JP2009131842A6 - 塗装機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 冒頭に指摘した先行技術を前提に、本発明の課題は、環境に優しい改良された塗装機械を明示することである。
【解決手段】 送り管路（６）と還流管路（７）が残塗料および残溶剤を廃棄するための廃棄容器（１５）に接続可能であり、送り管路（６）と還流管路（７）が、各容器の接続部分にて、送り管路（６）および還流管路（７）を塗料容器（５）、溶剤容器（９）または廃棄容器（１５）に切り換えるための制御可能な第１、第２多路弁（１０、２０）に接続されており、塗料の廃棄、溶剤の充填、塗料の洗浄除去、溶剤の廃棄、塗料の再充填および塗料の継続移送が順次自動的に実行可能であるように多路弁（１０、２０）を制御するための制御機構（１６）を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、単数または複数の対象物を塗装するための少なくとも１つのスプレーヘッドと、少なくとも塗料を塗料容器から送り管路を介してスプレーヘッドへと移送しかつ還流管路を介して塗料容器へと移送して戻すための１つのポンプとを有する塗装機械に関する。送り管路と還流管路は塗装機械を清浄にするために溶剤を有する溶剤容器に接続可能である。

このような塗装機械は、例えば部材、建物部品、自動車またはプリント基板を塗装するのに役立つ。

特許文献１により塗装設備を清浄するための方法およびシステムが公知である。清浄システムは、塗料回路を溶剤で洗浄するために入口側を塗料回路の還流管路に接続し、出口側を送り管路に接続することができる。選択的に、清浄システムは入口側を送り管路に接続し、出口側を還流管路に接続することができる。

特許文献２により自動的に作動するスプレー被覆装置の流路を清浄するための方法が公知であり、この装置はさまざまな被覆を順次塗布することができる。この方法では溶剤用圧力源と圧縮ガス貯蔵部が設けられる。溶剤と圧縮ガスは制御弁を介して混合弁に同時に供給される。溶剤とガスとの混合物はスプレー被覆装置の流路を通して送られる。

塗料の固化もしくは凝固を防止するために、回路中で塗料をポンプによって循環させることが知られている。塗料は塗料容器から吸い込まれ、単数または複数のスプレーヘッドへと移送される。噴霧されなかった塗料の少なくとも一部は次に再び塗料容器へと移送して戻される。

塗装プロセスの所要の品質を維持するために、このような塗装機械は定期的に清浄して固化した残塗料および摩損物質を廃棄しなければならない。例えば別の色の塗料等の別の塗料タイプを塗装に使用しなければならないときにも清浄は必要である。このため例えば冒頭に述べた塗装機械の清浄システムを使用することができる。しかしながら、このような塗装機械を清浄するために不利なことに溶剤が大量に必要とされる。これは、環境保護に対する要求の高まりを考慮するなら憂慮すべきことである。
米国特許第７１５６１１２号明細書 独国特許出願公開第４１３６０００号明細書

冒頭に指摘した先行技術を前提に、本発明の課題は、溶剤による清浄において環境に優しい改良された塗装機械を明示することである。

本発明の課題は、請求項１の特徴を有する塗装機械で解決される。塗装機械の有利な実施形態は従属請求項２〜１０に明示されている。

本発明によれば、送り管路と還流管路が残塗料および残溶剤を廃棄するための廃棄容器に接続可能である。送り管路と還流管路は、各塗装容器、溶剤容器、廃棄容器との接続部分にて、送り管路および還流管路を塗料容器、溶剤容器または廃棄容器に切り換えるための制御可能な第１、第２多路弁に接続されている。塗料の廃棄、溶剤の充填、塗料の洗浄除去、溶剤の廃棄、塗料の再充填および塗料の継続移送が順次自動的に実行可能であるように塗装機械は多路弁を制御するための制御機構を有する。

大きな利点として、清浄段階の開始時に残塗料と塗料および溶剤から成る第１混合生成物を塗装機械から廃棄容器内に移送することによって、先行技術と比較して溶剤量は著しく減少する。

他の利点として、先行技術と比較して溶剤用の特別な循環ポンプを駆動するための圧縮空気源は必要でない。

１実施形態によれば、第１多路弁が３つの弁入口を有し、各１つの弁入口が塗料容器、溶剤容器または気体媒体に接続されている。気体媒体は特に周囲空気である。第２多路弁が３つの弁出口を有し、各１つの弁出口が塗料容器、溶剤容器または廃棄容器に接続されている。重要なことは、３つの弁入口から共通の送り管路への３つの可能な経路と共通の還流管路から弁出口への３つの可能な経路が調整可能であることである。このような多路弁は１つの構造ユニットとすることができる。選択的に、多路弁は単一の入口および出口を有する従来の弁の直列接続および／または並列接続によって実現しておくことができる。

他の実施形態によれば、前記少なくとも１つのスプレーヘッドの上流側に遮断弁が設けられており、操作時にこの遮断弁がスプレーヘッドへの塗料の通過を許容する。換言するなら、遮断弁が制御機構によって制御されるときにのみ対象物は塗装される。塗装機械の極力すべての配管またはホース管路を清浄できるようにするために、遮断弁はスプレーヘッドの極力近傍に取付けられているのが有利となる。遮断弁からスプレーヘッドに至る残りの短い配管片またはホース管路片を清浄するために、遮断弁を短時間制御することができる。さらに、各々のスプレーヘッドの上流側に遮断弁が設けられることが好ましい。選択的に、すべてのスプレーヘッドまたはその一部の上流側にそれぞれ単に１つの遮断弁を設けておくこともできる。

他の実施形態によれば、それぞれに制御可能な多路弁が、それぞれ他の塗料容器に接続された少なくとも１つの他の弁入口もしくは弁出口を有する。制御機構は、塗料の再充填と塗料の継続移送が接続された塗料容器の１つから選択的に実行可能であるように形成されている。これにより、異なる塗料タイプ、特に異なる塗料色を利用することができる。

送り管路および／または還流管路中に濾過ユニットが設けられていることも有利になる。この濾過ユニットは塗装機械内で循環する塗料を濾過するのに役立つ。そこに集まる例えば固体残塗料または摩損物質等の濾過残渣は吐出し弁１９を介して排出することができる。他の実施形態により吐出し弁が制御機構によって制御可能な吐出し弁である場合、吐出し弁が廃棄容器に接続されているとき濾過残渣は塗料および／または溶剤の廃棄中に廃棄容器内に廃棄することができる。

好ましい１実施形態によれば、弁が圧縮空気操作可能である。各弁の上流側に圧縮空気弁が設けられており、この圧縮空気弁はそれぞれ制御機構によって電気制御可能であり、かつ圧縮空気管路を介して各弁と結合されている。圧縮空気制御の場合は、通常の可燃性溶剤の可能な突燃または爆発を防止する。

１実施形態によれば、接続された容器の少なくとも１つの中に液位通知器が設けられている。各液位通知器は信号技術的またはデータ技術的に制御機構と結合されている。これにより、塗料及び特に溶剤が尽きると、制御機構によって警告通報を出力することができる。廃棄容器が上側液位に達すると、すなわち廃棄容器が満たされると、他の警告通報を出力することができる。場合によっては次に、制御機構によって塗装機械の更なる排出を停止させることができる。

他の１実施形態によれば、スプレー液体の粘度を検出するための粘度測定ユニットが送り管路または還流管路中に設けられている。粘度測定ユニットは信号技術的またはデータ技術的に制御機構と結合されている。これにより、有利には、許容範囲の内部で所要の塗料粘度に関して循環する塗料の持続的検査が可能である。粘度測定ユニットは例えばいわゆるスタビンガー粘度計とすることができる。

最後に、有利な１実施形態によれば、塗料および／または溶剤の光学特性を検出するための光学センサが送り管路または還流管路中に設けられている。光学センサは信号技術的またはデータ技術的に制御機構と結合されている。光学特性は例えば光透過率または色とすることができる。これにより、清浄の枠内で光透過率、すなわち溶剤の純度または清澄性を確定することができる。清浄段階中に塗料が廃棄された後、引き続き供給されて残塗料と混合された溶剤の清澄性増加を検出することができる。次に溶剤が所定の清澄値に達したなら、廃棄容器内への溶剤廃棄を停止して循環清浄段階に移行することができる。

本発明と本発明の有利な実施が図に基づいてさらに詳しく説明される。

図１は本発明に係る塗装機械１の構造を例示的に示す。図１の右側部分にスプレーブース１７が一部示してある。スプレーブース１７内には対象物３を塗装するためのスプレーヘッド２が例示的に単に１つ配置されている。スプレーヘッドは対象物３を塗装するために詳しくは示さない移動メカニズムによって移動することができる。対象物３は例えば扁平構造群とすることができ、こうして扁平構造群に保護塗料が塗装される。スプレーヘッド２は入口側が送り管路６に接続されている。少なくとも塗料を移送するためのポンプ５が送り管路６中に設けられている。ポンプ４は入口側が塗料容器５に接続されており、この塗料容器５から塗料が吸い込まれる。スプレーヘッド２は噴霧されなかった塗料を戻すために出口側が還流管路７に接続されている。この還流管路７を介して塗料は塗料容器５へと移送して戻される。

図１の下側部分に示してあるのは塗料容器５、溶剤容器９、そして本発明により残塗料および残溶剤を廃棄するための廃棄容器１５である。本発明によれば送り管路６と還流管路７は廃棄容器１５に接続可能もしくは接続されている。送り管路６と還流管路７は各容器（５、９、１５）との接続部分にて、送り管路６および還流管路７を塗料容器５、溶剤容器９または廃棄容器１５に切り換えるための制御可能な第１、第２多路弁１０、２０に接続されている。符号１６は制御機構であり、多路弁１０、２０を制御するための制御機構１６は塗料の廃棄、溶剤の充填、塗料の洗浄除去、溶剤の廃棄、塗料の再充填および塗料の継続移送を順次自動的に実行可能であるように形成されている。図示した制御機構１６は特にプログラマブルコントローラシステム（ＰＣＳ）である。選択的に、制御機構はＰＣまたは産業用コンピュータとすることができる。制御機構１６自体は塗装機械１に配置しておくことができる。選択的に、制御機構は例えばイントラネット等のデータ網を介して塗装機械から離して配置しておくことができる。多路弁１０、２０を前記時間的順序で制御するためのソフトウェアプログラムは制御機構１６で実行可能である。

図１の中央部分に示した第１多路弁１０は３つの弁入口１１〜１３を有する。第１弁入口１１は塗料容器５に接続されている。第２弁入口１２は溶剤容器９に接続されている。第３弁入口１３は接続されず、すなわち開放されている。符号６１〜６３は管またはホースの態様の結合管路である。符号２５は容器５、９、１５の管路接続口である。多路弁１０に書き込まれた矢印は、多路弁１０が制御線路３２を介して制御機構１６によって制御されないときの多路弁の静止位置を示す。この切換位置Ｓ１のとき塗料は塗料容器５から第１多路弁１０を通して送り管路６への共通の弁接続口１４へと流れる。有利には第２切換位置Ｓ２のとき溶剤が送り管路６に流れ、第３切換位置Ｓ３のとき外気を送り管路６に吸い込むことができる。

図１の左側部分に示した第２多路弁２０は３つの弁出口２１〜２３を有する。第１弁出口２１は塗料容器５と接続されている。第２弁出口２２は溶剤容器９に接続されている。第３弁出口２３は廃棄容器１５に接続されている。符号７１〜７３はやはり管またはホースの態様の結合管路である。第２多路弁２０に書き込まれた矢印は、この多路弁が他の制御線路３３を介して制御機構１６によって制御されないときの静止位置を示す。代表的にはこの切換位置Ｓ１のとき塗料は還流管路７から共通の弁接続口２４を介して塗料容器５に還流する。有利には第２切換位置Ｓ２のとき溶剤が溶剤容器９へと還流する。有利には第３切換位置Ｓ３のとき残塗料および／または残溶剤が廃棄容器１５内に流れる。

図１の例において制御機構１６は本発明に係る塗装機械１の清浄を開始するための切換手段３０、特に押ボタンを有する。さらに、破線で示した選択的濾過ユニット１８が送り管路６中に設けられている。濾過ユニット１８内に集められる濾過残渣は吐出し弁１９を介して排出することができる。図示されてはいないが吐出し弁１９は廃棄容器１５に接続しておくことができる。吐出し弁１９が制御可能な吐出し弁１９であると、濾過残渣は同様に塗料および／または溶剤の廃棄中に制御機構１６を介して廃棄容器１５内に廃棄することができる。

図１の例ではさらにスプレーヘッド２の上流側に遮断弁８が設けられている。この遮断弁は弁位置Ｅ（オン）、Ａ（オフ）に応じてスプレーヘッド２への塗料の通過を許容する。

さらに、それぞれに制御可能な多路弁１０、２０は、それぞれ他の１つの塗料容器に接続される少なくとも１つの他の弁入口もしくは弁出口を有することができる。その場合制御機構１６は、接続された塗料容器の１つから塗料の再充填と塗料の継続移送が選択的に実行可能であるように形成されている。これにより、対象物３を塗装するためのさまざまな塗料タイプまたは塗料色は制御機構１６の相応するプログラミングまたは制御によって選択することができる。見易くする理由から図１には１つの塗料容器５のみが示してある。

図１の例では弁８、１０、１９、２０が制御機構１６の電気信号を介して制御される。その代わりに、弁８、１０、１９、２０は圧縮空気操作式弁とすることができ、これらの弁の上流側にそれぞれ１つの電気制御可能な圧縮空気弁が設けられている。圧縮空気弁は制御機構１６によって電気制御することができ、圧縮空気弁では弁８、１０、１９、２０が圧縮空気を介して制御される。図１の例において圧縮空気弁はやはり見易くする理由から図示されておらず、場合によっては容器５、９、１５の内部または表面に配置されていることのある液位通報器、または送り管路６または還流管路７または塗料容器５内に設けられて塗料粘度を検出するための粘度測定ユニットも同様に図示されていない。同様に、塗料および／または溶剤の光学特性を検出するための光学センサの図示は省かれた。相応するセンサ信号は場合によっては制御機構１６によって検出し、プロセス技術的に考慮することができる。

図２は清浄サイクルの経過図式を例示的に示す。図２の左側部分の段は第１、第２多路弁１０、２０の切換位置Ｓ１〜Ｓ３と、塗装機械１のスプレーヘッド２の遮断弁８のオンオフ位置Ｅ、Ａとを示す。左から右へと、実際的塗装ステップ「塗装」の後に始まる、清浄サイクルの時間的ステップが示してある。清浄サイクルの終了後、再び実際的塗装ステップ「塗装」がスタートする。作動切換位置Ｓ１〜Ｓ３、Ｅ、Ａはそのオン状態をハッチングブロックとして示してある。

「塗装」ステップのとき両方の多路弁１０、２０は切換位置Ｓ１にある。その場合塗料は塗料容器５からスプレーヘッド２へと移送される。塗料は、遮断弁８のオン時間の間噴霧され、オフ時間の間は第２多路弁２０を介して塗料容器５に戻される。

後続の「廃棄」ステップのとき両方の多路弁１０、２０は切換位置Ｓ３にある。塗装機械１内に存在する塗料は第２多路弁２０を介してポンプ４によって廃棄容器１５内に廃棄され、同時に、排出された塗料容積を補充するために外気が第１多路弁１０を介して取り入れられる。

次の「吸込み＋溶剤清澄」ステップにおいて第１多路弁１０が切換位置Ｓ３から切換位置Ｓ２に切り換わる。その場合、ポンプ４によって第１多路弁１０を介して溶剤が吸い込まれ、この溶剤はまず送り管路６、次に還流管路７を洗浄し、徐々に「汚れ」る。汚れた溶剤は還流管路７の最後で廃棄容器１５内に廃棄される。このステップは時間な制御をすることができる。制御機構１６の光学センサは、代表的には透明な溶剤の所定の純度または清澄度が達成されたことを通知するのが好ましい。

これが該当する場合、第２多路弁２０は「清浄」ステップにおいて同様に切換位置Ｓ２に切り換わる。いまや塗装機械１内にある溶剤は循環し、塗装作業の過程で管、ホースおよび計器類に付着した残塗料を時間とともに溶かす。「清浄」ステップでは、遮断弁８からスプレーヘッド２に至る管路部分内の残塗料を清浄するために、遮断弁８は短時間制御することができる。有利には、所定の清浄時間の経過後、両方の多路弁１０、２０は「廃棄」ステップにおいて切換位置Ｓ３に切り換わる。塗装機械１内に存在する溶剤は第２多路弁２０を介してポンプ４によって廃棄容器１５内に廃棄され、同時に第１多路弁１０を介して外気が取り入れられる。

次の「吸込み＋塗料清澄」ステップにおいて第１多路弁１０は切換位置Ｓ３から切換位置Ｓ１に切り換わる。その場合ポンプ４によって第１多路弁１０を介して新たな塗料が吸い込まれ、この塗料はまず送り管路６、次に還流管路７を貫流する。新たな塗料のうちこれによって最初に移送される部分は残溶剤によってなお希釈され、噴霧、すなわち塗装には適していない。この塗料部分は還流管路７の最後に廃棄容器１５に廃棄される。このステップは時間制御しておくことができる。制御機構１６の光学センサは、有利には、所定の色飽和値が光学特性として達成されていることを知らせる。

複数の塗料容器が設けられ、多路弁１０、２０が他の塗料を吸い込みかつ還流するための他の入口および出口と他の切換位置とを有する場合、相応する色センサが必要である。使用される塗料の光学特性データを相応に検出された色値および色飽和値と比較することによって、所要の塗料品質の達成を示す信号を発生することができる。この比較は、例えば制御機構１６の好適なソフトウェアルーチンによって実施することができる。

多路弁１０、２０を切換位置Ｓ１に切換えると清浄サイクルは終了する。

本発明に係る塗装機械の構造を例示的に示す。 清浄サイクルの経過図式を例示的に示す。

符号の説明

２ スプレーヘッド
３ 対象物
４ ポンプ
５ 塗料容器
６ 送り管路
７ 還流管路
８ 遮断弁
９ 溶剤容器
１０ 多路弁
１１〜１３ 弁入口
１５ 廃棄容器
１６ 制御機構
１８ 濾過ユニット
１９ 吐出し弁
２０ 多路弁
２１〜２３ 弁出口
Ａ、Ｅ 弁位置

Claims (10)

1. 単数または複数の対象物（３）を塗装するための少なくとも１つのスプレーヘッド（２）と、少なくとも塗料を塗料容器（５）から送り管路（６）を介してスプレーヘッド（２）へと移送しかつ還流管路（７）を介して塗料容器（５）へと移送して戻すための１つのポンプ（４）とを有する塗装機械であって、この塗装機械を清浄にするために送り管路（６）と還流管路（７）が溶剤を溜める溶剤容器（９）に接続可能であるものにおいて、
   送り管路（６）と還流管路（７）が残塗料および残溶剤を廃棄するための廃棄容器（１５）に接続可能であり、送り管路（６）と還流管路（７）が、上記各容器（５、９、１５）との接続部分にて、送り管路（６）および還流管路（７）を塗料容器（５）、溶剤容器（９）または廃棄容器（１５）に切り換えるための制御可能な第１、第２多路弁（１０、２０）に接続されており、塗料の廃棄、溶剤の充填、塗料の洗浄除去、溶剤の廃棄、塗料の再充填および塗料の継続移送が順次自動的に実行可能であるように上記多路弁（１０、２０）を制御するための制御機構（１６）を有する塗装機械。
2. 第１多路弁（１０）が３つの弁入口（１１〜１３）を有し、各１つの弁入口（１１〜１３）がそれぞれ塗料容器（５）、溶剤容器（９）または気体媒体に接続されており、第２多路弁（２０）が３つの弁出口（２１〜２３）を有し、各１つの弁出口（２１〜２３）がそれぞれ塗料容器（５）、溶剤容器（９）または廃棄容器（１５）に接続されている請求項１記載の塗装機械。
3. 前記少なくとも１つのスプレーヘッド（２）の上流側に遮断弁（８）が設けられており、弁位置（Ｅ、Ａ）に応じてこの遮断弁がスプレーヘッド（２）への塗料の通過を許容しまたは許容しない請求項１または２記載の塗装機械。
4. それぞれに制御可能な多路弁（１０、２０）が、それぞれ他の塗料容器にも接続された少なくとも１つの他の弁入口もしくは弁出口を有し、制御機構（１６）は塗料の再充填と塗料の継続移送が塗料容器のうちの１つから選択的に実行可能であるように形成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の塗装機械。
5. 送り管路（６）および／または還流管路（７）中に濾過ユニット（１８）が設けられており、濾過ユニット（６）内に集められた濾過残渣が吐出し弁（１９）を介して排出可能である請求項１ないし４のいずれか１つに記載の塗装機械。
6. 制御可能な吐出し弁（１９）が設けられており、この制御可能な吐出し弁（１９）が廃棄容器（１５）に接続され、この吐出し弁が制御機構（１６）によって、塗料および／または溶剤の廃棄中に、濾過残渣を廃棄するために制御可能である請求項５記載の塗装機械。
7. 弁（８、１０、１９、２０）が圧縮空気操作可能であり、各弁（８、１０、１９、２０）の上流側に圧縮空気弁が設けられており、この圧縮空気弁はそれぞれ制御機構（１６）によって電気制御可能であり、かつ圧縮空気管路を介して各弁（８、１０、１９、２０）と結合されている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の塗装機械。
8. 接続された容器（５、９、１５）の少なくとも１つのなかに液位通知器が設けられており、各液位通知器が信号技術的またはデータ技術的に制御機構（１６）と結合されている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の塗装機械。
9. スプレー液体の粘度を検出するための粘度測定ユニットが送り管路（６）または還流管路（７）中に設けられており、粘度測定ユニットが信号技術的またはデータ技術的に制御機構（１６）と結合されている請求項１ないし８のいずれか１つに記載の塗装機械。
10. 塗料および／または溶剤の光学特性を検出するための光学センサが送り管路（６）または還流管路（７）中に設けられており、光学センサが信号技術的またはデータ技術的に制御機構（１６）と結合されている請求項１ないし９のいずれか１つに記載の塗装機械。

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