(57)【要約】【課題】従来、厚塗りなどを目的とした２回塗り塗装法は知られていたが、１回目と２回目で端的に塗装条件を変更することは行われてこなかった。【解決手段】第１ステージ３１で１回目の塗装を施し、その上に第２ステージ３２で２回目の塗装を施す塗装方法において、第１ステージ３１に対して第２ステージ３２では、塗装ガンでのシェーピングエアの量と、塗装ガンと塗装面との距離と、塗装ガンのベル回転速度とのうち、少なくとも２つを増加させる。【効果】第１ステージでは塗着効率を重視し、第２ステージでは塗装品質を重視する。この結果、塗着効率の向上並びに塗装品質の向上の２つが達成できる。【選択図】        図８
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【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第１ステージ、並びに第２ステージを準備し、第１ステージで１回目の塗装を施し、その上に第２ステージで２回目の塗装を施す塗装方法において、
第１ステージに対して第２ステージでは、塗装ガンでのシェーピングエアの量と、塗装ガンと塗装面との距離と、塗装ガンのベル回転速度とのうち、少なくとも２つを増加させ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、各種の理由によりメタリック塗装を２回に分けて実施する２回塗装法が知られている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−１３２５７２号公報（第２頁）
【０００４】
特許文献１の第２頁左下欄第９行〜第１２行に「かかる、塗り分け塗装方法において、同一のメタリック塗料と利用し、第１色目の塗装条件と第２色目の塗装条件を変化させて塗り分け塗装するため、・・・」と記載され、同頁右下欄第１行〜第５行に「従って、視覚に入る光線の受光角度が異なる第１色目の塗装皮膜と第２色目の塗装皮膜とでは同一のメタリック塗料によって塗装されているにもかかわらず、明度が異なるために異なる色調、すなわち塗り分けの色調が得られるのである。」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。
特許文献１では、単なる塗り分けを目的としているためか、塗装作業の能率、すなわち塗着効率が保証されていない。
また、特許文献１では、単なる塗り分けを目的としているためか、塗装面の仕上がり品質が保証されていない。
【０００６】
近年、塗着効率の向上による生産コストの圧縮と、塗装面の仕上がり品質の向上という２つの要素が同時に求められている。しかし、特許文献１ではこれらの２つの要素を達成し得る技術ではない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、塗着効率の向上並びに塗装品質の向上の２つが達成可能な塗装方法を研究するなかで、上塗りを２回に分けるのであれば、１回目に塗着効率の向上を託し、２回目に塗装品質の向上を託することができるのではないかと考えるに至った。
【０００８】
すなわち、２回目の塗膜で覆うのだから、１回目の塗膜の品質はそれ程問題にならない。であれば、１回目は塗着効率向上を重視した塗装条件にすることができる。
以上の知見に基づいて、実験を積み重ねたところ、塗着効率の向上並びに塗装品質の向上の２つが達成可能な塗装方法を確立することに成功した。
【０００９】
すなわち、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第１ステージ並びに第２ステージを準備し、第１ステージで１回目の塗装を施し、その上に第２ステージで２回目の塗装を施す塗装方法において、
第１ステージに対して第２ステージでは、塗装ガンでのシェーピングエアの量と、塗装ガンと塗装面との距離と、塗装ガンのベル回転速度とのうち、少なくとも２つを増加させることを特徴とする。
【００１０】
シェーピングエアの量が少量であれば、塗装ガンから噴射する塗料の噴射角が広がる。
逆に、シェーピングエアの量が多量であれば、塗装ガンから噴射する塗料の噴射角が狭まり、塗粒は強く塗装面に当り、アルミ片が寝る。
【００１１】
塗装距離が小さいと、塗料は安定して塗装面に当る。
塗装距離を大きくすると、塗粒の飛行時間が延び、飛行時間の延びに比例して塗粒に含まれる溶剤が蒸発する。溶剤の蒸発により塗料は流動化し難くなり、アルミ片の移動を抑え、塗装品質の低下を抑える。
【００１２】
ベルの回転速度が小さいと、塗粒は大径になる。
逆にベルの回転速度を大きくすると、塗粒は小径になり、その数が増える。これにより、重量当りの塗粒の表面積を増加させることができる。表面積が大きければ大気との接触面積が増し、塗粒に含まれる溶剤をより蒸発させることができる。溶剤の蒸発により塗料は流動化し難くなり、アルミ片の移動を抑え、塗装品質の低下を抑える。
【００１３】
第１ステージでは、塗装ガンでのシェーピングエアの量と、塗装ガンと塗装面との距離と、塗装ガンのベル回転速度とを抑えるため、大きな噴射角で、安定して大きな径の塗粒を塗装面に当てることがでる。この結果、塗着効率を向上させることができる。
【００１４】
一方、第２ステージでは、塗装ガンでのシェーピングエアの量と、塗装ガンと塗装面との距離と、塗装ガンのベル回転速度との全て若しくは少なくも２つを増加させるため、適度な噴射角で、適度な流動性の小さな径の塗粒を塗装面に当てることがでる。この結果、塗装品質を向上させることができる。
【００１５】
すなわち、請求項１によれば、塗着効率の向上並びに塗装品質の向上の２つが達成できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、図８及び表４で示すが、これらの前提技術を図１〜図７及び表１〜表３により、先に説明する。
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
【表３】
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【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
【表４】
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【００５２】
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。
【００５３】
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。
【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】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
【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の第１ステージでは、塗装ガンでのシェーピングエアの量と、塗装ガンと塗装面との距離と、塗装ガンのベル回転速度とを抑えるため、大きな噴射角で、安定して大きな径の塗粒を塗装面に当てることがでる。この結果、塗着効率を向上させることができる。
【００６５】
一方、第２ステージでは、塗装ガンでのシェーピングエアの量と、塗装ガンと塗装面との距離と、塗装ガンのベル回転速度との全て若しくは少なくも２つを増加させるため、適度な噴射角で、適度な流動性の小さな径の塗粒を塗装面に当てることがでる。この結果、塗装品質を向上させることができる。
【００６６】
すなわち、請求項１によれば、塗着効率の向上並びに塗装品質の向上の２つが達成できる。
【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、２１，２１Ａ〜２１Ｈ…塗装ロボット、３０…塗装ライン、３１…第１ステージ、３２…第２ステージ。
【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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