(57)【要約】【課題】塗装装置の姿勢を変えても、塗装装置の内部へ溶剤が侵入する心配のない塗装技術を提供することを課題とする。【解決手段】  図（ａ）に示すように、塗料吐出口５６から吐出される塗料の速度Ｖｐが、溶剤吐出口５５から吐出される溶剤の速度Ｖｃより大きくなるように制御する。溶剤の速度Ｖｃが小さいと、重力作用で飛翔軌跡が下へ曲がる。一方、塗料は溶剤に比較して密度が大きく、且つ速度Ｖｐが大きい。【効果】図（ｂ）に示すように、強固な塗料の筒５９ができあがる。溶剤６０はこの塗料の筒６９で囲われる。そのため、溶剤６０が下方へ落下することが防止される。【選択図】図８
2011206670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料供給管へ塗料を供給する塗料供給手段と、
溶剤供給管へ溶剤を供給する溶剤供給手段と、
前記塗料供給手段により供給された塗料と前記溶剤供給手段により供給された溶剤とを噴霧する回転霧化式塗装ガンと、を用いてワークへ静電塗装を施す塗装方法であって、
前記回転霧化式塗装ガンは、前記溶剤供給管の先端面に形成される溶剤吐出口が、前記塗料供給管の先端面に形成される塗料吐出口で囲われており、
前記塗料吐出口から吐出される塗料の速度が、前記溶剤吐出口から吐出される溶剤の速度より大きく設定されていることを特徴とする塗装方法。
【請求項２】
塗料供給管へ塗料を供給する塗料供給手段と、
溶剤供給管へ溶剤を供給する溶剤供給手段と、
前記塗料供給手段により供給された塗料と前記溶剤供給手段により供給された溶剤とを噴霧する回転霧化式塗装ガンと、
前記塗料供給手段、前記溶剤供給手段及び前記回転霧化式塗装ガンを制御する制御手段とを備え、ワークへ静電塗装を施す塗装装置であって、
前記回転霧化式塗装ガンは、前記溶剤供給管の先端面に形成される溶剤吐出口が、前記塗料供給管の先端面に形成される塗料吐出口で囲われており、
前記制御手段は、前記塗料吐出口から吐出される塗料の速度が、前記溶剤吐出口から吐出される溶剤の速度より大きくなるように制御することを特徴とする塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に好適な塗装技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の塗装は、自動化が求められ、自動吹付け塗装システムが提案されている（例えば、特許文献１（図１（Ｂ））参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１は従来の塗装装置の原理図であり、塗装装置１００において、中心に配置されている塗料供給管１０１から塗料１０２が供給され、この塗料供給管１０１を囲う溶剤供給管１０３から溶剤１０４が供給される。
【０００４】
塗料供給管１０１及び溶剤供給管１０３を一括して囲う筒状シャフト１０５が高速で回転すると、筒状シャフト１０５の先端のベルカップ１０６も高速に回転する。すると、遠心力により、供給された塗料１０２と溶剤１０４は混合した形態でベルカップ１０６の先端から噴射される。
【０００５】
ところで、溶剤１０４は塗料１０２に比較して格段に粘性が小さい。すなわち、さらさらしている。そのために、矢印（１）のように、溶剤１０４の一部が溶剤供給管１０３の先端から垂れることがある。
仮に、塗装装置１００の先端が斜め上又は上に向いていると、垂れた溶剤１０４が矢印（２）のように、溶剤供給管１０３の外周面を伝わって流れ、塗装装置１００の内部要素（ベアリングなど）を傷めることがある。
【０００６】
対策として、溶剤供給管１０３と筒状シャフト１０５との間にシール部材を、介在させことが考えられるが、筒状シャフト１０５が高速回転体で、溶剤供給管１０３が非回転体であるため、シール部材の寿命が短くなることや高価なシール部材を使う必要があるなど、問題が残る。
【０００７】
そこで、塗装装置１００の姿勢に拘わらず、内部へ溶剤が侵入する心配のない塗装装置が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１５５３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、塗装装置の姿勢を変えても、塗装装置の内部へ溶剤が侵入する心配のない塗装技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、塗料供給管へ塗料を供給する塗料供給手段と、
溶剤供給管へ溶剤を供給する溶剤供給手段と、
前記塗料供給手段により供給された塗料と前記溶剤供給手段により供給された溶剤とを噴霧する回転霧化式塗装ガンと、を用いてワークへ静電塗装を施す塗装方法であって、
前記回転霧化式塗装ガンは、前記溶剤供給管の先端面に形成される溶剤吐出口が、前記塗料供給管の先端面に形成される塗料吐出口で囲われており、
前記塗料吐出口から吐出される塗料の速度が、前記溶剤吐出口から吐出される溶剤の速度より大きく設定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、塗料供給管へ塗料を供給する塗料供給手段と、
溶剤供給管へ溶剤を供給する溶剤供給手段と、
前記塗料供給手段により供給された塗料と前記溶剤供給手段により供給された溶剤とを噴霧する回転霧化式塗装ガンと、
前記塗料供給手段、前記溶剤供給手段及び前記回転霧化式塗装ガンを制御する制御手段とを備え、ワークへ静電塗装を施す塗装装置であって、
前記回転霧化式塗装ガンは、前記溶剤供給管の先端面に形成される溶剤吐出口が、前記塗料供給管の先端面に形成される塗料吐出口で囲われており、
前記制御手段は、前記塗料吐出口から吐出される塗料の速度が、前記溶剤吐出口から吐出される溶剤の速度より大きくなるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、溶剤吐出口が、塗料吐出口で囲われており、塗料吐出口から吐出される塗料の速度が、溶剤吐出口から吐出される溶剤の速度より大きく設定されている。溶剤が落下したとしても、この溶剤は塗料の筒で落下が阻止される。
したがって、本発明によれば、塗装装置の姿勢を変えても、塗装装置の内部へ溶剤が侵入する心配のない塗装技術が提供される。
【００１３】
請求項２に係る発明も同様に、溶剤吐出口が、塗料吐出口で囲われており、塗料吐出口から吐出される塗料の速度が、溶剤吐出口から吐出される溶剤の速度より大きく設定されている。溶剤が落下したとしても、この溶剤は塗料の筒で落下が阻止される。
したがって、本発明によれば、塗装装置の姿勢を変えても、塗装装置の内部へ溶剤が侵入する心配のない塗装技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】上塗り塗装ラインの概念図である。
【図２】クリア塗装設備の斜視図である。
【図３】塗装装置の構成図である。
【図４】塗装ガンの要部断面図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】図５の変更図である。
【図７】図５の更なる変更図である。
【図８】本発明の係る塗装装置の作用図である。
【図９】ベルの回転数とＮＶ値の関係を調べたグラフである。
【図１０】ベルの回転数とＬＷ値の関係を調べたグラフである。
【図１１】従来の塗装装置の原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【００１６】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、上塗り塗装ライン１０は、車体１１Ａ（英文字は場所を区別するために付した。）の搬送路１２に沿って配置され中塗り塗装までが施されている車体１１Ｂにベース塗装を施すベース塗装設備１３と、ベース塗装が施された車体１１Ｃを８０℃程度に加熱して塗膜中の水分を飛ばすフラッシュオフ設備１４と、次に車体１１Ｄにクリア塗装を施すクリア塗装設備１５と、ベース塗装及びクリア塗装からなる上塗り塗装が施された車体１１Ｅを加熱して塗膜を焼き付ける焼き付け設備１６とからなる。
【００１７】
上塗り塗装ライン１０中のクリア塗装設備１５の構成を詳しく説明する。
図２に示されるように、クリア塗装設備１５には、搬送路１２の両側方に左右の第１ロボット２１Ｌ、２１Ｒ（Ｌは上流から見て左、Ｒは同右を示す。以下同様）が配置され、これらの左右の第１ロボット２１Ｌ、２１Ｒの下流側に左右の第２ロボット２２Ｌ、２２Ｒが配置され、これらの左右の第２ロボット２２Ｌ、２２Ｒの下流側に左右の第３ロボット２３Ｌ、２３Ｒが配置されている。
【００１８】
この例では、第１ロボット２１Ｌ、２１Ｒで車体１１Ｄの上面を塗装し、第２ロボット２２Ｌ、２２Ｒと第３ロボット２３Ｌ、２３Ｒで車体１１Ｄの側面の塗装を行う。
【００１９】
右の第１ロボット２１Ｒは、ロボット本体２５と、このロボット本体２５の先端に設けられる塗装装置３０Ａと、この塗装装置３０Ａへ外部から塗料を供給する塗料供給路３１とからなる。
左の第１ロボット２１Ｌも同様である。
【００２０】
右の第２ロボット２２Ｒは、ロボット本体２５と、このロボット本体２５の先端に設けられる塗装装置３０Ｂと、この塗装装置３０Ｂへ外部から塗料を供給する塗料供給路３１と、塗装装置３０Ｂへ外部から溶剤を供給する溶剤供給路３２とからなる。
左の第２ロボット２２Ｌ及び左右の第３ロボット２３Ｌ、２３Ｒも同様であるため、符号を流用して、詳細な説明は省略する。
【００２１】
すなわち、左右の第１ロボット２１Ｌ、２１Ｒの塗装装置３０Ａには、溶剤供給路３２が接続されていない。
その他の塗装装置３０Ｂには、塗料供給路３１及び溶剤供給路３２が接続されている。
【００２２】
次に、塗装装置３０Ｂの詳細を説明する。
図３に示されるように、塗装装置３０Ｂは、塗料供給管３３へ塗料を供給する塗料供給手段３４と、溶剤供給管３５へ溶剤を供給する溶剤供給手段３６と、塗料供給手段３４により供給された塗料と溶剤供給手段３６により供給された溶剤とを噴霧する回転霧化式塗装ガン３７と、塗料供給手段３４、溶剤供給手段３６及び回転霧化式塗装ガン３７を制御する制御手段３８とを備えている静電塗装装置である。
【００２３】
回転霧化式塗装ガン３７は、ガン中心に配置される溶剤供給管３５と、この溶剤供給管３５を囲う塗料供給管３３と、この塗料供給管３３を囲い先端にベルカップ部４３ａを備え回転する筒状シャフト４３とからなる。
【００２４】
塗料供給手段３４は、先端が塗料供給管３３に繋がる塗料供給路３１と、この塗料供給路３１に介設されるポンプ４１とからなり、所定量の塗料を塗料供給管３３へ供給する。なお、ポンプ４１はギヤポンプ、ルーツポンプ、プランジャポンプの何れでも良い。ポンプ４１の回転速度を変えることで、塗料の流量を変更することができる。
【００２５】
溶剤供給手段３６は、先端が溶剤供給管３５に繋がる溶剤供給路３２と、この溶剤供給路３２に介設される溶剤押出機構４２とからなる。
溶剤押出機構４２は、例えば、溶剤を貯留するシリンダ４５と、このシリンダ４５に移動可能に収納されるピストン４６と、このピストン４６からシリンダ４５外まで延びるピストンロッド４７と、シリンダ４５外に配置されピストンロッド４７に繋がっているナット４８と、シリンダ４５外に配置されナット４８をシリンダ４５の軸方向へ移動させる送りねじ４９と、この送りねじ４９を正逆転させるモータ５１とからなる。
【００２６】
先ず、シリンダ４５の入口側に設けられている第１切替弁５２を開き、シリンダ４５の出口側に設けられている第２切替弁５３を閉じる。そして、モータ５１によりシリンダ内体積が増加する方向（図では左）にピストン４６を移動させると、シリンダ４５内へ溶剤を貯留することができる。
【００２７】
次に、シリンダ４５の入口側に設けられている第１切替弁５２を閉じ、シリンダ４５の出口側に設けられている第２切替弁５３を開く。そして、モータ５１によりシリンダ内体積が減少する方向（図では右）にピストン４６を移動させると、シリンダ４５から溶剤を吐出することができる。
モータ５１の回転速度を変更することでピストン４６の移動速度を変更することができ、溶剤の吐出流量を変更することができる。
【００２８】
制御手段３８は、塗料吐出口（図４、符号５６）から吐出される塗料の速度が、溶剤吐出口（図４、符号５５）から吐出される溶剤の速度より大きくなるように、溶剤供給手段３６及び塗料供給手段３４を制御する。
【００２９】
なお、溶剤押出機構４２は、シリンダ４５とピストン４６との間に漏れがないため、所定流量の溶剤を正確に吐出することができる。流速（流量）を変化させても正確さは維持できる。一方、ギヤポンプは、ポンプケースとギヤとの間に不可避的に漏れが発生するため、低流量では流速のばらつきが起こりやすい。そこで、本実施例では、高流速側をポンプ４１とし、低流速側を溶剤押出機構４２とした。
【００３０】
図４に示すように、溶剤吐出口５５が塗料吐出口５６で囲われている。
そして、図４の５−５線断面図である図５に示すように、大径の塗料供給管３３の中心に小径の溶剤供給管３５が配置されており、このような構造は二重管構造と呼ばれる。大径の塗料供給管３３の中心に小径の溶剤供給管３５を配置するだけで済むため、構造が単純である。
【００３１】
図５の変形例を図６、図７で説明する。
図６に示すように、塗料供給管３３の先端面５８に、複数個（この例では８個）の略半円断面の塗料吐出口５６を設け、これらの塗料吐出口５６で溶剤吐出口５５を囲うようにしても良い。図５の構造では、塗料供給管３３を何かに当てると、塗料供給管３３の中心が溶剤供給管３５の中心から外れように変形又は変位することがある。この点、図６の構造であれば、変形、変位が起こり難く、寸法精度が保たれる。
【００３２】
ところで、色替えの際に、溶剤で塗料供給管３３の先端面５８を洗浄することが試みられる。
その際には、図７に示すように、中心の溶剤吐出口５５を塗料吐出口５６で囲い、これらの塗料吐出口５６を洗浄液吐出口５７で囲うようにすることが有効である。
【００３３】
先端面５８を囲うように洗浄液吐出口５７Ｂがあるため、先端面５８をむら無く洗浄することができる。なお、洗浄液吐出口５７Ｂは、塗料吐出口５６又は塗料吐出管３３より大径な洗浄液吐出管としても良い。
【００３４】
以上の構成からなる塗装装置の作用を次に述べる。
図８（ａ）に示すように、塗料吐出口５６から吐出される塗料の速度Ｖｐが、溶剤吐出口５５から吐出される溶剤の速度Ｖｃより大きくなるように制御する。
溶剤の速度Ｖｃが小さいと、重力作用で飛翔軌跡が下へ曲がる。一方、塗料は溶剤に比較して密度が大きく、且つ速度Ｖｐが大きい。
【００３５】
図８（ｂ）に示すように、強固な塗料の筒５９ができあがる。溶剤６０はこの塗料の筒５９で囲われる。そのため、溶剤６０が下方へ落下することが防止される。
すなわち、塗装装置（図２、符号３０Ｂ）の姿勢を変えても、塗装装置の内部へ溶剤が侵入する心配のない塗装技術が提供される。
【００３６】
本発明者らは、本発明の塗装装置３０Ｂを用いて、回転速度とＮＶ値の相関及び回転速度とＬＷ値の相関を調べた。
ＮＶは、Ｎｏｎ  Ｖｏｌａｔｉｌｅの略号で、塗料の不揮発分を示す。
ＮＶ値は、（（乾燥後の塗料質量）／（乾燥前の塗料質量））×１００で求められる。
【００３７】
図９において、Ｐ１点は、調合された塗料のみ（溶剤を添加しない。）を、標準回転で垂直面に噴射した場合の値である。
【００３８】
回転速度を上げたＰ２点では、高速回転により塗料の粒が標準回転より小さくなる。粒が小さくなる程、比表面積（体積に対する表面積の割合）が増加する。塗料の粒の表面から溶剤が蒸発するため、比表面積が大きいほど、溶剤の蒸発量が増大する。この現象は塗装ガンからワークまで飛翔している間に顕著となる。
【００３９】
（乾燥前の塗料質量）は、ワークに塗料が当たった（付着した直後の）時点で計算される。
標準回転に比較して高速回転で飛ばされると、飛翔中に溶剤が多く蒸発する。すなわち、高速回転にするほど、（乾燥前の塗料質量）は小さくなる。結果、（乾燥後の塗料質量）／（乾燥前の塗料質量）×１００は大きくなる。そのため、ＮＶ値は、Ｐ２点がＰ１点より大きくなる。
【００４０】
一方、Ｐ３点は、４％の溶剤が添加された塗料を、標準回転で垂直面に噴射した場合の値である。
溶剤が添加されているため、（乾燥前の塗料質量）が大きくなり、結果、（乾燥後の塗料質量）／（乾燥前の塗料質量）×１００は小さくなる。そのため、Ｐ３点はＰ１点より小さくなる。
高速回転で、塗料を微細化することで、標準回転よりＮＶ値が上がることは上述した通りであり、結果、Ｐ４点はＰ３点より大きくなる。
【００４１】
ＮＶ値の好適範囲を、ｔ１〜ｔ２とすれば、この範囲から離れるＰ２点を、４％の溶剤を添加したことで範囲中のＰ４点にすることができたと言える。
このような処理の結果は、ＬＷ値で評価することができる。
【００４２】
ＬＷはＬｏｎｇ  Ｗａｖｅの略号であり、ＬＷ値はＷａｖｅｓｃａｎ（ＢＹＫ  Ｇａｒｄｎｅｒ社製）と呼ばれる測定器で測定される、塗膜の平滑度を示す指標である。具体的には、この測定器からレーザ光を塗膜表面に照射して、塗膜表面の反射光強度を検出し、塗膜表面の光学プロファイルを検出する。そして、光学プロファイルを数学的フィルタにかけ、塗膜表面のストラクチャを波長毎に分離し、測定した波長がある程度長いものを抽出して数値化する。この数値がＬＷ値である。
ＬＷ値が小さいほど表面が平滑であり、外観が良好であると言える。
【００４３】
ワークの垂直面（車体の側面に相当）に塗装を施し、乾燥させ、ＬＷ値を測定した結果を図で説明する。
図１０において、Ｐ１０点は、図９でのＰ１点での塗布条件と同じである。Ｐ１１点、Ｐ１３点、Ｐ１４点は、図９でのＰ２点、Ｐ３点、Ｐ４点での塗布条件と同じである。
【００４４】
Ｐ１１点が、Ｐ１０点よりＬＷ値が大きくなり、外観性が低下したのは、高速化により塗料の粒が微細化されたというプラス効果よりも、ＮＶ値が大きくなって塗料の流動性が低下したマイナス効果が顕著になったことがその理由と考えられる。
【００４５】
垂直面であっても、Ｐ１３点に示すように、溶剤を添加することにより、ＮＶ値が小さくなり、流動化が確保され、平坦化が促される。
Ｐ１４点は、高速化により塗料の粒が微細化されたというプラス効果が顕著になったと考えられる。
【００４６】
したがって、ワークの上面と側面とによって、塗装条件を変更することが有効となる。
【００４７】
【表１】
2011206670.tif 000003
【００４８】
車種Ａは、いわゆる高級車であり、良質な塗膜が要求される。
そこで、車体の上面に対しては、塗装ガンを標準回転させる。溶剤の供給は行わない。すなわち、図３において、第２切替弁５３を閉じておく。
また、車体の側面に対しては、塗装ガンを高速回転させると共に、溶剤の供給を行う。すなわち、図３において、第２切替弁５３を開き、溶剤押出機構４２を作動させる。
【００４９】
ボンネットやルーフなどの車体の上面を塗装する場合には、塗料粒子が被塗装面に塗着して凹凸が生じても、重力は被塗装面に垂直に作用するため、表面張力及び重力により、塗料粒子が被塗装面になじみやすく、良好な平滑性が得られ易い。
ところが、フェンダーやドアパネルなどの車体の側面を塗装する場合には、塗料粒子が被塗装面に塗着して凹凸が生じると、重力は被塗装面に沿って作用するので、重力により、塗料粒子が被塗装面となじみにくくなり、良好な平滑性が得られにくい。
【００５０】
車種Ｂは、いわゆる大衆車であり、標準の塗膜で差し支えない。
そこで、車体の上面／側面共に、塗装ガンを標準回転させる。溶剤の供給は行わない。すなわち、図３において、第２切替弁５３を閉じておく。
【００５１】
表から明らかなように、大衆車（車種Ｂ）に準備した塗料を用いる。そして、高級車（車種Ａ）の側面に、高速回転で、且つ４％程度の溶剤を加えた塗装を施すと、高品質な塗膜が得られる。
すなわち、高級車（車種Ａ）のために別途、高級な塗料を準備する必要はない。
結果、車種Ａと車種Ｂとが混在して流れてくる混流生産に、好適な上塗り塗装ラインが提供される。
【００５２】
尚、本発明は、車体の塗装に好適であるが、塗装対象物は車体の他、いわゆる白物家電品であってもよく、格別に対象物を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、車体の塗装に好適である。
【符号の説明】
【００５４】
３０Ｂ…塗装装置、３３…塗料供給管、３４…塗料供給手段、３５…溶剤供給管、３６…溶剤供給手段、３７…回転霧化式塗装ガン、３８…制御手段、５５…溶剤吐出口、５６…塗料吐出口、Ｖｃ…溶剤の速度、Ｖｐ…塗料の速度。
【図１】
2011206670.tif 000004
【図２】
2011206670.tif 000005
【図３】
2011206670.tif 000006
【図４】
2011206670.tif 000007
【図５】
2011206670.tif 000008
【図６】
2011206670.tif 000009
【図７】
2011206670.tif 000010
【図８】
2011206670.tif 000011
【図９】
2011206670.tif 000012
【図１０】
2011206670.tif 000013
【図１１】
2011206670.tif 000014