JP6596477B2 - 粉体樹脂塗装装置及び粉体樹脂塗装方法。 - Google Patents

Description

本発明は、粉体樹脂塗装装置及び粉体樹脂塗装方法に関する。より詳しくは、流動浸漬法に基づいてワークに塗膜を形成する際に用いられる粉体樹脂塗装装置及び粉体樹脂塗装方法に関する。

流動浸漬法とはワークに塗膜を形成する塗装技術の１つである。より具体的には、流動浸漬法では、予め加熱しておいたワークを粉体樹脂が流動する粉体流動槽内に浸漬し、その熱によってワークの表面に粉体樹脂を溶着させ、塗膜を形成する。

このように流動浸漬法では、ワークを粉体樹脂に浸漬した部分に塗膜が形成されることから、粉体流動槽内に貯留されている粉体樹脂の表面（以下、単に「粉面」ともいう）に傾きや凹凸が存在すると、十分に塗膜が形成されない部分が生じてしまい、製品の品質が低下するおそれがある。そこで近年では、粉体流動槽内に底面からエアを供給しながら、この粉体流動槽を振動させることにより、粉面の傾きや凹凸を小さくしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２３４２４０号公報

ところで特許文献１の粉体樹脂塗装装置では、粉体流動槽の底面に直に設けられた水平加振手段によって粉体流動槽を水平方向に加振する。このため特許文献１の粉体樹脂塗装装置では、粉面が平坦になるように水平加振手段による加振振幅を大きくすると粉体流動槽の縁部で粉体樹脂が跳ねる場合がある。また粉体樹脂が跳ねないように加振振幅を小さくすると、粉面を十分に平坦にできなくなる場合がある。

本発明は、粉体流動槽内の粉体樹脂が跳ねることなく粉面を平坦にできる粉体樹脂塗装装置及び粉体樹脂塗装方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の粉体樹脂塗装装置（例えば、後述の粉体樹脂塗装装置１）は、粉体樹脂を貯留する槽（例えば、後述の粉体流動槽２）と、当該槽の底面（例えば、後述の底面２２ａ）に連結された振動機構（例えば、後述の振動機構５）と、前記槽と固定面（例えば、後述の固定面３３３）とを連結する支持部材（例えば、後述の支持部材３６）と、を備え、前記振動機構は、振動体（例えば、後述の振動ユニット５１）と、前記振動体と前記底面とを連結する連結機構（例えば、後述の連結機構５５）と、を備え、前記支持部材は、前記槽を前記固定面に対して弾性支持することを特徴とする。

（２）この場合、前記支持部材は、前記槽の縁部（例えば、後述の縁部２１ａ）よりも径方向内側に取り付けられていることが好ましい。

（３）この場合、前記振動体は、偏心した回転軸（例えば、後述の回転軸５２）を有する振動モータ（例えば、後述の振動モータ５３）と、当該振動モータを収容するハウジング（例えば、後述のハウジング５４）と、を備え、前記連結機構は、前記ハウジングと前記底面とを連結し、前記振動モータは、前記回転軸が前記槽の中心軸（例えば、後述の軸線Ｏ）と略同軸になるように前記連結機構を介して前記底面に連結されることが好ましい。

（４）この場合、前記振動モータの中心（例えば、後述の中心点Ｑ１）から前記連結機構と前記底面の第１連結部（例えば、後述の第１連結部Ｐ１）までの軸方向に沿った距離（例えば、後述の距離Ｌ１）は、前記中心軸から前記槽と前記支持部材との第２連結部（例えば、後述の第２連結部Ｐ２）までの前記軸方向に対し垂直な水平方向に沿った距離（例えば、後述の距離Ｌ２）よりも長いことが好ましい。

（５）この場合、前記連結機構は、前記ハウジングの対向する側面対にそれぞれ連結されかつ互いに平行に延びる第１支持板（例えば、後述の第１支持板５６１）及び第２支持板（例えば、後述の第２支持板５６２）と、前記第１及び第２支持板のうち前記槽側の端部（例えば、後述の第３支持板５６３）と前記底面とを連結する連結軸部材（例えば、後述の連結軸部材５８）と、を備え、前記回転軸から前記第１及び第２支持板までの水平方向に沿った距離は等しいことが好ましい。

（６）この場合、前記槽は、平面視で略円形状であり、前記連結軸部材は、前記中心軸と略同軸でありかつ前記第１及び第２支持板側から前記底面側に向かうに従い拡径する接頭円錐状であることが好ましい。

（７）この場合、前記槽は、平面視で略円形状であり、前記底面から前記槽の縁部までの前記軸方向に沿った距離（例えば、後述の距離Ｈ）は前記槽の直径（例えば、後述の直径２ｒ）以下であることが好ましい。

（８）本発明の粉体樹脂塗装方法は、粉体樹脂を貯留する槽（例えば、後述の粉体流動槽２）及び当該槽の底面（例えば、後述の底面２２ａ）に連結された振動機構（例えば、後述の振動機構５）を備える粉体樹脂塗装装置（例えば、後述の粉体樹脂塗装装置１）を用いてワークに粉体樹脂を塗布する方法であって、前記槽の水平方向に沿った加速度よりも鉛直方向に沿った加速度の方が大きくなるように前記振動機構を用いて前記槽を振動させながら、当該槽内に貯留されている粉体樹脂にワーク（例えば、後述のワークＷ）の塗装部位（例えば、後述の塗装部位Ｗ３）を浸漬し、当該塗装部位に粉体樹脂を塗布することを特徴とする。

（９）この場合、前記槽内に貯留されている粉体樹脂に前記ワークの塗装部位を浸漬する際には、前記振動機構を用いて、前記槽の前記鉛直方向に沿った加速度及び変位がともに前記槽の前記水平方向に沿った加速度及び変位よりも大きくなるように前記槽を振動させることが好ましい。

（１０）本発明の粉体樹脂塗装方法は、粉体樹脂を貯留する槽（例えば、後述の粉体流動槽２）及び当該槽の底面（例えば、後述の底面２２ａ）に連結された振動機構（例えば、後述の振動機構５）を備える粉体樹脂塗装装置（例えば、後述の粉体樹脂塗装装置１）を用いてワークに粉体樹脂を塗布する方法であって、前記槽の鉛直方向に沿った加速度及び変位が前記槽の中心から前記槽の縁部（例えば、後述の縁部２１ａ）に向かうに従い大きくなるように前記振動機構を用いて前記槽を振動させながら、当該槽の粉体貯留部の底面にエアを供給し、当該槽内に貯留されている粉体樹脂にワーク（例えば、後述のワークＷ）の塗装部位（例えば、後述の塗装部位Ｗ３）を浸漬し、当該塗装部位に粉体樹脂を塗布することを特徴とする。

（１）本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、粉体樹脂を貯留する槽の底面には、連結機構を介して振動体が連結され、さらにこの槽は固定面に支持部材を介して連結される。特に本発明の粉体樹脂塗装装置では、支持部材は、槽を固定面に対し弾性支持する。このため本発明では、振動体を振動させると、水平方向に沿った振動と鉛直方向に沿った振動とが複合的に組み合わさった槽の揺動運動を実現できる。このため本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、槽内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面を平坦にすることができる。

（２）後に図９〜図１２等を参照して説明するように、水平方向に沿った振動よりも鉛直方向に沿った振動の方が大きい揺動運動を実現すると、槽内の粉体樹脂を効果的に平坦化できる。そこで本発明の粉体樹脂塗装装置では、支持部材を槽の縁部よりも径方向内側に取り付ける。これにより、支持部材を槽の縁部よりも径方向外側に取り付けた場合と比較して、槽の鉛直方向に沿った振動の振幅を大きくできるので、槽内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面を平坦にすることができる。

（３）本発明の粉体樹脂塗装装置では、振動体を偏心した回転軸を有する振動モータと、これを収容するハウジングとで構成する。またこの振動モータを、回転軸が槽の中心軸と略同軸になるように連結機構を介して槽の底面に連結する。これにより、槽の揺動運動を容易に実現でき、ひいては槽内の粉体樹脂の粉面をさらに平坦にすることができる。

（４）本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、槽の底面における第１連結部には連結機構を介して振動モータが連結され、槽の第２連結部には支持部材を介して固定面が連結される。振動モータは、その回転軸が槽の中心軸と略同軸になるように連結機構を介して底面の第１連結部で連結されている。特に本発明の粉体樹脂塗装装置では、振動モータの中心から槽の底面における第１連結部までの軸方向（すなわち、鉛直方向）に沿った距離は、槽の中心軸から第２連結部までの水平方向に沿った距離よりも長い。このため、振動モータを回転させると、槽は、鉛直方向に沿って水平方向よりも大きな加速度で振動し、この結果、槽の底面が第１連結部を中心として固定面に対し傾斜するような揺動運動をする。このため本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、槽内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面を平坦にすることができる。

（５）本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、振動モータのハウジングは、少なくとも２枚の支持板によってその回転軸を中心として均等に挟持される。したがって振動モータによってその偏心した回転軸を回転させると、槽の底面には、上記２枚の支持板と連結軸部材とを介して、第１連結部を中心として鉛直方向に沿った振動を均等に伝達させることができる。よって本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、槽内の粉体樹脂の粉面をさらに平坦にすることができる。

（６）本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、槽の中心軸と略同軸に設けられた接頭円錐状の連結軸部材を介して振動モータのハウジングの振動を槽の底面に伝達することにより、鉛直方向に沿った振動を、第１連結部を中心として同心円状に槽に伝達させることができる。よって本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、槽内の粉体樹脂の粉面をさらに平坦にすることができる。

（７）本発明の粉体樹脂塗装装置では、槽の底面から槽の縁部までの軸方向に沿った距離を槽の直径以下にすることにより、槽の鉛直方向に沿った変位を水平方向に沿った変位よりも大きくすることができる。このため本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、槽内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面をさらに平坦にすることができる。

（８）本発明の粉体樹脂塗装方法では、槽の水平方向に沿った加速度よりも鉛直方向に沿った加速度の方が大きくなるように、槽の底面に連結された振動機構を用いて槽を振動させながら、この槽内に貯留されている粉体樹脂にワークの塗装部位を浸漬し、これにより塗装部位に粉体樹脂を塗布する。ここで、槽を振動させる際には、水平方向に沿った加速度よりも鉛直方法に沿った加速度の方が大きくなるように槽を振動させることにより、槽は、その底面が水平面に対し傾斜するような揺動運動をするので、槽内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面を平坦にすることができる。また本発明の粉体樹脂塗装方法では、このように粉面が平坦に維持された粉体樹脂にワークの塗装部位を浸漬することにより、この塗装部位にはまんべんなく塗膜を形成することができるので、製品の品質を向上することができる。

（９）本発明の粉体樹脂塗装方法では、振動機構を用いて、槽の鉛直方向に沿った加速度及び変位がともに水平方向に沿った加速度及び変位よりも大きくなるように槽を振動させる。これにより、槽内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面をさらに平坦にすることができ、製品の品質をさらに向上できる。

（１０）本発明の粉体樹脂塗装方法では、槽の鉛直方向に沿った加速度及び変位が、槽の中心から縁部に向かうに従い大きくなるように、槽の底面に連結された振動機構を用いて槽を振動させながら、槽の粉体貯留部の底面にエアを供給する。本発明ではこのように槽を振動させることにより、槽内の粉体樹脂のかさ密度を、中心から縁部に向かうに従って高くすることができるので、縁部側よりも中心側の方がエアが通りやすくなる。従って本発明によれば、粉体貯留部の底面にエアを供給すると、槽内には、粉面側において中心から縁部へ放射状に流れる粉体樹脂の対流を形成することができる。したがってこのような粉体樹脂の対流が形成された槽内にワークの塗装部位を浸漬し、塗装部位に粉体樹脂を塗布することにより、塗装部位にはまんべんなく塗膜を形成することができるので、製品の品質を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る粉体樹脂塗装方法が適用された粉体樹脂塗装装置の構成を示す部分断面図である。 粉体流動槽及び台座部の一部の構成を示す斜視図である。 粉体流動槽内における粉体樹脂に作用する加速度の分布の測定結果を示す図である。 粉体流動槽内における粉体樹脂に作用する変位の分布の測定結果を示す図である。 粉体流動槽を上面から視た図であり、加速度及び変位の測定位置を示す図である。 粉体流動槽内における粉体樹脂に作用するタッピング力の分布を示す図である。 粉体流動槽内における粉体樹脂のかさ密度の分布を示す図である。 粉体流動槽内において形成される対流を模式的に示す図である。 ハウジングの振動時に粉体流動槽に作用する力を説明するための図である。 粉体流動槽が振動により傾いたときにおける縁部の鉛直方向及び水平方向に沿った変位の大きさと、粉体流動槽の高さ及び半径の大きさとの関係を説明するための図である。 粉体流動槽の高さと半径の比と水平方向に沿った変位との関係を示す図である。 上記実施形態に係る粉体樹脂塗装方法の手順を示すフローチャートである。 比較例の粉体樹脂塗装方法によって粉体流動槽を振動させた場合における粉体流動槽内の粉面の状態を示す図である。 実施例の粉体樹脂塗装方法によって粉体流動槽を振動させた場合における粉体流動槽内の粉面の状態を示す図である。 比較例の粉体樹脂塗装方法によって粉体流動槽を振動させた場合における粉体流動槽の所定の測定位置における粉面の高さの時間変化を示す図である。 実施例の粉体樹脂塗装方法によって粉体流動槽を振動させた場合における粉体流動槽の所定の測定位置における粉面の高さの時間変化を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る粉体樹脂塗装方法が適用された粉体樹脂塗装装置１の構成を示す部分断面図である。粉体樹脂塗装装置１は、流動浸漬法に基づいてワークＷに塗膜を形成するために用いられるものであり、粉体樹脂を貯留する粉体流動槽２と、この粉体流動槽２を図示しない設置面上で支持する台座部３と、粉体流動槽２の底面２２ａに連結された振動機構５と、粉体流動槽２内の粉面高さを検出するレベルメータ７と、振動機構５を制御する制御装置８と、を備える。

なお以下では、車両に搭載される電動機の一部品であるステータをワークＷとした場合について説明するが、本発明はこれに限らない。ステータであるワークＷは、円筒状のステータコアＷ１と、このステータコアＷ１の内部に形成された複数のスロットに設けられたステータコイルＷ２と、を組み合わせて構成される。またワークＷのうち、ステータコイルＷ２の鉛直方向下端部が塗装部位Ｗ３となっている。以下では、粉体樹脂塗装装置１を用いて、塗装部位Ｗ３に樹脂の塗膜を形成し、この塗装部位Ｗ３に絶縁被覆を施す場合について説明する。

図２は、粉体流動槽２及び台座部３の一部の構成を示す斜視図である。粉体流動槽２は、平面視では略円形状である。粉体流動槽２は、鉛直方向に沿って延びる円筒状の胴体２１と、この胴体２１の底に設けられた円盤状の底板２２と、胴体２１の内部に設けられた２枚の円盤状の第１仕切板２３及び第２仕切板２４と、を備える。これら第１及び第２仕切板２３，２４には、それぞれ粉状の粉体樹脂の粒径よりも小さな孔が無数に形成された多孔質板が用いられる。

粉体流動槽２において、粉状の粉体樹脂が貯留される粉体貯留部２５は、第２仕切板２４を底板としてこの第２仕切板２４から胴体２１の縁部２１ａまでの空間によって形成される。また粉体流動槽２には、底板２２と第１仕切板２３とで区画される空間によって第１エアチャンバ２６が形成され、第１仕切板２３と第２仕切板２４とで区画される空間によって第２エアチャンバ２７が形成される。また第１エアチャンバ２６内には、図示しないエア供給装置からのエアが供給される。第１エアチャンバ２６内に供給されるエアは、多孔質体である第１仕切板２３を介して第２エアチャンバ２７内に流れ込み、さらに多孔質体である第２仕切板２４を介して粉体貯留部２５内に流れ込み、この粉体貯留部２５内に貯留されている粉体樹脂を流動させる。

なお以下では、粉体流動槽２の底面２２ａから縁部２１ａまでの軸線Ｏに沿った長さ、すなわち粉体流動槽２の高さを“Ｈ”と表記する。また粉体流動槽２の半径を“ｒ”と表記する。またこれら粉体流動槽２の高さＨ及び半径ｒの好ましい設定については、後に詳述する。

台座部３は、鉛直方向に沿って延びる複数の柱状の固定フレーム３１，３２と、水平方向に沿って延びる板状の固定プレート３３と、粉体流動槽２を固定プレート３３に対して弾性支持する複数の支持部材３６と、を備える。

固定フレーム３１，３２の鉛直方向下方側の端部は、それぞれ図示しない設置面に固定されている。

固定プレート３３は、平面視では略円盤状であり、粉体流動槽２の軸線Ｏと同軸に設けられている。固定プレート３３は、粉体流動槽２と略等しい径を有する環状の小径プレート３３１と、小径プレート３３１よりも大きな径を有する大径プレート３３５と、径方向に沿って延びこれら小径プレート３３１と大径プレート３３５とを連結する連結プレート３３６と、を備える。小径プレート３３１には、振動機構５を挿通するための貫通孔３３２が形成されている。また大径プレート３３５には、複数のボルト孔３３７が形成されている。

固定プレート３３は、小径プレート３３１の粉体流動槽２側の面である固定面３３３が水平になるように、固定フレーム３１，３２の鉛直方向上方側の上端部３１ａ，３２ａと大径プレート３３５とを複数のボルト３３８で締結することによって、固定フレーム３１，３２に固定される。

支持部材３６は、鉛直方向に沿って延び、粉体流動槽２と小径プレート３３１の固定面３３３とを、弾性部材を介して連結することにより、この粉体流動槽２を固定面３３３に対し弾性支持する。支持部材３６は、粉体流動槽２の底面２２ａに固定された脚部３６１と、脚部３６１の下端面３６２と小径プレート３３１の固定面３３３との間に介装された弾性部材３６３と、を備える。弾性部材３６３には、例えばゴムが用いられる。支持部材３６は、図１や図２等に示すように、粉体流動槽２の底面２２ａのうち、縁部２１ａよりも軸線Ｏ側に設けられている。このように、粉体流動槽２は、固定面３３３に対し弾性部材３６３を介して連結されているため、後述の振動機構５によって粉体流動槽２を振動させると、粉体流動槽２を固定面３３３に対し傾くように揺動させることが可能となっている。なお以下では、粉体流動槽２の底面２２ａに固定された脚部３６１と弾性部材３６３とが接触する部分を第２連結部Ｐ２という。また粉体流動槽２の軸線Ｏからこの第２連結部Ｐ２までの水平方向に沿った距離を“Ｌ２”と表記する。なお、図１及び図２に示すように、支持部材３６は、粉体流動槽２の底面２２ａに複数（本実施形態の例では、４つ）、周方向に沿って等間隔で設けられている。

振動機構５は、柱状の振動体としての振動ユニット５１と、振動ユニット５１と粉体流動槽２の底面２２ａとを連結する連結機構５５と、を備える。

振動ユニット５１は、回転軸５２を有する振動モータ５３と、この振動モータ５３を収容するハウジング５４と、を備える。振動モータ５３は、制御装置８からの制御信号に応じた振動数で回転軸５２を回転させる。この回転軸５２は、粉体流動槽２の軸線Ｏと略同軸になるように連結機構５５を介して粉体流動槽２の底面２２ａに連結されている。またこの回転軸５２には、図示しない偏心おもりが取り付けられている。したがって、振動モータ５３によって偏心した回転軸５２を回転させると、ハウジング５４が振動する。より具体的には、ハウジング５４は、その中心点Ｑ１が軸線Ｏに対し垂直な水平面内において、軸線Ｏを中心とした円運動をするように振動する。

連結機構５５は、ハウジング５４を保持するブラケット５６と、軸線Ｏと略同軸に延びブラケット５６と粉体流動槽２の底面２２ａとを連結する連結軸部材５８と、を備える。

ブラケット５６は、互いに平行かつ軸線Ｏと平行に延びる板状の第１支持板５６１及び第２支持板５６２と、水平方向に沿って延びる板状でありこれら支持板５６１，５６２の鉛直方向上方側の端部を連結する第３支持板５６３と、を備える。第１支持板５６１及び第２支持板５６２は、それぞれ、ハウジング５４の対向する側面対にそれぞれ連結されている。また、回転軸５２から第１支持板５６１及び第２支持板５６２までの水平方向に沿った距離は等しい。すなわち、ハウジング５４は、２枚の支持板５６１，５６２によって、回転軸５２を中心として均等に挟持される。また図１に示すように、ハウジング５４は、固定プレート３３よりも鉛直方向下方側に位置するように、ブラケット５６によって保持される。

連結軸部材５８は、軸線Ｏと略同軸に延びる軸部５８１及び連結部５８２を備え、固定プレート３３よりも鉛直方向下方側に設けられたブラケット５６と固定プレート３３よりも鉛直方向上方側に設けられた粉体流動槽２の底面２２ａとを連結する。連結部５８２は、接頭円錐状であり、ブラケット５６側の円形頂面５８２ａから粉体流動槽２の底面２２ａ側の円形底面５８２ｂに向かうに従い拡径する。軸部５８１の鉛直方向下端側はブラケット５６の第３支持板５６３に固定され、鉛直方向上端側は連結部５８２の円形頂面５８２ａに固定されている。また連結部５８２の円形底面５８２ｂは、粉体流動槽２の底面２２ａに固定されている。なお以下では、粉体流動槽２の底面２２ａに接触する連結部５８２の円形底面５８２ｂの中心を第１連結部Ｐ１という。またハウジング５４の中心点Ｑ１からこの第１連結部Ｐ１までの軸線Ｏに沿った距離を“Ｌ１”と表記する。

また、連結軸部材５８のうち、最も大径の連結部５８２の円形底面５８２ｂの外径は、固定プレート３３の中央に形成されている貫通孔３３２の内径よりも小さい。このため、上記のようにハウジング５４が振動した場合であっても、連結軸部材５８は固定プレート３３と接触しないようになっている。したがってハウジング５４で発生した振動は、固定プレート３３で減衰されずに、ブラケット５６及び連結軸部材５８を介して粉体流動槽２に伝達する。

レベルメータ７は、粉体流動槽２の上方側に設けられる。レベルメータ７は、粉体流動槽２内に貯留されている粉体樹脂の粉面の高さ（より具体的には、所定の基準（例えば、縁部２１ａ）から軸線Ｏに沿った距離）を、例えば三角測距法に基づいて検出し、検出値に応じた信号を制御装置８へ送信する。より具体的には、レベルメータ７は、光源から粉体流動槽２内の所定の測定位置に向けてレーザ光を発信するとともに、粉面で反射したレーザ光が受光素子で結像する位置に基づいて測定位置における粉面の高さを測定する。

制御装置８は、予め定められたプログラムに従って粉体流動槽２内の粉面を平坦化するようなエア供給装置から第１エアチャンバ２６へのエア供給量の目標及び振動モータ５３の振動数の目標を決定し、これら目標が実現するようにエア供給装置及び振動モータ５３を駆動する。

次に図３Ａから図３Ｃを参照して、粉体樹脂塗装装置１の粉体流動槽２内において実現される粉体樹脂の振動態様について説明する。

図３Ａは、粉体流動槽２内における粉体樹脂に作用する加速度の分布の測定結果を示す図である。図３Ｂは、粉体流動槽２内における粉体樹脂の変位の分布の測定結果を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂは、上記粉体樹脂塗装装置１において、粉体流動槽２の底面２２ａを固定面３３３に対し支持部材３６で弾性支持するとともに、振動ユニット５１で発生した振動を連結機構５５を介して粉体流動槽２の底面２２ａの中心に伝達することによって粉体流動槽２を振動させた場合に得られた結果である。また図３Ｃは、粉体流動槽２を上面から視た図であり、上記加速度及び変位の測定位置を示す図である。図３Ｃに示すように、加速度及び変位の測定点は、粉体流動槽２内の中心から縁部２１ａまで径方向に沿って等間隔で９つ設定した。またＸ軸及びＹ軸は水平面と平行な軸であり、Ｚ軸は鉛直方向と平行な軸である。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、粉体樹脂の水平方向に沿った振動の変位及び加速度は、ともに粉体流動槽２の中心からの距離によらず概ね一定である。これに対し粉体流動槽２内の粉体樹脂の鉛直方向に沿った加速度及び変位は、粉体流動槽２の中心から縁部２１ａに向かうに従い大きくなる。

次に図４Ａ〜図４Ｃを参照して、粉体樹脂塗料装置１の粉体流動槽２内において実現される粉体樹脂の対流について説明する。

図４Ａは、粉体流動槽２内における粉体樹脂に作用するタッピング力の分布を模式的に示す図であり、図４Ｂは、粉体流動槽２内における粉体樹脂のかさ密度の分布を模式的に示す図である。

本実施形態の粉体樹脂塗装装置１によれば、粉体流動槽２内の粉体樹脂の鉛直方向に沿った加速度及び変位は、粉体流動槽２の中心から縁部２１ａに向かうに従い大きくなるような振動を実現できる。このため、粉体流動槽２内の粉体樹脂に作用するタッピング力は、図４Ａに示すように、中心から縁部２２ａ側に向かうに従い大きくなる。またこれにより、粉体流動槽２内の粉体樹脂のかさ密度は、図４Ｂに示すように、粉体流動槽２の中心から縁部２２ａに向かうに従い高くなる。

図４Ｃは、粉体流動槽２内において形成される対流を模式的に示す図である。上述のように、粉体流動槽２内の粉体樹脂のかさ密度は、粉体流動槽２の中心が最も低くなっている。このため粉体流動槽２の中心においてエアが最も通りやすくなっている。このため、粉体流動槽２の粉体貯留部２５内にその底面である第２仕切板２４からエアを供給すると、図４Ｃにおいて矢印で示すように、粉体流動槽２内の粉面側において中心から縁部２２ａ側へ放射状に流れる粉体樹脂の対流が発生する。この対流によって、粉体流動槽２内には平坦な粉面が形成される。

次に、以上のような粉体樹脂塗装装置１における距離Ｌ１，Ｌ２と、粉体流動槽２の高さＨ及び半径ｒとの好ましい設定範囲について説明する。

図５は、ハウジング５４の振動時に粉体流動槽２に作用する力を説明するための図である。図５に示すように、中心点Ｑ１を力点とし、第１連結部Ｐ１を支点とし、第２連結部Ｐ２を作用点とすると、中心点Ｑ１に水平方向に沿った力Ｆ１を加えると、粉体流動槽２には鉛直方向に沿った力Ｆ２が作用する。この際、粉体流動槽２を鉛直方向に沿って振動させる力Ｆ２は、力点から支点までの距離Ｌ１及び支点から作用点までの距離Ｌ２を用いると、Ｆ２＝（Ｌ１／Ｌ２）×Ｆ１と表すことができる。すなわち、距離Ｌ１を長くし距離Ｌ２を短くするほど、粉体流動槽２を鉛直方向に沿って強く振動させることができる。

また、後に図９〜図１２を参照して説明するように、粉体流動槽２内の粉面を平坦化するためには、粉体流動槽２の鉛直方向に沿った振動加速度を水平方向に沿った振動加速度よりも大きくすることが有効である。そこで本実施形態では、粉体流動槽２の鉛直方向に沿った振動加速度を水平方向に沿った振動加速度よりも大きくできるよう、ハウジング５４の中心点Ｑ１から第１連結部Ｐ１までの軸線Ｏに沿った距離Ｌ１を、軸線Ｏから第２連結部Ｐ２までの水平方向に沿った距離Ｌ２よりも長くする。

図６は、粉体流動槽２が振動により傾いたときにおける縁部２１ａの鉛直方向及び水平方向に沿った変位の大きさと、粉体流動槽２の高さＨ及び半径ｒの大きさとの関係を説明するための図である。図６に示すように、振動機構５で発生した振動によって粉体流動槽２が傾くと、縁部２１ａは、鉛直方向に沿って“ｈ１”だけ変位し、水平方向（径方向）に沿って“ｈ２”だけ変位する。またこれら変位ｈ１とｈ２の比は、粉体流動槽２の高さＨと半径ｒとの比によって変化する。

図７は、粉体流動槽２の高さＨと半径ｒの比（Ｈ／ｒ）と、水平方向に沿った変位ｈ２との関係を示す図である。なお図７には、鉛直方向に沿った変位ｈ１が一定になるように高さと半径の比Ｈ／ｒに応じて粉体流動槽２を傾ける角度を変化させた。図７に示すように、高さと半径の比Ｈ／ｒが大きくなるほど水平方向に沿った変位ｈ２が大きくなる。また比Ｈ／ｒが２より大きくなると、すなわち高さＨが直径２ｒより大きくなると、水平方向に沿った変位ｈ２は、鉛直方向に沿った変位ｈ１よりも大きくなる。

また、後に図９〜図１２を参照して説明するように、粉体流動槽２内の粉面を平坦化するためには、粉体流動槽２の鉛直方向に沿った変位を水平方向に沿った変位よりも大きくすることが有効である。そこで本実施形態では、粉体流動槽２の鉛直方向に沿った変位を水平方向に沿った変位よりも大きくできるよう、粉体流動槽２の高さＨは、その直径２ｒ以下とする。

次に、本実施形態に係る粉体樹脂塗装方法の具体的な手順について説明する。
図８は、粉体樹脂塗装方法の手順を示すフローチャートである。図８に示すように、粉体樹脂塗装方法は、加熱工程（Ｓ１）と、浸漬工程（Ｓ２）と、再加熱工程（Ｓ３）と、を備える。

先ず、加熱工程（Ｓ１）では、ワークＷを所定の温度まで加熱する。次に浸漬工程（Ｓ２）では、振動機構５及びエア供給装置を用いることによって、粉体流動槽２内に、図４Ｃに示すような粉体樹脂の対流を形成しながら、粉体流動槽２内に貯留されている粉体樹脂に、加熱されたワークＷの塗装部位Ｗ３を浸漬し、塗装部位Ｗ３に粉体樹脂を溶着させる。特にこの浸漬工程において粉体流動槽２内に貯留されている粉体樹脂に塗装部位Ｗ３を浸漬する際には、エア供給装置を用いて所定量のエアを供給しながら、振動機構５を用いて、粉体流動槽２の鉛直方向に沿った振動加速度及び変位がともに水平方向に沿った振動加速度及び変位よりも大きくなるように粉体流動槽２を振動させる。なお、上記粉体樹脂塗装装置１を用いた場合には、上述のように距離Ｌ１を距離Ｌ２よりも長くし、粉体流動槽２の高さＨを直径２ｒ以下とすることにより、粉体流動槽２の鉛直方向に沿った振動加速度及び変位が水平方向に沿った振動加速度及び変位よりも大きくなるように粉体流動槽２を振動させることができる。また、再加熱工程（Ｓ３）では、ワークＷを粉体流動槽２から引き上げ、さらにこのワークＷを再度加熱することにより、塗装部位Ｗ３に樹脂の塗膜を形成する。

次に、粉体流動槽２の振動加速度及び変位と粉体流動槽２内に貯留されている粉体樹脂の粉面の変動との間に存在する相関関係を検証するために行った試験とその結果について、図９〜図１２を参照しながら説明する。

図９は、比較例の粉体樹脂塗装方法によって粉体流動槽を振動させた場合における粉体流動槽内の粉面の状態を示す図である。また図１０は、実施例の粉体樹脂塗装方法によって粉体流動槽を振動させた場合における粉体流動槽内の粉面の状態を示す図である。

なお比較例の粉体樹脂塗装方法では、下記表１に示すような振動加速度及び変位の下で粉体流動槽を振動させた。ここで粉体振動槽の振動加速度及び変位は、その縁部に取り付けたセンサを用いて測定した。また下記表においてＺ軸は鉛直方向と平行な軸であり、Ｘ軸及びＹ軸は水平面と平行な軸である。より具体的には、Ｘ軸は周方向と平行な軸であり、Ｙ軸は径方向と平行な軸である。下記表１に示すように、比較例の粉体樹脂塗装方法では、粉体流動槽の鉛直方向に沿った振動加速度及び変位を、ともに水平方向に沿った振動加速度及び変位よりも小さくした。

また実施例の粉体樹脂塗装方法では、下記表２に示すような振動加速度及び変位の下で粉体流動槽を振動させた。下記表２に示すように、実施例の粉体樹脂塗装方法では、粉体流動槽の鉛直方向に沿った振動加速度及び変位を、ともに水平方向に沿った振動加速度及び変位よりも大きくした。

これら図９及び図１０を比較して明らかなように、比較例の粉体樹脂塗装方法に基づいて粉体流動槽を振動させた場合よりも、実施例の粉体樹脂塗装方法に基づいて粉体流動槽を振動させた場合の方が、粉面を平坦に仕上げることができる。

図１１は、比較例の粉体樹脂塗装方法によって粉体流動槽を振動させた場合における粉体流動槽の所定の測定位置（図９における位置Ｒ１）における粉面の高さの時間変化を示す図である。また図１２は、実施例の粉体樹脂塗装方法によって粉体流動槽を振動させた場合における粉体流動槽の所定の測定位置（図１０における位置Ｒ２）における粉面の高さの時間変化を示す図である。比較例の粉体樹脂塗装方法によれば、粉面の変動幅は１．８ｍｍであった。これに対し、実施例の粉体樹脂塗装方法によれば、粉面の変動幅は１．３ｍｍであった。

以上のように、粉体流動槽の鉛直方向に沿った振動加速度及び変位がともに水平方向に沿った振動加速度及び変位よりも大きくなるように粉体流動槽を振動させる本実施形態の粉体樹脂塗装方法によれば、粉面を平坦にできかつその変動幅を小さくできる。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）粉体樹脂塗装装置１によれば、粉体樹脂を貯留する粉体流動槽２の底面２２ａには、連結機構５５を介して振動ユニット１が連結され、さらにこの粉体流動槽２は固定面３３３に支持部材３６を介して連結される。特に粉体樹脂塗装装置１では、支持部材３６は、粉体流動槽２を固定面３３３に対し弾性支持する。このため粉体樹脂塗装装置１では、振動ユニット１を振動させると、水平方向に沿った振動と鉛直方向に沿った振動とが複合的に組み合わさった槽の揺動運動を実現できる。このため粉体樹脂塗装装置１によれば、粉体流動槽２内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面を平坦にすることができる。

（２）図９〜図１２等を参照して説明したように、水平方向に沿った振動よりも鉛直方向に沿った振動の方が大きい揺動運動を実現すると、粉体流動槽２内の粉体樹脂を効果的に平坦化できる。そこで粉体樹脂塗装装置１では、支持部材３６を粉体流動槽２の縁部２１ａよりも径方向内側に取り付ける。これにより、支持部材３６を粉体流動槽２の縁部２１ａよりも径方向外側に取り付けた場合と比較して、粉体流動槽２の鉛直方向に沿った振動の振幅を大きくできるので、粉体流動槽２内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面を平坦にすることができる。

（３）粉体樹脂塗装装置１では、振動ユニット１を偏心した回転軸５２を有する振動モータ５３と、これを収容するハウジング５６とで構成する。またこの振動モータ５３を、回転軸５２が粉体流動槽２の軸線Ｏと略同軸になるように連結機構５５を介して粉体流動槽２の底面２２ａに連結する。これにより、粉体流動槽２の揺動運動を容易に実現でき、ひいては粉体流動槽２内の粉体樹脂の粉面をさらに平坦にすることができる。

（４）粉体樹脂塗装装置１では、振動モータ５３のハウジング５４の中心点Ｑ１から粉体流動槽２の底面２２ａにおける第１連結部Ｐ１までの軸線Ｏに沿った距離Ｌ１は、粉体流動槽２の軸線Ｏから第２連結部Ｐ２までの水平方向に沿った距離Ｌ２よりも長い。このため、振動モータ５３を回転させると、粉体流動槽２は、鉛直方向に沿って水平方向よりも大きな加速度で振動し、この結果、粉体流動槽２の底面２２ａが第１連結部Ｐ１を中心として固定面３３３に対し傾斜するような揺動運動をする。このため粉体樹脂塗装装置１によれば、粉体流動槽２内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面を平坦にすることができる。

（５）粉体樹脂塗装装置１によれば、ハウジング５４は、少なくとも２枚の支持板５６１，５６２によってその回転軸５２を中心として均等に挟持される。したがって振動モータ５３によってその偏心した回転軸５２を回転させると、粉体流動槽２の底面２２ａには、上記２枚の支持板５６１，５６２と連結軸部材５８とを介して、第１連結部Ｐ１を中心として鉛直方向に沿った振動を均等に伝達させることができる。よって粉体樹脂塗装装置１によれば、粉体流動槽２内の粉体樹脂の粉面をさらに平坦にすることができる。

（６）粉体樹脂塗装装置１によれば、粉体流動槽２の軸線Ｏと略同軸に設けられた接頭円錐状の連結軸部材５８を介してハウジング５４の振動を粉体流動槽２の底面２２ａに伝達することにより、鉛直方向に沿った振動を、第１連結部Ｐを中心として同心円状に粉体流動槽２に伝達させることができる。よって粉体樹脂塗装装置１によれば、粉体流動槽２内の粉体樹脂の粉面をさらに平坦にすることができる。

（７）粉体樹脂塗装装置１では、粉体流動槽２の高さＨを粉体流動槽２の直径２ｒ以下にすることにより、粉体流動槽２の鉛直方向に沿った変位を水平方向に沿った変位よりも大きくすることができる。このため粉体樹脂塗装装置１によれば、粉体流動槽２内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面をさらに平坦にすることができる。

（８）粉体樹脂塗装方法では、水平方向に沿った加速度よりも鉛直方法に沿った加速度の方が大きくなるように粉体流動槽２を振動させることにより、粉体流動槽２は、その底面２２ａが水平面に対し傾斜するような揺動運動をするので、粉体流動槽２内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面を平坦にすることができる。また粉体樹脂塗装方法では、このように粉面が平坦に維持された粉体樹脂にワークＷの塗装部位Ｗ３を浸漬することにより、この塗装部位Ｗ３にはまんべんなく塗膜を形成することができるので、製品の品質を向上することができる。

（９）粉体樹脂塗装方法では、振動機構５を用いて、粉体流動槽２の鉛直方向に沿った加速度及び変位がともに水平方向に沿った加速度及び変位よりも大きくなるように粉体流動槽２を振動させる。これにより、粉体流動槽２内の粉体樹脂を跳ねさせることなく粉面をさらに平坦にすることができ、製品の品質をさらに向上できる。

（１０）粉体樹脂塗装方法では、粉体流動槽２の鉛直方向に沿った加速度及び変位が、粉体流動槽２の中心から縁部２２ａに向かうに従い大きくなるように、粉体流動槽２の底面２２ａに連結された振動機構５を用いて粉体流動槽２を振動させながら、粉体流動槽２の粉体貯留部２５の底板である第２仕切板２４にエアを供給する。粉体樹脂塗装方法ではこのように粉体流動槽２を振動させることにより、粉体流動槽２内の粉体樹脂のかさ密度を、中心から縁部２２ａに向かうに従って高くすることができるので、縁部２２ａ側よりも中心側の方がエアが通りやすくなる。従って粉体樹脂塗装方法によれば、粉体貯留部２５の底面にエアを供給すると、粉体流動槽２内には、粉面側において中心から縁部２２ａへ放射状に流れる粉体樹脂の対流を形成することができる。したがってこのような粉体樹脂の対流が形成された粉体流動槽２内にワークの塗装部位Ｗ３を浸漬し、塗装部位Ｗ３に粉体樹脂を塗布することにより、塗装部位Ｗ３にはまんべんなく塗膜を形成することができるので、製品の品質を向上することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。

１…粉体樹脂塗装装置
２…粉体流動槽（槽）
２１ａ…縁部
２２ａ…底面
３…台座部
３３３…固定面
３６…支持部材
５…振動機構
５１…振動ユニット（振動体）
５３…振動モータ
５２…回転軸
５４…ハウジング
５５…連結機構
５６１…第１支持板
５６２…第２支持板
５８…連結軸部材
Ｏ…軸線（中心軸）
Ｐ１…第１連結部
Ｐ２…第２連結部（第２連結部）
Ｑ１…中心点（中心）

Claims (10)

1. 粉体樹脂を貯留する槽と、当該槽の底面に連結された振動機構と、前記槽と固定面とを連結する支持部材と、を備える粉体樹脂塗装装置であって、
   前記振動機構は、振動体と、前記振動体と前記底面とを連結する連結機構と、を備え、
   前記支持部材は、前記槽を前記固定面に対して弾性支持し、
   前記振動体は、偏心した回転軸を有する振動モータと、当該振動モータを収容するハウジングと、を備え、
   前記連結機構は、前記ハウジングと前記底面とを連結し、
   前記底面と前記ハウジングとは前記槽の中心軸に沿って離間していることを特徴とする粉体樹脂塗装装置。
2. 前記支持部材は、前記槽の縁部よりも径方向内側に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の粉体樹脂塗装装置。
3. 前記振動モータは、前記回転軸が前記中心軸と略同軸になるように前記連結機構を介して前記底面に連結されることを特徴とする請求項２に記載の粉体樹脂塗装装置。
4. 前記振動モータの中心から前記連結機構と前記底面の第１連結部までの軸方向に沿った距離は、前記中心軸から前記槽と前記支持部材との第２連結部までの前記軸方向に対し垂直な水平方向に沿った距離よりも長いことを特徴とする請求項３に記載の粉体樹脂塗装装置。
5. 前記連結機構は、前記ハウジングの対向する側面対にそれぞれ連結されかつ互いに平行に延びる第１支持板及び第２支持板と、前記第１及び第２支持板のうち前記槽側の端部と前記底面とを連結する連結軸部材と、を備え、
   前記回転軸から前記第１及び第２支持板までの水平方向に沿った距離は等しいことを特徴とする請求項４に記載の粉体樹脂塗装装置。
6. 前記槽は、平面視で略円形状であり、
   前記連結軸部材は、前記中心軸と略同軸でありかつ前記第１及び第２支持板側から前記底面側に向かうに従い拡径する接頭円錐状であることを特徴とする請求項５に記載の粉体樹脂塗装装置。
7. 粉体樹脂を貯留する槽と、当該槽の底面に連結された振動機構と、前記槽と固定面とを連結する支持部材と、を備える粉体樹脂塗装装置であって、
   前記振動機構は、振動体と、前記振動体と前記底面とを連結する連結機構と、を備え、
   前記支持部材は、前記槽を前記固定面に対して弾性支持し、
   前記槽は、軸方向に沿って延びる円筒状かつ平面視で略円形状であり、
   前記底面から前記槽の縁部までの前記軸方向に沿った距離は前記槽の直径以下であり、
   前記振動機構によって前記槽を振動させたときにおける前記槽の鉛直方向に沿った変位は水平方向に沿った変位よりも大きいことを特徴とする粉体樹脂塗装装置。
8. 粉体樹脂を貯留する槽及び当該槽の底面に連結された振動機構を備える粉体樹脂塗装装置を用いてワークに粉体樹脂を塗布する粉体樹脂塗装方法であって、
   前記槽の水平方向に沿った加速度よりも鉛直方向に沿った加速度の方が大きくなるように前記振動機構を用いて前記槽を振動させながら、当該槽内に貯留されている粉体樹脂にワークの塗装部位を浸漬し、当該塗装部位に粉体樹脂を塗布することを特徴とする粉体樹脂塗装方法。
9. 前記槽内に貯留されている粉体樹脂に前記ワークの塗装部位を浸漬する際には、前記振動機構を用いて、前記槽の前記鉛直方向に沿った加速度及び変位がともに前記槽の前記水平方向に沿った加速度及び変位よりも大きくなるように前記槽を振動させることを特徴とする請求項８に記載の粉体樹脂塗装方法。
10. 粉体樹脂を貯留する槽及び当該槽の底面に連結された振動機構を備える粉体樹脂塗装装置を用いてワークに粉体樹脂を塗布する粉体樹脂塗装方法であって、
    前記槽の鉛直方向に沿った加速度及び変位が前記槽の中心から前記槽の縁部に向かうに従い大きくなるように前記振動機構を用いて前記槽を振動させながら、当該槽の粉体貯留部の底面にエアを供給し、当該槽内に貯留されている粉体樹脂にワークの塗装部位を浸漬し、当該塗装部位に粉体樹脂を塗布することを特徴とする粉体樹脂塗装方法。