(57)【要約】【課題】  塗装設備が簡単化でき、塗料に無駄が生じにくく、塗料十分に微粒化できて高品質の塗装を得ることができる塗装装置と塗装方法を提供する。【解決手段】  本発明が塗装装置に具現化できる。この塗装装置は、加圧された塗料を噴射する噴射孔と、噴射孔を開閉する開閉弁と、開閉弁を駆動して噴射孔を断続的に開閉する駆動装置を備えている。ここで、噴射孔が継続して開く時間が、噴射孔から噴射された塗料が塗装面に到達するまでの時間以下に調整されている。【選択図】  図１
2005305210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された塗料を噴射する噴射孔と、
噴射孔を開閉する開閉弁と、
開閉弁を駆動して噴射孔を断続的に開閉する駆動装置を備えており、
噴射孔が継続して開く時間が、噴射孔から噴射された塗料が塗装面に到達するまでの時間以下に調整されていることを特徴とする塗装装置。
【請求項２】
塗装開始信号が入力されてから塗装終了信号が入力されるまでの間、開閉弁を駆動して噴射孔を断続的に開閉させる制御装置が付加されている請求項１の塗装装置。
【請求項３】
複数個の請求項１の塗装装置を、塗装面の拡がりに対応して、並列配置した塗装装置。
【請求項４】
塗装開始から塗装終了までの間、加圧された塗料を噴射孔から断続的に噴射して塗装する方法であり、
塗料を継続して噴射する時間が、噴射孔から噴射された塗料が塗装面に到達するまでの時間以下であることを特徴とする塗装方法。
【請求項５】
複数個の請求項１の塗装装置を並列配置し、塗装面の拡がりに対応して塗装装置を選択して駆動することを特徴とする塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は塗装装置と塗装方法に関し、詳しくは塗料を霧化して塗装面に吹き付けて塗装する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のボディ等を塗装する際には、塗料を霧化して塗装面に吹き付ける。この種の塗装装置には、回転霧化方式のスプレーガンを用いる方式や、エア方式のスプレーガンを用いる方式や、エアレス方式のスプレーガンを用いる方式が実用化されている。
【０００３】
回転霧化方式のスプレーガンでは、回転する霧化器に噴射孔から連続的に噴射する塗料を衝突させることによって塗料を霧化する。回転霧化方式によると、回転する霧化器と塗料が衝突することによって塗料の霧化が促進される。しかしながら、霧化した塗料の噴射範囲が過剰に拡散してしまうために、噴射する塗料と塗装面の間に電位差を与え、静電引力によって塗料を塗装面に付着させることが必要となる。回転霧化方式のスプレーガンを用いる場合には、帯電設備が必要となり、作業員の安全対策も必須のものとなり、塗装設備が大掛かりなものになってしまう。
【０００４】
エア方式のスプレーガンでは、圧縮空気流によって噴射孔から連続的に噴射する塗料を霧化する。例えば特許文献１や特許文献２に、エア方式のスプレーガンの構造が開示されている。エア方式のスプレーガンでは、噴射孔から連続的に塗料を噴射し、塗料噴射孔の周囲に形成されている環状空気孔から噴出す圧縮空気流によって塗料を霧化する。エア方式のスプレーガンを用いると、圧縮空気流によって、噴射孔から噴射される塗料を効果的に霧化することができる。しかしながら、圧縮空気流によって加速された塗料が塗装面で跳ね返るために、塗料に無駄が生じる。
【特許文献１】特開平８−２４７２６号公報
【特許文献２】特開平９−２０６６３７号公報
【０００５】
近年ではエアレス方式のスプレーガンが開発されている。エアレス方式のスプレーガンでは、加圧した塗料を噴射孔から連続的に噴射し、連続的に噴射された塗料を外気と混合することによって微粒化する。エアレス方式のスプレーガンを利用すると、塗装設備が簡単化される。また圧縮空気を用いないために塗装面に到達する塗料の流速が低く、塗装面からの跳ね返りが少ない。塗料の無駄を省くことができる。しかしながら、加圧した塗料を噴射孔から連続して噴射する方式では、塗料の霧化を十分に促進することができない。通常のエアレス方式のスプレーガンでは、塗料の粒径が１００μｍ以上となってしまい、高品質の塗装を得ることができない。高品質な塗装を得るためには、塗料を４０μｍ程度にまで微粒化する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
回転霧化方式のスプレーガンでは、帯電設備が必要となり、塗装設備が大掛かりとなってしまう。エア方式のスプレーガンでは、塗料が塗装面で跳ね返り、塗料に無駄が生じる。エアレス方式のスプレーガンでは、塗料の微粒化が不十分であり、高品質の塗装を得ることができない。
【０００７】
本発明では上記課題を解決する。本発明では、塗装設備が簡単化でき、塗料に無駄が生じにくく、塗料を十分に微粒化できて高品質の塗装を得ることができる塗装装置と塗装方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は塗装装置に具現化できる。この塗装装置は、加圧された塗料を噴射する噴射孔と、噴射孔を開閉する開閉弁と、開閉弁を駆動して噴射孔を断続的に開閉する駆動装置を備えている。ここで、噴射孔が継続して開く時間が、噴射孔から噴射された塗料が塗装面に到達するまでの時間以下に調整されている。
【０００９】
噴射孔から連続して塗料を噴射すると、噴射孔から塗装面まで連続して伸びる塗料粒子群の分布範囲が形成される。
これに対して、噴射孔から断続的に塗料を噴射するようにし、噴射孔から噴射された塗料が塗装面に到達するよりも前に、塗料の噴射を中止するようにすると、塗料粒子群の分布範囲は噴射孔から塗装面まで連続せず、塗料粒子群の塊となって塗装面に向かう。塗料粒子群の分布範囲が噴射孔から塗装面まで伸びず、塗料粒子群の塊となって塗装面に向かうと、塗料粒子群の微粒化が促進されることが確認された。
その理由は必ずしも明らかではないが、例えば、
（１）塗料粒子群の塊の前方と後方に外気が回り込むことによって、塗料と外気の衝突の機会が増大し、塗料の微粒化が促進される、あるいは、
（２）塗料粒子群の塊の前方に位置する外気によって、塗料粒子群の塊の飛行速度が低減し、噴射孔から塗装面に到達するまでの時間が長くなり、塗料の微粒化がさらに促進される等によるものではないかと推測される。
噴射孔から噴射された塗料が塗装面に到達するよりも前に塗料の噴射を中断する条件下で塗料を断続的に噴射すると、塗料粒子群の微粒化が促進され、高品質の塗装を得ることができる。
開閉弁によって噴射孔を断続的に開閉して、塗料を断続的に噴射するためには、エンジンに燃料を供給するために開発された燃料噴射弁を流用することができる。燃料噴射弁は極めて短い時間で噴射孔を断続的に開閉することができ、噴射孔から噴射された塗料粒子群の分布範囲が噴射孔から塗装面まで連続せず、塗料粒子群の塊となって塗装面に向かう関係を容易に得ることができる。
スプレーガンが２以上の噴射孔を備えている場合は、一方の噴射孔が閉じている間は他方の噴射孔を開いて塗料を噴射することが可能となる。この場合、スプレーガンの全体を見ると、連続して塗料を噴射している。一方、個々の噴射孔を見ると、断続的に塗料を噴射している。この方式でも、塗料の微粒化を促進することができる。塗料が断続的に噴出されるか否かは、噴射孔単位で考察すべきである。スプレーガンの全体を見ると連続して塗料を噴射していても、個々の噴射孔を見ると断続的に塗料を噴射していれば、塗料を断続的に噴射しているものと評価することができる。
本発明のスプレーガンは、基本的にはエアを利用しない。エアを利用しないでも塗料の微粒化を促進することができる。しかしながら、エアを補助的に利用することを排除しない。エアを補助的に利用して微粒化をさらに促進することが有りえる。
【００１０】
本発明の塗装装置を用いて塗装する場合、通常は、塗装面に対する噴射孔の位置と角度を調整しながら塗装する。このような場合には、塗装を行う作業者が塗装開始と塗装終了を指示する構成とした方が望ましい。あるいは、スプレーガンを操作するロボットの動作に同期して、塗装装置に塗装開始と塗装終了を指示する構成とした方が望ましい。
塗装装置に塗装開始信号と塗装終了信号が入力される場合には、塗装開始信号と塗装終了信号を入力し、塗装開始信号が入力されてから塗装終了信号が入力されるまでの間、開閉弁を駆動して噴射孔を断続的に開閉させる制御装置を利用することが好ましい。
従来の塗装装置では、塗装開始信号が入力されてから塗装終了信号が入力されるまでの間は噴射孔から塗料が連続的に噴射される。しかしながら、上記の制御装置が用意されていれば、塗装開始信号が入力されてから塗装終了信号が入力されるまでの間、噴射孔から断続的に塗料が噴射され続ける。塗料粒子群の微粒化を促進して、高品質に塗装することができる。
塗装終了信号が入力されれば、噴射孔は継続的に閉じられ、塗料は噴射されない。
【００１１】
本発明の塗装装置は、基本的には圧縮エアを利用しない。このためにスプレーガンを小型化することができ、複数のスプレーガンを塗装面の拡がりに対応して並列配置することができる。
複数のスプレーガンを同時に駆動すると、同時に広い範囲に塗装することができる。例えば自動車のボンネットのように、幅広の範囲を塗装する場合には、並列に配置された塗料噴射装置すべてから塗料を断続的に噴射する。また自動車のバンパのように狭い範囲を塗装する場合には、塗装範囲に合わせて選択した塗料噴射装置のみを駆動し、塗料を局所的に断続的に噴射させることができる。
この塗装装置によれば、同一の塗装装置を用いながら、種々の形状の塗装面に対して、塗料の無駄を生じることなく塗装を実施することができる。
【００１２】
本発明は、斬新な塗装方法としても理解することもできる。本発明の塗装方法では、塗装開始から塗装終了までの間、加圧された塗料を噴射孔から断続的に噴射しながら塗装する。塗料を継続して噴射する時間は、噴射孔から噴射された塗料が塗装面に到達するまでの時間以下に設定されている。
塗料を断続的に噴射すると、噴射孔と塗装面の間に、塗料粒子群の塊が形成され、その塊が塗装面に向かって飛行する。塗料の微粒化が促進され、十分に微粒化された塗料粒子が塗装面に付着する。基本的にはエアレス方式でありながら、塗料が十分に微粒化された高品質な塗装を実現することができる。
【００１３】
本発明の他の一つの塗装方法は、本発明で具現化される塗装装置を並列に配置し、塗装面の拡がりに対応して塗装装置を選択し、選択した塗装装置のみを駆動することを特徴とする。
本発明で具現化される塗装装置は基本的にエアを利用せず、スプレーガンを小型化することができる。小型化されたスプレーガンを複数個並列に配置させ、塗装面の拡がりに対応して駆動するスプレーガンを選択することによって、様々な塗料噴射パターンを実現することができ、かつどの噴射パターンであっても塗料の間欠噴射によって高品質の塗装を実現することができる。
複数のスプレーガンを同時に駆動すると、同時に広い範囲に塗装することができる。例えば自動車のボンネットのように、幅広の範囲を塗装する場合には、並列に配置された塗料噴射装置すべてから塗料を断続的に噴射する。また自動車のバンパのように狭い範囲を塗装する場合には、塗装範囲に合わせて選択した塗料噴射装置のみを駆動し、塗料を局所的に断続的に噴射させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の技術によれば、基本的にはエアレス方式でありながら、塗料を十分に微粒化し、高品質の塗装を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具現化した実施例について図面を参照して説明する。最初に実施例の主要な特徴を列記する。
（形態１）：塗装装置は、加圧された塗料を導入する塗料供給路と、供給された塗料を噴射する噴射孔と、噴射孔を開閉する開閉弁と、開閉弁を駆動して噴射孔を断続的に開閉する駆動手段を備える。噴射孔が継続して開く時間は、噴射孔から噴射された塗料が塗装面に到達するまでの時間以下である。
（形態２）：開閉弁が継続して開く時間は、１ｍｓ以下である。噴射孔と塗装面の間には前後が大気にさらされた塗料粒子群の塊が形成される。
【実施例】
【００１６】
（第１実施例）
図１は本発明の塗装装置２を模式的に示した図である。塗装装置２のケース３０は、内部に円柱状の空間を備え、その空間はケース３０の一端においてオリフィス１２と噴射孔１４を経由して外部と連通している。ケース３０の内部には、可動体２６がスライド可能に収納されている。可動体２６はバルブ１６（開閉弁に相当する）とアーマチュア１８を備えている。磁性材料からなるアーマチュア１８は筒状に形成されており、ケース３０内を摺動自在に内設されている。アーマチュア１８の噴射孔１４に近い側の端面にはバルブ１６が一体に連結されている。バルブ１６は筒状の軸部材を備えており、その軸部材は一方の端部をアーマチュア１８に連結され、他方の端部にボール３２が一体に固定されている。バルブ１６の軸部材は、バルブ１６の内部から外部へ塗料が流出可能な穴を備えている。アーマチュア１８の他方の端面にはアーマチュア１８を噴射孔１４に向けて付勢し、バルブ１６の先端に固定されたボール３２をシート３４に当接させるリターンスプリング２４が設けられている。
ケース３０の内部には、アーマチュア１８とバルブ１６の内部を経由する、塗料室４が形成される。塗料室４は塗料供給路８を介して塗料タンク６に接続している。塗料は塗料供給路８に設けられたポンプ１０によって塗料タンク６から塗料室４へ加圧されて送り込まれる。塗料室４はボール３２とシート３４が当接していない状態では、オリフィス１２を経由して噴射孔１４に連通している。ボール３２とシート３４が当接している状態では、塗料室４と噴射孔１４との接続が遮断される。
【００１７】
ケース３０にはコントローラ２８からの信号によって通電する電磁コイル２２が設けられている。電磁コイル２２は通電するとアーマチュア１８に電磁力を作用させ、リターンスプリング２４の付勢力に抗してアーマチュア１８を噴射孔１４から遠ざける。
ケース３０の内面には、ストッパー２０が設けられている。ストッパー２０はアーマチュア１８から見て噴射孔１４の反対側に設けられている円環状の突起であり、アーマチュア１８の移動可能範囲を規制する。
コントローラ２８は、塗装開始信号と塗装終了信号を入力し、塗装開始信号が入力されてから塗装終了信号が入力されるまでの間、電磁コイル２２に加える電流を断続的にオンオフする。図１では、塗装開始信号がローからハイへの変化で示され、塗装終了信号がハイからローへの変化で示され、塗装開始信号が入力された時刻ｔ１から塗装終了信号が入力された時刻ｔ２までの間、コントローラ２８は、電磁コイル２２に１ｍｓ通電して、１ｍｓ非通電とする電流を加える。噴射孔１４は、１ｍｓ開かれてから１ｍｓ閉じられる動作を繰返す。
【００１８】
塗装装置２の動作を説明する。塗料タンク６内の塗料は、ポンプ１０によって加圧されて、塗料供給路８を経由して塗装装置２の塗料室４内へ送り込まれる。コントローラ２８から電磁コイル２２に通電信号が送信されない状態では、リターンスプリング２４によって、アーマチュア１８は図１の右方向に荷重を負荷され、ボール３２がシート３４に当接する位置で保持されている。この状態では、アーマチュア１８とストッパー２０の間に図示しきれない程小さなギャップが存在する。ボール３２がシート３４に当接している状態では、塗料室４と噴射孔１４の間はバルブ１６によって遮断されており、塗料室４内に流入した塗料は、加圧された状態で塗料室４内に滞留する。
コントローラ２８によって電磁コイル２２に通電信号が送信されると、電磁コイル２２は通電する。電磁コイル２２によってアーマチュア１８に電磁力が作用し、アーマチュア１８はリターンスプリング２４の付勢力に抗して図１の左方向に向けて移動し、ストッパー２０に衝突する。アーマチュア１８はこの衝突位置で、電磁コイル２２の電磁力によって保持され、ボール３２はシート３４から離れ、塗料室４と噴射孔１４はオリフィス１２を介して連通する。塗料室４内に滞留していた加圧された塗料は、ボール３２とシート３４の間の小さなギャップを通過してオリフィス１２へ流入し噴射孔１４から噴射される。
コントローラ２８からの通電信号が停止すると、電磁コイル２２は通電を停止する。アーマチュア１８に作用していた電磁力は消失し、アーマチュア１８はリターンスプリング２４の付勢力によって図１の右方向に向けて移動し、バルブ１６の先端に固定されたボール３２がシート３４に当接して停止する。塗料室４と噴射孔１４の間が遮断され、噴射孔１４からの塗料の噴射が停止する。
コントローラ２８は電磁コイル２２に通電信号としてロー電位とハイ電位を繰り返し送信する。これによって、アーマチュア１８はケース３０内での移動を繰り返し、噴射孔１４からの塗料の噴射と停止が繰り返される。
【００１９】
噴射孔１４から噴射された塗料は拡散し、霧化しながら塗装面Ｗに向けて移動する。
噴射孔１４は出口に向かうほど末広がりのテーパ状を形成していることにより、塗料は噴射孔１４より噴射された後も、テーパ状に拡散しながら塗装面Ｗへ移動していく。
噴射孔１４から噴射された塗料は、塗装面Ｗへ向かうにつれて拡散し、外気との接触面積が増大していく。塗装面Ｗへ到達するまでの間に、塗料粒子と外気との混合がなされ、塗料粒子が微粒化されていく。
【００２０】
塗料が噴射孔１４から塗装面Ｗへ到達する時間は約１０ｍｓ程度である。一方、噴射孔１４からは塗料が間欠的に噴射され、かつ塗料が継続して噴射される時間は１ｍｓであるため、噴射された塗料は図１に示すような塗料粒子群塊３６を形成して塗装面Ｗへ移動していく。
噴射孔１４から塗料が間欠的に噴射される場合には、塗料が連続的に噴射される場合とは異なり、噴出された塗料粒子群塊３６の前後の大気が存在する。このために、噴出された塗料粒子群塊３６と大気の衝突機会が増加し、塗料の微粒化が促進される。さらに塗料粒子群塊３６の進行速度は低下し、塗装面Ｗへの到達が遅くなる。塗料が塗装面Ｗへ到達するまでに、大気との混合が十分に行われ、塗料粒子の微粒化はさらに促進される。
噴射孔１４から噴射された塗料は、４０μｍ程度まで微粒化され、塗装面Ｗに到達する。塗装面Ｗへ到達したときの塗料は流速が低いため、塗装面Ｗで跳ね返ることなく、塗装面Ｗに付着する。また微粒化のためのエアが存在しないため、塗装面Ｗでのエアの跳ね返りもなく、塗料粒子を塗装面Ｗに好適に付着させることができる。
【００２１】
以上の実施例では、コントローラ２８で生成される通電信号パターンとして、１ｍｓ継続するＯＮ電位と１ｍｓ継続するＯＦＦ電位が繰り返す周期的なパターンの場合を説明したが、通電信号パターンとしてはこれに限らない。
本発明の塗装装置では、噴射孔が継続して開く時間、すなわちＯＮ電位の継続する時間が、塗料が塗装面Ｗに到達する時間より短ければよく、ＯＦＦ電位の継続する時間については、特に限定はない。
例えば、ＯＮ電位が１ｍｓ継続した後、ＯＦＦ電位が０．５ｍｓ継続する繰返しパターンでもよい。
【００２２】
以上の実施例では、噴射孔１４と塗料室４の接続を断続的に開閉する駆動手段として、バルブ１６、アーマチュア１８、電磁コイル２２、ボール３２およびシート３４を用いて噴射孔１４を開閉する例を説明したが、噴射孔１４を断続的に開閉する手段としてはこれに限らない。
例えば上記の代わりに、電気的に駆動するバタフライ弁をオリフィス１２の入口側に設け、コントローラ２８がそのバタフライ弁を制御することによって噴射孔１４を開閉してもよい。
【００２３】
（第２実施例）
本発明の他の一つの塗装装置１０２について、図２を参照しながら説明する。第１実施例と同一のものは、共通符号を付し説明を略す。
【００２４】
図２は本発明の塗装装置１０２を模式的に示した図である。
塗装装置１０２のケース３０は、噴射スイッチ３８を備えている。噴射スイッチ３８は押しボタン式のスイッチであり、押下されている場合はＯＮ電位を、押下されていない場合はＯＦＦ電位をコントローラ２８へ送信する。
コントローラ２８は、噴射スイッチ３８から入力される第１信号と、電磁コイル２２を断続的にオンオフする第２信号によって、電磁コイル２２に送信する通電信号パターンを生成する。第１の信号（図３の信号１）は、噴射スイッチ３８が押下されているときＯＮ電位であり、噴射スイッチ３８が押下されていないときＯＦＦ電位である。第２の信号（図３の信号２）は、１ｍｓ継続するＯＮ電位と１ｍｓ継続するＯＦＦ電位の繰り返しである。上記の第１信号と第２信号から生成する通電信号パターン（図３の信号３）は、第１信号がＯＮ電位でありかつ第２信号もＯＮ電位である場合にのみＯＮ電位とし、それ以外の場合にはＯＦＦ電位とする。コントローラ２８は生成された通電信号パターンを、電磁コイル２２に送信する。
【００２５】
塗装装置１０２の動作を説明する。
噴射スイッチ３８が押下されない状態では、コントローラ２８で生成される通電信号パターンはＯＦＦ電位が継続しているため、電磁コイル２２は通電しない。アーマチュア１８に電磁力は作用せず、リターンスプリング２４の付勢力によってボール３２はシート３４と当接している。塗料タンク６内の塗料は、ポンプ１０によって駆動されて、塗料供給路８を経由して塗装装置１０２の塗料室４内へ加圧されて送り込まれる。ボール３２とシート３４が当接しているため、塗料室４と噴射孔１４との接続は遮断されており、塗料室４内に流入した塗料は、加圧された状態で塗料室４内に滞留する。
【００２６】
噴射スイッチ３８が押下されると、コントローラ２８は電磁コイル２２に、通電開始を示すＯＮ電位の信号と、通電解除を示すＯＦＦ電位の信号を繰り返し送信する。
噴射スイッチ３８が押下されている間、通電信号パターンは１ｍｓ継続するＯＮ電位と、１ｍｓ継続するＯＦＦ電位の繰り返しとなる。電磁コイル２２は通電する状態と通電しない状態を繰り返し、アーマチュア１８、バルブ１６およびボール３２は図２の左右方向の移動を繰り返す。塗料室４と噴射孔１４との接続は連通する状態と遮断する状態とを繰り返し、噴射孔１４からの塗料の噴射は間欠的に繰り返し実施される。噴射孔１４から間欠的に噴射された塗料は、外気との混合によって好適に微粒化されて塗装面Ｗに付着する。
【００２７】
噴射スイッチ３８の押下が解除されると、コントローラ２８で生成される通電信号パターンはＯＦＦ電位が継続するため、電磁コイル２２は通電しない。アーマチュア１８に電磁力は作用せず、リターンスプリング２４の付勢力によってボール３２とシート３４は当接する。塗料室４と噴射孔１４との接続は遮断され、塗料室４内に流入した塗料は、加圧された状態で塗料室４内に滞留し、噴射孔１４からの塗料の噴射は停止される。
【００２８】
本実施例の塗装装置１０２では、作業者は噴射スイッチ３８を操作することによって、塗装の開始および終了を制御することができる。その塗装作業は、エアレス方式で実施され、間欠的に塗料が噴射されることによって、好適に微粒化された塗料を塗装面Ｗに付着させることができる。
【００２９】
以上の実施例では、噴射スイッチ３８として押しボタン式スイッチを用いた例を説明したが、押しボタン式スイッチの代わりに、例えばレバー式のスイッチとしてもよい。
【００３０】
（第３実施例）
本発明の他の一つの塗装装置３０２について、図４を参照しながら説明する。第１実施例と同一のものは、共通符号を付し説明を略す。
塗装装置３０２のケース３３０はその内部に円柱状の空間を備え、その空間はケース３３０の一方の端面３０６においてオリフィス３１２ａおよび噴射孔３１４ａを経由する経路と、オリフィス３１２ｂおよび噴射孔３１４ｂを経由する経路とを介して、外部と連通している。
ケース３３０の内部には回転弁３１６（開閉弁に相当する）が端面３０６と摺接しながら回転できるように収納されている。回転弁３１６は半月状の板材であり、その回転中心に回転軸３１８が一体に連結されている。回転軸３１８はモータ３２４に連結され、モータ３２４が回転することによって回転軸３１８と回転弁３１６は回転する。モータ３２４の回転はコントローラ３２８によって制御されている。コントローラ３２８はモータ３２４が２ｍｓで一周、１ｍｓで半周を回転するように、モータ３２４を制御する。
図５は図４のＶ−Ｖ断面を示す図である。塗装室３０４とオリフィス３１２ａ、オリフィス３１２ｂとの導通状態は、回転弁３１６によって制御される。回転弁３１６がオリフィス３１２ａを遮蔽する位置にある場合には、塗料室３０４とオリフィス３１２ａ、噴射孔３１４ａとの接続は遮断され、塗料室３０４はオリフィス３１２ｂ、噴射孔３１４ｂを経由して外部と連通する。回転弁３１６が回転軸３１８まわりに回転し、回転弁３１６がオリフィス３１２ｂを遮蔽する位置まで回転すると、塗料室３０４とオリフィス３１２ｂ、噴射孔３１４ｂとの接続は遮断され、塗料室３０４はオリフィス３１２ａ、噴射孔３１４ａを経由して外部と連通する。
回転軸３１８の表面と、回転弁３１６の表面と、ケース３３０の内面によって、塗料室３０４が形成される。塗料室３０４は塗料供給路８を介して塗料タンク６に接続している。塗料は塗料供給路８に設けられたポンプ１０によって塗料タンク６から塗料室３０４へ加圧されて送り込まれる。ポンプ１０の動作はコントローラ３２８によって制御されている。
【００３１】
塗装装置３０２の動作を説明する。
コントローラ３２８の指示によって、モータ３２４が駆動されて、回転軸３１８および回転弁３１６が回転する。
コントローラ３２８はポンプ１０を駆動する。塗料タンク６内の塗料は、ポンプ１０によって駆動されて、塗料供給路８を経由して塗装装置３０２の塗料室３０４内へ加圧されて送り込まれる。図５に示すように、回転弁３１６がオリフィス３１２ａを遮蔽する位置にある場合には、塗料室３０４とオリフィス３１２ａ、噴射孔３１４ａとの接続は遮断され、塗料室３０４はオリフィス３１２ｂ、噴射孔３１４ｂを経由して外部と連通する。塗料室３０４内に送り込まれた加圧された塗料は、オリフィス３１２ｂへ流入し噴射孔３１４ｂから噴射される。
モータ３２４の回転数はコントローラ３２８によって制御されており、一周を２ｍｓ、半周を１ｍｓで回転するように制御されている。回転弁３１６が回転軸３１８まわりに回転し、１ｍｓかけてオリフィス３１２ｂを遮蔽する位置まで回転すると、塗料室３０４とオリフィス３１２ｂ、噴射孔３１４ｂとの接続は遮断され、塗料室３０４はオリフィス３１２ａ、噴射孔３１４ａを経由して外部と連通する。噴射孔３１４ｂからの塗料の噴射は停止し、代わりに噴射孔３１４ａから加圧された塗料が噴射される。
さらに回転弁３１６が回転軸３１８まわりに回転し、１ｍｓかけて再びオリフィス３１２ａを遮蔽する位置まで回転すると、塗料室３０４とオリフィス３１２ａ、噴射孔３１４ａとの接続は遮断され、塗料室３０４はオリフィス３１２ｂ、噴射孔３１４ｂを経由して外部と連通する。噴射孔３１４ａからの塗料の噴射は停止し、代わりに噴射孔３１４ｂから加圧された塗料が再度噴射される。
【００３２】
各噴射孔３１４ａ、３１４ｂから噴射された塗料は拡散し、霧化しながら塗装面Ｗに向けて移動する。各噴射孔３１４ａ、３１４ｂは出口に向かうほど末広がりのテーパ状を形成していることにより、塗料は各噴射孔３１４ａ、３１４ｂより噴射された後も、テーパ状に拡散しながら塗装面Ｗへ移動していく。
各噴射孔３１４ａ、３１４ｂから噴射された塗料は、塗装面Ｗへ向かうにつれて拡散し、外気との接触面積が増大していく。塗装面Ｗへ到達するまでの間に、塗料粒子と外気との混合がなされ、塗料粒子が微粒化されていく。
【００３３】
塗料が各噴射孔３１４ａ、３１４ｂから塗装面Ｗへ到達する時間は約１０ｍｓ程度である。一方、各噴射孔３１４ａ、３１４ｂからは塗料が間欠的に噴射され、かつ塗料が継続して噴射される時間は１ｍｓである。噴射された塗料は背面への外気の回り込みによって、外気との混合が十分に行われ、４０μｍ程度まで微粒化されて塗装面へ付着する。
【００３４】
図６に、上記の状況における噴射孔３１４ａおよび噴射孔３１４ｂの開閉パターンが示されている。図６のパターン１は噴射孔３１４ａの開閉パターンを示し、パターン２は噴射孔３１４ｂの開閉パターンを示す。何れの噴射孔も１ｍｓ開いた後に１ｍｓ閉じる動作を繰り返しており、かつ一方の噴射孔が開いているときは他方の噴射孔が閉じている。
このような場合、塗装装置３０２の噴射孔３１４ａ、３１４ｂはそれぞれが間欠的に塗料を噴射するものの、一つの噴射孔が閉じている間、他の噴射孔が開いて塗料を噴射させることによって、塗装装置３０２から噴射される塗料の全量としては、時間によらず一定量となる。間欠噴射による塗料量の減少を各噴射孔が互いに補うことで、塗装装置から噴射される塗料の全量を低減することなく、塗料の微粒化をはかることができる。
【００３５】
（第４実施例）
本発明によって具現化される他の一つの塗装装置２００の概要を図７に示す。
塗装装置２００は、塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、ホルダ２２２、ロボットアーム２２０、塗料タンク２１０、ポンプ２１４、塗料供給路２１６、コントローラ２１２を備えている。
塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、実施例１の塗装装置２と同一である。
塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、その内部の図示されない塗料室が塗料供給路２１６を介して塗料タンク２１０に接続している。
塗料供給路２１６にはポンプ２１４が設けられており、ポンプ２１４より下流側に分岐路を備え、塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄに加圧された塗料を分配して供給する。ポンプ２１４の動作はコントローラ２１２によって制御されている。
塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、ホルダ２２２によって保持されている。ホルダ２２２と塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、一体となって移動する。ロボットアーム２２０はホルダ２２２を保持し、ホルダ２２２の位置および角度を維持する。ロボットアーム２２０の動作は、コントローラ２１２によって制御されている。
塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ内部の図示されない電磁コイルは、コントローラ２１２によって制御されている。塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、電磁コイルに通電されることによって、噴射孔２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを開く。電磁コイルの通電が停止されると、噴射孔２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄは閉じる。
【００３６】
図７を用いて塗装装置２００の動作を説明する。
被塗装物Ｗ１が冶具上に固定されると、塗装装置２００は塗装工程を開始する。
コントローラ２１２は、ポンプ２１４を駆動し、塗料タンク２１０内の塗料を加圧して塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄに供給する。塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄの噴射孔２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄは全て閉じており、供給された塗料は塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ内に加圧された状態で滞留する。
コントローラ２１２は、ロボットアーム２２０を駆動して、ホルダ２２２によって保持された塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄの位置および角度を調整する。塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄが、被塗装物Ｗ１を好適に塗装できる位置および角度で保持されると、コントローラ２１２は、塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄの図示されない電磁コイルへ通電信号を送信し、噴射孔２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを開き、各塗料噴射装置からの塗料の噴射を開始する。
コントローラ２１２は、塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄに対し、噴射孔２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを１ｍｓ継続して開く動作と、１ｍｓ継続して閉じる動作とを繰り返し実施させる。
塗料は、塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄのそれぞれから間欠的に噴射され、外気との混合によって好適に微粒化され、各塗料噴射装置から噴射されてから１０ｍｓ程度の時間が経過した後に被塗装物Ｗ１の塗装面へ付着する。
塗料を噴射している間、コントローラ２１２はロボットアーム２２０を適宜駆動して、塗装が好適になされるように、ホルダ２２２によって保持された塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄの位置および角度を調整する。
被塗装物Ｗ１への塗装が完了すると、コントローラ２１２は噴射孔２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを閉じ、塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄからの塗料の噴射を停止する。
【００３７】
コントローラ２１２による塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄの噴射孔２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄの開閉制御は、塗料噴射装置ごとに選択的に実施することが可能である。例えば、一つの塗料噴射装置からは間欠的に塗料を噴射し、他の塗料噴射装置からは塗料を噴射させないことが可能である。噴射孔２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを選択的に開閉制御することで、様々な塗料噴射パターンを実現することができる。
例えば図７に示すように、被塗装物Ｗ１の塗装面が広い平滑面である場合、塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄすべてから塗料を間欠噴射し、幅広の噴射パターンで塗装を行うことができる。
また図８に示すように、被塗装物Ｗ２の塗装面が狭い面が狭い場合には、一つの塗料噴射装置（図８では塗料噴射装置２０２ｂ）のみから塗料を間欠噴射し、他の塗料噴射装置（図８では塗料噴射装置２０２ａ、２０２ｃ、２０２ｄ）からは塗料を噴射しないで、狭い範囲の噴射パターンで塗装を行うことができる。上記のように塗料噴射装置からの塗料の噴射を選択的に制御することで、塗装面以外の部位に塗料が付着することを防ぎ、塗料の無駄を省いて効率的に塗装を行うことができる。
上記のように、様々な素性の塗装面に対して、同一の塗装装置を用いて塗装を実施することが可能であり、かつどの噴射パターンであっても塗料の間欠噴射によって高品質の塗装を実現することができる。本実施例の塗装装置２００を用いることで、塗装工程の生産性は飛躍的に向上する。
【００３８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】塗装装置２の概要を示す図（第１実施例）。
【図２】塗装装置１０２の概要を示す図（第２実施例）。
【図３】信号パターンを示す図（第２実施例）。
【図４】塗装装置３０２の概要を示す図（第３実施例）。
【図５】噴射孔開閉機構の概要を示す図（第３実施例）。
【図６】開閉パターンを示す図（第３実施例）。
【図７】塗装装置２００の概要を示す図（第４実施例）。
【図８】塗装装置２００の運用例を示す図（第４実施例）。
【符号の説明】
【００４０】
２・・・塗装装置
４・・・塗料室
６・・・塗料タンク
８・・・塗料供給路
１０・・・ポンプ
１２・・・オリフィス
１４・・・噴射孔
１６・・・バルブ
１８・・・アーマチュア
２０・・・ストッパー
２２・・・電磁コイル
２４・・・リターンスプリング
２８・・・コントローラ
３０・・・ケース
３２・・・ボール
３４・・・シート
３６・・・塗料粒子群塊
３８・・・噴射スイッチ
１０２・・・塗装装置
２００・・・塗装装置
２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ・・・塗料噴射装置
２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ・・・噴射孔
２１０・・・塗料タンク
２１２・・・コントローラ
２１４・・・ポンプ
２１６・・・塗料供給路
２２０・・・ロボットアーム
２２２・・・ホルダ
３０２・・・塗装装置
３０４・・・塗料室
３０６・・・端面
３１２ａ、３１２ｂ・・・オリフィス
３１４ａ、３１４ｂ・・・噴射孔
３１６・・・回転弁
３１８・・・回転軸
３２４・・・モータ
３２８・・・コントローラ
３３０・・・ケース
【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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