JP6939721B2 - ベル型塗装装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ベル型塗装装置に関する。
従来、車体を塗装する中塗り、上塗りラインにおいては、高速で回転するベルを備えたベル型塗装装置(以下、単に「塗装装置」ともいう。)が使用されている。この塗装装置は、塗料をベルの回転によって粒化し、空気と静電気を利用して車体の塗装面に塗着させるように構成されている。
このような塗装装置の一例が下記の特許文献1に開示されている。この特許文献1に開示の塗装装置は、車体の左右の塗装面に対向して配置されるベル型の塗装機と、アーム先端部に塗装機を保持する塗装ロボットと、を備えている。この塗装装置によれば、塗装機のベルを回転させて塗料を噴霧しながら塗装ロボットのアームを予め教示された移動軌跡にしたがって動かすことによって、塗料を車体の左右の塗装面に塗着させることができる。
特開平11−104544号公報
ところで、この種の塗装工程では、塗装能力を向上させて車体の塗装に要する塗装時間を短縮し、また塗装ロボットの数を減らすために、複数の塗装機を同時に使用するのが好ましい。このために、塗装ロボットのアーム先端部に複数の塗装機が一体で取付けられるベル型塗装装置を採用することができる。このベル型塗装装置によれば、複数の塗装機から同時に噴霧した塗料によって車体の塗装面を広範囲にわたって塗装することが可能になる。
そこで、特許文献1に開示の塗装機を複数準備して一体化した構造を採用することができる。ところが、この塗装機は、塗装ロボットのアーム先端部側から塗料噴射口が設けられた部位までハウジングが直線的に延びる直線形のハウジング構造を有するものである。このため、車体に対する姿勢を変更するときに塗装ロボットのロボットアーム全体を大きく動かす必要があり、塗装作業に適した姿勢を取りづらいという問題がある。そして、このような問題は、塗装機の数が増えるにつれてより顕著になる。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、塗装時間を短縮することができ且つ塗装作業に適した姿勢を取り易いベル型塗装装置を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、
ワークの塗装を行うベル型塗装装置であって、
いずれもベルの回転によって上記ワークに向けて塗料を噴霧する複数の塗装ヘッド部と、
上記複数の塗装ヘッド部を同じ向きで保持して塗装ロボットのアーム先端部に取付けるためのベース部と、
を備え、
上記複数の塗装ヘッド部のそれぞれのハウジングは、上記ベース部に接続された基端部から上記ベルを収容し且つ塗料噴射口を有する先端部までの間で一方向に曲がった曲がり部と、シェーピングエアを吹き出すためのエア吹出口と、を有し、
上記複数の塗装ヘッド部のうち互いに隣接する2つの塗装ヘッド部の上記ハウジングが対向空間を隔てて平行配置されており、
上記対向空間は、上記エア吹出口から吹き出すシェーピングエアに伴う随伴エアが上記塗料の噴射方向に沿って流れる抜け流路を形成し、上記ハウジングの上記基端部側の開口領域で開口しており、上記開口領域が上記抜け流路の流れ方向の後端部となるように構成されている、ベル型塗装装置、にある。
上記のベル型塗装装置において、複数の塗装ヘッド部はベース部を介して塗装ロボットのアーム先端部に同じ向きで取付けられる。各塗装ヘッド部において、ベルの回転によってワークに向けて塗料が噴霧される。このとき、複数の塗装ヘッド部の塗料噴射口から同時に塗料を噴霧しながら塗装ロボットのアーム先端部の移動軌跡を制御することによって、ワークの塗装面を広範囲にわたって塗装することができ、塗装能力を向上させてワークの塗装に要する塗装時間を短縮できる。
また、各塗装ヘッド部のハウジングでは、基端部にベース部が接続され、先端部にベルが収容され且つ塗料噴射口が設けられている。このハウジングは、基端部から先端部までの間に一方向に曲がった曲がり部を有する。即ち、各塗装ヘッド部は、ハウジングが基端部から先端部まで曲がって延びた曲線形のハウジング構造を有する。
このような曲線形のハウジング構造は、ハウジングが基端部から先端部まで直線的に延びる直線形のハウジング構造に比べると、ワークに対する塗装ヘッド部の姿勢を変更するときに塗装ロボットのロボットアーム全体の動きを抑えることができ、塗装作業に適した姿勢を取り易いという利点がある。
以上のごとく、上記の態様によれば、塗装時間を短縮することができ且つ塗装作業に適した姿勢を取り易いベル型塗装装置を提供できる。
実施形態1のベル型塗装装置の全体構成を示す図。 図1中の2つの塗装ヘッド部の周辺の斜視図。 図2をA方向から視た正面図。 図2をB方向から視た側面図。 図2の塗装ヘッド部の内部構造を模式的に示す断面図。 図2において塗料噴射時のエア流れについて説明するための図。 実施形態2のベル型塗装装置の塗装ヘッド部について図4に対応した側面図。 参考形態1のベル型塗装装置の塗装ヘッド部について図3に対応した正面図。
上述の態様の好ましい実施形態について説明する。
上記のベル型塗装装置において、上記ハウジングは、上記基端部と上記先端部との間に設けられた上記曲がり部としての屈曲部と、上記基端部から上記屈曲部まで直線状に延在する第1延在部と、上記屈曲部から上記第1延在部に対して所定の傾斜角度で傾斜して上記先端部まで直線状に延在する第2延在部と、を有するのが好ましい。
このベル型塗装装置において、各塗装ヘッド部のハウジングは、基端部から第1延在部を屈曲部まで直線状に延出して屈曲部で屈曲したのち、この屈曲部から第2延在部を先端部まで直線状に延出する。ここで、第1延在部が第2延在部に対して所定の傾斜角度で傾斜している。このような屈曲形状によればハウジングの形状を簡素化できる。
上記のベル型塗装装置において、上記複数の塗装ヘッド部のうち互いに隣接する2つの塗装ヘッド部の一方の上記ハウジングである第1ハウジングと他方の上記ハウジングである第2ハウジングとが対向空間を隔てて平行配置されているのが好ましい。
このベル型塗装装置によれば、第1ハウジングと第2ハウジングとを対向空間を隔てて離間させることによって、2つの塗装ヘッド部から塗料が噴射されるエリアを拡張することができる。
上記のベル型塗装装置において、上記第1ハウジング及び上記第2ハウジングは、上記基端部側において上記対向空間が上記塗料の噴射方向に沿って開口するように構成されているのが好ましい。
このベル型塗装装置において、各塗装ヘッド部の塗料噴射口からベルの回転遠心方向に飛散しようとする塗料の流れを絞るのにシェーピングエアが一般的に使用される。このとき、各ハウジングのまわりにはシェーピングエアの流れに伴って随伴エアが流れるが、ハウジングの基端部側において対向空間が塗料の噴射方向に沿って閉鎖されていると、対向空間に随伴エアの流れが形成されにくい。そして、各ハウジングのまわりの対向空間を除いた領域に随伴エアが流れると対向空間が相対的に低圧になるため、塗料噴射口から噴射された塗料が対向空間に流れ込んで滞留して汚れる。これにより、清掃作業が頻繁に必要になる。
そこで、ハウジングの基端部側において対向空間が塗料の噴射方向に沿って開口するようにして、対向空間にハウジングの基端部側から先端部側に向かう随伴エアのための抜け流路を作るのが有効である。これにより、対向空間にも塗料の噴射方向に沿って随伴エアの流れが形成され易くなり、対向空間が相対的に低圧になるのを防ぐことができる。その結果、清掃作業の頻度を抑えることができ、ワークの生産ラインを止めることによる稼働率の低下やメンテテンス工数の増加を防ぐことが可能になる。
以下、ベル型塗装装置(以下、単に「塗装装置」という。)の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、この塗装装置の説明のための図面において、塗装装置を構成するベルの軸方向である第1方向を矢印Xで示し、ベルの径方向である第2方向を矢印Yで示している。また、第1方向Xの一方向である塗料の噴射方向を矢印X1で示している。
(実施形態1)
図1に示されるように、塗装装置1は、塗装対象であるワークとしての車体Wの塗装を行うベル型塗装装置である。車体Wの中塗り、上塗りラインにおいて、この車体Wは、塗装台車(図示省略)によって支持された状態で塗装ブースBへ搬入され、塗装終了後に塗装ブースBから搬出される。
塗装装置1は、ツインヘッド型の塗装装置であり、2つの塗装ヘッド部10と、2つの塗装ヘッド部10を同じ向きで保持して塗装ロボット40のロボットアーム41のアーム先端部42に取付けるためのベース部30と、を備えている。
2つの塗装ヘッド部10はいずれも、ベル20の回転によって塗料Pを霧化してシェーピングエアA1で塗料噴射口10aから車体Wに向けて噴射するためのものである。このために、塗装ヘッド部10は、塗料Pを供給するための塗料供給管2と、シェーピングエアA1を供給するためのエア供給管3と、のそれぞれに接続されている。
塗装ロボット40は、ロボットアーム41に複数の駆動軸が設けられた多軸ロボットとして構成されている。この塗装ロボット40及び2つの塗装ヘッド部10はいずれも、制御装置50に電気的に接続されている。
制御装置50は、既知のCPU、メモリ、入出力部等によって構成されている。この制御装置50は、塗装制御部51及びロボット制御部52を備えている。
塗装制御部51は、2つの塗装ヘッド部10を制御する機能を有する。この塗装制御部51によれば、各塗装ヘッド部10の起動及び停止が制御され、また塗装ヘッド部10の起動時にベル20の回転数が調整される。
ロボット制御部52は、塗装ロボット40を制御する機能を有する。このロボット制御部52によれば、ロボットアーム41のアーム先端部42が予め教示された移動軌跡にしたがって動くように制御されて、各塗装ヘッド部10の姿勢が変更される。
次に、図2〜図5を参照しつつ2つの塗装ヘッド部10及びベース部30の詳細な構造について説明する。
図2〜図4に示されるように、ベース部30は、2つの塗装ヘッド部10に接続されこれら2つの塗装ヘッド部10を一体に保持するためのブラケット31と、このブラケット31を塗装ロボット40のアーム先端部42に接続するためのシャフト32と、を備えている。
2つの塗装ヘッド部10の一方のハウジング11を第1ハウジング11Aとし、他方のハウジング11を第2ハウジング11Bとしたとき、第1ハウジング11Aと第2ハウジング11Bは、対向空間Sを隔てて平行配置されている。
図3に示されるように、第1ハウジング11Aと第2ハウジング11Bとの間の間隔d1は、ベース部30のブラケット31に接続された基端部11aから、ベル20を収容し且つ塗料噴射口10aを有する先端部11bまで第1方向Xについて同様になっている。この間隔d1は2つの塗料噴射口10aの間隔d2よりも小さい。
図2〜図4に示されるように、対向空間Sは第1方向X及び第2方向Y(図4参照)のいずれについても開口している。このとき、第1ハウジング11A及び第2ハウジング11Bは、基端部11a側において対向空間Sが塗料Pの噴射方向X1に沿って開口するように構成されている。即ち、第1ハウジング11Aと第2ハウジング11Bとの間に、図3中の上方に向けて開口した開口領域Tが設けられている。この開口領域Tは、エアが対向空間Sを噴射方向X1に沿って流れる流路の後端部を形成する。
第1ハウジング11A及び第2ハウジング11Bはいずれも、屈曲部12と、第1延在部13と、第2延在部14と、を有する曲線形(或いは「ベント形」)のハウジング構造になっている。
屈曲部12は、基端部11aから先端部11bでの間で一方向に曲がった曲がり部である。第1延在部13は、基端部11aから屈曲部12まで直線状に延在する部位である。第2延在部14は、屈曲部12から第1延在部13に対して所定の傾斜角度で傾斜して先端部11bまで直線状に延在する部位である。この傾斜角度は、図4に示されるように、第1延在部13に沿って延びる仮想直線Mと、第2延在部14に沿って延びる仮想直線Lとのなす角θとして定義される。
図5に示されるように、ハウジング11の先端部11bには、エアモータ16及びベル20が収容されている。このハウジング11は、その外表面に近い部位にエア供給管3(図1参照)に連通するエア供給路15を備えている。エア供給路15の流入口15aから流入したエアは、エア供給路15のエア吹出口15bから吹き出すシェーピングエアA1に使用される。エア供給路15のエア吹出口15bは、ハウジング11の先端部11bの周方向に沿って等間隔で複数設けられている。なお、エアモータ16のスラスト方向の空気軸受、及びラジアル方向の空気軸受に使用される軸受用エアや、エアモータ16を駆動するための駆動用エアは、エア供給路15とは別の経路を通じて供給されるようになっている。
エアモータ16は、ベル20を回転駆動するアクチュエータとして構成されている。このエアモータ16は、ベル20を回転駆動するための駆動軸18を有する。ベル20のベルカップ21は、エアモータ16の駆動軸18に固定されている
また、エアモータ16は、エア駆動式のモータであり、その駆動軸18がタービン17と一体化されている。このタービン17の外周面には、周方向に互いに等間隔で配置された複数の羽根17aが設けられている。駆動軸18は、タービン17の複数の羽根17aにエアが供給されることによって回転する。これにより、ベル20は、駆動軸18の径方向の仮想の中心部分である回転軸18aを中心にエアモータ16と一体的に回転する。
なお、エアモータ16を構成するタービン17の詳細については、例えば実開昭60−151555号公報に開示のタービン5が参照される。従って、本明細書では、この公報を援用することにより、タービン17の更なる詳細な説明を省略する。
エアモータ16の駆動軸18には塗料管19が内蔵されている。この塗料管19は、塗料供給管2(図1参照)から供給された塗料Pが流れる流路19aを有し、この流路19aの出口である吐出口19bにおいてベル20の内部空間23に連通している。このため、塗料管19の吐出口19bから内部空間23に塗料Pが噴射される。
ベル20は、回転によって塗料Pを噴霧する機能を有する。このベル20は、カップ状のベルカップ21と、ベルカップ21の径方向の中心部分に設けられた円板状のベルハブ22と、を備えている。このベル20において、ベルカップ21とベルハブ22とによって内部空間23が区画されている。また、ベルカップ21とベルハブ22の外周との間には塗料流通孔24が形成されている。
ベルハブ22の表面22aは、車体Wの塗装面Waに対向する対向面として構成されている。ベルハブ22の裏面22bは、内部空間23に噴射された塗料Pをベルハブ22の径方向外方の塗料流通孔24へと誘導可能な湾曲面として構成されている。
塗装装置1の運転時に、外部電源から電気ケーブル(図示省略)を通じて供給された電力によってベル20への通電が行われる。
ベル20への通電によって帯電した塗料Pは、ベル20の内部空間23からベルカップ21とベルハブ22との間の塗料流通孔24を通じて外部に流出する。このとき、この塗料Pは、静電気力とエア供給路15のエア吹出口15bから吹き出すシェーピングエアA1とによって、一定のパターンで車体Wの塗装面Waに向けて噴射される。
上述の実施形態1によれば、以下のような作用効果が得られる。
塗装装置1において、2つの塗装ヘッド部10はベース部30を介して塗装ロボット40のアーム先端部42に同じ向きで取付けられる。各塗装ヘッド部10において、ベル20の回転によって霧化した塗料PがシェーピングエアA1で車体Wに向けて噴射される。このとき、2つの塗装ヘッド部10の塗料噴射口10aから同時に塗料Pを噴射しながら塗装ロボット40のアーム先端部42の移動軌跡を制御することによって、車体Wの塗装面Waを広範囲にわたって塗装することができ、塗装能力を向上させて車体Wの塗装に要する塗装時間を短縮できる。さらに、この塗装能力の向上に伴って、塗装ヘッド部10が1つの場合に比べると塗装ロボット40の数を少なくすることができ、これにより塗装工程の工程長、即ち塗装ブースの長さを短く抑えることが可能になる。
また、各塗装ヘッド部10のハウジング11では、基端部11aにベース部30が接続され、先端部11bにベル20が収容され且つ塗料噴射口10aが設けられている。このハウジング11は、基端部11aから先端部11bまでの間に一方向に屈曲した屈曲部12を有する。即ち、各塗装ヘッド部10は、ハウジング11が基端部11aから先端部11bまで曲がって延びた曲線形のハウジング構造を有する。
このような曲線形のハウジング構造は、ハウジング11が基端部11aから先端部11bまで直線的に延びる直線形のハウジング構造に比べると、車体Wに対する塗装ヘッド部10の姿勢を変更するときに塗装ロボット40のロボットアーム41全体の動きを抑えることができ、塗装作業に適した姿勢を取り易いという利点がある。
従って、実施形態1によれば、塗装時間を短縮することができ且つ塗装作業に適した姿勢を取り易い塗装装置1を提供できる。
上記の塗装装置1によれば、各塗装ヘッド部10のハウジング11は、基端部11aから第1延在部13を屈曲部12まで直線状に延出して屈曲部12で屈曲したのち、この屈曲部12から第2延在部14を先端部11bまで直線状に延出する。ここで、第1延在部13に対して第2延在部14が所定の傾斜角度θで傾斜している。このような屈曲形状によればハウジング11の形状を簡素化できる。
上記の塗装装置1によれば、第1ハウジング11Aと第2ハウジング11Bとを対向空間Sを隔てて離間させることによって、第1ハウジング11Aと第2ハウジング11Bとの間に対向空間Sが形成されない場合に比べて2つの塗装ヘッド部10から塗料Pが噴射するエリアを拡張することができる。
図6に示されるように、上記の塗装装置1において、各塗装ヘッド部10のベル20による回転遠心力によって霧化された塗料Pは、塗料噴射口10aから噴霧される。このとき、ベル20の回転遠心方向に飛散しようとする塗料Pの流れがシェーピングエアA1によって絞られる。また、各ハウジング11のまわりにはシェーピングエアA1の流れに伴って随伴エアA2が流れる。
ここで、ハウジング11の基端部11a側において対向空間Sが塗料Pの噴射方向X1(図4参照)に沿って閉鎖されていると、対向空間Sに随伴エアA2の流れが形成されにくい。そして、各ハウジング11のまわりの対向空間Sを除いた領域に随伴エアA2が流れると対向空間Sが相対的に低圧になるため、塗料噴射口10aから噴射された塗料Pが対向空間Sに流れ込んで滞留して汚れる。これにより、の塗装装置1の清掃作業が頻繁に必要になる。
そこで、実施形態1では、ハウジング11の基端部11a側において対向空間Sが塗料Pの噴射方向X1に沿って開口するように開口領域Tを設け、この開口領域Tを利用して対向空間Sにハウジング11の基端部11a側から先端部11b側に向かう随伴エアA2のための抜け流路を作っている。
これにより、対向空間Sにも塗料Pの噴射方向X1に沿って随伴エアA2の流れが形成され易くなり、対向空間Sが相対的に低圧になるのを防ぐことができる。その結果、塗装装置1の清掃作業の頻度を抑えることができ、車体Wの生産ラインを止めることによる稼働率の低下やメンテテンス工数の増加を防ぐことが可能になる。
(実施形態2)
図7に示されるように、実施形態2の塗装装置101は、各塗装ヘッド部10のハウジング111の曲線形状が実施形態1の塗装装置1のものと相違している。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
ハウジング111は、基端部11aから先端部11bまでの間で一方向に曲がった曲がり部としての湾曲部112を有する。即ち、ハウジング111は、基端部11aと先端部11bとの間に延びる仮想の湾曲線Nに沿って延在しており、その全体が湾曲することによって湾曲部112を形成している。また、このハウジング111は、基端部11a側において対向空間Sが塗料Pの噴射方向X1に沿って開口するような開口領域Tを備えている。
実施形態2の塗装装置101によれば、実施形態1の塗装装置1のハウジング11とは異なる曲線形のハウジング111を使用することができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を奏する。
参考形態1
図8に示されるように、参考形態1の塗装装置201は、2つの塗装ヘッド部10の相対的な配置が実施形態1の塗装装置1のものと相違している。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
塗装装置201において、第1ハウジング11Aと第2ハウジング11Bは隙間なく配置されており、第1ハウジング11Aと第2ハウジング11Bとの間に実施形態1の塗装装置1のような対向空間Sが形成されていない。
参考形態1の塗装装置201によれば、第1ハウジング11Aと第2ハウジング11Bとの間に塗料Pが流れ込んで汚れるのを阻止することができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を奏する。
本発明は、上記の本実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、本実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
上述の実施形態1〜3では、2つの塗装ヘッド部10を備える塗装装置1,101,201について例示したが、塗装ヘッド部10の数はこれに限定されるものでなく、必要に応じて3つ以上に変更することもできる。
上述の実施形態1,2では、ハウジング11,111の基端部11a側に対向空間Sが塗料Pの噴射方向X1に沿って開口する開口領域Tを設ける場合について例示したが、必要に応じてこの開口領域Tを省略することもできる。
上述の実施形態1〜3では、ワークとして車体Wを塗装するための塗装装置1,101,201について例示したが、この塗装装置1,101,201を必要に応じて車体W以外のワークの塗装に使用することもできる。
1,101,201 ベル型塗装装置
10 塗装ヘッド部
10a 塗料噴射口
11,111 ハウジング
11A 第1ハウジング
11B 第2ハウジング
11a 基端部
11b 先端部
12 屈曲部(曲がり部)
13 第1延在部
14 第2延在部
20 ベル
30 ベース部
40 塗装ロボット
42 アーム先端部
112 湾曲部(曲がり部)
A1 シェーピングエア
P 塗料
S 対向空間
X1 噴射方向
W ワーク
θ 傾斜角度

Claims (2)

  1. ワークの塗装を行うベル型塗装装置であって、
    いずれもベルの回転によって上記ワークに向けて塗料を噴霧する複数の塗装ヘッド部と、
    上記複数の塗装ヘッド部を同じ向きで保持して塗装ロボットのアーム先端部に取付けるためのベース部と、
    を備え、
    上記複数の塗装ヘッド部のそれぞれのハウジングは、上記ベース部に接続された基端部から上記ベルを収容し且つ塗料噴射口を有する先端部までの間で一方向に曲がった曲がり部と、シェーピングエアを吹き出すためのエア吹出口と、を有し、
    上記複数の塗装ヘッド部のうち互いに隣接する2つの塗装ヘッド部の上記ハウジングが対向空間を隔てて平行配置されており、
    上記対向空間は、上記エア吹出口から吹き出すシェーピングエアに伴う随伴エアが上記塗料の噴射方向に沿って流れる抜け流路を形成し、上記ハウジングの上記基端部側の開口領域で開口しており、上記開口領域が上記抜け流路の流れ方向の後端部となるように構成されている、ベル型塗装装置。
  2. 上記ハウジングは、上記基端部と上記先端部との間に設けられた上記曲がり部としての屈曲部と、上記基端部から上記屈曲部まで直線状に延在する第1延在部と、上記屈曲部から上記第1延在部に対して所定の傾斜角度で傾斜して上記先端部まで直線状に延在する第2延在部と、を有する、請求項1に記載のベル型塗装装置。
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