２実施形態の紫外線塗料硬化設備１１について説明する。なお、第１実施形態と共通している構成については、同一の部材番号を付す代わりに、その詳細な説明を省略する。

図３に示されるように、本実施形態の紫外線塗料硬化設備１１は、処理槽１２の内壁面に処理槽内容積調整機構４１を設置した点が第１実施形態と異なる。処理槽内容積調整機構４１は、どの位置に設置されていてもよいが、本実施形態では槽上部１２ａの天井と側壁１２ｅとの接続部分に配置されている。このようにすれば、処理槽内容積調整機構４１がフロアコンベア１４から離間して配置されるため、搬送されるワークＷとの接触が防止される。また、処理槽内容積調整機構４１がワーク入槽口１２ｃ及びワーク出槽口１２ｄから離間して配置されるため、処理槽内容積調整機構４１（蛇腹部４３）の動きによって処理槽１２内の窒素ガスに乱れを生じさせなくて済む。しかも、処理槽内容積調整機構４１がＵＶランプ１３から離間して配置されるため、紫外線の照射の邪魔にならなくて済む。

処理槽内容積調整機構４１は、本体４２と、本体４２の側面に変形可能に設けられた蛇腹部４３と、本体４２に内蔵された電動アクチュエータ４４とを備えている。電動アクチュエータ４４は、本体部４４ａと、同本体部４４ａに対して出没可能なロッド４４ｂとを有しており、ロッド４４ｂの先端は蛇腹部４３の先端部内側面に連結されている。従って、電動アクチュエータ４４のロッド４４ｂは、本体部４４ａから突出した際に蛇腹部４３を伸長させ、本体部４４ａ側に没入した際に蛇腹部４３を収縮させる。なお、本実施形態の蛇腹部４３は、体積が最大となる伸長段階、体積が伸長段階の２／３程度となる第１収縮段階、及び、体積が伸長段階の１／３程度となる第２収縮段階の３段階に変形する。また、蛇腹部４３が伸長段階−第１収縮段階間で変形した際や、蛇腹部４３が第１収縮段階−第２収縮段階間で変形した際において、処理槽１２内の窒素ガス容積の変動分は、ワークの体積とワーク支持体１９の体積との合計に等しくなっている。

図３に示されるように、ＣＰＵ２１は、処理槽内容積調整機構４１の電動アクチュエータ４４に電気的に接続されており、電動アクチュエータ４４を駆動信号によって制御する。また、本実施形態では、ワーク入槽口１２ｃにワーク入槽検知センサを有し、ワーク出槽口１２ｄにワーク出槽検知センサを有している。そして、ＣＰＵ２１は、処理槽１２内の窒素ガス容積の変動を抑制する制御を行っている。具体的に言うと、ＣＰＵ２１は、ワークＷがワーク入槽口１２ｃに到達してワーク入槽検知センサからワーク入槽信号が入力された際に、電動アクチュエータ４４に駆動信号を出力する。その結果、ロッド４４ｂが本体部４４ａに没入する。これにより、ワークＷの入槽タイミングに同期して蛇腹部４３が収縮するため、処理槽１２の内容積が実質的に増加する。また、ＣＰＵ２１は、ワークＷがワーク出槽口１２ｄに到達してワーク出槽検知センサからワーク出槽信号が入力された際に、電動アクチュエータ４４に駆動信号を出力する。その結果、ロッド４４ｂが本体部４４ａから突出する。これにより、ワークＷの出槽タイミングに同期して蛇腹部４３が伸長するため、処理槽１２の内容積が実質的に減少する。

次に、本実施形態の紫外線塗料硬化設備１１を用いた塗料硬化方法を説明する。

処理槽１２内に窒素ガスが溜められている状態で、ＣＰＵ２１は、フロアコンベア１４にコンベア駆動信号を出力し、複数個のワークＷを同時に搬送する制御を行う。以下、複数個のワークＷのうち、４個のワークＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄに着目して説明する。まず、フロアコンベア１４によって最初に搬送されてきたワークＷａが処理槽１２内に入槽する際、ワーク入槽検知センサは、ワークＷａのワーク入槽口１２ｃの通過を検知して、ＣＰＵ２１にワーク入槽信号を出力する。そして、ＣＰＵ２１は、処理槽内容積調整機構４１の電動アクチュエータ４４に駆動信号を出力して蛇腹部４３を第１収縮段階に変形させる制御を行う（図４（ａ）参照）。続いて、フロアコンベア１４によって２番目に搬送されてきたワークＷｂが処理槽１２内に入槽し、ＣＰＵ２１に再びワーク入槽信号が出力されると、ＣＰＵ２１は、電動アクチュエータ４４に駆動信号を出力して蛇腹部４３を第２収縮段階に変形させる制御を行う（図４（ｂ）参照）。

その後、ワークＷａ，Ｗｂは、硬化処理後にワーク出槽口１２ｄを介して処理槽１２外に順次出槽するが、これと同時に、別のワークＷがワーク入槽口１２ｃを介して処理槽１２内に順次入槽する。なお、本実施形態では、常時２個のワークＷが入槽した状態となる。

そして、フロアコンベア１４によって最後から２番目に搬送されてきたワークＷｃが処理槽１２外に出槽する際、ワーク出槽検知センサは、ワークＷａのワーク出槽口１２ｄの通過を検知して、ＣＰＵ２１にワーク出槽信号を出力する。そして、ＣＰＵ２１は、電動アクチュエータ４４に駆動信号を出力して蛇腹部４３を第１収縮段階に変形させる制御を行う（図４（ｃ）参照）。続いて、フロアコンベア１４によって最後に搬送されてきたワークＷｄが処理槽１２外に出槽し、ＣＰＵ２１に再びワーク出槽信号が出力されると、ＣＰＵ２１は、電動アクチュエータ４４に駆動信号を出力して蛇腹部４３を伸長段階に変形させる制御を行う（図４（ｄ）参照）。

従って、本実施形態によれば、ワークＷの入槽タイミングに同期させて蛇腹部４３を収縮させ、処理槽１２の内容積を実質的に増加させることで、処理槽１２内の窒素ガス容積の変動が抑制される。これにより、内容積の減少に伴う処理槽１２外への窒素ガスの流出を防止できるため、窒素ガスの消費量を低減できる。しかも、ワークＷの出槽タイミングに同期させて蛇腹部４３を伸長させ、処理槽１２の内容積を実質的に減少させることで、処理槽１２内の窒素ガス容積の変動が抑制される。これにより、内容積の増加に伴う処理槽１２内への空気の流入を防止できるため、処理槽１２内の酸素濃度の上昇を防止でき、それに起因した硬化処理を行う際の酸素阻害を防止できる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記第２実施形態の処理槽内容積調整機構４１は、処理槽１２の内壁面に設置されていたが、処理槽１２の外壁面に設置されていてもよい。また、上記第２実施形態の処理槽内容積調整機構４１は、蛇腹部４３や電動アクチュエータ４４などから構成していたが、この構成に限定されるものではない。例えば、処理槽内容積調整機構４１を、膨張及び収縮可能なゴム製のバッグと、バッグ内に空気を吹き込む空気供給手段から構成してもよい。しかし、処理槽内容積調整機構４１を蛇腹部４３や電動アクチュエータ４４から構成すれば、処理槽１２の内容積を微調節しやすくなる。

・上記実施形態の処理槽１２は、槽上部１２ａを閉塞される一方で、槽底部１２ｂにワーク入槽口１２ｃ及びワーク出槽口１２ｄが形成されていた。しかし、処理槽１２は、槽上部１２ａにワーク入槽口１２ｃ及びワーク出槽口１２ｄが形成される一方で、槽底部１２ｂが閉塞されていてもよい。この場合、不活性ガスとして空気よりも重い炭酸ガスを用いれば、処理槽１２外への漏れを防止できる。

・上記実施形態では、紫外線塗料硬化設備１１によって塗装されるワークＷとしてバンパーを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、空力付加物（スポイラーなど）などの他の車両用部品をワークＷとしてもよい。また、ワークＷは、必ずしも車両用部品でなくてもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項１または２において、前記処理槽は、ガス不透過性の壁材により構成され、槽上部が閉塞されている一方で槽最下部に前記ワーク出入口が形成されており、前記不活性ガスは空気よりも軽いガスであり、前記搬送手段は、前記ワークを上昇させながら前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽内に入槽させるとともに、前記ワークを下降させながら前記ワーク出入口を介して前記処理槽外に前記ワークを出槽させることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（２）請求項１または２において、前記搬送手段は、前記ワークをワーク支持体で支持しながら搬送するフロアコンベアであることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（３）請求項１または２において、前記ワークは、被塗面を表面側に有する一方で被塗面でない凹状曲面を裏面側に有する車両用部品であり、前記搬送手段は、前記凹状曲面のある裏面側を下方に向けた状態の前記ワークをワーク支持体で支持しながら搬送するフロアコンベアであることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（４）請求項１または２において、前記ワーク出入口は、前記処理槽内に前記ワークを入槽させるためのワーク入槽口と、前記処理槽外に前記ワークを出槽させるためのワーク出槽口とからなることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（５）請求項２において、前記処理槽内容積調整機構によって抑制される前記処理槽内の不活性ガス容積の変動分は、前記ワークの体積と、前記ワークを支持するワーク支持体の体積との合計に等しいことを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

第１実施形態における紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す断面図。 （ａ），（ｂ）は、第１実施形態におけるワークの搬送方法を示す説明図。 第２実施形態における紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す断面図。 （ａ）〜（ｄ）は、第２実施形態におけるワークの搬送方法を示す説明図。 （ａ），（ｂ）は、従来技術における問題点を示す説明図。

符号の説明

１１…紫外線塗料硬化設備
１２…処理槽
１２ａ…槽上部
１２ｂ…槽最下部にある槽底部
１２ｃ…ワーク出入口としてのワーク入槽口
１２ｄ…ワーク出入口としてのワーク出槽口
１４…搬送手段としてのフロアコンベア
４１…処理槽内容積調整機構
Ｗ，Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄ…ワーク

Claims (4)

1. ガス不透過性の壁材により構成され、ワーク出入口が形成された処理槽を備え、前記処理槽内に不活性ガスを溜めた状態で、前記処理槽内を通過するワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、
   前記ワーク出入口を介した前記ワークの入槽タイミング及び出槽タイミングを同期させるようにして前記ワークを複数個同時に搬送する搬送手段を備えたことを特徴とする紫外線塗料硬化設備。
2. ガス不透過性の壁材により構成され、ワーク出入口が形成された処理槽を備え、前記処理槽内に不活性ガスを溜めた状態で、前記処理槽内を通過するワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、
   前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽内に入槽させるとともに、前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽外に出槽させる搬送手段と、
   前記ワークの入槽タイミングに同期させて前記処理槽の内容積を実質的に増加させ、前記ワークの出槽タイミングに同期させて前記処理槽の内容積を実質的に減少させることにより、前記処理槽内の不活性ガス容積の変動を抑制する処理槽内容積調整機構と
   を備えることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。
3. 不活性ガスが溜められている処理槽内に入槽させたワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させた後、前記ワークを前記処理槽外に出槽させる塗料硬化方法であって、前記処理槽のワーク出入口を介した前記ワークの入槽タイミング及び出槽タイミングを同期させるようにして前記ワークを複数個同時に搬送することを特徴とする塗料硬化方法。
4. 不活性ガスが溜められている処理槽内に入槽させたワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させた後、前記ワークを前記処理槽外に出槽させる塗料硬化方法であって、前記ワークの入槽タイミングに同期させて前記処理槽の内容積を実質的に増加させ、前記ワークの出槽タイミングに同期させて前記処理槽の内容積を実質的に減少させることにより、前記処理槽内の不活性ガス容積の変動を抑制することを特徴とする塗料硬化方法。

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