JP2015217346A - 塗装機および塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗料の噴霧方向に直交する断面において径を大きくした円形状とする噴霧パターンを得ることのできる塗装機を提供する。
【解決手段】 空気を混合させて塗料を噴霧する塗装機１０であって、塗装機本体２０と、塗装機本体２０の先端側に配置され、その先端面に形成された塗料噴出口３２から塗料を噴出する塗料ノズル３０と、塗料ノズル３０との間に空気を噴出する環状のスリットＳを介して配置され、塗料ノズル３０の延長線に交差する方向に空気を噴出させ塗料の噴霧パターンを調整する角（つの）部６２を有する空気キャップ６０と、を備え、空気キャップ６０が、角（つの）部６２から空気を噴出させて塗料を噴霧させるときに、塗料ノズル３０の周りに回転できる。
【選択図】図２

Description

本発明は塗装機および塗装方法に係り、特に、空気を混合させて塗料を噴霧する塗装機および塗布方法に関する。

この種の塗布機としては、塗装機本体の先端側に、塗料ノズルと空気キャップとを備えたものが知られている。空気キャップは、塗料ノズルとの間に環状のスリットを介して配置され、塗料ノズルの延長線に交差する方向に空気噴出孔を有する一対の角（つの）部を有する。塗料ノズルから塗料を噴出させる際に、前記スリットから空気を噴出させることにより、塗料に空気を混合させて噴霧できるようになっている。また、必要時において、角（つの）部の空気噴出孔から空気を噴出させることによって、噴霧された塗料のパターン（噴霧パターン）を調整できるようになっている。

このようなパターンとして、空気キャップの角（つの）部から空気を噴出させていない場合、塗料の噴霧方向に直交する断面において径が小さい円形状の噴霧パターン（丸吹パターン）となるが、空気キャップの角（つの）部から空気を噴出させた場合、塗料の噴霧方向に直交する断面において扁平な楕円形状の噴霧パターン（平吹パターン）を得ることができる。しかし、このように構成された塗布機は、塗料の噴霧方向に直交する断面において、上述したような丸吹きパターンの径よりも大きくした円形状とする噴霧パターンを得ることができないという不都合を有する。
また、現状エアースプレーガンの丸吹パターン開きは直径３０〜６０ｍｍ程度が一般的で、一部の静電ガンに直径２００〜３００ｍｍの丸吹パターンが得られる物もあるがイニシャルコストが高く安全面（スパーク、高電圧等）に十分な注意を払う必要がある。また、スプレー塗装で重要視される塗着効率と噴霧パターンの関係では、丸吹パターンは噴霧密度が高く塗着効率の上では平吹きパターンよりも有利な反面、パターン開きが小さいので作業性が悪いという不具合を有する。現状小口径単孔ノズル（ノズル内径０．８〜２．５ｍｍ程度）においては丸吹パターンを直径１００ｍｍ以上に拡大することは技術的に困難である。また、塗面が乾燥する前に塗り重ねすると塗着効率が向上するが平面自動塗装時のコンベアー吹付操作などでは素早い塗り重ねを行うことは困難である。
また、従来のスプレーガンを用いた回転塗布装置は装置が大掛かりでコストもかかり平面自動塗布装置において比較的低コストの回転塗布装置は市場に見当たらない。

なお、本発明に関連する技術として下記特許文献１および２がある。該特許文献１には、パターン調整部を９０°回転移動させ、これにより、パターンの向きを変更させる技術が開示されている。特許文献２には、ロボットアームの先端にガンをセット（２丁）し回転塗布を行っている技術が開示されている。

実公平５−０２２２７６号公報 特開昭６２−０２８２６６４号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストで作業効率及び塗着効率の向上を得るために、塗料の噴霧方向に直交する断面において径を大きくした円形状とする噴霧パターンを得ることのできる塗装機および塗装方法を提供することにある。

本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の塗装機は、空気を混合させて塗料を噴霧する塗装機であって、塗装機本体と、前記塗装機本体の先端側に配置され、その先端面に形成された塗料噴出口から前記塗料を噴出する塗料ノズルと、前記塗料ノズルとの間に前記空気を噴出する環状のスリットを介して配置され、前記塗料ノズルの延長線に交差する方向に空気を噴出させ前記塗料の噴霧パターンを調整する角（つの）部を有する空気キャップと、を備え、前記空気キャップが、前記角（つの）部から空気を噴出させて前記塗料を噴霧させるときに、前記塗料ノズルの周りに回転できることを特徴とする。
（２）本発明の塗装機は、（１）の構成において、前記空気キャップが、前記塗装機本体とベアリングを介して配置され、前記塗料ノズルの周りに回転できることを特徴とする。
（３）本発明の塗装機は、（１）又は（２）の構成において、前記空気キャップが３００ｒｐｍ以下の速度で回転することを特徴とする。
（４）本発明の塗装機は、（１）の構成において、さらに、前記塗装機本体に取付けられる回転駆動部材と、前記空気キャップの外周に取付けられたリング状部材と、を備え、前記回転駆動部材の回転を前記リング状部材を介して前記空気キャップに伝達させ、前記空気キャップを前記塗料ノズルの周りに回転させることを特徴とする。
（５）本発明の塗装機は、（１）の構成において、前記空気キャップの外周に取付けられたリング状部材と、前記リング状部材の内周面に沿って形成される空気通路と、前記空気通路に空気を供給する空気供給孔と、前記リング状部材の前記空気通路に連通され、前記空気キャップの径方向に対して角度を有して形成される複数の空気噴出孔と、を備え、空気を、前記空気供給孔、前記空気通路、および空気噴出孔に導出させることによって、前記空気キャップを前記塗料ノズルの周りに回転させることを特徴とする。
（６）本発明の塗装機は、（１）の構成において、前記空気キャップの外周に等間隔に取付けられた複数の回転羽根と、前記回転羽根に向け圧縮空気を噴射する空気噴射ノズルと、を備え、前記圧縮空気を、前記回転羽根に向け噴射させることによって、前記空気キャップを前記塗料ノズルの周りに回転させることを特徴とする。
（７）本発明の塗装方法は、空気を混合させて塗料を噴霧する塗装方法であって、塗装機本体の先端側に配置された塗料ノズルから前記塗料を噴出し、前記塗料ノズルとの間に環状のスリットを介して配置された空気キャップの前記スリットから、及び前記空気キャップに取付けられ前記塗料ノズルの延長線に交差する方向に空気噴出孔を有する角（つの）部から空気を噴出させるときに、前記空気キャップを前記塗料ノズルの周りに回転させることを特徴とする。
（８）本発明の塗装方法は、（７）の構成において、前記空気キャップを３００ｒｐｍ以下の速度で回転させることを特徴とする。

このように構成した塗装機および塗装方法によれば、塗料の噴霧方向に直交する断面において径を大きくした円形状とする噴霧パターンを得ることができるようになる。従って、空気キャップを連続回転させながら移動塗装することによりたとえば直径３００ｍｍ以上の広範囲な塗布幅が得られると共に空気キャップの回転速度の調整により塗り重ね条件（濡れた箇所を複数回塗布）を良くして塗着効率向上が図れる。

本発明の塗装機の実施形態１を示す断面図である。 本発明の塗装機の実施形態１を先端側から観た正面図である。 本発明の塗装機の実施形態１を後端側から観た背面図である。 空気キャップの各角（つの）部からの空気噴出の有無によって調整される塗料の噴霧パターンを示す図である。 本発明の塗装機によって得られる噴霧パターンを示す図である。 本発明の塗装機の実施形態２を示す断面図である。 本発明の塗装機の実施形態３を示し、塗装機を三方向から観た図面である。 本発明の塗装機の実施形態４を示し、本発明を手持ち式スプレーガンに適用した図面である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

（実施形態１）
図１は、本発明の塗装機１０の実施形態１を示す断面図である。図２は、本発明の塗装機１０の実施形態１を先端側から観た正面図、図３は、本発明の塗装機１０の実施形態１を後端側から観た背面図である。なお、図１は、図２のI−I線における断面図に相当する。

図１において、塗装機本体２０があり、塗装機本体２０の先端側（図中左側）には塗料ノズル３０が配置されている。この塗料ノズル３０には塗装機本体２０の先端部の下部に形成された塗料供給口２２を通して塗料が導入されるようになっている。塗料ノズル３０には、その中心軸上にニードル２４が配置され、ニードル２４は、通常時おいて、塗料ノズル３０の先端面の塗料噴出口３２を閉塞し、後方への移動で塗料ノズル３０内の塗料を塗料噴出口３２から噴出させるようになっている。

ニードル２４の上述した移動は、塗装機本体２０の後端側の下部に形成されたピストン作動用の空気導入口２６（以下、第１空気導入口２６と称する）からの空気導入によってなされるようになっている。すなわち、ニードル２４は、塗装機本体２０の後端側への延在部にピストン４０が取り付けられ、該ピストン４０はスプリング４２によってニードル２４が塗料ノズル３０の塗料噴出口３２を閉塞する方向に付勢されている。そして、第１空気導入口２６から空気が導入されることにより、ピストン４０が押圧されスプリング４２の付勢力に抗して後方に移動し、それにともない、ニードル２４は該塗料噴出口３２を開放させるように移動する。

また、塗装機本体２０の後端側の下部には霧化用の空気を導入させる空気導入口２８（以下、第２空気導入口２８と称する）が取り付けられ、第２空気導入口２８からの空気は該ピストン４０の後方への移動（第１空気導入口２６からの空気導入によってなされる）によって形成される通路５２を通して空気経路５０に導かれ、塗料ノズル３０と後述する空気キャップ６０の間の環状のスリットＳを通して空気が噴出されるようになっている。スリットＳ（図２参照）からの空気の噴出は、塗料ノズル３０の塗料噴出口３２からの塗料の噴出と同時になされ、該塗料噴出口３２からの塗料に空気が混合され、塗料は霧化されて噴出されるようになっている。

空気キャップ６０は、塗料ノズル３０の間に上述のスリットＳを介して配置され、塗料ノズルの延長線に交差する方向に空気噴出孔６２Ａが形成された一対の角（つの）部６２を備えて形成されている。一対の角（つの）部６２は、図２に示すように、塗料ノズル３０を間にして対向して配置され、それぞれの空気噴出孔６２Ａは塗料ノズルの延長線のほぼ同一の箇所に向けて形成されている。空気キャップ６０は、上述したように塗料ノズル３０の間のスリットＳを通して空気を噴出させ、また、必要に応じて、各角（つの）部６２の空気噴出孔６２Ａを通して空気を噴出させるようになっている。各角（つの）部６２からの空気噴出は、塗料ノズル３０からの塗料の噴霧パターンを調整できるようになっている。すなわち、図４（ａ）は、左側において、空気キャップ６０の角（つの）部６２からの空気噴出が無い場合の噴霧パターンを示し、右側において、該噴霧パターンの断面図を示している。図４（ａ）に示す噴霧パターンは、細かい箇所への塗装に適するパターンとなる。また、図４（ｂ）は、空気キャップ６０の角（つの）部６２からの空気噴出が有る場合の噴霧パターンを示し、右側において、該噴霧パターンの断面図を示している。図４（ｂ）に示す噴霧パターンは、平面や広い面積への塗装に適するパターンとなる。

図１に戻り、空気キャップ６０の各角（つの）部６２における空気噴出は、空気経路５０からの空気が調整弁７０を通してなされるようになっている。調整弁７０は、塗装機本体２０に取付けられた調整つまみ７２の回転によって軸方向に移動する弁棒７４の先端が、空気経路５０と各角（つの）部６２の空気噴出孔６２Ａとを連結する通路を開閉するようになっている。これにより、空気キャップ６０の各角（つの）部６２における空気噴出は、必要時において、調整つまみ７２を操作することによって行うことができるようになっている。

そして、空気キャップ６０は、塗料ノズル３０の周りの塗装機本体２０とベアリング８０を介して配置され、これにより、空気キャップ６０は、角（つの）部６２とともに、塗料ノズル３０の中心軸の周りに滑らかに回転できる状態になっている。

空気キャップ６０は、この実施形態１の場合、塗装機本体２０に取付けられたたとえば周知のエアーモータ９０からなる回転駆動部材によって回転できるようになっている。すなわち、図２、図３に示すように、エアーモータ９０は、接続部材９２（図３参照）を介して塗装機本体２０に並設され、その回転軸９４は塗装機本体２０の先端側に突出して設けられている。エアーモータ９０の回転軸９４には、図２に示すように、平歯車９６（以下、第１ギヤ９６と称する）が取り付けられている。また、空気キャップ６０はその外周にリング状部材６４がとりつけられ、このリング状部材６４は、その外周にギヤが形成されたリング状ギヤとなっている。第１ギヤ９６は、リング状部材６４（以下、第２ギヤ６４と称する）と同一平面上に位置づけられ、第２ギヤ６４に噛合されるようになっている。

なお、エアーモータ９０は、周知の構造からなるもので、複数のベーン９６’が組み込まれたロータとハウジングから構成されたモータ部と、出力を回転軸９４に伝達する減速遊星歯車装置を一体に組み込んだ構造からなっている。なお、図２、図３では、エアーモータ９０には、ロータを回転するための空気の供給口９８Ａと排出口９８Ｂが備えられていることを示している。

空気の供給によって、エアーモータ９０は駆動され、その回転軸９４の回転は第１ギヤ９６および第２ギヤ６４を介して空気キャップ６０に伝達され、空気キャップ６０は各角（つの）部６２とともに塗料ノズル３０の周りに回転できるようになっている。空気キャップ６０の回転は、たとえば、３００ｒｐｍ以下の速度で回転するようになっている。

この場合、図５に示すように、空気キャップ６０を回転（図中α方向）させながら、塗料ノズル３０から塗料を噴霧させ、角（つの）部６２から空気を噴出させるようにすることにより、塗料ノズル３０からの塗料の噴霧パターンが図中β方向に回転されることから大口径の円形状に調整できるようになる。なお、図５は、左側において、噴霧パターンを示し、右側において、該噴霧パターンの断面図を示している。該断面図から明らかなように、塗料の噴霧方向に直交する断面において径を大きくした円形状とする事ができるようになる。さらにこの実施形態は電気を使わない空気駆動型の回転駆動部材を使用するので塗装室内の防爆安全性が保たれるようになる。

なお、図１ないし３の場合、エアーモータ９０の回転をギヤ（第１ギヤ９６および第２ギヤ６４）を介して空気キャップ６０に伝達させるようにしたものであるが、これに限定されることはなく、たとえば摩擦車を介してエアーモータ９０の回転を空気キャップ６０に伝達させるようにしてもよいことはもちろんである。又、エアーモータ９０を用いることなく、一般の回転駆動部材を用いて空気キャップ６０を回転するようにしてもよいことは勿論である。

（実施形態２）
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の塗装機１０の実施形態２を示す構成図である。図６（ａ）は、塗装機１０の塗装機本体２０の先端側を示した断面図である。図６（ｂ）は、塗装機本体２０の空気キャップ６０を正面から観た図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）のｃ−ｃ線における断面図である。なお、実施形態２に示す塗装機１０は、塗装機本体２０にエアーモータ９０のような回転駆動部材が取り付けられていない構成となっている。

図６（ａ）において、塗装機本体２０は実施形態１で示した塗装機本体２０とほぼ同じ構成となっている。また、空気キャップ６０においても、塗装機本体２０にベアリング８０を介して配置され、塗料ノズル３０の中心軸の周りに滑らかに回転できる状態となっている。そして、空気キャップ６０の外周にはリング状部材６４’が取り付けられている。リング状部材６４’は内周面の周方向沿って形成される環状の空気通路６４’Ｒを有し、該空気通路６４’Ｒは空気供給孔６４’Ｐから空気が供給されるようになっている。空気供給孔６４’Ｐは、空気キャップ６０の各角（つの）部６２の空気噴出孔６２Ａに連通する通路に連結されている。そして、空気通路６４’Ｒには、その周方向に等間隔に配置されたたとえば４か所において、それぞれ、空気通路６４’Ｒの接線方向に延在する（空気キャップ６０の径方向に対して角度を有して形成される）空気導出孔６４’Ｑが形成されている。

これにより、調整弁７０を介して供給される空気は、空気キャップ６０の空気供給孔６４’Ｐに分岐され、リング状部材６４’の空気通路６４’Ｒを通して各空気導出孔６４’Ｑからリング状部材６４’の径方向と直交する方向へ導出（噴出）されるようになる。これにより、リング状部材６４’は、空気の噴出方向と逆の方向に力を受け、空気キャップ６０とともに、塗料ノズル３０の周りを回転するようになる。

このようにした場合、エアーモータ９０のような回転駆動部材が取り付けられていなくても、空気キャップ６０を回転させることができ、実施形態１と同様に、塗料の噴霧方向に直交する断面において径を大きくした円形状とする噴霧パターンを得ることができる。

（実施形態３）
図７は本発明の塗装機１０の実施形態３を示す構造図である。
図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）は側面図である。上述した各実施形態１又は２の構成と異なる部分は、まず、空気キャップ６０が塗料ノズル３０の周りに回転自在に取り付けられ、この空気キャップ６０の外周に複数（図ではたとえば４個）の回転羽根１００が等間隔に取付けられている。なお、空気キャップ６０は、上述したベアリング８０（図６（ａ）参照）を介して塗装機本体２０に取付けられ、図中ベアリング８０を被うカバー（ベアリングカバー）を符号８１で示している。
そして、空気キャップ６０の近傍には、塗装機本体２０とステー１２０を介して支持された空気噴射ノズル１１０が配置されている。空気噴射ノズル１１０には、第２空気導入口２８に設けられた圧力調節弁からなるスピードコントローラ１３０、及び空気パイプ１３１を通して圧縮空気が供給され、空気噴射ノズル１１０から噴射される圧縮空気は空気キャップ６０の回転羽根１００に吹付けられるようになっている。これにより、空気キャップ６０は、塗料ノズル３０の周りに回転するようになっている。
この場合、スピードコントローラ１３０の調節によって、空気噴射ノズル１１０からの空気流量を制御でき、空気キャップ６０の回転速度を調整できるようになっている。
このように構成した場合にも、実施形態１、２に示したと同様の効果を得ることができるようになる。

（実施形態４）
実施形態１ないし３では、いわゆるガンタイプのものでない塗装機について説明したものである。しかし、図８に示すように、たとえば手持ち式のスプレーガンからなる塗装機であっても適用できることはいうまでもない。
図８に示すように、手持ち式のスプレーガン１０’は、把持部１４０が設けられているとともに、ニードル２４（図１参照）等を操作する引金１５０等が設けられた構成となっている。
なお、図８は、実施形態３に示したように、回転羽根１００、空気噴射ノズル１１０等が備えられた塗装機（ガンタイプのものでない）１０を、手持ち式のスプレーガン１０’に応用した図となっている。

（実施形態５）
実施形態１ないし４は、いずれも塗装機について説明したものである。しかし、これに限定されることはなく、同様の趣旨の塗装方法にも適用することができる。

すなわち、空気を混合させて塗料を噴霧する塗装方法であって、塗装機本体２０の先端側に配置された塗料ノズル３０から塗料を噴出し、塗料ノズル３０との間に環状のスリットＳを介して配置された空気キャップ６０のスリットＳから、及び空気キャップ６０に取付けられ塗料ノズル３０の延長線に交差する方向に空気噴出孔６２Ａを有する角（つの）部６２から空気を噴出させるときに、空気キャップ６０を塗料ノズル３０の周りに回転させるようにした塗布方法として把握することができる。この場合、空気キャップ６０は、３００ｒｐｍ以下の速度で回転させることが好ましい。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない事は言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 塗装機
１０’ スプレーガン
２０ 塗装機本体
２２ 塗料供給口
２４ ニードル
２６ 第１空気導入口
２８ 第２空気導入口
３０ 塗料ノズル
３２ 塗料噴出口
４０ ピストン
４２ スプリング
５０ 空気経路
６０ 空気キャップ
６２ 角（つの）部
６２Ａ 空気噴出孔
６４ リング状部材（第２ギヤ）
６４’ リング状部材
６４’Ｐ 空気供給孔
６４’Ｒ 空気通路
６４’Ｑ 空気導出孔
７０ 調整弁
７２ 調整つまみ
７４ 弁棒
８０ ベアリング
８１ ベアリグカバー
９０ エアーモータ（回転駆動部材）
９２ 接続部材
９４ 回転軸
９６ 平歯車（第１ギヤ）
９６’ ベーン
９８Ａ 空気の供給口
９８Ｂ 空気の排出口
１００ 回転羽根
１１０ 空気噴射ノズル
１２０ ステー
１３０ スピードコントローラー
１４０ 把持部
１５０ 引金

Claims (8)

1. 空気を混合させて塗料を噴霧する塗装機であって、
   塗装機本体と、
   前記塗装機本体の先端側に配置され、その先端面に形成された塗料噴出口から前記塗料を噴出する塗料ノズルと、
   前記塗料ノズルとの間に前記空気を噴出する環状のスリットを介して配置され、前記塗料ノズルの延長線に交差する方向に空気を噴出させ前記塗料の噴霧パターンを調整する角（つの）部を有する空気キャップと、
   を備え、
   前記空気キャップが、前記角（つの）部から空気を噴出させて前記塗料を噴霧させるときに、前記塗料ノズルの周りに回転できることを特徴とする塗装機。
2. 前記空気キャップが、前記塗装機本体とベアリングを介して配置され、前記塗料ノズルの周りに回転できることを特徴とする請求項１に記載の塗装機。
3. 前記空気キャップが３００ｒｐｍ以下の速度で回転することを特徴とする請求項１又は２に記載の塗装機。
4. さらに、
   前記塗装機本体に取付けられる回転駆動部材と、
   前記空気キャップの外周に取付けられたリング状部材と、
   を備え、
   前記回転駆動部材の回転を前記リング状部材を介して前記空気キャップに伝達させ、前記空気キャップを前記塗料ノズルの周りに回転させることを特徴とする請求項１に記載の塗装機。
5. 前記空気キャップの外周に取付けられたリング状部材と、
   前記リング状部材の内周面に沿って形成される空気通路と、
   前記空気通路に空気を供給する空気供給孔と、
   前記リング状部材の前記空気通路に連通され、前記空気キャップの径方向に対して角度を有して形成される複数の空気導出孔と、
   を備え、
   空気を、前記空気供給孔、前記空気通路、および空気導出孔に導出させることによって、前記空気キャップを前記塗料ノズルの周りに回転させることを特徴とする請求項１に記載の塗装機。
6. 前記空気キャップの外周に等間隔に取付けられた複数の回転羽根と、
   前記回転羽根に向け圧縮空気を噴射する空気噴射ノズルと、
   を備え、
   前記圧縮空気を、前記回転羽根に向け噴射させることによって、
   前記空気キャップを前記塗料ノズルの周りに回転させることを特徴とする請求項１に記載の塗装機。
7. 空気を混合させて塗料を噴霧する塗装方法であって、
   塗装機本体の先端側に配置された塗料ノズルから前記塗料を噴出し、
   前記塗料ノズルとの間に環状のスリットを介して配置された空気キャップの前記スリットから、及び前記空気キャップに取付けられ前記塗料ノズルの延長線に交差する方向に空気噴出孔を有する角（つの）部から空気を噴出させるときに、
   前記空気キャップを前記塗料ノズルの周りに回転させることを特徴とする塗装方法。
8. 前記空気キャップを３００ｒｐｍ以下の速度で回転させることを特徴とする請求項７に記載の塗装方法。
   

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