JP2006095419A - 塗料供給装置及び塗料の供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗料ホースの内壁に付着した残留塗料を効果的に擦り取りながら廃棄塗料を低減できる塗料供給装置を提供する。
【解決手段】カラーチェンジバルブユニット１と、塗装ガン２と、カラーチェンジバルブユニットと塗装ガンとの間に設けられた塗料ホース３と、塗料ホースの途中に設けられた塗料ポンプ４とを備えた塗料供給装置であり、塗料ホース３へアルカリ性溶液を供給するアルカリ性溶液供給装置６と、塗料ホース３へ圧縮エアーを供給するエアー供給装置７とを有し、カラーチェンジバルブユニットから塗装ガンへの水系塗料の供給が終了したら、アルカリ性溶液供給装置により塗料ホースへアルカリ性溶液を所定量だけ注入し、この後にエアー供給装置により塗料ホースへ圧縮エアーを所定量だけ供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水系塗料の塗料供給装置に関し、特にカラーチェンジバルブユニットと塗装ガンとの間の色替え時の塗料ロスを低減できる塗料供給装置及び塗料の供給方法に関する。

自動車ボディの上塗り塗装工程では、一つの塗装ガンに対して複数色の塗料を供給してボディに噴霧するために、カラーチェンジバルブユニット（ＣＣＶ）と称される色替え用バルブユニットが塗料配管の途中に設けられている。カラーチェンジバルブユニットは、各塗色の塗料タンクに接続された切替バルブがマニホールドに装着され、これらの切替バルブを選択的に切り替えることで所望の塗色の塗料をマニホールドに導き、ここから塗料ホースを介して塗装ガンへ当該塗料を供給する。

このため、カラーチェンジバルブユニットから塗装ガンに至る塗料ホースには前色の塗料が残留してしまうが、この残留塗料をできる限り少なくする手法が種々提案されている（特許文献１）。この特許文献１に記載された塗料供給装置では、カラーチェンジバルブユニットと塗装ガンとの間の塗料ホース途中に積算流量計を設け、塗装ガンからの必要吐出量に達したらカラーチェンジバルブユニットへの塗料供給を停止するとともに洗浄用溶剤を塗料背面から供給することで、塗料ホースに残留する塗料を極力少なくするものである。

ところで、水系塗料は有機溶剤系塗料に比べてチクソトロピー性が高いので、上記特許文献１に記載された手法により、塗料背面から溶剤（水）を供給して押し出しても、塗料ホースの内壁に塗料が残留してしまう。このため、ピグと呼ばれるフリーピストン状のシール部材を塗料ホース中に挿入して塗料ホースの内壁に付着した塗料を擦り取ることも提案されている（特許文献２）。しかしながら、ピグを用いた塗料供給装置では、ピグの発射・捕捉ステーションやピグの洗浄装置が必要となるので塗料供給装置自体がきわめて複雑な構造となり、また信頼性に乏しいという問題があった。
特開平４−２２４５８号公報 特開２００３−２３６４４２号公報

本発明は、塗料ホースの内壁に付着した残留塗料を効果的に擦り取りながら廃棄塗料を低減できる塗料供給装置及び塗料の供給方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、複数の塗料タンクからの水系塗料がそれぞれ圧送される複数の切替バルブを有し、前記切替バルブを選択的に切り替えて所望の水系塗料を導出するカラーチェンジバルブユニットと、前記カラーチェンジバルブユニットから導出された水系塗料を噴霧する塗装ガンと、前記カラーチェンジバルブユニットと前記塗装ガンとの間に設けられた塗料配管と、前記塗料配管の途中に設けられ前記カラーチェンジバルブユニットから導出された水系塗料を前記塗装ガンへ圧送する塗料ポンプと、を備えた塗料供給装置において、
前記カラーチェンジバルブユニットと前記塗料ポンプとの間の塗料配管へアルカリ性溶液を供給するアルカリ性溶液供給手段と、前記カラーチェンジバルブユニットと前記塗料ポンプとの間の塗料配管へ押出用流体を供給する押出用流体供給手段と、前記カラーチェンジバルブユニットから前記塗装ガンへの水系塗料の供給が終了したら、前記アルカリ性溶液供給手段により前記塗料配管へアルカリ性溶液を所定量だけ注入し、この後に前記押出用流体供給手段により前記塗料配管へ押出用流体を所定量だけ供給する制御を実行する制御手段と、を備えたことを特徴とする塗料供給装置が提供される。

また、上記目的を達成するために、本発明によれば、複数の塗料タンクからの水系塗料を複数の切替バルブへそれぞれ圧送し、前記切替バルブが複数設けられたカラーチェンジバルブユニットの前記切替バルブを選択的に切り替えて所望の水系塗料を導出し、前記カラーチェンジバルブユニットから導出された水系塗料を塗料配管を介して塗装ガンから噴霧する塗料の供給方法において、
前記カラーチェンジバルブユニットから前記塗装ガンへの水系塗料の供給が終了したら、前記塗料配管内の前記水系塗料の背面へアルカリ性溶液を所定量だけ注入し、この後に前記塗料配管の前記アルカリ性溶液の背面へ押出用流体を所定量だけ供給することを特徴とする塗料の供給方法が提供される。

本発明では、水を溶媒とする水系塗料に水酸化ナトリウムなどのアルカリ性溶液を加えるとゲル化することを利用し、カラーチェンジバルブユニットから塗装ガンへの塗料の供給が終了したら、その塗料の背面にアルカリ性溶液を注入する。水系塗料は、樹脂成分を溶媒である水に分散させるためにカルボン酸などの酸性の極性基を有するが、これにアルカリ性溶液を加えると、それまで分散していた樹脂粒子が膨潤してゲル化する。

ゲル化した部分がいわゆるピグの機能を発揮し、押出用流体で塗装ガンの方へ押し出される際に塗料配管の内壁に付着した水系塗料を擦り取る。そして、このゲル化部分は塗料ポンプを通過する際にせん断される。

これにより、実際のピグを用いることなく塗料配管の内壁を清浄にすることができる。また、カラーチェンジバルブユニットから導出される塗料の殆どを使い切ることができ、さらに洗浄液で何回も洗浄する必要もないので廃棄塗料及び洗浄液の使用量を低減することができる。

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。
図１は本発明に係る塗料供給装置の実施形態を示す図であり、カラーチェンジバルブユニット１と、塗装ガン２と、塗料ホース３と、塗料ポンプ４とを有する。

カラーチェンジバルブユニット１は、マニホールド１１に複数の切替バルブ１２ａ〜１２ｆが設けられてなる色替え用バルブユニットであり、同図に４色の塗料を切り替えることができるカラーチェンジバルブユニット１を示す。すなわち、詳細な図示は省略するが、マニホールド１１の内部には塗料通路が形成され、各切替バルブ１２ａ〜１２ｆはこの塗料通路に臨んで設けられている。塗料通路の出口にはニードルバルブが設けられて、塗料通路に入った塗料の塗料ホース３への導出／停止を司る。４つの切替バルブ１２ａ〜１２ｄのそれぞれには、たとえば外板色であるＡ塗料、Ｂ塗料、Ｃ塗料及びＤ塗料のそれぞれが供給される。それぞれの塗料Ａ〜Ｄは、図外の塗料タンクに収容され、ここから塗料配管を介して塗料ポンプにより圧送される。これに対して、切替バルブ１２ｅには洗浄液（本例では水系塗料を対象にするので水）が供給され、切替バルブ１２ｆには圧縮エアーが供給される。これら洗浄液と圧縮エアーは色替え時においてマニホールド１１の塗料通路及び塗料ホース３の一部に残留した塗料を押し出したり、塗料通路や塗料ホース３内を洗浄したりするのに用いられる。

なお、カラーチェンジバルブユニット１のニードルバルブ、各切替バルブ１２ａ〜１２ｆ切替制御は、これらに接続された図外のエアー信号により実行され、このエアー信号は、後述する塗装ガン２、塗料ポンプ４、四方弁５とともに図外の制御装置により統括的に制御される。

塗装ガン２としては、回転霧化式静電塗装ガンやエアー式静電塗装ガンを用いることができ、塗料ホース３を介してカラーチェンジバルブユニット１から導出した塗料を被塗物に向かって噴霧する。

塗料ホース３はカラーチェンジバルブユニット１のマニホールド１１と塗装ガン２とを接続する塗料配管であり、テフロン（登録商標）などの樹脂製のほかにも金属製塗料配管を用いても良い。

塗料ホース３の途中には、カラーチェンジバルブユニット１から導出された塗料を塗装ガンに圧送する塗料ポンプ４が設けられており、この塗料ポンプ４としてはたとえば回転数に応じて定量の塗料を圧送するギヤポンプなどを用いることができる。

特に本例の塗料ホース３の、カラーチェンジバルブユニット１と塗料ポンプ４との間には四方弁５が設けられている。この四方弁５には、カラーチェンジバルブユニット１及び塗料ポンプ４のほかに、アルカリ性溶液供給装置６と圧縮エアー供給装置７が接続され、塗料ポンプ４に対して、カラーチェンジバルブユニット１からの塗料と、アルカリ性溶液供給装置６からのアルカリ性溶液と、圧縮エアー供給装置７からの圧縮エアーとが選択的に供給できるようになっている。

なお、図１に示す実施形態では、塗料ホース３の途中に四方弁５を設け、これにアルカリ性溶液供給装置６と圧縮エアー供給装置７を接続したが、カラーチェンジバルブユニット１の切替バルブに余裕があるときは、四方弁５を省略し，その代わりに切替バルブ１２ａ〜１２ｆのうち、未使用の２つの切替バルブのそれぞれにアルカリ性溶液供給装置６と圧縮エアー供給装置７を接続しても良い。

アルカリ性溶液供給装置６は、四方弁５を介して塗料ホース３にアルカリ性溶液を所定量だけ供給するものであり、アルカリ性溶液としては特に限定されないが、水酸化ナトリウムなどの強アルカリ溶液などを用いることができる。強アルカリ溶液を用いると少量で目的とするゲル化が達成できるので望ましいが、弱アルカリ溶液であっても使用量が相対的に増加するだけで、目的とするゲル化は実現できる。

なお、アルカリ性溶液供給装置６は、アルカリ性溶液を収容するタンクと、このタンクと四方弁５とを接続するホースと、アルカリ性溶液に一定の圧力を付与するポンプなどから構成することができる。

圧縮エアー供給装置７は、四方弁５を介して塗料ホース３に圧縮エアーを供給するものであり、上述したアルカリ性溶液を注入した後、このアルカリ性溶液によりゲル化した部分を背面から塗装ガン２に向かって押圧する機能を司る。したがって、圧縮エアーに代えて水や有機溶剤を用いることもできる。

次に色替え時の操作について説明する。

図２は色替え時の塗料ホース３の状態を示す図、図３は色替え時の操作方法を示すタイムチャートである。

まず、被塗物が塗装ガン２に対して所定位置に到着すると、これを受けて本例の塗料供給装置を統括的に制御する制御装置からカラーチェンジバルブユニット１、四方弁５、塗料ポンプ４及び塗装ガン２のそれぞれに制御信号が送出される。カラーチェンジバルブユニット１では、その被塗物に塗装すべき塗料Ａ〜Ｄに相当する切替バルブ１２ａ〜１２ｄを開き、マニホールド１１内に該当塗料を供給する。これと同時にマニホールド１１のニードルバルブを開いてその塗料を塗料ホース３へ導出する。

四方弁５に対しては、カラーチェンジバルブユニット１から送られる塗料を塗料ポンプ４へ案内するように流路を切り替える制御信号が送出され、これによりカラーチェンジバルブユニット１から導出された塗料は、四方弁５を通過して塗料ポンプ４に至る。塗料ポンプ４は先ほどの制御装置からの制御信号を受けて、所定の塗出量となるようにその回転数が制御される。これにより、塗料ホース３内に導出された塗料は塗料ポンプ４の吸引力によって一定流量で塗装ガン２に導かれる。

塗装ガン２に対しては、内蔵されたＯＮ／ＯＦＦバルブを切り替えることで被塗物の所定範囲に塗料を噴霧する。これにより被塗物に対する塗装が開始される。このポイントが図３に示す時間Ｔ１であり、塗料ホース３内は図２の上図のとおり塗料が満たされた状態となる。

制御装置は、予め入力されている塗装時間又は塗料ポンプ４の回転数を検知することにより該当塗料の塗装時間を把握するが、その時間Ｔ２（図３参照）がきたらカラーチェンジバルブユニット１の切替バルブ（今まで開いていた切替バルブ）を閉じるように制御信号を送出する。これにより、それまで塗料ホース３へ導出されていた塗料の供給が停止するが、これと同時或いは僅かな時間をおいて四方弁５に対して、アルカリ性溶液供給装置６からのアルカリ性溶液が四方弁５を介して塗料ホース３へ注入されるように当該四方弁５を切り替える信号を送出する（図３の時間Ｔ２参照）。

これにより、図２の中図に示すように、供給が中止された塗料の背面に四方弁５からアルカリ性溶液が注入されることになる。なお、このときはまだ塗料ポンプ４が作動しているので、この塗料ポンプ４の吸引力によっても残留塗料とアルカリ性溶液は塗料ポンプ４へ向かって移動する。

アルカリ性溶液の注入は、図３に示すように所定時間Ｔ２〜Ｔ３だけ行うが、この注入時間はアルカリ性溶液の物性等に応じて適宜決定される。要するに残留塗料の後端が適切にゲル化する注入量となればよい。

アルカリ性溶液を残留塗料の背面に注入すると、水系塗料に含まれた酸性極性基、たとえばカルボキシル基ＣＯＯＨがアルカリ性溶液と結合し、これにより極性を失うので、それまで好適に分散していた樹脂成分が膨潤し、その結果ゲル化する。図２の中図及び下図に示すように、残留塗料とアルカリ性溶液との界面近傍がゲル化部分となる。

アルカリ性溶液の注入を終えたら、四方弁５に対して、圧縮エアー供給装置７からの圧縮エアーが四方弁５を介して塗料ホース３へ導入されるように当該四方弁５を切り替える信号を送出する（図３の時間Ｔ３参照）。

これにより、図２の下図に示すように、先ほど注入したアルカリ性溶液の背面に圧縮エアーが供給され、この圧力により残留塗料及びアルカリ性溶液とともにゲル化部分も塗料ポンプ４へ向かって押されて移動する。

圧縮エアーの供給は、図３に示すように所定時間Ｔ３〜Ｔ４だけ行うが、この導入時間は塗料ホース３の長さ等に応じて適宜決定される。要するに、残留塗料、ゲル化部分及びアルカリ性溶液が塗装ガン２から廃棄されるまで行えばよい。

塗装ガン２から被塗物に対する塗料の噴霧は、図３に示す時間Ｔ２〜Ｔ４の間の適切な時間で打ち切られる。たとえば、残留塗料は被塗物に対して噴霧しても良いが、ゲル化部分とアルカリ性溶液は被塗物に噴霧すべきではない。したがって、ゲル化部分とアルカリ性溶液が塗装ガン２に達する前に噴霧を停止し、それ以後に塗装ガン２に供給された塗料等は廃棄する。

ちなみに、ゲル化部分がギヤポンプなどから構成される塗料ポンプ４を通過するとせん断されて微粒化することから、塗装ガン２の廃棄経路からそのまま廃棄することができる。

以上により、アルカリ性溶液の注入により生成されたゲル化部分が、いわゆるピグの機能を発揮して塗料ホース３の内壁に付着した水系塗料を擦り取ることになるが、上述したとおりこのゲル化部分は塗料ポンプ４を通過する際にせん断して消滅する。これにより、チクソトロピー性が高い水系塗料であっても簡単な構成で効果的に洗浄することができる。また、カラーチェンジバルブユニット１から導出される塗料の殆どを被塗物に噴霧して使い切ることができるので、廃棄塗料を低減することができる。さらに、ゲル化部分で塗料ホース３の内壁が清浄となるので、洗浄液で何回も洗浄する必要もなく、洗浄液の使用量を低減することができる。

以上の操作を終了したら、カラーチェンジバルブユニット１と四方弁５との間に残留したごく僅かな塗料を廃棄するが、これはカラーチェンジバルブユニット１に設けられた洗浄液が供給される切替バルブ１２ｅと、圧縮エアーが供給される切替バルブ１２ｆを制御して行うことができる。

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。

本発明に係る塗料供給装置の実施形態を示す図である。 本発明に係る塗料供給装置の色替え時の塗料ホースを示す図である。 本発明に係る塗料供給装置の操作方法を示すタイムチャートである。

符号の説明

１…カラーチェンジバルブユニット
１１…マニホールド
１２ａ〜１２ｆ…切替バルブ
２…塗装ガン
３…塗料ホース（塗料配管）
４…塗料ポンプ
５…四方弁
６…アルカリ性溶液供給装置（アルカリ性溶液供給手段）
７…エアー供給装置（押出用流体供給手段）

Claims (6)

1. 複数の塗料タンクからの水系塗料がそれぞれ圧送される複数の切替バルブを有し、前記切替バルブを選択的に切り替えて所望の水系塗料を導出するカラーチェンジバルブユニットと、
   前記カラーチェンジバルブユニットから導出された水系塗料を噴霧する塗装ガンと、
   前記カラーチェンジバルブユニットと前記塗装ガンとの間に設けられた塗料配管と、
   前記塗料配管の途中に設けられ前記カラーチェンジバルブユニットから導出された水系塗料を前記塗装ガンへ圧送する塗料ポンプと、を備えた塗料供給装置において、
   前記カラーチェンジバルブユニットと前記塗料ポンプとの間の塗料配管へアルカリ性溶液を供給するアルカリ性溶液供給手段と、
   前記カラーチェンジバルブユニットと前記塗料ポンプとの間の塗料配管へ押出用流体を供給する押出用流体供給手段と、
   前記カラーチェンジバルブユニットから前記塗装ガンへの水系塗料の供給が終了したら、前記アルカリ性溶液供給手段により前記塗料配管へアルカリ性溶液を所定量だけ注入し、この後に前記押出用流体供給手段により前記塗料配管へ押出用流体を所定量だけ供給する制御を実行する制御手段と、を備えたことを特徴とする塗料供給装置。
2. 前記アルカリ性溶液が水酸化ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項１記載の塗料供給装置。
3. 前記押出用流体が圧縮空気であることを特徴とする請求項１又は２記載の塗料供給装置。
4. 複数の塗料タンクからの水系塗料を複数の切替バルブへそれぞれ圧送し、前記切替バルブが複数設けられたカラーチェンジバルブユニットの前記切替バルブを選択的に切り替えて所望の水系塗料を導出し、前記カラーチェンジバルブユニットから導出された水系塗料を塗料配管を介して塗装ガンから噴霧する塗料の供給方法において、
   前記カラーチェンジバルブユニットから前記塗装ガンへの水系塗料の供給が終了したら、前記塗料配管内の前記水系塗料の背面へアルカリ性溶液を所定量だけ注入し、この後に前記塗料配管の前記アルカリ性溶液の背面へ押出用流体を所定量だけ供給することを特徴とする塗料の供給方法。
5. 前記アルカリ性溶液が水酸化ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項４記載の塗料の供給方法。
6. 前記押出用流体が圧縮空気であることを特徴とする請求項４又は５記載の塗料の供給方法。
   
   

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