JP3664729B2 - 自動テストパネル吹付・焼付装置 - Google Patents

Description

発明の技術分野
本発明は、概して塗料吹付機に関し、特に塗装標準(paint standard)として用いることのできるサンプルを調製するのに利用される装置に関するものである。とりわけ、本発明は、スプレーブース内に焼付けモジュールおよび噴射物低減化装置(emissions reduction device)を一体化したオートメーション装置に関する。
発明の背景
組立ラインに沿って対象物に吹付を行うための吹付機は塗装産業において良く知られている。例えば、DE-U-89 01 859は、密閉型スプレーブースであって、パネルを導入するための手段および前記ブース内で前記パネルを位置決めするための手段と、吹付ゾーンに設けられるスプレーガンおよび焼付けゾーンに設けられた加熱エレメントと、前記スプレーガンおよび前記パネルを互いに相対移動させる手段と、コーティングされたパネルを前記吹付ゾーンから前記加熱ゾーンに進行させる手段とを有したものを開示している。かかる装置は参照標準として供される塗りパネルを調製するのにも用いられる。他のパネルはかかる参照パネルに対して比較され、色その他の品質の不一致があれば、テストパネルを通じた分析を受けながら、それに従ってそのバッチの塗料が修正されることになる。
典型的な吹付機は、スプレーガンと、ガンおよび／またはパネルの水平方向および垂直方向の移動を制御するように設定可能な駆動手段とを用いており、駆動手段によってガンの速さも同様に制御される。吹付機に設定可能な他の変数(variables)としては、ガンのパス数（ガンの塗料扇形吹付パターンに関連する）、フラッシュ周期（溶剤の蒸発を許容するため）、吹付ストロークの幅、塗料のコーティング回数などがある。
関連技術の説明
どのような塗料も独特の吹付特性を有しており、これに従って吹付機を設定して、ガンの走行(traverse)速度、フラッシュのインターバルタイム、垂直方向のパネルの割り出しなどが噴霧される塗料に適合するようにされなければならない。これらの変数の設定は手動で行われ、時間がかかる。コンピュータシステムによって自動的に制御される吹付機を用いることによってパラメータを設定することもでき、例えば１９８６年９月３０日に発行されたFalcoffの米国特許第4,614,300号のように、コンピュータシステムによって種々の吹付手順の選択が迅速かつ容易に行えるようになる。
典型的には、１バッチの塗料の製造過程で、塗料のサンプルが管理試験室(control laboratory)に送られ、参照パネルに対する比較物として用いるべく吹付および焼付けが行われ、当該バッチに施すべき色の変更が決定される。典型的には、この手順には完全を期すために１２時間を要し、そのバッチに対して複数色の変更が必要であれば、テストサイクルは可能な限り反復される。塗料の製造時において、これは時間はかかるが、しかし必要な手順である。
これまで経験された問題点は、テストパネル吹付機とスプレーブースと焼付けモジュールとを組み合わせて新規な自動装置(automated device)とする本発明によって解決される。その装置は、"National Electrical Code Handbook" のArticle500において定義されたClass 1、Division 2、Group C/Dに電気的に分類された環境への配置に適したものである。かかる装置は小型であり、塗料製造用装置に隣接して製造フロアに置くのにも都合がよい。これによって製造オペレータは色の変更(shading hit)を１バッチの塗料に加え、そのバッチが均質になった後に直ちに当該装置を使用することができるようになる。
吹付および焼付けサイクルはプログラマブル・ロジック・コントローラによって制御される。吹付および焼付けサイクルは、２丁のスプレーガンを用いることで複合した吹付および焼付けのサイクルを実行できるように設計される。吹付および焼付けサイクルに対するパラメータは装置にプログラムしておくことができ、各バッチに対して変更することができる。
コーティングサイクルで用いるスプレーガンは、吹付サイクルの開始に先立って、吹付される塗料でパージされ、吹付サイクルの完了時に洗浄液でパージされる。この発明以前には、塗料および洗浄液はスプレーの捕集を行う塗料捕集部(paint arrestor)を持つブース内に単に噴霧されるだけであり、付随した蒸気は排気処理装置に移送されていた。
本発明においては、スプレーガンは噴射物低減化アタッチメント(emissions reduction attachment)によって位置決めされ、霧化エア(atomization air)を不作動とした後に洗浄用塗料および洗浄液が直接スプレーガン内に導入される。処理のために不要な物質を捕集するスプレーブース外側のコンテナには、漏斗状の装置が取り付けられる。塗料捕集部に移送される物質の量を最小化すれば、塗料捕集部の有効寿命(useful life)が増す。スプレーブースの出口から出て行く噴射物の量を減らすことで、排気処理装置に移送される蒸気の量もまた大きく減らすことができる。
本発明は、工場の環境下、試験所品質の吹付物(sprayouts)を提供する正確な吹付技術の訓練を受けていない製造オペレータを用いることを可能にするものである。
本発明によって提供される他の利点は、塗装パネルを準備するに要する総時間を大幅に削減することである。オペレータに中断を強いることなく、吹付、フラッシングおよび焼付けを行う際に時間を大幅に削減することができる。これは特に、ウォーターボーンのベースコート(waterborne basecoat)上にソルベントボーンのクリアコート(solvent borne clearcoat)を施すシステムにあって、ベースコートとクリアトップコートとの間で中間の焼付けを要する場合に大きな利点である。
さらなる利点は、スプレーブース内の塗料捕集部の有効寿命を増進すると共に、吹付プロセスを通じて捕集されるべき物質の低減化である。加えて、スプレーブースからの噴射物の量を減らすことで、排気処理システムに排出されるべき蒸気量を低減することである。
発明の概要
塗装サンプルを提供する装置は、次の要素を用いる。
（ａ）パネルを導入するためのエントリ手段および前記パネルをブース内に位置決めするための手段を有した密閉型スプレーブース、
（ｂ）吹付ゾーンにマウントされたスプレーガンおよび焼付けゾーンにマウントされた加熱エレメント、
（ｃ）前記スプレーガンと前記パネルとを相対的に移動させ、プログラムされた吹付コーティングを当該パネルに施す手段、
（ｄ）コーティングされたパネルを前記吹付ゾーンから前記加熱ゾーンに進ませる手段、
（ｅ）吹付および焼付けサイクルを自動的に行うべくプログラムされる前記スプレーガンおよび加熱エレメント、および
（ｆ）前記ガンへのコーティング剤の流れを制御し、前記ブース内での前記ガンの移動およびコーティング剤の流れ、並びにパネルの移動のパラメータを作動させ、モニタリングし、補正するコンピュータ手段。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の主要素を模式的に示す図である。
図２は本発明の内部コンパートメントを模式的に示す図である。
図３はスプレーブースのキャビティ内に配置される噴射物低減化アタッチメントを模式的に示す図である。
発明の詳細な説明
図１に示すように、スプレーブース１００は、ヒンジ付ドア２１、後部ドア２３、天板１０３、およびヒンジ止めされた分割プレートを持つ底板１１２からなる前部吹き抜き(front well)を有し、オペレータがブースの前面に入ってスプレーガン移動機構３０にまで到ることができるようになっている。吹付はブースキャビティ１０１内で行われる。ブースキャビティは周囲より低い空気圧に保持され、噴霧が周囲環境に漏出しないようにされている。
エアインテークユニット１２には加熱、冷却および加湿手段が組み合わされ、高品質フィルタを通りダクト１３を介してブースキャビティ１０１に供給される空気の温度および湿度を調整してコンディショニングを行う。空気はヒンジ２２によって天板１０３に取り付けられたフィルタ／ディフューザアセンブリ２０を通って流入する。フィルタ／ディフューザアセンブリはフレームおよびフィルタからなり、フィルタによってダクト１３から流入する空気が濾過され、空気流が拡散されてブースキャビティ１０１に導入される。ブースキャビティ１０１の後部には、Devilbiss Model DF-9768-K20のような塗料捕集媒体および捕集部フレームのアセンブリを有する塗料捕集部(paint arrestor)３２が設けられ、空気流から過剰噴霧物(overspray)を捕集してから排気処理システム８０に導く。エアインテークユニット１２からオーブンアセンブリ１６には、エアブリード１５が配管されている。
スプレーブースキャビティ１０１内にはスプレーガン４６が設けられる。２丁のスプレーガンが水平方向ガンバー４８に併設され、これはさらに垂直方向バー４９に取り付けられている。垂直方向バー４９は、不図示のサーボモータにより動力が供給される不図示の水平方向駆動システムによって駆動される。
垂直方向割り出しアセンブリ３５はサーボモータ３４により制御される。サーボモータ３４上の不図示の歯(cog)を介しテープシュラウドを通してDymatrol（登録商標）のメカニカルテープ２６がリンクされ、垂直方向割り出しアセンブリ３５が関連トラック上で駆動される。サーボモータ３４の回転は、パネル支持フレーム５２の上下運動に変換される。フレーム５２にはスプレーガン４６により吹付が行われるテストパネルが着脱自在に取り付けられる。
オーブンアセンブリ１６は、空気圧シリンダで駆動されるオーブンフラップドア４２によってブースキャビティ１０１から分離されている。オーブンアセンブリ１６の作動中フラップドア４２は、加圧されているオーブンチャンバ４７をスプレーブースキャビティ１０１から絶縁する。スプレーブース１００はオーブンチャンバ４７の圧力より僅かに低圧に維持され、これによりオーブンアセンブリ１６の作動中に可燃性蒸気がオーブンチャンバ４７に入らないようにしている。オーブンアセンブリ１６内の加熱エレメントの作動に先立ち、オーブンチャンバ４７は可燃物を除去すべくパージされる。パージングは、エンクロージャ内に存在している可燃ガスの濃度を許容レベルにまで低減するに十分な流量と正の圧力を持つクリーンエアを供給することにより行われる。本発明では、"National Electrical Code Handbook"のArticle500に定義されたType Xのパージングを行い、エンクロージャ内の分類をDivision Iから危険のない状態にまで低めるようにしている。オーブンチャンバ４７内の空気圧は周囲環境の空気圧より高いレベルに維持され、また当該空気圧はスプレーブースキャビティ１０１内に保持されている空気圧のレベルより高い。これらの圧力差によって、危険なすなわち可燃性の蒸気がスプレーブース１０１内に封止される。
使用に先立ち、付随のコンピュータ、すなわちAllen-BradlyのModel PLC5/25ログラマブル・ロジック・コントローラなどのコンピュータのメモリに吹付パラメータが入力され、メソッドネームによりクロスリファレンスが行われる。各々の手順は、典型的にはガンの走行速度、ガンのオン間隔、パス間の停止時間(inter-pass dwelltime)、コーティング間のフラッシュタイム、ガンのパス間の垂直方向割り出し間隔、施すコーティングの回数、焼付け温度、焼付け時間および冷却時間についての情報が含まれる。コンピュータには、ベースコートのみを施すか、ベースコートおよびクリアコートの吹付の組み合わせを行うか、あるいはクリアコートの吹付のみを行うか、のプログラミングを行うことができる。
ベースコートの塗料、ベースコートの洗浄液、クリアコートの塗料およびクリアコート洗浄溶液は、各々加圧ポットに収納される。全ポットは密閉されており、使用に先立って所定の圧力に加圧される。加圧ポットの代わりに、可変速モータにより駆動される計量ポンプを用いることもできる。
ヒンジ付ドア２１を開け、フィルタ／デフューザアセンブリ２０を揚げ、フロアプレート１１２を起こすことで、オペレータがスプレーブース１００に入ることができる。そしてこれによってスプレーガンアセンブリ７０に近づくことが可能となる。オペレータはスプレーガン４６の霧化エアを不作動とし、図２に示すように噴射物低減化アタッチメント７３の前方にスプレーガン４６を位置決めする。スプレーガン４６にはベースコート塗料がパージされ、次いでベースコート洗浄液がパージされて、ベースコート塗料ポット１０８からスプレーガン４６に接続された不図示の三方流体バルブに至る塗料流体ラインが形成される。そしてオペレータはスプレーガン４８への霧化エアを作動させる。図２に示すように、スプレーガン４６のパージを行うのに用いられた塗料および洗浄液は、スプレーブースキャビティ１０１の側部に取り付けられた噴射物低減アタッチメント７３により捕集される。噴射物低減化アタッチメント７３内に入った液体はスプレーブース１００の外側に配置された貯蔵容器１０６に排出される。
このパージ処理によって、スプレーブースキャビティ１０１内の空気流、ひいては塗料捕集部３２または排気処理システム８０に入り込む物質の量が減ることになる。これにより塗料捕集部３２の有効寿命が延びる。スプレー噴射物装置７３はまた排出される蒸気量を減らし、これによって空気により移送される噴霧物が大きく低減化される。
オペレータはパネル支持フレーム５２をスプレーブースキャビティ１０１内に下降するよう指令し、テストパネルをパネル支持フレーム５２に取り付ける。そしてフロアプレート１１２を閉じ、フィルタ／デフューザアセンブリ２０がその下降位置に戻される。通常のラッチ手段によりブースドア２１が閉塞される。以上のような手動での処理の代わりに、このパージング処理を自動化し、付随コンピュータにより制御されるようにしてもよい。
制御盤１１０を用い、オペレータはコンピュータのスクリーンメニュから予めプログラミングされている吹付処理を選択する。
自動吹付および焼付けサイクルは、垂直方向割り出しアセンブリ３５によりパネル支持フレーム５２をオーブンアセンブリ１６に上昇させることで開始される。オーブンフラップドア４２が閉じられる。スプレーガン４６は噴射物制御アタッチメント７３に対して位置決めされる。コンピュータはスプレーガン４６への霧化エアを不作動とする。ベースコート加圧ポット１０８または他の貯蔵コンテナからの塗料がスプレーガン４６に流入し、噴射物制御アタッチメント７３に吹付される。スプレーガン４６はコンピュータにより吹付サイクル開始位置に割り付けられる。そしてパネル支持フレーム５２をスプレーブースキャビティ１０１内に下降させ、オーブンフラップドア４２が再び閉じられる。
パネル支持フレーム５２に取り付けられた不図示の吹付パネルには、通常の吹付方法により吹付が行われる。スプレーガン４６は所定速度でスプレーブースキャビティ１０１を横切って水平方向に走行する。パネル支持フレーム５２は、パス間の休止期間に、垂直方向割り出しアセンブリ３５により垂直方向に割り付けられる。コンピュータソフトウェアは、パネルに対して吹き付けられる塗料の多層コーティングを行えるようにプログラミングされている。第２のスプレーガンを水平方向ガンバー４８に取り付けてもよく、これによればベースコート上にクリアコートの吹付を行うことができる。
順次の吹付の間に、パネル支持フレーム５２に取り付けられたパネル上の塗料がブースキャビティ１０１内においてフラッシュできる。溶剤を含んだ空気は空気処理装置８０を通して排出される。パネル支持フレーム５２に取り付けられたパネル上に最終的なベースコーティングが施された後に、コーティングがフラッシュすることができる。そしてオーブンフラップドア４２が開放され、垂直方向割り出しアセンブリ３５によりパネル支持フレーム５２が垂直方向に割り出しされ、オーブンアセンブリ１６に入る。そこでオーブンフラップドア４２が閉じられる。スプレーガン４６は噴射物低減化アタッチメント７３に対して位置決めされるとともに、霧化エアが不作動とされ、また洗浄液が洗浄液加圧ポット１０９または他の貯蔵コンテナからパージされる。洗浄液のすべては噴射物制御アタッチメント７３に排出され、捕集される。オーブン１６内のヒータエレメント１７の付勢に先立つパージサイクルの完了時には、オーブンアセンブリ１６内においてType Xのパージが行われているので、オーブンアセンブリ１６内では可燃蒸気はすべて除去されている。
オーブンアセンブリ１６はフィードバック制御される赤外放射ヒータエレメント１７を収納している。不図示の温度センサはプレート上に取り付けられた一対の熱電対を有しており、このプレートはほぼ５０色ユニットのInternationale de L'Eclairage（ＣＩＥ）の色明度を有している。このプレートは、上昇させられるパネルと同じプレーン上に位置づけられ、パネル支持フレーム５２に取り付けられるパネルの加熱特性(heat buildup)が等しくなるようにされる。吹付が行われたパネルが予め選択した焼付け温度に到達すると、所定の焼付け時間、コンピュータ制御された焼付けサイクルが開始する。
焼付けサイクルが完了すると、ヒータエレメント１７への電力供給が絶たれ、ヒータエレメント１７は冷えて行く。National Electrical Codeの定義によってGroup Cに電気的に分類された環境物質(environment material)の自動発火点の８０パーセント未満にまでヒータエレメント１７の表面温度が低下すると、オーブンフラップドア４２が開放される。
不図示のエアジェットが付勢され、Dymatrol（登録商標）のメカニカルテープトラックのクールダウンが促進される。Dymatrol（登録商標）のメカニカルテープトラックが十分に冷却されれば、Dymatrol（登録商標）のメカニカルテープ２６は昇温によって損傷されることはない。そしてヒータ管１７が十分に冷却されたときに、パネル支持フレーム５２はクリアコートのスプレーサイクルのためにスプレーブースキャビティ１０１内に下降する。
クリアコートの吹付が行われるのであれば、不図示のクリアコートガンは噴射物低減化アタッチメント７３に対して位置決めされ、加圧ポットその他のクリアコート剤収容コンテナからクリアコート剤がパージされる。そして吹付が行われるべきパネルを支持したパネル支持フレーム５２は、スプレーブースキャビティ１０１内に下降する。
パネルに対してスプレーされる物質に固有のパラメータを用いて、吹付サイクルが反復される。スプレーサイクルが完了するとパネル支持フレーム５２はオーブン１６内において垂直方向に割り出しされ、オーブンフラップドア４２が閉じられる。不図示のクリアコートガンは噴射物低減化アタッチメント７３に対して位置決めされ、クリアコート洗浄液がパージされる。
オーブンアセンブリ１６内では、ヒータエレメント１７の付勢に先立ち、typeXのパージが行われる。クリアコート焼付けサイクルの時間および温度は吹き付けられた物質に応じて最適化されるべきであり、ベースコートの焼付けサイクルで用いたのと同じパラメータである必要はない。
オーブンアセンブリ１６のクールダウンサイクルを含めクリアコート焼付けサイクルが完了すると、パネル支持フレーム５２はスプレーブースキャビティ内に下方に割り出される。パネルが十分に冷却すると、オペレータはパネルをテストパネル支持フレーム５２から取り外し、テストパネルについての色分析を行う。余ったベースコートおよびクリアコートのコート剤がそれぞれの加圧ポットから除去される。洗浄液はプロセスラインの清掃に用いることができる。
本発明は溶剤ベースおよび水ベースのコーティングの双方に用いることができる。スプレーブース１００の内部はClass I、Division I、Group Cに電気的に分類されるものであり、Class I、Division２、Group Cの環境に設備することができるものである。オーブンアセンブリ１６は一般的に等級付けされる(rated General)ものであり、いかなる焼付けサイクルの開始前にも蒸気が払拭されるものである。

Claims (10)

1. 密閉型スプレーブースであって、パネルを導入するための手段（２１）（１１２）および前記ブース内で前記パネルを位置決めするための手段（５２）と、吹付ゾーン（１０１）に設けられるスプレーガン（４６）および焼付けゾーン（４７）に設けられた加熱エレメント（１７）と、前記スプレーガンおよび前記パネルを互いに相対移動させる手段（４８）（４９）と、コーティングされたパネルを前記吹付ゾーンから前記加熱ゾーンに進行させる手段（２６）（３４）（３５）（３８）とを有し、
   前記スプレーガンへのコーティング剤の流れを制御するとともに、前記ブース内での前記スプレーガンの移動およびコーティング剤の流れ、並びにパネルの移動のパラメータを作動させ、モニタリングし、補正するコンピュータ手段（１１６）を具え、
   前記スプレーガンおよび前記加熱エレメントは吹付および焼付けサイクルを自動的に行うべくプログラミングされ、前記加熱エレメントの作動に先立ち前記焼付けゾーンが前記吹付ゾーンの空気圧より高い空気圧を持つようにされて前記焼付けゾーンが前記加熱エレメントの作動時に前記吹付ゾーンから雰囲気絶縁されるようにしたことを特徴とするスプレーブース。
2. 前記コンピュータシステム（１１６）はキーボードおよびディスプレー手段（１１０）を有し、前記キーボードを用いることにより前記コンピュータに処理手順およびパラメータのプログラミングを行えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 請求項１の装置において、前記コンピュータシステム（１１６）は、前記装置によって行われる各々のコーティングについて独立したパラメータを提供するようプログラミングされることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 捕集チャンバ（７３）を含み、該チャンバには前記スプレーガン（４６）から吹き付けられるコーティング剤の成分を前記吹付ゾーン（１０１）の外側で捕集できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 複数のスプレーガン（４６）を持つことを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記加熱エレメントは赤外線加熱エレメント（１７）であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 十分なパージおよび加圧が可能な焼付けゾーン（４７）を有し、危険のない電気的分類された環境での配置が可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記スプレーブース（１００）内には前記スプレーガン（４６）からのオーバースプレーを捕集する多孔体（３２）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 前記多孔体（３２）は前記スプレーブース（１００）の空気出口（８０）の近傍に配置されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記スプレーブース（１００）内には多孔体（２０）が配置され、前記スプレーブース内に至る空気を拡散することを特徴とする請求項１に記載の装置。

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