JP7211895B2 - 飛翔体、飛翔体システム及び被塗装体の塗装方法 - Google Patents
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Description
本発明は、飛翔体、飛翔体システム及び被塗装体の塗装方法に関する。
建築物をはじめとする構造物の多くには、意匠性の付与や保護などを目的に塗装が施されている。特に、鉄道車両や自動車等の移動体においては、美観の付与や空力抵抗を低減するために、塗膜表面を平滑にする必要がある。塗膜は単層の場合もあるが、前記の特性を確保するため、複層にすることが多い。
例えば、金属表面へ塗膜を形成する場合、金属表面をブラスト処理など荒らした後の錆止めプライマ塗布・乾燥、金属表面の凹凸を被覆して平滑性を確保するためのパテ付け・乾燥・研磨、パテ表面の微細な凹凸を被覆するためのサフェーサ塗布・乾燥・研磨、中塗り塗布・乾燥・研磨、最表面の意匠性付与のための上塗り塗布・乾燥・研磨の層数や手順で進められる。
塗装は一般的に、作業者が人手で行なうか、ロボット等の自動機を用いて行なわれる。作業者が塗装を行なう場合、スプレー、刷毛、ローラー等を用いるが、作業者の手の届かない高さの被塗装物であったりすると足場等を設置する必要がある。また、有機溶剤等を含む塗料を用いると、作業者はマスク、手袋等の保護具をする必要があり、作業性が低下する。
ロボットを用いる場合、設備投資が高価であり、有機溶剤を含む塗料を用いる場合は防爆仕様であることが必要であり、更に設備投資額が増額する。また、ロボットを設置する場所や被塗装物を加熱する場合は、ロボットを退避させるまたは被塗装物を移動して加熱する場所が必要となる。
これに対し、移動の自由度が高く、コンパクトな飛翔体を用いて塗装を行なう装置がある。例えば、特許文献１には、飛翔体を用いた塗装に関する技術として、「電源装置、無線操縦装置、姿勢制御装置、および監視用テレビ制御装置を搭載する飛行船本体と、飛行船本体の上部に同軸に設けられた気球と、上記飛行船本体に軸と直交して四方に放射状に設けられる腕と、同腕端に同腕の軸に軸を直交し、かつ同腕の軸まわりに回転可能に取付けられた推進兼姿勢制御用ブロワと、上記各腕に設けられるレベルセンサと、上記飛行船本体に取付けられ監視用テレビを持つマニピュレータと、上記飛行船本体下部に取付金物を介してそれぞれ取替え可能に取付けられる一般作業用装置、自動窓拭装置、自動塗装装置、自動外壁クリーニング装置等を備えてなることを特徴とする飛行船。」が開示されている。
特許文献１の飛行船は、飛行船に占める体積比率が高く、且つ比重の小さい気球を有しているため、風などの外乱に対して飛行安定性や姿勢の安定に大きく影響される。また、装置全体の飛行や姿勢の安定性を保つのに時間を有するため、それに伴って作業時間も長くなる。
本発明の目的は、飛翔体において、飛行安定性を短時間で確保することにある。
本発明の目的は、飛翔体において、飛行安定性を短時間で確保することにある。
本発明の一態様の飛翔体は、飛翔体本体と、前記飛翔体本体を飛行させる羽根と、塗料を第１の方向に噴射する塗料噴射機構と、前記第１の方向とは９０度以上異なる第２の方向に流体を噴射する流体噴射機構とを有することを特徴とする。
本発明の一態様によれば、飛翔体において、飛行安定性を短時間で確保することができる。
以下、図面を用いて、実施形態について説明する。
図１～図４を参照して、実施形態１の飛翔体の構成について説明する。
飛翔体１００は、飛翔体本体１０１を飛行させるための複数の羽根１０２を有する。飛翔体１００は、羽根１０２を回転させて飛翔し、回転数を変えることで進行方向、上昇位置及び速度を変えて飛翔する。羽根１０２の回転数の制御は、外部コントローラ１１２より発信された無線電波１１３を飛翔体１００に設置されているコントローラ１１１にて受けることで行なわれる。特に、羽根１０２の個数は制限を受けない。
飛翔体１００は、吐出口Ａ１０３と吐出口Ｂ１０４を有するノズル１０５を飛翔体本体１０１の下部に備えている。ノズル１０５は可動部１０６を備えている。この可動部１０６により、図４の破線に示すように吐出口Ｂ１０４の方向を変えて吐出口Ａ１０３と吐出口Ｂ１０４とのなす角１１５を変化させる。
ノズル１０５には、塗料の供給を受けるための塗料供給口１０７、流体の供給を受けるための流体供給口１０８、吐出口Ａ１０３からミスト状に塗料を噴霧するための気体の供給を受ける吐出口Ａ用エア供給口１０９、吐出口Ｂ１０４からミスト状に塗料を噴霧するための気体の供給を受ける吐出口Ｂ用エア供給口１１０を備えている。
吐出口Ａ１０３と吐出口Ｂ１０４は、羽根１０２から発生する飛行を行なうための気流の影響を受けない位置にある。具体的には、吐出口Ａ１０３と吐出口Ｂ１０４を、羽根１０２よりも飛翔体本体１０１より外側へ長くして、長さ１１４を確保する。また、吐出口Ａ１０３と吐出口Ｂ１０４から吐出する塗料と流体の吐出量を調整するために、吐出口Ａ１０３及び吐出口Ｂ１０４の内部にバルブを設置しても良い。
上述のように、実施形態１の飛翔体１００は、飛翔体本体１０１を飛行させる羽根１０１と、塗料を第１の方向に噴射する塗料噴射機構（吐出口Ａ１０３を備える）と、第１の方向とは反対方向の第２の方向に流体を噴射する流体噴射機構（吐出口Ｂ１０４を備える）とを有する。
ここで、図１では、流体噴射機構は、第１の方向とは反対方向の第２の方向に流体を噴射（吐出）しているが、本発明はこれに限定されず、流体噴射機構は、第１方向とは９０度以上異なる第２の方向に流体を噴射するようにしても良い。
飛翔体１００は、塗料噴射機構と流体噴射機構とのなす角を変化させる可動部１０６を有する。可動部１０６は、塗料噴射機構と流体噴射機構とのなす角を１３５度～１８０度の範囲で変化させる。また、塗料噴射機構の先端と流体噴射機構の先端は、羽根１０２の末端より飛翔体本体１０１に対して外側に位置する。ここで、「外側」とは、羽根１０２の回転軸方向に羽根１０２の回転軌道を延長させた空間より外側という意味である。
また、飛翔体１００は、飛翔体本体１０１の下部に設けられたノズル１０５を有する。塗料噴射機構は、ノズル１０５の一端に設けられた第１の噴射口（吐出口Ａ１０３）を有する。流体噴射機構は、ノズル１０５の他端に設けられた第２の噴射口（吐出口Ｂ１０４）を有する。
ノズル１０５の下部には、塗料が供給される塗料供給口１０７と、流体が供給される流体供給口１０８と、第１の噴射口（吐出口Ａ１０３）から塗料を噴射するための第１の気体（吐出口Ａ用エア）が供給される第１の気体供給口（吐出口Ａ用エア供給口１０９）と、第２の噴射口（吐出口Ｂ１０４）から流体を噴射するための第２の気体（吐出口Ｂ用エア）が供給される第２の気体供給口（吐出口Ｂ用エア供給口１１０）とが設けられている。また、流体噴射機構から噴射する流体は、例えば、気体、液体、粉体のいずれか又はこれらの混合体である。
図５を参照して、実施形態１の飛翔体システムの構成について説明する。
塗料２０２は、塗料供給容器２０４から塗料用ホース２０８を経由することで飛翔体１００の塗料供給口１０７まで輸送される。塗料用エアは、塗料用エアコンプレッサ２０６から塗料用エアコンプレッサホース２１０を経由することで飛翔体１００の吐出口Ａ用エア供給口１０９まで輸送される。
塗料２０２は、塗料供給容器２０４から塗料用ホース２０８を経由することで飛翔体１００の塗料供給口１０７まで輸送される。塗料用エアは、塗料用エアコンプレッサ２０６から塗料用エアコンプレッサホース２１０を経由することで飛翔体１００の吐出口Ａ用エア供給口１０９まで輸送される。
輸送された塗料２０２とエアを同時に噴霧することで塗料２０２を被塗装体２０１へ塗装する。塗料２０２を吐出口Ａ１０３から噴射すると同時に、流体２０３が流体供給容器２０５から流体用ホース２０９を経由することで飛翔体１００の流体供給口１０８まで輸送される。
流体用エアは、流体用エアコンプレッサ２０７から流体用エアコンプレッサホース２１１を経由することで飛翔体１００の吐出口Ｂ用エア供給口１１０まで輸送される。塗料２０２、流体２０３及びエアの輸送には、塗料用ホース２０８、流体用ホース２０９、塗料用エアコンプレッサホース２１０及び流体用エアコンプレッサホース２１１を用いるが、これらのホースは、飛翔体１００の飛行安定を確保するために結束した輸送管２１２を用いることが好ましい。
輸送された流体２０３とエアは、吐出口Ａ１０３から塗料２０２を噴射する同じタイミングで、吐出口Ｂ１１０から噴射される。また、流体２０３は、吐出口Ａ１０９から噴射する塗料２０２と同等の運動量の流体２０３として噴射される。ここで、運動量とは、吐出物の重量と吐出速度の積である。
このように、吐出口Ａ１０３から塗料２０２を噴射すると同時に吐出口Ｂ１０４からも流体２０２を噴射することにより、飛翔体１００の飛行を安定させ、品質の良い塗装体を得ることができる。
吐出口Ｂ１０４は、吐出口Ａ１０３から噴射される塗料２０２と反対方向に向けられている。吐出口Ａ１０３と吐出口Ｂ１０４のなす角１１５は、１００～１８０°が良い。好ましくは、１３５～１８０°が良い。ここで、なす角１１５とは、吐出口Ａ１０３と吐出口Ｂ１０４の中心線の交点で形成される角度である。この角度は、０～１８０°で規定され、塗装中に可変にしても良い。この角度を可変にするには、吐出口Ａ１０３と吐出口Ｂ１０４を連結する部分又は飛翔体本体１０１と吐出口Ａ１０３又は吐出口Ｂ１０４とを連結する部分に、ボールジョイント、ヒンジ等の可動部１０６を設ければ良い。
可動部１０６により、吐出口Ｂ１０４からの流体２０３の吐出を、飛翔体１００が上下左右に移動するためのエネルギーの一部とすることができる。また、可動部１０６により、飛翔体本体１０１が傾いた場合でも吐出口Ａ１０３が被塗装体２０１に対して垂直な位置からずれることを防ぐため、安定でムラの無い高品質な塗装面を得ることができる。
吐出口Ａ１０３から噴射される塗料２０２は、図５に示すように飛翔体１００の外部の容器から輸送管２１２を通して輸送することで吐出口Ａ１０３へ供給することができる。その際には、圧縮気体を用いて塗料を圧送しても良いし、ポンプを用いて輸送しても良い。
また、図６に示すように、塗料２０２、流体２０３及びエアを飛翔体１００が有する容器に貯蔵して吐出口Ａ１０３及び吐出口Ｂ１０４へ供給しても良い。具体的には、図６に示すように、ノズル１０５の下部には、塗料供給容器２０４、塗料用コンプレッサ２０６、流体供給容器２０５及び流体用コンプレッサ２０７が設けられている。塗料は、塗料供給容器２０４から塗料供給口１０７まで輸送される。第１の気体は、塗料用コンプレッサ２０６から第１の気体供給口１０９まで輸送される。流体は、流体供給容器２０５から流体供給口１１０まで輸送される。第２の気体は、流体用コンプレッサ２０７から第２の気体供給口１１０まで輸送される。
塗料２０２は、油性塗料、水性塗料、粉体塗料等の一般的な塗料が使用でき、限定されない。塗装は、飛翔体１００の吐出口Ａ１０３より吐出される塗料２０２によってなされるが、塗料２０２の吐出のタイミングは連続的または断続的で良く、限定されることはない。飛翔体１００の飛行経路を被塗装体２０１の形状に合わせて必要に応じて塗料２０２の噴射（吐出）が行なえれば良い。吐出方法は、エアレススプレー、エアスプレー、静電塗装などの方式を用いることができ、被塗装体２０１と非接触で塗装する方法であれば限定されない。
塗料２０２の吐出のタイミングにあわせて吐出口Ｂ１０４から流体２０３を吐出することで、飛翔体１００の飛行及び吐出される塗料２０２の方向を安定させることができる。吐出口Ｂ１０４から吐出する流体２０３は、気体、液体及び粉体でも良い。流体２０２として、例えば、空気、窒素、炭酸ガスなどの単一気体または混合気体、水、有機溶剤または混合液体、前記気体と前記液体の混合物、前記気体と高分子やセラミックスや金属の固体粒子の混合物、前記液体と前記固体粒子の混合物、前記気体と前記液体と前記固体粒子の混合物が挙げられる。
吐出口Ｂ１０４から吐出される流体２０３の形態としては、吐出口Ａ１０３から吐出される塗料２０２と同様に噴霧しても良いし、連続する流体として吐出しても良く、飛翔体１００の安定性を確保できれば良い。
飛行経路は、外部コントローラ１１２より発信された無線電波１１３を飛翔体１００に設置されているコントローラ１１１にて受けることで決められる。尚、飛行経路は、ＧＰＳによって決めても良いし、飛翔体１００にカメラを搭載して被塗装体２０１の形状を自動認識しながら予め決められたプログラミングにより決めても良い。また、作業者が塗装の状況を見ながらコントローラを用いて飛翔体１００を操作して飛行させても良い。
塗料２０２を被塗装体２０１に付着させた後、吐出口Ａ１０３あるいは吐出口Ｂ１０４より、乾燥気体や加熱気体を吐出することで、被塗装体２０１に塗装した塗料を乾燥させても良い。
また、図７に示すように、塗装システム３００を複数用いて、一度に複数個所を塗装することで、さらに塗装作業時間の短縮を図ることも出来る。その際、外部コントローラ１１２は単独で用いても良いし、複数用いても良い。
上述のように、実施形態１の飛翔体システムは、飛翔体１００と、塗料２０２の噴射と流体２０３の噴射のタイミングを調整するコントローラ１１１、１１２とを有する。コントローラ１１１、１１２は、羽根１０２の回転数を制御して飛翔体本体１０１を飛行させる。
また、実施形態１の飛翔体システムは、複数の飛翔体１００を有し、コントローラ１１１、１１２により複数の飛翔体１００を制御して被塗装体２０１の複数個所を塗装する。
また、実施形態１の被塗装体の塗装方法では、塗料噴射機構により、第１の方向に塗料２０２を噴射して被塗装体２０１を非接触で塗装する。
実施形態１によれば、塗装作業者の足場、塗装ロボット等の設備投資や設置のための場所が必要なく、被塗装体上の塗装品質を確保しながら、高所の塗装を安全に速く行なうことができる。また、塗膜のメンテナンスが必要になった場合でも、メンテナンス時間を短縮することができ、速く塗装体を提供することができる。例えば、鉄道車両や建築物の稼動時間を多くとることができる。
ここで、実施形態１との対比のために、参考比較例を示す。
一般的な塗装方法として、人手での塗装、ロボットを用いての塗装が行なわれる。人手による大形の被塗装体を塗装する場合、足場の設置、作業者が防護マスクや防護メガネを装着する必要がある。また、作業者の熟練度によって塗装品質にバラツキが発生したり、品質が未達であることがある。また、ロボットを用いる場合は、高額なロボットを導入する設備投資、設置場所の確保、乾燥のためのロボット収納場所の確保またはロボットの耐熱性向上の必要がある。
飛翔体を用いた塗装の場合では、飛翔体を安定飛行させるために塗料の吐出量を抑制したり、塗料を吐出する際の反動を飛翔体本体が受けるために飛行が安定しないなどにより、作業性が低く、短時間での塗装膜の形成は困難である。
図８を参照して、実施形態２について説明する。実施形態２は、実施形態１を鉄道車両に適用したものである。図８は、塗装を施工した鉄道車両の側面図である。
図８に示すように、鉄道車両３０１の外壁は、その側面部４０５及び天井である上面部が、金属板を加工した加工材により形成されている。鉄道車両４０１の側面部４０５には、開閉扉であるドア部４０３や窓部３０４が設けられている。また、鉄道車両４０１の上面部には、パンタグラフ４０６が設けられている。鉄道車両４０１には、車輪４０２が設けられている。
鉄道車両４０１の外壁には、上記した塗装により塗膜が形成される。金属材の表面を、実施形態の塗膜により被覆することで、金属材の表面が物理的に保護され、異物や雨水をはじめとする金属材表面への直接的な接触が防止される。このため、金属材表面における、金属腐食の発生を効果的に防止することができる。更に、着色された上塗りを使用することにより、意匠性を鉄道車両に付与することができる。
以下、図９を参照して実施例について説明する。実施例では、上記において説明した塗装について具体的に説明する。
まず、図５に示す被塗装体２０１としてアルミニウム板を準備した。具体的には、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金（６０００系アルミニウム合金)のうち、６Ｎ０１合金を用いた。サイズは、縦１ｍ×横１．２ｍ、厚さ２ｍｍのものを用いた。
まず、被塗装体と塗膜の密着を確保するために、ブラスト処理を行った。ブラスト処理は、研削材として粒子径０．５ｍｍの鋼砕粒子を、投射速度３５ｍ／ｓにて前記アルミニウム板へ吹き付けることで行なった。吹き付け終了後は、エアブローを行い、研削材の残留が無いことを目視で確認した。
被塗装体のアルミニウム板を垂直に建てて、上端が地上４ｍの位置にくるように設置した。被塗装体の腐食を防止するためのプライマー塗装を行なった。プライマー塗装は、ユニエポック３０プライマーＮＣ赤さび塗料液（日本ペイント製）とユニエポック３０プライマー硬化剤（日本ペイント製）を重量比６：１で混合した。この混合液をシンナーで塗装に適切な粘度に調整し、加圧容器に投入し、容器を空気で加圧して塗料を飛翔体の吐出口Ａまで圧送することで飛翔体の吐出口Ａのノズル口径１．３ｍｍのスプレーから塗料吐出量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で約５０μｍの膜厚になるように塗装した。このとき、吐出口Ｂから水吐出量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で噴霧した。この時の塗装に要した時間は１００秒であった。乾燥は、常温で１６時間の自然乾燥を行なった。
中塗り塗装は、ＮＡＸマイティラックＧ－ＩＩ ＫＢ型（日本ペイント製）とＮＡＸマイティラックＧ－ＩＩ ＫＢ型ハードナー（日本ペイント製）を重量比４：１で混合した。この混合液をＮＡＸマイティラックＧ－ＩＩ５００スタンダードシンナーで適切な粘度に調整し、飛翔体の吐出口Ａのノズル口径１．３ｍｍのスプレーから塗料流量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で約５０μｍの膜厚になるように塗装した。このとき、吐出口Ｂから水を流量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で噴霧した。この時の塗装に要した時間は１２０秒であった。乾燥は、常温で１６時間の自然乾燥を行なった。
中塗りの乾燥後、＃４００の研磨紙を用いて、約４０μｍの膜厚になるまで研磨を行い、表面を平滑化した。
上塗り塗装は、中塗りと同塗料であるＮＡＸマイティラックＧ－ＩＩ ＫＢ型（日本ペイント製）とＮＡＸマイティラックＧ－ＩＩ ＫＢ型ハードナー（日本ペイント製）を重量比４：１で混合した。この混合液をＮＡＸマイティラックＧ－ＩＩ５００スタンダードシンナーで適切な粘度に調整し、飛翔体の吐出口Ａのノズル口径１．３ｍｍのスプレーから塗料流量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で約５０μｍの膜厚になるように塗装した。このとき、吐出口Ｂから水を流量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で噴霧した。この時の塗装に要した時間は１００秒であった。乾燥は、常温で１６時間の自然乾燥を行なった。得られた塗膜を目視にて確認したところ、ムラ、割れや剥離のない膜であることが確認された。
上記工程によって得られた塗膜について、以下に示す方法により、密着性、耐衝撃性、引掻き硬度を評価した。評価結果を図９に示す。
なお、密着性、耐衝撃性、引掻き硬度の評価は、実施例２～１０及び比較例１～２においても、以下に示す評価基準と同様の基準で行った。
（外観）
塗膜の外観については、次のように評価した。目視にて、光沢があり、欠陥が無く、平滑な塗膜である場合を「○」、光沢が小さい、または欠陥がある、または表面に凹凸がある塗膜である場合を「△」、光沢が無く、または大きな欠陥がある、ムラがひどい塗膜である場合を「×」とした。
塗膜の外観については、次のように評価した。目視にて、光沢があり、欠陥が無く、平滑な塗膜である場合を「○」、光沢が小さい、または欠陥がある、または表面に凹凸がある塗膜である場合を「△」、光沢が無く、または大きな欠陥がある、ムラがひどい塗膜である場合を「×」とした。
（密着性）
アルミニウム板への塗膜の密着性については、次のように評価した。まず、塗膜に対して、アルミニウム板に達する切れ目を碁盤目状に形成した。具体的には、カッターナイフを用いて、縦方向及び横方向の直線状の切れ目を、それぞれ１１本ずつ互いに交差するように形成した。直線状の切れ目は、それぞれ２ｍｍ間隔で形成した。これにより、切れ目で囲まれた２ｍｍ×２ｍｍの正方形を、塗膜上に合計１００個形成した。換言すれば、直線状の切れ目により、２０ｍｍ×２０ｍｍの領域が碁盤目状に分割された塗膜を形成した。
アルミニウム板への塗膜の密着性については、次のように評価した。まず、塗膜に対して、アルミニウム板に達する切れ目を碁盤目状に形成した。具体的には、カッターナイフを用いて、縦方向及び横方向の直線状の切れ目を、それぞれ１１本ずつ互いに交差するように形成した。直線状の切れ目は、それぞれ２ｍｍ間隔で形成した。これにより、切れ目で囲まれた２ｍｍ×２ｍｍの正方形を、塗膜上に合計１００個形成した。換言すれば、直線状の切れ目により、２０ｍｍ×２０ｍｍの領域が碁盤目状に分割された塗膜を形成した。
次いで、塗膜の碁盤目状の領域に、セロハンテープを密着させた後、このセロハンテープを上方に一気に引き上げて、引き剥がした。セロハンテープの密着及び引き剥がしの作業を３回繰り返した。その結果、碁盤目状に分割された領域において剥離した塗膜の面積を目視で算出し、碁盤目状の領域全体の面積に対する、剥離部分の面積の割合を、欠損率（剥離率）として算出した。得られた欠損率（剥離率）を用いて、以下の基準で密着性の良否を判定した。欠損率が０％の場合を「○」、欠損率が０％を超えて１５％未満の場合を「△」、欠損率が１５％以上の場合を「×」とした。
得られた塗膜について、上記で説明したようにして、外観、密着性の評価を行った。評価結果を図９に示す。
また、実施例２以下についても、各評価項目について同様の評価行い、その評価結果を図９に示す。
また、実施例２以下についても、各評価項目について同様の評価行い、その評価結果を図９に示す。
飛翔体の吐出口Ａのノズル口径１．３ｍｍのスプレーから塗料吐出量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で約５０μｍの膜厚になるように塗装した。このとき、吐出口Ｂから水を５６１ｍＬ／分で噴霧した。他は実施例１と同様にして、アルミニウム板上に塗膜を形成した。
飛翔体の吐出口Ａのノズル口径１．３ｍｍのスプレーから塗料吐出量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で約５０μｍの膜厚になるように塗装した。このとき、吐出口Ｂから空気流量４３５Ｌ／分で噴霧した。他は実施例１と同様にして、アルミニウム板上に塗膜を形成した。
飛翔体の吐出口Ａのノズル口径１．３ｍｍのスプレーから塗料吐出量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で約５０μｍの膜厚になるように塗装した。このとき、吐出口Ｂからエチレングリコールを吐出量２８５ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で噴霧した。他は実施例１と同様にして、アルミニウム板上に塗膜を形成した。
飛翔体の吐出口Ａのノズル口径１．３ｍｍのスプレーから塗料吐出量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で約５０μｍの膜厚になるように塗装した。このとき、吐出口Ｂからアルミナ粒子を吐出量３２０ｇ／分、空気流量１９５Ｌ／分で噴霧した。他は実施例１と同様にして、アルミニウム板上に塗膜を形成した。
飛翔体の吐出口Ａのノズル口径１．３ｍｍのスプレーから塗料吐出量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で約５０μｍの膜厚になるように塗装した。このとき、吐出口Ｂからアルミナ粒子を水に分散させた２０ｗｔ％スラリを吐出量１９５ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で噴霧した。他は実施例１と同様にして、アルミニウム板上に塗膜を形成した。
飛翔体の吐出口Ａのノズル口径１．３ｍｍのスプレーから塗料吐出量３１０ｍＬ／分、空気流量１９５Ｌ／分で約５０μｍの膜厚になるように塗装した。このとき、吐出口Ｂから水を吐出量３６０ｍＬ／分、空気流量２２５Ｌ／分で噴霧し、吐出口Ａと吐出口Ｂの水平方向のなす角を１５０°、垂直方向のなす角を１８０°とした。他は実施例１と同様にして、アルミニウム板上に塗膜を形成した。
上塗り塗料を５００ｍＬの吸い上げ式の塗料カップを飛翔体本体の下に持つスプレーガンに入れて飛翔体に塗料カップを持たせた以外は実施例１と同様にして、アルミニウム板上に塗膜を形成した。
上塗り塗料を、水性塗料であるＩＨＴ７２００（アクサルタ社製）に変えた以外は実施例１と同様にして、アルミニウム板上に塗膜を形成した。
被塗装体１として、図８に示す鉄道車両４０１の外壁を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして塗膜を形成した。鉄道車両４０１の外壁は、アルミニウム製のものを使用した。このような鉄道車両４０１の外壁において、側面部４０５に実施例１と同様にして、塗膜を形成した。この鉄道車両４０１を、通常の走行車両として社内の実験設備で３か月間使用した。３か月間使用した後の鉄道車両４０１について、領域Ａ１、Ａ２に形成された塗膜の密着性及び引掻き硬度を実施例１と同様にして評価した。
（比較例１）
被塗装体として、実施例１で用いたものと同様のアルミニウム板を使用し、このアルミニウム板に、実施例１と同様に、ブラスト処理を行った。プライマー塗装、中塗り塗装、上塗り塗装において、吐出口Ｂから流体を吐出しなかった他は実施例１と同じ条件で塗装および乾燥を行なった。得られた塗膜を目視にて確認したところ、ムラが多く、部分的にツヤの無い箇所も確認された。
被塗装体として、実施例１で用いたものと同様のアルミニウム板を使用し、このアルミニウム板に、実施例１と同様に、ブラスト処理を行った。プライマー塗装、中塗り塗装、上塗り塗装において、吐出口Ｂから流体を吐出しなかった他は実施例１と同じ条件で塗装および乾燥を行なった。得られた塗膜を目視にて確認したところ、ムラが多く、部分的にツヤの無い箇所も確認された。
（比較例２）
被塗装体として、実施例１で用いたものと同様のアルミニウム板を使用し、このアルミニウム板に、実施例１と同様に、ブラスト処理を行った。比較例２と同様に、プライマー塗装、中塗り塗装、上塗り塗装において、吐出口Ｂから流体を吐出しなかった。吐出口Ａのノズル口径０．５ｍｍのスプレーから塗料吐出量２０ｍＬ／分、空気流量１９Ｌ／分として、飛翔体が安定して飛行できる状態で約５０μｍの膜厚になるように塗装した。他は実施例１と同じ条件で塗装および乾燥を行なった。
被塗装体として、実施例１で用いたものと同様のアルミニウム板を使用し、このアルミニウム板に、実施例１と同様に、ブラスト処理を行った。比較例２と同様に、プライマー塗装、中塗り塗装、上塗り塗装において、吐出口Ｂから流体を吐出しなかった。吐出口Ａのノズル口径０．５ｍｍのスプレーから塗料吐出量２０ｍＬ／分、空気流量１９Ｌ／分として、飛翔体が安定して飛行できる状態で約５０μｍの膜厚になるように塗装した。他は実施例１と同じ条件で塗装および乾燥を行なった。
塗装に要した時間は、プライマー塗装１６００秒、中塗り塗装１９００秒、上塗り塗装１６００秒であり、多くの時間を要した。また、得られた塗膜を目視にて確認したところ、ムラや凹凸が確認され、密着性が低下した。
（実施例と比較例の対比）
実施例１～９によれば、飛翔体を用いた塗装において、塗料を吐出する吐出口Ａと、吐出口Ａの逆方向に同等の運動量を有する流体を吐出するための吐出口Ｂを備えた飛翔体で、塗料の種類及び、流体の種類に依存することなく、塗装に要する時間が短く、品質の高い塗膜を得ることが出来た。
実施例１～９によれば、飛翔体を用いた塗装において、塗料を吐出する吐出口Ａと、吐出口Ａの逆方向に同等の運動量を有する流体を吐出するための吐出口Ｂを備えた飛翔体で、塗料の種類及び、流体の種類に依存することなく、塗装に要する時間が短く、品質の高い塗膜を得ることが出来た。
また、実施例１０において、３ヶ月間使用後の鉄道車両の外壁の塗膜の外観を、目視で確認したところ、割れや剥離等の破損は確認されなかった。
一方、比較例１では、吐出口Ｂから流体を吐出することなく塗装を行なったため、飛翔体が飛行安定性に欠け、吐出口Ａがふらつくために塗装の濃淡ができてしまい、ムラが生じたり塗装できなかった箇所が発生するなどして、塗膜の形成に不具合を生じた。比較例２では、吐出口Ｂから流体を吐出することなく飛翔体を安定飛行させるために塗料吐出量を大幅に低減して塗装を行なったが、塗装に多大な時間を要したのと、欠陥は見られなかったもののムラや凹凸が発生するなどして、塗膜の形成に不具合を生じた。
尚、本発明の被塗装体として、人が塗装を行なう場合は足場等を必要とする、またはロボットが塗装を行なう場合はロボットまたは被塗装体の移動、または大形のロボット等が必要となる鉄道車両や建設機械や建築物にも適用可能である。
さらに、本発明は、屋外で使用される大形の太陽光発電装置、太陽光発電モジュールや風力発電機、風力発電モジュール等の発電機器の分野にも適用することが可能である。
なお、上記実施形態１では、図１に示すように、流体噴射機構は、第１の方向とは反対方向の第２の方向に流体を噴射しているが、「第１の方向とは反対方向の第２の方向」の反対方向とは１８０度より多少のずれがあってもよい。また、流体噴射機構が複数ある場合は、各々の流体噴射機構の噴射方向は塗料噴射機構の噴射方向の１８０度回転方向である必要はない（例えば、０度が塗料噴射で１２０度と－１２０度に流体噴射する場合である）。各噴射機構の噴射力の合計がほぼゼロとなればどのような噴射方向であってもよい。
なお、上記実施形態１では、図１に示すように、流体噴射機構は、第１の方向とは反対方向の第２の方向に流体を噴射しているが、「第１の方向とは反対方向の第２の方向」の反対方向とは１８０度より多少のずれがあってもよい。また、流体噴射機構が複数ある場合は、各々の流体噴射機構の噴射方向は塗料噴射機構の噴射方向の１８０度回転方向である必要はない（例えば、０度が塗料噴射で１２０度と－１２０度に流体噴射する場合である）。各噴射機構の噴射力の合計がほぼゼロとなればどのような噴射方向であってもよい。
１００…飛翔体、１０１…飛翔体本体、１０２…羽根、１０３…吐出口Ａ、１０４…吐出口Ｂ、１０５…ノズル、１０６…可動部、１０７…塗料供給口、１０８…流体供給口、１０９…吐出口Ａ用エア供給口、１１０…吐出口Ｂ用エア供給口、１１１…コントローラ、１１２…外部コントローラ、１１３…無線電波、２０１…被塗装体、２０２…塗料、２０３…流体、２０４…塗料供給容器、２０５…流体供給容器、２０６…吐出口Ａ用エアコンプレッサ、２０７…吐出口Ｂ用エアコンプレッサ、２０８…塗料用ホース、２０９…流体用ホース、２１０…塗料用エアコンプレッサホース、２１１…流体用エアコンプレッサホース、３００…塗装システム、３０１…塗料、流体、エアの入った容器を保持している塗装システム、４０１…鉄道車両、４０２…車輪、４０３…ドア部、４０４…窓部、４０５…側面部、４０６…パンタグラフ
Claims (13)
- 飛翔体本体と、
前記飛翔体本体を飛行させる羽根と、
塗料を第１の方向に噴射する塗料噴射機構と、
前記第１の方向とは９０度以上異なる第２の方向に流体を噴射する流体噴射機構と、
を有し、
前記飛翔体本体の下部に設けられたノズルを更に有し、
前記塗料噴射機構は、前記ノズルの一端に設けられた第１の噴射口を有し、
前記流体噴射機構は、前記ノズルの他端に設けられた第２の噴射口を有し、
前記ノズルの下部には、
前記塗料が供給される塗料供給口と、
前記流体が供給される流体供給口と、
前記第１の噴射口から前記塗料を噴射するための第１の気体が供給される第１の気体供給口と、
前記第２の噴射口から前記流体を噴射するための第２の気体が供給される第２の気体供給口と、
が設けられていることを特徴とする飛翔体。 - 請求項１に記載の飛翔体であって、
前記塗料噴射機構と前記流体噴射機構とのなす角を変化させる可動部を更に有することを特徴とする飛翔体。 - 請求項２に記載の飛翔体であって、
前記可動部は、
前記塗料噴射機構と前記流体噴射機構との前記なす角を１３５度～１８０度の範囲で変化させることを特徴とする飛翔体。 - 請求項１に記載の飛翔体であって、
前記塗料噴射機構の先端と前記流体噴射機構の先端は、前記羽根の末端より前記飛翔体本体に対して外側に位置することを特徴とする飛翔体。 - 請求項１に記載の飛翔体であって、
前記ノズルの下部には、
塗料供給容器と、
塗料用コンプレッサと、
流体供給容器と、
流体用コンプレッサと、が設けられ、
前記塗料は、前記塗料供給容器から前記塗料供給口まで輸送され、
前記第１の気体は、前記塗料用コンプレッサから前記第１の気体供給口まで輸送され、
前記流体は、前記流体供給容器から前記流体供給口まで輸送され、
前記第２の気体は、前記流体用コンプレッサから前記第２の気体供給口まで輸送されることを特徴とする飛翔体。 - 請求項１に記載の飛翔体であって、
前記流体噴射機構から噴射する前記流体は、気体、液体、粉体のいずれか又はこれらの混合体であることを特徴とする飛翔体。 - 請求項１に記載の飛翔体と、
前記塗料の噴射と前記流体の噴射のタイミングを調整するコントローラと、
を有することを特徴とする飛翔体システム。 - 請求項７に記載の飛翔体システムであって、
前記コントローラは、
更に、前記羽根の回転数を制御して前記飛翔体本体を飛行させることを特徴とする飛翔体システム。 - 請求項１に記載の飛翔体と、
前記飛翔体の外部に設けられた、塗料供給容器と塗料用コンプレッサと流体供給容器と
流体用コンプレッサと、を有し、
前記塗料は、前記塗料供給容器から塗料用ホースを経由して前記塗料供給口まで輸送さ
れ、
前記第１の気体は、前記塗料用コンプレッサから第１の気体用ホースを経由して前記第１の気体供給口まで輸送され、
前記流体は、前記流体供給容器から流体用ホースを経由して前記流体供給口まで輸送され、
前記第２の気体は、前記流体用コンプレッサから第２の気体用ホースを経由して前記第２の気体供給口まで輸送されることを特徴とする飛翔体システム。 - 請求項７に記載の飛翔体システムであって、
複数の前記飛翔体を有し、
前記コントローラにより複数の前記飛翔体を制御して被塗装体の複数個所を塗装することを特徴とする飛翔体システム。 - 請求項１に記載の飛翔体であって、
前記第２の方向は、前記第１の方向の反対方向であることを特徴とする飛翔体。 - 請求項１に記載の飛翔体を用いた被塗装体の塗装方法であって、
前記塗料噴射機構により、前記第１の方向に前記塗料を噴射して前記被塗装体を非接触で塗装することを特徴とする被塗装体の塗装方法。 - 請求項１１に記載の飛翔体を用いた被塗装体の塗装方法であって、
前記塗料噴射機構により、前記第１の方向に前記塗料を噴射して前記被塗装体を非接触で塗装することを特徴とする被塗装体の塗装方法。
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