(57)【要約】【課題】微粒化塗料の温度を効率的に制御することが可能な静電塗装装置を提供する。【解決手段】静電塗装装置は、塗料を微粒化して噴霧するためのベルカップ１１と、当該ベルカップ１１が先端に取り付けられた回転軸１２と、当該回転軸１２を空気軸受１４を介して回転自在に支持するハウジング１５と、ベルカップ１１に塗料を供給するための管状部材１７と、を備えている回転霧化式塗装ガン１０を装着した塗装ロボットであり、塗装ガン１０のハウジング１５の内部には、前記空気軸受１４を形成するベアリングエアＢＡを供給するためのベアリングエア用通路１５ｂと、噴霧された微粒化塗料ＭＰの飛行パターンを整えるシェービングエアＳＡを供給するためのシェーピングエア用通路１５ｃとが形成されており、ベアリングエアＢＡはエアヒータにより加熱されて供給される。【選択図】図２
2005246290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料を微粒化して噴霧するための霧化頭と、
回転可能に支持されていると共に前記霧化頭が先端に取り付けられている回転軸と、を少なくとも備え、前記霧化頭から噴霧された微粒化塗料の周囲にシェーピングエアを供給するための第１の通路が設けられた静電塗装装置であって、
前記微粒化塗料の温度を調整するための温調用流体を、噴霧された前記微粒化塗料と前記シェーピングエアとの間に供給するための第２の通路がさらに設けられており、
前記温調用流体を加熱するための加熱手段をさらに備えた静電塗装装置。
【請求項２】
前記回転軸は、空気軸受により回転可能に支持され、
前記第２の通路には、前記空気軸受を形成するベアリングエアが供給されており、
前記温調用流体は、前記ベアリングエアである請求項１記載の静電塗装装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記第２の通路の排気口の周囲に設けられている請求項１又は２記載の静電塗装装置。
【請求項４】
噴霧された微粒化塗料の周囲にシェーピングエアを供給しながら、被塗物に前記微粒化塗料を塗布する静電塗装方法であって、
前記微粒化塗料の温度を調整するための温調用流体を加熱し、当該加熱された温調用流体を、噴霧された前記微粒化塗料とシェーピングエアとの間に供給しながら、前記微粒化塗料を前記被塗物に塗布する静電塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴霧された微粒化塗料の周囲にシェーピングエアを供給しながら、当該微粒化塗料を被塗物に塗布する静電塗装装置及び静電塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粒化塗料を被塗物に塗布する塗装方法では、塗膜にタレや肌不良等の塗膜品質不良を防止して塗膜品質を図るために、塗装ブース内の温度や湿度等の雰囲気を年間を通じて均一にすることが望ましい。これに加えて、特に水系塗料を採用した場合には、塗料中の水分を適切に蒸発させて塗着後の固形分濃度（ＮＶ値：Non  Volatile）の最適化を図る必要がある。そのため、一般的な塗装ラインでは、空調機器等により塗装ブース内全体の温度や湿度等の雰囲気の制御が行われているが、これには莫大なエネルギーを必要とする。
【０００３】
これに対し、回転霧化塗装機の周囲に、温度及び湿度を制御可能なエアを吹き出すエア吹出口を設け、噴霧塗料粒子及びシェーピングエアで形成される噴霧塗料粒子パターンを当該エアで包み込む技術（例えば、特許文献１参照）や、塗装ガンの内部に加熱ジャケットやクーラ等を設けて噴霧前の塗料を加熱する技術（例えば、特許文献２参照）が従来から知られている。
【０００４】
しかしながら、エアにより噴霧塗料粒子パターンを包み込んで噴霧塗料の温度及び湿度を調整する方法では、シェーピングエアを包み込む程の大量のエアを必要とし、しかもシェーピングエアを介して噴霧塗料粒子をも暖める程に当該エアを加熱する必要があり、膨大なエネルギーを必要とする問題がある。
【０００５】
また、噴霧前の塗料自体を加熱する方法では、塗料の非噴霧（停滞）時に過加熱が生じるおそれがあり、塗料の保温等の塗料温度の精密な制御が現実的に困難であるという問題がある。
【特許文献１】特開２０００−３２５８６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２３３８１２号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、微粒化塗料の温度を効率的に制御することが可能な静電塗装装置及び静電塗装方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、塗料を微粒化して噴霧するための霧化頭と、回転可能に支持されていると共に前記霧化頭が先端に取り付けられている回転軸と、を少なくとも備え、前記霧化頭から噴霧された微粒化塗料の周囲にシェーピングエアを供給するための第１の通路が設けられた静電塗装装置であって、前記微粒化塗料の温度を調整するための温調用流体を、噴霧された前記微粒化塗料と前記シェーピングエアとの間に供給するための第２の通路がさらに設けられており、前記温調用流体を加熱するための加熱手段をさらに備えた静電塗装装置が提供される。
【０００７】
また、上記目的を達成するために、本発明によれば、噴霧された微粒化塗料の周囲にシェーピングエアを供給しながら、被塗物に前記微粒化塗料を塗布する静電塗装方法であって、前記微粒化塗料の温度を調整するための温調用流体を加熱し、当該加熱された温調用流体を、噴霧された前記微粒化塗料とシェーピングエアとの間に供給しながら、前記微粒化塗料を前記被塗物に塗布する静電塗装方法が提供される。
【０００８】
本発明では、噴霧された微粒化塗料とシェーピングエアとの間に、加熱された温調用流体を供給して、塗装ブース全体ではなくきわめて局所的に雰囲気を制御することにより、微粒化塗料の温度を効率的に制御することが可能となる。特に、上述のシェーピングエアをも包み込んで加熱する方法と比較して、微粒化塗料の周囲のみを包含するような少量のエアで済むと共に、当該エアの加熱に必要なエネルギーが少量で済む。また、噴霧前の塗料自体を加熱するのではなく、温調用流体を介して、噴霧された後の微粒化塗料を加熱するので、塗料非噴霧（停滞）時の過加熱の問題が生じるおそれは少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係る静電塗装装置を示す概略図、図２は本発明の第１実施形態に係るベル式塗装ガンの断面図、図３は本発明の第１実施形態に係るベル式塗装ガンへの各種エアの供給方法を示す模式図である。
【００１１】
本実施形態に係る静電塗装装置１は、図１に示すように、塗装ラインＬの塗装ブースＳ内に設置された塗装ロボットＲと、当該塗装ロボットＲにエンドエフェクタとして装着されている塗装ガン１０と、当該塗装ガン１０に塗料ホース２０で連結された塗料供給装置３０と、塗装ガン１０にて使用される各種エアを供給するためのエア供給装置４１〜４３（図３参照）と、を備えており、塗装ラインＬ内を移動可能な塗装台車Ｄにより、塗装ブースＳ内に搬送された被塗物である自動車ボディＢに静電塗装を行う装置である。
【００１２】
本実施形態に係る静電塗装装置１の塗装ロボットＲは、図１に示すような多関節ロボットであり、先端に装着された塗装ガン１０を三次元空間上で任意に移動及び姿勢制御可能としている。なお、本発明では特にこれに限定されず、被塗物の形状に合わせて特定の方向のみに移動可能とするような、所謂、専用機であっても良い。
【００１３】
この塗装ロボットＲに装着された塗装ガン１０は、図２に示すように、塗料を微粒化して噴霧するためのベルカップ（霧化頭）１１と、当該ベルカップ１１が先端に取り付けられた回転軸１２と、当該回転軸１２を空気軸受１４を介して回転自在に支持するハウジング１５と、ベルカップ１１に塗料を供給するための管状部材１７と、を備えている回転霧化式塗装ガン（ベル式塗装ガン）である。
【００１４】
このベル式塗装ガン１０のベルカップ１１は、図２に示すように、先端側に向かってカップ状に広がる外形形状を有していると共に、例えば、当該ベルカップ１１の後端側内周面に形成された雌ネジ部と回転軸１２の先端側外周面に形成された雄ネジ部とを螺合する等して、ベルカップ１１が回転軸１２の先端に固定して取り付けられており、回転軸１２と共に一体に回転することが可能となっている。
【００１５】
このベルカップ１１が先端に取り付けられた回転軸１２は、先端から後端に向かって中空部が貫通して形成されていると共に、後端側の外径が大きくなってタービン１３が形成されている。このタービン１３と、後述するハウジング１５に形成されたタービンエア用通路１５ａとにより、回転軸１２をハウジング１３及び管状部材１７に対して相対的に回転駆動させるエアモータが構成される。
【００１６】
この回転軸１２の中空部には管状部材１７が配設されており、この管状部材１７内には、ベルカップ１１に塗料を供給するための塗料供給用通路１７ａが形成されている。この管状部材１７の先端は、ベルカップ１１内で開口しており、当該後端は、図１に示すように、塗料ホース２０を介して塗料供給装置３０に連結されている。なお、この管状部材１７と、上述の回転軸１２との間には所定のクリアランスが具備されて相互に相対的に回転自在となっており、管状部材１７と回転軸１２とが一体で回転することはない。
【００１７】
図１に示す塗料供給装置３０から、この管状部材１７の塗料供給用通路１７ａを介してベルカップ１１に供給される塗料としては、例えば、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、塩ビ酢ビ共重合樹脂、ウレタン樹脂、セルロース樹脂等を主成分とし、これに着色材や添加剤等を添加してなる熱硬化型塗料又は常温硬化型塗料若しくは２液硬化型塗料を、有機溶剤や水で希釈した溶剤系若しくは水系の中塗り塗料や上塗り塗料等を例示することが出来る。
【００１８】
中空部に管状部材１７が配設されている回転軸１２は、空気軸受１４を介して、ハウジング１５により回転自在に支持されている。このハウジング１５の内部には、図２に示すように、前記回転軸１２の後端に設けられたタービン１３を駆動させるタービンエアを供給するためのタービンエア用通路１５ａと、当該タービンエアを排気するためのタービンエア排気用通路（不図示）と、前記空気軸受１４を形成するベアリングエアＢＡを供給するためのベアリングエア用通路１５ｂと、前記ベルカップ１１から噴霧された微粒化塗料の飛行パターンを整えるシェーピングエアＳＡを供給するためのシェーピングエア用通路１５ｃとが形成されている。
【００１９】
そして、ハウジング１５の内部に形成されたベアリングエア用通路１５ｂ及びシェーピングエア用通路１５ｃは、図２に示すように、ベルカップ１１のカップ部背面側に向って開口するような排気口がそれぞれ形成されており、また、シェーピングエア用通路１５ｃの排気口が、ベアリングエア用通路１５ｂの排気口より外周側に位置するように形成されている。
【００２０】
なお、特許請求の範囲における「第１の通路」は、本実施形態におけるシェーピングエア用通路１５ｃに相当し、特許請求の範囲における「第２の通路」は、本実施形態におけるベアリングエア用通路１５ｂに相当し、特許請求の範囲における「温調用流体」は、本実施形態におけるベアリングエアＢＡに相当する。
【００２１】
このハウジング１５の内部に形成されたタービンエア用通路１５ａ、ベアリングエア用通路１５ｂ、及び、シェーピングエア用通路１５ｃは、図３に示すように、塗装ロボットＲに沿って配設された各配管５１〜５３を介して、各エア供給装置４１〜４３にそれぞれ連結されている。
【００２２】
なお、上述の塗料ホース２０や各エア配管５１〜５３は、塗装ロボットＲの作業姿勢に伴って湾曲するので、当該ホース２０及び各配管５１〜５３自体の柔軟性を確保するために、例えばナイロン系、ポリテトラフルオロエチレン系或いはウレタン系の樹脂等にて構成されて可撓性を有することが好ましい。
【００２３】
さらに、本実施形態に係る塗装装置１では、ベル式塗装ガン１０のハウジング１５内に形成されたベアリングエア用通路１５ｂと、ベアリングエア供給装置４１との間に、ベアリングエアＢＡを加熱するためのエアヒータ６０が設けられており、ベアリングエア供給装置４１から供給されたベアリングエアＢＡを所定温度に加熱して、ベアリングエア用配管５１及び塗装ガン１０内のベアリングエア用通路１５ｂを介して空気軸受１４を形成した後に、当該加熱されたベアリングエアＢＡを塗装ガン１０の先端に排気することが可能となっている。
【００２４】
なお、塗装ブースＳ内は塗装ガン１０から噴霧された微粒化塗料が飛行しているため、防爆及びメンテナンス性の観点から、図１及び図３に示すように、塗料供給装置３０、各エア供給装置４１〜４３及びエアヒータ６０を、塗装ブースＳの外部に設置することが好ましい。
【００２５】
以下に作用について説明する。
【００２６】
先ず、塗装開始の前段階として、タービンエア供給装置４２からタービンエア配管５２及び塗装ガン１０のタービンエア用通路１５ａを介してタービンエアがタービン１３に供給されて、回転軸１２がハウジング１５及び管状部材１７に対して相対的に回転駆動している。この際、ベアリングエア供給装置５１からベアリングエア配管５１を介してベアリングエアＢＡが塗装ガン１０内のベアリングエア用通路１５ｂに供給されて、回転軸１２とハウジング１５との間に空気軸受１４が形成されている。
【００２７】
次に、シェーピングエア供給装置４３からシェーピングエア配管５３を介してシェーピングエアＳＡが塗装ガン１０内のシェーピングエア用通路１５ｃに供給されると共に、エアヒータ６０が、ベアリングエア供給装置４１から供給されるベアリングエアＢＡを加熱し、シェーピングエアＳＡと、加熱されたベアリングエアＢＡとが、ベルカップ１１のカップ部背面側に向かって排気される。
【００２８】
以上のように塗装可能な状態となり、塗装台車Ｄにより塗装ラインＬの塗装ブースＳ内の所定位置に自動車ボディＢが搬送されると、塗装ロボットＲが塗装ガン１０を所定の位置に移動させた後に、塗料供給装置３０から塗料ホース２０及び塗装ガン１０内の塗料供給用通路１７ａを介して塗料がベルカップ１１に供給される。この際、タービンエアにより回転軸１２と共にベルカップ１１も回転動作しているので、塗料供給用通路１７ａを介して供給された塗料は、その遠心力によりベルカップ１１のカップ部内周面に薄く伸びながら広がって、ベルカップ１１の先端エッジで当該塗料が微粒化されながら放射線状に噴霧される。
【００２９】
噴霧された微粒化塗料ＭＰは、塗装ガン１０の周囲に設けられた外部電極１８（図２参照）により印加された高電圧により、被塗物である自動車ボディＢに向かって飛行するが、図２に示すように、ベルカップ１１のカップ部背面に向かって排気されたシェーピングエアＳＡが、微粒化塗料ＭＰの周囲を取り囲んで、当該微粒化塗料ＭＰの飛行パターンを整える。
【００３０】
この際、同図に示すように、噴霧された微粒化塗料ＭＰと、排気されたシェーピングエアＳＡとの間に、加熱されたベアリングエアＢＡが介在しているので、飛行する微粒化塗料ＭＰは、シェーピングエアＳＡにより進路を曲げられる際に、加熱されたベアリングエアＢＡに必然的に接触することになり、微粒化された塗料粒子の表面から熱を吸収して、効率的に温度を上昇させることが出来る。
【００３１】
以上のように、本発明の第１実施形態に係る静電塗装装置及び静電塗装方法では、微粒化塗料とシェーピングエアとの間に、加熱されたベアリングエア（温調用流体）を供給して、塗装ブース全体ではなくきわめて局所的に雰囲気を制御することにより、微粒化塗料の温度を効率的に制御することが可能となる。特に、先述のシェーピングエアをも包み込んで加熱する方法と比較して、微粒化塗料の周囲のみを包含するような少量のエアで済むと共に、当該エアの加熱に必要なエネルギーも少量で済む。また、噴霧前の塗料自体を加熱するのではなく、ベアリングエアを介して、噴霧された後の微粒化塗料を加熱するので、塗料非噴霧（停滞）時の過加熱の問題が生じるおそれは少ない。
【００３２】
水系塗料を静電塗装する場合には、飛行中或いは塗着直後の微粒化塗料からの水分の蒸発速度を調整して塗着ＮＶ値の最適化を図る必要があるが、本発明の第１実施形態に係る静電塗装装置及び静電塗装方法では、微粒化塗料の温度を効率的に制御することが出来るので、水系塗料料の水分の蒸発速度を調整し易くなる。
【００３３】
さらに、本発明の第１実施形態に係る静電塗装装置及び静電塗装方法では、従来から回転霧化式塗装ガンに具備されたベアリングエアを利用することにより、噴霧された微粒化塗料とシェーピングエアとの間に、加熱されたエア（温調用流体）を容易に供給することが出来ると共に、塗装ガンに大幅な改造を伴うことなくエアヒータ（加熱手段）を付加するだけで、噴霧された微粒化塗料とシェーピングエアとの間に加熱されたエアを供給可能な静電塗装装置を容易に構成することが出来る。また、このベアリングエアは流量が常時一定であるので、塗料非噴霧時の過加熱の問題が生じ難い。
【００３４】
［第２実施形態］
図４は本発明の第２実施形態に係る静電塗装装置のベル式塗装ガンの断面図である。
【００３５】
本発明の第２実施形態に係る静電塗装装置１’は、エアヒータ６０の代わりに塗装ガン１０’にセラミックヒータ１６が設けられている点で、上述の第１実施形態に係る静電塗装装置１と相違するが、その他の構成は第１実施形態に係る静電塗装装置１の構成と同一である。以下に、第２実施形態に係る静電塗装装置１’について、第１実施形態に係る静電塗装装置１との相違点のみ説明する。
【００３６】
本実施形態に係る静電塗装装置１’のベル式塗装ガン１０’には、第１実施形態に係る塗装ガン１０と同様に、ハウジング１５’の内部にタービンエア用通路１５ａ、ベアリングエア用通路１５ｂ、及び、シェーピングエア用通路１５ｃが形成されている。また、ベアリングエア用通路１５ｂ及びシェーピングエア用通路１５ｃは、ベルカップ１１のカップ部背面側に向かうように開口する排気口がそれぞれ形成されており、また、シェーピングエア用通路１５ｃの排気口が、ベアリングエア用通路１５ｂの排気口より外周側に位置するように形成されている。
【００３７】
そして、本実施形態に係る塗装ガン１０’は、第１実施形態に係る塗装ガン１０と異なり、図４に示すように、ベアリングエア用通路１５ｂの排気口の周囲のハウジング１５’に、環状のセラミックヒータ１６が埋め込まれており、当該ベアリングエア用通路１５ｂの排気口を通過するベアリングエアＢＡを加熱することが可能となっている。このセラミックヒータ１６の設置に伴って、第１実施形態のようなエアヒータ６０は、本実施形態に係る静電塗装装置１’には設けられていない。
【００３８】
このような構成の本実施形態に係る静電塗装装置１’は、第１実施形態に係る静電塗装装置１と同様に、先ず、各エア供給装置４１〜４３から各エアが供給されると、タービンエアにより回転軸１２が回転駆動を開始すると共に、ベアリングエアＢＡにより空気軸受１４が形成され、さらに、当該ベアリングエアＢＡ及びシェーピングエアＳＡが、ベルカップ１１のカップ部背面側に向かって排気されるが、第１実施形態と異なり、ベアリングエアＢＡは、ベアリングエア用通路１５ｂの排気口周囲を通過する際、即ち、塗装ガン１０’から排気される直前に、セラミックヒータ１６により加熱される。
【００３９】
次に、第１実施形態と同様に、塗料供給装置３０からベルカップ１１に供給された塗料は、当該ベルカップ１１の先端エッジから微粒化塗料ＭＰとして噴霧され、排気されたシェーピングエアＳＡによりその周囲が取り囲まれ飛行パターンが整えられる。
【００４０】
この際、第１実施形態と同様に、図４に示すように、噴霧された微粒化塗料ＭＰと、排気されたシェーピングエアＳＡとの間に、加熱されたベアリングエアＢＡが介在しているので、飛行する微粒化塗料ＭＰは、シェーピングエアＳＡにより進路を曲げられる際に、加熱されたベアリングエアＳＡに必然的に接触することになり、微粒化された塗料粒子の表面から熱を吸収して、効率的に温度を上昇させることが出来る。
【００４１】
以上のように、本発明の第２実施形態に係る静電塗装装置及び静電塗装方法では、微粒化塗料とシェーピングエアとの間に、加熱されたベアリングエア（温調用流体）を供給して、塗装ブース全体ではなくきわめて局所的に雰囲気を制御することにより、微粒化塗料の温度を効率的に制御することが可能となる。特に、先述のシェーピングエアをも包み込んで加熱する方法と比較して、微粒化塗料の周囲のみを包含するような少量のエアで済むと共に、当該エアの加熱に必要なエネルギーも少量で済む。また、噴霧前の塗料自体を加熱するのではなく、ベアリングエアを介して、噴霧された後の微粒化塗料を加熱するので、塗料非噴霧（停滞）時の過加熱の問題が生じるおそれは少ない。
【００４２】
また、水系塗料を静電塗装する場合には、飛行中或いは塗着直後の微粒化塗料からの水分の蒸発速度を調整して塗着ＮＶ値の最適化を図る必要があるが、本発明の第２実施形態に係る静電塗装装置及び静電塗装方法では、微粒化塗料の温度を効率的に制御することが出来るので、水系塗料の水分の蒸発速度を調整し易くなる。
【００４３】
さらに、本発明の第２実施形態に係る静電塗装装置及び静電塗装方法では、従来から回転霧化式塗装ガンに具備されたベアリングエアを利用することにより、噴霧された微粒化塗料とシェーピングエアとの間に、加熱されたエア（温調用流体）を容易に供給することが出来ると共に、排気直前のベアリングエアを加熱するので、当該エアを加熱するのに必要なエネルギーを最低限に抑えることが可能となる。また、このベアリングエアは流量が常時一定であるので、塗料非噴霧時の過加熱の問題が生じ難い。
【００４４】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上述の実施形態では、静電塗装における電圧印加の方式を外部電極方式として説明したが、本発明においては特にこれに限定されず、例えば、有機溶剤系塗料の場合には内部電極方式やボルテージブロック方式、水系塗料の場合にはボルテージブロック方式を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る静電塗装装置を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る静電塗装装置のベル式塗装ガンの断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る静電塗装装置のベル式塗装ガンへの各種エアの供給方法を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係る静電塗装装置のベル式塗装ガンの断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…塗装装置
Ｒ…塗装ロボット
１０、１０’…塗装ガン
１１…ベルカップ
１２…回転軸
１３…タービン
１４…空気軸受
１５、１５’…ハウジング
１５ａ…タービンエア用通路
１５ｂ…ベアリングエア用通路
１５ｃ…シェーピングエア用通路
１６…セラミックヒータ
１７…管状部材
１７ａ…塗料供給用通路
１８…外部電極
２０…塗料ホース
３０…塗料供給装置
４１〜４３…エア供給装置
５１〜５３…エア配管
６０…エアヒータ
Ｂ…自動車ボディ
Ｄ…塗装台車
Ｌ…塗装ライン
Ｓ…塗装ブース
ＭＰ…微粒化塗料
ＳＡ…シェーピングエア
ＢＡ…ベアリングエア
【図１】
2005246290.tif 000003
【図２】
2005246290.tif 000004
【図３】
2005246290.tif 000005
【図４】
2005246290.tif 000006