JP5378238B2

JP5378238B2 - 塗装装置

Info

Publication number: JP5378238B2
Application number: JP2009554297A
Authority: JP
Inventors: 直輝岸本; 正明庄司; 大輔斎藤; 裕一伊藤; 光彌村田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-02-16
Also published as: WO2009104543A1; CN101939113A; EP2243555A4; CA2715182A1; JPWO2009104543A1; EP2243555A1; US20100307408A1

Description

本発明は、塗装装置に関する。詳しくは、ワークを静電塗装する塗装装置に関する。

従来より、自動車の車体を塗装する手法として、３コート３ベーク方式が知られている。３コート３ベーク方式とは、電着塗装、乾燥、中塗り塗装、乾燥、ベース塗装、クリア塗装、乾燥の順に処理する方式である。
ここで、中塗り塗装の塗装色は、車両の色（明度）に応じて、黒色、グレー色、白色の３色がある。具体的には、中塗り塗装において、塗装装置のノズルから、それぞれの色の塗料を吐出させ、回転霧化頭で霧化して、噴霧する。

ところで、近年、塗装方法として、３コート２ベーク方式が提案されている。これは、中塗り塗装を行った後、乾燥炉での処理を行わない方式である。すなわち、塗料である主剤に硬化剤（イソシアネート）を混合した２液で中塗り塗装を行い、予備加熱した後、ベース塗装を行う。
この場合、例えば、塗装装置のノズルから塗料である主剤と硬化剤と同時に吐出させて、回転霧化頭で主剤と硬化剤とを混合させつつ霧化する（特許文献１参照）。
特開２０００−１２６６５４号公報

しかしながら、これらの塗料や硬化剤は、それぞれの色の塗料タンクから配管（サーキュレーション）を通して塗装装置に供給される。上述のように、３コート２ベーク方式では、３コート３ベーク方式に比べて、塗料に加えて硬化剤を用いるので、配管数が多くなり、広い配管スペースが必要になる、という問題があった。
また、塗装色を変更する際に塗料のロスが発生し、塗料の使用量が多くなる、という問題があった。

この問題を解決するため、黒色と白色とを混合させて、グレー色を生成することで原料としての塗料の種類を削減することが考えられるが、グレー色を生成しようとすると、黒色、白色、硬化剤をノズルから同時に吐出させる必要があり、これら黒色塗料、白色塗料、および硬化剤を均一に混合させつつ噴霧する手法の開発が要請されていた。

本発明は、複数種類の主剤と、硬化剤と、を均一に混合させつつ噴霧できる塗装装置を提供することを目的とする。

本発明の塗装装置（例えば、後述の塗装装置１）は、主剤および硬化剤を吐出する供給管（例えば、後述の供給管１２）と、当該供給管の先端面を通る直線（例えば、後述の直線Ｒ）を回転軸として回転し前記供給管から吐出された主剤および硬化剤を霧化して噴射する回転霧化頭（例えば、後述の回転霧化頭２０）と、を備える塗装装置であって、当該回転霧化頭は、前記供給管の先端面を囲んでかつ噴射方向に向かって拡開する拡開部（例えば、後述の拡開部２１）と、前記供給管の先端面に対向し前記拡開部の内壁面を塞ぐ略円盤状の閉塞部（例えば、後述の閉塞部２２）と、を備え、前記閉塞部には、表裏面を貫通する貫通孔（例えば、後述の周縁部貫通孔２２２）が形成され、前記供給管の先端面には、複数種類の主剤がそれぞれ吐出される複数の主剤吐出口（例えば、後述の主剤吐出口１２１Ａ、１２２Ａ）と、当該複数の主剤吐出口を環状に囲んで配置され硬化剤を吐出する複数の硬化剤吐出口（例えば、後述の硬化剤吐出口１２３Ａ）と、が形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、回転霧化頭を回転させた状態で、供給管の先端面から硬化剤および複数種類の主剤が吐出されると、これら主剤および硬化剤は、供給管の先端面に対向する閉塞部の表面に到達する。これら主剤および硬化剤は、閉塞部の回転により混合されつつ、この閉塞部の外周側に流れて、貫通孔を通り、拡開部に到達する。その後、拡開部の回転により、霧化されて噴射される。
ここで、硬化剤吐出口を主剤吐出口の外側に配置したので、硬化剤吐出口を主剤吐出口の内側に配置した場合に比べて、硬化剤と主剤とが接触する面積を増大でき、硬化剤を主剤に均等に混合できる。よって、複数種類の主剤と、硬化剤と、を均一に混合させつつ噴霧できる。

本発明によれば、回転霧化頭を回転させた状態で、供給管の先端面から硬化剤および複数種類の主剤が吐出されると、これら主剤および硬化剤は、供給管の先端面に対向する閉塞部の表面に到達する。これら主剤および硬化剤は、閉塞部の回転により混合されつつ、この閉塞部の外周側に流れて、貫通孔を通り、拡開部に到達する。その後、拡開部の回転により、霧化されて噴射される。ここで、硬化剤吐出口を主剤吐出口の外側に配置したので、硬化剤吐出口を主剤吐出口の内側に配置した場合に比べて、硬化剤と主剤とが接触する面積を増大でき、硬化剤を主剤に均等に混合できる。よって、複数種類の主剤と、硬化剤と、を均一に混合させつつ噴霧できる。

本発明の一実施形態に係る塗装装置の概略構成を示す図である。前記実施形態に係る塗装装置の先端部分の断面図である。前記実施形態に係る塗装装置の供給管の正面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。図３のＢ−Ｂ断面図である。白色塗料および黒色塗料を混合した混合塗料の混合度と、この混合塗料のＶ値と、の関係を示す図である。実施例に係る供給管の正面図および側断面図である。混合塗料のＶ値の偏差とベルエッジの速度との関係を示す図である。

符号の説明

１塗装装置
１２供給管
２０回転霧化頭
２１拡開部
２２閉塞部
１２１Ａ主剤吐出口
１２２Ａ主剤吐出口
１２３Ａ硬化剤吐出口
２２２周縁部貫通孔
Ｒ直線

発明を実施するための形態

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の塗装装置１の概略構成を示す図である。
塗装装置１は、霧状の塗料を被塗装物である自動車のボディ２に静電塗装するものであり、本体１０と、この本体１０に回転可能に設けられた回転霧化頭２０を備える。

図２は、塗装装置１の先端部分の断面図である。
本体１０は、円筒形状であり、回転霧化頭２０に塗料や溶剤を供給する供給管１２と、コンプレッサから圧送された空気により回転霧化頭２０を回転させる図示しないモータと、塗料を帯電させる図示しない高電圧発生装置と、を備える。

図３は、供給管１２の正面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図であり、図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。
供給管１２は、２種類の主剤としての塗料、硬化剤、および溶剤を吐出する。この供給管１２は、２種類の塗料が流通する塗料流通路１２１、１２２と、硬化剤が流通する硬化剤流通路１２３と、回転霧化頭２０に付着した塗料を洗浄するための溶剤が流通する溶剤流通路１２４と、が形成される。

供給管１２の先端面には、２種類の塗料がそれぞれ吐出される２つの主剤吐出口１２１Ａ、１２２Ａと、これら２つの吐出口１２１Ａ、１２２Ａを環状に囲んで配置され硬化剤を吐出する複数の硬化剤吐出口１２３Ａと、この硬化剤吐出口１２３Ａを環状に囲んで配置され溶剤を吐出する複数の溶剤吐出口１２４Ａと、が形成されている。

この供給管１２は、図示しないニードル弁が進退することにより開閉され、これにより、回転霧化頭２０に塗料、硬化剤、および溶剤を供給したり、供給を停止したりする。

図２に戻って、回転霧化頭２０は、供給管１２の先端面を通る直線Ｒを回転軸として回転し、供給管１２から吐出された主剤、硬化剤、および溶剤を霧化して噴射する。

回転霧化頭２０は、供給管１２が内部に収容された円筒形状の回転部２３と、この回転部２３の先端に設けられ供給管１２の先端面を囲んでかつ噴射方向に向かって拡開する拡開部２１と、供給管１２の先端面に対向し拡開部２１の内壁面を塞ぐ略円盤状の閉塞部２２と、を備える。

回転部２３は、円筒形状の回転部本体２３１と、この回転軸本体２３１の先端を塞ぐ略円盤状の先端部２３２と、を備える。この回転部２３には、拡開部２１が螺合されている。
先端部２３２の略中央には、貫通孔２３３が形成されている。

供給管１２は、回転部２３に挿通されており、供給管１２の先端は、先端部２３２の貫通孔２３３から露出している。また、先端部２３２の貫通孔２３３の周囲は凹んでおり、この凹んだ部分は、塗料が溜まる塗料溜まり部２３４となっている。

拡開部２１の内壁面および閉塞部２２により閉塞された空間は、塗料に遠心力を与えるための霧化室２４である。拡開部２１の内壁面のうち閉塞部２２よりも先端側には、段差２１１が形成されている。

閉塞部２２の内側の表面（霧化室２４側の表面）のうち供給管１２に対向する位置には、略円錐形状の突起２２１が形成される。
また、閉塞部２２の周縁部分には、拡開部２１の内壁面に沿って表裏面を貫通して、霧化室２４の内部と外部とを連通する複数の周縁部貫通孔２２２が形成されている。
また、閉塞部２２の中央部分には、表裏面を貫通する複数の中央部貫通孔２２３が形成されている。

以下、塗装装置１の塗装作業時の動作を、図２を参照しながら説明する。
回転霧化頭２０を回転させた状態で、塗料供給管から塗料および硬化剤を霧化室２４に吐出する。すると、この吐出された塗料および硬化剤のほとんどは、図２中実線で示すように、閉塞部２２の突起２２１に到達して衝突する。回転霧化頭２０は高速で回転しているので、突起２２１に衝突した塗料には遠心力が作用し、塗料および硬化剤は、回転霧化頭２０の回転により混合されつつ、閉塞部２２の内側の表面に沿って、閉塞部２２の周縁部に向かって移動する。

閉塞部２２の周縁部に到達した塗料および硬化剤は、周縁部貫通孔２２２を通過して霧化室２４の外部に移動し、さらに、拡開部２１の内壁面に沿って、拡開部２１の先端の外縁部に向かって移動する。このとき、塗料および硬化剤は、段差２１１によりさらに混合される。
拡開部２１の外縁部に接近するに従って、塗料および硬化剤に作用する遠心力が大きくなり、塗料および硬化剤は多数の微細な液滴に分離され、霧状となる。この霧状の塗料は、拡開部２１の外縁部から飛散し、被塗装物の表面に付着する。

次に、塗装装置１の洗浄作業時の動作を、図２を参照しながら説明する。
この洗浄作業は、塗装装置１で使用する塗料を異なる種類の塗料に変更する場合や、塗装作業を終了する場合に行われる。

回転霧化頭２０を回転させた状態で、塗料供給管から溶剤を霧化室２４に吐出する。ここで、回転霧化頭の洗浄作業時の回転数は、塗装作業時の回転数よりも小さくしておく。

回転霧化頭２０の回転数が塗装作業時の回転数よりも小さいため、この吐出された溶剤の一部は、図２中破線で示すように、先端部２３２の周囲に形成された塗料溜まり部２３４を通り、周縁部貫通孔２２２に向かう。

また、この吐出された溶剤は、塗装作業時と同様に、閉塞部２２の突起２２１に到達して衝突した後、閉塞部２２の周縁部に向かって移動する。その後、周縁部貫通孔２２２を通過して、拡開部２１の内壁面に沿って、拡開部２１の先端の外縁部に向かって移動する。

また、閉塞部２２の突起２２１に到達した溶剤の一部は、図２中破線で示すように、中央部貫通孔２２３を通過して閉塞部２２の外側の表面に到達し、続いて、遠心力により閉塞部２２の外側の表面に沿って、閉塞部２２の外縁部に移動していく。

［実施例および比較例］
実施例および比較例に係る塗装装置に、白色塗料、黒色塗料、および硬化剤を供給して静電塗装を行い、塗料の混合度を判断した。

図６は、白色塗料および黒色塗料を混合した混合塗料の混合度と、この混合塗料のＶ値と、の関係を示す図である。
具体的には、中塗り工程での基準を満たす混合度の混合塗料と、黒色塗料と白色塗料とを予め混合したもの（すなわち、プレミックス）と、について、以下の処理を行った。

白色塗料および黒色塗料を混合した混合塗料を、塗装装置によりテストピースに塗装した。そして、このテストピースの塗装面を撮影し、ＨＳＶ色空間におけるＶ値（明度）をプロットした。また、Ｖ値の平均値を算出し、この平均値に基づいてＶ値の偏差を求めた。
すると、混合度とＶ値の偏差との間に相関性が認められ、混合度が高くなり混合塗料が均質化するに従って、Ｖ値のピークが高くなるとともに、ピークの幅が狭くなることが判った。よって、Ｖ値の偏差が小さいほど混合度が高い、と判断する。

図７は、実施例に係る塗装装置の供給管の正面図および側断面図である。
実施例では、供給管の先端面中央に主剤吐出口を設け、この主剤吐出口から白色塗料および黒色塗料を吐出させた。また、この主剤吐出口を環状に囲んで複数の硬化剤吐出口を設け、この硬化剤吐出口から硬化剤を吐出させた。
一方、比較例では、供給管の先端面中央に硬化剤吐出口を設け、この硬化剤吐出口から硬化剤を吐出させた。また、この硬化剤吐出口を環状に囲んで主剤吐出口を設け、この主剤吐出口から白色塗料および黒色塗料を吐出させた。

図８は、混合塗料のＶ値の偏差と、ベルエッジの速度と、の関係を示す図である。
実施例および比較例のそれぞれの塗装装置について、直径が３０ｍｍのベルを用いてテストピースに塗装した。そして、このテストピースの塗装面を撮影し、ＨＳＶ色空間におけるＶ値（明度）の平均値を算出し、この平均値に基づいてＶ値の偏差を求めてプロットした。

ベルの直径が大きい場合、ベルカップの内壁面の距離が長くなるため、この内壁面において塗料と硬化剤との混合が促進され、塗装装置の供給管の形状にかかわらず、Ｖ値の偏差がプレミックスに近いレベルとなる。

一方、ベルの直径が３０ｍｍと小さい場合、比較例の塗装装置では、Ｖ値の偏差がプレミックスに近いレベルとならなかったが、実施例の塗装装置では、Ｖ値の偏差がプレミックスに近いレベルとなった。つまり、比較例の塗装装置の塗料の混合度は低くなったが、実施例の塗装装置の塗料の混合度は高くなった。
よって、ベルの直径が小さく、ベル内壁面の距離が短い場合でも、実施例の塗装装置の構成を採用することにより、２種類の主剤と、硬化剤と、を均一に混合できることが判る。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）回転霧化頭２０を回転させた状態で、供給管１２の先端面から硬化剤および２種類の主剤が吐出されると、これら主剤および硬化剤は、供給管１２の先端面に対向する閉塞部２２の表面に到達する。これら主剤および硬化剤は、閉塞部２２の回転により混合されつつ、この閉塞部２２の外周側に流れて、周縁部貫通孔２２２を通り、拡開部２１に到達する。その後、拡開部２１の回転により、霧化されて噴射される。ここで、硬化剤吐出口１２３Ａを主剤吐出口１２１Ａ、１２２Ａの外側に配置したので、硬化剤吐出口を主剤吐出口の内側に配置した場合に比べて、硬化剤と主剤とが接触する面積を増大でき、硬化剤を主剤に均等に混合できる。よって、２種類の主剤と、硬化剤と、を均一に混合させつつ噴霧できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

Claims

主剤および硬化剤を吐出する供給管と、当該供給管の先端面を通る直線を回転軸として回転し前記供給管から吐出された主剤および硬化剤を霧化して噴射する回転霧化頭と、を備える塗装装置であって、
当該回転霧化頭は、前記供給管の先端面を囲んでかつ噴射方向に向かって拡開する拡開部と、前記供給管の先端面に対向し前記拡開部の内壁面を塞ぐ略円盤状の閉塞部と、を備え、
前記閉塞部には、表裏面を貫通する貫通孔が形成され、
前記供給管の先端面には、複数種類の主剤がそれぞれ吐出される複数の主剤吐出口と、当該複数の主剤吐出口を環状に囲んで配置され硬化剤を吐出する複数の硬化剤吐出口と、が形成されていることを特徴とする塗装装置。