JP6616382B2 - 粉面平坦化方法及び粉体樹脂塗装装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉面平坦化方法及び粉体樹脂塗装装置に関する。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槽内の粉体樹脂の表面を平坦化させる粉面平坦化方法及び粉体樹脂装置に関する。

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、流動手段を用いて粉体流動槽内にエアを供給しながら、振動装置を用いて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）。また特許文献１の粉体樹脂塗装装置では、粉面の凹凸は、流動手段によって粉体流動槽内に形成される気泡が破裂することによって生じるものと想定し、振動装置の振動量（周期、方向、変位等）は、粉体流動槽内に発生する気泡の大きさや数量等に応じて粉面の凹凸が消失するように設定している。

特開２０１１−１３９９９２号公報

ところで、振動装置によって粉体流動槽を振動させると、槽内に貯留されている粉体樹脂のうち比較的軽い小粒径のものは、僅かながらも槽外へ舞ってしまう。このため粉体樹脂塗装装置を繰り返し使用し続けると、粉体流動槽内に貯留されている粉体樹脂の平均粒径は徐々に大きくなると考えられる。

また粉面を平坦にするような振動装置の最適な振動数は、特許文献１に示すような気泡の大きさや数量等だけでなく、槽内の粉体樹脂の平均粒径によって変化すると考えられる。しかしながら従来は、槽内の粉体樹脂の平均粒径の変化については考慮していないため、長期間にわたって使用していると、図１３及び図１４に示すように粉面の凹凸が徐々に大きくなり、ひいては製品の品質が徐々に低下するおそれがあった。また槽内の粉体樹脂の平均粒径を既知の大きさにするためには、槽内の粉体樹脂を、平均粒径が既知のものに全て入れ替えればよいが、そうするとコストが上昇するおそれがある。

本発明は、粉体樹脂の平均粒径の変化によらず粉面を平坦に維持できる粉面平坦化方法及び粉体樹脂塗装装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の粉面平坦化方法は、粉体樹脂を貯留する槽（例えば、後述の粉体流動槽２）及び当該槽の底面に接続された振動機構（例えば、後述の振動機構５）を備え、流動浸漬法に基づいてワークに塗膜を形成する粉体樹脂塗装装置（例えば、後述の粉体樹脂塗装装置１）において、前記槽内に粉体樹脂の対流を形成しながら前記振動機構の振動数を制御することによって前記槽内の粉面を平坦化させる方法であって、粉体樹脂の平均粒径に基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定する決定工程と、前記決定工程において決定された振動数で前記振動機構を振動させる振動数制御工程と、を備えることを特徴とする。

（２）本発明の粉面平坦化方法は、粉体樹脂を貯留する槽（例えば、後述の粉体流動槽２）及び当該槽の底面に接続された振動機構（例えば、後述の振動機構５）を備え、流動浸漬法に基づいてワークに塗膜を形成する粉体樹脂塗装装置（例えば、後述の粉体樹脂塗装装置１）において、前記槽内に粉体樹脂の対流を形成しながら前記振動機構の振動数を制御することによって前記槽内の粉面を平坦化させる方法であって、所定の初期振動数で前記振動機構を振動させた後に前記槽内の粉面高さを測定する測定工程と、前記測定工程で測定した粉面高さに基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定する決定工程と、前記決定工程において決定された振動数で前記振動機構を振動させる振動数制御工程と、を備えることを特徴とする。

（３）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、前記槽の底面に接続された振動機構（例えば、後述の振動機構５）と、前記槽内に粉体樹脂の対流を形成するエア供給装置と、前記振動機構の振動数を制御する制御装置（例えば、後述の制御装置８）と、を備え、流動浸漬法に基づいてワークに塗膜を形成する。前記制御装置は、前記槽内に貯留されている粉体樹脂の平均粒径に基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定する決定手段（例えば、後述の平均粒径推定部８２及び最適振動数決定部８３）と、前記決定手段によって決定された振動数で前記振動機構を振動させる振動数制御手段（例えば、後述の振動数制御部８４）と、を備えることを特徴とする。

（４）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、前記槽の底面に接続された振動機構（例えば、後述の振動機構５）と、前記槽内の粉面高さを測定する測定装置（例えば、後述のレベルメータ７）と、前記槽内に粉体樹脂の対流を形成するエア供給装置と、前記振動機構の振動数を制御する制御装置（例えば、後述の制御装置８）と、を備え、流動浸漬法に基づいてワークに塗膜を形成する。前記制御装置は、前記測定装置で測定した粉面高さに基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定する決定手段（例えば、後述の平均粒径推定部８２及び最適振動数決定部８３）と、前記決定手段によって決定された振動数で前記振動機構を振動させる振動数制御手段（例えば、後述の振動数制御部８４）と、を備えることを特徴とする。

（１）本発明では、槽内に貯留されている粉体樹脂の平均粒径に基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定し（決定工程）、さらにこの決定された振動数で振動機構を振動させる（振動数制御工程）。本発明の粉面平坦化方法によれば、槽内の粉体樹脂の平均粒径の変化に応じて適切な振動数で振動機構を振動させることができるので、長期間にわたり粉面を平坦に維持することができ、ひいては製品の品質も高く維持することができる。また本発明の粉面平坦化方法によれば、槽内の粉体樹脂を全て入れ替える頻度も低減できるので、その分のコストを低減することもできる。

（２）本発明では、槽内に貯留されている粉体樹脂の粉面高さに基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定し（決定工程）、さらにこの決定された振動数で振動機構を振動させる（振動数制御工程）。本発明の粉面平坦化方法によれば、槽内の粉体樹脂の粉面高さの変化に応じて適切な振動数で振動機構を振動させることができるので、長期間にわたり粉面を平坦に維持することができ、ひいては製品の品質も高く維持することができる。また本発明の粉面平坦化方法によれば、槽内の粉体樹脂を全て入れ替える頻度も低減できるので、その分のコストを低減することもできる。

（３）本発明の粉体樹脂塗装装置は、粉体樹脂の平均粒径に基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定し、さらにこの決定された振動数で振動機構を振動させる。本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、槽内の粉体樹脂の平均粒径の変化に応じて適切な振動数で振動機構を振動させることができるので、長期間にわたり粉面を平坦に維持することができ、ひいては製品の品質も高く維持することができる。また本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、槽内の粉体樹脂を全て入れ替える頻度も低減できるので、その分のコストを低減することもできる。

（４）本発明の粉体樹脂塗装装置は、粉体樹脂の粉面高さに基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定し、さらにこの決定された振動数で振動機構を振動させる。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高さの変化に応じて適切な振動数で振動機構を振動させることができるので、長期間にわたり粉面を平坦に維持することができ、ひいては製品の品質も高く維持することができる。また本発明の粉体樹脂塗装装置によれば、槽内の粉体樹脂を全て入れ替える頻度も低減できるので、その分のコストを低減することもできる。

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。 粉体流動槽内の粉体樹脂の平均粒径と振動機構の振動数と粉面高さのばらつきとの間に存在する相関関係を説明するための図である。 粉体流動槽内の粉体樹脂の平均粒径と振動機構の振動数と粉面高さのばらつきとの間に存在する相関関係を説明するための図である。 粉面高さ−平均粒径テーブルの一例である。 平均粒径−最適振動数テーブルの一例である。 粉体樹脂塗装方法の手順を示すフローチャートである。 使用を開始した直後であって平均粒径が比較的小さいときにおける槽内の粉面の状態を示す図である。 使用を開始してから数十日経過した後であって平均粒径が比較的大きいときにおける槽内の粉面の状態を示す図である。

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面平坦化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。また使用により粉体貯留部２５内に貯留されている粉体樹脂が減ると、この粉体貯留部２５内には図示しないホッパを介して新規の粉体樹脂が適宜供給される。

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上で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。

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、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、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。

図１に戻り、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、コンピュータであり、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への最適エア供給量及び振動モータ５３の最適振動数を決定し、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。ここで、粉体流動槽２内の粉面を平坦化するとは、より具体的には、粉体流動槽２内に貯留されている粉体樹脂の粉面高さが、粉体流動槽２内の測定位置及び測定時間によらず略一定になるように粉面を安定化させることをいう。

ここで、制御装置８において、粉体流動槽２内の粉面を平坦化するような振動モータ５３の最適振動数を決定する具体的な手順について説明する。図１には、制御装置８によって実現される機能のうち、最適振動数の決定に係る機能ブロック８１〜８４のみを図示する。

図８及び図９は、粉体流動槽２内の粉体樹脂の平均粒径と振動機構５の振動数と粉面高さのばらつきとの間に存在する相関関係を説明するための図である。より具体的には、図８は、所定の第１平均粒径の粉体樹脂が貯留されている粉体流動槽２を、所定の第１振動数の下で振動させた場合における測定位置ごとの粉面高さの分布を示す図である。図９は、図８の例と同じ第１平均粒径の粉体樹脂が貯留されている粉体流動槽２を、上記第１振動数とは異なる第２振動数の下で振動させた場合における測定位置ごとの粉面高さの分布を示す図である。なお粉体流動槽２内における粉体樹脂の粉面高さは、粉体流動槽２の中心において最も高くなり縁部において最も低くなるように同心円状に低下する特性がある。そこで図８及び図９では、粉体流動槽２の粉面高さを、中心からそれぞれ異なる角度で径方向に沿って延びる測定線上で測定し、角度毎に線種を変えて図示した。

これら図８及び図９を比較して明らかなように、図９の方が、粉面高さのばらつきが大きく、粉面の凹凸が大きい。すなわち、第１平均粒径の粉体樹脂が貯留されている粉体流動槽２に対しては、第２振動数よりも第１振動数の下で振動させた方が、粉面を平坦化できるといえる。すなわち、図８及び図９の例では、第１振動数は、粉面を平坦化する最適振動数であるといえる。また、詳細な図示を省略するが、粉体流動槽２に貯留されている粉体樹脂の平均粒径が上記第１平均粒径と異なる場合、上記第１振動数と異なる振動数の下で振動させた方が、粉面を平坦化できるといえる。

これはすなわち、粉体流動槽２内の粉体樹脂の平均粒径と振動機構５の振動数と粉面高さのばらつきとの間には相関関係が存在し、かつ粉面を平坦化する最適振動数は粉体樹脂の平均粒径毎に異なることを意味する。

図１に戻り、制御装置８の記憶媒体８１には、上述のような粉体流動槽２内の粉体樹脂の平均粒径と振動機構５の振動数と粉面高さのばらつきの大きさとの間の相関関係が記憶されている。より具体的には、記憶媒体８１には、粉面高さのばらつきの大きさ（具体的には、例えば標準偏差）と、所定の振動数の下で振動させた場合にこの粉面高さのばらつきの大きさを実現する粉体樹脂の平均粒径との関係を振動数毎に規定した粉面高さ−平均粒径テーブル（例えば、図１０参照）と、粉体樹脂の平均粒径と、この平均粒径の粉体樹脂の粉面高さのバラつきの大きさを最小にする最適振動数との関係を規定した平均粒径−最適振動数テーブル（例えば、図１１参照）と、が記憶されている。これら粉面高さ−平均粒径テーブルや平均粒径−最適振動数テーブルは、予め実験を行い、上記相関関係を測定することによって作成される。

また平均粒径推定部８２は、所定の初期振動数の下で振動機構５を試験的に振動させた後に、レベルメータ７によって粉体流動槽２内の粉面高さを上述の複数の測定線に沿って測定するとともに、粉面高さのばらつきの大きさを算出する。また平均粒径推定部８２は、レベルメータ７を用いて算出した粉面高さのばらつきの大きさと、この粉面高さを実現した初期振動数とを、記憶媒体８１に記憶されている上記粉面高さ−平均粒径テーブルに入力することにより、現在の粉体流動槽２に貯留されている粉体樹脂の平均粒径を推定する。

最適振動数決定部８３は、平均粒径推定部８２によって得られた推定平均粒径を、記憶媒体８１に記憶されている上記平均粒径−最適振動数テーブルに入力することにより、現在の粉体流動槽２に貯留されている粉体樹脂の粉面を平坦化させる最適振動数を決定する。振動数制御部８４は、最適振動数決定部８３によって決定された最適振動数で振動機構５を振動させる。

次に、本実施形態に係る粉面平坦化方法が適用された粉体樹脂塗装方法の具体的な手順について説明する。

図１２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１２に示すように、粉体樹脂塗装方法は、最適振動数決定工程（Ｓ１〜Ｓ３）と、加熱工程（Ｓ４）と、浸漬工程（Ｓ５）と、再加熱工程（Ｓ６）と、を備える。

先ず、測定工程（Ｓ１）では、所定の初期振動数で振動機構５を振動させた後に、レベルメータ７によって粉体流動槽２内の粉面高さを予め定められた測定線に沿って測定するとともに、粉面高さのばらつきの大きさを算出する。

次に、平均粒径推定工程（Ｓ２）では、Ｓ１で算出した粉面高さのばらつきの大きさとこの粉面高さを実現した初期振動数とを、上述の粉面高さ−平均粒径テーブルに入力することによって、現在の粉体流動槽２に貯留されている粉体樹脂の平均粒径を推定する。

次に、振動数決定工程（Ｓ３）では、Ｓ２で得られた推定平均粒径を平均粒径−最適振動数テーブルに入力することにより、現在の粉体流動槽２に貯留されている粉体樹脂の粉面を平坦化させる最適振動数を決定する。

次に、加熱工程（Ｓ４）では、ワークＷを所定の温度まで加熱する。

次に、浸漬工程（Ｓ５）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、振動数決定工程において決定された最適振動数で振動機構５を振動させる。

また、再加熱工程（Ｓ６）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。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）粉面平坦化方法では、所定の初期振動数で振動機構５を振動させた後に粉面高さを測定し（測定工程）、平均粒径と振動数と粉面高さのばらつきとの間の相関関係と、既知である初期振動数及び測定された粉面高さの組み合わせと、に基づいて粉体樹脂の平均粒径を推定し（平均粒径推定工程）、この推定した平均粒径に基づいて粉面を平坦化させる最適振動数を決定し（振動数決定工程）、さらにこの決定された振動数で振動機構５を振動させる（浸漬工程）。この粉面平坦化方法によれば、粉体流動槽２内の粉体樹脂の平均粒径の変化に応じて適切な振動数で振動機構５を振動させることができるので、長期間にわたり粉面を平坦に維持することができ、ひいては製品の品質も高く維持することができる。また粉面平坦化方法によれば、粉体流動槽２内の粉体樹脂を全て入れ替える頻度も低減できるので、その分のコストを低減することもできる。

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。

例えば、上記実施形態では、平均粒径と振動数と粉面高さとの間の相関関係に基づいて構築されたテーブルを利用して平均粒径を推定したり最適振動数を決定したりしたが、本発明はこれに限らない。平均粒径の推定や最適振動数の決定には、平均粒径と振動数と粉面高さとの間の相関関係に基づいて構築されたマップや演算式を用いてもよいし、この相関関係を用いて学習されたニューラルネットワークを用いてもよい。

１…粉体樹脂塗装装置
２…粉体流動槽（槽）
７…レベルメータ（測定装置）
８…制御装置
８１…記憶媒体
８２…平均粒径推定部（決定手段）
８３…最適振動数決定部（決定手段）
８４…振動数制御部（振動数制御手段）

Claims (4)

1. 粉体樹脂を貯留する槽及び当該槽の底面に接続された振動機構を備え、流動浸漬法に基づいてワークに塗膜を形成する粉体樹脂塗装装置において、前記槽内に粉体樹脂の対流を形成しながら前記振動機構の振動数を制御することによって前記槽内の粉面を平坦化させる粉面平坦化方法であって、
   粉体樹脂の平均粒径に基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定する決定工程と、
   前記決定工程において決定された振動数で前記振動機構を振動させる振動数制御工程と、を備えることを特徴とする粉面平坦化方法。
2. 粉体樹脂を貯留する槽及び当該槽の底面に接続された振動機構を備え、流動浸漬法に基づいてワークに塗膜を形成する粉体樹脂塗装装置において、前記槽内に粉体樹脂の対流を形成しながら前記振動機構の振動数を制御することによって前記槽内の粉面を平坦化させる粉面平坦化方法であって、
   所定の初期振動数で前記振動機構を振動させた後に前記槽内の粉面高さを測定する測定工程と、
   前記測定工程で測定した粉面高さに基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定する決定工程と、
   前記決定工程において決定された振動数で前記振動機構を振動させる振動数制御工程と、を備えることを特徴とする粉面平坦化方法。
3. 粉体樹脂を貯留する槽と、
   前記槽の底面に接続された振動機構と、
   前記槽内に粉体樹脂の対流を形成するエア供給装置と、
   前記振動機構の振動数を制御する制御装置と、を備え、流動浸漬法に基づいてワークに塗膜を形成する粉体樹脂塗装装置であって、
   前記制御装置は、
   前記槽内に貯留されている粉体樹脂の平均粒径に基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定する決定手段と、
   前記決定手段によって決定された振動数で前記振動機構を振動させる振動数制御手段と、を備えることを特徴とする粉体樹脂塗装装置。
4. 粉体樹脂を貯留する槽と、
   前記槽の底面に接続された振動機構と、
   前記槽内の粉面高さを測定する測定装置と、
   前記槽内に粉体樹脂の対流を形成するエア供給装置と、
   前記振動機構の振動数を制御する制御装置と、を備え、流動浸漬法に基づいてワークに塗膜を形成する粉体樹脂塗装装置であって、
   前記制御装置は、
   前記測定装置で測定した粉面高さに基づいて粉面を平坦化させる振動数を決定する決定手段と、
   前記決定手段によって決定された振動数で前記振動機構を振動させる振動数制御手段と、を備えることを特徴とする粉体樹脂塗装装置。