本發明涉及將涂料噴射成霧狀進行涂裝的涂裝裝置和用于該涂裝裝置的涂裝噴嘴以及使用該涂裝噴嘴和涂裝裝置的涂裝方法。

背景技術：

以往，例如在工廠的生產線上的涂裝工序中，通常使用涂裝用機器人系統等來對被涂裝物進行涂裝。在這種涂裝用機器人系統中，還有在例如專利文獻1中公開的一種具有在支承體上固定多個噴槍的噴槍單元的技術。這種噴槍單元由于能夠改變多個噴槍彼此之間的間隔，例如當多個被涂裝物的間距發生改變時也能夠簡單地應對。另外，在專利文獻2中公開了一種雖為薄膜形成裝置,但當使用多個噴嘴形成薄膜時，將相鄰的噴嘴的配置間隔設定為最佳值的技術。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-103302號公報

專利文獻2：日本特開2013-111512號公報

技術實現要素：

然而，在專利文獻1和專利文獻2記載的涂裝裝置中，為應對被涂裝物的條件發生了變化的情況，僅對噴槍或者噴嘴的間隔進行控制。也即，上述專利文獻中并非是控制涂料的飛散狀況，所以難以應對具有多種形態的被涂裝物的姿勢變更。

本發明是鑒于上述以往的問題而作出的，目的在于提供一種在使用多個涂裝噴嘴對被涂裝物進行涂裝的涂裝裝置中不受被涂裝物的姿勢制約就能夠進行涂裝的涂裝裝置、用于該涂裝裝置的涂裝噴嘴以及涂裝方法。

本發明的涂裝噴嘴的特征在于，具備噴嘴頂端部，其形成有：第1氣體噴出口；多個涂料噴出口，其被分散配置在所述第1氣體噴出口的外側的環狀區域；多個第2氣體噴出口,其被分散配置在所述多個涂料噴出口的外側的環狀區域，通過所述多個第2氣體噴出口向涂裝噴嘴的外部供給氣體的第2氣體供應通道具備被配置于涂裝噴嘴的內部并經由所述多個第2氣體噴出口與外部連通的環狀路徑。

本發明的涂裝噴嘴通過下述方式構成：第2氣體供應通道具備被配置于噴嘴頂端部內部且經由多個第2氣體噴出口與外部連通的環狀通路，該第2氣體供應通道向第2氣體噴出口供應氣體，其中，該第2氣體噴出口是位于涂料噴出口內側及外側的第1氣體噴出口和第2氣體噴出口之中位于外側的氣體噴出口。因而能夠使從第2氣體噴出口噴出的氣體形成為旋流，進而提高了剪斷力，噴出的涂料被細化，能夠實現均勻的涂裝。

在本發明的涂裝噴嘴中，優選為：涂料供應通道具備被配置于涂裝噴嘴的內部且經由所述多個涂料噴出口與外部連通的環狀路徑，該涂料供應通道通過所述多個涂料噴出口向涂漆噴嘴的外部供應涂料。通過這樣的構成，與從第2氣體噴出口噴出的氣體相同，由于從涂料噴出口噴出的涂料也形成為旋流，涂料顆粒因剪切力而被細化，因此能夠實現均勻的涂裝。

在本發明的涂裝噴嘴中，優選：通過所述第1氣體噴出口向涂裝噴嘴的外部供應氣體的第1氣體供應通道從噴嘴后端部向所述噴嘴頂端部延伸，形成與所述第1氣體噴出口的外部連通的路徑，所述第2氣體供應通道具備從噴嘴后端部向所述環狀路徑延伸的延伸供應通道，所述涂料供應通道具備從噴嘴后端部向所述環狀路徑延伸的延伸供應通道，所述第2氣體供應通道的延伸供應通道和所述涂料供應通道的延伸供應通道在所述第1氣體供應通道的周圍以錯開周向位置的方式被配置。通過這種構成，第2氣體供應通道的延伸供應通道與涂料供應通道的延伸供應通道之間不會產生干涉，與將上述兩個延伸供應通道設置在同一側的情況相比，能夠提高空間使用率，有助于小型化。

本發明的涂裝裝置的特征在于具備排列了多個所述本發明的涂裝噴嘴的構造，該涂裝裝置具備：第1調節機構，其調節所述多個涂漆噴嘴的各個涂漆噴嘴的從所述第1氣體噴出口向所述涂漆噴嘴的外部噴出的氣體的噴出量；第2調節機構，其調節所述多個涂裝噴嘴的各個涂漆噴嘴的從所述第2氣體噴出口向所述涂裝噴嘴的外部噴出的氣體的噴出量；以及，控制機構，其對所述第1調節機構和所述第2調節機構分別進行獨立地控制。

在本發明的涂裝裝置中，涂裝裝置是以排列多個所述本發明的涂裝噴嘴的狀態具備這些涂裝噴嘴，并且使多個涂裝噴嘴各自具備調節從第1氣體噴出口噴出的氣體的噴出量的第1調節機構、和調節從第2氣體噴出口噴出的氣體的噴出量的第2調節機構，所以能夠分別地調節從第1和第2氣體噴出口噴出的各氣體的噴出量。另外，由于具備對第1調節機構和第2調節機構分別獨立地進行控制的控制機構，從而能夠對第1調節機構和第2調節機構分別獨立地進行控制,所以能夠自如地控制從各涂裝噴嘴噴出的涂料的模式(噴出量、面積)，進而能夠實現在不受被涂裝物的凹凸、角度等制約的情況下進行涂裝。

在本發明的涂裝裝置中，優選所述控制機構以每個噴涂噴嘴為單位，獨立地對所述多個的涂裝噴嘴的所述第1調節機構和所述第2調節機構進行控制。通過這種構成，由于是以每個涂裝噴嘴為單位，對排列有多個的涂裝噴嘴的第1調節機構和第2調節機構進行控制，由此能夠對各涂裝噴嘴噴出的涂料的模式分別進行控制。

本發明的涂裝方法的特征是使用了所述本發明的涂裝裝置，在該涂裝方法中，通過調節從所述第1氣體噴出口噴出的氣體的噴出狀態以及從所述第2氣體噴出口噴出的氣體的噴出狀態，來控制從所述涂料噴出口噴出的涂料的噴出狀態。

本發明的涂裝方法是使用所述本發明的涂裝裝置的涂裝方法，通過獨立地控制從各涂裝噴嘴的第1氣體噴出口和第2氣體噴出口噴出的氣體的噴出狀態，調節涂料的噴出狀態，能夠在實現不受被涂裝物的姿勢制約的情況下進行涂裝。

附圖說明

圖1是概括地表示涉及本實施方式的涂裝裝置的要部的斜視圖。

圖2是表示涉及本實施方式的涂裝噴嘴的一個例子的斜視圖。

圖3是表示涉及本實施方式的涂裝噴嘴的截面圖。

符號說明

10涂裝裝置

12機器人臂

14涂裝噴嘴單元

18涂裝噴嘴

20第1氣體噴出口

21管狀構件

21a第1氣體供應通道

22涂料噴出口

23涂料供應通道

24第2氣體噴出口

25第2氣體供應通道

26第3氣體噴出口

27第3氣體供應通道

30控制部

32機器人臂控制部

34涂裝噴嘴控制部(控制機構)

具體實施方式

下面，參照附圖對本發明的涂裝噴嘴、涂裝裝置以及涂裝方法進行詳細地說明。

圖1是概念性地表示本實施方式的涂裝裝置的要部的圖。圖1中所示的涂裝裝置10具備機器人臂12，該機器人臂12的頂端能夠朝上下方向和水平方向移動，并能夠進行旋轉動作，在機器人臂12的端部上安裝有涂裝噴嘴單元14。在涂裝噴嘴單元14中，機臺16上具備多個(5個)涂裝噴嘴18，5個涂裝噴嘴18在機臺16的表面上被等間隔地配置在直線上。另外，涂裝噴嘴18的個數和配置形態也可以進行各種各樣的更改。例如，也可以使6個涂裝噴嘴18在同一圓環上被等間隔地配置。并且，由于機器人臂12能夠進行上述的動作，所以涂裝噴嘴單元14能夠通過機器人臂12的動作自如地控制涂裝噴嘴單元14的角度和位置。另外，由于可以采用公知的機器人臂，所以省略對機器人臂的構成的說明。

涂裝裝置10具備控制機器人臂12和涂裝噴嘴單元14的控制部30。控制部30具有：控制機器人臂12的動作的機器人臂控制部32和涂裝噴嘴控制部(控制機構)34，涂裝噴嘴控制部34控制涂裝噴嘴單元14的各涂裝噴嘴18的涂料噴出模式和涂料噴出的開/關。

對被裝備于涂裝噴嘴單元14上的涂裝噴嘴18進行說明。如圖2所示，在涂裝噴嘴18的大致圓形的噴嘴頂端部處，第1氣體噴出口20被設置于噴嘴頂端部的中心部。并且，多個涂料噴出口22以在周向上例如以具有旋轉對稱性的方式或者有規則地分散配置于第1氣體噴出口20的外側的環狀區域。進一步地，多個第2氣體噴出口24在周向上例如以具有旋轉對稱性的方式或者有規則地分散配置于多個涂料噴出口22的外側的環狀區域。更具體地，輪狀構件19以其頂端露出于涂裝噴嘴18的狀態嵌合于涂裝噴嘴18的頂端部上(參照圖3)，該輪狀構件19上設置有后述的第1氣體噴出口20和涂料噴出口22。另外，在涂裝時，涂裝噴嘴18并非旋轉使用，而是在機臺16上以靜止的狀態被使用。各涂料噴出口22和第2氣體噴出口24的個數、直徑(或者開口橫截面積)以及配置形態，可以進行各種各樣的更改。例如，多個涂料噴出口22也可以在同一圓環上被不規則地配置。同樣地，多個第2氣體噴出口24也可以在同一圓環上被不規則地配置。

圖3是沿圖2的ⅲ-ⅲ線的涂裝噴嘴18的截面圖。涂裝噴嘴18具備噴嘴主體18a和覆蓋噴嘴主體18a的殼體18b。在噴嘴主體18a中配設有第1氣體供應通道21a、涂料供應通道23以及第2氣體供應通道25。第1氣體供應通道21a以及第2氣體供應通道25與無圖示的氣體供給源連接，涂料供應通道23與無圖示的涂料供給源連接。另外，如圖3所示，第1氣體供應通道21a形成于固定于噴嘴主體18a內的管狀構件21的內部。

如上所述，如圖2所示，在殼體18b中嵌合有輪狀構件19，該輪狀構件19上形成有位于中心部的單個第1氣體噴出口20和位于第1氣體噴出口20的外側的環狀區域的多個涂料噴出口22(參照圖3)。在多個涂料噴出口22的外側的環狀區域中形成有多個第2氣體噴出口24，第1氣體供應通道21a與第1氣體噴出口20連通，涂料供應通道23與多個涂料噴出口22連通，第2氣體供應通道25與多個第2氣體噴出口24連通。另外，在噴嘴主體18a上形成有陽螺紋28，在殼體18b上形成有陰螺紋29，噴嘴主體18a與殼體18b通過陽螺紋28和陰螺紋29的螺合來固定。

如圖3所示，第1氣體供應通道21a從噴嘴后端部朝向噴嘴頂端部延伸，構成與第1氣體噴出口20的外部連通的線狀的路徑。也即，來自氣體供給源的氣體流過第1氣體供應通道21a，從第1氣體噴出口20朝向外部噴出。并且，在涂裝時，由涂裝噴嘴控制部34控制氣體從第1氣體噴出口20噴出。

涂料供應通道23具備被配置于噴嘴頂端部的內部且與多個涂料噴出口22的外部連通的環狀路徑23a,該涂料供應通道23通過多個涂料噴出口22向涂裝噴嘴18的外部供應涂料。該環狀路徑23a是當輪狀構件19的第1氣體噴出口20與管狀構件21的第1氣體供應通道21a以相吻合的方式嵌合時在輪狀構件19與管狀構件21之間形成的空間，并且與從噴嘴后端部朝向環狀路徑23a延伸的延伸供應通道23b連通。也即，環狀路徑23a存在于與第1氣體噴出口20的外側的環狀區域相向的位置上，該環狀區域上形成有多個涂料噴出口22。并且，當來自涂料供給源的涂料流過延伸供應通道23b到達環狀路徑23a時，該涂料在環狀路徑23a內回轉的同時從涂料噴出口22噴出。其結果，從被分散地配置的多個涂料噴出口22噴出的涂料成為旋流，提高了剪切力，有助于涂料顆粒的細化。

第2氣體供應通道25具備配置于噴嘴頂端部內部并與多個第2氣體噴出口24的外部連通的環狀通路25a，該第2氣體供應通道25通過多個第2氣體噴出口24向涂裝噴嘴18的外部供應氣體。環狀通路25a與從噴嘴后端部朝向環狀路徑25a延伸的延伸供應通道25b連通。也即，環狀通路25a存在于與涂料噴出口22的外側的環狀區域相向的位置上，該環狀區域上形成有多個第2氣體噴出口24。并且，來自氣體供給源的氣體流過延伸供應通道25b到達環狀通路25a時，在環狀通路25a內回轉的同時從第2氣體噴出口24噴出。其結果，從被分散配置的多個第2氣體噴出口24噴出的氣體形成為旋流，提高了剪切力，有助于涂料顆粒的細化。并且，在涂裝時由涂裝噴嘴控制部34控制氣體從第2氣體噴出口24噴出。

從第1氣體噴出口20噴出的氣體和從涂料噴出口22噴出的涂料的噴射方向分別被調節為朝向涂裝噴嘴18的頂端面的法線方向噴出。因此，從第1氣體噴出口20噴出的氣體與從涂料噴出口22噴出的涂料，在剛剛從各噴出口噴出之后是朝著法線方向前進。與其相比，第2氣體噴出口24以越接近該頂端面越遠離涂裝噴嘴18的頂端面的法線方向的方式向外側傾斜，從第2氣體噴出口24噴出的氣體在形成旋流的同時朝向相對涂料噴嘴18的頂端面的法線方向朝向外側傾斜的方向前進。此時，優選地，上述傾斜方向相對于第2氣體噴出口24的涂裝噴嘴18的頂端面的法線方向的傾斜角θ是0°＜θ≦60°(進一步地優選是5°≦θ≦30°)。

另一方面，涂料供應通道23的延伸供應通道23b和第2氣體供應通道25的延伸供應通道25b被配置于第1氣體供應通道21a的周圍。如圖3所示，優選延伸供應通道23b和延伸供應通道25b以錯開各自的周向位置的方式被配置。通過這樣的構成，第2氣體供應通道25的延伸供應通道25b與涂料供應通道23的延伸供應通道23b互不干擾，與將這延伸供應通道23b，25b設置在同一側的情形相比，提高了空間使用率，有助于小型化。

另一方面，來自氣體供給源的氣體被供應到第1氣體供應通道21a和第2氣體供應通道25中。第1氣體供應通道21a中設置有調節從第1氣體噴出口20噴出的氣體的噴出量的第1調節機構(無圖示)，第2氣體供應通道25中設置有調節氣體從第2氣體噴出口24噴出的氣體的噴出量的第2調節機構(無圖示)。各調節機構是對應于涂裝噴嘴控制部34發來的指示分別電力調節氣體供給源供應的氣體的流量的調節機構。上述調節機構采用電磁閥等。也即，通過分別設置于第1氣體供應通道21a和第2氣體供應通道25的調節機構，能夠調節供應至各氣體供應通道的氣體的流量，并且能夠獨立地調節從各氣體噴出口噴出的氣體的強弱或者開關。

通過以上的構成，在涂裝時，氣體從第1氣體噴出口20及第2氣體噴出口24中噴出，涂料從涂料噴出口22中噴出。此時，從多個涂料噴出口22噴出的涂料因從第1氣體噴出口20噴出的氣體的作用而被微粒化。并且，由于涂料噴出口22被設置于第1氣體噴出口20的周圍且涂料因從第1氣體噴出口20噴出的氣體的負壓作用而被吸引，所以能夠使從第1氣體噴出口20噴出的氣體100％接觸到涂料。而且，通過將從第1氣體噴出口20噴出的氣體的噴出速度設定得比涂料的噴出速度快，能夠促進涂料的微粒化。

另一方面，如上所述，由于從第2氣體噴出口24噴出的氣體在形成旋流的同時向外側擴散，因從第1氣體噴出口20噴出的氣體的作用以如上所述的方式被微粒化的涂料朝向外側擴散地前進。該擴散面積能夠通過從第2氣體噴出口24噴出的氣體的強弱進行控制。具體地，增強從第2氣體噴出口24噴出的氣體時，則涂料的擴散增大，若減弱該氣體時，則擴散變小。因此，通過調節從第2氣體噴出口24噴出的氣體的強弱，能夠改變涂料擴散的面積。

以上，對1個涂裝噴嘴18進行了說明。在本實施方式中，涂裝裝置10中具備5個涂裝噴嘴18。并且，各涂裝噴嘴18的調節機構分別通過涂裝噴嘴控制部(控制機構)34進行獨立地控制。即，各涂裝噴嘴18的涂料的噴出模式能夠通過以下方式而使其在各涂裝噴嘴18上實現不同的形態：該方式是指由涂裝噴嘴控制部34個別獨立地控制各調節機構的方式。5個涂裝噴嘴18噴出的模式可以設定成多種多樣的形態。因此，通過調節從第1氣體噴出口20噴出的氣體的噴出狀態和從第2氣體噴出口24噴出的氣體的噴出狀態，并且通過控制從涂料噴出口噴出的涂料的噴出狀態的同時進行涂裝，能夠在不受被涂裝物的凹凸、角度等制約的情況下進行涂裝。

如圖2所示，涂料噴出口22的形狀是孔狀且被設置有多個。通過這樣的設置，能夠使涂料的液柱變細且通過氣體的作用能夠被高效地霧化。另外，由于通過從第1氣體噴出口22噴出的氣體的作用而被霧化的涂料顆粒能夠從該氣體的流動中偏離后，立即融入到第2氣體噴出口24噴出的氣體的流動中，所以能夠實現不會對由第2氣體噴出口24進行的噴嘴模式的可變性構成阻礙的霧化。

如圖2以及圖3所示，涂裝噴嘴18中進一步配置有多個第3氣體噴出口26。多個第3氣體噴出口26例如以具有旋轉對稱性地或有規則地分散地配置的方式被配置于第2氣體噴出口24的外側的環狀區域的周向上。多個第3氣體噴出口26也可以不規則地被配置在同一圓環上。第3氣體噴出口26與第3氣體供應通道27連通，第3氣體供應通道27與無圖示的氣體供給源連接，氣體供給源供應的氣體經由第3氣體供應通道27從第3氣體噴出口26噴出。并且，通過從第3氣體噴出口26噴出的氣體，能夠進一步地控制涂料顆粒的飛行模式。第3氣體噴出口26與第2氣體噴出口24相同，以越接近該頂端面越遠離涂裝噴嘴18的頂端面的法線方向的方式向外側傾斜。此時，第3氣體噴出口26的上述傾斜方向相對于涂裝噴嘴18的頂端面的法線方向的傾斜角θ優選為0°＜θ≦60°(進一步優選為5°≦θ≦30°)。

在本實施方式的涂裝裝置10中，以上述說明的多個涂裝噴嘴18被設置于機臺16的涂裝噴嘴單元14的狀態進行使用，該涂裝噴嘴單元14被安裝于機器人臂12的頂端。因此，在對被涂裝物進行涂裝時，涂裝噴嘴單元14能夠通過機器人臂12自如地改變其姿勢。另外，在各涂裝噴嘴18中，從第1氣體噴出口20噴出的氣體的噴出狀態與從第2氣體噴出口24噴出的氣體的噴出狀態被獨立地控制。因此，通過在控制機器人臂12的姿勢的同時，獨立地控制從各涂裝噴嘴噴出的涂料的噴出狀態，能夠在不受涂裝物的姿勢的制約的情況下進行廣范圍的涂裝。另外，通過開關各涂裝噴嘴18的噴出，能夠改變涂裝裝置10的整體模式。另外，能夠實現各涂裝噴嘴的吐出量的恒定，同時能夠在不受模式和/或吐出量的影響的情況下保持一定的涂裝品質。

在本實施方式的涂裝裝置10中，設置了多個涂料噴出口22。若要增大涂料噴出量，則可以通過進一步地增加涂料噴出口來實現。