JPH1066913A - 凹凸面をもつ板状材の塗装方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプレーコーティング法を使用しながら塗装
量の制御や保守管理を容易にし、作業性を向上した、凹
凸面をもつ板状材の塗装方法および装置を提供する。 【解決手段】 塗料タンク９に連結された複数の噴射ノ
ズル２を被塗装用板状材Ｍの被塗装面に対面させ、噴射
ノズル２が塗料タンク９に連結する連結路の途中に各噴
射ノズル毎にギヤポンプ６を取り付け、各ギヤポンプ６
による塗料供給量を制御部１０により選択的に制御し、
噴射ノズル２から塗料を噴射して被塗装面を塗装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、凹凸面を有する板
状材をスプレーコーティング法により塗装する方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建物の外壁材や内壁材などに使用する建
材には、意匠性や耐候性などの商品価値を向上する目的
で種々の塗装が施されている。このような建材に対する
塗装作業は、表面が平坦な建材の場合は比較的容易であ
るが、表面に２〜１０mm程度の凹凸を有する建材の場合
は凹凸に応じて塗装量を変えることが必要があり、例え
ば複数色を塗装する場合は、第１色をカーテンコーティ
ング法またはスプレーコーティング法などにより全面塗
装し、その後、他の色をローラーコーティング法により
凸面に塗装する方法が用いられるため面倒がある。

【０００３】しかるに、上記塗装手段のうち、特にスプ
レーコーティング法は噴射の制御によって塗装量を任意
に調節することができるため、濃淡のぼかし塗装や微細
な絵柄模様の塗装などの高度な塗装が行えるという特長
があり、そのため上記のように凹凸面を有する建材に対
する塗装手段として非常に有効なものである。しかしな
がら、従来のスプレーコーティング法では、噴射による
塗装量の制御を開閉バルブによって行っており、頻繁な
開閉操作を行う必要があるため開閉バルブの劣化が激し
く、かつ保守管理を頻繁に行わなければならないため作
業性が低下し、非常にコスト高になるという欠点があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スプ
レーコーティング法を使用しながら塗装量の制御や保守
管理を容易にし、作業性を向上した、凹凸面をもつ板状
材の塗装方法および装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による凹凸面をも
つ板状材の塗装方法は、塗料タンクに連結された複数の
噴射ノズルを被塗装用板状材の被塗装面に対面させ、前
記塗料タンクに対する前記噴射ノズルの連結路の途中に
各噴射ノズル毎に送液手段を取り付け、各送液手段の塗
料供給量を制御しながら前記噴射ノズルから前記被塗装
面に噴射することを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明による凹凸面をもつ板状材の
塗装装置は、塗料タンクに連結された複数の噴射ノズル
を被塗装用板状材の被塗装面に対面させ、前記塗料タン
クに対する前記噴射ノズルの連結路の途中に各噴射ノズ
ル毎に送液手段を取り付け、各送液手段にそれぞれの塗
料供給量を制御する制御部を接続したことを特徴とする
ものである。

【０００７】また、本発明によるさらに他の凹凸面をも
つ板状材の塗装装置は、塗料タンクに連結された複数の
噴射ノズルを被塗装用板状材の被塗装面に対面させ、前
記塗料タンクに対する前記噴射ノズルの連結路の途中に
各噴射ノズル毎に送液手段を取り付け、該送液手段と前
記噴射ノズルとの連結路の途中で該噴射ノズルに近い部
分に連結路断面積制御手段を取り付け、各送液手段と連
結路断面積制御手段とのそれぞれの塗料供給量と連結路
断面積とを連動して制御する制御部を接続したことを特
徴とするものである。

【０００８】上記のように本発明は、スプレーコーティ
ング法により塗装を行うに当たり、噴射ノズルからの噴
射量の制御手段として送液手段を使用し、その塗料供給
量を制御するようにしたため、従来の開閉バルブのよう
に機械的に劣化する部分がなく、保守管理のインターバ
ルを延長させることが可能になり、長期間安定した稼働
を保障することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において、噴射ノズルの噴
射量を制御するために使用する送液手段としては、具体
的にはポンプが好ましく、特にギヤポンプ、ローラーポ
ンプなどの精密で優れた計量性を有するものが好まし
い。ポンプに代表される送液手段は機械的に劣化する部
分が無いため、長期間安定した稼働を行うことができ、
保守管理のインターバルを延長するようにすることがで
きる。しかも、精密な計量機能を有するため、精度の高
い供給量の制御を行うことができる。

【００１０】送液手段と噴射ノズルとの間の連結路が長
い場合、送液手段において噴射量を変化させても噴射ノ
ズルからの噴射量が変化するまでに時間の遅れが生じ
る。噴射量の変化に時間の遅れがあると意匠性の高い塗
装が困難になる。そこで、噴射ノズル近傍の連結路に電
動弁などの連結路断面積制御手段を設け、これを送液手
段と連動させて応答性の高い噴射量制御を行う方法とし
てもよい。

【００１１】噴射ノズルは特に限定されるものではない
が、例えばノズルが二重管構造であり、内側の管に塗
料、外周側の管に霧化用のエアーを通す構造のノズルな
どを使用することができる。このような構造であれば、
霧化用のエアーの供給圧力を変えることにより霧化され
た滴の粒子径を変えることができるので、より意匠性の
高い塗装が可能になる。

【００１２】本発明において、さらに好ましくは、噴射
ノズルまたはその近傍に被塗装用板状材の被塗装面の凹
凸高さを検出するセンサーを設け、また制御部にセンサ
ーが検出した凹凸高さの信号に基づいて送液手段による
塗料供給量を演算するようにする演算部を設けるような
構成にするとよい。このような構成により、センサーが
被塗装面の凹凸高さを検出すると、その検出信号に基づ
いて演算部がセンサーが付設された噴射ノズルに対する
塗料供給量を演算し、その噴射ノズルに対応する送液手
段に指令する。送液手段は演算された供給量の塗料を噴
射ノズルに供給し、その噴射ノズルから被塗装面に噴射
して塗装する。

【００１３】したがって、上記構成の塗装装置によれ
ば、仮に被塗装板状材の寸法に伸縮を生じたり、或いは
被塗装板状材の搬送中で位置ずれが生じたとしても、被
塗装面に塗装ずれなどを起こすことがない。センサーと
しては特に限定されるものではないが、例えば、被塗装
面の凹凸を光または超音波の反射量または反射時間など
によって検出するものを使用することができる。

【００１４】被塗装面に施す塗装パターンとしては、制
御部に記憶部を備え、その記憶部に予め記憶させておい
たパターンを引き出すようにしてもよい。また、その記
憶部に予め設計した塗装パターンを読み込ませる読込み
器を制御部に接続しておくとよい。また、より自然な塗
装をするためには、単位面積当たりに塗装する塗料の量
をランダム化するとよく、そのランダム化を実施するた
め制御部に乱数発生器を接続するとよい。

【００１５】本発明に使用する噴射ノズルは、取付け位
置を固定した構造にしてあってもよいが、また各々が独
立または互いに連動して上下、左右、前後に移動した
り、或いは任意の方向に首振り移動する構成にしてもよ
い。複数の噴射ノズルの位置を固定式にした場合は配列
ピッチが制限されるため、一層微細な絵柄模様やぼかし
による濃淡を付す塗装を行う場合は膨大な数の噴射ノズ
ルが必要になる。しかし、噴射ノズルを可動式にする
と、個々の噴射ノズルの塗装範囲を広げることができる
ため、少数の噴射ノズルによって微細な絵柄模様や濃淡
のぼかし効果を得ることができる。また、少ない数の噴
射ノズルの配列で、大面積の板状材に対する塗装を短時
間で行うようにすることができる。

【００１６】可動式の噴射ノズルを移動可能にする範囲
は、１０mm以内、好ましくは３〜５mmの範囲にすること
が望ましい。可動式噴射ノズルの駆動機構としては、例
えばギヤ、ねじ、スライダ、ピストンなどを適宜組み合
わせればよい。また、移動の制御方法は公知のシーケン
サやパソコンなどの制御機器を使用して行うことができ
る。

【００１７】以下、図に示す本発明の実施形態を参照し
て具体的に説明する。図１は本発明によるスプレーコー
ティング法による塗装装置の一例を示し、１は搬送コン
ベア、２は複数本が１列に配列された噴射ノズル、Ｍは
被塗装用の板状材である。板状材Ｍは被塗装面が凹凸状
になっており、表面に多数のレンガのような凸部３を形
成すると共に、その周囲に縦横に区分する多数の溝４が
設けられている。

【００１８】搬送コンベア１は多数の板状材Ｍを一定の
間隔に載せて、矢印Ｆで示す方向に連続的に搬送するよ
うになっている。複数本の噴射ノズル２は、搬送コンベ
ア１の上方を横断するように列状に設けられ、それらの
噴射口を搬送コンベア１およびその上に載置された板状
材Ｍの被塗装面に対面している。この実施形態では、板
状材Ｍは予め全面塗装されたものが搬送され、その全面
塗装済み板状材Ｍの凸部３の表面だけを選択的に噴射ノ
ズル２から塗料を噴射して塗装するようになっている。

【００１９】１列に並べられた複数の噴射ノズル２は、
それぞれが連結管７を介して計量部５内の個々のギヤポ
ンプ６（送液手段）に連結され、また計量部５は複数の
ギヤポンプ６を一括するように連結管８を介して塗料タ
ンク９に連結されている。したがって、個々のギヤポン
プ６は、それぞれが独立に塗料タンク９から必要量の塗
料を取り出して計量供給し、そのギヤポンプ６に対応す
る連結関係にある噴射ノズル２から噴射する。このギヤ
ポンプ６の塗料供給量は制御部１０の信号により制御さ
れるようになっている。

【００２０】噴射ノズル２は二重管構造であり、内側の
管に塗料、外側の管に霧化用のエアーを通すようになっ
ている。ギアポンプ６から供給される塗料は連結管７を
通して噴射ノズル２の内側の管へ流れる。噴射ノズル２
の外周側の管へは、エアー供給源１６から連結管１７を
通して、各噴射ノズル２へ分岐された連結管１８を通し
てエアーが供給される。

【００２１】噴射ノズル２の径は、内側管は０．５〜３
ｍｍ程度、外周管は１．５〜４ｍｍ程度のものがよい
が、噴出量に応じて径を変更してもよい。エアーの供給
圧力は０．３ＭＰａ程度であれば綺麗に塗料が霧化され
る。また、図示していないが連結管１８の途中に電動バ
ルブを設けて各々の噴射ノズルの霧化状態を制御するよ
うにしてもよい。

【００２２】一方、複数の噴射ノズル２には、それぞれ
個々に板状材Ｍの表面の凹凸高さを検出するセンサー１
２が取り付けられている。これらセンサー１２は、板状
材Ｍの被塗装面に向けて赤外線などの光を放射すると共
に、被塗装面の表面深さに対応して変化する反射光を受
光し、その受光量に対応した強さの電気信号に変換する
ように構成されている。その電気信号は制御部１０の演
算部１１に入力され、その演算部１１で演算された塗装
パターンに従ってポンプ６の噴射の有無と供給量とを指
令する。この実施形態においては、凸部３を検出したセ
ンサー１２の噴射ノズル２だけに噴射することとその供
給量とを指令する。

【００２３】演算部１１には記憶部１３が備えられ、そ
の記憶部１３に予め設定された塗装パターンが記憶され
ており、センサー１２からの電気信号により、その塗装
パターンに基づいて演算した信号を各ポンプ６に指令す
るようになっている。制御部１０には、この記憶部１３
に予め設計した塗装サンプルパターンを記憶させるため
読取り器１５が接続されている。また、制御部１０に
は、塗装パターンによる噴射をランダム化するための手
段として、乱数発生部１４が接続されている。

【００２４】図２は、上記のように噴射ノズル２に付設
したセンサー１２が表面凹凸を検出したとき発生する電
気信号を例示したもので、噴射ノズル２から遠い位置の
検出対象ほど出力が小さくなっている。すなわち、横軸
（時間）の領域Ａは、板状材Ｍが存在しない搬送コンベ
ア１からの反射光が変換された電気信号であり、領域Ｂ
は板状材Ｍの溝４の部分からの反射光が変換された電気
信号であり、また領域Ｃは噴射ノズル２に一番近い凸部
３の表面からの反射光が変換された電気信号である。

【００２５】これらの電気信号Ａ，Ｂ，Ｃが演算部１１
に入力されると、演算部１１は予め記憶部１３に設定し
た塗装パターンに基づき、電気信号Ａ，Ｂ，Ｃに対応す
る噴出の要否と供給量との指令を出す。例えば、上記の
ようにレンガ状の凸部３だけを塗装する制御では、領域
Ｃの電気信号を受けたときだけギヤポンプ６に駆動とそ
の供給量との指令を出す。

【００２６】領域Ｃの信号のときだけ駆動する制御は、
演算部１１には領域Ｃの信号を入力したときだけ制御指
令を出すような単純設定にしてもよく、勿論、領域Ａ、
Ｂ、Ｃの信号の全てについて制御指令を出す塗装パター
ンを記憶させるようにしてもよい。この塗装パターンの
記憶方法は、予め設計したサンプルパターンを読取り器
１５から読み込ませて記憶部１３に記憶させるようにし
てもよい。

【００２７】さらに制御部１０には乱数発生部１４を接
続するようにすると、凸部３だけに行う塗装を更に本物
のレンガ調に近い塗装にすることができる。すなわち、
本物のレンガ調を有する凸部は、図５に示すようなラン
ダムな濃淡パターンの凸部３’になっている。したがっ
て、図４に示すような平坦な表面の凸部３の場合は、セ
ンサー１２から検出された電気信号は、図２の領域Ｃの
ような平坦で安定した状態になるが、本物のレンガ調の
凸部３’をセンサー１２で検出した電気信号は、図６に
示す領域Ｃのようにランダムに乱れた特性になる。

【００２８】図６のような特性においても出力電気信号
の移動平均処理などにより、凹凸部を判別することは可
能である。実際のレンガの濃淡パターンはランダムで無
数にある。そこで、より自然なレンガ調パターンに近い
塗装を実現する方法としては、図２で得られる領域Ｃの
電気信号を、図３のように更に細かくｎ等分して、ｃ₀
・・・・ｃ_n のように分割する。このように分割された
各領域毎に、乱数発生器１４から発生させた乱数を演算
部１１に入力し、その演算部１１により乱数に対応して
予め決められた噴出量（供給量）の設定値に変換してポ
ンプ６へ指令する。このようにして乱数でランダム化さ
れた供給量に従って噴射ノズル２から塗料を噴出する
と、凸部３が自然に近い状態に塗装される。

【００２９】上述した実施形態では、単色の濃淡パター
ンを塗装する場合について説明したが、本発明は複数色
の塗装にも適用することができる。複数色の塗装に適用
する場合は、塗料タンク９に連結された計量部５と複数
の噴射ノズル２からなる系列を、塗装する複数の色の数
だけ複数系列に構成し、これらを搬送コンベア１の搬送
方向に沿って配置するようにすればよい。

【００３０】もう一つの方法は、塗装装置１を４台被塗
装板８の搬送方向に複数配列する。そして各々の塗料容
器にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色の塗
料をいれておく。このように構成して４色の組合せによ
り自由に色を表現できる。このようにすると少ないノズ
ルセットで多くの色を容易に表現できる。また、図示の
実施形態では、複数の噴射ノズル２を１列に配列するよ
うにしたが、この配列は必ずしも１列である必要はな
く、図７のように千鳥状に２列或いはそれ以上に配置す
るようにしてもよい。また、噴射ノズル２は、所定位置
に固定される構造であってもよいが、図７に矢印で示す
ように、個々の噴射ノズル２が一定範囲内で前後、左
右、上下に移動したり、或いは前後左右または任意の方
向に首振り移動したりするようにしてもよい。このよう
に噴射ノズルを可動式にすると、少数の噴射ノズルでも
微細な絵柄模様や濃淡によるぼかし効果を得ることがで
きる。また、少数の噴射ノズルで大面積の板状材の塗装
を短時間で塗装できる。

【００３１】前後左右などに移動可能にするには、噴射
ノズル相互が移動によって干渉しないようにすることが
必要である。そのため複数の噴射ノズルの配列構造は、
図７のように千鳥状にすると有利である。上述した本発
明の塗装方法および装置は、表面に凹凸を有する板状材
の塗装に対して適用可能であり、建材をはじめとして、
布、フィルム、自動車やコンテナの側面、上面などの産
業資材の全般に適用することができる。これらのなかで
も特に建材に対して有効である。

【００３２】ここで建材とは、木材、石材、金属、セメ
ント、セラミックなどからなる外壁材、内壁材、外装
材、内装材などの建築材料をいう。更には、この建材に
は、瓦、スレート類、セメント類を混合成型した板状の
屋根材、内外装化粧部（破風、幕板）タイル、表札、看
板などの表示部材、窓ガラスなどの透明建材などを含む
ものとする。

【００３３】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、スプレ
ーコーティング法により塗装を行うものであるが、噴射
ノズルに対する塗料供給量の制御手段として、送液手段
を使用するようにしたため機械的に劣化する部分がな
く、保守管理のインターバルを延長させることができる
ので、長期間安定した稼働を行うことができる。

【００３４】また、噴射ノズルまたはその近傍に被塗装
面の凹凸を検出するセンサーを設け、制御部によりその
検出信号により噴射ノズルからの噴出量を制御するよう
にした場合は、被塗装板材が伸縮変形したり、或いは搬
送コンベアの搬送で位置ずれを生じた場合でも、塗装ず
れを生ずることなく高い意匠性の塗装を行うことができ
る。さらに、上記のような塗装方法および装置を使用す
るため、意匠性に優れた建材を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態からなる塗装装置の概略図で
ある。

【図２】噴射ノズルに取り付けたセンサーの電気信号特
性を示すグラフである。

【図３】同センサーの別の電気信号特性を示すグラフで
ある。

【図４】被塗装板材の表面について、その断面を示す説
明図である。

【図５】別の被塗装板材の表面について、その断面を示
す説明図である。

【図６】噴射ノズルに取り付けたセンサーの別の電気信
号特性を示すグラフである。

【図７】本発明における噴射ノズルの配列形態を例示す
る斜視図である。

【符号の説明】

１ 搬送コンベア ２ 噴射ノズル ３ 凸部 ４ 溝 ５ 計量部 ６ ギヤポンプ（送液手段） ９ 塗料タンク １０ 制御部 １１ 演算部 １３ 記憶部 １４ 乱数発生器 １５ 読み取り器 Ｍ 被塗装板材

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗料タンクに連結された複数の噴射ノズ
   ルを被塗装用板状材の被塗装面に対面させ、前記塗料タ
   ンクに対する前記噴射ノズルの連結路の途中に各噴射ノ
   ズル毎に送液手段を取り付け、各送液手段の塗料供給量
   を制御しながら前記噴射ノズルから前記被塗装面に噴射
   する凹凸面をもつ板状材の塗装方法。
2. 【請求項２】 塗料タンクに連結された複数の噴射ノズ
   ルを被塗装用板状材の被塗装面に対面させ、前記塗料タ
   ンクに対する前記噴射ノズルの連結路の途中に各噴射ノ
   ズル毎に送液手段を取り付け、各送液手段にそれぞれの
   塗料供給量を制御する制御部を接続した凹凸面をもつ板
   状材の塗装装置。
3. 【請求項３】 塗料タンクに連結された複数の噴射ノズ
   ルを被塗装用板状材の被塗装面に対面させ、前記塗料タ
   ンクに対する前記噴射ノズルの連結路の途中に各噴射ノ
   ズル毎に送液手段を取り付け、該送液手段と前記噴射ノ
   ズルとの連結路の途中で該噴射ノズルに近い部分に連結
   路断面積制御手段を取り付け、各送液手段と連結路断面
   積制御手段とのそれぞれの塗料供給量と連結路断面積と
   を連動して制御する制御部を接続した凹凸面をもつ板状
   材の塗装装置。
4. 【請求項４】 前記複数の噴射ノズル毎またはその近傍
   に前記被塗装面の凹凸高さを検出するセンサーを設ける
   と共に、前記制御部に前記各送液手段の塗料供給量を演
   算する演算部を設け、前記センサーの検出信号に基づき
   前記演算部が前記塗料供給量を演算する構成にした請求
   項２または３に記載の凹凸面をもつ板状材の塗装装置。
5. 【請求項５】 前記送液手段がポンプである請求項２〜
   ４のいずれか１項に記載の凹凸面をもつ板状材の塗装装
   置。
6. 【請求項６】 前記連結路断面積制御手段が電動弁であ
   る請求項３〜５のいずれか１項に記載の凹凸面をもつ板
   状材の塗装装置。
7. 【請求項７】 前記複数の噴射ノズルをそれぞれ一定の
   範囲で移動可能にした請求項２〜６のいずれか１項に記
   載の凹凸面をもつ板状材の塗装装置。
8. 【請求項８】 前記制御部に前記塗料供給量の変動パタ
   ーンを予め記憶させる記憶部を設けた請求項２〜７のい
   ずれか１項に記載の凹凸面をもつ板状材の塗装装置。
9. 【請求項９】 前記制御部に前記塗料供給量の変動パタ
   ーンを予め読み取る読取り器を接続した請求項２〜８の
   いずれか１項に記載の凹凸面をもつ板状材の塗装装置。
10. 【請求項１０】 前記制御部に乱数発生器を接続した請
    求項８または９に記載の凹凸面をもつ板状材の塗装装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項１に記載の塗装方法により板状
    体を塗装する建材の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項２〜１０のいずれか１項に記載
    の塗装装置を装備した建材の製造装置。