JP2007014863A - 塗布ガンの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は清掃体を使用しないで塗布ガンを自己洗浄することができる洗浄技術を提供することを課題とする。
【解決手段】 塗料ノズル１５から塗料を噴射し、この塗料を霧化エア３３で霧化し且つパターンエア３３で噴射形状を整える形式の塗布ガンを洗浄対象とする塗布ガン１０の洗浄方法において、塗料を洗浄液３６に交換すると共に噴射する洗浄液３６が塗布ガン１０の前面３２を洗う噴射形状になるように、洗浄液３６の噴射圧力、霧化エア３３の圧力及びパターンエア３４の圧力を調節する。洗浄液３６の噴射圧力及びパターンエア３３の圧力は、塗装作業での圧力と同一にし、霧化エア３３の圧力は、塗装作業での圧力の１／５０〜１／２０とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は塗布ガンの洗浄技術の改良に関する。

塗布ガンでは塗料の色や種類を変更するときに洗浄を実施する。又、ノズルが汚れたときにも洗浄を実施する。すなわち、塗布ガンにおいて、洗浄は重要であり、塗装品質にも重大な影響を与えるものである。

そこで、従来から塗布ガンの洗浄技術がいくつか提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１−２６２９６４号公報（第１図）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７従来の技術の基本構成を説明する図であり、塗装装置１００は、塗布ガン１０１に駆動部１０２を設け、この駆動部１０２に清掃体１０３を取付けてなる。
そして、噴射パターン１０４の噴射を止めた後、駆動部１０２で清掃体１０３を矢印１０４ａ、１０４ｂの向きに摺動させ、塗布ガン１０１のノズル先端部１０５に付着した塗料１０６を清掃体１０３に吸着させる。

ところで、特許文献１では、塗布ガン１０１に駆動部１０２及び清掃体１０３を別途設ける必要がある。そのため、塗装装置１００は複雑になると共に大型になる。
また、清掃体１０３が汚れると清掃作用が低下するため、清掃体１０３を頻繁に交換する、又は清掃体１０３自体を頻繁に洗う必要があり、清掃体１０３の管理が面倒である。

清掃体を使用しないで、塗布ガンを洗浄する技術があれば、塗布装置の小型化が図れると共に清掃体の管理も不要となり、好ましい。

本発明は清掃体を使用しないで塗布ガンを自己洗浄することができる洗浄技術を提供することを課題とする。

本発明者等は、塗料ノズルから塗料を噴射し、この塗料を霧化エアで霧化し且つパターンエアで噴射形状を整える形式の塗布ガンを洗浄対象とする塗布ガンの洗浄技術の研究を次の通りに実施した。実験の条件及び評価を次表で説明する。

左から実験番号、洗浄液の噴射圧力、霧化エア圧力、パターンエア圧力、評価を記載した。なお、各圧力はゲージ圧を示す。
実験には、標準的な塗装作業で、塗料の噴射圧力が３〜４ｋｇ／ｃｍ^２、霧化エア圧力が４ｋｇ／ｃｍ^２、パターンエア圧力が４ｋｇ／ｃｍ^２の塗布ガンを使用した。

実験１では、標準的な塗装作業での設定をそのまま適用して、洗浄液の噴射圧力を４ｋｇ／ｃｍ^２、霧化エア圧力を４ｋｇ／ｃｍ^２、パターンエア圧力を４ｋｇ／ｃｍ^２に設定した。洗浄液はノズルから前方へ大部分が突出し、塗布ガンの前面には殆ど当たらなかったので、評価は×である。

実験２では、パターンエア圧力を大幅に下げた。すなわち洗浄液の噴射圧力を４ｋｇ／ｃｍ^２、霧化エア圧力を４ｋｇ／ｃｍ^２、パターンエア圧力を１ｋｇ／ｃｍ^２に設定した。洗浄液の噴射パターンが円錐に近づいたものの塗布ガンの前面には殆ど当たらなかったので、評価は×である。この実験２からパターンエアを調整しても洗浄には殆ど寄与しないことが分かった。

そこで、実験３では、パターンエア圧力を戻して、霧化エア圧力を絞った。すなわち洗浄液の噴射圧力を４ｋｇ／ｃｍ^２、霧化エア圧力を１ｋｇ／ｃｍ^２、パターンエア圧力を３ｋｇ／ｃｍ^２に設定した。洗浄液が一部塗布ガンの前面に掛かったので、評価は△とした。
実験３から霧化エア圧力を調整すること、特に低圧にすることで、塗布ガンの前面を自己洗浄することができる見通しを得たので、霧化エア圧力をパラメータにした追加実験を実施した。

実験は洗浄液の噴射圧力Ｐｓを４ｋｇ／ｃｍ^２、パターンエア圧力Ｐｐを３ｋｇ／ｃｍ^２に設定し、霧化エア圧力を変化させた。表中、Ｐ１は塗装における霧化エア圧力（標準）、Ｐｍは実験のために設定した霧化エア圧力、Ｐｍ／Ｐ１は相対比を示す。

実験４では、霧化エア圧力を０．５ｋｇ／ｃｍ^２に設定した。この場合はＰｍ／Ｐ１は１／８になる。実験では塗布ガンの前面に掛かる洗浄液はまだ少量であった。評価は△とした。

実験５では、霧化エア圧力を０．２ｋｇ／ｃｍ^２に設定した。この場合はＰｍ／Ｐ１は１／２０になる。実験では塗布ガンの前面に掛かる洗浄液は十分な量であった。評価は○とした。

実験６では、霧化エア圧力を０．１ｋｇ／ｃｍ^２に設定した。この場合はＰｍ／Ｐ１は１／４０になる。実験では塗布ガンの前面に掛かる洗浄液はさらに十分な量であった。評価は◎とした。

実験７では、霧化エア圧力を０．０８ｋｇ／ｃｍ^２に設定した。この場合はＰｍ／Ｐ１は１／５０になる。実験では塗布ガンの前面に掛かる洗浄液は十分な量であった。評価は○とした。

実験８では、霧化エア圧力を０．０５ｋｇ／ｃｍ^２に設定した。この場合はＰｍ／Ｐ１は１／８０になる。実験では塗布ガンの前面に掛かる洗浄液は十分な量であったが、霧化エアの圧力が著しく低くなったため、霧化エア通路に洗浄液が逆流するという不具合を伴った。評価は×である。

以上の知見から、請求項１に係る発明は、塗料ノズルから塗料を噴射し、この塗料を霧化エアで霧化し且つパターンエアで噴射形状を整える形式の塗布ガンを洗浄対象とする塗布ガンの洗浄方法において、塗料を洗浄液に交換すると共に噴射する洗浄液が塗布ガンの前面を洗う噴射形状になるように、洗浄液の噴射圧力、霧化エア圧力及びパターンエア圧力を調節することを特徴とする。

請求項２に係る発明では、洗浄液の噴射圧力及びパターンエア圧力は、塗装作業での圧力と同一にし、霧化エア圧力は、塗装作業での圧力の１／５０〜１／２０に設定することを特徴とする。

請求項３に係る発明では、塗布ガンは、複数の被塗装物を塗装する合間に任意のタイミングで洗浄することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、塗料を洗浄液に交換すると共に噴射する洗浄液が塗布ガンの前面を洗う噴射形状になるように、洗浄液の噴射圧力、霧化エア圧力及びパターンエア圧力を調節した。

洗浄液の噴射圧力は塗装条件と同じ圧力とし、霧化エア圧力は低い圧力にして、塗布ガンの前面に洗浄液が付着し易いようにした。
そして、パターンエア圧力は塗装条件と同じ圧力とし、洗浄液の噴射パターンを調節し、洗浄液が塗布ガンの前面に強く当たるようにした。
この結果、塗装後の塗布ガンの前面に付着した塗料に洗浄液が当り、付着した塗料を除去することが可能となり、塗装品質が向上する。

噴射ノズルから洗浄液を噴射して塗料を除去することで、従来、塗布ガンの外に設けた塗布ガン洗浄装置は不要となる。そのため、従来必要であった、洗浄装置の清掃などのメンテナンスロスを無くすことができる。

請求項２に係る発明では、洗浄液の噴射圧力及びパターンエア圧力を、塗装作業での圧力と同一にし、霧化エア圧力は、塗装作業での圧力の１／５０〜１／２０に設定した。
霧化エア圧力を、塗装作業での圧力の１／５０未満に設定すると、霧化エア通路に洗浄液が逆流するという問題が起きる。
従って、霧化エア圧力は、塗装作業での圧力の１／５０以上に設定した。

霧化エア圧力を、塗装作業での圧力の１／２０超に設定すると、霧化エアの圧力によって洗浄液が塗布ガンの前面への当り量が少なくなる。
従って、霧化エア圧力は、塗装作業での圧力の１／２０以下に設定した。
霧化エア圧力を、塗装作業での圧力の１／５０〜１／２０に設定することで、洗浄液は、霧化エア通路に逆流することはなく、塗布ガンの前面への十分な当り量を確保することができる。

塗布ガンの前面への洗浄液の十分な当り量を確保することができれば、塗布ガンの洗浄時間そのものを大幅に短縮させると共に、塗布ガン洗浄装置への塗布ガンのセットアップ時間は不要となる。
この結果、塗布ガンの前面を短時間で洗浄することができるようになる。

請求項３に係る発明では、塗布ガンは、複数の被塗装物を塗装する合間に任意のタイミングで洗浄するようにしたので、良好な塗装品質が得られると共に、塗布ガンの洗浄による塗装ラインのロスを解消又は最小限に抑えることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る塗装ロボットに装着した塗布ガンの側面図であり、塗布ガン１０は、ロボットアーム１１の先端部１１ａにホルダー１２及びバルブユニット１３を介してガン本体１４を取付け、このガン本体１４に塗料ノズル１５を備えるノズルユニット１６を取付けたものである。
バルブユニット１３は、塗料ノズル１５に供給する塗料の種類を切替えたり、塗料を洗浄液に切替えるバルブを内蔵したユニットである。

図２は図１の２矢視図であり、ノズルユニットの下面図であり、ノズルユニット１６の中心に、塗料や洗浄液を噴射する噴射口１７を供える塗料ノズル１５を配置し、噴射ノズル１７の外側左右に塗料をより細かくする複数の霧化ノズル１８・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）を配置し、これらの霧化ノズル１８・・・の外側左右に、噴霧パターンを調節するパターン調整ノズル１９、１９を設ける。

図３は図２の３−３線断面図であり、ノズルユニット１６の詳細な構造を説明する図である。
ノズルユニット１６は、中心に開け塗料ノズル１５に備える噴射ノズル１７に塗料を供給する塗料経路２１と、この塗料経路２１の周囲に設け霧化ノズル１８・・・にエアを供給する霧化エア経路２２と、この霧化エア経路２２の周囲に設けパターン調整ノズル１９、１９にエアを供給するパターンエア経路２３と、を備える。パターン調整ノズル１９、１９は、ノズルユニット１６の下方に延設した延設部２４、２４に開けたエア噴射口であり、塗料ノズル１５の中心軸２５に対し角度θｎ、θｎで内側に傾斜させて配置する。

本実施例において、延設部２４の外側の長さＤは３１ｍｍ、噴射ノズルの直径ｄは１ｍｍ、霧化ノズルの直径ｄｍは０．８ｍｍ、パターン調整ノズルの直径ｄｐは１．５〜１．８ｍｍであり、角度θｎは２４°である。

以上に説明した塗布ガンの作用を次に述べる。
図４は塗布ガンの自己洗浄作用を説明する図である。
塗布ガンの前面３２であるノズルユニット１６の各噴射ノズル及びそれらの周辺を洗浄するため、霧化エア経路２２に矢印２７方向に霧化エア３３を供給し、この霧化エア３３を霧化ノズル１８・・・から噴射させ、パターンエア経路２３に矢印２８方向にパターンエア３４を供給し、このパターンエア３４をパターン調整ノズル１９、１９から噴射させ、塗料経路２１に矢印２９方向に洗浄液としてのシンナー３５を供給して、このシンナー３５を塗料ノズル１５に備える噴射ノズル１７から噴射させる。

霧化エア経路２２に、霧化エア３３を供給して、霧化エア経路２２への逆流を防止し、パターンエア経路２３にパターンエア３４を供給しながら、塗料経路２１にシンナー３５を供給することにより、塗料ノズル１５から噴射したシンナー３５にパターンエア経路２３から噴射したパターンエア３４を衝突させて、シンナー３５を塗布ガンの前面３２であるノズルユニット１６の噴射ノズル１７、霧化ノズル１８及びパターン調整ノズル１９の周囲を構成する面３５に当て、この面３５に付着した塗料を除去するようにした。
塗料ノズル１５の自己洗浄が可能となるため、噴射ノズル１５の外に設けた洗浄装置は不要となる。

すなわち、塗料ノズル１５から塗料を噴射し、この塗料を霧化エア３３で霧化し且つパターンエア３４で噴射形状を整える形式の塗布ガン１０を洗浄対象とする塗布ガン１０の洗浄方法において、塗料を洗浄液３６に交換すると共に噴射する洗浄液３６が塗布ガン１０の前面３２を洗う噴射形状になるように、洗浄液３６の噴射圧力Ｐｓ、霧化エア圧力Ｐｍ及びパターンエア圧力Ｐｐを調節する。

洗浄液３６の噴射圧力Ｐｓは塗装条件と同じ圧力とし、霧化エア圧力Ｐｍは低い圧力にして、塗布ガンの前面３２に洗浄液３６が付着し易いようにした。
そして、パターンエア圧力Ｐｐは塗装条件と同じ圧力とし、洗浄液３６の噴射パターンを調節し、洗浄液３６が塗布ガンの前面３２に強く当たるようにした。
この結果、塗装後の塗布ガンの前面３２に付着した塗料に洗浄液３６が当り、付着した塗料を除去することが可能となり、塗装品質が向上する。

噴射ノズル１７から洗浄液３６を噴射して塗料を除去することで、従来、塗布ガンの外に設けた塗布ガン洗浄装置は不要となる。そのため、従来必要であった、洗浄装置の清掃などのメンテナンスによる塗装ラインの停止ロスを無くすことができる。

本実施例において、Ｐｓが４ｋｇ／ｃｍ^２、Ｐｍが０．１ｋｇ／ｃｍ^２、Ｐｐが３ｋｇ／ｃｍ^２のとき、塗布ガンの前面３２は良好に洗浄され、このときの洗浄液３６の噴射パターンの水平面に対する角度θは、２３°〜２７°である。

洗浄液３６の噴射圧力Ｐｓ及びパターンエア３４の圧力（パターンエア圧力Ｐｐ）は、塗装作業での圧力と同一にし、霧化エア３３の圧力（霧化エア圧力Ｐｍ）は、塗装作業での噴射圧力の１／５０〜１／２０とする。
洗浄液３６の噴射圧力Ｐｓ及びパターンエア圧力Ｐｐを、塗装作業での圧力と同一にし、霧化エア圧力Ｐｍは、塗装作業での圧力の１／５０〜１／２０に設定した。

霧化エア圧力Ｐｍを、塗装作業での圧力の１／５０未満に設定すると、霧化エア経路２２に洗浄液３６が逆流するという問題が起きる。
従って、霧化エア圧力Ｐｍは、塗装作業での圧力の１／５０以上に設定した。

霧化エア圧力Ｐｍを、塗装作業での圧力の１／２０超に設定すると、霧化エア圧力Ｐｍにより洗浄液３６は塗布ガンの前面３２に当らなくなる。
従って、霧化エア圧力Ｐｍは、塗装作業での圧力の１／２０以下に設定した。

すなわち、霧化エア圧力Ｐｍを、塗装作業での圧力の１／５０〜１／２０に設定する。
霧化エア圧力Ｐｍを、塗装作業での圧力の１／５０〜１／２０に設定することで、洗浄液３６が、霧化エア経路２３に逆流することはなく、塗布ガンの前面３２への洗浄液３６の十分な当り量を確保することができる。

塗布ガンの前面３２への洗浄液３６の十分な当り量を確保することができれば、塗布ガンの洗浄時間そのものを大幅に短縮させると共に、塗布ガン洗浄装置への塗布ガンのセットアップ時間は不要となる。
この結果、塗布ガンの前面３２を短時間で洗浄することができるようになる。

図５はパターンエア圧力Ｐｐを変化させたときの噴霧パターンを説明する図であり、パターンエア圧力により、ノズルユニット１６に備える塗料ノズル１５から噴射させた洗浄液３６の噴霧パターンが大きく変化することを示す。

（ａ）〜（ｆ）において、霧化エア圧力Ｐｍと洗浄液の噴射圧力Ｐｓは一定である。
すなわち、霧化エア経路２２（図２参照）に、０．１ｋｇ／ｃｍ^２の圧力でエアを供給し、塗料経路２１に４ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で洗浄液を供給し、塗料ノズル１５から噴射した洗浄液３６にパターンエア経路２３からパターンエア３４を噴射、衝突させて、洗浄液３６を塗布ガンの前面３２に向けて舞上げ、塗布ガンの前面３２を洗浄しようとするものである。

（ａ）は、パターンエア圧力Ｐｐを４ｋｇ／ｃｍ^２で噴射するときの噴霧パターンを示し、塗料ノズル１５から噴射する洗浄液３６は矢印４１、４２のように略垂直に舞い上がる。
（ｂ）は、（ａ）を９０°向きを変えた方向からみることを示し、洗浄液３６は矢印４３、４４のように水平面に対してθｂで上向きに舞い上がる。
本実施例において、θｂは３０°である。

（ｃ）は、パターンエア圧力Ｐｐが３ｋｇ／ｃｍ^２で噴射するときの噴霧パターンを示し、塗料ノズル１５から噴射する洗浄液３６は矢印４５、４６のように斜め上向きに舞い上がる。
（ｄ）は、（ｃ）を９０°向きを変えた方向からみることを示し、洗浄液３６は矢印４７、４８のように水平面に対してθｄで上向きに舞い上がる。
本実施例において、θｄは２５°である。

（ｅ）は、パターンエア圧力Ｐｐが１．５ｋｇ／ｃｍ^２で噴射するときの噴霧パターンを示し、噴射ノズル１５から噴射する洗浄液３６は矢印５１、５２のように舞い上がることなく落下する。
（ｆ）は、（ｅ）を９０°向きを変えた方向からみることを示し、洗浄液３６は矢印５３、５４のように舞い上がることなく落下する。

図６は塗布ガンの前面の洗浄結果を比較する図であり、洗浄液を塗布ガンの前面３２に当てるとき、洗浄液の供給圧力と霧化エア圧力Ｐｍは一定にし、パターンエア圧力Ｐｐを変化させると塗布ガンの前面３２の洗浄性能が異なることを説明する図である。

（ａ）は図５（ａ）の条件で洗浄液を噴射したときに得られた結果であり、（ｂ）は図５（ｃ）の条件で洗浄液を噴射したときに得られた結果であり、（ｃ）は図５（ｅ）の条件で洗浄液を噴射したときに得られた結果である。

（ａ）において、パターンエア圧力Ｐｐが４ｋｇ／ｃｍ^２のとき、塗布ガンの前面３２に付着した塗料５６・・・の一部は除去されないことを示す。
（ｂ）において、パターンエア圧力Ｐｐが３ｋｇ／ｃｍ^２のとき、塗布ガンの前面３２に付着した塗料は全て除去されることを示す。
（ｃ）において、パターンエア圧力Ｐｐが１．５ｋｇ／ｃｍ^２のとき、塗布ガンの前面３２に付着した塗料５６・・・は除去されないことを示す。

パターンエア圧力Ｐｐが強すぎると、洗浄液は塗布ガンの前面３２の一部に偏って当たるので、洗浄は不十分となる。これとは反対に、パターンエア圧力Ｐｐが弱いと、洗浄液の多くは舞い上がることなく落下し、塗布ガンの前面３２を洗浄するまでには至らない。

このような、塗布ガンの洗浄方法を連続生産方式をとる塗装ラインに適用し、複数の被塗装物を塗装する合間に任意のタイミングで洗浄するようにすると、良好な塗装品質が得られると共に、塗布ガンの洗浄による塗装ラインの停止ロスを解消又は最小限に抑えることができる。

例えば、塗布ガンの洗浄頻度が２０〜３０分毎に１回の洗浄を行うとき、本発明に係る塗布ガンの洗浄方法では、塗布ガンの前面を１回あたり２０秒という短時間で洗浄することができる。

従来、洗浄装置により塗布ガンの洗浄を行うと、洗浄に必要な時間は数倍必要であり、洗浄に時間を要していた。具体的には、塗装ラインにおいて、車両１台分の空きハンガーを流し、この空きハンガーが通過する間に塗布ガンの洗浄を行っていたので、塗装の生産性を低下させていた。生産性を低下させないため、塗布ガンの洗浄頻度を下げると、ノズルの詰まりや塗料カスの発生などにより塗装品質に影響するという問題があった。

本発明に係る塗布ガンの洗浄方法によれば、塗布ガンの自動による自己洗浄が可能となり、塗布ガンの洗浄のために空きハンガーを入れることによる生産上のロスはなくなり、塗装ラインにおける生産能力の低下を回避することができる。
なお、洗浄するタイミングは、プログラムにより任意に変更可能である。
また、塗料の色を換える色換え時において、塗料経路及び噴射ノズルの洗浄並びに塗布ガン前面の洗浄を同時に行うことにより、洗浄時間を短縮することができる、

本発明は、塗布ガンの洗浄に好適である。

本発明に係る塗装ロボットに装着した塗布ガンの側面図である。 図１の２矢視図である。 図２の３−３線断面図である。 塗布ガンの自己洗浄作用を説明する図である。 パターンエア圧力を変化させたときの噴霧パターンを説明する図である。 塗布ガンの前面の洗浄結果を比較する図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…塗布ガン、１５…塗料ノズル、３２…塗布ガンの前面、３３…霧化エア、３４…パターンエア、３６…洗浄液、５６…塗料、洗浄液の噴射圧力…Ｐｓ、洗浄液の霧化エア圧力…Ｐｍ、洗浄液のパターンエア圧力…Ｐｐ。

Claims (3)

1. 塗料ノズルから塗料を噴射し、この塗料を霧化エアで霧化し且つパターンエアで噴射形状を整える形式の塗布ガンを洗浄対象とする塗布ガンの洗浄方法において、
   前記塗料を洗浄液に交換すると共に噴射する洗浄液が前記塗布ガンの前面を洗う噴射形状になるように、洗浄液の噴射圧力、霧化エア圧力及びパターンエア圧力を調節することを特徴とする塗布ガンの洗浄方法。
2. 前記洗浄液の噴射圧力及び前記パターンエア圧力は、塗装作業での圧力と同一にし、前記霧化エア圧力は、塗装作業での圧力の１／５０〜１／２０に設定することを特徴とする請求項１記載の塗布ガンの洗浄方法。
3. 前記塗布ガンは、複数の被塗装物を塗装する合間に任意のタイミングで洗浄することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の塗布ガンの洗浄方法。
   

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