JP2020142196A - 粉体流動装置及び粉体流動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに対して環状に配置された塗装対象部に粉体を良好に付着させることが可能な粉体流動装置及び粉体流動方法を提供する。【解決手段】粉体流動装置１０は、粉体１１が収容され且つ一端が開口する有底筒状の収容部３４を有する流動槽３６と、収容部３４の底部に設けられる多孔板３８と、多孔板３８の孔部を通じて収容部３４の内部にエアを供給するエア供給機構４０と、流動槽３６を軸方向、径方向、周方向に揺動させる振動機構４２とを備える。多孔板３８を介して収容部３４に供給される、多孔板３８の上面３８ａの単位面積当たりのエアの供給量は、収容部３４の径方向中心側に比して外周側で多い。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに対して環状に配置された塗装対象部に付着させる粉体を流動させる粉体流動装置及び粉体流動方法に関する。

例えば、特許文献１に示すように、ワークに対して環状に配置された塗装対象部に粉体を付着させるべく、該粉体を流動させる粉体流動装置が知られている。この装置は、流動槽を備え、該流動槽に設けられた収容部に粉体が収容される。収容部は一端が開口した有底円筒状であり、その底部に多孔板が設けられる。収容部の内部には、多孔板の全体の孔部から略均等にエアが供給される。また、流動槽は、振動機構により加振される。これらによって、収容部の内部の粉体が流動する。このようにして流動させた状態の粉体にワークの塗装対象部を浸漬することで、該塗装対象部に粉体を付着させる。

特開２０１１−２３５２４０号公報

振動機構により流動槽を加振する際、流動槽の軸方向の振幅や加速度は、収容部の径方向中心側に比して外周側で大きくなる傾向にある。このため、収容部では、径方向中心側に比して外周側で、底部側の粉体のかさ密度が大きくなり易い。この場合、多孔板の全体の孔部から略均等にエアを供給しても、収容部の外周側では、底部側のかさ密度が大きい分、径方向中心側よりも粉体の流動が生じ難くなる。その結果、収容部内では、径方向中心側から外周側に向かう放射状の粉体の流れが生じる。

上記のように放射状に流動する粉体に、環状に配置された塗装対象部を浸漬すると、塗装対象部の内径側への粉体の付着量が過剰となったり、外径側への粉体の付着量が不足したりすること等により、塗装対象部の全体に粉体を良好に付着させることが困難になる懸念がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ワークに対して環状に配置された塗装対象部に粉体を良好に付着させることが可能な粉体流動装置及び粉体流動方法を提供する。

本発明の一態様は、ワークに対して環状に配置された塗装対象部に付着させる粉体を流動させる粉体流動装置であって、前記粉体が収容され且つ一端が開口する有底筒状の収容部を有する流動槽と、前記収容部の底部に設けられる多孔板と、前記多孔板の孔部を通じて前記収容部の内部にエアを供給するエア供給機構と、前記流動槽を軸方向、径方向、周方向に揺動させる振動機構と、を備え、前記多孔板を介して前記収容部に供給される、前記多孔板の上面の単位面積当たりの前記エアの供給量は、前記収容部の径方向中心側に比して外周側で多い。

本発明の別の一態様は、ワークに対して環状に配置された塗装対象部に付着させる粉体を流動させる粉体流動方法であって、前記粉体が収容され且つ一端が開口する有底筒状の収容部を有する流動槽を軸方向、径方向、周方向に揺動させるとともに、前記収容部の底部に設けられた多孔板の孔部を通じて、前記収容部の内部にエアを供給することで、前記収容部の内部の前記粉体を流動させる流動工程を有し、前記流動工程では、前記多孔板を介して前記収容部に供給する、前記多孔板の上面の単位面積当たりの前記エアの供給量を、前記収容部の径方向中心側に比して外周側で多くすることで、前記収容部の周方向に前記粉体を流動させる。

本発明では、収容部に対する多孔板の上面の単位面積当たりのエアの供給量（以下、単に供給量ともいう）を、多孔板の径方向中心側に比して外周側で多くする。このため、例えば、振動機構により加えられる軸方向の振動の振幅差等によって、収容部の径方向中心側よりも外周側で、収容部の底部の粉体のかさ密度が大きくなっても、径方向中心側と外周側とで粉体の流動し易さに差が生じることを抑制できる。これによって、収容部内で、径方向中心側から外周側に向かう放射状の粉体の流れが生じることを抑制し、収容部の周方向に粉体を流動させることができる。

このように周方向に流動する粉体に塗装対象部を浸漬することで、例えば、上記のように放射状に流動する粉体に塗装対象部を浸漬する場合に比して、塗装対象部の内径側に付着する粉体が過剰となったり、塗装対象部の外径側に付着する粉体が不足したりすることを抑制できる。つまり、本発明によれば、ワークに対して環状に配置された塗装対象部の全体に粉体を良好に付着させることが可能となるように粉体を流動させることができる。

本発明の実施形態に係る粉体流動装置の概略断面図である。 図１の粉体流動装置により流動させる粉体を付着させる溶接部を有するステータの斜視図である。 図３Ａは、粉体を付着させる前の溶接部の拡大図であり、図３Ｂは、粉体を付着させた後の溶接部の拡大図である。 図１の粉体流動装置における収容部内の粉体の流動方向を説明する収容部の開口側の平面図である。 図５Ａは、比較例に係る流動装置における収容部内の粉体の流動方向を説明する要部概略断面図であり、図５Ｂは、図５Ａの収容部の開口側の平面図である。 図１の粉体流動装置の収容部に、ステータの溶接部を浸漬する様子を説明する説明図である。

本発明に係る粉体流動装置及び粉体流動方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

図１に示す、本実施形態に係る粉体流動装置１０は、ワークに対して環状に配置された塗装対象部に付着させるべく粉体１１を流動させる。ワークの好適な例としては、図２〜図３Ｂに示すステータ１２が挙げられる。そこで、先ず、ステータ１２について簡単に説明する。

ステータ１２は、不図示のロータとともに回転電機を構成し、例えば、電動機や発電機として用いられる。また、図２に示すように、ステータ１２は、円筒状のコア１４と、コイル１６とを有する。なお、以下では、ステータ１２の各構成要素について、コア１４の軸方向（図２の矢印Ｘ１、Ｘ２方向）、径方向、周方向を基準として説明する。

コア１４は、例えば、複数の環状の金属板（不図示）が軸方向に積層されて構成される。また、コア１４には、該コア１４を軸方向に貫通するスロット１８が周方向に間隔をおいて複数設けられている。コイル１６は、コア１４の周方向に沿って環状に配置された複数のセグメント群２０から構成される。各セグメント群２０は、電気導体を湾曲させて形成したセグメント２２を径方向に所定本数並列させて形成される。

セグメント２２のそれぞれは、一対の脚部２４と、これらの脚部２４同士を基端側（図２の矢印Ｘ１側）で繋ぐ湾曲部２６とを有する。各セグメント２２の一対の脚部２４は、互いに異なるスロット１８に対し、コア１４の一端面１４ａ側（図２の矢印Ｘ１側）からそれぞれ挿通され、コア１４の他端面１４ｂ側（図２の矢印Ｘ２側）から突出する。

スロット１８の中の一個から突出する脚部２４の先端部分は、別の一個から突出する他の脚部２４の先端部分と溶接により接合され、互いの溶接箇所には、溶接部２８がそれぞれ形成されている。これらの溶接部２８を介して複数のセグメント２２同士が相互に接続されることで、コイル１６が構成されている。

上記の通り、複数のセグメント群２０がコア１４の周方向に環状に配置されるため、複数の溶接部２８もコア１４の他端面１４ｂ側に対し環状に配置される。これらの溶接部２８は、他の回転電機要素等から電気的に絶縁されるように、図３Ｂに示すように、絶縁樹脂層３０で被覆される。

図１に示す粉体流動装置１０は、ワークであるステータ１２に対して環状に配置された複数の溶接部２８を塗装対象部とし、これらの塗装対象部に絶縁樹脂層３０（図３Ｂ参照）を設けるべく、粉体１１として、粉体状の絶縁樹脂（粉体樹脂）を融着等により付着させる場合に好適に適用することができる。ただし、ステータ１２及び溶接部２８以外のワーク及び塗装対象部に対しても本願発明を適用可能である。また、塗装対象部に付着させる粉体１１は、粉体樹脂に限定されない。さらに、塗装対象部に融着以外の方法によって粉体１１を付着させてもよい。

粉体流動装置１０は、粉体１１を収容する収容部３４を有する流動槽３６と、多孔板３８と、エア供給機構４０と、振動機構４２と、分散板４４と、支持板４６と、ゴム部材４８とを備える。流動槽３６は、例えば、上端が開口する有底の筒体からなり、その軸方向の途中で多孔板３８及び分散板４４により内部が上下に仕切られている。これにより、流動槽３６の内部の上方（図１の矢印Ｙ１側）には、上端が開口し且つ該多孔板３８を底部とする有底筒状の収容部３４が設けられる。また、流動槽３６の内部であって、収容部３４の下方（図１の矢印Ｙ２側）には、エア供給機構４０からエアが供給される供給室５０が設けられる。

多孔板３８及び分散板４４は、流動槽３６に対して固定部材５２を介して固定されている。また、固定部材５２は、多孔板３８が分散板４４から所定の間隔上方に離間して配置されるように、多孔板３８及び分散板４４を支持している。多孔板３８の少なくとも一部は、粉体１１の通過を抑制しつつ、エアを通過させることが可能な多孔質材料からなる。分散板４４は、供給室５０に供給されたエアを通過させて分散する多孔質材料からなる。なお、粉体流動装置１０は、分散板４４を備えていなくてもよい。

エア供給機構４０から供給室５０に供給されたエアは、分散板４４の孔部を通過することで分散した状態で多孔板３８に向かい、多孔板３８の孔部を通過することで収容部３４の内部に供給される。この際、多孔板３８を介して収容部３４に供給される、多孔板３８の上面３８ａの単位面積当たりのエアの供給量（以下、単に供給量ともいう）は、収容部３４の径方向中心側に比して外周側で多くなるように設定されている。

多孔板３８は、少なくとも、収容部３４の底部を形成する部分（以下、底形成部５４ともいう）が、流動槽３６の軸方向（矢印Ｙ１、Ｙ２方向）視で円形状である。本実施形態では、多孔板３８の底形成部５４の径方向中心側の通気性が、外周側の通気性よりも小さくなる。具体的には、底形成部５４の孔部のうち径方向中心側は、少なくとも部分的に閉塞されている。すなわち、底形成部５４の径方向の中心側には、外周側に比してエアの通過量が少なくなるように目止め処理が施された目止め部５６が設けられている。これによって、多孔板３８を介して収容部３４に供給されるエアの供給量が、収容部３４の径方向中心側に比して外周側で多くなる。

目止め処理の一例としては、底形成部５４の径方向中心側に設けられた孔部の一部を閉塞するべく、該孔部に樹脂を含浸させること等が挙げられる。なお、底形成部５４の径方向中心側は、上記の目止め処理が施されることに限定されず、外周側よりもエアの通気性が小さくなるように形成されればよい。例えば、底形成部５４の径方向の中心側に、多孔板３８とは別体からなり、多孔板３８より通気性が小さい板部材（不図示）を設けてもよい。

エア供給機構４０は、不図示のエアポンプと、該エアポンプによって取り込まれたエアを供給室５０に導く供給管５８とを有する。振動機構４２は、流動槽３６を軸方向、径方向、周方向に揺動させる。具体的には、振動機構４２は、振動モータ６０と、該振動モータ６０で発生させた振動を伝達する振動伝達部６２とを有する。振動モータ６０は、流動槽３６の下方に配置された支持板４６よりもさらに下方に配置される。振動伝達部６２は、振動モータ６０から、上方に延在し、支持板４６に設けられた貫通孔４６ａを通って、流動槽３６の底部の径方向略中心に接続されている。

流動槽３６の底部では、振動伝達部６２が接続された部分よりも外周側と、支持板４６とが互いの間にゴム部材４８を介在させた状態で固定されている。これによって、流動槽３６は支持板４６に対して揺動可能となっている。

本実施形態に係る粉体流動装置１０は、基本的には上記のように構成される。次に本実施形態に係る粉体流動方法について、粉体流動装置１０を用いてステータ１２の溶接部２８に粉体１１を付着させるべく、該粉体１１を流動させる場合を例に挙げて説明する。

図１に示すように、振動機構４２の振動モータ６０を駆動することで、振動伝達部６２を介して流動槽３６を軸方向、径方向、周方向に揺動させる。また、エア供給機構４０のエアポンプを駆動し、供給管５８を介して供給室５０にエアを供給することで、分散板４４及び多孔板３８の孔部を通じて、収容部３４の内部にエアを供給する。これらによって、収容部３４の内部の粉体１１を流動させる流動工程を行う。

ここで、上記のようにして流動槽３６を揺動させた場合、径方向及び周方向の振動の振幅や加速度は、収容部３４の径方向中心側と外周側との間で略同じ大きさとなることが確認された。一方で、流動槽３６の軸方向（図１の矢印Ｙ１、Ｙ２方向）の振動の振幅や加速度は、収容部３４の径方向中心側から外周側に向かうに連れて大きくなることが確認された。

このように、軸方向の振動の振幅等が大きくなる外周側では、収容部３４の径方向中心側に比して、収容部３４の底部側の粉体１１のかさ密度が大きくなり易い。つまり、例えば、図５Ａに示す比較例に係る粉体流動装置１０ａのように、多孔板３８を介したエアの供給量が収容部３４の全体で略均等である場合、収容部３４の外周側では、粉体１１のかさ密度が大きい分、収容部３４の径方向中心側よりも粉体１１の流動が生じ難くなる。換言すると、収容部３４の外周側よりも径方向中心側の方が粉体１１の流動が生じ易くなる。このため、図５Ａ及び図５Ｂの粉体流動装置１０ａの収容部３４では、矢印Ｐ１で示すように、径方向中心側から外周側に向かう放射状の粉体１１の流れが生じ易くなる。

これに対して、図１の粉体流動装置１０を用いた本実施形態に係る粉体流動方法の流動工程では、上記の通り、多孔板３８を介して収容部３４に供給されるエアの供給量が、収容部３４の径方向中心側に比して外周側で多くなるように設定される。これによって、図１及び図４に矢印Ｐ２で示すように、収容部３４の周方向に粉体１１を流動させることができる。

すなわち、振動機構４２により加えられる軸方向の振動の振幅差等から、収容部３４の径方向中心側よりも外周側で、収容部３４の底部の粉体１１のかさ密度が大きくなっていても、上記のように収容部３４に対するエアの供給量が設定されることで、径方向中心側と外周側とで粉体１１の流動のし易さに差が生じることを抑制できる。このため、収容部３４内で、径方向中心側から外周側に向かう放射状の粉体１１の流れが生じることを抑制して、収容部３４の周方向に粉体１１を流動させることができる。

次に、図６に示すように、収容部３４内で周方向に流動する粉体１１に対して、例えば、不図示の予熱炉により予熱したステータ１２の溶接部２８を、不図示の吊り下げ治具や搬送装置を用いて浸漬する。これによって、環状に配置された溶接部２８の内径側及び外径側を含む全体に対して、粉体１１を過不足なく良好に融着させることができる。

つまり、図６に示す本実施形態では、例えば、図５Ａ及び図５Ｂに示すように収容部３４の中心側から外周側に向かって放射状に流動する粉体１１に溶接部２８を浸漬する場合とは異なり、溶接部２８の内径側に融着する粉体１１が過剰となったり、塗装対象部の外径側に融着する粉体１１が不足したりすることを抑制できる。また、脚部２４同士の間の小さい隙間にも良好に粉体１１を行き渡らせて、溶接部２８の全体に良好に粉体１１を融着させることができる。

上記のようにして溶接部２８に融着した粉体１１によって、溶接部２８をコーティングするコーティング層３０ａ（図３Ｂ参照）が形成されるまで、収容部３４内の粉体１１に溶接部２８を浸漬した後、吊り下げ治具や搬送装置を用いてステータ１２を収容部３４から引き上げる。図３Ｂに示すように、溶接部２８が降温してコーティング層３０ａが固化すると、絶縁樹脂層３０が形成される。これによって、絶縁樹脂層３０で溶接部２８が被覆されたステータ１２が得られる。

以上から、本実施形態に係る粉体流動装置１０及び粉体流動方法によれば、ステータ１２に対して環状に配置された溶接部２８の全体に粉体１１を良好に付着させることが可能に粉体１１を流動させることができる。

上記の実施形態に係る粉体流動装置１０では、エアの供給量が収容部３４の径方向中心側よりも外周側で多くなるように、多孔板３８は、収容部３４の底部を形成する部分（底形成部５４）の径方向中心側の通気性が多孔板３８の径方向の外周側の通気性よりも小さいこととした。この場合、底形成部５４の径方向中心側の通気性を小さくする簡単な構成によって、多孔板３８を介して収容部３４に供給されるエアの供給量を上記のように調整することができる。ひいては、溶接部２８の全体に粉体１１を良好に付着させることが可能に粉体１１を流動させることができる。

しかしながら、特にこれに限定されるものではない。例えば、エア供給機構４０が、収容部３４の径方向中心側と外周側とでエアの供給量を異なる大きさに調整可能に設けられてもよい。この場合、不図示ではあるが、エア供給機構は、底形成部５４の中心側と外周側とにそれぞれ独立に臨む複数の供給管と、供給管ごとにエアポンプからのエアが通過する流量を調整可能なレギュレータとを備えてもよい。また、供給室５０を中心近傍とその外周部で、ドーナツ状になるように分割してもよい。

上記の実施形態に係る粉体流動装置１０では、多孔板３８の孔部のうち径方向中心側は、少なくとも部分的に閉塞されていることとした。この場合、底形成部５４の径方向中心側に目止め処理等を行うことで、多孔板３８を介して収容部３４に供給されるエアの供給量を容易に調整することができる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１０…粉体流動装置 １１…粉体
１２…ステータ １４…コア
２８…溶接部 ３４…収容部
３６…流動槽 ３８…多孔板
４０…エア供給機構 ４２…振動機構
５４…底形成部 ５６…目止め部

Claims (4)

1. ワークに対して環状に配置された塗装対象部に付着させる粉体を流動させる粉体流動装置であって、
   前記粉体が収容され且つ一端が開口する有底筒状の収容部を有する流動槽と、
   前記収容部の底部に設けられる多孔板と、
   前記多孔板の孔部を通じて前記収容部の内部にエアを供給するエア供給機構と、
   前記流動槽を軸方向、径方向、周方向に揺動させる振動機構と、
   を備え、
   前記多孔板を介して前記収容部に供給される、前記多孔板の単位面積当たりの前記エアの供給量は、前記収容部の径方向中心側に比して外周側で多い、粉体流動装置。
2. 請求項１記載の粉体流動装置において、
   前記エアの供給量が前記収容部の径方向中心側よりも外周側で多くなるように、前記多孔板は、前記収容部の底部を形成する部分の径方向中心側の通気量が前記多孔板の径方向の外周側の通気量よりも小さい、粉体流動装置。
3. 請求項２記載の粉体流動装置において、
   前記多孔板の前記孔部のうち前記径方向中心側は、少なくとも部分的に閉塞されている、粉体流動装置。
4. ワークに対して環状に配置された塗装対象部に付着させる粉体を流動させる粉体流動方法であって、
   前記粉体が収容され且つ一端が開口する有底筒状の収容部を有する流動槽を軸方向、径方向、周方向に振動させるとともに、前記収容部の底部に設けられた多孔板の孔部を通じて、前記収容部の内部にエアを供給することで、前記収容部の内部の前記粉体を流動させる流動工程を有し、
   前記流動工程では、前記多孔板を介して前記収容部に供給する、前記多孔板の単位面積当たりの前記エアの供給量を、前記収容部の径方向中心側に比して外周側で多くすることで、前記収容部の周方向に前記粉体を流動させる、粉体流動方法。

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