JP6377491B2 - 塗装装置 - Google Patents

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Description

本発明は、塗装装置に関する。
自動車や家電製品等の工業製品、或いは建物や橋梁等の建造物を構成する部品や部材(被塗装物)は、塗装装置を用いて自動的に塗装されることが多い。これまでに、被塗装物の性状(大きさ、重量、形状等)に応じて種々の塗装装置が開発されている。例えば、被塗装物を固定して塗料を吐出するノズルを移動させつつ被塗装物を塗装する塗装装置、ノズルを固定して被塗装物を移動させつつ被塗装物を塗装する塗装装置、ノズル及び被塗装物の双方を相対的に移動させつつ被塗装物を塗装する塗装装置等が開発されている。
以下の特許文献1には、ノズル及び被塗装物の双方を相対的に移動させつつ被塗装物を塗装する塗装装置の一例が開示されている。具体的に、以下の特許文献1に開示された塗装装置は、加圧空気で作動するスプレーガンと、加圧空気で作動してスプレーガンを往復運動させるレシプロ装置と、加圧空気で作動して被塗装物をスプレーガンの移動方向と直交する方向に移動させる移動装置とを備えており、総て空気圧によって作動して塗装を行うものである。
特開昭62−11568号公報
ところで、上述した特許文献1に開示された塗装装置は、防爆型の電気機器で製造された塗装装置に比べれば小型化することができ、作業スペースの少ない町工場、実験室等で使用することができるという利点を有する。しかしながら、近年においては、コストの大幅な上昇を招くことなく、より小型であり、より容易に移動を行うことが可能な塗装装置が要求されている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも小型で移動を容易に行うことが可能な塗装装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の塗装装置は、被塗装物に対して塗料(PT)を吐出して前記被塗装物の塗装を行う塗装装置(1)において、前記塗料を吐出する吐出装置(11)と、前記吐出装置を往復運動させる第1駆動装置(12)と、前記被塗装物を支持する支持部(14)が先端部に取り付けられて前記塗料が吐出される方向に延びるアーム(24)を有し、前記吐出装置の移動方向と直交する方向に前記支持部が近似平行運動するように前記アームを動作させる第2駆動装置(13)とを備えることを特徴としている。
また、本発明の塗装装置は、前記第2駆動装置が、一端が前記支持部に連結された前記アームを保持する保持部材(26)と、一端が前記アームの他端に連結されるとともに、他端が前記保持部材に連結された補助アーム(22a)と、前記保持部材に取り付けられ、前記アームとすべり対偶をなすスライダ(27)とを備えることを特徴としている。
ここで、本発明の塗装装置は、前記第2駆動装置が、前記補助アームに連結され、前記補助アームを前記他端の周りで揺動させる歯車(21)を備えることを特徴としている。
或いは、本発明の塗装装置は、前記第2駆動装置が、一端が前記支持部に連結されるとともに、他端が連結部材(23)に連結され、前記塗料が吐出される方向に延び、平行状態が維持される第1,第2アーム(24a、24b)と、前記第1,第2アームの何れか一方を保持する保持部材(26)と、一端が前記第1,第2アームの他端にそれぞれ連結されるとともに、他端が前記保持部材に連結され、平行状態が維持される第1,第2補助アーム(22a、22b)と、前記保持部材に取り付けられ、前記保持部材によって保持される前記第1,第2アームの何れか一方とすべり対偶をなすスライダ(27)とを備えることを特徴としている。
ここで、本発明の塗装装置は、前記第2駆動装置が、前記第1,第2補助アームの何れか一方に連結され、前記第1,第2補助アームの何れか一方を前記他端の周りで揺動させる歯車(21)を備えることを特徴としている。
本発明によれば、第1,第2駆動装置を設け、塗料を吐出する吐出装置を第1駆動装置によって往復運動させるとともに、アームの先端部に取り付けられた支持部を第2駆動装置によって吐出装置の移動方向と直交する方向に近似平行運動させるようにしているため、従来よりも小型で移動を容易に行うことが可能であるという効果がある。
本発明の一実施形態による塗装装置の正面図である。 本発明の一実施形態による塗装装置の右側面図である。 本発明の一実施形態による塗装装置が備えるパネルリフター駆動部の構成を示す図である。 本発明の一実施形態による塗装装置が備えるパネルリフター駆動部の構成を示す図である。 本発明の一実施形態による塗装装置が備えるパネルリフター駆動部の基本設計を説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による塗装装置について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態による塗装装置の正面図であり、図2は、同塗装装置の右側面図である。図1に示す通り、本実施形態の塗装装置1は、塗装ガン11(吐出装置)、レシプロ装置12(第1駆動装置)、パネルリフター駆動部13(第2駆動装置)、及びパネル支持部14(支持部)を備えており、パネル支持部14に支持された被塗装物としてのパネル(図示省略)に対して塗料PTを吐出してパネルの塗装を行う。
ここで、塗装装置1は、左右方向に延びる上段部15a及び下段部15cと、これら上段部15a及び下段部15cに連結された上下方向に延びる中段部15bとを有するフレーム15を備える。レシプロ装置12は、フレーム15の上段部15aに取り付けられており、パネルリフター駆動部13は、フレーム15の中段部15bに取り付けられている。また、フレーム15の下段部15cには、キャスター16が取り付けられており、床面FLに沿って塗装装置1を容易に移動できるようになっている。
塗装ガン11は、ノズルがパネル支持部14側を向くようにレシプロ装置12上に搭載されており、パネル支持部14に向けて(パネル支持部14に支持される不図示のパネルに向けて)塗料PTを吐出する。この塗装ガン11は、1つ又は複数のノズル(図示省略)を備える。塗装ガン11に複数のノズルが設けられている場合には、それらノズルは、例えば一列又は複数列に配列されている。尚、塗装ガン11は、ノズルの周囲にエアを吐出するエア吐出部を備えており、ノズルから吐出された塗料PTとエア吐出部から吐出されたエアとを混合して、塗料PTを霧化してパネルに吹き付けるものであっても良い。
レシプロ装置12は、上部に塗装ガン11が取り付けられており、塗装ガン11を左右方向(図1中の方向D1)に往復運動させる。このレシプロ装置12は、左右方向の長さが、予め規定された基準パネル(パネル支持部14で支持することが可能な最大幅のパネル)の幅よりも長く設定されている。これにより、幅が基準パネル以下のパネルであれば、左端部から右端部まで塗装することが可能である。
パネルリフター駆動部13は、塗料PTが吐出される方向(塗装ガン11からパネル支持部14に向かう方向)に延びており先端部にパネル支持部14が取り付けられているロッド24(アーム)を有する。このパネルリフター駆動部13は、塗装ガン11の移動方向と直交する方向(図2中の方向D2)にパネル支持部14が近似平行運動(コンコイダル近似平行運動)するようにロッド24を駆動する。尚、パネルリフター駆動部13の詳細については後述する。
パネル支持部14は、被塗装物としてのパネル(図示省略)を支持する。具体的に、パネル支持部14は、被塗装物としてのパネルが貼付されるプレート14aと、一端がプレート14aに固定されていて他端がロッド24の先端部に連結された(取り付けられた)シャフト14bとを備えており、プレート14aに貼付されたパネルを支持する。このパネル支持部14は、図2中の方向D2にコンコイダル近似平行運動するようにパネルリフター駆動部13によって駆動される。
図3及び図4は、本発明の一実施形態による塗装装置が備えるパネルリフター駆動部の構成を示す図である。尚、図3は、ロッド24が傾いている状態を示す図であり、図4は、ロッド24が水平にされている状態を示す図である。これら図3,4に示す通り、パネルリフター駆動部13は、歯車21、クランク22a,22b(補助アーム、第1,第2補助アーム)、連結プレート23(連結部材)、ロッド24a,24b(アーム、第1,第2アーム)、プレート25、ベースプレート26(保持部材)、及びスライダ27を備える。
歯車21は、パネルリフター駆動部13を駆動する駆動装置(図示省略)によって回転駆動される歯車である。この歯車21は、パネル支持部14に支持されるパネルの塗装を行う際に、例えば図2,3中の方向D2にパネル支持部14がほぼ一定速度で移動するように回転駆動される。尚、歯車21は、不図示の駆動装置の設置位置等に応じて、平歯車、かさ歯車、ウォームギア等の任意の歯車を用いることができる。
クランク22aは、一端が連結部A1の周りで揺動可能にベースプレート26に連結されているとともに、他端が連結部A3の周りで揺動可能に連結プレート23に連結されている平板棒状の部材である。このクランク22aは、歯車21と結合されており、歯車21の回転運動を往復運動に変換する。つまり、クランク22aは、歯車21が回転すると連結部A1の周りで図2,3中の方向D3に揺動するようにされている。
クランク22bは、一端が連結部A2の周りで揺動可能にベースプレート26に連結されているとともに、他端が連結部A4の周りで揺動可能に連結プレート23に連結されている平板棒状の部材である。ここで、クランク22bは、一端及び他端がクランク22aの一端及び他端に対して間隔Δだけ下方に位置するようにベースプレート26及び連結プレート23にそれぞれ連結されており、長さがクランク22aの長さと同じに設定されている。このため、クランク22aが方向D3に揺動しても、クランク22a,22bは平行状態が維持される。
連結プレート23は、クランク22a,22bとロッド24a,24bとをそれぞれ連結するため用いられる長方形の板状部材である。ここで、ベースプレート26における連結部A1,A2は上下方向に間隔Δだけ離間し、連結プレート23における連結部A3,A4は上下方向に間隔Δだけ離間し、クランク22a,22bの長さは同一である。このため、図3,4に示す通り、連結部A1,A2,A3,A4を頂点とする平行四辺形或いは長方形が形成される。
ロッド24aは、一端が連結部A3の周りで揺動可能に連結プレート23に連結されているとともに、他端が連結部A5の周りで揺動可能にプレート25に連結されている棒状の部材である。このロッド24aは、塗料PTが吐出される方向に延びるよう、スライダ27を介してベースプレート26に保持されている。尚、図3,4に示す通り、ロッド24aは傾いた状態又は水平状態になるが、水平状態において、ロッド24aは塗料PTが吐出される方向に沿って延びる。
ロッド24bは、一端が連結部A4の周りで揺動可能に連結プレート23に連結されているとともに、他端が連結部A6の周りで揺動可能にプレート25に連結されている棒状の部材である。ここで、ロッド24bは、一端及び他端がロッド24aの一端及び他端に対して間隔Δだけ下方に位置するように連結プレート23及びプレート25にそれぞれ連結されており、長さがロッド24aの長さと同じに設定されている。このため、連結プレート23が、図2,3中の方向D3に揺動しても、ロッド24a,24bは平行状態が維持される。
プレート25は、ロッド24a,24bとパネル支持部14とを結合するための部材である。つまり、ロッド24a,24bが連結されたプレート25にパネル支持部14のシャフト14bの他端が固定されることによって、ロッド24a,24bとパネル支持部14とが結合されている。ここで、連結プレート23における連結部A3,A4は上下方向に間隔Δだけ離間し、プレート25における連結部A5,A6は上下方向に間隔Δだけ離間し、ロッド24a,24bの長さは同一である。このため、図3,4に示す通り、連結部A3,A4,A5,A6を頂点とする平行四辺形或いは長方形が形成される。
ベースプレート26は、クランク22a,22bが連結されるとともに、スライダ27を介してロッド24aを保持する長方形状の板状部材である。スライダ27は、断面形状がU字形状(角が直角であるU字形状)である長手部材、或いは四角環状の環状部材であり、その長手方向に直交する軸A8の周りで回転可能にベースプレート26に取り付けられている。このスライダ27にはロッド24aが介挿されており、スライダ27は、介挿されたロッド24aとすべり対偶をなす。これにより、ロッド24aは、スライダ27の長手方向に摺動可能であり、且つ軸A8の周りで回転可能にベースプレート26に保持されている。尚、軸A8は、高さ位置が連結部A1と同じに設定されている。
次に、上記構成における塗装装置1の動作について説明する。まず、塗装装置1を動作させるに先立ち、被塗装物としてのパネルをパネル支持部14のプレート14aに貼付する作業が作業者によって行われる。次いで、プレート14aに貼付されたパネルの寸法を塗装装置1に入力する作業が作業者によって行われる。尚、プレート14aに貼付されるパネルが規定の大きさである場合には、パネルの寸法を塗装装置1に入力する作業は省略することも可能である。その後、塗装開始の指示が作業者によってなされると、塗装装置1の動作が開始される。
塗装装置1の動作が開始されると、パネルリフター駆動部13が駆動されて、プレート14aに貼付されたパネルの大きさに応じた塗装開始位置にパネル支持部14が移動される。具体的には、パネルリフター駆動部13を駆動する不図示の駆動装置によって歯車21が回転駆動され、例えばロッド24(ロッド24a,24b)が図2,3中の実線で示す傾いた状態にされることにより、パネル支持部14が図1,2中の実線で示す位置に配置される。
パネル支持部14が塗装開始位置に配置されると、レシプロ装置12の駆動が開始されて塗装ガン11の左右方向への往復運動が開始されるとともに、塗装ガン11からの塗料PTの吐出が開始される。また、レシプロ装置12の駆動開始に合わせてパネルリフター駆動部13の駆動が開始される。これにより、図2,3中の方向D2(ここでは、下方向とする)へのパネル支持部14の移動(ほぼ一定速度での移動)が開始される。
パネルリフター駆動部13の駆動が開始されると、歯車21が回転駆動されて、クランク22a,22bが連結部A1,A2の周りで図2,3中の方向D3(ここでは、時計回り方向とする)にそれぞれ揺動する。すると、連結プレート23もクランク22a,22bの揺動に合わせて図2,3中の方向D3に揺動する。ここで、前述の通り、連結部A1,A2,A3,A4を頂点とする平行四辺形が形成されるため、クランク22a,22bが方向D3に揺動しても、連結プレート23は、姿勢が維持されたまま(長辺が上下方向に沿った状態のまま)方向D3に揺動する。
連結プレート23が、図2,3中の方向D3に揺動すると、ロッド24aは、スライダ27の長手方向に摺動しつつ軸A8の周りで揺動する。これにより、プレート25は、ロッド24aの揺動に合わせてコンコイダル近似平行運動し、図2,3中の方向D2にほぼ平行に移動する。ここで、前述の通り、連結部A3,A4,A5,A6を頂点とする平行四辺形が形成されるため、連結プレート23が方向D3に揺動してもプレート25は、姿勢が維持されたまま(長辺が上下方向に沿った状態のまま)方向D3にほぼ平行に移動する。従って、プレート25に取り付けられたパネル支持部14及びパネル支持部14に支持されるパネルも、姿勢が維持されたまま方向D3にほぼ平行に移動する。
以上の動作が継続されると、一時的に図4に示す状態(クランク22a,22bとロッド24a,24bとが平行になる状態)になる。その後に、プレート14aに貼付されたパネルの大きさに応じた塗装終了位置にパネル支持部14が移動すると、パネルの塗装が終了する。例えば、例えばロッド24(ロッド24a,24b)が図2,3中の二点鎖線で示す傾いた状態にされて、パネル支持部14が図1,2中の二点鎖線で示す位置に配置されるとパネルの塗装が終了する。尚、塗装の厚みやムラを無くすために、パネルを支持するパネル支持部14を方向D2へ往復させても良い。
図5は、本発明の一実施形態による塗装装置が備えるパネルリフター駆動部の基本設計を説明するための図である。尚、図5においては、図3中に示した部材には同一の符号を付してある。また、図5では、図示を簡略化するために、図3中のクランク22a、ロッド24a、及びスライダ27を図示しており、他の部材(歯車21、クランク22b、連結プレート23、ロッド24b、プレート25、及びベースプレート26)の図示は省略している。
図5中に示した定数a,d及び変数b,c,e,f,xは、以下の通りである。
a:クランク22aの長さ
b:ロッド24aの連結部A3と軸A8との間における長さ
c:ロッド24aの軸A8と連結部A5との間における長さ
d:連結部A1と軸A8との水平方向における距離
e:軸A8と連結部A5との水平方向における距離
f:連結部A1(軸A8)と連結部A5との上下方向における距離
x:歯車21の回転角(クランク22aの揺動角)
尚、上記の変数b,cの和(b+c)は、ロッド24aの長さを示す定数である。また、上記変数fの2倍の値(2f)は、ロッド24aの先端部の上下方向における移動幅(即ち、パネル支持部14の上下方向における移動幅)を示す値である。
パネルリフター駆動部13を設計する場合には、まずクランク22aの長さを示す定数a、ロッド24aの長さを示す定数(b+c)、及び連結部A1と軸A8との水平方向における距離を示す定数dを設定する。次に、歯車21の回転角xをパラメータとして、軸A8と連結部A5との水平方向における距離を示す変数e、連結部A1(軸A8)と連結部A5との上下方向における距離を示す変数f、及び連結部A5の移動速度(パネル支持部14の移動速度)を求める。そして、変数e及び移動速度の偏差、並びに移動幅(2f)を求めることによってパネルリフター駆動部13の特性を評価する。
本出願の発明者は、以下の第1,第2設計例に示すパネルリフター駆動部13を設計した。
〈第1設計例〉
定数a=10.98[cm]
定数(b+c)=75[cm]
定数d=56.1[cm]
〈第2設計例〉
定数a=12.39[cm]
定数(b+c)=90[cm]
定数d=21.1[cm]
上記第1,第2設計例におけるパネルリフター駆動部13の特性は、以下の通りであった。
〈第1設計例〉
移動幅(2f)=56.1
位置偏差(変数eの偏差)=0.049
速度偏差=0.0165
〈第2設計例〉
移動幅(2f)=66.3
位置偏差(変数eの偏差)=0.076
速度偏差=0.0288
以上の特性を参照すると、第1,第2設計例におけるパネルリフター駆動部13は何れも、位置偏差及び速度偏差が共に小さいことが分かる。このように、本実施形態におけるパネルリフター駆動部13は、パネル支持部14(プレート14aに貼付されたパネル)を上下方向にほぼ平行に、且つほぼ一定の速度で移動させることが可能である。このため、本実施形態の塗装装置1では、パネル支持部14に支持されるパネルを均一に塗装することが可能である。
以上の通り、本実施形態では、レシプロ装置12とパネルリフター駆動部13とを備えており、塗料PTを吐出する塗装ガン11をレシプロ装置12によって往復運動させるとともに、ロッド24(ロッド24a,24b)の先端部に取り付けられたパネル支持部14をパネルリフター駆動部13によって塗装ガン11の移動方向と直交する方向にコンコイダル近似平行運動させるようにしている。このため、従来よりも小型で移動を容易に行うことが可能である。
以上、本発明の一実施形態による塗装装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、クランク22aが歯車21に結合されていて、歯車21の回転によってクランク22aが揺動する例について説明したが、クランク22bが歯車21に結合されていて、歯車21の回転によってクランク22bが揺動するようにしても良い。また、上記実施形態では、ロッド24aがスライダ27を介してベースプレート26に保持されている例について説明したが、ロッド24bがスライダ27を介してベースプレート26に保持されていても良い
また、図3,4に示すパネルリフター駆動部13に代えて、クランク22b、連結プレート23、ロッド24b、及びプレート25が省略されたパネルリフター駆動部を用いることも可能である。つまり、歯車21、クランク22a、ロッド24a、ベースプレート26、及びスライダ27を備えるパネルリフター駆動部を用いることが可能である。
図3,4に示すパネルリフター駆動部13のクランク22b、連結プレート23、ロッド24b、及びプレート25は、姿勢を維持したままパネル支持部14を方向D3にほぼ平行に移動させるために設けられるものであった。しかしながら、他の方法でパネル支持部14の姿勢が維持されるのであれば、クランク22b、連結プレート23、ロッド24b、及びプレート25を省略することができる。尚、パネル支持部14の姿勢を維持する他の方法としては、例えばシャフト14bの移動方向をほぼ上下方向に規制するガイド部材を設ける方法が考えられる。
1 塗装装置
11 塗装ガン
12 レシプロ装置
13 パネルリフター駆動部
14 パネル支持部
21 歯車
22a,22b クランク
23 連結プレート
24 ロッド
24a,24b ロッド
26 ベースプレート
27 スライダ
PT 塗料

Claims (4)

  1. 被塗装物に対して塗料を吐出して前記被塗装物の塗装を行う塗装装置において、
    前記塗料を吐出する吐出装置と、
    前記吐出装置を往復運動させる第1駆動装置と、
    前記被塗装物を支持する支持部が先端部に取り付けられて前記塗料が吐出される方向に延びるアームを有し、前記吐出装置の移動方向と直交する方向に前記支持部が近似平行運動するように前記アームを動作させる第2駆動装置と
    を備え
    前記第2駆動装置は、一端が前記支持部に連結された前記アームを保持する保持部材と、
    一端が前記アームの他端に連結されるとともに、他端が前記保持部材に連結された補助アームと、
    前記保持部材に取り付けられ、前記アームとすべり対偶をなすスライダと
    を備える
    ことを特徴とする塗装装置。
  2. 前記第2駆動装置は、前記補助アームに連結され、前記補助アームを前記他端の周りで揺動させる歯車を備えることを特徴とする請求項1記載の塗装装置。
  3. 被塗装物に対して塗料を吐出して前記被塗装物の塗装を行う塗装装置において、
    前記塗料を吐出する吐出装置と、
    前記吐出装置を往復運動させる第1駆動装置と、
    前記被塗装物を支持する支持部が先端部に取り付けられて前記塗料が吐出される方向に延びるアームを有し、前記吐出装置の移動方向と直交する方向に前記支持部が近似平行運動するように前記アームを動作させる第2駆動装置と
    を備え、
    前記第2駆動装置は、一端が前記支持部に連結されるとともに、他端が連結部材に連結され、前記塗料が吐出される方向に延び、平行状態が維持される第1,第2アームと、
    前記第1,第2アームの何れか一方を保持する保持部材と、
    一端が前記第1,第2アームの他端にそれぞれ連結されるとともに、他端が前記保持部材に連結され、平行状態が維持される第1,第2補助アームと、
    前記保持部材に取り付けられ、前記保持部材によって保持される前記第1,第2アームの何れか一方とすべり対偶をなすスライダと
    を備え
    ことを特徴とする塗装装置。
  4. 前記第2駆動装置は、前記第1,第2補助アームの何れか一方に連結され、前記第1,第2補助アームの何れか一方を前記他端の周りで揺動させる歯車を備えることを特徴とする請求項3記載の塗装装置。
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