WO2019244935A1

WO2019244935A1 - 塗装用ノズル

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Publication number: WO2019244935A1
Application number: PCT/JP2019/024315
Authority: WO
Inventors: 菊地隆; 八嶋治; 池袋紘一
Original assignee: 本田技研工業株式会社
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2019-12-26
Also published as: JPWO2019244935A1; CN112334235A; US20210245190A1; JP6951573B2

Abstract

塗装装置（１０）に用いられる塗装用ノズル（２４）は、塗料を供給する塗料通路（８８）と、エアを供給するエア通路（９０ａ、９０ｂ）と、前記塗料通路（８８）及び前記エア通路（９０ａ、９０ｂ）の接続されるノズルプレート（５２）とを有している。このノズルプレート（５２）には、塗料とエアとを合流させ混合させる合流部（１２６）と、前記塗料と前記エアとを混合させた状態で前記合流部（１２６）から塗料粒子として吐出する吐出ポート（１２０）とを備えている。また、ノズルプレート（５２）の内部には、合流部（１２６）と吐出ポート（１２０）とを接続し、先端側となる前記吐出ポート（１２０）に向かって先細状となるテーパ部（１２４）を有している。

Description

塗装用ノズル

　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、特表２００３－５０６２１０号公報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、特表２００６－５２１２０６号公報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。

　上述した特表２００３－５０６２１０号公報及び特表２００６－５２１２０６号公報の塗装装置では、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くと共に、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。

　本発明の一般的な目的は、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にある。

　本発明の態様は、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口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つ以上の吐出口が設けられ、合流部から吐出口の先端側に向かって先細状となるテーパ部を有する。

　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用ノズルにおいて、供給された塗料と流体とを合流させるボディの合流部から、塗料と流体とが混合された塗料粒子を吐出する吐出口の先端側に向かって先細状となるテーパ部を備えている。

　従って、ボディ内の合流部において、塗料と流体とがそれぞれボディの先端側へと流通し合流部において混合された状態で吐出口から外部へと吐出される際、混合された塗料（塗料粒子）が合流部からテーパ部を通ることで内壁面に沿って吐出口へと好適に導かれる。その結果、吐出口から吐出される塗料の均一性を向上させ、且つ、塗料の直進性を高めることができるため、塗装用ノズル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用ノズルを含む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４のＶ－Ｖ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６に示す塗装用ノズルの分解斜視図である。図６のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った塗装用ノズルの全体断面図である。図８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６のＸ－Ｘ線に沿った一部省略断面図である。図１０における吐出ポート近傍の拡大断面図である。図８における吐出ポート近傍を示す拡大断面図である。

　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とを有している。

　そして、基部１４と第１アーム部１６、該第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の先端には塗装装置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、該フレーム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各塗装用ノズル２４へと塗料が供給される。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、金属製材料から形成され、塗装ロボット１２に連結される円環状の取付部２８と、該取付部２８から立設して塗装用ノズル２４を保持するベース部３０と、該ベース部３０の幅方向中央に立設して前記塗装用ノズル２４を位置決めする位置決め部３２とを備え、前記取付部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。

　ベース部３０は、断面略Ｕ字状に形成され、取付部２８に対して斜め上方に向かって所定長さだけ延在するように立設し、且つ、幅方向（図２及び図４中、矢印Ａ方向）に所定幅となるように略長方形状に形成される。

　そして、ベース部３０には、取付部２８に臨む一端面とは反対方向となる他端面に複数の塗装用ノズル２４が配置され、この塗装用ノズル２４は、前記ベース部３０の幅方向（矢印Ａ方向）に並列となるように配置される。詳細には、図２及び図５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、ベース部３０の長手方向（図５中、矢印Ｂ方向）に沿って６個ずつとなる合計１２個設けられている。

　また、ベース部３０には、塗装用ノズル２４のボディ本体４６が挿入される挿入孔３４が形成され、この挿入孔３４は、断面矩形状に形成されベース部３０の一端面から他端面まで貫通し、前記塗装用ノズル２４の数量に対応して同数設けられる。

　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、必要に応じた数量で適宜配置すればよい。

　位置決め部３２は、ベース部３０の他端面に対して所定間隔離間して略平行に設けられるバー部材３６と、該バー部材３６の両端部を前記ベース部３０に対して固定する一対の脚部３８とからなり、この脚部３８は、ベース部３０における長手方向両端部の幅方向中央に対して直交するように設けられ、それぞれボルト４０を介して固定されている。すなわち、脚部３８は、ベース部３０の長手方向（矢印Ｂ方向）と直交し、該ベース部３０から離間する方向に向かって立設するように設けられている。

　バー部材３６は、例えば、長尺な平板状に形成され、ベース部３０の長手方向（矢印Ｂ方向）に沿って設けられると共に、各塗装用ノズル２４を位置決めするための複数のピン孔４２を有している。このピン孔４２は、塗装用ノズル２４の数量に対応した数量設けられ、バー部材３６の長手方向（図５中、矢印Ｂ方向）に沿ってそれぞれ等間隔離間し、且つ、該長手方向と直交する幅方向（矢印Ａ方向）にも所定間隔離間した二列で形成されている。

　すなわち、ピン孔４２は、バー部材３６の長手方向に沿って６個ずつ設けられ、幅方向にそれぞれ２個ずつとなる合計１２個設けられている。

　また、バー部材３６は、その長手方向に沿った両端部が、一対の脚部３８に対してそれぞれ固定ボルト４４で固定されることで、ベース部３０の他端面から所定間隔離間した状態で保持される。

　そして、バー部材３６の各ピン孔４２に対し、後述する各塗装用ノズル２４に設けられた位置決めピン８６がそれぞれ挿入されることでフレーム２２に対して各塗装用ノズル２４の相対的な位置決めがなされる。

　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６～図８に示されるように、例えば、ボディ本体４６と、該ボディ本体４６の端面を覆う中間ボディ４８と、カバープレート５０を挟んで先端に設けられるノズルプレート５２とを含む。このボディ本体４６、中間ボディ４８、カバープレート５０、ノズルプレート５２が、塗装用ノズル２４を構成するボディとして機能する。

　なお、塗装用ノズル２４におけるボディ本体４６側を基端側（図６中、矢印Ｃ１方向）、ノズルプレート５２側を先端側（図６中、矢印Ｃ２方向）として説明する。

　ボディ本体４６は、断面矩形状のブロック体からなり、その一側面には、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５４と、塗料の供給される塗料供給ポート５６とが開口し、前記パイロットポート５４が基端側（矢印Ｃ１方向）、前記塗料供給ポート５６が先端側（矢印Ｃ２方向）となるように形成される。

　そして、パイロットポート５４及び塗料供給ポート５６にはそれぞれ継手５８を介してチューブ６０が接続されている。また、パイロットポート５４及び塗料供給ポート５６は、ボディ本体４６の内部に向かって延在する第１及び第２連通路６２、６４（図８参照）とそれぞれ連通している。

　一方、ボディ本体４６の内部には、図８に示されるように、切替バルブ６６の収納される収納孔６８が形成され、この収納孔６８は、ボディ本体４６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７０と連通している。

　また、収納孔６８は、第１及び第２連通路６２、６４を通じてパイロットポート５４及び塗料供給ポート５６とそれぞれ接続され連通している。

　そして、図７及び図８に示されるように、ボディ本体４６の基端側（矢印Ｃ１方向）から収納孔６８の内部に切替バルブ６６が挿入されて収納され、この切替バルブ６６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）を内部に有している。この弁体の移動によって第２連通路６４を通じた塗料供給ポート５６と連通孔７０との連通状態を切り替えている。

　さらに、ボディ本体４６の先端には、図７～図９に示されるように、連通孔７０と連通して径方向外側へと拡径した塗料チャンバー７２が形成されると共に、該塗料チャンバー７２の外周側には後述するエア供給ポート８２からのエアが供給されるエアチャンバー７４が形成される。

　この塗料チャンバー７２は、断面円形状でボディ本体４６の先端中央に形成されると共に、中間ボディ４８の基端に臨むように開口している。そして、切替バルブ６６の切替作用下に塗料供給ポート５６と連通孔７０とが連通すると、第２連通路６４及び連通孔７０を通じて塗料が塗料チャンバー７２へと供給される。一方、エアチャンバー７４は、塗料チャンバー７２とは非連通で該塗料チャンバー７２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４６の先端には、エアチャンバー７４の外周側となる位置に第１連結ピン７６が設けられ、この第１連結ピン７６が軸方向（矢印Ｃ２方向）に突出し隣り合う中間ボディ４８のピン孔７８（図８参照）へとそれぞれ嵌合される。これにより、ボディ本体４６と中間ボディ４８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８０によって一体的に連結される。

　中間ボディ４８は、ボディ本体４６と略同一断面となる断面矩形状に形成され、ボディ本体４６の先端側（矢印Ｃ２方向）に当接して連結されると共に、その一側面にはエア供給ポート８２が開口し、継手５８を介して接続されたチューブ６０を通じてエア（流体）が供給される。なお、このエア供給ポート８２は、ボディ本体４６における塗料供給ポート５６の開口した一側面と同一面となる中間ボディ４８の一側面に形成される。

　また、中間ボディ４８には、図４～図８に示されるように、エア供給ポート８２の形成される一側面とは反対側となる他側面に、軸方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）と直交方向に突出した突部８４を有している。この突部８４は断面矩形状に形成され、先端側（矢印Ｃ２方向）となる端面から突出した位置決めピン８６を備える。

　そして、各塗装用ノズル２４がフレーム２２に装着される際、位置決めピン８６が前記フレーム２２におけるバー部材３６のピン孔４２へとそれぞれ挿入されることで、各塗装用ノズル２４が、フレーム２２のベース部３０に対して所定位置で位置決めされる。

　一方、中間ボディ４８の内部には、図８及び図９に示されるように、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８８と、該塗料通路８８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９０ａ、９０ｂとが形成される。

　この塗料通路８８は、例えば、１０本設けられ、その基端が中間ボディ４８の基端面で開口してボディ本体４６の塗料チャンバー７２に臨むように配置することで連通すると共に、前記塗料チャンバー７２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８８は、同一の通路径で形成され、円周上に等間隔離間して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４８の高さ方向（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、図９及び図１０に示されるように、その先端側（矢印Ｃ２方向）が該高さ方向と直交する幅方向（矢印Ｅ方向）において、互いに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８８は、中間ボディ４８の先端において、それぞれ高さ方向中央に開口し、図７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、この塗料通路８８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４８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９０ａ、９０ｂは、中間ボディ４８の幅方向（矢印Ｅ方向）に所定幅を有し、図７～図９に示されるように、中間ボディ４８の基端側（矢印Ｃ１方向）に形成されエア供給ポート８２と連通する一対の第１エア通路部９２と、該第１エア通路部９２の先端から前記中間ボディ４８の先端まで延在する一対の第２エア通路部９４とからなる。第１エア通路部９２は、中間ボディ４８の軸方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って所定長さだけ延在し、該中間ボディ４８の基端に開口してボディ本体４６のエアチャンバー７４と連通している。

　第１エア通路部９２の内側及び外側には、ボディ本体４６と中間ボディ４８との間にシールリング９６がそれぞれ挟持され、前記ボディ本体４６と前記中間ボディ４８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９４は、第１エア通路部９２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４８の先端において高さ方向中央から上下方向（図７中、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４８の先端において、高さ方向中央に複数の塗料通路８８が開口し、この塗料通路８８を挟んだ上下にエア通路９０ａ、９０ｂの先端が幅方向（矢印Ｅ方向）に沿って長尺状となるように開口している（図７～図９参照）。詳細には、上方に形成された一方のエア通路９０ａと、下方に設けられた他方のエア通路９０ｂとが、中間ボディ４８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４８の先端には、上方に開口したエア通路９０ａよりさらに上方、下方に開口したエア通路９０ｂよりさらに下方となる位置に、それぞれ第２連結ピン９８（図７参照）が設けられている。この第２連結ピン９８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５０のピン孔（図示せず）へとそれぞれ嵌合される。これにより、中間ボディ４８とカバープレート５０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１００によって互いに連結される。

　カバープレート５０は、例えば、図７及び図８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４８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１０２を有している。インナーノズル部１０２は、カバープレート５０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５０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１０４が形成され、この中間塗料通路部１０４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４８の塗料通路８８と連通すると共に、先端側がインナーノズル部１０２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１０４の数量は、中間ボディ４８の塗料通路８８及びインナーノズル部１０２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５０には、中間ボディ４８のエア通路９０ａ、９０ｂの先端に臨む位置にそれぞれ複数の中間エア通路部１０６が形成される。この中間エア通路部１０６は、軸方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って貫通して先端が開口し、中間塗料通路部１０４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１０４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１０２（中間塗料通路部１０４）に対し、それぞれ上下に１０本ずつの中間エア通路部１０６が形成される。

　そして、カバープレート５０には、図７及び図８に示されるように、中間エア通路部１０６の上下に設けられた複数のボルト孔１０８に６本の締結ボルト１００がそれぞれ挿通され、中間ボディ４８のねじ孔１１０に対して螺合されることで前記カバープレート５０が前記中間ボディ４８の先端に対して連結される。

　また、カバープレート５０と中間ボディ４８との間には、エア通路９０ａ、９０ｂ（中間エア通路部１０６）と塗料通路８８（中間塗料通路部１０４）を囲むガスケット１１２が設けられ、前記エア通路９０ａ、９０ｂの間からのエアの漏出を防止すると共に、塗料通路８８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５０において、中間エア通路部１０６が中間ボディ４８のエア通路９０ａ、９０ｂと連通し、中間塗料通路部１０４が塗料通路８８と連通する。

　ノズルプレート５２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５０の先端に当接し、該カバープレート５０の基端側（矢印Ｃ１方向）から挿通された締結ボルト１１４によって連結される。

　一方、ノズルプレート５２の先端には、図６～図８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１１６が形成され、この先端凹部１１６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Ｃ２方向）へ突出した塗料吐出部１１８が形成される。

　塗料吐出部１１８には、図６～図８に示されるように、先端凹部１１６に対して断面矩形状で所定高さだけ突出し、エアの混合された塗料を吐出する複数の吐出ポート（吐出口）１２０が前記幅方向（矢印Ｅ方向）に沿って一直線状に開口している。

　この吐出ポート１２０は、図１０～図１２に示されるように、塗料吐出部１１８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、断面円形状で略一定径で軸方向に延在し、後述する吐出通路１２２の先端と接続されている。なお、吐出ポート１２０は、塗料通路８８及び中間塗料通路部１０４と同数、すなわち、１０個設けられる。

　一方、ノズルプレート５２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、先端側（矢印Ｃ２方向）に形成され吐出ポート１２０に接続され連通するテーパ部１２４と、該テーパ部１２４の基端に形成され塗料とエアとが混合される合流部１２６とを有し、ノズルプレート５２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（図１０参照）。

　テーパ部１２４は、その基端から先端側（矢印Ｃ２方向）に向かって徐々に先細状となるように形成され、最も小径となる先端が吐出ポート１２０と同一径で接続され連通すると共に、最も大径となる基端が合流部１２６と同一径で接続され連通している。

　合流部１２６は、軸方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿って略一定径で形成され、その基端側にはインナーノズル部１０２の先端が挿入され、該インナーノズル部１０２の外周面と吐出通路１２２の内周面との間には、図１０～図１２に示されるように、径方向において環状となる環状通路１２８が形成される。すなわち、合流部１２６は、インナーノズル部１０２の直径よりも大きな直径で形成される。

　また、図１１に示されるように、この合流部１２６の基端側（矢印Ｃ１方向）の直径Ｆに対し、テーパ部１２４の軸方向に沿った長さＬが前記直径Ｆの２倍以上となるように設定される（Ｌ≧２Ｆ）。

　そして、この合流部１２６において、インナーノズル部１０２（中間塗料通路部１０４）から供給された塗料と環状通路１２８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５２には、その基端側（矢印Ｃ１方向）に開口した断面略矩形状のエア集合室１３０が形成され、このエア集合室１３０は、カバープレート５０における全て（２０本）の中間エア通路部１０６に臨むように形成されて連通している。

　また、エア集合室１３０は、その先端側において各吐出通路１２２の環状通路１２８と連通している。そして、カバープレート５０の中間エア通路部１０６から供給されたエアがエア集合室１３０を通じて各吐出通路１２２の環状通路１２８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からテーパ部１２４、吐出ポート１２０へと送り出され、この吐出ポート１２０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のボディ本体４６がベース部３０側となり、パイロットポート５４等を有した一側面が幅方向外側、位置決めピン８６を有した他側面が幅方向内側となるように各塗装用ノズル２４を配置する。

　そして、ボディ本体４６の基端をフレーム２２の挿入孔３４へそれぞれ挿入することで、幅方向に２列で長手方向に沿ってそれぞれ６個となるように、各塗装用ノズル２４が前記フレーム２２の所定位置で位置決めされる。また、幅方向に隣接する一方の塗装用ノズル２４の突部８４と他方の塗装用ノズル２４の突部８４とが、フレーム２２の幅方向中央において互いに対向するように配置される。

　次に、図４に示される一組の塗装用ノズル２４の突部８４とカバープレート５０との間に形成された空間に対してバー部材３６を挿入し、そのピン孔４２を各塗装用ノズル２４の位置決めピン８６に対して挿入する。これにより、図４及び図５に示されるように、長尺なバー部材３６によって各塗装用ノズル２４が、フレーム２２の長手方向及び幅方向においてさらに位置決めされた状態となる。

　そして、バー部材３６の両端部を、図５に示されるように、フレーム２２に設けられた一対の脚部３８に対して固定ボルト４４で固定することにより、１２個の塗装用ノズル２４が前記フレーム２２及び位置決め部３２によって確実に位置決めされた状態で固定され、フレーム２２に対して複数の塗装用ノズル２４が連続的に装着された塗装装置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５４、塗料供給ポート５６及びエア供給ポート８２に対してそれぞれ継手５８及びチューブ６０を接続することで装着作業が完了する。

　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６０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５４及びエア供給ポート８２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５４に供給されたパイロットエアが第１連通路６２を通じて切替バルブ６６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５６から第２連通路６４を通じてボディ本体４６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７０から塗料チャンバー７２へと供給される。

　そして、この塗料チャンバー７２へと供給された塗料は、１０本の塗料通路８８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８８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８８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８８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４８の高さ方向中央に集まると共に、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４８の先端において高さ方向中央に位置し、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５０の各中間塗料通路部１０４へと供給される。この中間塗料通路部１０４も塗料通路８８と同数となる１０本設けられているため、塗料通路８８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１０４へと供給される。

　そして、中間塗料通路部１０４を通じてインナーノズル部１０２の先端まで流れた塗料が、ノズルプレート５２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８２へと供給されたエアは、エア通路９０ａ、９０ｂ及びエアチャンバー７４へと供給された後、二股状に形成されたエア通路９０ａ、９０ｂの第１及び第２エア通路部９２、９４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８に示されるように、エア通路９０ａ、９０ｂ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）に向かって高さ方向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４８の先端まで流れたエアは、カバープレート５０における複数の中間エア通路部１０６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５２のエア集合室１３０へと供給される。このエア集合室１３０から複数の吐出通路１２２へと流れ、インナーノズル部１０２の外側となる環状通路１２８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１０２から吐出された塗料と環状通路１２８からのエアとが所定の割合で混合される。

　この合流部１２６においてエアと塗料の混合された塗料粒子が、先端に向かって先細状となったテーパ部１２４に沿って先端側へと送出され、その先端から吐出ポート１２０を通じて外部へと吐出される。この際、合流部１２６と吐出ポート１２０とを接続するテーパ部１２４が、合流部１２６側となる基端側から先端側に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている。そのため、このテーパ部１２４の内壁面に沿って塗料が送られることで直進性が高まると共に、エアと塗料とがより好適に混合され塗料粒子の微粒化が促進される。

　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へと均等に吐出し、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６６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６６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５６と塗料通路８８との連通を遮断する。これにより、吐出ポート１２０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８２に対するエアの供給を継続することで、吐出ポート１２０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。

　なお、上述した塗装装置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い。例えば、切替バルブ６６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、幅方向一方の塗装用ノズル２４と、幅方向他方の塗装用ノズル２４とを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。

　すなわち、複数の塗装用ノズル２４を含む塗装装置１０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。

　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４６の塗料供給ポート５６に塗料が供給され、中間ボディ４８のエア供給ポート８２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５２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ポート１２０とを備え、前記合流部１２６から前記吐出ポート１２０の先端側に向かって先細状となるテーパ部１２４を有している。

　従って、塗料供給ポート５６から供給された塗料と、エア供給ポート８２から供給されたエアとが先端側となるノズルプレート５２側へと流通し、合流部１２６において混合された状態で吐出ポート１２０へと供給される際、前記吐出ポート１２０の上流側において、前記合流部１２６から前記吐出ポート１２０側に向かって先細状となるテーパ部１２４を前記塗料粒子が通ることで好適に吐出ポート１２０へ向かって導かれ外部へと吐出されるため、それに伴って吐出される塗料粒子の直進性を高めることができると同時に微粒化を向上させることができる。

　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、テーパ部１２４の軸方向（矢印Ｃ１、Ｃ２方向）に沿った長さＬを、合流部１２６の上流側の直径Ｆに対して２倍以上となるように設定することにより、２倍未満の場合と比べて前記テーパ部１２４の傾斜が緩やかとなり、前記テーパ部１２４に沿って流れる塗料粒子の直進性をより効果的に高めることができると同時に、該塗料粒子の微粒化をより一層促進させることが可能となる。

　さらに、合流部１２６の上流側において、軸線上となる内側に塗料の供給される中間塗料通路部１０４を設け、該中間塗料通路部１０４の外側にエアの供給される環状通路１２８を設けることにより、塗料とエアとを予めノズルプレート５２内の合流部１２６で合流させ、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。

　さらにまた、複数の塗料通路８８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７２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８８の先端が、幅方向に沿って一直線状となるように配置することで、各塗料通路８８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７２から複数の塗料通路８８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、複数の吐出ポート１２０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。

　またさらに、塗料及びエアを供給する構造を均一化しており、その塗料とエアとが合流する合流部１２６を、それぞれの吐出ポート１２０に対応した数量とすることにより、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。

　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。

Claims

　塗料を供給する塗料供給路（８８、１０４）と、流体を供給する流体供給路（９０ａ、９０ｂ、１０６）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（４６、４８、５０、５２）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（１２６）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口（１２０）とを備えた塗装用ノズル（２４）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つ以上の吐出口が設けられ、前記合流部から前記吐出口の先端側に向かって先細状となるテーパ部（１２４）を有する、塗装用ノズル。
　請求項１記載の塗装用ノズルにおいて、
　前記テーパ部の軸方向に沿った長さは、前記合流部の上流側直径に対して２倍以上となるように設定される、塗装用ノズル。
　請求項１又は２記載の塗装用ノズルにおいて、
　前記合流部の上流側において、軸線上となる内側に前記塗料供給路が形成され、該塗料供給路の外側に前記流体供給路が形成される、塗装用ノズル。
　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、
　前記塗料供給路は、前記ボディ内において略円周状に配置された塗料通路（７２）と接続され、該塗料通路から前記合流部に向かって軸線に対する直交方向に一直線状となるように配置され、且つ、前記塗料供給路の距離が略同一に設定される、塗装用ノズル。
　請求項３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口に対応した同数で設けられる、塗装用ノズル。