JP2003236419A - 塗装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ピストンのシールパッキンの漏洩検出が可能な
塗装装置を提供する。 【解決手段】ピストン１４は、二つの環状シール部材１
４２ａ，１４２ｂと、一端が二つの環状シール部材及び
塗料配管の内壁で囲まれた空間Ｓ１に開口し、他端が第
１の中空ケーブル１５１ａに開口する第１の通孔１４３
とが設けられているので、ピストン１４に設けられた環
状シール部材が劣化や摩耗するなどして、ピストン１４
の前方に供給された塗料の水密性が損なわれると、その
濡れた塗料は第１の通孔１４３を介して第１の中空ケー
ブル１５１ａ内に侵入するので、この第１の中空ケーブ
ル１５１ａの塗料の有無を検出することで環状シール部
材の劣化状況や摩耗状況を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗装装置に関し、
特に水性塗料などの導電性塗料に高電圧を印加して塗装
を行うのに適した塗装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水性塗料は、有機溶剤を含まないので廃
液処理が容易で環境に優しく、また有機溶剤等の危険物
を含まないので火災事故防止の点で優れている。このた
め、有機溶剤系塗料に代えて或いは有機溶剤系塗料とと
もに、中塗り塗料や上塗り塗料としてのニーズが増加し
ている。

【０００３】こうした水性塗料に高電圧を印加して静電
塗装する場合、有機溶剤系塗料とは異なり、外部印加方
式や塗料回路の絶縁機構（以下、ボルテージブロック方
式という。）を採用する必要がある（たとえば、特許第
２７９０１５３号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】外部印加方式とは、塗
装機によって噴霧され微粒化された塗料粒子に、外部電
極から電圧を印加してこれを帯電させるもので、塗料回
路内で接触帯電することがないため、電気が塗料を伝わ
って流れることが少ない。

【０００５】しかしながら、外部印加方式はボルテージ
ブロック方式に比べて塗着効率が悪く、塗料使用量が約
１０％程度増加するという問題がある。また、原理的に
も塗装ガンが汚れやすく、その結果塗料ブツの不具合が
生じやすいので、塗装ガンの清掃頻度を高める必要があ
り、生産性をも低下させる要因となる。

【０００６】これに対して、従来のボルテージブロック
方式としては、ブースサイドに設置した中継塗料タンク
を絶縁台で浮かせることで、塗装機から中継塗料タンク
までを帯電範囲とする中継塗料タンク絶縁方式が知られ
ている。

【０００７】しかしながら、塗色数が多い場合にはブー
スサイドに大きなスペースが必要となり、色替えを頻繁
に行う場合や塗料使用量が多い場合には作業性が悪いと
いった問題がある。

【０００８】そこで、塗装ガンに塗料を導く塗料ホース
内にピストンを設け、このピストンの前方に塗料を供給
してこれを前進させることで塗装ガンに塗料を供給する
とともに、ピストンの後方に充填されたエアーによって
ピストンの前後にて印加電圧を絶縁するものが提案され
ている（特開２００１−３２７８９７号公報参照）。

【０００９】しかしながら、この塗装装置では、塗料ホ
ース内に設けられたピストンを進退移動させることで塗
料を塗装ガンに供給するため、ピストンと塗料ホース内
面との水密性を確保するためのシールパッキンの耐久性
が問題となる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ピストンのシ
ールパッキンの漏洩検出が可能な塗装装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】（１）上記目的を達成するために、請求項
１記載の発明によれば、電圧が印加される塗装ガンと、
前記塗装ガンに塗料を導く塗料配管と、前記塗料配管内
に水密状態で摺動可能に設けられたピストンと、前記ピ
ストンを前記塗料配管内で移動させる駆動手段とを有
し、塗装時には、前記塗料を前記ピストンの前方に注入
し、前記ピストンを前記塗装ガンに向かって移動させる
塗装装置において、前記駆動手段は、前記ピストンの背
面に接続された第１の中空ケーブルを含み、前記ピスト
ンは、少なくとも二つの環状シール部材と、一端が前記
二つの環状シール部材及び前記塗料配管の内壁で囲まれ
た空間に開口し他端が前記第１の中空ケーブルに開口す
る第１の通孔とを含み、前記最後端の環状シール部材と
前記ピストンと前記塗料配管の内壁とで囲まれた空間内
にピストン押出用補助流体を供給する第１の補助流体供
給手段と、前記ピストン前方の塗料配管内にピストン押
戻用補助流体を供給する第２の補助流体供給手段とをさ
らに有する塗装装置が提供される。

【００１２】この請求項１記載の発明では、塗料配管内
のピストンの前方に塗料を注入し、駆動手段を用いてピ
ストンを塗装ガンに向かって移動させることにより、塗
料を塗装ガンに導く。このとき、第１の補助流体供給手
段により、最後端の環状シール部材とピストンと塗料配
管の内壁とで囲まれた空間内にピストン押出用補助流体
を供給する。これにより、塗料配管が曲がっていてもピ
ストンが円滑に前進移動することになる。また、ピスト
ン押出用補助流体として絶縁性流体を用いることで、ピ
ストンの後方はこの絶縁性流体が充填されることになる
ので、塗装ガンに電圧を印加しても、当該ピストンの前
後で印加電圧が絶縁される。これにより、導電性塗料を
採用しても、絶縁性が高いので、塗着効率に優れた各種
の塗装ガンをそのまま使用することができる。

【００１３】一方、塗装ガンへの塗料の供給を終了した
ら、駆動手段を用いてピストンを原位置まで引き戻す。
このとき、第２の補助流体供給手段により、ピストン前
方の塗料配管内にピストン押戻用補助流体を供給する。
これにより、塗料配管が曲がっていてもピストンが円滑
に後退移動することになる。

【００１４】また請求項１記載の発明では、ピストンに
第１の通孔が設けられているので、ピストンに設けられ
た環状シール部材が劣化や摩耗するなどして、ピストン
の前方に供給された塗料の水密性が損なわれると、その
漏れた塗料は第１の通孔を介して第１の中空ケーブル内
に侵入するので、この第１の中空ケーブルの塗料の有無
を検出することで環状シール部材の劣化状況や摩耗状況
を検出することができる。

【００１５】（２）上記目的を達成するために、請求項
２記載の発明によれば、電圧が印加される塗装ガンと、
前記塗装ガンに塗料を導く塗料配管と、前記塗料配管内
に水密状態で摺動可能に設けられたピストンと、前記ピ
ストンを前記塗料配管内で移動させる駆動手段とを有
し、塗装時には、前記塗料を前記ピストンの前方に注入
し、前記ピストンを前記塗装ガンに向かって移動させる
塗装装置において、前記駆動手段は、前記ピストンの背
面に接続された第１の中空ケーブルと、前記ピストンの
背面に接続され前記第１の中空ケーブルの外側に挿通さ
れた第２の中空ケーブルとを含み、前記ピストンは、少
なくとも二つの環状シール部材と、一端が前記二つの環
状シール部材、前記ピストン及び前記塗料配管の内壁で
囲まれた空間に開口するとともに他端が前記第１の中空
ケーブルに開口する第１の通孔と、一端が前記最後端の
環状シール部材、前記塗料配管の内壁及び前記第２の中
空ケーブルの外壁で囲まれた空間に開口するとともに他
端が前記第２の中空ケーブルの内壁及び前記第１の中空
ケーブルの外壁で囲まれた空間に開口する第２の通孔と
を含み、前記最後端の環状シール部材、前記第２の中空
ケーブルの外壁及び前記塗料配管の内壁とで囲まれた空
間から、前記第２の通孔を介して、前記第２の中空ケー
ブルの内壁及び前記第１の中空ケーブルの外壁で囲まれ
た空間に補助流体を循環させる補助流体循環手段をさら
に有することを特徴とする塗装装置が提供される。

【００１６】この請求項２記載の発明では、塗料配管内
のピストンの前方に塗料を注入し、駆動手段を用いてピ
ストンを塗装ガンに向かって移動させることにより、塗
料を塗装ガンに導く。このとき、補助流体供給手段によ
り、最後端の環状シール部材とピストンと塗料配管の内
壁とで囲まれた空間内に補助流体を供給する。

【００１７】これにより、補助流体として塗料溶解性を
有するものを用いることで、塗料配管の内壁に付着した
前色塗料が洗浄され、色替えによる色混じり不具合を防
止することができるとともに、塗料押出時に前色塗料の
洗浄も実施できるので色替え時間を短縮することもでき
る。

【００１８】また、ピストンの後方から補助流体を供給
するので塗料配管が曲がっていてもピストンが円滑に前
進移動することになる。また、補助流体として絶縁性流
体を用いることで、ピストンの後方はこの絶縁性流体が
充填されることになるので、塗装ガンに電圧を印加して
も、当該ピストンの前後で印加電圧が絶縁される。これ
により、導電性塗料を採用しても、絶縁性が高いので、
塗着効率に優れた各種の塗装ガンをそのまま使用するこ
とができる。

【００１９】一方、塗装ガンへの塗料の供給を終了した
ら、駆動手段を用いてピストンを原位置まで引き戻す。

【００２０】また請求項２記載の発明では、ピストンに
第１の通孔が設けられているので、ピストンに設けられ
た環状シール部材が劣化や摩耗するなどして、ピストン
の前方に供給された塗料の水密性が損なわれると、その
漏れた塗料は第１の通孔を介して第１の中空ケーブル内
に侵入するので、この第１の中空ケーブルの塗料の有無
を検出することで環状シール部材の劣化状況や摩耗状況
を検出することができる。

【００２１】（３）なお、上記発明において、塗料とし
て導電性塗料を採用すると本発明の効果がより発揮でき
るが、非導電性塗料にも適用することができる。特に、
塗料配管内の塗料は全て押し出されるので、色替え時の
洗浄が必要な部分が著しく少なくなり、しかもピストン
の摺動動作や補助流体によって塗料配管の内壁に付着し
た前色塗料が掻き取られるので、清浄性がより高くな
る。その結果、本来的には混合されてはならない導電性
塗料と非導電性塗料とを併用することが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】（１）請求項１乃至６記載の発明によれ
ば、ピストンに設けられた環状シール部材が劣化や摩耗
するなどして、ピストンの前方に供給された塗料の水密
性が損なわれると、その漏れた塗料は第１の通孔を介し
て第１の中空ケーブル内に侵入するので、この第１の中
空ケーブルの塗料の有無を検出することで環状シール部
材の劣化状況や摩耗状況を検出することができる。

【００２３】（２）これに加えて、請求項２記載の発明
によれば、補助流体として塗料溶解性を有するものを用
いることで、塗料配管の内壁に付着した前色塗料が洗浄
され、色替えによる色混じり不具合を防止することがで
きるとともに、塗料押出時に前色塗料の洗浄も実施でき
るので、色替え時間を短縮することもできる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。第１実施形態 図１は本発明の塗装装置の実施形態を示す概略構成図、
図２は同塗装装置の使用形態を示す概略構成図、図３は
同塗装装置の実施形態に係るピストン近傍を示す拡大断
面図である。

【００２５】図１に示すように、本実施形態の塗装装置
１は、−９０ｋＶ〜−６０ｋＶの高電圧が印加されるベ
ル型静電塗装ガン１１と、この塗装ガン１１に塗料を導
くための可撓性を有する塗料配管１２（以下、塗料ホー
ス１２ともいう。）と、この塗料配管１２の途中に設け
られ、塗料の色替え操作を行うカラーチェンジバルブユ
ニット１３と、塗料配管１２の内部及びカラーチェンジ
バルブユニット１３のマニホールド１３１の内部を水密
状態で摺動できるピストン１４と、このピストン１４を
移動させる駆動手段１５とを有する。

【００２６】ベル型静電塗装ガン１１は、ガン本体１１
１にトリガバルブ１１２を有し、後述する制御装置１６
からの指令信号に基づいてトリガバルブ１１２が開く
と、塗料ホース１２から供給された塗料が、ガン本体１
１１の先端に設けられたベルカップ１１３に至り、この
ベルカップ１１３を高速回転させることで、供給された
塗料が、ベルカップ１１３の先端エッジから微粒化され
ながら放射状に噴霧される。図１においては、ベルカッ
プ１１３の先端エッジから噴霧された塗粒のパターンを
調節するためのシェーピングエアーの図示は省略する。

【００２７】なお、本発明の塗装装置は同図に示すベル
型静電塗装ガンにのみ限定されるものではなく、エアー
霧化式静電塗装ガン等も採用できる。

【００２８】本実施形態に係る塗料ホース１２は、図に
おいて左側の先端が塗装ガン１１のトリガバルブ１１２
に接続され、右側の後端はケーブル１５１の貫通孔を除
き閉塞されている。この塗料ホース１２は、図２を参照
して後述するように、塗装ガン１１を塗装ロボットＲに
装着して用いる場合などには、塗装ロボットＲの作業姿
勢にともなって湾曲するので、塗料ホース自体の柔軟性
及び塗料ホースが曲がっても内部をピストン１４がスム
ーズに移動できるように、ナイロン系、ポリテトラフル
オロエチレン系あるいはウレタン系の樹脂にて構成され
た可撓性を有することが好ましい。ただし、少なくとも
ピストン１４の移動範囲内で塗料配管１２を直線にでき
る場合には、ステンレスなどの金属で構成することも可
能である。ただし、ステンレス等の金属は外側を樹脂な
どにより絶縁する必要がある。

【００２９】また、本発明の塗料配管は限定されない
が、塗料ホース１２を、耐摩耗性に優れた材料からなる
内面層と、これを包囲するように設けられ、配管内圧に
よる膨張を防止するための補強材と、さらにこれを包囲
するように設けられ、塗料ホース１２の湾曲に追従でき
る柔軟性のある材料から構成された外面層と、で形成す
ることがより好ましい。

【００３０】ちなみに、塗料ホース１２の長さは塗料使
用量が多い場合には長く、少ない場合には短くするな
ど、塗料使用量に応じて適宜設定することができる。

【００３１】塗料ホース１２の途中には、カラーチェン
ジバルブユニット１３が設けられており、マニホールド
１３１のそれぞれの端部と塗料ホース１２とは継手によ
り水密に接続されている。同図に示すカラーチェンジバ
ルブユニット１３では、図外の塗料供給源より異なる塗
料が供給される切替弁１３２と、圧縮空気が供給される
切替弁１３３と、洗浄液（導電性塗料の場合は洗浄用純
水、非導電性塗料の場合は洗浄用シンナーをいう。以下
同じ。）が供給される切替弁１３４とが設けられてい
る。同図において左側の６つの切替バルブが塗料が供給
される切替バルブ１３２であるが、この切替バルブ１３
２の数量はそれ以上でも以下でも良く、適用される塗装
ラインの塗色数などの諸条件によって適宜増減すること
ができる。なお、切替弁１３３に供給される圧縮空気は
色替え時に塗料や洗浄液を押し出すために用いられ、切
替弁１３４に供給される洗浄液は色替え時の配管洗浄に
用いられる。

【００３２】本実施形態のカラーチェンジバルブユニッ
ト１３では、マニホールド１３１の内径が塗料ホース１
２の内径とほぼ等しく形成されている。これにより、ピ
ストン１４は塗料ホース１２の右端からカラーチェンジ
バルブユニット１３のマニホールド１３１を通過して塗
料ホース１２の左端までスムーズに移動することができ
る。

【００３３】なお、本発明においては特に限定されない
が、特に塗料に導電性塗料を用いる場合には、カラーチ
ェンジバルブユニット１３のマニホールド１３１は合成
樹脂などの絶縁性材料から構成することが好ましい。金
属などの導電性材料にてマニホールド１３１を構成する
と、マニホールド１３１及び切替弁１３２，１３３，１
３４から導電性塗料を介して塗料供給源側へ電流がリー
クするおそれがある。

【００３４】特に本実施形態の塗装装置１にあっては、
塗料ホース１２の右端から、カラーチェンジバルブユニ
ット１３のマニホールド１３１を介して塗料ホース１２
の左端まで、これらの内部を水密状態で摺動できるピス
トン１４と、このピストン１４を適宜の位置及び適宜の
速度で移動させる駆動手段１５とを備えている。

【００３５】ピストン１４は、図３に拡大して示すよう
に、絶縁材からなるピストン本体１４１に、同じく絶縁
材からなり塗料の漏洩を防止するための２つのＯリング
１４２ａ，１４２ｂ（以下、総称してＯリング１４２と
もいう。）を装着してなり、塗料ホース１２が湾曲して
もスムーズに移動できるようにピストン本体１４１の軸
方向の長さは極力短くされている。ピストン本体１４１
はナイロンなどの水や有機溶剤で劣化しない絶縁材から
構成することが好ましく、Ｏリング１４２は適度な弾性
を有するゴムなどの材料であって、耐摩耗性及び耐溶剤
性に優れたものから構成することが好ましい。

【００３６】このＯリング１４２はピストン１４の前後
における塗料等の水密性を確保するほか、ピストン１４
の摺動性を向上させる機能をも司り、さらに色替え時等
において塗料ホース１２の内壁に付着した前色塗料を掻
き取る機能も備えている。

【００３７】こうしたピストン１４の前方空間Ｓ３に塗
料を注入し、当該ピストン１４を塗装ガン１１に向かっ
て前進させると、塗料ホース１２の内壁に付着した導電
性塗料もＯリング１４２によって前方へ掻き取られるこ
とになるので、ピストン１４の後方には空気及び後述す
る絶縁性ピストン押出用補助流体のみが存在することに
なる。したがって、塗装ガン１１に高電圧を印加しても
当該ピストン１４の前後でブロックされ、塗料ホース１
２の後端側へ電流がリークすることが防止される。

【００３８】特に、本実施形態に係るピストン本体１４
１には、一端が２つのＯリング１４２ａ，１４２ｂとピ
ストン本体１４１の外周面と塗料ホース１２の内壁とで
仕切られた空間Ｓ１に開口し、他端が後述する第１の中
空ケーブル１５１ａの内部に開口する第１の通孔１４３
が形成されている。

【００３９】この第１の通孔１４３の存在により、ピス
トン１４の前方空間Ｓ３に充填された塗料がＯリング１
４２ａの劣化や摩耗により当該Ｏリング１４２ａを越え
て空間Ｓ１に漏洩しても、この漏洩した塗料は第１の通
孔１４３を介して第１の中空ケーブル１５１ａ内に至
る。したがって、第１の中空ケーブル１５１ａの右端な
どに設けられた塗料検出器３１によって塗料の漏洩が検
出できる。

【００４０】また、詳細は後述するが、この第１の通孔
１４３の存在により、塗料ホース１２の内壁と第２の中
空ケーブル１５１ｂの外壁とＯリング１４２ｂとで仕切
られた空間Ｓ２に供給されたピストン押出用補助流体が
Ｏリング１４２ｂの劣化や摩耗により当該Ｏリング１４
２ｂを越えて空間Ｓ１に漏洩しても、この漏洩したピス
トン押出用補助流体は第１の通孔１４３を介して第１の
中空ケーブル１５１ａ内に至る。したがって、第１の中
空ケーブル１５１ａの右端などに設けられた塗料検出器
３１によってピストン押出用補助流体の漏洩が検出でき
る。

【００４１】ピストン１４を移動させるための駆動手段
１５は、先端がピストン本体１４１に固定されたケーブ
ル１５１と、塗料ホース１２の後端の近くに設けられ、
ケーブル１５１を挟み込んで回転する一対の押出ローラ
１５２，１５２と、ケーブル１５１を巻き取る引っ張り
装置１５３とを備えている。

【００４２】押出ローラ１５２，１５２はそれぞれ駆動
モータ１５４，１５４によって回転し、主としてピスト
ン１４が塗装ガン１１に向かって前進する際にケーブル
１５１に駆動力を付与するとともに、ピストン１４を塗
装ガン１１とは反対方向に向かって戻す際はケーブル１
５１の挟持を解除してフリーとする。この押出ローラ１
５２によってピストン１４の移動にともなう塗料の押出
量が制御されることになり、従来必要とされたギヤポン
プなどは本実施形態では不要となる。また、一対の押出
ローラ１５２，１５２はケーブル１５１を挟み込んでピ
ストン１４を前進させる機械的構造であることから、原
理的に塗料ホース１２が破裂するほど異常な高圧に達す
ると押出ローラ１５２がスリップする。したがって、安
全性がより高まることとなる。

【００４３】これに対して、引っ張り装置１５３は駆動
モータ１５５によって正逆両方向に回転し、ピストン１
４が塗装ガン１１に向かって前進する際には同方向へケ
ーブル１５１が繰り出されるように回転する。また、こ
れとは逆回転することにより、ピストン１４を塗装ガン
１１とは反対方向へ戻す際に機能する。このとき、上述
したように押出ローラ１５２はケーブル１５１に対して
フリーとなるので、引っ張り装置１５３の回転速度を高
めた分だけピストン１４の戻し操作に必要な時間が短縮
される。

【００４４】特に、本実施形態のケーブル１５１は、二
重チューブ構造が採用されている。すなわち、図３に示
すように、上述した第１の通孔の他端が開口するピスト
ン本体１４１の背面に装着された第１の中空ケーブル１
５１ａと、この第１の中空ケーブル１５１ａを内部に包
含して同じくピストン本体１４１の背面に装着された第
２の中空ケーブル１５１ｂとで構成されている。

【００４５】ちなみに、これら第１及び第２の中空ケー
ブル１５１ａ，１５１ｂからなるケーブル１５１は何れ
も絶縁材から構成することが好ましいが、剛性及び耐久
性を高めるためにケーブル１５１に金属製（導電性）ケ
ーブルを用いる場合には、当該ケーブル１５１の外周に
絶縁被覆層１５１ａを形成し、ピストン１４の後方の湿
度や水分、塗料などの残存によりケーブル１４を介して
電流がリークするのを防止することがより好ましい。

【００４６】また、本実施形態では、上述したようにピ
ストン１４の前進駆動は主として押出ローラ１５２によ
り行われ、ピストン１４の後退駆動は主として引っ張り
装置１５３により行われるが、塗料ホース１２内におけ
るピストン１４の進退移動をより円滑に行うために、ピ
ストン１４の前進時には塗料ホース１２の内面と第２の
中空ケーブル１５１ｂとＯリング１４２ｂとで仕切られ
た空間Ｓ２にピストン押出用補助流体を、たとえば０．
３〜１．５ＭＰａで圧送する。このために第１の補助流
体供給手段３２が設けられている。このピストン押出用
補助流体は、たとえば絶縁性液体又は絶縁性気体などが
適しており、なかでも塗料に対する溶解性を有する絶縁
性液体を用いることが望ましい。塗料溶解性液体を用い
ると、ピストン１４のＯリング１４２では掻き取れなか
った塗料ホース１２内壁に付着した塗料を洗浄する効果
もあり、色混じりの不具合や色替え時間の短縮に寄与す
ることになる。

【００４７】なお、押出ローラ１５２の駆動に伴って、
第１の補助流体供給手段３２を用いてピストン押出用補
助流体を空間Ｓ２に供給するが、塗料粘度が相違するこ
となどに因ってピストン１４の負荷抵抗も相違するの
で、押出ローラ１５２の制御に加えて、或いは単独で、
ピストン押出用補助流体の供給圧を制御することが望ま
しい。

【００４８】また、上述した第１の補助流体供給手段３
２に加えて、本実施形態では、ピストン１４の後退時に
は塗料ホース１２の前方空間Ｓ３にピストン押戻用補助
流体を、たとえば０．５〜０．８ＭＰａで圧送する。こ
のために第２の補助流体供給手段３３が設けられてい
る。このピストン押戻用補助流体は、たとえば絶縁性液
体又は絶縁性気体などが適しており、なかでも圧縮空気
を用いることが望ましい。そして、引っ張り装置１５３
の駆動に伴って、第２の補助流体供給手段を用いてピス
トン１４の前方にピストン押戻用補助流体を供給する。

【００４９】ちなみに、塗料ホースの右端には、ピスト
ン１４の後方に充填されたピストン押出用補助流体や空
気が、ピストン１４が後退する際に圧縮されるので、こ
れを解放してピストン１４の後退動作を円滑にするため
のダンプバルブ１７１が設けられている。

【００５０】塗装ガン１１への高圧印加、トリガバルブ
１１２の切替、カラーチェンジバルブユニット１３の各
切替弁１３２，１３３，１３４の切替、押出ローラ１５
２の駆動モータ１５４の動作、引っ張り装置１５３の駆
動モータ１５５の動作、及び第１の補助流体供給手段３
２，第２の補助流体供給手段３３は、制御装置１６から
の制御信号によって制御される。

【００５１】この制御装置１６には図外の管理装置から
送出される制御信号の他、ピストン１４の現在位置を検
出するための位置センサ１８１，１８２，１８３からの
検出信号が入力される。位置センサ１８１は、ピストン
１４がカラーチェンジバルブユニット１３よりも後方位
置である後端限に位置する際に検出信号を送出し、位置
センサ１８２は、ピストン１４がカラーチェンジバルブ
ユニット１３よりも僅かに前方に位置する際に検出信号
を送出する。また、位置センサ１８３は、ピストン１４
が塗装ガン１１のトリガバルブ１１２の直前位置である
前進限に位置する際に検出信号を送出する。以下におい
て、ピストン１４が位置センサ１８１にて検出される後
端限の位置を後端限位置、位置センサ１８２にて検出さ
れる位置を印加可能位置、位置センサ１８３にて検出さ
れる前進限の位置を前進限位置と称する。

【００５２】このように構成された本実施形態の塗装装
置１は、たとえば図２に示すように塗装ロボットＲに装
着されて塗装ライン２で使用される。同図において、
「２１」は塗装ブース、「２２」は塗装台車、「Ｂ」は
被塗物である自動車ボディである。

【００５３】この場合、少なくとも駆動手段１５を塗装
ブースの外部へ設置することが好ましく、本実施形態の
塗装装置１ではそれが可能となる。これは以下の理由に
よる。すなわち、塗装ブース２１で使用される塗料類が
全て非溶剤系（非危険物）である場合には問題ないが、
溶剤系塗料と非溶剤系塗料との混成ラインの場合には、
塗装装置に使用される駆動モータや電気配線を防爆仕様
にする必要があり、設備のコストアップになる。しかし
ながら、防爆仕様が必要とされる駆動モータ１５４，１
５５を塗装ブース２１の外部へ設置することで、溶剤系
塗料の混成ラインであってもこれらを防爆仕様にする必
要がなく、コストダウンを図ることができる。また、駆
動手段１５を塗装ブース２１の外部へ設置することで保
守点検の作業性も向上することになる。

【００５４】次に作用を説明する。図４は、本実施形態
の塗装装置１に塗料を供給して、塗装ガン１１から被塗
物Ｂに塗料を塗布し、次の被塗物Ｂを待機するまでの１
サイクルの手順を示したものである。

【００５５】まず、ピストン１４が印加可能位置にある
状態から塗装がスタートする。この状態では、ピストン
１４がカラーチェンジバルブユニット１３の僅か前方に
位置し、当該ピストン１４からベルカップ１１３に至る
塗料ホース１２の空間Ｓ３には、その被塗物Ｂに塗布す
べき塗料Ｐが充填されている。この充填量は、既述した
ようにその塗装ガン１１で塗布される塗料の使用量にほ
ぼ等しい。また、ピストン１４の後方の塗料ホース１２
のうち、空間Ｓ２にはピストン押出用補助流体が、空間
Ｓ４及びＳ５には空気が充満している。

【００５６】この状態から塗装ガン１１に高電圧を印加
するとともに、トリガバルブ１１２を開く（ステップ
１）。これにより、塗装ガン１１から、導電性塗料Ｐを
介して電流が流れるが、ピストン１４の後方は絶縁性補
助流体及び空気にて満たされているので、これがいわゆ
るボルテージブロックの機能を発揮して、当該ピストン
１４で絶縁される。

【００５７】トリガバルブ１１２の開動作とほぼ同時
に、押出ローラ１５２を作動してケーブル１５１を繰り
出しピストン１４を塗装ガン１１に向かって前進させ
る。これと同時に第１の補助流体供給手段３２によりピ
ストン押出用補助流体を空間Ｓ２内へ圧送する（ステッ
プ２）。これにより、押出ローラの押出力に加えてピス
トン押出用補助流体による圧送力もピストン１４に加わ
るので、塗料ホース１２が多少曲がっていてもピストン
１４はより円滑に前進移動でき、吐出量が安定すること
になる。

【００５８】なお、トリガバルブ１１２とピストン１４
の押出動作とはほぼ同時に行うが、塗装ロボットＲの姿
勢如何では塗装ガン１１のベルカップ１１３が横向き、
或いは斜め上向きになっている場合もあるので、最初の
吐出量や霧化パターンを安定させるために、ピストン１
４の押出動作をトリガバルブ１１２の開動作に対して
０．１〜０．３秒程度先行させることが好ましい。こう
することで、特に回転霧化式塗装ガンでは、フィードチ
ューブ先端の塗料タレ対策に有効な手段となる。

【００５９】ピストン１４を押し出す際の押出速度はベ
ルカップ１１３からの吐出量に関係する。すなわち、押
出速度を早くすると吐出量が増加し、押出速度を遅くす
ると吐出量が減少するので、制御装置１６から最適の押
出速度を駆動手段１５及び第１の補助流体供給手段３２
へ送出する。

【００６０】ピストン１４が塗装ガン１１に向かって前
進すると、上述したように塗料Ｐが塗装ガン１１へ供給
されるが、当該ピストン１４がトリガバルブ１１２の直
前の前進限位置に達し、位置センサ１８３にて検出され
ると、押出ローラ１５２、第１の補助流体供給手段３２
及び引っ張り装置１５３を停止するとともに、塗装ガン
１１への高電圧の印加を停止し、被塗物Ｂへの塗装を終
了する（ステップ３及び４）。

【００６１】これ以降の操作が色替えサイクルとなる。
まず、ピストン１４は前進限位置にあるので、押出ロー
ラ１５２，１５２をフリーにするとともに第１の補助流
体供給手段３２も加圧を停止し、引っ張り装置１５３を
これまでとは逆方向に回転させるとともに、第２の補助
流体供給手段３３によりピストン１４の前方空間Ｓ３に
圧縮空気を供給することで、ピストン１４を後退させる
（ステップ５）。なお、ピストン１４が後退する際に
は、ピストン１４の後方（図において右側）の空気及び
ピストン押出用補助流体が圧縮されるので、ピストン１
４の動作をスムーズにするためにダンプバルブ１７１を
開いておくことが好ましい。

【００６２】本実施形態では、ピストン１４を後退させ
る場合には、押出ローラ１５２をフリーにして、引っ張
り装置１５３に加えて第２の補助流体供給手段３３によ
りピストン押戻用補助流体である圧縮空気を供給するこ
とによりピストン１４を移動させるので、当該ピストン
１４の後退動作がより円滑になり、短時間で後退限位置
まで戻すことができ、その結果、色替え時間が短縮され
る。

【００６３】位置センサ１８１にてピストン１４が後退
限位置に達したことが検出されたら（ステップ６）、カ
ラーチェンジバルブユニット１３の切替弁１３３，１３
４を交互に開閉して、ピストン１４の前方の塗料ホース
１２内に洗浄液と押出用エアーとを供給する（ステップ
７）。たとえば、ピストン１４が後端限位置まで戻った
ときは、トリガバルブ１１２からベルカップ１１３まで
の間の塗料ホース１２内に塗料Ｐが残存しているので、
最初に切替弁１３３を開いて押出用エアーを塗料ホース
１２に供給し残存している塗料Ｐをベルカップ１１３か
ら押し出す。次に、切替弁１３４を開いて洗浄液を塗料
ホース１２内へ供給し、当該塗料ホース１２の内壁を洗
浄する。さらに、再び切替弁１３３を開いて押出用エア
ーを塗料ホース１２に供給し残存している洗浄液をベル
カップ１１３から押し出す。こうした操作を繰り返し、
ピストン１４の前方に位置する塗料ホース１２内を洗浄
する。

【００６４】特に本実施形態では、ピストン１４を前進
させる際に、空間Ｓ２に塗料溶解性のピストン押出用補
助流体を圧送するので、この圧送の際に既に塗料ホース
１２のほぼ全長にわたって洗浄が行われていることにな
る。したがって、上述したステップ７の洗浄時間が通常
よりも著しく短縮されることになる。

【００６５】塗料ホース１２内が清浄になったら、カラ
ーチェンジバルブユニット１３の切替弁１３２の何れか
を開いて次色の塗料Ｐをピストン１４の前方の塗料ホー
ス１２内へ供給する（ステップ８）。このとき、塗料使
用量に応じて切替弁１３２の開閉タイミングを制御し、
その塗色に適した充填量とする。これにより、塗装終了
後に残存して廃棄する塗料量が最小限となる。

【００６６】次色塗料Ｐを供給したら、押出ローラ１５
２，１５２、第１の補助流体供給手段３２及び引っ張り
装置１５３を駆動し、ピストン１４を前進させる（ステ
ップ９）。そして、ピストン１４がカラーチェンジバル
ブユニット１３の僅か前方位置にある印加可能位置に達
したことが位置センサ１８２によって検出されたら（ス
テップ１０）、押出ローラ１５２、第１の補助流体供給
手段３２及び引っ張り装置１５３を停止するとともに、
トリガバルブ１１２を閉じ、次色の塗装スタート信号を
待機する（ステップ１１）。

【００６７】本実施形態の塗装装置１は、以下の効果が
期待できる。まず、塗料ホース１２内にピストン１４を
設けて、当該ピストン１４の前方に導電性塗料Ｐを供給
してこれを塗装ガン１１へ押し出すように構成したの
で、ピストン１４の後方には絶縁性補助流体層及び空気
層が形成され、これがいわゆるボルテージブロック機能
を発揮する。したがって、既存の塗着効率の高いベル型
静電塗装ガン等をそのまま利用することができ、導電性
塗料の採用と塗着効率の向上との両立が図られる。ま
た、既存の塗装ガンがそのまま使用できるので、塗装ガ
ンの交換あるいは改造費用が不要となる。

【００６８】また、ピストンの押出速度を制御すること
で吐出量を簡単に制御することができ、従来必要とされ
たギヤポンプなどの高価な装置に代替することができ、
設備費用の低減が達成される。

【００６９】さらに、色替え操作にあたっても、ピスト
ンを用いてトリガバルブまで塗料を押し出すことができ
るので、色替え時に廃棄される塗料量が最小となり、塗
料コストの低減及び廃液処理などの環境対策の点で有利
となる。

【００７０】また、塗装ガンあたりの塗料使用量（吐出
量）は、塗装サイクルタイムの変更、被塗物の相違、塗
料固形分など塗色による相違、膜厚などの要求品質の相
違等々により異なるが、本実施形態の塗装装置は、塗料
ホース１２の長さを最大塗料使用量に設定しておき、こ
れに必要に応じた量の塗料を充填して塗装するので、塗
料使用量の変動に対しても柔軟に対処することができ
る。

【００７１】さらに本実施形態の塗装装置１は、導電性
塗料のみならず非導電性塗料にもそのまま適用できる。

【００７２】また、塗料ホース１２内の塗料はピストン
１４によって全て押し出されるので、洗浄しなければな
らない範囲が著しく少なくなり、これにより短時間で系
内を清浄にすることが可能となる。また清浄性が高まる
結果、導電性塗料と非導電性塗料とを同一の塗装装置で
色替えすることも可能となる。

【００７３】さらに、本実施形態の塗装装置１は、塗料
ホース１２内への塗料の充填は塗装の直前であるため、
メタリック塗料やマイカ塗料等であっても顔料沈降の問
題は生じなくなる。また、カートリッジを用いた塗装ガ
ンに適用する場合にも顔料沈降の問題が解消される。

【００７４】これに加えて、ピストン本体１４１に第１
の通孔１４３を設け、一端を２つのＯリング１４２ａ，
１４２ｂで仕切られた空間Ｓ１に臨ませ、他端を第１の
中空ケーブル１５１ａ内に臨ませているので、ピストン
１４の前方空間Ｓ３に充填された塗料がＯリング１４２
ａの劣化や摩耗などによって漏洩しても、これが第１の
通孔１４３及び第１の中空ケーブル１５１ａを介して塗
料検出器３１にて検出される。したがって、ピストン１
４を分解しなくてもＯリング１４２の劣化・摩耗状態を
検査することができ、ひいては塗料の漏洩を防止するこ
とができる。また、空間Ｓ２に供給されるピストン押出
用補助流体についても、たとえばＯリング１４２ｂの劣
化や摩耗などによって漏洩しても、これが第１の通孔１
４３及び第１の中空ケーブル１５１ａを介して塗料検出
器３１にて検出される。したがって、ピストン１４を分
解しなくてもＯリング１４２の劣化・摩耗状態を検査す
ることができ、ひいてはピストン押出用補助流体の漏洩
を防止することができる。

【００７５】また、ピストン１４を押し出す際は押出ロ
ーラ１５２に加えてピストン押出用補助流体を、ピスト
ンを引き戻す際は引っ張り装置１５３に加えてピストン
押戻用補助流体をそれぞれ供給するので、塗料ホース１
２が塗装ロボットの姿勢などによって曲がったとしても
ピストン１４の前進及び後退動作がより円滑となり、そ
の結果、前進時には塗料の吐出量が安定し、後退時には
色替え時間が短縮されるといった利点がある。

【００７６】また、主としてピストン１４を押し出すた
めに供給されるピストン押出用補助流体ではあるが、こ
れを塗料溶解性流体とすることで塗料ホース１２の内壁
に付着した塗料を洗浄する効果も奏する。これにより、
色替え時間が短縮される。

【００７７】第２実施形態 図５は本発明の塗装装置の他の実施形態に係るピストン
の近傍を示す拡大断面図である。本実施形態では、ピス
トン本体１４１に、第１の通孔１４３に加えて、第２の
通孔１４４を形成して第１の補助流体を循環させた点が
上述した第１実施形態と相違する。その他の構成は第１
実施形態と同じである。

【００７８】すなわち、本実施形態のピストン本体１４
１には、一端がＯリング１４２ｂ、塗料ホース１２の内
壁及び第２の中空ケーブル１５１ｂの外壁で囲まれた空
間Ｓ２に開口するとともに、他端が第２の中空ケーブル
１５１ｂの内壁及び第１の中空ケーブル１５１ａの外壁
で囲まれた空間Ｓ４に開口する第２の通孔１４４が設け
られている。また、補助流体を空間Ｓ２に供給し、第２
の通孔１４４を介して空間Ｓ４に導き、これを循環させ
る補助流体循環手段３４が設けられている。

【００７９】このように、第１実施形態の構成に加えて
ピストン本体１４１に第２の通孔１４４を設けるととも
に、補助流体を補助流体循環手段３４により循環させる
ことにより、ピストン１４の前進時における塗料ホース
１２の内壁の洗浄効果がより大きくなる。また、補助流
体は循環するもののピストン１４には背圧として圧力が
印加されるので、押出ローラ１５２によるピストン１４
の押出力の補助効果も奏することになる。

【００８０】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の塗装装置の実施形態を示す概略構成図
である。

【図２】本発明の塗装装置の使用形態を示す概略構成図
である。

【図３】本発明の塗装装置の実施形態に係るピストン近
傍を示す拡大断面図である。

【図４】本発明の塗装装置の動作の一例を示すフローチ
ャートである。

【図５】本発明の塗装装置の他の実施形態に係るピスト
ン近傍を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１…塗装装置 １１…塗装ガン １１１…塗装ガン本体 １１２…トリガバルブ １１３…ベルカップ １２…塗料ホース（塗料配管） １３…カラーチェンジバルブユニット １４…ピストン １４１…ピストン本体 １４２，１４２ａ，１４２ｂ…Ｏリング（環状シール部
材） １４３…第１の通孔 １４４…第２の通孔 １５…駆動手段 １５１…ケーブル １５１ａ…第１の中空ケーブル １５１ｂ…第２の中空ケーブル １５２…押出ローラ １５３…引っ張り装置 １６…制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野々村 広実 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 高水 康夫 東京都新宿区西新宿２丁目６番１号 株式 会社大氣社内 (72)発明者 原 益己 愛知県尾張旭市旭前町新田洞5050 旭サナ ック株式会社内 Ｆターム(参考） 4F034 AA03 BB04 BB21 BB28

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電圧が印加される塗装ガンと、前記塗装ガ
   ンに塗料を導く塗料配管と、前記塗料配管内に水密状態
   で摺動可能に設けられたピストンと、前記ピストンを前
   記塗料配管内で移動させる駆動手段とを有し、塗装時に
   は、前記塗料を前記ピストンの前方に注入し、前記ピス
   トンを前記塗装ガンに向かって移動させる塗装装置にお
   いて、 前記駆動手段は、前記ピストンの背面に接続された第１
   の中空ケーブルを含み、 前記ピストンは、少なくとも二つの環状シール部材と、
   一端が前記二つの環状シール部材及び前記塗料配管の内
   壁で囲まれた空間に開口し他端が前記第１の中空ケーブ
   ルに開口する第１の通孔とを含み、 前記最後端の環状シール部材と前記ピストンと前記塗料
   配管の内壁とで囲まれた空間内にピストン押出用補助流
   体を供給する第１の補助流体供給手段と、 前記ピストン前方の塗料配管内にピストン押戻用補助流
   体を供給する第２の補助流体供給手段とをさらに有する
   塗装装置。
2. 【請求項２】電圧が印加される塗装ガンと、前記塗装ガ
   ンに塗料を導く塗料配管と、前記塗料配管内に水密状態
   で摺動可能に設けられたピストンと、前記ピストンを前
   記塗料配管内で移動させる駆動手段とを有し、塗装時に
   は、前記塗料を前記ピストンの前方に注入し、前記ピス
   トンを前記塗装ガンに向かって移動させる塗装装置にお
   いて、 前記駆動手段は、前記ピストンの背面に接続された第１
   の中空ケーブルと、前記ピストンの背面に接続され前記
   第１の中空ケーブルの外側に挿通された第２の中空ケー
   ブルとを含み、 前記ピストンは、少なくとも二つの環状シール部材と、
   一端が前記二つの環状シール部材、前記ピストン及び前
   記塗料配管の内壁で囲まれた空間に開口するとともに他
   端が前記第１の中空ケーブルに開口する第１の通孔と、
   一端が前記最後端の環状シール部材、前記塗料配管の内
   壁及び前記第２の中空ケーブルの外壁で囲まれた空間に
   開口するとともに他端が前記第２の中空ケーブルの内壁
   及び前記第１の中空ケーブルの外壁で囲まれた空間に開
   口する第２の通孔とを含み、 前記最後端の環状シール部材、前記第２の中空ケーブル
   の外壁及び前記塗料配管の内壁とで囲まれた空間から、
   前記第２の通孔を介して、前記第２の中空ケーブルの内
   壁及び前記第１の中空ケーブルの外壁で囲まれた空間に
   補助流体を循環させる補助流体循環手段をさらに有する
   ことを特徴とする塗装装置。
3. 【請求項３】前記駆動手段は、前記第１の中空ケーブル
   及び／又は前記第２の中空ケーブルを挟んで前記塗装ガ
   ン方向へ前記ピストンを移動させる押出ローラと、前記
   第１の中空ケーブル及び／又は第２の中空ケーブルの他
   端に接続されて前記塗装ガンとは反対方向へ前記ピスト
   ンを移動させる引っ張り装置とを有する請求項１又は２
   記載の塗装装置。
4. 【請求項４】目的とするピストンの移動速度に応じて前
   記補助流体の圧力を制御する請求項１〜３の何れかに記
   載の塗装装置。
5. 【請求項５】前記駆動手段は塗装ブース外へ設置される
   請求項１〜４何れかに記載の塗装装置。
6. 【請求項６】前記塗料が導電性塗料である請求項１〜５
   何れかに記載の塗装装置。