JP2005230718A - カートリッジ式塗装装置およびそのカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 塗料を噴霧する塗装機と、該塗装機に対し着脱可能に取り付けられ内部に貯えた塗料を塗装機に向けて供給するカートリッジとを有するカートリッジ式塗装装置において、カートリッジの構成を簡略化すると共に、カートリッジの軽量化およびコストの低減を行うことを課題とする。
【解決手段】 回転霧化頭１４等を供える塗装機をハウジング１２の前部に備え、塗料を貯溜するカートリッジ２１をハウジング１２の後部に着脱可能に装着し、該カートリッジ２１に液体流体による押圧力を加えることで、カートリッジ２１内の塗料が回転霧化頭１４に供給される塗装装置１１において、該ハウジング１２と、該カートリッジ２１とで、前記液体流体を収容するための押し出し溶剤収容室１８ｂを形成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、塗料を貯溜するカートリッジを着脱可能に装着したカートリッジ式塗装装置に関する。

一般に、自動車のボディ等の被塗物を塗装する塗装装置としては回転霧化頭型塗装装置が広く用いられている。
また、昨今では、より低コストで塗装を行うことや、意匠性の高い多色化に対応することが望まれており、塗装装置には、色替作業時に廃棄される塗料および溶剤の量を削減すること、および多くの塗色に対応できること等が要求されている。

そこで、回転霧化頭型塗装装置を、廃棄塗料・溶剤の削減および塗色の増大に対応させるべく、各色毎の塗料を貯溜したカートリッジを、回転霧化頭型塗装装置に、自動車のボディを塗装する度に交換して取り付けるように構成する技術が考案されている。

この回転霧化頭型塗装装置は、例えば、特許文献１に記載されるように、前側に塗装機取付用の塗装機取付部が配置され、後側にカートリッジ取付部が配置されるハウジングと、回転軸を有するエアモータと、このエアモータの前側に位置して回転軸に設けられた回転霧化頭と、該ハウジングの塗装機取付部に取り付けられた塗装機とを備えている。
また、塗装機を構成するエアモータの回転軸内には、前端が前記回転霧化頭に開口し後端が前記ハウジングのカートリッジ取付部に開口するフィードチューブ挿通孔が軸方向に形成されている。

回転霧化頭型塗装装置においては、カートリッジがハウジングに着脱可能に取り付けられている。このカートリッジは、内部に塗料が貯溜されるボンベと該ボンベの先端から軸方向外側へ伸びるフィードチューブとからなり、前記ボンベがハウジングのカートリッジ取付部内に着脱可能に取り付けられると共に、フィードチューブが前記フィードチューブ挿通孔に挿入される構成となっている。
そして、様々な色の塗料が貯溜されるカートリッジを備えておくことで、塗装する色に応じて装着するカートリッジを交換することが可能となっている。

また、カートリッジには、ボンベ内の空間をフィードチューブに連通する塗料貯溜室と押出しエア収容室とに画成する可動隔壁と、該押出しエア収容室に押出しエアを供給するカートリッジ側押出しエア通路とが設けられている。
さらに、ハウジングには、カートリッジ側押出しエア通路に連通するハウジング側押出しエア通路が設けられている。
ハウジング側押出しエア通路、カートリッジ側押出しエア通路は、押出しエア収容室に向けて押出しエアを流通させることにより、可動隔壁を変位させて塗料貯溜室内の塗料をフィードチューブから回転霧化頭に流出する構成となっている。

このように構成された回転霧化頭型塗装装置では、各色のカートリッジから塗装に用いる塗色のカートリッジを選択し、このカートリッジをハウジングのカートリッジ取付部に取り付ける。
そして、カートリッジの押出しエア収容室にエアを適宜供給することにより、カートリッジの塗料貯溜室内の塗料をフィードチューブから回転霧化頭に向け吐出する。これにより、回転霧化頭は、この塗料を被塗物に向けて噴霧する。

また、色替を行う場合には、カートリッジを他色のカートリッジに交換することで、塗料、溶剤を廃棄することなく、色替を行うことができる。

一方、塗装作業が終了し、色替作業によってハウジングから取り外されたカートリッジは、塗料貯溜室内の塗料の残量が少なくなっているため、このカートリッジに塗料を充填する必要がある。

この、カートリッジに塗料を充填するときに用いられる塗料充填装置は、各色毎の塗料循環配管から伸びるクイックジョイントによって構成されている。そして、塗料充填装置によってカートリッジの塗料貯溜室内に塗料を充填する場合には、カートリッジをハウジングから取り外して配置台に戻す。次に、フィードチューブと別個にカートリッジに設けられた塗料供給口にクイックジョイントを接続し、該クイックジョイントからカートリッジ内に塗料を充填する。

特開平１１−２６２６９９号公報

しかし、前述の特許文献１に記載された技術におけるカートリッジは、内部に塗料が貯溜されるボンベの部分と、ボンベ内の塗料を回転霧化頭側へ案内するためのフィードチューブの部分とが一体的に形成されるとともに、ボンベ内の塗料を押し出すためのピストンを内蔵していたので、カートリッジが全体的に大型化し、重量大となっていた。
また、消費した塗料を充填する場合などには、塗料貯溜部だけでなくカートリッジ全体を搬送する必要があったので、カートリッジの取り扱いが煩雑であり、搬送装置も大型化してしまう。
さらに、カートリッジは、必要な塗装色に応じた数だけ、および各色について塗装ラインを運営するのに必要な数だけ備えておく必要があり、備えておくべきカートリッジの数が多くなるため、塗料貯溜部と塗料押し出し用の機構等とを一体的に構成したカートリッジでは、コスト高となっていた。
また、カートリッジのボンベ部分やピストン部のみに不具合が生じた場合には、カートリッジ全体が使用できなくなるといった不具合があった。

そこで、発明者らはカートリッジの構成を簡略化すると共に、カートリッジの軽量化およびコストの低減を行うことを課題とし、本発明に至ったものである。

上記の課題を解決すべく、本発明は次のような手段を用いる。
請求項１に記載のごとく、塗装機をハウジングの前部に備え、塗料を貯溜するカートリッジをハウジングの後部に着脱可能に装着し、該カートリッジに液体流体による押圧力を加えることで、カートリッジ内の塗料が塗装機の霧化頭に供給される塗装装置において、
該ハウジングと、該カートリッジとで、前記液体流体を収容するための収容室を形成した。

請求項２に記載のごとく、前記カートリッジは、塗料を貯溜する塗料ユニットと、該塗料ユニットが装着されるケースとを備え、前記収容室は、カートリッジが装着されるハウジングのカートリッジ収納室の内壁面と、カートリッジの塗料ユニットの側壁面と、塗料ユニットの両側に配置されるケースの一側部フレームおよび他側部フレームとで囲まれた空間にて構成され、前記液体流体が塗料ユニットの側壁面を押圧することにより、塗料が霧化頭に供給される。

請求項３に記載のごとく、前記カートリッジは、塗料を貯溜する塗料ユニットと、該塗料ユニットが装着されるケースとを備え、該塗料ユニットは、側壁面を構成する塗料貯溜チューブと、塗料貯溜チューブの両端部を閉塞するプレート部材とで塗料貯溜室を構成しており、該塗料貯溜チューブは、外部からの圧力に対して変形し得る柔軟な膜体により構成されている。

請求項４に記載のごとく、前記カートリッジは、塗料を貯溜する塗料ユニットと、該塗料ユニットが装着されるケースとを備え、前記塗料ユニットは、ケースに対して着脱可能に装着される。

請求項５に記載のごとく、前記液体流体は、無極性溶媒である。

請求項１に記載のごとく構成したので、カートリッジ自体に塗料を押し出すための機構等を備える必要がなく、カートリッジの軽量化・小型化を図るとともに、コスト低減を図ることができる。また、カートリッジの搬送装置も小型化することができる。

請求項２に記載のごとく構成したので、塗料ユニットの側壁面は前記収容室内の液体流体により全体的に均一に押圧され、効率的且つ正確に塗料の押し出しを行うことができる。

請求項３に記載のごとく構成したので、塗料ユニットは、前部がケースに固定され、後部がガイドされた状態で側方より圧力が加えられるので、収縮過程においてチューブがいびつな形状に屈曲しにくくなっている。このため、塗料の収納量減少にともなうチューブ表面の過度の屈曲が抑えられ、塗料の円滑な供給を行うことができる。
また、塗料貯溜チューブの屈曲度合いが少なくなることで、塗料貯溜チューブにかかる負荷を軽減して、塗料貯溜チューブの耐久性を向上することができる。
これにより、塗料ユニットに塗料を再充填してリサイクルする場合の、塗料貯溜チューブの再利用性を向上してコスト低減を図り、塗料の再充填も容易に行うことが可能となる。

請求項４に記載のごとく構成したので、消費した塗料を塗料ユニットに充填する場合には、塗料を充填する場所には、塗料貯溜部である塗料ユニットのみを搬送すればよいので、搬送物の重量を軽くすることができて、搬送物の取り扱いが容易になるとともに、搬送装置を小型化することができる。

請求項５に記載のごとく構成したので、塗料の制御が容易となり、静電塗装時の高電圧に容易に対応可能であり、ショートが発生する可能性を低減できる。また、塗装粒子の帯電を阻害することがなく、安定した塗装を行うことができ、洗浄時においても加圧手段として押し出し溶剤を利用できる。

次に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
［塗装ロボット］
まず、本発明のカートリッジ式塗装装置を備えた塗装用ロボットの概略構成について説明する。
図１は本発明のカートリッジ式塗装装置が用いられる塗装用ロボット１を示す図である。
塗装用ロボット１は、基台２と、該基台２上に回転可能かつ揺動可能に設けられた垂直アーム３と、該垂直アーム３の先端に揺動可能に設けられたアーム４と、該アーム４の先端に設けられた関節部５とにより構成されている。関節部５の先端にはカートリッジ式塗装装置に構成される回転霧化頭型の塗装装置１１が取り付けられている。

塗装装置１１は、塗料が貯溜されたカートリッジ２１を交換可能に構成されており、カートリッジ２１の交換は、カートリッジ２１を保管場所から塗装用ロボット１まで図示せぬ搬送装置により搬送した後に、図示せぬ着脱装置により自動的に行われる。
カートリッジ２１を交換する場合、カートリッジ２１の塗装用ロボット１までの供給は、例えば、カートリッジ２１の保管場所と塗装ロボット１とを接続する気送管内にカートリッジ２１を挿入して、空気圧により搬送することで行うことが可能である。

［塗装装置］
次に、塗装装置の概略構成について説明する。図２は塗装装置の構成を示す側面断面図である。
なお、以下の説明においては、塗装装置１１の回転霧化頭１４が配置される側（図２における左側部）を前側とし、カートリッジ２１が配置される側（図２における右側部）を後側とする。

図２に示す塗装装置１１は、回転霧化頭型のカートリッジ式塗装装置に構成されており、ハウジング１２、回転霧化頭１４、回転霧化頭１４を駆動するエアモータ３、ハウジング１２に装着され塗料を貯溜するカートリッジ２１、該カートリッジ２１から回転霧化頭１４に塗料を供給するための塗料供給通路２０、および塗料供給通路２０の途中に配設された塗料弁１３等を備えている。
ハウジング１２の後部には、カートリッジ収納室１８が形成されており、該カートリッジ収納室１８にカートリッジ２１を着脱自在に装着可能としている。また、ハウジング１２の前部には、回転霧化頭１４、エアモータ３、塗料弁１３等が配置されており、これらの部材により、カートリッジ２１から供給される塗料を噴霧するための塗装機が構成されている。

該カートリッジ２１からの回転霧化頭１４への塗料の供給は、ハウジング１２に形成される溶剤通路１６を通じてカートリッジ収納室１８の押し出し溶剤収容室１８ｂ内へ押し出し溶剤を圧送し、圧送した押し出し溶剤によりカートリッジ２１の外側面に圧力をかけることにより行われる。加圧されたカートリッジ２１においては、該カートリッジ２１内に構成される塗料貯溜空間の体積が減少することにより塗料が押し出され、押し出された塗料が塗料供給通路２０を通じて回転霧化頭１４へ供給される。供給された塗料は、エアモータ３にて回転霧化頭１４を回転駆動することにより噴霧される。
なお、塗料の噴霧、停止の切り替えは、塗料弁１３を制御して回転霧化頭１４への塗料の供給、停止を切り替えることで行われる。
また、前記押し出し溶剤収容室１８ｂは、カートリッジ収納室１８側壁面と、カートリッジ２１との間に形成される空間である。

塗装装置１１では、カートリッジ収納室１８に圧送する押し出し溶剤として、電気抵抗値の高い無極性溶剤を用いている。この無極性溶剤を用いることにより、静電塗装時にエアモータ３を介してカートリッジ収納室１８内の塗料に帯電する高電圧が、押し出し溶剤を介してアースに短絡するのを防止して、塗料の噴霧粒子の帯電を阻害することがなく、安定した塗装を行うことができる。
無極性溶剤としては、ヘキサン、四塩化炭素、ベンゼン、シクロヘキサン、トルエンなどの単体溶剤、またはこれらの溶剤の混合したものを、利用条件や使用塗料に応じて用いることができる。

次に、塗装装置１１の各部の構成等について説明する。
［ハウジング］
ハウジング１２は、例えばＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ＰＥＩ、ＰＯＭ、ＰＩ、ＰＥＴ等の高機能樹脂材料（エンジニアリングプラスチック）により形成されている。
ハウジング１２前部に設けられるエアモータ３には、図示しない高電圧発生器に接続した高圧ケーブル３ｂが接続しており、エアモータ３および回転霧化頭１４に３０ｋＶ乃至１００ｋＶ程度の高電圧が印加される。
また、ハウジング１２の後部に配置される前記カートリッジ収納室１８は後端が開口する略凹円筒形状に形成され、該開口部からカートリッジ２１の着脱が行われる。カートリッジ収納室１８の底部（前側端部）には塗料導入部１２ｃが形成されており、該塗料導入部１２ｃにはカートリッジ２１のノズル４５の先端が挿嵌されている。

［回転霧化頭］
回転霧化頭１４はエアモータ３の回転軸の先端側（前側）に螺合して接続され、回転霧化頭１４はエアモータ３により１００００乃至１０００００ｒｐｍ程度の高速で回転駆動される。そして、回転霧化頭１４が回転するとき、前記回転霧化頭１４に供給された塗料は、前記回転霧化頭１４を介して高電圧に帯電するとともに、遠心霧化して帯電塗料粒子となって噴霧される。この帯電塗料粒子は、静電誘導の作用により、前記回転霧化頭１４とアース体である被塗物との間に形成された静電界に沿って飛行して被塗物に塗着する。

２はシェーピングエアリングで、このシェーピングエアリング２は、エアモータ３を前側から固定するように取り付けられている。このシェーピングエアリング２の外周側には多数のシェーピングエア噴出孔が環状に穿設されており、回転霧化頭１４の放出端縁に向けてシェーピングエアを噴出して、回転霧化頭１４から放出された帯電塗料粒子のパターン成形を行うようにしている。

［塗料弁］
塗料弁１３は、ピストン部１３ａと、弁体１３ｂと、バネ１３ｃと、弁座部１５ｂとで構成されている。ピストン部１３ａはハウジング１２に形成された塗料弁収容部１２ｂ内に前後方向に摺動可能に挿嵌されており、塗料弁１３の弁体１３ｂは、その基端側が前記ピストン部１３ａに取り付けられている。他端側はフィードチューブ１５の塗料供給路１５ａ内に延在し、その先端部は塗料供給路１５ａの途中に設けられた弁座部１５ｂに離、着座するように構成されている。バネ１３ｃは、ピストン部１３ａを介して弁体１３ｂが弁座部１５ｂに着座する方向へ付勢するものである。

さらに、前記ピストン部１３ａは、塗料弁収容部１２ｂを前記バネ１３ｃが収容されるばね室１１２ｂとパイロットエアが流入する受圧室１１２ａとに区切るものであり、塗料弁１３はエアパイロット式切換弁として構成されている。
そして、塗料弁収容部１２ｂの受圧室１１２ａにパイロットエアが供給されていないときには、塗料弁１３の弁体１３ｂは、バネ１３ｃの付勢力によって弁座部１５ｂに着座し、塗料供給路１５ａを遮断している。弁体１３ｂにより塗料供給路１５ａが遮断されている状態では、回転霧化頭１４に対する塗料の供給が停止されている。
一方、塗料弁収容部１２ｂの受圧室１１２ａにパイロットエアが供給されたときには、塗料弁１３は弁ばね１３ｃに抗して弁体１３ｂが弁座部１５ｂから離座し、回転霧化頭１４に対しカートリッジ２１内の塗料が供給される。

［塗料供給経路］
塗装装置１１の塗料供給通路２０は、カートリッジ２１に貯溜されている塗料を回転霧化頭１４に供給するためのものであり、ハウジング１２内に形成される塗料供給路１２０と、該ハウジング１２に固定的に接続されて先端側が回転霧化頭１４に延在するフイードチューブ１５内の塗料供給路１５ａとにより概略構成されている。
塗料供給通路２０の途中には、塗料弁１３が設けられており、所望の制御指令に従って塗料供給路１５ａを開閉し、回転霧化頭１４に対する塗料の供給、停止を行う。
また、フイードチューブ１５は、ハウジング１２とは別部材で形成され、塗料弁１３の弁座１５ｂが形成されている。
前記塗料供給路１２０は、カートリッジ収納部１８の底部に開口しており、その開口部には、カートリッジ収納室１８内側に向けて筒状の塗料導入部１２ｃが突設されている。また、カートリッジ収納室１８の底部には空気通路１７が開口し、側部には押し出し溶剤通路１６が開口している。

そして、カートリッジ２１がカートリッジ収納室１８に収納されたときに、該カートリッジ収納室１８に空気収容室１８ｃおよび押し出し溶剤収容室１８ｂが形成されるとともに、塗料導入部１２ｃにカートリッジ２１のノズル４５の先端部が挿嵌され液密に保持される。空気収容室１８ｃには空気通路１７が連通し、押し出し溶剤収容室１８ｂには押し出し溶剤通路１６が連通している。
また、カートリッジ２１のノズル４５は、カートリッジ２１内の塗料を流出するための環状筒体で、ノズル４５の外径は塗料導入部１２ｃの内径よりもよりも僅かに小径に形成されている。
これにより、カートリッジ２１がカートリッジ収納室１８に収納されたとき、塗料導入部１２ｃとノズル４５とが確実に係合して、カートリッジ２１内の塗料が塗料供給通路２０に流通することができるから、押し出し溶剤を所望の圧力で押し出し溶剤通路１６から押し出し溶剤収容室１８ｂへ流入せしめることにより、カートリッジ２１内の塗料を押出して塗料供給通路２０を介して回転霧化頭１４に供給することができる。

前記塗料供給通路２０の塗料導入部１２ｃ近傍には洗浄流体通路２０ａが接続されており、該洗浄流体通路２０ａには、切替弁２０ｂを介して洗浄空気の供給を行う通路２０ｃと、洗浄溶剤の供給を行う通路２０ｄとが接続されている。
これにより、洗浄溶剤源および洗浄空気源からの各洗浄流体を、洗浄流体通路２０ａを介して流出することができるから、塗料供給通路２０および回転霧化頭１４に残存する塗料を排出し洗浄することができる。

［塗料供給回路］
次に、塗装装置１１における塗料供給回路について説明する。
図３はカートリッジ２１のノズル４５が塗料導入部１２ｃと接続されていない状態の塗料供給回路を示す。図４は前記ノズル４５が塗料導入部１２ｃに接続された状態の塗料供給回路を示す。
カートリッジ２１のノズル４５には逆止弁が具備されており、この逆止弁はノズル４５と塗料導入部１２ｃが係合していないとき（図３に示す状態）には、カートリッジ２１内の塗料がノズル４５から流出するのを阻止し、ノズル４５と塗料導入部１２ｃが係合するとき（図４に示す状態）には、カートリッジ２１内の塗料が塗料供給通路２０に流通するのを許す構造を有している。これにより、カートリッジ２１がカートリッジ収納室１８に収納されたとき、塗料導入部１２ｃとノズル４５は係合して、カートリッジ２１内の塗料は塗料弁１３を介して回転霧化頭１４に供給することができる。

塗料弁１３は塗料供給通路２０を遮断、接続するもので、回転霧化頭１４に向けてのカートリッジ２１からの塗料の供給、停止を制御するものである。
また、カートリッジ２１内の塗料を回転霧化頭１４に供給するためには、押し出し溶剤を押し出し溶剤供給源から押し出し溶剤通路１６を介して押し出し溶剤収容室１８ｂへ圧送することにより、カートリッジ２１内の塗料を押動して塗料供給通路２０に流出せしめることが行われ、これにより押し出し溶剤が回転霧化頭１４に供給される。
このとき、押し出し溶剤収容室１８ｂに圧送する押し出し溶剤を所望の量に調整することにより、回転霧化頭１４へ供給する塗料の吐出量を制御する。

次に、塗料供給回路の洗浄について説明する。
前述のごとく、塗料導入部１２ｃの近傍には洗浄流体通路２０ａが接続されており、洗浄流体通路２０ａには、洗浄空気の供給を行う通路２０ｃと、洗浄溶剤の供給を行う通路２０ｄとが、切替弁２０ｂを介して接続されている。例えば、塗装装置１１がＡ色からＢ色の塗料に色替するときには、塗料弁１３を開弁する。
次に、切替弁２０ｂを動作せしめて洗浄空気通路２０ｃと洗浄溶剤通路２０ｄとを交互に切り替えて、各洗浄流体（洗浄空気と洗浄溶剤）を流出せしめて、塗料供給通路２０および回転霧化頭１４に残留するＡ色塗料を除去し洗浄作業を完了する。
次に、カートリッジ収納室１８からＡ色用カートリッジ２１を取り外して、Ｂ色用カートリッジ２１を収納して、色替作業を完了する。
尚、前記洗浄作業のとき、Ａ色用カートリッジ２１のノズル４５に具備する逆止弁により、各洗浄流体がＡ色用カートリッジ２１内に流入するのを阻止する。

［カートリッジ］
次に、カートリッジ２１の構成について説明する。
図５はカートリッジの全体構成を示す側面図であり、図６は塗料ユニットの構成を示す側面一部破断面図であり、図７はケースの構成を示す側面一部断面図であり、図８はカートリッジ取り付け前の状態を示す図であり、図９は塗料ユニットの保持状態を示す側面断面図である。

図５に示すごとく、カートリッジ２１は、塗料を貯溜する塗料ユニット４１と、塗料ユニット４１が装着されるケース３１とで概略構成されており、塗料ユニット４１は、ケース３１に対して着脱可能に構成されている。
また、カートリッジ２１はカートリッジ収納室１８に収納された状態にあるときは、カートリッジ内の塗料を回転霧化頭１４に供給するための塗料供給システムの一部を構成するものである。
さらに、カートリッジ２１はカートリッジ収納室１８における開口部分の蓋体を兼ねており、カートリッジ２１の後部フレーム３７により、カートリッジ収納室１８の押し出し溶剤収容室１８ｂ内に供給される押し出し溶剤が、カートリッジ収納室１８から外部へ漏れ出ることがない。このため、塗装装置１１のハウジング１２にカートリッジ収納室１８の開口部を閉じる蓋体を別途設ける必要がなく、塗装装置１１を簡便に構成することが可能となっている。

以下に、塗料ユニット４１の構成について説明する。
塗料ユニット４１は塗料を貯溜する塗料貯留タンクとして機能するもので、図６に示すごとく、前部プレート４２、後部プレート４３、チューブ４４およびノズル４５などにより概略構成されている。チューブ４４は外力により容易に変形する部材にて形成され、前部プレート４２および後部プレート４３は、塗装ユニット４１をケース３１に対して安定的に装着するのに適した剛性の高い部材にて構成されている。
前部プレート４２と後部プレート４３とは、チューブ４４の両端に液密に接続されて蓋体として作用しており、前部プレート４２と後部プレート４３とチューブ４４とで塗料貯溜室４１ａを形成している。前部プレート４２の中央部にはノズル４５が配設されており、前記塗料貯溜室４１ａ内の塗料４１ｂを塗装装置１１側へ供給することを許している。
ノズル４５には、図３および図４に示すごとく、逆止弁が配設されている。該逆止弁はカートリッジ２１がカートリッジ収納室１８に収納されたときに、塗料４１ｂが塗装装置１１の塗料供給通路２０側へ流通することを許すものである。

チューブ４４は、塗料ユニット４１の側壁面を構成する部材であり、カートリッジ２１がカートリッジ収納室１８に収納されたときは、ケース３１の前部フレーム３８および後部フレームと共に、前記押し出し溶剤収容室１８ｂを形成する膜体である。
このチューブ４４を形成する膜体は、押し出し溶剤収容室１８ｂに押し出し溶剤が供給されたとき、容易に変形する性質を有し、且つ有機溶剤による溶解または変質、および溶剤蒸気の透過などに耐えうる、耐溶剤性を有するもので構成されている。例えば、チューブ４４には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの合成樹脂の他に、金属製の箔または膜体、および樹脂と金属とを積層した複合材などが用いられる。
また、チューブ４４を構成する柔軟な膜体としては、曲げ弾性率７００（ｋｇ／平方センチメートル）以下の特性を備えたものを用いることが可能である。
さらに、チューブ４４は、押し出し溶剤の圧力を受けて容易に変形するものであれば、伸縮性（伸び縮みする）または伸長性（伸びるが縮まない）を備えた部材の他、金属箔と樹脂箔を積層したラミネート材のように伸縮性・伸張性があまりない部材をも用いることが可能である。
このように構成された塗料ユニット４１においては、側壁面を構成するチューブ４４に外側から圧力がかかることで塗料貯溜室４１ａの体積が減少し、内部に貯溜される塗料がノズル４５から押し出されることとなる。

次に、ケース３１の構成について説明する。
ケース３１は、図７に示すごとく、塗料ユニット４１を装着した場合に塗料ユニット４１の両側に位置することとなる一側フレームおよび他側フレームとしての、前部フレーム３８および後部フレーム３７と、棒状部材にて形成され、前部フレーム３８と後部フレーム３７とを接続する接続フレーム３４を備えている。
前部フレーム３８および後部フレーム３７は、カートリッジ収納室１８の内壁形状に沿った円盤形状に構成されており、前部フレーム３８と後部フレーム３７との間隔は、前記接続フレーム３４にて接続されていることで、一定の間隔に保持されている。
また、ケース３１は、側部（前部フレーム３８と後部フレーム３７との間の部分）を略全周にわたって大きく開口した構造としており、ケース３１を軽量にするとともに、塗料ユニット４１を着脱するための空間を充分に確保している。

前部フレーム３８および後部フレーム３７は、カートリッジ収納室１８の内径よりも僅かに小径の円盤状に形成されており、各フレーム３８、３７の外周面には、各環状凹溝３８ｃ、３７ｃが刻設され、弾性を有する環状シール部材であるシール３８ｂ、３７ｂが各々装着されている。各シール３８ｂ、３７ｂは、カートリッジ２１をカートリッジ収納室１８に収納したときに形成される、押し出し溶剤収容室１８ｂを液密に保持するものである。
前部フレーム３８の中央部には円形の孔が形成されている。この孔は、塗料ユニット４１をケース３１に装着したときに、塗料ユニット４１のノズル４５がノズル保持部３９に挿通することを許すものである。
また、前部フレーム３８の前面側には筒状のノズルガード３２が設けられている。該ノズルガード３２は、カートリッジ２１を移動又は搬送などするときに、ノズル４５と他の物体との接触などによる損傷を防止するものである。

このように構成されるケース３１は、比較的機械強度の低いチューブ４４を保護し、また、カートリッジ２１がカートリッジ収納室１８へ挿嵌により収納されるときの案内部材（ガイド）として機能するものである。
また、前記押し出し溶剤収容室１８ｂおよび空気収容室１８ｃを形成する隔壁部材として機能している。つまり、押し出し溶剤収容室１８ｂは、カートリッジ収納室１８の側壁面と、ケース３１の前部フレーム３８と、後部フレーム３７と、塗料ユニット４１のチューブ４４とで構成され、空気収容室１８ｃは、カートリッジ収納室１８の内壁面とケース３１の前部フレーム３８とで構成されている。

また、前部フレーム３８には固定用フック３３・３３・・が形成され、後部フレーム３７にはガイド突起３３ｂ・３３ｂ・・が形成されている。
そして、前部フレーム３８の固定用フック３３・３３・・により塗料ユニット４１の前部プレート４２を係止することで、ケース３１へ装着する塗料ユニット４１を保持し、後部フレーム３７のガイド突起３３ｂ・３３ｂ・・により、ケース３１に装着された塗料ユニット４１の後部プレート４３の位置をガイドするように構成されている。これにより、塗料ユニット４１を、前部フレーム３８と後部フレーム３７の間に固定することが可能となっている。
塗料ユニット４１のケース３１への装着は、具体的には、図８に示すように行う。
つまり、図８（ａ）に示すように、まず塗装を行う色の塗料が貯溜された塗料ユニット４１とケース３１とを用意する。次に、図８（ｂ）に示すように、塗料ユニット４１のノズル４５をケース３１の前部に挿嵌して、塗料ユニット４１の前部をケース３１における前部フレーム３８の固定用フック３３・３３・・に係止して保持させる。
その後、図８（ｃ）に示すように、塗料ユニット４１の後部を後部フレーム３７のガイド突起３３ｂ・３３ｂ・・にてガイドさせる。

装着された塗装ユニット４１は、実質的には前部フレーム３８の固定用フック３３・３３・・により保持固定されており、後部フレーム３７のガイド突起３３ｂ・３３ｂ・・は、塗料ユニット４１の後部プレート４３の位置が面方向へずれないようにガイドする部材であって、後部プレート４３の前後方向の位置を規制するものではない。
また、塗料ユニット４１が装着されるケース３１は、前部フレーム３８と後部フレーム３７との間を略全周にわたって大きく開口した構造となっているため、塗料ユニット４１は、容易にケース３１に装着することができ、装着した塗料ユニット４１の状態の確認も行い易い。

また、カートリッジ２１のなかで、実質的に塗料を貯溜する部分を構成している塗料ユニット４１はケース３１と別体に形成され、該ケース３１に対して着脱可能に装着されているので、消費した塗料を塗料ユニット４１に充填する場合には、塗料を充填する場所に塗料ユニット４１のみを搬送すればよいので、搬送物の重量を軽くすることができて、搬送物の取り扱いが容易になるとともに、搬送装置を小型化することができる。

以上のごとく構成される塗装装置１１においては、塗料の押し出し用の液体流体である押し出し溶剤を収容する押し出し溶剤収容室１８ｂを、ハウジング１２と、カートリッジ２１とで構成しているので、カートリッジ２１自体に塗料を押し出すための機構を備える必要がなく、カートリッジ２１の軽量化・小型化を図るとともに、コスト低減を図ることができる。また、カートリッジ２１の搬送装置も小型化することができる。
特に、押し出し溶剤収容室１８ｂは、ケース３１の前部フレーム３８と、後部フレーム３７と、塗料ユニット４１の側壁面であるチューブ４４と、チューブ４４の周囲を包み込んでいるカートリッジ収納室１８の内壁面とで構成されているため、チューブ４４は押し出し溶剤収容室１８ｂ内の押し出し溶剤により全体的に均一に押圧され、効率的且つ正確に塗料の押し出しが行われることとなる。

次に、カートリッジ収納室１８とカートリッジ２１の着脱について説明する。
図１０は、カートリッジ２１の塗装装置１１への着脱、および塗装装置１１から塗料を噴霧している状態を示すものである。具体的には、図１０（ａ）は、塗料が貯溜されたカートリッジ２１を塗装装置１１に取り付ける状態を示すもので、該カートリッジ２１は、塗装装置１１の後部に形成されたカートリッジ収納室１８の開口部に挿入され取り付けられる。図１０（ｂ）は、塗装装置１１が塗装している状態を示すもので、前記カートリッジ２１内の塗料は回転霧化頭１４に供給されて噴霧される。図１０（ｃ）は、塗装が終了した後に、塗料を消費したカートリッジ２１を塗装装置１１から取り外す状態を示すものである。
そして、塗装装置１１に対するカートリッジ２１の着脱は、別に設けるカートリッジ用着脱装置（図示せず）などの手段により行われる。
前述の塗料の色替等を行う際には、このようにしてカートリッジ２１の着脱が行われる。

前述のごとく、カートリッジ２１をカートリッジ収納室１８に収納する場合は、図１１に示すように、ノズル４５の先端をカートリッジ収納室１８の底部へ向けてカートリッジ２１を挿入する。このときカートリッジ収納室１８の内壁面とケース３１の前部フレーム３８とにより形成される空気収容室１８ｃは、カートリッジ２１がカートリッジ収納室１８に深く挿入されるにつれて、漸次容積が縮小し圧力が高くなろうとする。

ところで、塗装装置１１のハウジング１２に形成された空気通路１７の一端はカートリッジ収納室１８の側部に向けて開口し、他端はハウジング１２の外部に向けて開口しており、空気収容室１８ｃと外部とは常時通気状態にある。
これにより、前記空気収容室１８ｃはその容積を漸次縮小して圧力が高くなろうとしても、前記空気収容室１８ｃ内の空気が空気通路１７を介して外部に排出されるため圧力は上昇せず、カートリッジ２１を容易にカートリッジ収納室１８の所定の位置に挿入することができる。
また、カートリッジ収納室１８内からカートリッジ２１を取り出すときは、空気収容室１８ｃはその容積を漸次拡大して負圧になろうとしても、空気通路１７を介してハウジング１２の外部から空気が補給されるからカートリッジ２１を容易に取り出すことができる。

次に、塗料ユニット４１の収縮過程について説明する。
図１２は、押し出し溶剤の液圧がかかっている状態のカートリッジを示す模式図であり、図１３は塗料ユニットの収縮過程を示す側面図であり、図１４は塗料を使い切った塗料ユニットを示す斜視図である。
図１２に示すように、塗料ユニット４１からの回転霧化頭１４への塗料の供給は、押し出し溶剤をポンプ等により前記溶剤通路１６を通じて押し出し溶剤収容室１８ｂ内へ圧送し、塗料ユニット４１内に貯溜された塗料を押し出すことで行われる。
図１３に示すように、塗料ユニット４１内の塗料の押し出しが進んでくると、チューブ４４の屈曲度合いが大きくなってくるため、チューブ４４が伸縮性・伸長性を有しない部材で構成されていた場合には、チューブ４４の屈曲度合いが大きくなるにつれて、塗料ユニット４１の後部プレート４３が若干前方へ移動することとなる。つまり、塗料ユニット４１の後部プレート４３は、ガイド突起３３ｂ・３３ｂ・・により前後方向位置を規制されていないので、前後方向に移動することが可能となっている。これにより、チューブ４４の構成部材として、伸縮性・伸長性を有しない部材も用いることが可能となっている。
また、チューブ４４は柔軟な部材にて構成されているので、図１４に示すように、貯溜していた塗料を略全量押し出すことが可能となっている。

また、チューブ４４は、前部が固定用フック３３・３３・・により固定され、後部がガイド突起３３ｂ・３３ｂ・・によりガイドされた状態で側方より圧力が加えられるので、収縮過程においてチューブ４４がいびつな形状に屈曲しにくくなっている。このため、塗料の収納量減少にともなうチューブ４４表面の過度の屈曲が抑えられ、塗料の円滑な供給を行うことができる。
また、押し出し溶剤の押圧力により塗料が押し出される際のチューブ４４の屈曲度合いを少なくすることで、チューブ４４にかかる負荷を軽減して、チューブ４４の耐久性を向上することができる。これにより、塗料ユニット４１に塗料を再充填してリサイクルする場合の、チューブ４４の再利用性を向上してコスト低減を図り、塗料の再充填も容易に行うことが可能となる。

また、塗料ユニット４１をケース３１に装着した状態で、カートリッジ２１を塗装装置１１から取り外した場合は、チューブ４４がケース３１により保護されることとなるため、カートリッジ２１の取り扱いが容易となる。
さらに、ケース３１は開口部を多く有しているので、塗料ユニット４１をケース３１に装着した状態でもチューブ４４の状態が認識しやすく、チューブ４４の破損などの異常を容易に発見しやすい構成となっている。

本発明のカートリッジ式塗装装置が用いられる塗装用ロボット１を示す図。 塗装装置の構成を示す側面断面図。 カートリッジのノズルが塗料導入部と接続されていない状態の塗料供給回路を示す図。 カートリッジのノズルが塗料導入部に接続された状態の塗料供給回路を示す図。 カートリッジの全体構成を示す側面図。 塗料ユニットの構成を示す側面一部破断面図。 ケースの構成を示す側面一部断面図。 塗装ユニットをケースに取り付ける状態を示す図。 塗料ユニットの保持状態を示す側面断面図。 カートリッジの塗装装置への着脱および塗装装置から塗料を噴霧している状態を示す図。 カートリッジをカートリッジ収納室に収納する状態を示す側面断面図。 液圧がかかっている状態のカートリッジを示す模式図 塗料ユニットの収縮過程を示す側面図。 塗料を使い切った塗料ユニットを示す斜視図。

符号の説明

１１ 塗装装置
１２ ハウジング
１３ 塗料弁
１４ 回転霧化頭
１５ フィードチューブ
１５ａ 塗料供給路
１６ 溶剤通路
１７ エア通路
１８ カートリッジ収容室
１８ｂ 押し出し溶剤収容室
１８ｃ 空気収容室
２０ 塗料供給通路
２１ カートリッジ
３１ ケース
４１ 塗料ユニット

Claims (5)

1. 塗装機をハウジングの前部に備え、塗料を貯溜するカートリッジをハウジングの後部に着脱可能に装着し、該カートリッジに液体流体による押圧力を加えることで、カートリッジ内の塗料が塗装機の霧化頭に供給される塗装装置において、
   該ハウジングと、該カートリッジとで、前記液体流体を収容するための収容室を形成したことを特徴とするカートリッジ式塗装装置。
2. 前記カートリッジは、塗料を貯溜する塗料ユニットと、該塗料ユニットが装着されるケースとを備え、
   前記収容室は、カートリッジが装着されるハウジングのカートリッジ収納室の内壁面と、カートリッジの塗料ユニットの側壁面と、塗料ユニットの両側に配置されるケースの一側部フレームおよび他側部フレームとで囲まれた空間にて構成され、
   前記液体流体が塗料ユニットの側壁面を押圧することにより、塗料が霧化頭に供給されることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ式塗装装置。
3. 前記カートリッジは、塗料を貯溜する塗料ユニットと、該塗料ユニットが装着されるケースとを備え、
   該塗料ユニットは、側壁面を構成する塗料貯溜チューブと、塗料貯溜チューブの両端部を閉塞するプレート部材とで塗料貯溜室を構成しており、
   該塗料貯溜チューブは、外部からの圧力に対して変形し得る柔軟な膜体により構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載のカートリッジ式塗装装置。
4. 前記カートリッジは、塗料を貯溜する塗料ユニットと、該塗料ユニットが装着されるケースとを備え、
   前記塗料ユニットは、ケースに対して着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のカートリッジ式塗装装置。
5. 前記液体流体は、無極性溶媒であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のカートリッジ式塗装装置。
   
   

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