JP2014079701A - 静電塗装装置及びアース状態検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被塗物におけるアース状態の検査時間を短縮させるとともに、製造設備の小型化や簡素化、設備コストの低減を図る。
【解決手段】静電塗装装置１は、被塗物ＣＤに向けて塗料を噴射する塗装ガン２と、塗装ガン２に高電圧を印加する電圧印加装置４と、塗装ガン２を流れる電流を測定する電流測定装置５とを備える。被塗物ＣＤに対して塗料を噴射していない状態において、電圧印加装置４から高電圧が印加された塗装ガン２を被塗物ＣＤに対して間隔を隔てて配置するとともに、電流測定装置５により塗装ガン２を流れる電流を測定し、測定された電流に基づいて被塗物ＣＤのアース状態を検査する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、静電塗装装置に関し、より詳しくは、被塗物におけるアース状態の検査技術に関する。

静電塗装を行う場合には、被塗物のうち少なくとも塗料が塗布される部位（塗装面）が導電性を有することが必要である。そこで、樹脂部品等の絶縁性の高い被塗物に静電塗装を行うにあたっては、一般に、被塗物の構成材料にカーボンブラック等の導電性物質を混入させたり、被塗物の表面に導電性の被膜（導電プライマ）を形成したりすることで、被塗物に導電性が付与される。そして、静電塗装の際には、被塗物（塗布面）がアース（接地）される。

ところで、被塗物（塗装面）の各部において導電性能にバラツキが生じてしまうと、塗料の付着量にバラツキが生じてしまい、塗膜の厚さが不均一となってしまったり、塗膜に色ムラができてしまったりする。また、被塗物（塗装面）のアース接続が不確実であると、静電塗装時に被塗物（塗装面）に電荷が蓄積されてしまい、被塗物とこの周囲に配置された治具等との間でスパークが生じてしまうおそれがある。そのため、静電塗装を行う前に、被塗物におけるアース状態の良否が検査される。

従来、被塗物におけるアース状態を検査するための手法としては、所定の端子を被塗物（塗装面）に接触させ、被塗物の抵抗値を測定する手法が知られている。しかしながら、当該手法では、端子の接触に伴い被塗物に疵が付着してしまうおそれがある。そこで、被塗物に電荷を印加して帯電させた後、被塗物の表面電位を測定することで、被塗物に接触することなく、被塗物のアース状態を検査する手法が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。また、静電塗装を行う際に用いられる塗装ガンにより、被塗物に対する電荷の印加や表面電位の測定を行うことで、アース状態を検査するための専用の装置を不要とし、製造ラインの短縮や設備コストの低減等を図る技術も提案されている（例えば、特許文献２等参照）。

特開２００５−５８９９８号公報 特開２０１２−７１２２４号公報

ところで、上述の技術では、被塗物に対して電荷を印加する工程と、被塗物の表面電位を測定する工程との２つの工程を要する。そのため、被塗物におけるアース状態の検査に時間を要するおそれがある。これに対して、例えば、被塗物に対して電荷を印加する装置と、被塗物の表面電位を測定する装置とをそれぞれ別個に設ける（例えば、上記特許文献２に記載の技術では、塗装ガンを複数設ける）ことで、被塗物に対する電圧の印加と、表面電位の測定とを同時期に行い、検査時間の短縮を図ることが考えられる。ところが、この場合には、製造設備の大型化や複雑化、設備コストの増大を招いてしまうおそれがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、被塗物におけるアース状態の検査時間を著しく短縮させることができるとともに、製造設備の小型化や簡素化、設備コストの低減を図ることができる静電塗装装置及びアース状態検査方法を提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各手段につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．被塗物に向けて塗料を噴射する塗装ガンと、
当該塗装ガンに高電圧を印加する電圧印加装置とを備えた静電塗装装置であって、
前記塗装ガンを流れる電流を測定する電流測定装置を有し、
前記被塗物に対して塗料を噴射していない状態において、前記電圧印加装置から高電圧が印加された前記塗装ガンを前記被塗物に対して間隔を隔てて配置するとともに、前記電流測定装置により前記塗装ガンを流れる電流を測定し、
前記電流測定装置により測定された電流に基づいて、前記被塗物のアース状態を検査することを特徴とする静電塗装装置。

上記手段１によれば、専用の装置を用いることなく、塗装ガンを有する静電塗装装置により被塗物におけるアース状態が検査される。従って、製造設備の小型化や簡素化、設備コストの低減を図ることができる。

さらに、上記手段１によれば、電圧印加装置から塗装ガンに電圧を印加した状態で、電流測定装置により塗装ガンを流れる電流が測定され、測定された電流に基づいて被塗物のアース状態が検査される。すなわち、被塗物におけるアース状態の検査に用いられる電流が、塗装ガンに電圧を印加している際に取得されるように構成されており、塗装ガンに対する電圧の印加と塗装ガンを流れる電流の測定とが同時期に（つまり一工程で）行われるように構成されている。従って、被塗物におけるアース状態の検査時間を著しく短縮させることができ、生産性の向上を図ることができる。

また、上記手段１によれば、検査時間の短縮を図るにあたり、塗装ガンを複数設ける必要はない。従って、製造設備の小型化や簡素化、設備コストの低減を一層効果的に図ることができる。

尚、静電塗装を安定的に行うべく、塗装時において、塗装ガンを流れる電流を測定することがあるが、塗装時において塗装ガンを流れる電流は、塗料や塗装軌跡等の影響により大きく変動する。従って、塗装時に塗装ガンを流れる電流に基づいて被塗物のアース状態を検査すると、検査精度が著しく低下してしまうおそれがある。これに対して、非塗装時において塗装ガンを流れる電流は、塗料や塗装軌跡等の影響による変動がない。従って、上記手段１のように、被塗物に塗料を噴射していない状態において塗装ガンを流れる電流に基づいて被塗物のアース状態を検査することで、良好な検査精度を実現することができる。

手段２．前記電流測定装置により前記塗装ガンを流れる電流を測定する際における前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が、前記塗装ガンにより前記被塗物を塗装する際における前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離よりも小さくされることを特徴とする手段１に記載の静電塗装装置。

上記手段２によれば、被塗物のアース状態が正常であるときに塗装ガンを流れる電流と、被塗物のアース状態に異常があるときに塗装ガンを流れる電流との差をより確実に大きくすることができる。従って、被塗物におけるアース状態の正常・異常をより容易に判別することができ、アース状態の検査精度を一層向上させることができる。

手段３．前記電流測定装置により前記塗装ガンを流れる電流を測定する際において、前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とされることを特徴とする手段１又は２に記載の静電塗装装置。

上記手段３によれば、塗装ガン及び被塗物間の距離が４０ｍｍ以上とされている。従って、被塗物の配置位置にずれが生じた場合などにおいて、塗装ガンが被塗物に接触してしまったり、塗装ガンと被塗物の周囲に位置する治具等との間でスパークが生じてしまったりすることをより確実に防止できる。その結果、アース状態の検査をより精度よく行うことができる。

また、上記手段３によれば、塗装ガン及び被塗物間の距離が１００ｍｍ以下とされているため、アース状態が正常であるときに塗装ガンを流れる電流と、アース状態に異常があるときに塗装ガンを流れる電流との差を十分に大きくすることができる。これにより、アース状態の検査精度をより一層高めることができる。

手段４．前記電流測定装置により前記塗装ガンを流れる電流を測定する際において、前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が６０ｍｍ以上８０ｍｍ以下とされることを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の静電塗装装置。

上記手段４によれば、塗装ガン及び被塗物間の距離が６０ｍｍ以上とされているため、被塗物に対する塗装ガンの接触や塗装ガン及び治具等間におけるスパークの発生を極めて効果的に防止することができる。

また、上記手段４によれば、塗装ガン及び被塗物間の距離が８０ｍｍ以下とされているため、アース状態が正常であるときに塗装ガンを流れる電流と、アース状態に異常があるときに塗装ガンを流れる電流との差をより一層増大させることができる。その結果、検査精度の更なる向上を図ることができる。

手段５．被塗物に向けて塗料を噴射する塗装ガンと、当該塗装ガンに電圧を印加する電圧印加装置とを備えた静電塗装装置により、前記被塗物のアース状態を検査するアース状態検査方法であって、
前記電圧印加装置から電圧が印加された前記塗装ガンを前記被塗物に対して間隔を隔てて配置した際に前記塗装ガンを流れる電流を測定し、測定された電流に基づいて前記被塗物のアース状態を検査することを特徴とするアース状態検査方法。

上記手段５によれば、上記手段１と同様の作用効果が奏されることとなる。

手段６．前記塗装ガンを流れる電流を測定する際における前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が、前記塗装ガンにより前記被塗物を塗装する際における前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離よりも小さくされることを特徴とする手段５に記載のアース状態検査方法。

上記手段６によれば、上記手段２と同様の作用効果が奏されることとなる。

手段７．前記塗装ガンを流れる電流を測定する際において、前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とされることを特徴とする手段５又は６に記載のアース状態検査方法。

上記手段７によれば、上記手段３と同様の作用効果が奏されることとなる。

手段８．前記塗装ガンを流れる電流を測定する際において、前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が６０ｍｍ以上８０ｍｍ以下とされることを特徴とする手段５乃至７のいずれかに記載のアース状態検査方法。

上記手段８によれば、上記手段４と同様の作用効果が奏されることとなる。

静電塗装装置の構成を示す模式図である。 塗装ガンやロボットアーム等の構成を示す模式図である。 被塗物のアース状態を検査する際の塗装ガン等を示す模式図である。 電流測定装置により測定された電流や被塗物のアース状態を判定する際に用いられる閾値電流を示すグラフである。 被塗物に対して塗装を施す際における塗装ガンと被塗物との間の距離等を示す模式図である。

以下に、一実施形態について図面を参照して説明する。静電塗装装置１は、少なくとも塗装面が導電性を有する被塗物ＣＤに対して静電塗装を行うものであり、図１及び図２に示すように、１つの塗装ガン２と、これを支持するロボットアーム３と、電圧印加装置４と、電流測定装置５とを備えている。尚、本実施形態において、正常な被塗物ＣＤの塗装面には、導電性物質を有してなる導電プライマが設けられている。

塗装ガン２は、被塗物ＣＤに対して塗料を噴射するものであり、ベルカップ２１を備えている。また、塗装ガン２は、ベルカップ２１を図示しない駆動手段（例えば、エアモータ等）により回転させることで、ベルカップ２１の内面に展延させた液体塗料を遠心力で微粒化させることができる回転霧化型のものである。

ロボットアーム３は、その一端部が基台部３３に回動可能に連結された上下アーム３１と、その一端部が前記上下アーム３１の他端部に回動可能に連結された水平アーム３２とを備えている。また、水平アーム３２の他端部には塗装ガン２が設けられており、上下アーム３１及び水平アーム３２を各回動支点にて回動させることで、被塗物ＣＤに対して塗装ガン２を相対移動させることができるようになっている。

加えて、水平アーム３２は、直列的に連結された第１アーム部３２１、第２アーム部３２２、及び、第３アーム部３２３を備えている。そして、第１アーム部３２１には、２つの屈折部３２１Ａ，３２１Ｂが設けられており、第１アーム部３２１は、各屈折部３２１Ａ，３２１Ｂにおいて屈折可能とされている。さらに、水平アーム３２の他端部には、第１アーム部３２１と塗装ガン２とを連結する円筒状の連結筒３２４が設けられており、連結筒３２４は、第１アーム部３２１に対して自身の中心軸を回転軸として回転可能とされている。第１アーム部３２１の屈折角度、及び、連結筒３２４の回転量のそれぞれを調節することで、被塗物ＣＤに対する塗装ガン２の向きを調節可能となっている。

電圧印加装置４は、塗装ガン２に印加する高電圧を発生させるものであり、電圧発生部４１と、電圧昇圧部４２とを備えている。

電圧発生部４１は、塗装ガン２に印加する高電圧の元となる電圧を発生させるものであり、発生させた電圧は、電圧昇圧部４２へと入力されるようになっている。電圧昇圧部４２は、電圧発生部４１から入力された電圧を昇圧し、伝送ケーブル４３を介して塗装ガン２へと高電圧を印加する。尚、電圧印加装置４は、ＣＰＵやＲＡＭ等を有する制御装置６により制御されており、塗装ガン２に対する印加電圧を調節可能とされている。

電流測定装置５は、電圧昇圧部４２の下流に設けられており、塗装ガン２を流れる電流（本実施形態では、伝送ケーブル４３を流れる電流）を測定する。また、電流測定装置５により測定された電流は制御装置６へと出力されるようになっている。

制御装置６は、塗装ガン２に対する印加電圧や電圧の印加タイミングを決定するとともに、電流測定装置５により測定された電流（電流値）に基づいて、被塗物ＣＤ（本実施形態では、被塗物ＣＤの表面に形成された導電プライマ）のアース状態を検査する。

被塗物ＣＤのアース状態の検査手法について詳述すると、まず、被塗物ＣＤに導電プライマが設けられた後、塗装ガン２により被塗物ＣＤに対して静電塗装を施す前の段階（被塗物ＣＤに塗料を噴射していない状態）において、図３に示すように、塗装ガン２を所定のコンベアＣＮ上に搭載された被塗物ＣＤに対して間隔を隔てて配置する。このとき、塗装ガン２及び被塗物ＣＤ間の距離Ｌ１は、４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下（より好ましくは、６０ｍｍ以上８０ｍｍ以下）とされている。尚、通常、被塗物ＣＤ（導電プライマ）は、アースクリップＥＣによりコンベアＣＮと電気的に接続されており、被塗物ＣＤ（導電プライマ）は接地されている。

次いで、図３に示すように、電圧印加装置４から塗装ガン２に対する負極性の高電圧（例えば、−５０ｋＶであり、−６０ｋＶ以上−４０ｋＶ以下が好ましい）の印加と印加の解除とを繰り返しつつ、予め設定された所定の軌跡（本実施形態では、導電プライマの表面全域上を通過する軌跡）にて、塗装ガン２を被塗物ＣＤに対して相対移動させる。そして、電流測定装置５により、塗装ガン２に高電圧が印加されているときに塗装ガン２を流れる電流が測定される。尚、塗装ガン２を相対移動させる際に、塗装ガン２及び被塗物ＣＤ間の距離は、上述した距離Ｌ１に維持される。

電流測定装置５により測定された電流（電流値）は、制御装置６に入力され、制御装置６は、入力された電流に基づいて、被塗物ＣＤにおけるアース状態を判定する。

詳述すると、被塗物ＣＤ（導電プライマ）が正常にアースに接続されるとともに、導電プライマが正常に形成されている場合には、塗装ガン２により被塗物ＣＤに対して印加された電荷は、導電プライマを介してアース側へと流れる。従って、塗装ガン２及び被塗物ＣＤ（導電プライマ）間の電位差が比較的大きくなり、塗装ガン２からの放電量も比較的大きくなる。そのため、塗装ガン２を流れる電流は比較的大きなものとなる。この点を踏まえて、制御装置６は、図４に示すように、電流測定装置５により測定された電流（電流値）の最大値が予め設定された所定の閾値電流ＴＩ（μＡ）以上であった場合に、被塗物ＣＤのアース状態が正常であると判定する。

一方で、被塗物ＣＤ（導電プライマ）のアース接続に異常が生じている場合（例えば、アースクリップＥＣが取付けられていない場合や、アースクリップＥＣに対する絶縁性塗料の付着等により被塗物ＣＤ及びアース間の導電性が低下している場合）や、導電プライマが正常に設けられていない場合（例えば、導電プライマが形成されていない場合）には、塗装ガン２により被塗物ＣＤに対して印加された電荷は、被塗物ＣＤに留まることとなる。従って、塗装ガン２及び被塗物ＣＤ間の電位差が比較的小さくなり、塗装ガン２からの放電量も比較的小さくなる。そのため、塗装ガン２を流れる電流は比較的小さなものとなる。この点を考慮して、制御装置６は、電流測定装置５により測定された電流（電流値）の最大値が前記閾値電流ＴＩ未満であった場合に、被塗物ＣＤのアース状態に異常があると判定する。尚、本実施形態では、制御装置６により被塗物ＣＤのアース状態に異常があると判定された場合、所定の報知装置（図示せず）により、アース状態に異常がある旨が作業者等に報知されるようになっている。

また、本実施形態では、上述のように、電流測定装置５により塗装ガン２を流れる電流を測定する際における、塗装ガン２及び被塗物ＣＤ間の距離Ｌ１は、４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下（より好ましくは、６０ｍｍ以上８０ｍｍ以下）とされているが、距離Ｌ１をこの範囲としたのは、次の理由による。

すなわち、表１に示すように、塗装ガン２に対する印加電圧、及び、塗装ガン２及び被塗物ＣＤ間の距離Ｌ１を種々変更した場合において、被塗物ＣＤのアース状態が正常であるときに塗装ガン２を流れる電流と、被塗物ＣＤのアース状態に異常があるときに塗装ガン２を流れる電流との差（電流差）を求めた。

このとき、距離Ｌ１を４０ｍｍ以上とすることで、電流差が極端に大きくなってしまうことを抑制できるため、塗装ガン２及び被塗物ＣＤの周囲に位置する治具間におけるスパークの発生を十分に抑制することができ、距離Ｌ１を６０ｍｍ以上とすることで、電流差の過度の増大をより確実に抑制でき、スパークの発生をより一層確実に防止することができた。この結果から、本実施形態では、距離Ｌ１が４０ｍｍ以上（より好ましくは、６０ｍｍ以上）とされている。また、距離Ｌ１を１００ｍｍ以下とすることで、電流差を３０μＡ以上とすることができ、被塗物ＣＤにおけるアース状態の良否判断が容易となり、距離Ｌ１を８０ｍｍ以下とすることで、電流差を４０μＡ以上とすることができ、アース状態の良否判断がより一層容易となることが分かった。この結果を踏まえて、本実施形態では、距離Ｌ１が１００ｍｍ以下（より好ましくは、８０ｍｍ以下）とされている。

さらに、本実施形態において、距離Ｌ１は、図５に示すように、塗装ガン２により静電塗装を施す際における塗装ガン２及び被塗物ＣＤ間の距離Ｌ２（例えば、１５０ｍｍ〜２００ｍｍ）よりも小さなものとされている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、専用の装置を用いることなく、塗装ガン２を有する静電塗装装置１により被塗物ＣＤにおけるアース状態が検査される。従って、製造設備の小型化や簡素化、設備コストの低減を図ることができる。

さらに、本実施形態では、被塗物ＣＤにおけるアース状態の検査に用いられる電流が、塗装ガン２に電圧を印加している際に取得されるように構成されており、塗装ガン２に対する電圧の印加と塗装ガン２を流れる電流の測定とが同時期に（つまり一工程で）行われるように構成されている。従って、被塗物ＣＤにおけるアース状態の検査時間を著しく短縮させることができ、生産性の向上を図ることができる。

また、検査時間の短縮を図るにあたり、塗装ガン２を複数設ける必要がないため、製造設備の小型化や簡素化、設備コストの低減を一層効果的に図ることができる。

加えて、本実施形態では、距離Ｌ１が距離Ｌ２よりも小さなものとされているため、被塗物ＣＤのアース状態が正常であるときに塗装ガン２を流れる電流と、被塗物ＣＤのアース状態に異常があるときに塗装ガン２を流れる電流との差をより確実に大きくすることができる。従って、被塗物ＣＤにおけるアース状態の正常・異常をより容易に判別することができ、アース状態の検査精度を一層向上させることができる。

さらに、距離Ｌ１が４０ｍｍ以上（より好ましくは、６０ｍｍ以上）とされているため、被塗物ＣＤの配置位置にずれが生じた場合などにおいて、塗装ガン２が被塗物ＣＤに接触してしまったり、塗装ガン２と被塗物ＣＤの周囲に位置する治具等との間でスパークが生じてしまったりすることをより確実に防止できる。その結果、アース状態の検査をより精度よく行うことができる。

また、距離Ｌ１が１００ｍｍ以下（より好ましくは、８０ｍｍ以下）とされているため、アース状態が正常であるときに塗装ガン２を流れる電流と、アース状態に異常があるときに塗装ガン２を流れる電流との差を一層大きくすることができる。これにより、アース状態の検査精度をより一層高めることができる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、電流測定装置５により測定された電流の最大値を判定基準として被塗物ＣＤのアース状態が検査されているが、必ずしも最大値を判定基準としなくてもよい。従って、例えば、測定された電流の平均値に基づいて、被塗物ＣＤのアース状態を検査することとしてもよい。

（ｂ）上記実施形態において、静電塗装装置１は、１つの塗装ガン２を備えているが、２つ以上の塗装ガン２を備えていてもよい。

（ｃ）上記実施形態では、電圧印加装置４及び電流測定装置５が別体とされているが、両者を一体としてもよい。従って、例えば、電圧印加装置４が、電流測定装置５の機能を有することとしてもよい。

１…静電塗装装置、２…塗装ガン、４…電圧印加装置、５…電流測定装置、ＣＤ…被塗物。

Claims (8)

1. 被塗物に向けて塗料を噴射する塗装ガンと、
   当該塗装ガンに高電圧を印加する電圧印加装置とを備えた静電塗装装置であって、
   前記塗装ガンを流れる電流を測定する電流測定装置を有し、
   前記被塗物に対して塗料を噴射していない状態において、前記電圧印加装置から高電圧が印加された前記塗装ガンを前記被塗物に対して間隔を隔てて配置するとともに、前記電流測定装置により前記塗装ガンを流れる電流を測定し、
   前記電流測定装置により測定された電流に基づいて、前記被塗物のアース状態を検査することを特徴とする静電塗装装置。
2. 前記電流測定装置により前記塗装ガンを流れる電流を測定する際における前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が、前記塗装ガンにより前記被塗物を塗装する際における前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離よりも小さくされることを特徴とする請求項１に記載の静電塗装装置。
3. 前記電流測定装置により前記塗装ガンを流れる電流を測定する際において、前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電塗装装置。
4. 前記電流測定装置により前記塗装ガンを流れる電流を測定する際において、前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が６０ｍｍ以上８０ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の静電塗装装置。
5. 被塗物に向けて塗料を噴射する塗装ガンと、当該塗装ガンに電圧を印加する電圧印加装置とを備えた静電塗装装置により、前記被塗物のアース状態を検査するアース状態検査方法であって、
   前記電圧印加装置から高電圧が印加された前記塗装ガンを前記被塗物に対して間隔を隔てて配置した際に前記塗装ガンを流れる電流を測定し、測定された電流に基づいて前記被塗物のアース状態を検査することを特徴とするアース状態検査方法。
6. 前記塗装ガンを流れる電流を測定する際における前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が、前記塗装ガンにより前記被塗物を塗装する際における前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離よりも小さくされることを特徴とする請求項５に記載のアース状態検査方法。
7. 前記塗装ガンを流れる電流を測定する際において、前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項５又は６に記載のアース状態検査方法。
8. 前記塗装ガンを流れる電流を測定する際において、前記塗装ガン及び前記被塗物間の距離が６０ｍｍ以上８０ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のアース状態検査方法。

Images