JP2010530796A - 塗装システムの絶縁シリンダ用ピストンロッドシール - Google Patents

Abstract

本発明は、軸方向に移動可能にピストンロッド（１１）を案内するためのピストンロッド案内部を備える、静電塗装システムの絶縁シリンダ（７）用のピストンロッドシール（１２）に関する。ピストンロッド（１１）は、絶縁シリンダ（７）の内壁から塗料残留物を擦り取るスクレーピングピストンを支持する。ピストンロッドシール（１２）はさらに、ピストンロッド（１１）に対してピストンロッド案内部を密閉するための第１のシール（１７）を備える。本発明によると、ピストンロッド（１１）に対してピストンロッド案内部を密閉するために、第１のシール（１７）に対して軸方向にずれた第２のシール（１８）が、加えて設置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電塗装システムの絶縁シリンダ用ピストンロッドシール、および従属項に係る、対応する動作方法に関する。

特許文献１は、上流に配置された塗料計量装置に、絶縁シリンダを介して、塗料容器が連結された塗料塗装システムを開示し、塗料計量装置は、制御された方法で、塗布される塗料を計量し、回転噴霧器または他の塗布機に塗料を供給する。絶縁シリンダは、塗料容器に対して、塗料計量装置の電気絶縁を可能にする。これは、静電塗料塗布方法では、塗料計量装置が通常高電位にあり、一方、塗料計量装置から電気絶縁された塗料容器は接地電位にあり、それゆえ、塗装工程の間に補充されうるので、有利である。電気絶縁のため、絶縁シリンダ中にある塗料残留物は、必要な絶縁耐力を回復させるために、スクレーピングピストン（Ｓｃｒａｐｉｎｇ Ｐｉｓｔｏｎ）によって、絶縁シリンダの内壁から除去される。スクレーピングピストンは、ピストンロッド案内部に移動可能に取り付けられたピストンロッドの一端部に取り付けられ、絶縁シリンダ中をスクレーピングピストンが動くように、空気圧シリンダ中を空気圧で動かされうる空気圧ピストンをピストンロッドの他端部で支持する。

この既知の絶縁シリンダに係る課題は、スクレーピングピストンとピストンロッド案内部との間の領域において、ピストンロッドが塗布される塗料にさらされて、ピストンロッドの外表面に付着する塗料がピストンロッド案内部を通して空気圧シリンダへと浸透し、その後、塗料が空気圧シリンダに張り付き、最も悪い場合には、空気圧シリンダを閉塞することである。実際に、その結果として、まず、空気圧シリンダの移動速度が減速し、その後、サイクル時間の問題をもたらす。最終的に、空気圧シリンダは完全に閉塞され得、塗装工場における生産停止につながる。塗料残留物が固まることによって構成要素が閉塞され、それによって、生産の再始動ができなくなるという特殊な危険が、比較的長い停止期間（例えば、一晩又は週末の間）の結果としてもたらされる。

上述の既知の絶縁シリンダに係るさらなる課題は、少量の塗料がピストンロッド上で乾燥され得、これが摩耗を増大させ、ピストンロッドシールの早期破損をもたらす、いわゆるピストンロッドの乾燥工程に際しての、ピストンロッドシールの不十分な耐用年数である。

先行技術に関して、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１もまた、参照される。しかしながら、これらの引用はいずれも、充分な漏れ防止を確保するピストンロッドシールを備える絶縁シリンダを有する塗装材料供給装置については開示していない。

独国特許出願公開第１０２００５０４８２２３号明細書 米国特許第４８６３１０１号明細書 独国特許第６９２０３２９９号明細書 米国特許第５９６４４０８号明細書 米国特許第４４６９２５１号明細書 米国特許第４２６６４６８号明細書 米国特許第４１２６３２１号明細書 独国特許出願公開第１０２００５０６０９５９号明細書 独国特許第６９２２８２４９号明細書 独国特許第１９５２４８５３号明細書 米国特許第５４５８９２７号明細書

従って、本発明の目的は、上述の絶縁シリンダを適宜改良することである。

この課題は、本発明に係るピストンロッドシールおよび従属請求項に係る適切な動作方法によって解決される。

本発明は、ピストンロッドシールが、単一のシールのみを有するのではなく、軸方向にずれて配置された、少なくとも２つのシールを有するという包括的な技術教示を含む。

追加のシールは、一つのシールが破損しても密閉機能が損なわれないので、追加の信頼性を与える。

同時に、本発明に係る、空間的に分離した複数のシールの配置は、破損監視を可能にし、それによって、２つのシールの間の中間スペースが漏出について監視される。

漏出室（Ｌｅａｋａｇｅ Ｃｈａｍｂｅｒ）は、それゆえ、２つのシールの間に、軸方向に配置され、ここで、漏出室は、ピストンロッド案内部とピストンロッドの外表面との間に、放射方向に配置され、塗料側のシールからの漏出時には、漏れた塗料の漏出物を全て受け入れる。

本発明の好ましい具体的な実施形態において、漏出穴は、漏出室中に入った漏出物を排出するように、漏出室から分岐している。

漏出穴はまた、漏出を認識するために使用されうる。この目的のため、漏出穴は、例えば、圧力センサまたは湿度センサでありうるセンサにつながれうる。漏出センサが漏出を検出すると、ピストンロッドシールは、夜間又は週末の定期的な運転中断時であってよい次の機会に交換され得るので、通常の塗装運転は、ピストンロッドシールにおける漏出によって害されない。

本発明に係るピストンロッド機械駆動、および同時にスクレーピングピストンの機械駆動は、特許文献１から公知であるように、好ましくは、空気圧で実現されるので、この特許出願の内容は、本明細書において、その全体が含まれると見なされうる。それゆえ、ピストンロッドは、空気圧ピストンと、同時にピストンロッドとスクレーピングピストンとを軸方向に配置するように、空気圧シリンダ中に移動可能に配置され圧力をかけられうる空気圧ピストンを、スクレーピングピストンに対向する側で支持することが好ましい。空気圧シリンダによる、この種のピストンロッドの駆動において、本発明に係るピストンロッドシールは、２つの前述の重複するシールに対して軸方向にずれて配置され、空気圧シリンダに対する密閉の目的を有する、他のシールを有することが好ましい。

本発明の好ましい具体的な実施形態において、ピストンロッドシールは、それゆえ、３つのシール、特にスクレーピングピストン側または絶縁シリンダ側に２つのウエット塗料シールと、空気圧シリンダ側に少なくとも１つの空気圧シールと、を備える。

シールが、複数の密閉エッジを有し、それによって、シールの耐用年数が延びることはまた、本発明の範囲において有利である。本発明の好ましい具体的な実施形態において、それゆえ、ウエット塗料シールはそれぞれ、二重の密閉エッジを有する。

ウエット塗料シールは、好ましくは、熱可塑性シーリング材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはポリエチレン（ＰＥ）から作製されることもまた特筆すべきことである。しかしながら、本発明は、シーリング材料に関して、前述した例に限定されず、原則として、他のシーリング材料でも実現されうる。

ここで、シールは、選択的に、充分な密閉効果を達成するために、金属バネによって支持されてもよい。

ピストンロッドが、外表面に、Ｒｚ＜２０μｍ、Ｒｚ＜１０μｍ、Ｒｚ＜５μｍ、またはＲｚ＜２μｍという粗さの値の低い表面粗さを有することもまた有利である。第１の観点において、ピストンロッドの滑らかな密閉表面では、ピストンロッド案内部を通る軸方向における塗料の移動が悪化する。第２の観点において、ピストンロッドシールの耐用年数が、低い表面粗さによって延びる。

軸方向における塗料の移動を回避するため、ピストンロッドが、その密閉表面で、６０％、７０％より多い、または８０％よりも多い、材料接触領域を備えることもまた有利である。

これは、ピストンロッドが、その密閉表面で、例えば、Ｄｙｌｙｎ（登録商標）またはＤＬＣ（登録商標）（ＤＬＣ：Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）からなる摩耗低減表面被覆物を備える場合に、有利に達成されうる。

この表面被覆物の塗布は、例えば、プラズマアシスト化学気相成長法（ＰＡＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、または物理気相成長法（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって実現されうる。

本発明は、単一の構成要素としての新規なピストンロッドシールだけでなく、一構成要素としてこの種のピストンロッドシールを有する塗装材料供給装置および塗料塗装システムもまた対象とすることは、特筆すべきである。

本発明は、静電塗装システムにおける絶縁シリンダ用のピストンロッド案内部に限定されないことも特筆すべきである。むしろ、本発明は、パイプラインシリンダにおいてピストンロッドを案内するためのピストンロッド案内部に、概して適している。

最後に、本発明はまた、ピストンロッドの外表面上に塗装材料残留物が沈着し、その後、軸方向にピストンロッド案内部を通って移動することを防ぐように、絶縁噴霧器が、スクレーピングピストンとピストンロッドシールとの間で、洗浄剤または塗装材料を用いて洗浄される、この種のピストンロッドシールのための新たな動作方法に関する。

この洗浄は、上述した不都合をあらかじめ回避するために定期的に実行されうる。

本発明の他の有利な実施形態は、従属請求項において特徴付けられ、または図面を参照する、本発明の好ましい具体的な実施形態の説明とともに、以下でより詳細に説明されるだろう。

本発明に係る、塗料容器の下流に配置された塗料計量装置に対する、塗料容器の電気絶縁のための絶縁シリンダを有する静電塗料塗装システムを示す。 図１の絶縁シリンダにおけるピストンロッド案内部の断面図を示す。 図２のピストンロッド案内部におけるシールの単純化された断面図を示す。

図１は、車体の部品または他の構成要素の連続塗料塗装のための静電塗料塗装システムを示し、この塗料塗装システムの構造および機能は、上記にて引用した特許文献１に詳細に記載されているので、塗料塗装システムの構造及び機能に関する、この特許出願の内容は、この明細書において、その全体が含まれると見なされうる。

それゆえ、塗料塗装システムが、塗布装置として、色切替器１、バルブ装置２、塗料容器３、更なるバルブ装置４、塗料計量装置５および回転噴霧器６から構成されることを述べるだけでよい。

塗料容器３および塗料計量装置５は、塗料塗装システムの作動時に、異なる電位でありうる。

塗料の塗布の際、塗料計量装置５は、電気的に接地された車体の部品への塗布される塗料の最適な付着を達成するために、通常高電位にある。

一方、塗料容器３は、塗料塗装システムの作動時には通常接地電位にあるので、塗料容器３は、塗装中に新しい塗料を補充されうる。

塗料計量装置５に対する、塗料容器３の電気絶縁のため、スクレーピングピストン８が軸方向に移動可能に案内される、絶縁シリンダ７が設置される。絶縁シリンダ７の電気絶縁のため、スクレーピングピストン８は、図面に示された位置へと右側に動かされ、その際、スクレーピングピストン８は、絶縁シリンダ７の内壁から塗料残留物を擦り取り、それによって絶縁シリンダ７の絶縁耐力が増加する。

絶縁シリンダ７におけるスクレーピングピストン８の動きは、絶縁シリンダ７に対向する側に配置された空気圧シリンダ９によって引き起こされる。空気圧ピストン１０は、空気圧シリンダ９において、軸方向に移動可能であり、空気圧ピストン１０は、ピストンロッド１１を介してスクレーピングピストン８に連結される。空気圧ピストン１０と、従ってピストンロッド１１およびスクレーピングピストン８と、を軸方向に動かすために、バルブを介して両側から空気圧ピストン１０に、圧力がかけられうる。

本発明に係る特徴は、図２に示されるように、ピストンロッドシール１２の構造にある。

従って、ピストンロッドシール１２は、ピストンロッド１１を取り囲み、共にネジで固定される複数の構成要素１３、１４、１５、１６と、２つのウエット塗料シール１７、１８と、空気圧シール１９と、から構成される。

２つのウエット塗料シール１７、１８は、絶縁シリンダ７に面する側に配置され、絶縁シリンダ７からの塗料が、ピストンロッドシール１２を通って空気圧シリンダ９へと、またはピストンロッドシール１２へと入ることを防ぐ。

一方、空気圧シール１９は、ピストンロッドシール１２の、空気圧シリンダ９に面する側に配置され、耐圧性を有するので、空気圧シリンダ９における空気圧の駆動圧力が維持される。

ピストンロッドシール１２はまた、２つのウエット塗料シール１７、１８の間に、軸方向に配置され、ピストンロッド１１の外表面と取り囲んでいる構成要素１４との間に、放射方向に配置された、漏出室２０を有する。

漏出穴２１は、漏出室２０から分岐して外方向に延び、（単純化のため、ここでは示されない）漏出センサの接続を可能にする。ウエット塗料シール１７から漏れると、湿った塗料が漏出室２０に入り、これは、漏出穴２１を介して漏出センサによって検出されうる。この状況において、密閉機能は、第２のウエット塗料シール１８で、なおも維持されうるので、塗料塗装システムの運転が中断されない。ピストンロッドシール１２は、次の定期的な運転中断の際に交換されうる。

図３は、ウエット塗料シール１７の耐用年数が有利に延びることを意味する、２つの密閉エッジ２２、２３を有するウエット塗料シール１７の可能な実施形態を示す。

本発明は、上述した好ましい具体的な実施形態に制限されない。むしろ、多数の変形および改変が可能であり、これらはまた、本発明の概念を利用し、従って、保護の範囲に含まれる。

１ 色切替器
２ バルブ装置
３ 塗料容器
４ バルブ装置
５ 塗料計量装置
６ 回転噴霧器
７ 絶縁シリンダ
８ スクレーピングピストン
９ 空気圧シリンダ
１０ 空気圧ピストン
１１ ピストンロッド
１２ ピストンロッドシール
１３−１６ 構成要素
１７、１８ ウエット塗料シール
１９ 空気圧シール
２０ 漏出室
２１ 漏出穴
２２、２３ 密閉エッジ

Claims (18)

1. ａ）パイプラインシリンダ（７）の内壁から塗料残留物を擦り取るためにスクレーピングピストン（８）を支持するピストンロッド（１１）の軸方向に移動可能な案内のためのピストンロッド案内部と、
   ｂ）該ピストンロッド（１１）に対して、該ピストンロッド案内部を密閉するための第１のシール（１７）と、
   を備える、塗装システム、特に静電塗装システムの、パイプラインシリンダ、特に絶縁シリンダ（７）用のピストンロッドシール（１２）であって、
   ｃ）該第１のシール（１７）に対して軸方向にずれて配置され、前記ピストンロッド（１１）に対して前記ピストンロッド案内部を密閉するための、第２のシール（１８）をさらに備える、
   ことを特徴とするピストンロッドシール（１２）。
2. 前記パイプラインシリンダが絶縁シリンダ（７）である、ことを特徴とする請求項１に記載のピストンロッドシール。
3. 前記第１のシール（１７）と前記第２のシール（１８）との間に軸方向に配置され、前記ピストンロッド（１１）と前記ピストンロッド案内部との間に放射方向に配置され、前記第１のシール（１７）で漏出が発生すると漏出物を取り込む、漏出室（２０）を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のピストンロッドシール（１２）。
4. ａ）前記漏出室（２０）から前記漏出物を排出するために、該漏出室（２０）から分岐した漏出穴（２１）および／または
   ｂ）該漏出室に配置されまたは該漏出穴を介して該漏出室に連結された、漏出を検出するための漏出センサ、を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のピストンロッドシール（１２）。
5. 前記第１のシール（１７）および前記第２のシール（１８）に対して軸方向にずれて配置され、前記ピストンロッド（１１）に対して前記ピストンロッド案内部を密閉するための、第３のシール（１９）を有する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のピストンロッドシール（１２）。
6. 前記ピストンロッド（１１）が、一方の側に、前記スクレーピングピストン（８）を支持し、他方の側に、空気圧シリンダ（９）中で移動可能に案内される空気圧ピストン（１０）を支持する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のピストンロッドシール（１２）。
7. ａ）前記第１のシール（１７）および前記第２のシール（１８）がウエットシールであり、前記パイプラインシリンダ（７）側に配置され、
   ｂ）前記第３のシール（１９）が空気圧シールであり、前記空気圧シリンダ（９）側に配置される、
   ことを特徴とする請求項６に記載のピストンロッドシール（１２）。
8. 前記第１のシール（１７）および／または前記第２のシール（１８）および／または前記第３のシール（１９）が、前記ピストンロッド（１１）の外表面に対して密閉する、複数の密閉エッジ（２２、２３）を備える、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のピストンロッドシール（１２）。
9. 前記第１のシール（１７）および／または前記第２のシール（１８）が、熱可塑性シーリング材料、特に、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリエチレンから作製される、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のピストンロッドシール（１２）。
10. 前記第１のシール（１７）および／または前記第２のシール（１８）が金属バネを備える、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のピストンロッドシール（１２）。
11. 前記ピストンロッド（１１）が、密閉表面に、Ｒｚ＜２０μｍ、Ｒｚ＜１０μｍ、Ｒｚ＜５μｍ、またはＲｚ＜２μｍという粗さの値の表面粗さを有する、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のピストンロッドシール（１２）。
12. 前記ピストンロッド（１１）は、前記密閉表面に、６０％、７０％または８０％より多い材料接触領域を備える、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のピストンロッドシール（１２）。
13. 前記ピストンロッド（１１）は、前記密閉表面に、摩耗低減表面被覆物を備える、ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のピストンロッドシール（１２）。
14. 前記表面被覆物が、ダイアモンドライクカーボン層、特にＤｙｌｙｎ（登録商標）またはＤＬＣ（登録商標）から構成される、ことを特徴とする請求項１３に記載のピストンロッドシール（１２）。
15. 前記表面被覆物は、プラズマアシスト化学気相成長法によって、または物理気相成長法によって、塗布される、ことを特徴とする請求項１３または１４に記載のピストンロッドシール（１２）。
16. 異なる電位にある構成要素の電気絶縁のための絶縁シリンダ（７）を備える塗装材料供給装置であって、
    請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のピストンロッドシール（１２）を有する、
    ことを特徴とする塗装材料供給装置。
17. スクレーピングピストン（８）は、ピストンロッド（１１）によって案内され、該ピストンロッド（１１）は、ピストンロッドシール（１２）を有するピストンロッド案内部中を案内される、パイプラインシリンダ、特に絶縁シリンダ（７）を備える、塗装装置、特に静電塗装システムのための動作方法であって、該パイプラインシリンダ（７）は、該スクレーピングピストン（８）と該ピストンロッドシール（１２）との間で、洗浄剤または塗装材料を用いて洗浄される、
    ことを特徴とする動作方法。
18. ａ）前記洗浄が、定期的に実行され、および／または
    ｂ）前記ピストンロッドシールが、漏出室（２０）を取り囲む、少なくとも２つの、軸方向にずれたシール（１７、１８）を有し、該漏出室（２０）が洗浄される、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の動作方法。

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