JP2798325B2 - 異形管の内面塗装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は異形管の内面塗装装置に
関し、特に、ダクタイル鋳鉄異形管などの金属異形管の
内面に、エポキシ樹脂系、ポリエステル樹脂系、ポリア
ミド樹脂系などの熱硬化性粉体塗料などを塗装するため
の、異形管の内面塗装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ダクタイル鋳鉄管などの金属管の
内面のコーティング処理として、粉体塗装が行われてい
る。従来、金属異形管に内面粉体塗装を施す際には、通
常管を加熱し、作業者がこの加熱した管の一端または両
端からスプレー塗装ガンを管内に挿入して、一般には管
の内部中央から管端に向けて順次粉体塗料を吹き付けて
いる。管の種類によっては、管の一端から他端に向けて
塗装することも行われている。大口径の管の場合には、
作業者が完全に管内に入って作業するのが常である。

【０００３】この場合に、たとえばエポキシ樹脂粉体塗
料を使用するときには、初期管温を230 〜280 ℃位に設
定して、これが180 ℃位までに自然冷却する間に塗装を
終えるようにするのが通例である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このために作
業者は大変な高温、高熱に晒されることになり、たとえ
防護服を着用してもスムースな作業が行えず、安定した
塗膜を形成することが困難であるという問題点がある。
また作業者は塗装作業時に舞い上がる粉体にも晒される
ことになり、きわめて作業環境が悪いという問題点があ
る。しかも、防塵対策として急激なエアブローや集塵を
行うと、管温が急激に低下したり塗料の付着効率が悪化
したりする恐れがあるなど、決して十分な対策にはなり
得ないという問題点もある。

【０００５】そこで本発明はこのような問題点を解決
し、異形管の内面を粉体塗装するに際して、上述のよう
な暑熱や粉塵から作業者を解放するとともに、塗装品質
を向上させかつ安定させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、曲管などの異形管を上下方向、左右方向およ
び水平旋回方向に位置決めした状態で載置可能であると
ともに、この異形管を載置した状態で塗装ブースに向け
て走行可能なターンテーブル台車と、前記塗装ブース内
に位置するターンテーブル台車上の異形管の内面を塗装
可能な内面塗装ロボットとを有し、この内面塗装ロボッ
トは、水平方向に配置されるとともに三次元空間内で位
置決め可能に構成されて、前記塗装ブース内に位置する
ターンテーブル台車上の異形管の開口からこの異形管の
内部に挿入可能な棹体と、この棹体の先端においてこの
棹体の延長線の方向に設けられるとともに、その軸心ま
わりに回転可能とされ、さらに棹体の延長線の方向の水
平軸心に対し傾斜する方向に揺動自在とされたアーム
と、このアームの先端に設けられた塗装ガンとを有する
ようにしたものである。

【０００７】

【作用】このような構成によれば、ターンテーブル台車
によって管が所定位置に位置決めされ、かつ塗装ロボッ
トが、水平方向に配置されるとともに三次元空間内で位
置決め可能に構成されて、前記塗装ブース内に位置する
ターンテーブル台車上の異形管の開口からこの異形管の
内部に挿入可能な棹体と、この棹体の先端においてこの
棹体の延長線の方向に設けられるとともに、その軸心ま
わりに回転可能とされ、さらに棹体の延長線の方向の水
平軸心に対し傾斜する方向に揺動自在とされたアーム
と、このアームの先端に設けられた塗装ガンとを有する
ことで、特に、異形管の内部に挿入される棹体の先端で
回転および揺動し得るアームの先端に塗装ガンが配置さ
れることになるため、複雑な形状の異形管の内面が、人
手を要することなく自動的に、かつ常に一定の条件のも
とで、安定して粉体塗装されることになる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明にもとづく異形管の内面塗装
装置の全体構成を示す。ここで１はターンテーブル台車
で、異形管の搬入および搬出を行うための管受渡し位置
２と、異形管の内面塗装を実施するための塗装ブース３
との間を水平な方向Ｄに走行自在である。図２は、ター
ンテーブル台車１がダクタイル鋳鉄製の曲管状の異形管
４を上面に支持したときの状態を示す。このターンテー
ブル台車１は、図示のように異形管４を載置した状態
で、この異形管４を、図１および図２に示すように、上
下方向Ｌと、台車１の走行方向に直角な水平方向Ｉと、
水平面内における旋回方向Ｔとに移動させて位置決めさ
せることができる。

【０００９】図１において、塗装ブース３に隣接する位
置には内面塗装ロボット５が設置されており、この内面
塗装ロボット５の塗装ガン６は、５軸方向に移動自在で
ある。詳細には、床面上に設置されたベース部材７の上
面に台車１の走行方向Ｄと同方向Ｙの一対のガイドレー
ル８が設置されており、このガイドレール８上をその方
向Ｙに走行可能な移動体９が設けられている。移動体９
上には、この移動体９の走行方向Ｙと直角な方向Ｘのガ
イドレール10が設置されており、このガイドレール10上
をその方向Ｘに走行可能な上下方向のポスト11が設けら
れている。そしてポスト11に沿って上下の方向Ｚに移動
自在な昇降体12が設けられており、この昇降体12から、
水平方向の棹体13が、塗装ブース３へ向かう方向に設け
られている。

【００１０】棹体13の先端にはこの棹体13の延長線の方
向のアーム14が設けられており、塗装ガン６は、このア
ーム14の先端に一対が設けられている。アーム14は、そ
の軸心のまわりの方向Ｑに回転可能であるとともに、棹
体13の延長線の方向の水平軸心に対し傾斜する方向Ａに
揺動自在である。

【００１１】内面塗装ロボット５のポスト11には一対の
位置決めレーザーマーカー15が設けられている。このレ
ーザーマーカー15は、塗装ガン６のノズル先端と管４と
の距離出しを行うとともに、管４をＩ方向に位置決めし
て、ロボット５による塗装開始位置を決定するためのも
のである。

【００１２】内面塗装ロボット５に隣接する位置には、
制御室16が設置されている。この制御室16は、作業者が
内面塗装ロボット５やターンテーブル台車１を制御する
ためのもので、操作盤17や、ロボット５のためのティー
チング装置18や、制御盤19などが設置されている。

【００１３】内面塗装ロボット５の側方には安全柵20が
設けられておりこの安全柵20の外側には、ロボット５へ
の塗料供給装置21と、エアパネル22と、このエアパネル
22上のガン制御盤23と、ロボット側操作盤24とが設けら
れている。また塗装ブース３の側方には、投入側操作盤
25が設けられている。

【００１４】次に、ターンテーブル台車１を、図１〜図
４にもとづいて詳細に説明する。図示のように台車１は
フレーム体にて構成され、図１に示された管受渡し位置
２と塗装ブース３との間に敷設されたレール31上を水平
方向Ｄに走行するための車輪32を有している。33は走行
駆動装置である。36は、台車１へ電力や制御信号などを
供給するためのケーブルベアである。

【００１５】台車１の中央部には、ターンテーブル37が
設けられている。このターンテーブル37は、図１に示す
ように、フレーム部38と、このフレーム部38の上方にお
いてフレーム部38と一体的に構成されたテーブル部39と
を有し、テーブル部39は台車１の上面をなしている。タ
ーンテーブル37の中心下部には下向きの中心ピン40が設
けられ、この中心ピン40は、台車１に設けられた軸受41
により支持されている。

【００１６】図３に示すように、ターンテーブル37の近
傍における台車１の内部には、ターンテーブル37のため
の回転駆動装置45が設けられており、この回転駆動装置
45は、ターンテーブル37をチェーン駆動する。図１に示
すように、ターンテーブル37の中央部には、上下方向Ｌ
に昇降可能な管支持ブロック51が設けられており、この
管支持ブロック51は、図２に示すように異形管４の管胴
部を水平方向に支持可能である。

【００１７】図４に示すように、ターンテーブル37に
は、異形管４の受口首部などのこの異形管の端部の近傍
部分を支持する支持装置52が設けられている。すなわち
台車１のフレーム部38にはレール31と直交する水平方向
のレール53が設けられており、車輪54を有してこのレー
ル53上を走行可能な台車55が設けられている。レール53
の両端側にはそれぞれスプロケット56が設けられ、これ
らスプロケット56にわたって掛けられるチェーン57の両
端が、台車55の両端にそれぞれ連結されている。スプロ
ケット56の一方は駆動装置に連動されており、この駆動
装置にてスプロケット56を正方向あるいは逆方向に回転
させることで、台車55がレール53に沿って台車１と直角
な方向Ｉに走行される。台車55上にはＶ字形の支持体59
が設けられており、この支持体59が、異形管４の端部近
傍を、前記の方向Ｉに移動可能なように支持することが
できる。また支持体59は、Ｖ字形に形成されていること
により、図３に示すように種々の口径の異形管４をそれ
ぞれ適正に支持可能である。

【００１８】次に内面塗装ロボット５の詳細構造につい
て説明する。前述のようにこのロボット５は、ここでは
説明を省略する公知の手段によって通常の三次元方向
Ｘ、Ｙ、Ｚに移動可能であるが、そのうえに、回転方向
Ｑと揺動方向Ａにも移動可能である。

【００１９】図５に示すように、ポスト11に沿って昇降
する昇降体12に基端部が接続された水平方向の棹体13
は、二重構造体により構成されて、パイプ状の外側体61
と、この外側体61の内部に同心状に配置されるパイプ状
の内側体62とを有する。外側体61は、その基端部がブラ
ケット63によって昇降体12に取り付けられている。

【００２０】内側体62は昇降体12の内部を貫通するよう
に配置されて、この昇降体12の内部において軸受により
回転自在に支持されている。また内側体62は、昇降体12
内に設けられた駆動装置によって、軸心まわりに回転さ
れる。昇降体12内には、内側体62の回転角度を検出する
ためのセンサが設けられている。

【００２１】図６は、塗装ガン６およびその近傍の詳細
構造を示す。棹体13の内側体62の先端部に前述のアーム
14が一体回転可能に取り付けられている。アーム14は、
内側体62に取り付けられる箱状体81と、この箱状体81の
両側部から突出する一対の支持棒82とを有し、各支持棒
82の先端側に、図１に示すように塗装ガン６が横方向に
互いに一定距離をおいてそれぞれ取り付けられている。
箱状体81の内部には両軸モータ83が設けられており、こ
の両軸モータ83の回転軸84は、それぞれ箱状体81から突
出している。各支持棒82の基端部は、この両軸モータ83
の回転軸84にそれぞれ取り付けられている。したがっ
て、両軸モータ83が回転することにより、支持棒82およ
びこの支持棒82に取り付けられた塗装ガン６は、棹体13
の延長線の方向の水平軸心に対し傾斜する方向Ａに揺動
することになる。箱状体81の内部には、両軸モータ83に
連動するロータリエンコーダ85が設けられており、これ
によって塗装ガン６の揺動角度を検出可能である。

【００２２】88は塗装ガン６への塗料供給用のチューブ
で、図１に示された塗料供給装置21から箱状体81の位置
まで導かれている。各塗装ガン８の先端には塗料噴出ノ
ズル89が設けられ、このノズル89は、噴出する塗料を分
散させるための分散板90を有する。

【００２３】異形管４の内面に粉体塗装を施す際には、
ターンテーブル台車１を管受け位置２に移動させて、塗
装すべき管４をこの台車１上に搬入する。管４は、あら
かじめ加熱炉によって所定温度に加熱されている。この
管４は台車１のターンテーブル37の管支持ブロック51の
上に載せられ、上下の方向Ｌへの管支持ブロック51の昇
降によってほぼ水平方向に支持されるとともに、その受
口の首部が支持体59によって支持される。このとき、管
支持ブロック51は、上下方向Ｌに移動して管４を水平姿
勢に位置決めする。そして支持装置52は、Ｖ字形の支持
体によって上下方向Ｌにおける管４の位置の原点決めを
行うとともに、その支持体59が水平な方向Ｉに移動する
ことによっても管４の位置決めを行う。このように管４
を位置決め状態で支持した台車１はレール31に沿って水
平の方向Ｄに走行し、塗装ブース３の内部へ入り込む。

【００２４】管４を支持した台車１が塗装ブース３内の
塗装位置に入ったら、ターンテーブル37が水平な回転方
向Ｔに関して管４を位置決めする。また所定位置に設置
されたレーザーマーカー15は、上記のように位置決めさ
れた管４と、塗装ガン６のノズル89の先端との距離出し
を行うとともに、Ｘ方向における管４の位置決めを行っ
て、ロボット５による塗装の開始に備える。

【００２５】このように異形管４の位置決めが行われた
なら、内面塗装ロボット５が作動し、移動体９やポスト
11や昇降体12が移動して塗装ガン６が三次元方向Ｘ、
Ｙ、Ｚに移動される。また昇降体12内で棹体13の内側体
62が回転されることで、この内側体62の先端部に取り付
けられたアーム14がその軸心まわりの方向Ｑに回転され
る。さらにアーム14の箱状体81の内部に設けられたモー
タ83が作動することで、塗装ガン６が方向Ａに揺動され
る。

【００２６】こうして内面塗装ロボット５の塗装ガン６
の位置決めが可能であるが、これによって塗装ガン６が
異形管４の内部に挿入され、その塗料噴出ノズル89が異
形管４の内面から所定距離をおいた状態とされる。

【００２７】次に塗料供給装置21から塗装ガン６に粉体
塗料を供給してノズル89から噴出させ、管４の内面の粉
体塗装を行う。このとき、塗装ガン６をその軸心回りの
方向Ｑに回転させることで、管４の内周面を全周にわた
って塗装可能である。また必要に応じ塗装ガン６を方向
Ａに揺動させたり、また塗装ガン６を三次元方向Ｘ、
Ｙ、Ｚに移動させたりすることで、管４の内周面とノズ
ル89との間隔を、管４の全周にわたって常に適正に保つ
ことができる。特に、塗装ガン６を軸心回りの方向Ｑに
回転させ、また方向Ａに揺動させることで、すなわちア
ーム14と棹体13とがくの字に折れ曲がるようにアーム14
を揺動させることで、棹体13をあまり大きく動かすこと
なしに、異形管４の内面を広い範囲にわたって確実に塗
装することができる。

【００２８】その後、塗装ガン６を徐々に管４から引抜
きながら、この管４の内周の全面に粉体塗装を施す。こ
のとき、塗装ガン６は上述のように５軸方向Ｘ、Ｙ、
Ｚ、Ｑ、Ａに移動可能であるため、図示のように水平方
向に支持された曲管状の異形管４の内面を、塗装ロボッ
ト５と管４との接触を防止した状態で、適正に粉体塗装
することができる。

【００２９】なお、上述のようにあらかじめ管４内に挿
入された塗装ガン６を徐々に管４から引抜きながら塗装
を行うほかに、塗装ガン６を管外から管内へ挿入しなが
ら塗装を行うこともできる。あるいは、挿入と引抜きと
を交互に繰り返しながら塗装を行うこともできる。

【００３０】異形管４のうち、90度、45度などの曲がり
の大きいものでは、その一端の開口から塗装ガン６を管
内に挿入しただけでは、その内面を全長にわたって塗装
することは困難である。その場合には、異形管４の一端
の開口を利用して長さ方向の半分の内面を塗装した後
に、ターンテーブル37により管４を水平面内で反転し
て、他端の開口から残りの半分の内面を塗装すればよ
い。

【００３１】塗装ガン６は分散板90によって円形スプレ
ーパターンを形成可能である。またこれら一対の塗装ガ
ン６どうしの距離は、スプレーパターンの衝突による粉
体塗料の過剰塗布を防止できる程度に設定されている。

【００３２】内面塗装が完了したなら、最終的に塗装ガ
ン６が異形管４から抜き出され、台車１が管受け渡し位
置２まで走行する。そして、この位置２で、管４は台車
１上から搬出される。

【００３３】このように塗装ロボット５を用いて自動的
に異形管４の内面を粉体塗装するようにしたため、暑熱
と粉塵とから作業者を解放することができる。またター
ンテーブル台車１におけるＶ字形の支持体59によって異
形管４を受けるようにしたため、その位置決めを、きわ
めて容易かつ精度良く行うことができる。しかも同一種
類の複数の管を常に一定位置に設置できるため、同一制
御プログラムによる繰り返し塗装を精度良く行うことが
でき、きわめて能率的であり、また経済的である。

【００３４】塗装ガン６のノズル89の位置を常に適正に
保つことができ、しかも塗装スピードや塗装パス回数も
任意に設定できるため、従来の作業者によるハンド塗装
に比べ、均一な塗膜厚や平滑な塗装仕上がりを実現でき
て、品質の安定を図ることができる。

【００３５】なお、上記に代えて、Ｖ字形の支持台を設
けた定盤や水平レベル調節治具などを用いて、この定盤
上に異形管を芯出し状態で支持し、その状態で管の加熱
を行い、その後に管を定盤とともにターンテーブル台車
１上に載置して塗装することもできる。この場合は、タ
ーンテーブル37上の支持体59などは使用しない。このよ
うにすれば、上述のように加熱された管４をターンテー
ブル台車１上で位置決めするという作業が不要になり、
この管の位置決めは常温で行えるため、さらに進んだ暑
熱対策になる。

【００３６】さらに、上述のように定盤上で異形管を芯
出し支持した状態のまま加熱を行うにあたり、この定盤
を乗せた加熱用の台車と前記ターンテーブル台車１とを
連結できるようにして、この定盤とともに管を加熱した
後に、この定盤を自動的にターンテーブル台車１上に移
し替え可能に構成することができる。このようにすれ
ば、異形管や定盤をターンテーブル台車１上に乗せるた
めのクレーン作業や玉掛け作業が不要となり、より一段
と進んだ暑熱対策や省力化を実現することができる。

【００３７】異形管４としては、上述のようなダクタイ
ル鋳鉄管のほかに、鋳鋼管や鋼管やその他の金属管を適
用することができる。また異形管の代わりに、直管の内
面を粉体塗装することもできる。その場合には、ターン
テーブル台車１上に回転機を設置し、水平方向に支持し
た直管を軸心まわりに回転させながらこの管の内部に塗
装ガン６を挿入すれば良い。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、異形
管を位置決めして水平方向に支持可能なターンテーブル
台車と、５軸方向に移動可能な塗装ガンとを有する構成
としたため、複雑な形状の異形管の内面を、人手を要す
ることなく自動的に、かつ常に一定の条件のもとで、安
定して粉体塗装することができる。特に、アームを、棹
体の先端においてこの棹体の延長線の方向に設けるとと
もに、その軸心まわりに回転可能とし、さらに棹体の延
長線の方向の水平軸心に対し傾斜する方向に揺動自在と
したため、アームを軸心まわりに回転させるとともにこ
のアームと棹体とがくの字に折れ曲がるようにアームを
揺動させることで、棹体をあまり大きく動かすことなし
に、異形管の内面を広い範囲にわたって確実に塗装する
ことができる。このため、暑熱と粉塵とから作業者を解
放させることができるのみならず、塗装品質の向上およ
び安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の異形管の内面塗装装置の全
体斜視図である。

【図２】図１におけるターンテーブル台車上に異形管が
支持された状態を示す要部の斜視図である。

【図３】図１におけるターンテーブル台車の側面図であ
る。

【図４】同ターンテーブル台車の管支持装置を示す要部
の図である。

【図５】図１における内面塗装ロボットの要部を示す図
である。

【図６】同内面塗装ロボットの塗装ガンおよびその近傍
の構造を示す正面図である。

【符号の説明】

１ ターンテーブル台車 ３ 塗装ブース ４ 異形管 ５ 内面塗装ロボット ６ 塗装ガン 13 棹体 14 アーム 37 ターンテーブル 51 管支持ブロック 59 支持体 Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｑ、Ａ 方向

フロントページの続き (72)発明者 広沢 秀晃 兵庫県尼崎市大浜町２丁目26番地 株式 会社クボタ武庫川製造所内 (72)発明者 福崎 一之助 兵庫県尼崎市大浜町２丁目26番地 株式 会社クボタ武庫川製造所内 (72)発明者 保科 明知 大阪府大阪市西淀川区御幣島５−13−９ オーウェル株式会社内 (72)発明者 大村 学 大阪府大阪市西淀川区御幣島５−13−９ オーウェル株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−142747（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−72223（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B05B 13/00 - 13/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲管などの異形管を上下方向、左右方向
   および水平旋回方向に位置決めした状態で載置可能であ
   るとともに、この異形管を載置した状態で塗装ブースに
   向けて走行可能なターンテーブル台車と、前記塗装ブー
   ス内に位置するターンテーブル台車上の異形管の内面を
   塗装可能な内面塗装ロボットとを有し、 この内面塗装ロボットは、 水平方向に配置されるとともに三次元空間内で位置決め
   可能に構成されて、前記塗装ブース内に位置するターン
   テーブル台車上の異形管の開口からこの異形管の内部に
   挿入可能な棹体と、 この棹体の先端においてこの棹体の延長線の方向に設け
   られるとともに、その軸心まわりに回転可能とされ、さ
   らに棹体の延長線の方向の水平軸心に対し傾斜する方向
   に揺動自在とされたアームと、 このアームの先端に設けられた塗装ガンと、 を有することを特徴とする異形管の内面塗装装置。