JP6944883B2 - 塗装用ノズル - Google Patents

Description

本発明は、自動車用ボディ等の被塗布物を塗装するための塗装装置に用いられる塗装用ノズルに関する。

従来から、自動車のボディ等を塗装する手段としてエアスプレー方式の塗装装置が知られている。この塗装装置は、例えば、特許文献１に開示されるように、被覆材料を吐出するスプレーノズル及び塗装ノズルを有し、パイプを介して接続されたポンプから被覆材料が前記スプレーノズル及び塗装ノズルへと供給され高圧で吐出されると共に、ロボットアームによってスプレーノズルが移動することで被塗布物の表面に均一に塗装される。

また、特許文献２に開示される塗装装置では、ノズル本体とエアキャップとからなるスプレーノズル組立品を備え、アクチュエータから供給される噴霧用空気を、塗料等の液体に混合させることで霧状とし、エアキャップを通じて供給されるファン空気によって前記液体をさらに霧状として吐出することで塗装を行っている。

特表２００３−５０６２１０号公報 特表２００６−５２１２０６号公報

上述した特許文献１及び２の塗装装置では、スプレーノズルの先端から吐出した被覆材料（液体）と空気とを衝突させて霧化する構造としているため、前記空気の空気圧と被覆材料の吐出圧との高精度な制御が要求される。

しかしながら、上述した空気及び被覆材料等の塗料の制御によって両者を混合させ霧化させる過程では、前記塗料の粒子が吐出方向に向かって外向きに飛んでいくため、被塗布物に対する塗料の塗着効率が低下してしまうと共に、該被塗布物における必要範囲に塗膜を得るために、時間をかけてオーバースプレーを行う必要がある。

この結果、被覆材料等の塗料を必要以上に浪費してしまうこととなり、製造コストの増加を招き、しかも、余剰となった前記塗料を回収するために回収設備の稼働率が増加し、それに伴って、電力消費が増加してしまうこととなる。また、塗装用ロボット等の設備に付着した塗料を洗浄・メンテナンスするための時間が必要となり、製造コストのさらなる増加を招くこととなる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、被塗布物の所望の部位に均一且つ効率的に塗膜を形成し、製造コストの削減及び製造時間の短縮を図ることが可能な塗装用ノズルを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、塗料を供給する塗料供給路と、流体を供給する流体供給路と、塗料供給路及び流体供給路の接続されるボディとを有し、ボディには塗料と流体とを合流させ混合させる合流部と、塗料と流体とを混合させた状態で合流部から吐出する吐出孔とを備えた塗装用ノズルであって、
ボディの内部には、合流部と、少なくとも１つ以上の吐出孔が設けられ、吐出孔の先端側には扁平部を備えること特徴する。

本発明によれば、塗料を供給するための塗料供給路と、流体を供給するための流体供給路とが接続されるボディを有した塗装装置において、供給された塗料と流体とを合流させる合流部がボディの内部に形成され、塗料と流体とが混合された塗料粒子を吐出する少なくとも１つ以上の吐出孔と、吐出孔の先端側に扁平部とを備えている。

従って、塗料供給から供給された塗料と、流体供給路から供給された流体とがそれぞれボディの先端側へと流通し、ボディ内の合流部において混合された状態で吐出孔から外部へと吐出される際、混合された塗料（塗料粒子）が吐出孔から先端側に設けられた扁平部を通ることで好適に外部へと導かれ、その直進性と均一性とを高めることができる。また、塗料と流体とを予めボディ内の合流部において合流させることで、ボディの外側で両者を混合させていた従来の塗装装置と比較し、安定した塗料粒子を生成することができ、それに伴って外部へと吐出される塗料の均一化を図ることができる。

その結果、塗装装置によって被塗布物における所望の部位を均一且つ効率的に塗装することができ、しかも、塗料の使用量を削減できるため製造コストの削減を図りつつ製造時間の短縮を図ることができる。

また、扁平部を、ボディの軸線に対し略直交方向に沿った扁平状に形成し、且つ、扇状に延在させることにより、流体と混合された塗料が吐出孔から外部へと吐出される際、塗料を吐出孔から外部へと導くための距離を均等にすることができるため、吐出される塗料の直進性を向上させることができる。その結果、被塗布物における所望の部位近傍のみを効率的に塗装することが可能となり、従来の塗装装置と比較して塗料の使用量を削減できると共に、塗装工程（製造時間）の短縮化を図ることができる。さらに、塗料の消費量を削減することで塗装工程において使用された塗料を回収するための回収設備の稼働率を低下させ、消費電力の削減等によって製造コストの削減を図ることも可能となる。

さらに、合流部を、塗料供給路と連通した１つの流路と、流体供給路と連通した２つの流路とが塗料通路を２方から挟んで合流させる構成とすることにより、ボディの内部で塗料と流体とをより効果的にミキシングさせることで安定した塗料粒子を生成して吐出孔から吐出させることができ、それに伴って均一に吐出された塗料によって安定した塗膜を得ることが可能となる。

さらにまた、合流部を、それぞれの吐出孔に対応した同数で設けることにより、吐出される塗料の流量と流体の圧力との制御を容易に行うことができ、これにより安定した塗料の塗布が可能となる。

またさらに、塗料供給路を、少なくとも１つ以上設けられボディ内において略円周状に配置された塗料通路と連通させ、塗料通路を、合流部において軸線に対する直交方向に沿って一直線状に配置すると共に、略同一長さに形成するとよい。これにより、塗料を略円周状に配置された塗料通路から略同一の流量で合流部側へと供給することが可能となり、この合流部から一直線状に配置された複数の吐出孔を通じて塗料を均一に吐出することができるため、被塗布物における塗膜の均一性及び安定性を高めることができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、塗装装置を構成するボディには、供給された塗料と流体とを合流させる合流部と、合流部で混合された塗料粒子を吐出する少なくとも１つ以上の吐出孔とを備え、この吐出孔から先端側に扁平部を備えることにより、塗料と流体とを予めボディ内の合流部において合流させて混合させることで、ボディの外側で混合させていた従来の塗装装置と比較し、安定した塗料粒子を生成することができ、それに伴って外部へと吐出される塗料の均一化を図ることができる。また、ボディの軸線に対し略直交方向に沿った扁平状に形成され、且つ、扇状に延在した扁平部を通ることで好適に外部へと導かれ、その直進性と均一性とを高めることができる。その結果、塗装装置によって被塗布物における所望の部位を均一且つ効率的に塗装することができ、しかも、塗料の使用量を削減できるため製造コストの削減を図りつつ製造時間の短縮を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る塗装装置が取り付けられた塗装ロボットを示す概略斜視図である。 図１に示す塗装装置の外観斜視図である。 図２に示す塗装装置の全体側面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図２の塗装装置を構成する塗装用ノズルの外観斜視図である。 図５に示す塗装用ノズルの分解斜視図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った塗装用ノズルの全体断面図である。 図７に示す塗装用ノズルにおける塗料用流路とエア用流路とを模式化した流路斜視図である。 図５のＩＸ−ＩＸ線に沿った一部省略断面図である。 図９における吐出ポート近傍の拡大断面図である。 図７におけるノズルプレート及びカバープレート近傍を示す拡大断面図である。 図１２Ａは、複数の塗装用ノズルをフレームに対して互い違いとなるように交互に配置した概略斜視図であり、図１２Ｂは、複数の塗装用ノズルをフレームの長手方向においてオフセットさせて配置した概略斜視図である。

本発明に係る塗装用ノズルについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る塗装用ノズル２４の装着される塗装装置を示す。

この塗装装置１０は、図１に示されるように、工場等の塗装ラインに設置された塗装ロボット１２に設けられ、例えば、車両のボディ等の対象物（被塗布物）Ｗに塗料を吐出することで塗膜を前記対象物Ｗの表面に形成する。

先ず、上述した塗装ロボット１２について図１を参照しながら説明する。この塗装ロボット１２は、例えば、多関節型ロボットとして構成され、図示しない塗装ラインに固定される基部１４と、該基部１４から延在する第１アーム部１６と、該第１アーム部１６の先端に連結された第２アーム部１８とを有し、前記基部１４と第１アーム部１６、前記第１アーム部１６と第２アーム部１８とが、それぞれ関節部２０ａ、２０ｂを介して相互に可動自在に連結されている。なお、関節部２０ａ、２０ｂは、各部（例えば、基部１４と第１アーム部１６）を、相対的に回転可能に連結している。また、第２アーム部１８の先端に塗装装置１０が着脱自在に設けられる。

次に、上述した塗装ロボット１２に装着される塗装装置１０について説明する。

この塗装装置１０は、図１〜図４に示されるように、例えば、塗装ロボット１２の第２アーム部１８に装着されるフレーム２２と、前記フレーム２２に対して設置される複数の塗装用ノズル２４と、前記フレーム２２に設けられ複数の塗装用ノズル２４に対して塗料をそれぞれ分配するミキサー２６（図２及び図３参照）とを含む。このミキサー２６は、配管を介して図示しない塗料供給装置に接続され、この塗料供給装置から塗料が供給される。なお、ここでは、１２個の塗装用ノズル２４を備える塗装装置１０について説明する。

フレーム２２は、例えば、金属製材料から断面Ｕ字状に形成され、塗装ロボット１２に連結される円環状のベース部２８と、該ベース部２８から立設した一対の支持部３０ａ、３０ｂと、前記支持部３０ａ、３０ｂの間に設けられるプレート部３２とを備え、前記ベース部２８が塗装ロボット１２における第２アーム部１８の先端に連結される。

支持部３０ａ、３０ｂは、ベース部２８に対して略直交するように延在すると共に、斜め上方に向かって所定長さだけ延在するように形成され、一方の支持部３０ａと他方の支持部３０ｂとを繋ぐようにプレート部３２が設けられている（図４参照）。すなわち、プレート部３２は、支持部３０ａ、３０ｂの延在方向と直交する幅方向（矢印Ａ方向）に延在するように設けられている。

そして、プレート部３２には、後述する塗装用ノズル２４の第１位置決めピン６０が嵌合される複数の第１ピン孔３４が設けられ、この第１ピン孔３４は、プレート部３２の長手方向（図３中、矢印Ｂ方向）に沿って互いに等間隔離間するように形成されると共に、幅方向（矢印Ａ方向）に沿って一対ずつ形成される。なお、第１ピン孔３４は、少なくとも装着される塗装用ノズル２４の数量と同数以上で形成される。

また、支持部３０ａ、３０ｂには、幅方向外側となる側部にそれぞれサイドプレート３６ａ、３６ｂが設けられ、このサイドプレート３６ａ、３６ｂは、プレート部３２と直交するように支持部３０ａ、３０ｂに沿って設けられ、後述する塗装用ノズル２４の第２位置決めピン６２が嵌合される複数の第２ピン孔３８が形成される。この第２ピン孔３８は、サイドプレート３６ａ、３６ｂの長手方向（矢印Ｂ方向）に沿って互いに等間隔離間するように形成されると共に、第１ピン孔３４と対になるように設けられる。すなわち、第２ピン孔３８は、第１ピン孔３４と同数となるように設けられる。

そして、フレーム２２は、図４に示されるように、サイドプレート３６ａ、３６ｂを含む支持部３０ａ、３０ｂとプレート部３２とから断面Ｕ字状となり、その内側に複数の塗装用ノズル２４が幅方向に並列となるように配置され固定される。具体的には、図２に示されるように、フレーム２２の幅方向（矢印Ａ方向）において塗装用ノズル２４が並列に２個配置され、支持部３０ａ、３０ｂの長手方向（矢印Ｂ方向）に沿って６個ずつ設けられている。

なお、フレーム２２に対する塗装用ノズル２４の配置及び数量は、上述した構成に限定されるものではなく、必要に応じた配置及び数量に適宜設定すればよい。

塗装用ノズル２４は、フレーム２２に対して着脱自在に設けられ、図５〜図７に示されるように、例えば、ボディ本体４０と、該ボディ本体４０の端面を覆う中間ボディ４２と、カバープレート４４を挟んで先端に設けられるノズルプレート４６とを含む。なお、塗装用ノズル２４におけるボディ本体４０側を基端側（矢印Ｃ１方向）、ノズルプレート４６側を先端側（矢印Ｃ２方向）として説明する。また、上述したボディ本体４０、中間ボディ４２、カバープレート４４、ノズルプレート４６が、塗装用ノズル２４を構成するボディとして機能する。

ボディ本体４０は断面矩形状のブロック体からなり、その側面には、図示しない圧力流体供給源からパイロットエアの供給されるパイロットポート４８と、塗料の供給される塗料供給ポート（塗料供給路）５０とが開口し、前記パイロットポート４８が基端側（矢印Ｃ１方向）、前記塗料供給ポート５０が先端側（矢印Ｃ２方向）となるように形成される。

そして、前記パイロットポート４８及び塗料供給ポート５０にはそれぞれ継手５２を介してチューブ（塗料供給路）５４が接続されている。また、パイロットポート４８及び塗料供給ポート５０は、ボディ本体４０の内部に向かって延在する第１及び第２連通路５６、５８（図７参照）とそれぞれ連通している。

また、ボディ本体４０の基端面には後述する収納孔６６の外周側となる位置に第１位置決めピン６０が設けられ、側面には、パイロットポート４８よりも基端側（矢印Ｃ１方向）となる位置に第２位置決めピン６２が設けられる。

この第１及び第２位置決めピン６０、６２は、ボディ本体４０の基端面及び側面の孔部（図示せず）に嵌合されることで所定高さだけ突出し、フレーム２２における第１及び第２ピン孔３４、３８にそれぞれ挿入され嵌合される。これにより、各塗装用ノズル２４が、フレーム２２の所定位置に位置決めされ、図示しない固定ボルトで固定される。

一方、ボディ本体４０の内部には、図７に示されるように、切替バルブ６４の収納される収納孔６６が形成され、この収納孔６６は、ボディ本体４０の基端面中央に開口すると共に、軸方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って延在するように形成され先端側（矢印Ｃ２方向）で中央に開口した連通孔６８と連通している。また、収納孔６６は、第１及び第２連通路５６、５８を通じてパイロットポート４８及び塗料供給ポート５０とそれぞれ接続され連通している。

そして、図６及び図７に示されるように、ボディ本体４０の基端側（矢印Ｃ１方向）から収納孔６６の内部に切替バルブ６４が挿入され収納され、この切替バルブ６４はパイロットエアの供給作用下に軸方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に進退動作する弁体（図示せず）を有している。弁体の移動によって第２連通路５８を通じた塗料供給ポート５０と連通孔６８との連通状態を切り替えている。

さらに、ボディ本体４０の先端には、連通孔６８と連通し径方向外側へと拡径した塗料チャンバー７０が形成されると共に、該塗料チャンバー７０の外周側には後述するエア供給ポート８０からのエアが供給されるエアチャンバー７２が形成される。

この塗料チャンバー７０は、断面円形状でボディ本体４０の中央に形成されると共に、中間ボディ４２に臨むように開口している。そして、切替バルブ６４の切替作用下に塗料供給ポート５０と連通孔６８とが連通すると、第２連通路５８及び連通孔６８を通じて塗料が塗料チャンバー７０へと供給される。一方、エアチャンバー７２は、塗料チャンバー７０とは非連通で該塗料チャンバー７０を取り囲むように環状に形成される。

さらにまた、ボディ本体４０の先端には、エアチャンバー７２の外周側となる位置に第１連結ピン７４が設けられ、この第１連結ピン７４が軸方向（矢印Ｃ２方向）に突出し隣り合う中間ボディ４２のピン孔７６（図７参照）へとそれぞれ嵌合されることで、前記ボディ本体４０と前記中間ボディ４２とが同軸上となるように位置決めされ、４本の締結ボルト７８によって一体的に連結される。

中間ボディ４２は、ボディ本体４０と略同一断面となる断面矩形状に形成され、ボディ本体４０の先端側（矢印Ｃ２方向）に当接し連結されると共に、その側面には、塗料を吐出するためのエア（流体）が供給されるエア供給ポート（流体供給路）８０が開口している。そして、エア供給ポート８０には継手５２を介してチューブ（流体供給路）５４が接続されている。なお、このエア供給ポート８０は、ボディ本体４０における塗料供給ポート５０の開口した側面と同一面となる中間ボディ４２の側面に形成される。

一方、中間ボディ４２の内部には、基端中央に開口して先端側（矢印Ｃ２方向）まで延在する複数の塗料通路８２と、該塗料通路８２に対して上下方向（矢印Ｄ方向）に設けられた一対のエア通路８４ａ、８４ｂとが形成される。

この塗料通路８２は、例えば、１０本設けられ、その基端が中間ボディ４２の基端面で開口してボディ本体４０の塗料チャンバー７０に臨むように配置することで連通すると共に、図８に示されるように前記塗料チャンバー７０の形状に対応して互いに周方向に沿って等間隔離間するように配置される。

また、複数の塗料通路８２は、同一の通路径で形成され、円周上に配置された基端から先端側（矢印Ｃ２方向）に向かって中間ボディ４２における高さ方向（矢印Ｄ方向）の中央に向かって互いに接近するように傾斜すると共に、該高さ方向と直交する幅方向（矢印Ｅ方向）において、図８及び図９に示されるように、互いに先端側（矢印Ｃ２方向）に向かって等間隔離間するように延在している。

そして、複数の塗料通路８２は、中間ボディ４２の先端において、それぞれ高さ方向中央に開口し、図６に示されるように、互いに等間隔離間して幅方向（矢印Ｅ方向）に沿って一直線状に配置される。

すなわち、塗料通路８２は、それぞれの通路長さが略同一となるように中間ボディ４２の基端から先端側（矢印Ｃ２方向）に向かって３次元的にそれぞれ延在している。

エア通路８４ａ、８４ｂは、中間ボディ４２の幅方向（矢印Ｅ方向）に所定幅を有し、図６〜図８に示されるように、中間ボディ４２の基端側（矢印Ｃ１方向）に形成されエア供給ポート８０と連通する第１エア通路部８６と、該第１エア通路部８６の先端から前記中間ボディ４２の先端まで延在する第２エア通路部８８とからなる。第１エア通路部８６は、中間ボディ４２の軸方向に沿って所定長さだけ延在し、該中間ボディ４２の基端に開口してボディ本体４０のエアチャンバー７２と連通している。

この第１エア通路部８６の内周側及び外周側には、ボディ本体４０との間にシールリング９０がそれぞれ挟持されることで、ボディ本体４０と中間ボディ４２との間を通じたエアの漏れが防止される。

第２エア通路部８８は、第１エア通路部８６の先端から高さ方向（矢印Ｄ方向）の中央に向かってそれぞれ傾斜するように延在し、中間ボディ４２の先端において高さ方向中央から上下方向（矢印Ｄ方向）に互いに等間隔離間した位置に開口している。

すなわち、中間ボディ４２の先端において、高さ方向中央に複数の塗料通路８２が開口し、この塗料通路８２を挟んだ上下にエア通路８４ａ、８４ｂの先端が幅方向（矢印Ｅ方向）に沿って長尺状に開口している（図６及び図７参照）。詳細には、上方に形成された一方のエア通路８４ａと、下方に設けられた他方のエア通路８４ｂとが、中間ボディ４２の高さ方向（矢印Ｄ方向）において対称となる二股状に形成されている。

また、中間ボディ４２の先端には、上方に開口したエア通路８４ａよりさらに上方、下方に開口したエア通路８４ｂよりさらに下方となる位置に、それぞれ第２連結ピン９２（図６参照）が設けられ、この第２連結ピン９２が先端から軸方向（矢印Ｃ２方向）に突出し隣り合うカバープレート４４のピン孔へとそれぞれ嵌合されることで、前記中間ボディ４２と前記カバープレート４４とが所定位置となるように位置決めされ、後述する６本の締結ボルト９６によって一体的に連結される。

カバープレート４４は、例えば、図６〜図１０に示されるように、一定厚さを有した板状に形成され、中間ボディ４２の先端を覆う略矩形状に形成されると共に、先端から突出した複数のインナーノズル部９８を有している。インナーノズル部９８はカバープレート４４における高さ方向（矢印Ｄ方向）の中央に形成され、幅方向（矢印Ｅ方向）に沿って互いに等間隔離間するように設けられると共に、軸方向（矢印Ｃ２方向）に所定高さだけ突出している。

また、カバープレート４４には、その高さ方向中央において軸方向に貫通した複数の中間塗料通路部１００が形成され、この中間塗料通路部１００は幅方向（矢印Ｅ方向）に沿って互いに等間隔離間し、その基端側が中間ボディ４２の塗料通路８２と連通すると共に、先端側がインナーノズル部９８の内部を貫通して先端で開口している。この中間塗料通路部１００の数量は、中間ボディ４２の塗料通路８２及びインナーノズル部９８と同数となるように１０本で設定される。

さらに、カバープレート４４には、中間ボディ４２のエア通路８４ａ、８４ｂの先端に臨む位置にそれぞれ複数の中間エア通路部１０２が形成される。この中間エア通路部１０２は、軸方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って貫通して先端に開口し、中間塗料通路部１００を挟んで上下方向（矢印Ｄ方向）に互いに離間して形成されると共に、幅方向（矢印Ｅ方向）において中間塗料通路部１００と同一間隔となるように互いに等間隔離間して形成される。すなわち、１０本のインナーノズル部９８（中間塗料通路部１００）に対し、それぞれ上下に１０本ずつの中間エア通路部１０２が形成される。

そして、図６及び図７に示されるように、カバープレート４４には、中間エア通路部１０２の上下に設けられた複数のボルト孔１０４に６本の締結ボルト１１０がそれぞれ挿通され、中間ボディ４２のねじ孔１０６に対して螺合されることで前記カバープレート４４が前記中間ボディ４２の先端に対して連結される。

また、カバープレート４４と中間ボディ４２との間には、エア通路８４ａ、８４ｂ（中間エア通路部１０２）と塗料通路８２（中間塗料通路部１００）を囲むガスケット１０８が設けられ、前記エア通路８４ａ、８４ｂの間からのエアの漏出を防止すると共に、塗料通路８２からの塗料の漏出を防止している。

これにより、カバープレート４４において、中間エア通路部１０２が中間ボディ４２のエア通路８４ａ、８４ｂと連通し、中間塗料通路部１００が塗料通路８２と連通する。

ノズルプレート４６は、断面矩形状で所定厚さを有した板状に形成され、平面状に形成された基端がカバープレート４４の先端に当接し該カバープレート４４の基端側（矢印Ｃ１方向）から挿通された締結ボルト１１０によって連結される。

一方、ノズルプレート４６の先端中央には、図６、図７及び図１１に示されるように、基端側（矢印Ｃ１方向）に向かって窪んだ先端凹部１１２が形成され、この先端凹部１１２は幅方向（矢印Ｅ方向）に沿って同一断面形状で延在し、その高さ方向（矢印Ｄ方向）の中央には先端から軸方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）へ突出した塗料吐出部１１４が形成される。

塗料吐出部１１４には、図５〜図９に示されるように、エアの混合された塗料を吐出する複数の吐出ポート１１６が前記幅方向（矢印Ｅ方向）に沿って一直線状に設けられる。この吐出ポート１１６は、塗料吐出部１１４の幅方向に沿って互いに等間隔離間するように設けられ、断面円形状に開口した吐出孔１１８と、該吐出孔１１８からの塗料を外部へと導く扁平部１２０とを有している。なお、吐出ポート１１６は、塗料通路８２及び中間塗料通路部１００と同数、すなわち、１０個設けられる。

吐出孔１１８は、後述する吐出通路１２２の先端と連通し、図９に示されるように、隣接する吐出ポート１１６の吐出孔１１８が幅方向（矢印Ｅ方向）に沿って一直線状となるように形成されている。

扁平部１２０は、例えば、高さ寸法に対して幅寸法の大きな断面長方形状で開口し、ノズルプレート４６の幅方向において吐出孔１１８から離間する方向（矢印Ｃ２方向）に向かって断面扇状に膨出して隣接する扁平部１２０の端部同士が繋がるように形成される。すなわち、ノズルプレート４６の幅方向と直交方向から見て、吐出ポート１１６の先端が隣り合う複数の扁平部１２０によって凹凸状に形成されている。

一方、ノズルプレート４６の内部には、軸方向に貫通した複数の吐出通路１２２が形成され、この吐出通路１２２は高さ方向中央に形成され、先端が吐出孔１１８にそれぞれ連通すると共に、基端側（矢印Ｃ１方向）が前記ノズルプレート４６の基端に開口しカバープレート４４のインナーノズル部９８が挿入される。この吐出通路１２２は、吐出ポート１１６及びカバープレート４４のインナーノズル部９８と同様に、ノズルプレート４６の幅方向（矢印Ｅ方向）に沿って互いに等間隔離間して形成される。

また、インナーノズル部９８は、吐出通路１２２において基端から先端側となる長手方向中央近傍まで挿入され、該インナーノズル部９８の外周面と吐出通路１２２の内周面との間には、図９〜図１１に示されるように、径方向において環状となる環状通路１２４が形成される。すなわち、吐出通路１２２は、インナーノズル部９８の直径よりも大きな通路径で形成されている。

さらに、吐出通路１２２には、環状通路１２４と吐出孔１１８との間となる位置に合流部１２６が形成され、この合流部１２６において、インナーノズル部９８から供給された塗料と前記環状通路１２４を通じて供給されたエアとが所定の混合割合で混合される。

さらにまた、ノズルプレート４６には、その基端側（矢印Ｃ１方向）に開口したエア集合室１２８が断面略矩形状に形成され、このエア集合室１２８は、カバープレート４４における全て（２０本）の中間エア通路部１０２に臨むように形成されて連通している。

また、エア集合室１２８は、その先端側において各吐出通路１２２の環状通路１２４と連通している。そして、カバープレート４４の中間エア通路部１０２から供給されたエアがエア集合室１２８を通じて各吐出通路１２２の環状通路１２４へと供給される。そして、合流部１２６において混合された塗料とエアとが、塗料粒子となり該合流部１２６から吐出孔１１８へと送り出され、この吐出孔１１８から外部へと吐出される。

本発明の実施の形態に係る塗装用ノズル２４を有した塗装装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に複数の塗装用ノズル２４をフレーム２２に対して装着する場合について説明する。

先ず、図２〜図４で示されるフレーム２２に対し、塗装用ノズル２４の基端がプレート部３２側となり、側面がサイドプレート３６ａ、３６ｂ側となるように配置する。

そして、塗装用ノズル２４に設けられた第１位置決めピン６０をプレート部３２の第１ピン孔３４に嵌合させると共に、幅方向一方側に配置された塗装用ノズル２４の第２位置決めピン６２をサイドプレート３６ａの第２ピン孔３８へと嵌合させ、幅方向他方側に配置された塗装用ノズル２４の第２位置決めピン６２をサイドプレート３６ｂの第２ピン孔３８へと嵌合させることで、フレーム２２に対して各塗装用ノズル２４の位置決めがなされる。具体的には、複数の塗装用ノズル２４が、フレーム２２の長手方向（矢印Ｂ方向）及び幅方向（矢印Ａ方向）に沿った所定位置となるようにそれぞれ位置決めされる。

そして、プレート部３２及びサイドプレート３６ａ、３６ｂに挿通された固定ボルト（図示せず）を塗装用ノズル２４のボディ本体４０へと螺合させることで、フレーム２２に対して塗装用ノズル２４が所定の位置にそれぞれ固定される。これにより、フレーム２２の長手方向及び幅方向に沿って複数の塗装用ノズル２４が連続的に配置され装着された状態で塗装装置１０が構成される。

最後に、各塗装用ノズル２４におけるパイロットポート４８、塗料供給ポート５０及びエア供給ポート８０に対してそれぞれ継手５２及びチューブ５４を接続することで装着作業が完了する。

また、塗装装置１０は全ての塗装用ノズル２４から同時に塗料を吐出させる場合に限定されるものではなく、例えば、図１２Ａに示されるように、切替バルブ６４（図７参照）の切替によってフレーム２２の長手方向（矢印Ｂ方向）において１個おきに塗装用ノズル２４から塗料を吐出させ、且つ、一方のサイドプレート３６ａ側となる幅方向一方と、他方のサイドプレート３６ｂ側となる幅方向他方とにおいても交互に塗料を吐出させることで、千鳥状に塗料を塗布可能としてもよい。

さらに、塗装装置１０の進行方向となる一方のサイドプレート３６ａ側に配置された複数の塗装用ノズル２４から塗料を吐出させ、前記進行方向の後方となるサイドプレート３６ｂ側に配置された複数の塗装用ノズル２４からは塗料ではなくエアを吐出させることで、前記進行方向の前方側で吐出され塗布された塗料を、進行方向の後方側の塗装用ノズル２４から吐出されたエアによって好適に乾燥させることが可能となる。

さらにまた、複数の塗装用ノズル２４は、上述したようにフレーム２２の長手方向及び幅方向に沿って隣接するように連続的に配置される場合に限定されるものではなく、例えば、図１２Ｂに示される塗装装置１６０のように、一方のサイドプレート３６ａ側となる幅方向一方に連続的に設けられた複数の塗装用ノズル２４と、他方のサイドプレート３６ｂ側となる幅方向他方に連続的に設けられた複数の塗装用ノズル２４とを、フレーム２２の長手方向（矢印Ｂ方向）においてオフセットさせるように配置してもよい。

このような構成とすることにより、幅方向一方側に配置された塗装用ノズル２４によって対象物Ｗへ塗料を塗布する際、隣接する塗装用ノズル２４の間となる部位１６２への塗布が不十分となることが懸念されるが、幅方向他方側に長手方向にオフセットさせて配置した塗装用ノズル２４によって、前記幅方向一方側の塗装用ノズル２４の間となる部位１６２を確実に塗装することが可能となる。

すなわち、複数の塗装用ノズル２４を含む塗装装置１０、１６０によって塗装を行う対象物Ｗの大きさや形状、塗装パターン等に応じ、フレーム２２に対する複数の塗装用ノズル２４の配置を適宜変更することで前記形状や塗装パターン等に対して容易且つ自在に対応可能となる。

次に、上述したようにフレーム２２に対して複数の塗装用ノズル２４の装着された塗装装置１０について、その動作並びに作用効果について説明する。

図１に示される塗装装置１０の搭載された塗装ロボット１２は、図示しないコントローラの制御作用下に第１及び第２アーム部１６、１８を動作させて、前記塗装装置１０の塗装用ノズル２４を所定の位置（例えば、対象物Ｗの塗装面と対向する位置）に配置する。

その後、図示しない塗料供給装置から配管を通じて塗料をミキサー２６へと供給し、このミキサー２６から複数のチューブ５４を通じて各塗装用ノズル２４へとそれぞれ分配供給すると同時に、図示しないエア供給源から配管を通じて各塗装用ノズル２４のパイロットポート４８及びエア供給ポート８０へとエアを供給する。

各塗装用ノズル２４では、パイロットポート４８に供給されたパイロットエアが第１連通路５６を通じて切替バルブ６４へと供給されることで弁体が軸方向へと移動し弁開状態となる。そして、塗料供給ポート５０から第２連通路５８を通じてボディ本体４０内へ供給されていた塗料が弁体の弁開動作に伴って連通孔６８から塗料チャンバー７０へと供給される。

そして、この塗料チャンバー７０へと供給された塗料は、１０本の塗料通路８２を通じてそれぞれ先端側（矢印Ｃ２方向）へと供給される。この際、塗料通路８２の通路径が同一に形成され、且つ、長さも略同一に形成されているため、各塗料通路８２を先端側へと流れる塗料の供給量が略同一となり、供給された塗料が先端側まで到達する時間も略同一となる。

この塗料は、各塗料通路８２に沿って先端側（矢印Ｃ２方向）へと流れることで徐々に中間ボディ４２の高さ中心に集まると共に、幅方向に互いに等間隔離間するように導かれ、前記中間ボディ４２の先端において高さ中心に位置し、且つ、幅方向に互いに等間隔離間した位置となった後、カバープレート４４の各中間塗料通路部１００へと供給される。この中間塗料通路部１００も塗料通路８２と同数となる１０本設けられているため、塗料通路８２からの塗料の供給量が変化することなく、それぞれ同一の供給量で中間塗料通路部１００へと供給される。

そして、中間塗料通路部１００を通じてインナーノズル部９８の先端まで流れた塗料が、ノズルプレート４６における吐出通路１２２の合流部１２６へと導出される。

一方、エア供給ポート８０へと供給されたエアは、エア通路８４ａ、８４ｂ及びエアチャンバー７２へと供給された後、二股状に形成されたエア通路８４ａ、８４ｂの第１及び第２エア通路部８６、８８へとそれぞれ流れることで分流されて上下から先端側（矢印Ｃ２方向）に向かってそれぞれ流れる。また、図７に示されるように、エア通路８４ａ、８４ｂが、塗装用ノズル２４の高さ方向（矢印Ｄ方向）において対称形状となるように形成されているため、先端側へ供給されるエアの供給量及び先端までの到達時間が略同一となると共に、分流されたエアが先端側（矢印Ｃ２方向）に向かって高さ中央へと徐々に接近するように流れることとなる。

そして、中間ボディ４２の先端まで流れたエアは、カバープレート４４における複数の中間エア通路部１０２へとそれぞれ流れることで、さらに分流された後にノズルプレート４６のエア集合室１２８へと供給される。このエア集合室１２８から複数の吐出通路１２２へと流れ、インナーノズル部９８の外側となる環状通路１２４へとそれぞれ流れた後に、合流部１２６へとそれぞれ供給される。これにより、合流部１２６において、インナーノズル部９８から吐出された塗料とエアとが所定の割合で混合される。

この合流部１２６でエアと塗料とが混合された塗料粒子が、吐出通路１２２に沿って先端側へと送出され、吐出孔１１８から扁平部１２０を通じて外部へと吐出される。上述した塗装装置１０は供給された塗料を複数の塗装用ノズル２４から対象物Ｗへと均等に吐出する。そして、塗装ロボット１２が塗装装置１０から塗料粒子を吐出しつつ塗装装置１０を移動させることで、対象物Ｗに対して所望の厚みの塗膜を形成していく。

一方、切替バルブ６４に対するパイロットエアの供給を停止することで、切替バルブ６４の弁体が初期位置へと移動して弁閉状態となり塗料供給ポート５０と塗料通路８２との連通を遮断することで、吐出ポート１１６からの塗料の吐出が停止される。この場合、エア供給ポート８０に対するエアの供給を継続することで、吐出ポート１１６からエアのみが外部へと吐出されるため、例えば、対象物Ｗの表面に塗布された塗膜に対して前記エアを吐出することで、該塗膜の乾燥を促進させることも可能となる。

以上のように、本実施の形態では、塗装装置１０を構成する塗装用ノズル２４において、ボディ本体４０の塗料供給ポート５０に塗料が供給され、中間ボディ４２のエア供給ポート８０にエアが供給されると共に、先端に設けられたノズルプレート４６には、塗料とエアとを合流させるための合流部１２６と、該合流部１２６から前記塗料と前記エアとを混合させた塗料粒子として吐出する複数の吐出孔１１８とを備え、前記吐出孔１１８の先端側（矢印Ｃ２方向）に扁平部１２０を備えている。

これにより、塗料供給ポート５０から供給された塗料と、エア供給ポート８０から供給されたエアとが先端側となるノズルプレート４６側へと流通し、合流部１２６において混合された状態で吐出孔１１８から外部へと吐出される際、前記塗料が前記吐出孔１１８から扇状の扁平部１２０を通ることで好適に外部へと導かれるため、吐出される塗料の直進性及び均一性を共に向上させることができる。また、塗料とエアとを予めノズルプレート４６内の合流部１２６で合流させることでも、安定した塗料粒子を生成することができるため、外部へと吐出される塗料のさらなる均一化を図ることができる。

その結果、塗装装置１０によって対象物Ｗにおける所望の部位を均一且つ効率的に塗装することができ、それに伴って、塗料の使用量を削減しつつ製造時間の短縮を図ることが可能となる。

また、吐出ポート１１６の扁平部１２０は、ノズルプレート４６の幅方向（矢印Ｅ方向）に沿って長尺な扁平状に形成され、且つ、吐出孔１１８から離間する方向（矢印Ｃ２方向）に向かって断面扇状に延在している。そのため、塗料を吐出ポート１１６から外部へと吐出する際、図１０に示されるように、吐出孔１１８から塗料を外部に向かって扇状に拡がるように吐出することができ、しかも、その外側へと導くための扁平部１２０の距離を均等にすることができる。

その結果、塗装装置１０から吐出される塗料の直進性を向上させることができ、対象物Ｗにおける所望の部位近傍のみを効率的に塗装することが可能となるため、時間をかけてオーバースプレーを行う必要がなく、塗料の使用量を削減して製造コストを削減できると共に、塗装工程の短縮化を図ることができる。

さらに、上述したように塗料の消費量を削減することで、従来の塗装装置と比較して塗装工程において使用された塗料を回収するための回収設備の稼働率を低下させることが可能となり、それに伴って消費電力の削減等によって製造コストの削減が可能となる。

さらにまた、ノズルプレート４６の吐出通路１２２において、中央に設けられ塗料の供給されるインナーノズル部９８と、該インナーノズル部９８の外周側に設けられエアの供給される環状通路１２４とを備え、前記インナーノズル部９８の先端側で塗料とエアとが合流する合流部１２６を設けている。

そのため、インナーノズル部９８からの塗料と環状通路１２４からのエアとを合流部１２６で２方から挟むように合流させることでより効果的にミキシングさせ、安定した塗料粒子を生成して吐出孔１１８から吐出することができ、それに伴って塗料を安定して均一に吐出させることができる。さらに、吐出通路１２２において中央のインナーノズル部９８を外側から挟むようにエア流路である環状通路１２４を設けることでミキシング効果が得られる。

またさらに、合流部１２６を、複数設けられた吐出ポート１１６の吐出孔１１８と同数となるように設けることで、吐出される塗料の流量とエアの圧力との制御を容易に行うことができ、これにより安定した塗料の塗布（直進性、均一性）が可能となる。

また、複数の塗料通路８２が、その基端において断面円形状に形成された塗料チャンバー７０に対して周方向に沿って互いに等間隔離間するように接続され、前記塗料通路８２の先端が、幅方向に沿って一直線状となるように配置されると共に、各塗料通路８２の長さが略同一となるように形成されている。これにより、塗料チャンバー７０から複数の塗料通路８２を通じて略同一の流量で塗料を先端側（矢印Ｃ２方向）へと供給することが可能となり、複数の吐出孔１１８から塗料を均一に吐出することができるため、対象物Ｗにおける塗膜の均一性及び安定性を高めることができる。

なお、本発明に係る塗装用ノズルは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、１６０…塗装装置 １２…塗装ロボット
２２…フレーム ２４…塗装用ノズル
４０…ボディ本体 ４２…中間ボディ
４４…カバープレート ４６…ノズルプレート
５０…塗料供給ポート ７０…塗料チャンバー
７２…エアチャンバー ８０…エア供給ポート
８２…塗料通路 ８４ａ、８４ｂ…エア通路
９８…インナーノズル部 １００…中間塗料通路部
１０２…中間エア通路部 １１４…塗料吐出部
１１６…吐出ポート １１８…吐出孔
１２０…扁平部 １２２…吐出通路
１２４…環状通路 １２６…合流部
Ｗ…対象物

Claims (5)

1. 塗料を供給する塗料供給路と、流体を供給する流体供給路と、前記塗料供給路及び前記流体供給路の接続されるボディとを有し、前記ボディには前記塗料と前記流体とを合流させ混合させる合流部と、前記塗料と前記流体とを混合させた状態で前記合流部から吐出する吐出孔とを備えた塗装用ノズルであって、
   前記ボディの内部には、前記合流部と、少なくとも１つ以上の吐出孔が設けられ、前記吐出孔の先端側には扁平部を備えることを特徴とする塗装用ノズル。
2. 請求項１記載の塗装用ノズルにおいて、
   前記扁平部は、前記ボディの軸線に対し略直交方向に沿った扁平状に形成され、且つ、扇状に延在することを特徴とする塗装用ノズル。
3. 請求項１又は２記載の塗装用ノズルにおいて、
   前記合流部は、前記塗料供給路と連通した１つの流路と、前記流体供給路と連通した２つの流路とが合流して構成されることを特徴とする塗装用ノズル。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗装用ノズルにおいて、
   前記合流部は、それぞれの前記吐出孔に対応した同数で設けられることを特徴とする塗装用ノズル。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗装用ノズルにおいて、
   前記塗料供給路は、少なくとも１つ以上設けられ前記ボディ内において略円周状に配置された塗料通路と連通し、該塗料通路は、前記合流部において軸線に対する直交方向に沿って一直線状に配置されると共に、略同一長さで形成されることを特徴とする塗装用ノズル。

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