JP7482280B1 - 塗装装置、及び、塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管の内面を好適に塗装可能な塗装装置等を提供する。
【解決手段】塗装ノズル１１５のカップ部１１５ｃに塗料が貯留された状態で、塗装ノズル１１５が塗装装置の中心軸回りに回転すると、塗料に遠心力がかかり、（Ａ）に示すように、下ノズル孔１１５ａから塗料が側方に吐出する。これにより、鋼管の内面に対して略垂直に塗料を噴射することができ、鋼管の内面を均一に塗装することができる。下ノズル孔１１５ａが目詰まりを起こした場合、カップ部１１５ｃに対して、上ノズル孔１１５ｂの高さまで到達する量の塗料を供給する。この状態で、塗装ノズル１１５が塗装装置の中心軸回りに回転すると、塗料に遠心力がかかり、（Ｂ）に示すように、上ノズル孔１１５ｂから塗料が側方に吐出する。これにより、鋼管の内面の塗装が可能になる。
【選択図】図５

Description

本発明は、塗装装置、及び、塗装方法に関する。

鉄塔における鋼管からなる主柱材の頂部から、当該主柱材の内部に挿入可能であり、水系塗料を主柱材の内面に向けて放出するシャワー部を備える鋼管送電鉄塔の主柱材の内面塗装に適用可能な塗装装置が提案されている（例えば特許文献１）。

特許第６２４７１２４号公報

送電鉄塔鋼管主柱材といった鋼管の内面をより好適に塗装する技術が望まれる。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、鋼管の内面を好適に塗装可能な塗装装置等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る塗装装置は、
鉄塔の鋼管の頂部から該鋼管の内部に挿入可能な本体と、
前記鋼管の内面に当接して前記鋼管の中心軸上に前記本体が位置するように支持する支持部と、
前記本体に取り付けられ、前記鋼管の内面に向けて塗料を吐出することで前記鋼管の内面を塗装する塗装部と、を備え、
前記塗装部は、
カップ型の形状であって、塗料を貯留可能なカップ部と、
前記カップ部を前記本体の中心軸周りに回転させる駆動部と、を備え、
前記カップ部は、
側面に設けられた第１のノズル孔と、
前記第１のノズル孔より上方であって、側面に設けられた第２のノズル孔と、を備え、
前記塗装部は、前記カップ部を回転させて発生する遠心力により、前記第１のノズル孔または前記第２のノズル孔から、前記カップ部に貯留される塗料を吐出することにより前記鋼管の内面を塗装する。

前記カップ部は、高さ方向に直径が異なり、側面下部に直径が最大となる突出部を有し、
前記第１のノズル孔は、突出部近傍に設けられるようにしてもよい。

前記塗装装置は、前記カップ部の上部に設けられた開口からも塗料を吐出可能であるようにしてもよい。

前記塗装部から噴射された塗料を上方に飛散させるように空気を噴射可能であるエアノズルを備えるようにしてもよい。

前記エアノズルは、前記本体の中心軸周りに回転可能に設けられるようにしてもよい。

前記エアノズルは、前記カップ部の回転方向とは反対方向に回転可能に構成されるようにしてもよい。

前記本体に接続され、前記本体を前記鋼管内の上下方向に移動させる巻き上げワイヤーを備え、
前記支持部は、前記巻き上げワイヤーの巻き上げにより発生する前記本体の中心軸周りトルクを抑制するトルク制御部を備えるようにしてもよい。

複数のワイヤーで構成され、前記鋼管の内面に塗料を塗布するワイヤーブラシを備えるようにしてもよい。

少なくとも前記塗装部を撮影可能なカメラを備えるようにしてもよい。

本発明の第２の観点に係る塗装方法は、
塗装装置の本体を鉄塔の鋼管の頂部から該鋼管の内部に挿入するステップと、
前記塗装装置の支持部により前記鋼管の内面に当接して前記鋼管の中心軸上に前記本体が位置するように支持するステップと、
前記塗装装置の塗装部により前記鋼管の内面に向けて塗料を吐出することで前記鋼管の内面を塗装する塗装ステップと、を備える塗装方法であって、
前記塗装部は、
カップ型の形状であって、塗料を貯留可能なカップ部と、
前記カップ部を前記本体の中心軸周りに回転させる駆動部と、を備え、
前記カップ部は、
側面に設けられた第１のノズル孔と、
前記第１のノズル孔より上方であって、側面に設けられた第２のノズル孔と、を備え、
前記塗装ステップでは、前記カップ部を回転させて発生する遠心力により、前記第１のノズル孔または前記第２のノズル孔から、前記カップ部に貯留される塗料を吐出することにより前記鋼管の内面を塗装する。

本発明によれば、鋼管の内面を好適に塗装することができる。

本発明の実施形態に係る塗装装置による塗装方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る塗装装置の外観の概要図である。 センタリングアーム制御機構等を示す側面図である。 塗装ノズルの構成を示す斜視図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、塗装ノズルによる塗装方法を示す図である。 （Ａ）は、鋼管の一例を示す図であり、（Ｂ）は、フランジ部分（継ぎ目部分）Ｐｆの通過時のエアノズルの動作を示す図である。 塗料タンク、塗料ポンプの構成を示す図である。 本体パイプの内部構造等を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の塗装装置１０による塗装方法を示す図である。本発明の実施形態に係る塗装装置１０は、送電鉄塔の主柱材といった鋼管製の柱部材Ｐの内部を塗装するように構成された装置である。本実施形態では、鋼管製の柱部材Ｐを単に鋼管Ｐと呼ぶ。巻上げ器２０は、ワイヤーを巻き取るローラーやモータ等から構成される。巻上げ器２０は、操作者の操作に応じて、塗装装置１０に接続されたワイヤーを送り出したり、巻き取ることで、塗装装置１０を牽引しつつ鋼管Ｐの内部を上下方向に移動させる。巻上げ器２０は、例えば、最上部付近等に固定される。巻上げ器２０は地面等に設置され、滑車を介して塗装装置１０を巻き上げるようにしてもよい。

図１に示すように、鋼管Ｐの最上部から巻上げ器２０により、塗装装置１０に接続されたワイヤーを牽引しつつ送り出すことで、塗装装置１０を内部に挿入する。その後、巻上げ器２０からワイヤーを送り出して塗装装置１０を降下させ、塗装装置１０を鋼管Ｐ最下部まで到達させる。そして、塗装装置１０から周囲に塗料を吐出させることで鋼管Ｐの内面の塗装を開始させるとともに、巻上げ器２０による巻き上げを開始し、塗装装置１０を上昇させる。最終的には、塗装装置１０が鋼管Ｐの最上部から排出される。このようにして、塗装装置１０により鋼管Ｐの内面の全面を塗装するようになっている。

塗装装置１０は、無線通信機能を有し、コントローラ３０と通信してコントローラ３０からの制御信号に基づいて動作するようになっている。コントローラ３０は、塗装装置１０の動作を制御するための装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力インタフェース、通信インタフェース等で構成される。コントローラ３０は、ユーザの入力操作に応じた制御信号を塗装装置１０に送信する。また、コントローラ３０は、塗装装置１０が備えるカメラにより撮影された鋼管Ｐ内部の画像を受信し、表示部に表示可能となっている。コントローラ３０は、専用の装置であってもよいし、汎用の通信端末（パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット等）に専用のプログラムを読み込ませることでコントローラ３０として機能させるようにしてもよい。コントローラ３０と巻上げ器２０を有線または無線で接続し、巻上げ器２０による巻き上げ速度、巻き上げ方向の制御もコントローラ３０により行うようにしてもよい。

（構成の概要）
図２は、塗装装置１０の外観の概要図である。なお、図２は構成を説明するための概要図であり、実寸は異なっていてもよい。図２に示すように、塗装装置１０は、巻き上げワイヤー１０１、塗料タンク１０２、エアコンプレッサー１０３、塗料ポンプ１０４、塗料パイプ１０５、電源ユニット１０６、制御部１０７、３本の上センタリングアーム１０８、上センタリングアーム制御機構１０９、３本の下センタリングアーム１１０、下センタリングアーム制御機構１１１、本体パイプ１１２、カメラ１１３、塗装ノズル回転シャフト１１４、塗装ノズル１１５、ブラシ回転シャフト１１６、エアノズル１１７、２本のワイヤーブラシ１１８等で構成される。

この実施形態の塗装装置１０は、１００Ａ（外径１１４．３ｍｍ）～４５０Ａ（外径４５７．２ｍｍ）の鋼管Ｐの内面を塗装することを想定している。この実施の形態では、塗装装置１０の全長は約５ｍ、突起物を含む直径（全幅）は１００ｍｍ（１００Ａの鋼管の内径未満）となっている。なお、塗装装置１０のサイズはこれに限定されず、塗装対象に応じてサイズを変更してもよい。

巻き上げワイヤー１０１は、塗装装置１０を牽引し、巻き上げるためのワイヤーであり、巻上げ器２０に接続され、巻上げ器２０によって巻き上げられる。巻き上げワイヤー１０１は、例えば、巻き上げにより生じる捻れを緩和するためのスイベルを介して塗装装置１０の本体に接続される。

塗料タンク１０２は、塗料を貯留するタンクであり、図７に示すように、塗料ポンプ１０４にチューブＴを介して塗料を供給する。塗料タンク１０２から塗料ポンプ１０４へは、例えば、塗料の自重により、塗料が移動する。この実施の形態では、塗料は鋼管内面に塗布する特殊防食塗料を想定しているが、これ以外の任意の塗料であってもよい。塗料タンク１０２は、例えば、ポリエチレン等の塗料に耐容性を持つ素材で構成された着脱可能なタンクで構成される。塗料が充填されたタンクを交換式とすることで、塗料タンク１０２の洗浄等のメンテナンスの手間が省ける。タンクの長さは、約２５００ｍｍであるが、塗装対象の鋼管Ｐの長さ等に応じて、適宜変更可能である。

エアコンプレッサー１０３は、電動式のミニエアコンプレッサーであり、エア（圧縮空気）を出力する。エアコンプレッサー１０３は、ホースやシャフトを介して本体パイプ１１２、カメラ１１３、エアノズル１１７にエアを供給する。

塗料ポンプ１０４は、塗料が供給されるチューブＴを回転するローラーで押し出して塗料の供給路である塗料パイプ１０５に所定量の塗料を供給するローラーポンプで構成される。塗料ポンプ１０４は、ローラーの回転数により塗料の供給量を調整可能である。塗料ポンプ１０４による塗料の供給量は、制御部１０７により制御される。

塗料パイプ１０５は、一端が塗料の経路（チューブＴ）を経て塗料ポンプ１０４に接続されるとともに、他端が塗装ノズル１１５に塗料を供給可能に設置され、塗料ポンプ１０４から送り出された塗料を塗装ノズル１１５のカップ内に供給する。

電源ユニット１０６は、電池等で構成され、塗装装置１０の各部（エアコンプレッサー１０３、塗料ポンプ１０４、制御部１０７、モータ等の駆動部、カメラ１１３等）に電力を供給する。なお、一部の電動部材は独立した電池を備え、独立して駆動するようにしてもよい。

制御部１０７は、塗装装置１０の各部の動作するコンピュータであり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力ポート、通信インタフェース等で構成される。制御部１０７は、例えば、電源ユニット１０６からの電力を各部に供給する制御、塗料の供給量（塗料ポンプ１０４）の制御、後述する塗装ノズル回転シャフト１１４（塗装ノズル１１５）、ブラシ回転シャフト１１６（エアノズル１１７、ワイヤーブラシ１１８）の回転量の制御、上センタリングアーム制御機構１０９のトルク制御、エアノズル１１７からのエアの噴出量の制御等を行う。制御部１０７は、外部のコントローラ３０と通信を行い、コントローラからの制御信号に基づいて各部の制御を行う。

塗料タンク１０２、エアコンプレッサー１０３、塗料ポンプ１０４、塗料パイプ１０５、電源ユニット１０６、制御部１０７は、例えばそれぞれユニバーサルジョイントで接続される。

上センタリングアーム１０８及び下センタリングアーム１１０は、塗装装置１０を鋼管Ｐの中心軸上に維持させるための支持部材であり、本体に対して開閉可能に設けられている。上センタリングアーム１０８及び下センタリングアーム１１０の先端には、鋼管Ｐの内面に当接するローラー（キャスター）ＲＯが設けられる。３本の上センタリングアーム１０８は、塗装装置１０の中心軸を基準に１２０度毎に設けられる。同様に、３本の下センタリングアーム１１０は、塗装装置１０の中心軸を基準に１２０度毎に設けられる。

上センタリングアーム１０８及び下センタリングアーム１１０は、１００Ａ～４５０Ａの鋼管Ｐの内面に対して当接可能なように、塗装装置１０の中心軸を基準とした円周方向に直径約１００ｍｍ～約４５０ｍｍの範囲で開閉可能となっている。

上センタリングアーム１０８は、プルロッド１０８ｒを介して上センタリングアーム制御機構１０９に接続され、上センタリングアーム制御機構１０９により開放方向に支持され、外力を受けると反発するようになっている。そして、この反力により塗装装置１０を鋼管Ｐの中心軸上に支持する。上センタリングアーム１０８は、鋼管Ｐからの外力を受けない状態では最大開放状態となるようになっており、最大開放状態よりも狭い鋼管Ｐを通過する際には、ローラーＲＯが鋼管Ｐに当接して受ける外力により塗装装置１０の中心軸に方向（内側）に、鋼管Ｐの内径に応じたサイズに閉じるようになっている。

同様に、下センタリングアーム１１０は、プルロッド１１０ｒを介して下センタリングアーム制御機構１１１に接続され、下センタリングアーム制御機構１１１により開放方向に支持され、外力を受けると反発するようになっている。そして、この反力により塗装装置１０を鋼管Ｐの中心軸上に支持する。下センタリングアーム１１０は、鋼管Ｐからの外力を受けない状態では最大開放状態となるようになっており、最大開放状態よりも狭い鋼管Ｐを通過する際には、ローラーＲＯが鋼管Ｐに当接して受ける外力により塗装装置１０の中心軸に方向（内側）に、鋼管Ｐの内径に応じたサイズに閉じるようになっている。

上センタリングアーム制御機構１０９は、物理的に上センタリングアーム１０８の開閉状態を制御する。図３は、センタリングアーム制御機構等を示す側面図である。図３に示すように、上センタリングアーム制御機構１０９は、プッシュスプリング２０１を備え、プッシュスプリングの一端２０１ａがプルロッド１０８ｒを介して上センタリングアーム１０８に接続される。プッシュスプリングの他端２０１ｂは、上センタリングアーム制御機構１０９の回転シャフト２０２に固定される。また、上センタリングアーム１０８の根元は、回転シャフト２０２に軸支される。上センタリングアーム１０８が閉じる方向に外力が働くと、プルロッド１０８ｒが下方向に押圧されることでプッシュスプリング２０１が押圧され、それにより上センタリングアーム１０８の開放方向に反力を発生させるようになっている。

また、上センタリングアーム制御機構１０９は、塗装装置１０の巻き上げにより発生する捻れを軽減するための機能（トルク制御機能）を有する。回転シャフト２０２は、本体シャフト１１２ｓに対して回転可能に軸支される。回転シャフト２０２の上部には、本体シャフト１１２ｓに固定されたモータ２０３、該モータ２０３のシャフトに固定されるギア２０４、該ギア２０４と噛合する内ギア２０５が設けられる。内ギア２０５は、回転シャフト２０２に固定されており、モータ２０３が回転することで、ギア２０４及び内ギア２０５を介して回転シャフト２０２、上センタリングアーム制御機構１０９及び上センタリングアーム１０８が本体シャフト１１２ｓに対して回転する。上センタリングアーム１０８と鋼管Ｐの内面との摩擦により、塗装装置１０の中心軸回りにトルクを発生させて、塗装装置１０の巻き上げにより発生する捻れ軽減することができる。よって、モータ２０３の回転方向、回転シャフト２０２の回転方向は、塗装装置１０の巻き上げにより発生する捻れを相殺する向きであればよい。上センタリングアーム制御機構１０９は、本実施形態のトルク制御部を構成する。

下センタリングアーム制御機構１１１は、物理的に下センタリングアーム１１０の開閉状態を制御する。図３に示すように、下センタリングアーム制御機構１１１は、プッシュスプリング２１１を備え、プッシュスプリングの一端２１１ａがプルロッド１１０ｒを介して下センタリングアーム１１０に接続される。プッシュスプリングの他端２１１ｂは、本体シャフト１１２ｓに固定される。下センタリングアーム１１０が閉じる方向に外力が働くと、プルロッド１１０ｒが下方向に牽引されることでプッシュスプリング２１１が押圧され、それにより下センタリングアーム１１０の開放方向に反力を発生させるようになっている。

なお、上センタリングアーム制御機構１０９のプッシュスプリング２０１は、上センタリングアーム１０８と鋼管Ｐの内面との摩擦により、回転方向のトルク制御を行うため、下センタリングアーム制御機構１１１のプッシュスプリング２１１よりも反力が強くなっている。下センタリングアーム１１０は、主として塗装装置１０のブレを軽減することを目的としている。なお、この実施の形態では、塗装装置１０を鋼管Ｐの中心軸上に維持させるための支持部材として、上下２セットのセンタリングアームを設けているが、３セット（３箇所）以上の支持部材を設けてもよいし、好適に塗装装置１０を支持できれば支持部材は１セット（１箇所）でもよい。

３本の上センタリングアーム１０８、上センタリングアーム制御機構１０９、３本の下センタリングアーム１１０、下センタリングアーム制御機構１１１は、本実施形態の支持部を構成する。

本体パイプ１１２は、塗装ノズル回転シャフト１１４、ブラシ回転シャフト１１６、各回転シャフトを回転させる駆動手段、エアノズル１１７にエアを供給するエアシャフト、ワイヤーブラシ１１８の長さを調整するための調整機構等を内蔵するパイプ形状の部材である。本体パイプ１１２の内部にはエアコンプレッサー１０３からエアが供給され、内部が陽圧に保たれる。これにより、本体パイプ１１２内に塗料が進入することを防止でき、内部の部材を保護することができる。本体パイプ１１２に対して、本体シャフト１１２ｓが固定される。本体シャフト１１２ｓの上部は制御部１０７に固定される。本体シャフト１１２ｓの内部には、エアコンプレッサー１０３からエアを供給するためのホース、制御部１０７からの信号線、電源ユニット１０６からの電源ケーブル等が挿通している。本体パイプ１１２及び本体パイプに固定される本体シャフト１１２ｓは、本実施形態の本体を構成する。

カメラ１１３は、無線通信機能を有するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等で構成される。カメラ１１３は、少なくとも塗装ノズル１１５への塗料の供給状況、塗装ノズル１１５からの塗料の吐出状況を撮影可能に設置され、本体パイプ１１２の下方に固定される。カメラ１１３は、撮影した画像を外部のコントローラ３０や通信端末に無線送信する。これにより、鋼管Ｐ内の塗装状況を外部で確認可能になる。また、カメラ１１３のケース内をエアコンプレッサー１０３から供給されるエアにより陽圧とするとともに、カメラ１１３のレンズ周囲からエアを常時噴射することで、レンズ部分への塗料の付着を防止している。

塗装ノズル回転シャフト１１４は、本体パイプ１１２に挿通されており、本体パイプ１１２にベアリングを介して接続され、本体パイプ１１２に対して塗装装置１０の中心軸回りに回転可能に構成される。この実施の形態では、塗装装置１０の中心軸回りに上方から見て右回転（時計回り）するようなっている。

塗装ノズル１１５は、上方に開口を有したカップ型の形状の部材であり、開口部に塗装ノズル回転シャフト１１４が挿通され、開口部（塗装ノズル１１５）の底部に塗装ノズル回転シャフト１１４が固定される。即ち、塗装ノズル１１５は、塗装ノズル回転シャフト１１４と一体に構成され、塗装ノズル回転シャフト１１４とともに塗装装置１０の中心軸回りに回転可能となっている。図４に示すように、塗装ノズル１１５の開口に塗料パイプ１０５から塗料が注入され、カップ部１１５ｃと塗装ノズル回転シャフト１１４との間に塗料を貯留可能である。

図４に示すように、塗装ノズル１１５は、側面下部の下ノズル孔１１５ａと、側面上部の上ノズル孔１１５ｂと、を有する。カップ部１１５ｃは側面の中央部分がくびれたつづみ型の形状（側面上部及び側面下部が突出した形状）となっている。そして、下ノズル孔１１５ａは、カップ部１１５ｃ下部の最も突出した部分近傍であって、遠心力が最もかかる部分近傍に設けられる。上ノズル孔１１５ｂは、少なくとも下ノズル孔１１５ａの上部に設けられていればよく、例えば、図４に示すように、カップ部１１５ｃ上部の突出した部分近傍に設けられる。カップ部１１５ｃは、例えば、高さ約８０ｍｍであり、下部の最も突出した部分の全幅は７０ｍｍとなっている。

塗装ノズル１１５のカップ部１１５ｃに塗料が貯留された状態で、塗装ノズル１１５が塗装装置１０の中心軸回りに回転すると、塗料に遠心力がかかり、図５（Ａ）に示すように、下ノズル孔１１５ａから塗料が側方（回転の半径方向）に吐出する。これにより、鋼管Ｐの内面に対して略垂直に塗料を噴射することができ、均一に塗料を吐出できるので鋼管Ｐの内面を均一に塗装することができる。また、塗装ノズル１１５への塗料の供給量を下ノズル孔１１５ａの位置未満とし、塗装ノズル１１５の回転を停止した場合（塗装を停止した場合）、下ノズル孔１１５ａから塗料の吐出が停止して下ノズル孔１１５ａが開いた状態とすることができる。これにより、塗料の液垂れを最小限とすることができるとともに、下ノズル孔１１５ａの目詰まりの可能性を低減できる。

なお、カップ部１１５ｃへの塗料の供給量は通常時、上ノズル孔１１５ｂの高さまで到達しない量に調整される。これにより、通常は上ノズル孔１１５ｂから塗料が吐出することはないようになっている。粘度が高い塗料の場合、下ノズル孔１１５ａが目詰まりを起こして塗料を吐出できなくなることが考えられる。この場合、カップ部１１５ｃに対して、上ノズル孔１１５ｂの高さまで到達する量の塗料を供給する。この状態で、塗装ノズル１１５が塗装装置１０の中心軸回りに回転すると、塗料に遠心力がかかり、図５（Ｂ）に示すように、上ノズル孔１１５ｂから塗料が側方（回転の半径方向）に吐出する。これにより、鋼管Ｐの内面の塗装が可能になる。このように、塗装ノズル１１５には、通常塗料を吐出するための下ノズル孔１１５ａに加えて、塗料を吐出可能な上ノズル孔１１５ｂが設けられているので、下ノズル孔１１５ａの目詰まりの発生時等の不良の発生時にも鋼管Ｐの内面を好適に塗装できる。

さらに、塗装ノズル１１５は、上方に開口を有しているので、下ノズル孔１１５ａ及び上ノズル孔１１５ｂが目詰まりを起こして塗料を吐出できなくなった場合でも、塗装ノズル１１５を回転させつつカップ部１１５ｃに対してあふれる量の塗料を供給することで、図５（Ｃ）に示すように、塗装ノズル１１５（カップ部１１５ｃ）の上方の開口部から塗料を遠心力により斜め上側方に吐出させることができる。これにより、鋼管Ｐの内面の塗装が可能になる。このように、下ノズル孔１１５ａ及び上ノズル孔１１５ｂの目詰まり、不良の発生時にも鋼管Ｐの塗装（塗料の吐出）が可能であるとともに、塗料の過剰供給やオーバーフローによる不具合、故障を防止できる。

塗装ノズル１１５、カップ部１１５ｃ、下ノズル孔１１５ａ及び上ノズル孔１１５ｂは、それぞれ本実施形態の塗装部、カップ部、第１のノズル孔、第２のノズル孔を構成する。

ブラシ回転シャフト１１６は、本体パイプ１１２及び塗装ノズル回転シャフト１１４に挿通されており、本体パイプ１１２及び塗装ノズル回転シャフト１１４にベアリングを介して接続され、本体パイプ１１２及び塗装ノズル回転シャフト１１４に対して塗装装置１０の中心軸回りに回転可能に構成される。この実施の形態では、塗装装置１０の中心軸回りに上方から見て左回転（反時計回り）するようなっている。

エアノズル１１７は、塗装ノズル１１５の下部に設けられ、ブラシ回転シャフト１１６に固定され、ブラシ回転シャフト１１６と一体に回転する。ブラシ回転シャフト１１６内には、エアの通路となるエアシャフトがあり、該エアシャフトを通ったエアがエアノズル１１７の先端から噴射可能になっている。エアノズル１１７の先端は、上方（斜め上方）を向いており、エアノズル１１７から上方向（斜め上方）にエアを噴射することで、塗装ノズル１１５から吐出された塗料を上方向に飛ばして、飛散ことができるように構成されている。エアノズル１１７は、回転面（回転方向）に対して垂直ではなく、傾斜して設けられていてもよい。例えば、回転方向の逆側に傾斜していてもよい。このようにすることで、エアの噴射方向が回転方向に逆らうことがなく順目でエアを噴射でき、エアを好適に噴射できる。

図６（Ａ）に示すように、鋼管Ｐは、径の異なる鋼管Ｐ１と鋼管Ｐ２がフランジ（継手）を介して接続されているものである場合がある。このような場合でも、図６（Ｂ）に示すように、鋼管Ｐ１と鋼管Ｐ２のフランジ部分（継ぎ目部分）Ｐｆの通過時に、エアノズル１１７を動作させて、エアを噴射させることで、フランジ部分Ｐｆの地面と平行な下向きの面にも塗料を行き渡らせることができる。なお、エアノズル１１７のアーム部分は、例えば銅で構成され、角度の調整が容易になっている。これにより、鋼管Ｐの構造（継ぎ目構造）に応じた調整が容易になる。エアノズル１１７は、制御部１０７の制御のもと、フランジ部分Ｐｆの通過時等の必要な場合のみエアを噴射するように動作する。

ワイヤーブラシ１１８は、小径（例えば０．８ｍｍ）のワイヤーを複数（例えば４本）束ねたブラシであり、塗装装置１０の底部付近に２つ設けられる。ワイヤーブラシ１１８は、ブラシ回転シャフト１１６に接続され、ブラシ回転シャフト１１６と一体に回転する。即ち、ブラシ回転シャフト１１６、エアノズル１１７及びワイヤーブラシ１１８は一体に構成されている。

ワイヤーブラシ１１８は、図６（Ｂ）に示すように、先端が側方（鋼管Ｐの内面側）に向けて構成され、ワイヤー長調整機構により、鋼管Ｐの内径に合わせて先端が鋼管Ｐの内面に接するように長さを調整可能である。ワイヤーブラシ１１８は、ブラシ回転シャフト１１６の回転に伴い、塗装装置１０の中心軸回り（鋼管Ｐの中心軸回り）に左回転する。そして、回転したワイヤーブラシ１１８の先端（ブラシ）により、鋼管Ｐの内面を研磨でき、塗装ノズル１１５から吐出された塗料を撹拌、含侵させ、鋼管Ｐの内面に塗料を馴染ませる（塗布する）ことができる。これにより、鋼管Ｐの内面のピンホールや浮遊塗膜を軽減できる。

上述のように、塗装ノズル回転シャフト１１４及び塗装ノズル１１５は、塗装装置１０の中心軸回りに上方から見て右回転するようなっている一方、ブラシ回転シャフト１１６、エアノズル１１７及びワイヤーブラシ１１８は、塗装装置１０の中心軸回り（鋼管Ｐの中心軸回り）に上方から見て左回転するようになっている。このように、中心軸回りに回転する機構をそれぞれ逆回転させることで、反動回転トルクを相殺し、塗装装置１０の鋼管Ｐに対する回転量を軽減している。なお、それぞれの回転方向を逆にしてもよく、塗装ノズル回転シャフト１１４及び塗装ノズル１１５を左回転、ブラシ回転シャフト１１６、エアノズル１１７及びワイヤーブラシ１１８を右回転させるようにしてもよい。

（内部構造）
続いて、本体パイプ１１２の内部構造及び各部の動作方法について説明する。図８は、本体パイプ１１２の内部構造等を示す図である。図８に示すように、本体パイプ１１２の内部には、ワイヤー長調整モータ３０１、ブラシ回転モータ３０２、塗装ノズル回転モータ３０３、接地センサスイッチ３１１、回転式エアカップリング３１２、ワイヤー長調節スライドスプロケット３１３、複数のギアＧ１～Ｇ５、複数のベアリングＢ１～Ｂ４、ラックＲ等が設けられている。

ワイヤー長調整モータ３０１は、ワイヤーブラシ１１８の長さを調整するためのモータであり、ステッピングモータ等で構成され、制御部１０７の制御のもと所定の方向に所定の回転数で回転する。ワイヤー長調整モータ３０１のシャフトにはギアＧ１（ピニオンギア）が装着されており、ギアＧ１は、本体パイプ１１２内を上下に移動可能に設けられたラックＲと噛合し、ワイヤー長調整モータ３０１の回転によりラックＲが上下に移動する。

ラックＲの下部は、ワイヤー長調節スライドスプロケット３１３に固定される。ワイヤー長調節スライドスプロケット３１３は、本体パイプ１１２内を上下に移動可能に中心部がブラシ回転シャフト１１６に軸支され、ラックＲの上下動に伴い一体に上下動する。ワイヤー長調節スライドスプロケット３１３は、内輪と外輪とで構成されるベアリング形状であり、外輪の上部にラックＲが固定され、内輪の下部に２本のワイヤーＷが固定される。この２本のワイヤーＷは、ワイヤー長調節スライドスプロケット３１３の上下動に伴い一体に上下動する。ワイヤーＷの先端はワイヤーブラシ１１８に接続されており、ワイヤーＷの上下動により、ワイヤーブラシ１１８の長さ（塗装装置１０からの突出量）が調整される。このように、ワイヤー長調整モータ３０１の回転駆動により、各部が連動してワイヤーブラシ１１８の長さを調整可能となっている。これらの構成は、ワイヤー長調整機構ともいう。

ブラシ回転モータ３０２は、ブラシ回転シャフト１１６、エアノズル１１７及びワイヤーブラシ１１８を所定方向（この実施形態では左回り）に回転させるためのモータであり、ステッピングモータ等で構成され、制御部１０７の制御のもと所定の方向に所定の回転数で回転する。ブラシ回転モータ３０２のシャフトにはギアＧ２が装着されており、ギアＧ２はブラシ回転シャフト１１６に固定されたギアＧ３と噛合する。ブラシ回転シャフト１１６はベアリングＢ１の内輪に支持され、該ベアリングＢ１の外輪が本体パイプ１１２に固定される。また、ブラシ回転シャフト１１６は、ベアリングＢ３を介してワイヤー長調節スライドスプロケット３１３を軸支する。そのため、ブラシ回転シャフト１１６は、本体パイプ１１２の中心軸回りに回転可能であり、ブラシ回転モータ３０２の回転によりブラシ回転シャフト１１６、エアノズル１１７及びワイヤーブラシ１１８が回転する。これらの構成は、ブラシ（エアノズル）回転駆動機構ともいう。

ブラシ回転シャフト１１６の底部には、鋼管Ｐの最下部への接地時の衝撃を和らげる接地クッションゴム３１４が取り付けられている。ブラシ回転シャフト１１６は、５ｍｍ程の上下動可能に設けられており、接地時にブラシ回転シャフト１１６が上方向に押し上げられる。ブラシ回転シャフト１１６の頂部の直上方には、タッチセンサ等で構成される接地センサスイッチ３１１が設けられており、ブラシ回転シャフト１１６が上に押し上げられると接地センサスイッチ３１１に接触し、接地センサスイッチ３１１によりその接触が検出される。接地センサスイッチ３１１は、ブラシ回転シャフト１１６の接触を検出すると、例えば、制御部１０７を介して、外部のコントローラ３０や通信端末にその旨を通知する。これにより、外部から塗装装置１０が鋼管Ｐの最下部に到達したことを判定可能である。

塗装ノズル回転モータ３０３は、塗装ノズル回転シャフト１１４及び塗装ノズル１１５を所定方向（この実施形態では右回り）に回転させるためのモータであり、ステッピングモータ等で構成され、制御部１０７の制御のもと所定の方向に所定の回転数で回転する。カップ回転モータ３０３のシャフトにはギアＧ４が装着されており、ギアＧ４は塗装ノズル回転シャフト１１４に固定されたギアＧ５と噛合する。塗装ノズル回転シャフト１１４は、ベアリングＢ２及びＢ４を介して本体パイプ１１２に回転可能に支持される。そのため、塗装ノズル回転シャフト１１４は、本体パイプ１１２の中心軸回りに回転可能であり、塗装ノズル回転モータ３０３の回転により塗装ノズル回転シャフト１１４及び塗装ノズル１１５が回転する。塗装ノズル回転モータ３０３、ギアＧ４、Ｇ５、塗装ノズル回転シャフト１１４は、本実施形態の駆動部を構成する。

回転式エアカップリング３１２は、エアが供給されるホースと接続するためのプラグであり、下部がブラシ回転シャフト１１６と接続され、ブラシ回転シャフト１１６は回転自在に接続される。回転式エアカップリング３１２は、エアコンプレッサー１０３から供給されたエアをブラシ回転シャフト１１６に中継する。中継されたエアは、ブラシ回転シャフト１１６内を通過可能となっており、エアノズル１１７のエアの噴射量は、任意の箇所に設けられた図示せぬ電磁弁等により制御される。

（塗装工程）
続いて、本発明の実施形態に係る塗装装置１０による鋼管Ｐ内面の塗装工程について説明する。ここでは、１または複数の操作者となるユーザにより、鋼管Ｐの内面の塗装作業が行われるものとする。図１に示すように、塗装装置１０の巻き上げワイヤー１０１を巻上げ器２０に接続した状態で、鋼管Ｐの最上部に塗装装置１０を挿入する。このとき、塗装装置１０は、上センタリングアーム１０８及び下センタリングアーム１１０により鋼管Ｐの中心軸上に支持される。この状態で、ユーザが巻上げ器２０をコントローラ３０等により操作して、塗装装置１０と接続されたワイヤーを送り出していく。塗装装置１０が鋼管Ｐの最下部（地面）に到達すると、接地センサスイッチ３１１が接地を検出し、コントローラ３０や通信端末に接地（塗装装置１０の最下部への到達）が通知される。

これを受けて、ユーザは巻上げ器２０によるワイヤーの送り出しを停止する。そして、ユーザは、コントローラ３０を操作して、塗料の塗装ノズル１１５への供給を開始し、塗装ノズル１１５の回転を開始させる。これにより、鋼管Ｐの内面の塗装を開始する。また、巻上げ器２０によるワイヤーの巻き上げを開始する。そして、ワイヤーブラシ１１８の回転も開始させる。これにより、塗装ノズル１１５から鋼管Ｐ内面に噴射された塗料がワイヤーブラシ１１８により撹拌、含侵される。このようにして、鋼管Ｐの最下部から上部へ向けて塗装装置１０が移動しつつ、鋼管Ｐの内面が塗料により塗装、塗布される。ユーザは、カメラ１１３により塗装ノズル１１５による塗装状況（塗装の良好度、塗料の噴射量、目詰まりの発生の有無等）を確認可能である。そして、塗装状況に応じて、ワイヤーの巻き上げ速度、塗料の供給量等を適宜調整する。例えば、下ノズル孔１１５ａから塗料が噴射していないことが確認できた場合、下ノズル孔１１５ａに目詰まりが発生したと判断して、巻き上げを一時停止し、上ノズル孔１１５ｂから塗料を噴射するために、一時的に塗料の供給量を増やせばよい。

また、鋼管Ｐのサイズに応じて、ワイヤーの巻き上げ速度、塗料の供給量等を適宜調整する。例えば、径の大きい鋼管Ｐ（例えば３５０Ａ～４５０Ａの鋼管等）の場合は、塗装面積が増えるので巻上げ速度を低下させて塗装時間を確保すればよい。

径の異なる鋼管Ｐのフランジ部分（継ぎ目部分）Ｐｆの通過時には、ユーザは、コントローラ３０を操作して、エアノズル１１７によるエアの噴射を開始する。なお、フランジ部分Ｐｆを通過しているか否かは、カメラ１１３によって確認すればよい。また、センタリングアームまたはセンタリングアーム制御機構に、段差センサを設けて、段差を検出した場合にフランジ部分Ｐｆを通過すると判定して、自動的にエアノズル１１７によるエアの噴射を開始するようにしてもよい。そして、フランジ部分Ｐｆをエアノズル１１７が通過仕切った後は、自動的にエアノズル１１７によるエアの噴射を停止する。

以上の操作、制御を鋼管Ｐの最上部まで行うことで、鋼管Ｐの内面全体を好適に塗装することができる。本発明の実施形態の塗装装置１０によれば、塗装ノズル１１５により、回転の遠心力で塗料を噴射するので、均一な塗装が可能である。また、塗装ノズル１１５が複数のノズル孔（下ノズル孔１１５ａ及び上ノズル孔１１５ｂ）を有するので、ノズル孔に目詰まりによる塗装不良を防止できる。

なお本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形や応用が可能であり、更に特徴を追加してもよい。例えば、上記実施形態で示した塗装装置１０の外観や構成（各部の位置等）は一例であり、同様の目的を達成できれば適宜改良、変更、置換可能である。そして、上記実施形態で説明した構成は、その全てが必須構成ではなく、その一部が欠けていてもよい。

例えば、上記実施形態の本体、支持部、駆動部、エアノズル１１７、ワイヤーブラシ１１８、各部の駆動機構、ワイヤー長調整機構等の構成は一例であり、任意改良してもよし、同等の性能の部品に置換してもよい。また、塗料タンク１０２、エアコンプレッサー１０３、塗料ポンプ１０４、塗料パイプ１０５、電源ユニット１０６、制御部１０７といった構成のスタックの順序は任意に変更してもよい。

また、３本の上センタリングアーム１０８、上センタリングアーム制御機構１０９、３本の下センタリングアーム１１０、下センタリングアーム制御機構１１１は、塗装部となる塗装ノズルよりも上部に設けられていたが、支持部が塗装部の下部に設けられていてもよい。また、エアノズル１１７やワイヤーブラシ１１８も少なくとも塗料が吐出する塗装部よりも下にあればよく、本実施形態の位置に限定されない。

上記実施形態では、塗装装置１０の各部はコントローラ３０からの操作信号に基づいて、制御部１０７の制御のもと動作するようになっていたが、トルクセンサ、ジャイロセンサ、段差センサ等のセンサを設けて、センサによる検出結果に応じて、各部（上センタリングアーム制御機構１０９によるトルク制御、エアノズル１１７のエア噴射等）を自動で動作させるようにしてもよい。また、塗装装置１０の動作を予めプログラミングしておき、プログラムに沿って動作させるようにしてもよい。

上記実施形態の塗装ノズル１１５は、上下２つのノズル孔が設けられていたが、３つ以上のノズル孔が設けられていてもよい。また、上ノズル孔１１５ｂを無くして、下ノズル孔１１５ａまたはカップ部１１５ｃの上方の開口部から塗料を吐出する構成としてもよい。また、各ノズル孔と同じ円周上に複数のノズル孔を設けてもよい。これによち、塗料の吐出量を増やすことができ、塗装の高速化が期待できる。

また、上記実施形態の塗装ノズル１１５は、図４に示したように、側面の中央部分がくびれたつづみ型の形状となっていたが、形状はこれに限定されず、円筒型で、側面の下部の下ノズル孔１１５ａの近傍位置のみが側方に突出（例えば他の部分よりも１ｃｍ突出）しており、円周方向の直径が最大となる突出部を有する形状であってもよい。つまり、側面上部は側方に突出していなくてもよい。

その他、上記実施形態で示した構成、制御手順などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。

１０ 塗装装置
２０ 巻上げ器
３０ コントローラ
１０１ 巻き上げワイヤー
１０２ 塗料タンク
１０３ エアコンプレッサー
１０４ 塗料ポンプ
１０５ 塗料パイプ
１０６ 電源ユニット
１０７ 制御部
１０８ 上センタリングアーム
１０９ 上センタリングアーム制御機構
１１０ 下センタリングアーム
１１１ 下センタリングアーム制御機構
１１２ 本体パイプ
１１３ カメラ
１１４ 塗装ノズル回転シャフト
１１５ 塗装ノズル
１１６ ブラシ回転シャフト
１１７ エアノズル
１１８ ワイヤーブラシ
Ｐ 鋼管製の柱部材（鋼管）

Claims (10)

1. 鉄塔の鋼管の頂部から該鋼管の内部に挿入可能な本体と、
   前記鋼管の内面に当接して前記鋼管の中心軸上に前記本体が位置するように支持する支持部と、
   前記本体に取り付けられ、前記鋼管の内面に向けて塗料を吐出することで前記鋼管の内面を塗装する塗装部と、を備え、
   前記塗装部は、
   カップ型の形状であって、塗料を貯留可能なカップ部と、
   前記カップ部を前記本体の中心軸周りに回転させる駆動部と、を備え、
   前記カップ部は、
   側面に設けられた第１のノズル孔と、
   前記第１のノズル孔より上方であって、側面に設けられた第２のノズル孔と、を備え、
   前記塗装部は、前記カップ部を回転させて発生する遠心力により、前記第１のノズル孔または前記第２のノズル孔から、前記カップ部に貯留される塗料を吐出することにより前記鋼管の内面を塗装する
   塗装装置。
2. 前記カップ部は、高さ方向に直径が異なり、側面下部に直径が最大となる突出部を有し、
   前記第１のノズル孔は、突出部近傍に設けられる
   請求項１に記載の塗装装置。
3. 前記塗装装置は、前記カップ部の上部に設けられた開口からも塗料を吐出可能である
   請求項１に記載の塗装装置。
4. 前記塗装部から噴射された塗料を上方に飛散させるように空気を噴射可能であるエアノズルを備える
   請求項１に記載の塗装装置。
5. 前記エアノズルは、前記本体の中心軸周りに回転可能に設けられる
   請求項４に記載の塗装装置。
6. 前記エアノズルは、前記カップ部の回転方向とは反対方向に回転可能に構成される
   請求項５に記載の塗装装置。
7. 前記本体に接続され、前記本体を前記鋼管内の上下方向に移動させる巻き上げワイヤーを備え、
   前記支持部は、前記巻き上げワイヤーの巻き上げにより発生する前記本体の中心軸周りトルクを抑制するトルク制御部を備える
   請求項１に記載の塗装装置。
8. 複数のワイヤーで構成され、前記鋼管の内面に塗料を塗布するワイヤーブラシを備える
   請求項１に記載の塗装装置。
9. 少なくとも前記塗装部を撮影可能なカメラを備える
   請求項１に記載の塗装装置。
10. 塗装装置の本体を鉄塔の鋼管の頂部から該鋼管の内部に挿入するステップと、
    前記塗装装置の支持部により前記鋼管の内面に当接して前記鋼管の中心軸上に前記本体が位置するように支持するステップと、
    前記塗装装置の塗装部により前記鋼管の内面に向けて塗料を吐出することで前記鋼管の内面を塗装する塗装ステップと、を備える塗装方法であって、
    前記塗装部は、
    カップ型の形状であって、塗料を貯留可能なカップ部と、
    前記カップ部を前記本体の中心軸周りに回転させる駆動部と、を備え、
    前記カップ部は、
    側面に設けられた第１のノズル孔と、
    前記第１のノズル孔より上方であって、側面に設けられた第２のノズル孔と、を備え、
    前記塗装ステップでは、前記カップ部を回転させて発生する遠心力により、前記第１のノズル孔または前記第２のノズル孔から、前記カップ部に貯留される塗料を吐出することにより前記鋼管の内面を塗装する
    塗装方法。

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