(57)【要約】【課題】従来、色に関係なく、塗装距離を縮めることでメタリック塗装の品質を高める試みがなされてきた。しかし、塗装距離を縮めると、塗装面から跳ね返った塗料が塗装ガンに付着し、塗装ガンを頻繁に清掃する必要があるなどの不具合が発生する。【解決手段】塗装面と回転霧化式塗装ガンとの間の塗装距離を、塗料が濃色であれば短くし、淡色であれば長くするごとくに濃色から淡色までの色別に個別に設定し、且つシェーピングエアの量を、塗料が濃色であれば少量にし、淡色であれば多量にするごとくに濃色から淡色までの色別に個別に設定する。【効果】メタリック塗料が淡色であれば、シェーピングエアを増加して塗粒を強く塗装面に当てることにより、アルミ片を寝かせる。加えて、塗装距離を延ばして塗粒の飛行時間を延ばすことにより、塗料の流動性を下げる。流動性を下げたことにより、寝かせたアルミ片が起きあがることを防ぐことができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタリック塗料を回転霧化式塗装ガンで霧化するとともに高電圧で帯電させ、これと反対電位のワークに塗装するときに、
ワークの塗装面に直交する法線に前記回転霧化式塗装ガンの軸を合わせると共に、
前記塗装面と回転霧化式塗装ガンとの間の塗装距離を、塗料が濃色であれば短くし、淡色であれば長くするごとくに濃色から淡色までの色別に個別に設定し、
且つシェーピングエアの量を、塗料が濃色であれば少量にし、淡色であれば多量にするごとくに濃色から淡色までの色別に個別に設定することを特徴とするメタリック塗料の塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の上塗り塗装に好適なメタリック塗料の塗装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、メタリック塗料の塗装はエアスプレー塗装ガンで主として実施されてきたが、これを回転霧化式塗装ガンで実施する技術も提案されている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５６−７３５７３号公報（請求項１）
【０００４】
特許文献１の請求項１に「・・・おいて、前記回転型霧化頭と前記被塗物との間の塗装距離を短縮することにより、・・・塗料粒子が前記被塗物へ衝突する速度を増大させることを特徴とするメタリック塗料の静電塗装方法。」と記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らが、特許文献１の方法を試したところ次の課題があることが分かった。
塗装距離を短縮したために、塗装ガンから噴射した塗料の一部が被塗物で反射し、この反射した塗料が塗装ガンに大量に付着する。そのために、塗装ガンの清掃を普通よりを頻繁に行わなければならず、塗装工程の作業能率が低下する。
【０００６】
さらには、−５００００Ｖ程度の高圧電圧を印加するため、塗装距離を著しく短縮するとオーバーカレント現象が発生し、安定した塗装作業が行えなくなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、塗装条件を種々変更しながら実験を重ねるなかで、メタリック塗料に含まれる鋭いアルミ片の姿勢が、色差（明度差）に強く影響していることを確認した。すなわち、アルミ片が全体的に寝るとアルミの輝きが目立ち全体として明るくなる。逆に、アルミ片が全体的に立つとアルミの輝きが期待できずに全体として暗くなる。
前記特許文献１では、アルミ片を寝かせるべく、塗装距離を短縮したと理解できる。
【０００８】
しかし、塗装距離を短縮すると上述の課題が発生するので、本発明ではシェーピングエアで対処することにする。すなわち、シェーピングエアは塗装ガンから噴射した塗料の広がりを決める作用を発揮する。そこで、シェーピングエアを増量して塗料の広がりを抑え、塗粒の飛行速度を増加する。飛行速度が大きければ、アルミ片を寝かせることができるため、目的の一つを達成することができる。
【０００９】
ところで、折角寝かせたアルミ片が条件によっては起きあがるという不都合が発見された。
これを検討したところ、溶剤が多くて塗料に流動性があるときに、その現象が起こることが分かった。
【００１０】
そこで、塗装距離を縮めるのとは、逆に塗装距離を延ばすことで、塗布直後の塗膜の流動性を低下させ、アルミ片の姿勢を保たせたまま、塗膜を硬化させるということを着想し、この着想に基づき、追加実験をしたところ良好な成果を得ることができた。
塗装距離を延ばせば、オーバーカレントは発生せず、安定した塗装作業が行える。加えて、塗装距離を延ばせば、塗料の跳ね返りを心配する必要がなく、塗装ガンの清掃頻度を下げることができる。
【００１１】
本発明者らは、更に実験を続けるなかで、淡色塗料ではアルミ片が目立つが、濃色塗料ではアルミ片が目立たぬためにアルミ片の姿勢は無視できることにも気づいた。
この知見から、前記シェーピングエアの増加並びに塗装距離の増加は淡色塗料に適用し、濃色塗料についてはその処置を講じないという色別の制御を確立した。
【００１２】
なお、アルミ片の姿勢は、塗装面と回転霧化式塗装ガンの軸とのなす角度が変化すると、一定にならない。一様な姿勢を得るには、塗装面に直交する法線に回転霧化式塗装ガンの軸を合わせるが重要である。
【００１３】
以上をまとめると請求項１は、メタリック塗料を回転霧化式塗装ガンで霧化するとともに高電圧で帯電させ、これと反対電位のワークに塗装するときに、
ワークの塗装面に直交する法線に前記回転霧化式塗装ガンの軸を合わせると共に、  前記塗装面と回転霧化式塗装ガンとの間の塗装距離を、塗料が濃色であれば短くし、淡色であれば長くするごとくに濃色から淡色までの色別に個別に設定し、
且つシェーピングエアの量を、塗料が濃色であれば少量にし、淡色であれば多量にするごとくに濃色から淡色までの色別に個別に設定することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
図１は本発明で採用した回転霧化式塗装ガンの要部断面図であり、回転霧化式塗装ガン１０は、毎分数万回転で回転させるベル１１と、このベル１１を囲うガン本体１２と、このガン本体１２に設けたエア通路１３及びエアノズル１４と、を備える。そして、回転霧化式塗装ガン１０には−５００００Ｖの静電気を帯電させる。
【００１５】
白抜き矢印のごとく塗料をベル１１に供給すると、塗料１５は高速回転中のベル１１に沿って広がり、ベル１１の外縁から飛び出す。すなわち、ベル１１により付与された遠心力により、飛び出すと共に微細粒になる。そこで、この様な形式の塗装ガンを回転霧化式塗装ガンと呼ぶ。
【００１６】
なお、エアノズル１４から吹出すエア１５は塗粒１６を囲う。そのため、エア１５を増量すると塗粒１６の広がりを抑えつつ塗粒１６の飛行速度を高めることができる。逆に、減量すると塗粒１６の広がりを促しつつ塗粒１６の飛行速度を下げることができる。そこで、このエア１５をシェーピングエアと呼ぶ。
【００１７】
遠心力は、ベル１１の径及び回転速度に正比例するため、径及び／又は回転速度を増加することで、塗粒１６はより小径になる。
【００１８】
図２は塗装ロボットの配置図であり、ワークとしての車両ボディ２０の脇に塗装ロボット２１を設置し、この塗装ロボット２１のアーム２２の先端に回転霧化式塗装ガン１０を取付け、第１軌跡Ｔ１のごとく回転霧化式塗装ガン１０を、車両ボディ２０に沿って相対移動させる。第１軌跡Ｔ１はティーチングにより達成できる。
【００１９】
なお、回転霧化式塗装ガン１０の軸２３が、車両ボディ２０の曲面の法線２４に合致するように塗装ロボット２１を三次元立体形状追従制御させる。
【００２０】
各種の塗装作業を実施したところ以下のことが判明した。すなわち、塗装直後のアルミ片の姿勢を図３で述べ、塗装直後から一定時間経過時点でのアルミ片の形態を表１で説明する。
【００２１】
図３はアルミ片の姿勢とシェーピングエアの関係を調べたグラフであり、縦軸はシェーピングエアの量Ｎｌ（ノーマルリットル）／分を示す。なお、縦軸目盛りに添えた括弧内数値は流速を示す。
シェーピングエアの量が６５０Ｎｌ／分を超えるとアルミ片が好ましく寝る（倒れる）ことが分かった。また、シェーピングエアの量が４５０Ｎｌ／分を切ると立ったアルミ片が含まれることが分かった。
【００２２】
塗装直後から一定時間経過時点でのアルミ片の形態を、ＮＶ値で整理したものが表１である。このＮＶ値は、塗料に占める固形分の割合（％）を意味し、ＮＶ＝１００×固形分／塗料で計算することができる指標である。
ただし、ＮＶ値は、塗装ガンから塗布した後に一定時間（６０〜８０秒）経過した時点での値である。
この一定時間は、次作業（次の重ね塗りなどの作業）が可能になるまでの時間を指す。
【００２３】
【表１】
2004195354.tif 000002
【００２４】
ＮＶ値が５５％未満であると、塗料の流動性が過多であり、寝ていたアルミ片が起きる可能性がある。この結果、色差が発生する。また、磁力線などにより筋むらが発生する。
【００２５】
ＮＶ値が６５％を超えると、塗料の流動性が過少となり、膜厚が均一になる前に固まるなどの理由により、乾燥むらが発生する。
【００２６】
この点、ＮＶ値が５５〜６５％の範囲にあれば、流動性が適度であり、色差が発生せず、筋むらが発生せず、且つ乾燥むら発生しない。
従って、ＮＶ値が５５〜６５％の範囲になるように制御する技術が必要となる。
【００２７】
図４はベルの回転速度とＮＶ値の関係を調べたグラフであり、通常の速度である３×１０４ｒｐｍでは、ＮＶ値（８０秒）は５０％より遙かに小さかった。
回転速度を増加して４×１０４ｒｐｍにすると、ＮＶ値（８０秒）は５０％程度であった。
回転速度をさらに増加して５×１０４ｒｐｍにすると、ＮＶ値（８０秒）は５３％程度まで増加した。
【００２８】
回転速度を増加すると、塗料の粒子が小径化するとともに粒の数が増加する。すると、塗粒の表面積総和が増加し、そこに含まれる溶剤がより蒸発する。その結果、回転速度に比例してＮＶ値が増加する。
【００２９】
しかし、目標とするＮＶ値には至らないため、更なる工夫が必要となる。本発明者らは、塗粒の飛行時間が長ければ、この時間に比例して溶剤の蒸発が進むのではないかと考え、塗装距離（塗装面と塗装ガンとの間の距離）を増加することを試した。その結果を、次図で示す。
【００３０】
図５は塗装距離とＮＶ値の関係を調べたグラフであり、ベルの回転速度は、一律、４×１０４ｒｐｍとした。
通常の塗装距離である２００ｍｍでは、ＮＶ値（８０秒）は５５％より遙かに小さかった。
塗装距離を増加して２５０ｍｍにすると、ＮＶ値（８０秒）は５４％程度であった。
【００３１】
塗装距離をさらに増加して３００ｍｍにすると、ＮＶ値（８０秒）は５８％程度まで増加した。
従って、塗装距離を増加すれば、ＮＶ値を高めることができることが確認できた。
【００３２】
ところで、メタリック塗料は、顔料に鋭いアルミ片を混ぜ、溶剤で薄めたものであるから、顔料の濃さによりアルミ片の目立ち方が大きく異なる。これを表２にまとめる。
【００３３】
【表２】
2004195354.tif 000003
【００３４】
濃色であれば、アルミ片は比較的目立たなくなり、アルミ片の姿勢は気にする必要がないため、ＮＶ値はそれほど重要ではない。
逆に、淡色は、アルミ片が目立つため、ＮＶ値は極めて重要となる。
中間色は、それらの中間であって、ＮＶ値の管理はやや重要になる。
【００３５】
上記のことから、色別に制御パラメータを決めることができる。その一例を表３で説明する。
【００３６】
【表３】
2004195354.tif 000004
【００３７】
表の最も右欄に淡色の制御パラメータを示すが、ＮＶ値を５５〜６５に管理する必要があり、そのためにはシェーピングエアを７００Ｎｌ／分とし、塗装距離を３００ｍｍとし、ベル回転速度を５×１０４ｒｐｍとすればよい。
【００３８】
濃色はＮＶ値を殆ど管理する必要がないので、シェーピングエアを４５０Ｎｌ／分とし、塗装距離を２００ｍｍとし、ベル回転速度を３×１０４ｒｐｍとする。
【００３９】
中間色は、両者の中間であるから、シェーピングエアを６００Ｎｌ／分とし、塗装距離を２５０ｍｍとし、ベル回転速度を４×１０４ｒｐｍとすればよい。
【００４０】
以上の塗装制御を前提とした本発明の作用を次に説明する。
図６は側面から見た塗装要領図であり、ワークとしての車両ボディ２０に塗装ロボット２１で塗装するときに、塗料が濃色であれば、第１軌跡Ｔ１（塗装距離＝２００ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。
塗料が中間色であれば、第２軌跡Ｔ２（塗装距離＝２５０ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。塗料が淡色であれば、第３軌跡Ｔ３（塗装距離＝３００ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。
【００４１】
図７は背面から見た塗装要領図であり、ワークとしての車両ボディ２０に塗装ロボット２１で塗装するときに、塗料が濃色であれば、第１軌跡Ｔ１（塗装距離＝２００ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。
塗料が中間色であれば、第２軌跡Ｔ２（塗装距離＝２５０ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。塗料が淡色であれば、第３軌跡Ｔ３（塗装距離＝３００ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。
【００４２】
図６、図７を実施する際に、前記の表３で述べた制御ファクターを選択することは勿論のこと、塗装ガン１０の軸２３を常に曲面（塗装面）の法線２４に沿わせることが重要である。
【００４３】
次に、本発明に係る２回塗り塗装方法について説明する。
従来は、厚塗りを達成するためなどを目的として２回塗りを実施してきたが、本発明方法によれば、別の目的を達成することができる。
【００４４】
図８は２回塗り塗装ラインの平面図であり、塗装ライン３０は、１回目の上塗り塗装を行う第１ステージ３１と、その上に２回目の上塗り塗装を行う第２ステージ３２とからなる。
【００４５】
第１ステージ３１には、左側面塗り用の１番塗装ロボット２１Ａ（位置を区別するためにＡを添えたが、図２の塗装ロボット２１と同一物である。以下、同じ）と、右側面塗り用の２番塗装ロボット２１Ｂと、右上面塗り用の３番塗装ロボット２１Ｃと、左上面塗り用の４番塗装ロボット２１Ｄとを備える。
【００４６】
同様に第２ステージ３１にも、左側面塗り用の１番塗装ロボット２１Ｅと、右側面塗り用の２番塗装ロボット２１Ｆと、右上面塗り用の３番塗装ロボット２１Ｇと、左上面塗り用の４番塗装ロボット２１Ｈとを備える。
【００４７】
本発明では、第１ステージ３１の塗装ロボット２１Ａ〜２１Ｄによる１回目の上塗り条件と、第２ステージ３２の塗装ロボット２１Ｅ〜２１Ｈによる２回目の上塗り条件とに、大きく差を付けたことを特徴とする。条件の一例を次表に示す。
【００４８】
【表４】
2004195354.tif 000005
【００４９】
濃色の場合、１回目は、シェーピングエアを４５０Ｎｌ／分とし、塗装距離を２００ｍｍとし、ベル回転速度を３×１０４ｒｐｍとした。
ベルの回転速度が比較的低速であるため、得られる塗粒の径は比較的大径となる。そして、シェーピングエアの量が比較的少量であるため塗粒の噴射角は比較的大きくなる。
この結果、大径の塗粒を効率よく塗装面に付着させることができ、塗着効率を高めることができる。
【００５０】
濃色の場合の２回目は、シェーピングエアを６００Ｎｌ／分とし、塗装距離を２５０ｍｍとし、ベル回転速度を５×１０４ｒｐｍとした。
ベルの回転速度が高速であるため、得られる塗粒の径は小径になる。この小径化によりＮＶ値が高まる。
そして、シェーピングエアの量が多量であるためアルミ片を寝かせることができると共に塗粒の噴射角は比較的小さくなる。加えて、塗装距離が長くなったために塗粒の飛行時間が増し、これに比例して溶剤が蒸発してＮＶ値が高まる。
この結果、色差や色むらのない光沢のある上塗り塗膜を得ることができる。
【００５１】
すなわち、本発明の２回塗り方法では、１回目は塗着効率を重視し、２回目は仕上がり品質を重視した。この結果、生産性と品質の双方を達成することができた。
【００５２】
淡色の場合、１回目は、シェーピングエアを３５０Ｎｌ／分とし、塗装距離を３００ｍｍとし、ベル回転速度を４×１０４ｒｐｍとた。
ベルの回転速度が比較的低速であるため、得られる塗粒の径は比較的大径となる。そして、シェーピングエアの量が比較的少量であるため塗粒の噴射角は比較的大きくなる。
この結果、大径の塗粒を効率よく塗装面に付着させることができ、塗着効率を高めることができる。
【００５３】
淡色の場合の２回目は、シェーピングエアを７００Ｎｌ／分とし、塗装距離を３００ｍｍとし、ベル回転速度を５×１０４ｒｐｍとた。
ベルの回転速度が高速であるため、得られる塗粒の径は小径になる。この小径化によりＮＶ値が高まる。
そして、シェーピングエアの量が多量であるためアルミ片を寝かせることができると共に塗粒の噴射角は比較的小さくなる。
この結果、色差や色むらのない光沢のある上塗り塗膜を得ることができる。
【００５４】
すなわち、本発明の２回塗り方法では、１回目は塗着効率を重視し、２回目は仕上がり品質を重視した。この結果、生産性と品質の双方を達成することができた。
【００５５】
濃色の塗装条件と淡色の塗装条件とを比較すると、濃色に対して淡色は、シェーピングエアを増量し、且つベル回転速度を大きく設定する。
これは、ＮＶ値の管理などを厳しく行う必要がある淡色と、ＮＶ値の管理などを厳しく行う必要がない濃色とに差を付けたことを意味する。
【００５６】
中間色については、濃色を淡色の中間であるため、説明は省略する。
【００５７】
表４の条件で塗装を実施したところ、目的とする塗装品質を得ることができた。そこで、表４を考察すると、１回目より２回目に、シェーピングエアを増量したのでアルミ片をより寝かせることことができ、塗装距離及びベル回転速度を増加したのでＮＶ値を高めることができたと考えられる。
【００５８】
従って、塗装品質を高める上では、シェービングエアの増量、塗装距離の増加、ベル回転速度の増加の３つが有効である。しかし、塗装距離とベル回転速度との一方を増加することでもＮＶ値を高めることができることなどを考慮すれば、少なくとも、シェービングエアの増量、塗装距離の増加の３つのうち２つが達成できれば塗装品質を高めることができると言える。
【００５９】
例えば、機構的にベル回転速度を高めることに限界があるときには、ベル回転速度は据え置き、シェービングエアを増量し塗装距離を増加させるとよい。また、設備的に塗装距離を増加することに制約がある場合には、塗装距離は据え置き、シェービングエアを増量し、ベル回転速度を増加させるとよい。
【００６０】
尚、本実施例では、ワークは車両ボディとしたが、ワークはこれに限定するものではなく、筐体、平板、曲板などの塗装に、本発明を適用することは差し支えない。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、メタリック塗料を回転霧化式塗装ガンで霧化するとともに高電圧で帯電させ、これと反対電位のワークに塗装するときに、
ワークの塗装面に直交する法線に前記回転霧化式塗装ガンの軸を合わせると共に、
前記塗装面と回転霧化式塗装ガンとの間の塗装距離を、塗料が濃色であれば短くし、淡色であれば長くするごとくに濃色から淡色までの色別に個別に設定し、且つシェーピングエアの量を、塗料が濃色であれば少量にし、淡色であれば多量にするごとくに濃色から淡色までの色別に個別に設定することを特徴とする。
【００６２】
メタリック塗料が淡色であれば、シェーピングエアを増加して塗粒を強く塗装面に当てることにより、アルミ片を寝かせる。加えて、塗装距離を延ばして塗粒の飛行時間を延ばすことにより、塗料の流動性を下げる。流動性を下げたことにより、寝かせたアルミ片が起きあがることを防ぐことができる。
従って、淡色では、アルミ片の光沢が十分に得られ、色差のない良好な塗装面を得ることができる。
【００６３】
一方、メタリック塗料が濃色であれば、アルミ片の姿勢はそれほど目立たないため、シェーピングエアの量を抑え、塗料距離を比較的短くすることにより、塗着効率を高め、生産性を向上させる。
すなわち、本発明方法によれば、色別に最適な塗装条件を定めることにより、品質と生産性の両方を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で採用した回転霧化式塗装ガンの要部断面図
【図２】塗装ロボットの配置図
【図３】アルミ片の姿勢とシェーピングエアの関係を調べたグラフ
【図４】ベルの回転速度とＮＶ値の関係を調べたグラフ
【図５】塗装距離とＮＶ値の関係を調べたグラフ
【図６】側面から見た塗装要領図
【図７】背面から見た塗装要領図
【図８】２回塗り塗装ラインの平面図
【符号の説明】
１０…回転霧化式塗装ガン、２０…ワークとしての車両ボディ、２３…塗装ガンの軸、２４…法線、Ｔ１…第１軌跡、Ｔ２…第２軌跡、Ｔ３…第３軌跡。
【図１】
2004195354.tif 000006
【図２】
2004195354.tif 000007
【図３】
2004195354.tif 000008
【図４】
2004195354.tif 000009
【図５】
2004195354.tif 000010
【図６】
2004195354.tif 000011
【図７】
2004195354.tif 000012
【図８】
2004195354.tif 000013