JP2011025151A - 塗装装置の噴射量制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スプレーガンに吐出する塗料の流速を安定させて微流量の塗料を精度良く吐出できるようにする。
【解決手段】塗料供給タンク５１を昇降可能に設け、塗料供給タンク５１をスプレーガン５０よりも高い位置に調節することにより塗料供給タンク５１内の塗料ａを重力によってスプレーガン５０に供給し、塗料ａの一部をスプレーガン５０から吐出させて霧化用エア５５により噴射させると共に、スプレーガン５０から吐出されない塗料は回収配管５６により回収タンク５７に回収する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スプレーガンによって噴射する塗料の噴射量を精度良く調節できるようにした塗装装置の噴射量制御方法及び装置に関する。

例えば、シャフトに耐熱コーティング膜を形成するための塗装を行う場合には、アルミニウム等の金属粉が混入された塗料をシャフトに噴射して塗装膜を形成し、その後、焼付けを行って塗装膜をシャフトに一体化させている。この種の塗料には、目的に応じて種々の溶媒に金属粉を混合した水系、溶剤系のものがあり、例えば重量比で数十％の金属粉を含む高濃度のものもある。

上記したように金属粉が混入した塗料を用いてシャフトを塗装する際は、塗装後の焼付時に塗装膜がひび割れ等の問題を生じないように、薄く均一な厚さの塗装膜を形成することが厳しく要求されている。

しかし、金属粉が混入した塗料は、粉体が沈殿・分離し易く、そのために詰まりを生じ易いという問題がある。更に、特に水系の塗料の場合には塗布した際に液垂れを生じ易く、そのために少量ずつ噴射して薄い塗装膜を形成する必要がある。このため、前記シャフトを塗装する際には、１０μｍ以下程度の薄く均一な厚さになるように塗装を行って乾燥した後、この塗装・乾燥の作業を例えば６〜７回繰り返して重ね塗りすることにより５０〜６０μｍ前後の塗装膜を形成するようにしている。

上記したように、１０μｍ以下程度の薄い厚さの塗装膜を均一に形成するには、極めて微流量の塗料を安定して噴射できる塗装装置が必要である。

溶媒に粉体が混入された塗料を用いて塗装する塗装装置としては、塗料を循環供給することで粉体の沈殿を防ぐようにしたもの（特許文献１）、或いは、粉体と溶媒とを噴射直前に混合するようにしたもの（特許文献２）等がある。又、スプレーガンへ供給する塗料を循環させる際に、バイパス路を設けてバイパス流路の流量を絞ることで、スプレーガンへの塗料の流量を調整するようにしたもの（特許文献３）がある。

しかし、上記特許文献１〜３は、いずれも供給ポンプによってスプレーガンに塗料を供給するようにしているために、塗料の供給が脈動することが避けられず、前記したように微流量の塗料をスプレーガンから安定して吐出させることは困難である。

一方、図３は、本発明者等が実施した初期の塗装装置の一例を示すもので、塗料ａが装入された塗料供給タンク１には圧送用エア供給装置２からの圧送用エア３が電空レギュレータ等の供給側圧力設定器４を介して供給されており、塗料供給タンク１の塗料ａを圧送用エア３の圧力によって供給配管６を介しスプレーガン５に供給するようにしている。スプレーガン５に供給された塗料ａは、スプレーガン５に備えたニードル弁等の開閉手段１５によって一部がスプレーガン５に吐出され、吐出した塗料は霧化用エア供給装置１３から供給される霧化用エア１４により霧化されてスプレーガン５の先端５ａから噴射されるようになっている。一方、スプレーガン５に吐出されなかった残りの塗料ａ'は、戻り配管７により塗料回収タンク８に回収されるようになっている。上記塗料回収タンク８の上部は開口９により大気開放されている。

又、塗料供給タンク１と塗料回収タンク８には、攪拌用エア供給装置１１からの攪拌用エア１２により或いは電気的に回転されて前記塗料ａを攪拌することにより塗料の粉体が沈殿するのを防止するようにした攪拌機１０を設けている。

上記した如く、塗料供給タンクに圧送用エアを供給してエア圧力によって塗料をスプレーガンに供給するようにしたものとしては特許文献４がある。又、循環流路をスプレーガンの内部まで通すようにした循環式スプレーガンとしては特許文献５がある。

上記図３及び特許文献４、５の装置によれば、前記特許文献１〜３と比較するとスプレーガンから噴射される塗料の噴射量を安定させることができる。

特開２００４−３３０１１９号公報 特開２００３−０３３６８１号公報 特開平０６−０４７３３０号公報 特開２０００−３２５８３７号公報 特開２００６−０５５７３６号公報

図３及び特許文献４、５に示した装置において、圧送用エア３のエア圧力により塗料供給タンク１の塗料ａをスプレーガン５に供給して噴射させる際には、図４に実線で示すように、塗料供給タンク１の供給圧Ｐ１（塗料の循環速度と相関関係にある）の塗料ａは供給配管６及び戻り配管７を通る間に圧力が低下し、塗料回収タンク８に回収されると大気圧Ｐ０となる。そして、前記塗料供給タンク１の供給圧Ｐ１と大気圧Ｐ０との間における比較的高い吐出圧Ｐ２において塗料の一部がスプレーガン５から吐出されるようにしている。この吐出圧Ｐ２はスプレーガン５から吐出される塗料の吐出速度（流量）と相関関係にある。ここで、スプレーガン５による塗料の噴射量を制御するには、スプレーガン５に対する塗料の吐出圧を精度良く制御する必要がある。

従って、スプレーガン５から微流量の塗料を吐出するためには、破線Ａで示すように前記塗料供給タンク１の供給圧Ｐ１を低く設定して、スプレーガン５の吐出圧Ｐ２を低く調節することが必要になるが、このように供給圧Ｐ１を低く調節すると、スプレーガン５における塗料の吐出部の流速が小さくなるためにスプレーガン５における塗料の吐出圧が不安定になる問題がある。即ち、流速が小さくなると粉体が分離し易くなると共に、供給圧Ｐ１が低いことによって供給配管６の流路抵抗等による圧力の変動を受け易くなって塗料の吐出が不安定となり、特に微流量を吐出する際にはこの現象が更に顕著になるという問題があった。

このように、スプレーガン５に微流量の塗料を吐出する際に安定した吐出ができないことにより、スプレーガン５から微流量の塗料を噴射して薄い均一な塗装膜を精度良く形成することは困難であった。

本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、スプレーガンに吐出する塗料の流速を安定させて微流量の塗料を精度良く吐出させられるようにした塗装装置の噴射量制御方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、塗料供給タンクを昇降可能に設け、前記塗料供給タンクをスプレーガンよりも高い位置に調節することにより該塗料供給タンク内の塗料を重力によってスプレーガンに供給し、塗料の一部をスプレーガンから吐出させて霧化用エアにより噴射させると共に、スプレーガンから吐出されない塗料は回収配管により回収タンクに回収することを特徴とする塗装装置の噴射量制御方法、に係るものである。

上記塗装装置の噴射量制御方法において、前記塗料供給タンクの高さを種々変化させたときに、スプレーガンから吐出する塗料の吐出量を吐出量検出装置で計測することにより、塗料供給タンクの高さ位置とスプレーガンによる塗料の吐出量との関係を予め求めておき、求めた関係に基づき、スプレーガンによる目的吐出量が保持されるように塗料供給タンクを昇降させて高さを調整することは好ましい。

又、上記塗装装置の噴射量制御方法において、前記塗料回収タンクの塗料を前記塗料供給タンクに戻して循環使用することは好ましい。

又、上記塗装装置の噴射量制御方法において、前記塗料供給タンクに加圧エアを供給して、スプレーガンに供給する塗料の供給圧力を高めることは好ましい。

本発明は、塗料を収容する塗料供給タンクと、
塗料供給タンクに塗料供給配管を介して接続され、塗料供給タンクからの塗料の一部を吐出するようにしたスプレーガンと、
前記塗料供給タンクを昇降させてスプレーガンより高い位置に調節することにより塗料供給タンク内の塗料を重力によってスプレーガンに供給するようにしたタンク昇降装置と、
前記スプレーガンから吐出されない塗料を回収する回収タンクと、
を有することを特徴とする塗装装置の噴射量制御装置、に係るものである。

上記塗装装置の噴射量制御装置において、前記スプレーガンから吐出する塗料の吐出量を検出する吐出量検出装置と、前記塗料供給タンクの高さを種々変化させたときにスプレーガンから吐出する塗料の吐出量を前記吐出量検出装置で検出して入力することにより、塗料供給タンクの高さ位置とスプレーガンによる塗料の吐出量との関係を予め求めておき、スプレーガンによる目的吐出量の指令信号が入力されると、スプレーガンから目的吐出量の塗料が吐出されるようにタンク昇降装置に制御信号を発して塗料供給タンクの高さを調整する制御器とを備えることは好ましい。

又、上記塗装装置の噴射量制御装置において、前記塗料回収タンクの塗料を前記塗料供給タンクに戻す循環配管を有することは好ましい。

又、上記塗装装置の噴射量制御装置において、前記塗料供給タンクに加圧エアを供給して加圧する加圧エア供給手段を有することは好ましい。

本発明の塗装装置の噴射量制御方法及び装置によれば、塗料供給タンクをスプレーガンより高い位置に調節して該塗料供給タンク内の塗料を重力によってスプレーガンに供給し、塗料の一部をスプレーガンから吐出させて霧化用エアにより噴射させると共に、スプレーガンから吐出されない塗料は回収タンクに回収するようにしたので、重力によって供給される塗料は流速変動を生じることなく安定してスプレーガンに供給することができ、粉体が沈殿する問題を防止し、スプレーガンによる塗料の吐出が安定するという優れた効果を奏し得る。

更に、塗料供給タンクの高さ位置を調節してスプレーガンに供給する塗料の流速を調節するようにしたので、スプレーガンの塗料の吐出量に関連する吐出速度を任意に設定することができ、よって、スプレーガンから微流量の塗料を安定して精度良く吐出させて、微流量の塗料の噴射により薄い均一な塗装膜を精度良く形成できるという優れた効果を奏し得る。

本発明における塗装装置の一実施例を示すブロック図である。 本発明における塗装装置の他の実施例を示すブロック図である。 本発明者等が実施した初期の塗装装置の一例を示すブロック図である。 図３の塗装装置における塗料供給タンクの供給圧と、塗料回収タンク圧と、吐出圧の関係を示す線図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の塗装装置の一実施例を示すもので、図中５０は塗料ａを噴射して塗装を行うスプレーガン、５１はスプレーガン５０に塗料供給配管５２を介して塗料ａを供給するための塗料供給タンクであり、該塗料供給タンク５１はタンク昇降装置５３によりその高さ位置を任意に調節できるように支持されている。塗料供給配管５２はフレキシブル配管により構成されている。そして、タンク昇降装置５３によって塗料供給タンク５１の高さをスプレーガン５０よりも高い位置に調節すると、塗料供給タンク５１の塗料ａは重力によってスプレーガン５０に供給することができる。前記スプレーガン５０には図示しないニードル弁等の開閉手段が備えられており、塗料供給タンク５１から塗料供給配管５２を介して供給された塗料ａの一部はニードル弁が開けられたスプレーガン５０から吐出され、霧化用エア供給装置５４からの霧化用エア５５によって霧化され、スプレーガン５０の先端５０ａから噴射される。

又、前記スプレーガン５０に吐出されない大半の塗料ａ'は、回収配管５６を介して下部に設けた回収タンク５７で回収するようにしている。５８は回収タンク５７内の回収した塗料ａ'のレベルを計測するレベル計である。

更に、前記回収タンク５７内の塗料ａは、循環ポンプ５９を備えた循環配管６０により前記塗料供給タンク５１に循環して供給できるようにしている。５９ａは循環配管６０により循環される塗料ａの流量を検出する流量計である。前記塗料供給タンク５１と回収タンク５７には、内部の塗料ａを攪拌するための攪拌機５１ａ，５７ａが設けられている。

前記タンク昇降装置５３としては、電動シリンダ、油圧シリンダ等の塗料供給タンク５１の高さ位置を任意に調節できるものであればよいが、電動シリンダを用いるのが好ましい。

又、前記スプレーガン５０の塗料を噴射する先端５０ａの下部には、霧化用エア供給装置５４からの霧化用エア５５の供給が停止された状態において、スプレーガン５０から塗料を吐出させた時に落下する塗料の液滴Ｘの滴下を検出するようにした投光器６１と受光器６２からなる光センサ６３（吐出量検出装置）が設けてあり、この光センサ６３によって検出した液滴Ｘの滴下信号６３ａから制御器６４により、スプレーガン５０から吐出される塗料の吐出量を計測するようになっている。更に、前記スプレーガン５０の入口にはスプレーガン５０に供給する塗料ａの圧力を検出する圧力計６５が設けてあり、該圧力計６５で検出した圧力信号６５ａが前記制御器６４に入力されている。

タンク昇降装置５３によって塗料供給タンク５１の高さを調節することでスプレーガン５０入口の圧力計６５で検出される塗料ａの供給圧力を種々変化させたときに、スプレーガン５０から滴下する液滴Ｘの滴下間隔を光センサ（吐出量検出装置）６３で計測することにより、塗料供給タンク５１の高さ位置とスプレーガン５０による塗料ａの吐出量との関係を予め求めて、その関係が制御器６４に入力してあり、制御器６４は、任意の目的吐出量の指令信号Ｓが入力されると、目的吐出量が保持されるようにタンク昇降装置５３に制御信号Ｓ'を発して塗料供給タンク５１の高さ位置を自動的に制御するようになっている。

更に、図１では、前記塗料供給タンク５１、スプレーガン５０、回収タンク５７及び配管５２，５６，６０の洗浄を行うために、前記回収タンク５７に開閉弁６６を有する洗浄水流路６７によって洗浄水６８を供給するようにしており、更に、前記回収配管５６には３方弁６９を介して洗浄排水管７０を接続している。７１は排水タンクである。

図１では、前記スプレーガン５０、塗料供給タンク５１、タンク昇降装置５３、回収タンク５７、循環ポンプ５９及び排水タンク７１を防爆ブース７２内に備えるようにした場合を示している。従って、前記タンク昇降装置５３及び循環ポンプ５９には防爆仕様のものを用いている。

７３は前記防爆ブース７２の外部に備えたエアパネルであり、該エアパネル７３には、工場エア７４を取入れてドライヤ、エアフィルタ、ミストセパレータ等の浄化器７５等を経た後のエア７４'の一部を、圧力設定器７６、切換弁７７、流量計７８等を有する前記霧化用エア供給装置５４を介し、霧化用エア５５として前記スプレーガン５０に供給するようにしている。又、前記浄化器７５からのエア７４'の一部は圧力設定器７６、切換弁７７を介し、シリンダ駆動エア７９としてスプレーガン５０に供給することによりスプレーガン５０の図示しないニードル弁の開閉を制御するようになっている。

更に、前記浄化器７５からのエア７４'の一部は、圧力設定器７６、切換弁７７ａ，７ｂを介し、弁操作エア８０として前記開閉弁６６及び３方弁６９に供給して弁の切り換えを行うようになっている。

又、塗料供給配管５２における圧力計６５の上流には開閉弁８１が設けてあり、前記浄化器７５からのエア７４'の一部は、圧力設定器７６、切換弁７７を介し、弁操作エア８２として前記開閉弁８１に供給して弁の切り換えを行うようになっている。

一方、前記工場エア７４を取入れて浄化器７５'等を経たエア７４'は、圧力設定器７６、切換弁７７を介し、攪拌用エア８３として塗料供給タンク５１及び回収タンク５７に備えた攪拌機５１ａ，５７ａを駆動するようになっている。

以下に上記図１の実施例の作動を説明する。

塗料ａが収容された塗料供給タンク５１をタンク昇降装置５３を駆動してスプレーガン５０よりも高い位置に保持した状態において、弁操作エア８２により開閉弁８１を開作動すると、塗料供給タンク５１内の塗料ａは重力により塗料供給配管５２を介してスプレーガン５０に供給され、塗料ａの一部はスプレーガン５０から吐出されるようになる。

又、スプレーガン５０で吐出されなかった残りの塗料ａ'は回収配管５６により回収タンク５７に回収される。

このとき、タンク昇降装置５３によって塗料供給タンク５１の高さを調節することでスプレーガン５０入口の圧力計６５で検出される塗料ａの供給圧力を種々変化させたときに、スプレーガン５０から滴下する液滴Ｘの滴下間隔を光センサ（吐出量検出装置）６３で計測して、塗料供給タンク５１の高さ位置とスプレーガン５０からの塗料ａの吐出量との関係を予め求めて制御器６４に入力してあるので、制御器６４に目標吐出量の指令信号Ｓを入力すると、制御器６４は目標吐出量が保持される塗料供給タンク５１の高さ位置になるように、タンク昇降装置５３を自動的に制御する。

このように、スプレーガン５０から目標吐出量の塗料ａが吐出された状態で、霧化用エア供給装置５４からの霧化用エア５５をスプレーガン５０に供給すると、吐出された塗料は霧化されてスプレーガン５０の先端５０ａから噴射される。スプレーガン５０から塗料が安定して噴射された状態において塗装を行う。

上記したように、塗料供給タンク５１の塗料ａを重力によってスプレーガン５０に供給するようにしたので、塗料の沈殿や流路抵抗による脈動の問題を低減することができ、よって塗料供給配管５２内の塗料ａの流動が安定するので、スプレーガン５０から微流量の塗料を噴射させて薄い塗装膜を重ね塗りするような場合における塗装品質を大幅に向上することができる。

又、前記塗料供給タンク５１によってスプレーガン５０に供給される塗料ａの一部をスプレーガン５０から吐出させ、スプレーガン５０で吐出されない大半の塗料ａ'を回収タンク５７に導くことにより、スプレーガン５０に対する塗料ａの流動を安定せることができるが、一方、塗料供給タンク５１の塗料ａは短時間で減少してしまう。このため、循環ポンプ５９を駆動して回収タンク５７の塗料ａを前記塗料供給タンク５１に循環供給することにより、連続して塗装を行うことができる。循環ポンプ５９は連続運転してもよく、又は、回収タンク５７のレベル計５８にて検出される塗料のレベルが所定値になった時に運転するようにしてもよい。

循環ポンプ５９の運転によって回収タンク５７の塗料ａを塗料供給タンク５１に循環供給すると、塗料供給タンク５１内の塗料ａの量が増加するために塗料供給配管５２による塗料ａの供給圧力が増加するため、圧力計６５で検出される圧力に基づいて、前記制御器６４によって塗料供給タンク５１の高さ位置を補正することができる。

塗装作業が中断したときにおいても、前記循環ポンプ５９を運転して塗料ａを塗料供給タンク５１及びスプレーガン５０に循環させることにより、塗料ａの粉体が沈殿する問題を防止することができる。

塗装作業が終了した後に塗装装置を洗浄する際には、弁操作エア８０により開閉弁６６を開けて洗浄水流路６７により洗浄水６８を回収タンク５７に供給し、その後、循環ポンプ５９を駆動して回収タンク５７の洗浄水を循環配管６０により塗料供給タンク５１に導き、更に、塗料供給配管５２によりスプレーガン５０を経て回収タンク５７へ戻すことにより洗浄を行なう。その後、弁操作エア８０により３方弁６９を切り換え、循環ポンプ５９を駆動して回収タンク５７の洗浄水を循環配管６０により塗料供給タンク５１に導くと、洗浄水は、塗料供給配管５２によりスプレーガン５０及び３方弁６９を経た後、洗浄排水管７０介して排水タンク７１へ排水される。

図２は、本発明の塗装装置の他の実施例を示すものであり、図２では、図１に示した塗料供給タンク５１に蓋８４を備えることにより気密を保持できる構造とし、前記浄化器７５からのエア７４'の一部を圧力設定器７６、切換弁７７を介し加圧エア８５として前記塗料供給タンク５１に供給するようにした加圧エア供給手段８６を備えて、塗料供給タンク５１を加圧エア８５で加圧できるようにしている。

図２の実施例によれば、前記タンク昇降装置５３によって塗料供給タンク５１の高さ位置を変更することでスプレーガン５０に供給する塗料ａの供給圧力を重力で調整することに加えて、加圧エア８５の圧力によって塗料ａの供給圧力を更に高めることができる。このように、加圧エア８５の圧力によって塗料ａの供給圧力を高い圧力に設定することが容易に可能になる。

従って、タンク昇降装置５３による塗料供給タンク５１の昇降高さを小さくしても塗料ａの供給圧力を高めることができるため、タンク昇降装置５３を小型なものにすることができる。このとき、タンク昇降装置５３は供給圧力を微調整するためだけに用いることもできる。

尚、本発明は上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

５０ スプレーガン
５１ 塗料供給タンク
５２ 塗料供給配管
５３ タンク昇降装置
５５ 霧化用エア
５６ 回収配管
５７ 回収タンク
５９ 循環ポンプ
６０ 循環配管
６３ 光センサ（吐出量検出装置）
６４ 制御器
６５ 圧力計
８５ 加圧エア
８６ 加圧エア供給手段
ａ 塗料

Claims (8)

1. 塗料供給タンクを昇降可能に設け、前記塗料供給タンクをスプレーガンよりも高い位置に調節することにより該塗料供給タンク内の塗料を重力によってスプレーガンに供給し、塗料の一部をスプレーガンから吐出させて霧化用エアにより噴射させると共に、スプレーガンから吐出されない塗料は回収配管により回収タンクに回収することを特徴とする塗装装置の噴射量制御方法。
2. 前記塗料供給タンクの高さを種々変化させたときに、スプレーガンから吐出する塗料の吐出量を吐出量検出装置で計測することにより、塗料供給タンクの高さ位置とスプレーガンによる塗料の吐出量との関係を予め求めておき、求めた関係に基づき、スプレーガンによる目的吐出量が保持されるように塗料供給タンクを昇降させて高さを調整することを特徴とする請求項１に記載の塗装装置の噴射量制御方法。
3. 前記塗料回収タンクの塗料を前記塗料供給タンクに戻して循環使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の塗装装置の噴射量制御方法。
4. 前記塗料供給タンクに加圧エアを供給して、スプレーガンに供給する塗料の供給圧力を高めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の塗装装置の噴射量制御方法。
5. 塗料を収容する塗料供給タンクと、
   塗料供給タンクに塗料供給配管を介して接続され、塗料供給タンクからの塗料の一部を吐出するようにしたスプレーガンと、
   前記塗料供給タンクを昇降させてスプレーガンより高い位置に調節することにより塗料供給タンク内の塗料を重力によってスプレーガンに供給するようにしたタンク昇降装置と、
   前記スプレーガンから吐出されない塗料を回収する回収タンクと、
   を有することを特徴とする塗装装置の噴射量制御装置。
6. 前記スプレーガンから吐出する塗料の吐出量を検出する吐出量検出装置と、前記塗料供給タンクの高さを種々変化させたときにスプレーガンから吐出する塗料の吐出量を前記吐出量検出装置で検出して入力することにより、塗料供給タンクの高さ位置とスプレーガンによる塗料の吐出量との関係を予め求めておき、スプレーガンによる目的吐出量の指令信号が入力されると、スプレーガンから目的吐出量の塗料が吐出されるようにタンク昇降装置に制御信号を発して塗料供給タンクの高さを調整する制御器とを備えたことを特徴とする請求項５に記載の塗装装置の噴射量制御装置。
7. 前記塗料回収タンクの塗料を前記塗料供給タンクに戻す循環配管を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の塗装装置の噴射量制御装置。
8. 前記塗料供給タンクに加圧エアを供給して加圧する加圧エア供給手段を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の塗装装置の噴射量制御装置。

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