JP2016059884A - 塗装方法及び塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
色替塗装における色替洗浄の際に、塗料流路内に充填されている残塗料を再利用することにより、塗料の無駄を低減する。
【解決手段】
塗料室（２２）に塗料を充填したカートリッジ（３）を塗料霧化機構（１１）が形成された塗装機本体（２）に装着し、塗料室（２２）を陽圧にしてカートリッジ（３）から圧し出された塗料を塗装機本体（２）に形成された塗料流路（１３）を通って塗料霧化機構（１１）に送給して塗装を行い、塗装終了後にカートリッジ（３）を交換して塗装を繰り返し行う塗装方法において、塗装終了後、使用済カートリッジ（３）を取り外す前に、塗料室（２２）を陰圧にして塗料流路（１３）に残る塗料をカートリッジ（３）内に吸引する吸引工程を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンベアなどにより連続的に搬送されてくる自動車ボディその他のワークに対して、各ワークごとに指定された塗色の塗料で塗装する塗装装置に関する。

自動車ボディ等の塗装では、環境保護及び公害防止の観点から塗装工程において大量に発生する揮発性有機溶剤を削減することが要請されており、その対策として、有機溶剤を使用した塗料（塗布材）に替えて水性塗料による塗装が行われている。

水性塗料を無駄なく使用するためには、塗着効率の高い静電塗装機（塗布機）で塗装するのが好ましいが、水性塗料は電気抵抗が低く、塗料供給系を流れる塗料を介して静電塗装機の回転霧化頭とアース側が導通しやすいため、塗料供給系全体に絶縁対策を施して、回転霧化頭に印加される−４５〜９０ｋＶの高電圧がリークするのを防止しなければならない。

このため従来より、塗料を充填したカートリッジを塗装機本体に着脱可能に装着し、塗料供給系と塗装機を物理的に切り離した状態でカートリッジから塗料を圧し出して塗装することにより、水性塗料を静電塗装するために塗装機に高電圧を印加する場合でも、塗料供給系を介した高電圧のリークを防止することが提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、この種の塗装機は、個々のカートリッジに異なる塗色の塗料が充填されており、これを共通の塗装機本体に装着して使用するため、色替えするたびに塗装機本体内の塗料流路を洗浄しなければならず、その際に、塗料の無駄を生ずるという問題があった。

図４は、このような従来の塗装機による塗装方法を示す説明図であり、塗装機５１は、先端側に回転霧化頭（塗料霧化機構）５２を備えた塗装機本体５３の後端側にカートリッジ５４が着脱可能に装着されて成る。

塗装機本体５３には、回転霧化頭５２を回転駆動するエアモータ５５が内蔵されると共に、エアモータ５５の管状回転軸５６には先端から回転霧化頭５２内に塗料を吐出する塗料ノズル（塗料流路）５７が挿通され、当該ノズル５７の後端が塗装機本体５３の後端面に開口されるシャッターバルブ５８に接続されている。
シャッターバルブ５８は、カートリッジ５４から供給される塗料と、塗装機本体５３の外周面に形成された洗浄液ポート６０から洗浄液流路６１を介して供給される洗浄液とを、塗料ノズル５７に対して切換供給できるようになっている。

カートリッジ５４の内部空間は、パウチパック（可動壁）６２で形成された塗料バッグ（塗料室）６３と、当該塗料バッグ６３の外側空間の作動液室６４とに仕切られている。
また、塗装機本体５３のシャッターバルブ５８に対向する位置に、塗料バッグ６３から圧し出された塗料を、塗料ノズル５７に流入させる塗料ポート６５が形成され、当該塗料ポート６５には塗装機本体５３に係合されたときに機械的に開弁される塗料バルブ６６が設けられている。
さらに、作動液室６４には塗装機本体５３を経由して外部から作動液を供給する作動液流路６７が接続されており、当該流路６７の塗装機本体５３側及びカートリッジ５４側の接続口には、カートリッジ５４の装着時にのみ開き、取り外した時に閉塞されるコネクタバルブ６８、６９が設けられている。

このような従来の塗装機５１で塗装する場合、図４（ａ）に示すように、ロボットアームなどに取り付けられた塗装機本体５３に、塗料充填済のカートリッジ５４を装着する。
このとき、図４（ｂ）に示すように、コネクタバルブ６８、６９が開いて外部から作動液室６４に至る作動液流路６７が導通され、シャッターバルブ５８が開口された状態で塗料ノズル５７がカートリッジ５４の塗料ポート６５に接続される。
ここで、−４５〜９０ｋＶの高電圧を印加した回転霧化頭５２をエアモータ５５により高速回転駆動させると同時に、作動液流路６７を介して作動液室６４に作動液を供給すると、作動液室６４の内圧が高まって塗料バッグ６３が圧し潰され、塗料バッグ６３から圧し出された塗料が、塗料バルブ６６−塗料ポート６５−塗料ノズル５７を通り回転霧化頭５２に供給され、回転霧化頭５２で微粒化されて静電霧化される。
したがって、ワークを反対極性（例えば、アース電位）に維持することにより、帯電塗料粒子がワーク表面に静電付着して塗装される。

塗装が終了した時点では、図４（ｃ）に示すように、使用済カートリッジ５４は塗料バッグ６３が圧し潰されて塗料が空になっているので、後続のワークについて塗装する場合は充填済カートリッジ５４ａに交換する必要があり、また、前色塗料と異なる次色塗料で塗装する場合には色替洗浄を行う。

この色替洗浄の工程では、図４（ｄ）に示すように使用済みカートリッジ５４を外し、塗料ノズル後端のシャッターバルブ５８が閉じるので、この状態で図４（ｅ）に示すように、洗浄液ポート６０から洗浄液を供給する。
洗浄液は、塗料ノズル５７内を通り回転霧化頭５２から噴霧されるので、これらに残る前色塗料が洗浄除去されることとなり、次色塗料の塗装時にコンタミ（色交じり）を生じないように、前色塗料を洗浄する。
そして、洗浄終了後に、図４（ｆ）に示すように、次色塗料が充填されたカートリッジ５４ａを塗装機本体５３に装着し、後続ワークの到来を待って再び塗装を行う。

このような手順で連続して搬送されるワークに色替塗装する場合、前色塗料の塗装が終了した時点では、塗料ノズル５７内には前色塗料が残塗料として隙間なく充填されているので、色替洗浄することにより塗料ノズル５７内の残塗料がすべて廃棄されることとなり、その分塗料が無駄になるという問題があった。

特開２００６−３３４５４９号公報

そこで本発明は、色替塗装における色替洗浄の際に、塗料流路内に充填されている残塗料を再利用することにより、塗料の無駄を低減することを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本発明は、塗料室に塗料を充填したカートリッジを塗料霧化機構が形成された塗装機本体に装着する塗装準備工程と、塗料室を陽圧にしてカートリッジから塗料を圧し出し、塗装機本体に形成された塗料流路を通って塗料霧化機構に送給して塗装する塗装工程と、塗装工程終了後に使用済カートリッジを取り外して、充填済カートリッジを装着して塗装を繰り返し行う塗装方法において、塗装工程終了後、使用済カートリッジを取り外す前に、塗料室を陰圧にして塗料流路に残る塗料をカートリッジ内に吸引する吸引工程を備えたことを特徴とする。

また、塗料室に塗料を充填したカートリッジが、塗料霧化機構を備えた塗装機本体に着脱可能に装着され、塗料室を陽圧にする陽圧生成手段により、カートリッジから圧し出された塗料を塗装機本体に形成された塗料流路を通って塗料霧化機構に送給して塗装し、塗装終了後に使用済カートリッジを取り外して充填済カートリッジを装着し繰り返し塗装を行う塗装装置において、塗装終了後、使用済みカートリッジを取り外す前に、塗料室を陰圧にして塗料流路に残る塗料をカートリッジ内に吸引させる陰圧生成手段を備えたことを特徴とする。

本発明の塗装方法によれば、コンベアにより順次搬送されるワークに対して色替塗装を行う際に、塗装準備工程で塗料室に塗料を充填したカートリッジを塗装機本体に装着し、塗装工程で塗料室を陽圧にしてカートリッジから塗料を圧し出し、塗装機本体に形成された塗料流路を通って塗料霧化機構に送給して塗装を行い、塗装終了後、使用済カートリッジを次色塗料が充填された充填済カートリッジに交換して、後続のワークに対し次色塗料の塗装を行う。

そして、塗装工程終了後、使用済カートリッジを取り外す前に、塗料室を陰圧にして塗料流路に残る塗料をカートリッジ内に吸引する吸引工程を備えている。
これにより、塗料流路に残る塗料は使用済カートリッジに戻されて、取り外された後、同色塗料が充填されて充填済みカートリッジとして再利用に供されるので、塗料の無駄が軽減される。

本発明に係る塗装装置を示す説明図。 本発明に係る塗装方法を示す説明図。 本発明に係る他の塗装装置を示す説明図。 従来の塗装方法を示す説明図。

本例では、色替塗装における色替洗浄の際に、塗料流路内に充填されている残塗料を再利用することにより、塗料の無駄を低減するという目的を達成するために、塗料室に塗料を充填したカートリッジを塗料霧化機構が形成された塗装機本体に装着する塗装準備工程と、塗料室を陽圧にしてカートリッジから塗料を圧し出し、塗装機本体に形成された塗料流路を通って塗料霧化機構に送給して塗装する塗装工程と、塗装工程終了後に使用済カートリッジを取り外して、充填済カートリッジを装着して塗装を繰り返し行う塗装方法において、塗装工程終了後、使用済カートリッジを取り外す前に、塗料室を陰圧にして塗料流路に残る塗料をカートリッジ内に吸引する吸引工程を備えた。

図１に示す塗装装置１は、塗装機本体２にカートリッジ３が着脱可能に装着されて成る塗装機４と、これに作動液及びオペレートエアを供給する作動液供給系５及びオペレートエア供給系６を備えている。

塗装機本体２には、その先端側に塗料を回転霧化する回転霧化頭（塗料霧化機構）１１が取り付けられ、その内部には、回転霧化頭１１を回転駆動するエアモータ１２が内蔵されると共に、回転霧化頭１１内に塗料を吐出する塗料ノズル（塗料流路）１３がエアモータ１２の管状回転軸１４に挿通され、当該ノズル１３の後端が塗装機本体２の後端面に開口された塗料流入ポート１５に接続されている。
また、塗料ノズル１３の後端側には、その側面からノズル内に洗浄液を供給する洗浄液バルブ１６が配されており、塗装機本体２の外周面に形成された洗浄液ポート１７が洗浄液流路１８を介して洗浄液バルブ１６に接続されている。

カートリッジ３の内部空間は、パウチパック（可動壁）２１で形成された塗料バッグ（塗料室）２２と、当該塗料バッグ２３の外側空間の作動液室２３とに仕切られている。
また、塗装機本体２の塗料流入ポート１５に対向する位置には、塗料流入ポート１５と接続される塗料流出ポート２４が形成され、当該流出ポート２４には塗装機本体２に形成されたエア配管２５を経由して供給されるオペレートエアにより開閉操作される塗料バルブ２６が設けられている。
さらに、作動液室２３には塗装機本体２を経由して外部から作動液を供給する作動液流路２７が接続されており、当該流路２７の塗装機本体２側及びカートリッジ３側の接続口には、カートリッジ３の装着時にのみ開き、取り外した時に閉塞されるコネクタバルブ２８、２９が設けられている。

本例の作動液供給系５は、塗料バッグ２２内を陽圧にする陽圧生成手段と、塗料バッグ２２内を陰圧にする陰圧生成手段を兼用しており、具体的には、前記作動液流路２７に連通する作動液配管３１に正逆方向に送液可能な送液ポンプ３２が介装されている。
この送液ポンプ３２を正方向運転して、作動液を作動液供給源（図示せず）から作動液室２３に向かって正方向に送液することにより、作動液の圧力が塗料バッグ２２の周囲に作用するので、塗料バッグ２２が潰されて陽圧となり、塗料バッグ２２内の塗料が圧し出される。
また、送液ポンプ３２を逆方向運転して、作動液を作動液室２３から作動液供給源（図示せず）に向かって逆方向に送液すると、作動液室２３の圧力が低くなるので、塗料バッグ２２が膨らんで陰圧となり、塗料バルブ２６を開いておけば塗料ノズル１３内の塗料が塗料バッグ２２内に吸い戻される。

また、オペレートエア供給系６は、前記エア配管２５に接続される圧縮エア供給路３３にオンオフバルブ３４が介装され、オンオフバルブ３４が開成されると圧縮エア供給路３３が導通されてオペレートエアが塗料バルブ２６に供給され、塗料バルブ２６を開く。
本例では、塗装を行うときに、作動液を作動液室２３に供給すると同時にオンオフバルブ３４が開成されて、これによって塗料バルブ２６が開かれるので、塗料バッグ２２から圧し出された塗料が回転霧化頭１１に送給される。
また、塗装終了後、作動液を作動液室２３から作動液供給源（図示せず）に向かって逆方向に送液するときにオンオフバルブ３４を開成すると、これによって塗料バルブ２６が開かれ、作動液室２３の圧力の低下に伴って、塗料バッグ２２が膨らんで陰圧となったときに塗料ノズル１３内の塗料が塗料バッグ２２内に吸い戻される。

なお、図１に示すように、切換バルブ３５により作動液配管３１を往路配管３６と復路配管３７に分岐させ、往路配管３６及び復路配管３７のそれぞれに送液ポンプ３８及び３９を介装させた作動液供給系５Ａを、前記作動液供給系５に替えて用いてもよい。
この場合、往路配管３６に介装された送液ポンプ３８が陽圧生成手段となり、復路配管３７に介装された送液ポンプ３９が陰圧生成手段となる。

以上が本発明に係る塗装装置１の一例であって、次にこれを用いた塗装方法について、図２（ａ）〜（ｆ）に基づき説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、塗料を塗料バッグ２２に充填したカートリッジ３を、ロボットアームなどに取り付けられた塗装機本体２に装着して塗装機４をセットする塗装準備工程を行う。

次いで、この塗装機４を所定の塗装位置に移動させ、ワークが到来するのを待って、塗装工程を行う。
このとき、図２（ｂ）に示すように、−４５〜９０ｋＶの高電圧を印加した回転霧化頭１１をエアモータ１２により回転駆動させ、作動液供給系５により作動液を作動液室２３に供給すると同時に、オペレートエア供給系６のオンオフバルブ３４を開成し、塗料バルブ２６を開くと、作動液室２３に供給された作動液の圧力で塗料バッグ２２が圧し潰されて、塗料バッグ２２が陽圧となるので、塗料バッグ２２内の塗料が塗料ノズル１３に圧し出されて、回転霧化頭１１に供給されて霧化され、帯電した塗料粒子が反対極性（アース電位）に維持されたワークに静電塗装される。

塗装工程を終了するときは、作動液の供給を停止すると同時に塗料バルブ２６を閉じれば、塗料ノズル１３へ塗料供給が停止されるので、回転霧化頭１１からの塗料噴霧も停止される。
塗装が終了した時点では、塗料バッグ２２は、例えば図２（ｃ）に示すようにつぶれた状態となっており、塗料ノズル１３にも塗料が詰まった状態となっている。

塗装工程が終了すると、使用済カートリッジ３を外して、次のワークの塗色の塗料が充填されているカートリッジ３Ｎに交換する。
ここで、使用済カートリッジ３を外す前に、塗料ノズル１３内の塗料をカートリッジに吸い込む吸引工程が行われる。
吸引工程は、塗装機４を所定の洗浄位置まで移動するまでに、塗料バルブ２６を開き、作動液供給系５の送液ポンプ３２を逆転させ、作動液室２３内の作動液を作動液供給源に逆流させる。
これにより、作動液室２３から作動液が抜かれるので、塗料バッグ２２が膨らんで陰圧となり、これに連通する塗料ノズル１３に詰まっている残塗料が、塗料バッグ２２に吸い戻され、塗料ノズル１３には、その内壁に塗料が付着する程度となる。

吸引工程終了後、塗料ノズル１３及び回転霧化頭１１に付着している塗料を除去する洗浄工程が行われる。
洗浄工程は、所定の洗浄位置に位置決めされた塗装機４の洗浄液ポート１７に洗浄液コネクタ（図示せず）を接続して洗浄液を供給し、塗装機本体２の洗浄機バルブ１６を開くと、図２（ｅ）に示すように、塗料ノズル１３の後端部から洗浄液が供給されて、塗料ノズル１３から回転霧化頭１１に至る間に付着している塗料が洗浄除去される。
このとき、塗料ノズル１３内に残る塗料は、わずかに内壁に付着しているのみであるので、洗浄液の汚れも少ない。

そして、洗浄工程終了した後、図２（ｆ）に示すように、所定のカートリッジ脱着位置に移動して、使用済カートリッジ３を取り外し、次に到来するワークの塗色塗料が充填された充填済カートリッジ３Ｎを装着する塗装準備工程を行って、塗装工程に移行する。

図３は本発明に係る塗装装置の他の実施形態を示す説明図である。
なお、図１と共通する部分については、同一符号を付して重複説明を省略する。
本例では、塗料ノズル１３内の塗料を吸引するために塗料バッグ２２を陰圧にする陰圧生成手段として、体積変化する容積調整部材４１が作動液室２３内に突出形成され、当該容積調整部材４１の体積を縮小させることにより、作動液室２３の容積を増大させて塗料バッグ２２を陰圧にできるようになっている。

容積調整部材４１は、塗装機本体２を介して供給される圧縮エアにより駆動されるシリンダ４２と、シリンダ４２内を進退するプランジャ４３で形成されている。
このプランジャ４３を、作動液室２３内に突出させておき、塗装工程の終了後、吸引工程を行う際に、シリンダ４２に圧縮エアを供給してプランジャ４３を収縮させることにより、作動液室２３の容積を増大させることができ、これによって塗料バッグ２２が陰圧となり塗料ノズル１３内に残る塗料を塗料バッグ２２に吸い戻すことができる。

なお、容積調整部材４１は、上述したプランジャ４３に限らず、作動液室２３内に膨出されたエアバッグなどでもよく、当該エアバッグ内に予め充填しておいた空気を抜くことにより、エアバッグの体積を縮小させて作動液室２３の容積を増大させれば、プランジャ４３と同様、塗料バッグ２２を陰圧にすることができる。
また、容積調整部材４１は、圧縮空気で進退される場合に限らず、作動液によって進退させるようにしてもよい。

本発明は、コンベアなどにより搬送されてくるワークに対し、異なる色の塗料を色替塗装する塗装装置の用途に適用し得る。

１ 塗装装置
２ 塗装機本体
３ カートリッジ
４ 塗装機
５ 作動液供給系
６ オペレートエア供給系
１１ 回転霧化頭
１３ 塗料ノズル（塗料流路）
１６ 洗浄液バルブ
２１ パウチパック（可動壁）
２２ 塗料バッグ（塗料室）
２３ 作動液室
２６ 塗料バルブ
３２ 送液ポンプ
３６ 往路配管
３７ 復路配管
３８ ３９ 送液ポンプ

Claims (10)

1. 塗料室に塗料を充填したカートリッジを塗料霧化機構が形成された塗装機本体に装着する塗装準備工程と、
   塗料室を陽圧にしてカートリッジから塗料を圧し出し、塗装機本体に形成された塗料流路を通って塗料霧化機構に送給して塗装する塗装工程と、
   塗装工程終了後に使用済カートリッジを取り外して、充填済カートリッジを装着して塗装を繰り返し行う塗装方法において、
   塗装工程終了後、使用済カートリッジを取り外す前に、塗料室を陰圧にして塗料流路に残る塗料をカートリッジ内に吸引する吸引工程を備えたことを特徴とする塗装方法。
2. 前記吸引工程終了後、使用済みカートリッジを取り外す前に、塗料流路を洗浄する洗浄工程を備えた請求項１記載の塗装方法。
3. 前記カートリッジの内部が、可動隔壁を介して塗料室及び作動液室に仕切られ、
   前記塗装工程で、正逆方向に送液可能な送液ポンプにより前記作動液室に作動液を送給して塗料室を陽圧にすると共に、
   前記吸引工程で、前記送液ポンプにより前記作動液室から作動液を吸い出すことにより塗料室を陰圧にする請求項１又は２記載の塗装方法。
4. 前記カートリッジの内部が、可動隔壁を介して塗料室及び作動液室に仕切られ、
   前記作動液室に、作動液を供給するポンプを介装した作動液供給系と、作動液を還流する送液ポンプを介装した作動液還流系が接続され、
   前記塗装工程で、作動液供給系により作動液室に作動液を送給して塗料室を陽圧にすると共に、
   前記吸引工程で、作動液還流系により作動液室から作動液を吸い出して塗料室を陰圧にする請求項１又は２記載の塗装方法。
5. 前記作動液室内に、体積変化する容積調整部材が配され、
   前記吸引工程で、容積調整部材の体積を縮小させることにより、作動液室の容積を大きくして塗料室を陰圧にする請求項１又は２記載の塗装方法。
6. 塗料室に塗料を充填したカートリッジが、塗料霧化機構を備えた塗装機本体に着脱可能に装着され、
   塗料室を陽圧にする陽圧生成手段により、カートリッジから圧し出された塗料を塗装機本体に形成された塗料流路を通って塗料霧化機構に送給して塗装し、
   塗装終了後に使用済カートリッジを取り外して充填済カートリッジを装着し繰り返し塗装を行う塗装装置において、
   塗装終了後、使用済みカートリッジを取り外す前に、塗料室を陰圧にして塗料流路に残る塗料をカートリッジ内に吸引させる陰圧生成手段を備えたことを特徴とする塗装装置。
7. 前記カートリッジを装着したままの状態で、前記塗料流路を洗浄する洗浄液供給手段を備えた請求項６記載の塗装装置。
8. 前記カートリッジの内部が、可動隔壁を介して塗料室及び作動液室に仕切られ、
   前記陽圧生成手段として、正逆方向に送液可能な送液ポンプが、前記作動液室に接続された作動液配管に介装され、
   前記陰圧生成手段が、前記送液ポンプの逆方向送液運転である請求項６又は７記載の塗装装置。
9. 前記カートリッジの内部が、可動隔壁を介して塗料室及び作動液室に仕切られ、
   前記陽圧生成手段となる送液ポンプが、前記作動液室に接続された作動液供給配管に介装され、
   前記陰圧生成手段となる逆流ポンプが、前記作動液室に接続された作動液還流配管に介装された請求項６又は７記載の塗装装置。
10. 前記カートリッジの内部が、可動隔壁を介して塗料室及び作動液室に仕切られ、
    前記陰圧生成手段として、体積変化する容積調整部材が作動液室内に突出形成され、作動液室内に突出している容積調整部材の体積を縮小させることにより作動液室の容積を大きくして塗料室を陰圧にする請求項６又は７記載の塗装装置。
    
    
    
    

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