JP2006346596A

JP2006346596A - 静電塗装システム及び静電塗装方法

Info

Publication number: JP2006346596A
Application number: JP2005176697A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Washizu; 慎一鷲頭; Masato Sakakibara; 正人榊原; Hidetsugu Matsuda; 英嗣松田; Masaharu Kuromoto; 雅晴黒元; Masaru Terada; 勝寺田
Original assignee: ABB KK; Toyota Motor Corp
Current assignee: ABB KK; Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: JP4911926B2

Abstract

【課題】簡易な構成で安定して塗装することができる静電塗装システム及び静電塗装方法を提供する。
【解決手段】塗料タンクから塗装装置の霧化頭に供給される塗料に高電圧を印加して塗料を噴霧する直接帯電式の静電塗装において、塗料タンク内の塗料を霧化頭に向けて定量供給するための制御用の押し出し液として電気抵抗値の高い純水を使用することにより、簡易な構成で安定して塗装することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車のボディ等の被塗物を色替しつつ塗装するのに用いる直接帯電式の静電塗装システム及び静電塗装方法に関する。

一般に、自動車等のボディやバンパ等の被塗物の塗装においては静電塗装法が用いられている。静電塗装法は、水性塗料あるいは有機溶剤系塗料に高電圧を印加して、塗料とは逆の電荷に帯電させた被塗物の塗装を行う方法である。このような静電塗装法に用いる塗装装置としては、回転霧化頭型塗装装置（ベル型塗装装置）が広く用いられている。また塗装装置には、昨今では、ボディやバンパ等の塗装色が変わる色替え作業時に廃棄される塗料と溶剤の量を削減すること、多くの塗色に対応できること等が望まれている。

例えば、特許文献１には、電圧が印加されるベル型静電塗装ガンと、この塗装ガンに塗料を導くための塗料配管と、この塗料配管の途中に設けられ、塗料の色替え操作を行うカラーチェンジバルブユニットと、塗料配管の内部及びカラーチェンジバルブユニットのマニホールドの内部を水密状態で摺動できるピストンと、を有し、ピストンを絶縁性流体である圧縮空気により圧力を印加し、ピストンを移動させて塗料を塗装ガンへ導き、塗装ガンから塗料を噴霧する塗装装置が記載されている。これにより、塗料配管内の塗料は全て押し出されるので、色替え時の洗浄が必要な部分が著しく少なくなる。

また、廃棄塗料、溶剤の削減、塗色の増大に対応した回転霧化頭型塗装装置として、例えば、特許文献２に記載したものが知られている。特許文献２の回転霧化静電塗装装置は、塗料ノズルと各色毎の塗料が充填された塗料タンクとを備えたカートリッジを塗装機に設けられたハウジングに交換して取り付ける構成となっている。このような回転霧化静電塗装装置では、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、カートリッジの押し出しエア収容室に絶縁性流体であるエア（空気）を適宜供給することにより、カートリッジの塗料収容室内の塗料をフィードチューブから電圧が印加された回転霧化頭に向け流出し、該回転霧化頭から被塗物に向け塗料を噴霧する。また、色替えを行う場合には、カートリッジを他色のカートリッジに交換するだけで、塗料ノズルを含む塗料供給経路内の残存塗料の洗い流しとシンナ等の洗浄溶媒による洗浄は行う必要はなく、色替えを行うことができる。

また、特許文献３には、絶縁性液体であるシンナ等の有機溶剤を塗料の押し出し液として使用してピストンを変位させ、塗料を電圧が印加された回転霧化頭に向けて供給するカートリッジ型の回転霧化頭型塗装装置が記載されている。

特開２００１−３２７８９７号公報特開平８−２２９４４６号公報特開平１１−２６２６９９号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載の塗装装置では、ピストンを変位させるのに押し出しエアを用いているが、エアは絶縁性流体ではあるが圧縮性流体であるから、押し出しエア収容室に供給するときに体積の変動を生じ易い。このため、塗装時に塗料を安定して正確に供給することができない。したがって、塗装時に塗料を正確に供給するためには、別途流量計、各種制御弁等を設けなくてはならず、塗装装置が大型化する上に、コストが嵩むという問題がある。

この問題を解決するために特許文献３では押し出しエアの代わりに絶縁性で非圧縮性の液体である有機溶剤を押し出し液として使用することが提案されている。しかし、特許文献３のようにシンナ等の有機溶剤を押し出し液として使用すると、カートリッジと塗装装置本体とを着脱するときに、その結合部から有機溶剤が大気中に揮発して環境汚染を引き起こす要因となる。また、カートリッジタンクのピストンが摺動するときに、塗料収容室内の塗料が徐々に押し出しシンナ収容室に混入し、押し出し液である絶縁性有機溶剤の電気抵抗値が低下して、その絶縁の機能を果たせなくなるため、頻繁に絶縁性有機溶剤を交換して絶縁機能を維持する必要があった。しかし、有機溶剤は比較的高価であり、コストアップの要因となる。また、有機溶剤の廃棄処理は環境汚染を引き起こす要因となる。

本発明は、塗料タンクから塗装装置の霧化頭に供給される塗料に高電圧を印加して塗料を噴霧する直接帯電式の静電塗装システムであって、純水供給装置と、前記純水供給装置により供給された純水の量を制御して押し出し液として供給する押し出し液供給手段と、容易に押動する画成材により画成された塗料室と押し出し液室と備える塗料タンクと、霧化頭を有し、塗料に高電圧を印加した後、霧化する塗装装置と、を有し、前記純水が押し出し液として前記押し出し液室に供給されることにより、前記画成材が押動されて前記塗料室に収容された塗料が前記塗装装置に供給される。

また、本発明は、塗料タンクから塗装装置の霧化頭に供給される塗料に高電圧を印加して塗料を噴霧する直接帯電式の静電塗装システムであって、水供給装置と、前記水供給装置により供給された水の量を制御して押し出し液として供給する押し出し液供給手段と、前記押し出し液を純水化する純水製造装置と、容易に押動する画成材により画成された塗料室と押し出し液室と備える塗料タンクと、霧化頭を有し、塗料に高電圧を印加した後、霧化する塗装装置と、を有し、前記純水化された押し出し液が前記押し出し液室に供給されることにより、前記画成材が押動されて前記塗料室に収容された塗料が前記塗装装置に供給される。

また、前記静電塗装システムにおいて、前記純水の電気抵抗値は、１ＭΩ・ｃｍ以上であることが好ましい。

また、前記静電塗装システムにおいて、前記塗装装置は、純水供給路を有し、前記純水供給路内の純水に流れる電流量が３０μＡ以下であることが好ましい。

また、前記静電塗装システムにおいて、前記純水供給路は、可塑剤を実質的に含まない樹脂を主成分として構成されていることが好ましい。

このように、本発明は、塗料タンクから塗装装置の霧化頭に供給される塗料に高電圧を印加して塗料を噴霧する直接帯電式の静電塗装において、前記塗料タンク内の塗料を前記霧化頭に向けて定量供給するための制御用の押し出し液として、高い絶縁性を有する純水を用いたものである。

本発明では、塗料タンクから塗装装置の霧化頭に供給される塗料に高電圧を印加して塗料を噴霧する直接帯電式の静電塗装において、塗料タンク内の塗料を霧化頭に向けて定量供給するための制御用の押し出し液として電気抵抗値の高い純水を使用することにより、簡易な構成で安定して塗装することができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。

本実施形態に係る塗装システムの一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。塗装システム１は、塗装用ロボット１０と、塗装ガン１２と、純水供給装置１３と、配管１５ａ，１５ｂと、押し出し液供給手段である吐出量制御装置１６とを備える。

さらに詳細に説明すると、図１の塗装システム１において、塗装ブース外にある純水供給装置１３は、配管１５ａにより塗装ブース内にある吐出量制御装置１６と接続され、吐出量制御装置１６は配管１５ｂにより塗装用ロボット１０に取り付けられた塗装ガン１２と接続されている。また、塗装ガン１２は塗装ガン本体３２の部位で塗装ロボット１０の手首部２６に保持されている。

また、本実施形態において、純水供給装置１３を水供給装置１４と純水製造装置１８とに分けて、図２に示す構成としてもよい。図２において塗装システム３は、塗装用ロボット１０と、塗装ガン１２と、水供給装置１４と、配管１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、押し出し液供給手段である吐出量制御装置１６と、純水製造装置１８とを備える。

さらに詳細に説明すると、図２の塗装システム３において、塗装ブース外にある水供給装置１４は、配管１５ａにより塗装ブース内にある吐出量制御装置１６と接続され、吐出量制御装置１６は配管１５ｂにより純水製造装置１８と接続され、純水製造装置１８は配管１５ｃにより塗装用ロボット１０に取り付けられた塗装ガン１２と接続されている。

図１の純水供給装置１３は、塗装ガン１２における塗料の押し出し液として使用される純水を供給する装置である。純水供給装置１３において純水を製造する方式としては、精密ろ過膜方式、限外ろ過膜方式、逆浸透膜方式、イオン交換樹脂，イオン交換膜等を使用するイオン交換方式、イオン交換膜及びイオン交換樹脂等で構成され、直流電流を用いてイオン交換樹脂を連続再生する電気再生方式（ＥＤＩ）、蒸留方式等、及びそれらの組み合わせが挙げられる。

図２のように純水供給装置を水供給装置１４と純水製造装置１８とに分ける場合は、純水供給装置１４は、塗装ガン１２における塗料の押し出し液として使用される水を供給する装置である。水供給装置１４から供給される水は、水道水、工業用水、純水、超純水等のいずれであってもよいが、純水製造装置１８による純水化における負荷を少なくするために、電気抵抗値の高い純水、超純水であることが好ましい。水供給装置１４において純水を製造する方式としては、精密ろ過膜方式、限外ろ過膜方式、逆浸透膜方式、イオン交換樹脂，イオン交換膜等を使用するイオン交換方式、イオン交換膜及びイオン交換樹脂等で構成され、直流電流を用いてイオン交換樹脂を連続再生する電気再生方式（ＥＤＩ）、蒸留方式等、及びそれらの組み合わせが挙げられる。

純水供給装置１３あるいは水供給装置１４は、本実施形態に係る塗装システム用に装備してもよいが、例えば自動車のボディ等の塗装工場内の純水供給装置、水供給装置等の既存設備を利用してもよく、既存設備を利用すればコストの削減を図ることができる。

図２の純水製造装置１８は、塗装ガン１２へ供給される純水の電気抵抗値を維持、向上するために設置されるが、通常、水の流れ方向に対して吐出量制御装置１６の下流側に設置される。純水製造装置１８において純水を製造する方式としては、精密ろ過膜方式、限外ろ過膜方式、逆浸透膜方式、イオン交換樹脂，イオン交換膜等を使用するイオン交換方式、イオン交換膜及びイオン交換樹脂等で構成され、直流電流を用いてイオン交換樹脂を連続再生する電気再生方式（ＥＤＩ）、蒸留方式等、及びそれらの組み合わせが挙げられる。安価であること、簡易であること、メンテナンスが容易であること等の点からイオン交換方式が好ましく、イオン交換樹脂の交換が容易なカートリッジタイプのイオン交換方式であることがより好ましい。イオン交換樹脂としては、公知の陰イオン交換樹脂、陽イオン交換樹脂、及びそれらの混床等が挙げられ、それらの組み合わせであってもよい。

塗料の押し出し液として使用される純水は、本塗装システム１，３が静電塗装に用いられるために高電気抵抗値であることが必要であり、好ましくは電気抵抗値が１ＭΩ・ｃｍ以上、より好ましくは電気抵抗値が３ＭΩ・ｃｍ以上、さらに好ましくは５ＭΩ・ｃｍ以上である。純水の電気抵抗値が１ＭΩ・ｃｍ未満であると、塗装ガン１２の高電圧部位から高電圧が押し出し液を通ってリークする場合がある。

純水は多くの物質と反応する傾向が強いため、純水を塗装ガン１２に供給する際に、供給経路をできるだけ短くして純水の状態を維持させる必要がある。図１のように純水供給装置１３を一体に構成した場合、装置を設置する位置の制約を受けることがあるが、図２のように水供給装置１４と純水製造装置１８とに分けた場合、純水製造装置１８を塗装ガン１２に近い位置に設置することができる。このため、高い純度を保った状態で塗装ガン１２に純水を供給することが可能となる。したがって、図２のように水供給装置１４と純水製造装置１８とに分けた構成の方が好ましい。また、純水の高抵抗値を維持するために、図１の純水供給装置１３と塗装ガン１２とをつなぐ配管１５ａ，１５ｂの長さ、あるいは図２の純水製造装置１８と塗装ガン１２とをつなぐ配管１５ｃの長さはなるべく短い方がよい。また、純水供給装置１３あるいは純水製造装置１８から供給される純水の電気抵抗値を導電率計等を用いて常時監視することが好ましい。

純水供給装置１３あるいは純水製造装置１８の純水供給能力は、少なくとも塗装ガン１台の塗料吐出量を超える程度に確保すればよい。例えば、塗装ガン１台当たりの塗料吐出量が１００ｃｃ／ｍｉｎ（最大）の場合には、純水供給装置１３あるいは純水製造装置１８は、１００ｃｃ／ｍｉｎを超える純水供給能力を備えればよい。水供給装置１４は、複数の純水製造装置１８に水を供給してもよく、その供給量は使用される塗装ガン１２の台数に応じて決めればよい。

配管１５ａ，１５ｂ，１５ｃを構成する材料としては樹脂等を用いることができるが、塗装ガン１２へ供給される純水の電気抵抗値を維持するために、特に配管１５ｃを構成する材料としては、実質的に可塑剤を含まない樹脂を用いることが好ましい。そのような樹脂としては例えば、実質的に可塑剤を含まなくても柔軟性を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等のフッ素系樹脂、ポリエチレン樹脂等が挙げられ、ＰＴＦＥ樹脂がより好ましい。

また、配管１５ａ，１５ｂ，１５ｃを構成する材料としては樹脂等を用いることができるが、塗装ガン１２へ供給される純水の電気抵抗値を維持するために、特に配管１５ｃについては、配管の内面をフッ素系樹脂等により被覆してもよい。

吐出量制御装置１６は、塗装ガン１２への純水の供給量を制御する装置であり、方式は特に制限はないが、容積型ギアポンプ等、定量精度の高いポンプ方式等を用いることができる。

塗装用ロボット１０は塗装作業機となる塗装用ロボットであり、基台２０と、該基台２０上に回転可能かつ揺動可能に設けられた垂直アーム２２と、該垂直アーム２２の先端に揺動可能に設けられた水平アーム２４と、該水平アーム２４の先端に設けられた手首部２６とにより構成されている。塗装ガン１２は塗装用ロボット１０の手首部２６に取り付けられている。

塗装ガン１２は、例えば図３に示すように、互いに分離可能な、２つの部分から構成されているカートリッジタイプである。この２つの部分のうちの１つは、ベルヘッド（霧化頭）２８およびエアモータ３０とを備えた塗装装置である塗装ガン本体３２で、他の１つは図４にも示す、塗料ノズル３４と塗料タンク３６とを備えた塗料タンクユニット３８である。なお、塗料ノズル３４は、塗装ガン本体３２に設けられていてもよい。また、塗装ガン１２を、塗装ガン本体３２と塗料ノズル３４と塗料タンク３６とが一体化した塗装装置としてもよい。ここで、図３では水供給装置１４と吐出量制御装置１６と純水製造装置１８とが塗装ガン１２に接続されている例（図２の塗装システム３に対応）を示しているが、純水供給装置１３と吐出量制御装置１６とが塗装ガン１２に接続（図１の塗装システム１に対応）されていてもよい。

図３，図４のように、塗料タンクユニット３８はカートリッジタイプに構成されて塗装ガン本体３２に着脱可能に装着される。塗装色ごとに塗料タンクユニット３８が用意され、色替え時には塗料タンクユニット３８ごと交換する。塗料タンクユニット３８は塗料ノズル３４と塗料タンク３６とを備え、塗料タンク３６には塗料定量供給手段４０と、カートリッジトリガバルブ４７とが備えられている。塗料ノズル３４は、塗料タンクユニット３８が塗装ガン本体３２に取り付けられたときに、ベルヘッド２８の軸芯の延長上に塗料ノズル軸芯が位置するように、塗料タンクユニット３８に設けられる。

塗料タンク３６の塗料定量供給手段４０は、塗料を収容する所定の容積の塗料室４２と、ピストン４４と、押し出し液室４６とを備え、容易に押動する画成材であるピストン４４によって、塗料室４２と押し出し液室４６とが画成されている。押し出し液室４６に供給される押し出し液によりピストン４４が押動されて塗料室４２内の塗料をカートリッジトリガバルブ４７を介して塗料ノズル３４に押し出す構造となっている。

塗装ガン本体３２には、純水供給路４８ａとバルブ５０とが設けられ、塗料タンクユニット３８には純水供給路４８ｂが設けられている。純水製造装置１８の純水供給口と純水供給路４８ａとが配管１５ｃを介して接続され、さらにバルブ５０を介して、塗料タンクユニット３８の純水供給路４８ｂと接続され、純水供給路４８ｂは塗料定量供給手段４０の押し出し液室４６に接続されている。カートリッジトリガバルブ４７及びバルブ５０が開状態とされ、吐出量制御装置１６により所望の量で吐出された水が純水製造装置１８により純水へと変換され、その純水が配管１５ｃ及び純水供給路４８ａ，４８ｂを通して押し出し液室４６に供給され、塗料室４２が縮小する方向にピストン４４が移動されると、塗料が塗料室４２から塗料ノズル３４に押し出され、ベルヘッド２８に定量供給される。

塗装ガン本体３２はエアモータ３０を内蔵しており、エアモータ３０の先端にベルヘッド２８が装着されている。エアモータ３０により高速回転されたベルヘッド２８において、塗料タンクユニット３８から塗料ノズル３４を介して供給された塗料に高電圧が印加され、ベルヘッド２８による遠心霧化により微粒化した塗料が、高電圧に帯電した帯電塗料粒子として噴霧される。霧化された塗料は、ベルヘッド２８の周囲に設けられたシェーピングエア吐出部５１から吐出するシェーピングエアにより塗装パターンが制御される。

ベルヘッド２８は、誤動作時でも静電スパークが生じるのを防止するために、静電気的に半導電性の材料（抵抗が１０〜１０００ＭΩ程度）を主成分として構成されている。塗装ガン本体３２の、エアモータ３０の外周部５２は、ポリアセタール等の電気絶縁性樹脂を主成分として構成されている。絶縁樹脂の外周部５２には、高電圧発生器５４が内蔵され、高電圧ケーブル５６を介してエアモータ３０、ベルヘッド２８に３０〜１００ＫＶ程度の高電圧が印加される。高電圧発生器５４には、低電圧電源（０〜２４Ｖ）を有するコントローラ５８から電力が低電圧ケーブル６０を介して送られる。

高電圧発生器５４から供給される高電圧がエアモータ３０及びベルヘッド２８を介して塗料に供給される。塗料ノズル３４内の塗料を介して塗料室４２内の塗料も高電圧に帯電するため、本実施形態のように押し出し液として純水を使用することにより、絶縁を確保することができる。

エアモータ３０は、ベルヘッド２８に接続された回転軸、回転軸を回転自在に支持するラジアル空気軸受部、回転軸を回転駆動するタービン部等で構成されている。回転コントローラ６２は回転制御部と電空変換器とを備える。電空変換機において、回転制御部により指示された所望の回転数に対応する電流値に基づいて、加圧エア供給源から供給されたエアが当該電流値に相当するエア圧力に設定され、エアがエアモータ３０にエアチューブ６６を介して供給される。また、エアモータ３０には、その回転体に、光反射等による回転パルス発生機構が設けられており、ケーブル６４を介して回転パルスが回転制御部にフィードバックされる。回転制御部は当該回転パルスを電流値に変換し、所望の電流値と比較して所望の回転数を維持するように制御する。

塗料室４２への塗料の吸い込みは、塗料タンクユニット３８を塗装ガン本体３２から取り外して行われる。塗装ガン本体３２からとり外された塗料タンクユニット３８は、塗料充填装置（図示せず）の配置台等に順立てされ、塗装色が異なる各塗料タンクユニットには、それぞれの色の塗料が充填される。

本実施形態において使用される塗料としては、水性塗料、有機溶剤系塗料等、低電気抵抗値を有する塗料であれば特に制限なく使用することができるが、特に水性塗料が好ましい。

また、純水に空気中の二酸化炭素等が溶け込むことによる電気抵抗値の低下を防止するために、純水製造装置１８から塗料タンクユニット３８の押し出し液室４６との間の、配管１５ｃ，純水供給路４８ａ，４８ｂは密封構造とすることが好ましい。同様に、純水供給装置１３から塗料タンクユニット３８の押し出し液室４６との間の、配管１５ａ，１５ｂ，純水供給路４８ａ，４８ｂは密封構造とすることが好ましい。

塗装ガン１２の高電圧部位、すなわちベルヘッド２８から高電圧が押し出し液を通ってリークすることを防止するために、塗装ガン１２の高電圧部位から純水供給路４８ｂ及び４８ａを通してアース側に漏電する電流量、すなわち純水供給路４８ａ，４８ｂ内の純水に流れる電流量が３０μＡ以下であることが好ましく、１０μＡ以下であることがより好ましい。純水供給路４８ａ，４８ｂ内の純水に流れる電流を少なくするためには、純水供給路４８ａ及び４８ｂの長さを充分に取ることが好ましい。

例えば、純水の電気抵抗値ρが５ＭΩ・ｃｍ、ベルヘッド２８への印加電圧が最大−９０ｋＶとしたときに、純水供給路として内径２ｍｍ（０．２ｃｍ）、長さＬ＝５ｍ（５００ｃｍ）のホースを使用すれば、
ホース内の断面積Ｓ＝（０．１ｃｍ）^２×π＝０．０３１４ｃｍ^２
抵抗値Ｒ＝ρＬ／Ｓ＝（５×１０^６）×５００／０．０３１４＝７９．６１８ＧΩ
ホース内を流れる理論電流値は、９０ｋＶ／７９．６１８ＧΩ＝１．１３μＡ
と、３０μＡ以下とすることができる。同様に、純水の電気抵抗値ρが１ＭΩ・ｃｍ、ベルヘッド２８への印加電圧が最大−９０ｋＶとしたときに、
抵抗値Ｒ＝ρＬ／Ｓ＝（１×１０^６）×５００／０．０３１４＝１５．９２４ＧΩ
ホース内を流れる理論電流値は、９０ｋＶ／１５．９２４ＧΩ＝５．６５μＡ
と、３０μＡ以下とすることができる。

塗装ガン１２の内部の純水供給路４８ａ及び４８ｂを構成する材料としては樹脂等を用いることができるが、純水の電気抵抗値を維持するために配管１５ａ，１５ｂ，１５ｃと同様に実質的に可塑剤を含まない樹脂を用いることが好ましく、実質的に可塑剤を含まなくても柔軟性を有する樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等のフッ素系樹脂，ポリエチレン樹脂等を使用することが好ましい。そして、純水供給路４８ａ及び４８ｂを上記のように長さを充分に確保するために、ＰＴＦＥ等の素材のチューブを例えばコイル状に巻いた状態とすることが好ましい。図５に示すように、純水供給路４８ａをコイル状として、塗装ガン本体３２の内部に収納することにより、純水供給路を直線状としたときに比べて、純水供給路４８ａの長さを充分確保しつつ塗装ガン１２内部へコンパクトに収納することができる。

また、塗装ガン１２において、塗料タンクユニット３８が塗装ガン本体３２から脱落しないようにカートリッジ固定用吸引回路を設けてもよい。すなわち、図３の塗装ガン１２のカートリッジ取り付け部と塗料タンクユニット３８との間で画成される負圧空間を設け、塗装ガン１２のカートリッジ取り付け部には当該負圧空間に開口するエア吸引通路７０を設け、エダクタ６８によりエア吸引通路７０を経由して前記負圧空間内のエアを吸引することにより塗装ガン１２に対して塗料タンクユニット３８を固定することができる。また、塗料タンクユニット３８を取り外す場合には、前記負圧空間内にエアを供給することにより、負圧状態を解除して塗料タンクユニット３８を塗装ガン１２のカートリッジ取り付け部から取り外すことができる。

次に、本実施形態に係る静電塗装方法及び静電塗装システム３の動作について図２，３に基づいて説明する。水供給装置１４により供給された水は、配管１５ａを通り吐出量制御装置１６により、塗装ガン１２から吐出される塗料の量に応じてその供給量が制御される。所定の供給量に調節された水は、配管１５ｂを通り純水製造装置１８においてイオン交換樹脂等により純水化され、高い電気抵抗値を得る。この高電気抵抗値を有する純水は、配管１５ｃ，純水供給路４８ａ，４８ｂを通り塗装用ロボット１０の塗装ガン１２に向けて定量供給される。この純水が塗料定量供給手段４０の押し出し液室４６内に流入すると、ピストン４４が押動されて、塗料室４２内に貯留する塗料はベルヘッド２８に向けて供給され霧化される。

吐出量の制御に使用される純水は、高電気抵抗値を維持した新鮮な純水が常時塗装ガン１２に供給されるように一方向に流れるようにする。このため、塗装動作中に吐出量制御装置１６から出てくる純水に極微量の金属イオン等が混入することがあっても、純水製造装置１８により金属イオン等の混入物が除去されて純水の電気抵抗値が維持される。

また、塗料を押し出した純水は、塗料タンクユニット３８の押し出し液室４６内に残存し、塗装終了後に塗料タンクユニット３８と共に塗装ガン１２から取り外されて塗料充填装置（図示せず）に戻される。押し出し液室４６内に残存した純水は塗料を再充填する際に回収される。回収された純水は、水供給装置１４に戻して再利用してもよいし、塗装ブース内に戻してブース水洗用循環水として使用してもよいし、そのまま廃棄してもよい。純水製造装置１８の寿命を向上させるためには、回収された純水は水供給装置１４に戻して再利用しないことが好ましい。その後、別の塗料タンクユニット３８が塗装ガン１２に取り付けられ、塗装動作に合わせて水供給装置１４により水が供給される。

本実施形態に係る塗装システムにおいて、塗料の押し出し液として絶縁性液体である純水を使用するので、従来の空気を使用した場合に比べて、塗装時に塗料を正確に供給することができる。また、従来のようにシンナ等の有機溶剤を押し出し液として使用すると、カートリッジと塗装機本体とを着脱するときに、その結合部から有機溶剤が大気中に揮発して環境汚染を引き起こす要因となっていたが、本実施形態のように押し出し液として純水を使用すれば環境汚染の可能性がほとんどない。また、塗料タンクユニットのピストンが摺動するときに、塗料室内の塗料が徐々に押し出しシンナ収容室に混入し、押し出し液の電気抵抗値が低下するため、頻繁に押し出し液を交換して絶縁機能を維持する必要があるが、有機溶剤に比べて純水は安価であるため、コストの削減にもなる。また、有機溶剤の廃棄処理に比べて、水の場合は環境汚染を引き起こす可能性も低い。

また、本実施形態に係る塗装システムにおいて、塗装ガンの純水供給路として、ＰＴＦＥ等の素材のチューブを例えばコイル状とすることにより、純水供給路の長さを充分確保して、ベルヘッドから純水供給路を通してアース側に漏電する電流量をさらに少なくすることができ、これにより、高電圧発生器の負荷を軽減することができるから、高電圧発生器の寿命を延ばすことができる。

また、本実施形態に係る塗装システムでは、押し出し液の供給路に純水製造装置を装備するだけの簡易な構成とすることができるため、従来の塗装システムに大幅な改良を加える必要がない。さらに、純水を多量に使用する装置を備える自動車ボディ等の塗装工場においてこの塗装システムを使用する場合には、塗装工場の純水供給配管を吐出量制御装置に接続するだけで容易に利用できるため、新規に純水製造装置を装備する必要がない。また、本塗装システムは、自動車ボディ等の塗装工場において製造、管理が可能な程度の純水で充分に運転可能である。

また、従来、塗料として水性塗料を、塗料の押し出し液として有機溶剤を使用した場合には、有機溶剤が水性塗料に混入して塗装ブツ等による塗装欠陥が発生していたが、本実施形態に係る塗装システムにおいては純水を使用するので、そのような塗装欠陥の発生を防止することができる。

また、本実施形態に係る塗装システムにおいて、水性塗料を使用した場合に、静電高圧発生器のスパーク防止安全機能等を用いなくてもよく、コストの削減を図ることができ、塗装ライン停止の発生を低減することができる。

本実施形態に係る塗装システムは、例えば、低い電気抵抗値を有する、いわゆる導電性塗料に高電圧を直接印加して塗装する静電塗装に好適に使用することができる。また、本実施形態に係る塗装システムは、回転霧化頭型塗装装置（ベル型塗装装置）以外にも、エア霧化型塗装装置等にも適用することができる。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図２に示す塗装システム３、図３及び図４に示す塗装ガン１２を使用して、自動車のボディの塗装を行った。塗料としては水性塗料を使用した。水供給装置１４は、自動車のボディの塗装工場内の水供給装置を使用し、供給される水の電気抵抗値は１ＭΩ・ｃｍであった。水供給装置１４の純水の供給量は、４００Ｌ／ｈｒとした。配管１５ａ，１５ｂ，１５ｃはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂製のチューブ（配管１５ａ，１５ｂ：内径８ｍｍ、配管１５ｃ：内径４ｍｍ）を使用した。吐出量制御装置１６は、ギアポンプ方式を使用した。純水製造装置１８は、イオン交換方式の装置（オルガノ株式会社製Ｇ−５Ｃ型イオン交換樹脂方式）を使用した。純水製造装置１８から排出される純水の電気抵抗値は１ＭΩ・ｃｍ〜５ＭΩ・ｃｍに維持した。塗装ガン１２における押し出し方式はピストン方式を使用し、ベルヘッド２８への印加電圧は−９０ｋＶとした。塗装ガン１２の内部の高電圧部位（ベルヘッド２８）とアース部位とを結ぶ純水供給路４８ａ，４８ｂには、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂製のチューブ（内径２ｍｍ×長さ５ｍ）を使用し、純水供給路４８ａは図５のようにコイル状とし、塗装ガン１２内部へ収納した。１つの塗料タンクユニット３８の塗料定量供給手段４０内へ供給することが可能な純水量は５００ｃｃとした。純水に空気中の二酸化炭素等が溶け込むことによる電気抵抗値の低下を防止するために、純水製造装置１８以降、すなわち塗装ガン１２、純水製造装置１８、及び純水製造装置１８と塗装ガン１２とを結ぶ配管１５は密閉構造とした。

（比較例１）
水供給装置１４、純水製造装置１８を使用せず、塗料押し出し液としてシンナを使用した以外は、実施例１と同様に自動車のボディの塗装を行った。

実施例１の塗装システムを使用して自動車のボディの塗装を行った場合には、押し出し液として純水を使用したため、比較例１に比べて高電圧の漏洩電流が低下した。また、押し出し液として純水を使用したため、比較例１のように有機溶剤を使用した場合に比べて維持コストが低減した。さらに、実施例１の場合は、押し出し液室内の押し出し液が塗料室内に侵入して多少塗料に混入しても、被塗物の塗面の塗装不良の要因となる塗装ブツ等の発生は起こらなかった。

本発明の実施形態に係る塗装システムの一例の概略を示す図である。本発明の実施形態に係る塗装システムの他の例の概略を示す図である。本発明の実施形態に係る塗装システムにおける塗装ガンの一例の概略を示す図である。本発明の実施形態に係る塗装システムにおける塗装ガンの塗料タンクユニットの一例の概略を示す図である。本発明の実施形態に係る塗装システムにおける塗装ガンの純水供給路の一例の概略を示す図である。

符号の説明

１，３塗装システム、１０塗装用ロボット、１２塗装ガン、１３純水供給装置、１４水供給装置、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ配管、１６吐出量制御装置、１８純水製造装置、２０基台、２２垂直アーム、２４水平アーム、２６手首部、２８ベルヘッド、３０エアモータ、３２塗装ガン本体、３４塗料ノズル、３６塗料タンク、３８塗料タンクユニット、４０塗料定量供給手段、４２塗料室、４４ピストン、４６押し出し液室、４７カートリッジトリガバルブ、４８ａ，４８ｂ純水供給路、５０バルブ、５１シェーピングエア吐出部、５２外周部、５４高電圧発生器、５６高電圧ケーブル、５８低電圧電源、６０低電圧ケーブル、６２回転コントローラ、６４ケーブル、６６エアチューブ、６８エダクタ、７０エア吸引通路。

Claims

塗料タンクから塗装装置の霧化頭に供給される塗料に高電圧を印加して塗料を噴霧する直接帯電式の静電塗装システムであって、
純水供給装置と、
前記純水供給装置により供給された純水の量を制御して押し出し液として供給する押し出し液供給手段と、
容易に押動する画成材により画成された塗料室と押し出し液室と備える塗料タンクと、
霧化頭を有し、塗料に高電圧を印加した後、霧化する塗装装置と、
を有し、
前記純水が押し出し液として前記押し出し液室に供給されることにより、前記画成材が押動されて前記塗料室に収容された塗料が前記塗装装置に供給されることを特徴とする静電塗装システム。
塗料タンクから塗装装置の霧化頭に供給される塗料に高電圧を印加して塗料を噴霧する直接帯電式の静電塗装システムであって、
水供給装置と、
前記水供給装置により供給された水の量を制御して押し出し液として供給する押し出し液供給手段と、
前記押し出し液を純水化する純水製造装置と、
容易に押動する画成材により画成された塗料室と押し出し液室と備える塗料タンクと、
霧化頭を有し、塗料に高電圧を印加した後、霧化する塗装装置と、
を有し、
前記純水化された押し出し液が前記押し出し液室に供給されることにより、前記画成材が押動されて前記塗料室に収容された塗料が前記塗装装置に供給されることを特徴とする静電塗装システム。
請求項１または２に記載の静電塗装システムであって、
前記純水の電気抵抗値は、１ＭΩ・ｃｍ以上であることを特徴とする静電塗装システム。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗装システムであって、
前記塗装装置は、純水供給路を有し、前記純水供給路内の純水に流れる電流量が３０μＡ以下であることを特徴とする塗装システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗装システムであって、
前記純水供給路は、可塑剤を実質的に含まない樹脂を主成分として構成されていることを特徴とする塗装システム。
塗料タンクから塗装装置の霧化頭に供給される塗料に高電圧を印加して塗料を噴霧する直接帯電式の静電塗装方法であって、
前記塗料タンク内の塗料を前記霧化頭に向けて定量供給するための制御用の押し出し液として、純水を用いることを特徴とする静電塗装方法。