(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主剤と硬化剤とを混合した混合液剤を対象物に塗装する塗装装置であって、
前記混合液剤を外部に噴出する噴出部と、
前記主剤が流動する主剤用流路と、前記硬化剤が流動する硬化剤用流路と、前記主剤用流路を流動された前記主剤と前記硬化剤用流路を流動された前記硬化剤とを混合して前記混合液剤を生成する混合液剤用流路とが内部に設けられ、前記混合液剤を前記噴出部に供給する供給管と、
前記供給管の内部であって、前記混合液剤用流路と前記硬化剤用流路との接続部よりも前記硬化剤用流路における上流側に設けられ、少なくとも前記硬化剤用流路を流動する前記硬化剤を加温するための加温気体を流動させる加温気体用流路と、
を備えることを特徴とする塗装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の塗装装置において、
前記加温気体用流路には、内部で前記加温気体の乱流を発生させる乱流発生部が設けられていることを特徴とする塗装装置。
【請求項３】
請求項１に記載の塗装装置において、
前記加温気体用流路は、前記硬化剤用流路の周囲を囲むように形成されていることを特徴とする塗装装置。
【請求項４】
請求項３に記載の塗装装置において、
前記加温気体用流路は、螺旋状に形成されていることを特徴とする塗装装置。
【請求項５】
請求項３に記載の塗装装置において、
前記噴出部は回転可能に設けられ、
前記供給管の外側に前記噴出部を回転するためのエアタービンが設けられていることを特徴とする塗装装置。
【請求項６】
主剤と硬化剤とを混合した混合液剤を対象物に塗装する塗装方法であって、
主剤用流路を流動された前記主剤と、硬化剤用流路を流動された前記硬化剤とを混合して前記混合液剤を生成する混合液剤生成工程と、
前記混合液剤生成工程で生成された前記混合液剤を対象物に塗装する塗装工程と、
前記混合液剤生成工程の前で、少なくとも前記硬化剤用流路を流動する前記硬化剤を加温するための加温気体を加温気体用流路に流動させる加温工程と、
を備えることを特徴とする塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の液剤を混合した混合液剤を塗装する塗装装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装を行うために液体を噴霧するノズルとして、特許文献１のスリットノズルでは、液体流路を形成する２個の中間部材に加熱手段を設けることで、液体流路を流動する液体の固化を防いでいる。【０００３】
自動車の車体を構成する車体板等は、塗料である主剤と硬化剤とを混合した混合液剤を塗装するのが一般的である。このような塗装を行う塗装装置は、混合液剤を吐出するノズルヘッドと、ノズルヘッドを回転させるエアモータと、主剤が流動する主剤用流路、及び硬化剤が流動する硬化剤用流路が設けられた装置本体とを備え、エアモータにより回転されたノズルヘッドから混合液剤を吐出することで塗装を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０９３２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ノズルヘッドを回転させるために、エアモータのタービンにエアを供給する際、圧縮エアを大気解放する。このため、エア供給箇所を中心として、装置本体の温度が急冷し、硬化剤用流路を流動する硬化剤の温度も低下する。硬化剤の温度が低下した場合に、粘度上昇が発生しやすく、粘度上昇が発生した場合には、主剤と混合することができないことがあった。【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、硬化剤の温度低下を抑制することができる塗装装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の塗装装置は、主剤と硬化剤とを混合した混合液剤を対象物に塗装する塗装装置であって、前記混合液剤を外部に噴出する噴出部と、前記主剤が流動する主剤用流路と、前記硬化剤が流動する硬化剤用流路と、前記主剤用流路を流動された前記主剤と前記硬化剤用流路を流動された前記硬化剤とを混合して前記混合液剤を生成する混合液剤用流路とが内部に設けられ、前記混合液剤を前記噴出部に供給する供給管と、前記供給管の内部であって、前記混合液剤用流路と前記硬化剤用流路との接続部よりも前記硬化剤用流路における上流側に設けられ、少なくとも前記硬化剤用流路を流動する前記硬化剤を加温するための加温気体を流動させる加温気体用流路と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の塗装装置によれば、加温気体用流路に加温気体を流動させるので、硬化剤用流路を流動する硬化剤を加温することができる。これにより、硬化剤の温度低下を抑制し、主剤との混合不良を低減することができる。【０００９】
また、前記加温気体用流路には、内部で前記加温気体の乱流を発生させる乱流発生部が設けられていることが好ましい。【００１０】
この構成によれば、乱流発生部により、加温気体用流路内の加温気体は乱流にされるので、加温気体用流路内で加温気体を乱流にしないものに比べて、加温気体による硬化剤用流路への放熱量を上昇させることができる。【００１１】
さらに、前記加温気体用流路は、前記硬化剤用流路の周囲を囲むように形成されていることが好ましい。【００１２】
この構成によれば、より一層、加温気体による前記硬化剤用流路への放熱量を上昇させることができる。【００１３】
また、前記加温気体用流路は、螺旋状に形成されていることが好ましい。【００１４】
この構成によれば、より一層、加温気体による前記硬化剤用流路への放熱量を上昇させることができる。【００１５】
さらに、前記噴出部は回転可能に設けられ、前記供給管の外側に前記噴出部を回転するためのエアタービンが設けられていることが好ましい。【００１６】
この構成によれば、エアタービンにより噴出部を回転することで、噴出部から効率よく混合液剤を噴出することができる。【００１７】
本発明の塗装方法は、主剤と硬化剤とを混合した混合液剤を対象物に塗装する塗装方法であって、主剤用流路を流動された前記主剤と、硬化剤用流路を流動された前記硬化剤とを混合して前記混合液剤を生成する混合液剤生成工程と、前記混合液剤生成工程で生成された前記混合液剤を対象物に塗装する塗装工程と、前記混合液剤生成工程の前で、少なくとも前記硬化剤用流路を流動する前記硬化剤を加温するための加温気体を加温気体用流路に流動させる加温工程と、を備えることを特徴とする。【００１８】
本発明の塗装方法によれば、加温気体用流路に、硬化剤用流路を加温するための加温気体を流動させるので、硬化剤用流路を流動する硬化剤を加温することができる。これにより、硬化剤の温度低下を抑制し、主剤との混合不良を低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、硬化剤の温度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の塗装装置を示す側面図。
【図２】塗装ガンを示す上面図。
【図３】フィードチューブを示す斜視図。
【図４】フィードチューブを示す側面図。
【図５】フィードチューブを示すV−V線断面図。
【図６】フィードチューブを示すVI−VI線断面図。
【図７】フィードチューブを示すVII−VII線断面図。
【図８】エア排出流路が１個設けられた第２実施形態のフィードチューブを示す側面図。
【図９】フィードチューブを示すIX−IX線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１に示すように、塗装装置１０は、塗装ロボット１１と、ロボット制御装置１２と、塗装ユニット１３と、塗装制御装置１４とを備える。塗装装置１０は、自動車や自動２輪車の車体等を静電塗装する。なお、塗装ロボット１１を、塗装装置１０に含めなくてもよい。
【００２３】
塗装ロボット１１は、例えば、多軸多関節型のロボットであり、先端から順にアーム１１ａ〜１１ｄが設けられている。塗装ロボット１１は、各アーム１１ａ〜１１ｄの関節部（図示せず）を駆動する複数のモータ（図示せず）が設けられ、ロボット制御装置１２により駆動が制御される。
【００２４】
塗装ロボット１１の先端側のアーム１１ａには、塗装ユニット１３が装着されている。
【００２５】
ロボット制御装置１２は、塗装ロボット１１の複数のモータを駆動することで、各アーム１１ａ〜１１ｄを駆動して、アーム１１ａに装着された塗装ユニット１３を塗装対象物に対面する位置まで移動させる。
【００２６】
塗装ユニット１３は、アーム１１ａに装着される装着部２１と、装着部２１の先端部に設けられた塗装ガン２２とを備える。
【００２７】
図２に示すように、塗装ガン２２は、本体ケース３１と、エアモータ３２と、エアモータ３２により回転されるベル３３と、ベル３３に塗料を供給するフィードチューブ３４と、ベル３３に高電圧を印加して塗料を高電圧に帯電させる高電圧発生装置３５とを備える。塗装ガン２２は、主剤３６と硬化剤３７とを混合した混合液剤３８を塗料として車体に塗装する（図５参照）。
【００２８】
本体ケース３１は、ベル３３を回転可能に支持している。ベル３３は、先端側（図２における左側）に向かうにつれて径が大きくなる略円錐形状であり、フィードチューブ３４の先端部が挿通されている。ベル３３は、エアモータ３２により回転された際に、フィードチューブ３４から供給された混合液剤３８に遠心力を与える。エアモータ３２は、塗装制御装置１４により駆動が制御される。
【００２９】
本体ケース３１の先端面（図２における左側面）には、エア噴出孔３１ａが周方向（ベル３３の回転方向）に等間隔で複数形成されている。本実施形態では、複数のエア噴出孔３１ａから噴出されたエアは、回転するベル３３の遠心力によりその先端縁から噴霧された混合液剤３８と衝突し、混合液剤３８の微粒子化を促進すると共に、混合液剤３８の噴霧方向を中央に指向させる。
【００３０】
図３〜図７に示すように、フィードチューブ３４は、第１チューブ４１と、第２チューブ４２とを備え、各チューブ４１，４２は、例えばステンレスにより構成されている。
【００３１】
また、塗装ユニット１３は、主剤３６を塗装ガン２２に供給する主剤供給装置４６と、硬化剤３７を塗装ガン２２に供給する硬化剤供給装置４７とを備える。各供給装置４６，４７は、塗装制御装置１４により駆動が制御される。
【００３２】
第１チューブ４１には、主剤供給装置４６から供給された主剤３６の流路なる主剤用流路５１と、硬化剤供給装置４７から供給された硬化剤３７の流路となる硬化剤用流路５２と、混合液剤３８の流路となる混合液剤用流路５３とが形成されている。硬化剤用流路５２は、主剤用流路５１よりも後述する第１エア排出流路６２ａに近接するように形成されている。
【００３３】
主剤用流路５１を通った主剤３６と、硬化剤用流路５２を通った硬化剤３７とは、混合液剤用流路５３で混合されて混合液剤３８となり、混合液剤３８は混合液剤用流路５３を通ってベル３３に向けて吐出される。
【００３４】
混合液剤用流路５３には、混合液剤用流路５３内に入って混合された混合液剤３８を更に混合するための周知のスタティックミキサ５６が設けられている。スタティックミキサ５６は、複数の捩りエレメントを有し、各エレメントにより、混合液剤３８の流れを遮断及び誘導して、混合液剤３８を混合（撹拌）する。
【００３５】
塗装ユニット１３は、ホットエアをフィードチューブ３４に供給するホットエア供給装置６０が設けられている。ホットエア供給装置６０は、塗装制御装置１４により駆動が制御される。
【００３６】
第１チューブ４１には、ホットエア供給装置６０から供給されたホットエアの流路となるエア供給流路６１、第１エア排出流路６２ａ、第２エア排出流路６２ｂ及び第３エア排出流路６２ｃが形成されている。第２エア排出流路６２ｂ及び第３エア排出流路６２ｃは、左右対称で同じ形状で形成されている。
【００３７】
第１チューブ４１には、エア供給流路６１の下流端部と第１エア排出流路６２ａの上流端部とを連結する第１連結路６６ａと、第１エア排出流路６２ａの上流端部と第２エア排出流路６２ｂの上流端部とを連結する第２連結路６６ｂと、第１エア排出流路６２ａの上流端部と第３エア排出流路６２ｃの上流端部とを連結する第３連結路６６ｃとが形成されている。
【００３８】
第２チューブ４２は、第１チューブ４１の先端部から中央部の範囲を覆う。第２チューブ４２には、第２エア排出流路６２ｂの上流端部と第３エア排出流路６２ｃの上流端部とを連結する第４連結路６６ｄが形成されている。
【００３９】
第１連結路６６ａ及び第４連結路６６ｄは、第１チューブ４１及び第２チューブ４２の外周の全周に亘って形成されている。
【００４０】
エア供給流路６１には、複数の捩りエレメントを有する周知のスタティックミキサ７１が設けられ、第１エア排出流路６２ａには、スタティックミキサ７２が設けられている。また、第２，第３エア排出流路６２ｂ，６２ｃには、スタティックミキサ７３が設けられている。なお、スタティックミキサ５６，７１〜７３の長さは適宜変更可能である。
【００４１】
なお、フィードチューブ３４には、主剤３６及び硬化剤３７の種類（色や材料）を変更する際にベル３３を洗浄するために、先端面から洗浄液を吐出させるための洗浄液流路（図示せず）が形成されている。
【００４２】
［塗装工程］
塗装装置１０により、車体に混合液剤３８を塗装する場合、オペレータが操作パネル（図示せず）を操作して、塗装ロボット１１、塗装ガン２２を駆動するための塗装実行データを入力する。この塗装実行データに基づいて、ロボット制御装置１２は塗装ロボット１１を駆動して、図１に示すように、アーム１１ａに装着された塗装ユニット１３を所望する位置にセットする。
【００４３】
次に、塗装制御装置１４は、塗装ガン２２のエアモータ３２を駆動してベル３３を回転させ、且つ、高電圧発生装置３５を駆動してベル３３に高電圧を印加して塗料を高電圧に帯電させる。
【００４４】
また、塗装制御装置１４は、主剤供給装置４６を駆動して主剤用流路５１に主剤３６を供給させ、且つ、硬化剤供給装置４７を駆動して硬化剤用流路５２に硬化剤３７を供給させる。さらに、塗装制御装置１４は、ホットエア供給装置６０を駆動して、エア供給流路６１にホットエアを供給する。本実施形態では、例えば、主剤３６は、塗料（ウレタン樹脂塗料）と希釈剤（シンナー）とを混ぜたものから構成され、硬化剤３７は、イソシアネートから構成される。
【００４５】
主剤用流路５１に供給された主剤３６は、主剤用流路５１を通って混合液剤用流路５３に送られる。硬化剤用流路５２に供給された硬化剤３７は、硬化剤用流路５２を通って混合液剤用流路５３に送られる。混合液剤用流路５３に送られた主剤３６及び硬化剤３７は、混合されて混合液剤３８となる（混合液剤生成工程）。本実施形態では、主剤３６と硬化剤３７との混合比率は、主剤：硬化剤＝１６：１である。なお、主剤：硬化剤＝１６：１〜４：１の範囲内で適宜変更可能である。
【００４６】
また、エア供給流路６１に供給されたホットエアは、第１連結路６６ａを介して第１エア排出流路６２ａに送られる。第１エア排出流路６２ａに送られたホットエアは、第２，第３連結路６６ｂ，６６ｃを介して第２，第３エア排出流路６２ｂ，６２ｃに送られる。これにより、エア供給流路６１に供給されたホットエアは、第１〜第３連結路６６ａ〜６６ｃ及び第１〜第３エア排出流路６２ａ〜６２ｃを通って外部に排出される。
【００４７】
ホットエアが、エア供給流路６１、第１〜第３連結路６６ａ〜６６ｃ、及び第１〜第３エア排出流路６２ａ〜６２ｃを通ると、硬化剤用流路５２と混合液剤用流路５３との接続部分よりも上流側で硬化剤用流路５２を通る硬化剤３７が、ホットエアにより温められる（加温工程）。なお、第１〜第３エア排出流路６２ａ〜６２ｃの近くに設けられた主剤用流路５１を通る主剤３６も、ホットエアにより温められる。
【００４８】
また、本実施形態では、エア供給流路６１にはスタティックミキサ７１が、第１エア排出流路６２ａにはスタティックミキサ７２が、第２，第３エア排出流路６２ｂ，６２ｃにはスタティックミキサ７３がそれぞれ設けられている。各スタティックミキサ７１〜７３により、ホットエアは流れが遮断及び誘導されるので、各流路６１，６２ａ〜６２ｃの内部でホットエアの乱流が発生する。この乱流により、ホットエアが各流路６１，６２ａ〜６２ｃの壁面に衝突するので、乱流が発生しないものに比べて、各流路６１，６２ａ〜６２ｃから外部（硬化剤用流路５２）への熱伝達率が向上する。
【００４９】
混合液剤用流路５３で混合された混合液剤３８は、混合液剤用流路５３を通って吐出される。この吐出された混合液剤３８は、エアモータ３２の駆動により回転するベル３３により遠心力を付加されるとともに、車体板に塗装される（塗装工程）。
【００５０】
塗装ガン２２の駆動時には、エアモータ３２のタービンにエアを供給する際に圧縮エアを大気解放するため、その供給箇所を中心として、塗装ガン２２の温度が低下する。塗装ガン２２の温度低下により、主剤３６や硬化剤３７も温度低下させる力が働く。
【００５１】
本実施形態では、例えば、主剤３６の主剤用流路５１への供給温度は１５°Ｃ、硬化剤３７の硬化剤用流路５２への供給温度は１０°Ｃ、エア供給流路６１に供給されるホットエアの温度は４５°Ｃである。この場合、主剤３６及び硬化剤３７は、主剤用流路５１及び硬化剤用流路５２を通る際に、第１〜第３エア排出流路６２ａ〜６２ｃを通るホットエアにより温められ、主剤３６と硬化剤３７とを混合する際には、主剤３６の温度は２０°Ｃ、硬化剤３７の温度は２５°Ｃとなる。
【００５２】
このように、硬化剤３７の温度を上昇させることで、主剤３６と硬化剤３７とを確実に混合させることができ、正しく混合された混合液剤３８を塗装することができる。
【００５３】
［第２実施形態］
図８及び図９に示す第２実施形態では、１個のエア排出流路１０１のみ設けられている。なお、上記実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
図８及び図９に示すように、第１チューブ４１には、エア排出流路１０１と、エア供給流路６１の下流端部とエア排出流路１０１の上流端部とを連結する連結路１０２とが形成されている。エア排出流路１０１には、スタティックミキサ７２が設けられている。
【００５５】
連結路１０２は、第１チューブ４１の外周の複数周（実施形態では５周半）に亘って周回するように螺旋状に形成されている。なお、連結路１０２の周回数は適宜変更可能であり、連結路１０２の螺旋方向も適宜変更可能である。
【００５６】
本実施形態では、エア供給流路６１を通ったホットエアは、螺旋状の連結路１０２を通って外部に排出される。連結路１０２は、硬化剤３７が通る硬化剤用流路５２の周りを周回するように螺旋状に形成されているので、螺旋状でないものに比べて、硬化剤用流路５２を通る硬化剤３７をより一層温めることができる。なお、主剤用流路５１を通る主剤３６も、ホットエアにより温められる。
【００５７】
このように、硬化剤３７の温度を上昇させることで、主剤３６と硬化剤３７とを確実に混合させることができ、正しく混合された混合液剤３８を塗装することができる。
【００５８】
上記実施形態では、乱流を発生させる部材としてスタティックミキサを用いているが、これに限らず、乱流を発生させるものであればよい。
【００５９】
上記実施形態では、ホットエアにより、主剤用流路５１を通る主剤３６と、硬化剤用流路５２を通る硬化剤３７とを加温しているが、少なくとも硬化剤用流路５２を通る硬化剤３７を加温すればよい。この場合、例えば、主剤用流路５１と硬化剤用流路５２との間に仕切り板を設け、硬化剤用流路５２が設けられたエリアにのみ、ホットエアを供給するようにする。
【符号の説明】
【００６０】
１０…塗装装置、１１…塗装ロボット、１２…ロボット制御装置、１３…塗装ユニット、１４…塗装制御装置、２１…装着部、２２…塗装ガン、３１…本体ケース、３２…エアモータ、３３…ベル、３４…フィードチューブ、３５…高電圧発生装置、３６…主剤、３７…硬化剤、３８…混合液剤、４１…第１チューブ、４２…第２チューブ、４６…主剤供給装置、４７…硬化剤供給装置、５１…主剤用流路、５２…硬化剤用流路、５３…混合液剤用流路、５６，７１〜７３…スタティックミキサ、６０…ホットエア供給装置、６１…エア供給流路、６２ａ〜６２ｃ…第１〜第３エア排出流路、６６ａ〜６６ｄ・・・第１〜第４連結路、１０１…エア排出流路、１０２…連結路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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