JP4245612B2 - 回転霧化静電塗装方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転霧化静電塗装方法に関し、とくに自動車用ホイールの塗装品質を改善した回転霧化静電塗装方法に関する。

ワークと回転霧化静電塗装機との間に電界を形成し、回転霧化静電塗装機から噴霧される塗料に負の電荷を与えると共に、回転霧化静電塗装機のベルカップを高速回転して、その遠心力により塗料を微粒化してワークを塗装する回転霧化静電塗装法は、塗着効率が良いことから多くの分野で利用されている。

例えば、自動車用アルミホイールは、一般的に、アルミニウムを含有するメタリック塗料をベースコートとして塗装し、該ベースコートの上にクリアコートを塗装しているが、近時、自動車用アルミホイールを回転霧化静電塗装機により塗装することが試みられている。

一方、アルミニウムやマイカなどのフレーク顔料を塗料中に含むメタリック塗装では、塗装明度を高めるために、微粒化された塗料粒子を高速のシェーピングエアによりワークへ向けて吹き付けなければならない。そのために、従来から、高速の塗料粒子をワークへ向けて噴霧するために種々の技術が開発されている。

例えば、特開平３−１０１８５８号公報には、シェーピングエアの流量を増加して塗装明度を高める技術が記載され、特開平６−１１４３２７号公報には、ベルカップの中心軸線に対して所定の角度だけ傾斜した方向にシェーピングエアを噴射して、旋回流を形成するようにした回転霧化静電塗装機が記載されている。

特開平３−１０１８５８号公報 特開平６−１１４３２７号公報

ところが、塗料粒子をワークへ向けて高速で噴霧すると、塗料の噴射方向に垂直なワーク正面には十分な塗着効率を得ることができるが、塗料の噴射方向に平行なワーク側面へは十分な塗着効率を得ることができない。そのために、ハブと、リムと、前記ハブとリムとの間に延設された複数のスポークとを含むアルミホイールでは、スポーク側面の塗着効率が低くなり、塗装明度が他の部分と比較して低くなる。

自動車用アルミホイールは、その形状や輝きといった外観が特に重要視され、塗装品質が非常に重要であるが、メタリック塗料は、塗膜の厚さが不均一であると塗装明度が不均一となり、見た目の色むらが著しく強調される性質を有しているので、上述したようなアルミホイールを回転霧化静電塗装機により塗装する場合、如何にしてスポーク側面に十分な塗着効率を確保するかが問題となる。

そこで本発明は、上述した従来技術の問題を解決することを技術課題としており、ワーク側面へも十分な塗着効率を得られるようにした回転霧化静電塗装方法を提供することを目的としている。

また、本発明は、アルミホイールのスポーク側面へも十分な塗着効率を得られるようにした回転霧化静電塗装方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の本発明は、第１と第２の塗装機を備えた回転霧化静電塗装機とワークとの間に電界を形成し、前記回転霧化静電塗装機から噴霧される塗料に電荷を与えて、ワークを塗装する回転霧化静電塗装方法において、ワークを所定の軸線周りに回転し、前記軸線と平行な軸線を中心として前記第１の塗装機のベルカップを前記ワークと同じ回転方向に回転させると共に、該ベルカップの回転方向とは反対方向の旋回成分を含んだ空気流を前記ベルカップの周囲から前記ワークへ向けて噴射しながら前記ワークへ向けて塗料を噴霧し、前記ワークの回転を反転し、前記軸線と平行な軸線を中心として前記第２の塗装機のベルカップを前記ワークと同じ回転方向に回転させると共に、該ベルカップの回転方向とは反対方向の旋回成分を含んだ空気流を前記ベルカップの周囲から前記ワークへ向けて噴射しながら前記ワークへ向けて塗料を噴霧するようにした回転霧化静電塗装方法を要旨とする。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
先ず、図９、１０を参照して、本発明の回転霧化静電塗装方法により塗装するワークの一例としての自動車用アルミホイールを説明する。自動車用アルミホイール１０（以下、単にホイール１０と記載する）は、中心に設けたハブ１２と、ホイール１０の中心軸線（自動車に取付けたときに、該自動車の車軸の中心軸線に一致する軸線）方向に間隔を隔てて配設された一対のリム１４と、一対のリム１４を連結する側壁部１６と、ハブ１２とリム１４との間に延設された複数の、本実施形態では６本のスポーク１８とを具備している。スポーク１８は、ホイール１０の中心軸線に関して概ね垂直な面を形成する前面１８ｂと、該前面１８ｂに連結されホイール１０の中心軸線に関して概ね平行となる一対の側面１８ａ、１８ｃとを有している。なお、本明細書では、ホイール１０の中心軸線に沿って前面１８ｂを見る方向にホイール１０の正面を定義する。

次に、図２を参照すると、本発明の回転霧化静電塗装方法を適用するホイール塗装システム１００は、ホイール１０をベースコートステーション１０４からクリアコートステーション１０６へと矢印ＤＬの方向へ移送するホイール塗装ライン１０２を具備している。その間、ホイール１０は、ホイール１０の中心軸線に概ね垂直な正面を上側にして保持されている。ベースコートステーション１０４には、ホイール１０の正面を塗装するための第１と第２の正面塗装機１０４ａ、１０４ｂと、ホイール１０の側面を塗装するための側面塗装機１０４ｃとが配設されており、クリアコートステーション１０６には、ホイール１０の正面を塗装するための正面塗装機１０６ａと、ホイール１０の側面を塗装するための側面塗装機１０６ｂが配設されている。

次に、図１を参照して、ベースコートステーション１０２を詳細に説明する。ホイール塗装システム１００は、塗装ライン１０２を形成するコンベア１１０を具備しており、コンベア１１０は、鉛直に立設された状態で塗装ライン１０２沿いに一定速度で移動する複数の旋回、保持軸１１２を具備している。旋回、保持軸１１２の各々は、ホイール１０の正面を上方に向けて保持すると共に、その中心軸線周りに正逆両方向に選択的にホイール１０と共に回転可能となっている。

図１に示す実施形態では、第１の正面塗装機１０４ａは、産業用ロボット１２０と、該産業用ロボット１２０に取付けた回転霧化静電塗装機１２６（２０）とを具備している。本実施形態において、産業用ロボット１２０は、鉛直軸線周りに旋回自在のベース部１２２と、該ベース部に取付けたロボットアーム１２４とを具備した垂直多関節形ロボットであり、回転霧化静電塗装機１２６（２０）は、ロボットアーム１２４の先端に取付けられている。

第２の正面塗装機１０４ｂは、第１の正面塗装機１０４ａと同様に、鉛直軸線周りに旋回自在のベース部１３２と、該ベース部に取付けたロボットアーム１３４とを具備した産業用垂直多関節形ロボット１３０と、該産業用垂直多関節形ロボット１３０のロボットアーム１３４の先端に取付けられた回転霧化静電塗装機１３６（２０）とを具備している。

側面塗装機１０４ｃも同様に、垂直型多関節形ロボット１４０のロボットアーム１４４の先端に取付けられた回転霧化静電塗装機１４６（２０）を具備している。なお、図面には詳細に図示されていないが、クリアコートステーション１０６の正面塗装機１０６ａおよび側面塗装機１０６ｂも同様に構成することが可能なことは当業者には理解されよう。

本実施形態では、産業用ロボット１２０、１３０、１４０は、矢印Ｍで示すように、コンベア１１０により搬送されるホイール１０に追従して回転霧化静電塗装機とホイール１０との相対位置が変化しないように動作する。これにより、塗装の間、コンベア１１０は連続運転可能となる。

なお、本実施形態のように、第１と第２の正面塗装機１０４ａ、１０４ｂを産業用ロボットにより構成する場合には、側面塗装機１０４ｃを特に設けなくともよいことは、当業者には理解されよう。

次に、図３、４を参照して、回転霧化静電塗装機について説明する。
既述した回転霧化静電塗装機、特に、第１と第２の正面塗装機を形成する回転霧化静電塗装機２０は、概ね周知の構成を有した回転霧化静電塗装機であって、ハウジングと、該ハウジングの内周面に固定されたエアモータ２８と、ベルカップ３４とを主要な構成として具備している。前記ハウジングは、ロボットアーム１２４、１３４の先端部に取付けるための取付部（図示せず）を有した基端側ハウジング部２２と、基端側ハウジング部２２の先端に取付ける先端側ハウジング部とから成り、先端側ハウジング部は、外筒２４と、内筒２６とを有している。

基端側ハウジング部２２には、シェーピングエア供給用の空気通路２２ａが形成されており、圧縮空気源（図示せず）から供給された圧縮空気は、該空気通路２２ａから外筒２４と内筒２６との間の空間２４ａを流通して、内筒２６の先端部に形成された複数のシェーピングエアオリフィス２６ａからワークであるホイール１０へ向けて噴射される。特に、ホイール１０のベースコートとして、アルミニウムやマイカなどのフレーク顔料を塗料中に混在させたメタリック塗料を用いた塗装を行う場合には、図４に示すように、シェーピングエアＡsを、中心軸線Ｏに関して所定の角度θを以て噴出させて、ベルカップ３４から噴出する塗料の周囲に、ベルカップ３４の回転方向Ｄrbとは反対方向Ｄraの旋回流を形成することが、仕上がりの塗装明度の観点から好ましい。一方、回転霧化静電塗装機２０をクリアコートステーション１０６で用いる場合には、シェーピングエアＡsを噴出させなくとも良い場合も有得る。

エアモータ２８は、基端側ハウジング部２２の内周面に固定されるモータハウジング２８ａと、該モータハウジング２８ａに中心軸線Ｏの周りに回転自在に保持された出力軸３２と、該出力軸３２の後端（基端）に連結されたタービン３０とを具備し、出力軸３２の先端にベルカップ３４が取付けられている。モータハウジング２８ａには、圧縮空気源（図示せず）に連通するモータ空気通路２８ｂが形成されており、前記圧縮空気源から圧縮空気がタービン３０へ向けて供給され、これによって、出力軸３２の先端に取付けられたベルカップ３４が回転駆動される。また、モータハウジング２８ａは、適当な電源装置３６に接続されており、ベルカップ３４から噴出する塗料にホイール１０に対する陰電荷を与えるようになっている。またエアモーター２８は、ベルカップ３４に形成された塗料オリフィス３８に連通する塗料通路（図示せず）を有しており、塗料源（図示せず）から供給される塗料が、該塗料通路を介して塗料オリフィス３８からワークへ向けて噴霧される。

以下、図５〜図８を参照して、本実施形態の作用を説明する。
ホイール１０の各々は、その中心軸線を鉛直方向にして、その前面を上に向けた状態でコンベア１１０の旋回、保持軸１１２の各々の先端部に取付けられる。ホイール１０がコンベア１１０によって、塗装ライン１０２沿いにベースコートステーション１０４の第１の正面塗装機１０４ａへ搬送されると、旋回、保持軸１１２が所定の方向、図１の実施形態では反時計回りの方向Ａに回転する。旋回、保持軸１１２の回転によって、ホイール１０を水平面内で旋回、保持軸１１２を中心として回転させた状態でホイール１０は第１の正面塗装機１０４ａによって塗装される。

このとき、回転霧化静電塗装機１２６（２０）のエアモータ２８の出力軸３２の基端側から先端方向に見た状態で、ホイール１０の回転方向Ａと同じ方向Ｄrbに第１の塗装機１０４ａのベルカップ３４を回転させ、かつ、シェーピングエアＡsが回転方向Ａとは反対方向Ｄraに旋回するようにする（図５参照）。これによって、第１の側面塗装機１０４ａの回転霧化静電塗装機１２６（２０）から噴出される塗料は、ホイール１０の回転方向とは反対方向Ｄpに旋回しながらホイール１０へ向けて移動し、ホイール１０のスポーク１８の側面１８ａ、つまり、ホイール１０の回転方向Ａに関して前側の側面１８ａに付着し易くなると共に、スポーク１８の側面１８ａに対する塗粒の相対速度が高くなるために、塗装明度を高めることが可能となる。

第１の正面塗装機１０４ａによる塗装が完了すると、ホイール１０は、コンベア１１０によって側面塗装機１０４ｃへ移送され、該側面塗装機１０４ｃによってホイール１０の側面が塗装される。このときの、側面塗装機１０４ｃのベルカップ３４の回転方向は、何れの方向であってもよい。また、シェーピングエアＡsは供給した方が、塗装粒子の速度が高くなり、塗装明度が高くなる。また、側面塗装機１０４ｃのシェーピングエアは、旋回流とせずに、中心軸線Ｏに概ね平行に噴出させたストレートエアとしてもよい。

側面塗装機１０４ｃによる塗装が完了すると、ホイール１０は、コンベア１１０によって第２の正面塗装機１０４ｂへ移送される。第２の正面塗装機１０４ｂへ搬送されると、旋回、保持軸１１２が反対方向、図１の実施形態では時計回りの方向Ｂに回転する。第２の正面塗装機１０４ｂにおいても、ホイール１０の回転方向Ｂと同じ方向Ｄrbに第２の塗装機１０４ａのベルカップ３４を回転させ、かつ、シェーピングエアＡsが回転方向Ｂとは反対方向Ｄraに旋回するようにする（図６参照）。これによって、第２の側面塗装機１０４ｂの回転霧化静電塗装機１２６（２０）から噴出される塗料は、ホイール１０の回転方向Ｂとは反対方向Ｄpに旋回しながらホイール１０へ向けて移動し、ホイール１０のスポーク１８の側面１８ｃ、つまり、ホイール１０の回転方向Ｂに関して前側の側面１８ｃに付着し易くなると共に、スポーク１８の側面１８ｃに対する塗粒の相対速度が高くなるために、塗料中のフレーク顔料がホイール１０の側面に高速で衝突して、フレーク顔料は塗装面に対してほぼ平行となり、塗装明度を高めることが可能となる。

ホイール１０は、次いで、クリアコートステーション１０６へ移送され、ホイール１０は、水平面内で旋回、保持軸１１２を中心として回転させた状態で、正面塗装機１０６ａにより、その正面が塗装される。その場合も、また、ホイール１０の回転方向Ａと同じ方向Ｄrbに正面塗装機１０６ａのベルカップ３４を回転させるが、シェーピングエアは噴射しないか、中心軸線Ｏと概ね平行のストレートエアとする（図７参照）。

正面塗装機１０６ａによる塗装が完了すると、ホイール１０は、コンベア１１０によって側面塗装機１０６ｂへ移送され、該側面塗装機１０６ｂによってホイール１０の側面が塗装される。このときの、側面塗装機１０６ｂのベルカップ３４の回転方向は、何れの方向であってもよい。また、シェーピングエアは噴射しないか、中心軸線Ｏと概ね平行のストレートエアとする。

次に、図８を参照して、ホイール塗装システム１００のベースコートステーション１０２の他の例を説明する。
図１に示す実施形態では、第１と第２の側面塗装機１０４ａ、１０４ｂおよび側面塗装機１０４ｃは垂直型多関節形産業用ロボットを具備し、回転霧化静電塗装機とホイール１０との相対位置が変化しないようにコンベア１１０により搬送されるホイール１０に追従して動作するようになっていたが、本発明は、これに限定されず、回転霧化静電塗装機がコンベア１１０の移動に追従しない構成とすることもできる。

第１の正面塗装機１０４ａは、ペイントショップ床面に立設、固定されたスタンド２１０と、スタンド２１０の上側先端部に取付けた水平スライダ２１２、該水平スライダ２１２に取付けた鉛直スライダ２１４から成る塗装機位置決め装置と、該塗装機位置決め装置に取付けた回転霧化静電塗装機２１６（２０）とを具備し、回転霧化静電塗装機２１６（２０）を鉛直面内で位置決め可能となっている。第２の正面塗装機１０４ｂも第１の正面塗装機１０４ａと同様に、スタンド２２０と、スタンド２２０の上側先端部に取付けた水平スライダ２２２、該水平スライダ２２２に取付けた鉛直スライダ２２４から成る塗装機位置決め装置と、該塗装機位置決め装置に取付けた回転霧化静電塗装機２２６（２０）とを具備し、回転霧化静電塗装機２２６（２０）を鉛直面内で位置決め可能となっている。側面塗装機１０４ｃは、スタンド２３０と、スタンド２３０の上側先端部に取付けた水平スライダ２３２から成る塗装機位置決め装置と、該塗装機位置決め装置に取付けた回転霧化静電塗装機２３６（２０）とを具備し、回転霧化静電塗装機２３６（２０）を水平方向に位置決め可能となっている。

本実施形態では、回転霧化静電塗装機２１６（２０）、２２６（２０）、２３６（２０）はコンベア１１０により搬送されるホイール１０に追従することはできず、従ってコンベア１１０は、回転霧化静電塗装機２１６（２０）、２２６（２０）、２３６（２０）の位置でホイール１０を一旦停止させて、塗装工程の終了を待機するタクト運転しなければならないが、多関節形産業用ロボットに比べて非常に安価に塗装システムを構成することが可能となる。

本発明の回転霧化静電塗装方法を適用するホイール塗装システムのベースコートステーションを示す略図である。 本発明の回転霧化静電塗装方法を適用するホイール塗装システムの略図である。 本発明の回転霧化静電塗装方法に用いる回転霧化静電塗装機の略示断面図である。 図３の回転霧化静電塗装機の先端部分の斜視図であり、ベルカップの回転方向とシェーピングエアの旋回方向の関係を示す図である。 ホイール正面を示す略図であり、本発明の作用を説明するための図である。 ホイール正面を示す略図であり、本発明の作用を説明するための図である。 ホイール正面を示す略図であり、本発明の作用を説明するための図である。 本発明の回転霧化静電塗装方法を適用するホイール塗装システムのベースコートステーションの他の例を示す略図である。 自動車用アルミホイールの一例を示す略示斜視図である。 図９のアルミホイールの一部を拡大して示す部分斜視図である。

符号の説明

１０ ホイール
１２ ハブ
１４ リム
１６ 側壁部
１８ スポーク
１８ａ スポークの側面
１８ｂ スポークの前面
１８ｃ スポークの側面
２０ 回転霧化静電塗装機
２８ エアモータ
３４ ベルカップ
１００ ホイール塗装システム
１０２ ホイール塗装ライン
１０４ ベースコートステーション
１０６ クリアコートステーション
１０４ａ 第１の正面塗装機
１０４ｂ 第２の正面塗装機
１０４ｃ 側面塗装機１０４
１０６ａ 正面塗装機
１０６ｂ 側面塗装機
１１０ コンベア
１１２ 旋回、保持軸

Claims (3)

1. 第１と第２の塗装機を備えた回転霧化静電塗装機とワークとの間に電界を形成し、前記回転霧化静電塗装機から噴霧される塗料に電荷を与えて、ワークを塗装する回転霧化静電塗装方法において、
   ワークを所定の軸線周りに回転し、
   前記軸線と平行な軸線を中心として前記第１の塗装機のベルカップを前記ワークと同じ回転方向に回転させると共に、該ベルカップの回転方向とは反対方向の旋回成分を含んだ空気流を前記ベルカップの周囲から前記ワークへ向けて噴射しながら前記ワークへ向けて塗料を噴霧し、
   前記ワークの回転を反転し、
   前記軸線と平行な軸線を中心として前記第２の塗装機のベルカップを前記ワークと同じ回転方向に回転させると共に、該ベルカップの回転方向とは反対方向の旋回成分を含んだ空気流を前記ベルカップの周囲から前記ワークへ向けて噴射しながら前記ワークへ向けて塗料を噴霧するようにした回転霧化静電塗装方法。
2. 前記塗料は、フレーク顔料を混在させたメタリック塗料である請求項１に記載の回転霧化静電塗装方法。
3. 前記ワークは、ハブと、リムと、前記ハブとリムとの間に延設された複数のスポークとを含む自動車用ホイールであり、該自動車用ホイールの中心を前記ワークの回転軸が通過するように、前記自動車用ホイールを配置して、前記回転霧化静電塗装機のベルカップが該自動車用ホイールの正面に概ね垂直に対面するように、前記回転霧化静電塗装機が配置される請求項１または２に記載の回転霧化静電塗装方法。

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