WO2019049614A1 - 筒体塗装装置 - Google Patents

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昂史 藤田
三浦 雄一
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Abstract

筒体塗装装置(1)は、筒体の内部に挿入可能な塗装ヘッド(10)と、塗装ヘッドに設けられ、塗装ヘッドの長手方向と交差する方向に塗料を吐出する複数の塗装ガン(40)と、複数の塗装ガンのうち、第1塗装ガン(40A)及び第2塗装ガン(40B)のいずれか一方から塗料を吐出するとき、他方を覆う回転カバー(80)と、を有し、を有し、複数の塗装ガンは、それぞれ別系統の塗料供給装置(20A、20B)と接続されている。

Description

筒体塗装装置
 本開示は、筒体塗装装置に関する。
 本願は、2017年9月7日に日本に出願された特願2017-171966号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 下記特許文献1には、ジェットエンジンシャフトのように細長い筒体の内面に塗装膜を形成する筒体塗装装置が開示されている。この筒体塗装装置は、筒体を水平に支持し且つ筒体の軸線を中心に回転駆動する支持台と、支持台に支持した筒体の表面と間隔を隔てて設けられたスプレーガンを筒体の軸線と平行に移動させて筒体の表面に塗料を噴射する塗装機と、を有し、筒体の一端から他端までその内面に塗装膜を形成する。
日本国特開2010-5505号公報
 ところで、筒体によっては、形成した塗装膜の上に、機能の異なる別の塗装膜やトップコーティング膜など、複数種の塗装膜を重ねて形成する場合がある。このような場合、従来では、塗装機のスプレーガンを洗浄分解し、塗料供給チューブを交換し、塗料を入れ替えた後、スプレーガンを再組み立てするなどしており、塗装時間よりもその段取りに時間がかかっていた。一方、塗料ごとに専用の塗装機を用意する場合には、塗料の種類及び筒体の種類に応じて複数台の塗装機を用意する必要があり、多額の設備投資が必要となっていた。
 本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、塗料の入れ換えに要していた時間を削減し、複数種の塗装膜を形成できる生産性の高い筒体塗装装置の提供を目的とする。
 本開示の一態様の筒体塗装装置は、筒体の内部に挿入可能な塗装ヘッドと、前記塗装ヘッドに設けられ、前記塗装ヘッドの長手方向と交差する方向に塗料を吐出する複数の塗装ガンと、前記複数の塗装ガンのうち、第1塗装ガン及び第2塗装ガンのいずれか一方から前記塗料を吐出するとき、他方を覆う回転カバーと、を有し、前記複数の塗装ガンは、それぞれ別系統の塗料供給装置と接続されている。
 また、上記一態様の筒体塗装装置において、前記第1塗装ガン及び第2塗装ガンは、前記塗装ヘッドの長手方向において互いに異なる位置に設けられていてもよい。
 また、上記一態様の筒体塗装装置において、前記塗料供給装置は、前記塗装ガンに接続される塗料供給チューブ及び空気供給チューブを有し、前記塗料供給チューブは、前記空気供給チューブよりも前記塗装ヘッドの中心軸近くを通るように配置されていてもよい。
 また、上記一態様の筒体塗装装置において、前記塗料供給チューブ及び前記空気供給チューブは、前記塗装ガンの吐出領域を避けて配置されていてもよい。
 また、上記一態様の筒体塗装装置において、前記塗装ヘッドは、前記塗装ガンを支持する支持板部を有し、前記支持板部は、前記塗装ガンの吐出領域から退避する面取り部を有していてもよい。
 また、上記一態様の筒体塗装装置において、前記回転カバーの回転を抑制するプランジャを有していてもよい。
 本開示によれば、塗料の入れ換えに要していた時間を削減し、複数種の塗装膜を形成できる生産性の高い筒体塗装装置が得られる。
本開示の実施形態における筒体塗装装置の全体構成図である。 本開示の実施形態における塗装ヘッドの内部構成図である。 図2における矢視A-A断面図である。 図2における矢視B-B断面図である。 図2における矢視C-C断面図である。 図2における矢視D-D断面図である。 図2に示す塗装ヘッドに設けられた回転カバーの平面図である。 図2に示す塗装ヘッドに設けられた回転カバーの側面図である。
 以下、本開示の実施形態の筒体塗装装置について図面を参照して説明する。
 図1は、本開示の実施形態における筒体塗装装置1の全体構成図である。
 筒体塗装装置1は、図1に示すように、筒体100の内面100aに塗装膜を形成する。本実施形態の筒体100は、例えば、上述した先行技術文献1と同様に、直管部101と拡径部102とを有するジェットエンジンシャフトである。筒体100は、長さ数メートルに対し、直管部101の内径が数十センチメール程度の細長い筒体である。
 筒体塗装装置1は、筒体100を水平に支持する支持台2と、筒体100の内面100aの塗装を行う塗装ヘッド10と、塗装ヘッド10に塗料を供給する塗料供給装置20A,20Bと、塗装ヘッド10を筒体100の内部に対し挿脱し得るように移動させる移動装置30と、を有する。
 支持台2は、筒体100を支持する複数のローラー3を有する。複数のローラー3は、筒体100の前後方向に間隔をあけて設けられる。また、ローラー3は、筒体100の軸線100Lを挟んだ左右方向(図1において紙面奥行方向)において一対で設けられる。ローラー3は、軸線100Lと平行に延びる回転軸回りに回転駆動することで、筒体100を軸線100L回りに回転させる。
 塗装ヘッド10は、筒体100の内部に軸線100Lに沿って挿入可能な外径を有する円筒形状を有している。塗装ヘッド10には、塗装ヘッド10の中心軸10Lが延びる長手方向と交差する方向に塗料を吐出する塗装ガン40が設けられている。本実施形態の塗装ガン40は、塗装ヘッド10の長手方向と直交する鉛直方向下向きに塗料を吐出する。なお、塗装ガン40の塗料の吐出方向は、鉛直方向に限らず、塗装ヘッド10の長手方向と交差する方向であれば、例えば、水平面を0°としたときに45°や60°といった斜め方向であってもよい。
 塗装ヘッド10は、アーム11を介して移動装置30に支持されている。アーム11は、塗料供給装置20A,20Bの塗料供給チューブ21A1,21B1及び空気供給チューブ22A1,22B1を内部に通すことが可能な円筒形状を有している。アーム11は、筒体100の全長と略同じ長さを有する。アーム11の先端部に塗装ヘッド10を支持し、アーム11の基端部が移動装置30の移動台車31に固定されている。
 移動台車31は、筒体100の軸線100Lと平行に設けられたガイドレール32に沿って移動する。ガイドレール32は、筒体100の全長と略同じ長さを有する。ガイドレール32には、図示しない無端状チェーンを介して移動台車31を移動させる駆動装置が設けられている。移動台車31がガイドレール32に沿って移動すると、塗装ヘッド10及びアーム11が筒体100の内部に対して挿脱される。
 図2は、本開示の実施形態における塗装ヘッド10の内部構成図である。図3は、図2における矢視A-A断面図である。図4は、図2における矢視B-B断面図である。図5は、図2における矢視C-C断面図である。図6は、図2における矢視D-D断面図である。図7Aは、図2に示す塗装ヘッド10に設けられた回転カバー80の平面図であり、図7Bは回転カバー80の側面図である。
 図2に示すように、塗装ヘッド10には、複数の塗装ガン40が設けられている。本実施形態では、筒体100の内面100aに2種類の塗装膜を形成するため、2つの塗装ガン40(第1塗装ガン40A及び第2塗装ガン40B)が設けられている。なお、筒体100の内面100aに3種類以上の塗装膜を形成する場合には、塗装ヘッド10に3つ以上の塗装ガン40を設けてもよい。
 塗装ヘッド10は、塗装ガン40を支持する支持板部50(第1支持板部50A及び第2支持板部50B)を有する。支持板部50は、塗装ガン40の吐出領域Wから退避する面取り部51を有する。面取り部51は、塗装ガン40から吐出される塗料の噴射角と略同じ角度で切り欠かれている。支持板部50は、図6に示すように、塗装ガン40を支持している。なお、図6では、第1塗装ガン40Aを支持する第1支持板部50Aの構成を示しているが、第2塗装ガン40Bを支持する第2支持板部50Bでも同様の構成となっている。
 第1支持板部50Aの背面側には、塗料供給装置20Aの空気供給チューブ22A1を取り付ける取付面53が形成されている。取付面53は、中心軸10Lに対して斜めに交差する面であり、取付面53から中心軸10Lに対して斜め方向に延びるチューブ取付孔54が形成されている。第1支持板部50Aの中心には、塗装ガン取付孔55が第1支持板部50Aの厚み方向に貫通して形成されており、チューブ取付孔54は、塗装ガン取付孔55の内面に連通している。
 第1塗装ガン40Aは、塗料を吐出するノズル部41と、ノズル部41に塗料と空気を供給する流路形成部42と、流路形成部42に塗料供給装置20Aの塗料供給チューブ21A1を固定する固定部43と、を有する。ノズル部41には、鉛直方向下方に開口する吐出孔41aが設けられている。流路形成部42は、塗装ガン取付孔55の内面に嵌合している。流路形成部42の内部には、塗料が流通する第1流路42aと、空気が流通する第2流路42bと、が形成されている。
 第1流路42aは、塗装ヘッド10の中心軸10Lに沿って延びる。第2流路42bは、第1流路42aの周囲に配置され、第1流路42aと平行に延びている。第1流路42aには、塗料供給チューブ21A1が挿入され、第1流路42aの後端は、固定部43が挿入可能な大きさに拡径している。固定部43は、第1流路42aの後端に嵌合することで、塗料供給チューブ21A1を流路形成部42に固定する。また、第2流路42bには、径方向外側に向かって延び、チューブ取付孔54と接続される接続流路42cが形成されている。
 第1流路42aに塗料供給チューブ21A1を介して塗料が供給され、第2流路42bに空気供給チューブ22A1を介して空気が供給されると、両者が混合されてノズル部41の吐出孔41aから所定圧で塗料が円錐状に吐出される。
 上記構成の第1塗装ガン40Aは、図2に示すように、塗装ヘッド10の長手方向において第2塗装ガン40Bと互いに異なる位置に設けられている。
 第1塗装ガン40Aを支持する第1支持板部50Aと第2塗装ガン40Bを支持する第2支持板部50Bは、連結ロッド60で連結されている。なお、第2支持板部50Bは、連結ロッド60を介して、アーム先端部61と連結されている。また、第1支持板部50Aは、連結ロッド60を介して、ヘッド先端部62と接続されている。つまり、ヘッド先端部62、第1支持板部50A、第2支持板部50B、アーム先端部61は、塗装ヘッド10の長手方向において間隔をあけて連結されている。
 アーム先端部61は、円筒状のアーム11の端部に嵌合している筒状体である。アーム先端部61には、中心軸10Lに沿って貫通する貫通孔61aが形成されている。貫通孔61aは、塗装ガン40の吐出側と反対側に配置される連結ロッド60をアーム先端部61に連結するために、中心軸10Lに対して塗装ガン40の吐出側に僅かに偏心している。貫通孔61aには、塗料供給チューブ21A1,21B1及び空気供給チューブ22A1,22B1が通されている。
 塗料供給チューブ21B1及び空気供給チューブ22B1は、第2塗装ガン40Bと接続されている。また、塗料供給チューブ21A1及び空気供給チューブ22A1は、第2支持板部50Bに形成された貫通孔52を通り、第1塗装ガン40Aと接続されている。
 このように、第1塗装ガン40Aと第2塗装ガン40Bは、それぞれ別系統の塗料供給装置20A,20Bと接続されている。
 塗料供給装置20Aは、図1に示すように、塗料供給チューブ21A1と接続されたタンク及びポンプなどからなる塗料供給源21Aと、空気供給チューブ22A1と接続されたタンク及びポンプなどからなる空気供給源22Aとを備える。塗料供給源21Aは、例えば、アルミ粉末を含む塗料を、塗料供給チューブ21A1を介して第1塗装ガン40Aに供給する。空気供給源22Aは、所定圧の空気を、空気供給チューブ22A1を介して第1塗装ガン40Aに供給する。
 塗料供給装置20Bは、塗料供給チューブ21B1と接続されたタンク及びポンプなどからなる塗料供給源21Bと、空気供給チューブ22B1と接続されたタンク及びポンプなどからなる空気供給源22Bとを備える。塗料供給源21Bは、例えば、第1塗装ガン40Aにより形成したアルミ含有膜の上に剥離を防止するトップコーティング膜を形成するための、トップコーティング塗料を、塗料供給チューブ21B1を介して第2塗装ガン40Bに供給する。空気供給源22Bは、所定圧の空気を、空気供給チューブ22B1を介して第2塗装ガン40Bに供給する。
 図2に示すように、塗料供給チューブ21A1は、空気供給チューブ22A1よりも塗装ヘッド10の中心軸10L近くを通るように配置されている。また、塗料供給チューブ21B1は、空気供給チューブ22B1よりも塗装ヘッド10の中心軸10L近くを通るように配置されている。具体的に、塗料供給チューブ21B1は、図5に示すように、アーム先端部61の貫通孔61aにおいて、空気供給チューブ22B1よりも塗装ヘッド10の中心軸10L近くを通り、空気供給チューブ22B1よりも曲がらないようにして第2塗装ガン40Bと接続される(図2参照)。
 塗料供給チューブ21A1は、塗料供給チューブ21B1と同様に、アーム先端部61の貫通孔61aにおいて、空気供給チューブ22A1よりも塗装ヘッド10の中心軸10L近くを通る(図5参照)。その後、塗料供給チューブ21A1は、図2に示すように、空気供給チューブ22A1と共に、第2塗装ガン40Bの吐出領域Wを避けるように、第2塗装ガン40Bの吐出側と反対側に形成された第2支持板部50Bの貫通孔52を通る。塗料供給チューブ21A1は、図4に示すように、第2支持板部50Bの貫通孔52においても、空気供給チューブ22A1よりも塗装ヘッド10の中心軸10L近くを通り、空気供給チューブ22A1よりも曲がらないようにして第1塗装ガン40Aと接続される(図2参照)。
 なお、図5に示されるように、アーム先端部61の貫通孔61aにおいて、塗料供給チューブ21A1,21B1の鉛直方向における位置は、中心軸10Lの鉛直方向における位置と略同一となるよう配置されている。
 図2に示すように、塗装ヘッド10には、固定カバー70と、回転カバー80とが設けられている。固定カバー70は、第1塗装ガン40A及び第2塗装ガン40Bの吐出側と反対側を覆う半円形に形成され、支持板部50に図示しない取付ボルトを介して固定されている。回転カバー80は、固定カバー70に対して相対的に回転可能に設けられ、図2に示すように、第1塗装ガン40A及び第2塗装ガン40Bのいずれか一方から塗料を噴射するとき、他方を覆う。
 回転カバー80は、図7A及び図7Bに示すように、塗装ヘッド10の中心軸10Lが延びる長手方向において互いに異なる位置に形成された第1開口80a及び第2開口80bを有する。第1開口80aは、塗装ヘッド10の長手方向において、第1塗装ガン40Aと対向可能な位置に設けられている。また、第2開口80bは、塗装ヘッド10の長手方向において、第2塗装ガン40Bと対向可能な位置に設けられている。第1開口80a及び第2開口80bは、回転カバー80の径方向において、互いに相反する方向(180°異なる方向)に開口している。
 図2に示すように、回転カバー80の両端部は、すべり軸受82A,82Bによって塗装ヘッド10の中心軸10L回りに回転可能に支持されている。すべり軸受82Aは、ヘッド先端部62の外周面に形成された段差部62aに摺動可能に係合している。すべり軸受82Aは、回転カバー80の開口端を閉塞する蓋体81に固定されている。また、回転カバー80は、蓋体81に固定されている。
 すべり軸受82Bは、図2に示すように、アーム先端部61の外周面に形成された段差部61bに摺動可能に係合している。回転カバー80は、すべり軸受82Bに図示しない取付ボルトを介して固定されている。
 図3に示すように、蓋体81には、回転カバー80の回転を抑制するプランジャ84が設けられている。プランジャ84は、蓋体81に形成されたプランジャ取付孔85に嵌合しており、図示しないバネによってプランジャ84の先端部84aを、ヘッド先端部62の外周面に向かって進退自在に押し付けている。
 ヘッド先端部62の外周面には、プランジャ84の先端部84aが係合する係合溝62bが形成されている。係合溝62bは、図3に示すように円弧状の断面輪郭を有しており、先端が丸まったプランジャ84の先端部84aが周方向に離脱可能に係合している。係合溝62bは、ヘッド先端部62の外周面に、中心軸10Lを挟んで一対で形成されている。一対の係合溝62bのうち、いずれか一方にプランジャ84が係合するとき、第1塗装ガン40A及び第2塗装ガン40Bのいずれか一方が回転カバー80によって覆われる。
 上記構成の筒体塗装装置1によれば、筒体100の内部に挿入可能な塗装ヘッド10と、塗装ヘッド10に設けられ、塗装ヘッド10の長手方向と交差する方向に塗料を吐出する複数の塗装ガン40と、を有し、複数の塗装ガン40は、それぞれ別系統の塗料供給装置20A,20Bと接続されている。したがって、塗料の入れ換え作業を行うことなく、2種類の塗料を吐出することができる。したがって、筒体100の塗装時間が従来よりも短縮され、生産性の高い生産ラインを構築できる。
 また、第1塗装ガン40A及び第2塗装ガン40Bは、図2に示すように、塗装ヘッド10の長手方向において互いに異なる位置に設けられている。この構成によれば、塗装ヘッド10を小径化できるため、ジェットエンジンシャフトのように筒体100の内径が小さい場合であっても、筒体100の内部に塗装ガン40を複数台配置することが可能となる。また、本実施形態では、図1に示すように、塗料供給源21A,21B及び空気供給源22A,22Bを、塗装ヘッド10から離れた場所に設けているため、塗装ヘッド10を小径化することができる。
 図2に示すように、塗料供給チューブ21A1(21B1)は、空気供給チューブ22A1(22B1)よりも塗装ヘッド10の中心軸10L近くを通るように配置されている。この構成によれば、塗料が流通する塗料供給チューブ21A1(21B1)を、空気供給チューブ22A1(22B1)よりも曲がらないようにして第1塗装ガン40A(第2塗装ガン40B)に接続することができる。アルミ粉末を含む塗料や、トップコーティング塗料は、空気よりも粘性などが大きいため、このように塗料供給チューブ21A1(21B1)の曲りによる圧力損失を低減することで、塗料の詰まりの発生を抑制できる。
 また、図2に示すように、塗料供給チューブ21A1及び空気供給チューブ22A1は、第2塗装ガン40Bの吐出領域Wを避けて配置されているため、第2塗装ガン40Bの塗料の噴射を阻害することはない。
 さらに、塗装ガン40を支持する支持板部50は、塗装ガン40の吐出領域Wから退避する面取り部51を有するため、塗料が支持板部50に付着してしまうことを抑制することができる。
 また、本実施形態では、第1塗装ガン40A及び第2塗装ガン40Bのいずれか一方(図2の例では第2塗装ガン40B)から塗料を吐出するとき、他方(図2の例では第1塗装ガン40A)を覆う回転カバー80を有する。この構成によれば、例えば、第2塗装ガン40Bから吐出された塗料が、筒体100の内部で霧状に広がったとしても、第1塗装ガン40Aの吐出孔41a(図4参照)などに付着してしまうことを抑制することができる。
 さらに、本実施形態では、図3に示すように、回転カバー80の回転を抑制するプランジャ84を設けているため、例えば、塗料を吐出する際の振動によっても、回転カバー80が回転しないようにすることができる。これにより、塗料を吐出していない塗装ガン40に塗料が付着してしまうことをより確実に抑制することができる。なお、塗料を切り替える場合には、筒体100の内部から塗装ヘッド10を引き抜き、回転カバー80を周方向に回転させることで、プランジャ84と係合溝62bとの係合を解除し、回転カバー80を180°回転させる。
 このように、上述の本実施形態によれば、塗料の入れ換えに要していた時間を削減し、複数種の塗装膜を短時間で形成できる生産性の高い筒体塗装装置1が得られる。
 以上、図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
 例えば、上述した実施形態では、複数の塗装ガンを、塗装ヘッドの長手方向において互いに異なる位置に設けた形態を例示したが、筒体の内径が大きい場合は、複数の塗装ガンを、塗装ヘッドの長手方向においてオーバーラップする位置に設けてもよい。また、複数の塗装ガンを、塗装ヘッドの長手方向の同一の位置において、相反する向きに塗料を吐出するように設けてもよい。
 本開示によれば、塗料の入れ換えに要していた時間を削減し、複数種の塗装膜を形成できる生産性の高い筒体塗装装置が得られる。
1 筒体塗装装置
10 塗装ヘッド
20A 塗料供給装置
20B 塗料供給装置
21A1 塗料供給チューブ
21B1 塗料供給チューブ
22A1 空気供給チューブ
22B1 空気供給チューブ
40 塗装ガン
40A 第1塗装ガン
40B 第2塗装ガン
50 支持板部
50A 第1支持板部
50B 第2支持板部
51 面取り部
80 回転カバー
84 プランジャ
W 吐出領域

Claims (6)

  1.  筒体の内部に挿入可能な塗装ヘッドと、
     前記塗装ヘッドに設けられ、前記塗装ヘッドの長手方向と交差する方向に塗料を吐出する複数の塗装ガンと、
     前記複数の塗装ガンのうち、第1塗装ガン及び第2塗装ガンのいずれか一方から前記塗料を吐出するとき、他方を覆う回転カバーと、を有し、
     前記複数の塗装ガンは、それぞれ別系統の塗料供給装置と接続されている、筒体塗装装置。
  2.  前記第1塗装ガン及び第2塗装ガンは、前記塗装ヘッドの長手方向において互いに異なる位置に設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載の筒体塗装装置。
  3.  前記塗料供給装置は、前記塗装ガンに接続される塗料供給チューブ及び空気供給チューブを有し、
     前記塗料供給チューブは、前記空気供給チューブよりも前記塗装ヘッドの中心軸近くを通るように配置されている、請求項1または2に記載の筒体塗装装置。
  4.  前記塗料供給チューブ及び前記空気供給チューブは、前記塗装ガンの吐出領域を避けて配置されている、請求項3に記載の筒体塗装装置。
  5.  前記塗装ヘッドは、前記塗装ガンを支持する支持板部を有し、
     前記支持板部は、前記塗装ガンの吐出領域から退避する面取り部を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の筒体塗装装置。
  6.  前記回転カバーの回転を抑制するプランジャを有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の筒体塗装装置。
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