JP2009101319A

JP2009101319A - カートリッジ式塗装システム

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Publication number: JP2009101319A
Application number: JP2007277366A
Authority: JP
Inventors: Koji Teramoto; 浩司寺本; Michihisa Suetsugu; 道久末次; Kazuya Sera; 和也世良
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: JP5029286B2

Abstract

【課題】塗料を無駄なく使用する。
【解決手段】本発明は、ピストンにより画成された作動液室と塗料室とを備えるカートリッジを有し、作動液室に作動液を供給してピストンを介して塗料室の塗料をカートリッジから押し出して被塗装物に塗装する塗装装置と、カートリッジの塗料室に塗料を充填する充填装置と、カートリッジの作動液室に作動液を供給することによりピストンを介して塗料室の塗料をカートリッジから排出する排出装置とを含む塗装システムであって、塗装中に作動液室に供給した作動液量から塗料の使用量を推定し、また前記塗装前に充填装置がカートリッジの塗料室に塗料を充填して作動液室から排出された作動液量と前記塗装後に排出装置がカートリッジの作動液室に作動液を供給した作動液量との差から塗料の使用量を推定し、２つの推定使用量の大きい方を、充填装置は、前記塗装と同一内容の塗装を実行するときに充填する。
【選択図】図５

Description

本発明は、塗料がカートリッジに収容された塗装システムに関し、複数の色の塗料を被塗装物に塗装する塗装システムの分野に属する。

複数の色の塗料を被塗装物に塗装する塗装システムにおいて、それぞれ異なる色の塗料が収容された複数のカートリッジと、カートリッジ内の塗料を被塗装物に噴霧する１つの塗料噴霧手段とを有するものがある。このような塗装システムにおいて、塗料の色の変更はカートリッジを交換することにより行われ、例えば特許文献１に記載のものがある。

この塗装システムは、ロボットアームにカートリッジを把持させ、把持状態のカートリッジから出る塗料を回転霧化頭によって噴霧するように構成されている。このシステムのカートリッジは、ピストンによって画成された作動液室と塗料室とを備えており、作動液室に作動液を供給することによりピストンに塗料室内の塗料をカートリッジ外に押し出させるように塗装システムは構成されている。また、このシステムは、塗装作業中に塗料がなくなることがないように、カートリッジ内に塗料が存在することを確認するように構成されている。

特許第３２６３３７３号公報

ところが、カートリッジ式塗装システムが使用する複数の色の塗料が頻繁に使用されるものばかりであれば問題はないが、使用頻度の低い塗料が存在することにより問題が生じることがある。使用頻度の高い塗料は使用されることなく長期間カートリッジの塗料室に収容されたままになることはないが、使用頻度の低い塗料は長期間カートリッジの塗料室に収容されたままになることがある。この場合、使用頻度の低い塗料はカートリッジ内で固化したり、塗料成分が分離するなどして劣化し、その結果、使用時に塗料がカートリッジがら押し出されず、または被塗装物に塗装した後の色合いが異なるなどの不具合の原因になることがある。また、使用頻度の低い塗料のために、カートリッジが塗装に使用されずに待機したままになり、該カートリッジの稼働率が低くなる。

この対処として、使用頻度の低い塗料を使用する塗装作業が終了すると、残った塗料を取り出してカートリッジの塗料室を洗浄し、洗浄後に別の使用頻度の低い塗料を充填して該塗料を使用する塗装作業を実行する場合がある。これにより、カートリッジの稼働率が高くなり、カートリッジの保有数を少なくすることができる。すなわち、使用頻度の高い塗料は専用のカートリッジに収容され、使用頻度の低い塗料は使用時に共用のカートリッジに充填されて使用され、その使用後はカートリッジから取り出される。

しかしながら、この場合、カートリッジの塗料室の洗浄時に、該カートリッジ内に残っていた塗料は廃棄されることになる。したがって、塗料が無駄になる。なお、この対処として、カートリッジから取り出した塗料を塗料タンクに戻すことが考えられるが、新品状態の塗料が収容されているタンクにカートリッジに残った塗料を戻すことにより、不純物などが混合するなどして新品状態の塗料の性質が損なわれる可能性が考えられる。

そこで、本発明は、カートリッジの塗料室の洗浄時に廃棄される塗料を極力少なくすることにより、塗料を無駄なく塗装に使用することができるカートリッジ式塗装システムを提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、
本体に着脱可能に取り付けられ、ピストンによって画成された作動液室と塗料室とを備えるカートリッジ、作動液室内に作動液を供給することによりピストンを介して塗料室内の塗料をカートリッジから押し出す作動液供給制御手段、およびカートリッジから押し出された塗料を被塗装物に対して噴霧する噴霧手段とを有する塗装装置と、
前記塗装装置から取り外されたカートリッジの塗料室内に塗料を充填する充填装置と、
前記塗装装置から取り外されたカートリッジの作動液室内に作動液を供給することによりピストンを介して塗料室内の塗料をカートリッジから排出する排出装置と、
前記排出装置によって塗料が排出されたカートリッジの塗料室を洗浄する洗浄装置とを含むカートリッジ式塗装システムであって、
前記塗装装置から取り外されたカートリッジの作動液室内への作動液の供給量および作動液室内からの作動液の排出量を測定する作動液量測定手段と、
塗装作業中に前記塗装装置の作動液供給制御手段が作動液室に供給した作動液量に基づいて塗料の使用量を推定する第１使用量推定手段と、
前記塗装作業の実行前において、前記充填装置がカートリッジの塗料室に塗料を充填することによりカートリッジの作動液室から作動液が排出されたときに前記作動液量測定手段によって測定された作動液量と、前記塗装作業の実行後において、カートリッジの塗料室から塗料を排出するために前記排出装置がカートリッジの作動液室に作動液を供給したときに前記作動液量測定手段によって測定された作動液量との差から塗料の使用量を推定する第２使用量推定手段と、
前記第１使用量推定手段が推定した使用量と第２使用量推定手段が推定した使用量とを比較し、大きい方を前記塗装作業に必要な塗料の使用量として記憶する記憶手段とを有し、
前記充填装置は、前記塗装作業と同一内容の塗装作業が実行される場合、前記記憶手段に記憶されている前記塗装作業に必要な塗料の使用量に基づいて塗料をカートリッジの塗料室に充填することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカートリッジ式塗装システムにおいて、
前記充填装置は、連続して実行される複数の塗装作業に使用される塗料が同一であって前記複数の塗装作業それぞれに必要な塗料の使用量が前記記憶手段に記憶されている場合、各塗装作業に必要な塗料の使用量を合計した量に基づいて塗料をカートリッジの塗料室に充填することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１使用量推定手段により、塗装作業中に作動液室に供給した作動液供給量に基づいて、前記塗装作業において使用した塗料の量（第１使用量）が推定される。また、第２使用量推定手段により、前記塗装作業前に塗料室に塗料を充填することによりピストンを介して排出された作動液量と、前記塗装作業後に塗料液室内の塗料を排出するために作動液室に供給した作動液量との差から、前記塗装作業において使用した塗料の量（第２使用量）が推定される。この２つの推定した塗料の使用量を比較し、大きい方の使用量を記憶しておく。次に前記塗装作業と同一内容の塗装作業が実行される場合、記憶している使用量に基づいて塗料をカートリッジの塗料室に充填する。

これにより、カートリッジの塗料室に充填された塗料はほぼ完全に塗装作業に使用されることになる（言い換えると、塗装作業に使用される量のみ塗料室に充填される。）。したがって、塗装作業終了後のカートリッジの塗料室洗浄時において廃棄される塗料がごく少量になり、塗料を無駄なく塗装に使用することができる。

なお、塗装作業における塗料の使用量を異なる方法で２つ推定し、２つの推定した使用量の大きい方を記憶する理由は、次に実行される、前記塗装作業と同一内容の塗装作業の実行中に塗料がなくなることを確実に防止するためである。すなわち、小さい方の使用量でカートリッジの塗料室に塗料を充填した場合、その後の塗装作業中に塗料がなくなる可能性が、大きい方の使用量に比べて高いためである。

また、請求項２によれば、連続して実行される複数の塗装作業に使用される塗料が同一であって前記複数の塗装作業それぞれに必要な塗料の使用量を記憶している場合、各塗装作業に必要な塗料の使用量を合計した量に基づいて塗料をカートリッジの塗料室に充填する。これにより、複数の塗装作業の合計作業時間は、各塗装作業が終了する度に続く塗装作業に必要な量の塗料を充填する場合に比べて短くなる。

本発明の一実施形態に係るカートリッジ式塗装システムは、図１に概略的に示す塗装装置と、図２に概略的に示す塗料充填装置と、これら２つの装置を制御する図３に概略的に示す制御装置とから構成される。

図１に符号１００に示す塗装装置は、ヘッド部１０２と、ヘッド部１０２を保持しつつ該ヘッド部１０２の位置や姿勢を自在に制御するアーム部１０４とを備える、いわゆる塗装ロボットである。

ヘッド部１０２は、図４に示すように、内部に塗料Ｐが充填されたカートリッジＫを着脱可能に保持するように構成されている。また、ヘッド部１０２は、カートリッジＫのフィード１０６の先端に形成された吐出口１０８から吐出された塗料Ｐを遠心力により霧化して被塗装物（例えば、自動車のバンパ）に対して噴霧する回転霧化頭１１０（請求の範囲に記載の噴霧手段に対応。）を備えている。

カートリッジＫは、その内部に、ピストン１１２によって画成された、塗料Ｐを収容するための塗料室１１４と、作動液Ｆを収容するための作動液室１１６とを有する。ピストン１１２が移動することにより、塗料室１１４と作動液室１１６それぞれの大きさは変化する。

塗料室１１４は、塗装作業時、吐出口１０８を介して外気と連絡される。塗料室１１４と吐出口１０８との間のフィード１０６内の流路には弁機構１１８が設けられており、この弁機構１１８は、塗装時などに開弁するように構成されている。具体的に説明すると、弁機構１１８は、塗料室１１４と吐出口１０８との間のフィード１０６内の流路を閉じる弁体１２０と、弁体１２０を閉弁方向に押圧するばね１２２とから構成され、ばね１２２の押圧力に抗して図示しない経路からパイロットエアを供給することにより開弁するように構成されている。

塗料室１１４内の塗料Ｐを吐出口１０８から吐出させるために、すなわちピストン１１２によって該塗料Ｐを押圧するために、図１に示すように、作動液室１１６内に作動液を供給する作動液供給制御装置１５０を塗装装置１００は有する。

作動液供給制御装置１５０は、カートリッジＫの作動液室１１６内に供給する作動液Ｆを収容するシリンダ１５２を有する。シリンダ１５２内にはピストン１５４が設けられており、シリンダ１５２内の作動液Ｆはピストン１５４によって押圧されることによりカートリッジＫの作動液室１１６に供給される。

シリンダ１５２内のピストン１５４は、ボールねじ１５６とベルト１５８とを介してサーボモータ１６０により移動される。したがって、シリンダ１５２内から作動液室１１６に送られた作動液Ｆの供給量は、例えばエンコーダ１６２が検出するサーボモータ１６０の回転量に基づいて推定することができる。

また、シリンダ１５２内に作動液Ｆを供給する、または作動液Ｆをシリンダ１５２内に供給するときに開弁されるバルブ１６４と、閉弁するバルブ１２６とが設けられている。このバルブ１６４は、例えば電磁弁であって作動液源（例えば、作動液Ｆのタンク）とシリンダ１５２との間に設けられており、ピストン１５４がサーボモータ１６０によって移動されるときは閉弁するように構成されている。一方、バルブ１２６は、作動液Ｆをシリンダ１５２内に供給するときに閉弁し、それ以外は常時開弁している。

さらに、作動液供給制御装置１５０とカートリッジＫの作動液室１１６の間の作動液Ｆが通過する通路（ヘッド部１０２内の通路）１２４には、図４に示すように、チャック弁１２７が設けられ、このチャック弁１２７はカートリッジＫをヘッド部１０２に装着したときに開弁するように構成されている（それ以外は閉じている。）。

このような塗装装置１００によれば、塗装時は、塗料室１１４内に塗料Ｐが充填されたカートリッジＫがヘッド部１０２に取り付けられ、サーボモータ１６０によりピストン１５４を介してシリンダ１５２内の作動液Ｆが押圧される。そして、シリンダ１５２内の作動液ＦがカートリッジＫの作動液室１１６に供給される。

作動液室１１６に作動液Ｆが供給されることにより、カートリッジＫのピストン１１２を介して塗料室１１４内の塗料Ｐが押圧される。そして弁機構１１８が開弁状態になり、塗料室１１４内の塗料Ｐは吐出口１０８から吐出される。吐出された塗料Ｐは回転霧化頭１１０により被塗装物に噴霧される。

次に、図２を参照しながら塗装システムの塗料充填装置を説明する。

図に符号２００に示す塗料充填装置は、カートリッジＫの塗料室１１４内に塗料を充填するとともに、塗装装置１００によって塗装作業に使用されたカートリッジＫの塗料室１１４内の残塗料Ｐを排出して洗浄するように構成されている（塗料充填装置は、請求の範囲に記載の排出装置や洗浄装置としても機能する。）。

また、塗料充填装置２００は、色が異なる塗料Ｐ、Ｐ’を充填できるように構成されている。具体的に言えば、この塗料充填装置２００を含む塗装システムは、使用頻度の高い塗料は専用のカートリッジに充填し、使用頻度の低い塗料は共用のカートリッジに充填するようにしてある。この塗料充填装置２００は、共用のカートリッジＫに対して塗料充填や洗浄を行うものである。

図２に示すカートリッジＫは複数の塗料ＰとＰ’が充填される共用のカートリッジであって、塗料充填装置２００は、このカートリッジＫに対する塗料充填時や洗浄時、または待機時に該カートリッジＫを保持するためのストッカ２０２を備える。ストッカ２０２は、吐出口１０８を残してカートリッジＫのフィード１０６およびその周辺の外周面と液密に接触した状態で、該カートリッジＫを保持するように構成されている。

ストッカ２０２には、カートリッジＫを保持しているときに、塗料室１１４と接続される流路２０４と、作動液室１１６と接続される流路２０６と、吐出口１０８と接続される流路２０８とが設けられている。

流路２０４は、チャック弁１３２を介してカートリッジＫ内の流路１２８を介して塗料室１１４に接続される。流路２０６は、チャック弁１３３を介してカートリッジＫ内の流路１３０（作動液供給制御装置１５０から供給される作動液Ｆも流れる流路）を介して作動液室１１６に接続される。これらのチャック弁１３２、１３３は、カートリッジＫをストッカ２０２に装着したときに開弁し、それ以外は閉じている。なお、図４に示すように、塗装装置１００のヘッド部１０２にカートリッジＫが保持されているときは、流路１２８の開口がヘッド部１０２によって閉じられている。

また、それぞれの流路２０４、２０６、２０８にはバルブが接続されている。流路２０４には、塗料室１１４に供給する塗料Ｐを供給するための塗料Ｐ用バルブ２１０と、塗料Ｐ’を供給するための塗料Ｐ’用バルブ２１２と、塗料室１１４内を洗浄する洗浄液を供給するための洗浄液バルブ２１４と、塗料室内１１４内に空気を送るためのエアバルブ２１６とが、並列に接続されている。

流路２０６には、作動液室１１６に作動液Ｆを供給するまたは該作動液室１１６から作動液Ｆを回収するための作動液バルブ２１８が接続されている。そして、流路２０８には、カートリッジＫの吐出口１０８から流体（塗料、洗浄液、空気、およびこれらの混合物）２０を吐出するための排出バルブ２２０が接続されている。

塗料Ｐ用バルブ２１０と塗料Ｐ’用バルブ２１２それぞれは、例えば電磁弁であって、塗料源（図示せず、例えば、塗料が蓄えられたタンク）からの塗料をカートリッジＫの塗料室１１４に供給するときに開弁される。当然ながらこの２つのバルブ２１０，２１２が同時に開弁状態になることはない。

洗浄液バルブ２１４は、例えば電磁弁であって、洗浄液源（図示せず、例えば、洗浄液が蓄えられたタンク）からの洗浄液をカートリッジＫの塗料室１１４に供給するときに開弁される。すなわち塗料室１１４の洗浄時に開弁される。

エアバルブ２１６は、例えば電磁弁であって、空気をカートリッジＫの塗料室１１４に供給するときに開弁される。

作動液バルブ２１８は、例えば電磁弁であって、作動液源からの作動液Ｆを作動液室１１６に供給するとき、または作動液室１１６から作動液Ｆを回収するときに開弁される。また、作動液バルブ２１８の反作動液室１１６側には、流量計２２２が、さらに流量計２２２の反作動液室１１６側には切り替えバルブ２２４が接続されている。

流量計２２２は、供給方向と回収方向に流れる作動液Ｆの流量を測定するように構成されている。流量計２２２が設けられている理由は後述する。

切り替えバルブ２２４は、作動液Ｆを作動液室１１６に供給するときは作動液供給路２２６側を開弁して作動液回収路２２８側を閉弁し、一方、作動液Ｆを作動液室１１６から回収するときは作動液供給路２２６側を閉弁して作動液回収路２２８側を開弁するように構成されている。

排出バルブ２２０は、例えば電磁弁であって、カートリッジＫの吐出口１０８から流体（塗料、洗浄液、空気、およびこれらの混合物）２０が吐出されるときに開弁される。吐出物は、排出バルブ２２０を通過して廃液タンク（図示せず）に蓄えられる。

この塗料充填装置２００の動作を説明する。

塗装装置１００によって使用された、塗料Ｐが塗料室１１４内に残っているカートリッジＫに塗料Ｐ’を充填する場合の動作を例に挙げて説明する。

まず、カートリッジＫがストッカ２０２に保持される前は、６つのバルブ、２１０〜２２０は閉弁状態である。

カートリッジＫがストッカ２０２に保持されると、切り替えバルブ２２４の作動液供給路２２６側が開弁され、弁機構１１８と作動液バルブ２１８と排出バルブ２２０が開弁される。これにより、作動液室１１６に作動液Ｆが供給され、カートリッジＫ内のピストン１１２が塗料室１１４内に残っている塗料Ｐを吐出口１０８から吐出する。

ピストン１１２が限界まで塗料室１１４側に移動すると、開弁状態の作動液バルブ２１８が閉弁される。そして、閉弁状態の洗浄液バルブ２１４が開弁状態にされる。これにより、洗浄液バルブ２１４から流路２０４、１２８を介して塗料室１１４に洗浄液が供給される。供給された洗浄液は、ピストン１１２では吐出しきれなかった塗料室１１４内とフィード１０６内流路に残っていた塗料Ｐとともに吐出口１０８から流路２０８に流れ入り、開弁状態の排出バルブ２２０を通過して廃液タンクに流れ出る。

所定の時間が経過すると（カートリッジＫ内に残っていた塗料Ｐが完全に洗浄液によって洗い流されると）、開弁状態の洗浄バルブ２１４が閉弁され、閉弁状態のエアバルブ２１６が開弁される。これにより、エアバルブ２１６から、流路２０４、流路１２８、塗料室１１４、フィード１０６内流路、吐出口１０８、流路２０８と順に介して排出バルブ２２０に向かって空気が流れる。

所定の時間が経過すると（空気によって洗浄液が完全にカートリッジＫ内から排出されると）、開弁状態のエアバルブ２１６が閉弁され、閉弁状態の塗料Ｐ’用バルブ２１２が開弁される。これにより、塗料Ｐ’が塗料室１１４に供給される。

所定の時間が経過すると（塗料Ｐ’が確実に吐出口１０８まで充填されると）、開弁状態の排出バルブ２２０が閉弁される。そして、切り替えバルブ２２４の作動液回収路２２８側が開弁された後、閉弁状態の作動液バルブ２１８が開弁される。これにより、塗料Ｐ’が塗料室１１４に供給されることによりピストン１１６が作動液室１１６側に移動する。

塗料室１１４に塗料Ｐ’が充填されると、開弁状態の塗料Ｐ’用バルブ２１２と作動液バルブ２１８が閉弁される（６つのバルブ２１０〜２２０全てが閉弁状態になる。）。これにより、カートリッジＫに対する塗料Ｐ’の充填が終了する。

ここからは、上述の塗装装置１００と塗料充填装置２００とを制御する、カートリッジ式塗装システムの制御装置を説明する。

図３は、制御装置３００を含む塗装システムの制御系を概略的に示している。

塗装システムの制御装置３００は、塗装装置１００を制御するための塗装装置制御部３０２と、カートリッジ着脱装置４００を制御するためのカートリッジ着脱装置制御部３０４と、塗料充填装置２００を制御するための塗料充填装置制御部３０６と、被塗装物の塗装に必要な塗料の量を推定する塗料必要量推定部３０８と、データを記憶する記憶部３１０とを有する。

塗装装置制御部３０２は、図１に示す塗装装置１００を制御するものであって、アーム部１０４を制御することによりヘッド部１０２の位置や姿勢を制御したり、作動液供給制御装置１５０のサーボモータ１６０やバルブ１６４を制御することにより、被塗装物に塗装するように構成されている。

カートリッジ着脱装置制御部３０４は、塗装装置１００のヘッド部１０２に取り付けられているカートリッジＫを取り外し、塗料充填装置２００のストッカ２０２に取り付ける、またはその逆を行うカートリッジ着脱装置４００を制御するように構成されている。例えば、塗装装置１００が塗装作業終了後にヘッド部１０２を所定の着脱位置に移動させると、カートリッジ着脱装置４００がその位置のヘッド部１０２からカートリッジＫを取り外して対応するストッカ２０２に取り付けるように、制御部３０４はカートリッジ着脱装置４００を制御する。

塗料充填装置制御部３０６は、図２に示す塗料充填装置２００を制御するものであって、上述したように弁機構１１８と７つのバルブ２１０〜２２０、２２４を制御することにより、塗料充填装置２００に、塗装作業を実行する前にカートリッジＫに塗料を充填させたり、塗装作業後にカートリッジＫ内の残塗料を排出して洗浄させたりするように構成されている。

塗料必要量推定部３０８は、塗料充填装置２００によって塗装作業終了後にカートリッジＫから排出されて廃棄される量が最小となるように、流量計２２２が測定した作動液Ｆの流量とエンコーダ１６２が検出したサーボモータ１６０の回転量とに基づいて、被塗装物に対して最低限必要な塗料の量を推定するように構成されている。詳細については後述する。

記憶部３１０は、種々のデータを記憶するためのものである。記憶されているデータについては後述する。

ここからは、塗装システムの制御装置３００が行う、本発明に関わる制御動作について説明していく。制御装置３００の制御動作は、図５に示す制御フローを参照しながら説明する。

図５に示す制御フローは、複数種類のバンパーそれぞれに複数種類のカラーの塗料のいずれか１つを塗装することができる塗装システムの制御フローの一例である。

まず、ステップ１００において、制御装置３００は、例えば生産計画情報によって指示された塗装作業が初めて行われるものであるか否かを判定する。ここでは、バンパＢｍにカラーＣｎの塗料を塗装することを例えば作業者が作成した塗装プログラム（バンパＢｍに対応した姿勢や位置にヘッド部１０２の動作を制御するプログラム）を介して指示され、過去にバンパＢｍにカラーＣｎの塗料を塗装したことがあるか否かを判定している。

この判定は、記憶部３１０に記憶されている塗料必要量データベースのデータを参照して行われる。図６に、塗料必要量データベースのテーブルを示す。この塗料必要量データベースは、塗装システムが塗装する複数種類のバンパと、各バンパに対して使用する複数のカラーの塗料それぞれの必要量との関係を示している。例えば、バンパＢ２に赤１の塗料を塗装する場合、その塗料の必要量は７２ｃｃである。また、塗料の必要量が記載されているバンパとカラーの組み合わせは、過去に塗装システムが塗装したことがあることを示す（過去に塗装したことがない組み合わせには、「Ｅ」が示されている。）。したがって、制御装置３００はバンパＢｍとカラーＣｎの組み合わせに対応する塗料必要量のデータがデータベース上に存在するか否かを判定する。塗料必要量データがデータベース上に存在せずバンパＢｍに対してカラーＣｎの塗料を塗装することが初めてである場合、ステップ１１０に進む。塗料必要量データがデータベース上に存在する場合、ステップ１２０に進む。

ステップ１１０において、制御装置３００は、バンパＢｍに対するカラーＣｎの塗料を塗装することが初めてなので（塗料の必要量が未知なので）、十分量（または最大量）のカラーＣｎの塗料をカートリッジＫの塗料室１１４に塗料充填装置２００に充填させる。そして、ステップ１３０に進む。

一方、ステップ１２０においては、バンパＢｍに対するカラーＣｎの塗料のデータベース上の必要量（またはそれにマージン量を加えた量）をカートリッジＫの塗料室１１４に塗料充填装置２００に充填させる。そして、ステップ１３０に進む。

ステップ１１０またはステップ１２０中のステップ１３０において、制御装置３００は、塗料充填装置２００がカートリッジＫの塗料室１１４に充填したカラーＣｎの塗料の量を示す、流量計２２２の測定値Ｑ１_Ａを取得する。上述したように（図２に示すように）、塗装室１１４に塗料が充填されると、それによりピストン１１２が作動液室１１６内の作動液Ｆを流量計２２２に向かって押し出すので、流量計２２２が測定した作動液Ｆの流量が塗料の充填量と一致する。

カラーＣｎの塗料の充填が終了すると、制御装置３００は、ステップ１４０において、カートリッジ着脱装置４００を制御して、カラーＣｎの塗料が充填されたカートリッジＫを塗料充填装置２００から取り外して塗装装置１００のヘッド部１０２に取り付ける。

カラーＣｎの塗料が充填されたカートリッジＫがヘッド部１０２に取り付けられると、制御装置３００は、ステップ１５０において、塗装装置１００を制御してバンパＢｍに対する塗装を実行する。

ステップ１５０中のステップ１６０において、制御装置３００は、エンコーダ１６２の検出値に基づいて、バンパＢｍの塗装に使用されたカラーＣｎの塗料の量、すなわち塗装作業において実際にカートリッジＫから吐出された塗料の量Ｑ２を取得する（推定する）。これは、エンコーダ１６２が検出するサーボモータ１６０の回転量は、カートリッジＫの作動液室１１６に供給した作動液Ｆの量と対応するとともに、その供給された作動液量とカートリッジＫから吐出される塗料の量が一致することにより可能とされる。この使用量Ｑ２は、請求の範囲に記載の第１使用量推定手段が推定する量に該当する。

バンパＢｍに対する塗装作業が終了すると、ステップ１７０において、制御装置３００は、カートリッジ着脱装置４００を制御して、使用されたカートリッジＫを塗装装置１００から取り外して塗料充填装置２００のストッカ２０２に取り付ける。

使用されたカートリッジＫがストッカ２０２に取り付けられると、ステップ１８０において、制御装置３００は、塗料充填装置２００を制御して、カートリッジＫの塗料室１１４内に残るカラーＣｎの塗料を排出させる。

ステップ１８０中のステップ１９０において、制御装置３００は、塗料充填装置２００がカートリッジＫの塗料室１１４から排出したカラーＣｎの塗料の量を示す、流量計２２２の測定値Ｑ１_Ｂを取得する。上述したように（図２に示すように）、ピストン１１２を介して塗料室１１４に残る塗料を排出するために作動液Ｆが作動液室１１６に供給されるので、流量計２２２が測定する供給された作動液Ｆの量がピストン１１２によりカートリッジＫから排出された塗料の量と一致する。

ステップ２００において、制御装置３００の塗料必要量推定部３０８は、ステップ１３０で取得した充填量値Ｑ１_Ａと、ステップ１９０で取得した排出量値Ｑ１_Ｂとから、バンパＢｍに対して使用されたカラーＣｎの塗料の使用量Ｑ１を算出する（推定する）。具体的には、使用量Ｑ１は、充填量値Ｑ１_Ａから排出量値Ｑ１_Ｂを減算して算出される。このＱ１は、請求の範囲に記載の第２使用量推定手段が推定する量に該当する。

次のステップ２１０において、制御装置３００の塗料必要量推定部３０８は、異なる方法で推定された２つの使用量Ｑ１、Ｑ２の大小を比較する。Ｑ２がＱ１に比べて大きい場合、ステップ２２０に進む。そうでない場合、ステップ２３０に進む。

Ｑ２がＱ１に比べて大きい場合、ステップ２２０において、制御装置３００の塗料必要量推定部３０８は、バンパＢｍに必要なカラーＣｎの塗料の量、すなわち必要量はＱ２であると決定する。続いて、ステップ２４０に進み、塗料必要量データベース上のバンパＢｍに必要なカラーＣｎの塗料の量をＱ２に更新する（バンパＢｍに対するカラーＣｎの塗料の塗装が初めてだった場合、Ｑ２とする。）。そして、Ｓ２５０に進む。

一方、Ｑ２がＱ１に比べて大きくない場合、ステップ２３０において、制御装置３００の塗料必要量推定部３０８は、バンパＢｍに必要なカラーＣｎの塗料の量、すなわち必要量はＱ１であると決定する。続いて、ステップ２６０に進み、塗料必要量データベース上のバンパＢｍに必要なカラーＣｎの塗料の量をＱ１に更新する（バンパＢｍに対するカラーＣｎの塗料の塗装が初めてだった場合、Ｑ１とする。）。そして、Ｓ２５０に進む。

ステップ２５０において、制御装置３００は、次の塗装作業に必要な塗料の充填に備えるために、塗料充填装置２００を制御してカートリッジＫの塗料室１１４を洗浄する。そして終了する。

本実施形態によれば、初めて行われる塗装作業後は塗料充填装置２００によってカートリッジＫに残った塗料は廃棄されることになるが、後に初めて行われた塗装作業と同一内容の塗装作業が実行される場合、塗料充填装置２００がカートリッジＫに充填する量は塗料必要量データベースに基づいた必要量とされる。

これにより、カートリッジＫの塗料室１１４に充填された塗料はほぼ完全に塗装作業に使用されることになる。したがって、塗装作業終了後のカートリッジＫの塗料室１１４の洗浄時において廃棄される塗料がごく少量になり、塗料を無駄なく塗装に使用することができる。

なお、塗装作業における塗料の使用量を２つの異なる方法で２つ推定し（Ｑ１とＱ２を推定し）、２つの推定した使用量の大きい方を記憶する理由は、次に実行される、使用量Ｑ１とＱ２を推定したときの塗装作業と同一内容の塗装作業の実行中に塗料がなくなることを確実に防止するためである。

これは、使用量Ｑ１やＱ２を推定するためのエンコーダ１６２や流量計２２２の検出誤差を考慮したものであり、小さい方の使用量でカートリッジＫの塗料室１１４に塗料を充填した場合、その後の塗装作業中に塗料がなくなる可能性が、大きい方の使用量に比べて高いためである。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、上述の実施形態において、例えば複数のバンパに同一色の塗料を塗装する場合（同一色の塗料を使用する複数の塗装作業が連続して実行される場合)がある。この場合、１つのバンパに対する塗装作業を実行する度に、カートリッジを塗装装置から塗料充填装置に取り付け、塗料充填後に再び塗装装置に戻すのは、時間を無駄にする（複数の塗装作業の合計作業時間が長くなる。）。

この対処として、連続して実行される複数の塗装作業（バンパ）に使用される塗料が同一であって複数の塗装作業（バンパ）それぞれに必要な塗料の使用量が記憶部に記憶されている塗料必要量データベース上にデータとして存在する場合、各塗装作業に必要な塗料の使用量を合計した量の塗料をカートリッジの塗料室に充填するようにしてもよい。

このための塗装システムの制御装置の制御フローの一例を図７に示す。

ステップ５００において、塗装システムの制御装置は、複数のバンパに使用される塗料の色が同一であるか否かを判定する。例えば生産計画情報により複数のバンパ（同一種類の複数のバンパまたは少なくとも１つは異なる種類の複数のバンパ）に同一色の塗料を連続して塗装するかを確認する。

次にステップ５１０において、塗装システムの制御装置は、使用される塗料が同一色と確認された複数のバンパに対する塗料必要量が、塗料必要量データベースに記憶されているか否かを判定する。

ステップ５００で複数のバンパに塗装される塗料の色が同一であることが確認され、且つステップ５１０で各バンパに対する塗料必要量が塗料必要データベースに記憶されていることが確認された場合は、ステップ５２０に進み、カートリッジを塗装装置から取り外すことなく複数のバンパに連続塗装することを決定する。そうでない場合、各バンパ１つずつ単独の塗装作業（図５にフローで示す制御）が実行される。

ステップ５２０に続くステップ５３０において、塗装システムの制御装置は、塗料必要量データベースに基づいて、各バンパの塗料必要量の合計を算出する。

ステップ５４０において、塗装システムの制御装置は、ステップ５３０で算出した合計に所定のマージン量を加算した塗料の充填量を算出する。これは、複数のバンパに対する連続塗装中に塗料がなくならないようにするためである。

ステップ５５０において、塗装システムの制御装置は、塗料充填装置に、ステップ５４０で算出した充填量の塗料をカートリッジの塗料室に充填させる。

ステップ５６０において、塗装システムの制御装置は、カートリッジ着脱装置に、ステップ５５０で塗料が充填されたカートリッジを塗料充填装置から取り外して塗装装置に取り付けさせる。

ステップ５７０において、塗装システムの制御装置は、塗装装置に複数のバンパに対する連続塗装作業を実行させる。連続塗装作業は、例えば所定の塗装位置に順次バンパが連続して搬送されてくる、または複数のバンパそれぞれが配置されている複数の場所に塗装装置のヘッド部が移動することにより行われる。

複数のバンパに対する連続塗装作業が終了すると、ステップ５８０において、塗装システムの制御装置は、カートリッジ着脱装置に、使用されたカートリッジを塗装装置から取り外して塗料充填装置のストッカに取り付けさせる。

ステップ５９０において、制御装置３００は、終了した連続塗装作業の次の塗装作業に必要な塗料の充填に備えるために、塗料充填装置に、カートリッジの塗料室を洗浄させる。そして終了する。

この制御により、塗料の色が同一であって塗料必要量が塗料必要量データベースに記憶されている複数のバンパに対する塗装作業の合計時間が短い時間になる。

最後に補足すると、上述の実施形態において具体的に説明した塗料充填装置は、使用頻度の低い複数の塗料が充填される共用のカートリッジ用であったが、使用頻度の高い塗料のみが充填される専用のカートリッジにも使用可能である。この場合、塗料用バルブが１つになる。

また、専用カートリッジは他の塗料が充填されることがないため、その塗料充填装置は、洗浄液や空気をカートリッジの塗料室に供給することにより該塗料室を洗浄するための構成要素（例えば、上述の洗浄液バルブやエアバルブ）を省略することができる。

以上のように本発明によれば、塗料を無駄にすることなく、複数の塗料を被塗装物に塗装することができる。したがって、複数の色で塗装するカートリッジ式塗装システムの分野において好適に利用される可能性がある。

本発明の一実施形態の塗装システムの塗装装置を概略的に示す図である。本発明の一実施形態の塗装システムの塗料充填装置を概略的に示す図である。本発明の一実施形態の塗装システムの制御装置を含む該システムの制御系を示す図である。図１の塗装装置のヘッド部の拡大断面図である。塗装システムの制御装置の制御フローの一例を示す図である。塗料必要量データベースのテーブルを示す図である。塗装システムの制御装置の別の制御フローの一例を示す図である。

符号の説明

１００塗装装置
１１２ピストン
１１４塗料室
１１６作動液室
１５０作動液供給制御手段（作動液供給装置）
２００充填装置、排出装置、洗浄装置（塗料充填装置）
２２２作動液流量測定手段（流量計）
３００第１使用量推定手段、第２使用量推定手段（制御装置）
３１０記憶手段（記憶部）
Ｋカートリッジ

Claims

本体に着脱可能に取り付けられ、ピストンによって画成された作動液室と塗料室とを備えるカートリッジ、作動液室内に作動液を供給することによりピストンを介して塗料室内の塗料をカートリッジから押し出す作動液供給制御手段、およびカートリッジから押し出された塗料を被塗装物に対して噴霧する噴霧手段とを有する塗装装置と、
前記塗装装置から取り外されたカートリッジの塗料室内に塗料を充填する充填装置と、
前記塗装装置から取り外されたカートリッジの作動液室内に作動液を供給することによりピストンを介して塗料室内の塗料をカートリッジから排出する排出装置と、
前記排出装置によって塗料が排出されたカートリッジの塗料室を洗浄する洗浄装置とを含むカートリッジ式塗装システムであって、
前記塗装装置から取り外されたカートリッジの作動液室内への作動液の供給量および作動液室内からの作動液の排出量を測定する作動液量測定手段と、
塗装作業中に前記塗装装置の作動液供給制御手段が作動液室に供給した作動液量に基づいて塗料の使用量を推定する第１使用量推定手段と、
前記塗装作業の実行前において、前記充填装置がカートリッジの塗料室に塗料を充填することによりカートリッジの作動液室から作動液が排出されたときに前記作動液量測定手段によって測定された作動液量と、前記塗装作業の実行後において、カートリッジの塗料室から塗料を排出するために前記排出装置がカートリッジの作動液室に作動液を供給したときに前記作動液量測定手段によって測定された作動液量との差から塗料の使用量を推定する第２使用量推定手段と、
前記第１使用量推定手段が推定した使用量と第２使用量推定手段が推定した使用量とを比較し、大きい方を前記塗装作業に必要な塗料の使用量として記憶する記憶手段とを有し、
前記充填装置は、前記塗装作業と同一内容の塗装作業が実行される場合、前記記憶手段に記憶されている前記塗装作業に必要な塗料の使用量に基づいて塗料をカートリッジの塗料室に充填することを特徴とするカートリッジ式塗装システム。
請求項１に記載のカートリッジ式塗装システムにおいて、
前記充填装置は、連続して実行される複数の塗装作業に使用される塗料が同一であって前記複数の塗装作業それぞれに必要な塗料の使用量が前記記憶手段に記憶されている場合、各塗装作業に必要な塗料の使用量を合計した量に基づいて塗料をカートリッジの塗料室に充填することを特徴とするカートリッジ式塗装システム。