JP5298665B2 - 筒体の塗装設備 - Google Patents

Description

本発明は、筒体、ジェットエンジンシャフト等のように径に対して長い長さを有する筒体の特に内表面に一定膜厚の塗装膜を安定して形成するための筒体の塗装設備に関する。

ジェットエンジンシャフトには、例えば図６に一例を示すように直径が１５０ｍｍ前後で長さが３０００ｍｍ前後のような細長い筒体１によって構成されたものがあり、このようなジェットエンジンシャフトは、断面形状が長手方向において均一ではなく、内表面及び外表面に部分的に径が異なる形状変化部１ａを有するものがある。そして、このようなジェットエンジンシャフトは製造の一工程として内表面と外表面に塗装を行って４０〜７０μｍの薄い膜厚の塗装膜を形成することが実施されており、この塗装膜は塗装した後に乾燥を行い、更に焼き付け処理を行って筒体と一体化しているが、この焼き付け処理の安定性を保持するために前記塗装膜の膜厚の誤差を３０μｍ程度内に収めるという厳しい要求がある。このため、従来より１０μｍ程度の薄い膜厚による塗装を複数回繰り返して重ね塗りすることで４０〜７０μｍの膜厚の塗装膜を形成している。

ここで、ジェットエンジンシャフトのような筒体において外表面を塗装する場合は、均一厚さの塗装膜を形成することが比較的容易であり種々の塗装方法が実施されているが、筒体の内表面を塗装する場合は、均一厚さの塗装膜を形成することが難しいという問題がある。

従来、筒体の内表面を塗装する場合は、長尺のアームの先端に周方向全周へ向けて塗料を噴射するようにしたスプレーガンを備えた塗装機の前記アームを作業員が把持してスプレーガンを筒体内に挿入することにより塗装を行っている。

しかし、前記したように作業員がアームを把持し、手作業でスプレーガンをジェットエンジンシャフト内に挿入して４０〜７０μｍの薄い塗装膜を内表面に均一に形成することは非常に難しく、塗装に高度の熟練を要していた。特に筒体の内表面を塗布する場合には目視によって塗装状況を確認することができないため、熟練した作業員によっても均一に塗装することは非常に困難であるという問題があった。

一方、塗装には、揮発性で可燃性の溶剤（例えばトルエン、キシレン等）に粉体等の基剤を溶解した塗装液が用いられているため、前記した筒体等の塗装は通常防爆ブース内で行うようにしているが、前記したジェットエンジンシャフトのように細長い筒体の特に内表面を塗装する場合には、スプレーガンによって噴射された霧状の塗料が狭い筒体内に高濃度で飛散して篭るため、部分的に余剰の塗料が付着することによって塗装開始位置と塗装終盤位置とでは塗装の膜厚が異なってしまうといった問題が生じ、更に部分的に塗布量が多くなることによって液垂れを生じるといった問題を有していた。

防爆ブースを備えた塗装には、鋼管を移動台により支持して塗装ブース外部から塗装ブース内部に移動させつつ鋼管の内面と外面とに塗装ガンにより粉体塗料を噴射して塗装を行うと共に、塗装ブースに飛散した粉体塗料を回収口から吸引ファンにより吸引して回収するようにした管材の粉体塗装装置が特許文献１に示されている。

又、異形管をターンテーブル上に位置決めしたターンテーブル台車を塗装ブース内に移動し、塗装ロボットの塗装ガンを５軸方向に移動させることよって異形管の塗装を行う異形管の内面塗装装置が特許文献２に示されている。
特開平０９−２５３５３７号公報 特開平０６−０３１２１５号公報

しかしながら、前記特許文献１では、鋼管を支持した移動台を塗装ブース外部から塗装ブース内部に進入させて塗装を行うようにしているために、塗装ブースは外気に開放された構造となっており、そのために防爆ブースとしての機能が損なわれる可能性があると共に、防爆ブースが外気に開放されているために吸引ファンを作動しても塗装によって鋼管内に高濃度に飛散した粉体塗料を効果的に吸引することができず、そのために鋼管内に余剰の塗料が付着して均一膜厚で塗装することが困難になるという問題がある。

又、引用文献２においても、塗装によって異形管内に高濃度に飛散した塗料を効果的に吸引することができないために、異形管内に余剰の塗料が付着して均一膜厚で塗装することが困難になるという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、ジェットエンジンシャフト等のように径に対して長い長さを有する筒体の特に内表面に一定膜厚の塗装膜を安定して形成できるようにした筒体の塗装設備を提供しようとするものである。

本発明は、防爆ブース内の支持台上に水平に支持した筒体を塗装装置により塗装する筒体の塗装設備であって、
前記筒体の一端延長上における防爆ブースの天井部に外部の空気を供給する給気口を設け、
防爆ブースにおける前記筒体の他端延長上に吸引口を備えた隔壁を介して吸引室を形成すると共に、該吸引室に吸引ファンを設け、該吸引ファンの駆動により前記防爆ブース内に前記筒体の長手方向に沿って吸引口に向かうガス流れを形成するようにし、更に、前記給気口に対し、筒体の塗装膜の乾燥を行う時に空気の加熱と除湿を行う空気調節装置を備えた
ことを特徴とする筒体の塗装設備、に係るものである。

又、上記筒体の塗装設備において、吸引口を有する隔壁は、下端に対して上部が吸引室に近付くように傾いた下部傾斜壁を有することは好ましい。

又、上記筒体の塗装設備において、塗装装置は、乾燥空気を筒体表面に吹き付ける空気噴射手段を有することは好ましい。

又、上記筒体の塗装設備において、防爆ブースの外部と前記支持台との間を走行して支持台上に対する筒体の搬入・搬出を行う搬送台車を有することは好ましい。

本発明の筒体の塗装設備によれば、前記筒体の一端延長上における防爆ブースの天井部に外部の空気を供給する給気口を設け、防爆ブースにおける前記筒体の他端延長上に吸引口を介して形成した吸引室に吸引ファンを配置し、吸引ファンの駆動によって防爆ブース内に吸引口に向かうガス流れが形成されるようにしたので、筒体内に高濃度に飛散した塗料が篭ることなく吸引口に向かって流動されるようになるため、内周面へ余剰の塗料が付着する問題を防止して均一膜厚での塗装が可能になる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は筒体１の内表面及び外表面に塗装膜を形成する場合の塗装設備の全体を示す平面図、図２は図１をＩＩ−ＩＩ方向から見た正面図、図３は塗装装置の斜視図である。図１、図３において、塗装装置は、筒体１を水平に支持する支持台２と、筒体１の内表面の塗装を行う内面塗装機３と、筒体１の外表面の塗装を行う外面塗装機４とを有しており、上記支持台２と内面塗装機３と外面塗装機４とからなる塗装装置を防爆ブース５内に配置することによって塗装設備が構成されている。

前記支持台２の上面には、図１、図３に示すように、左右に間隔を隔てた一対の駆動シャフト６が水平に設けてあり、該駆動シャフト６はサーボモータによる回転駆動装置７によって同方向に同時に回転駆動されるようになっている。そして、駆動シャフト６の長手方向の一方の端部には、両鍔付きのプーリ８が外嵌装着されていると共に、前記各駆動シャフト６の長手方向の他方の端部には、軸心方向に長いローラ９が外嵌装着されており、これら各プーリ８と各ローラ９とにより前記筒体１の両端部に装着した調心リング１０，１１（調心手段）を介して筒体１を回転駆動可能に支持している。

前記調心リング１０，１１は、前記駆動シャフト６の各プーリ８と各ローラ９に支持される筒体１の軸線の左右・上下の位置を常に一定位置に保持するためのものであり、従って、筒体１の径が異なる場合にはその径に応じた調心リング１０，１１を取り付けて、筒体１の軸線が常に一定位置に保持されるようにしている。ジェットエンジンシャフトのような筒体１では、少なくとも長手方向２箇所に軸受を装着する部分を有しており、この軸受の取付部には塗装を施さないため、この軸受の取付部に前記調心リング１０，１１を装着するようにしている。又、一方の調心リング１０が両鍔付きのプーリ８で支えられているのは、筒体１が軸線方向へ移動するのを抑えるためであり、他方の調心リング１１が軸心方向に長いローラ９で支えられているのは、長さの異なる他の筒体１にも対応できるようにするためである。

前記塗装装置を構成する内面塗装機３は、図１、図３に示すように、支持台２上に水平設置される筒体１の内部に対して挿脱し得るよう筒体１の軸線と平行に進退動するアーム１２を備えており、このアーム１２の先端に前記筒体１の内面を塗料を噴射するスプレーガン１３が備えられている。前記アーム１２は、前記筒体１の軸線と平行に設けたガイドレール１４に沿って移動する移動台車１５により水平状態に支持されており、前記ガイドレール１４内に張設された図示しない無端状チェーンを駆動装置１６で循環駆動することにより前記移動台車１５がガイドレール１４に沿い移動してアーム１２が筒体１内に対して挿脱されるようになっている。前記アーム１２は、前記筒体１の全長の１／２の長さを塗装できる長さ寸法に設定されており、又、アーム１２を筒体１に挿脱する移動ストロークも筒体１の全長の略１／２の長さとなっている。

又、前記塗装装置を構成する外面塗装機４は、図１、図３に示すように、旋回台部１７と、該旋回台部１７上に回動可能に備えた回動アーム１８と、該回動アーム１８の上端に起伏可能に備えた起伏アーム１９と、該起伏アーム１９の先端にスプレーガン２０を備えた塗装ロボットの場合を示している。尚、外面塗装機４としては、例えば、筒体１の外面と間隔を隔ててスプレーガンを筒体１と平行に移動させることによって筒体１の外表面に塗料を噴射する塗装機を用いることもできる。

又、前記塗装装置を構成する内面塗装機３と外面塗装機４には、図示しないが筒体１の内表面及び外表面に乾燥空気を吹き付けて塗装膜の乾燥を行う空気噴射手段を備えることができる。空気噴射手段は、前記スプレーガン１３，２０と一体に移動して乾燥を行うようになっていてもよく、或いはスプレーガン１３，２０とは別体に移動して乾燥を行うようになっていてもよい。

図１、図３に示した塗装設備における支持台２は、水平旋回可能な旋回台２１上に設けられている。旋回台２１は、固定台２２に設けたサーボモータからなる旋回駆動装置２３により歯車２４を介して回転するようになっており、旋回台２１上に固定した支持台２を１８０゜の範囲で水平旋回し、これによって支持台２上に支持した筒体１を長手方向で反転できるようにしている。図１中、２５，２６は塗料供給装置、２７は塗料供給装置２５と内面塗装機３、塗料供給装置２６と外面塗装機４、及び旋回台２１と支持台２の夫々に信号を送って作動を制御する制御盤である。

図１、図２に示すように、前記支持台２に支持される筒体１の一端延長上（内面塗装機３側）における防爆ブース５の天井部には、外部の空気を供給する給気口２８を設けている。又、防爆ブース５における前記筒体１の他端延長上には吸引口２９を備えた隔壁３０を介して吸引室３１が形成してあり、該吸引室３１には吸引ファン３２が設けられている。前記防爆ブース５の筒体１の一端延長上における天井には給気口２８の他に、前記外面塗装機４と支持台２との間における前記隔壁３０とは反対側の天井に給気口２８'が設けてあり、更に、前記筒体１の他端延長上の隔壁３０に設けた吸引口２９の他に、吸引口２９を挟む前後位置にも吸引口２９'を設けている。尚、前記吸引口２９，２９'を有する隔壁３０は、図２に示すように、下端から吸引口２９，２９'までの間は吸引室３１側に近付くように傾いた下部傾斜壁となっている。又、傾斜壁となっている隔壁３０の吸引口２９，２９'より上部は、鉛直方向或いは二点鎖線で示すように塗装装置側に傾いた上部壁３０'となっている。そして、前記吸引ファン３２を駆動すると、前記防爆ブース５内には吸引口２９に向かうガス流れＫが形成されるようになっている。

前記給気口２８には、空気の加熱と除湿を行う空気調節装置３３が設けてあり、乾燥空気を防爆ブース５内に供給できるようにしている。

更に、前記塗装設備においては、従来、支持台２上に対して筒体１を搬入・搬出する場合に用いられている防爆クレーンに代えて、図１に示すように、搬送台車３６を備えている。搬送台車３６は、防爆ブース５の外部に設けた作業室３４と前記支持台２との間をドア３５を通して走行して、支持台２上に対する筒体１の搬入・搬出を行えるようになっている。即ち、搬送台車３６は、図４、図５に示すように、平面凹字状の張出脚３７を備えて４点のキャスター３８により走行が可能な走行台３９を有しており、走行台３９のポスト４０には、駆動軸４１に備えたウィンチハンドル４２により張出脚３７側に張出した状態で昇降する昇降台４３を設けて該昇降台４３に吊フック４４が備えてあり、吊フック４４を前記筒体１の調心リング１０，１１に引っかけることにより筒体１を吊り上げて昇降できるようになっている。又、前記駆動軸４１のウィンチハンドル４１を備えた側と反対側の端部には、空気圧で駆動軸４１を回転させて筒体１を昇降させるようにしたエアーモータ４５を備えている。前記走行台３９は張出脚３７を前記固定台２２の左右側に嵌合するように挿入すると、前記吊フック４１が前記支持台２の駆動シャフト６間の上部に位置して、駆動シャフト６上で筒体１を昇降できるようになっている。

次に、上記図示例の作動を説明する。

前記筒体１を塗装するには、図３に示すように、筒体１に装着した調心リング１０が両鍔付きのプーリ８上に支持され、調心リング１１がローラ９上に支持されるように筒体１を支持台２上に載置する。即ち、図１の作業室３４において、図４、図５に示すように吊フック４１で筒体１を吊上げた搬送台車３６が、作業室３４からドア３５を通して防爆ブース５内に走行し、走行台３９の張出脚３７を前記固定台２２の左右側に嵌合するように挿入した後、前記吊フック４４で吊られた筒体１をウィンチハンドル４２の操作で駆動シャフト６上に吊り降ろすことで筒体１は調心リング１０，１１を介して支持台２上に載置される。

前記支持台２は駆動シャフト６が内面塗装機３のアーム１２と平行な状態に保持されており、更に、支持台２上に載置した筒体１の長手方向中間部が旋回台２１の旋回中心に略一致するように両鍔付きのプーリ８の位置が予め設定されている。

吸引ファン３２を駆動し、吸引口２９，２９'を介して防爆ブース５内を吸引することにより、給気口２８から空気を供給した状態において、支持台２の回転駆動装置７を駆動して前記プーリ８、ローラ９、及び調心リング１０，１１を介して筒体１を所定の速度で回転し、内面塗装機３のアーム１２の先端のスプレーガン１３から塗料を噴射しながら駆動装置１６を作動してスプレーガン１３を所要の速度で筒体１の一端Ａ側から筒体１内に挿入する。これにより、筒体１の長手方向中間位置まで塗装を行い、スプレーガン１３の挿入停止位置で筒体１を略一回転させた後塗料の噴射を停止する。上記したように筒体１は回転した状態で塗装が行われるため、筒体１の内周面には螺旋状の塗装膜が形成されるようになり、更に、筒体１が回転しているために塗布した塗料が液垂れする問題は生じない。

筒体１の長手方向中間位置まで塗装を行うと、アーム１２を筒体１から抜き出した後、旋回駆動装置２３を駆動して旋回台２１及び支持台２を１８０゜水平旋回することにより、筒体１を長手方向で反転させる。

続いて、前記と同様に、スプレーガン１３から塗料を噴射しながら駆動装置１６によりアーム１２を所要の速度で筒体１の他端Ｂ側から筒体１内に挿入して、筒体１の長手方向中間位置における前記停止位置まで塗装を行い、挿入停止位置で筒体１を略一回転させた後塗料の噴射を停止する。これにより、筒体１は全内周面が塗装される。尚、上記塗装を停止する位置は塗り残しが無く且つ不要な重ね塗りが生じない繋ぎ部が形成されるように、スプレーガン１３の移動の停止と塗料の噴射の停止を制御する。

上記したように、筒体１内にスプレーガン１３を挿入して内周面の塗装を行うとき、吸引ファン３２の吸引によって防爆ブース５内に吸引口２９，２９'に向かうガス流れＫが形成されているので、筒体１内に飛散した塗料が篭ることなく吸引口２９に向かって流動するようになるため、筒体１の内周面へ余剰の塗料が付着するのが防止されて均一膜厚での塗装が可能になる。

一方、外面塗装機４によって筒体１の外表面を塗装する際は、外面塗装機４に備えた起伏アーム１９先端のスプレーガン２０から塗料を噴射しながら、回転している筒体１の外表面に沿ってスプレーガン２０を筒体１の一端Ａから他端Ｂまで全長に亘って移動させることにより１回の操作で塗装することができる。しかし、長さが長い筒体１の場合には、外面塗装機４のスプレーガン２０から塗料を噴射しながら、回転している筒体１の外表面に沿ってスプレーガン２０を筒体１の一端Ａ側から長手方向中間位置まで移動して塗装を行い、移動停止位置で筒体１を略一回転させた後塗料の噴射を停止する。続いて、旋回駆動装置２３を駆動して旋回台２１及び支持台２を１８０゜水平旋回することにより、図５に示すように筒体１を長手方向で反転させた後、再びスプレーガン２０から塗料を噴射しながらスプレーガン２０を筒体１の他端Ｂ側から外表面に沿って移動させて筒体１の長手方向中間位置まで塗装を行い、移動停止位置で筒体１を略一回転させた後塗料の噴射を停止することにより繋ぎ部を形成する。これにより、筒体１は全外表面が塗装される。

上記筒体１の外表面を塗装する場合においても、吸引ファン３２の吸引によって防爆ブース５内に吸引口２９，２９'に向かうガス流れＫが形成されているので、飛散した塗料はガス流れＫによって吸引口２９，２９'に吸引されるため、筒体１の外表面へ余剰の塗料が付着するのが防止される。この時、吸引口２９，２９'を有する隔壁３０は、図２に示すように下端に対して上部が吸引室３１側に近付くように傾いた下部傾斜壁を有しているので、防爆ブース５内に落下しようとする塗料の粒子は隔壁３０の下部傾斜壁に沿って吸引口２９へ向かい流動して吸引されるようになる。

尚、前記外面塗装機４による筒体１の外表面の塗装は、前記内面塗装機３による内周面の塗装と別々に行うようにしてもよく、或いは内面塗装機３による内周面の塗装と同時に行うようにしてもよい。

前記したように、筒体１を長手方向中間位置まで塗装した後、筒体を長手方向に反転させて塗装するようにすると、スプレーガン１３，２０の移動距離を短くすることができ、よって、内面塗装機３及び外面塗装機４を小型化することができる。

上記したように、塗装を行った後に塗装膜の乾燥を行うには、吸引ファン３２を駆動して吸引口２９，２９'を介し防爆ブース５内を吸引すると共に、空気調節装置３３により加熱と除湿を行った乾燥空気を給気口２８から防爆ブース５内に供給する。そしてこの状態において、内面塗装機３及び外面塗装機４に備えた図示しない空気噴射手段によって筒体１の内表面及び外表面に乾燥空気を吹き付けることにより塗装膜の乾燥を行うが、この時、前記したように防爆ブース５内には吸引口２９，２９'に向かう乾燥空気の流れＫが形成されているので、特に筒体１内を乾燥した後の空気も吸引口２９，２９'に向かって流動するようになり、よって、筒体１の内周面及び外周面の塗装膜の乾燥を効果的に行わせることができる。

又、前記したように筒体１の内表面に及び外表面に１回目の塗装を行った後に、同様の操作を複数回行って重ね塗りすることができ、この場合にも、塗装を行った後にその都度前記と同様にして乾燥を行うことができる。

塗装及び乾燥が終了すると、前記した搬送台車３６を支持台２の位置に移動して、支持台２の筒体１を搬送台車３６により吊上げ、搬送台車３６をドア３５を通して作業室３４内に走行させ、筒体１を搬送台車３６から吊降ろした後、塗装を行う新しい筒体１を搬送台車３６に吊り上げるようにする。ここで、支持台２上に対して筒体１の搬入・搬出を行うようにした搬送台車３６を備えたので、従来このような場合に用いられている防爆クレーンのように回転作動範囲及び吊り上げ高さ範囲を大きくとる必要がないため、搬送台車３６は小型化でき、しかも塗装装置による作業中は防爆ブース５の外部に退去できるので、防爆ブース５を小型化することができ、よって吸引ファン３２を小型にしても防爆ブース５内において吸引口２９，２９'に向かうガス流れＫを効果的に形成できるようになる。

なお、本発明は上記形態にのみ限定されるものできなく、ジェットエンジンシャフトの以外の種々の筒体の塗装にも適用できること、その他、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。

本発明の塗装設備の全体を示す平面図である。 図１の塗装設備をＩＩ−ＩＩ方向から見た正面図である。 防爆ブース内に設置される塗装装置の斜視図である。 搬送台車の一例を示す正面図である。 図４の搬送台車の平面図である。 ジェットエンジンシャフトの一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 筒体
２ 支持台
３ 内面塗装機（塗装装置）
４ 外面塗装機（塗装装置）
５ 防爆ブース
１２ アーム
１３ スプレーガン
２０ スプレーガン
２８ 給気口
２８' 給気口
２９ 吸引口
２９，２９' 吸引口
３０ 隔壁（下部傾斜壁）
３１ 吸引室
３２ 吸引ファン
３３ 空気調節装置
３６ 搬送台車
Ａ 一端
Ｂ 他端
Ｋ ガス流れ

Claims (4)

1. 防爆ブース内の支持台上に水平に支持した筒体を塗装装置により塗装する筒体の塗装設備であって、
   前記筒体の一端延長上における防爆ブースの天井部に外部の空気を供給する給気口を設け、
   防爆ブースにおける前記筒体の他端延長上に吸引口を備えた隔壁を介して吸引室を形成すると共に、該吸引室に吸引ファンを設け、該吸引ファンの駆動により前記防爆ブース内に前記筒体の長手方向に沿って吸引口に向かうガス流れを形成するようにし、更に、前記給気口に対し、筒体の塗装膜の乾燥を行う時に空気の加熱と除湿を行う空気調節装置を備えた
   ことを特徴とする筒体の塗装設備。
2. 吸引口を有する隔壁は、下端に対して上部が吸引室に近付くように傾いた下部傾斜壁を有する請求項１に記載の筒体の塗装設備。
3. 塗装装置は、乾燥空気を筒体表面に吹き付ける空気噴射手段を有する請求項１又は２に記載の筒体の塗装設備。
4. 防爆ブースの外部と前記支持台との間を走行して支持台上に対する筒体の搬入・搬出を行う搬送台車を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の筒体の塗装設備。

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