ピストンリング側面の塗装装置及び塗装法
【課題】優れた生産性で自動操作によりピストンリングの側面に塗装を行う。
【解決手段】回転可能にターンテーブル７の各支持部７aに装着されかつピストンリング１を支持する取付台３と、ピストンリング1の側面１a、１bを加熱する加熱装置１１と、加熱されかつ回転するピストンリング１の側面１a、１bに塗料５を塗布する塗装装置１２と、取付台３を反転することによりピストンリング１の側面１a、１bの上下を逆にした後、ピストンリング１と共に取付台３をターンテーブル７の支持部７aに再度装着する反転装置１３とをピストンリング側面塗装装置に設けて、反転装置１３によりピストンリング1を反転させながら、側面１a、１bへの加熱と塗料塗布とを連続的かつ自動的に行う。
【解決手段】回転可能にターンテーブル７の各支持部７aに装着されかつピストンリング１を支持する取付台３と、ピストンリング1の側面１a、１bを加熱する加熱装置１１と、加熱されかつ回転するピストンリング１の側面１a、１bに塗料５を塗布する塗装装置１２と、取付台３を反転することによりピストンリング１の側面１a、１bの上下を逆にした後、ピストンリング１と共に取付台３をターンテーブル７の支持部７aに再度装着する反転装置１３とをピストンリング側面塗装装置に設けて、反転装置１３によりピストンリング1を反転させながら、側面１a、１bへの加熱と塗料塗布とを連続的かつ自動的に行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンリングの側面に耐熱性樹脂を塗装して、耐熱性皮膜を形成する塗装装置及び塗装法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内で燃料の爆発によりピストンの往復動を反復させる内燃機関では、ピストンの往復動に伴い、ピストンリングは、ピストンリングを装着するピストンのリング溝の内面に繰り返し衝突する。また、内燃機関の稼動中、周方向に回転するピストンリングの側面は、リング溝の内面上を摺動する。燃料の爆発により、ガソリンエンジンのトップリング及びリング溝は、２５０℃近くの温度に加熱され、ディーゼルエンジンでは更に高温に加熱される。アルミニウム合金製のピストンでは、高温下でピストンリングがリング溝の表面に衝突すると、ピストンの表面の一部が疲労破壊し、表面剥離を生じてアルミニウム合金の金属小片が剥離する。剥離する金属小片は、ピストンリングとリング溝との間に脱落し、叩かれ若しくは摩擦を受けて又は金属小片の剥離により出現するアルミニウム合金の新生表面には、更にピストンリングの側面による衝突及び摩擦を受けて、アルミニウム合金がピストンリング側面に移着する現象（マイグレーション）が起こる。これを「アルミニウム凝着」と呼ぶ。アルミニウム凝着が進行すると、ピストンリング自体がリング溝に固着して、ピストンリングの気密性能が損なわれ、高圧の燃焼ガスが燃焼室からクランク室へ流出する所謂「ブローバイ」と云われる現象が起こり、エンジン出力の低下を招く。また、ブローバイガスによりオイルの燃焼及びスラッジ化の弊害が生じ、オイルリング本来の動きが束縛され、オイルリングの気密機能も低下又は喪失するため、オイル消費量が増大する難点を招く。ピストンリングの固着にまで至らなくても、アルミニウム凝着によるピストンリング側面の盛り上がり又はリング溝の荒れにより、やはりピストンリングの側面とリング溝表面との間の気密性が損なわれ、ブローバイの増加を招来する。
【０００３】
アルミニウム凝着を防止するために、アルミニウム合金のピストン材とピストンリングとの直接接触を防止する方法が従来から多数提案されている。例えば、下記特許文献１は、リング溝の表面に陽極酸化処理（アルマイト処理）を施して酸化皮膜を形成し、更に酸化皮膜の微細孔中に潤滑性物質を充填する方法を開示する。アルマイト処理によりリング溝の表面に形成される酸化アルミニウムを主成分とする硬質の酸化皮膜は、アルミニウム粉の脱落を防止し、ピストンリングの凝着を阻止する。しかしながら、リング溝にアルマイト処理を施す技術は、大型の設備と高い製造コストとを要し、また、リング溝の作製時に形成されるリング溝に加工傷が発生し、加工傷の上に硬質のアルマイト皮膜が形成されるため、アルマイト表面が粗く、ピストンリングの接触面の気密性が低下し、初期ブローバイ量が増大する難点がある。
【０００４】
そこで、下記特許文献２及び３は、皮膜を形成するピストンリングを示す。特許文献２では、ピストンリングの側面にリン酸塩皮膜又は四三酸化鉄皮膜を形成し、その上に二硫化モリブデン、黒鉛、炭素、窒化ホウ素等の固体潤滑材を分散させた四フッ化エチレン樹脂又はオキシベンゾイルポリエステル樹脂等の耐熱・耐摩耗性樹脂皮膜が形成される。特許文献３では、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリイミド等の耐熱樹脂中に二硫化モリブデン等の固体潤滑材を分散させた皮膜がピストンリングの側面に形成される。前記ピストンリングに形成される皮膜は、固体潤滑材自らが劈開して、リング溝とピストンリングの側面との間に発生するアルミニウム凝着を防止する作用がある。前記樹脂皮膜は、樹脂皮膜成分を溶剤に溶解した溶液中に固体潤滑材を混合して作成される塗料をピストンリングの側面に塗布し、その後溶剤を蒸発乾燥し、皮膜を焼成する簡便かつ容易な方法により形成できるため、ピストンリングのアルミニウム凝着対策として専ら使われる。
【０００５】
しかしながら、ピストンリングの円環状の塗装面を水平に配置しスプレーガンを水平に移動して塗装する場合に、従来の塗装法では材料歩留まり又は生産性の低下による高コストを招来するため、前記塗装法を改善するピストンリングの塗装法又は塗装装置の更なる改善案が提案されている。
【０００６】
下記特許文献４は、円筒状の塗装治具の外周に軸方向に等間隔をおいて複数のピストンリングを固定し、塗装治具と共にピストンリングを予熱した後、塗装工程では治具を軸中心に回転させ、回転軸に平行に移動する一対の塗装ガンによってピストンリングの両側面へ同時に塗装するピストンリングの新たな塗装法、塗装装置及び塗装治具を開示し、上記課題を解決するものである。この塗装法では、円筒状治具の外周に塗料吸収シートを介在させて、円筒状治具外周面に塗料の付着を防止できるため、円筒状治具を繰り返し使用できるうえ、シートが塗料を吸収するので、ピストンリングの内周部への塗料バリの付着を防止できる等の利点がある。また、この塗装法では、ピストンリングの両側面を同時に塗装できる利点があるが、整列治具にピストンリングを並べる治具詰めに多くの工数を必要とする難点がある。また、自由状態のピストンリングは、真円を形成しないため、整列治具とピストンリングとの間に塗料吸収用の紙シートを介在させても、シートの表面とピストンリングの内周面との間に必ず隙間が形成されるため、塗料バリの発生を防止することができない。また、予熱後、円筒状治具の一方向から塗料の塗布を開始するため、塗装の開始時と終了時とでは塗料を塗布するピストンリングに温度差が生じ、塗装終了時にピストンリングの温度が低いと、ピストンリングの回転により外周方向に塗料が流れて、塗膜の膜厚が不均一になるおそれがある。逆に、塗装開始時にピストンリングの温度が高過ぎると、塗膜の密着性が損なわれることもある。角度を付けて形成されるピストンリングの外周摺動面側から塗料を吹き付けるため、従来法に比べて塗料が不均一に乗る傾向がある。
【０００７】
下記特許文献５は、静電塗装機を用い固体潤滑材入りの有機樹脂皮膜を形成するピストンリングを開示する。特許文献５に開示される静電塗装法では、従来に比べて、塗料の無駄が少なくかつ膜厚の均一性に優れると考えられる。しかしながら、静電塗装の可能な塗料がピストンリングのアルミニウム凝着を防止する性能を発揮するとは限らず、塗膜の不要なピストンリングの外周摺動面又は内周摺動面にも、ピストンリングの側面と同様の厚さで塗装される難点もある。
【０００８】
下記特許文献６及び７は、回転可能なターンテーブルと、ターンテーブルの回転とは別に、ターンテーブル上に回転可能に設けられた複数のワーク用回転台と、ワークに塗料を吹き付ける吹き付け機構と、ターンテーブルの外側に設けられた吹き付け機構と、吹き付け機構の回転方向前後に設けられた予熱用及び後加熱用の加熱部とを備える塗装装置を開示する。この塗装装置によりピストンリングを塗装するとき、前ステージで高周波誘導加熱装置によりピストンリングを予熱した後、ターンテーブルを回転させて、塗料吹き付け機構を備えたステージで塗装が行われる。特許文献６及び７の塗装装置は、塗装直前に各ピストンリングを別個に予熱するので、特許文献４のように、最初に塗装するピストンリングと最後に塗装するピストンリングに温度差が発生する問題を解消でき、塗装ガンの塗料噴霧可能な範囲内で一定の回転速度で塗装できるため、塗膜の密着性不良及び不均一な塗膜厚を抑制できると考えられる。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−１７０５４６号公報
【特許文献２】実開昭６０−８２５５２号公報
【特許文献３】特開昭６２−２３３４５８号公報
【特許文献４】特開平７−１１９８３４号公報
【特許文献５】特開平９−３１７８８７号公報
【特許文献６】特開平１０−３２８６０３号公報
【特許文献７】特開平１１−２５３８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献６及び７に開示される塗装装置では、ターンテーブルを用い、塗料塗布の前ステージに予熱機構を必要とするため、ターンテーブルの回転中又は塗装中に、小径で肉薄の熱容量の小さいピストンリングの温度が低下するので、塗料流れが発生する可能性が高い。この場合に、ピストンリングの温度低下を防止するため、ピストンリングの予熱温度を上昇すると、ピストンリングの外周面に被着した硬質クロムめっき皮膜に硬度低下を生ずる可能性がある。塗装開始時の被塗装物の下地温度が高過ぎると、一般的に塗膜の密着性が低下するため、予熱温度を一概に高くすることはできない。その上、気温によるピストンリングの温度変化等も考慮すると、空調設備に費用が嵩む問題がある。更に、ピストンリングの両側面を塗装するには、塗装装置を２回用いる必要があり、生産性が低下する難点もある。
【００１１】
本発明は、自動操作によりピストンリングの側面に塗装を行う生産性に優れる塗装装置及び塗装法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、ピストンリングの側面に制御された厚さで塗膜を形成できる塗装装置及び塗装法を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明は、皮膜の密着性及び歩留まりに優れると共に、均一な膜厚でピストンリングの側面に塗装できる塗装装置及び塗装法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のピストンリング側面塗装装置は、複数の支持部(7a)を設けた外周部(7b)を有しかつ垂直な公転軸(7c)の周りに水平面上で回転可能に配置されるターンテーブル(7)と、垂直な自転軸(3a)の周りに水平面上でかつ単独で回転可能にターンテーブル(7)の各支持部(7a)に装着されかつピストンリング(1)を支持する取付台(3)と、自転軸(3a)の周りに回転する取付台(3)に支持されるピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を加熱する加熱装置(11)と、加熱されかつ回転するピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布する塗装装置(12)と、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り出し、取付台(3)を反転することによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆にした後、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に再度装着する反転装置(13)とを備える。ピストンリング(1)を水平面上で自転させて、加熱装置(11)によりピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)を加熱し、その後、塗装装置(12)により加熱された一方の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布すると共に、反転装置(13)によりピストンリング(1)を反転させて、加熱装置(11)によりピストンリング(1)の他方の側面(1b, 1a)を加熱し、その後、塗装装置(12)により加熱された他方の側面(1b, 1a)に塗料(5)を塗布することにより、両側面(1a, 1b)への加熱と塗装とを連続的かつ自動的に行うことができる。従って、最適な温度に加熱されたピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に確実に塗料(5)を塗布し、塗膜を強固に付着させて、塗膜の良好な密着性と改善された歩留まりが得られる。また、ピストンリング(1)の温度低下による塗料流れ又は不均一温度による塗膜厚さのバラツキを抑制できるので、膜厚及び外観の点で良好な塗膜品質が得られる。自転可能にピストンリング(1)を取付台(3)に取り付けると共に、公転可能に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に取り付けて、ターンテーブル(7)上で取付台(3)を公転させることにより、ピストンリング(1)の加熱、塗装及び反転の各操作を連続的に行うことができる。また、ターンテーブル(7)の公転軸(7c)と取付台(3)の自転軸(3a)とを垂直に配置できるので、リング取付冶具の取付、着脱及び反転も容易となるため、ピストンリング(1)を別の場所で取り付けた取付台(3)をターンテーブル(7)の自転軸(3a)に取り付けることができる利点がある。
【００１５】
本明細書では、「加熱装置」は、原理、作用及び構造の如何を問わず、ピストンリングの側面を直接又は間接的に、接触して又は非接触に加熱して、温度を上昇する装置であり、高周波誘導加熱装置の加熱用コイル、赤外線加熱装置のランプ等使用可能な全ての加熱手段を含む。「塗装装置」は、ピストンリングの側面に塗料を塗布する装置であって、噴霧装置、ブラシ等使用可能な全ての塗装手段を含む。
【００１６】
本発明のピストンリング側面塗装法は、リング装着装置(10)により取付台(3)にピストンリング(1)を装着する工程と、垂直な公転軸(7c)を有しかつ水平に配置されるターンテーブル(7)に設けられる複数の支持部(7a)の各々に取付台(3)を水平に装着する工程と、公転軸(7c)の周りで取付台(3)と共にターンテーブル(7)を水平面上で公転させて、取付台(3)を加熱装置(11)に接近させる工程と、垂直な自転軸(3a)の周りでピストンリング(1)と共に取付台(3)を水平面上で自転させながら、加熱装置(11)により取付台(3)に支持されるピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)を加熱する工程と、回転するピストンリング(1)の加熱された一方の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布する工程と、ターンテーブル(7)を水平面上で公転させて、ピストンリング(1)と共に取付台(3)を反転装置(13)に接近させると共に、取付台(3)の自転を停止する工程と、反転装置(13)により、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り出し、取付台(3)を反転することによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆にした後、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に再度装着する工程と、公転軸(7c)の周りでターンテーブル(7)を水平面上で公転させて、反転された取付台(3)を加熱装置(11)に接近させる工程と、垂直な自転軸(3a)の周りでピストンリング(1)と共に取付台(3)を水平面上で自転させながら、加熱装置(11)により取付台(3)に支持されるピストンリング(1)の他方の側面(1b, 1a)を加熱する工程と、回転するピストンリング(1)の加熱された他方の側面(1b, 1a)に塗料(5)を塗布する工程と、ターンテーブル(7)を水平面上で公転して、リング除去装置(14)に取付台(3)を接近させると共に、取付台(3)の自転を停止する工程と、リング除去装置(14)により取付台(3)からピストンリング(1)を除去する工程とを含む。本発明のピストンリング側面塗装法では、取付台(3)にピストンリング(1)を装着する工程からリング除去装置(14)により取付台(3)からピストンリング(1)を除去する工程までを連続的かつ自動的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の塗装装置及び塗装法では、下記の作用及び効果が得られる。
<1> 回転するピストンリングの側面を加熱して、塗装を行えるので、強固な密着性、均一な膜厚さ及び初期の塗膜品質を有する塗膜を側面に形成することができる。
<2> 蒸発開始温度の低い塗料を塗装する場合でも、ピストンリングを高速で回転しながら熱容量の小さいピストンリングの側面を継続的に加熱しかつその温度低下を抑制しつつ、側面での外周摺動面への塗料流れを防止しかつ側面の周方向に均一な厚さの塗膜を形成できる。
<3> ピストンリングの側面の温度低下を抑制できるので、１回の処理で塗膜の厚膜化が可能である。
<4> ピストンリングの側面に連続的かつ自動的に塗装を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明によるピストンリング側面塗装装置及び塗装法の最良の実施の形態を図１〜図３について具体的に説明する。
【００１９】
図３に示すように、本発明のピストンリング側面塗装装置及びピストンリング側面塗装法により形成されるピストンリング(1)は、例えば、上面と下面とからなる一対の側面(1a, 1b)と、図示しないピストンに形成されるリング溝内の内面に対向する内周面(1d)と、図示しないシリンダの内壁に摺動接触するバレル面を形成する外周面(1c)とを有する。側面(1a, 1b)には、樹脂材料の塗布によりポリアミドイミド樹脂皮膜(2a, 2b)がそれぞれ形成される。
【００２０】
図１及び図２に示す本発明のピストンリング側面塗装装置の実施の形態は、複数の支持部(7a)が設けられる外周部(7b)を備えるターンテーブル（インデックスターンテーブル）(7)と、ターンテーブル(7)に設けられる複数の支持部(7a)の各々に単独で独立して回転可能に装着されかつピストンリング(1)を支持する取付台(3)と、取付台(3)に支持されかつ回転するピストンリング(1)の主面(1a, 1b)を加熱する加熱装置(11)と、加熱された主面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布する塗装装置(12)と、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り出し、取付台(3)を反転することによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆にした後、再度ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に装着する反転装置(13)とを備える。
【００２１】
図１の平面図に示すように、ターンテーブル(7)は、垂直に配置される公転軸(7c)と、公転軸(7c)から径方向外側に延伸する８本のアーム(7d)と、各アーム(7d)の外周部(7b)に設けられる支持部(7a)とを備える。ターンテーブル(7)は、図示しない軸受装置により垂直に配置される公転軸(7c)の周りで水平面上に回転可能に支持されるので、横型のピストンリング側面塗装装置と呼べる。また、公転軸(7c)は、図示しない押圧ローラ等の動力伝達装置を介してサーボモータ、ステッピングモータ等の電動モータ又は空動モータ等の機械作動モータにより正確な回転角度と回転速度で回転される。必要に応じてロータリエンコーダを前記モータに設けて公転軸(7c)の回転角度位置及び回転速度を検出しかつ制御してもよい。ターンテーブル(7)のアーム(7d)は、一定の角度間隔で公転軸(7c)から径方向外側に延伸する。ターンテーブル(7)は、公転軸(7c)に連結される図示しない公転用モータにより、水平面上で反時計方向に回転される。
【００２２】
図２に示すように、支持部(7a)に水平面上でかつ単独で回転可能に装着される取付台(3)は、支持部(7a)に回転可能にかつ垂直に支持される自転軸(3a)と、自転軸(3a)の一端に設けられるヘッダ(3b)と、ヘッダ(3b)から径方向外側に延伸してヘッダ(3b)に取り付けられかつピストンリング(1)の内周面(1d)を着脱自在に装着できる３本のスポーク(3c)とを備える。自転軸(3a)は、支持部(7a)に取り付けられる図示しないサーボモータ、ステッピングモータ等の電動モータ又は空動モータ等の機械作動モータにより正確な回転角度と回転速度で回転される。必要に応じてロータリエンコーダを前記モータに設けて自転軸(3a)の回転角度位置及び回転速度を検出しかつ制御してもよい。例えば、ゴムローラ等の押圧ローラを介して支持部(7a)に回転力を付与する自転用モータ(7e)を設けることもできる。取付台(3)は、ターンテーブル(7)に取り付けられるが、自転軸(3a)は、図示しない軸受により回転可能に保持され、自転軸(3a)は、ターンテーブル(7)の各支持部(7a)に着脱可能に装着され、自転軸(3a)に取り付けられるゴムローラは、自転用モータ(7e)に取り付けられるゴムローラに回動可能に接触する。
【００２３】
取付台(3)のスポーク(3d)の外端部に同心状にピストンリング(1)を装着した後、取付台(3)及びピストンリング(1)は、高速で回転される。図示しないが、ピストンリング(1)を取付台(3)に装着するとき、ピストンリング(1)の弾力に抗してピストンリング(1)を径方向外側に拡張し、ピストンリング(1)の内周面(1d)を各スポーク(3c)のＶ字形状の外端部に当接させて、ピストンリング(1)自身の弾力性によりピストンリング(1)を取付台(3)上に支持することができる。スポーク(3c)は、２〜４本が必要であるが、切欠部（「合い口部」という）が設けられかつ自由状態ではカム形状を形成するピストンリング(1)の内周面(1d)の極力中心にスポーク(3c)の中心を配置するには、スポーク(3c)は、約１２０度の角度間隔で設けられる３本が好ましい。また、隣り合うスポーク(3c)が形成する１２０度の角度のほぼ中間に合い口部を配置して、ピストンリング(1)を取付台(3)に取り付けることが望ましい。
【００２４】
図１に示すように、ターンテーブル(7)は、取付台(3)上にピストンリング(1)を着脱自在に装着するリング装着装置(10)を備える装着ステージ(20)と、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を加熱する加熱装置(11)及びピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布する塗装装置(12)とを備える第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)と、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り出し、第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)の間に設けられて取付台(3)を反転することによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆にした後、再度ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に装着する反転装置(13)を備える反転ステージ(23)と、塗装済のピストンリング(1)を取付台(3)から取り外すリング除去装置(14)を備える除去ステージ(24)と、ピストンリング(1)が除去された取付台(3)を洗浄する洗浄装置(15)を備える洗浄ステージ(25)との６つの作業ステージを有する。対応する各装置を備える「作業ステージ」は、ピストンリング(1)の装着、ピストンリング(1)への加熱と塗料(5)の塗布、ピストンリング(1)の反転及び除去を実際に行う領域を意味し、各作業ステージでは、対応する処理をピストンリング(1)に行うため、必要に応じて、ターンテーブル(7)の回転を停止又は減速し、設定時間が経過した後に正確に各ステージ(20〜25)を順次巡回するように、ターンテーブル(7)が制御される。
【００２５】
図２に示すように、第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)の各々には加熱装置(11)と塗装装置(12)とが設けられ、装着ステージ(20)の前段には、未塗装のピストンリング(1)を装着ステージ(20)に搬入するリング供給装置(9)が設けられる。リング供給装置(9)は、搬送コンベア(9a)を駆動して、装着ステージ(20)に設けられるリング装着装置(10)に未塗装のピストンリング(1)を搬送する。リング装着装置(10)は、リング供給装置(9)から供給されるピストンリング(1)を取付台(3)上に着脱自在に装着すると共に、搬送コンベア(10a)の駆動によりピストンリング(1)が装着された取付台(3)を水平面上でかつ単独で回転可能にターンテーブル(7)上に支持する。
【００２６】
第２のスプレイ(12b)を備える第２の加熱塗装ステージ(22)の後段に設けられる除去ステージ(24)は、塗装済のピストンリング(1)を取付台(3)から取り外すと共に、搬送コンベア(14a)の駆動により塗装済のピストンリング(1)を外部に搬出するリング除去装置(14)が設けられる。また、除去ステージ(24)の後段に設けられる洗浄ステージ(25)には、除去ステージ(24)にてピストンリング(1)が除去された取付台(3)を洗浄する洗浄装置(15)が設けられる。図示しないが、洗浄ステージ(25)で洗浄される取付台(3)は、ターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り外されて装着ステージ(20)に搬入され、リング装着装置(10)に再び装着される。
【００２７】
図２に示す実施の形態では、同様の装置により構成される第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)を示す。第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)の各々は、ピストンリング(1)の上方に配置されてピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)の温度を測定する温度センサ(8)と、ピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)を加熱する加熱装置(11)と、ピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)が所定の温度に加熱されたときに、側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布する塗装装置(12)とを備える。温度センサ(8)は、ピストンリング(1)の温度を検出する放射温度計センサである。加熱装置(11)は、例えばピストンリング(1)の上方に隣接して配置される高周波誘導加熱装置の第１及び第２の加熱装置としての加熱板(11a, 11b)を有する。塗装装置(12)は、液状の塗料(5)を充填する容器(4)と、容器(4)に収納される塗料(5)と高圧空気とが供給されてノズル装置(6)から塗料(5)をピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に噴霧するスプレイ(12a, 12b)とを備える噴霧装置である。第１の加熱塗装ステージ(21)には、第１のスプレイ(12a)が設けられ、第２の加熱塗装ステージ(22)には、第２のスプレイ(12b)が設けられ、取り付ける場所が相違する第１のスプレイ(12a)と第２のスプレイ(12b)は、基本的に同一の構成を有する。このように、同様の構成を有する温度センサ(8)、加熱装置(11)及び塗装装置(12)が第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)に設けられる。
【００２８】
時計方向に回転、即ち自転するように支持部(7a)内で取付台(3)にピストンリング(1)を装着し、取付台(3)と共にピストンリング(1)を回転しながら、加熱装置(11)によりピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)を加熱すると共に、その温度を温度センサ(8)により測定し、温度センサ(8)が、所定の温度に側面(1a)が加熱されたことを検出したときに、塗装装置(12)の第１のスプレイ(12a)からピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)に塗料(5)を噴霧して塗布が行われる。温度センサ(8)を使用せずに、加熱装置(11)により側面(1a)の加熱開始後一定時間経過したときに、塗装装置(12)による塗料(5)の塗布を行ってもよい。
【００２９】
加熱装置(11)及び塗装装置(12)は、別途実験により求められる加熱条件に従って図示しない制御装置により制御される。周波数を選定すれば、高周波誘導加熱を行う加熱装置(11)によりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の極表面のみを部分的に加熱できるので、外周摺動面にクロムめっき等の皮膜を形成したピストンリング(1)の側面(1a, 1b)でも、クロムめっきの硬度が劣化せず、より高い下地温度で塗布を開始でき、塗料(5)の選択の自由度が広くなる。ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を所定の温度に加熱できれば、加熱装置(11)は、どのような手段でもよいが、生産性の向上及び塗布時のピストンリング(1)の側面の温度低下を抑制するため、継続的にピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を加熱するので、ピストンリング(1)の母材を樹脂で形成するとき、赤外線ヒータ又はハロゲンランプによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を加熱することが望ましく、赤外線ヒータやハロゲンランプによる加熱では、ピストンリング(1)の昇温速度を上げる為に集光式ランプが良い。金属材料によりピストンリング(1)の母材を形成するとき、制御の容易な高周波誘導加熱が好ましい。予めピストンリング(1)の塗装後に、ピストンリングの冷却時に「塗料流れ」の生じない加熱出力を加熱装置(11)から発生することが必要である。本発明では、蒸発開始温度の低い塗料を塗装する場合でも、熱容量の少ないピストンリング(1)を継続的に加熱しかつピストンリング(1)を高速で回転しながら、ピストンリング(1)の温度低下を抑制して、ピストンリング(1)の外周面(1c)への塗料の流れを防止しかつピストンリングの周方向に均一な厚さの塗膜を形成できる。また、ピストンリング(1)の温度低下を抑制できるので、１回の処理で塗膜の厚膜化が可能である。この場合、塗装終了時のピストンリング(1)の温度が塗装開始時のピストンリング(1)の温度以上に昇温することが望ましい。塗膜の密着性は、塗布開始時のピストンリング(1)の下地温度で決まり、塗膜の硬度は到達温度で決まるから、塗膜形成後に樹脂皮膜を硬化する焼成等を行う場合は、寧ろ焼成温度以下で樹脂皮膜が硬化する温度に上がるように加熱装置(11)の出力を設定して、取り扱いを容易にすることが望ましい。外周面に硬質クロムめっき等の耐摩耗性皮膜を形成する場合は、耐摩耗性皮膜の硬度に影響しない温度以下に加熱する。本実施の形態では、生産性の観点から、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)が０.２〜３秒で４０〜６０℃まで加熱される昇温速度に設定すると良い。但し、ピストンリング(1)の昇温速度は、ピストンリング(1)の大きさ又は加熱開始時の温度により異なるから、各ピストンリング(1)に適合する加熱装置(11)で出力を予め求める必要がある。
【００３０】
塗装装置(12)は、ピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)に向かって下方に噴霧するノズル装置(6)を有する。加熱装置(11)によりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を加熱した直後に、最適な一定範囲内の表面温度を有するピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に塗装装置(12)による塗装を開始しかつ終了できるので、強固な密着性、均一な膜厚さ及び初期の塗膜品質を有する塗膜を形成することができる。加熱条件と同様に、予め実験により求められる噴霧条件及び噴霧開始のタイミングに従い、図示しない制御装置により塗装装置(12)が制御される。ピストンリング(1)の各側面(1a, 1b)からの放射温度を検出する温度センサ(8)の検出信号に基づいて、塗装装置(12)から塗料を噴霧すれば、皮膜の密着性や外観を改善しかつ不均一な膜厚を減少できる。
【００３１】
塗料タンク(4)から供給される塗料(5)に高圧空気を混合してノズル装置(6)から霧状の塗料(5)を噴出するスプレイを塗装装置(12)に用いると、ピストンリング(1)のほぼ中心を回転軸としてピストンリング(1)を回転させながら、回転するピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の相対する位置からピストンリング(1)の何れかの側面(1a, 1b)に向けて塗料(5)を噴霧できる。従って、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)以外の無駄な表面又は空間に噴霧する割合が減少して、塗料(5)の無駄を低減できる。また、ほぼ垂直な上方からピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布して、外周面(1c)及び内周面(1d)の塗膜付着量を抑制することができる。
【００３２】
図１に示すピストンリング側面塗装装置では、反転装置(13)の両側に一対の加熱装置(11)と塗装装置(12)とが設けられ、一方の塗装装置(12)は、ピストンリング(1)の一方の側面(1a)に塗料(5)を付着させる第１のスプレイ(12a)を備え、他方の塗装装置(12)はピストンリング(1)の他方の側面(1b)に塗料(5)を付着させる第２のスプレイ(12b)とを備える。加熱装置(11)による予め定められた予熱時間の経過時に又は温度センサ(8)により温度を測定して、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)が予め定められた温度に加熱されたとき、第１及び第２のスプレイ(12a, 12b)による塗料(5)の塗布が開始される。本実施の形態では、ピストンリング(1)が若干偏芯して回転するため、第１及び第２のスプレイ(12a, 12b)が最適であるが、偏芯を補償する装置であれば、ハケ等で塗料(5)を塗布してもよい。下地用皮膜を設けないと密着性の劣る塗膜を形成するとき、ピストンリング(1)の各側面(1a, 1b)に対向する第１及び第２のスプレイ(12a, 12b)の各々に２つの噴霧ノズルを設け、一方の噴霧ノズルを下地皮膜形成に使用すれば、全塗膜を密着性よく塗装することができる。
【００３３】
塗装装置(12)の第１のスプレイ(12a)と第２のスプレイ(12b)との間に設けられる反転装置(13)は、ピストンリング(1)を支持する取付台(3)を把持し、ターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り出して反転し、更にストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に再度装着するロボットアームを備える多関節ロボットを備える。反転装置(13)は、自転軸(3a)に固定される取付台(3)に装着されるピストンリング(1)のみを把持し、ターンテーブル(7)に取付台(3)を保持したまま、取付台(3)からピストンリング(1)を取り出して反転した後に、取付台(3)に再度装着してもよい。反転装置(13)は、ターンテーブル(7)の支持部(7a)に保持される取付台(3)を把持し、支持部(7a)から取り出して、取付台(3)と共にピストンリング(1)を反転させて、ターンテーブル(7)の支持部(7a)に再度取付台(3)を配置する装置をいい、ターンテーブル(7)に取付台(3)を保持したまま、ピストンリング(1)のみを把持し、取り出しかつ反転させる装置の何れも反転装置(13)に含まれる。
【００３４】
本発明の実施の形態に使用するピストンリング(1)は、鋳鉄、鋼、ステンレス鋼、チタン合金、アルミ合金を含む金属系素材が多く用いられるが、本発明の塗装装置及び塗装法に用いられるピストンリングはそれらに限定されない。しかしながら、ピストンリング(1)の回転時の塗料流れを防止するには、ピストンリング(1)の側面を約４０〜６０℃以上に加熱する必要がある。
【００３５】
塗膜(2a, 2b)の密着性を増加するには、ピストンリング(1)の両側面(1a, 1b)に予め化成処理皮膜を形成すると良い。鉄鋼材料では、リン酸塩処理やシュウ酸塩処理が効果的である。クロム含有率の高いステンレス鋼では、予め窒化処理すると、化成処理皮膜が形成され易い。未窒化処理の側面には黒染め処理を使用できる。チタン製又はアルミニウム合金製のピストンリングでは、陽極酸化処理が望ましい。しかしながら、塗膜(2a, 2b)の密着性が幾分低下しても、ピストンリングの使用に際して不具合でなければ下地処理を設けなくても有効である。
【００３６】
塗膜(2a, 2b)の硬化後に形成される樹脂皮膜は、ポリイミド、ポリアミドイミド（PAI）又はポリイミド、ポリアミドイミドのＳiＯ２ハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂又はこれらを少なくとも一種類含む混合物又は複合物に従来から用いられる固体潤滑剤、硬質粒子若しくはカーボンブラック等の少なくとも一種類の粒子を分散させた樹脂を含む従来から耐アルミニウム凝着防止に用いられる樹脂皮膜を用いることができる。この場合も、予め塗装実験を行い、塗布開始温度等を決める必要がある。
【００３７】
図１及び図２に示すピストンリング側面塗装装置を使用して、ピストンリング(1)の両側面(1a, 1b)を塗装する際に、まず、搬送コンベア(10a)を駆動してリング装着装置(10)を矢印方向に移動し、装置外部から供給される未塗装のピストンリング(1)を装着ステージ(20)に搬入する。続いて、ターンテーブル(7)の外周部(7b)に設けられる複数の支持部(7a)の各々に取付台(3)を順次回転可能に取り付け、リング装着装置(10)にてピストンリング(1)の内周面(1d)を３本のスポーク(3c)のＶ字形状の先端部に当接させて、ピストンリング(1)を取付台(3)に着脱自在に装着する。ピストンリング(1)の取付台(3)への装着作業及びターンテーブル(7)の支持部(7a)への取付台(3)の装着作業は、リング装着装置(10)により全て自動的に行われる。ターンテーブル(7)の支持部(7a)に取付台(3)を装着したとき、取付台(3)の自転軸(3a)の下端に設けられる図示しないゴムローラがターンテーブル(7)の支持部(7a)に設けられる自転用モータ(7e)のシャフトに連結されたゴムローラに回転可能に接触する。ピストンリング(1)を装着した取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に保持した後、ターンテーブル(7)を反時計方向に回転し、取付台(3)を公転させながら、装着ステージ(20)から第１の加熱塗装ステージ(21)に取付台(3)を搬送する。
【００３８】
第１の加熱塗装ステージ(21)では、自転用モータ(7e)の駆動により取付台(3)と共にピストンリング(1)を水平面上で自転しながら、加熱装置(11)によりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の一方の表面を均一に加熱する。そのとき、温度センサ(8)によりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の一方の温度を測定して、一方の側面(1a, 1b)が所定の温度に加熱されたとき温度センサ(8)が出力信号を発生し又は加熱開始後一定時間経過したときに、塗装装置(12)は、取付台(3)上で加熱されたピストンリング(1)の一方の側面(1a)に塗料(5)を噴霧し付着させる。第１の加熱塗装ステージ(21)では、自転用モータ(7e)を高速で駆動し、取付台(3)と共にピストンリング(1)を回転すると同時に、第１の加熱装置(11a)を稼働させ、加熱板によりピストンリング(1)の一方の側面(1a)を加熱する。このように、第１の加熱塗装ステージ(21)では、ピストンリング(1)に対する加熱装置(11c)による加熱と、塗装装置(12)による塗料噴霧とを連続的かつ自動的に行うことができる。塗料(5)を付着する際に、自転用モータ(7e)の駆動により取付台(3)を回転しながら、第１のスプレイ(12a)によりピストンリング(1)の一方の側面(1a)に塗料(5)を付着させて、第１の加熱塗装工程を行う。
【００３９】
第１のスプレイ(12a)による第１の加熱塗装工程の終了後に、ターンテーブル(7)を反時計方向に回転して、第１の加熱塗装ステージ(21)から反転ステージ(23)に取付台(3)を搬送する。反転ステージ(23)では、反転装置(13)の多関節ロボットのロボットアーム（図示せず）により取付台(3)を把持し、ターンテーブル(7)の支持部(7a)からピストンリング(1)と共に取付台(3)を外して、ロボットアームの先端部を１８０度回転させて取付台(3)を反転することによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆転し、ターンテーブル(7)の支持部(7a)に取付台(3)を回転可能に再度取り付ける。この場合に、取付台(3)を支持部(7a)に保持したまま、ピストンリング(1)のみを取付台(3)から外して反転し、再度取付台(3)に装着してもよい。
【００４０】
更に、ターンテーブル(7)を反時計方向に回転して、反転ステージ(23)から第２の加熱塗装ステージ(22)に取付台(3)を搬送し、第２の加熱塗装ステージ(22)にて取付台(3)を自転用モータ(7e)の駆動により回転しながら、加熱装置(11)の第２の加熱板(11b)によりピストンリング(1)の他方の側面(1b)を加熱し、第２のスプレイ(12b)により他方の側面(1b)に塗料(5)を付着させて、第１の加熱塗装ステージ(21)での第１の塗装工程と同様に、第２の塗装工程を行う。第２の塗装工程の終了後に、ターンテーブル(7)を反時計方向に回転して、塗装ステージ(22)から除去ステージ(24)に取付台(3)を搬送して、両側面(1a, 1b)を塗装したピストンリング(1)をリング除去装置(14)により取付台(3)から取り外し、搬送コンベア(14a)を駆動してリング除去装置(14)を矢印方向に移動させ、塗装済のピストンリング(1)を装置外部へ搬出する。
【００４１】
その後、ターンテーブル(7)を回転して、塗装済のピストンリング(1)が取り外された取付台(3)を除去ステージ(24)から洗浄ステージ(25)に搬送し、自転用モータ(7e)の駆動により取付台(3)を回転しながら、洗浄装置(15)により取付台(3)を洗浄する。従って、本発明では、ピストンリング(1)の側面に連続的かつ自動的に塗装を行うことができる。また、第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)の各々での塗装条件を個別に設定して、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に対する塗膜の厚さ及び種類を自由に組み合わせることができる。一方の側面(1a, 1b)にのみ塗装を行い、両側面(1a, 1b)への塗装の必要がない場合でも、第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)の一方を省略すれば、本発明の塗装装置を使用できる。ピストンリング(1)の両側面(1a, 1b)とも同一の重力の影響の下で同一方向から塗布するので、図３に示すように同品質の塗膜(2a, 2b)を形成することができる。従って、最適な温度に加熱されたピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に確実に塗料(5)を塗布できるので、ピストンリング(1)の表面に塗膜が強固に付着して、良好な密着性と改善された歩留まりが得られる。また、ピストンリング(1)の温度低下による塗料流れ又は不均一温度による塗膜厚さのバラツキを抑制できるので、膜厚さ及び外観の点で良好な塗膜品質が得られる。自転可能にピストンリング(1)を取付台(3)に取り付けると共に、取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に公転可能に取り付けて、取付台(3)をターンテーブル(7)上で公転させ、ピストンリング(1)の加熱塗装及び反転を連続的に行うことができる。
【００４２】
一般的な塗装では、被塗装物の予熱温度が高過ぎると、その下地上で溶剤の気化が瞬時に発生し、塗膜の密着性が低下する。また、塗膜の内部に発生する気泡が増加して、多孔質な塗膜や表面粗さの悪い塗膜が形成される。更に、発火の危険性もあるため、あまり予熱を行わない。図１に示すように、加熱装置(11)と塗装装置(12)とを同一のハウジング(30,31)内に設けると、高周波加熱出力の調整により予熱開始から塗布開始までのピストンリング(1)の温度をほぼ一定に保持して、所期の効果を得ることができる。また、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の温度を測定する温度センサ(8)を塗装ステージ(22)に設け、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)が所定の温度に達したとき又は加熱開始後一定時間経過時に、塗布を開始すれば、塗布開始時のピストンリング(1)の温度を確実に一定の範囲に保持して、塗装皮膜の密着性のバラツキを低減することができる。温度センサ(8)の測温値は、ピストンリング(1)の合い口部が通過する際に、瞬間的に低下するため、ピストンリング(1)の合い口部が温度センサ(8)の測定箇所を通過する際に正確なピストンリング(1)の温度が表示されないから、温度センサ(8)による加熱装置(11)の出力制御を行わない。温度センサ(8)が測温する温度に基づいて塗布を開始するとき、合い口部の測温値を除く平均温度が予め設定した塗装開始の温度（望ましくは４０〜６０℃）に達したとき、塗装を開始するとよい。また、予め定められた予熱時間に基づいて塗布を開始するとき、予熱前のピストンリング(1)の温度により到達温度が異なるから、ピストンリング(1)の温度を変えて予熱実験を予め行い、ピストンリング(1)が塗装開始時に最適な温度（望ましくは４０〜６０℃）となる予熱条件、即ち加熱装置(11)の出力と予熱時間を予め求める必要がある。
【００４３】
本発明のピストンリング側面塗装法では、第１及び第２の加熱塗布ステージ(21,22)を設けて、ターンテーブル(7)を常に一定の方向、例えば反時計方向に連続的に回転して、ピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)の塗装、ピストンリング(1)の反転及び他方の側面(1b, 1a)を行うことが効率的である。しかしながら、第２の加熱塗布ステージ(22)を省略して、反転装置(13)によりピストンリング(1)を反転した後に、ターンテーブル(7)を逆に時計方向に回転して、第１の加熱塗装ステージ(21)に戻し、第１の加熱塗装ステージ(21)で他方の側面(1b, 1a)の塗装を行った後に、装着ステージ(20)でピストンリング(1)を取付台(3)から取外してもよい。この場合に、ピストンリングの側面を塗装する際の手順は、＜1＞ターンテーブル(7)に設けられる複数の支持部(7a)の各々に取付台(3)を装着し、＜2＞装着除去ステージで取付台(3)にピストンリング(1)を装着し、＜3＞ターンテーブル(7)を水平面上で公転させて、装着除去ステージから加熱塗装ステージ(21)に取付台(3)を移動し、＜4＞加熱塗装ステージ(21)で取付台(3)と共にピストンリング(1)を水平面上で自転させながらピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)を加熱して、一方の側面(1a,1b)が所定の温度に加熱されたとき、一方の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布し、＜5＞ターンテーブル(7)を水平面上で公転させて、加熱塗装ステージから反転ステージ(23)に取付台(3)を移動すると共に、ピストンリング(1)の自転を停止し、＜6＞反転ステージ(23)でピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆にしてピストンリング(1)を反転して取付台(3)を介してターンテーブル(7)の支持部(7a)に保持し、＜7＞ターンテーブル(7)を逆方向に公転させて、反転ステージ(23)から加熱塗装ステージ(21)に取付台(3)を戻し、＜8＞加熱塗装ステージ(21)で取付台(3)と共にピストンリング(1)を水平面上で自転させながらピストンリング(1)の他方の側面(1b, 1a)を加熱すると共に、他方の側面(1b, 1a)が所定の温度に加熱されたとき、他方の側面(1b, 1a)に塗料(5)を塗布し、＜9＞ターンテーブル(7)を逆方向に公転させて、加熱塗装ステージ(21)からリング装着除去ステージに取付台(3)を移動すると共に、取付台(3)の自転を停止し、最後に＜10＞リング装着除去ステージで取付台(3)からピストンリング(1)を除去する。
【実施例】
【００４４】
呼称外径８２mm、厚さ１.２mm、幅２.５mmの形状を有しかつ外周面摺動面にクロムめっきを施しかつピストンリング(1)の両側面(1a, 1b)にリン酸マンガン下地処理（RPK-27）を施して予め皮膜を形成した軟鋼製のピストンリング(1)をターンテーブル(7)に装着した。弁ばね用オイルテンパー線（SWOSC-V）鋼板（SP-2）をピストンリング(1)の材質に使用した。ターンテーブル(7)を水平面上で回転する図１に示す横型の塗装装置を用いて、二硫化モリブデン、グラファイト等が皮膜中に分散するポリアミドイミド樹脂皮膜をピストンリング(1)の両側面(1a, 1b)に塗装した。塗装時のターンテーブル(7)の回転数：１４０rpm、誘導加熱出力：５５%、最大出力：５.６kW、加熱時間：６秒、スプレーガン：扶桑精機Lumina ST-6SK-0.5、ノズル開度：１８、噴霧距離：６０mm、噴霧空気圧力：０.４MPa、塗布時間：６秒、塗布開始温度：５０℃、塗布終了温度：１５０〜１６０℃であった。
【００４５】
取付台(3)と共にピストンリング(1)を２１５rpmで回転すると同時に、加熱装置(11)を稼働させ、第１の加熱装置(11a)の加熱板によりピストンリング(1)を加熱した。加熱開始後約１秒経過時に、塗装装置(12)の第１のスプレイ(12a)により塗料タンク(4)から供給される塗料(5)の塗布を開始し、約４秒間塗布を行った。温度センサ(8)での計測したピストンリング(1)の側面温度は、塗布開始時約５０℃、塗布終了時約５６℃であった。一方の側面(1a)を塗装したピストンリング(1)を反転ステージ(23)から他方の側面(1b)の塗装ステージ(22)に搬送し、温度センサ(8)での測温値によりピストンリング(1)が約５０℃に達したとき、一方の側面(1a)の塗装ステージ(22)と同様に、第２の加熱板(11b)によりピストンリング(1)の他方の側面(1b)を加熱して第２のスプレイ(12b)によりの他方の側面(1b)を塗装した。最長時間を要する塗装ステージ(22)の稼動時間に合わせて回転されるターンテーブル(7)の移動時間は、概ね８秒であった。
【００４６】
実施例１の塗装法により、固体潤滑剤を含有したポリアミドイミド皮膜を両側面(1a, 1b)に形成した約１００本のピストンリング(1)の膜厚、皮膜密着性及び外観を検査したが、如何なる不具合も観察されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、被塗装物の両面に塗料を塗布する塗装装置に良好に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるピストンリング側面塗装装置の第１の実施の形態を示す平面図
【図２】図１の加熱塗布ステージを示す斜視図
【図３】塗装後のピストンリングの断面図
【符号の説明】
【００４９】
(1)・・ピストンリング、 (1a)・・一方の側面、 (1b)・・他方の側面、 (1c)・・外周面、 (1d)・・内周面、 (2a, 2b)・・塗膜、 (3)・・取付 台、 (3a)・・自転軸、 (3b)・・ヘッダ、 (3c)・・スポーク、(4)・・ 塗料タンク、 (5)・・塗料、 (6)・・ノズル装置、 (7)・・ターンテーブ ル、 (7a)・・支持部、 (7b)・・外周部、 (7c)・・公転軸、 (7d)・・ アーム、 (7e)・・自転用モータ、 (8)・・温度センサ、 (9)・・リング 搬送装置、 (9a)・・搬送コンベア、 (10)・・リング装着装置、 (10a)・・搬送コンベア、 (11)・・加熱装置、 (11a)・・第１の加熱装置、 (11b)・・第２の加熱装置、 (12)・・塗布装置、 (12a)・・第１のスプレイ、 (12b)・・第２のスプレイ、 (13)・・反転装置、 (14)・・リング除去装置、 (14a)・・搬送コンベア、 (15)・・洗浄装置、 (20)・・装着ステージ、 (21)・・第１の加熱塗装ステージ、 (22)・・第２の加熱塗装ステージ、 (23)・・反転ステージ、 (24)・・除去ステージ、(25)・・洗浄ステージ、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンリングの側面に耐熱性樹脂を塗装して、耐熱性皮膜を形成する塗装装置及び塗装法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内で燃料の爆発によりピストンの往復動を反復させる内燃機関では、ピストンの往復動に伴い、ピストンリングは、ピストンリングを装着するピストンのリング溝の内面に繰り返し衝突する。また、内燃機関の稼動中、周方向に回転するピストンリングの側面は、リング溝の内面上を摺動する。燃料の爆発により、ガソリンエンジンのトップリング及びリング溝は、２５０℃近くの温度に加熱され、ディーゼルエンジンでは更に高温に加熱される。アルミニウム合金製のピストンでは、高温下でピストンリングがリング溝の表面に衝突すると、ピストンの表面の一部が疲労破壊し、表面剥離を生じてアルミニウム合金の金属小片が剥離する。剥離する金属小片は、ピストンリングとリング溝との間に脱落し、叩かれ若しくは摩擦を受けて又は金属小片の剥離により出現するアルミニウム合金の新生表面には、更にピストンリングの側面による衝突及び摩擦を受けて、アルミニウム合金がピストンリング側面に移着する現象（マイグレーション）が起こる。これを「アルミニウム凝着」と呼ぶ。アルミニウム凝着が進行すると、ピストンリング自体がリング溝に固着して、ピストンリングの気密性能が損なわれ、高圧の燃焼ガスが燃焼室からクランク室へ流出する所謂「ブローバイ」と云われる現象が起こり、エンジン出力の低下を招く。また、ブローバイガスによりオイルの燃焼及びスラッジ化の弊害が生じ、オイルリング本来の動きが束縛され、オイルリングの気密機能も低下又は喪失するため、オイル消費量が増大する難点を招く。ピストンリングの固着にまで至らなくても、アルミニウム凝着によるピストンリング側面の盛り上がり又はリング溝の荒れにより、やはりピストンリングの側面とリング溝表面との間の気密性が損なわれ、ブローバイの増加を招来する。
【０００３】
アルミニウム凝着を防止するために、アルミニウム合金のピストン材とピストンリングとの直接接触を防止する方法が従来から多数提案されている。例えば、下記特許文献１は、リング溝の表面に陽極酸化処理（アルマイト処理）を施して酸化皮膜を形成し、更に酸化皮膜の微細孔中に潤滑性物質を充填する方法を開示する。アルマイト処理によりリング溝の表面に形成される酸化アルミニウムを主成分とする硬質の酸化皮膜は、アルミニウム粉の脱落を防止し、ピストンリングの凝着を阻止する。しかしながら、リング溝にアルマイト処理を施す技術は、大型の設備と高い製造コストとを要し、また、リング溝の作製時に形成されるリング溝に加工傷が発生し、加工傷の上に硬質のアルマイト皮膜が形成されるため、アルマイト表面が粗く、ピストンリングの接触面の気密性が低下し、初期ブローバイ量が増大する難点がある。
【０００４】
そこで、下記特許文献２及び３は、皮膜を形成するピストンリングを示す。特許文献２では、ピストンリングの側面にリン酸塩皮膜又は四三酸化鉄皮膜を形成し、その上に二硫化モリブデン、黒鉛、炭素、窒化ホウ素等の固体潤滑材を分散させた四フッ化エチレン樹脂又はオキシベンゾイルポリエステル樹脂等の耐熱・耐摩耗性樹脂皮膜が形成される。特許文献３では、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリイミド等の耐熱樹脂中に二硫化モリブデン等の固体潤滑材を分散させた皮膜がピストンリングの側面に形成される。前記ピストンリングに形成される皮膜は、固体潤滑材自らが劈開して、リング溝とピストンリングの側面との間に発生するアルミニウム凝着を防止する作用がある。前記樹脂皮膜は、樹脂皮膜成分を溶剤に溶解した溶液中に固体潤滑材を混合して作成される塗料をピストンリングの側面に塗布し、その後溶剤を蒸発乾燥し、皮膜を焼成する簡便かつ容易な方法により形成できるため、ピストンリングのアルミニウム凝着対策として専ら使われる。
【０００５】
しかしながら、ピストンリングの円環状の塗装面を水平に配置しスプレーガンを水平に移動して塗装する場合に、従来の塗装法では材料歩留まり又は生産性の低下による高コストを招来するため、前記塗装法を改善するピストンリングの塗装法又は塗装装置の更なる改善案が提案されている。
【０００６】
下記特許文献４は、円筒状の塗装治具の外周に軸方向に等間隔をおいて複数のピストンリングを固定し、塗装治具と共にピストンリングを予熱した後、塗装工程では治具を軸中心に回転させ、回転軸に平行に移動する一対の塗装ガンによってピストンリングの両側面へ同時に塗装するピストンリングの新たな塗装法、塗装装置及び塗装治具を開示し、上記課題を解決するものである。この塗装法では、円筒状治具の外周に塗料吸収シートを介在させて、円筒状治具外周面に塗料の付着を防止できるため、円筒状治具を繰り返し使用できるうえ、シートが塗料を吸収するので、ピストンリングの内周部への塗料バリの付着を防止できる等の利点がある。また、この塗装法では、ピストンリングの両側面を同時に塗装できる利点があるが、整列治具にピストンリングを並べる治具詰めに多くの工数を必要とする難点がある。また、自由状態のピストンリングは、真円を形成しないため、整列治具とピストンリングとの間に塗料吸収用の紙シートを介在させても、シートの表面とピストンリングの内周面との間に必ず隙間が形成されるため、塗料バリの発生を防止することができない。また、予熱後、円筒状治具の一方向から塗料の塗布を開始するため、塗装の開始時と終了時とでは塗料を塗布するピストンリングに温度差が生じ、塗装終了時にピストンリングの温度が低いと、ピストンリングの回転により外周方向に塗料が流れて、塗膜の膜厚が不均一になるおそれがある。逆に、塗装開始時にピストンリングの温度が高過ぎると、塗膜の密着性が損なわれることもある。角度を付けて形成されるピストンリングの外周摺動面側から塗料を吹き付けるため、従来法に比べて塗料が不均一に乗る傾向がある。
【０００７】
下記特許文献５は、静電塗装機を用い固体潤滑材入りの有機樹脂皮膜を形成するピストンリングを開示する。特許文献５に開示される静電塗装法では、従来に比べて、塗料の無駄が少なくかつ膜厚の均一性に優れると考えられる。しかしながら、静電塗装の可能な塗料がピストンリングのアルミニウム凝着を防止する性能を発揮するとは限らず、塗膜の不要なピストンリングの外周摺動面又は内周摺動面にも、ピストンリングの側面と同様の厚さで塗装される難点もある。
【０００８】
下記特許文献６及び７は、回転可能なターンテーブルと、ターンテーブルの回転とは別に、ターンテーブル上に回転可能に設けられた複数のワーク用回転台と、ワークに塗料を吹き付ける吹き付け機構と、ターンテーブルの外側に設けられた吹き付け機構と、吹き付け機構の回転方向前後に設けられた予熱用及び後加熱用の加熱部とを備える塗装装置を開示する。この塗装装置によりピストンリングを塗装するとき、前ステージで高周波誘導加熱装置によりピストンリングを予熱した後、ターンテーブルを回転させて、塗料吹き付け機構を備えたステージで塗装が行われる。特許文献６及び７の塗装装置は、塗装直前に各ピストンリングを別個に予熱するので、特許文献４のように、最初に塗装するピストンリングと最後に塗装するピストンリングに温度差が発生する問題を解消でき、塗装ガンの塗料噴霧可能な範囲内で一定の回転速度で塗装できるため、塗膜の密着性不良及び不均一な塗膜厚を抑制できると考えられる。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−１７０５４６号公報
【特許文献２】実開昭６０−８２５５２号公報
【特許文献３】特開昭６２−２３３４５８号公報
【特許文献４】特開平７−１１９８３４号公報
【特許文献５】特開平９−３１７８８７号公報
【特許文献６】特開平１０−３２８６０３号公報
【特許文献７】特開平１１−２５３８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献６及び７に開示される塗装装置では、ターンテーブルを用い、塗料塗布の前ステージに予熱機構を必要とするため、ターンテーブルの回転中又は塗装中に、小径で肉薄の熱容量の小さいピストンリングの温度が低下するので、塗料流れが発生する可能性が高い。この場合に、ピストンリングの温度低下を防止するため、ピストンリングの予熱温度を上昇すると、ピストンリングの外周面に被着した硬質クロムめっき皮膜に硬度低下を生ずる可能性がある。塗装開始時の被塗装物の下地温度が高過ぎると、一般的に塗膜の密着性が低下するため、予熱温度を一概に高くすることはできない。その上、気温によるピストンリングの温度変化等も考慮すると、空調設備に費用が嵩む問題がある。更に、ピストンリングの両側面を塗装するには、塗装装置を２回用いる必要があり、生産性が低下する難点もある。
【００１１】
本発明は、自動操作によりピストンリングの側面に塗装を行う生産性に優れる塗装装置及び塗装法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、ピストンリングの側面に制御された厚さで塗膜を形成できる塗装装置及び塗装法を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明は、皮膜の密着性及び歩留まりに優れると共に、均一な膜厚でピストンリングの側面に塗装できる塗装装置及び塗装法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のピストンリング側面塗装装置は、複数の支持部(7a)を設けた外周部(7b)を有しかつ垂直な公転軸(7c)の周りに水平面上で回転可能に配置されるターンテーブル(7)と、垂直な自転軸(3a)の周りに水平面上でかつ単独で回転可能にターンテーブル(7)の各支持部(7a)に装着されかつピストンリング(1)を支持する取付台(3)と、自転軸(3a)の周りに回転する取付台(3)に支持されるピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を加熱する加熱装置(11)と、加熱されかつ回転するピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布する塗装装置(12)と、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り出し、取付台(3)を反転することによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆にした後、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に再度装着する反転装置(13)とを備える。ピストンリング(1)を水平面上で自転させて、加熱装置(11)によりピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)を加熱し、その後、塗装装置(12)により加熱された一方の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布すると共に、反転装置(13)によりピストンリング(1)を反転させて、加熱装置(11)によりピストンリング(1)の他方の側面(1b, 1a)を加熱し、その後、塗装装置(12)により加熱された他方の側面(1b, 1a)に塗料(5)を塗布することにより、両側面(1a, 1b)への加熱と塗装とを連続的かつ自動的に行うことができる。従って、最適な温度に加熱されたピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に確実に塗料(5)を塗布し、塗膜を強固に付着させて、塗膜の良好な密着性と改善された歩留まりが得られる。また、ピストンリング(1)の温度低下による塗料流れ又は不均一温度による塗膜厚さのバラツキを抑制できるので、膜厚及び外観の点で良好な塗膜品質が得られる。自転可能にピストンリング(1)を取付台(3)に取り付けると共に、公転可能に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に取り付けて、ターンテーブル(7)上で取付台(3)を公転させることにより、ピストンリング(1)の加熱、塗装及び反転の各操作を連続的に行うことができる。また、ターンテーブル(7)の公転軸(7c)と取付台(3)の自転軸(3a)とを垂直に配置できるので、リング取付冶具の取付、着脱及び反転も容易となるため、ピストンリング(1)を別の場所で取り付けた取付台(3)をターンテーブル(7)の自転軸(3a)に取り付けることができる利点がある。
【００１５】
本明細書では、「加熱装置」は、原理、作用及び構造の如何を問わず、ピストンリングの側面を直接又は間接的に、接触して又は非接触に加熱して、温度を上昇する装置であり、高周波誘導加熱装置の加熱用コイル、赤外線加熱装置のランプ等使用可能な全ての加熱手段を含む。「塗装装置」は、ピストンリングの側面に塗料を塗布する装置であって、噴霧装置、ブラシ等使用可能な全ての塗装手段を含む。
【００１６】
本発明のピストンリング側面塗装法は、リング装着装置(10)により取付台(3)にピストンリング(1)を装着する工程と、垂直な公転軸(7c)を有しかつ水平に配置されるターンテーブル(7)に設けられる複数の支持部(7a)の各々に取付台(3)を水平に装着する工程と、公転軸(7c)の周りで取付台(3)と共にターンテーブル(7)を水平面上で公転させて、取付台(3)を加熱装置(11)に接近させる工程と、垂直な自転軸(3a)の周りでピストンリング(1)と共に取付台(3)を水平面上で自転させながら、加熱装置(11)により取付台(3)に支持されるピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)を加熱する工程と、回転するピストンリング(1)の加熱された一方の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布する工程と、ターンテーブル(7)を水平面上で公転させて、ピストンリング(1)と共に取付台(3)を反転装置(13)に接近させると共に、取付台(3)の自転を停止する工程と、反転装置(13)により、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り出し、取付台(3)を反転することによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆にした後、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に再度装着する工程と、公転軸(7c)の周りでターンテーブル(7)を水平面上で公転させて、反転された取付台(3)を加熱装置(11)に接近させる工程と、垂直な自転軸(3a)の周りでピストンリング(1)と共に取付台(3)を水平面上で自転させながら、加熱装置(11)により取付台(3)に支持されるピストンリング(1)の他方の側面(1b, 1a)を加熱する工程と、回転するピストンリング(1)の加熱された他方の側面(1b, 1a)に塗料(5)を塗布する工程と、ターンテーブル(7)を水平面上で公転して、リング除去装置(14)に取付台(3)を接近させると共に、取付台(3)の自転を停止する工程と、リング除去装置(14)により取付台(3)からピストンリング(1)を除去する工程とを含む。本発明のピストンリング側面塗装法では、取付台(3)にピストンリング(1)を装着する工程からリング除去装置(14)により取付台(3)からピストンリング(1)を除去する工程までを連続的かつ自動的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の塗装装置及び塗装法では、下記の作用及び効果が得られる。
<1> 回転するピストンリングの側面を加熱して、塗装を行えるので、強固な密着性、均一な膜厚さ及び初期の塗膜品質を有する塗膜を側面に形成することができる。
<2> 蒸発開始温度の低い塗料を塗装する場合でも、ピストンリングを高速で回転しながら熱容量の小さいピストンリングの側面を継続的に加熱しかつその温度低下を抑制しつつ、側面での外周摺動面への塗料流れを防止しかつ側面の周方向に均一な厚さの塗膜を形成できる。
<3> ピストンリングの側面の温度低下を抑制できるので、１回の処理で塗膜の厚膜化が可能である。
<4> ピストンリングの側面に連続的かつ自動的に塗装を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明によるピストンリング側面塗装装置及び塗装法の最良の実施の形態を図１〜図３について具体的に説明する。
【００１９】
図３に示すように、本発明のピストンリング側面塗装装置及びピストンリング側面塗装法により形成されるピストンリング(1)は、例えば、上面と下面とからなる一対の側面(1a, 1b)と、図示しないピストンに形成されるリング溝内の内面に対向する内周面(1d)と、図示しないシリンダの内壁に摺動接触するバレル面を形成する外周面(1c)とを有する。側面(1a, 1b)には、樹脂材料の塗布によりポリアミドイミド樹脂皮膜(2a, 2b)がそれぞれ形成される。
【００２０】
図１及び図２に示す本発明のピストンリング側面塗装装置の実施の形態は、複数の支持部(7a)が設けられる外周部(7b)を備えるターンテーブル（インデックスターンテーブル）(7)と、ターンテーブル(7)に設けられる複数の支持部(7a)の各々に単独で独立して回転可能に装着されかつピストンリング(1)を支持する取付台(3)と、取付台(3)に支持されかつ回転するピストンリング(1)の主面(1a, 1b)を加熱する加熱装置(11)と、加熱された主面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布する塗装装置(12)と、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り出し、取付台(3)を反転することによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆にした後、再度ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に装着する反転装置(13)とを備える。
【００２１】
図１の平面図に示すように、ターンテーブル(7)は、垂直に配置される公転軸(7c)と、公転軸(7c)から径方向外側に延伸する８本のアーム(7d)と、各アーム(7d)の外周部(7b)に設けられる支持部(7a)とを備える。ターンテーブル(7)は、図示しない軸受装置により垂直に配置される公転軸(7c)の周りで水平面上に回転可能に支持されるので、横型のピストンリング側面塗装装置と呼べる。また、公転軸(7c)は、図示しない押圧ローラ等の動力伝達装置を介してサーボモータ、ステッピングモータ等の電動モータ又は空動モータ等の機械作動モータにより正確な回転角度と回転速度で回転される。必要に応じてロータリエンコーダを前記モータに設けて公転軸(7c)の回転角度位置及び回転速度を検出しかつ制御してもよい。ターンテーブル(7)のアーム(7d)は、一定の角度間隔で公転軸(7c)から径方向外側に延伸する。ターンテーブル(7)は、公転軸(7c)に連結される図示しない公転用モータにより、水平面上で反時計方向に回転される。
【００２２】
図２に示すように、支持部(7a)に水平面上でかつ単独で回転可能に装着される取付台(3)は、支持部(7a)に回転可能にかつ垂直に支持される自転軸(3a)と、自転軸(3a)の一端に設けられるヘッダ(3b)と、ヘッダ(3b)から径方向外側に延伸してヘッダ(3b)に取り付けられかつピストンリング(1)の内周面(1d)を着脱自在に装着できる３本のスポーク(3c)とを備える。自転軸(3a)は、支持部(7a)に取り付けられる図示しないサーボモータ、ステッピングモータ等の電動モータ又は空動モータ等の機械作動モータにより正確な回転角度と回転速度で回転される。必要に応じてロータリエンコーダを前記モータに設けて自転軸(3a)の回転角度位置及び回転速度を検出しかつ制御してもよい。例えば、ゴムローラ等の押圧ローラを介して支持部(7a)に回転力を付与する自転用モータ(7e)を設けることもできる。取付台(3)は、ターンテーブル(7)に取り付けられるが、自転軸(3a)は、図示しない軸受により回転可能に保持され、自転軸(3a)は、ターンテーブル(7)の各支持部(7a)に着脱可能に装着され、自転軸(3a)に取り付けられるゴムローラは、自転用モータ(7e)に取り付けられるゴムローラに回動可能に接触する。
【００２３】
取付台(3)のスポーク(3d)の外端部に同心状にピストンリング(1)を装着した後、取付台(3)及びピストンリング(1)は、高速で回転される。図示しないが、ピストンリング(1)を取付台(3)に装着するとき、ピストンリング(1)の弾力に抗してピストンリング(1)を径方向外側に拡張し、ピストンリング(1)の内周面(1d)を各スポーク(3c)のＶ字形状の外端部に当接させて、ピストンリング(1)自身の弾力性によりピストンリング(1)を取付台(3)上に支持することができる。スポーク(3c)は、２〜４本が必要であるが、切欠部（「合い口部」という）が設けられかつ自由状態ではカム形状を形成するピストンリング(1)の内周面(1d)の極力中心にスポーク(3c)の中心を配置するには、スポーク(3c)は、約１２０度の角度間隔で設けられる３本が好ましい。また、隣り合うスポーク(3c)が形成する１２０度の角度のほぼ中間に合い口部を配置して、ピストンリング(1)を取付台(3)に取り付けることが望ましい。
【００２４】
図１に示すように、ターンテーブル(7)は、取付台(3)上にピストンリング(1)を着脱自在に装着するリング装着装置(10)を備える装着ステージ(20)と、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を加熱する加熱装置(11)及びピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布する塗装装置(12)とを備える第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)と、ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り出し、第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)の間に設けられて取付台(3)を反転することによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆にした後、再度ピストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に装着する反転装置(13)を備える反転ステージ(23)と、塗装済のピストンリング(1)を取付台(3)から取り外すリング除去装置(14)を備える除去ステージ(24)と、ピストンリング(1)が除去された取付台(3)を洗浄する洗浄装置(15)を備える洗浄ステージ(25)との６つの作業ステージを有する。対応する各装置を備える「作業ステージ」は、ピストンリング(1)の装着、ピストンリング(1)への加熱と塗料(5)の塗布、ピストンリング(1)の反転及び除去を実際に行う領域を意味し、各作業ステージでは、対応する処理をピストンリング(1)に行うため、必要に応じて、ターンテーブル(7)の回転を停止又は減速し、設定時間が経過した後に正確に各ステージ(20〜25)を順次巡回するように、ターンテーブル(7)が制御される。
【００２５】
図２に示すように、第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)の各々には加熱装置(11)と塗装装置(12)とが設けられ、装着ステージ(20)の前段には、未塗装のピストンリング(1)を装着ステージ(20)に搬入するリング供給装置(9)が設けられる。リング供給装置(9)は、搬送コンベア(9a)を駆動して、装着ステージ(20)に設けられるリング装着装置(10)に未塗装のピストンリング(1)を搬送する。リング装着装置(10)は、リング供給装置(9)から供給されるピストンリング(1)を取付台(3)上に着脱自在に装着すると共に、搬送コンベア(10a)の駆動によりピストンリング(1)が装着された取付台(3)を水平面上でかつ単独で回転可能にターンテーブル(7)上に支持する。
【００２６】
第２のスプレイ(12b)を備える第２の加熱塗装ステージ(22)の後段に設けられる除去ステージ(24)は、塗装済のピストンリング(1)を取付台(3)から取り外すと共に、搬送コンベア(14a)の駆動により塗装済のピストンリング(1)を外部に搬出するリング除去装置(14)が設けられる。また、除去ステージ(24)の後段に設けられる洗浄ステージ(25)には、除去ステージ(24)にてピストンリング(1)が除去された取付台(3)を洗浄する洗浄装置(15)が設けられる。図示しないが、洗浄ステージ(25)で洗浄される取付台(3)は、ターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り外されて装着ステージ(20)に搬入され、リング装着装置(10)に再び装着される。
【００２７】
図２に示す実施の形態では、同様の装置により構成される第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)を示す。第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)の各々は、ピストンリング(1)の上方に配置されてピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)の温度を測定する温度センサ(8)と、ピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)を加熱する加熱装置(11)と、ピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)が所定の温度に加熱されたときに、側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布する塗装装置(12)とを備える。温度センサ(8)は、ピストンリング(1)の温度を検出する放射温度計センサである。加熱装置(11)は、例えばピストンリング(1)の上方に隣接して配置される高周波誘導加熱装置の第１及び第２の加熱装置としての加熱板(11a, 11b)を有する。塗装装置(12)は、液状の塗料(5)を充填する容器(4)と、容器(4)に収納される塗料(5)と高圧空気とが供給されてノズル装置(6)から塗料(5)をピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に噴霧するスプレイ(12a, 12b)とを備える噴霧装置である。第１の加熱塗装ステージ(21)には、第１のスプレイ(12a)が設けられ、第２の加熱塗装ステージ(22)には、第２のスプレイ(12b)が設けられ、取り付ける場所が相違する第１のスプレイ(12a)と第２のスプレイ(12b)は、基本的に同一の構成を有する。このように、同様の構成を有する温度センサ(8)、加熱装置(11)及び塗装装置(12)が第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)に設けられる。
【００２８】
時計方向に回転、即ち自転するように支持部(7a)内で取付台(3)にピストンリング(1)を装着し、取付台(3)と共にピストンリング(1)を回転しながら、加熱装置(11)によりピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)を加熱すると共に、その温度を温度センサ(8)により測定し、温度センサ(8)が、所定の温度に側面(1a)が加熱されたことを検出したときに、塗装装置(12)の第１のスプレイ(12a)からピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)に塗料(5)を噴霧して塗布が行われる。温度センサ(8)を使用せずに、加熱装置(11)により側面(1a)の加熱開始後一定時間経過したときに、塗装装置(12)による塗料(5)の塗布を行ってもよい。
【００２９】
加熱装置(11)及び塗装装置(12)は、別途実験により求められる加熱条件に従って図示しない制御装置により制御される。周波数を選定すれば、高周波誘導加熱を行う加熱装置(11)によりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の極表面のみを部分的に加熱できるので、外周摺動面にクロムめっき等の皮膜を形成したピストンリング(1)の側面(1a, 1b)でも、クロムめっきの硬度が劣化せず、より高い下地温度で塗布を開始でき、塗料(5)の選択の自由度が広くなる。ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を所定の温度に加熱できれば、加熱装置(11)は、どのような手段でもよいが、生産性の向上及び塗布時のピストンリング(1)の側面の温度低下を抑制するため、継続的にピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を加熱するので、ピストンリング(1)の母材を樹脂で形成するとき、赤外線ヒータ又はハロゲンランプによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を加熱することが望ましく、赤外線ヒータやハロゲンランプによる加熱では、ピストンリング(1)の昇温速度を上げる為に集光式ランプが良い。金属材料によりピストンリング(1)の母材を形成するとき、制御の容易な高周波誘導加熱が好ましい。予めピストンリング(1)の塗装後に、ピストンリングの冷却時に「塗料流れ」の生じない加熱出力を加熱装置(11)から発生することが必要である。本発明では、蒸発開始温度の低い塗料を塗装する場合でも、熱容量の少ないピストンリング(1)を継続的に加熱しかつピストンリング(1)を高速で回転しながら、ピストンリング(1)の温度低下を抑制して、ピストンリング(1)の外周面(1c)への塗料の流れを防止しかつピストンリングの周方向に均一な厚さの塗膜を形成できる。また、ピストンリング(1)の温度低下を抑制できるので、１回の処理で塗膜の厚膜化が可能である。この場合、塗装終了時のピストンリング(1)の温度が塗装開始時のピストンリング(1)の温度以上に昇温することが望ましい。塗膜の密着性は、塗布開始時のピストンリング(1)の下地温度で決まり、塗膜の硬度は到達温度で決まるから、塗膜形成後に樹脂皮膜を硬化する焼成等を行う場合は、寧ろ焼成温度以下で樹脂皮膜が硬化する温度に上がるように加熱装置(11)の出力を設定して、取り扱いを容易にすることが望ましい。外周面に硬質クロムめっき等の耐摩耗性皮膜を形成する場合は、耐摩耗性皮膜の硬度に影響しない温度以下に加熱する。本実施の形態では、生産性の観点から、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)が０.２〜３秒で４０〜６０℃まで加熱される昇温速度に設定すると良い。但し、ピストンリング(1)の昇温速度は、ピストンリング(1)の大きさ又は加熱開始時の温度により異なるから、各ピストンリング(1)に適合する加熱装置(11)で出力を予め求める必要がある。
【００３０】
塗装装置(12)は、ピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)に向かって下方に噴霧するノズル装置(6)を有する。加熱装置(11)によりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)を加熱した直後に、最適な一定範囲内の表面温度を有するピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に塗装装置(12)による塗装を開始しかつ終了できるので、強固な密着性、均一な膜厚さ及び初期の塗膜品質を有する塗膜を形成することができる。加熱条件と同様に、予め実験により求められる噴霧条件及び噴霧開始のタイミングに従い、図示しない制御装置により塗装装置(12)が制御される。ピストンリング(1)の各側面(1a, 1b)からの放射温度を検出する温度センサ(8)の検出信号に基づいて、塗装装置(12)から塗料を噴霧すれば、皮膜の密着性や外観を改善しかつ不均一な膜厚を減少できる。
【００３１】
塗料タンク(4)から供給される塗料(5)に高圧空気を混合してノズル装置(6)から霧状の塗料(5)を噴出するスプレイを塗装装置(12)に用いると、ピストンリング(1)のほぼ中心を回転軸としてピストンリング(1)を回転させながら、回転するピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の相対する位置からピストンリング(1)の何れかの側面(1a, 1b)に向けて塗料(5)を噴霧できる。従って、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)以外の無駄な表面又は空間に噴霧する割合が減少して、塗料(5)の無駄を低減できる。また、ほぼ垂直な上方からピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布して、外周面(1c)及び内周面(1d)の塗膜付着量を抑制することができる。
【００３２】
図１に示すピストンリング側面塗装装置では、反転装置(13)の両側に一対の加熱装置(11)と塗装装置(12)とが設けられ、一方の塗装装置(12)は、ピストンリング(1)の一方の側面(1a)に塗料(5)を付着させる第１のスプレイ(12a)を備え、他方の塗装装置(12)はピストンリング(1)の他方の側面(1b)に塗料(5)を付着させる第２のスプレイ(12b)とを備える。加熱装置(11)による予め定められた予熱時間の経過時に又は温度センサ(8)により温度を測定して、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)が予め定められた温度に加熱されたとき、第１及び第２のスプレイ(12a, 12b)による塗料(5)の塗布が開始される。本実施の形態では、ピストンリング(1)が若干偏芯して回転するため、第１及び第２のスプレイ(12a, 12b)が最適であるが、偏芯を補償する装置であれば、ハケ等で塗料(5)を塗布してもよい。下地用皮膜を設けないと密着性の劣る塗膜を形成するとき、ピストンリング(1)の各側面(1a, 1b)に対向する第１及び第２のスプレイ(12a, 12b)の各々に２つの噴霧ノズルを設け、一方の噴霧ノズルを下地皮膜形成に使用すれば、全塗膜を密着性よく塗装することができる。
【００３３】
塗装装置(12)の第１のスプレイ(12a)と第２のスプレイ(12b)との間に設けられる反転装置(13)は、ピストンリング(1)を支持する取付台(3)を把持し、ターンテーブル(7)の支持部(7a)から取り出して反転し、更にストンリング(1)と共に取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に再度装着するロボットアームを備える多関節ロボットを備える。反転装置(13)は、自転軸(3a)に固定される取付台(3)に装着されるピストンリング(1)のみを把持し、ターンテーブル(7)に取付台(3)を保持したまま、取付台(3)からピストンリング(1)を取り出して反転した後に、取付台(3)に再度装着してもよい。反転装置(13)は、ターンテーブル(7)の支持部(7a)に保持される取付台(3)を把持し、支持部(7a)から取り出して、取付台(3)と共にピストンリング(1)を反転させて、ターンテーブル(7)の支持部(7a)に再度取付台(3)を配置する装置をいい、ターンテーブル(7)に取付台(3)を保持したまま、ピストンリング(1)のみを把持し、取り出しかつ反転させる装置の何れも反転装置(13)に含まれる。
【００３４】
本発明の実施の形態に使用するピストンリング(1)は、鋳鉄、鋼、ステンレス鋼、チタン合金、アルミ合金を含む金属系素材が多く用いられるが、本発明の塗装装置及び塗装法に用いられるピストンリングはそれらに限定されない。しかしながら、ピストンリング(1)の回転時の塗料流れを防止するには、ピストンリング(1)の側面を約４０〜６０℃以上に加熱する必要がある。
【００３５】
塗膜(2a, 2b)の密着性を増加するには、ピストンリング(1)の両側面(1a, 1b)に予め化成処理皮膜を形成すると良い。鉄鋼材料では、リン酸塩処理やシュウ酸塩処理が効果的である。クロム含有率の高いステンレス鋼では、予め窒化処理すると、化成処理皮膜が形成され易い。未窒化処理の側面には黒染め処理を使用できる。チタン製又はアルミニウム合金製のピストンリングでは、陽極酸化処理が望ましい。しかしながら、塗膜(2a, 2b)の密着性が幾分低下しても、ピストンリングの使用に際して不具合でなければ下地処理を設けなくても有効である。
【００３６】
塗膜(2a, 2b)の硬化後に形成される樹脂皮膜は、ポリイミド、ポリアミドイミド（PAI）又はポリイミド、ポリアミドイミドのＳiＯ２ハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂又はこれらを少なくとも一種類含む混合物又は複合物に従来から用いられる固体潤滑剤、硬質粒子若しくはカーボンブラック等の少なくとも一種類の粒子を分散させた樹脂を含む従来から耐アルミニウム凝着防止に用いられる樹脂皮膜を用いることができる。この場合も、予め塗装実験を行い、塗布開始温度等を決める必要がある。
【００３７】
図１及び図２に示すピストンリング側面塗装装置を使用して、ピストンリング(1)の両側面(1a, 1b)を塗装する際に、まず、搬送コンベア(10a)を駆動してリング装着装置(10)を矢印方向に移動し、装置外部から供給される未塗装のピストンリング(1)を装着ステージ(20)に搬入する。続いて、ターンテーブル(7)の外周部(7b)に設けられる複数の支持部(7a)の各々に取付台(3)を順次回転可能に取り付け、リング装着装置(10)にてピストンリング(1)の内周面(1d)を３本のスポーク(3c)のＶ字形状の先端部に当接させて、ピストンリング(1)を取付台(3)に着脱自在に装着する。ピストンリング(1)の取付台(3)への装着作業及びターンテーブル(7)の支持部(7a)への取付台(3)の装着作業は、リング装着装置(10)により全て自動的に行われる。ターンテーブル(7)の支持部(7a)に取付台(3)を装着したとき、取付台(3)の自転軸(3a)の下端に設けられる図示しないゴムローラがターンテーブル(7)の支持部(7a)に設けられる自転用モータ(7e)のシャフトに連結されたゴムローラに回転可能に接触する。ピストンリング(1)を装着した取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に保持した後、ターンテーブル(7)を反時計方向に回転し、取付台(3)を公転させながら、装着ステージ(20)から第１の加熱塗装ステージ(21)に取付台(3)を搬送する。
【００３８】
第１の加熱塗装ステージ(21)では、自転用モータ(7e)の駆動により取付台(3)と共にピストンリング(1)を水平面上で自転しながら、加熱装置(11)によりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の一方の表面を均一に加熱する。そのとき、温度センサ(8)によりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の一方の温度を測定して、一方の側面(1a, 1b)が所定の温度に加熱されたとき温度センサ(8)が出力信号を発生し又は加熱開始後一定時間経過したときに、塗装装置(12)は、取付台(3)上で加熱されたピストンリング(1)の一方の側面(1a)に塗料(5)を噴霧し付着させる。第１の加熱塗装ステージ(21)では、自転用モータ(7e)を高速で駆動し、取付台(3)と共にピストンリング(1)を回転すると同時に、第１の加熱装置(11a)を稼働させ、加熱板によりピストンリング(1)の一方の側面(1a)を加熱する。このように、第１の加熱塗装ステージ(21)では、ピストンリング(1)に対する加熱装置(11c)による加熱と、塗装装置(12)による塗料噴霧とを連続的かつ自動的に行うことができる。塗料(5)を付着する際に、自転用モータ(7e)の駆動により取付台(3)を回転しながら、第１のスプレイ(12a)によりピストンリング(1)の一方の側面(1a)に塗料(5)を付着させて、第１の加熱塗装工程を行う。
【００３９】
第１のスプレイ(12a)による第１の加熱塗装工程の終了後に、ターンテーブル(7)を反時計方向に回転して、第１の加熱塗装ステージ(21)から反転ステージ(23)に取付台(3)を搬送する。反転ステージ(23)では、反転装置(13)の多関節ロボットのロボットアーム（図示せず）により取付台(3)を把持し、ターンテーブル(7)の支持部(7a)からピストンリング(1)と共に取付台(3)を外して、ロボットアームの先端部を１８０度回転させて取付台(3)を反転することによりピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆転し、ターンテーブル(7)の支持部(7a)に取付台(3)を回転可能に再度取り付ける。この場合に、取付台(3)を支持部(7a)に保持したまま、ピストンリング(1)のみを取付台(3)から外して反転し、再度取付台(3)に装着してもよい。
【００４０】
更に、ターンテーブル(7)を反時計方向に回転して、反転ステージ(23)から第２の加熱塗装ステージ(22)に取付台(3)を搬送し、第２の加熱塗装ステージ(22)にて取付台(3)を自転用モータ(7e)の駆動により回転しながら、加熱装置(11)の第２の加熱板(11b)によりピストンリング(1)の他方の側面(1b)を加熱し、第２のスプレイ(12b)により他方の側面(1b)に塗料(5)を付着させて、第１の加熱塗装ステージ(21)での第１の塗装工程と同様に、第２の塗装工程を行う。第２の塗装工程の終了後に、ターンテーブル(7)を反時計方向に回転して、塗装ステージ(22)から除去ステージ(24)に取付台(3)を搬送して、両側面(1a, 1b)を塗装したピストンリング(1)をリング除去装置(14)により取付台(3)から取り外し、搬送コンベア(14a)を駆動してリング除去装置(14)を矢印方向に移動させ、塗装済のピストンリング(1)を装置外部へ搬出する。
【００４１】
その後、ターンテーブル(7)を回転して、塗装済のピストンリング(1)が取り外された取付台(3)を除去ステージ(24)から洗浄ステージ(25)に搬送し、自転用モータ(7e)の駆動により取付台(3)を回転しながら、洗浄装置(15)により取付台(3)を洗浄する。従って、本発明では、ピストンリング(1)の側面に連続的かつ自動的に塗装を行うことができる。また、第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)の各々での塗装条件を個別に設定して、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に対する塗膜の厚さ及び種類を自由に組み合わせることができる。一方の側面(1a, 1b)にのみ塗装を行い、両側面(1a, 1b)への塗装の必要がない場合でも、第１及び第２の加熱塗装ステージ(21, 22)の一方を省略すれば、本発明の塗装装置を使用できる。ピストンリング(1)の両側面(1a, 1b)とも同一の重力の影響の下で同一方向から塗布するので、図３に示すように同品質の塗膜(2a, 2b)を形成することができる。従って、最適な温度に加熱されたピストンリング(1)の側面(1a, 1b)に確実に塗料(5)を塗布できるので、ピストンリング(1)の表面に塗膜が強固に付着して、良好な密着性と改善された歩留まりが得られる。また、ピストンリング(1)の温度低下による塗料流れ又は不均一温度による塗膜厚さのバラツキを抑制できるので、膜厚さ及び外観の点で良好な塗膜品質が得られる。自転可能にピストンリング(1)を取付台(3)に取り付けると共に、取付台(3)をターンテーブル(7)の支持部(7a)に公転可能に取り付けて、取付台(3)をターンテーブル(7)上で公転させ、ピストンリング(1)の加熱塗装及び反転を連続的に行うことができる。
【００４２】
一般的な塗装では、被塗装物の予熱温度が高過ぎると、その下地上で溶剤の気化が瞬時に発生し、塗膜の密着性が低下する。また、塗膜の内部に発生する気泡が増加して、多孔質な塗膜や表面粗さの悪い塗膜が形成される。更に、発火の危険性もあるため、あまり予熱を行わない。図１に示すように、加熱装置(11)と塗装装置(12)とを同一のハウジング(30,31)内に設けると、高周波加熱出力の調整により予熱開始から塗布開始までのピストンリング(1)の温度をほぼ一定に保持して、所期の効果を得ることができる。また、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の温度を測定する温度センサ(8)を塗装ステージ(22)に設け、ピストンリング(1)の側面(1a, 1b)が所定の温度に達したとき又は加熱開始後一定時間経過時に、塗布を開始すれば、塗布開始時のピストンリング(1)の温度を確実に一定の範囲に保持して、塗装皮膜の密着性のバラツキを低減することができる。温度センサ(8)の測温値は、ピストンリング(1)の合い口部が通過する際に、瞬間的に低下するため、ピストンリング(1)の合い口部が温度センサ(8)の測定箇所を通過する際に正確なピストンリング(1)の温度が表示されないから、温度センサ(8)による加熱装置(11)の出力制御を行わない。温度センサ(8)が測温する温度に基づいて塗布を開始するとき、合い口部の測温値を除く平均温度が予め設定した塗装開始の温度（望ましくは４０〜６０℃）に達したとき、塗装を開始するとよい。また、予め定められた予熱時間に基づいて塗布を開始するとき、予熱前のピストンリング(1)の温度により到達温度が異なるから、ピストンリング(1)の温度を変えて予熱実験を予め行い、ピストンリング(1)が塗装開始時に最適な温度（望ましくは４０〜６０℃）となる予熱条件、即ち加熱装置(11)の出力と予熱時間を予め求める必要がある。
【００４３】
本発明のピストンリング側面塗装法では、第１及び第２の加熱塗布ステージ(21,22)を設けて、ターンテーブル(7)を常に一定の方向、例えば反時計方向に連続的に回転して、ピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)の塗装、ピストンリング(1)の反転及び他方の側面(1b, 1a)を行うことが効率的である。しかしながら、第２の加熱塗布ステージ(22)を省略して、反転装置(13)によりピストンリング(1)を反転した後に、ターンテーブル(7)を逆に時計方向に回転して、第１の加熱塗装ステージ(21)に戻し、第１の加熱塗装ステージ(21)で他方の側面(1b, 1a)の塗装を行った後に、装着ステージ(20)でピストンリング(1)を取付台(3)から取外してもよい。この場合に、ピストンリングの側面を塗装する際の手順は、＜1＞ターンテーブル(7)に設けられる複数の支持部(7a)の各々に取付台(3)を装着し、＜2＞装着除去ステージで取付台(3)にピストンリング(1)を装着し、＜3＞ターンテーブル(7)を水平面上で公転させて、装着除去ステージから加熱塗装ステージ(21)に取付台(3)を移動し、＜4＞加熱塗装ステージ(21)で取付台(3)と共にピストンリング(1)を水平面上で自転させながらピストンリング(1)の一方の側面(1a, 1b)を加熱して、一方の側面(1a,1b)が所定の温度に加熱されたとき、一方の側面(1a, 1b)に塗料(5)を塗布し、＜5＞ターンテーブル(7)を水平面上で公転させて、加熱塗装ステージから反転ステージ(23)に取付台(3)を移動すると共に、ピストンリング(1)の自転を停止し、＜6＞反転ステージ(23)でピストンリング(1)の側面(1a, 1b)の上下を逆にしてピストンリング(1)を反転して取付台(3)を介してターンテーブル(7)の支持部(7a)に保持し、＜7＞ターンテーブル(7)を逆方向に公転させて、反転ステージ(23)から加熱塗装ステージ(21)に取付台(3)を戻し、＜8＞加熱塗装ステージ(21)で取付台(3)と共にピストンリング(1)を水平面上で自転させながらピストンリング(1)の他方の側面(1b, 1a)を加熱すると共に、他方の側面(1b, 1a)が所定の温度に加熱されたとき、他方の側面(1b, 1a)に塗料(5)を塗布し、＜9＞ターンテーブル(7)を逆方向に公転させて、加熱塗装ステージ(21)からリング装着除去ステージに取付台(3)を移動すると共に、取付台(3)の自転を停止し、最後に＜10＞リング装着除去ステージで取付台(3)からピストンリング(1)を除去する。
【実施例】
【００４４】
呼称外径８２mm、厚さ１.２mm、幅２.５mmの形状を有しかつ外周面摺動面にクロムめっきを施しかつピストンリング(1)の両側面(1a, 1b)にリン酸マンガン下地処理（RPK-27）を施して予め皮膜を形成した軟鋼製のピストンリング(1)をターンテーブル(7)に装着した。弁ばね用オイルテンパー線（SWOSC-V）鋼板（SP-2）をピストンリング(1)の材質に使用した。ターンテーブル(7)を水平面上で回転する図１に示す横型の塗装装置を用いて、二硫化モリブデン、グラファイト等が皮膜中に分散するポリアミドイミド樹脂皮膜をピストンリング(1)の両側面(1a, 1b)に塗装した。塗装時のターンテーブル(7)の回転数：１４０rpm、誘導加熱出力：５５%、最大出力：５.６kW、加熱時間：６秒、スプレーガン：扶桑精機Lumina ST-6SK-0.5、ノズル開度：１８、噴霧距離：６０mm、噴霧空気圧力：０.４MPa、塗布時間：６秒、塗布開始温度：５０℃、塗布終了温度：１５０〜１６０℃であった。
【００４５】
取付台(3)と共にピストンリング(1)を２１５rpmで回転すると同時に、加熱装置(11)を稼働させ、第１の加熱装置(11a)の加熱板によりピストンリング(1)を加熱した。加熱開始後約１秒経過時に、塗装装置(12)の第１のスプレイ(12a)により塗料タンク(4)から供給される塗料(5)の塗布を開始し、約４秒間塗布を行った。温度センサ(8)での計測したピストンリング(1)の側面温度は、塗布開始時約５０℃、塗布終了時約５６℃であった。一方の側面(1a)を塗装したピストンリング(1)を反転ステージ(23)から他方の側面(1b)の塗装ステージ(22)に搬送し、温度センサ(8)での測温値によりピストンリング(1)が約５０℃に達したとき、一方の側面(1a)の塗装ステージ(22)と同様に、第２の加熱板(11b)によりピストンリング(1)の他方の側面(1b)を加熱して第２のスプレイ(12b)によりの他方の側面(1b)を塗装した。最長時間を要する塗装ステージ(22)の稼動時間に合わせて回転されるターンテーブル(7)の移動時間は、概ね８秒であった。
【００４６】
実施例１の塗装法により、固体潤滑剤を含有したポリアミドイミド皮膜を両側面(1a, 1b)に形成した約１００本のピストンリング(1)の膜厚、皮膜密着性及び外観を検査したが、如何なる不具合も観察されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、被塗装物の両面に塗料を塗布する塗装装置に良好に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるピストンリング側面塗装装置の第１の実施の形態を示す平面図
【図２】図１の加熱塗布ステージを示す斜視図
【図３】塗装後のピストンリングの断面図
【符号の説明】
【００４９】
(1)・・ピストンリング、 (1a)・・一方の側面、 (1b)・・他方の側面、 (1c)・・外周面、 (1d)・・内周面、 (2a, 2b)・・塗膜、 (3)・・取付 台、 (3a)・・自転軸、 (3b)・・ヘッダ、 (3c)・・スポーク、(4)・・ 塗料タンク、 (5)・・塗料、 (6)・・ノズル装置、 (7)・・ターンテーブ ル、 (7a)・・支持部、 (7b)・・外周部、 (7c)・・公転軸、 (7d)・・ アーム、 (7e)・・自転用モータ、 (8)・・温度センサ、 (9)・・リング 搬送装置、 (9a)・・搬送コンベア、 (10)・・リング装着装置、 (10a)・・搬送コンベア、 (11)・・加熱装置、 (11a)・・第１の加熱装置、 (11b)・・第２の加熱装置、 (12)・・塗布装置、 (12a)・・第１のスプレイ、 (12b)・・第２のスプレイ、 (13)・・反転装置、 (14)・・リング除去装置、 (14a)・・搬送コンベア、 (15)・・洗浄装置、 (20)・・装着ステージ、 (21)・・第１の加熱塗装ステージ、 (22)・・第２の加熱塗装ステージ、 (23)・・反転ステージ、 (24)・・除去ステージ、(25)・・洗浄ステージ、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の支持部を設けた外周部を有しかつ垂直な公転軸の周りに水平面上で回転可能に配置されるターンテーブルと、
垂直な自転軸の周りに水平面上でかつ単独で回転可能にターンテーブルの各支持部に装着されかつピストンリングを支持する取付台と、
自転軸の周りに回転する取付台に支持されるピストンリングの側面を加熱する加熱装置と、
加熱されかつ回転するピストンリングの側面に塗料を塗布する塗装装置と、
ピストンリングと共に取付台をターンテーブルの支持部から取り出し、取付台を反転することによりピストンリングの側面の上下を逆にした後、ピストンリングと共に取付台をターンテーブルの支持部に再度装着する反転装置とを備えることを特徴とするピストンリング側面塗装装置。
【請求項２】
ターンテーブルは、一定の角度間隔で公転軸から径方向外側に延伸する複数のアームと、各アームの外周部に設けられる支持部とを備え、
取付台は、支持部に回転可能にかつ垂直に支持される自転軸と、自転軸の一端に設けられるヘッダと、ヘッダから径方向外側に延伸してヘッダに取り付けられかつピストンリングを着脱自在に装着できる複数のスポークとを備える請求項１に記載のピストンリング側面塗装装置。
【請求項３】
取付台上にピストンリングを着脱自在に装着するリング装着装置と、
側面を塗装したピストンリングを取付台から外すリング除去装置とを備えた請求項１又は２に記載のピストンリング側面塗装装置。
【請求項４】
加熱装置は、リング装着装置と反転装置との間に設けられる第１の加熱装置と、反転装置とリング除去装置との間に設けられる第２の加熱装置とを備え、
塗装装置は、リング装着装置と反転装置との間に設けられる第１の塗装装置と、反転装置とリング除去装置との間に設けられる第２の塗装装置とを備える請求項３に記載のピストンリング側面塗装装置。
【請求項５】
リング装着装置により取付台にピストンリングを装着する工程と、
垂直な公転軸を有しかつ水平に配置されるターンテーブルに設けられる複数の支持部の各々に取付台を水平に装着する工程と、
公転軸の周りで取付台と共にターンテーブルを水平面上で公転させて、取付台を加熱装置に接近させる工程と、
垂直な自転軸の周りでピストンリングと共に取付台を水平面上で自転させながら、加熱装置により取付台に支持されるピストンリングの一方の側面を加熱する工程と、
回転するピストンリングの加熱された一方の側面に塗料を塗布する工程と、
ターンテーブルを水平面上で公転させて、ピストンリングと共に取付台を反転装置に接近させると共に、取付台の自転を停止する工程と、
反転装置により、ピストンリングと共に取付台をターンテーブルの支持部から取り出し、取付台を反転することによりピストンリングの側面の上下を逆にした後、ピストンリングと共に取付台をターンテーブルの支持部に再度装着する工程と、
公転軸の周りでターンテーブルを水平面上で公転させて、反転された取付台を加熱装置に接近させる工程と、
垂直な自転軸の周りでピストンリングと共に取付台を水平面上で自転させながら、加熱装置により取付台に支持されるピストンリングの他方の側面を加熱する工程と、
回転するピストンリングの加熱された他方の側面に塗料を塗布する工程と、
ターンテーブルを水平面上で公転して、リング除去装置に取付台を接近させると共に、取付台の自転を停止する工程と、
リング除去装置により取付台からピストンリングを除去する工程とを含むことを特徴とするピストンリング側面塗装法。
【請求項６】
公転軸の周りで取付台と共にターンテーブルを水平面上で公転させて、取付台を第１の加熱装置に接近させる工程と、
垂直な自転軸の周りでピストンリングと共に取付台を水平面上で自転させながら、第１の加熱装置により取付台に支持されるピストンリングの一方の側面を加熱する工程と、
回転するピストンリングの加熱された一方の側面に塗料を塗布する工程と、
反転装置によりピストンリングの側面の上下を逆にした後、公転軸の周りでターンテーブルを水平面上で公転させて、反転された取付台を第２の加熱装置に接近させる工程と、
垂直な自転軸の周りでピストンリングと共に取付台を水平面上で自転させながら、第２の加熱装置により取付台に支持されるピストンリングの他方の側面を加熱する工程と、
回転するピストンリングの加熱された他方の側面に塗料を塗布する工程とを含む請求項５に記載のピストンリング側面塗装法。
【請求項１】
複数の支持部を設けた外周部を有しかつ垂直な公転軸の周りに水平面上で回転可能に配置されるターンテーブルと、
垂直な自転軸の周りに水平面上でかつ単独で回転可能にターンテーブルの各支持部に装着されかつピストンリングを支持する取付台と、
自転軸の周りに回転する取付台に支持されるピストンリングの側面を加熱する加熱装置と、
加熱されかつ回転するピストンリングの側面に塗料を塗布する塗装装置と、
ピストンリングと共に取付台をターンテーブルの支持部から取り出し、取付台を反転することによりピストンリングの側面の上下を逆にした後、ピストンリングと共に取付台をターンテーブルの支持部に再度装着する反転装置とを備えることを特徴とするピストンリング側面塗装装置。
【請求項２】
ターンテーブルは、一定の角度間隔で公転軸から径方向外側に延伸する複数のアームと、各アームの外周部に設けられる支持部とを備え、
取付台は、支持部に回転可能にかつ垂直に支持される自転軸と、自転軸の一端に設けられるヘッダと、ヘッダから径方向外側に延伸してヘッダに取り付けられかつピストンリングを着脱自在に装着できる複数のスポークとを備える請求項１に記載のピストンリング側面塗装装置。
【請求項３】
取付台上にピストンリングを着脱自在に装着するリング装着装置と、
側面を塗装したピストンリングを取付台から外すリング除去装置とを備えた請求項１又は２に記載のピストンリング側面塗装装置。
【請求項４】
加熱装置は、リング装着装置と反転装置との間に設けられる第１の加熱装置と、反転装置とリング除去装置との間に設けられる第２の加熱装置とを備え、
塗装装置は、リング装着装置と反転装置との間に設けられる第１の塗装装置と、反転装置とリング除去装置との間に設けられる第２の塗装装置とを備える請求項３に記載のピストンリング側面塗装装置。
【請求項５】
リング装着装置により取付台にピストンリングを装着する工程と、
垂直な公転軸を有しかつ水平に配置されるターンテーブルに設けられる複数の支持部の各々に取付台を水平に装着する工程と、
公転軸の周りで取付台と共にターンテーブルを水平面上で公転させて、取付台を加熱装置に接近させる工程と、
垂直な自転軸の周りでピストンリングと共に取付台を水平面上で自転させながら、加熱装置により取付台に支持されるピストンリングの一方の側面を加熱する工程と、
回転するピストンリングの加熱された一方の側面に塗料を塗布する工程と、
ターンテーブルを水平面上で公転させて、ピストンリングと共に取付台を反転装置に接近させると共に、取付台の自転を停止する工程と、
反転装置により、ピストンリングと共に取付台をターンテーブルの支持部から取り出し、取付台を反転することによりピストンリングの側面の上下を逆にした後、ピストンリングと共に取付台をターンテーブルの支持部に再度装着する工程と、
公転軸の周りでターンテーブルを水平面上で公転させて、反転された取付台を加熱装置に接近させる工程と、
垂直な自転軸の周りでピストンリングと共に取付台を水平面上で自転させながら、加熱装置により取付台に支持されるピストンリングの他方の側面を加熱する工程と、
回転するピストンリングの加熱された他方の側面に塗料を塗布する工程と、
ターンテーブルを水平面上で公転して、リング除去装置に取付台を接近させると共に、取付台の自転を停止する工程と、
リング除去装置により取付台からピストンリングを除去する工程とを含むことを特徴とするピストンリング側面塗装法。
【請求項６】
公転軸の周りで取付台と共にターンテーブルを水平面上で公転させて、取付台を第１の加熱装置に接近させる工程と、
垂直な自転軸の周りでピストンリングと共に取付台を水平面上で自転させながら、第１の加熱装置により取付台に支持されるピストンリングの一方の側面を加熱する工程と、
回転するピストンリングの加熱された一方の側面に塗料を塗布する工程と、
反転装置によりピストンリングの側面の上下を逆にした後、公転軸の周りでターンテーブルを水平面上で公転させて、反転された取付台を第２の加熱装置に接近させる工程と、
垂直な自転軸の周りでピストンリングと共に取付台を水平面上で自転させながら、第２の加熱装置により取付台に支持されるピストンリングの他方の側面を加熱する工程と、
回転するピストンリングの加熱された他方の側面に塗料を塗布する工程とを含む請求項５に記載のピストンリング側面塗装法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１５５１２４（Ｐ２００８−１５５１２４Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４６７５８（Ｐ２００６−３４６７５８）
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（０００１３９０２３）株式会社リケン (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（０００１３９０２３）株式会社リケン (101)
【Ｆターム（参考）】
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