JP5353322B2 - 塗膜補修方法および塗膜補修装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗膜補修方法および塗膜補修装置に関する。

塗装工程において、塗膜表面に付着している異物が発見されると、手直し補修が行われる。手直し補修は、例えば、サンディングペーパを用いて異物を除去する工程および塗膜補修装置によって異物の除去跡を平滑化する研磨工程を有する。研磨工程においては、塗膜補修装置によるポリッシングの際に生じる摩擦熱により、塗膜表面の温度が５０〜６０℃まで上昇し、塗膜が軟化することで、研磨性（磨き性）が低下する。そのため、塗膜表面を冷却しながらポリッシングすることで、塗膜の軟化を防ぎ、研磨性の低下を抑制している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−２６４７５号公報

しかし、塗膜表面を冷却する機構を必要とするため、装置コストが上昇する問題を有する。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、装置コストの上昇を抑制しつつ良好な研磨性を有する塗膜補修方法および塗膜補修装置を、提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一様相は、塗膜の表面に付着した異物の除去跡を有する補修部位を、ポリッシングして平滑化する塗膜補修方法である。本塗膜補修方法においては、前記補修部位をポリッシングしているバフ研磨手段によって、前記補修部位のポリッシング面に対し、互いに逆向きの力を付与し、前記ポリッシング面の塗膜の延びを、一方向のみに力を付与した際と比較して抑制する。また、前記逆向きの力は、前記バフ研磨手段の第１および第２ヘッドが有するバフを互いに逆向きに回転駆動し、かつ、前記バフの縁部を接触あるいは重ならせて発生させる。

上記目的を達成するための本発明の別の一様相は、塗膜の表面に付着した異物の除去跡を有する補修部位を、ポリッシングによって平滑化するためのバフ研磨手段を有する塗膜補修装置である。また、前記バフ研磨手段は、前記補修部位をポリッシングしながら、前記補修部位のポリッシング面に対し、一方向のみに力を付与した際と比較して前記ポリッシング面の塗膜の延びを抑制する互いに逆向きの力を付与するように構成されている。また、前記バフ研磨手段は、互いに逆向きに回転駆動されるバフを有する第１および第２ヘッドを有し、前記第１および第２ヘッドは、前記逆向きの力が発生するように、前記バフの縁部が接触あるいは重なるように配置されている。

本発明の一様相に係る塗膜補修方法および別の一様相に係る塗膜補修装置によれば、ポリッシングの際に生じる摩擦熱により、塗膜表面の温度が上昇し、塗膜が軟化したとしても、補修部位のポリッシング面には、塗膜の延びを抑制する互いに逆向きの力が付与されるため、研磨性の低下が抑制され、作業時間の短縮を図ることが可能である。また、塗膜表面を冷却する機構が不要であるため、装置コストの上昇が抑制される。さらに、逆向きの力は、バフを互いに逆向きに回転駆動し、かつ、バフの縁部を接触あるいは重ならせて発生させるため、容易に発生させることができる。つまり、装置コストの上昇を抑制しつつ良好な研磨性を有する塗膜補修方法および塗膜補修装置を、提供することができる。

実施の形態１に係る塗膜補修装置を説明するための側面図である。 図１に示される研磨ヘッド部を説明するための正面図である。 図１に示される研磨ヘッド部を説明するための平面図である。 研磨ヘッド部のダブルヘッド構造による研磨機構を説明するための概念図である。 研磨性に対する磨き角度、隙間距離および磨き温度の影響を説明するための図表である。 隙間距離を説明するための正面図である。 研磨性に対する回転数比率の影響を説明するための図表である。 実施の形態１に係る塗膜補修方法の除去工程を説明するための断面図である。 除去工程完了時における塗膜表面を説明するための断面図である。 除去工程に続く研磨工程完了時における塗膜表面を説明するための断面図である。 実施の形態２に係る塗膜補修装置を説明するための側面図である。 実施の形態２に係る塗膜補修装置を説明するための背面図である。 図１１に示される研磨ヘッド部のダブルヘッド構造による研磨機構を説明するための概念図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、実施の形態１に係る塗膜補修装置を説明するための側面図、図２および図３は、図１に示される研磨ヘッド部を説明するための正面図および平面図、図４は、研磨ヘッド部のダブルヘッド構造による研磨機構を説明するための概念図である。

実施の形態１に係る塗膜補修装置１００は、塗装完了後の塗膜表面４２に付着した異物の除去跡４６を有する補修部位４４を、ポリッシングによって平滑化するためのポリッシャからなり、装置コストの上昇を抑制しつつ良好な研磨性（磨き性）を有する。

被塗装物１０は、自動車のボディであり、例えば、塗装前に前処理（脱脂および化成処理）が施されている。塗膜は、下塗り塗膜２０、中塗り塗膜３０および上塗り塗膜４０からなる。下塗り塗膜２０は、電着塗装や粉体塗装によって形成され、被塗装物１０と塗膜との密着性を向上させる機能を有する。下塗り塗料は、例えば、カチオン型電着用塗料や、エポキシ系やポリエステル系を主要樹脂とする粉体塗料である。中塗り塗膜３０は、エアスプレーやエアレススプレーや静電塗装によって形成され、下塗り塗膜の欠陥を補うと共に上塗り仕上がりの外観向上のための表面調整の機能を有する。中塗り塗料は、例えば、溶剤型、水系、非水系、ハイソリッド型などの塗料である。

上塗り塗膜４０は、エアスプレーやエアレススプレーや静電塗装によって形成され、例えば、美観の付与と環境に対する耐久性（耐候性、耐薬品性、耐磨耗性など）を付与する機能を有する。上塗り塗料は、耐傷付き性を向上させた柔らかい塗料からなり、住友スリーエム社製自己治癒性クリヤー＃２００が挙げられる。なお、上塗り塗料は、ソリッドカラー塗料、メタリック塗料、通常のクリヤー塗料、これらの組み合わせを、使用することも可能である。また、塗膜は３層構造に限定されない。

異物は、比較的小さなゴミやホコリである。除去跡４６は、異物を除去する際に、例えば、サンディングペーパによって形成された傷である。

塗膜補修装置１００は、作業者によって把持するために使用されるグリップ１１０と、補修部位４４をポリッシングによって平滑化するための研磨ヘッド部（バフ研磨手段）１２０と、を有する。グリップ１１０は、トリガ１１２および外部エアー配管系に接続されるコネクタ１１４を有する。

研磨ヘッド部１２０は、補修部位４４をポリッシングしながら、補修部位４４のポリッシング面に対し、塗膜の延びを抑制する互いに逆向きの力を付与するように構成されている。したがって、ポリッシングの際に生じる摩擦熱により、塗膜表面４２の温度が上昇し、塗膜が軟化したとしても、補修部位４４のポリッシング面には、塗膜の延びを抑制する互いに逆向きの力が付与されるため、研磨性の低下が抑制され、作業時間の短縮を図ることが可能である。また、塗膜表面４２を冷却する機構が不要であるため、装置コストの上昇が抑制される。

研磨ヘッド部１２０は、略同一の構造の第１および第２ヘッド１３０，１３２を有する。第１および第２ヘッド１３０，１３２は、並置されており、単純な構造であり、それぞれエアーモータ１４２、回転部１４４および調整機構１５０を有する。エアーモータ１４２は、コネクタ１２２から導入される作動用エアーによって作動する駆動源である。なお、グリップ１１０のトリガ１１２は、作業者によって操作され、エアーモータ１４２の回転状態を調整するために使用される。

回転部１４４は、バックアップパッド１４６、バフパッド１４７およびウールバフ（研磨布）１４８を有する。バックアップパッド１４６は、エアーモータ１４２の出力軸に接続されている。バフパッド１４７は、バックアップパッド１４６に固定される。

ウールバフ１４８は、補修部位４４をポリッシングするために使用され、バフパッド１４７に交換自在に装着されている。ウールバフ１４８は、バックアップパッド１４６およびバフパッド１４７によって支持されており、バックアップパッド１４６およびバフパッド１４７を介し、エアーモータ１４２によって駆動され、回転自在である。ウールバフ１４８は、例えば、住友スリーエム社製ＳＢＳハードウールバフ５７２８である。

第１および第２ヘッド１３０，１３２のウールバフ１４８は、図４に示されるように、その縁部１４９が接触あるいは重なるように配置されており、互いに逆向きに回転駆動される。したがって、補修部位４４のポリッシング面に、塗膜の延びを抑制する互いに逆向きの力を、容易に発生させることができる。

調整機構１５０は、ポリッシング面に対する傾斜角度である磨き角度θ（図２参照）を調整する角度調整部と、第１ヘッド１３０と第２ヘッド１３２とを離間方向Ｄあるいは近接方向（離間方向Ｄの逆方向）に移動させ、その間隔を調整する間隔調整機構（図３参照）と、を有する。したがって、調整機構１５０は、バフの種類および／又は塗膜が形成されている被塗装物１０の形状に応じて、第１および第２ヘッド１３０，１３２の間隔および磨き角度θを、適宜調整することが可能である。これにより、適用可能なバフの種類の範囲が広がりかつ多様な形状の塗膜（被塗装物）に適用が容易である。

なお、塗膜を構成する塗料は、耐傷付き性を向上させた柔らかい塗料に限定されない。また、塗膜補修装置１００の駆動源は、エアーモータに限定されず、電気モータを利用することも可能である。さらに、ギア機構を利用することで、第１および第２ヘッド１３０，１３２のエアーモータを共有することも可能である。

次に、研磨性に影響を与えるパラメータを説明する。

図５は、研磨性に対する磨き角度、隙間距離および磨き温度の影響を説明するための図表、図６は、隙間距離を説明するための正面図である。

４種類の磨き角度θ、３種類の隙間距離Ｓおよび３種類の磨き温度を使用し、研磨性に対する影響を検討した。隙間距離Ｓは、図６に示されるように、第１ヘッド１３０のウールバフ１４８の縁部１４９と、第２ヘッド１３２のウールバフ１４８の縁部１４９との間の距離であり、ゼロは、第１ヘッド１３０のウールバフ１４８のバフ毛と、第２ヘッド１３２のウールバフ１４８のバフ毛とが、接触していることを意味し、マイナスは、重なっている（オーバーラップしている）ことを意味する。また、符号○、△および×は、良好な研磨性、部分的な研磨不足および研磨不良を、それぞれ表している。

図５から理解されるように、研磨性は、磨き角度θおよび磨き温度を変化させても、大きな影響は及ぼされないが、隙間距離Ｓによって影響され易く、良好な研磨性を確保するためには、隙間距離Ｓがゼロ乃至マイナスであることが好ましく、ゼロであることがさらに好ましい。

図７は、研磨性に対する回転数比率の影響を説明するための図表である。

第１および第２ヘッド１３０，１３２の回転数を変更し、４種類の回転数比率に関し、研磨性に対する影響を検討した。図７から理解されるように、回転数比率が不均衡になるに従って研磨性が低下している。したがって、第１および第２ヘッド１３０，１３２の回転数は、同一であることが好ましい。

次に、実施の形態１に係る塗膜補修方法を説明する。

図８は、除去工程を説明するための断面図、図９は、除去工程完了時における塗膜表面を説明するための断面図、図１０は、除去工程に続く研磨工程完了時における塗膜表面を説明するための断面図である。

実施の形態１に係る塗膜補修方法は、概して、塗装完了後の塗膜表面４２に付着した異物５０を除去する除去工程と、異物５０の除去跡４６を有する補修部位４４を、ポリッシングして平滑化する研磨工程と、を有し、研磨工程において、補修部位４４をポリッシングしている研磨ヘッド部１２０（第１および第２ヘッド１３０，１３２）によって、補修部位４４のポリッシング面に対し、互いに逆向きの力を付与し、ポリッシング面の塗膜の延びを抑制する。

したがって、ポリッシングの際に生じる摩擦熱により、塗膜表面４２の温度が上昇し、塗膜が軟化したとしても、補修部位４４のポリッシング面には、塗膜の延びを抑制する互いに逆向きの力が付与されるため、研磨性の低下が抑制され、作業時間の短縮を図ることが可能である。また、塗膜表面を冷却する機構が不要であるため、装置コストの上昇が抑制される。

詳述すると、除去工程においては、塗装完了後の塗膜表面４２に付着した異物５０（図８参照）を、サンディングペーパを用いて除去する。これにより、異物５０は除去されるが，図９に示されるように、サンディングペーパによって形成された傷（除去跡）４６が残ることになる。サンディングペーパの粒度は、例えば、＃１５００〜＃２５００である。異物５０は、例えば、ナイフによって除去することも可能であり、この場合、除去跡は、ナイフによって形成された傷となる、
研磨工程においては、塗膜補修装置１００のグリップ１１０を把持する作業者によって、除去跡４６を有する補修部位４４に、塗膜補修装置１００が位置決めされる（図１参照）。この際、隙間距離Ｓ（図６参照）がゼロ乃至マイナスとなるように設定する。つまり、第１および第２ヘッド１３０，１３２のウールバフ１４８のバフ毛が互いに接触あるいは重なるように設定する。

なお、必要に応じ、調整機構１５０を操作し、ウールバフ１４８の種類および／又は被塗装物１０の形状に応じて、第１および第２ヘッド１３０，１３２の間隔および／又は磨き角度θを調整する。これにより、適用可能なバフの種類の範囲が広がりかつ多様な形状の塗膜（被塗装物）に適用が容易となる。

補修部位４４又はウールバフ１４８に、微細な研磨粒子を含有するペースト状研磨剤を塗布する。研磨剤は、例えば、住友スリーエム社製フィニッシングコンパウンドＰＮ１３０８４である。

グリップ１１０を把持しながらトリガ１１２を操作することで、ウールバフ１４８の回転数を適当な値にセットする。そして、補修部位４４との間に研磨粒子が介在させながら、ウールバフ１４８を回転させ、除去跡４６を有する補修部位４４を中心に、その周辺も含めて満遍なく押し当てて、図１０に示されるように、平滑化する。

この際、並置される第１および第２ヘッド１３０，１３２によって、補修部位４４のポリッシング面に対し、互いに逆向きの力を付与し、ポリッシング面の塗膜の延びを抑制する。したがって、上記のように、研磨性の低下が抑制され、作業時間の短縮を図ることが可能であり、また、塗膜表面を冷却する機構が不要であるため、装置コストの上昇が抑制される。

第１および第２ヘッド１３０，１３２のウールバフ１４８の縁部１４９が接触あるいは重なっているため、逆向きの力は、第１および第２ヘッド１３０，１３２が有するウールバフ１４８を互いに逆向きに回転駆動することで、容易に発生する（図４参照）。

以上のように、実施の形態１に係る塗膜補修方法および塗膜補修装置おいては、ポリッシングの際に生じる摩擦熱により、塗膜表面の温度が上昇し、塗膜が軟化したとしても、補修部位のポリッシング面には、塗膜の延びを抑制する互いに逆向きの力が付与されるため、研磨性の低下が抑制され、作業時間の短縮を図ることが可能である。また、塗膜表面を冷却する機構が不要であるため、装置コストの上昇が抑制される。したがって、実施の形態１は、装置コストの上昇を抑制しつつ良好な研磨性を有する塗膜補修方法および塗膜補修装置を、提供することができる。

研磨ヘッド部におけるウールバフを有する第１および第２ヘッドは、並置されており、研磨ヘッド部を単純な構造とすることができる。

第１および第２ヘッドのウールバフは、その縁部が接触あるいは重なるように配置されており、互いに逆向きに回転駆動される。したがって、補修部位のポリッシング面に、塗膜の延びを抑制する互いに逆向きの力を、容易に発生させることができる。

バフの種類および／又は塗膜が形成されている被塗装物の形状に応じて、第１および第２ヘッドの間隔および／又は磨き角度θを調整することが可能であるため、適用可能なバフの種類の範囲が広がりかつ多様な形状の塗膜（被塗装物）に適用が容易である。

次に、実施の形態２を説明する。

図１１および図１２は、実施の形態２に係る塗膜補修装置を説明するための側面図および背面図、図１３は、図１１に示される研磨ヘッド部のダブルヘッド構造による研磨機構を説明するための概念図である。なお、以下において、実施の形態１と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。

実施の形態２は、研磨ヘッド部（バフ研磨手段）の構成に関し、実施の形態１と概して異なり、図１１に示される研磨ヘッド部２２０は、エアーモータ２２２、ギア機構２２４、第１および第２ヘッド２３０，２３２を有する。

エアーモータ２２２は、グリップ２１０のコネクタ２１４から導入される作動用エアーによって作動する駆動源である。ギア機構２２４は、エアーモータ２２２の回転軸に連結されており、第１および第２ヘッド２３０，２３２を互いに逆向きに回転駆動するために使用される。つまり、エアーモータ２２２は、第１および第２ヘッド２３０，２３２の共通の駆動源である。なお、第１および第２ヘッド２３０，２３２用にそれぞれに独立した駆動源を用意することも可能である。

第１ヘッド２３０は、円形の開口部を有するリング状であり、第２ヘッド２３２は、第１ヘッド２３０の開口部に挿入されており、第１および第２ヘッド２３０，２３２は、入れ子構造を形成しており、研磨ヘッド部１２０の構造がコンパクトとなっている。また、第１および第２ヘッド２３０，２３２は、バックアップパッド２４６Ａ，２４６Ｂ、バフパッド２４７Ａ，２４７Ｂ，およびウールバフ２４８Ａ，２４８Ｂを有する。

ウールバフ２４８Ａ，２４８Ｂは、図１３に示されるように、その縁部２４９Ａ，２４９Ｂが接触あるいは重なるように配置されており、互いに逆向きに回転駆動される。したがって、補修部位４４のポリッシング面に、塗膜の延びを抑制する互いに逆向きの力を、容易に発生させることができる。

以上のように、実施の形態２においては、第１および第２ヘッドが入れ子構造を形成しており、研磨ヘッド部をコンパクトな構造とすることができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、被塗装物は自動車のボディに限定されない。また、補修対象の塗膜は、上塗り塗膜に限定されず、中塗り塗膜に適用することも可能である。さらに、バフは、ウールバフに限定されない。

１０ 被塗装物、
２０ 下塗り塗膜、
３０ 中塗り塗膜、
４０ 上塗り塗膜、
４２ 塗膜表面、
４４ 補修部位、
４６ 除去跡、
５０ 異物、
１００ 塗膜補修装置、
１１０ グリップ、
１１２ トリガ、
１１４ コネクタ、
１２０ 研磨ヘッド部（バフ研磨手段）、
１３２ 第２ヘッド、
１４２ エアーモータ、
１４４ 回転部、
１４６ バックアップパッド、
１４７ バフパッド、
１４８ ウールバフ、
１４９ 縁部、
１５０ 調整機構、
２１０ グリップ、
２１２ コネクタ、
２２０ 研磨ヘッド部（バフ研磨手段）、
２２２ エアーモータ、
２２４ ギア機構、
２３０ 第１ヘッド、
２３２ 第２ヘッド、
２４６Ａ，２４６Ｂ バックアップパッド、
２４７Ａ，２４７Ｂ， バフパッド、
２４８Ａ，２４８Ｂ ウールバフ、
２４９Ａ，２４９Ｂ 縁部、
Ｄ 離間方向、
Ｓ 隙間距離、
θ 磨き角度（ポリッシング面に対する傾斜角度）。

Claims (6)

1. 塗膜の表面に付着した異物の除去跡を有する補修部位を、ポリッシングして平滑化する際、前記補修部位をポリッシングしているバフ研磨手段によって、前記補修部位のポリッシング面に対し、互いに逆向きの力を付与し、前記ポリッシング面の塗膜の延びを、一方向のみに力を付与した際と比較して抑制し、
   前記逆向きの力は、前記バフ研磨手段の第１および第２ヘッドが有するバフを互いに逆向きに回転駆動し、かつ、前記バフの縁部を接触あるいは重ならせて発生させることを特徴とする塗膜補修方法。
2. 前記バフの種類および／又は前記塗膜が形成されている被塗装物の形状に応じて、並置される前記第１および第２ヘッドの間隔および／又は前記ポリッシング面に対する傾斜角度を調整することを特徴とする請求項１に記載の塗膜補修方法。
3. 塗膜の表面に付着した異物の除去跡を有する補修部位を、ポリッシングによって平滑化するためのバフ研磨手段を有し、
   前記バフ研磨手段は、前記補修部位をポリッシングしながら、前記補修部位のポリッシング面に対し、一方向のみに力を付与した際と比較して前記ポリッシング面の塗膜の延びを抑制する互いに逆向きの力を付与するように構成されており、
   前記バフ研磨手段は、互いに逆向きに回転駆動されるバフを有する第１および第２ヘッドを有し、
   前記第１および第２ヘッドは、前記逆向きの力が発生するように、前記バフの縁部が接触あるいは重なるように配置されている
   ことを特徴とする塗膜補修装置。
4. 前記第１および第２ヘッドは、並置されていることを特徴とする請求項３に記載の塗膜補修装置。
5. 前記バフの種類および／又は前記塗膜が形成されている被塗装物の形状に応じて、前記第１および第２ヘッドの間隔および／又は前記ポリッシング面に対する傾斜角度を調整する調整機構を有することを特徴とする請求項４に記載の塗膜補修装置。
6. 前記第１および第２ヘッドは、入れ子構造を形成するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の塗膜補修装置。

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