(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面と外面とを有する車両のボディを搬送するための搬送ラインと、
前記搬送ラインを挟む幅方向の一側に配置された一側塗装機と、
前記搬送ラインを挟む幅方向の他側に配置された他側塗装機と、を備え、
前記一側塗装機および前記他側塗装機は、回転霧化頭から塗料を噴霧する同一構造をもった塗装機であって、塗料の塗装パターンの大きさが、最小パターンと、最大パターンと、前記最小パターンと前記最大パターンとの中間となった中間パターンとに調整可能に構成され、
前記一側塗装機は、前記最小パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの一側の前記内面を塗装し、
前記他側塗装機は、前記一側塗装機が前記ボディの一側の前記内面を塗装するのと並行して、前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの他側の前記外面を塗装し、
前記他側塗装機は、前記最小パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの他側の前記内面を塗装し、
前記一側塗装機は、前記他側塗装機が前記ボディの他側の前記内面を塗装するのと並行して、前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの一側の前記外面を塗装することを特徴とする車両ボディの塗装方法。
【請求項２】
前記一側塗装機が前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの一側の前記外面を塗装する過程で、前記外面のうちの狭幅部分に関しては、前記一側塗装機は、前記最小パターンを用いて塗装し、
前記他側塗装機が前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの他側の前記外面を塗装する過程で、前記外面のうちの狭幅部分に関しては、前記他側塗装機は、前記最小パターンを用いて塗装することを特徴とする請求項１に記載の車両ボディの塗装方法。
【請求項３】
前記一側塗装機および前記他側塗装機は、前記回転霧化頭から噴霧された塗料の塗装パターンを調整するための多数個のシェーピングエア噴出孔を有し、
前記ボディの前記内面の塗装と前記外面の塗装とでは、前記各シェーピングエア噴出孔から噴出されるシェーピングエアの流量を制御することにより、塗料の塗装パターンが、前記最小パターンと前記最大パターンと前記中間パターンとに調整されることを特徴とする請求項１に記載の車両ボディの塗装方法。
【請求項４】
前記ボディは、前，後方向に長尺な構造体からなるボディ本体と、前記ボディ本体の左，右両側にそれぞれ開閉可能に設けられるドアと、前記ボディ本体の前端部に設けられるフロントバンパおよび前記ボディ本体の後端部に設けられるリヤバンパとを含んで構成され、
前記フロントバンパは、前記ボディ本体との間に隙間を形成した状態で、治具を用いて前記ボディ本体に取付けられており、
前記リヤバンパは、前記ボディ本体との間に隙間を形成した状態で、治具を用いて前記ボディ本体に取付けられており、
前記ボディは、前記ボディ本体に前記左，右のドアと前記フロントバンパと前記リヤバンパとが取付けられた状態で前記搬送ラインによって搬送されることを特徴とする請求項１に記載の車両ボディの塗装方法。
【請求項５】
前記ボディは、前，後方向に長尺な構造体からなるボディ本体と、前記ボディ本体の左，右両側にそれぞれ開閉可能に設けられるドアと、前記ボディ本体または前記ドアに設けられる小型部品とを含んで構成され、
前記小型部品は、前記ボディ本体または前記ドアの内側であって、塗装対象から外れた非塗装空間に位置して治具を用いて配設されており、
前記ボディは、前記ボディ本体と前記左，右のドアと前記小型部品とを一緒に前記搬送ラインによって搬送されることを特徴とする請求項１に記載の車両ボディの塗装方法。
【請求項６】
内面と外面とを有する車両のボディを搬送するための搬送ラインと、
前記搬送ラインを挟む幅方向の一側に配置された一側塗装機と、
前記搬送ラインを挟む幅方向の他側に配置された他側塗装機と、を備え、
前記一側塗装機および前記他側塗装機は、回転霧化頭から塗料を噴霧する同一構造をもった塗装機であって、塗料の塗装パターンの大きさが、最小パターンと、最大パターンと、前記最小パターンと前記最大パターンとの中間となった中間パターンとに調整可能に構成され、
前記一側塗装機は、前記最小パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの一側の前記内面を塗装し、
前記他側塗装機は、前記一側塗装機が前記ボディの一側の前記内面を塗装するのと並行して、前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの他側の前記外面を塗装し、
前記他側塗装機は、前記最小パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの他側の前記内面を塗装し、
前記一側塗装機は、前記他側塗装機が前記ボディの他側の前記内面を塗装するのと並行して、前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの一側の前記外面を塗装することを特徴とする車両ボディの塗装システム。
【請求項７】
前記一側塗装機が前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの一側の前記外面を塗装する過程で、前記外面のうちの狭幅部分に関しては、前記一側塗装機は、前記最小パターンを用いて塗装し、
前記他側塗装機が前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの他側の前記外面を塗装する過程で、前記外面のうちの狭幅部分に関しては、前記他側塗装機は、前記最小パターンを用いて塗装することを特徴とする請求項６に記載の車両ボディの塗装システム。
【請求項８】
前記一側塗装機および前記他側塗装機は、
圧縮エアを動力源とするエアモータと、
前記エアモータに回転自在に支持され先端が前記エアモータから前側に突出した中空な回転軸と、
塗料を供給するために前記回転軸内を通って前記回転軸の先端まで延びたフィードチューブと、
前記回転軸の先端に取付けられ、カップ状に拡開する外周面と前記フィードチューブから供給された塗料を拡散する内周面と先端に位置して塗料を放出する放出端縁とを有する回転霧化頭と、
前記回転霧化頭の外周を取囲むと共に、先端が前記回転霧化頭の前記放出端縁よりも後方に配置されたシェーピングエアリングと、からなり、
前記シェーピングエアリングは、前記放出端縁の周囲に向けてシェーピングエアを噴出する多数個の第１のシェーピングエア噴出孔と、前記各第１のシェーピングエア噴出孔よりも径方向の内側に位置して前記回転霧化頭を取囲んで配置され、前記回転霧化頭の外周面に沿わせてシェーピングエアを噴出する多数個の第２のシェーピングエア噴出孔とを備えていることを特徴とする請求項６に記載の車両ボディの塗装システム。
【請求項９】
前記一側塗装機は、前記一側塗装機の前記第１のシェーピングエア噴出孔および前記第２のシェーピングエア噴出孔から噴出されるシェーピングエアの流量を制御することにより、前記最小パターンまたは前記中間パターンを用いて前記ボディの一側の前記内面を塗装すると共に、前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて前記ボディの一側の前記外面を塗装し、
前記他側塗装機は、前記他側塗装機の前記第１のシェーピングエア噴出孔および前記第２のシェーピングエア噴出孔から噴出されるシェーピングエアの流量を制御することにより、前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて前記ボディの他側の前記外面を塗装すると共に、前記最小パターンまたは前記中間パターンを用いて前記ボディの他側の前記内面を塗装する構成としたことを特徴とする請求項８に記載の車両ボディの塗装システム。
【請求項１０】
前記第１のシェーピングエア噴出孔の内径寸法（ｄ１）は、０．８ｍｍ≦ｄ１≦１．２ｍｍに設定され、前記第２のシェーピングエア噴出孔の内径寸法（ｄ２）は、０．５ｍｍ≦ｄ２≦０．８ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項８に記載の車両ボディの塗装システム。
【請求項１１】
前記第２のシェーピングエア噴出孔の個数（Ｎ２）は、前記第１のシェーピングエア噴出孔の個数（Ｎ１）に対し、１／３Ｎ１≦Ｎ２≦１／２Ｎ１に設定されていることを特徴とする請求項８に記載の車両ボディの塗装システム。
【請求項１２】
前記第１のシェーピングエア噴出孔の傾斜角度（α１）は、前記回転軸の軸線（Ｏ−Ｏ）に対して４０度≦α１≦５５度に設定され、前記第２のシェーピングエア噴出孔の傾斜角度（α２）は、前記回転軸の軸線（Ｏ−Ｏ）に対して８度≦α２≦１５度に設定されていることを特徴とする請求項８に記載の車両ボディの塗装システム。
【請求項１３】
前記回転霧化頭の前記外周面に対する前記第２のシェーピングエア噴出孔から噴出される第２のシェーピングエアの入射角（β）は、１２度≦β≦１３．４度に設定されていることを特徴とする請求項８に記載の車両ボディの塗装システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転霧化頭型の塗装機を用いて車両のボディを塗装する車両ボディの塗装方法および車両ボディの塗装システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両のボディを塗装する場合には、塗料の塗着効率、塗装仕上りが良好な回転霧化頭型の塗装機が用いられている。この塗装機は、圧縮エアを動力源とするエアモータと、前記エアモータに回転自在に支持され先端が前記エアモータから前側に突出した中空な回転軸と、塗料を供給するために前記回転軸内を通って前記回転軸の先端まで延びたフィードチューブと、前記回転軸の先端に取付けられ、カップ状に拡開する外周面と前記フィードチューブから供給された塗料を拡散する内周面と先端に位置して塗料を放出する放出端縁とを有する回転霧化頭とによって構成されている。【０００３】
また、回転霧化頭の外周には、先端が前記回転霧化頭の放出端縁よりも後方に位置するようにシェーピングエアリングが設けられている。このシェーピングエアリングは、前記回転霧化頭を取囲んで配置され、前記放出端縁の周囲に向けて第１のシェーピングエアを噴出する多数個の第１のシェーピングエア噴出孔と、前記各第１のシェーピングエア噴出孔よりも径方向の内側に位置して前記回転霧化頭を取囲んで配置され、前記回転霧化頭の外周面に沿わせて第２のシェーピングエアを噴出する多数個の第２のシェーピングエア噴出孔とを備えている。【０００４】
このように構成された塗装機は、第１のシェーピングエア噴出孔と第２のシェーピングエア噴出孔とから噴出されるシェーピングエアの流量を制御している。これにより、シェーピングエアによって塗装機の回転霧化頭から噴霧される塗料の塗装パターンの大きさを調整する構成が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０５８７４号公報
【発明の概要】
【０００６】
車両のボディを塗装する場合には、塗装面の端部まで均一な塗膜が形成されるように、塗装面の端部から外れた位置まで塗料を噴霧している。この場合、塗装機は、塗装面から外れて廃棄される塗料の量を抑制すると共に、高品質で効率の良い塗装を行うために、塗装面の広さに応じて塗装パターンの大きさを調整する必要がある。
【０００７】
例えば、ボディを構成するエンジンフード、ルーフ、ドア等が有する大きな外面を塗装する場合は、大きな塗装パターンを用いることにより効率よく塗装を行う。一方で、ピラー、ラジエータサポート等が有する細長い内面を塗装する場合には、大き過ぎる塗装パターンによって噴霧した塗料が塗装面からはみ出さないように、小さな塗装パターンを用いて塗装を行う。しかし、塗装パターンは、大きさだけを調整すればよいものではなく、塗装面に対して均一に塗料を噴霧して良好な塗膜が得られるようにする必要がある。従って、同一構造をもった１種類の塗装機から噴霧される塗料の塗装パターンを、小さな塗装パターンから大きな塗装パターンまで安定的に調整することは困難となっている。
【０００８】
このため、車両のボディを塗装する場合には、ボディの内面を塗装するのに適した小さな塗装パターンで塗料を噴霧することができる小パターン塗装機と、ボディの外面を塗装するのに適した大きな塗装パターンで塗料を噴霧することができる大パターン塗装機とを設けている。そして、ボディ内面塗装ブースでは、小パターン塗装機が取付けられた塗装ロボットを複数台設けて塗装を行う。また、ボディ外面塗装ブースでは、大パターン塗装機が取付けられた塗装ロボットを複数台設けて塗装を行う。
【０００９】
この場合には、２つの塗装ブースを設置するために広いスペースが必要になってしまう。また、２つの塗装ブースを設置した場合、多くの塗装ロボットや塗装機が必要になる上に、塗料の供給装置、塗装ブース内の環境を整えるための空調装置、廃棄塗料の回収装置等の設備が、各塗装ブース毎に必要になってしまう。さらに、小パターン塗装機と大パターン塗装機とでは、使用している部品が異なるから、予備の部品を多数確保しなくてはならない。
【００１０】
一方、塗装ブースは、車両のボディを挟んだ左，右両側に塗装機（塗装ロボット）が配置され、左側の塗装機がボディの左側を塗装し、右側の塗装機がボディの右側を塗装する構成となっている。この塗装ブースでは、左側の塗装機と右側の塗装機とが干渉しないように、左側の塗装機による塗装と右側の塗装機による塗装とを交互に行う必要がある。このため、塗装作業時には、左，右いずれか一方の塗装機が待機状態になるから、塗装作業の稼働率が低下するという問題がある。
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、同一構造の塗装機を用いて、塗装パターンを小さなパターンから大きなパターンまで広範囲に調整できるようにし、この塗装機で車両のボディの内面と外面の両方を塗装できるようにした車両ボディの塗装方法および車両ボディの塗装システムを提供することにある。
【００１２】
本発明による車両ボディの塗装方法は、内面と外面とを有する車両のボディを搬送するための搬送ラインと、前記搬送ラインを挟む幅方向の一側に配置された一側塗装機と、前記搬送ラインを挟む幅方向の他側に配置された他側塗装機と、を備え、前記一側塗装機および前記他側塗装機は、回転霧化頭から塗料を噴霧する同一構造をもった塗装機であって、塗料の塗装パターンの大きさが、最小パターンと、最大パターンと、前記最小パターンと前記最大パターンとの中間となった中間パターンとに調整可能に構成され、前記一側塗装機は、前記最小パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの一側の前記内面を塗装し、前記他側塗装機は、前記一側塗装機が前記ボディの一側の前記内面を塗装するのと並行して、前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの他側の前記外面を塗装し、前記他側塗装機は、前記最小パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの他側の前記内面を塗装し、前記一側塗装機は、前記他側塗装機が前記ボディの他側の前記内面を塗装するのと並行して、前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの一側の前記外面を塗装することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による車両ボディの塗装システムは、内面と外面とを有する車両のボディを搬送するための搬送ラインと、前記搬送ラインを挟む幅方向の一側に配置された一側塗装機と、前記搬送ラインを挟む幅方向の他側に配置された他側塗装機と、を備え、前記一側塗装機および前記他側塗装機は、回転霧化頭から塗料を噴霧する同一構造をもった塗装機であって、塗料の塗装パターンの大きさが、最小パターンと、最大パターンと、前記最小パターンと前記最大パターンとの中間となった中間パターンとに調整可能に構成され、前記一側塗装機は、前記最小パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの一側の前記内面を塗装し、前記他側塗装機は、前記一側塗装機が前記ボディの一側の前記内面を塗装するのと並行して、前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの他側の前記外面を塗装し、前記他側塗装機は、前記最小パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの他側の前記内面を塗装し、前記一側塗装機は、前記他側塗装機が前記ボディの他側の前記内面を塗装するのと並行して、前記最大パターンまたは前記中間パターンを用いて、前記ボディの一側の前記外面を塗装することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、同一構造をもった１種類の塗装機を用いて、塗装パターンを小さなパターンから大きなパターンまで広範囲に調整することができ、この塗装機で車両のボディの内面と外面の両方を塗装することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転霧化頭型塗装機を示す縦断面図である。
【図２】回転霧化頭とシェーピングエアリングの前側部分を拡大して示す正面図である。
【図３】回転霧化頭を省略した回転霧化頭型塗装機を図１中の矢示III−III方向から見た横面図である。
【図４】シェーピングエアリングの第１のシェーピングエア噴出孔を図３中の矢示IV−IV方向から見た縦断面図である。
【図５】シェーピングエアリングの第２のシェーピングエア噴出孔を図３中の矢示Ｖ−Ｖ方向から見た縦断面図である。
【図６】回転霧化頭型塗装機の塗装パターンを調整するための各種条件の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る車両ボディの塗装システムを示す平面図である。
【図８】車両ボディの塗装システムによって塗装が施されるボディを拡大して示す正面図である。
【図９】左側の塗装機と右側の塗装機による塗装作業の一部の流れを示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の変形例に係る間接帯電式の回転霧化頭型塗装機を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る車両ボディの塗装システムを、図１ないし図９に従って詳細に説明する。本実施の形態では、例えば塗装パターンが最小パターンと最大パターンと中間パターンとに調整可能な回転霧化頭型塗装機を備えた塗装システムを、車両のボディの塗装ブースに適用した場合を例示している。また、塗装には、ベース塗装、クリア塗装、中塗り塗装があり、本実施の形態では、仕上げ塗装となるクリア塗装を行う場合について述べる。
【００１７】
まず、回転霧化頭型塗装機の構成について述べる。この塗装機には、噴霧する塗料に高電圧を印加して塗装を行う静電塗装機と、塗料に高電圧を印加することなく塗装を行う非静電塗装機とが存在している。これから述べる実施の形態では、塗料に高電圧を直接的に印加する直接帯電式の静電塗装機として構成された回転霧化頭型塗装機を例に挙げて説明する。
【００１８】
図１において、回転霧化頭型塗装機１は、後述する塗装ブース２２内で、共通して用いられる同一構造をもった１種類の塗装機を構成している（以下、回転霧化頭型塗装機１を「塗装機１」という）。また、塗装機１は、塗装ブース２２で車両のボディ１１を挟んで左側に配置されるものが一側塗装機を構成する塗装機１Ｌとなる。一方、塗装機１は、右側に配置されるものが他側塗装機を構成する塗装機１Ｒとなる。この塗装機１は、高電圧発生器（図示せず）により塗料に高電圧を直接的に印加する直接帯電式の静電塗装機として構成されている。図７に示すように、塗装機１は、後述する複数台、例えば８台の塗装ロボット２４のアーム２４Ａの先端にそれぞれ取付けられている。
【００１９】
塗装機１は、後述のハウジング２、エアモータ３、回転軸４、フィードチューブ５、回転霧化頭６、シェーピングエアリング７を含んで構成されている。
【００２０】
ハウジング２は、後側に位置して円板状に形成されたハウジング本体２Ａと、ハウジング本体２Ａの外周側から前側に向けて延びた円筒状のカバー筒２Ｂとを含んで構成されている。ハウジング本体２Ａは、ロボット接続用のホルダ（図示せず）を介して前述した塗装ロボット２４のアーム２４Ａの先端に取付けられている。一方、ハウジング本体２Ａの前側には、カバー筒２Ｂ内に位置して後述のエアモータ３が取付けられている。さらに、ハウジング本体２Ａの軸中心位置（後述する回転軸４の軸線Ｏ−Ｏ）には、後述するフィードチューブ５の基端側が固定的に取付けられている。
【００２１】
エアモータ３は、ハウジング２内に当該ハウジング２と同軸（軸線Ｏ−Ｏ上）に設けられている。このエアモータ３は、圧縮エアを動力源として回転軸４および回転霧化頭６を、例えば３〜１５０ｋｒｐｍの高速で回転するものである。エアモータ３は、ハウジング本体２Ａの前側に取付けられた段付円筒状のモータケース３Ａと、モータケース３Ａの後側位置に回転可能に収容されたタービン３Ｂと、モータケース３Ａに設けられ回転軸４を回転可能に支持するエア軸受３Ｃとを含んで構成されている。
【００２２】
ここで、タービン３Ｂには、後述するタービンエア源２７からタービンエアが供給される。このタービンエアの流量に応じてタービン３Ｂの回転数、即ち、回転霧化頭６の回転数が制御される。
【００２３】
回転軸４は、エアモータ３にエア軸受３Ｃを介して回転自在に支持された筒体として形成されている。この回転軸４は、モータケース３Ａに軸線Ｏ−Ｏを中心とし軸方向に延びて配置されている。回転軸４は、基端側（後端側）がタービン３Ｂの中央に一体的に取付けられ、先端がモータケース３Ａから前側に突出している。回転軸４の先端部には、回転霧化頭６が取付けられている。
【００２４】
フィードチューブ５は、回転軸４内を通って回転軸４の先端まで延びている。フィードチューブ５の先端側は、回転軸４の先端から突出して回転霧化頭６内に延在している。フィードチューブ５の基端側は、ハウジング２のハウジング本体２Ａの中央位置に固定的に取付けられている。フィードチューブ５は、内部の塗料流路が、色替弁装置を含む後述の塗料供給源２８に接続されている。
【００２５】
フィードチューブ５は、塗装作業を行うときに、塗料流路から回転霧化頭６に向けて塗料を供給するものである。一方、付着塗料の洗浄作業を行うときには、塗料流路から回転霧化頭６に向け、例えばシンナ、エア等の洗浄流体を供給することができる。なお、フィードチューブ５は、同軸に配置された２重管として形成し、中央の流路を塗料流路とし、外側の環状流路を洗浄流体流路とする構成としてもよい。
【００２６】
回転霧化頭６は、回転軸４の先端に取付けられ、後側から前側に向けて拡径するカップ状に形成されている。回転霧化頭６は、エアモータ３によって回転軸４と一緒に高速回転されることにより、フィードチューブ５から供給される塗料等を噴霧するものである。回転霧化頭６の基端側は、円筒状の取付部６Ａとなって回転軸４の先端部に取付けられている。ここで、回転霧化頭６は、一例として、後述する放出端縁６Ｄにおける直径寸法が４０ｍｍのものが用いられている。これ以外にも、例えば直径寸法が３０ｍｍよりも小径な回転霧化頭、５０ｍｍを超える大径な回転霧化頭を用いる構成としてもよい。
【００２７】
回転霧化頭６の取付部６Ａの前側には、前側に向けカップ状に拡開する外周面６Ｂと、前側に向け漏斗状に大きく拡開することによりフィードチューブ５から供給された塗料を薄膜化しつつ拡散する塗料薄膜化面をなす内周面６Ｃとが設けられている。この内周面６Ｃの先端位置は、回転時に塗料を接線方向に放出する放出端縁６Ｄとなっている。
【００２８】
一方、回転霧化頭６の内側には、内周面６Ｃの奥部に位置して円板状のハブ部材６Ｅが設けられている。このハブ部材６Ｅは、フィードチューブ５から供給された塗料を内周面６Ｃに円滑に導くものである。さらに、回転霧化頭６には、ハブ部材６Ｅの後側に離間した位置を縮径することにより環状隔壁６Ｆが設けられている。この環状隔壁６Ｆは、フィードチューブ５の先端部を僅かな隙間をもって取囲むことにより、塗料溜り６Ｇを形成している。
【００２９】
このように形成された回転霧化頭６は、エアモータ３によって高速回転された状態でフィードチューブ５から塗料が供給される。これにより、回転霧化頭６は、塗料を塗料溜り６Ｇ、ハブ部材６Ｅ、内周面６Ｃ（塗料薄膜化面）を介し、放出端縁６Ｄから遠心力によって微粒化した無数の塗料粒子として噴霧するものである。
【００３０】
次に、本発明の特徴部分であるシェーピングエアリング７の構成について述べる。
【００３１】
シェーピングエアリング７は、ハウジング２の軸方向の前側に設けられている。シェーピングエアリング７は、軸方向の先端が回転霧化頭６の放出端縁６Ｄよりも一定長さ後側に位置し、かつ、前記回転霧化頭６の外周面６Ｂの周囲を隙間をもって取囲んで配置されている。シェーピングエアリング７は、後述する第１のシェーピングエア噴出孔９および第２のシェーピングエア噴出孔１０からシェーピングエアを噴出するものである。これにより、シェーピングエアリング７は、回転霧化頭６の放出端縁６Ｄから噴霧される塗料を微粒化しつつ、塗料の塗装パターンを所望の大きさ、形状に整えることができる。
【００３２】
シェーピングエアリング７は、後述するリング本体８、第１のシェーピングエア噴出孔９、第２のシェーピングエア噴出孔１０を含んで構成されている。
【００３３】
リング本体８は、回転霧化頭６を取囲む段付き円筒体として形成されている。リング本体８の後側は、ハウジング２のカバー筒２Ｂに取付けられている。これにより、リング本体８は、カバー筒２Ｂ内にエアモータ３を固定している。一方、リング本体８の外周側は、前側に向けてテーパ状に縮径している。さらに、リング本体８の先端面８Ａには、第１のシェーピングエア噴出孔９と第２のシェーピングエア噴出孔１０が開口して設けられている。
【００３４】
第１のシェーピングエア噴出孔９は、回転霧化頭６を取囲んで配置されている。即ち、第１のシェーピングエア噴出孔９は、シェーピングエアリング７の先端面８Ａに開口した状態で周方向に連続して多数個設けられている。各第１のシェーピングエア噴出孔９は、第１のエア供給路９Ａを介して後述する第１のシェーピングエア源２９（略して、第１のＳＡ源２９という）に接続されている。第１のシェーピングエア噴出孔９は、小径な丸孔として形成されている。そして、第１のシェーピングエア噴出孔９は、回転霧化頭６から噴霧された塗料粒子を広げる方向（塗装パターンを大きくする方向）に作用するものである。
【００３５】
ここで、第１のシェーピングエア噴出孔９は、回転霧化頭６の全周を取囲んで周方向に多数個設けられている。第１のシェーピングエア噴出孔９の個数Ｎ１は、後述する第２のシェーピングエア噴出孔１０の個数Ｎ２よりも多い個数に設定されている。即ち、第１のシェーピングエア噴出孔９の個数Ｎ１は、回転霧化頭６の放出端縁６Ｄにおける直径寸法が４０ｍｍの場合、下記数１のように設定されている。
【００３６】
【数１】
0006634532.tif 000002
【００３７】
この場合、図３に示すように、隣合う第１のシェーピングエア噴出孔９の間隔寸法は、寸法Ｗ１となる。この間隔寸法Ｗ１は、下記数２のように設定されている。
【００３８】
【数２】
0006634532.tif 000003
【００３９】
また、図４に示すように、第１のシェーピングエア噴出孔９の内径寸法ｄ１は、後述する第２のシェーピングエア噴出孔１０の内径寸法ｄ２よりも大きな寸法に設定されている。即ち、第１のシェーピングエア噴出孔９の開口端の内径寸法ｄ１は、下記数３のように設定されている。
【００４０】
【数３】
0006634532.tif 000004
【００４１】
一方、第１のシェーピングエア噴出孔９の軸線Ｏ１−Ｏ１は、回転軸４の軸線Ｏ−Ｏに対し、回転霧化頭６の回転方向と逆方向に角度α１をもって傾斜している。この傾斜角度α１は、下記数４のように設定されている。
【００４２】
【数４】
0006634532.tif 000005
【００４３】
さらに、第１のシェーピングエア噴出孔９は、回転霧化頭６の放出端縁６Ｄから放出された直後の塗料粒子に向けて第１のシェーピングエアを吹き付けるものである。そこで、図２に示すように、第１のシェーピングエア噴出孔９は、放出端縁６Ｄよりも径方向の外側に距離寸法Ｌ１だけ離れた位置に設けられている。この場合、距離寸法Ｌ１は、下記数５のように設定されている。
【００４４】
【数５】
0006634532.tif 000006
【００４５】
そして、第１のシェーピングエア噴出孔９は、回転軸４（シェーピングエアリング７）の径方向（図２で示す方向から見た状態）では、軸線Ｏ−Ｏに対してほぼ平行となっている。以上のような条件で形成されている多数個の第１のシェーピングエア噴出孔９は、回転霧化頭６の放出端縁６Ｄから接線方向に飛行してくる塗料の液糸に正面から第１のシェーピングエアを衝突させる。これにより、第１のシェーピングエア噴出孔９は、噴霧された塗料を積極的に微粒化させることができる。しかも、第１のシェーピングエア噴出孔９は、第１のシェーピングエアの流量（流速）を調整することにより、後述する第２のシェーピングエアと協働して塗装パターンの大きさを調整することができる。
【００４６】
第２のシェーピングエア噴出孔１０は、各第１のシェーピングエア噴出孔９よりも径方向の内側に位置して回転霧化頭６を取囲んで配置されている。第２のシェーピングエア噴出孔１０は、回転霧化頭６の外周面６Ｂに沿わせて第２のシェーピングエアを噴出するものである。第２のシェーピングエア噴出孔１０は、第１のシェーピングエア噴出孔９とほぼ同様に、小径な丸孔からなり、シェーピングエアリング７を構成するリング本体８の先端面８Ａに開口した状態で多数個設けられている。第２のシェーピングエア噴出孔１０は、第２のエア供給路１０Ａを介して後述する第２のシェーピングエア源３０（略して、第２のＳＡ源３０という）に接続されている。そして、第２のシェーピングエア噴出孔１０は、回転霧化頭６から噴霧された塗料粒子を狭める方向（塗装パターンを小さくする方向）に作用するものである。
【００４７】
ここで、第２のシェーピングエア噴出孔１０は、回転霧化頭６と第１のシェーピングエア噴出孔９との間に周方向の全周を取囲んで多数個設けられている。第２のシェーピングエア噴出孔１０の個数は、第１のシェーピングエア噴出孔９の個数よりも少ない個数に設定されている。即ち、第２のシェーピングエア噴出孔１０の個数Ｎ２は、回転霧化頭６の放出端縁６Ｄにおける直径寸法が４０ｍｍの場合、下記数６のように設定されている。
【００４８】
【数６】
0006634532.tif 000007
【００４９】
ここで、第２のシェーピングエア噴出孔１０の個数Ｎ２は、第１のシェーピングエア噴出孔９の個数Ｎ１に対して、下記数７の関係にある。
【００５０】
【数７】
0006634532.tif 000008
【００５１】
この場合、図３に示すように、隣合う第２のシェーピングエア噴出孔１０の間隔寸法は、寸法Ｗ２となる。この間隔寸法Ｗ２は、第１のシェーピングエア噴出孔９の間隔寸法Ｗ１よりも大きな値、即ち、下記数８の範囲に設定されている。
【００５２】
【数８】
0006634532.tif 000009
【００５３】
また、図５に示すように、第２のシェーピングエア噴出孔１０の開口端の内径寸法ｄ２は、下記数９のように設定されている。
【００５４】
【数９】
0006634532.tif 000010
【００５５】
このように、第１のシェーピングエア噴出孔９は、その個数Ｎ１を第２のシェーピングエア噴出孔１０の個数Ｎ２よりも多くしている。また、第１のシェーピングエア噴出孔９の開口端の内径寸法ｄ１は、第２のシェーピングエア噴出孔１０の開口端の内径寸法ｄ２よりも大きな値に設定している。従って、エアの供給量を変えることなく、第１のシェーピングエア噴出孔９から噴出される第１のシェーピングエアの流速を下げることができる。これにより、第１のシェーピングエアの流速が高い場合に発生していた２重パターンという不具合を解消することができる。また、良好な塗装状態を維持しつつ、塗装パターンを小径化することができる。
【００５６】
一方、第２のシェーピングエア噴出孔１０は、その個数Ｎ２を第１のシェーピングエア噴出孔９の個数Ｎ１よりも少なくしている。また、第２のシェーピングエア噴出孔１０の開口端の内径寸法ｄ２は、第１のシェーピングエア噴出孔９の開口端の内径寸法ｄ１よりも小さく設定している。従って、エアの供給量が同じ場合、各第２のシェーピングエア噴出孔１０から噴出される第２のシェーピングエアの流速を上げることができる。これにより、第２のシェーピングエアは、第１のシェーピングエアとの協働によって良好な塗装状態を維持しつつ、塗装パターンを大きくすることができる。
【００５７】
一方、第２のシェーピングエア噴出孔１０の軸線Ｏ２−Ｏ２は、回転軸４の軸線Ｏ−Ｏに対し、回転霧化頭６の回転方向と逆方向に角度α２をもって傾斜している。この傾斜角度α２は、第１のシェーピングエア噴出孔９の傾斜角度α１よりも小さな値、即ち、下記数１０のように設定されている。
【００５８】
【数１０】
0006634532.tif 000011
【００５９】
さらに、各第２のシェーピングエア噴出孔１０は、回転霧化頭６の外周面６Ｂに沿わせて第２のシェーピングエアを噴出するものである。そこで、図２に示すように、第２のシェーピングエア噴出孔１０は、放出端縁６Ｄよりも径方向の内側に距離寸法Ｌ２だけ離れた位置（前面から見て回転霧化頭６に重なる位置）に設けられている。この場合、距離寸法Ｌ２は、下記数１１のように設定されている。
【００６０】
【数１１】
0006634532.tif 000012
【００６１】
図２に示すように、第２のシェーピングエア噴出孔１０は、回転軸４（シェーピングエアリング７）の径方向では、軸線Ｏ−Ｏに対してほぼ平行となっている。この上で、第２のシェーピングエア噴出孔１０は、吐出された第２のシェーピングエアが回転霧化頭６の外周面６Ｂに対して角度β（外周面６Ｂに対する第２のシェーピングエアの入射角β）で衝突するように設定されている。この第２のシェーピングエアの入射角βは、下記数１２のように設定されている。
【００６２】
【数１２】
0006634532.tif 000013
【００６３】
この場合、第２のシェーピングエアの入射角βが大きくなると、回転霧化頭６の外周面６Ｂに第２のシェーピングエアが衝突して飛散してしまう。一方、第２のシェーピングエアの入射角βが小さくなると、回転霧化頭６から噴霧された塗料粒子に直接的に第２のシェーピングエアが衝突し、塗装パターンの形状が不安定になる。これに対し、第２のシェーピングエアの入射角βを上述した値の範囲に設定することにより、第２のシェーピングエアを安定させて良好な塗装パターンを得ることができる。
【００６４】
以上のような条件で形成されている第２のシェーピングエア噴出孔１０は、回転霧化頭６の放出端縁６Ｄから切離される塗料の液糸に第２のシェーピングエアを衝突させる。これにより、第２のシェーピングエア噴出孔１０は、塗料粒子の無駄な拡散を抑えて塗装パターンを安定させることができる。しかも、第２のシェーピングエア噴出孔１０は、第２のシェーピングエアの流量（流速）を調整することにより、第１のシェーピングエアと協働して塗装パターンの大きさを調整することができる。
【００６５】
ここで、塗装機１によって塗装パターンの大きさを調整する場合の方法の一例について、塗装対象として車両のボディ１１の内面と外面を仕上げ塗装する場合の塗装パターンの切換条件を述べる。
【００６６】
図６に示すように、塗装パターンの大きさ（パターン幅）は、５０〜１００ｍｍ、２００〜３００ｍｍ、３００〜４００ｍｍ、４００〜５００ｍｍに切換えることができる。この場合には、第１のシェーピングエアの流量（第１ＳＡ流量）、第２のシェーピングエアの流量（第２ＳＡ流量）、塗料の吐出量および回転霧化頭６の回転数の各数値条件は、それぞれ図６に示される値に制御される。図６中で、後述する最小パターンは、パターン幅が５０〜１００ｍｍでの数値条件であり、最大パターンは、パターン幅が４００〜５００ｍｍでの数値条件であり、中間パターンは、パターン幅が２００〜４００ｍｍでの数値条件である。なお、中間パターンは、小幅中間パターン（２００〜３００ｍｍ）と大幅中間パターン（３００〜４００ｍｍ）とを、分けて数値条件を記載している。
【００６７】
具体的には、最小パターンで内面を塗装する場合には、第１のシェーピングエアと第２のシェーピングエアとの流量比は、５０〜２００／６００ＮＬ（ノルマルリットル）、塗料の吐出量は、１００〜１５０ｃｃ／ｍｉｎ、回転霧化頭の回転数は、２０〜３５ｋｒｐｍである。一方、最大パターンで外面を塗装する場合には、第１のシェーピングエアと第２のシェーピングエアとの流量比は、３００／５０〜２００ＮＬ、塗料の吐出量は、３００〜５００ｃｃ／ｍｉｎ、回転霧化頭の回転数は、２５〜５５ｋｒｐｍである。さらに、中間パターンで内面と外面を塗装する場合には、最小パターン、最大パターンと同様に、第１のシェーピングエアと第２のシェーピングエアとの流量比、塗料の吐出量および回転霧化頭の回転数は、適切な数値条件に設定される。
【００６８】
上述した塗装パターンの寸法は、仕上げ塗装（クリア塗装）を行う場合のものである。例えば、下塗り塗装（プライマ塗装）を施す場合には、各寸法が１００ｍｍ程度大きく設定される。
【００６９】
本実施の形態で用いられる塗装機１の塗装パターンは、最小パターン、中間パターン、最大パターンの３種類からなる。ここで、最小パターンとは、回転霧化頭６の直径寸法の１．０〜２．５倍の範囲である。回転霧化頭６の直径寸法が４０ｍｍの場合、パターン幅は５０〜１００ｍｍとなる。また、最大パターンとは、回転霧化頭６の直径寸法の１０〜１２倍の範囲である。回転霧化頭６の直径寸法が４０ｍｍの場合、パターン幅は４００〜５００ｍｍとなる。さらに、中間パターンとは、最小パターンと最大パターンとの間で、パターン幅は２００〜４００ｍｍとなる。なお、この中間パターンは、パターン幅が２００〜３００ｍｍの小幅中間パターンと、３００〜４００ｍｍの大幅中間パターンとに分けられる。従って、塗装機１は、良好な噴霧状態を維持したままで、塗装パターンの大きさを３種類に調整することができる。この結果、１種類の塗装機１を、後述する車両のボディ１１の内面塗装と外面塗装との両方に使用することができる。
【００７０】
本実施の形態による塗装機１を用いて仕上げ塗装を施す場合には、所望の塗装パターン、所望の膜厚を得るために、シェーピングエアの流量、塗料の流量、回転霧化頭６の回転数が制御される。その一例としては、最小パターン（５０〜１００ｍｍ）は、第１のシェーピングエアの流量よりも第２のシェーピングエアの流量を多くし、塗料の流量を少なくし、回転霧化頭６の回転数を低くすることによって形成される。また、最大パターン（４００〜５００ｍｍ）は、第１のシェーピングエアの流量よりも第２のシェーピングエアの流量を少なくし、塗料の流量を多くし、回転霧化頭６の回転数を高くすることによって形成される。さらに、中間パターン（２００〜４００ｍｍ）では、第１のシェーピングエアの流量、第２のシェーピングエアの流量、塗料の流量、回転霧化頭６の回転数が、上述した各値の中間の値に設定される。なお、最小パターンは、回転霧化頭６の回転数を高くして形成してもよく、最大パターンは、回転霧化頭６の回転数を低くして形成してもよい。
【００７１】
次に、塗装機１を車両のボディ１１を塗装する車両ボディの塗装システム２１に適用した場合について説明する。
【００７２】
まず、図７、図８に示すように、塗装対象（被塗物）となる車両のボディ１１について述べる。このボディ１１は、前，後方向に長尺な構造体からなるボディ本体１２と、ボディ本体１２の左，右両側にそれぞれ開閉可能に設けられる合計４枚のドア１３と、ボディ本体１２の前側に開閉可能に設けられるエンジンフード１４と、ボディ本体１２の後側に開閉可能に設けられるバックドア１５と、ボディ本体１２の前端部に設けられるフロントバンパ１６と、ボディ本体１２の後端部に設けられるリヤバンパ１７とを含んで構成されている。
【００７３】
ボディ本体１２は、左前フェンダ１２Ａ、右前フェンダ１２Ｂ、左後フェンダ１２Ｃ、右後フェンダ１２Ｄ、ルーフ１２Ｅ、左前ピラー１２Ｆ、右前ピラー１２Ｇ、左後ピラー１２Ｈ、右後ピラー１２Ｊを備えている。これら左前フェンダ１２Ａ、右前フェンダ１２Ｂ、左後フェンダ１２Ｃ、右後フェンダ１２Ｄ、ルーフ１２Ｅ、左前ピラー１２Ｆ、右前ピラー１２Ｇ、左後ピラー１２Ｈ、右後ピラー１２Ｊは、それぞれ内面と外面とを有している。ここで、左前ピラー１２Ｆ、右前ピラー１２Ｇ、左後ピラー１２Ｈ、右後ピラー１２Ｊは、ボディ１１の外面の狭幅部分を構成している。
【００７４】
また、ボディ本体１２の前側には、左前フェンダ１２Ａの前部と右前フェンダ１２Ｂの前部との間を左，右方向に延びてラジエータサポート１２Ｋが設けられている。このラジエータサポート１２Ｋは、ラジエータ（図示せず）等の放熱器を支持するもので、ボディ本体１２の内面（内板）の一部を構成している。
【００７５】
４枚のドア１３は、ボディ本体１２のルーフ１２Ｅとの間にそれぞれ窓枠１３Ａを有している。この窓枠１３Ａは、ボディ本体１２の各ピラー１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｊと一緒にボディ１１の外面の狭幅部分を構成している。窓枠１３Ａの内部は、塗装対象となる窓枠１３Ａから外れた非塗装空間１３Ｂとなっている。ここで、各ドア１３には、ボディ１１と同色のドアノブ１３Ｃが取付けられる。このドアノブ１３Ｃは、小型部品を構成するもので、治具としてのノブ用治具１８を介して後側のドア１３内の非塗装空間１３Ｂに配置されている。
【００７６】
ノブ用治具１８は、例えば、取付対象側の溝部に差し込むことができる固定部１８Ａを有している。固定部１８Ａは、ドア１３を塗装するときに不具合が生じない位置、例えば、ドア１３内で窓枠１３Ａの下側に位置するガラスの移動溝（図示せず）に取付けられている。これにより、各ドアノブ１３Ｃは、ドア１３を塗装するときの作業の一部としてドア１３と一緒に塗装することができる。なお、ノブ用治具１８は、締結部材等を用いてドア１３に取付ける構成としてもよい。
【００７７】
フロントバンパ１６は、ボディ本体１２の前端部に取付けられるものである。このフロントバンパ１６は、治具としてのフロントバンパ用治具１９を用いてボディ本体１２の前部に取付けられている。まず、車両のボディ１１の完成体では、フロントバンパ１６は、その縁部とボディ本体１２との間に隙間がない状態でボディ本体１２に対して取付けられるものである。これに対し、フロントバンパ用治具１９は、フロントバンパ１６の縁部（端面）の塗装が可能となるように、ボディ本体１２とフロントバンパ１６との間に隙間を形成するための冶具である。このとき、フロントバンパ用治具１９によるフロントバンパ１６の縁部とボディ本体１２との間の隙間寸法は、前側に向けて１０ｍｍ〜３０ｍｍに設定されている。
【００７８】
リヤバンパ１７は、ボディ本体１２の後端部に取付けられるものである。これに対し、塗装作業時には、このリヤバンパ１７は、治具としてのリヤバンパ用治具２０を用いてボディ本体１２の後部に取付けられている。リヤバンパ用治具２０は、フロントバンパ用治具１９と同様に、リヤバンパ１７の縁部（端面）の塗装が可能となるように、ボディ本体１２とリヤバンパ１７との間に隙間を形成するための冶具である。このとき、リヤバンパ用治具２０によるリヤバンパ１７の縁部とボディ本体１２との間の隙間寸法は、後側に向けて１０ｍｍ〜３０ｍｍに設定されている。
【００７９】
従って、フロントバンパ用治具１９を用いることにより、ボディ本体１２とフロントバンパ１６との間には、隙間を形成することができる。これにより、塗装作業時には、前記隙間を通してフロントバンパ１６の端面から内面側まで塗装することができる。しかも、フロントバンパ１６は、ボディ本体１２、エンジンフード１４と同じ塗料で塗装できるから、周囲のボディ本体１２、エンジンフード１４と色合いを同じにすることができる。
【００８０】
同様に、リヤバンパ用治具２０は、ボディ本体１２とリヤバンパ１７との間に隙間を形成できる。これにより、塗装作業時には、前記隙間を通してリヤバンパ１７の端面から内面側まで塗装することができる。しかも、リヤバンパ１７も、周囲のボディ本体１２、バックドア１５と色合いを同じにすることができる。
【００８１】
次に、前述した車両のボディ１１に塗装を施すための車両ボディの塗装システム２１について、図７を参照して説明する。
【００８２】
この塗装システム２１は、長尺な塗装空間を形成する塗装ブース２２と、塗装ブース２２に沿って延びた搬送ライン２３と、搬送ライン２３を挟んだ両側に配置された複数台、例えば、合計８台の塗装ロボット２４と、各塗装ロボット２４のアーム２４Ａの先端に取付けられた塗装機１（１Ｌ、１Ｒ）とを含んで構成されている。ここで、各塗装ロボット２４は、同一構造をもったロボットを用いることができる。
【００８３】
塗装ブース２２は、搬送ライン２３に沿って延びる長尺な直方体状の建屋２２Ａと、建屋２２Ａ内の環境を整えるための空調装置、廃棄塗料の回収装置（いずれも図示せず）を含んで構成されている。この１つの塗装ブース２２には、ボディ１１の搬送方向の上流側に位置する内面外面同時塗装エリア２５と、ボディ１１の搬送方向の下流側に位置する外面塗装エリア２６とが設けられている。
【００８４】
搬送ライン２３は、塗装ブース２２の建屋２２Ａ内でボディ１１を搬送するものである。搬送ライン２３は、例えば、建屋２２Ａの左，右方向の中央を真直ぐに延びたレール２３Ａと、ボディ１１が搭載されレール２３Ａに沿って移動される台座２３Ｂ（図８参照）とにより構成されている。
【００８５】
８台の塗装ロボット２４のうち、搬送ライン２３の上流側の内面外面同時塗装エリア２５に位置する６台の塗装ロボット２４は、ボディ１１の内面側と外面側との両方を塗装するのに用いられる。また、搬送ライン２３の下流側の外面塗装エリア２６に位置する２台の塗装ロボット２４は、ボディ１１の外面側だけを塗装するのに用いられる。
【００８６】
塗装機１は、８台の塗装ロボット２４のアーム２４Ａの先端にそれぞれ取付けられている。即ち、８台の塗装ロボット２４と塗装機１との組立体は、全台で共通となっている。ここで、塗装機１は、前述したようにボディ１１の内面側と外面側との両方を塗装することができる。従って、例えば１台の塗装ロボット２４または塗装機１に不具合が生じて使用できなくなった場合には、残りの７台の組立体うち稼働率が低い組立体を、使用できない組立体の代わりに稼動することができる。これにより、予備の組立体の待機を不用にすることができる。
【００８７】
塗装機１は、搬送ライン２３を挟む幅方向の左側に配置された各塗装ロボット２４に取付けられたものが一側塗装機としての塗装機１Ｌとなる。一方、塗装機１は、右側に配置された各塗装ロボット２４に取付けられたものが他側塗装機としての塗装機１Ｒとなる。
【００８８】
本実施の形態による車両ボディの塗装システム２１によるボディ１１の塗装作業を行うときの動作について説明する。
【００８９】
まず、塗装機１によって塗料を噴霧する動作について説明する。タービンエア源２７からエアモータ３のタービン３Ｂに圧縮エアを供給し、エアモータ３によって回転軸４と回転霧化頭６を高速で回転する。この状態で、塗料供給源２８の色替弁装置で選択された塗料がフィードチューブ５の塗料流路から回転霧化頭６に供給される。これにより、回転霧化頭６は、供給された塗料を塗料粒子として噴霧する。
【００９０】
この場合、回転霧化頭６は、ハウジング２、回転軸４等を介して高電圧に印加している。これにより、回転霧化頭６から噴霧された塗料粒子を、高電圧に帯電した状態とすることができる。回転霧化頭６から噴霧される塗料粒子、即ち、帯電塗料粒子は、アースに接続された被塗物としてのボディ１１に向けて飛行し、効率よく塗着することができる。
【００９１】
一方、回転霧化頭６から塗料を噴霧したときには、この噴霧塗料の微粒化と塗装パターンの調整のために、シェーピングエアリング７の第１のシェーピングエア噴出孔９と第２のシェーピングエア噴出孔１０からシェーピングエアを噴出している。
【００９２】
第１のシェーピングエアを噴出する場合には、第１のエア供給路９Ａを通じて第１のシェーピングエア源２９から圧縮エアを供給し、各第１のシェーピングエア噴出孔９から第１のシェーピングエアを噴出する。このときに、第１のシェーピングエア噴出孔９は、回転霧化頭６の回転方向と逆方向に傾斜して開口している。これにより、第１のシェーピングエアは、回転霧化頭６の放出端縁６Ｄから接線方向に飛行してくる塗料の液糸に対し、正面から衝突することができ、この塗料を微粒化することができる。
【００９３】
一方、第２のシェーピングエアを噴出する場合には、第２のエア供給路１０Ａを通じて第２のシェーピングエア源３０から圧縮エアを供給し、各第２のシェーピングエア噴出孔１０から第２のシェーピングエアを噴出する。このときに、第２のシェーピングエア噴出孔１０は、回転霧化頭６の外周面６Ｂに向けて第２のシェーピングエアを供給する。これにより、第２のシェーピングエアは、第１のシェーピングエアと協働して、塗装パターンの大きさを幅広く調整することができる。
【００９４】
次に、塗装機１を備えた車両ボディの塗装システム２１による車両のボディ１１の塗装方法について述べる。ここでは、ボディ１１の塗装作業のうち、その一部の塗装作業について、図９のタイムチャートを参照しつつ説明する。
【００９５】
ボディ１１の塗装作業として、左前フェンダ１２Ａ、右前フェンダ１２Ｂの外面、ラジエータサポート１２Ｋ、エンジンフード１４の内面を塗装する場合の塗装手順の一例について述べる。この塗装作業は、塗装ブース２２の内面外面同時塗装エリア２５で行われる。この場合、塗装作業は、搬送ライン２３の搬送方向の上流側に位置する左側の塗装ロボット２４と左側の塗装機１Ｌの組と、右側の塗装ロボット２４と右側の塗装機１Ｒの組とによって実施される。
【００９６】
まず、左側の塗装機１Ｌを用いてエンジンフード１４の内面の左側部分に塗料を噴霧して塗装する。このエンジンフード１４の内面側は、中間の大きさの塗装面を有している。従って、エンジンフード１４の内面側を塗装する場合には、第１、第２のシェーピングエアの流量、塗料の吐出量および回転霧化頭６の回転数は、塗装パターンが中間パターンとなるように、制御される。即ち、塗装パターンのパターン幅（大きさ）は、中間パターンとなる２００〜４００ｍｍに調整される。これにより、塗装面に適した大きさの塗装パターンによって、塗料が塗装面からはみ出さないように効率よく塗装を行うことができる。
【００９７】
続いて、左側の塗装機１Ｌを用いてラジエータサポート１２Ｋの左側部分に塗料を噴霧して塗装する。このラジエータサポート１２Ｋは、内面の一部となるもので、狭い塗装面を有している。従って、ラジエータサポート１２Ｋを塗装する場合には、塗装パターンが中間パターンで塗装を行っている過程であっても、最小パターンに変更される。即ち、第１のシェーピングエアと第２のシェーピングエアの流量、塗料の吐出量および回転霧化頭６の回転数は、塗装パターンが最小パターンとなるように、制御される。具体的には、塗装パターンのパターン幅（大きさ）は、最小パターンとなる５０〜１００ｍｍに調整される。これにより、塗装面に適した大きさの塗装パターンによって、塗料が塗装面からはみ出さないように効率よく塗装を行うことができる。
【００９８】
一方、左側の塗装機１Ｌを用いて、エンジンフード１４とラジエータサポート１２Ｋを塗装しているときには、この塗装作業と並行し、右側の塗装機１Ｒを用いて、右前フェンダ１２Ｂの外面の塗装を行っている。この右前フェンダ１２Ｂの外面側は、中間の大きさの塗装面を有している。従って、右前フェンダ１２Ｂの外面側を塗装する場合には、塗装パターンのパターン幅（大きさ）は、中間パターンとなる２００〜４００ｍｍに調整される。これにより、塗装面に適した大きさの塗装パターンによって、塗料が塗装面からはみ出さないように効率よく塗装を行うことができる。
【００９９】
さらに、左側の塗装機１Ｌを用いて、エンジンフード１４の内面の左側部分とラジエータサポート１２Ｋの左側部分の塗装が終了したら、今度は、右側の塗装機１Ｒを用いて、エンジンフード１４の内面の右側部分とラジエータサポート１２Ｋの右側部分の塗装を行う。このエンジンフード１４の内面の右側部分とラジエータサポート１２Ｋの右側部分の塗装と並行し、左側の塗装機１Ｌを用いて、左前フェンダ１２Ａの外面の塗装を行う。これらの塗装による塗装パターン制御は、前述した左，右方向の反対側の塗装パターン制御と同様であるため省略する。
【０１００】
一方、エンジンフード１４の外面、ボディ本体１２のルーフ１２Ｅの外面等は、大きな塗装面を有している。この外面塗装は、外面塗装エリア２６で行われる。例えば、左側の塗装機１Ｌを用いてエンジンフード１４の外面の左側部分を塗装する場合には、塗装パターンは、最大パターンとなる４００〜５００ｍｍに調整される。これにより、左側の塗装機１Ｌは、広い塗装面を効率よく塗装することができる。なお、外面塗装エリア２６での塗装作業のタイムチャートは図示を省略する。
【０１０１】
同様に、エンジンフード１４の外面、ボディ本体１２のルーフ１２Ｅの外面等の右側部分を塗装する場合には、外面塗装エリア２６で行われる。この場合も、塗装パターンは、最大パターンとなる４００〜５００ｍｍに調整される。これにより、右側の塗装機１Ｒは、広い塗装面を効率よく塗装することができる。  
【０１０２】
かくして、本実施の形態によれば、塗装機１は、圧縮エアを動力源とするエアモータ３と、エアモータ３に回転自在に支持され先端がエアモータ３から前側に突出した中空な回転軸４と、塗料を供給するために回転軸４内を通って回転軸４の先端まで延びたフィードチューブ５と、回転軸４の先端に取付けられ、カップ状に拡開する外周面６Ｂとフィードチューブ５から供給された塗料を拡散する内周面６Ｃと先端に位置して塗料を放出する放出端縁６Ｄとを有する回転霧化頭６と、回転霧化頭６の外周を取囲むと共に、先端が回転霧化頭６の放出端縁６Ｄよりも後方に配置されたシェーピングエアリング７とを含んで構成されている。このシェーピングエアリング７は、放出端縁６Ｄの周囲に向けてシェーピングエアを噴出する多数個の第１のシェーピングエア噴出孔９と、各第１のシェーピングエア噴出孔９よりも径方向の内側に位置して回転霧化頭６を取囲んで配置され、回転霧化頭６の外周面６Ｂに沿わせてシェーピングエアを噴出する多数個の第２のシェーピングエア噴出孔１０とを備えている。
【０１０３】
この上で、塗装機１は、回転霧化頭６から塗料を噴霧する同一構造をもった１種類の塗装機として形成している。また、塗装機１は、回転霧化頭６から塗料を噴霧したときの塗装パターンの大きさが、最小パターンと、最大パターンと、最小パターンと最大パターンとの中間となった中間パターンとに調整可能に構成されている。
【０１０４】
即ち、同一構造をもった塗装機１の塗装パターンは、最小パターン（５０〜１００ｍｍ）、最大パターン（４００〜５００ｍｍ）、中間パターン（２００〜４００ｍｍ）の３種類からなる。この場合、これらの塗装パターンは、良好な噴霧状態を維持したままで調整することができる。この結果、同一構造の塗装機１を、ボディ１１の内面塗装と外面塗装との両方に使用することができる。
【０１０５】
車両ボディの塗装システム２１には、複数台の塗装ロボット２４が設けられている。本実施の形態による塗装機１は、この複数台の塗装ロボット２４に対して共通の塗装機として取付けることができる。即ち、塗装システム２１には、塗装機１と塗装ロボット２４とからなる組立体が複数台設けられている。
【０１０６】
従って、各塗装機１は、ボディ１１の内面も外面も塗装できる。これにより、例えば、搬送ライン２３の幅方向の左側に位置する塗装機１Ｌによってボディ１１の内面を塗装しているときには、このボディ１１の内面塗装と並行して、右側に位置する塗装機１Ｒによってボディ１１の外面を塗装することができる。即ち、塗装機１Ｌと塗装機１Ｒとを同時に稼働することができ、塗装設備の稼働率を向上することができる。また、２台以上の塗装機１によって同時に異なる塗装面を塗装することにより、ボディ１１の塗装時間を短縮することができ、生産性を向上することができる。
【０１０７】
１台の塗装機１および塗装ロボット２４の稼働率を高めたことにより、塗装機１および塗装ロボット２４からなる組立体の台数を削減することができる。これにより、塗装ブース２２を小型化することができる。また、塗装ブース２２を小型化したことにより、建屋２２Ａ内の環境を整えるための空調装置、廃棄塗料の回収装置等の設備を小型化でき、ランニングコストを低減することができる。
【０１０８】
さらに、同一構造の塗装機１を共通塗装機として用いている。従って、例えば１台の塗装ロボット２４または塗装機１に不具合が生じて使用できなくなった場合には、残りの７台のうち稼働率が低い塗装機１等を代わりに稼動することができる。これにより、予備の塗装機１や塗装ロボット２４を不用にすることができる。
【０１０９】
一方、本実施の形態によれば、車両のボディ１１は、前，後方向に長尺な構造体からなるボディ本体１２と、ボディ本体１２の左，右両側にそれぞれ開閉可能に設けられるドア１３と、ボディ本体１２の前端部に設けられるフロントバンパ１６およびボディ本体１２の後端部に設けられるリヤバンパ１７と、各ドア１３に設けられる小型部品としてのドアノブ１３Ｃとを含んで構成されている。そして、フロントバンパ１６は、ボディ本体１２との間に隙間を形成した状態で、フロントバンパ用治具１９を用いてボディ本体１２に取付けられている。また、リヤバンパ１７は、ボディ本体１２との間に隙間を形成した状態で、リヤバンパ用治具２０を用いてボディ本体１２に取付けられている。
【０１１０】
この上で、ボディ１１は、ボディ本体１２に左，右のドア１３とフロントバンパ１６とリヤバンパ１７とが取付けられた状態で搬送ライン２３によって搬送される。
【０１１１】
従って、ボディ１１を塗装するときには、同時にフロントバンパ１６とリヤバンパ１７も塗装することができる。これにより、ボディ１１と各バンパ１６，１７とを同じ色に仕上げることができる。また、ボディ１１と各バンパ１６，１７との間に隙間を設けたことにより、各バンパ１６，１７を塗装しているときに各バンパ１６，１７の端面（バンパ縁部）も塗装することができる。
【０１１２】
また、各ドアノブ１３Ｃは、ドア１３に位置し塗装対象から外れた非塗装空間１３Ｂにノブ用治具１８を用いて配設されている。これにより、ボディ１１は、ボディ本体１２と左，右のドア１３と各ドアノブ１３Ｃとを一緒に塗装することができ、ボディ本体１２と各ドアノブ１３Ｃとを同じ色に仕上げることができる。
【０１１３】
一側塗装機および他側塗装機となる塗装機１（１Ｌ，１Ｒ）は、回転霧化頭６から噴霧された塗料の塗装パターンを調整するための多数個のシェーピングエア噴出孔９，１０を有している。また、ボディ１１の内面の塗装と外面の塗装とでは、各シェーピングエア噴出孔９，１０から噴出されるシェーピングエアの流量を制御している。これにより、塗料の塗装パターンは、最小パターンと最大パターンと中間パターンとに調整することができる。
【０１１４】
上述したように、本実施の形態による車両ボディの塗装システム２１は、内面と外面とを有する車両のボディ１１を搬送するための搬送ライン２３と、搬送ライン２３を挟む幅方向の左側に配置された塗装機１Ｌと、搬送ライン２３を挟む幅方向の右側に配置された塗装機１Ｒとを備えている。各塗装機１Ｌ，１Ｒは、回転霧化頭６から塗料を噴霧する同一構造をもった塗装機であって、塗料の塗装パターンの大きさが、最小パターンと、最大パターンと、最小パターンと最大パターンとの中間となった中間パターンとに調整が可能に構成されている。また、塗装機１Ｌは、最小パターンまたは中間パターンを用いて、ボディ１１の左側の内面を塗装し、塗装機１Ｒは、塗装機１Ｌがボディ１１の左側の内面を塗装するのと並行して、最大パターンまたは中間パターンを用いて、ボディ１１の右側の外面を塗装することができる。さらに、塗装機１Ｒは、最小パターンまたは中間パターンを用いて、ボディ１１の右側の内面を塗装し、塗装機１Ｌは、塗装機１Ｒがボディ１１の右側の内面を塗装するのと並行して、最大パターンまたは中間パターンを用いて、ボディ１１の左側の外面を塗装することができる。
【０１１５】
左側の塗装機１Ｌは、第１のシェーピングエア噴出孔９および第２のシェーピングエア噴出孔１０から噴出されるシェーピングエアの流量を制御することにより、最小パターンまたは中間パターンを用いてボディ１１の左側の内面を塗装すると共に、最大パターンまたは中間パターンを用いてボディ１１の左側の外面を塗装する。また、右側の塗装機１Ｒは、第１のシェーピングエア噴出孔９および第２のシェーピングエア噴出孔１０から噴出されるシェーピングエアの流量を制御することにより、最大パターンまたは中間パターンを用いてボディ１１の右側の外面を塗装すると共に、最小パターンまたは中間パターンを用いてボディ１１の右側の内面を塗装することができる。
【０１１６】
第１のシェーピングエア噴出孔９の内径寸法ｄ１は、０．８ｍｍ≦ｄ１≦１．２ｍｍに設定され、第２のシェーピングエア噴出孔１０の内径寸法ｄ２は、０．５ｍｍ≦ｄ２≦０．８ｍｍに設定されている。
【０１１７】
第２のシェーピングエア噴出孔１０の個数Ｎ２は、第１のシェーピングエア噴出孔９の個数Ｎ１の１／３Ｎ１≦Ｎ２≦１／２Ｎ１に設定されている。
【０１１８】
第１のシェーピングエア噴出孔９の傾斜角度α１は、回転軸４の軸線Ｏ−Ｏに対して４０度≦α１≦５５度に設定され、第２のシェーピングエア噴出孔１０の傾斜角度α２は、回転軸４の軸線Ｏ−Ｏに対して８度≦α２≦１５度に設定されている。
【０１１９】
回転霧化頭６の外周面６Ｂに対する第２のシェーピングエア噴出孔１０から噴出される第２のシェーピングエアの入射角βは、１２度≦β≦１３．４度に設定されている。
【０１２０】
なお、実施の形態では、回転霧化頭型塗装機１として、回転霧化頭６に供給される塗料に高電圧を直接的に印加する直接帯電式の静電塗装機を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、図１０に示す変形例のように構成してもよい。即ち、回転霧化頭型塗装機３１は、ハウジング２の外周位置に高電圧を放電する外部電極３２を有し、この外部電極３２からの放電によって回転霧化頭６から噴霧された塗料粒子に高電圧を印加する間接帯電式の塗装機として構成してもよい。さらに、本発明は、塗料に高電圧を印加することなく塗装を行う非静電塗装機にも適用することができる。
【０１２１】
また、実施の形態では、小型部品としての各ドアノブ１３Ｃは、後側に位置するドア１３の窓枠１３Ａ内の非塗装空間１３Ｂに配置した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、エンジンフード１４とルーフ１２Ｅとの間に位置するフロントガラス用の窓枠内、バックドア１５の窓枠内に、ドアノブ１３Ｃを配置する構成としてもよい。また、小型部品としては、ドアノブ１３Ｃ以外にも、ドアミラーのカバー、給油口を覆う蓋体等があり、これらの小型部品をボディと一緒に塗装する構成としてもよい。
【０１２２】
また、実施の形態では、直径寸法が４０ｍｍの回転霧化頭６を用いた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、直径寸法が３０ｍｍ以下または直径寸法が５０ｍｍ以上の回転霧化頭を用いる構成としてもよい。直径寸法が３０ｍｍの回転霧化頭では、第１のシェーピングエア噴出孔の個数が４０〜４５個となり、第２のシェーピングエア噴出孔の個数が２４〜３０個となる。この場合、隣合う第１のシェーピングエア噴出孔の間隔寸法は、２．２ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲に設定されている。さらに、隣合う第２のシェーピングエア噴出孔の間隔寸法は、３．０ｍｍ〜３．８ｍｍの範囲に設定されている。
【０１２３】
一方、直径寸法が５０ｍｍの回転霧化頭では、第１のシェーピングエア噴出孔の個数が６５〜７５個となり、第２のシェーピングエア噴出孔の個数が２８〜３８個となる。この場合、隣合う第１のシェーピングエア噴出孔の間隔寸法は、１．１ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲に設定されている。さらに、隣合う第２のシェーピングエア噴出孔の間隔寸法は、２．２ｍｍ〜２．４ｍｍの範囲に設定されている。
【０１２４】
実施の形態では、左側の塗装機１Ｌは、最大パターンまたは中間パターンを用いて、ボディ１１の左側の外面を塗装し、右側の塗装機１Ｒは、最大パターンまたは中間パターンを用いて、ボディ１１の右側の外面を塗装した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、塗装機１Ｌが、最大パターンまたは中間パターンを用いて、ボディ１１の左側の外面を塗装する過程で、ボディ１１の左側の外面のうちの狭幅部分に関しては、塗装機１Ｌは、最小パターンを用いて塗装することができる。一方、塗装機１Ｒが、最大パターンまたは中間パターンを用いて、ボディ１１の右側の外面を塗装する過程で、ボディ１１の右側の外面のうちの狭幅部分に関しては、塗装機１Ｒは、最小パターンを用いて塗装することができる。
【０１２５】
具体的には、ボディ１１の外面に、最小パターンを用いて塗装するのに適した狭幅な塗装面（狭幅部分）、例えばボディ本体１２の左前ピラー１２Ｆ、右前ピラー１２Ｇがある場合には、左側の塗装機１Ｌは、最小パターンを用いてボディ本体１２の左前ピラー１２Ｆを塗装することができる。また、右側の塗装機１Ｒは、最小パターンを用いてボディ本体１２の右前ピラー１２Ｇを塗装することができる。
【０１２６】
この場合には、塗装面の狭幅部分となる各ピラー１２Ｆ，１２Ｇに合わせて塗装パターンを小さくすることにより、塗装面を外れる塗料の量を少なくすることができる。これにより、廃棄される塗料を削減することができる。また、狭幅部分だけに塗料を噴霧できるから、適切な塗膜を形成することができる。また、左前ピラー１２Ｆ、右前ピラー１２Ｇ以外にも、ボディ１１の外面の狭幅部分として、ボディ本体１２の左後ピラー１２Ｈ、右後ピラー１２Ｊ、ドア１３の窓枠１３Ａを最小パターンを用いて塗装することができる。
【０１２７】
さらに、実施の形態では、塗装ブース２２は、ボディ１１の内面と外面とを同時に塗装する内面外面同時塗装エリア２５と、内面外面同時塗装エリア２５で塗装し切れなかったボディ１１の外面を塗装する外面塗装エリア２６とを設けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、内面外面同時塗装エリア２５だけでボディ１１の全体を塗装できる場合には、外面塗装エリア２６を省略する構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１２８】
１，３１  回転霧化頭型塗装機
１Ｌ  回転霧化頭型塗装機（一側塗装機）
１Ｒ  回転霧化頭型塗装機（他側塗装機）
３  エアモータ
４  回転軸
５  フィードチューブ
６  回転霧化頭
６Ｂ  外周面
６Ｃ  内周面
６Ｄ  放出端縁
７  シェーピングエアリング
９  第１のシェーピングエア噴出孔
１０  第２のシェーピングエア噴出孔
１１  ボディ
１２  ボディ本体
１２Ｆ  左前ピラー（狭幅部分）
１２Ｇ  右前ピラー（狭幅部分）
１２Ｈ  左後ピラー（狭幅部分）
１２Ｊ  右後ピラー（狭幅部分）
１３  ドア
１３Ａ  窓枠（狭幅部分）
１３Ｂ  非塗装空間
１３Ｃ  ドアノブ（小型部品）
１６  フロントバンパ
１７  リヤバンパ
１８  ノブ用治具（治具）
１９  フロントバンパ用治具（治具）
２０  リヤバンパ用治具（治具）
２１  車両ボディの塗装システム
２３  搬送ライン
Ｏ−Ｏ  回転軸の軸線
Ｎ１  第１のシェーピングエア噴出孔の個数
Ｎ２  第２のシェーピングエア噴出孔の個数
ｄ１  第１のシェーピングエア噴出孔の開口端の内径寸法
ｄ２  第２のシェーピングエア噴出孔の開口端の内径寸法
α１  回転軸の軸線に対する第１のシェーピングエア噴出孔の軸線の角度
α２  回転軸の軸線に対する第２のシェーピングエア噴出孔の軸線の角度
Ｌ１  放出端縁と第１のシェーピングエア噴出孔との径方向の距離寸法
Ｌ２  放出端縁と第２のシェーピングエア噴出孔との径方向の距離寸法
β  回転霧化頭の外周面に対する第２のシェーピングエアの入射角
【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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【図１０】
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