JP2004122085A

JP2004122085A - 塗装装置

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Publication number: JP2004122085A
Application number: JP2002294134A
Authority: JP
Inventors: Motoji Onda; 恩田　元司; Tetsuya Shimada; 島田　哲也
Original assignee: Asahi Sunac Corp
Current assignee: Asahi Sunac Corp
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】塗装停止時における二次側流路内の塗料の圧力増大を回避する。
【解決手段】ポンプ３０には、塗装作業、即ち塗装機２０における塗料Ｐの噴出及びポンプ３０による圧送が停止した状態において、逆止弁４４〜４７を開弁状態に保持する規制部材５３（閉弁規制手段）を設けた。塗装作業が停止した状態では、規制部材５３によって逆止弁４４〜４７が開弁状態に保持されるので、逆止弁４４〜４７よりも塗装機２０側の二次側流路２１は、ポンプ３０内を経てタンク１０に至る流路に連通している。したがって、二次側流路２１内の塗料Ｐが高温になっても、その塗料Ｐは温度上昇に伴う体積の増大分だけタンク１０側へ戻ることになり、塗料Ｐの圧力上昇が抑えられる。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
塗装装置では、タンクに貯留されている塗料をポンプによって塗装機に圧送し、その圧送力によって塗装機から塗料を噴出させるようになっており、ポンプとしては逆止弁を備えたものが用いられる。逆止弁を備えたポンプの一例としてはダイヤフラムポンプがある。これは、ダイヤフラムを移動させることによって弁室内の容積を周期的に増減させるとともに、この弁室の容積増減に伴って逆止弁が開閉を繰り返すようにしたものであって、これにより、タンク内の塗料が、一旦弁室内に吸引された後に塗装機側へ吐出されるという行程を繰り返しつつ一定量ずつ圧送されようになっている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−５２３９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように逆止弁を備えたポンプを用いて塗料の圧送を行う場合には、次のような不具合が懸念される。逆止弁は、タンクから塗装機に至る流路において塗料の逆流を防止するために設けられたものであって、逆止弁よりも下流側（塗装機側）の二次側流路内に貯留されている塗料の流体圧によって閉弁されるようになっている。したがって、塗装機が停止した状態でも、二次側（塗装機側）の流路内の塗料の圧力によって、逆止弁は自然に閉弁状態に保たれるようになっている。一方、塗装機においては、塗料の噴出を停止するため、塗装機内に設けられた開閉弁が閉弁状態となっている。つまり、塗装停止状態では、逆止弁と塗装機との間の二次側流路内に塗料が貯留されたままとなるのである。
【０００５】
このように塗料が逃げ場のない二次側流路内に充満されている状態において、その二次側流路内の塗料の温度が上昇した場合には、その塗料の圧力が増大し、その圧力によって二次側流路が破損する虞がある。
本願発明は上記事情に鑑みて創案され、塗装停止時における二次側流路内の塗料の圧力増大を回避することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、塗料が貯留されるタンクと、塗料を噴出する塗装機と、前記タンクと前記塗装機との間に介設され、逆止弁の開閉動作によって前記タンク内の塗料を前記塗装機へ圧送するポンプとを備えた塗装装置であって、前記ポンプには、前記塗装機における塗料の噴出及び前記ポンプによる圧送が停止した状態において、前記逆止弁を開弁状態に保持する閉弁規制手段が設けられている構成とした。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記逆止弁が、円形の弁シートに対して弁体を同心状に当接させることで閉弁状態となるようにものであって、前記閉弁規制手段は、前記弁体が前記弁シートに対して同心状に当接することを許容する規制解除位置と、前記弁体を前記弁シートに対して偏心した位置に保持する規制位置との間での移動を可能に設けられている構成とした。
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記閉弁規制手段はエアシリンダのピストンと一体移動するように設けられており、前記エアシリンダに対してエアを供給・排出することにより、前記閉弁規制手段が規制位置と規制解除位置との間で移動する構成とした。
【０００８】
【発明の作用及び効果】
［請求項１の発明］
塗装作業、即ち塗装機における塗料の噴出及びポンプによる圧送が停止した状態では、閉弁規制手段によって逆止弁が開弁状態に保持されているので、逆止弁よりも塗装機側の塗料流路は、ポンプ内を経てタンクに至る流路に連通している。したがって、塗装機側の塗料流路内の塗料が高温になっても、その塗料は温度上昇に伴う体積の増大分だけタンク側へ戻ることになり、これにより、塗料の圧力上昇が抑えられる。
【０００９】
［請求項２の発明］
塗装作業、即ち塗装機からの塗料の噴出及びポンプによる塗料の圧送が行われている間は、閉弁規制手段を規制解除位置に移動しておけば、弁体が弁シートに当接する閉弁動作が可能となる。塗装作業が停止している間は、閉弁規制手段を規制位置に移動させれば、弁体は弁シートに対して偏心した位置に保持されるので、逆止弁は閉弁不能となって開弁状態に保持される。
［請求項３の発明］
閉弁規制手段の移動はエアの供給・排出によって行われるので、手動による操作が不要となる。また、エアの圧力によって閉弁規制手段を規制位置又は規制解除位置に保持しておくことができるので、専用のストッパが不要となる。さらには、塗装機側の塗料流路の圧力を管理する装置を用いて、あらかじめ設定された塗料の圧力に達した時にエアシリンダを作動させて閉弁規制手段を規制位置又は規制解除位置に保持しておくことで、自動的に塗料圧力を減圧することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図５を参照して説明する。
本実施形態の塗装装置は、液体の塗料Ｐが貯留されるタンク１０と、塗料Ｐを噴出する塗装機２０と、タンク１０と塗装機２０との間に介設され、逆止弁４４，４５，４６，４７の開閉動作によってタンク１０内の塗料Ｐを塗装機２０へ圧送するポンプ３０とを備えて構成されている。
【００１１】
タンク１０とポンプ３０の流入ポート３１との間には、剛性の高いパイプ又は可撓性を有するホースからなる一次側流路１１が配索され、その一次側流路１１の上流端がタンク１０内に貯留された塗料Ｐの中に浸漬されている。また、タンク１０の内部は大気に解放されているため、一次側流路１１内の塗料Ｐがタンク１０内に逆流することが可能となっている。
ポンプ３０の流出ポート３２と塗装機２０との間には、可撓性を有するホースからなる二次側流路２１が配索されている。塗装機２０は、液体の塗料Ｐを霧化状に噴出させるためのノズル２３と、図示しない開閉弁（例えば、ニードル弁）とが設けられており、トリガ２２を引き操作すると、開閉弁が開弁して前端のノズル２３から塗料Ｐが霧化状態となって噴出するようになっている。
尚、本実施形態では塗装機２０を作業者が把持して使用するハンドガンとしたが、自動機のレシプロケータに取り付けられた自動ガンや、ガン以外の塗料噴出装置とすることもできる。また、ポンプ３０と塗装機２０との間の二次側流路２１には、必要に応じて、二次側流路２１の開閉切替、塗料Ｐの流量や圧力の調整を行うための制御弁を設けることもできる。
【００１２】
ポンプ３０は、ダイヤフラム式のものであって、内部には２対の逆止弁４４，４５，４６，４７が設けられており、以下、その詳しい構造を説明する。流入ポート３１と流出ポート３２との間には、その両ポート３１，３２を直線的に連通させる第１ポンプ内流路３３が設けられ、流入ポート３１には、第１ポンプ内流路３３と直角をなす一次側分岐路３４の一端が接続され、流出ポート３２には、第１ポンプ内流路３３と直角をなす二次側分岐路３５の一端が接続され、一次側分岐路３４の他端と二次側分岐路３５の他端との間には、両者を直線的に連通させる第２ポンプ内流路３６が第１ポンプ内流路３３と平行に設けられている。つまり、流入ポート３１と流出ポート３２との間には、２系統のポンプ３０内流路が並列して設けられている。
【００１３】
第１ポンプ内流路３３と第２ポンプ内流路３６との間にはその両流路３３，３６と直交するロッド３７が設けられている。ロッド３７は、図示しない周知の駆動手段（例えば、加圧エアの給排など）によって軸方向へ往復駆動されるようになっていて、そのロッド３７の両端には、第１と第２のダイヤフラム３８，４１の中央部が固着されている。第１ダイヤフラム３８は、第１ポンプ内流路３３に連通する第１弁室３９と、大気に解放された第１エア室４０とを気密状に仕切っている。一方、第２ダイヤフラム４１は、第２ポンプ内流路３６に連通する第２弁室４２と、大気に解放された第２エア室４３とを気密状に仕切っている。そして、ロッド３７が往復すると、両ダイヤフラム３８，４１が変形しつつ、第１弁室３９内の容積と第２弁室４２内の容積が周期的に且つ交互に増減されるようになっている。
【００１４】
第１ポンプ内流路３３には、第１弁室３９との連通孔５１ａよりも上流側（流入ポート３１側）に位置する一次側第１逆止弁４４と、第１弁室３９との連通孔５１ａよりも下流側（流出ポート３２側）に位置する二次側第１逆止弁４５とが設けられている。この２つの逆止弁４４，４５は、同一構造をなし、第１ポンプ内流路３３に対してその軸方向（第１ポンプ内流路３３を流れる塗料Ｐの流通方向とほぼ同じ方向）と同心の円形をなす弁口４８と、この弁口４８における下流側の開口縁に形成された球面状（略テーパ状）をなす弁シート４９と、この弁シート４９に対して下流側から液密状に密着可能な球形の弁体５０とから構成されている。弁体５０が弁シート４９に当接すると弁口４８が塞がれて逆止弁４４，４５が閉弁状態となり、弁体５０が弁シート４９から離間すると弁口４８が開放されて逆止弁４４，４５が開弁状態となる。
【００１５】
かかる逆止弁４４，４５は、逆止弁４４，４５よりも下流側（一次側第１逆止弁４４においては第１ポンプ内流路３３側であり、二次側第１逆止弁４５においては流出ポート３２側）において塗料Ｐの圧力（流体圧）が増大すると、弁体５０が弁シート４９に当接する位置へ押し動かされることにより、閉弁状態となる。また、閉弁状態では円形の弁口４８、円形の弁シート４９及び球形の弁体５０が互いに同心状（同軸状）に位置するのであるが、弁体５０が強制的に弁口４８及び弁シート４９に対して偏心した位置に保持された状態では、弁体５０が弁シート４９側へ押し動かされても弁シート４９に密着することができず、逆止弁４４，４５は開弁状態に保持されるようになっている。
【００１６】
第２ポンプ内流路３６には、第１ポンプ内流路３３と同様に、第２弁室４２との連通孔５１ｂよりも上流側（流入ポート３１側）に位置する一次側第２逆止弁４６と、第２弁室４２との連通孔５１ｂよりも下流側（流出ポート３２側）に位置する二次側第２逆止弁４７とが設けられている。この２つの逆止弁４６，４７についても、上記一次側第１逆止弁４４及び二次側第１逆止弁４５と同じ構造なので、同一構成について同一符号を付すに留め、詳しい説明は省略する。
【００１７】
さて、一次側第１逆止弁４４には、この一次側第１逆止弁４４を必要に応じて開弁状態に保つための手段が設けられている。第１ポンプ内流路３３を構成する壁部には、その外面から内面に貫通する貫通孔５２が形成され、この貫通孔５２には、丸ピン状をなす規制部材５３（本発明の構成要件である閉弁規制手段）が、その軸方向（貫通孔５２の貫通方向）への往復移動を可能に取り付けられている。この規制部材５３の移動方向は、一次側第１逆止弁４４（弁口４８、弁シート４９及び弁体５０）の軸方向、即ち弁シート４９に対する弁体５０の当接方向に対して直交する方向とされている。
【００１８】
規制部材５３の移動方向先端部は弁体５０の外周に対向する押圧部５４となっており、規制部材５３が外側の規制解除位置にある状態では、弁体５０が弁シート４９に対して同心状に当接すること、即ち一次側第１逆止弁４４の閉弁動作が許容される。一方、規制部材５３が内側の規制位置に移動した状態では、押圧部５４が弁体５０を押すことによりその弁体５０を弁シート４９に対して強制的に偏心させる。つまり、弁体５０が弁シート４９に対して同心状の位置に移動することを阻止する。したがって、この状態では、弁体５０が弁シート４９に密着することが不可能になるため、一次側第１逆止弁４４は開弁状態に保たれる。
【００１９】
尚、押圧部５４の外周には抜止め用のＣ形リング５５が装着されているため、規制部材５３が外面側へ抜け出ることはない。また、規制部材５３の外側の端部には拡径部５６が形成されており、この拡径部５６を摘むことによって規制部材５３を規制位置（図３及び図４を参照）と規制解除位置（図１及び図２を参照）との間で移動させることができる。尚、貫通孔５２と規制部材５３の外周との間はＯリング５７によって防水されている。
【００２０】
さらに、一次側第２逆止弁４６にも、この一次側第２逆止弁４６を必要に応じて開弁状態に保つための手段として規制部材５３（本発明の構成要件である閉弁規制手段）が設けられている。この規制部材５３の構成は、上記一次側第１逆止弁４４の規制部材５３と同一なので、同じ構成については同一符号を付すに留め、詳しい説明は省略する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
塗装機２０による塗装作業は、塗装機２０の開閉弁を開弁し、２つの規制部材５３を規制解除位置に移動させた状態でポンプ３０を駆動することによって行われる。ポンプ３０を駆動すると、ロッド３７が周期的に往復移動する。
【００２１】
即ち、図１に示すようにロッド３７が同図の右方へ移動する行程では、第１ダイヤフラム３８が第１弁室３９の容積を増大させるように変形するのに伴なって第１弁室３９及び第１ポンプ内流路３３が負圧となるために、二次側第１逆止弁４５が閉弁されるとともに一次側第１逆止弁４４が開弁し、タンク１０内の塗料Ｐが第１弁室３９及び第１ポンプ内流路３３内に吸引される。この塗料Ｐの吸引と同時に、第２ダイヤフラム４１が第２弁室４２の容積を減少させるように変形するのに伴なって第２弁室４２内及び第２ポンプ内流路３６内が加圧されるために、一次側第２逆止弁４６が閉弁されるとともに二次側第２逆止弁４７が開弁し、第２弁室４２及び第２ポンプ内流路３６内の塗料Ｐが塗装機２０側へ吐出され、塗装機２０のノズル２３から霧化された塗料Ｐが噴出される。
【００２２】
一方、図２に示すようにロッド３７が同図の左方へ移動する行程では、図１の行程とは逆に、第２弁室４２の容積が増大するのに伴なって二次側第２逆止弁４７が閉弁されるとともに一次側第２逆止弁４６が開弁し、タンク１０内の塗料Ｐが第２弁室４２及び第２ポンプ内流路３６内に吸引されるとともに、第１弁室３９の容積が減少するのに伴なって一次側第１逆止弁４４が閉弁されるとともに二次側第１逆止弁４５が開弁し、第１弁室３９及び第１ポンプ内流路３３内の塗料Ｐが塗装機２０側へ吐出され、塗装機２０から塗料Ｐが噴出される。
【００２３】
このように、ロッド３７の往動と復動の両行程において塗料Ｐが塗装機２０に圧送されるので、塗装機２０においては連続的に塗料Ｐが噴出される。
さて、塗装作業が停止した状態、即ち、塗装機２０の開閉弁を閉弁するとともに、ポンプ３０の駆動を停止した状態では、ポンプ３０と塗装機２０との間の二次側流路２１内の塗料Ｐの圧力によって全ての逆止弁４４，４５，４６，４７が閉弁状態に保たれるため、二次側流路２１内の塗料Ｐがタンク１０側へ戻ることが規制され、一方、塗装機２０においては開閉弁が閉弁状態となっているため、二次側流路２１内の塗料Ｐが塗装機２０側へ流動することも規制されている。即ち、塗装停止状態では、ポンプ３０（逆止弁）と塗装機２０との間の二次側流路２１内に塗料Ｐが貯留されたままとなる。このように塗料Ｐが逃げ場のない二次側流路２１内に充満されている状態において、その二次側流路２１内の塗料Ｐの温度が上昇した場合には、その塗料Ｐの圧力が増大し、その圧力によって二次側流路２１が破損することが懸念される。
【００２４】
そこで、塗装が停止した状態では、図３に示すように、一次側第１逆止弁４４と二次側第１逆止弁４５に設けた規制部材５３を、規制解除位置へ押し込む。すると、両逆止弁４４，４５の弁体５０が弁シート４９に対して偏心した位置に押し動かされるため、両逆止弁４４，４５は開弁状態に保たれる。この両逆止弁４４，４５の開弁により、二次側流路２１（逆止弁４４，４５よりも塗装機２０側の塗料流路）は、ポンプ３０内を経てタンク１０に至る一次側流路１１に連通した状態となる。したがって、二次側流路２１内の塗料Ｐが高温になっても、その塗料Ｐは温度上昇に伴う体積の増大分だけポンプ３０を経てタンク１０側へ逆流することになり、これによって、塗料Ｐの圧力上昇が回避される。
【００２５】
また、ポンプ３０の内部に貯留されている塗料Ｐが高温になった場合にも、塗料Ｐの圧力上昇が回避される。即ち、第１ポンプ内流路３３及び第１弁室３９内の塗料Ｐについては、温度上昇に伴なう体積増加分だけ一次側第１逆止弁４４を通ってタンク１０側へ流出することによって圧力上昇が回避される。一方、第２ポンプ内流路３６及び第２弁室４２内の塗料Ｐの温度が上昇した場合には、その塗料Ｐの圧力によって二次側第２逆止弁４７が開弁するため、この二次側第２逆止弁４７、二次側分岐路３５、二次側第１逆止弁４５及び一次側第１逆止弁４４を通ってタンク１０側へ流出することで、圧力上昇が回避される。このように、ポンプ３０内の塗料Ｐの圧力上昇が抑えられることで、ダイヤフラム３８，４１の破損も回避される。
【００２６】
［実施形態２］
次に、本発明を具体化した実施形態２を図５を参照して説明する。
本実施形態は、閉弁規制手段を上記実施形態１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
本実施形態２では、実施形態１の規制部材５３と同様に、丸ピン状をなす規制部材６０（本発明の構成要件である閉弁規制手段）が用いられている。規制部材６０の外部側の端部には実施形態１の拡径部５６に相当する部位が一体に形成されているが、この拡径部相当部は、エアシリンダ６１の内部に移動可能に収容されたピストン６２を構成している。このエアシリンダ６１はエア流路６３を介してコンプレッサ６４に接続されている。コンプレッサ６４から加圧エアをエアシリンダ６１の一方の内室６５ａに供給すると、そのエアの圧力によって規制部材６０が図５に示す規制位置へ押し動かされ、規制部材６０が弁体５０を押して二次側第１逆止弁４５を開弁状態に保持する。規制部材６０を規制解除位置へ移動させる際には、エアシリンダ６１の他方の内室６５ｂに加圧エアを供給すれば、規制部材６０が図５の左方へ移動する。また、一次側第１逆止弁４４にも、上記と同様のエアによって移動する規制部材６０が設けられている。
尚、本実施形態２では、規制部材６０を規制解除位置へ移動させる手段として、エアシリンダ６１の他方の内室６５ｂに加圧エアを供給するようにしたが、これに替えて、図６に示すように、他方の内室６５ｂに圧縮コイルバネ６６を設け、この圧縮コイルバネ６６の弾性復元力によって機械的にピストン６２及び規制部材６０を規制解除位置（図６における左方位置）へ移動させるようにしてもよい。
【００２７】
このように本実施形態では、規制部材６０がエアシリンダ６１のピストン６２と一体に移動するように設けられており、エアシリンダ６１に対してエアを供給・排出することによりって規制部材６０が規制位置と規制解除位置との間で移動するようになっている。したがって、規制部材６０を移動させるに際して、手動による操作が不要となる。また、エアの圧力によって規制部材６０を規制位置又は規制解除位置に保持しておくことができるので、専用のストッパや保持手段が不要となる。
【００２８】
［他の実施形態］
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態ではダイヤフラム式のポンプに適用した場合について説明したが、本発明は、プランジャ式などの逆止弁を備える他の形式のポンプにも適用することができる。
【００２９】
（２）上記実施形態ではポンプ内の２系統の塗料流路のうち一方の系統のみに開弁閉弁規制手段を設けたが、本発明によれば、２系統の塗料流路の双方共に開弁閉弁規制手段を設けてもよい。
（３）上記実施形態ではポンプ内に２系統の塗料流路を並列して設けたが、本発明によれば、ポンプ内の塗料流路を１系統のみとしてもよい。
（４）上記実施形態では閉弁規制手段として閉弁規制手段によって弁体を押し動かすようにしたが、本発明によれば、弁シートの一部を弁体側へ移動させるようにしてもよい。
【００３０】
（５）上記実施形態では閉弁規制手段が弁体が弁シートに対して偏心した位置に移動させるようにしたが、本発明によれば、閉弁規制手段が弁口を貫通することによって弁体を弁シートとほぼ同心状態のままで弁シートとは非接触の位置まで押し動かすようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１においてポンプが駆動している状態をあらわす断面図
【図２】ポンプが駆動している状態をあらわす断面図
【図３】ポンプが停止している状態をあらわす断面図
【図４】逆止弁が開弁状態に保持されている様子をあらわす部分拡大断面図
【図５】実施形態２において逆止弁が開弁状態に保持されている様子をあらわす部分拡大断面図
【図６】実施形態２において規制部材を規制解除位置へ移動させる手段の変形例をあらわす部分拡大断面図
【符号の説明】
１０…タンク
２０…塗装機
３０…ポンプ
３９…第１弁室
４２…第２弁室
４４…一次側第１逆止弁
４５…二次側第１逆止弁
４６…一次側第２逆止弁
４７…二次側第２逆止弁
４９…弁シート
５０…弁体
５３…閉弁規制手段（規制部材）
６０…閉弁規制手段（規制部材）
６１…エアシリンダ
６２…ピストン

Claims

塗料が貯留されるタンクと、
塗料を噴出する塗装機と、
前記タンクと前記塗装機との間に介設され、逆止弁の開閉動作によって前記タンク内の塗料を前記塗装機へ圧送するポンプとを備えた塗装装置であって、
前記ポンプには、前記塗装機における塗料の噴出及び前記ポンプによる圧送が停止した状態において、前記逆止弁を開弁状態に保持する閉弁規制手段が設けられていることを特徴とする塗装装置。
前記逆止弁が、円形の弁シートに対して弁体を同心状に当接させることで閉弁状態となるようにものであって、
前記閉弁規制手段は、前記弁体が前記弁シートに対して同心状に当接することを許容する規制解除位置と、前記弁体を前記弁シートに対して偏心した位置に保持する規制位置との間での移動を可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
前記閉弁規制手段はエアシリンダのピストンと一体移動するように設けられており、前記エアシリンダに対してエアを供給・排出することにより、前記閉弁規制手段が規制位置と規制解除位置との間で移動する構成としたことを特徴とする請求項２記載の塗装装置。