JP7557249B2 - 塗装装置および塗装方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗装技術に関する。

下記の特許文献１には、ツートン塗装のための塗装方法が開示されている。この塗装方法を利用して車両のボデーを塗装する塗装作業は、概して、次のような順番で行われる。まず、ボデーに吐出ガンを使用して１色目の塗装処理を施工した後、このボデーを乾燥炉で乾燥処理する。その後、ボデーのうち１色目の塗装部分の全体をマスキングシートで覆うマスキング処理を実行する。最後に、マスキング処理されているボデーに吐出ガンを使用して２色目の塗装処理を施工した後、このボデーを乾燥炉で乾燥処理する。

この塗装処理では、塗料と希釈溶剤を高速回転するベルカップで混合して遠心力によって吐出するベル型構造の吐出ガンを用いるのが一般的であった。ベル型構造の吐出ガンを用いる場合、塗料が広範囲に飛散するため、大型の塗装ブースが必要になる。

そこで、ベル型構造の吐出ガンに代えて、下記の特許文献２に記載の静電霧化塗装機を使用した静電塗装を採用することができる。この静電塗装は、概して、接地した被塗物を陽極とし、塗料噴出ノズルを陰極として、両極間に高電圧を与えて静電場を作り、静電場の中に塗料を飛散させて帯電させるものである。これにより、塗料が静電場にしたがって被塗物に吸引されて塗膜が形成される。このような静電塗装によれば、塗料を電気吸引作用によって付着させるため、塗着効率が高く塗料が広範囲に飛散するのを抑えられるため塗装ブースを小型化できるという利点がある。

特開平８－１５５３８６号公報 特開２０２０－９３１９５号公報

上記の静電霧化塗装機を使用してツートン塗装を行う場合、１色目の塗装部分の全体をマスキングシートで覆うような工数のかかる作業を行うことなく、２色目の塗料が１色目の塗膜側に塗料がはみ出すのを抑制するための技術が求められている。また、このような技術については、ツートン塗装のみならず、加飾用の塗装の場合も同様の要請がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、車両を静電塗装するときの工数を抑えるのに有効な塗装技術を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
ワークの２つの被塗面の境界領域に押し付けられる仕切部材と、
上記２つの被塗面のいずれか一方である塗装予定面に向けて配置される噴出口を有する塗料噴出ノズルと、
上記ワークおよび上記塗料噴出ノズルのうちの一方を電極として他方を接地し上記塗装予定面と上記塗料噴出ノズルとの間に静電場を作るための静電気発生部と、
を備え、
上記仕切部材は、誘電材料からなる誘電部を有する、塗装装置、
にある。

本発明の他の態様は、
ワークの２つの被塗面の境界領域に、誘電材料からなる誘電部を有する仕切部材を押し付け、
上記２つの被塗面のいずれか一方である塗装予定面に向けて塗料噴出ノズルの噴出口を配置し、
上記ワークおよび上記塗料噴出ノズルのうちの一方を電極として他方を接地し、上記塗装予定面と上記塗料噴出ノズルとの間に静電場を作り、
上記塗料噴出ノズルの上記噴出口から上記静電場の中に塗料を噴出して上記塗装予定面に塗着させる、
塗装方法、
にある。

上記の塗装装置および塗装方法によれば、塗装予定面と塗料噴出ノズルとの間に静電場が作られた状態で、塗料噴出ノズルの噴出口から塗装予定面に向けて静電場の中に塗料が噴出される。陰極である塗料噴出ノズル側から噴出された塗料は、霧化して負に帯電した状態で陽極側である塗装予定面に吸引されて塗膜を形成する。

このとき、２つの被塗面の境界領域に押し付けられる仕切部材が誘電材料からなる誘電部を有するため、塗料が吸引される電気力線とは逆向きの電気力線が誘電部に形成される。このため、塗装予定面には境界領域を避けるようにして塗料が吸引される。これにより、塗料が境界領域を挟んで塗装予定面とは反対側の被塗面にはみ出すのを抑制することができる。その結果、塗装予定面とは反対側の被塗面の全体をマスキングシートで覆うような工数のかかる作業を行う必要がない。

以上のごとく、上記の各態様によれば、車両を静電塗装するときの工数を抑えるのに有効な塗装技術を提供することができる。

実施形態１の塗装装置を使用して車両の天井パネルを塗装する様子を示す斜視図。 実施形態１にかかる作業フローを示す図。 実施形態１の塗装装置により実行される塗装方法の様子を示す模式図。 実施形態２について図３に対応した模式図。 実施形態３について図３に対応した模式図。

上述の態様の好ましい実施形態について説明する。

上記の、塗装装置において、上記仕切部材は、上記塗装予定面に対して垂直に立設される板状部材であり、上記板状部材の立設高さが上記塗装予定面から上記塗料噴出ノズルの噴出口までの距離を下回らないように寸法設定されているのが好ましい。

この塗装装置によれば、板状部材の立設高さを塗装予定面から塗料噴出ノズルの噴出口までの距離を下回らないように寸法設定することによって、塗料噴出ノズルの噴出口から塗装予定面に向けて噴出された塗料が板状部材を越えて塗装予定面とは反対側の被塗面に付着するのを抑制することができる。

上記の塗装装置は、上記仕切部材と上記境界領域との間に介装される見切りテープを備えるのが好ましい。

この塗装装置によれば、塗料噴出ノズルの噴出口から塗装予定面に向けて噴出された塗料が仕切部材と上記境界領域の隙間を通じて塗装予定面とは反対側の被塗面に漏れるのを見切りテープによって抑制することができる。

（実施形態１）
以下、実施形態１の塗装装置および塗装方法について、図面を参照しつつ説明する。

なお、本明細書の説明で参照する図面では、特に断わらない限り、車両前方を矢印ＦＲで示し、車両右方を矢印ＲＨで示し、車両上方を矢印ＵＰで示している。また、車幅方向に相当する左右方向を矢印Ｘで示し、車高方向に相当する上下方向を矢印Ｙで示している。

図１に示されるように、実施形態１の塗装装置１０１は、概して、仕切部材１０と、塗料噴出ノズル２３を有する塗装機２０と、静電気発生部３０と、を備えている。図１では、ワークである車両ボデー１のルーフパネル２の外表面に塗装する場合について例示している。

仕切部材１０は、ルーフパネル２の２つの被塗面２ａ，２ｂを仕切るためのものであり、２つの被塗面２ａ，２ｂの境界領域Ｂに押し付けられるように設けられる。仕切部材１０は、誘電材料からなる誘電部１１を有する。本実施形態では、仕切部材１０の全体が誘電部１１によって構成されている。

誘電材料は、直流電圧に対して電気を通さない絶縁性を有する材料であり、この誘電材料として、典型的には、プラスチック、セラミックスなどを使用するのが好ましい。

本実施形態では、仕切部材１０は、塗装予定面である被塗面２ａに対して垂直に立設される板状部材として構成されている。このとき、仕切部材１０は被塗面２ａに対して実質的に垂直に立設されればよく、ここでいう「垂直」には、厳密に垂直である場合のみならず、許容範囲内で僅かに傾斜する場合をも包含される。

塗装機２０は、塗装ロボット５０のアーム部に連結される本体部２１と、この本体部２１の先端に取り付けられたノズルヘッド２２と、を有する。ノズルヘッド２２は、円柱形状の導電性部材であり、周方向に配置された複数の塗料噴出ノズル２３を内蔵している。

各塗料噴出ノズル２３は、導電性を有する筒状部材であり、その先端に噴出口２３ａ（図３を参照）を有する。ルーフパネル２の外表面を塗装する場合、塗装予定面である被塗面２ａに向けて塗料噴出ノズル２３の噴出口２３ａが配置される。このとき、各塗料噴出ノズル２３は、上下方向Ｙが軸方向となるように延びている。

塗装ロボット５０は、制御盤４０に設けられた制御部４１に電気的に接続されている。制御部４１は、塗装ロボット５０のアーム部の移動軌跡を制御する機能を有する。塗装ロボット５０の制御により、被塗面２ａに対する塗装機２０の相対的や位置や姿勢を調整しつつ塗装作業を行うことが可能になる。

なお、この塗装機２０の更なる具体的な構造については、例えば、特開２０２０－９３１９５号公報に記載の静電霧化塗装機の構造を参照することができる。

塗装機２０の塗料噴出ノズル２３は、静電気発生部３０に電気的に接続されている。静電気発生部３０は、静電塗装に一般的に用いられるものである。この静電気発生部３０は、車両ボデー１のルーフパネル２および塗料噴出ノズル２３のうちの一方を電極として他方を接地し、両極間に高電圧を印加することによって、被塗面２ａと塗料噴出ノズル２３との間に静電場を作る機能を有する。この場合、ルーフパネル２を接地して陽極とし塗料噴出ノズル２３を陰極とする形態や、塗料噴出ノズル２３を接地して陽極としルーフパネル２を陰極とする形態を適宜に採用することができる。静電気発生部３０は、制御盤４０に設けられた制御部４２によって制御される。

実施形態１の塗装方法は、車両ボデー１をツートン塗装する方法であり、図２に示される作業フローにしたがって実行される。

前工程Ｓ１が終了した車両ボデー１に対して、塗装工程Ｓ２で１色目の塗装処理を施工する。この塗装工程Ｓ２では、車両ボデー１を第１塗装ブースＰ１に搬入し、この車両ボデー１に対する上塗り及び乾燥を行う。このときの上塗りは、特に図示しないものの、既知のベル型構造の吐出ガンを使用して実行される。

塗装工程Ｓ２が終了した車両ボデー１に対して、塗装工程Ｓ３で２色目の塗装処理を施工する。この塗装工程Ｓ３では、車両ボデー１を第１塗装ブースＰ１とは別の第２塗装ブースＰ２に搬入し、この車両ボデー１に対する上塗り及び乾燥を行う。このときの上塗りは、実施形態１の塗装装置１０１を使用して実行される。

塗装工程Ｓ３が終了した車両ボデー１は、検査工程Ｓ４で検査されたのち、組立工程Ｓ５に搬出される。

図３に示されるように、塗装工程Ｓ３では、先ず、被塗面２ａと被塗面２ｂ（１色目の塗膜Ｃ１）の境界領域Ｂに仕切部材１０を押し付ける。この境界領域Ｂには、被塗面２ｂの一部が含まれるのが好ましい。そして、被塗面２ａに向けて塗料噴出ノズル２３の噴出口２３ａが配置されるように、塗装ロボット５０を制御する。その後、車両ボデー１を接地して陽極とし塗料噴出ノズル２３を陰極として、静電気発生部３０によって両極間に高電圧を印加し、被塗面２ａと塗料噴出ノズル２３との間に静電場を作る。最後に、塗料噴出ノズル２３の噴出口２３ａから静電場の中に塗料を噴出して被塗面２ａに塗着させる。

実施形態１によれば、被塗面２ａと塗料噴出ノズル２３との間に静電場が作られた状態で、塗料噴出ノズル２３の噴出口２３ａから被塗面２ａに向けて静電場の中に塗料が噴出される。陰極である塗料噴出ノズル２３側から噴出された塗料は、霧化して負に帯電した状態で陽極側である被塗面２ａに吸引されて塗膜Ｃ２を形成する。

このとき、２つの被塗面２ａ，２ｂの境界領域Ｂに押し付けられる仕切部材１０が誘電材料からなる誘電部１１を有するため、塗料が吸引される電気力線Ｌａとは逆向きの電気力線Ｌｂが誘電部１１に形成される。このため、被塗面２ａには境界領域Ｂを避けるようにして塗料が吸引される。これにより、塗料が境界領域Ｂを挟んで被塗面２ａとは反対側の被塗面２ｂにはみ出すのを抑制することができる。その結果、被塗面２ｂの全体をマスキングシートで覆うような工数のかかる作業を行う必要がない。

従って、実施形態１によれば、車両を静電塗装するときの工数を抑えるのに有効な塗装技術を提供することができる。

実施形態１では、図３に示されるように、仕切部材１０の立設高さｄ２を被塗面２ａから塗料噴出ノズル２３の噴出口２３ａまでの距離ｄ１を下回らないように寸法設定するのが好ましい。これにより、塗料噴出ノズル２３の噴出口２３ａから被塗面２ａに向けて噴出された塗料が仕切部材１０を越えて被塗面２ｂに付着するのを抑制することができる。

実施形態１によれば、第２塗装ブースＰ２では、塗料を電気吸引作用によって付着させる静電塗装を用いるため、塗着効率が高く塗料が広範囲に飛散するのを抑えられることができる。このため、第１塗装ブースＰ１に比べて第２塗装ブースＰ２を小型化することができる。したがって、設備にかかる費用を下げることができ、また設置スペースが少なくて済むという利点がある。その結果、塗装工程Ｓ２に比べて塗装工程Ｓ３の負荷低減が可能になり、エネルギー費用や工数を削減することができる。

以下、実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明は省略する。

（実施形態２）
図４に示されるように、実施形態２は、仕切部材１０と境界領域Ｂとの間に介装される見切りテープ１２を使用する点で、実施形態１と相違している。

その他の構成及び方法は、実施形態１と同様である。

実施形態２によれば、塗料噴出ノズル２３の噴出口２３ａから被塗面２ａに向けて噴出された塗料が仕切部材１０と境界領域Ｂの隙間を通じて被塗面２ａに漏れるのを見切りテープ１２によって抑制することができる。

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

（実施形態３）
図５に示されるように、実施形態３は、仕切部材１０を横倒しにして境界領域Ｂに押し付ける点で、実施形態１と相違している。この場合、仕切部材１０の立設高さｄ２（厚みに相当）が被塗面２ａから塗料噴出ノズル２３の噴出口２３ａまでの距離ｄ１を下回る。

その他の構成及び方法は、実施形態１と同様である。

実施形態３によれば、仕切部材１０を横倒しにすることで、実施形態１の場合に比べて、仕切部材１０自体で被塗面２ｂの広範囲を被覆することができる。この場合、仕切部材１０の誘電部１１による塗料の反発作用と、仕切部材１０による被塗面２ｂの被覆作用と、の協働により、塗料噴出ノズル２３の噴出口２３ａが仕切部材１０よりも高所に配置されても、噴出口２３ａから噴出した塗料を被塗面２ａのみに選択的に塗着させることができる。

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

本発明は、上述の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上述の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上述の実施形態では、仕切部材１０の全体が誘電部１１によって構成される場合について例示したが、これに代えて、仕切部材１０の一部を誘電部１１とする構造を採用することもできる。また、仕切部材１０として誘電部１１によって構成された見切りテープ１２を用いることもできる。

上述の実施形態では、車両ボデー１のツートン塗装について例示したが、各実施形態を車両ドア等の加飾用の塗装に適用することもできる。

１ 車両ボデー
２ａ 被塗面（塗装予定面）
２ｂ 被塗面
１０ 仕切部材（板状部材）
１１ 誘電部
１２ 見切りテープ
２３ 塗料噴出ノズル
２３ａ 噴出口
３０ 静電気発生部
１０１，１０２，１０３ 塗装装置
Ｂ 境界領域

Claims (4)

1. ワークの２つの被塗面の境界領域に押し付けられる仕切部材と、
   上記２つの被塗面のいずれか一方である塗装予定面に向けて配置される噴出口を有する塗料噴出ノズルと、
   上記ワークおよび上記塗料噴出ノズルのうちの一方を電極として他方を接地し上記塗装予定面と上記塗料噴出ノズルとの間に静電場を作るための静電気発生部と、
   を備え、
   上記仕切部材は、誘電材料からなる誘電部を有する、塗装装置。
2. 上記仕切部材は、上記塗装予定面に対して垂直に立設される板状部材であり、上記板状部材の立設高さが上記塗装予定面から上記塗料噴出ノズルの上記噴出口までの距離を下回らないように寸法設定されている、請求項１に記載の塗装装置。
3. 上記仕切部材と上記境界領域との間に介装される見切りテープを備える、請求項１または２に記載の塗装装置。
4. ワークの２つの被塗面の境界領域に、誘電材料からなる誘電部を有する仕切部材を押し付け、
   上記２つの被塗面のいずれか一方である塗装予定面に向けて塗料噴出ノズルの噴出口を配置し、
   上記ワークおよび上記塗料噴出ノズルのうちの一方を電極として他方を接地し、上記塗装予定面と上記塗料噴出ノズルとの間に静電場を作り、
   上記塗料噴出ノズルの上記噴出口から上記静電場の中に塗料を噴出して上記塗装予定面に塗着させる、
   塗装方法。

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