JP2010119945A

JP2010119945A - 塗装装置

Info

Publication number: JP2010119945A
Application number: JP2008295141A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kobayashi; 小林　　実; Takeshi Miyano; 健宮野
Original assignee: GLOBAL MACH KK
Current assignee: GLOBAL MACH KK
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2010-06-03
Also published as: CN101758011A; TW201021918A

Abstract

【課題】モータの駆動力を塗装ガンに伝達する機構の構成を簡素化すること。
【解決手段】Ｙ軸用サーボモータ２６の駆動力を、Ｙ軸用ボールねじ軸１８を介してハウジング２０に伝達し、Ｘ軸用サーボモータ４０の駆動力を、スプライン軸３０、ナット３２、プーリ４４、タイミングベルト４８、プーリ４６、回転軸５０、傘歯車５２、５４を介してＸ軸用ボールねじ軸５８に伝達し、Ｙ軸用サーボモータ２６の駆動により、ハウジング２０と塗装ガン６２をＹ軸に沿って移動させ、Ｘ軸用サーボモータ４０の駆動により、塗装ガン６２をＸ軸に沿って移動させ、この過程で、塗装ガン６２により、シート１６上に塗装を施す。この際、ナット３２の回転方向を傘歯車５２、５４で９０度変換してＸ軸用ボールねじ軸５８に伝達することで、Ｘ軸用サーボモータ４０の駆動力を塗装ガン６２に伝達する機構の構成を簡素化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解質膜等のワークに塗装を施す塗装装置に関する。

従来、電解質膜に触媒インクを塗布するに際して、スプレイガンによるスプレイ塗布が知られている（特許文献１参照）。

一方、スプレイガンから噴出される塗料を含む雰囲気中にワークを配置するに際して、塗料には引火性があるものが用いられるところから、スプレイガンを駆動する駆動機構やモータなどの駆動源をワークとともにケーシング内に収納するときには、駆動源としては、防爆仕様のものを用いる必要がある。しかし、駆動源を防爆仕様の構造にするとコストアップとなる。

そこで、自動車等のワークに塗装を施す塗装装置として、塗装ガンと塗装ガンを駆動する駆動機構を防爆構造のケーシング内に収納し、ケーシングの外部に、駆動機構に対して駆動力を付与する駆動源を配置し、駆動機構と駆動源とを連結する駆動軸を、ケーシングに形成された孔部に挿通し、防爆型の駆動源を不要として、塗装装置の価格を低廉化するようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。

特開２００３−２１１０６３号公報特開平１１−５７５５４号公報

従来技術においては、ケーシングの外部に駆動源を配置し、防爆型の駆動源を不要としているので、塗装装置の価格を低廉化することができる。

しかし、従来技術では、左右往復用モータと揺動用モータの駆動力を塗装ガンに伝達するための機構として、それぞれ一対の傘歯車を有する伝達機構や一対の傘歯車を有する左右往復動機構を用いているので、構成が複雑となる。

本発明の目的は、モータの駆動力を塗装ガンに伝達する機構の構成を簡素化することができる塗装装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る塗装装置は、ワークを収納するワーク収納室内に配置された第１のねじ軸と、前記第１のねじ軸と平行となって前記ワーク収納室内に配置されたスプライン軸と、前記ワーク収納室の外部に配置されて前記第１のねじ軸に連結され、前記第１のねじ軸を回転駆動する第１のモータと、前記ワーク収納室の外部に配置されて前記スプライン軸に連結され、前記スプライン軸を回転駆動する第２のモータと、前記第１のねじ軸のねじ部にねじ結合されて、前記第１のねじ軸の回転に伴って前記第１のねじ軸の軸方向に沿って移動するハウジングと、前記ハウジングに固定された軸受に回転自在に軸支され、且つ前記スプライン軸の歯とスプライン結合されて前記スプライン軸の回転に伴って回転し、前記第１のねじ軸の回転に伴って前記スプライン軸の軸方向に沿って移動する連結部材と、前記スプライン軸と直交する方向に配置された第２のねじ軸と、前記ハウジングに連結されて前記連結部材の回転力を、その回転方向を９０度変換して前記第２のねじ軸に伝達する回転方向変換機構と、前記第２のねじ軸のねじ部にねじ結合されて、前記第２のねじ軸の回転に伴って前記第２のねじ軸の軸方向に沿って移動するとともに、前記ワーク収納室内に配置されたワークに対して塗装を施す塗装ガンとを備えてなる構成とした。

（作用）ワーク収納室の外部に配置された第１のモータの駆動力（回転力）を、第１のねじ軸を介してハウジングに伝達し、ワーク収納室の外部に配置された第２のモータの駆動力（回転力）を、スプライン軸と連結部材および回転方向変換機構を介して第２のねじ軸に伝達し、第１のモータの駆動により、ハウジングと塗装ガンを第１のねじ軸に沿って移動させ、第２のモータの駆動により、塗装ガンを第２のねじ軸に沿って移動させ、塗装ガンが第１のねじ軸または第２のねじ軸に沿って移動する過程で、塗装ガンにより、ワーク全面に亘って塗装を施すことができる。

この際、第１のモータの駆動力を塗装ガンに伝達する機構を、第１のねじ軸とハウジングおよび第２のねじ軸で構成し、第２のモータの駆動力を塗装ガンに伝達する機構を、スプライン軸と連結部材と回転方向変換機構および第２のねじ軸で構成し、回転方向変換機構を、連結部材の回転方向を９０度変換するもので構成したため、各モータの駆動力を塗装ガンに伝達する機構の構成を簡素化することができる。

請求項２に係る塗装装置においては、請求項１に係る塗装装置において、前記ワーク収納室は、防爆構造で構成されている。

（作用）ワーク収納室を防爆構造としたときに、第１のモータと第２のモータをワーク収納室の外部に配置することで、第１のモータと第２のモータを防爆仕様のもので構成する必要がなくなり、塗装装置全体の構成を簡素化することができる。

本発明によれば、各モータの駆動力を塗装ガンに伝達する機構の構成を簡素化することができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例を示す塗装装置の要部断面平面図、図２は、塗装装置の要部断面側面図である。

図１において、塗装装置１０は、ワーク収納室１２を備えている。このワーク収納室１２は、その内部が引火性の塗装液で充満する雰囲気下になるので、例えば、密閉された防爆構造で構成されている。ワーク収納室１２の内部には、ワークを固定するためのホットプレート１４が配置されている。

ホットプレート１４は、略箱型形状に形成されて、ワーク収納室１２の床にボルトとナットで固定されている。ホットプレート１４の内部には、熱媒供給源（図示せず）から熱媒が供給され、ホットプレート１４の上部には、ワークとして、例えば、燃料電池の電極に用いられる電解質膜シート１６が固定される。この場合、ホットプレート１４は、熱媒供給源から熱媒の供給を受けて、その表面温度が、例えば、６０〜１１０℃に保たれており、この熱が電解質膜シート１６に伝導されるようになっている。

ワーク収納室１２のうちホットプレート１４の周囲には、Ｙ軸用ボールねじ軸（第１のねじ軸）１８が配置されているとともに、Ｙ軸用ボールねじ軸１８と略直交する方向にハウジング２０が配置されている。

Ｙ軸用ボールねじ軸１８の外周側には、ねじ部(雄ねじ)が形成されており、このねじ部には、ハウジング２０のねじ部（雌ねじ）がねじ結合されている。Ｙ軸用ボールねじ軸１８は、軸方向一端側がカップリング２２に連結され、軸方向他端側が軸受２４に回転自在に軸支されている。カップリング２２には、Ｙ軸用サーボモータ２６の回転軸２８が連結されている。

Ｙ軸用サーボモータ２６は、ワーク収納室１２の外部に配置されて、モータ駆動装置（図示せず）に接続されている。モータ駆動装置からのパルス信号により、Ｙ軸用サーボモータ２６が正回転または逆回転すると、Ｙ軸用サーボモータ２６の回転力がカップリング２２を介してＹ軸用ボールねじ軸１８に伝達され、Ｙ軸用ボールねじ軸１８が正回転または逆回転する。Ｙ軸用ボールねじ軸１８が正回転または逆回転すると、Ｙ軸用ボールねじ軸１８のねじ部とねじ結合されたハウジング２０がＹ軸用ボールねじ軸１８の軸方向（矢印Ｙ方向）に沿って移動する。

また、ワーク収納室１２には、スプライン軸（シャフト）３０がＹ軸用ボールねじ軸１８と平行になって配置されている。

スプライン軸３０には、その軸方向一端側端部を除いて、複数の歯による雄スプライン（角形スプライン）が形成されており、この雄スプラインには、円環状のナット(支持部材)３２が装着されている。ナット３２は、内周側に、雄スプラインと結合可能な雌スプライン（角形スプライン）を備え、ハウジング２０に固定された軸受３４に回転自在に軸支されているとともに、雌スプラインがスプライン軸３０の雄スプラインとスプライン結合されている。

スプライン軸３０は、軸方向一端側がカップリング３６に連結され、軸方向他端側が軸受３８に回転自在に軸支されている。カップリング３６には、Ｘ軸用サーボモータ４０の回転軸４２が連結されている。

このＸ軸用サーボモータ４０は、ワーク収納室１２の外部に配置されて、モータ駆動装置（図示せず）に接続されている。モータ駆動装置からのパルス信号により、Ｘ軸用サーボモータ４０が正回転または逆回転すると、Ｘ軸用サーボモータ４０の回転力（駆動力）がカップリング３６を介してスプライン軸３０に伝達され、スプライン軸３０が正回転または逆回転する。スプライン軸３０が正回転または逆回転すると、スプライン軸３０の雄スプラインとスプライン結合されたナット３２がスプライン軸３０とともに正回転または逆回転する。

この際、ナット３２は、ハウジング２０の軸受３４に軸支された状態で正回転または逆回転する。一方、ナット３２は、Ｙ軸用サーボモータ２６が正回転または逆回転し、Ｙ軸用ボールねじ軸１８の正回転または逆回転に伴って、ハウジング２０がＹ軸用ボールねじ軸１８の軸方向（矢印Ｙ方向）に沿って移動するときには、ハウジング２０の軸受３４に軸支された状態で、ハウジング２０の移動に合わせて、スプライン軸３０の軸方向（矢印Ｙ方向）に沿って移動する。

また、ナット３２外周面には、円環状のプーリ４４がスプライン軸３０の径方向に沿って固定されている。このプーリ４４に相対向して、プーリ４６が配置されており、プーリ４４、４６には、それぞれタイミングベルト４６が装着されている。すなわち、スプライン軸３０の回転力がナット３２、プーリ４４、タイミングベルト４８を介してプーリ４６に伝達されるようになっている。

プーリ４６は、スプライン軸３０と平行に配置された回転軸５０の外周面に固定されている。回転軸５０は、その一部が、傘歯車５２、５４とともに、直交軸ギヤボックス５６内に収納されており、直交軸ギヤボックス５６は、ハウジング２０に固定されている。傘歯車５２、５４は、互いに直交する方向に配置されて、歯部が互いに噛み合わされている。傘歯車５２は、回転軸５０外周面に固定され、傘歯車５４は、Ｘ軸用ボールねじ軸（第２のねじ軸）５８の軸方向一端部外周に固定されている。Ｘ軸用ボールねじ軸（第２のねじ軸）５８の軸方向他端部は、ハウジング２０に固定された軸受６０に回転自在に軸支されている。

すなわち、スプライン軸３０が正回転または逆回転すると、スプライン軸３０の回転力は、ナット３２、プーリ４４、タイミングベルト４８、プーリ４６、回転軸５０を介して傘歯車５２に伝達された後、その回転方向が、傘歯車５４によって９０度変換されて、Ｘ軸用ボールねじ軸５８に伝達されるようになっている。

この場合、プーリ４４、タイミングベルト４８、プーリ４６、回転軸５０、傘歯車５２、５４は、ナット３２の回転力を、その回転方向を９０度変換してＸ軸用ボールねじ軸５８に伝達する回転方向変換機構を構成することになる。

Ｘ軸用ボールねじ軸５８の外周側には、ねじ部(雄ねじ)が形成されており、このねじ部には、塗装ガン６２のねじ部（雌ねじ）がねじ結合されている。

塗装ガン６２は、Ｘ軸用ボールねじ軸５８の軸方向に沿って配置された塗布スプレイノズル６４、６６、６８と、各塗布スプレイノズル６４、６６、６８を支持するケース７０を備え、ケース７０には、Ｘ軸用ボールねじ軸５８のねじ部(雄ねじ)とねじ結合されたねじ部（雌ねじ）が形成され、ケース７０内には、各塗布スプレイノズル６４、６６、６８に塗装液を供給するためのタンク（図示せず）が収納されている。

この塗装ガン６２は、Ｘ軸用ボールねじ軸５８が正回転または逆回転すると、Ｘ軸用ボールねじ軸５８のねじ部のねじ部とねじ結合されたケース７０がＸ軸用ボールねじ軸５８の軸方向（矢印Ｘ方向）に沿って移動するとともに、各塗布スプレイノズル６４、６６、６８からシート１６上に塗装液を噴射して、シート１６表面に塗装を施すことができる。

この際、シート１６の全面に亘って塗装を施すために、塗装ガン６２は、シート１６の全面に亘って移動可能になっている。

すなわち、塗装ガン６２の移動領域は、シート１６よりも広い範囲に設定されている。具体的には、ハウジング２０と塗装ガン６２の、Ｙ軸用ボールねじ軸１８の軸方向における移動距離は、シート１６のＹ軸方向における長さよりも長く設定され、塗装ガン６２の、Ｘ軸用ボールねじ軸５８の軸方向における移動距離は、シート１６のＸ軸方向における長さよりも長く設定されている。

ここで、シート１６のうちスプライン軸３０に近い方を右端とし、スプライン軸３０から離れる方を左端とし、Ｘ軸用ボールねじ軸５８に近い方を前側とし、Ｘ軸用ボールねじ軸５８０から離れる方を後側として、シート１６の右端から左端に向かって塗装を行うとともに、シート１６の前側から後側に向かって塗装を行う場合、まず、塗装に先立って、塗装ガン６２を第１のスタート位置に位置決めするために、Ｙ軸用サーボモータ２６とＸ軸用サーボモータ４０をそれぞれ回転させて、塗装ガン６２を直交軸ギヤボックス５６近傍に配置するとともに、ハウジング２０をＹ軸用サーボモータ２６、Ｘ軸用サーボモータ４０近傍に配置し、かつ塗装ガン６２をシート１６の右端前側の上方に位置決めする。

塗装ガン６２を第１のスタート位置に位置決めした後、Ｙ軸用サーボモータ２６を正回転させると、Ｙ軸ボールねじ軸１８が正回転し、ハウジング２０がＹ軸用ボールねじ軸１８の軸方向に沿って、後側に移動する。このとき、各塗布スプレイノズル６４、６６、６８からシート１６上に塗装液を噴射すると、シート１６のうち右端側の第１の領域に、前側から後側に亘って塗装を施すことができる。

塗装ガン６２が第１のスタート位置から後側に移動したときに、Ｙ軸用サーボモータ２６の駆動を一旦停止した後、Ｙ軸用サーボモータ２６を逆回転させると、ハウジング２０がＹ軸用ボールねじ軸１８の軸方向に沿って、前側に移動し、塗装ガン６２は第１のスタート位置に復帰する。

この後、Ｘ軸用サーボモータ４０を一定回転数だけ正回転させると、スプライン軸３０が一定回転数だけ正回転し、スプライン軸３０の回転力が、ナット３２、プーリ４４、タイミングベルト４８、プーリ４６、回転軸５０、傘歯車５２、傘歯車５４を介してＸ軸用ボールねじ軸５８に伝達され、Ｘ軸用ボールねじ軸５８が一定回転数だけ正回転する。

Ｘ軸用ボールねじ軸５８が一定回転数だけ正回転すると、塗装ガン６２が直交軸ギヤボックス５６から離れる方向に、Ｘ軸用ボールねじ軸５８の軸方向（Ｘ軸方向）に沿って移動し、塗装ガン６２は、第１のスタート位置からＸ軸方向に沿って所定ピッチ（塗布スプレイノズル６４、６６、６８全体の長さ（幅）に相当する距離）離れた第２のスタート位置に位置決めされる。

この後、Ｙ軸用サーボモータ２６を正回転させると、Ｙ軸ボールねじ軸１８が正回転し、ハウジング２０がＹ軸用ボールねじ軸１８の軸方向に沿って、後側に移動する。このとき、各塗布スプレイノズル６４、６６、６８からシート１６上に塗装液を噴射すると、シート１６のうち右端側の第２の領域に、前側から後側に亘って塗装を施すことができる。

塗装ガン６２が第２のスタート位置から後側に移動したときに、Ｙ軸用サーボモータ２６の駆動を一旦停止した後、Ｙ軸用サーボモータ２６を逆回転させると、ハウジング２０がＹ軸用ボールねじ軸１８の軸方向に沿って、前側に移動し、塗装ガン６２は第２のスタート位置に復帰する。

Ｘ軸用ボールねじ軸５８が一定回転数だけ正回転すると、塗装ガン６２が直交軸ギヤボックス５６から離れる方向に、Ｘ軸用ボールねじ軸５８の軸方向（Ｘ軸方向）に沿って移動し、塗装ガン６２は、第２のスタート位置からＸ軸方向に沿って所定ピッチ（塗布スプレイノズル６４、６６、６８全体の長さ（幅）に相当する距離）離れた第３のスタート位置に位置決めされる。

この後、同様に、塗装ガン６２を第３のスタート位置に位置決めした後、塗装ガン６２を後側まで移動させ、塗装ガン６２を第３のスタート位置に位置決めした後、第４、第５、…、第ｎのスタート位置（左端のスタート位置）に順次位置決めするとともに、第４、第５、…第ｎのスタート位置から塗装ガン６２を後側に移動させることで、シート１６全面に亘って塗装を施すことができる。

なお、塗装ガン６２を移動させるに際しては、塗装ガン６２を、シート１６の左端上方から右端上方に移動させるとともに、後側上方から前側上方に移動させることもでき、また、Ｘ軸用サーボモータ４０を回転させた状態で、Ｙ軸用サーボモータ２６を回転させることもできる。

本実施例においては、ワーク収納室１２の外部に配置されたＹ軸用サーボモータ２６の駆動力（回転力）を、Ｙ軸用ボールねじ軸１８を介してハウジング２０に伝達し、ワーク収納室１２の外部に配置されたＸ軸用サーボモータ４０の駆動力（回転力）を、スプライン軸３０、ナット３２、プーリ４４、タイミングベルト４８、プーリ４６、回転軸５０、傘歯車５２、５４を介してＸ軸用ボールねじ軸５８に伝達し、Ｙ軸用サーボモータ２６の駆動により、ハウジング２０と塗装ガン６２をＹ軸に沿って移動させ、Ｘ軸用サーボモータ４０の駆動により、塗装ガン６２をＸ軸に沿って移動させ、塗装ガン６２がＹ軸またはＸ軸に沿って移動する過程で、塗装ガン６２により、シート１６全面に亘って塗装を施すことができる。

この際、Ｙ軸用サーボモータ２６の駆動力を塗装ガン６２に伝達する第１の駆動力伝達機構を、Ｙ軸用ボールねじ軸１８、ハウジング２０、Ｘ軸用ボールねじ軸５８で構成し、Ｘ軸用サーボモータ４０の駆動力を塗装ガン６２に伝達する第２の駆動力伝達機構を、スプライン軸３０、ナット３２、プーリ４４、タイミングベルト４８、プーリ４６、回転軸５０、傘歯車５２、５４、Ｘ軸用ボールねじ軸５８で構成したので、第１の駆動力伝達機構と第２の駆動力伝達機構の構成を簡素化することができる。

また、第２の駆動力伝達機構に属する回転方向変換機構の主要素を一対の傘歯車５２、５４で構成し、Ｘ軸用サーボモータ４０の駆動に伴うスプライン軸３０とナット３２の回転力を、その回転方向を９０度変換してＸ軸用ボールねじ軸５８に伝達するようにしたので、回転方向変換機構の構成をより簡素化することができる。

さらに、Ｙ軸用サーボモータ２６とＸ軸用サーボモータ４０をワーク収納室１２の外部に配置したので、Ｙ軸用サーボモータ２６とＸ軸用サーボモータ４０を防爆仕様のもので構成する必要がなくなり、塗装装置１０全体の構成を簡素化することができる。

本実施例によれば、Ｙ軸用サーボモータ２６の駆動力を塗装ガン６２に伝達する第１の駆動力伝達機構とＸ軸用サーボモータ４０の駆動力を塗装ガン６２に伝達する第２の駆動力伝達機構の構成を簡素化することができる。

また、Ｘ軸用サーボモータ４０の駆動力を塗装ガン６２に伝達する機構に属する回転方向変換機構を構成するに際しては、プーリ４４、４６、タイミングベルト４８、回転軸５０を用いる代わりに、ナット３２の外周面に傘歯車５２を直接固定する構成を採用することで、より構成を簡素化することが可能になる。

本発明の一実施例を示す塗装装置の要部断面平面図である。塗装装置の要部断面側面図である。

符号の説明

１０塗装装置
１２ワーク収納室
１４ホットプレート
１６シート
１８Ｙ軸用ボールねじ軸
２０ハウジング
２６Ｙ軸用サーボモータ
３０スプライン軸
３２ナット
４０Ｘ軸用サーボモータ
５２、５４傘歯車
５６直交ギヤボックス
５８Ｘ軸用ボールねじ軸
６２塗装ガン
６４、６６、６８塗布スプイノズル

Claims

ワークを収納するワーク収納室内に配置された第１のねじ軸と、前記第１のねじ軸と平行となって前記ワーク収納室内に配置されたスプライン軸と、前記ワーク収納室の外部に配置されて前記第１のねじ軸に連結され、前記第１のねじ軸を回転駆動する第１のモータと、前記ワーク収納室の外部に配置されて前記スプライン軸に連結され、前記スプライン軸を回転駆動する第２のモータと、前記第１のねじ軸のねじ部にねじ結合されて、前記第１のねじ軸の回転に伴って前記第１のねじ軸の軸方向に沿って移動するハウジングと、前記ハウジングに固定された軸受に回転自在に軸支され、且つ前記スプライン軸の歯とスプライン結合されて前記スプライン軸の回転に伴って回転し、前記第１のねじ軸の回転に伴って前記スプライン軸の軸方向に沿って移動する連結部材と、前記スプライン軸と直交する方向に配置された第２のねじ軸と、前記ハウジングに連結されて前記連結部材の回転力を、その回転方向を９０度変換して前記第２のねじ軸に伝達する回転方向変換機構と、前記第２のねじ軸のねじ部にねじ結合されて、前記第２のねじ軸の回転に伴って前記第２のねじ軸の軸方向に沿って移動するとともに、前記ワーク収納室内に配置されたワークに対して塗装を施す塗装ガンとを備えてなる塗装装置。
前記ワーク収納室は、防爆構造で構成されてなる請求項１に記載の塗装装置。