JP2004344788A

JP2004344788A - 塗装装置

Info

Publication number: JP2004344788A
Application number: JP2003145218A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Nonomura; 広実野々村; Masumi Hara; 益己原; Yasuo Takamizu; 康夫高水; Makoto Watanabe; 渡辺　　誠; Kozo Ishida; 浩三石田
Original assignee: Taikisha Ltd; Nissan Motor Co Ltd; Asahi Sunac Corp
Current assignee: Taikisha Ltd; Nissan Motor Co Ltd; Asahi Sunac Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】洗浄性の向上及び洗浄時間の短縮化を図ることが可能な塗装装置を提供する。
【解決手段】塗装装置１の塗装ガン１０に定量の塗料を押し出す塗料押出機４０は、押出用シリンダ４１と、２つのＯリング４２ｂ、４２ｃを持ち、押出用シリンダ４１の内部を水密状態で摺動可能な押出用ピストン４２とを備え、押出用シリンダ４１の先端部には、前方Ｏリング４２ａの外径より大きな内径を有する拡径部４１ａと、洗浄用エア及び洗浄液が供給される注入孔４１ｂとが形成されている。押出用ピストン４２が前進限位置に位置する場合に、拡径部４１ａにより前方Ｏリング４２ｂが押出用シリンダ４１内を非水密状態にすると共に、後方Ｏリング４２ｃが押出用シリンダ４１内を水密状態を維持し、Ｏリング４２ｂ、４２ｃの間に向かって注入孔４１ｂが開口している。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【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】
【背景技術】
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、塗料回路の絶縁機構（以下、ボルテージブロック方式と称する。）等を塗装装置に設ける必要がある。
【０００４】
このような塗装装置として、塗装ガンに塗料を押し出す塗料押出機と塗料供給源との間に接合部を設け、塗装ガンの高電圧の印加／非印加に従って、当該接合部を分離／接合してボルテージブロック機能を発揮させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような塗装装置における色替え等の塗料押出機の洗浄は、塗料押出機のピストンを前進させた状態で、シリンダ内の先端部に形成された注入孔からエア及び洗浄液を供給することにより行われている。
【０００６】
しかしながら、このようにピストンの前方からエア及び洗浄液を供給して洗浄を行った場合には、当該ピストンの細部にエア及び洗浄液が回り込まず、ピストンを効率的に洗浄することが出来ず、洗浄時間が長くなるという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１４１１３９号公報
【０００８】
【発明の開示】
本発明は、洗浄性の向上及び洗浄時間の短縮化を図ることが可能な塗装装置を提供することを目的とする。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、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、前記塗料配管に連通したシリンダ、及び、少なくとも二つの環状シール部材を持ち、前記シリンダの内部を水密状態で移動可能なピストンを少なくとも有し、前記ピストンの前方に充填された塗料を前記塗料配管に押し出す塗料押出手段と、少なくとも前記塗料押出手段に洗浄用流体を供給して、前記塗料押出手段の洗浄を行う洗浄手段と、を少なくとも備えた塗装装置であって、前記塗料押出手段のシリンダには、一方の前記環状シール部材の外径より大きな内径を有する拡径部と、前記洗浄手段から洗浄用流体が供給される注入孔と、が先端側に形成されており、前記ピストンが前進限位置に位置する場合に、前記シリンダの拡径部により前記一方の環状シール部材が前記シリンダ内を非水密状態にすると共に、他方の前記環状シール部材が前記シリンダ内の水密状態を維持し、前記一方の環状シール部材と前記他方の環状シール部材との間に向かって前記注入孔が開口している塗装装置が提供される。
【００１０】
本発明では、塗料押出手段のシリンダの先端側に拡径部及び注入孔を設け、ピストンが前進限位置に位置する場合に、拡径部において一方の環状シール部材が前記シリンダ内を非水密状態にすると共に、他方の環状シール部材がシリンダ内の水密状態を維持し、一方の環状シール部材と他方の環状シール部材との間に向かって注入孔が開口していることにより、従来洗浄し難かった環状シール部材の間を洗浄用流体により直接洗浄することが可能になると共に、環状シール部材の前方に位置するピストンの部位も洗浄出来るので、洗浄性が大幅に向上し、洗浄時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に係る塗装装置の概略構成図、図２は図１に示す塗装装置の塗料押出機の先端部の詳細図、図３は図２のＩＩＩ部の拡大図、図４は図１に示す塗装装置の塗料注入機の概略構成図、図５は本発明の実施形態に係る塗装装置の使用態様を示す概略構成図、図６は本発明の実施形態に係る塗装装置における動作の一例を示すフローチャートである。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る塗装装置１は、−９０ｋＶ〜−６０ｋＶの高電圧が印加されるベル型静電塗装ガン１０と、この塗装ガン１０に塗料を導くための可撓性を有する塗料ホース２０（塗料配管）と、第１の配管３４を介して前記塗装ガン１０及び塗料ホース２０の洗浄を行う第１の洗浄用バルブ機構３０（洗浄手段）と、塗料ホース２０を介して塗装ガン１０に定量の塗料を押し出す塗料押出機４０（塗料押出手段）と、塗料注入機５０の注入用シリンダ５１及び第４の配管４８を介して塗料押出機４０に任意の色の塗料を充填するカラーチェンジバルブユニット６０（塗料充填手段）と、カラーチェンジバルブユニット６０からの充填後に注入用シリンダ５１内に残存する塗料を塗料押出機４０に強制的に注入する塗料注入機５０（塗料充填手段）と、第４及び第５の配管４８、５６を介して前記塗料押出機４０及び塗料注入機５０の洗浄を行う第２の洗浄用バルブ機構７０（洗浄手段）と、塗装ガン１０、塗料押出機４０及び塗料注入機５０等に接続され、塗装装置１を全体的に制御する制御装置８０とを備えている。なお、図１において、第１及び第２の洗浄用バルブ機構３０、７０から供給される後述する換気用エアの流れは一点鎖線により示されており、制御装置８０から各要素への指令信号の流れは破線により示されている。
【００１４】
ベル型静電塗装ガン１０は、制御装置８０からの指令信号に基づいて、トリガバルブ２１が開き、塗料押出機４０より塗料が押し出されると、塗料ホース２０によりガン本体１１の先端に取り付けられたベルカップ１２に塗料が導かれ、このベルカップ１２を高速回転させることで、導かれた塗料が、ベルカップ１２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１２の先端エッジから噴霧された塗粒のパターンを調整するためのシェービングエアの図示は省略する。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限定されるのではなく、エア霧化式静電塗装ガン等も採用できる。
【００１５】
本実施形態に係る塗料ホース２０は、図５を参照して後述するように、塗装ガン１０を塗装ロボットＲのアーム先端部に装着して用いられ、当該塗装ロボットＲの作業姿勢に伴って湾曲するので、塗料ホース自体の柔軟性を確保するために、ナイロン系、ポリテトラフルオロエチレン系或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。また、本発明の塗料配管は以下のタイプに限定されるものではないが、塗料ホース２０を耐摩耗性に優れた材料から成る内面層と、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２０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。
【００１６】
本実施形態に係る第１の洗浄用バルブ機構３０は、図外のコンプレッサー等から０．５ＭＰａ程度の圧縮空気が供給される洗浄エアバルブ３１と、図外の洗浄液供給源から洗浄液（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。）が供給される洗浄液バルブ３２と、図外の他のコンプレッサー等から０．０１〜０．０５ＭＰａ程度の圧縮空気が供給される換気エアバルブ３３（流通手段）とを備えており、塗料ホース２０の途中から分岐し、第１の切替バルブ３４ａを介して第１の洗浄用バルブ機構３０に至る第１の配管３４により、当該第１の洗浄用バルブ機構３０がベル型静電塗装ガン１０及び塗料ホース２０に連結されており、塗装ガン１０及び塗料ホース２０に洗浄用エア、洗浄液及び換気用エアを供給可能となっている。この第１の洗浄バルブ機構３０の各バルブ３１〜３３は制御装置８０に接続されており、当該制御信号８０からの指令信号に基づいて、各バルブ３１〜３３の開閉操作がそれぞれ行われる。
【００１７】
また、第１の切替バルブ３４ａから第１の洗浄用バルブ機構３０に至るまでの間の第１の配管３４から、第２の配管３５が分岐しており、当該第２の配管３５は、第２の切替バルブ３５ａを介して第１のドレン槽３７に至っている。さらに、第２の切替バルブ３５ａから第１のドレン槽３７に至るまでの間の第２の配管３５から、第３の配管３６が分岐しており、当該第３の配管３６は、第３の切替バルブ３６ａを介して、塗料押出機４０の押出用シリンダ３１の先端部の内部に連結されている。各バルブ３４ａ、３５ａ、３６ａは、制御装置８０に接続されており、当該制御装置８０からの指令信号に基づいて、各バルブ３４ａ、３５ａ、３６ａの開閉操作がそれぞれ行われる。
【００１８】
これら第１〜第３の配管３４〜３６は、例えば電気的絶縁特性を有する合成樹脂などの絶縁性材料により構成されている。このような材料から構成される第１〜第３の配管３４〜３６を用いると共に、塗装ガン１０の高電圧印加時に当該配管３４〜３６の内部に空気が充満していることにより、高電圧が印加される塗装ガン１０と第１の洗浄用バルブ機構３０との間が電気的に絶縁され、電流のリークが防止され、ボルテージブロック機能が発揮されている（第１のボルテージブロック）。
【００１９】
本実施形態に係る塗装ガン１０及び塗料ホース２０の色替え時の洗浄は、まず、制御装置８０の指令に基づいて、トリガバルブ２１及び第２の切替バルブ３５ａを閉じ、第１の切替バルブ３４ａを開いて、第１の洗浄用バルブ機構３０と塗料ホース２０及び塗装ガン１０とを連通させる。そして、第１の洗浄用バルブ機構３０において洗浄エアバルブ３１のみを開くことにより、当該洗浄エアバルブ３１から洗浄用エアが、第１の配管３４を介して、塗料ホース２０及び塗装ガン１０に瞬間的又は一時的に供給され、塗装ガン１０の吐出口から、前色塗料が強制的に押し出される。
【００２０】
次に、制御装置８０の指令信号に基づいて、第１の洗浄用バルブ機構３０において洗浄液バルブ３２のみを開くことにより、当該洗浄液バルブ３２から洗浄液が、第１の配管３４を介して、塗料ホース２０及び塗装ガン１０に供給され、塗装ガン１０の吐出口から、塗料ホース２０及び塗装ガン１０の内壁に付着した付着物が洗浄液と共に押し出される。
【００２１】
この動作を１乃至数サイクル繰り返した後に、最後に塗料ホース２０及び塗装ガン１０の内部に残存する洗浄液を除去するために、第１の洗浄用バルブ機構３０において洗浄エアバルブ３１のみを開き、洗浄用エアを再度供給して洗浄作業が完了する。
【００２２】
さらに、本発明の実施形態に係る塗装装置１は、上記の洗浄過程を繰り返した後もなお残存している洗浄液の水滴の蒸気により、前記ボルテージブロック機能の絶縁性能が低下するのを防止するため、上記の塗装ガン１０及び塗料ホース２０の洗浄時に洗浄液が通過した経路に換気用エアを流通させる構造を備えている。
【００２３】
具体的には、制御装置８０の指令信号に基づいて、第１の切替バルブ３４ａ及び第３の切替バルブ３６ａを閉じ、第２の切替バルブ３５ａを開け、第１の洗浄用バルブ機構３０から、第１及び第２の配管３４、３５を介して第１のドレン槽３７に至る第１の経路１００を連通させる。そして、第１の洗浄用バルブ機構３０において換気エアバルブ３３のみを開け、この第１の経路１００に換気用エアを供給する。塗装ガン１０の高電圧印加の間、この換気用エアを常時又は断続的に流通させることにより、洗浄後の第１の経路１００内に残存する洗浄液の蒸気量を飽和蒸気量以下に維持して、即ち、第１の経路１００内の圧力を残存する洗浄液の飽和蒸気圧以上に維持して、当該洗浄液の水滴の蒸発を防止することが出来るので、ボルテージブロック機能の絶縁性能の低下を防止することが可能となる。また、たとえ残存する洗浄液が蒸発しても、第１の経路１００内は換気用エアにより換気されているので、当該経路内に洗浄液の蒸気が留まることはなく、ボルテージブロック機能の絶縁性能の低下を防止することが可能となる。
【００２４】
本実施形態に係る塗料押出機４０は、図１に示すように、例えば電気的絶縁特性を有する合成樹脂などの絶縁性材料から構成されている押出用シリンダ４１と、当該押出用シリンダ４１の内部を水密状態で摺動可能な押出用ピストン４２と、当該押出用ピストン４２を適宜の位置及び適宜の速度で移動させる押出用駆動手段４３とを備えており、押出用ピストン４２を所定の速度で移動させることにより、第４の配管４８を介して塗料注入機５０及びカラーチェンジバルブユニット６０より充填された塗料を、塗料ホース２０を介して塗装ガン１０に定量で押し出すことが可能となっている。
【００２５】
この塗料押出機４０の押出用ピストン４２は、図２に詳細に示すように、絶縁材から成るピストン本体４２ａに、同じく絶縁材から成り塗料の漏洩を防止するための前方Ｏリング４２ｂ、後方Ｏリング４２ｃがそれぞれ前方及び後方に装着されている。ピストン本体４２ａは、ナイロンなどの水や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４２ｂ、４２ｃ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。
【００２６】
このＯリング４２ｂ、４２ｃは、押出用ピストン４２の前後における塗料等の水密性を確保するほか、当該ピストン４２の摺動性を向上させる機能をも司り、さらに色替え時等の洗浄において押出用シリンダ４１の内壁に付着した前色塗料を掻き取る機能をも備えている。
【００２７】
図１に戻り、この押出用ピストン４１を移動させるための押出用駆動手段４３は、例えば電気的絶縁特性を有する合成樹脂などの絶縁性材料から構成され、先端がピストン本体４２ａに固定された絶縁シャフト４４ａ、及び当該絶縁シャフト４４ａの後方にジョイント４４ｂを介して連結されたボールネジ４４ｃから成る押出用シャフト４４と、当該ボールネジ４４ｃに咬合した歯車機構４５及びタイミングベルト４６を介してボールネジ４４ｃに動力を伝達し、押出用ピストン４２を移動させるサーボモータ４７とを備えている。この塗料押出機４０のサーボモータ４７は、制御装置８０に接続されており、当該制御装置８０からの指令信号に基づいて、当該サーボモータ４７の駆動操作が行われる。
【００２８】
この塗料押出機４０の押出用駆動手段４３は、制御装置８０からの指令信号に基づいて、サーボモータ４６が所定の回転数を回転すると、タイミングベルト４６を介して、回転動力が歯車機構４５及びボールネジ４４ｃに伝達され、当該歯車機構４５及びボールネジ４４ｃにより当該回転動力が押出用シリンダ４１の長手方向に沿った移動動力に変換され、ジョイント４４ｂ及び絶縁シャフト４４ａを介して押出用ピストン４２が押出用シリンダ４１の内部を長手方向に沿って摺動するようになっている。
【００２９】
さらに、この塗料押出機４０の押出用シリンダ４１の先端部には、図２及び図３に示すように、前方Ｏリング４２ｂの外径より大きな内径を有する拡径部４１ａが形成されており、押出用ピストン４２が前進限位置近傍に位置する際に、後方Ｏリング４２ｃのみにより水密状態が維持され、前方Ｏリング４２ｂと押出用シリンダ４１（拡径部４１ａ）の内壁との間に隙間が形成されるようになっている。また、この押出用ピストン４１の拡径部４１ａには、押出用ピストン４２が前進限位置に位置する際の前方Ｏリング４２ｂと後方Ｏリング４２ｃとの間に、洗浄液及び洗浄用エアが注入される注入孔４１ｂが形成されている。さらに、図３に拡大して示すように、押出用ピストン４２に装着された前方Ｏリング４２ｂの近傍の拡径部４１ａには、前方Ｏリング４２ｂの凹部に対応するように突出した断面形状を有するリブ４１ｃが内周方向に沿って形成されている。
【００３０】
以上のような本実施形態の塗料押出機４０は、押出用シリンダ４１、押出用ピストン４２及び押出用シャフト４４がいずれも絶縁性材料で構成されていると共に、押出用シリンダ４１が押出用ピストン４２により密閉され、当該押出用ピストン４２の後方の押出用シリンダ４１に空気が充満していることにより、塗装ガン１０の高電圧印加時における当該押出用ピストン４２より後方への電流のリークが防止され、ボルテージブロック機能が発揮されている（第２のボルテージブロック）。
【００３１】
本実施形態に係るカラーチェンジバルブユニット６０は、図外の塗料供給源より異なる塗料が供給される５つの塗料バルブ６１と、各塗料バルブ６１と塗料注入機５０の注入用シリンダ５１の内部とを連通させるマニホールド６２とを備えており、当該マニホールド６２が、塗料注入機５０の注入用シリンダ５１の後端部近傍を貫通するように取り付けられており、塗料注入機５０の注入用シリンダ５１及び第４の配管４８を介して、塗料押出機４０に塗料を充填可能となっている。さらに、当該マニホールド６２には、図外のコンプレッサー等から０．５ＭＰａ程度の圧縮空気が供給される洗浄エアバルブ７１と、図外の洗浄液供給源から洗浄液が供給される洗浄液バルブ７２と、図外の他のコンプレッサー等から０．０１〜０．０５ＭＰａ程度の圧縮空気が供給される換気エアバルブ７３（流通手段）とを有する第２の洗浄用バルブ機構７０が連結されており、この第２の洗浄用バルブ機構７０により、塗料押出機４０及び塗料注入機５０の色替え時等の洗浄が行われる。このカラーチェンジバルブユニット６０の各塗料バルブ６１及び第２の洗浄バルブ機構７０の各バルブ７１〜７３は制御装置８０に接続されており、当該制御信号８０からの指令信号に基づいて、各バルブ６１、７１〜７３の開閉操作がそれぞれ行われる。
【００３２】
本実施形態に係る塗料注入機５０は、図４に示すように、例えば電気的絶縁特性を有する合成樹脂などの絶縁性材料から構成されている注入用シリンダ５１と、当該注入用シリンダ５１の内部を大部分を水密状態で摺動可能な注入用ピストン５２と、当該注入用ピストン５２を適宜に移動させる注入用駆動手段５３とを備えており、注入用ピストン５２を移動させることにより、カラーチェンジバルブユニット６０より塗料押出機４０に塗料が充填された後に当該注入用シリンダ５１内に残存する塗料を、第３の切替弁４８ａが設けられた第４の配管４８を介して、塗料押出機４０に強制的に注入することが可能となっている。
【００３３】
この塗料注入機５０の注入用ピストン５２は、押出用ピストン４２と同様に、図４に詳細に示すように、絶縁材から成るピストン本体５２ａに、同じく絶縁材から成り塗料の漏洩を防止するための２つのＯリング５２ｂがそれぞれ前方及び後方に装着されている。ピストン本体５２ａは、ナイロンなどの水や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５２ｂ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。このＯリング５２ｂは、注入用ピストン５２の前後における塗料等の水密性を確保するほか、当該ピストン５２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注入用シリンダ５１の内壁に付着した前色塗料を掻き取る機能をも備えている。
【００３４】
この注入用ピストン５２を移動させるための注入用駆動手段５３は、例えば絶縁特性を有する合成樹脂などの絶縁材料から構成され、先端がピストン本体５２ａに固定された第１の注入用シャフト５４ａ、及び当該第１の注入用シャフト５４ａの後方にジョイント５４ｂを介して連結された第２の注入用シャフト５４ｃから成る注入用シャフト５４と、当該第２の注入用シャフト５４ｃの後端部に設けられ、注入用シャフト５４に動力を伝達して注入用ピストン５２を注入用シリンダ５１の長手方向に沿って移動させるエアシリンダ５５とを備えている。この塗料注入機５０のエアシリンダ５５は、制御装置８０に接続されており、当該制御装置８０の指令信号に基づいて、駆動操作が行われる。
【００３５】
さらに、この塗料注入機５０の注入用シリンダ５１は、図４に示すように、移動する注入用ピストン５２の前進限位置及び後退限位置に対応する部分の内径がＯリング５２ｂの外径より大きい２つの拡径部５１ａが形成されており、注入用ピストン５２が前進限位置又は後退限位置に位置する場合に、注入用シリンダ５１（拡径部５１ａ）の内壁と注入用ピストン５２との間に隙間が形成され、注入用ピストン５２の２つのＯリング５２ｂによる水密状態が維持されないように、即ち非水密状態となっている。また、この注入用シリンダ５１の先端部には排出孔５１ｂが形成されており、当該排出孔５１ｂを介して当該注入用シリンダ５１の内部と第４の配管４８とが連通している。この排出孔５１ｂが注入用シリンダ５１の先端部に形成されていることにより、残存する塗料を注入用シリンダ５１の先端部まで掻き取って強制的に注入することが可能になると共に、洗浄時において注入用シリンダ５１の後端部から供給される洗浄液を注入用シリンダ５１全体に行き渡らせることが可能となり、洗浄性が向上する。
【００３６】
塗料押出機４０と塗料注入機５０とを連結する第４の配管４８の第４の切替バルブ４８ａと塗料注入機５０との間から、第５の配管５６が分岐しており、当該第５の配管５６は、第５の切替バルブ５６ａを介して、第２のドレン槽５７に至っている。この第５の配管５６は、第１〜第３の配管３４〜３６と同様に、例えば電気的絶縁特性を有する合成樹脂などの絶縁性材料により構成されている。第４及び第５の切替バルブ４８ａ、５６ａは制御装置８０に接続されており、当該制御装置８０からの指令信号に基づいて、各バルブ４８ａ、５６ａの開閉操作がそれぞれ行われる。
【００３７】
以上のように、塗料注入機５０の注入用シリンダ５１、注入用ピストン５２、注入用シャフト５４及び第５の配管５６がいずれも絶縁性材料で構成されていると共に、塗装ガン１０の高電圧印加に注入用ピストン５２の後方に空気が充満していることより、高電圧で印加される塗装ガン１０と第２の洗浄用バルブ機構７０との間が電気的に絶縁され、電流のリークが防止され、ボルテージブロック機能が発揮されている（第３のボルテージブロック）。
【００３８】
カラーチェンジバルブユニット６０から塗料押出機４０に塗料を注入する場合には、まず、制御装置８０の指令信号に基づいて、注入用駆動手段５３の駆動により注入用ピストン５２が後退限位置に移動して静止した状態で、カラーチェンジバルブユニット６０の何れかの塗料バルブ６１と、第４の配管４８に設けられた第４の切替バルブ４８ａとを開く。そして、カラーチェンジバルブユニット６０の塗料バルブ６１より塗料が供給されると、当該塗料は、マニホールド６２、注入用シリンダ５１及び第４の配管４８を介して、塗料押出装置４０に塗料が充填される。この際、上述の通り、後退限位置に位置する注入用ピストン５２と注入用シリンダ５１（拡径部５１ａ）の内壁との間には隙間が形成されており、供給された塗料は当該隙間を通過する。
【００３９】
そして、カラーチェンジバルブユニット６０からの塗料の充填が完了したら、制御装置８０の指令信号に基づいて、エアシリンダ５５を駆動させ、注入用ピストン５２を注入用シリンダ５１の先端側に摺動させて、注入用シリンダ５１の内部に残存する塗料を塗料押出機４０に強制的に注入する。このように、塗料の充填時において、カラーチェンジバルブユニット６０と塗料押出機４０との間に残存する塗料を塗料押出機に強制的に注入することにより、従来洗浄時において廃棄されていた、残存する塗料を有効に活用することが可能となり、塗料の使用量を低減することが可能となる。
【００４０】
また、このような塗料の強制的な注入と同時に、注入用ピストン５２が注入用シリンダ５１の内壁に付着した塗料を掻き取るので、後述する塗料注入機５０の洗浄時において注入用シリンダ５１の先端部だけ洗浄すれば良く、注入用シリンダ５１の洗浄を必要とする容積を最小限にすることが可能となり、洗浄時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００４１】
本実施形態に係る塗料押出機４０の色替え時の洗浄は、まず、制御装置８０の指令信号に基づいて、トリガバルブ２１、第２及び第５の切替バルブ３５ａ、５６ａを閉じ、第３及び第４の切替バルブ３６ａ、４８ａを開け、第２の洗浄用バルブ機構７０において洗浄エアバルブ７１のみを開けることにより、当該洗浄エアバルブ７１から洗浄用エアが、マニホールド６２、注入用シリンダ５１、第４の配管４８を介して塗料押出機４０の押出用シリンダ４１に瞬間的又は一時的に供給され、当該押出用シリンダ４１から前色塗料が第３及び第２の配管３６、３５を介して第１のドレン槽３７に強制的に押し出される。
【００４２】
次に、制御装置８０の指令信号に基づいて、第２の洗浄用バルブ機構７０において、洗浄液バルブ７２のみを開くことにより、当該洗浄液バルブ７２から洗浄液が、洗浄用エアと同様に、マニホールド６２、注入用シリンダ５１、第４の配管４８を介して塗料押出機４０の押出用シリンダ４１に供給され、押出用シリンダ４１の内壁に付着した付着物が洗浄液と共に、第３及び第２の配管３６、３５を介して第１のドレン槽３７に押し出される。
【００４３】
この動作を１乃至数サイクル繰り返した後に、最後に押出用シリンダ４１の内部に残存する洗浄液を除去するために、制御装置８０の指令信号に基づいて、第２の洗浄用バルブ機構７０において洗浄エアバルブ７１のみを開け、洗浄用エアを再度供給して洗浄作業が完了する。なお、この洗浄時には、塗料注入機５０の注入用ピストン５２は前進限位置に位置しており、拡径部５１ａにより形成された注入用ピストン５２と注入用シリンダ５１の内壁との間の隙間を洗浄用エア及び洗浄液が通過するようになっている。
【００４４】
このような塗料押出機４０の洗浄において、押出用ピストン４２が前進限位置に移動している共に、具備された２つのＯリング４２ｂ、４２ｃの掻き取り機能により、洗浄を必要とする押出シリンダ４１の容積が最小限となっているため、当該塗料押出機４０の洗浄時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００４５】
また、前方Ｏリング４２ｂと後方Ｏリング４２ｃとの間に設けられた注入孔４１ｂより洗浄用エア及び洗浄液を供給することにより、従来洗浄し難かった前方Ｏリング４２ｂと後方Ｏリング４２ｃとの間を直接的に洗浄することが可能になる共に、押出用シリンダ４１の先端部に、前方Ｏリング４２ｂの外径より大きな内径の拡径部４１ａを形成することにより、前方Ｏリング４２ｂの前方も洗浄出来るので、塗料押出機４０の洗浄性が大幅に向上し、洗浄時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００４６】
さらに、拡径部４１ａに形成されたリブ４１ｃが、前進限位置にある押出用ピストン４２の前方Ｏリング４２ｂの凹部に対向することにより、従来洗浄し難かった前方Ｏリング４２ｂの凹部に洗浄液及び洗浄用エアが積極的に入り込み、塗料押出機４０の洗浄性が向上し、洗浄時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００４７】
これに対し、本実施形態に係る塗料注入機５０の色替え時の洗浄は、まず、制御装置８０の指令信号に基づいて、第４の切替バルブ４８ａを閉じ、第５の切替バルブ５６ａを開き、第２の洗浄用バルブ機構７０において洗浄エアバルブ７１のみを開くことにより、当該洗浄エアバルブ７１から洗浄用エアが、マニホールド６２を介して塗料注入機５０の注入用シリンダ５１に瞬間的又は一時的に供給され、当該注入用シリンダ５１から前色塗料が、排出孔５１ｂ、第４の配管４８及び第５の配管５６を介して、第２のドレン槽５７に強制的に押し出される。
【００４８】
次に、制御装置８０の指令信号に基づいて、第２の洗浄用バルブ機構７０において洗浄液バルブ７２のみを開くことにより、当該洗浄液バルブ７２から洗浄液が、洗浄用エアと同様に、マニホールド６２を介して塗料注入機５０の注入用シリンダ５１に供給され、当該注入用シリンダ５１の内壁に付着した付着物が、排出孔５１ｂ、第４の配管４８及び第５の配管５６を介して、洗浄液と共に第２のドレン槽５７に押し出される。
【００４９】
この動作を１乃至数サイクル繰り返した後に、最後に注入用シリンダ５１の内部に残存する洗浄液を除去するために、制御装置８０の指令信号に基づいて、第２の洗浄用バルブ機構７０において洗浄エアバルブ７１のみを開き、洗浄用エアを再度供給して洗浄作業が完了する。なお、この洗浄時には、上記と同様に、塗料注入機５０の注入用ピストン５２は前進限位置に位置しており、拡径部５１ａにより形成された注入用ピストン５２と注入用シリンダ５１の内壁との間の隙間を洗浄用エア及び洗浄液が通過するようになっている。
【００５０】
さらに、本発明の実施形態に係る塗装装置１は、上記の洗浄過程を繰り替えした後もなお残存している洗浄液の水滴の蒸気により、前記ボルテージブロック機能の絶縁性能が低下するのを防止するため、上記の塗料注入機５０の洗浄時に洗浄液が通過した経路に換気用エアを供給する構造を備えている。
【００５１】
具体的には、制御装置８０の指令信号に基づいて、第４の切替バルブ４８ａを閉じ、第５の切替バルブ５６ａを開き、第２の洗浄用バルブ機構７０から、塗料注入機５０の注入用シリンダ５１及び第５の配管５６を介して、第２のドレン槽５７に至る第２の経路２００を連通させる。そして、制御装置８０の指令信号に基づいて、第２の洗浄用バルブ機構７０において換気エアバルブ７３のみを開き、この第２の経路２００に換気用エアが供給される。塗装ガン１０の高電圧印加の間、この換気用エアを常時又は断続的に流通させることにより、洗浄後の第２の経路２００内に残存する洗浄液の蒸気量を飽和蒸気量以下に維持して、即ち、第２の経路２００内の圧力を残存する洗浄液の飽和蒸気圧以上に維持して、当該洗浄液の水滴の蒸発を防止することが出来るので、ボルテージブロック機能の絶縁性能の低下を防止することが可能となる。また、残存する洗浄液が蒸発しても、第２の経路２００内は当該換気用エアにより換気されているので、当該経路内に洗浄液の蒸気が留まることなく、ボルテージブロック機能の絶縁性能の低下を防止することが可能となる。
【００５２】
このように構成された本実施形態の塗装装置１は、例えば図５に示すように、塗装装置Ｒに装着されて塗装ラインＬで使用される。同図において、「Ｓ」は塗装ブース、「Ｄ」は塗装台車、「Ｂ」は被塗物である自動車ボディである。この場合、少なくとも、押出用駆動手段４３及び注入用駆動手段５３を塗装ブースＳの外部へ設置することが好ましい。これは以下の理由による。即ち、塗装ブースＳ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サーボモータ４７等を塗装ブースＳの外部に設置することで、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４３、５３を塗装ブースＳの外部に設置することで保守点検の作業性も向上する。
【００５３】
以下に、図６に従って、本実施形態に係る塗装装置における動作の一例について説明する。
【００５４】
図６は、本実施形態の塗装装置１に塗料を供給して、塗装ガン１０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、まず押出用ピストン４２が印加可能位置にある状態から説明する。この状態では、押出用ピストン４２の前方と押出用シリンダ４１との密閉空間に被塗物Ｂに塗布すべき塗料が充填されている。この充填量は、塗装ガン１０で塗布される塗料の使用量にほぼ等しい。これに対し、押出用ピストン４２の後方には空気が充満している。なお、この状態において、第１及び第３の切替バルブ３４ａ、３６ａは閉じ、第２の切替バルブ３５ａ及び第１の洗浄用バルブ機構３０の換気エアバルブ３３が開いており、第１の経路１００に換気用エアが流通している。また、塗料注入機５０は、塗料押出機４０への塗料の注入を終えて洗浄が完了して、注入用シリンダ５１が後退限位置に位置しており、第４の切替バルブ４８ａが閉じ、第５の切替バルブ５６ａ及び第２の洗浄用バルブ機構７０の換気エアバルブ７３が開いており、第２の経路２００に換気用エアが流通している。
【００５５】
この状態から、塗装ガン１０に高電圧を印加すると共に、トリガバルブ２１を開く（ステップＳ１）。これにより、塗装ガン１０から、導電性塗料を介して電流が流れるが、上述の第１〜第３のボルテージブロックが機能を発揮して、第１及び第２の洗浄用バルブ３０、７０やカラーチェンジバルブ６０等が電気的に絶縁され、電流のリークが防止されている。また、上述のように、塗装ガン１０の高電圧印加時の間、第１の経路１００及び第２の経路２００に換気用エアが流通しているので、残存する洗浄液の水滴の蒸気によるボルテージブロックの絶縁性能の低下が防止されている。
【００５６】
トリガバルブ２１の開動作とほぼ同時に、制御装置８０が塗料押出機４０の押出用駆動手段４３を作動させ、押出用シャフト４４を介して押出用ピストン４２を塗装ガン１０に向かって前進させる（ステップＳ２）。
【００５７】
なお、トリガバルブ２１と押出用ピストン４２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１０のベルカップ１２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、押出用ピストン４２の押出動作をトリガバルブ２１の開動作に対して若干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、フィードバック先端の塗料タレ対策に有効な手段となる。
【００５８】
押出用ピストン４２を押し出す際の押出速度は、ベルカップ１２からの吐出量に関係する。即ち、押出速度を速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８０から最適な押出速度を押出用駆動手段４３に送出する。
【００５９】
押出用ピストン４２が塗装ガン１０に向かって前進し、当該押出用ピストン４２が押出用シリンダ４１の前進限位置に到達すると、押出用駆動手段４３を停止すると共に、塗装ガン１０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Ｓ３）。なお、押出用ピストン４２の前進限位置及び後退限位置は、サーボモータ４７の回転数や当該位置に設けられ、制御装置８０に接続されたセンサ（不図示）などにより検出される。
【００６０】
これ以降の操作が色替えサイクルとなる。まず、制御装置８０の指令信号に基づいて、第１及び第２の洗浄用バルブ機構３０、７０の換気エアバルブ３３、７３をそれぞれ閉じて、第１及び第２の経路１００、２００への換気エアの流通を停止させる（ステップＳ４）。
【００６１】
次に、制御装置８０の指令信号に基づいて、トリガバルブ２１及び第２の切替バルブ３５ａを閉じると共に、第１の切替バルブ３４ａを開けて、第１の洗浄用バルブ機構３０、第１の配管３４、塗料ホース２０及び塗装ガン１０を連通させる。これと同時に、制御装置８０の指令信号に基づいて、第３及び第４の切替バルブ３６ａ、４８ａを開けると共に、第５の切替バルブ５６ａを閉じて、第２の洗浄用バルブ機構７０、塗料注入機５０、第４の配管４８、塗料押出機４０、第３の配管３６、第２の配管３５及び第１のドレン槽３７を連通させる（ステップＳ５）。
【００６２】
そして、第１の洗浄用バルブ機構３０の洗浄エアバルブ３１と洗浄液バルブ３２とを交互に開閉して、塗料ホース２０及び塗装ガン１０に洗浄用エアと洗浄液とを交互に供給して前色塗料を塗装ガン１０の吐出口から強制的に押し出して洗浄し、最後に洗浄エアバルブ３１を再度開けて洗浄用エアを供給して残存する洗浄液を除去する（ステップＳ６）。
【００６３】
これと同時に、第２の洗浄用バルブ機構７０の洗浄エアバルブ７１と洗浄液バルブ７２とを交互に開閉して、塗料押出機４０の押出用ピストン４２の前方に洗浄用エアと洗浄液とを交互に供給して前色塗料を第１のドレン槽３７に強制的に押し出して洗浄し、最後に洗浄エアバルブ７１を再度開けて洗浄用エアを供給して残存する洗浄液を除去する（ステップＳ７）。この際、押出用ピストン４２が前進限位置に位置しており、洗浄を必要とする容積が最小限となっているため、洗浄時間が短縮される。
【００６４】
塗装ガン１０、塗料ホース２０及び塗料押出機４０が清浄となったら、第１及び第３の切替バルブ３４ａ、３６ａを閉じると共に、第２の切替バルブ３５ａを開けて、第１の洗浄用バルブ機構３０から第１及び第２の配管３４、３５を介して第１のドレン槽３７に至る第１の経路１００を連通させる（ステップＳ８）。そして、第１の洗浄用バルブ機構３０の換気エアバルブ３３を開けて、換気用エアを第１の経路１００に流通させる（ステップＳ９）。
【００６５】
次に、制御装置８０の指令信号に基づいて、塗装押出機４０の押出用駆動手段４３が駆動し、押出用シャフト４４を介して押出用ピストン４２が後退する（ステップＳ１０）。
【００６６】
押出用ピストン４２が後退限位置に到達したら、カラーチェンジバルブユニット６０の塗料バルブ６１の何れかを開いて次色の塗料を、塗料注入機５０の注入用シリンダ５１及び第４の配管４８を介して、塗料押出機４０に充填する（ステップＳ１１）。このとき、塗料使用量に応じて制御装置８０が塗料バルブ６１の開閉タイミングを制御し、その塗料に適した充填量とする。
【００６７】
カラーチェンジバルブユニット６０から塗料押出機４０への塗料の充填が完了したら、制御装置８０の指令信号に基づいて、塗料注入機５０の注入用駆動手段５３が駆動し、注入用シャフト５４を介して注入用ピストン５２が前進して、注入用ピストン５２内に残存する塗料を塗料押出機４０に強制的に注入する（ステップＳ１３）。このような注入用ピストン５２の強制的な注入により塗料の使用量を削減することが可能となる。なお、注入用ピストン５２の前進限位置及び後退限位置は、当該位置に設けられ、制御装置８０に接続されたセンサ（不図示）などにより検出される。
【００６８】
次に、制御装置８０の指令信号に基づいて、第４の切替バルブ４８ａを閉じると共に、第５の切替バルブ５６ａを開き、第２の洗浄用バルブ機構７０、塗料注入機５０、第５の配管５６及び第２のドレン槽５７を連通させる（ステップＳ１４）。
【００６９】
そして、第２の洗浄用バルブ機構７０の洗浄エアバルブ７１と洗浄液バルブ７２とを交互に開閉し、塗料注入機５０の注入用ピストン５２に洗浄用エアと洗浄液とを交互に供給して次色塗料を第２のドレン槽５７に強制的に押し出して洗浄し、最後に洗浄エアバルブ７１を再度開けて洗浄用エアを供給して残存する洗浄液を除去する（ステップＳ１５）。この際、押出用ピストン４２が前進限位置に位置しており、洗浄を必要とする容積が最小限となっているため、洗浄時間が短縮される。
【００７０】
塗料注入機５０が清浄となったら、制御装置８０の指令信号に基づいて、塗料注入機５０の注入用駆動手段５３が駆動し、注入用シャフト５４を介して注入用ピストン５２が後退する（ステップＳ１６）。
【００７１】
注入用ピストン５２が後退限位置に位置したら、制御装置８０の指令信号に基づいて、第２の洗浄用バルブ機構７０の換気エアバルブ７３を開き、第２の洗浄用バルブ機構７０から塗料注入機５０及び第５の配管５６を介して第２のドレン槽５７に至る第２の経路２００に換気用エアが流通し、この状態で次色の塗装スタート信号を待機する（ステップＳ１７）。
【００７２】
本実施形態に係る塗装装置１は、以下の効果が期待できる。
【００７３】
第１に、本実施形態に係る塗装装置１は、塗料押出機４０とカラーチェンジバルブユニット６０との間に、残存する塗料を強制的に注入するピストンを有する塗料注入機５０を設けることにより、従来のように塗料押出機４０とカラーチェンジバルブユニット６０との間に接合部を設けずにボルテージブロック機能を確保することが出来るので、塗装装置１の構造を簡素化することが可能になると共に、接合／分離による当該接合部の摩耗・劣化の問題も無くなる。
【００７４】
また、カラーチェンジバルブユニット６０からの塗料押出機４０への充填後に、当該塗料注入機５０により注入用シリンダ５１内に残存する塗料を塗料押出機４０に強制的に注入することにより、従来洗浄時において廃棄されていた、塗料押出機４０とカラーチェンジバルブユニット６０との間に残存する塗料を有効に活用することが可能となり、塗料の使用量を低減することが可能となる。
【００７５】
さらに、塗料の使用量を低減するために設けられた塗料注入機５０の洗浄において、強制的な注入と同時に、注入用ピストン５２が注入用シリンダ５１の内壁に付着した塗料を掻き取るので、洗浄時に当該注入用シリンダ５１の先端部だけを洗浄すれば良く、注入用シリンダ５１の洗浄を必要とする容積を最小限にすることが可能となり、洗浄時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００７６】
第２に、本実施形態に係る塗装装置１は、塗料押出機４０の押出用ピストン４２に具備されている２つのＯリング４２ｂ、４２ｃとの間に設けられた注入孔４１ｂから洗浄用エア及び洗浄液を供給することにより、従来洗浄し難かった当該Ｏリング４２ｂ、４２ｃ間を直接洗浄可能になると共に、押出用シリンダ４１の先端部に、前方Ｏリング４２ｂの外径より大きな内径の拡径部４１ａを形成することにより、前方Ｏリング４２ｂの前方も洗浄出来るので、塗料押出機４０の洗浄性が大幅に向上し、洗浄時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００７７】
さらに、押出用シリンダ４１の拡径部４１ａにリブ４１ｃを形成し、押出用ピストン４２が前進限位置にある場合に、前方Ｏリング４２ｂの凹部に当該リブ４１ｃを対向させるにより、従来洗浄し難かった前方Ｏリング４２ｂの凹部に洗浄用エア及び洗浄液が積極的に入り込み、塗料押出機４０の洗浄性が向上し、洗浄時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００７８】
第３に、本実施形態に係る塗装装置１は、塗装ガン１０の高電圧印加時に、洗浄液が通過した第１及び第２の経路１００、２００に換気用エアを流通させて、当該経路１００、２００内の残存する洗浄液の蒸気量を飽和蒸気量以下に維持して、即ち当該経路１００、２００内の圧力を残存する洗浄液の飽和蒸気圧以上に維持することにより、当該残存する洗浄液の水滴の蒸発（湿度の上昇）を防止することが可能となり、ボルテージブロック機能の絶縁性能の低下を防止することが可能となる。
【００７９】
また、残存する洗浄液がたとえ蒸発しても、当該経路１００、２００が換気用エアにより換気されているので、当該経路１００、２００内に洗浄液の蒸気が留まることなく、ボルテージブロック機能の絶縁性能の低下を防止することが可能となる。
【００８０】
さらに、洗浄液が通過した経路１００、２００内に換気用エアを流通させることにより、洗浄作業の最後に洗浄用エアを長時間流し続ける必要がなくなるので、洗浄時間の短縮化を図れると共に、省エネルギー化を図ることが可能となる。
【００８１】
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】図１は、本発明の実施形態に係る塗装装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す塗装装置の塗料押出機の先端部の詳細図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ部の拡大図である。
【図４】図４は、図１に示す塗装装置の塗料注入機の概略構成図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る塗装装置の使用態様を示す概略構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る塗装装置における動作の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…塗装装置
１０…ベル型静電塗装ガン
２０…塗料ホース
３０…第１の洗浄用バルブ機構
４０…塗料押出機
４１…押出用シリンダ
４１ａ…拡径部
４１ｂ…注入孔
４１ｃ…リブ
４２…押出用ピストン
４２ａ…ピストン本体
４２ｂ…前方Ｏリング
４２ｃ…後方Ｏリング
４３…押出用駆動手段
５０…塗料注入機
６０…カラーチェンジバルブユニット
７０…第２の洗浄用バルブ機構

Claims

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、
前記塗料配管に連通したシリンダ、及び、少なくとも二つの環状シール部材を持ち、前記シリンダの内部を水密状態で移動可能なピストンを少なくとも有し、前記ピストンの前方に充填された塗料を前記塗料配管に押し出す塗料押出手段と、
少なくとも前記塗料押出手段に洗浄用流体を供給して、前記塗料押出手段の洗浄を行う洗浄手段と、を少なくとも備えた塗装装置であって、
前記塗料押出手段のシリンダには、
一方の前記環状シール部材の外径より大きな内径を有する拡径部と、
前記洗浄手段から洗浄用流体が供給される注入孔と、が先端側に形成されており、
前記ピストンが前進限位置に位置する場合に、前記シリンダの拡径部により前記一方の環状シール部材が前記シリンダ内を非水密状態にすると共に、他方の前記環状シール部材が前記シリンダ内の水密状態を維持し、前記一方の環状シール部材と前記他方の環状シール部材との間に向かって前記注入孔が開口している塗装装置。
前記ピストンに設けられた前記一方の環状シール部材は、凹部を含む断面形状を有し、
前記シリンダの拡径部は、前記一方の環状シール部材の凹部に対応した形状のリブを有しており、
前記ピストンが前進限位置にある場合に、前記拡径部のリブが前記一方の環状シール部材の凹部に対向する請求項１記載の塗装装置。
前記塗料が導電性塗料である請求項１〜３の何れかに記載の塗装装置。