塗装装置、塗装方法、及びその被塗装物

【課題】被塗装物を効率的に塗装する塗装装置、塗装方法、及びその被塗装物を提供することを課題とする。
【解決手段】被塗装物８を塗装する塗装装置１であって、被塗装物８へ塗料を吹き付ける塗料吹き出し部４Ａ，Ｂと、塗料吹き出し部４Ａ，Ｂの塗料の吹き出し方向を一定に保った状態で、塗料吹き出し部４Ａ，Ｂを被塗装物８に対して吹き出し方向と異なる方向へ相対移動させる移動手段５Ａ，Ｂと、被塗装物８の塗膜の厚さが略均一となるように、塗料吹き出し部４Ａ，Ｂと被塗装物８との相対速度を、塗料吹き出し部４Ａ，Ｂと被塗装物８の被塗装面との間の距離に応じた所定速度に制御する制御手段７と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装装置、塗装方法、及びその被塗装物に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品の塗装技術としては、例えば、特許文献１で開示されているようなコロナ帯電式静電粉体塗装方法や、特許文献２で開示されているようなロボットによる塗装方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６３６６８号公報
【特許文献２】特開平６−７７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
塗装を行う場合は、塗装面の審美性といった塗装品質を保つ観点から、塗膜の厚さを略一定にすることが望まれる。塗膜の厚さは、一般的に、塗料を吹き付ける際の塗装ガンと被塗装面との間の距離を一定に保ったり吹き付け角度を調整したりすることで調整可能である。
【０００５】
被塗装面が平面になっていない場合、塗装ガンと被塗装面との間の距離を一定に保つためには塗装ガンの動きを複数軸で制御する必要がある。しかし、このような被塗装面を有する被塗装物を例えば複数並べて連続的に塗装する場合、塗装ガンの動きが極めて複雑となり、塗装工程における工数が増大する。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、被塗装物を効率的に塗装する塗装装置、塗装方法、及びその被塗装物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、被塗装物と塗料吹き出し部との相対速度を、被塗装物の被塗装面と塗料吹き出し部との間の距離に応じた所定速度に制御する。
【０００８】
詳細には、被塗装物を塗装する塗装装置であって、前記被塗装物へ塗料を吹き付ける塗料吹き出し部と、前記塗料吹き出し部の塗料の吹き出し方向を一定に保った状態で、該塗料吹き出し部を前記被塗装物に対して該吹き出し方向と異なる方向へ相対移動させる移動手段と、前記被塗装物の塗膜の厚さが略均一となるように、前記塗料吹き出し部と該被塗装物との相対速度を、該塗料吹き出し部と該被塗装物の被塗装面との間の距離に応じた所定速度に制御する制御手段と、を備える。
【０００９】
塗料の吹き出し部分と被塗装面との間の距離が広がると、周囲へ拡散する塗料が多くなって塗膜の厚さが薄くなる。一方、距離が狭くなると塗膜の厚さが厚くなる。塗膜の厚さを略一定にするためには、塗料の吹き付け量を一定にする必要がある。そこで、上記塗装装置では、塗料の吹き付け量を一定に保つために、塗料吹き出し部と被塗装物との相対速度に着目している。すなわち、塗料の吹き出し量が一定であれば、相対速度が速くなるほど単位面積あたりの塗料の吹き付け量が減り、相対速度が遅くなるほど吹き付け量が増える。上記塗装装置は、塗膜の厚さと相対速度とのこのような関係に着目しており、制御手段が、塗料吹き出し部と被塗装物の被塗装面との間の距離に応じて、塗料吹き出し部と被
塗装物との相対速度を所定速度に制御する。所定速度とは、塗膜の厚さが略一定となるような、塗料吹き出し部と被塗装物の被塗装面との間の距離と、塗料吹き出し部と被塗装物との相対速度との関係を規定したものであり、例えば、塗料吹き出し部と被塗装物の被塗装面との間の距離が広がると相対速度が下がり、距離が縮まると相対速度が上がる場合をいう。
【００１０】
塗料吹き出し部と被塗装物との相対速度は、これらを相対的に移動させる移動手段の動作速度を調整するだけでよいため、例えば、塗料吹き出し部と被塗装物とを複数軸で相対的に動かしながら両者の間の距離を一定に保つことで塗膜の厚さを一定にするような場合に比べて被塗装物を効率的に塗装でき、塗装装置を簡素化することができる。この塗装装置は、塗料吹き出し部と被塗装物とが一軸で相対移動するような場合にも塗膜の厚さを一定にすることが出来るので、塗装装置を簡素化する場合に有意である。
【００１１】
なお、本発明は、方法の側面からも捉えることができる。例えば、被塗装物を塗装する塗装方法であって、前記被塗装物へ塗料を吹き付ける塗料吹き出し部の塗料の吹き出し方向を一定に保った状態で、該塗料吹き出し部を該被塗装物に対して該吹き出し方向と異なる方向へ、該被塗装物の塗膜の厚さが略均一となるように、該塗料吹き出し部と該被塗装物との相対速度を、該塗料吹き出し部と該被塗装物の被塗装面との間の距離に応じた所定速度で相対移動させるものであってもよい。また、本発明は、上記塗装装置あるいは塗装方法によって塗装された被塗装物として捉えることもできる。
【発明の効果】
【００１２】
被塗装物を効率的に塗装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】塗装装置の構成図である。
【図２】被塗装物の搬送経路を示す図である。
【図３】塗装ガンの動作方向を示す図である。
【図４】駆動装置の動作説明図である。
【図５】駆動装置の動作説明図である。
【図６】駆動装置の動作説明図である。
【図７】塗装ガンとブレーキシューとの相対的な位置関係を示す図である。
【図８】塗装ガンの動作制御を説明する図である。
【図９】塗装ガンの動作制御を説明する図である。
【図１０】実験結果を示す表である。
【図１１】塗膜の厚さの測定結果を示すグラフである。
【図１２】塗膜の厚さの測定箇所を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本願発明の実施形態について説明する。図１は、第一実施形態に係る塗装装置１の構成図である。図１に示すように、塗装装置１は、被塗装物を収容するハウジング２、ハウジング２内の天井に配設されて被塗装物を搬送する搬送装置３、ハウジング２内で被塗装物へ塗料を吹きつける塗装ガン４Ａ，Ｂを備えている。また、ハウジング２の外側に、ハウジング２内の塗装ガン４Ａ，Ｂを動かす駆動装置５Ａ，Ｂ、塗装ガン４Ａ，Ｂへ粉体塗料を送る粉体供給装置６Ａ，Ｂ、駆動装置５Ａ，Ｂの動作を制御する制御装置７を備えている。なお、本実施形態では、被塗装物として自動車用ドラム式ブレーキのブレーキシューを塗装する場合を前提としている。塗装ガン４Ａはブレーキシューのウェブ側を、塗装ガン４Ｂはブレーキシューのリム側を塗装する。なお、本実施形態は、ブレーキシュー以外の被塗装物に対しても当然に適用可能である。
【００１５】
この塗装装置１は、静電式の粉体塗装方式を採用するものであり、電荷を有する粉体塗料が塗装ガン４Ａ，Ｂから被塗装物へ向けて噴射される。そして、電気的に接地されている被塗装物へ静電塗布される。ハウジング２内に沈降する粉体塗料は、回収されて粉体供給装置６Ａ，Ｂから塗装ガン４Ａ，Ｂへ再び送られる。粉体供給装置６Ａ，Ｂは、粉体塗料を多量に収容した塗料槽から定量供給装置によって一定量で供給される粉体塗料を、圧縮空気設備から供給される圧縮空気と混合して塗装ガン４Ａ，Ｂへ送る。なお、ハウジング２には図示しない排気装置類が設けられており、ハウジング２の排気は、バッグフィルタで濾過されてブロワにより系外へ排出される。バッグフィルタは、ハウジング２の排気中に含まれる粉体塗料を捕集可能であり、これにより周辺への粉体塗料の飛散が防止される。
【００１６】
搬送装置３は、懸垂した被塗装物をハウジング２内で搬送したり、ハウジング２に搬入出したりする。図２は、被塗装物の搬送経路を示す。被塗装物であるブレーキシュー８は、塗布ハンガー棒９に複数吊り下げられた状態で搬入出される。塗布ハンガー棒９がステンレス製なので、被塗装物であるブレーキシュー８は、塗布ハンガー棒９および搬送装置３を介して電気的に接地される。図２に示すように、ハウジング２の壁面には、ブレーキシュー８を塗布ハンガー棒９に吊り下げたままの状態で出し入れするための搬入口１０および搬出口１１が設けられている。ハウジング２内は排気装置類によって負圧に保たれているため、粉体塗料がこの搬入口１０および搬出口１１からハウジング２の外へ飛散することはない。ブレーキシュー８は、塗装前の前処理である脱脂・洗浄処理を行う設備から搬入口１０を通ってハウジング２内に搬入される。ハウジング２内に搬入されたブレーキシュー８は、塗装工程を経ながら塗布ハンガー棒９の長手方向に沿ってハウジング２内を搬送される。そして、ハウジング２内から搬出口１１を通って、静電塗布された塗料を焼き付ける加熱炉へ搬出される。
【００１７】
駆動装置５Ａ，Ｂは、塗装ガン４Ａ，Ｂを動かす装置であり、図示しないサーボモータとこれに直結されるボールネジとを備えるアクチュエータにより塗装ガン４Ａ，Ｂを動かす。図３は、塗装ガン４Ａ，Ｂの動作方向を示す図である。図３に示すように、ハウジング２内の塗布ハンガー棒９の長手方向と平行な方向をＸ軸とし、地面に垂直な方向をＺ軸とした場合に、駆動装置５Ａは塗装ガン４ＡをＸ（＋・−）方向、Ｚ（＋・−）方向、及びθ_Ｚ（＋・−）方向へ動かすことが可能であり、駆動装置５Ｂは塗装ガン４ＢをＸ（＋・−）方向、及びＺ（＋・−）方向へ動かすことが可能である。なお、駆動装置５Ａは、塗装ガン４Ａをθ_Ｚ（＋・−）方向へ動かすことが可能であるが、可動範囲はＹ軸方向に対して±３０°の範囲に制限される。
【００１８】
制御装置７は、演算処理装置１２と記憶装置１３とを備えており、駆動装置５Ａ，Ｂのサーボモータ、並びに粉体供給装置６Ａ，Ｂの電磁弁を制御する。記憶装置１３には、被塗装物の形態に応じて駆動装置５Ａ，Ｂの動作を予めプログラミングした制御データが格納されており、演算処理装置１２がこの制御データに基づいて駆動装置５Ａ，Ｂの動作を制御する。図４〜５は、駆動装置５Ａの動作説明図である。制御装置７は、塗布ハンガー棒９に懸垂されたブレーキシュー８がハウジング２内に搬入されると、図４に示すように、駆動装置５Ａのアクチュエータを制御して塗装ガン４Ａの向きをθ_Ｚ＝−３０°方向としたのち、電磁弁を開いて塗料を吹き付けながら、塗装ガン４Ａを、Ｚ（＋）方向、Ｘ（−）方向、Ｚ（−）方向、Ｘ（−）方向と動かす。この動作を任意の回数繰り返してブレーキシュー８を全て塗布したら、次に、塗装ガン４Ａの向きをθ_Ｚ＝＋３０°方向とする。そして、図５に示すように、塗装ガン４Ａを、Ｚ（＋）方向、Ｘ（＋）方向、Ｚ（−）方向、Ｘ（＋）方向と動かす。なお、塗装ガン４Ａのθ_Ｚ方向の動きは、塗布ハンガー棒９に懸垂されている各ブレーキシュー８間の距離やブレーキシュー８の形状、大きさ等に応じて適宜決定するものとする。
【００１９】
制御装置７は、塗装ガン４Ａによりブレーキシュー８のウェブ１４側の塗装が完了したら、次に、塗装ガン４Ｂによりブレーキシュー８のリム１５側の塗装を行なう。塗布ハンガー棒９に懸垂されているブレーキシュー８が搬送装置３によってハウジング２内で搬送され、塗装ガン４Ａが配置されている位置から塗装ガン４Ｂへ移動される。そして、制御装置７は、駆動装置５Ｂのアクチュエータを制御して塗装ガン４Ｂを、図６に示すように、Ｚ（＋）方向、Ｘ（−）方向、Ｚ（−）方向、Ｘ（−）方向と動かす。この動作を任意の回数繰り返してブレーキシュー８を全て塗布したら静電塗装が完了となり、粉体塗料が塗布されたブレーキシュー８は搬送装置３によりハウジング２から搬出され、加熱炉へ送られる。
【００２０】
なお、塗装を行う際の塗装ガン４Ａ，Ｂとブレーキシュー８との相対的な位置関係を図７に示す。図７は、塗装ガン４Ａ，Ｂとブレーキシュー８とを上側から見た図である。なお、塗装ガン４Ａと塗装ガン４Ｂとは互いに対面しておらず、ハウジング２内で互いに異なる位置に配置されているが、説明の便宜上、図７では互いに対面させている。ウェブ１４は、リム１５と直交するように接合されている板状の部材であるため、塗装ガン４Ｂのようにθ_Ｚ＝０°で塗装するとブレーキシュー８のウェブ１４側に塗料が十分に付着しない。そこで、ブレーキシュー８のウェブ１４側を塗装する塗装ガン４Ａは、塗装ガン４Ａの向きをθ_Ｚ＝±３０°とすることで塗料が十分に付着するようにしている。一方、ブレーキシュー８のリム１５側については、塗装ガン４ＡのようにＺ軸回りの角度を調整することなく、塗装ガン４Ｂをθ_Ｚ＝０°のままで塗装している。
【００２１】
ここで、制御装置７が行なう塗装ガン４Ａ，ＢのＺ（＋・−）方向の動作制御について説明する。図８は塗装ガン４Ａの動作制御を説明する図であり、図９は塗装ガン４Ｂの動作制御を説明する図である。ブレーキシュー８は、摩擦材をブレーキドラムに圧接させるためにリム１５が周状になっている。このため、図８に示すように、塗装ガン４ＡがＺ（＋・−）方向に動くと、塗装ガン４Ａの先端とブレーキシュー８との間の距離が変わる。すなわち、塗装ガン４Ａを一軸（Ｚ軸）で動かすと、ブレーキシュー８の中心付近を塗装している時の間隔がブレーキシュー８の下端や上端を塗装している時の間隔に比べて広くなる。よって、塗装ガン４ＡのＺ（＋・−）方向の動作を一定速度に制御すると、ブレーキシュー８の下端や上端に比べて中心付近に塗料が付着しにくく、塗膜の厚さが均一にならない。しかし、この制御装置７では、塗装ガン４Ａの動く速度を図８のグラフが示すようにブレーキシュー８の上下端ではＺ（＋・−）方向の移動速度が速く、ブレーキシュー８の中心付近では移動速度が遅くなるようにしている。制御装置７が塗装ガン４Ａの移動速度を、このようにブレーキシュー８と塗装ガン４Ａとの間の距離が広がると塗装ガン４Ａの速度が下がり、距離が縮まると相対速度が上がるように制御することで、塗膜の厚さが均一になる。塗装ガン４Ｂについても同様であり、図９に示すように、塗装ガン４ＢがＺ（＋・−）方向に動くと、ブレーキシュー８の下端や上端を塗装している時の間隔がブレーキシュー８の中心付近を塗装している時の間隔に比べて広くなる。そこで、制御装置７は、塗装ガン４Ｂの動く速度を図９のグラフが示すようにブレーキシュー８の上下端ではＺ（＋・−）方向の移動速度が遅く、ブレーキシュー８の中心付近では移動速度が速くなるようにしている。
【００２２】
制御装置７は、塗装ガン４Ａ，Ｂの移動速度をブレーキシュー８と塗装ガン４Ａ，Ｂとの間の距離に応じて制御しているが、この制御は記憶装置１３に予めプログラミングされた制御データに基づいて行われる。この制御データは、塗膜の厚さが均一となるような、被塗装面と塗装ガンとの間の距離と塗装ガンの移動速度との相関を規定したものであり、実験的に得られたデータ等に基づいて規定したものである。なお、制御装置７は、塗装ガン４Ａ，Ｂの移動速度を、このように予めプログラミングした制御データによって制御するだけでなく、例えば、塗装ガン４Ａ，Ｂの先端に測距装置等を取り付け、このような装置によって塗装ガン４Ａ，Ｂとブレーキシュー８との間の距離を測定して得たデータに基
づいて塗装ガン４Ａ，Ｂの移動速度を制御するようにしても良い。この場合、間隔が広くなれば塗装ガン４Ａ，ＢのＺ（＋・−）方向の移動速度を遅くし、狭くなれば移動速度を速くするという制御を行なう。
【００２３】
複雑な形状の被塗装物に適切に塗装を施すには、塗装ガンを動かすことが可能な軸数を増やせばよく、理想的には６軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ_Ｘ，θ_Ｙ，θ_Ｚ）方向へ動かすことが可能であれば塗装ガンをあらゆる方向へ動かすことができる。しかし、アクチュエータを増やすと装置が複雑化して高価なものとなる。本実施形態に係る塗装装置１であれば、塗装ガンの可動軸を増やすことなく、ブレーキシューの塗膜の厚さを略一定にすることができる。
【００２４】
塗装ガン４Ａ，Ｂの速度やθ_Ｚの角度を段階的に調整して塗装した試行実験の結果を図１０の表に示す。図１０に示す表において「Ａ−Ｂ」「Ｂ−Ｃ」「Ｃ−Ｄ」と示すのは塗装ガンのＺ軸の位置であり、図８や図９で示した記号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応している。上記図１０の表に示すように、ブレーキシューの下端部分「Ａ−Ｂ」や上端部分「Ｃ−Ｄ」における速度と、中心付近「Ｂ−Ｃ」における速度とを、塗装ガンとブレーキシューとの間の距離に応じて変えた場合（実施例１〜５）と、速度が一定の場合（比較例１〜２）とを比べると、比較例１〜２の塗装状態よりも実施例１〜５の塗装状態の方が良いという結果が得られた。また、実施例１〜５のうち、θ_Ｚの角度が±３０°である実施例３の塗装状態がその他の角度（比較例１，２，４，５）のものよりも良いという結果が得られた。
【００２５】
図１０の表に示したサンプルのうち、特に実施例３と比較例２について、リム１５側の塗膜の厚さの測定結果を図１１に示す。なお、図１１のグラフのうち、横軸で示す膜厚測定位置については図１２の符号が示す位置に対応している。ブレーキシュー一本あたりの膜厚は測定した５ヶ所の膜厚の平均で求められる。図１１のグラフが示すように、塗装ガンの移動速度をブレーキシューと塗装ガンとの間の距離に応じて動かしながら塗装した場合、一定速度で塗装した場合に比べて塗膜の厚さが均一であった。この測定結果より、本実施形態に係る塗装装置であれば、塗装ガンの可動軸を増やさなくても、ブレーキシューの塗膜の厚さを略一定にすることができることが判る。
【符号の説明】
【００２６】
１・・塗装装置
２・・ハウジング
３・・搬送装置
４Ａ，Ｂ・・塗装ガン
５Ａ，Ｂ・・駆動装置
６Ａ，Ｂ・・粉体供給装置
７・・制御装置
８・・ブレーキシュー
９・・塗布ハンガー棒
１０・・搬入口
１１・・搬出口
１２・・演算処理装置
１３・・記憶装置
１４・・ウェブ
１５・・リム

【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗装物を塗装する塗装装置であって、
前記被塗装物へ塗料を吹き付ける塗料吹き出し部と、
前記塗料吹き出し部の塗料の吹き出し方向を一定に保った状態で、該塗料吹き出し部を前記被塗装物に対して該吹き出し方向と異なる方向へ相対移動させる移動手段と、
前記被塗装物の塗膜の厚さが略均一となるように、前記塗料吹き出し部と該被塗装物との相対速度を、該塗料吹き出し部と該被塗装物の被塗装面との間の距離に応じた所定速度に制御する制御手段と、を備える、
塗装装置。
【請求項２】
前記所定速度とは、前記距離が広がると前記相対速度が下がり、該距離が縮まると該相対速度が上がる、
請求項１に記載の塗装装置。
【請求項３】
前記移動手段は、前記塗料吹き出し部と前記被塗装物とを一軸で相対移動させる、
請求項１または２に記載の塗装装置。
【請求項４】
被塗装物を塗装する塗装方法であって、
前記被塗装物へ塗料を吹き付ける塗料吹き出し部の塗料の吹き出し方向を一定に保った状態で、該塗料吹き出し部を該被塗装物に対して該吹き出し方向と異なる方向へ、該被塗装物の塗膜の厚さが略均一となるように、該塗料吹き出し部と該被塗装物との相対速度を、該塗料吹き出し部と該被塗装物の被塗装面との間の距離に応じた所定速度で相対移動させる、
塗装方法。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載の塗装装置、または請求項４に記載の塗装方法によって塗装された被塗装物。

【図１】