JP7479131B2 - 自動塗装装置及び配管器材、並びに塗装作業スペース - Google Patents

Description

本発明は、自動塗装装置及び配管器材、並びに塗装作業スペースに関する。詳細には、防爆対策を実施しながらも、小型化とユニット化を実施可能な自動塗装装置及びこれを用いて塗装した配管器材、並びに自動塗装装置を用いた塗装作業スペースに関する。

従来、バルブ、継手、ストレーナなどの配管器材のワークの塗装作業は、作業者が手作業でスプレーガンを使用して塗料を吹付け、下塗りや上塗り等の塗装を行っていた。しかし、有機溶剤の塗料は揮発性かつ引火性で作業環境の安全性を確保する必要があり、作業環境への配慮などから、塗装作業に自動塗装装置を導入している。

一方で、自動車の車体等の塗装作業においては、複雑な形状の車体に塗装することができるように、ロボットアームに塗装ガンを取付けた自動塗装ロボットにより塗装作業を実施している。特に、塗装作業に自動塗装ロボットを導入するには、防爆対策が必要であるから、一定の防爆対策を実施するために塗装ブース内に自動塗装ロボットを設置して塗装作業を実施している。また、一定の防爆対策をした場合に、塗装作業設備全体が大きくなるため、防爆対策をしつつ、塗装作業ブースの小型化をすることが望まれる。

防爆対策とブースの小型化の一例としては、塗装ブースの外部に非防爆型の電源と、自動塗装装置の駆動本体を設置し、自動塗装装置のアーム部を塗装ブース内に突出させて、アーム部を気密カバーで覆いアームの内部に揮発した塗料が侵入しないようにした構成が挙げられる。しかし、複雑な形状に対応できるようにロボットアームを使用した自動塗装ロボットのアーム部をカバーで覆うと、アームの作動範囲が制限される。

そこで、特許文献１では、塗装ブースの小型化が可能で防爆型の駆動源を使用する必要がなく大きな作動範囲を得ることが可能な塗装装置が開示されている。特許文献１では、塗装ブースの外部に駆動電源を設け、固定アーム部と回動アーム部と塗装ガンからなる塗装装置において、固定アームを気密状態で塗装ブースに突出させ、固定アームの伝達機構内の同軸上の各回転軸との間にシール型軸受部材を介装させて、塗装ブースに拡散した有機溶剤がアームの内部に侵入するのを阻止した構成によって、非防爆モータの使用が可能な塗装装置が開示されている。

ところで、塗装作業以外に、ロボットアームを使用した作業ロボットは、例えば、ダイカストマシン内で対向している狭い金型内や複雑な形状の金型の金型面に離型剤をスプレー噴霧するために使用されている。

このようなスプレーロボットは、メインロボットとメインロボットの先端部にスプレーノズルの姿勢を制御するリストロボットからなり、リストロボットには、角度固定スプレーノズルと角度可動スプレーノズルが取り付けられている。また、角度固定スプレーノズルと角度可動スプレーノズルを併用していることから、機構が複雑になっている。

そこで、特許文献２のスプレーロボットでは、リストロボットは、リストロボット本体とアクチュエータ部に分離させ、間接駆動方式を採用してリストロボットを小型化している。特許文献２では、リストロボット本体とアクチュエータ部を分離させ、スプレー剤を噴霧するスプレーノズルとスプレーノズルの向きを変えるリストロボットと、リストロボットを所定の位置まで移動させる機能を有するメインロボットで構成し、分離したリストロボット本体とアクチュエータ部との間を蛇管ワイヤによる動力伝達手段を用いた金型スプレーロボットが開示されている。

特許第３８０９２５９号公報 特開２００２－３５９１３号公報

特許文献１の塗装装置では、駆動アームの駆動軸にシール型ベアリングを介装させることにより、塗装ガンの駆動アーム全体をカバーで覆うことなく、防爆対策をしながら、非防爆型の電源を使用することができ、塗装ブースを小型化することができる。
しかしながら、ロボットアームを使用する塗装装置であるから、複雑な形状に対応できるようにアームの作動範囲を確保するために、塗装ブース内で一定のスペースを確保する必要がある。このため、塗装内ブースが狭く、ロボットアームの作動範囲を十分に確保できない場所には塗装装置を設置することができない。
さらに、ロボットアームの駆動機構は複雑な機構となっており、また、ロボットアームを使用した塗装装置では、自動車の車体よりも比較的小さい被塗装物で、大小様々な多品種少量の被塗装物を塗装することを前提としていない。

また、特許文献２の金型スプレーロボットでは、ロボットアームのスプレーノズルの向きを変更するシリアルリンクのプーリとアクチュエータ部のプーリとをワイヤで接続させて、ワイヤによる動力伝達手段による間接駆動式の機構としたことで、ダイカストマシンの狭い金型面や複雑な形状の金型に適切にスプレー剤を噴霧することができるとともに、装置の小型化をすることができる。
しかしながら、特許文献２の金型スプレーロボットは、間接駆動式のアームを採用しているけれども、塗装作業に使用するための装置ではなく、塗装作業場所に設置するための防爆対策については何ら考慮されていない。

本発明は、上記課題を解決するために開発されたものであり、その目的とするところは、複雑な機構にすることなく、適切な防爆対策のもとで非防爆型駆動源の使用が可能であり、塗装作業環境の向上と塗装作業スペースを効率的に活用することができるとともに、多品種少量の製品を塗装ブース内で塗装することができる自動塗装装置及び、この装置により塗装されるバルブ、継手、ストレーナなどの配管器材並びに自動塗装装置を用いた塗装作業スペースを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、塗装ブースの外方位置に非防爆型の電動機器を搭載した駆動源を配置し、塗装ブースの内及び／又は外に被塗装物である配管器材を回転可能に基台により支持して配置し、さらに、配管器材塗装用の塗装ガンを有する駆動機構を配置すると共に、駆動機構は、少なくとも、塗装ガン全体を基台に対して平行に回転するＸ方向駆動用の駆動ユニットと、塗装ガン全体を基台に対して直交に回転するＹ方向駆動用の駆動ユニットと、先端にノズルを有する塗装ガンを支持する支持台や支持枠に対して周方向に回転するＱ方向駆動用の駆動ユニットとを隣接させた状態でユニット化して構成し、Ｘ方向駆動用の駆動ユニットとＹ方向駆動用の駆動ユニットとＱ方向駆動用の駆動ユニットに個別に設けたプーリと駆動源に個別に設けたプーリにそれぞれワイヤリンケージ機構を掛設し、このワイヤリンケージ機構を介して各駆動ユニットに個別に動力を伝達するようにした自動塗装装置である。

請求項２に係る発明は、配管器材は回転可能にワーク支持部により支持され又は配管器材は回転機構により回転可能である自動塗装装置である。

請求項３に係る発明は、駆動源は、モータによる電動機器を搭載し、かつ個別の回転方向に駆動するプーリにワイヤリンケージ機構のワイヤを巻回して構成した駆動源ユニットから成る自動塗装装置である。

請求項４に係る発明は、塗装ガンは丸吹き又は平吹き方式である自動塗装装置である。

請求項５に係る発明は、駆動源ユニットは、複数個の駆動源ユニットを積層し、又は横並びにして構成された自動塗装装置である。

請求項６に係る発明は、駆動ユニットは、複数個の駆動ユニットを積層し、又は横並びにして構成された自動塗装装置である。

請求項７に係る発明は、駆動源ユニットは、前記塗装ブースの仕切壁の外部上方又は外方側方に配置された自動塗装装置である。

請求項８に係る発明は、配管器材は、組立完成後のバルブ又はバルブや継手の構成部品或いは組立完成後の空気圧式アクチュエータ又はこのアクチュエータの構成部品である自動塗装装置である。請求項９に係る発明は、自動塗装装置を用いて塗装された配管器材である。請求項１０に係る発明は、自動塗装装置を用いた塗装作業スペースである。

請求項１に係る発明によると、多品種少量で、しかもバルブやアクチュエータ等のように曲面や段差等の複雑な形状の配管器材であっても、配管器材の全体を満遍なく確実に塗装することができると共に、駆動ユニットを含む塗装装置を著しくコンパクトに集約することができるので、防爆対策を可能にしつつ塗装作業スペースを効率的に活用することが可能となり、もって省スペースに設置することができる。

請求項２に係る発明によると、駆動源の駆動力を塗装ガンに伝達させる駆動機構は、ワイヤリンケージ機構でありワイヤを介して塗装ガンが所定の方向に駆動し、配管器材は、ワーク支持部により回転可能に支持し又は回転機構により回転可能であるから、自動塗装の駆動機構を複雑な構成や機構とすることなく、防爆対策を実施しながらも、省スペースにも設置可能な自動塗装装置を提供できる。

請求項３に係る発明によると駆動源は、モータによる電動機器を搭載し、かつ個別の回転方向に駆動するプーリにワイヤリンケージ機構のワイヤを巻回して構成した駆動源ユニットとしたことにより、塗装ブース外方で爆発雰囲気から離間させた場所に設置することができ、防爆対策ができると共に、ワイヤリンケージ機構でワイヤを介して、駆動源の駆動力を応答性良く駆動ユニットに伝達させることができ、自動塗装の駆動機構を複雑な構成や機構にすることなく防爆対策が実施された自動塗装装置を提供することができる。

請求項４に係る発明によると、塗装ガンは、丸吹き又は平吹き方式であるから、任意の回転方向のみ駆動させることでワークを塗装できるので、所望の回転方向のみ駆動機構を設ければよいので、装置の小型化に寄与することができる。

請求項５及び請求項６に係る発明によると、駆動源ユニット及び駆動ユニットが、複数個の駆動源ユニット及び複数個の駆動ユニットを積層又は横並びにして構成されているので、駆動源ユニットをコンパクトに集約することが可能で、かつ、駆動ユニットを積層して構成することが可能で、塗装ガンを駆動可能にしながらも、自動塗装装置の小型化とユニット化を実施可能にすると共に、多品種で複雑な形状の配管器材にも塗装することができる自動塗装装置を提供することができる。

請求項７に係る発明によると、非防爆型の電動機器を搭載した駆動源ユニットを、塗装ブースの上方又は塗装ブースの外方側に配置可能であるから、防爆対策を実施可能にしながら塗装作業スペースを効率的に活用することができると共に、省スペースにも設置可能な自動塗装装置を提供することができる。

請求項８及び請求項９に係る発明によると、自動塗装装置を使用して、手作業と同程度の塗装の仕上がりで、大小様々で多品種の組立完成後のバルブ又はバルブや継手の構成部品或いは組立完成後の空気圧式アクチュエータ又はこのアクチュエータの構成部品など配管器材に塗装することができる。請求項１０に係る発明によると、自動塗装装置の周囲を塗装作業者の作業領域として利用することができ、塗装作業スペースを効率的に活用することが可能となり、もって省スペースに設置することができる。

本発明の一実施例を示す自動塗装装置であり、（ａ）はその概略構成図、（ｂ）は塗装ガン付近の拡大図である。 同上のワイヤリンケージ機構の説明図である。 駆動源ユニット側のワイヤリンケージ機構の説明図であり、（ａ）は一部切欠き斜視図、（ｂ）は平面説明図である。 ワイヤの張力を維持する機構の説明図である。 塗装ガンの駆動ユニットのワイヤリンケージ機構の概略図である。 一部を省略した図５のＡ－Ａ断面図である。 一部を省略した図５のＢ－Ｂ断面図である。 他例のワイヤの張力を維持する機構の説明図であり、（ａ）は側面説明図、（ｂ）は平面説明図である。 他例のワイヤの張力を維持する機構の説明図である。 他例の駆動源の構成の説明図である。

以下に、本発明における自動塗装装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書において、Ｘ、Ｙ、Ｑ方向などの方向は図面に記載の方向である。図１（ａ）は、本発明の一実形態の自動塗装装置の概略構成図であり、図１（ｂ）は、塗装ガン付近の拡大図である。

図１に示すように、塗装作業スペースには、塗装ブース１、ワーク載置台２、自動塗装装置３が設置されている。自動塗装装置３と塗装ブース１の間には、ワーク載置台２が設置されている。このワーク載置台２はワーク支持部４を有し、塗装されるワーク５を回転可能に支持している。

塗装ブース１は、塗装室と排気機構や集塵機構の給排気ユニットを備えた枠体で構成されており、塗装ガンからの塗料ミストなどを集塵し、塗装作業スペースの周辺環境に拡散しないようにしている。本実施形態では、塗装装置３を塗装ブース外に設けているが、塗装ブース内に内包されて設置されていてもよい。なお、本実施形態においては水洗式の集塵方法を採用した塗装ブース１を使用しているが、塗装作業に適切に使用できるものであれば特に限定されない。

ワーク載置台２は、塗装ブース１と自動塗装装置３の間に配置されている。このワーク載置台２にはワーク支持部４があり回転可能に塗装されるワーク５を支持している。ワーク支持部４が回転可能であるから、ワーク５を所望の向きに回転させることができる。なお、回転機構などによりワークが回転するようにしてもよく、ワークの回転方向は特に限定はない。
本実施形態においては、ワークが塗装ブース外に配置されているが、ワーク載置台を塗装ブース内に配置してワークを塗装ブース内に配置してもよい。また、ワーク支持部を自動塗装装置３に設けてもよい。

塗装されるワークは、バルブ、継手、ストレーナなどの配管器材である。例えば、このワークは、組立完成後のバルブや、バルブや継手の構成部品のほか、組立完成後の空気圧アクチュエータやアクチュエータの構成部品（ハウジングなど）の各種の部品や大きさが様々な配管器材である。

自動塗装装置３は、駆動機構６を備えた塗装ガン８と、この駆動機構６に駆動力を付与する駆動源９と、この駆動源９の駆動力を塗装ガン８に伝達するための駆動力伝達機構７とを備えている。駆動源９による遠隔操作により塗装ガン８を駆動させて、塗装ブース１の内外に配置された被塗装物であるワーク５を塗装することができる。この駆動力伝達機構７は、ワイヤリンケージ機構としている。
本実施形態では、駆動源からの伝達駆動力をワイヤを介して伝達させているワイヤリンケージ機構を用いているが、ワイヤリンケージ機構の一例としては、自転車のブレーキワイヤやギヤーワイヤなどがある。
なお、塗装ガンの方式には特に限定はないが、丸吹き方式、平吹き方式、その他の方式を塗装するワークの用途に合わせて適用できる。

駆動源９は、塗装ブースの外方に配置され、非防爆型の電動機器を搭載している。駆動源は、モータによる電動機器を搭載し、かつ個別の回転方向（後述するＸ、Ｙ、Ｑ方向）に駆動するプーリに、ワイヤリンケージ機構のワイヤを巻回して構成した駆動源ユニットから成る。そして、この駆動源ユニットは、複数個の駆動源ユニットを積層し又は横並びにして構成している。

本実施形態では、非防爆型の電源モータを使用している。塗装作業環境の周辺で非防爆型の電源モータを使用する際には、適切な防爆対策を実施する必要がある。このため、この駆動源９は、有機溶剤を用いた塗装において、爆発雰囲気から十分に離間した位置に設置される。すなわち、非防爆型の電動機器を搭載した駆動源９は、塗装ブースの外方に配置される。

例えば、図１（ａ）に示すように、塗装ブース１の上面に駆動源９ａを設置することができる。このとき爆発雰囲気から十分に離間した高さに位置する仕切壁で塗装ブースの上面に駆動源９ａが配置されるとよい。また、例えば、図１（ａ）に示すように、爆発雰囲気から十分に離間した塗装ブース１の側面側の仕切壁から離れた位置に、駆動源９ｂを設置することもできる。

このように、駆動源ユニットを、塗装ブースの仕切壁の外部上方又は外方に配置することができるから、非防爆型の電動機器を搭載した駆動源が、塗装ブース外方の爆発雰囲気から離間した位置に配置されて、防爆対策が実施された環境下でワークを遠隔で自動塗装することができると共に、省スペースに設置可能な自動塗装装置を提供できる。そして、駆動源をユニット化したことで、小型化とユニット化を可能にした自動塗装装置を塗装作業環境の周辺に設置することができる。

自動塗装装置３において、駆動機構６と塗装ガン８は、個別の回転方向に駆動するプーリにワイヤリンケージ機構のワイヤを巻回して構成した駆動ユニットとこの駆動ユニットに設けた塗装ガン８から成る。そして、駆動ユニットは、複数個の駆動ユニットを積層し又は横並びにして構成される。

このため、図１（ｂ）に示すように、自動塗装装置３の塗装ガン８は、駆動機構６により塗装ガンの方向を調整することができる。駆動機構６によって、塗装ガン８がＸ、Ｙ、Ｑ方向に駆動することができる。この塗装ガン８の駆動は、駆動源９の駆動力を伝達する駆動力伝達機構７によって駆動する。この駆動伝達機構７は、ワイヤリンケージ機構であり、塗装ガン８の駆動機構６と駆動源９とがワイヤを介して接続し、塗装ガン８を駆動制御するようにしている。本実施形態における駆動力伝達機構７は、ワイヤリンケージ機構で、駆動源の駆動力が応答性良く駆動ユニットに伝達される。また、駆動機構を複数個の駆動ユニットで構成したことで、駆動ユニットを横方向又は縦方向に沿って積層して構成することが可能でコンパクト化を可能とし、小型化とユニット化を可能にした自動塗装装置を提供することができる。

本実施形態では、自動塗装装置３が塗装ブース外に配置されており、塗装ガン８を駆動させる駆動機構６は塗装ブース外に配置されるが、塗装ブース内に自動塗装装置３が配置される場合には、駆動機構６も塗装ブース内に配置されることになる。一方で、駆動機構６が塗装ブース内外の何れに配置されても、駆動源９は塗装ブース１の外方に配置される。

また、本実施形態において、自動塗装装置３の側方を塗装作業者の作業領域として利用することができる。例えば、ワーク載置台２にワーク支持部４を介して設置された組立後のバルブに対し、塗料が付着するのを防ぐためのマスキング作業場所として利用することができる。

続けて、本発明の自動塗装装置のワイヤリンケージ機構の構成を詳しく説明する。本発明の自動塗装装置は、駆動機構と、この駆動機構によりＸ、Ｙ、Ｑ方向に駆動する塗装ガンと、駆動力を与える駆動源と、駆動源の駆動力を塗装ガンに伝達する駆動力伝達機構と、を備えて構成されている。

図２は、自動塗装装置の駆動力伝達機構の概要を示している。図２に示すように、本発明の一実施形態の自動塗装装置は、基台１１、基軸部１２、駆動機構６（駆動ユニット）、塗装ガン８、駆動源９（駆動源ユニット）と、駆動力伝達機構７と、を備えて構成されている。

基台１１は、駆動機構６と塗装ガン８を有する自動塗装装置を支持している。基台１１は、例えば、前後左右Ｓ方向（塗装ブースに対して直交または平行方向）に移動可能に設けてもよい。Ｓ方向の移動は、別途ワイヤリンケージ機構や他の機構（カム機構とを組合わせたその他機構など）を用いてもよい。

基軸部１２は、基台１１と接続している。基軸部１２は、駆動機構６の駆動ユニット２１と接続している。基軸部１２は、上下Ｚ方向（塗装ガン全体を上下する方向）に昇降可能で、例えば、空気圧シリンダ（図示せず）により、昇降することができる。Ｚ方向の移動は、別途ワイヤリンケージ機構や他の機構（カム機構とを組合わせたその他機構など）を用いてもよい。

駆動機構６は、塗装ガン８と接続しており、駆動源９の駆動源ユニットから駆動力が伝達されて、塗装ガン８が駆動する。駆動機構６は、塗装ガン８の方向を調整するように回転機構を有している。図２に示す、一実施形態の自動塗装装置では、駆動機構６は、駆動ユニット２１と、駆動ユニット３１と、駆動ユニット４１から構成されている。駆動ユニットは、複数個の駆動ユニットを積層し、又は横並びにして構成している。

駆動ユニット２１は、塗装ガン８をＸ方向（塗装ガン全体を基台１１に対して平行に回転する方向）に駆動させるように設けている。図２に示すように、駆動ユニット２１のＸ回転軸２２は、基軸部１２と平行であり、駆動ユニット２１のＸ回転軸２２は、第１支持台１８を回転可能に接続している。駆動ユニット２１により、Ｘ回転軸２２に対する回転方向のＸ方向に第１支持台１８が回転するので、塗装ガン８をＸ方向に駆動させることができる。

駆動ユニット２１のプーリ２３は、ワイヤ２０と接続しており、このプーリ２３に接続されたワイヤ２０が駆動源ユニット５１と接続している。ワイヤ２０は、タイコ２４により一端がＸ回転軸２２のプーリ２３に固定されている。駆動ユニット２１の駆動回転は、駆動源ユニット５１から駆動力がワイヤ２０を介して伝達される。このように、駆動力を塗装ガン８に伝達する駆動力伝達機構７を、ワイヤリンケージ機構としている。

駆動ユニット３１は、塗装ガン８をＹ方向（塗装ガン全体を基台１１に対して直交に回転する方向）に駆動させるように設けている。図２に示すように、駆動ユニット３１のＹ回転軸３２は、第１支持台１８と平行であり、駆動ユニット３１のＹ回転軸３２は、第２支持台１９を回転可能に接続している。また、Ｙ回転軸３２は、駆動ユニット２１のＸ回転軸２２と直交している。駆動ユニット３１により、Ｙ回転軸３２に対する回転方向のＹ方向に第２支持台１９が回転するので、塗装ガン８をＹ方向に駆動させることができる。

駆動ユニット３１は、駆動ユニット２１と同様にワイヤリケージ機構により、駆動源から駆動力が伝達される。駆動ユニット３１は、ワイヤ３０がタイコ３４により一端がプーリ３３に固定されて、Ｙ回転軸３２のプーリ３３に接続したワイヤ３０が駆動源ユニット５２と接続しており、駆動ユニット３１の駆動回転は、駆動源ユニット５２から駆動力がワイヤ３０を介して伝達される。このように、駆動力を塗装ガン８に伝達する駆動力伝達機構７を、ワイヤリンケージ機構としている。

駆動ユニット４１は、塗装ガン８をＱ方向（先端に複数のノズル（図示せず）を有する塗装ガンを支持する支持台や支持枠に対して周方向に回転する方向）に駆動させるように設けている。図２に示すように、駆動ユニット４１のＱ回転軸４２は、Ｙ回転軸３２に対して直交している。Ｑ方向は、塗装ガン８の回転方向であるから、駆動ユニット４１は、塗装ガン８の回転方向のＱ方向に塗装ガン８を駆動させることができる。

駆動ユニット４１は、駆動ユニット２１及び駆動ユニット３１と同様に、ワイヤリケージ機構により、駆動源から駆動力が伝達される。駆動ユニット４１は、ワイヤ４０がタイコ４４により一端がプーリ４３に固定されて、Ｑ回転軸４２のプーリ４３に接続したワイヤ４０が駆動源ユニット５３と接続しており、駆動ユニット４１の駆動回転は、駆動源ユニット５３から駆動力がワイヤ４０を介して伝達される。このように、駆動力を塗装ガン８に伝達する駆動力伝達機構７を、ワイヤリンケージ機構としている。

駆動機構６において、駆動ユニットは、駆動ユニット２１と、駆動ユニット３１と、駆動ユニット４１とが隣接して積層又は横並びに構成しており、駆動ユニットを積層して直線的に構成することができるので、塗装ガン８の駆動機構６をコンパクト化し、自動塗装装置の小型や省スペース化を図ることができる。そして、複数の方向に塗装ガン８が駆動するから、大小様々で複雑な形状のワークに対して、塗装ガン８の位置を制御することができる。さらに、駆動源９から駆動力を伝達する駆動力伝達機構７が、ワイヤリンケージ機構であるから、駆動源の駆動力を応答性良く駆動ユニットに伝達することができると共に、塗装ガン８の駆動機構を複雑な機構とすることなく、塗装ガン８を駆動させることができる。

駆動源９は、駆動力を駆動機構に伝達できるように構成されている。駆動源は、モータによる電動機器を搭載し、かつ個別に駆動するプーリにワイヤリンケージ機構のワイヤを巻回して構成した駆動源ユニットからなり、駆動源ユニットは、複数個の駆動源ユニットを積層又は横並びにして構成される。また、駆動源ユニットは、塗装ブースの仕切壁の外部上方又は外方側方に配置される。

駆動源９の駆動源ユニットのモータがプーリに接続しており、モータの回転によりプーリが回転するように、制御部で操作される。このプーリは、駆動ユニットのプーリに接続したワイヤと接続している。
図２に示すように、駆動源ユニット５１のプーリ５１ａは駆動ユニット２１のワイヤ２０と接続しており、駆動源ユニット５２のプーリ５２ａは駆動ユニット３１のワイヤ３０と接続しており、駆動源ユニット５３のプーリ５３ａは駆動ユニット４１のワイヤ４０と接続している。このように、駆動源９の駆動源ユニットから駆動力を伝達する駆動力伝達機構７を、ワイヤリンケージ機構としている。

駆動力伝達機構７が、ワイヤリンケージ機構であるから、非防爆型の電動機器を搭載した駆動源９を、爆発雰囲気から十分に離間させた場所に設置することが可能で、適切な防爆対策をすることができる。また、駆動力を伝達する駆動源の駆動源ユニット５１、駆動源ユニット５２、駆動源ユニット５３を隣接して横並び又は積層して配置することができる。駆動源ユニットをコンパクトに集約できるため、駆動源ユニットを仕切壁の外部上方又は外方側方に配置することが可能で、塗装ブースの仕切壁の外方側方が狭い場合であっても、駆動源ユニットを縦方向に積層して配置できる。塗装作業スペースが狭い場所であっても、防爆対策が実施された環境下で、自動塗装装置を設置することができる。

図３（ａ）に示すように、駆動源は、モータによる電動機器を搭載し、かつ、個別の回転方向に駆動するプーリに、ワイヤリンケージ機構のワイヤを巻回して構成した駆動源ユニットから成る。

駆動源は、駆動源ユニットを備えて構成されている。モータ６４は、断面Ｌ字の支持板６５に支持固定されている。モータ６４の回転軸６６は、支持板６５を貫通しており、軸受部６７により回転可能に支持されている。モータ６４の回転軸６６にはプーリ７２が装着され、プーリ７２に接続するワイヤ７１はタイコ７３によって一端が固定されている。回転軸６６に装着されたプーリ７２とこのプーリ７２に接続されたワイヤ７１によりワイヤリンケージ機構を構成し、モータ６４の回転駆動力が、ワイヤ７１を介して塗装ガンを駆動させる駆動機構の駆動ユニットに伝達される。

端部軸受部６９は、回転軸６６に装着したプーリ７２の端部６８側から、プーリ７２を介して回転軸６６の端部６８を回転可能に支持している。なお、軸受部はプーリの回転軸を支持するほかに、プーリを介して端部側も支持するように複数個所に構成してもよい。

プーリ７２に接続したワイヤ７１は、支持板６５に取付けたケーブルグランド７６により固定されている。図３（ｂ）に示すように、アウターケーブル７５にワイヤ７１を通し、プーリ７２の反対の支持板６５の外側からケーブルグランド７６を締めこむことにより、ワイヤ７１に張力を生じさせることができる。

ワイヤリンケージ機構のワイヤの固定手順としては、駆動ユニットの回転軸とプーリを固定し、駆動源のモータを原点復帰して初期位置にしておく。次に、ワイヤ７１とアウターケーブル７５をケーブルグランド７６に通し、ワイヤ７１にタイコ７３を取付けてプーリ７２に固定する。次に、ケーブルグラウンド７６による締めこみ固定によりワイヤ７１に張力を生じさせる。以上のワイヤリンケージ機構は駆動ユニットにも同様に適用される。

このように、ワイヤの張力がワイヤンリケージ機構の駆動力伝達機構を構成し、駆動源の駆動力が、ワイヤを介して駆動ユニットにずれが無く、応答性良く伝達される。このため、ワイヤの張力は、ワイヤリケージ機構において重要であるから、ワイヤの張力を維持する機構（テンション維持機構）があるとなおよい。

例えば、図４に示すような、ワイヤの張力を維持するためのテンション維持機構を実施することができる。ワイヤリンケージ機構の張力を有するワイヤ７１を、外周側から押圧するようにして、ワイヤ７１の張力を保持させている。外周から押圧するプーリ８１の支持部材８２に弾性部材８３等を取付けた構成の機構によって、ワイヤ７１の張力が維持される。これにより、ワイヤがプーリの外周に密接した状態を保ち、駆動源からワイヤリンケージ機構を介して駆動機構に伝達される回転力を、ずれが無く、応答性良く伝達する状態を長く維持することができる。このテンション維持機構は、ワイヤリンケージ機構の駆動源ユニット側及び駆動ユニット側の両方に設けてもよく、何れか一方に設けてもよい。

他例は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すような、プーリ７２の回転軸６６の両端に反発部材として、トーションバネ（ねじりバネ）９３を配置し、第１支持体９１と第２支持体９２とでバネを支持する構成の機構を適用することができる。第１支持体９１の端部は軸受部などに固定させて、第２支持体９２はプーリ７２上に配置させているが、反発部材の反力によってワイヤの張力を維持しているが、反発部材の反力を利用することができれば、第１支持体と第２支持体との位置は特に限定はない。

他例は、図９に示すように，ワイヤリンケージ機構を構成するワイヤの一端に反発部材２００を設けて、駆動源９の駆動源ユニットのプーリ７２と接続するワイヤを１本としてもよい。この例では、駆動源側のプーリ７２は、１本のワイヤで駆動機構６の駆動ユニットと接続させる構成とすることができる。
これにより、ワイヤ１本で接続する構成としたことで、組立や調整が容易となり、塗装ガンの動作時にワイヤが自動塗装装置３やこの塗装装置の周辺にある機器等に絡まるおそれを低減することができる。
また、反発部材２００は、ワイヤの張力を維持できれば、特に限定されず、バネ部材、定荷重バネ、重りなどを適用することができる。

続けて、塗装ガンの駆動ユニットを詳しく説明する。図５は、塗装ガンの駆動ユニットのワイヤリンケージ機構の概略図であり、図６は、一部を省略した図５のＡ－Ａ断面図であり、図７は、一部を省略した図５のＢ－Ｂ断面図である。

図５及び図６に示すように、駆動ユニット２１は、基台枠１００の内部に収容されている。駆動ユニット２１のＸ回転軸２２の回転方向に回転可能にプーリ２３が固定されている。プーリ２３に接続されたワイヤ２０は、駆動源の駆動源ユニット５１と接続しており、駆動源ユニット５１から駆動力が伝達されて、駆動ユニット２１のプーリ２３が回転するように構成されている。

駆動ユニット２１を収容する基台枠１００は、第１固定枠１０６に下端で固定され、基軸部１１８に左右から固定されている。Ｘ回転軸２２の端部１２２ａは、第１支持枠１０１に接続し固定部１２２ｂで固定している。第１固定枠１０６は、基台枠１００と第１支持枠１０１を固定し、Ｘ回転軸２２の回転方向であるＸ方向に回転可能に第１支持枠１０１を支持部１０６ａで支持している。このため、駆動機構の駆動ユニット２１のＸ方向の駆動により、第１支持枠１０１がＸ方向に回転するので、塗装ガン８をＸ方向に駆動させることができる。

図５及び図６に示すように、駆動ユニット３１は、第１支持枠１０１の内部に収容されている。駆動ユニット３１のＹ回転軸３２の回転方向に回転可能にプーリ３３が固定されている。プーリ３３に接続されたワイヤ３０は、駆動源の駆動源ユニット５２と接続しており、駆動源ユニット５２から駆動力が伝達されて、駆動ユニット３１のプーリ３２が回転するように構成されている。

駆動ユニット３１を収容する第１支持枠１０１は、第２固定枠１０７の固定部１０７ａに固定されている。Ｙ回転軸３２の端部１３２ａは、第２支持枠１０２に接続し固定部１３２ｂで固定している。第２固定枠１０７は、第１支持枠１０１を固定し、Ｙ回転軸３２の回転方向であるＹ方向に回転可能に第２支持枠１０２を支持部１０７ｂで支持している。このため、駆動機構の駆動ユニット３１のＹ方向の駆動により、第２支持枠１０２がＹ方向に回転するので、塗装ガン８をＹ方向に駆動させることができる。

図５及び図７に示すように、駆動ユニット４１は、第３支持枠１０３の内部に収容されている。駆動ユニット４１のＱ回転軸４２の回転方向に回転可能にプーリ４３が固定されている。プーリに接続されたワイヤ４０は、駆動源の駆動源ユニット５３と接続しており、駆動源ユニット５３から駆動力が伝達されて、駆動ユニット４１のプーリ４３が回転するように構成されている。

駆動ユニット４１を収容する第３支持枠１０３は、回転支持台１１４に固定されている。回転支持台１１４は、第２支持枠１０２に固定され、塗装ガン８を回転可能に支持している。Ｑ回転軸４２の端部１４２ａは、塗装ガン固定部１１６と接続している。塗装ガン固定部１１６は、塗装ガン８を固定し、Ｑ回転軸４２の回転方向に回転可能に、駆動ユニット４１のＱ回転軸４２に支持されている。Ｑ回転軸４２の回転方向であるＱ方向は、塗装ガン８の回転方向であるから、駆動ユニット４１の駆動により、塗装ガン８のＱ方向に回転し、すなわち、塗装ガン８を回転方向に駆動させることができる。

このように、駆動ユニットを積層又は横並びにして、駆動ユニット２１、駆動ユニット３１、駆動ユニット４１により塗装ガン８をＸ方向、Ｙ方向、Ｑ方向に駆動させて、大小様々で多品種のワークに対して塗装することができる。
そして、図６に示すように、駆動ユニット２１のＸ回転軸２２の軸芯延長線上に駆動ユニット３１のＹ回転軸３２の軸芯を配置しているので、Ｘ方向の回転を安定して行うことができる。また、駆動ユニット３１のＹ回転軸３２の軸芯延長上に駆動ユニット４１のＱ回転軸４２の軸芯を配置すると共に、図７に示すように回転支持台１１４に対して左右に塗装ガン８と駆動ユニット４１を配置し、その中間にＹ回転軸３２を配置しているので、Ｙ方向の回転を安定して行うことができる。

よって、駆動ユニットを積層又は横並びにしたことで、自動塗装装置が直線的な構成となり、小型化とユニット化を可能とし、コンパクトで省スペース化が実施可能な自動塗装装置を提供することができる。加えて、駆動機構の駆動力伝達機構がワイヤリンケージ機構であるから、駆動機構を複雑な構成や機構とすることなく防爆対策が実施されるので、自動塗装装置を省スペースでコンパクトな構成で、防爆対策を実施可能とし、小型化とユニット化を可能にした自動塗装装置を提供することができる。

塗装ガン８をＸ方向に駆動させるときは、駆動源ユニット５１からの駆動力で駆動ユニット２１のプーリ２３を回転させると、Ｘ回転軸２２を介して第１支持枠１０１がＸ方向に回転するので、塗装ガン８をＸ方向に駆動させることができる。

また、塗装ガン８をＹ方向に駆動させるときは、駆動源ユニット５２からの駆動力で駆動ユニット３１のプーリ３３を回転させると、Ｙ回転軸３２を介して第２支持枠１０２がＹ方向に回転するので、塗装ガン８をＹ方向に駆動させることができる。

そして、塗装ガン８をＱ方向に駆動させるときは、駆動源ユニット５３からの駆動力で駆動ユニット４１のプーリ４３を回転させると、Ｑ回転軸４２を介して塗装ガン固定部１１６がＱ方向に回転するので、塗装ガン８をＱ方向に駆動させることができる。

このように、塗装ガン８をＸ、Ｙ、Ｑ方向に駆動させて、遠隔から塗装ガンを操作してワークを塗装することができる。よって、省スペースの作業場であっても、本発明を実施した自動塗装装置では、自動車の車体などよりも比較的小さいワーク（配管器材など）を塗装することができる。

また、塗装ガンの方式によっては、Ｘ、Ｙ、Ｑ方向のすべてに駆動させる必要はないから、所定の方向のみ駆動する構成により、ワークを塗装するようにしてもよい。

塗装ガンが丸吹き方式のときには、塗装ガンがＸ又はＹ方向に駆動するような機構とし、ワークがＸ方向に回転する場合には、塗装ガンをＹ方向のみ駆動する構成にすることができ、ワークがＹ方向に回転する場合には、塗装ガンをＸ方向のみ駆動する構成にすることもできる。

塗装ガンが平吹き方式のときには、塗装ガンがＸ又はＹ方向及びＱ方向に駆動するような機構とし、ワークがＸ方向に回転する場合には、塗装ガンをＹ及びＱ方向のみ駆動する構成にすることができ、ワークがＹ方向に回転する場合には、塗装ガンをＸ及びＱ方向のみ駆動する構成にすることもできる。平吹き方式では、Ｑ方向に駆動することで、直線的な吹付けパターンを、縦もしくは横、或いは斜めに変更することができるので、曲面や段差部等の複雑な形状のワークにも確実に塗装することができる。

ここでいう丸吹き方式とは、塗装パターンが円形であることを意味する。また、ここでいう平吹き方式とは、塗装パターンが線形であることを意味する。なお、線形とは、楕円形状が好適であるが、四角形等であってもよい。

塗装ガンの方式に合わせて、必要な方向のみ駆動させる駆動ユニットで構成すれば、駆動ユニットの数を減らすことができ、装置の小型化に寄与し、限られた作業環境でも自動塗装装置を設置しやすくなる。

本発明の一実形態を説明してきたが、本発明の範囲において変形や変更が可能である。他の変形例としては、前述の図９の駆動源のプーリと接続するワイヤを１本とした構成のときに、図１０に示すように、駆動源をモータに替えてシリンダー３００に変更することもできる。この場合には、駆動源のプーリや他の部材が不要となるので装置を小型化することができる。さらに、駆動源の動作を細かく制御することができるので、ワイヤリンケージ機構による駆動力の制御が細かくなるから、塗装ガンの動作をより細かく制御することができる。なお、防爆対策ができれば、シリンダーは、空気圧式、油圧式、電磁式など任意のものを適用できる。

また、ワーク載置台に変えて、ワークを吊り下げ式に支持する態様でもよい。さらには、ワークが所定の回転機構により回転する構成でもよい。すなわち、支持台が回転する以外に、吊り下げる態様や、治具などでワークが保持される態様においても、外部からの駆動機構などによりワークが回転可能となる構成としてもよい。

また、自動塗装装置を床置きに変えて、天井やクレーン等に吊り下げる態様でもよい。塗装ガンを支える基軸部を１本の柱状体で構成するほか、複数本で支持する構成の態様であってもよい。ワイヤの張力を維持する機構は、例示した機構以外でもあってもよい。

１ 塗装ブース
３ 自動塗装装置
４ ワーク支持部
５ ワーク
６ 駆動機構（駆動ユニット）
７ 駆動力伝達機構（ワイヤリケージ機構）
８ 塗装ガン
９ 駆動源（駆動源ユニット）
２０、３０、４０、 ワイヤ
２１、３１、４１ 駆動ユニット
２３、３３、４３ プーリ
５１、５２、５３ 駆動源ユニット
５１ａ、５２ａ、５３ａ プーリ

Claims (10)

1. 塗装ブースの外方位置に非防爆型の電動機器を搭載した駆動源を配置し、前記塗装ブースの内及び／又は外に被塗装物である配管器材を回転可能に配置し、さらに、配管器材塗装用の塗装ガンを有する駆動機構を基台により支持して配置すると共に、前記駆動機構は、少なくとも前記塗装ガン全体を前記基台に対して平行に回転するＸ方向駆動用の駆動ユニットと、前記塗装ガン全体を前記基台に対して直交に回転するＹ方向駆動用の駆動ユニットと、先端にノズルを有する前記塗装ガンを支持する支持台や支持枠に対して周方向に回転するＱ方向駆動用の駆動ユニットとを隣接させた状態でユニット化して構成し、前記Ｘ方向駆動用の駆動ユニットと前記Ｙ方向駆動用の駆動ユニットと前記Ｑ方向駆動用の駆動ユニットに個別に設けたプーリと前記駆動源に個別に設けたプーリにそれぞれワイヤリンケージ機構を掛設して、このワイヤリンケージ機構を介して各駆動ユニットに個別に動力を伝達するようにしたことを特徴とする自動塗装装置。
2. 前記配管器材は回転可能にワーク支持部により支持され又は前記配管器材は回転機構により回転可能である請求項１に記載の自動塗装装置。
3. 前記駆動源は、モータによる電動機器を搭載し、かつ個別の回転方向に駆動するプーリに前記ワイヤリンケージ機構のワイヤを巻回して構成した駆動源ユニットから成る請求項１又は２に記載の自動塗装装置。
4. 前記塗装ガンは丸吹き又は平吹き方式である請求項１乃至３の何れか１項に記載の自動塗装装置。
5. 前記駆動源ユニットは、複数個の駆動源ユニットを積層し、又は横並びにして構成された請求項３に記載の自動塗装装置。
6. 前記駆動ユニットは、複数個の駆動ユニットを積層し、又は横並びにして構成された請求項４に記載の自動塗装装置。
7. 前記駆動源ユニットは、前記塗装ブースの仕切壁の外部上方又は外方側方に配置された請求項３に記載の自動塗装装置。
8. 前記配管器材は、組立完成後のバルブ又はバルブや継手の構成部品或いは組立完成後の空気圧式アクチュエータ又はこのアクチュエータの構成部品である請求項１乃至７の何れか１項に記載の自動塗装装置。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の自動塗装装置を用いて塗装することを特徴とする配管器材の塗装方法。
10. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の自動塗装装置を用いたことを特徴とする塗装作業スペース。

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