(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平な軸線を中心として回転するように設けられた回転体と、該回転体に取り付けられた樹脂粉末収容用のタンクと、該タンクの開口部に設けられ、前記回転体の軸線に直角な垂直面内に位置させたライニングを施すべき中空体の一端開口部を連通連結可能な連結部と、該連結部内に、前記タンクと中空体との連通を断続するよう設けられたバタフライバルブであって、互いに平行に配置された複数の回転軸と各回転軸に取り付けられた弁板とを有する前記バタフライバルブとを備え、前記タンクを、前記中空体の内容積の５０〜７０％の樹脂粉末を収容する大きさとしたことを特徴とする中空体内面への樹脂粉末溶着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、管体やタンク等の中空体の内面に樹脂粉末を溶着させて塗装又はライニングを行うための、中空体の内面への樹脂粉末溶着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、金属管の内面の腐食を防止したり、該面の耐摩耗性を向上させるために、該面に樹脂粉末を溶着させて塗装又はライニングすることが行われている。このような樹脂粉末の管体内面への溶着において重要なことは、形成された樹脂膜厚さを均一とすること、管体内への樹脂粉末の供給や余剰樹脂粉末の回収を効率良く行うことなどである。そしてこれらを実現した装置として、水平軸線を中心として回転する回転円盤に、ライニングを施すべき管体を垂直面内で連通連結する連結部を有すると共にその連結部に開閉自在のシャッターを設けた構成の樹脂粉末収容タンクを取り付けた装置が知られている（特公昭５４−４４０１９号公報参照）。この装置では、タンク内に樹脂粉末を収容し、連結部を上向きとした状態で、その連結部に加熱した管体の下端開口部を連結して保持させ、且つ管体の上端開口部を盲蓋で閉じ、次いで、回転円盤を約１８０°回転させて、管体の上下位置を逆転させ且つシャッターを開いてタンク内の樹脂粉末を管体内に充満させ、その後、シャッターを閉じ、必要時間、連続的又は間欠的に回転円盤を回転又は揺動させて、管体の内面に樹脂粉末を溶着させ、その後、管体とタンクの上下位置を復元し、シャッターを開いて管体内の余剰樹脂粉末をタンク内に回収するという動作によって管体内面への塗装又はライニングを施していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の方法及び装置では、ライニングすべき管体の中に樹脂粉末を充満させているため、タンク内には管体の内容積よりも大量の樹脂粉末を収容しなければならず、そのためタンクが大型化し、それに伴いタンク及び管体を取り付けるべき回転円盤も大型化するという問題があった。また、大量の樹脂粉末を用いるため、その大量の樹脂粉末をタンクから管体に或いはその逆に移し変える際に樹脂粉末がひしめき合って流れが悪くなり、樹脂粉末の移し変えに長時間を要し、生産性が悪いと共に被膜厚さにむらを生じるという問題もあった。特に、ライニングすべき管体として大径のもの（例えば、内径１．５ｍ程度のもの）を用いる場合には、この問題点は重大となっている。
【０００４】
更に、従来は、タンクの開口を開閉するためのシャッターとして、対向する凹形の溝のガイド内に遮蔽板を移動可能に設けたスライド式のものを用いているが、このスライド式のシャッターでは、凹溝と移動する遮蔽板との摩擦により金属粉が発生し、ライニング被膜中に混入して品質を低下させるとか、摺動面の摩擦熱によって樹脂粉末が粒化し、凹溝に目詰まりを生じて遮蔽板の移動が出来なくなり、不良品発生の原因となるという問題があった。また、凹溝は構造上、外部に開口しているため、樹脂粉末が外部に漏れることが多く、不経済であり、環境も悪くし、飛び散った粉末が加熱した管体の外面に付着し、防錆塗装をする際塗料を弾く為塗装の障害となり、これを取り除くという余分な作業をしなければならないという問題もあった。更に、スライド式のシャッターでは、タンクの開口を開く際、遮蔽板をタンクの外部に引き出すため、そのためのスペースも必要とし、装置の設置スペースが大きく必要となる等の問題もあった。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決すべくなされたもので、装置の小型化を図ることができると共に、ライニングすべき管体等の中空体に対する樹脂粉末の供給、排出時間を短縮でき、更に不良品の発生を抑制し且つ外部への樹脂粉末の漏れを防止することのできる、中空体内面への樹脂粉末溶着装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題点を解決するため、水平な軸線を中心として回転するように設けられた回転体と、その回転体に取り付けられた樹脂粉末収容用のタンクと、そのタンクの開口部に設けられ、前記回転体の軸線に直角な垂直面内に位置させたライニングを施すべき中空体の一端開口部を連通連結可能な連結部とを備えた装置において、前記タンクを前記中空体の内容積の５０〜７０％の樹脂粉末を収容する大きさとすると共に、該タンクと中空体との連通を断続するため、前記連結部に、互いに平行に配置された複数の回転軸と各回転軸に取り付けられた弁板とを有するバタフライバルブを設けるという構成を備えたものである。
【０００７】
【作用】
上記構成の本発明装置では、ライニングを施すべき管体等の中空体を樹脂粉末を溶着しうる温度以上に加熱し、その一端の開口部を、前記中空体の容積の５０〜７０％の樹脂粉末を収容したタンクに連通連結して保持させ、反対端に開口部がある場合にはその開口部を盲板等で閉じ、次いで回転体を回転させ、タンクが中空体よりも上方に位置する適当な時点で、バタフライバルブを開いてタンク内の樹脂粉末を中空体内に供給し、その後、バタフライバルブを閉じることにより、中空体内にその容積の５０〜７０％の樹脂粉末を閉じ込めることができる。そしてこの状態で回転体を回転させると、中空体は垂直面内で回転することとなり、その回転によって内部の樹脂粉末が中空体に相対的に移動し、中空体内面に接触し溶着される。この際、中空体内に封入された樹脂粉末は中空体の内容積の５０％以上であるので、その樹脂粉末の上面は、常に中空体の垂直断面の中心以上の高さとなっており、このため、中空体を１回転以上回転させることにより、樹脂粉末は中空体内面の全てに必ず接触することとなり、内面全体へのライニングを行うことができる。ライニング終了後は、タンクが中空体の下方に来た時点でバタフライバルブを開くことで、余剰樹脂粉末を元のタンク内に戻すことができる。ここで、タンクの大きさを、中空体の内容積の７０％以下の樹脂粉末を収容するものとしたことにより、従来のように中空体内に樹脂粉末を充満させて溶着を行う場合に比べてタンクが小型化されており、従って、装置全体の小型化が可能である。また、従来に比べて使用樹脂粉末量が少ないため、樹脂粉末をタンクから中空体へ送る際或いはその逆の際における樹脂粉末の流れが良く、樹脂粉末量が少ないことと相まって、中空体への供給時間及びタンクへの回収時間が短縮され、生産性を向上できると共に、樹脂粉末の供給、回収時に生じる被膜の厚みむらの発生を抑制できる。更に、バタフライバルブは、複数の弁板を定位置で９０度往復回転することにより開閉できるので、従来用いていたスライド式のシャッターの場合に生じていたような金属粉の発生や摩擦熱の発生がほとんどなく、且つ外部へ樹脂粉末が漏れるということもほとんどない。
【０００８】
【実施例】
以下、図面に示す本発明の好適な実施例を説明する。図１は本発明の一実施例による中空体内面への樹脂粉末溶着装置を正面側から見た概略断面図、図２はその装置の概略側面図であり、１は回転軸、２はその回転軸１を水平に且つ回転自在に保持した軸受、３は正逆回転可能なモータ、４は減速機、５は回転軸１に固定された歯車、６は減速機４の出力軸に固定された歯車で、歯車５、６は互いに噛み合っている。かくして、モータ３を駆動することにより、その回転を減速機４、歯車６、５を介して回転軸１に伝達可能である。７は回転軸１の一端に装着された円盤状の回転体であり、回転軸１の回転により水平な軸線Ｏ−Ｏを中心として回転可能である。８は、その回転体７の前面に取り付けられた樹脂粉末収容用のタンクであり、回転体７の回転軸線Ｏ−Ｏから離れた位置に配置され、且つその回転軸線Ｏ−Ｏに向いた開口部８ａを備えている。このタンク８は開口部８ａの近傍に、内部の樹脂粉末９の排出を良好にするためのテーパ部８ｂを備えている。ここでタンク８の大きさとしては、ライニングを施すべき管体等の中空体１１の内容積の５０〜７０％の樹脂粉末９を収容する大きさに選定するものであり、本実施例では６０％に選定している。
【０００９】
１０はタンク８の開口部８ａに設けられた連結部であり、回転体７の回転軸線Ｏ−Ｏに直角な垂直面内に位置させた中空体１１の一端開口部を連通連結可能となっている。すなわち、連結部１０に中空体１１の一端開口部を押し付け、チャック装置１３により外れないようにチャックすることにより、中空体１１をタンク８に連通させることができると共に、その中空体１１の軸線を回転体７の回転軸線Ｏ−Ｏに直角な垂直面内に位置させることが可能となっている。ここで、チャック装置１３は回転体７に直角に設けた取付板１４に設けており、エアシリンダ１３ａにより進退する爪１３ｂとその爪１３ｂを任意の位置で押圧緊締する油圧シリンダ１３ｃとにより構成され、エアシリンダ１３ａを作動して爪１３ｂを中空体１１のフランジ上に位置させ、油圧シリンダ１３ｃを作動して爪１３ｂを連結部１０に押し付けることで、中空体１１を連結部１０にチャック可能である。なお、チャック装置１３の構造は図示の実施例に示すものに限らず、適宜変更可能である。
【００１０】
連結部１０には図３に拡大して示すように、互いに平行に配置された複数の回転軸１５ａにそれぞれ弁板１５ｂを取り付けた構成のバタフライバルブ１５が設けられている。回転軸１５ａには、各弁板１５ｂを、実線で示すように直線状に並んだ閉位置から、二点鎖線で示すように連結部１０の軸線に平行とした開位置まで、９０度回転させるためのロータリーアクチュエータ１５ｃ（図２参照）が連結されており、そのロータリーアクチュエータの動作によって各弁板１５ｂを９０度往復回転させ、タンク８と中空体１１との連通を断続することが可能である。このようなバタフライバルブ１５は、従来用いていたスライド式のシャッターとは異なり、単に連結部１０内で９０度往復回転させることで開閉できるため、金属粉が出たり、摩擦熱による樹脂の粒化を生じるということがなく、また、樹脂粉末の外部への漏れが発生しにくく、しかも、占有面積も小さくて済み、従来のスライド式のシャッターの欠点を解消できる。図１、図２において、１７は中空体９の他方の開口部に取り付けられた盲板、１８は回転軸１の端部に設けられ、エアシリンダ１３ａ、油圧シリンダ１３ｃ、ロータリーアクチュエータ１５ｃ等に圧空、圧油を供給する回転継手である。
【００１１】
次に、上記構成の装置によるライニング動作を説明する。
図４（ａ）に示すように、タンク８に樹脂粉末９を満たし、バタフライバルブ１５を閉じた状態で、回転体７をタンク８が上向きとなる位置に停止させ、連結部１０の上に、樹脂粉末を溶着可能な温度に加熱した中空体１１を取り付け、固定する。この時、タンク８及びそれに取り付けられた中空体１１の中心軸線は回転体７の回転軸線Ｏに直角な垂直面内に位置すると共に回転体７の回転軸線Ｏを通る位置となっている。なお、図中、Ｐは中空体１１の垂直断面の中心点である。また、説明の便宜上、回転体７（及びそれに保持されたタンク８、中空体１１）の角度位置は、回転軸線Ｏに対して垂直方向上方を基準位置（０°）とし、回転体７の回転方向に角度を数えてゆくものとする。
【００１２】
図４（ａ）に示すようにタンク８の上に中空体１１をセットした後、回転体７が右方向に回転する。この回転により、タンク８及び中空体１１が図４（ｂ）、（ｃ）に示すように回転し、タンク８が中空体９よりも上方で且つ下向きとなる状態へと移行する。そして、予め設定した角度位置〔本実施例では、図４（ｃ）に示すように、中空体１１の先端が垂直より１３５°回転し、従ってタンク８が左上３１５°となる位置〕に達した時点でバタフライバルブ１５が開き、図４（ｄ）、（ｅ）に示すようにタンク８内の樹脂粉末９が中空体１１内に入る。そして、予め設定した角度位置〔本実施例では、図４（ｆ）に示すように、中空体１１の先端が垂直より２２５°回転し、従ってタンク８が右上４５°となる位置〕に達した時点でバタフライバルブ１５が閉じる。ここで、少なくとも、バタフライバルブ１５が開いてから閉じるまでの回転体７の回転速度は、その間に、タンク８内の全樹脂粉末９が中空体１１内に送り込まれるように定められており、従って、バタフライバルブ１５が閉じた時点で中空体１１内には、タンク８内に収容していた全樹脂粉末９が、従って中空体１１の内容積の約６０％の樹脂粉末が封入されることとなる。
【００１３】
バタフライバルブ１５を閉じた後、回転体７は右方向の回転を続ける。これにより、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、中空体１１が垂直面内で回転し、その回転によって内部の樹脂粉末９が中空体１１に対して相対的に移動し、加熱した中空体１１の内面に接触して溶着される。この際、中空体１１内の樹脂粉末９は中空体１１の内容積の約６０％あるので、その上面は、常に中空体１１の垂直断面の中心点Ｐを越える高さとなっており、このため、中空体１１を１回転以上回転させることにより、樹脂粉末９は中空体１１の内面の全てに必ず接触することとなり、内面全体へ溶着される。なお、この時の回転体７の回転速度は、バタフライバルブ１５を開いて樹脂粉末９をタンク８から中空体１１に供給する時の回転速度に等しくする必要はなく、中空体１１内面の各領域への樹脂粉末９の接触、溶着を良好に且つ均等に行い得るような回転速度を適宜採用するものであり、通常、１〜１５ｒｐｍ程度に、好ましくは３〜１０ｒｐｍ程度に定められる。回転体７が予め定めた時間だけ右方向に回転した後、今度は反対方向に回転し、更に中空体１１の内面への樹脂粉末９の溶着を継続する。このように、中空体１１を右方向のみならず左方向にも回転させると、中空体１１の内面の各領域への樹脂粉末の接触機会が均等化し、ライニング被膜の厚さむらを小さくできる。
【００１４】
中空体１１が右方向に所定時間回転し、次いで左方向にも所定時間回転し、合わせて、必要なライニング被膜厚さを形成するのに要する時間の回転を行った後、図６（ａ）に示すように、タンク８が中空体１１よりも下方となり、タンク８の開口部が上向きとなる所定の角度位置〔本実施例では、図６（ａ）に示すように、中空体１１の先端が垂直より３１５°回転し、従ってタンク８が左下１３５°となる位置〕に達した時点でバタフライバルブ１５が開き、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように中空体１１内の余剰樹脂粉末９が中空体１１内に戻る。そして、予め設定した角度位置〔本実施例では、図６（ｄ）に示すように、中空体１１の先端が垂直より４５°回転し、従ってタンク８が右下２２５°となる位置〕に達した時点でバタフライバルブ１５が閉じる。このようにして、余剰樹脂粉末９がタンク８内に回収され、ライニング動作が終了する。
【００１５】
なお、上記の動作説明では、中空体１１に樹脂粉末９を供給し、中空体１１を右回転させ、次いで左回転させた後、中空体１１内の樹脂粉末９をタンク８に回収してライニング動作を終了しているが、中空体１１の右回転、左回転の切替えは１回に限らず、必要に応じ複数回行ってもよい。また、上記実施例では、中空体１１として両端が開口した直管を示しているが、上記装置でライニング可能な中空体１１としては、必ずしも直管状のものに限らず、エルボ等の湾曲したものでもよく、更には管体に限らず、タンク等であってもよい。
【００１６】
次に、上記構成の装置によって、内径１．８ｍφ×長さ３．５ｍの直管状の中空体の内壁にポリエチレン樹脂粉末を用いてライニングを施した場合の例を示す。この時使用した装置は、回転体７に取り付けたタンク８の内容積が５．６ｍ３  、そのタンク８の底部の回転半径（回転軸線Ｏからの距離）が２．５ｍである。このタンク８内に５．３ｍ３  のポリエチレン樹脂粉末を満たした状態で、２６０°Ｃに加熱した中空体１１をセットし、図４（ｃ）〜（ｆ）の９０度の回転を５秒で行って、樹脂粉末を中空体１１に供給した。その後、回転体７を、回転速度３ｒｐｍで右方向に１分間、次いで左方向に１分間、回転させてライニングを行い、最後に図６（ａ）〜（ｄ）の９０度の回転を５秒で行って、中空体１１内の余剰粉末樹脂をタンク８に戻した。得られたライニング被膜の厚みは、１．５±０．３ｍｍであり、比較的均一であった。
【００１７】
なお、従来方法によって、上記した内径１．８ｍφ×長さ３．５ｍの直管状の中空体のライニングを行う場合には、使用するタンク８としては、当然中空体の内容積に相当する量の樹脂粉末を収容可能なように、約１０ｍ３  程度の内容積のものとする必要があり、この大きさのタンクを上記実施例に用いたタンク８の代わりに取り付けた場合は、その底部の回転半径が約３ｍ以上となり、上記実施例よりも必要とするスペースが大きくなる。また、この樹脂粉末の中空体への充填及び余剰樹脂粉末の中空体からの回収に要する時間は、樹脂粉末の流れにくさによって３０秒以上となることから、上記実施例に比べて時間がかかり、生産性が劣ると共に、この時間の長さが膜厚差の一要因となっていた。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、ライニングを施すべき中空体に連結して樹脂粉末を供給するために使用するタンクの容量を、前記中空体の内容積の５０〜７０％の樹脂粉末を収容する大きさとしたことにより、タンクを小型化して装置全体を小型化することができ、更にタンクから中空体への樹脂粉末の供給時間及び中空体からタンクへの余剰樹脂粉末の回収時間を短縮して、生産性を上げると共に被膜厚さのむらを小さくすることができるという効果を有している。また、タンクと中空体との連通を断続する手段としてバタフライバルブを用いたことにより、従来のスライド式のシャッターに比べて、金属粉の発生や発熱が少なく、このため不良品の発生を防止でき、しかも樹脂粉末の外部への漏れがほとんど生じないので、樹脂粉末の無駄な消費を防止できると共に、環境を悪くするとか、飛び散った粉末によるトラブルの発生を防止でき、更に、占有面積を小さくできる等の効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による中空体内面への樹脂粉末溶着装置を正面側から見た概略断面図
【図２】その装置の概略側面図
【図３】上記実施例に用いている連結部の概略断面図
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、タンク内の樹脂粉末を中空体に供給する動作を説明するもので、それぞれ、回転体が異なる角度位置に回転した状態を示す概略断面図
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、中空体への樹脂粉末の溶着動作を説明するもので、それぞれ、回転体が異なる角度位置に回転した状態を示す概略断面図
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、中空体内の樹脂粉末をタンクに回収する動作を説明するもので、それぞれ、回転体が異なる角度位置に回転した状態を示す概略断面図
【符号の説明】
１  回転軸
２  軸受
３  モータ
７  回転体
８  タンク
９  樹脂粉末
１０  連結部
１１  中空体
１３  チャック装置
１５  バタフライバルブ
【図１】
0003544000.tif 000002
【図２】
0003544000.tif 000003
【図３】
0003544000.tif 000004
【図４】
0003544000.tif 000005
【図５】
0003544000.tif 000006
【図６】
0003544000.tif 000007