JP3846151B2 - 塗装装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は塗装装置に係り、特に、軸状や円筒状などの延長形状を備えた被塗装部材に対して塗装を行うための装置構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、プリンタの紙送りローラとして金属製のシャフトの外周面上にゴムなどを付着させたものが多く使用されているが、近年、紙送りローラの送り面の面精度を向上させるために、或いは、紙送りローラの製造コストを低減するために、シャフトの外周面上に摩擦係数の高い塗装膜を形成する場合がある。このような紙送りローラとしては、合成樹脂中にアルミナなどの硬度の高い微粒子を含む塗装膜を備えたものがある。
【0003】
上記紙送りローラを形成するには、微粒子を含む塗料をシャフトの外周面上にスプレー方式などによって吹き付けて塗装を行う。この場合、紙送り性能を高めるために、塗装膜を含めた紙送りローラの外径がきわめて高い精度に形成されていなければならず、しかも、塗装膜は全体的に均質に形成されていなければならない。
【0004】
上記の紙送りローラを形成するための塗装装置としては、従来、シャフトの両端をチャックなどで把持した状態で塗装室の内部へ送り込み、シャフトを軸線周りに回転させながら、塗装室内に設置されたスプレーガンから塗料を吹き付けることによって上記塗装膜を形成するようにしている。
【0005】
また、上記と同様にシャフト等の両端部を把持した状態で塗装を行う従来技術としては、特開平7−119834号公報や特開平7−24381号公報に記載された塗装装置がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の塗装装置においては、塗装室内においてシャフト以外の機構部や把持部などに余剰塗料が付着し、この付着した塗料が間接的にシャフトに再付着する場合があり、この再付着が発生すると、ローラ外径の精度、塗装膜の厚さ若しくは表面状態の均一性が著しく損なわれ、塗装不良に起因して製品の歩留まりが悪化するという問題点がある。
【0007】
また、機構部分などに余剰塗料が入り込むと動作に支障をきたす恐れがあるとともに、塗料の進入した部分を清掃するなどのメンテナンスの手間が煩雑になり、装置の維持管理コストが増大するとともに、生産性が低下するという問題点がある。
【0008】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、延長形状を備えた被塗装部材に塗装を施すための塗装装置において、被塗装部材に対する保持構造を変更することにより、高い稼働率で高精度な塗装膜を形成することができるとともに、メンテナンス性も良好な装置構成を実現することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の塗装装置は、被塗装部材の一端を把持する把持部を備えた部材保持手段と、前記被塗装部材を挿入するための開口部を備えた塗装室と、前記被塗装部材に塗装を施す塗装手段とを有し、前記開口部を通して前記塗装室の内部に前記被塗装部材が挿入された状態で、前記被塗装部材に前記塗装手段が塗装を施すように構成されていることを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、被塗装部材の一端を部材保持手段によって把持した状態で、被塗装部材をその他端から開口部を通して塗装室の内部へ挿入することができ、この状態で、塗装手段によって塗装を被塗装部材に施すことができる。ここで、被塗装部材の一端のみを把持して塗装を施すようにしているので、部材保持手段などの機構部分に塗料を付着しにくくすることができ、また、塗装室の開口部は被塗装部材を長手方向に向けて挿通できるように構成されていればよいので開口面積を小さくすることができるから、さらに被塗装部材以外の塗料の付着量を低減することができる。したがって、被塗装部材に対する塗料の再付着や部材保持機構等の機構部分の動作不良等を防止できるから塗装膜を高精度に形成できるとともにメンテナンス性も良好になる。
【0011】
本発明において、前記開口部を通して前記被塗装部材を前記塗装室の内外に出し入れするための部材移動手段を有することが好ましい。
【0012】
本発明において、前記把持部を前記被塗装部材の軸線周りに回転させるように構成された部材回転駆動手段を有することが好ましい。
【0013】
本発明において、前記開口部の開口縁部から前記塗装室の内部に伸びるように構成されているとともに、前記把持部の少なくとも先端部分を内側に収容可能に構成された開口カバーを備えていることが好ましい。この手段によれば、内側に被塗装部材の把持部を収容可能に構成された開口カバーを設けることによって、被塗装部材における把持された部分に近い部分まで塗装を行っても開口カバーによって把持部への塗料の付着を防止することが可能になり、また、被塗装部材における把持された部分に近い部分まで塗装を行うなどのために、把持部の先端部分を開口部の内部に挿入することが可能であり、この場合、塗装室の開口面積は実質的に開口カバーの内端部の開口で決定されるので、当該開口面積を把持部の断面積よりも小さくすることが可能になり、さらに塗料の把持部に対する付着量を低減できる。
【0014】
本発明において、前記開口カバーはその軸線周りに回転可能に構成され、前記開口カバーを回転させるカバー回転駆動手段を備えていることが好ましい。この手段によれば、開口カバーを回転させることによって塗装室の内部に露出した開口カバーの外面上に均一に塗料を付着させることができるため、塗料の偏った付着を防止することができるので、開口カバーの偏った付着による機構部の故障や塗装状態への影響を低減できるとともに、メンテナンス性を向上させることができる。
【0015】
本発明において、前記開口カバーにおける前記塗装室内の外面上に付着する塗料を除去する塗料除去手段を備えていることが好ましい。この手段によれば、開口カバーの付着塗料を塗料除去手段によって除去できるので、機構部分や塗装状態に影響を与えることがなく、しかもメンテナンスが容易になる。ここで、開口カバーを回転させる場合には、開口カバーの表面から塗料をかきとるブレード(スクレーパ)を設けることが好ましく、この場合にはさらに、塗料の吹き付け方向に対して開口カバーの影になる部分にブレード等の塗料除去手段を固定し、開口カバーの回転によって塗料が掻き取られるようにすることが望ましい。
【0016】
本発明において前記被塗装部材を前記塗装室から取り出す際に、前記被塗装部材の一部を被覆して、塗料の付着を防止するためのマスキング部材若しくは被塗装部材の表面を保護するための保護部材を前記被塗装部材から除去する被覆除去手段を備えていることが好ましい。この場合、マスキング部材若しくは保護部材に係合する係合部材を設け、この係合部材に係合した状態で被塗装部材を塗装室から引き出すときに自らマスキング部材若しくは保護部材が脱落するように構成されていることが好ましい。
【0017】
本発明において、前記部材保持手段を複数併設し、一の前記部材保持手段に保持された前記被塗装部材が前記塗装室内に挿入されているときに、他の前記部材保持手段に対して別の前記被塗装部材が給材若しくは除材されるように構成されていることが好ましい。この手段によれば効率的に塗装を施すことができるとともに塗装手段の稼働率を高めることができる。
【0018】
本発明において、前記塗装手段は塗料を吹き付ける塗装ノズルを備え、順次塗装室内に導入される複数の被塗装部材に対して、中断することなく連続して前記塗装ノズルから塗料を吹き付け続けるように構成されていることが好ましい。この手段によれば、塗装ノズルから中断なく連続して塗料が吹き付けられるので、ノズルの詰まりを低減できるとともに、塗料成分の安定性を高めることができ、より均一かつ高品位の塗装膜を形成できる。これは特に、微粒子を分散させた塗料を用いる場合に好適である。
【0019】
本発明において、前記塗装手段によって塗装された前記被塗装部材の塗装厚及び塗装表面を検査する検査手段と、該検査手段により得られた検査結果に基づいて前記塗装手段による塗装条件を制御する制御手段とを有することが好ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る塗装装置の実施形態について詳細に説明する。図1は本実施形態の塗装装置の主要部分を模式的に示す概略構成平面図であり、図2は同塗装装置の平面構造を模式的に示す概略構成正面図である。この塗装装置は、図1に示すように、紙送り用のローラシャフト1を搬送するための搬送機構10と、ローラシャフト1を給材・除材するための給除材部20と、ローラシャフト1に塗装を施すための塗装部30とから構成される。
【0021】
給除材部20には、ローラシャフト1を搬送機構10から給材するための給材ハンドと、塗装後のローラ2を搬送機構10へと除材するための除材ハンドとを有する給除材機構(例えば多関節型ロボット)21と、給除材機構21によって供給されたローラシャフト1を把持して移動可能に構成された複数(図示例では一対)のシャフト保持機構22と、塗装後のローラ2の塗装状態を検査する検査部23とが設けられている。
【0022】
シャフト保持機構22にはリニアガイド24及び保持装置25が設けられ、保持装置25はリニアガイド24上を自由に移動可能に構成されている。保持装置25には、上記ローラシャフト1を把持可能なチャック部(コレットチャックなど)を備えたスピンドル25aと、このスピンドル25aを回転駆動するためのサーボモータ等からなるスピンドル回転駆動源25bと、スピンドル25aのチャック部を開閉動作させるためのエアシリンダ等からなるチャック駆動源25cとを備えている。
【0023】
検査部23には、ローラ2を載置した状態でローラ2を回転可能にするためにローラ2を下方から支持する2つの支持ローラをそれぞれローラ2の両端位置に対応させて2組備えた回転支持機構26と、回転支持機構26によって支持されたローラ2の外径及び膜厚を測定するためのレーザ測長器等からなる測長検査装置27と、ローラ2の外周面を観察するためのマイクロスコープ等からなる外面観察装置28とを備えている。これら測長検査装置27及び外面観察装置28はいずれも回転支持機構26に支持されたローラ2の軸線方向に移動可能に構成されている。
【0024】
塗装部30には、周囲を隔壁で囲まれた塗装室31と、塗装室31の内部においてローラシャフト1に対して塗装を行うための塗装機構32と、塗装室31におけるシャフト保持機構22側の壁面に取り付けられた複数(図示例では一対)の回転カバー33,33と、回転カバー33を回転駆動するための電動モータ等からなるカバー回転駆動源34と、後述する先端キャップ(マスキングキャップ或いは保護キャップ)3をローラ2から取り外すためのキャップ除去機構35,35とが設けられている。
【0025】
塗装機構32は、スプレー式の塗装ヘッド36と、この塗装ヘッド36を水平方向(XY方向)に移動可能に構成する直交型ロボット等からなるヘッド移動装置37とを備えている。また、塗装ヘッド36は上下方向にも移動可能に構成されていることが好ましい。
【0026】
塗装室31におけるシャフト保持機構側の側壁には複数(図示例では一対)の開口部が形成され、これらの開口部には、図3に示す回転カバー33が取り付けられている。この回転カバー33は、上記開口部の開口縁部に固定されるフランジ部331aを備えた取付枠331と、この取付枠331に対して回転自在に軸支された円筒状の開口筒332と、この開口筒332の外端に取付固定されたプーリ333と、開口筒332の内端に取付固定された段付き筒状の回転筒部材334と、回転筒部材334の外周面に当接するか若しくはきわめて近接した刃先を有するブレード335と、ブレード335を上記の取付枠331に固定するブレード取付部材336とを備えている。
【0027】
回転カバー33のプーリ333は、図1に示すカバー回転駆動源34によって駆動され、これによって回転筒部材334が回転駆動される。回転筒部材334は、基部側(開口筒332側)の大径部334aと、先端側の小径部334bとを有する段付き形状に構成されている。この大径部334aの内部には開口筒332を通してスピンドル25aを収容可能に構成され、また、小径部334bの内部にはスピンドル25aのチャック部(図示せず)に把持されたローラシャフト1を挿通可能に構成されている。なお、図示のように、ローラシャフト1の基端部近傍の外周面上にマスキングテープ1aが巻きつけられる場合もある。
【0028】
ブレード335は回転筒部材334における大径部334aの外周面と小径部334bの外周面とのいずれに対しても刃先を接触させるか、或いは両外周面と刃先とがきわめて僅かな間隙を持つように設定される。このように構成されていることにより、回転筒部材334が後述するように回転すると、ブレード335は回転筒部材334の外面上に付着した塗料を掻き落とすように作用する。
【0029】
ブレード335は回転カバー33の下方位置、すなわち上方の塗装ヘッド36から見て回転カバー33に隠される位置、に配置されている。このことによって、塗装ヘッド36から吹き付けられる塗料が回転カバー33に付着しても、ブレード335自体には塗料が付着しにくくなっている。
【0030】
図4及び図5に示すように、ローラシャフト1の先端部には、マスキング用及びシャフト先端の保護用の先端キャップ3が取り付けられている。先端キャップ3は、ローラシャフト1の先端部を被覆するように装着される円筒状の被覆部3aと、この被覆部3aのさらに先端に設けられた係合部3bとを備えている。この係合部3bは、上記キャップ除去機構35に設けられた係合部材4の係合爪4aに係合するように構成されている。先端キャップ3を除去する際には、係合部材4はキャップ除去機構35によって上昇して係合し、その状態でローラ2(ローラシャフト1)が図示右側へ移動すると、先端キャップ3は係合部材の係合爪4aに係合したままローラ2から離脱するようになっている。
【0031】
本実施形態においては、図1に示すように、上記の搬送機構10、給除材機構21、シャフト保持機構22、検査部23、塗装機構32、カバー回転駆動源34、及びキャップ除去機構35を制御するためのMPU(マイクロプロセッサユニット)等からなる制御装置40が設けられている。この制御装置40は、各部にもうけられたセンサや検査装置等からの検出信号を受け、これらの検出信号に基づいて各部を駆動するように構成されている。
【0032】
次に、上記制御装置40によって制御される本実施形態の動作について説明する。この装置においては、搬送機構10によってローラシャフト1が搬送されてくると、給除材機構21の給材ハンドによって搬送機構10上のローラシャフト1を把持し、ローラシャフト1はシャフト保持機構22のいずれか一方の保持装置25のスピンドル25aと同芯位置に配置される。ここで、スピンドル25aの図示しないチャック部を開いた状態で保持装置25をローラシャフト1に向けて移動させ、給除材機構21の給材ハンドに把持されたローラシャフト1の基端部がチャック部に挿入されるとチャッキングを行い、ローラシャフト1の基端部を把持する。その後、保持装置25をリニアガイド24に沿って塗装室31に向けて移動させる。
【0033】
保持装置25が移動すると、スピンドル25aに保持されたローラシャフト1は回転カバー33の開口筒332を通過し、塗装室31の内部に導入される。そして、スピンドル25aの先端部が回転カバー33の回転筒部材334の大径部334a内に挿入された状態で保持装置25は停止する。塗装室31内では、ヘッド移動機構37により、塗装ヘッド36が挿入されたローラシャフト1の軸線方向に往復動作し、ローラシャフト1の外周面に塗料を散布していく。
【0034】
ここで、スピンドル回転駆動源25bを可動させ、スピンドル25aを毎分1000〜3000回転程度で高速に回転させ、ローラシャフト1を回転させながら塗装を施していく。また、カバー回転駆動源34が稼動し、プーリ333を介して回転筒部材334を毎分1〜2回転程度の比較的ゆっくりとした回転数で回転させる。このため、回転筒部材334の外面に付着した塗料はブレード335によって掻き落とされていく。
【0035】
次に、ローラシャフト1に対する塗装が完了してローラ2が形成されると、保持装置25はリニアガイド24に沿って塗装室31から離れる方向に移動し、ローラ2の先端部に装着された先端キャップ3の係合部3bが上記のキャップ除去機構35の係合部材4の直上位置にきたときに一旦停止する。そして、キャップ除去機構35の係合部材4が上昇し、その係合爪4aが係合部3bに係合すると、再び保持装置25は塗装室31から離れる方向に移動し始める。保持装置25の移動によって塗装されたローラ2もまた移動すると、係合部材4に係合された先端キャップ3はローラ2から脱落する。脱落した先端キャップ3はキャップ除去機構35の直下位置に形成された排出口から図示しない回収部へ向けて排出される。
【0036】
保持装置25はさらに移動したところで一旦停止し、上記の給除材機構21の除材ハンドがローラ2を把持する。そして、スピンドル25aのチャック部が開いた後、保持装置25は僅かに同方向(塗装室31から離れる方向)に移動してローラ2の基端部をチャック部の外側へ脱出させる。その後、給除材機構21はローラ2を移送し、搬送機構10の除材位置にローラ2を移載する。
【0037】
この除材過程において、給除材機構21の除材ハンドが必要に応じてローラ2を検査部23の回転支持機構26上に載置し、検査部23にてローラ2の検査を実施する。この検査部23による検査を全てのローラ2に対して行っても良いが、例えば、除材された既定数のローラ2のうち一部(例えば1本)についてのみ検査を実施しても構わない。検査部23では、回転支持機構26によってローラ2を適宜に軸線周りに回転させながら、前述の測長検査装置27及び外面観察装置28によって検査を行う。
【0038】
測長検査装置27はローラ2の外径を測定するとともに塗装膜の厚さを測定することができる。測長検査装置27をローラ2の軸線方向に移動させ、或いは、回転支持機構26によってローラ2を軸線周りに回転させながら検査を行うことによって、ローラ2の回転方向及び軸線方向の外径及び膜厚分布を測定することができる。
【0039】
また、外面観察装置28はローラ2の外面を撮影し、その画像に基づいて塗装膜の表面異常の有無、例えば、アルミナその他の硬質粒子の塗膜中における分散状態の偏りや表面粗さの変動など、測長器では検知し難い塗装膜の異常を検出する。
【0040】
上記のように検査部23によって得られた検査データは上記制御装置40に送られる。制御装置40は、この検査データに基づき、以後の塗装機構32が塗装を行う際の塗装条件(塗装ヘッドにおける塗料の吹き付け圧、塗装ヘッドの移動速度など)を適宜に修正する。すなわち、検査データによって塗装機構32をフィードバック制御する。
【0041】
本実施形態では、複数のシャフト保持機構22を設け、これらに保持されたローラシャフト1を交互に塗装室に入れ、連続的に塗装ヘッド36によって塗装を行うようにしている。このため、塗装ヘッド36は中断することなく連続して塗料を吹き付けるようになっており、塗装ヘッド36の稼働率を向上させることができるとともに、塗装ヘッド36に設けられた塗装ノズルからは中断することなく塗料が噴出されているので、安定した吹き付け特性を得ることができる。特に、本実施形態のようにアルミナなどの微粒子を分散させた塗料を用いる場合には、塗料の吹き付けを中断しないことによってノズルの詰まりや微粒子の濃度の変動を抑制することができる。
【0042】
本実施形態では、図示例のように一対のシャフト保持機構22を備えている場合、一方のシャフト保持機構22の保持装置25に保持されているローラシャフト1を塗装室31内に導入して塗装を行っている間に、他方のシャフト保持機構22の保持装置25に対して給除材機構21により給材及び除材を行うようにすることによって、上述のように連続的に塗装を行うことができるとともに、装置構造を肥大化させることなく、効率的に塗装処理を行うことが可能になる。
【0043】
以上説明した本実施形態では、ローラシャフト1の基端部をスピンドル25aのチャック部によって把持し、ローラシャフト1の先端部を塗装室31の開口部を通して塗装室31内に挿入しているので、スピンドル25a自体を塗装室31の内部へ入れる必要がなく、その結果、スピンドル25a等の機構部分に付着する塗料の量を低減できる。特に、塗装室31の開口部はローラシャフト1の断面さえ通過できればよいので、開口面積を小さくすることができる。
【0044】
本実施形態では、塗装室31の開口部に開口カバー33を取り付け、この開口カバー33の内部にスピンドル25aの先端のチャック部が挿入されるように構成してあるので、チャック部に把持されたローラシャフト1の基端部に近い部分まで塗装を施すことができると同時に、実質的な開口面積をより小さく形成することが可能になっている。
【0045】
尚、本発明の塗装装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0046】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、被塗装部材の一端のみを把持して塗装を施すようにしているので、部材保持手段などの機構部分に塗料を付着しにくくすることができ、また、塗装室の開口部は被塗装部材を長手方向に向けて挿通できるように構成されていればよいので開口面積を小さくすることができるから、さらに被塗装部材以外の塗料の付着量を低減することができる。したがって、被塗装部材に対する塗料の再付着や部材保持機構等の機構部分の動作不良等を防止できるから塗装膜を高精度に形成できるとともにメンテナンス性も良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る塗装装置の実施形態の全体構成を模式的に示す概略構成平面図である。
【図2】同実施形態の概略構成正面図である。
【図3】同実施形態における回転カバーの構造を示す部分断面図である。
【図4】同実施形態におけるローラシャフトの先端部及び該先端部に装着された先端キャップ、並びに該先端キャップに係合する係合爪を示す説明図である。
【図5】同実施形態におけるローラシャフトに装着された先端キャップと係合部材との関係を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
1 ローラシャフト
2 ローラ
3 先端キャップ
3b 係合部
4 係合部材
4a 係合爪
10 搬送機構
20 給除材部
21 給除材機構
22 シャフト保持機構
23 検査部
24 リニアガイド
25 保持装置
26 回転支持機構
27 測長検査装置
28 外面観察装置
30 塗装部
31 塗装室
32 塗装機構
33 回転カバー
34 カバー回転駆動源
35 キャップ除去機構
36 塗装ヘッド
37 ヘッド移動装置
40 制御装置

Claims (8)

  1. 被塗装部材の一端を把持する把持部を備えた部材保持手段と、前記被塗装部材を挿入するための開口部を備えた塗装室と、前記開口部を通して前記被塗装部材を前記塗装室の内外に出し入れするための部材移動手段と、前記被塗装部材に塗装を施す塗装手段とを有し、前記開口部の開口縁部から前記塗装室の内部に伸びるように構成されているとともに、前記把持部の少なくとも先端部分を内側に収容可能に構成された開口カバーを備え、前記開口部を通して前記塗装室の内部に前記被塗装部材が挿入された状態で、前記被塗装部材に前記塗装手段が塗装を施すように構成されていることを特徴とする塗装装置。
  2. 請求項1において、前記把持部を前記被塗装部材の軸線周りに回転させるように構成された部材回転駆動手段を有することを特徴とする塗装装置。
  3. 請求項1において、前記開口カバーはその軸線周りに回転可能に構成され、前記開口カバーを回転させるカバー回転駆動手段を備えていることを特徴とする塗装装置。
  4. 請求項3において、前記開口カバーにおける前記塗装室内の外面上に付着する塗料を除去する塗料除去手段を備えていることを特徴とする塗装装置。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか1項において、前記被塗装部材を前記塗装室から取り出す際に、前記被塗装部材の一部を被覆して、塗料の付着を防止するためのマスキング部材若しくは前記被塗装部材の表面を保護するための保護部材を前記被塗装部材から除去する被覆除去手段を備えていることを特徴とする塗装装置。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか1項において、前記部材保持手段を複数併設し、一の前記部材保持手段に保持された前記被塗装部材が前記塗装室内に挿入されているときに、他の前記部材保持手段に対して別の前記被塗装部材が給材若しくは除材されるように構成されていることを特徴とする塗装装置。
  7. 請求項6において、前記塗装手段は塗料を吹き付ける塗装ノズルを備え、順次塗装室内に導入される複数の被塗装部材に対して、中断することなく連続して前記塗装ノズルから塗料を吹き付け続けるように構成されていることを特徴とする塗装装置。
  8. 請求項1乃至請求項7のいずれか1項において、前記塗装手段によって塗装された前記被塗装部材の塗装厚及び塗装表面を検査する検査手段と、該検査手段により得られた検査結果に基づいて前記塗装手段による塗装条件を制御する制御手段とを有することを特徴とする塗装装置。
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