JP6542016B2 - 筐体及びその塗装方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器等を格納する産業用制御盤等に用いられる筐体およびその塗装方法に関する。

特許文献１には、枠と支柱とコーナー部材をリベット締結及び溶接締結との併用にて組立てることにより、重量物を実装する大容量変換器用筐体の生産方法が開示されている。特許文献２には、リベットを用いた締結法で筐体を組立てる方法が開示されている。特許文献２に開示された筐体には、フィンの排気のためのフィン排気用穴、筐体の組み立て用の締結穴、および筐体を移動する際に、アイボルトを接合するための吊りボルト用ねじ穴が形成されている。

そして、電気機器を格納する産業用制御盤など金属筐体の生産では、筐体の外観及び防錆などの目的で、筐体表裏を塗装する。塗装する方法としては、塗膜が均一で品質よく、かつ自動化できる電着塗装が広く使われている。電着塗装として、カチオン電着塗装技術等が知られている。

カチオン電着塗装は、水溶性の電着塗料中に陽極電極を設置し、被塗物（筐体）を浸漬させ（陰極とし）、直流電流をかける電着塗装である。陽極電極付近では塗料が化学反応を起こし不溶性の樹脂となり、被塗物の表面に均一で密着性の良い塗膜を形成する。塗膜は防錆性能に優れ、長期間の耐防食性を持つため、電子機器の制御盤などに広く利用されている。

特開２０１３−１９７３７８号公報 特許第４４６５９０４号公報

しかしながら、電着塗装は被塗物と塗料が接触しないと正しく塗装ができない。例えば、被塗物と塗料の間に空気が入った場合、空気のある所には塗料が付かない。また、電着塗装後被塗物を乾燥炉に入れ、高温による乾燥を行い、均一的な塗膜を形成させるのが一般的であるが、被塗物に過多な水分が溜まると、乾燥時間内では水分を乾燥しきれず、品質の良い塗膜が正しく形成されない場合がある。

すなわち、大型筐体を塗装処理槽に入れる際に、内部の空気が筐体の外部へ抜け切れず、筐体の天井または角部に溜まり、構成部材の表面に付着する。また、通電中で水容性塗料が化学反応し、気体を発生する。発生した気体は筐体内部の袋構造部、すなわち、天井板の角部に溜まり、付着する。また、大型筐体を塗装処理槽から持ち出し、次の処理槽へ移動させる際に、筐体の袋構造、すなわち、床板の角部に処理液が溜まる。床板の中央部にケーブルが通る穴がある場合、ほとんどの液が抜けるが、床板の角部に溜まった液が抜け切れない。また、生産性向上のために各処理槽間の移動時間を短めに設定しているため、筐体の角部に溜まった液は短い時間で抜けきる必要がある。

特許文献１の構造では、十分な強度を得るために溶接を用いて締結したため、各部材を塗装してから筐体を組立てることができない。大型筐体の生産性を考え、組立て後塗装処理を一回だけ行うのが望ましい。そして、特許文献１の構造では、床または天井と各コーナー部材と各支柱が袋構造となり、電着塗装時処理液または空気が筐体内部に閉じ込められ、品質の良い塗膜が形成されない。

特許文献２には、その構造の中にフィンの排気用角穴が設けているが、筐体の角部に位置するのではないため、実際に実験した結果、排気用穴から筐体の角部までの内側には、空気が溜まり、エアポケットが生じる。

また、特許文献２において、他の筐体の部材には、複数種類の穴を開けているが、いずれも電着塗装時筐体内部の液または空気を外部へ排出する機能を持っていなく、筐体の袋構造の内部に液または空気が溜まる問題を解決していない。

具体的には、フィン排気用穴は、筐体内部に溜まる空気の大部分が筐体外部へ排出できるが、排気穴から筐体の角部までの空間にある空気を排出することができない。小さい面積でも塗膜が付かないエアポケット問題が起こる。大型筐体の電着塗装を行う際に、生産性向上のため、筐体を組立ててから電着塗装を１回だけ行うため、締結穴は、塗装を行われる際に、リベットやボルトなどで埋められている状態となり、筐体内部の液または空気を筐体外部へ排出する機能を持っていない。吊りボルト用ねじ穴は、電着塗装が行われる際に、穴自体があいているが、アイボルトを後から入れるために、穴の下側（筐体の内側）に溶接ナット１１８を溶接している。そのため、図１１のように、溶接ナット１１８と天井板１１１には段差ができ、その段差で天井に付着している空気（エアポケット）１１６が溶接ナットの穴１１７を通して筐体外部へ排出することができない。

そこで、本発明の目的は、空気および塗装液が角部に溜まるのを防止し、品質が良い塗膜を形成することが可能な筐体及びその塗装方法を提供することである。

上記課題を解決すべく、本発明の一態様である筐体は、電気機器を格納し、天井部と底部とを有する筐体であって、前記底部の角部の頂点近傍に前記筐体の内側と外側とを連通する角穴が形成されている。

また、本発明の一態様である塗装方法は、筐体の電着による塗装方法であって、前記底部の角部が最も下側に位置し、当該角部の対角に位置する前記天井部の角部が最も上側に位置するように前記筐体を傾斜させ、前記傾斜させた前記筐体を電着塗装処理槽に入れて電着塗装し、電着塗装後、前記傾斜させた前記筐体を前記電着塗装処理槽から引き上げる。

本発明によれば、空気および塗装液が角部に溜まるのを防止し、品質が良い塗膜を形成することが可能な筐体及びその塗装方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る筐体の全体斜視図を示す。 （ａ）は、筐体の下側角部を内側から見た斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した下側角部の分解斜視図を示す。 （ａ）は、筐体の上側角部を内側から見た斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した上側角部の分解斜視図を示す。 第１の実施形態に係る筐体の塗装方法の説明図を示す。 従来の筐体の塗装方法の説明図を示す。 第２の実施形態に係る筐体の全体斜視図を示す。 （ａ）は、第３の実施形態に係る筐体の下側角部を内側から見た斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した下側角部の分解斜視図を示す。 第４の実施形態に係る筐体の塗装方法の説明図を示す。 筐体をベース上に設置した状態を示す図である。 角穴をブッシュにより塞ぐ場合についての説明図を示す。 従来の筐体において、角部付近に空気が溜まる状態を示す図である。

本発明の実施の形態に係る筐体およびその塗装方法について説明する。

まず、本発明の第１の実施形態に係る筐体およびその塗装方法について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る筐体１の全体斜視図を示している。図２（ａ）は、筐体１の下側角部１Ａを内側から見た斜視図、図２（ｂ）は、（ａ）に示した下側角部１Ａの分解斜視図を示している。図３（ａ）は、筐体１の上側角部１Ｃを内側から見た斜視図、図３（ｂ）は、（ａ）に示した上側角部１Ｃの分解斜視図を示している。

筐体１は金属製であり、略直方体状をなし、底板２と、天井板３と、複数の支柱４と、複数のコーナー部材５とを備える。筐体１は、例えば電気機器を格納する産業用制御盤または配電盤等として用いられる。

底板２および天井板３は、矩形形状をなし、それらの４隅に複数の支柱４が配置され、複数のコーナー部材５により、底板２、天井板３および支柱４が、互いに連結されることにより、筐体１が構成されている。筐体１は、下側角部１Ａ、１Ｂ、および上側角部１Ｃ、１Ｄを有する。

下側角部１Ａの構成について説明する。底板２は、矩形形状の四辺に側壁２Ａを有する略角盆形状をなしている。図２に示すように、底板２の下側角部１Ａに位置する角２Ｂの近傍には、角穴２ｃが形成されている。すなわち、下側角部１Ａの頂点１ａの近傍には、角穴２ｃが形成されている。また、角２Ｂの周囲には、切欠き２ｄおよび複数の締結穴２ｅが形成されている。

支柱４は、Ｌ字状をなし、その下端が切欠き２ｄに嵌るように構成されている。支柱４の下端部には、複数の締結穴４ａが形成されている。

コーナー部材５は、底板２に当接する底面部５Ａと、側壁２Ａおよび支柱４に当接する一対の三角部５Ｂとを有する。また、コーナー部材５は、一対の三角部５Ｂを底面部５Ａに対し折り曲げるための曲げ穴５ｃ、および一対の三角部５Ｂの間に形成されるスリット５ｄを有する。また、コーナー部材５には、複数の締結穴５ｅが形成されている。

底板２と、支柱４と、コーナー部材５とは、リベット６を各締結穴２ｅ、４ａ、５ｅに挿入してかしめることにより、互いに連結されている。そして、角穴２ｃは、曲げ穴５ｃを介して、筐体１の内側と外側とを連通している。

また、複数の下側角部１Ｂの構成は、底板２に角穴２ｃが形成されていない以外は下側角部１Ａの構成と同じであるので説明を省略する。なお、底板２と、下側角部１Ａ、１Ｂを構成する支柱４およびコーナー部材５とにより底部７が構成され、底部７の下側角部 １Ａの頂点１ａの近傍に、角穴２ｃが形成されている。

次に、上側角部１Ｃの構成について説明する。筐体１において、上側角部１Ｃは、下側角部１Ａに対して対角に位置する。天井板３は、底板２を上下反転させた形状をなしており、側壁３Ａを有する。図３に示すように、天井板３の上側角部１Ｃに位置する角３Ｂの近傍には、角穴３ｃが形成されている。すなわち、上側角部１Ｃの頂点１ｃの近傍には、角穴３ｃが形成されている。また、角３Ｂの周囲には、切欠き３ｄおよび複数の締結穴３ｅが形成されている。

支柱４の上端は、切欠き３ｄに嵌るように構成されている。支柱４の上端部には、複数の締結穴４ｂが形成されている。

コーナー部材５は、下側角部１Ａに設けられたコーナー部材５に対し上下反転させた状態で設けられている。

天井板３と、支柱４と、コーナー部材５とは、リベット６を各締結穴３ｅ、４ｂ、５ｅに挿入してかしめることにより、互いに連結されている。そして、角穴３ｃは、曲げ穴５ｃを介して、筐体１の内側と外側とを連通している。

また、複数の上側角部１Ｄの構成は、天井板３に角穴３ｃが形成されていない以外は上側角部１Ｃの構成と同じであるので説明を省略する。なお、天井板３と、上側角部１Ｃ、１Ｄを構成する支柱４およびコーナー部材５とにより天井部８が構成され、天井部８の上側角部１Ｃの頂点１ｃの近傍に、角穴３ｃが形成されている。

次に、本実施形態における筐体１の塗装方法について説明する。

図４（ａ）は、筐体１を傾けてプラテン２１上に設置した状態の平面図を示し、図４（ｂ）は、筐体１を傾けてプラテン２１上に設置した状態の側面図を示し、図４（ｃ）は、筐体１の電着塗装時における空気および処理液の流れの説明図を示している。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、電着塗装処理の前に、筐体１を角度調整部材２０が置かれたプラテン２１上に載せる。この時、上側角部１Ｃが角度調整部材２０上にくるようにする。これにより、筐体１において、上側角部１Ｃが最も上側に位置し、下側角部１Ａが最も下側に位置する。

次に、図４（ｃ）に示すように、プラテン２１上で傾いた筐体１をロードバー２２に載せて、ロードバー２２を前処理槽および電着塗装処理槽に入れる。この時、傾いた筐体１の最も上側に位置する上側角部１Ｃに空気２３が集まるが、曲げ穴５ｃおよび角穴３ｃを介して筐体１の外部に空気２３は排出される。

そして、前処理および電着塗装終了後、ロードバー２２を前処理槽および電着塗装処理槽から引き上げられることにより、傾いた筐体１の最も下側に位置する下側角部１Ａに処理液（電着塗料）２４が集まるが、曲げ穴５ｃおよび角穴２ｃを介して筐体１の外部に処理液２４は排出される。

このように、上側角部１Ｃに角穴３ｃを、上側角部１Ｃに対して対角に位置する下側角部１Ａに角穴２ｃを形成し、上側角部１Ｃを最も上側に、下側角部１Ａを最も下側に位置するように筐体１を傾けて電着塗装を行うことにより、角穴２ｃから処理液２４、角穴３ｃから空気２３を排出させることができる。これにより、上側角部１Ｃに空気２３が溜まることがないので、塗膜を品質良く形成することができ、下側角部１Ａに余分な処理液２４が溜まらないので、筐体１を乾燥炉で乾燥させる際に、均一に焼付を行うことができ、塗膜の品質を確保することができる。この結果、電着塗装後に、塗装不良を補修する必要が無くなり、筐体１の製造コストの低減を図ることができる。

すなわち、図５に示すように、上側角部、下側角部に角穴が形成されていない筐体１００を、前処理槽１０１、電着塗装処理槽１０２、乾燥炉１０３の順にいれ、電着塗装処理を行って塗膜１０７を形成する際に、エアポケット１０６および処理液の汲出し１０４を防止することができる。

詳細には、前処理槽１０１および電着塗装処理槽１０２に入れる際に、角穴がない筐体１００においては、空気が筐体１００内部の袋構造に閉じ込められ、エアポケット１０６が発生する。エアポケット１０６が発生した場所では、処理液や塗料が筐体と接触できない。このため、その後、筐体１００を乾燥炉１０３で乾燥しても、ムラのある塗膜１０８が形成されるが、本実施の形態の筐体１およびその塗装方法によれば、均一で密着性の良い塗膜を形成することができる。

また、前処理槽１０１および電着塗装処理槽１０２から筐体１００を引き上げる際に、角穴がない筐体１００においては、処理液が筐体１００内部の袋構造に溜まり、汲出し１０４（液貯留）が発生する。その後、乾燥炉１０３において乾燥されるが、完全に乾燥し切れず最終的に要求された塗膜が正しく形成されない。

さらに、汲出し１０４が発生する場合、前工程の処理液が筐体１００と共に次の処理槽に持ち込まれ、次の処理槽の処理液と混ざり、処理が正しく行えないことがある。

また、エアポケット１０６や汲出し１０４が発生した場合、電着塗装された筐体１００は、塗膜の品質が悪く、防錆性能を持たない。塗装の防錆性能を持たせるために、エアポケット１０６や汲出し１０４が発生した場所の塗膜を研ぎ落として、手作業で再度塗装しなければならない。そのため、多数の工数がかかり、生産性が悪い。しかし、上記のように、本実施の形態の筐体１およびその塗装方法によれば、品質が良い塗膜を容易に形成することができ、塗装処理の生産性を向上させることができる。

次に、第２の実施形態に係る筐体について説明する。図６は、第２の実施の形態に係る筐体１０の全体斜視図を示している。なお、第１の実施の形態の筐体１と同一の部材については同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分について説明を行う。

図６に示すように、筐体１０は、第１の実施形態の筐体に加え、底板２と天井板３との間に中段板１１を備える。中段板１１は、略角盆形状を上下反転させた形状をなしている。中段板１１により、上側角部１Ｃの下側に中段角部１Ｅが形成される。そして、中段板１１の中段角部１Ｅの頂点１ｅの近傍には、角穴１１ｂが形成されている。角穴１１ｂは、中段板１１の上側と下側を連通している。

このような構成においても、中段板１１の内側（裏側）に貯留した空気を、角穴１１ｂから中段板１１の上側へ排出することができる。これにより、中段板１１の中段角部１Ｅの頂点１ｅに空気が溜まることがないので、塗膜を品質良く形成することができる。

次に、第３の実施形態に係る筐体について説明する。図７（ａ）は、本実施の形態における筐体１の下側角部１Ａを内側から見た斜視図、図７（ｂ）は、（ａ）に示した下側角部１Ａの分解斜視図を示している。なお、第１の実施の形態の筐体１と同一の部材については同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分について説明を行う。

底板２の下側角部１Ａに位置する角２Ｂには、切欠き２ｆが形成されている。そして、底板２の角２Ｂの切欠き２ｆと、支柱４の内面とにより、底板２の角２Ｂに角穴２ｇが形成される。

このような構成においても、下側角部１Ａの頂点１ａ近傍の角穴２ｇから処理液２４を排出させることができる。これにより、下側角部１Ａに余分な処理液２４が溜まらないので、筐体１を乾燥炉で乾燥させる際に、均一に焼付を行うことなうことができ、塗膜の品質を確保することができる。

なお、上側角部１Ｃの角３Ｂに、角穴３ｃに代えて、切欠き２ｆと同様の切欠きを形成し、当該切欠きと支柱４の内面とにより角穴を形成しても良い。

次に、第４の実施の態に係る筐体の塗装方法について説明する。

図８（ａ）は、本実施形態において筐体１をプラテン２１上に設置した状態の平面図を示し、図８（ｂ）は、本実施形態において筐体１をプラテン２１上に設置した状態の側面図を示し、図８（ｃ）は、本実施形態において筐体１の電着塗装時における空気および処理液の流れの説明図を示している。なお、第１の実施の形態の筐体１の製造方法と同一の部材については同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分について説明を行う。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、電着塗装処理の前に、筐体１をプラテン２１上に載せる。本実施形態では、角度調整部材２０はプラテン２１上に設置されておらず、筐体１は傾斜していない。次に、プラテン２１上に設置した筐体１をロードバー２５に水平に載せて、ロードバー２５を前処理槽および電着塗装処理槽に入れる。この時、図８（ｃ）に示すように、ロードバー２５を制御して、筐体１を、上側角部１Ｃが最も上側に位置し、下側角部１Ａが最も下側に位置するように傾ける。傾いた筐体１のうち最も上側に位置する上側角部１Ｃに空気２３が集まるが、曲げ穴５ｃおよび角穴３ｃを介して筐体１の外部に空気２３は排出される。

そして、前処理および電着塗装終了後、ロードバー２５を前処理槽および電着塗装処理槽から引き上げられることにより、傾いた筐体１のうち最も下側に位置する下側角部１Ａに処理液（電着塗料）２４が集まるが、曲げ穴５ｃおよび角穴２ｃを介して筐体１の外部に処理液２４は排出される。

このような筐体１の塗装方法によっても、上側角部１Ｃに空気２３が溜まることがないので、塗膜を品質良く形成することができ、下側角部１Ａに余分な処理液２４が溜まらないので、筐体１を乾燥炉で乾燥させる際に、均一に焼付を行うことなうことができ、塗膜の品質を確保することができる。

また、図９に示すように、筐体１を据え付ける際に、筐体１と設置面２６との間に固定用ベース２５を設置し、ベース２５上に角穴２ｃがくるように筐体１を設置する。この結果、ベース２５により角穴２ｃが塞がれ、筐体１内の密閉性が高まる。

また、図１０に示すように、底板２と、支柱４と、コーナー部材５とにより形成される空間に、角穴２ｃを塞ぐブッシュ２７を入れても良い。これにより、筐体１の外部から埃や水などが筐体１内部へ進入するのを防止することができ、筐体１内の密閉性を高めることができる。なお、ブッシュ２７により、上側角部１Ｃの角穴３ｃを塞いでも良い。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

例えば、第１の実施形態における筐体１は、下側角部１Ａおよび上側角部１Ｃの両方に、それぞれ角穴２ｃ、３ｃを形成したが、角穴を形成するのはいずれか一方の角部のみであっても良い。また、中段板１１の角１１Ａの対角に位置する角に、角穴を形成しても良い。また、天井板３の上側角部１Ｃに位置する角３Ｂの近傍に角穴３ｃを形成したが、角３Ｂに第３の実施形態の切欠き２ｆと同様の切欠きを形成することにより、角穴が形成されるようにしても良い。また、筐体１、１０の構造は、上記の実施形態に示した筐体の構造に限らない。また、角部の頂点を含むように角穴を形成しても良い。

１、１０：筐体、１ａ、１ｃ、１ｅ：頂点、２：底板、２ｃ、３ｃ、１１ｂ、２ｇ：角穴、２ｆ：切欠き、３：天井板、４：支柱、５：コーナー部材、７：底部、８：天井部、２１：プラテン、２２、２５：ロードバー

Claims (8)

1. 電気機器を格納し、天井部と底部とを有する筐体であって、
   前記底部の角部の頂点近傍に前記筐体の内側と外側とを連通する角穴が形成され、
   前記天井部の角部であって、前記底部の前記角部に対して対角線上に位置する角部の頂点近傍に前記筐体の内側と外側とを連通する角穴が形成されている筐体。
2. 前記天井部と前記底部との間に配置された中段板を更に有し、
   前記中段板の角部であって、前記天井部の前記角部の下方に位置する角部の頂点近傍に前記中段板の上側と下側とを連通する角穴が形成されている請求項１に記載の筐体。
3. 前記天井部と前記底部との間に配置された中段板を更に有し、
   前記中段板の角部であって、前記底部の前記角部の上方に位置する角部の頂点近傍に前記中段板の上側と下側とを連通する角穴が形成されている請求項１または請求項２に記載の筐体。
4. 前記底部の角部は、底板と、支柱と、前記底板と前記支柱とを連結するコーナー部材と、により構成され、
   前記角穴は、前記底板に形成されている、または、前記底板に形成された切欠きと前記支柱とにより形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の筐体。
5. 前記天井部の角部は、天井板と、支柱と、前記天井板と前記支柱とを連結するコーナー部材と、により構成され、
   前記角穴は、前記天井板に形成されている、または、前記天井板に形成された切欠きと前記支柱とにより形成されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の筐体。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の筐体の電着による塗装方法であって、
   前記底部の角部が最も下側に位置し、当該角部の対角線上に位置する前記天井部の角部が最も上側に位置するように前記筐体を傾斜させ、
   前記傾斜させた前記筐体を電着塗装処理槽に入れて電着塗装し、
   電着塗装後、前記傾斜させた前記筐体を前記電着塗装処理槽から引き上げる、塗装方法。
7. 角度調整部材が置かれたプラテン上に前記筐体を設置することにより、前記筐体を傾斜させる、請求項６に記載の塗装方法。
8. 前記電着塗装処理槽に入れるために前記筐体が載せられるロードバーを傾けることにより、前記筐体を傾斜させる、請求項６に記載の塗装方法。