JP5408791B2

JP5408791B2 - 回転霧化塗装機

Info

Publication number: JP5408791B2
Application number: JP2010074831A
Authority: JP
Inventors: 裕史船越; 謙一郎深谷; 明孝小野山; 邦治山内; 浩軸屋
Original assignee: ABB KK; Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: ABB KK; Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: JP2011206640A

Description

本発明は、複数種類の塗料を切り替えて塗布するための回転霧化塗装機に関する。

塗装機として、フィードチューブを流通させた塗料を回転する回転霧化頭に供給し、遠心力により塗料を霧化する回転霧化塗装機がある。かかる回転霧化塗装機においては、フィードチューブから回転霧化頭に向けて塗料を供給する際に、フィードチューブの先端部に供給塗料の一部が付着して付着塗料として残る。そのため、塗装に用いる塗料の切り替え（以下、色替と称す）を行う際には、塗料が流通したフィードチューブ内及び回転霧化頭を洗浄液によって洗浄する工程が必要である。

しかし、洗浄工程において上記付着塗料が完全に洗浄除去されていないと、次の塗装工程において上記付着塗料はフィードチューブの先端部から脱落することがある。これにより、上記付着塗料は回転霧化頭に供給される塗料と共に回転霧化頭から噴霧され、被塗物の表面に塗着する。一方、上記付着塗料は、フィードチューブの先端部に滞留している間に、塗料中の蒸発成分が蒸発しているために、塗料中の顔料成分が凝集して小塊（ブツ）となるから、この小塊は被塗物表面に塗着すると塗膜表面に現れて、その塗装の仕上がり外観を大きく損なう原因となる。

また、有機溶剤系の溶剤塗料や水系の水性塗料等のように、溶媒などが異なる異種塗料を供給するフィードチューブを有する回転霧化塗装機の場合には、フィードチューブの先端部に異種塗料が付着して混じり合うと、ゲル状の付着塗料となる。このゲル状の付着塗料が塗装中の噴霧塗料と共に噴霧され被塗物に塗着すると、塗膜表面の仕上がり外観品質を大きく損なう原因となる。

なお、回転霧化塗装機に適用されるフィードチューブの従来の態様としては、たとえば特許文献１、２に示されている。特許文献１においては、７本のフィードチューブを用い、１本を中央、６本をその周りに配置して、中央を水性塗料用、周囲を溶剤塗料用として用いることが示されている。また、特許文献２においては、外管の中に４本の塗料ノズル（チューブ）が配設された構造が示されている。

特許第３１２３４４２号公報特許第２９８８３１８号公報

ところで、例えば、自動車のボディを被塗物として塗装する際には、下地である中塗りを行った後、ベース塗料を塗り、その後クリアー塗装をするという３段階で塗装する場合が多い。また、少なくとも中塗りに関しては、自動車の種類によって、溶剤塗料を塗装する場合と水性塗料を塗装する場合とがある。そのため、特に上記中塗りに関しては、上述したゲル状の付着塗料による問題を解消しなければ、回転霧化塗装機の採用が困難となる。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、回転霧化頭に塗料を供給するフィードチューブの先端部に付着塗料が付着しても、色替え時の洗浄工程において容易に付着塗料を洗い流すことが可能なフィードチューブを備えた回転霧化塗装機を提供しようとするものである。

本発明は、塗料を霧化するための回転霧化頭と、該回転霧化頭を高速回転するための回転モータと、該回転モータの回転軸に設けられた中空部に挿通され上記回転霧化頭に塗料および洗浄剤を供給するためのフィードチューブとを備えた回転霧化塗装機において、
上記フィードチューブは、塗料を供給する複数の塗料供給管と、
上記塗料供給管の外周面に離間して囲繞する筒体である第１外管と、
該第１外管の外周面に離間して囲繞する筒体である第２外管とを有してなり、
上記第１外管の開口端は、上記塗料供給管の開口端よりも基端側に後退した位置に配置され、上記第２外管の開口端は、上記第１外管の開口端よりも基端側に後退した位置に配置され、
上記塗料供給管の外周面と上記第１外管の内周面との間には、環状の隙間よりなる第１洗浄通路が形成され、
上記第１外管の外周面と上記第２外管の内周面との間には、環状の隙間よりなる第２洗浄通路が形成され、
塗料替え時の洗浄を行う際には、上記塗料供給管内、上記第１洗浄通路及び上記第２洗浄通路に洗浄剤が流通するよう構成されていることを特徴とする回転霧化塗装機にある（請求項１）。

本発明の回転霧化塗装機は、上述のごとく、複数の上記塗料供給管と、上記第１外管と、上記第２外管とを有してなり、これらが上述のごとく３重管構造を呈している。さらに、各管の開口端の位置を上述のごとくずらしている。すなわち、上記第１外管の開口端は、上記塗料供給管の開口端よりも基端側に後退した位置に配置され、上記第２外管の開口端は、上記第１外管の開口端よりも基端側に後退した位置に配置され、言い換えれば、３重管の中心部分に位置する複数の上記塗料供給管を先頭にして、これよりも外周側に位置する各管が漸次後退して配置されている。

このような構造を必須とした上で、塗料替え洗浄を行う際には、上記塗料供給管内、上記第１洗浄通路及び第２洗浄通路に洗浄剤を流通させる。また、適宜、空気を流通させて、洗浄剤を除去することも行う。
上記塗料供給管の内周側を流通する洗浄剤によって塗料供給管の内周面が洗浄され、上記第１洗浄通路を流通する洗浄剤によって塗料供給管の外周面と第１外管の内周面が洗浄され、さらに、上記第２洗浄通路を流通する洗浄剤によって第１外管の外周面と第２外管の内周面とが洗浄される。これにより、本発明のフィードチューブは、従来よりも容易に付着塗料を洗い流すことができ、付着塗料に起因する塗膜表面の外観不良を防止することができる。

これに対し、後述する比較例にあるように、上記第２外管を設けずに、上記塗料供給管と上記第１外管とよりなる２重管構造の場合には、本発明のような外観不良防止効果が十分には得られなかった。第２外管を備えていない場合でも、塗料供給管の内周面及び外周面、並びに第１外管の内周面の洗浄が可能であることから考察すれば、第１外管の外周面に付着した塗料が外観不良の原因の一つになっていたと考えられる。そして、本発明では、積極的に上記の三重管構造を採用すると共に各管の突出状態を上述のごとく限定することによって、塗料供給管の内周面及び外周面、並びに第１外管の内周面及び外周面の洗浄が可能となり、これにより、従来よりも付着塗料に起因する塗膜表面の外観不良を抑制できる。

このように、本発明によれば、回転霧化頭に塗料を供給するフィードチューブの先端部に付着塗料が付着しても、色替え時の洗浄工程において容易に付着塗料を洗い流すことが可能なフィードチューブを備えた回転霧化塗装機を提供することができる。

実施例１における、回転霧化頭とフィードチューブとの位置関係を示す説明図。実施例１における、フィードチューブの構成を示す縦断面説明図。実施例１における、フィードチューブの構成を示す横断面説明図。実施例１における、フィードチューブに連通するマルチバルブの主構成を示す説明図。比較例１における、フィードチューブの構成を示す縦断面説明図。

本発明の回転霧化塗装機においては、上記第１外管内には、遮蔽板が設けられており、該遮蔽板には、上記各塗料供給管の外径よりも大径の貫通穴が複数形成されており、上記各塗料供給管は、それぞれ上記貫通穴に挿通され、上記塗料供給管の外周面と上記貫通穴の内周面とにより形成された隙間が上記洗浄剤の流通経路として機能するよう構成されていることが好ましい（請求項２）。この場合には、上記塗料供給管の外周面に沿って流通させる上記洗浄剤の流速を高めることができ、塗料供給管の外周面の洗浄効果をより高めることができる。

また、上記塗料供給管は２本備えられており、一方が水性塗料を供給する水性塗料供給管であり、他方が溶剤塗料を供給する溶剤塗料供給管であることが好ましい（請求項３）。まず、塗料供給管を２本だけにすることによって、それ以上ある場合に比べて上記第１外管及び第２外管の径を小さくすることができる。これにより、各管の間の上記第１洗浄通路及び第２洗浄通路の流通路の断面積を小さくすることができ、流通させる洗浄剤の流量を少量としてコスト低減できると共に、流速を高めてより洗浄効果を高めることができる。さらに、水性塗料と溶剤塗料とが混じった場合の前述したゲル状の付着塗料の洗浄を行うことに関して、本発明の上述した３重管構造のフィードチューブを採用することが非常に有効である。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる回転霧化塗装機につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の回転霧化塗装機１は、図１に示すごとく、塗料を霧化するための回転霧化頭１０と、回転霧化頭１０を高速回転するための回転モータ（図示略）と、該回転モータの回転軸１５に設けられた中空部１５０に挿通され回転霧化頭１０に塗料および洗浄剤を供給するためのフィードチューブ２とを備えてなる。

フィードチューブ２は、図１〜図３に示すごとく、塗料を供給する２本の塗料供給管２１、２２と、塗料供給管２１、２２の外周面に離間して囲繞する筒体である第１外管２３と、第１外管２３の外周面に離間して囲繞する筒体である第２外管２４とを有してなる。
図１、図２に示すごとく、第１外管２３の開口端２３１は、塗料供給管２１、２２の開口端２１１、２２１よりも基端側に後退した位置に配置され、第２外管２４の開口端２４１は、第１外管２３の開口端２３１よりも基端側に後退した位置に配置されている。

また、塗料供給管２１、２２の外周面と第１外管２３の内周面との間には、環状の隙間よりなる第１洗浄通路３１が形成され、第１外管２３の外周面と第２外管２４の内周面との間には、環状の隙間よりなる第２洗浄通路３２が形成されている。塗料替え時の洗浄を行う際には、塗料供給管２１、２２内、第１洗浄通路２３及び第２洗浄通路２４に洗浄剤が流通するよう構成されている。
以下、さらに詳説する。

図１に示すごとく、回転霧化頭１０は、先端に行くほど拡径するテーパ部１１とその基端側に延設された筒状部１２とを備えている。テーパ部１１は、中央に配設されたハブ１８を境にして、その先方側に位置する大径部１１１とその後方側に位置する小径部１１２とを備えている。小径部１１２の中央には、上記フィードチューブ２の先端部分を配置するための中央穴１１４が設けられている。中央穴１１４の周壁先端部１１３は先方に突出する形状を呈している。

回転霧化頭１０の基端側の筒状部１２は、回転モータの回転軸１５に固定される。そして、回転霧化頭１０は、回転モータによって回転軸１５を回転させることにより高速回転可能に配設される。回転軸１５は中空部１５０を有し、フィードチューブ２はその中空部１５０を通って回転霧化頭１０の中央穴１１４まで到達するように配設される。

図２、図３に示すごとく、フィードチューブ２は、２本の塗料供給管２１、２２と、これらを収容する二重管構造の第１外管２３及び第２外管２４とを合わせて三重管構造を呈している。２本の塗料供給管２１、２２のうち一方の塗料供給管２１は水性塗料専用の水性塗料供給管であり、他方の塗料供給管２２は溶剤塗料専用の溶剤塗料供給管である。本例では、これら塗料供給管２１、２２として、外径φ２．５ｍｍのチューブを用いた。また、塗料供給管２１、２２の周囲に配置した第１外管２３としては外径φ６．７ｍｍのチューブを用い、第２外管２４としては外径φ７．６ｍｍのチューブを用いた。

また、図２に示すごとく、第１外管２３の先端の開口端２３１は第２外管２４の先端の開口端２４１よりも長さＬ₁（２．０ｍｍ）だけ軸方向前方に突出している。また、２本の塗料供給管２１、２２の先端の開口端２１１、２２１は、いずれも、第１外管２３の先端の開口端２３１よりも長さＬ₂（２．０ｍｍ）だけ軸方向前方に突出している。

そして、各管の先端の位置と回転霧化頭１０の中央穴１１４との軸方向位置の関係は次のようになっている。塗料供給管２１、２２の先端の開口端２１１、２２１は、いずれも、中央穴１１４の先端の上記周壁先端部１１３よりも前方に突き出した状態にある。第１外管２３の先端の開口端２３１は、中央穴１１４の内部の軸方向ほぼ中間位置にある。第２外管２４の先端の開口端２４１は、中央穴１１４内の後端近傍の位置にある。

また、図２、図３に示すごとく、第１外管２３内には、遮蔽板２５が設けられている。遮蔽板２５には、各塗料供給管２１、２２の外径よりも大径の２つの貫通穴２５１、２５２が形成されており、各塗料供給管２１、２２は、それぞれ貫通穴２５１、２５２に挿通され、塗料供給管２１、２２の外周面と貫通穴２５１、２５２の内周面とにより形成された隙間が洗浄剤の流通経路（第１洗浄通路３１）として機能するよう構成されている。

また、図１、図２に示すごとく、第２外管２４の後端は、２本の塗料供給管２１、２２の接続口２１２、２２２を突出させた状態で閉塞してあり、側壁側に接続口２４３を設けてある。また、図２に示すごとく、第１外管２３の後端の開口部２３２は、第１外管２４内に開口しており、両者が連通した状態となっている。

このような構成のフィードチューブ２は、図４に示すごとく、各塗料や洗浄剤（洗浄溶剤、洗浄エア）の供給源６１〜６８に対してマルチバルブ５を介して接続されている。
そして各供給源６１、６２、６３に接続される各配管５１１、５１２、５１３の途中には、各々流体を断接する開閉弁５１１ａ、５１２ａ、５１３ａが設けられて、各開閉弁を介して配管５１９に接続されている。配管５１９は、図２、図４に示すごとく、水性塗料専用の塗料供給管２１の接続口２１２に連結されている（矢印Ａ参照）。

また、図４に示すごとく、各供給源６４、６５、６６に接続される各配管５２１、５２２、５２３の途中には、各々流体を断接する開閉弁５２１ａ、５２２ａ、５２３ａが設けられて、各開閉弁を介して配管５２９に接続されている。配管５２９は、図２、図４に示すごとく、溶剤塗料専用の塗料供給管２２の接続口２２２に連結されている（矢印Ｂ参照）。

また、図４に示すごとく、各供給源６７、６８に接続される各配管５３１、５３２の途中には、各々流体を断接する開閉弁５３１ａ、５３２ａが設けられて、各開閉弁を介して配管５３９に接続されている。配管５３９は、図２、図４に示すごとく、第２外管２４の接続口２４３に連結されている（矢印Ｃ参照）。
そして、上記各開閉弁は、洗浄工程や塗装工程のときに、必要に応じて開閉操作される。

上記フィードチューブ２及び回転霧化頭１０を備えた回転霧化塗装機１は、図示しないロボットによって、所望の経路を移動しながら塗装できるように構成されている。塗装時には、フィードチューブ２内は、塗装中の塗料のみが２本の塗料供給管２１、２２の一方のみに流通している状態となるよう上記マルチバルブ５が制御される。

ここで、本例の回転霧化塗装機１が溶剤塗料を用いて塗装した後に水性塗料を用いて塗装するために、溶剤塗料から水性塗料に切り替える洗浄工程に係る一連の作業手順について説明する。
まず、溶剤塗料による塗装工程が終了すると、閉弁した状態にあるマルチバルブ５の各開閉弁の中、開閉弁５２２ａを開弁して、配管５２９を介して配管５２２と燃料供給管２２とを連通して、洗浄溶剤を回転霧化頭１０に向けて流出する。次に、開閉弁５２２ａを閉弁すると共に開閉弁５２３ａを開弁して、配管５２９を介して配管５２３と塗料供給管２２とを連通して、洗浄溶剤を回転霧化頭１０に向けて流出する。

このように開閉弁５２２ａと開閉弁５２３ａとを複数回交互に開閉し、最後に洗浄エアを流出した後開閉弁５２３ａを閉弁して溶剤塗料の洗浄作業を終了する。これにより、塗料供給管２２内及び回転霧化頭１０の塗料流出面に残留する溶剤塗料を洗い流すと共に、洗浄溶剤の残留も除去する。

また、洗浄工程においては、主として塗料供給管２１、２２の先端に付着した塗料を除去するために、洗浄溶剤と洗浄エアとを、各配管５３１、５３２から配管５３９およびフィードチューブ１の第１洗浄通路３１（矢印Ｃ１参照）および第２洗浄通路３２（矢印Ｃ２参照）を介して回転霧化頭１０に向けて流出させる洗浄作業がある。この洗浄作業では、前述の塗装工程が終了すると、開閉弁５３１ａを開弁し、洗浄溶剤を配管５３１から配管５３９および第２洗浄通路３１と第２洗浄通路３２を介して回転霧化頭１０に流出させる。次に、開閉弁５３１ａを開弁すると開閉弁５３２ａを開弁して、洗浄エアを配管５３２から配管５３９および第１洗浄通路３１と第２洗浄通路３２を介して回転霧化頭１０に流出させる。

このようにして、開閉弁５３１ａと開閉弁５３２ａとを複数回交互に開閉し、最後に洗浄エアを流出して、第１洗浄通路３１と第２洗浄通路３２から回転霧化頭１０の塗料流出面に残留している洗浄溶剤を全て除去する。これにより、塗料供給管２１、２２の先端部に付着している塗料を洗い流すと共に回転霧化頭の塗料流出面を完全に洗浄することができる。この洗浄作業は、前記溶剤塗料の洗浄作業中に行ってもよく、また洗浄作業の後に行ってもよい。

このようにして、溶剤塗料の洗浄作業が終了したら、開閉弁５１１ａを開弁して、配管５１１から配管５１２を介して塗料供給管２１に水性塗料を供給して、回転霧化塗装機１は次の水性塗料による塗装のために待機する。

そして、上記回転霧化塗装機１を用いた場合には、塗装する塗料を溶剤塗料と水性塗料との間で変更しても、特に付着塗料が原因となるような塗装面の外観不良はなく、健全な塗装を実施することができた。

（比較例１）
実施例１と比較するため、実施例１のフィードチューブ２における第２外管２４を取り除き、二重管構造としたフィードチューブ９を準備した（図５参照）。
フィードチューブ９は、塗料を供給する２本の塗料供給管２１、２２と、２本の塗料供給管２１、２２を収容する第１外管９３とを有している。塗料供給管２１、２２の開口端２１１、２２１は第１外管９３の開口端９３１よりも軸方向前方に突出している。また、第１外管９３の後端は、２本の塗料供給管２１、２２の接続口２１２、２２２を突出させた状態で閉塞してあり、側壁側に接続口９３３を設けてある。

そして、２本の塗料供給管２１、２２の接続口２１２、２２２及び側壁側に接続口９３３には、実施例１と同様にマルチバルブ５を接続し、塗料等の供給状態を切り替え制御できるようにしてある。
このような構成のフィードチューブ９を備えた回転霧化塗装機を用いて、溶剤塗料の塗装を行った後、実施例１と同様の洗浄を行い、その後、さらに水性塗料の塗装を行って、塗装品質を確認した。その結果、水性塗料による塗膜には付着塗料が原因となる外観不良が生じていた。

以上の結果から次のように考察することができる。
すなわち、比較例１の場合には、塗料供給管２１、２２の内周面及び外周面、並びに第１外管９３の内周面の洗浄が可能であるにもかかわらず付着塗料による外観不良の発生を防止できなかった。このことは、塗装時には第１外管９３の外周面にも付着塗料が付着し、比較例１の場合には第１外管９３の外周面を洗浄できないために、付着塗料が落下して外観不良になってしまうと考えられる。

これに対し、実施例１の場合には、上述のごとく積極的に三重管構造を採用し、かつ、第２外管２４の開口部２４１の位置を第１外管２３の開口端２３１よりも後退させた構造を採用することが、は第１外管９３の外周面に付着した付着塗料を容易に洗い流すことができ、色替え後における塗装面の外観不良防止に非常に有効であることが分かった。

１回転霧化塗装機
１０回転霧化頭
２フィードチューブ
２１、２２塗料供給管
２３第１外管
２４第２外管
５マルチバルブ

Claims

塗料を霧化するための回転霧化頭と、該回転霧化頭を高速回転するための回転モータと、該回転モータの回転軸に設けられた中空部に挿通され上記回転霧化頭に塗料および洗浄剤を供給するためのフィードチューブとを備えた回転霧化塗装機において、
上記フィードチューブは、溶剤塗料を供給する複数の塗料供給管と、
上記塗料供給管の外周面に離間して囲繞する筒体である第１外管と、
該第１外管の外周面に離間して囲繞する筒体である第２外管とを有してなり、
上記第１外管の開口端は、上記塗料供給管の開口端よりも基端側に後退した位置に配置され、上記第２外管の開口端は、上記第１外管の開口端よりも基端側に後退した位置に配置され、
上記塗料供給管の外周面と上記第１外管の内周面との間には、環状の隙間よりなる第１洗浄通路が形成され、
上記第１外管の外周面と上記第２外管の内周面との間には、環状の隙間よりなる第２洗浄通路が形成され、
塗料替え時の洗浄を行う際には、上記塗料供給管内、上記第１洗浄通路及び上記第２洗浄通路に洗浄剤が流通するよう構成されていることを特徴とする回転霧化塗装機。
請求項１に記載されている回転霧化塗装機において、上記第１外管内には、遮蔽板が設けられており、該遮蔽板には、上記各塗料供給管の外径よりも大径の貫通穴が複数形成されており、上記各塗料供給管は、それぞれ上記貫通穴に挿通され、上記塗料供給管の外周面と上記貫通穴の内周面とにより形成された隙間が上記洗浄剤の流通経路として機能するよう構成されていることを特徴とする回転霧化塗装機。
請求項１又は２に記載されている回転霧化塗装機において、上記塗料供給管は２本備えられており、一方が水性塗料を供給する水性塗料供給管であり、他方が溶剤塗料を供給する溶剤塗料供給管であることを特徴とする回転霧化塗装機。