JP2005103384A - 混合調色塗装装置、混合調色塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い定流量性を実現した送液用ベローズポンプを用いた混合調色塗装装置及び混合調色塗装方法を提供する。
【解決手段】原色塗料が夫々充填された複数のタンクと、該複数のタンクから定量ポンプを介して原色塗料を供給する夫々の供給路と、供給された各原色塗料を順次混合する混合手段と、混合された塗料を塗装ガンに供給する手段と、混合塗料を塗装する塗装機とを具備する混合調色塗装装置であって、各原色塗料を送液する定量ポンプが、アクチュエータによって動作する仕切り部によって仕切られている２つのポンプ室を有する送液用ベローズポンプであり、各原色塗料の選択及び流量が、予め作成された調色データベースに基づいて自動的に制御されることを特徴とする混合調色塗装装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、精度の高い定流量性を実現した送液用ベローズポンプを用いた混合調色塗装装置及び混合調色塗装方法に関する。

従来、自動車のボディや部品など、工業製品の塗装ラインでは、色替え時に予め調色された複数の塗料供給タンクが用意され、その中から所望の色の塗料を、カラーチェンジバルブを介して塗装機に供給していた。この供給システムでは必要な色数に応じて、調色済塗料の供給タンク及びそれに付随する送液用の定量ポンプや送液配管が必要であり、色数が増えればラインスペースと設備コストが増大するという問題があった。

そこで４〜５種の原色塗料の供給タンクを用意し、これらを混合装置に所望の比率で供給しインライン調色混合を行い連続的に塗装ガンへ供給し、所望色の塗料による色替塗装をする方法が種々提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００１−１１３２２０号公報

特開２００１−２３９１９０号公報

これらの方法によって、色替数が増えても供給タンク数を増やすことなく、ラインスペースと設備コストを大幅に削減することが可能である。しかしながら、これらの方法に採用されている原色塗料の送液ポンプは、ピストンポンプやギヤポンプであり、以下の不具合を有していた。

ピストンポンプは、ピストンによって密閉されたシリンジ内で、ピストンの往復動のストロークによって液体の送り出しを行うポンプである。このポンプを用いた場合、シリンジとピストンの間のパッキン部が耐溶剤性に劣り、また原色塗料中のアルミ等顔料の噛み込みによる擦り傷によって、長期使用時に液漏れや吐出精度低下の問題が生じる恐れがあった。

一方、ギヤポンプは、密閉されたケーシング内で、互いに噛み合う歯車を回転させ、この回転によって、液体の送り出しを行うポンプである。このポンプを使用して原色塗料の送り出しを行う場合、歯車やロータの回転速度を制御することによって単位時間当りの原色塗料の送り出し量等を制御するため、回転速度が一定以上に担保される等の場合には、所望量の原色塗料を送り出すことが可能であるが、１サイクルにて送り出す原色塗料の量が少量の時や原色塗料の粘度が低い時、つまり回転速度を一定以下にする必要がある場合には、原色塗料の流れがスムーズに行われず、送り出す原色塗料の量を正確に制御することが困難であった。

このように原色塗料の送液量を制御できなくなると、原色種によっては少量で著しく色味が変わってしまう恐れがあり、連続的に塗装できなくなる恐れがあった。

本発明の目的は、送り出す原色塗料の量に関係無く、送り出す原色塗料の量を効率良く、かつ、正確に制御し得る送液用ポンプを用いた混合調色塗装装置及び混合調色塗装方法を提供することを目的とする。

本発明は、
１．原色塗料が夫々充填された複数のタンクと、該複数のタンクから定量ポンプを介して原色塗料を供給する夫々の供給路と、供給された各原色塗料を順次混合する混合手段と、混合された塗料を塗装機に供給する手段と、混合塗料を塗装する塗装機とを具備する混合調色塗装装置であって、各原色塗料を送液する定量ポンプが、アクチュエータによって動作する仕切り部によって仕切られている２つのポンプ室を有する送液用ベローズポンプであり、各原色塗料の選択及び流量が、予め作成された調色データベースに基づいて自動的に制御されることを特徴とする混合調色塗装装置、
２．送液用ベローズポンプが、２つのポンプ室夫々に液体の出入り口を有し、アクチュエータの動作制御によって仕切り部の軸方向における進退移動により２つのポンプ室に夫々交互に液体の流入及び吐出動作を行わせ、吐出側となるポンプ室の出入り口から流出する液体の量を制御する１項記載の混合調色塗装装置、
３．２つのポンプ室が、出入り口を介して液体の送液流路に夫々連通し、該夫々の送液流路が切替えバルブによって吐出側流路及び流入側流路に切替え可能である２項記載の混合調色塗装装置、
４．送液用ベローズポンプにおける待機時間を設定可能なタイマー手段を具備し、各原色塗料の吐出を制御する１項記載の混合調色塗装装置、
５．圧力センサを送液流路に具備し、各原色塗料の吐出のタイミングを制御する１項記載の混合調色塗装装置、
６．１ないし５のいずれか１項記載の混合調色塗装装置を用いて、塗装直前に原色塗料を所望の比率で混合してなる調色塗料を連続的に塗装機に供給して塗装を行う混合調色塗装方法、
に関する。

本発明の混合調色塗装装置によれば、特定の送液用ベローズポンプを用いることで、送り出す各原色塗料の量や粘度に関係無く、送り出す各原色塗料の量を正確に制御することができるので、所望色を確実に塗装できる。さらに該送液用ベローズポンプにおける待機時間（ポンプ内圧が安定するまでの時間）を設定可能なタイマー手段を設け、各原色塗料の吐出の開始等を制御することによって、より早く各原色塗料の吐出量を安定させることが可能である。また圧力センサを送液流路に設け、液圧をモニタすることによって各原色塗料の吐出のタイミング等を制御する場合には、その時々の原色塗料の状態に対して細かく対応できるので、塗料ロスをカットでき、さらに吐出量を安定させることが可能である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を具体的に説明する。図１、３は、本発明の実施の形態を示す説明図である。本発明はこれら実施の形態に限定されるものではない。図１、３において、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄはベローズポンプ、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは送液流路、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は各原色塗料（赤、青、黄、白）を夫々充填するタンク、４はマニホールド、５は混合装置、６は塗装機を夫々示す。また図２は、ベローズポンプ１ａに基づく送液機構を拡大した図である。図２において１０ａはアクチュエータ、１１ａは仕切り部、１２ａ、１３ａはポンプ室を夫々示す。

図２においてベローズポンプ１ａは、アクチュエータ１０ａによって動作する仕切り部１１ａによって仕切られている２つのポンプ室１２ａ、１３ａを有するものである。アクチュエータ１０ａは、仕切り部１１ａとの連結部及びこれを支持する駆動部を搭載する、通常、電動単軸ロボットであり、コントローラ（図示せず）によってその稼動が制御される。

ベローズポンプ１ａの２つのポンプ室１２ａ、１３ａは、夫々原色塗料の出入り口ｈ、ｉ、ｊ、ｋを有し、該仕切り部１１ａの軸方向における進退移動により２つのポンプ室１２ａ、１３ａに夫々交互に液体の流入及び吐出動作を行わせて連続的に原色塗料を吐出するものであり、アクチュエータ１０ａの動作制御によって吐出側となるポンプ室の出口から流出する原色塗料の量を制御する。

具体的には、２つのポンプ室１２ａ、１３ａにおいて、白抜き矢印の方向への仕切り部１１ａの移動開始に伴って、原色塗料がタンクＴ１から送液流路２１ａ及び３方弁１６ａを経て送液流路２２ａから入り口ｈを通ってポンプ室１２ａに流入し、同時にポンプ室１３ａ内の原色塗料が出口ｊから送液流路２３ａを通って３方弁１７ａ及び送液流路２４ａを経て、３方弁１８ａに通じる送液流路２ａへ送液される。その際、仕切り部１１ａの移動方向によって、ポンプ室の出入り口ｈ及びｊが開なら出入り口ｉ及びｋは閉であり、出入り口ｉ及びｋが開の場合には出入り口ｈ及びｊが閉となるようコントローラ（図示せず）によって制御される。各送液流路は、切替えバルブである３方弁１６ａ、１７ａによって吐出側流路及び流入側流路に切替え可能であり、これらの弁口の開閉及び流路の切替えは、コントローラ（図示せず）から電磁弁Ａへの駆動信号によって制御される。

他のベローズポンプ１ｂ、１ｃ、１ｄも、上記ベローズポンプ１ａと同様の構成及び送液機構を有する。

図１では、図２に示す送液機構に従って、各原色塗料を夫々充填するタンクＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４から、各原色塗料がベローズポンプ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄによって夫々所定の流量で、送液流路２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを経て連続的に３方弁１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄへ送液される。３方弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、及び１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、各タンクからポンプ、ポンプから送液流路への原色塗料の流れを夫々切替える。これらにおける流路の切替えは、コントローラ（図示せず）から電磁弁Ａへの駆動信号によって制御される。３方弁１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、弁口の開閉、流路の切替えによる各原色塗料のマニホールド４への吐出と、各タンクへの原色塗料の送液を切替えることができる。目的とする調色に必要な原色塗料のみが選択されマニホールド４へ吐出される。これらにおける弁口の開閉及び流路の切替えは、コントローラ（図示せず）から電磁弁Ｂへの駆動信号によって制御される。

本発明では、目的とする調色に必要な原色塗料の選択及び流量は、予め作成された調色データベースに基づいて自動的に制御される。調色データベースはコントローラ（図示せず）に格納されていても良いし、調色データベースに基づいて外部からデータが該コントローラ（図示せず）へ送信されても良い。

上記の通りマニホールド４に連続的に供給された各原色塗料は、該マニホールド４に接続した混合装置５において順次均一に混合される。混合調色された塗料は、塗装機６に連続的に供給される。

混合される原色塗料の混合比率を変更、或いは混合される原色塗料種を変更する場合には、マニホールド４から混合装置５や塗装機６までの洗浄が必要となるので、マニホールド４に洗浄用シンナーとフラッシングエアの供給口が設けられており、該供給口から、通常、エアとシンナーを交互に吐出させることによって、これらの液体経路を容易に洗浄することができる。２方弁１９、２０は、各弁口の開閉によってシンナー、エアのマニホールド４への供給を切替える。これらにおける弁口の開閉は、コントローラ（図示せず）から電磁弁Ｃ、Ｄへの駆動信号によって制御されるものである。

本発明では、上述の図１の構成で、コントローラ（図示せず）においてベローズポンプにおける待機時間を設定可能である。本発明で使用するベローズポンプは２つのポンプ室を交互に動作させる間欠動作となるため、アクチュエータ稼動後、ポンプ内圧が一定に安定するまで多少の時間を要する。ここで待機時間とは、該ポンプ内圧が安定するまでの時間のことである。そこでポンプ内圧が安定するまでの待機時間を計測しておき、コントローラ（図示せず）において該待機時間を予め設定しておくことができる。

ベローズポンプａによる供給系を例にとれば、アクチュエータ１０ａの稼動後（即ちポンプ室１２ａの拡大、及びポンプ室１３ａの縮小が開始後）、予め設定された待機時間が経過した時点で、コントローラ（図示せず）から電磁弁Ｂへの駆動信号が切替り、それまで閉じていた３方弁１８ａの弁口が開いてマニホールド４へ原色塗料の吐出が開始される。この場合、待機時間が経過するまで３方弁１８ａの弁口が閉じているので、ポンプ内圧が上昇しやすく、より早く吐出量を安定させることが可能である。

本発明のさらに別の実施形態を示す図３では、上述の図１の構成に、さらに圧力センサを具備するものである。図３において圧力センサ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、送液流路２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに設置され、各原色塗料の吐出圧力を随時検出するものである。

図４に、上記圧力センサを用いた実施形態における吐出圧力制御状態を示す。各圧力センサを通じて夫々の吐出圧力がコントローラ（図示せず）においてモニタされる。ベローズポンプａによる供給系を例にとれば、吐出圧力の設定値をＰ１とすると、アクチュエータ１０ａの稼動（右向き）後、吐出圧力（即ちポンプ内圧）が安定し始める時点（待機時間）の圧力Ｐ２に達したら、コントローラが電磁弁Ｂへの駆動信号を切替え、それまで閉じていた３方弁１８ａの弁口が開いて原色塗料の吐出が開始される。アクチュエータ１０ａの稼動方向が左に切替わると吐出圧力が一端低下する。その際、圧力センサ２１ａでモニタされている吐出圧力がＰ２に降下した時点でコントローラが電磁弁Ｂへの駆動信号を切替え、３方弁１８ａの弁口を閉じ、再度Ｐ２まで上昇した時点で電磁弁Ｂへの駆動信号を切替え、３方弁１８ａの弁口を開いて原色塗料の吐出を開始するように制御する。

このように、待機時間が経過するまで３方弁１８ａの弁口が閉じているので、ポンプ内圧が上昇しやすく、より早く吐出量を安定させることができるだけでなく、アクチュエータの折り返し動作と吐出停止のタイミングを同調できるので、上記タイマーによる機構に比べてもその時々の原色塗料状態への細かい対応が可能であり、塗料ロスをさらに低減することができる。

本発明装置では、さらに硬化剤や希釈溶媒の供給も上述の原色塗料の供給と同様に行うことができ、調色と同時に硬化剤の配合（２液塗料の場合）や塗装粘度調整も行うことが可能である。

本発明の混合調色塗装装置の一実施形態を示す説明図である。 図１におけるベローズポンプ１ａに基づく送液機構を拡大した図である。 本発明の混合調色塗装装置の別の一実施形態を示す説明図である。 図２の実施形態における吐出圧力制御状態を示す。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ ベローズポンプ
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 送液流路
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４ タンク
４ マニホールド
５ 混合装置
６ 塗装機

Claims (6)

1. 原色塗料が夫々充填された複数のタンクと、該複数のタンクから定量ポンプを介して原色塗料を供給する夫々の供給路と、供給された各原色塗料を順次混合する混合手段と、混合された塗料を塗装機に供給する手段と、混合塗料を塗装する塗装機とを具備する混合調色塗装装置であって、
   各原色塗料を送液する定量ポンプが、アクチュエータによって動作する仕切り部によって仕切られている２つのポンプ室を有する送液用ベローズポンプであり、
   各原色塗料の選択及び流量が、予め作成された調色データベースに基づいて自動的に制御されることを特徴とする混合調色塗装装置。
2. 送液用ベローズポンプが、２つのポンプ室夫々に液体の出入り口を有し、アクチュエータの動作制御によって仕切り部の軸方向における進退移動により２つのポンプ室に夫々交互に液体の流入及び吐出動作を行わせ、吐出側となるポンプ室の出入り口から流出する液体の量を制御する請求項１記載の混合調色塗装装置。
3. ２つのポンプ室が、出入り口を介して液体の送液流路に夫々連通し、該夫々の送液流路が切替えバルブによって吐出側流路及び流入側流路に切替え可能である請求項２記載の混合調色塗装装置。
4. 送液用ベローズポンプにおける待機時間を設定可能なタイマー手段を具備し、各原色塗料の吐出を制御する請求項１記載の混合調色塗装装置。
5. 圧力センサを送液流路に具備し、各原色塗料の吐出のタイミングを制御する請求項１記載の混合調色塗装装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項記載の混合調色塗装装置を用いて、塗装直前に原色塗料を所望の比率で混合してなる調色塗料を連続的に塗装機に供給して塗装を行う混合調色塗装方法。
   
   

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