(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製ワークの表面に粉体塗料を静電誘導作用により塗布する塗料塗布装置と、粉体塗料が塗布された鋼製ワークに高周波を作用させ、鋼製ワーク及び粉体塗料を加熱し、凝固、乾燥させる高周波誘導加熱装置とを備えた鋼製ワークの塗装装置において、
円筒筒状の作業室の内部が区画されて、連絡処理室と塗装処理室と乾燥処理室とが搬送方向に沿って設けられ、
前記作業室の中心には回転軸と、前記回転軸から放射状に延びる回転アームと、前記回転アームの自由端側に設けられ、鋼製ワークを吊下状態に保持するワークハンガーと、前記回転軸を回転させるアーム駆動モータと、前記ワークハンガーを前記回転アームに対して回転させるワーク反転モータとからなる搬送装置が設けられ、
前記塗装処理室内には前記作業室の外部に設けられた前記塗料塗布装置のノズルが臨み、
前記乾燥処理室内には前記高周波誘導装置の高周波誘導コイルが凹字状になって開放部を上にして設けられ、
鋼製ワークは前記連絡処理室で前記ワークハンガーに吊下げ保持されて前記作業室内に取り込まれ、前記塗装処理室では前記ワークハンガーの回転により鋼製ワークの表面に塗料が万遍無く塗布され、前記乾燥処理室では前記誘導コイルの凹状部のスリット内に位置して加熱され、前記連絡処理室に戻り、そこから搬出されることを特徴とする鋼製ワークの塗装装置。
【請求項２】
請求項１に記載した鋼製ワークの塗装装置において、ワークハンガーは高周波によって加熱されない銅によって構成されていることを特徴とする鋼製ワークの塗装装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鋼製ワークの塗装装置を用いて実施する鋼製ワークの塗装方法において、
鋼製ワークの表面に粉体塗料を静電誘導作用により塗布する塗料塗布工程と、粉体塗料が塗布された鋼製ワークに高周波を作用させ、内側から粉体塗料を加熱し、凝固、乾燥させる高周波誘導加熱工程とを備えていることを特徴とする鋼製ワークの塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば鉄製の管継手のように複雑な形状を有する鋼製ワークに対し、ムラなく均一な塗膜が形成できる塗装装置ないしは塗装方法に係り、特に塗膜の鋼製ワークに対する密着性を向上させると共に、脱脂工程を省略することで塗装作業の効率化、ひいては生産性の増大を図った鋼製ワークの塗装装置並びに鋼製ワークの塗装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の塗装方法は、塗装する鋼製ワークの表面に付着する油脂等の異物を取り除く脱脂処理を先ず行い、次いで洗浄、水切り、乾燥の各工程を経て、塗装、遠赤外線照射による乾燥焼付け、冷却の各工程を行っていた。
しかし遠赤外線照射による乾燥焼付けは塗料を外部から加熱するため、特に複雑な形状の鋼製ワークに対しては塗料表面では焼き過ぎ、塗料定着面では焼付け不足になる傾向があり、塗膜の形成にムラが生じていた。また遠赤外線照射による乾燥焼付けは乾燥に時間がかかる欠点がある。さらに、遠赤外線照射により均一な乾燥を行おうとすれば装置が大型化してしまい、設置スペースの確保を難しくし、設備費の増大を招く。
【０００３】
また、上記した従来の塗装方法において、塗装に先立って鋼製ワークの脱脂処理を行う必要がある。これは、遠赤外線照射による外部からの加熱では鋼製ワークと塗膜との界面に油脂等の異物が介在している場合、密着不足となって塗膜の剥離等が生ずるからである。
しかし、脱脂処理を個別の鋼製ワークのすべてに行うことは当然と考えられ、極めて煩雑であるし、塗装作業の効率化の大きな妨げとなっている。
また鋼製ワークの塗装を行う場合には多数の鋼製ワークを保持するワークハンガーが使用されるが、塗装を繰り返し行うにしたがって、飛散した余剰塗料がワークハンガーに付着し、加熱されて強固にへばり付くため、へばり付いた余剰塗料を剥離するという付随的な作業が必要とされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来の技術が抱える問題点を考慮し、ムラのない均一で強固な塗膜の形成を可能とし、更に装置の小型化、塗装作業の一層の効率化を図った新規かつ有用な鋼製ワークの塗装装置の提供と、鋼製ワークの塗装方法の確立を図ることを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、鋼製ワークの表面に粉体塗料を静電誘導作用により塗布する塗料塗布装置と、粉体塗料が塗布された鋼製ワークに高周波を作用させ、鋼製ワーク及び粉体塗料を加熱し、凝固、乾燥させる高周波誘導加熱装置とを備えた鋼製ワークの塗装装置において、円筒筒状の作業室の内部が区画されて、連絡処理室と塗装処理室と乾燥処理室とが搬送方向に沿って設けられ、前記作業室の中心には回転軸と、前記回転軸から放射状に延びる回転アームと、前記回転アームの自由端側に設けられ、鋼製ワークを吊下状態に保持するワークハンガーと、前記回転軸を回転させるアーム駆動モータと、前記ワークハンガーを前記回転アームに対して回転させるワーク反転モータとからなる搬送装置が設けられ、前記塗装処理室内には前記作業室の外部に設けられた前記塗料塗布装置のノズルが臨み、前記乾燥処理室内には前記高周波誘導装置の高周波誘導コイルが凹字状になって開放部を上にして設けられ、鋼製ワークは前記連絡処理室で前記ワークハンガーに吊下げ保持されて前記作業室内に取り込まれ、前記塗装処理室では前記ワークハンガーの回転により鋼製ワークの表面に塗料が万遍無く塗布され、前記乾燥処理室では前記誘導コイルの凹状部のスリット内に位置して加熱され、前記連絡処理室に戻り、そこから搬出されることを特徴として成る。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した鋼製ワークの塗装装置において、ワークハンガーは高周波によって加熱されない銅によって構成されていることを特徴として成る。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の鋼製ワークの塗装装置を用いて実施する鋼製ワークの塗装方法において、鋼製ワークの表面に粉体塗料を静電誘導作用により塗布する塗料塗布工程と、粉体塗料が塗布された鋼製ワークに高周波を作用させ、内側から粉体塗料を加熱し、凝固、乾燥させる高周波誘導加熱工程とを備えていることを特徴して成る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の鋼製ワークの塗装装置１について図１〜３に示す実施の形態を例にとって具体的に説明し、その作動説明と合わせて本発明の鋼製ワークの塗装方法について説明する。
本発明の鋼製ワークの塗装装置１は例えば鉄製の管継手のように複雑な形状を有する鋼製ワーク３に対して塗装を行う場合等に使用される。
具体的には図１、２に示すように円筒容器状の作業室５の内部を一例として６つの処理室７、９、１１、１３、１５、１７に区画し、更に各処理室７、９、１１、１３、１５、１７において個別の処理を行うための付帯装置並びに鋼製ワーク３を保持、搬送する搬送装置１９を備えることにより構成されている。
【００１０】
このうち連絡処理室７は搬送コンベヤ２１によって外部から搬送されてきた鋼製ワーク３を作業室５内に受け取り、一連の塗装作業終了後、再び外部の搬送コンベヤ２１に受け渡す外部との連絡室としての役割を担っている。作業室５の中心には回転軸２３が設けられていて、更に回転軸２３の上部には放射状に延びる回転アーム２５が一例として６本設けられている。
また回転軸２３にはアーム駆動モータ２７の出力軸の回転がチェーン、タイミングベルト等の適宜の伝達手段２９を介して伝えられている。
【００１１】
回転アーム２５の自由端側には鋼製ワーク３を吊持状態に保持するワークハンガー３１が設けられており、このワークハンガー３１はワーク反転モータ３３によって、一例として１８０度単位で回転することができる構成になっている。
ワークハンガー３１は鉛直方向に垂下して設けられる吊持ロッド３５に対し適宜の間隔を開けて水平に配置される複数本の保持腕杆３７を取り付けることによって構成されている。ワークハンガー３１は高周波によって加熱されない材料の一例として銅によって形成されている。
これら回動軸２３、回転アーム２５、駆動モータ２７、伝達手段２９、ワークハンガー３１に搬送コンベヤ２１を加えたものが上記搬送装置１９となっている。
【００１２】
連絡処理室７のワーク搬送方向隣りには塗装処理室９、更にその隣りに塗装処理室１１が設けられている。塗装処理室９と塗装処理室１１は基本的に同様の構成のものを多品種少量生産等に対応させるために２基並設したものである。塗装処理室９、１１には作業室５の外部に設けられた塗料塗布装置３９の櫛歯状のノズル４１がそれぞれ臨んでいる。
【００１３】
塗料塗布装置３９は鋼製ワーク３の表面に静電誘導作用を利用して、粉体塗料Ｐを塗布する装置である。ここで粉体塗料Ｐを使用したのは、液体塗料を使用すると溶剤が必要となるが、溶剤は環境汚染等の要因となっていることを考慮し、これを使用しないためである。
また、塗装処理室９、１１には吸引ダクト４５が接続されている。この吸引ダクト４５は鋼製ワーク３の塗装に使用されなかった余剰の粉体塗料Ｐを回収する回収装置４３に接続されている
【００１４】
塗装処理室１１のワーク搬送方向隣りには、鋼製ワーク３の表面に塗布された粉体塗料Ｐを加熱し、凝固、乾燥させる加熱室として機能する乾燥処理室１３が設けられている。
乾燥処理室１３には高周波誘導加熱装置４７の一部である断面「凹」の字状の誘導加熱コイル４９が開放部を上にして、且つ搬送されてくる鋼製ワーク３とワークハンガー３１が通過できるよう、スリット５１をワーク搬送方向側に向けて設けられている。
【００１５】
誘導加熱コイル４９は高周波誘導加熱装置４７の他の一部である誘導加熱電源装置５３から電流の供給を受け、鋼製ワーク３に高周波電流を作用させることで、鋼製ワーク３に塗布された粉体塗料Ｐを内側から加熱する。図示は省略するが誘導加熱コイル４９の過度の発熱を防止するために、冷却水を流すための管路が誘導加熱コイル４９内に設けられている。
【００１６】
このように高周波による誘導加熱を利用して塗膜の形成を行った場合には、粉体塗料Ｐは内側から加熱され、凝固、乾燥される。従って、鋼製ワーク３の表面に少量の油脂等の異物が付着していたとしてもこれらは加熱気化されて、鉄と塗膜との界面から消失してしまうので密着不足がなく、従来行っている脱脂処理は不要となる。
またハンガー３１は高周波によって加熱されない材料、一例として銅によって形成されており、ワークハンガー３１の表面に付着した粉体塗料Ｐは加熱されることなく、そのままの状態を維持しているからワークハンガー３１に高圧エアを吹き付ける等すれば簡単に除去することができる。
【００１７】
乾燥処理室１３のワーク搬送方向隣りには、鋼製ワーク３及びワークハンガー３１の塗膜表面に付着した残余の粉体塗料Ｐを払い落とすためのエア処理室１５が設けられている。エア処理室１５にはエアブロワー５５の噴射口５７が臨んでいる。またエア処理室１５のワーク搬送方向隣りには、主に鋼製ワーク３に形成された塗膜の表面側の補助加熱作用をする補助乾燥処理室１７が設けられている。補助乾燥処理室１７には一例として２ｋｗの遠赤外線ランプ５９が複数個設けられており、これによりムラのない均一な塗膜の凝固、乾燥の万全を期している。なお、この補助乾燥処理室１７における遠赤外線ランプ５９による塗膜の凝固、乾燥はあくまで補助的なもので、殆どのワークについて高周波による凝固、乾燥で充分である。
【００１８】
補助乾燥処理室１７のワーク搬送方向隣りには、先に説明した外部との連絡室としての役割を担う連絡処理室７が位置している。連絡処理室７内に取り込まれた鋼製ワーク３は、表面に塗膜が形成された状態となって、外部に位置する搬送コンベヤ２１に向けて搬出される。また搬送コンベヤ２１の搬出側には冷却ファン６１が設けられており、この冷却ファン６１によって鋼製ワーク３及び塗膜の冷却が図られている。
【００１９】
次に、鋼製ワークの塗装装置１の作動説明と併せて鋼製ワークの塗装方法について説明する。
ワークハンガー３１にセットされた鋼製ワーク３は搬送コンベヤ２１によって所定の距離搬送された後、適宜の移送装置によって、連絡処理室７内に取り込まれる。連絡処理室７内に取り込まれるとワークハンガー３１の吊持ロッド３５の上端が回転アーム２５の自由端に接続され、鋼製ワーク３は作業室５内の水平円軌道搬送経路上を移動できるようになる。ここまでをワーク取込工程と称する。
【００２０】
連絡処理室７において作業室５内に取り込まれた鋼製ワーク３は回転軸２３によって、所定の角度回転され、塗装処理室９ないし塗装処理室１１に至る。塗装処理室９、１１では塗料塗布装置３９によって供給される粉体塗料Ｐがノズル４１から噴射され、静電誘導作用によって鋼製ワーク３の表面に吸着塗布される。
また、ワーク反転モータ３３の駆動を受けてワークハンガー３１が１８０度反転することによりワークハンガー３１にセットされた鋼製ワーク３の表面に万遍なく粉体塗料Ｐは吸着塗布される。一方、鋼製ワーク３に吸着塗布されなかった余剰の粉体塗料Ｐは回収装置４３によって回収される。この工程を塗料塗布工程と称する。
【００２１】
次に鋼製ワーク３は処理室１３内に移動し、誘導加熱コイル４９に形成されたスリット５１内に位置するようになる。ここでは誘導加熱電源装置５３からの電流の供給を受けて誘導加熱コイル４９から発せられる高周波が鋼製ワーク３に作用し、鋼製ワーク３を加熱する。鋼製ワーク３の加熱に伴い、鋼製ワーク３の表面に塗布された粉体塗料Ｐは内側から加熱されるようになり、凝固、乾燥に供される。また同時に鋼製ワーク３の表面に付着する油脂等の異物も加熱気化され、消失される。なお、油脂が加熱気化する温度は、粉体塗料Ｐが凝固する温度より低いため、鋼製ワーク３に粉体塗料Ｐを塗布した後であっても、気化した油脂等は凝固前の粉体塗料Pを透過して放出される。この工程を高周波誘導加熱工程と称する。なお、加熱により気化して煙状となった油脂等の異物は、図示しない吸着濾過装置によって吸着濾過する。これにより、異物を含まないクリーンエアが外部へ放出される。
【００２２】
上記高周波誘導加熱工程によって塗膜が形成された鋼製ワーク３はエア処理室１５内に至りエアブロワー５５から噴射されるエアによって塗膜表面に付着する残余の粉体塗料Ｐは払い落とされる。同時にワークハンガー３１に付着する粉体塗料Ｐも払い落とされる。この工程をエアブロー工程と称する。
次に鋼製ワーク３は補助乾燥室１７内に至り、遠赤外線ランプ５９による照射を受けて補助乾燥に供され、ムラのない均一な塗膜の凝固、乾燥の万全が図られる。この工程を補助乾燥工程と称する。
【００２３】
そして鋼製ワーク３は再び連絡処理室７内に戻り、適宜の移送装置を介して外部の搬送コンベヤ２１に向けて搬送される。搬送コンベヤ２１に搬送された鋼製ワーク３は途中冷却ファン６１による冷却風を受けて冷却され、製品として搬出される。
以下同様にして搬送コンベヤ２１からワークハンガー３１によって吊持された鋼製ワーク３が作業室５内に次々と取り込まれ、以上述べた各工程を経て、再び搬送コンベヤ２１に搬送され、搬出されるのである。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば上記実施の形態では、塗料塗布工程を２工程設け、同様の構成の塗装処理室９、１１を並設するという構成を採ったが、塗料塗布工程を１工程のみとし、例えば塗装処理室１１を省略する構成とすることも勿論可能であるし、逆に塗装処理室を更に増設し、塗料塗布工程を３工程以上設けることも可能である。
【００２５】
また誘導加熱コイル４９のスリット５１の間隔を調節自在に構成することも可能であり、このようにすれば種々の大きさの鋼製ワーク３に対応できるし、高周波誘導加熱工程における加熱温度の調整、均一化も図れる。
この他、塗膜表面に余剰の粉体塗料Ｐの付着の心配がなければエアブロワー５５によるエアブロー工程を省略することも可能である。
また、高周波誘導加熱工程のみによりムラのない均一な塗膜の形成が可能であれば遠赤外線ランプ５９による補助乾燥工程を省略することも可能である。
【００２６】
また上記実施の形態では、作業室５への鋼製ワーク３の受け取り、受け渡しを一つの連絡処理室７によって行っていたが、受け取りと受け渡しをそれぞれ専用に行う図４（ａ）に示すような受け取り処理室６３と受け渡し処理室６５によって行うことも可能である。
更に作業室５内における鋼製ワーク３の搬送経路は上記実施の形態や図４（ａ）に示すようなロータリー式に限らず、直線的に形成することも可能であるし、図４（ｂ）に示すようにトロリー方式にすることも可能である。
また鋼製ワーク３の移動は間欠的な移動に限らず、各処理室の大きさ、作用長等を可変することにより連続的に移動させることも可能である。この他、ワークハンガー３１の通電部以外の部分をテフロン等によりコーティングすることも可能であり、このようにすればワークハンガー３１の洗浄作業等がより簡単になる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば高周波誘導を利用した加熱、乾燥を行うことで塗膜の内側からの加熱が可能となり、ムラのない均一な乾燥が行われる他、乾燥時間の短縮、装置の小型化等も図れる。
また鋼製ワーク３の表面に付着する油脂等の異物は高周波誘導加熱時に気化消失してしまうため、従来必要不可欠とされていた脱脂処理は不要となり、作業効率の大幅な向上を図ることができる。
【００２８】
更に粉体塗料Ｐを使用して塗装を行うため、液体塗料Ｐを使用する場合必要とされる溶剤は一切、不要であり、環境汚染等の問題も生じない。この他、ワークハンガー３１を高周波によって加熱されない材料、例えば銅によって形成したことによりワークハンガー３１に余剰塗料が付着しても加熱、乾燥されないため、強固にへばり付くことはなく、簡単に払い落とすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る鋼製ワークの塗装装置を内部を透視して示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る鋼製ワークの塗装装置を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る鋼製ワークの塗装装置における粉体静電塗装を行う処理室内を示す縦断側面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る鋼製ワークの塗装装置における処理室の二種のレイアウトを示す平面図である。
【符号の説明】
１          鋼製ワークの塗装装置
３          鋼製ワーク
５          作業室
７          連絡処理室
９          塗装処理室
１１        塗装処理室
１３        乾燥処理室
１５        エアブロー処理室
１７        補助乾燥処理室
１９        搬送装置
２１        搬送コンベヤ
２３        回転軸
２５        回転アーム
２７        アーム駆動モータ
２９        伝達手段
３１        ワークハンガー
３３        ワーク反転モータ
３５        吊持ロッド
３７        保持腕杆
３９        塗料塗布装置
４１        ノズル
４３        回収装置
４５        吸引ダクト
４７        高周波誘導加熱装置
４９        誘導加熱コイル
５１        スリット
５３        誘導加熱電源装置
５５        エアブロワー
５７        噴射口
５９        遠赤外線ランプ
６１        冷却ファン
６３        受け取り処理室
６５        受け渡し処理室
Ｐ          粉体塗料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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