JP5270842B2 - 塗装用スプレーガン - Google Patents

Description

引金によって噴霧を行う手持ち式のスプレーガンにおいて、引金を操作する際の指に掛かる負担を軽減し、作業者の使用安全性を高めるための技術に関する。

塗装用スプレーガンは、その用途や機能によっていくつかの種類があるが、もっとも一般的に使用され普及しているスプレーガンは、圧縮エアを使用して塗料を噴霧化し、被塗装物に吹き付けるスプレーガンで中でも手持ち式のスプレーガンが多く、これは直接作業者が操作するためにその操作性が大きな要素となる。

この種のスプレーガンは、通常圧縮エアを噴射する空気弁と塗料の噴出を行う塗料弁の二つの弁を開閉制御する。これらの弁は、引金によって弁を開放し、指を離した時に弁を閉じるために介装されたばねの荷重によって弁が閉止される構成で、引金を引く時には、ばねの荷重に抗して操作することになる。

塗装作業時に作動が繰り返し行われることによる疲労は、しばしば腱鞘炎の原因に挙げられ、このようなスプレーガンでは少しでも荷重が軽減されることが望まれている。さらに塗料弁は構造的に弁が後退できる量によって開口面積が変化し、噴出量を調整できるようになっており、弁の後部に介装されたばねは、設定された最大荷重に圧縮される状態を繰り返す。

引金を引く荷重は、前記それぞれの弁を閉止するためのばねのほか、空気弁には送り込まれた圧縮エアの背圧があり、さらには弁の移動に伴う摺動部からの漏れを防止するシール装置の抵抗があって、これまでも、それぞれに対して軽減する対策が採られてきている。また引金の作動は、てこの原理を使用することで軽減できるが、スプレーガンの支点の位置を変えたり、引金を長くするなど小形化や操作性を考慮すると構造上の変更には限度がある。

空気弁を開放する時にかかる背圧を減少させる方法は、弁開口部の面積の縮小と供給圧力の低下が必要であるが、スプレーガンとして必要な吹付け空気量と吹付け圧力を維持することは、そのスプレーガンの機能と性能を得るために絶対に必要な条件であり、これらを低下させることは出来ない。

その上で背圧を減少させる方法として、空気弁の後部に掛かる背圧を排除する構造が実公平５−４３８８３号公報等に示されている。また塗料弁を作動させるために必要な力としては、一般的に自動スプレーガン等で採用されているエアピストンを利用した作動機構が知られている。

特に塗料弁の閉止に大きな力を必要とするスプレーガンでは、その要求は強く、引金で開放し供給されるエアを塗料弁の後部に設けたピストンに送り込んで後退させる方式の技術が知られており、実公昭４７−２７７６号公報等にその構造が示されている。この場合一般のスプレーガンに比較し高粘度の材料を吹き付ける特殊ガンとして、引金荷重が重いために考案されたもので、作動エアを直接エアピストンに導入し、そのエアの一部を噴きつけエアとして送り込むものとなっている。

これまで一般的な汎用スプレーガンではエアピストンを備えた構造を採用するには、必要度と操作性の関係から問題点もあり、採用されるに至っていなかった。しかし安全衛生上の意識の高揚から、また塗装が高級塗料を使用した少噴出量による薄膜塗装の傾向が高まり、塗料弁を絞って使用するためにばねが圧縮されて作動荷重が高くなる使い方が増加したことなどを要因として、一般のスプレーガンで引金作動が軽減できることの要求が急速に高まってきている。

商業的にあるいは塗装業者側の工業的な生産性向上の面から、一般的に大量に使用される汎用のスプレーガンで引金の軽減を図ることが出来れば、特殊に専用のスプレーガンを製作し、使用に供するよりも経済的であり、作業者の負担、危険性に対して軽減を図ることが出来、利便性が高まることになる。

実公昭５−４３８８３号公報 実公昭４７−２７７６号公報

以上のようにスプレーガンにおける引金荷重の低減は改善すべき重要な課題でありながら、一般的なスプレーガンに対応できる構成のものがなく、スプレーガンそのものを特殊に製作する必要があった。このために価格の増加が普及の妨げになっており、本発明の汎用スプレーガンを利用して引金荷重を低減できるスプレーガンを作り出すことが本発明の課題として挙げられた。

より具体的には、一般のスプレーガンを用い、一部の部品交換のみでの変更を可能にし、操作性、取り扱い性が変わらないスプレーガンとする。引金操作が極めて軽く作業者の負担を軽減し、腱鞘炎等の要因を排除することにある。

噴霧にあたって最初に空気を噴出してから塗料弁の開放が行われるタイミングを確実に維持し、スピットを防止することによって適正な塗膜形成をなしうるものとする。また噴霧の条件を制御できる構成とすることで塗装の適用範囲を広げ、操作性の向上を図ることが出来るスプレーガンを提供することを目的とする。

本発明は、引金によって作動される空気弁を備え、塗料の噴出をニードル弁で開閉するスプレーガンにおける前述の問題点を解決するため、空気弁の出口通路と霧化キャップの間に設けられた連絡通路と連通する分岐通路を、絞り通路を介してスプレーガン外部に取り出し、前記スプレーガンのニードル弁の後部に直結配置したピストンと、このピストンを往復動可能に収納するシリンダをスプレーガン後部に設け、該シリンダの前部作動エア室に作動エア口を設けて前記分岐通路の一端を接続したものである。

さらに分岐通路の絞り通路は、流量調節弁を配し、シリンダ内への流入量を調節可能とすることでニードル弁の作動を厳密に制御することが出来るものである。
また分岐通路は、パターン調節弁の弁軸内に内部通路を形成して連絡通路と連通させ、パターン調節弁とは回転自在継手により接続されるため、既存のスプレーガンの部品交換によってコンパクトに引金作動の楽なスプレーガンにすることが出来る。

上記の構成によりスプレーに際し、引金によって空気弁を開くと、圧縮空気は連絡通路を経て霧化装置から噴出される。同時に連絡通路からのエアが分岐路および分岐通路を経てエア作動室に送り込まれる。この時絞り通路を通してエア作動室に十分なエアが満たされるにはわずかな遅れがあり、少なくとも噴霧化エアが噴射する前にニードル弁が開き塗料が噴出することは無く、タイミングは霧化装置より噴霧化エアが噴出するよりも遅れることになるため不十分な霧化粒子が先に噴出すること無く、適正な噴霧が行われる。

絞り通路は前記ニードル弁の作動に対するタイミングを設定する働きを持ち、スプレーガンの仕様によって設定され、その流通路の大きさを選択することが出来るが、流量を調節できる、例えばスピードコントロールバルブ等を使用すれば、さらにピストンに加圧される力をコントロールすることができ、設定は容易になる。またこのバルブを設置することによりピストン経路の不具合発生時等の場合に、流路を閉じれば通常のスプレーガンとしても機能し、対処することが出来る。

またピストンに掛かる圧力を調整できることによって、ニードル弁を閉止するためのばねの力に応じた引き量を調整することが出来、その開度を調節することになり、結果として塗料噴出量を調整した状態で塗装作業を行うことも可能となる。したがって引金を作動させる力に関係なく塗料噴出量を調節して塗装条件に対応することができる。

またピストンを作動させるエアの取り出しにパターン調節弁の弁軸内を通し外部に取り出したエアをシリンダ内に供給するようにしたため、スプレーガン本体の変更をせず、パターン調節弁を交換することで変更が可能で、汎用のスプレーガンを用いて容易に機能の向上を図ることが出来る。
したがって既存のスプレーガンを使用しているユーザーに対しても、簡単な部品交換のみで引金荷重低減の効果を得られ、作業者の負担を軽減し、将来の労働災害を予防することができる。

図３は通常使用されている汎用スプレーガンの代表的な断面構造を示している。スプレーガン本体１は先端部に霧化装置を構成する塗料ノズル２、空気キャップ３を備え、塗料ノズル２と係合して塗料の噴出を制御するニードル弁４が、塗料ノズル２の噴出口に先端部を当接し後方に伸びて、後記する引金５によって作動される構成になっている。

ガン本体１の後部には空気弁６、塗料調節装置７、パターン調節装置８が配置され、その下部には握り部９が形成されている。握り部９に沿って前方に引金５が設けられ、前記のニードル弁４および空気弁５を作動させて塗料の噴霧をコントロールし、塗装を行うものである。

構成上いくつかの違いはあるが、噴霧に使用される空気弁６は、握り部９下方から導入された空気を前記霧化装置に送り込むため空気通路１０に設けられ、空気弁ばね１３によって押し込まれた弁体１２が引金５の作動によって後退して開口し、空気を連絡通路１１送り込む。引金を離した時には閉止するように弁体１２の後部には、空気弁ばね１３を配しており、この空気弁ばね１３は背圧に打ち勝ち、かつ洩れ防止のために設けられるパッキンの摺動抵抗にも影響されないだけの強さを必要としている。空気弁６を開く時は、このばね荷重と空気弁６の後部にかかる圧縮空気の背圧に打ち勝つだけの力が必要となる。

同様にニードル弁４にもガン本体１の後部に、ニードル弁ばね１４が配置されており、同じように塗料の背圧とニードル弁パッキンの摺動抵抗に打ち勝って閉止するに十分なばね荷重が必要となっている。特に塗料の洩れは塗装時に重大な障害と欠陥を引き起こすために確実な防止が必要であり、摺動抵抗は大きく、ニードル弁ばね１４は高い荷重で設定されているのが一般的である。

本実施例では図１に示すように、空気弁６の中心軸部にニードル弁４が貫通しており同軸に一体化した構成としている。別の例に拠ればそれぞれ別々に設けることもあるが、いずれにしても本案を限定するものではない。通常のスプレーガンの範囲で使用される空気弁ばね１３の荷重は、引き始めで１ｋｇ前後であるのに対し、ニードル弁ばね１４の荷重は２ｋｇ前後で、最大荷重時には３ｋｇ程度になる。実際には引金の構成から指にかかる力として、これらの１／２乃至１／３に軽減されることになるが、引き終わる位置では、ばねのたわみにより荷重が増加するのに加え、前記の摺動抵抗もあり、作業者は繰り返し作動させるために操作する手指の負担が高く、障害を起こす可能性が懸念されるものである。

またスプレーガンの構成上、塗料噴出量を調節するニードル弁４の開度調整は、ニードル弁４の後退する距離によって行われ、その調整はニードル弁後端を調節つまみ１５の内端に当接させることで行われている。したがって内装されたニードル弁ばね１４は、調節つまみ１５でその後退が制限された時に最も撓み最大荷重となる。噴出量の調節を必要とする場合、ニードル弁ばね１４は高い荷重で設定されることになり、引金荷重軽減の要求はそれだけ高まることになる。

本発明の実施例は、図１に示しているが、図３に示す既存のスプレーガンの一部を変更しており、同じ機能の構成については図３と同じ記号で示している。ニードル弁４の後部にピストン１６を一体的に取り付け、このピストン１６が収納されるシリンダ１７が、ガイド３５を介在してガン本体１に取り付けられている。ピストン後部はピストンばね１８を介装し、蓋１９を固定することによってシリンダ内に納められている。シリンダ１７の作動エア室２８には作動エア口２０が設けられ、外部からのエア流入によってピストン１６を後退させる構成となっている。

前記の作動用エアは、空気弁６の開放により霧化装置に送り込まれる圧縮空気の連絡通路１１に分岐通路２１を設けて取り出す継手２２を設け、ニードル弁４の後部に設けた作動ピストン部に送り込まれるように構成される。

いうまでもなく周知のスプレーガンの構造と同様、空気弁６の先端には引金５と協同して空気弁６を後退させる弁軸がガン本体１から突出しており、引金５の作動によって空気弁６が開放して前記霧化装置から噴霧エアとして噴出する。霧化装置に連通する連絡通路１１には噴霧を制御するための別の弁装置としてパターン調節弁２３が内在しており、この弁と直結するつまみ２４がガン本体１の外部に伸びている。空気弁６の開放に続き、空気弁６の後端がニードル弁止軸２５に当たり、さらに引金５が引かれると止軸を後退させて、ニードル弁４を開く構成となっている。

本実施例の場合、前記の連絡通路１１に内在するパターン調節弁２３の軸内に連絡通路１１から外部に連通される分岐路３１を形成し、前記つまみ２４に継手２２で接続された分岐通路２１が設けられている。前記空気弁６が開いた時、エアは連絡通路１１から霧化装置に流れてエアを噴出すると共に分岐路３１、分岐通路２１を経て前記作動エア室２８に送り込まれ、ピストン１６を後退作動させる。このためにニードル弁４は後退し、引金５による作動を助ける働きをすることになる。

ここで前記継手２２は、つまみ２４の軸に対して自在に回転するロータリージョイントを使用しており、継手２２には流量調整装置３０が接続され、分岐通路２１に接続されている。したがって分岐通路２１を固定した状態でつまみ２４を自由に回転させ、前記のパターン調節弁２３の開度を調節することが出来る構成としている。

ピストン１６により後退させる働きは、エア圧力とこれに抗するピストンばね１８、摺動抵抗等により変化し、エア圧力が十分にあれば引金５の作動なしにニードル弁４が開放し、少なければ引金作動の軽減になる。したがって引金５の作動荷重を軽減するのであればそれに見合うエアの導入を図ればよく、一度連絡通路１１に導入されたエアを分岐通路２１より導入し、かつ途中に絞り口３２を配したことでピストン１６の作動がエアの噴出より遅れることになって霧化の不十分な塗料粒子が噴出する恐れは無い。本実施例の場合絞り口３２は、パターン調節弁２３のつまみ２４の内部の通路に形成しているが、前記連絡通路１１から前記作動エア口２０の間であれば特に限定されることはない。

また取り付けられるシリンダ及びピストンの大きさ等は、一般的にはスプレーガンとして決められている標準吹付圧等から、必要な作動荷重に対してピストンの大きさ等を設定すればよい。

ピストン１６の作動用に分岐させた通路を、霧化装置に連通する連絡通路１１に設けたことにより、作動エア室２８に掛かる圧力は蓄積されることなく吹付圧力に応じた力で作動を軽減することができる。しかしスプレーガンによる吹付け条件の違いによりピストンに掛かる作動力は変化するため、より正確で安定した作動の軽減力を求める場合は、その流入量を調整できるようにすれば良い。本実施例では、そのひとつの例として導入路に流量調整装置３０を設け、導入する流量を調整できる構成とした。

流量調整装置３０は詳細が省略されているが、一般にスピコンと呼ばれ空圧機器の流量調整装置として市販されている機器で一定圧力のエアを安定して供給できる構成を有している。また流入量を正確にコントロールできることで、ピストン１６の作動と後部のばね力のバランスを維持すればニードル弁４の後退量を制御でき、ニードル弁の開口を中間の調整位置で止めることも可能になり、噴出量の調整が可能なスプレーガンとして使用することも出来る。

図２は、本発明の別の実施例を部分的に示しており、図１とはニードル弁後部のエアピストン４１の構成が異なる。この実施例では汎用に使用されるスプレーガンの一部を変更し、図１に比べてより簡単に本発明の効果を得られるようにしたものである。ニードル弁４の止め軸４０に小径のピストン４１を設け、該ピストン４１を収容するシリンダ４２に作動エア室４３とパッキン室４４を形成し、後部は調節つまみ４５がねじ込まれニードル弁後端の位置を規制する構成となっている。外部に取り付けられた導入路４７からのエアは導入口４６を経て作動エア室４３に送り込む構成となっている。

作動においては、前述の図１の場合と同様、引金によって噴霧エアの一部が導入路からエア作動室に送り込まれ、ピストン４１を後退させる方向に働く。この場合ピストンの受圧面積が十分に取れない時は、吹きつけ圧力が低いとニードル弁を開くに十分な作動力が得られないが、引金の作動荷重は軽減され作業者にとって有効性は維持される。

図１は、本発明の一実施例を示す断面図である。 図２は、本発明の他の実施例の一部を示す断面図である。 図３は従来の一般的なスプレーガンの構成断面図である。

符号の説明

１、ガン本体
２、塗料ノズル
４、ニードル弁
５、引金
６、空気弁
７、塗料調節装置
８、パターン調節装置
９、握り部
１０、空気通路
１１、連絡通路
１２、弁体
１３、 空気弁ばね
１４、ニードル弁ばね
１５、４５、調節つまみ
１６、４１、ピストン
１７、４２、シリンダ
１８、蓋
１９、４３、作動エア室
２０、作動エア口
２１、分岐通路
２２、２６、継手
２３、パターン調節弁
２４、つまみ
２５、ニードル弁止軸
２８、作動エア室
３０、流量調整装置
３１、分岐路
３２、絞り口
４４、パッキン室
４６、導入口
４７、導入路

Claims (3)

1. 引金によって作動される空気弁と、塗料の噴出口を開閉するニードル弁を備えたスプレーガンにおいて、空気弁の出口通路と霧化装置の間に設けられた連絡通路と連通する分岐通路を、絞り通路を介してスプレーガン外部に取り出し、前記ニードル弁の後部に直結配置したピストンを往復動可能に収納するシリンダを、スプレーガン後部に連接し、該シリンダの前部作動エア室内に作動エアを設けて前記分岐通路の一端を接続し、前記ニードル弁は引金によって作動されることを特徴とする塗装用スプレーガン。
2. 分岐通路の絞り通路は、シリンダ内への流入量を調節可能とする流量調節弁を配した請求項１の塗装用スプレーガン。
3. 分岐通路は、パターン調節弁の弁軸内に内部通路を形成して前記連絡通路と連通させ、前記パターン調節弁とは回転自在継手により接続された請求項１の塗装用スプレーガン。

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