JP6874191B1 - 塗装装置および管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管の受口の内面に塗膜を形成することが可能な塗装装置および、当該塗装装置を用いて管の受口の内面を塗装する管の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一形態に係る塗装装置（１００）は、ロボットアーム（１６）の先端に取り付け可能な支持体（２０）に取り付けられたノズル群（１０）が、互いに異なる方向に塗料を吐出する第１のノズル（１１）と第２のノズル（１２）とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗装装置および管の製造方法に関し、詳細には、管内面の塗装装置および塗装方法に関する。

直管部と受口とを有する鋳鉄管の内面塗装に、スプレーを用いて塗料を塗布するタイプのものが知られている。しかしながら、受口の内面に凹凸形状が設けられているため、スプレー塗布だけに頼ると均一な塗膜を形成することができないという問題があった。そこで、例えば特許文献１に開示されている塗装装置では、スプレー塗布にて受口面の一部に塗装した後に、受口における直管部近傍の領域である受口奥端面を、平刷毛を用いて塗装している。

特開昭６０−１８３０６５号公報（１９８５年９月１８日公開）

しかしながら、スプレー塗布した後に平刷毛を用いる技術では、塗装動作が煩雑で、スプレー塗装用のノズルと、平刷毛とを準備しなければならず、装置が複雑で機構も複雑である。また、複雑な凹凸部を有する受口について、人が手作業で塗装するには、作業効率が低い。

そこで、本発明の一態様は、簡素な塗装動作で、管の受口の内面に塗膜を形成することが可能な塗装装置および、当該塗装装置を用いて管の受口の内面を塗装する管の製造方法を実現することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る塗装装置は、管の受口の内面を塗装する塗装装置であって、ロボットアームの先端に取り付け可能な支持体と、塗料を吐出するノズルを複数有するノズル群と、を備え、前記ノズル群は、互いに異なる方向に塗料を吐出するように前記支持体に取り付けられている。

前記の構成によれば、簡素な塗装動作で、異なる方向に塗料を吐出する複数のノズルを用いて塗装することによって、管の受口の内面に塗膜を形成することができる。ノズル群が異なる方向に塗料を吐出することから、管の受口の内面に凹凸形状がある場合であっても、当該凹凸形状の面全域に塗膜を形成することができる。すなわち、前記の構成によれば、複雑な凹凸形状であっても、手動で塗装する必要がなく、作業の効率化を図ることができる。

本発明の一態様に係る塗装装置において、前記ノズル群は、第１のノズルおよび第２のノズルを少なくとも有しており、前記第１のノズルは、前記受口の内面に設けられた他の管との接続のための凹凸形状の表面のうちの、前記管の奥を向いた面に向かって塗料を吐出し、前記第２のノズルは、前記凹凸形状の表面のうちの、管軸に沿った面および前記管端を向いた面に向かって塗料を吐出してもよい。

前記の構成によれば、管の受口の内面に凹凸形状がある場合であっても、簡素な塗装動作で、当該内面全域に塗料を吐出することができる。

本発明の一態様に係る塗装装置において、前記ノズル群は、前記管の受口の管端から管内部に挿入して、塗料を吐出し、前記第１のノズルは、前記挿入の方向に沿った軸に対して垂直な方向に塗料を吐出するか、あるいは、当該垂直な方向よりも当該挿入の方向の後方に傾斜した方向に塗料を吐出し、前記第２のノズルは、前記挿入の方向に沿った軸に対して垂直な方向よりも当該挿入の方向の前方に傾斜した方向に塗料を吐出してもよい。

前記の構成によれば、簡素な塗装動作で、前記第１のノズルから前記垂直な方向に吐出された塗料を、例えば管の受口の内面に設けた凹凸形状の、管軸に対して平行な面に吐出して塗膜を形成することができる。また、前記第２のノズルから前記傾斜した方向に塗料を吐出することによって、当該凹凸形状の、管軸に対して垂直であって管の受口の管端を向いた面に塗膜を形成することができる。

本発明の一態様に係る塗装装置において、前記第１のノズルおよび前記第２のノズルは、第１の塗料を吐出し、前記ノズル群は、互いに異なる方向に塗料を吐出するように前記支持体に取り付けられている第３のノズルおよび第４のノズルを更に有しており、前記第３のノズルおよび前記第４のノズルは、前記第１の塗料とは異なる第２の塗料を吐出してもよい。

前記の構成によれば、第１の塗料の塗装処理に続いて、第２の塗料の塗装処理を行う場合にも、同じ塗装装置を用いて塗装処理を行うことができるため、塗装処理全体に係る時間を短縮することができる。

本発明の一態様に係る塗装装置において、前記管の内部を閉塞するマスキング体を外部から挿入するマスキング設置機構を更に備えていてもよい。

前記の構成によれば、マスキング体によって、管の塗装範囲以外の領域にノズルから吐出した塗料が飛散することを防止することができる。

本発明の一態様に係る塗装装置において、管軸が水平となるように前記管を保持する管保持部を更に備え、前記第２のノズルが前記管保持部に保持された前記管の受口の内面における当該受口の前記管端から最も離れた箇所に塗料を塗布する場合に、前記管端の側から前記挿入の方向に見た当該第２のノズルは、斜め方向に向かって塗料を塗布してもよい。

前記の構成によれば、塗料を真下に吐出する場合と比較して、管の奥に向かって不都合に飛散する塗料の飛散量を抑えることができる。そのため、奥にマスキング体を設置している場合には、当該マスキング体に付着する塗料の量を減少させることができる。

また、前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る管の製造方法は、前記の塗装装置を用いて、管の受口の内面に塗料を塗布する。

前記の構成によれば、前記塗装装置と同様の効果を奏することができる。

本発明の一態様によれば、簡素な塗装動作で、管の受口の内面に塗膜を形成することが可能な塗装装置および、当該塗装装置を用いて管の受口の内面を効率よく塗装する管の製造方法を実現することできる。

本発明の実施形態に係る塗装装置１００および塗装装置１００によって塗装される鋳鉄管１の外観を示す図である。 本発明の実施形態に係る塗装装置１００および塗装装置１００によって塗装される鋳鉄管１の上面図（鋳鉄管１部分は断面図）である。 本発明の実施形態１に係る塗装装置１００のノズルによって鋳鉄管１の内部が塗装される様子を示した図である。 図３のＢ領域の部分拡大図である。 本発明の実施形態で塗装される鋳鉄管１が第１または第３のノズルによって塗装される様子を示した斜視図およびその部分拡大図である。 本発明の実施形態で塗装される鋳鉄管１が第２または第４ノズルによって塗装される様子を示した斜視図およびその部分拡大図である。 本発明の実施形態で塗装される鋳鉄管１が第２または第４ノズルによって塗装される様子を示した斜視図およびその部分拡大図である。 本発明の実施形態に係る塗装装置１００を用いた管の塗装処理の各工程を説明する工程図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態１に係る塗装装置１００の外観を示す斜視図である。図２は、塗装装置１００の上面図を示しており、説明の便宜上、塗装対象である管１を併せて図示しており、管１については受口側の管端およびその近傍を断面として図示している。

＜塗装対象である管＞
ここで先ず、管１について説明する。管１は、略中空円筒形状であり、図２および図３に示すように、受口の端面２（管端）側から、内面に設けられた他の管との接続のための凹凸形状を有する領域Ａ１、領域Ａ１に隣接する領域Ａ２（Ｄ９寸法部）、内面がほぼ平坦な領域Ａ３（直部）が存在する。例えば、管１は、主に水道管として使用されるダクタイル鋳鉄管である。管１は、防錆、水質への影響を防ぐため、その内周面を塗装する必要があり、本実施形態１の塗装装置１００は、その塗装のために用いることができる。なお、塗装装置１００は、領域Ａ１のみに塗装を行い、領域Ａ２および領域Ａ３は塗装対象としない。

管１の内面を塗装する場合には、後述する管保持部４０によって管１を管軸が水平となるように保持しつつ、軸心まわりに回転させて、後述するノズル群１０のノズルの先端部から吐出される塗料を内面に吹きかけて、塗膜を形成する。

なお、塗装装置１００は、管１の受口内面の塗装を２段階に分けて行う。まず、プライマ塗装工程としてジンクリッチ系（亜鉛）塗料を塗布する塗装処理を行い、その後、本塗装工程としてエポキシ樹脂等の合成樹脂塗料を塗布する塗装処理を行う。

（１）塗装装置の構成
塗装装置１００は、先述の管１の受口の内面を塗装する装置である。詳細には、管１の受口の内面の、凹凸形状に形成された領域を塗装する装置である。

塗装装置１００は、図１に示すように、ロボットアーム１６の先端に取り付け可能な支持体２０と、塗料を吐出するノズル１１〜１４を有するノズル群１０とを備えている。以下、塗装装置１００の各部について、説明する。

＜ロボットアーム＞
ロボットアーム１６は、先端に支持体２０を取り付け可能であり、この支持体２０を介してノズル群１０を取り付けることができる。

ロボットアーム１６は、制御部（図示せず）によって、その動作を制御され、先端部分が上下左右前後方向に移動することができる。図１、図２に示すように、ここで「上下方向」とは鉛直方向をいう。また、「前後方向」とは、ノズル群１０が管１の管内に挿入されるために管１に近づく方向を「前方向」、その反対方向を「後方向」で規定される方向をいう。また、「左右方向」とは、先の「上下方向」および「前後方向」に対して直交する方向をいう。

図１に示すように、ロボットアーム１６の前方には、管１の管端の端面２までの距離Ｌを計測する距離センサ１５が備えられている。距離センサ１５により、管１に対してノズル群１０を適切な位置に位置決めすることができる。なお、管１の位置決め装置の一例である流れ止めローラを用いて管１の位置を精度よく位置決めできる場合は、距離センサ１５を省略しても良い。

図１および図２は、塗装処理が行われていない状態でのロボットアーム１６、支持体２０、ノズル群の位置を示している。なお、図２では、塗装処理が行われていない状態（以下、初期状態と称する）でのロボットアーム１６、支持体２０、ノズル群１０の位置を実線で示し、塗装処理が行われている状態のロボットアーム１６、支持体２０、ノズル群１０の位置を点線で示す。初期状態から塗装処理が開始されると、ロボットアーム１６は、初期状態の時の位置（以下、初期位置と称する）の支持体２０および支持体２０に取り付けられているノズル群１０を管１に向かって前進させて、塗装処理に使われるノズル（図２ではノズル１１）を管１内に挿入する。塗装処理の間は、ロボットアーム１６が管１の端面２に向かって後退する。これに伴って、管内に挿入されたノズルも管内を後方に向かって移動し、塗装処理が管内の前方から後方に向かって進行する。挿入されたノズルが管１の端面２の位置に到達した後は、ロボットアーム１６は、支持体２０およびノズル群１０を再び図２の実線で示した初期位置に戻す。

＜支持体＞
支持体２０は、複数のノズルからなるノズル群を支持し、ロボットアーム１６の先端に取り付けることができる。本実施形態では、支持体２０には、その下端に４本のノズル１１〜１４が取り付けられている。各ノズルについては後述する。

支持体２０は、ロボットアーム１６によって、ロボットアーム１６との接続点を中心にして、時計回り、反時計回りに自在に回転することができる。したがって、図２に点線で示すように、塗装装置１００により管１の内面の塗装処理を実行する場合には、ロボットアーム１６に取り付けられた支持体２０を回転させて、塗料を吐出するノズル（図２の場合は、ノズル１１）を前方に配置させることができる。

＜ノズル群＞
ノズル群１０は、ノズル１１〜１４の４本のノズルから構成される。ノズル１１〜１４はそれぞれ、塗料を吐出する先端部１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａを、支持体２０から各先端部まで延びるエクステンションの先端に有している。本実施形態では、図２に示すように、上面視において、４本のノズル１１〜１４は互いに略９０度の角度を持って支持体２０の周りに放射状に拡がる方向に配置されている。

ノズル群１０は、ロボットアーム１６によって位置および姿勢が変化し、後述する第１塗装工程〜第４塗装工程の各塗装工程では、４本のノズルのうち、１本のノズルのみが、塗装処理に用いられる。なお、ノズルの本数、およびノズル同士の相対的な配置関係には、上述のものに限定されない。

上記４本のうち、第１のノズル１１および第２のノズル１２は、第１の塗料を吐出し、第３のノズル１３および第４のノズル１４は、第１の塗料とは異なる第２の塗料を吐出する。例えば、第１のノズル１１と第２のノズル１２は、プライマ塗装用ノズルであり、ジンクリッチ系塗料を吐出する。また、第３のノズル１３と第４のノズル１４は、本塗装用ノズルであり、エポキシ樹脂塗料等の合成樹脂塗料を吐出する。本実施形態では、ジンクリッチ系塗料、合成樹脂塗料とも水性塗料であるが、有機溶剤を用いた塗料（溶剤系塗料）を使用してもよい。塗料の吐出方法としては、エア式、エアレス式どちらであってもよいが、エアレス式は吐出した塗料の飛散が少なく、集塵機等の付帯設備が簡素化でき、設備を小型化ができることから、エアレス式が好ましい。

第１の塗料を吐出する第１のノズル１１と第２のノズル１２は、互いに異なる方向に第１の塗料を吐出する。また、第２の塗料を吐出する第３のノズル１３と第４のノズル１４も、互いに異なる方向に第２の塗料を吐出する。これについて、図４を用いて詳述する。

図４には、管１の受口の内面が各ノズルによって塗装される様子を示した部分拡大断面図である。なお、本実施形態では、第１の塗料を吐出する第１のノズル１１と、第２の塗料を吐出する第３のノズル１３とが同じ構造のノズルであり、第１の塗料を吐出する第２のノズル１２と、第２の塗料を吐出する第４のノズル１４とが同じ構造のノズルである。そのため、以下では、構造の異なる第１のノズル１１と第２のノズル１２とを例に挙げて、これらの違いを説明する。

第１のノズル１１の塗料を吐出する先端部１１ａは、先端部１１ａを管１の管内に挿入した状態において鉛直方向下方に対して、後方（管端の端面２側）に傾斜しているか、鉛直方向下方に向いている。第１のノズル１１の塗料を吐出する先端部１１ａからの塗料の吐出方向は、鉛直方向下方に対して後方（管端の端面２側）に傾斜した方向となるか、鉛直方向下方となる。これにより、管１の受口内面の凹凸形状の表面のうちの、管１の奥を向いた面（図４のｆ１）に向かって塗料を塗布することができる。また、管軸に沿った面（図４のｆ２の一部）にも塗料を塗布することができる。好ましくは、第１のノズル１１からの塗料の吐出方向は、鉛直方向に対して管１の後方に０°超え、３０°以下の範囲で傾いているか、０°である。なお、後述する第１マスキング体３１の中央付近には切込みが形成されおり、第１のノズル１１の先端部１１ａは第１マスキング体３１の切込みに食い込むことができる。以上は、第３のノズル１３も同様である。

一方、第２のノズル１２の塗料を吐出する先端部１２ａは、先端部１２ａを管１の管内に挿入した状態において管１の奥を向いている。第２のノズル１２の塗料を吐出する先端部１２ａからの塗料の吐出方向は、管１の奥（挿入の方向の前方）を向いている。これにより、前記凹凸形状の表面のうちの、管軸に沿った面および前記管端を向いた面（図４のｆ２およびｆ’２）に向かって塗料を塗布することができる。以上は、第４のノズル１４も同様である。

つまり、図４に示すように、第１のノズル１１および第３のノズル１３（先端部１１ａ，１３ａ）は、ノズル群１０の挿入の方向に沿った軸（管軸と同軸）に対して垂直な方向よりも当該挿入の方向の後方に傾斜した方向に塗料を吐出し、第２のノズル１２および第４のノズル１４（先端部１２ａ，１４ａ）は、前記挿入の方向に沿った軸に対して垂直な方向よりも当該挿入の方向の前方に傾斜した方向に塗料を吐出する。好ましくは、第２のノズル１２からの塗料の吐出方向は、鉛直方向に対して管１の前方に０°超え、６０°以下の範囲で傾いている。

このように、塗料の吐出方向の異なる複数のノズルを用いて塗装処理を行うことによって、管１の受口内面の凹凸形状の表面全域に塗料を吐出して塗装することができる。

ノズルの位置（高さ、水平方向）は、管１の口径、管種に応じて、適宜調整することが可能である。更に、吐出した塗料が管１の回転方向に対し、垂直になるように塗料の吐出方向を調整することで、塗装の歩留まりを向上させることができる。

図５の上側は、管１を第１のノズル１１によって塗装する様子を示した斜視図であり、図５の下側は、第１のノズル１１の先端部１１ａから吐出される塗料の吐出パターンを２種類示した拡大図である。なお、以下の内容は、第３のノズル１３の先端部１３ａも同様である。

図５の上側に示すように、第１のノズル１１の先端部１１ａからは、図５の下側の左に示すように塗料をコーン状のパターンで吐出することも、図５の下側の右に示すように塗料を扇形状（シート状）吐出することもできる。なお、塗料をコーン状に吐出するよりも扇形状に吐出することがより好ましい。塗料を扇形状のパターンで吐出することにより、管１の内面の凹部（シート状溝）５の周方向に対し垂直に塗装することができ、凹部５の角部分等の塗料が付着しにくい箇所も効率よくより均一に塗装することが可能になり、塗装時間を短縮することができる。

一方、図６の上側は、管１を第２のノズル１２によって塗装する様子を示した斜視図であり、図６の下側は、第２のノズル１２の先端部１２ａから吐出される塗料の吐出パターンを示した拡大図である。なお、以下の内容は、第４のノズル１４の先端部１４ａも同様である。

第２のノズル１２の先端部１２ａからは、吐出パターンがコーン形状ではなく、扇形状（シート状）に塗料を噴射する。

また、図７の上側は、管端から最も離れた箇所、即ち第１マスキング体３１と凹部５との境界の箇所ｆ’２を、第２のノズル１２によって塗装する様子を示した斜視図であり、図７の下側は、このときの第２のノズル１２の先端部１２ａから吐出される塗料の吐出パターンを示した拡大図である。

箇所ｆ’２を塗装する場合には、管端の側からノズル群１０の挿入の方向に見た第２のノズル１２は、真下方向ではなく斜め方向、具体的には斜め下方向に向かって塗料を塗布する。これにより、先端部１２ａからの扇形状の吐出幅が、図７の下側に示すように、凹部５を横断するかたちとなり、第１マスキング体３１に付着する塗料の量を減少させつつ、箇所ｆ’２とその凹部５に効率よくより均一に塗装することができる。

また、第１の塗料を吐出する第１のノズル１１と第２のノズル１２とは、先端部１１ａ，１２ａの高さが互いに異なっていてもよい。また、第２の塗料を吐出する第３のノズル１３と第４のノズル１４とは、先端部１３ａ，１４ａの高さが互いに異なっていてもよい。ここでいう高さとは、或る基準位置から鉛直方向に沿った軸方向における長さをいい、管１の内面の或る箇所を基準位置としたときの当該基準位置との離間距離に相当する。例えば、第１の塗料を吐出する第１のノズル１１と第２のノズル１２とを用いて説明すれば、第１のノズル１１の先端部１１ａよりも第２のノズル１２の先端部１２ａは高さが高くても良い。要するに、第２のノズル１２の先端部１２ａのほうが、管１の内面の塗布対象領域から離間している。この場合、第２のノズル１２の先端部１２ａのほうが、塗布対象領域において第１のノズル１１の先端部１１ａよりも広域に塗料を塗布することができる。また、受口の平面部の塗料が付きやすい箇所には管１の内面から離して（高い位置から）塗布を行うことで、広域に塗料を塗布することができ塗装時間を短縮することができる。また、塗装溜りを少なくすることができ、塗装膜厚をより均一にすることができる。一方、受口の溝部の塗料が付きにくい箇所には管１の内面に近づけて（低い位置から）塗布を行うことで、塗料が付きにくい箇所であっても、塗り漏れをなくし、且つ、十分な膜厚を確保することができる。

＜マスキング設置機構＞
塗装装置１００は、管１の内部を閉塞する第１マスキング体３１および第２マスキング体３２を管１の外部から挿入するマスキング設置機構１８を更に備えている。前述したように、管１の内面のうち、凹凸形状のある受口の端面２付近の領域Ａ１にのみ塗装処理を行い、領域Ａ１より奥に位置するＤ９寸法部の領域Ａ２、直部の領域Ａ３には塗装処理を行わない。このため、領域Ａ１に対する塗装処理中に、塗料が領域Ａ２、領域Ａ３に飛散、付着するのを防ぐ必要がある。このため、マスキング設置機構１８が用いられる。

マスキング設置機構１８は、第１マスキング体３１、第２マスキング体３２、およびマスキング移動機構１７から構成される。第１マスキング体３１および第２マスキング体３２は、管１のそれぞれが設置される位置の内径よりも径の小さい円盤状の鉄板である。なお、上述したように第１マスキング体３１の中央付近には、管１の管端から最も離れた凹部分の箇所ｆ１、ｆ２を第１のノズル１１または第３のノズル１３によって塗装する場合に、第１のノズル１１または第３のノズル１３が食い込むことのできる切り込みが形成されている。マスキング移動機構１７は、第１マスキング体３１および第２マスキング体３２を互いに平行に保持しつつ、管１の端面２から管軸方向に管１の奥側へ移動させる。塗装処理を開始する前に、まず、マスキング移動機構１７によって、第１マスキング体３１および第２マスキング体３２を、管１の内部の所定位置に設置する。所定位置では、第１マスキング体３１が領域Ａ１と領域Ａ２との境界位置に設置され、第２マスキング体３２が領域Ａ２と領域Ａ３の境界位置に設置される。

＜待機台＞
待機台２６は、塗装処理を行っていない状態のとき、即ち、ノズル群１０が初期状態にあるとき、ノズル群１０の先端部１１ａ〜１４ａを載置するための台である。

本実施形態の待機台２６には、初期状態の各ノズル１１〜１４の先端部（チップ）１１ａ〜１４ａを水に浸漬させるための第１〜第４浸漬槽２１〜２４が設けられている。ここで、本実施形態の塗装装置１００において用いられる塗料として、水性の塗料を用いる。そのため、第１〜第４浸漬槽２１〜２４の水に先端部（チップ）１１ａ〜１４ａを浸漬させることによりノズル群１０が初期状態で待機している間に先端部１１ａ〜１４ａにおいて塗料が乾燥することによるノズルの閉塞を防ぐことができる。なお、溶剤系塗料を使用する場合には、第１〜第４浸漬槽に有機溶媒を入れてもよい。

＜ドライヤ＞
塗装装置１００は、更に、管１の奥に向かって温風を送るドライヤ２５を備えている。ドライヤ２５から送られる温風によって、各ノズルから塗布された塗料を乾燥させることができるとともに、管１内部に配置された第１マスキング体３１および第２マスキング体３２に付着した塗料を乾燥させる。温風を用いることにより、塗料の乾燥時間を短縮し、次工程（本塗装）までの待機時間を短縮できる。第１マスキング体３１および第２マスキング体３２の表面に付着した塗料を乾燥させ、固着させることにより、第１マスキング体３１および第２マスキング体３２の表面から塗料が滴って、管１の所望の箇所以外の箇所に塗料が付着するのを防ぐことができる。

ドライヤ２５は、図１に示すように、待機台２６上の前方中心付近に配置されている。しかしながら、配置位置はこれに限定されるものではなく、また、待機台２６ではなく、別体の支持手段によって支持されていてもよい。

＜管保持部＞
管保持部４０は、管１を管軸が水平となるように保持しつつ、軸心まわりに回転させる。そして、管保持部４０は、ノズル群１０の挿入方向と略同軸上に管軸が位置するように管１を保持できる。なお、管保持部４０は、管１を、塗装装置１００によって塗装される位置に搬送する搬送機能を有していても良い。例えば、管１の管軸がノズル群１０の挿入方向と略同軸上に位置するように、別の位置から管１を搬送（搬入）し、その後、塗装装置１００によって塗装された管１を、当該略同軸上の位置から別の位置に搬送（搬出）する構成としてもよい。

（２）塗装装置の動作
次に、前記塗装装置１００における塗装処理の流れを、図８を参照して説明する。図８は、本発明の実施形態１に係る塗装装置１００を用いた塗装方法の各工程を説明する工程図である。なお、以下の各工程における各構成の動作については、図示しない制御装置による制御を受けて行なわれる。

塗装装置１００を用いた塗装方法は、塗料の塗布を開始するまでの塗装準備工程と、塗料を塗布する塗布工程と、塗料の塗布を完了してからの塗装終了工程とを含む。また、当該塗布工程には、本塗装に先立っておこなうプライマ塗装をおこなうプライマ塗装工程と、その後の本塗装工程とが含まれる。更にプライマ塗装工程および本塗装工程はそれぞれ、第１塗装工程および第２塗装工程を含む。

＜塗装準備工程＞
まず、管１を塗装装置１００に搬入する前に加熱する。管１の温度が適温に達したら、管１を塗装装置１００に搬入し、塗装装置１００の管保持部４０に設置し、管軸が水平となるように管１を保持する。

ステップＳ１０において、軸心周りに回転させる。次に、ステップＳ１２において、マスキング設置機構１８によって、マスキング体３１、３２を管１内の所定位置に設置する。続いて、ステップＳ１４において、管１内部のマスキング体３１、３２の奥から管の端面２に向けて送風を開始するとともに、ドライヤ２５からの温風の送風を開始する。次に、ステップＳ１６において、ロボットアーム１６が、ノズル１１〜１４をそれぞれ第１〜第４浸漬槽２１〜２４から引き揚げ、ノズル１１〜１４を振動させることによって先端部１１ａ〜１４ａに付着した水の水切りを行う。以上で、塗装準備工程が完了する。

＜塗装工程＞
＜プライマ塗装工程＞
＜第１塗装工程＞
ノズル１１〜１４の先端部１１ａ〜１４ａの水切りが終わると、ステップＳ１８において、ロボットアーム１６が、支持体２０を管１に向かって前進させる。このとき、図２の実線に示すように、ノズル群１０を第１〜第４浸漬槽２１〜２４から引き揚げた状態から、支持体２０が回転して、図２の点線で示すように、第１のノズル１１が前方に来るように移動させる。ロボットアーム１６が前進して、第１のノズル１１の先端部１１ａを管１内に挿入し、管１内に設置された第１マスキング体３１近傍まで前進させると、前進を停止し、ステップＳ１８を終了する。ここで、先述の支持体２０の回転は、初期位置においておこなってもよいが、初期位置から管の端面２近傍まで前進する間に行ってもよい。第１のノズル１１と管１との相対位置は、ロボットアーム１６に取り付けられた距離センサ１５により、先述の距離Ｌを計測することによって求められ、第１のノズル１１の位置を正確に位置決めすることができる。

続いて、ステップＳ２０では、第１のノズル１１の先端部１１ａから第１の塗料（ジンクリッチ系塗料）を吐出する。先述のように第１のノズル１１の先端部１１ａから吐出される第１の塗料は、管１の奥を向いた面（図４のｆ１）に塗布される。より詳細には、ステップＳ２０では、ロボットアーム１６がノズル群１０を後方に向かって一定の速度で後退させながら、第１のノズル１１の先端部１１ａから第１の塗料を吐出する。第１のノズル１１の先端部１１ａが管の端面２の位置まで到達したら、ロボットアーム１６は、更にノズル群１０を後退させ、第１のノズル１１を管内部から引き出す。ここで、第１のノズル１１からの塗布をおこなうプライマ塗装の第１塗装工程が終了する。

＜第２塗装工程＞
ステップＳ２０が終了したら、ステップＳ２２に移行し、第２塗装を開始する。ステップＳ２２では、ロボットアーム１６に取り付けられた支持体２０が回転して、第２のノズル１２を前方に配置させるとともに、支持体２０を、管１の端面２に向かって再び前進させる。第２のノズル１２の先端部１２ａを管１内に挿入し、管１内に設置された第１マスキング体３１近傍まで前進させると、前進を停止し、ステップＳ２２を終了する。なお、ステップＳ２２は、前方に位置するノズルがステップＳ１８のそれとは異なる点以外、ステップＳ１８と同じであるため、説明を省略する。

続いて、ステップＳ２４では、第２のノズル１２の先端部１２ａから第１の塗料（ジンクリッチ系塗料）を吐出する。先述のように第２のノズル１２の先端部１２ａから吐出される第１の塗料は、管軸に沿った面および管端を向いた面（図４のｆ２およびｆ’２）に塗布される。第１マスキング体３１と凹部５との境界の箇所ｆ’２を塗装する際には、先述のように真下方向に向いた第２のノズル１２を斜め下方向に傾けて第１の塗料を吐出する。

ステップＳ２４では、ロボットアーム１６がノズル群１０を後方に向かって一定の速度で後退させながら、第２のノズル１２の先端部１２ａから第１の塗料を吐出する。第２のノズル１２の先端部１２ａが管の端面２の位置まで到達したら、ロボットアーム１６は、更にノズル群１０を後退させ、第２のノズル１２を管１内部から引き出す。ここで、第２のノズル１２からの塗布をおこなうプライマ塗装の第２塗装工程が終了する。

以上の第１塗装工程および第２塗装工程で、プライマ塗装工程が終了する。

プライマ塗装工程で使用されるジンク塗料は水性であり、速乾性があるため、数秒で乾燥する。したがって、プライマ塗装工程後、比較的早期に本塗装工程を開始することができるが、本塗装を行う前に、プライマ塗装を乾燥させるための乾燥工程を設けても良い。乾燥工程を設ける場合には、ノズル群１０を初期位置に戻し、各先端部１１ａ〜１４ａを第１〜第４浸漬槽２１〜２４の水に浸漬させて、乾燥を防ぐ。

＜本塗装＞
＜第１塗装工程＞
本塗装工程を開始すると、ステップＳ２６として、ロボットアーム１６に取り付けられた支持体２０が回転して、第３のノズル１３を前方に配置させるとともに、支持体２０を、管１の端面２に向かって再び前進させる。第３のノズル１３の先端部１３ａを管１内に挿入し、管１内に設置された第１マスキング体３１近傍まで前進させると、前進を停止し、ステップＳ２６を終了する。なお、ステップＳ２６は、前方に位置するノズルがステップＳ１８のそれとは異なる点以外、ステップＳ１８と同じであるため、説明を省略する。

続いて、ステップＳ２８では、第３のノズル１３の先端部１３ａから第２の塗料（合成樹脂塗料）を吐出する。先述のように第３のノズル１３の先端部１３ａから吐出される第２の塗料は、第１のノズル１１の先端部１１ａから吐出される第１の塗料と同じく、管１の奥を向いた面（図４のｆ１）に塗布される。

より詳細には、ステップＳ２８では、ロボットアーム１６がノズル群１０を後方に向かって一定の速度で後退させながら、第３のノズル１３の先端部１３ａから第２の塗料を吐出する。第３のノズル１３の先端部１３ａが管の端面２の位置まで到達したら、ロボットアーム１６は、更にノズル群１０を後退させ、第３のノズル１３を管内部から引き出す。こで、第３のノズル１３からの塗布をおこなう本塗装の第１塗装工程が終了する。

＜第２塗装工程＞
ステップＳ２８が終了したら、ステップＳ３０に移行し、第２塗装を開始する。ステップＳ３０では、ロボットアーム１６に取り付けられた支持体２０が回転して、第４のノズル１４を前方に配置させるとともに、支持体２０を、管１の端面２に向かって再び前進させる。第４のノズル１４の先端部１４ａを管１内に挿入し、管１内に設置された第１マスキング体３１近傍まで前進させると、前進を停止し、ステップＳ３２を終了する。なお、ステップＳ３０は、前方に位置するノズルがステップＳ１８のそれとは異なる点以外、ステップＳ１８と同じであるため、説明を省略する。

続いて、ステップＳ３２では、第４のノズル１４の先端部１４ａから第２の塗料（合成樹脂塗料）を吐出する。先述のように第４のノズル１４の先端部１４ａから吐出される第２の塗料は、管軸に沿った面および管端を向いた面（図４のｆ２およびｆ’２）に塗布される。第１マスキング体３１と凹部５との境界の箇所ｆ’２を塗装する際には、先述のように真下方向に向いた第４のノズル１４を斜め下方向に傾けて第２の塗料を吐出する。

ステップＳ３２では、ロボットアーム１６がノズル群１０を後方に向かって一定の速度で後退させながら、第４のノズル１４の先端部１４ａから第２の塗料を吐出する。第４のノズル１４の先端部１４ａが管の端面２の位置まで到達したら、ロボットアーム１６は、更にノズル群１０を後退させ、第４のノズル１４を管１内部から引き出す。ここで、第４のノズル１４からの塗布をおこなう本塗装の第２塗装工程が終了する。

合成樹脂塗料はジンク塗料に比べると粘度が低いため、本塗装の第１塗装工程および第２塗装工程では、プライマ塗装の第１塗装工程、第２塗装工程に比べ、ノズルの先端部を塗装面から離した位置から塗装を行うことができる。

上記の実施形態ではロボットアーム１６を後退させることで管内面を塗装する方法を例にして説明した。しかし、本発明に係る方法はこれに限定されるものではなく、ロボットアーム１６を後退させず、所定の位置から、ノズルの高さまたはノズルからの塗料の吐出方向を変えて複数回塗料を吐出することで管内面を塗装してもよい。

＜塗装終了工程＞
ステップＳ３２が終了したら、ステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４では、管１とマスキング体３１、３２との隙間からの送風を停止するとともに、ドライヤ２５からの温風の送風を停止する。その後、ステップＳ３６でマスキング設置機構１８を管１から取り外す。なお、これは一例であり、送風の停止と、マスキングの取り出しとは、順序は問わない。

ステップＳ３８で、管１の回転を終了する。最後に、管１を塗装装置１００から搬出する。

以上により、塗装装置１００による塗装処理が終了する。本実施形態の塗装方法によれば、互いに異なる方向に塗料を吐出する複数のノズルを用いることにより、凹凸形状のある管内面であっても、精度よく塗膜を形成することができる。また、本実施形態では、水性塗料が使用されるため、短時間で塗膜が乾燥する。したがって、プライマ塗装工程の終了後、乾燥工程を設けず直ぐに本塗装工程を開始することも可能である。このように短時間でプライマ塗装と本塗装を行うことができるため、プライマ塗装後、管１の温度が下がる前に、同じステーションで本塗装を開始することでき、管１の加熱時間をも短縮することができる。したがって、管の製造方法においてこの塗装方法を採用すれば、管の生産性向上に寄与する。

〔実施形態２〕
上記実施形態１では、プライマ塗装、本塗装とも、２種類の異なるノズルを１度ずつ使用して塗装する場合を例に説明した。本発明の実施形態はこれに限定されず、プライマ塗装、本塗装とも、更なる塗装処理工程を追加してもよい。以下、これを追加塗装工程と称して説明する。

追加塗装工程は、プライマ塗装のステップ２４の後に行われる工程として、再び、第２のノズル１２を使用し、ロボットアーム１６によって、ノズルの先端部１２ａの塗装面からの高さを変えて、ステップ２４に比べて塗装面から離れた位置から第１の塗料を吐出する。これにより、広範囲に第１の塗料を吹き付けて、プライマ塗装の塗膜を、より確実に領域Ａ１全面に形成することができる。

追加塗装工程は、本塗装のステップ３２にも、第２の塗料を用いて行なっても良い。なお、先述のようにロボットアーム１６を傾けることによって、吐出方向を傾けて、塗装面に対して斜めに塗料を吹きかけてもよい。

〔ソフトウェアによる実現例〕
塗装装置１００の制御ブロック（特に先述の制御装置）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、塗装装置１００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 管
５ （管内面の）凹部
１０ ノズル群
１１ 第１のノズル
１１ａ （第１のノズルの）先端部
１２ 第２のノズル
１２ａ （第２のノズルの）先端部
１３ 第３のノズル
１３ａ （第３のノズルの）先端部
１４ 第４のノズル
１４ａ （第４のノズルの）先端部
１５ 距離センサ
１６ ロボットアーム
１７ マスキング移動機構
１８ マスキング設置機構
２０ 支持体
２１ 第１浸漬槽
２２ 第２浸漬槽
２３ 第３浸漬槽
２４ 第４浸漬槽
３１ 第１マスキング体
３２ 第２マスキング体
４０ 管保持部
１００ 塗装装置

Claims (10)

1. 管の受口の内面を塗装する塗装装置であって、
   ロボットアームの先端に取り付け可能な支持体と、前記内面に向けて塗料を吐出するノズルを複数有するノズル群と、を備え、
   前記ノズル群は、互いに異なる方向に塗料を吐出するように前記支持体に取り付けられており、
   前記支持体は、前記ロボットアームとの接続点を中心にして回転可能であり、
   前記ノズル群の各ノズルは互いに、前記支持体の周りに異なる位置に配置されている、
   ことを特徴とする塗装装置。
2. 前記ノズル群は、１つの前記ノズルが前記管の受口に挿入して塗料の吐出を終えて当該管の受口から出た後に、前記支持体の前記回転によって、別の１つのノズルが前記受口に挿入して塗料の吐出を終えて当該管の受口から出る構成となっている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の塗装装置。
3. 前記ノズル群は、第１のノズルおよび第２のノズルを少なくとも有しており、
   前記第１のノズルは、前記受口の内面に設けられた他の管との接続のための凹凸形状の表面のうちの、前記管の奥を向いた面に向かって塗料を吐出し、
   前記第２のノズルは、前記凹凸形状の表面のうちの、前記管の管軸に沿った面および前記管の受口の管端を向いた面に向かって塗料を吐出する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の塗装装置。
4. 前記ノズル群は、前記管の受口の管端から管内部に挿入して、塗料を吐出し、
   前記第１のノズルは、前記挿入の方向に沿った軸に対して垂直な方向に塗料を吐出するか、あるいは、当該垂直な方向よりも当該挿入の方向の後方に傾斜した方向に塗料を吐出し、
   前記第２のノズルは、前記挿入の方向に沿った軸に対して垂直な方向よりも当該挿入の方向の前方に傾斜した方向に塗料を吐出する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の塗装装置。
5. 管軸が水平となるように前記管を保持する管保持部を更に備え、
   前記第２のノズルが前記管保持部に保持された前記管の受口の内面における当該受口の管端から最も離れた箇所に塗料を塗布する場合に、前記管端の側から前記挿入の方向に見た当該第２のノズルは、斜め方向に向かって塗料を塗布する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の塗装装置。
6. 前記第１のノズルおよび前記第２のノズルは、第１の塗料を吐出し、
   前記ノズル群は、互いに異なる方向に塗料を吐出するように前記支持体に取り付けられている第３のノズルおよび第４のノズルを更に有しており、
   前記第３のノズルおよび前記第４のノズルは、前記第１の塗料とは異なる第２の塗料を吐出する、
   ことを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の塗装装置。
7. 前記第１のノズルおよび前記第２のノズルは、
   管の受口の内面を本塗装する前のプライマ塗装に用いるプライマ塗装用の塗料を吐出するか、あるいは、
   管の受口の内面に塗装されたプライマ塗装の膜の上に塗布される本塗装用の塗料を吐出する、
   ことを特徴とする請求項３から６の何れか１項に記載の塗装装置。
8. 前記管の内部を閉塞するマスキング体を外部から挿入するマスキング設置機構を更に備えている、
   ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の塗装装置。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載の塗装装置を用いて、管の受口の内面に塗料を塗布した管の製造方法。
10. 管の受口の内面を塗装する塗装装置であって、
    ロボットアームの先端に取り付け可能な支持体と、塗料を吐出するノズルを複数有するノズル群と、を備え、
    前記ノズル群は、互いに異なる方向に塗料を吐出するように前記支持体に取り付けられており、
    前記ノズル群は、第１のノズルおよび第２のノズルを少なくとも有しており、
    前記第１のノズルは、前記受口の内面に設けられた他の管との接続のための凹凸形状の表面のうちの、前記管の奥を向いた面に向かって塗料を吐出し、
    前記第２のノズルは、前記凹凸形状の表面のうちの、前記管の管軸に沿った面および前記管の受口の管端を向いた面に向かって塗料を吐出し、
    前記第１のノズルおよび前記第２のノズルは、第１の塗料を吐出し、
    前記ノズル群は、互いに異なる方向に塗料を吐出するように前記支持体に取り付けられている第３のノズルおよび第４のノズルを更に有しており、
    前記第３のノズルおよび前記第４のノズルは、前記第１の塗料とは異なる第２の塗料を吐出する、
    ことを特徴とする塗装装置。

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