JP2632411B2 - 静電塗装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、塗装機に高電圧を印加した状態で塗料を噴
霧するようにした静電塗装装置に関し、特に電気抵抗値
の異なる塗料を同一の塗装機から噴霧するようにした静
電塗装装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、静電塗装装置は、塗装機に−40〜−120kVの
高電圧を印加し、噴霧された塗料粒子を帯電させ、アー
ス電位にある被塗物との間に形成された静電界に沿って
当該帯電塗料粒子を飛行させ、被塗物に塗着させるよう
になっている。この際、高電圧を発生する高電圧発生器
からは、塗装機の形式、塗料の種類等に応じて−40〜−
120kVの高電圧を印加するようになっており、常用電流
値はほぼ200μＡに設定されている。

ところで、塗料はその種類、例えば溶剤系塗料、水系
塗料、メタリック系塗料等に応じて抵抗値が大きく異な
る。そこで、従来からこの種の静電塗装装置は、高抵抗
塗料，中抵抗塗料，低抵抗塗料等からなる塗料の種類に
応じて、塗装機に印加する高電圧を、例えば−90kV,−6
0kV,−40kVに切換え、常用電流値を例えば200μＡに維
持するようにしている。

そこで、従来技術による高電圧発生器には、印加すべ
き電圧設定スイッチと、該スイッチの切換えに応じて発
生する高電圧を切換える高電圧切換装置とを設け、使用
する塗料に応じて最適な高電圧を印加するようになって
いる。このため、従来技術による高電圧切換装置として
は、外部電源と高電圧発生器との間に多数の抵抗器を並
列に設け、該各抵抗器のうちの１個を電圧設定スイッチ
によって選択し、高電圧発生器への入力電圧を調整し、
その出力高電圧を制御するようにしたもの、または本出
願人が特開昭54−161653号として提案したように、外部
電源と高電圧発生器との間に中間タップトランスを設
け、スイッチ切換によって出力高電圧を切換えるように
したもの等が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

然るに、従来技術によるものは、使用すべき塗料の種
類に応じて高電圧発生器の入力電圧を設定するために、
高抵抗から低抵抗まで抵抗値の異なる多数個の抵抗器を
設け、電圧設置スイッチ，リレー，リレー接点等からな
る高電圧切換装置として構成しなくてはならず、構成が
複雑となるという問題点がある。しかも、塗料の種類に
よって精密に制御しようとした場合、さらに回路構成が
複雑となるという問題点がある。

一方、従来技術によるものは、高電圧発生器の入力電
圧を可変設定することにより、出力高電圧の切換設定を
行っているにしか過ぎないから、塗装機に印加している
高電圧は設定できても、実際に高電圧ケーブルを流れて
いる電流値を制御しているものでない。

この結果、電圧設定スイッチによる電圧設定を誤まっ
たとき、塗料の特性が変化したとき等には、高電圧ケー
ブルに過電流が流れることがある。また、種々の事故、
例えば塗装作業中に塗装機の電極が被塗物と接触する電
極短絡事故が起きたとき、金属粒子を含むメタリック塗
料を使用しているためにブリッジ現象を起こしたとき等
は、極めて高い過電流が流れる。

このため、従来技術では、高電圧ケーブルに過電流が
流れたことを検知する過電流検知器を設け、常用最大電
流（例えば、250μＡ）以上の過電流が流れたときに
は、高電圧遮断器を作動し、高電圧発生器の電源を遮断
し、安全性を図るように構成されている。

しかし、塗装作業の途中で高電圧発生器による高電圧
発生を遮断してしまうということは、塗装中の被塗物が
不良品となってしまうことを意味しており、自動車ボデ
ィのような高価な被塗物にあっては大きな損害を与える
という問題点がある。

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みなされた
もので、高電圧印加系路内を流れる電流を常時監視し、
常用最大電流値以上の電流が流れたときには、高電圧発
生器の出力電圧を自動的に降圧させ、もって電流値を常
用電流値の範囲を越えないようにした静電塗装装置を提
供することを目的とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記目的を達成するために、本発明は、被塗物に塗料
を噴霧する塗装機と、高電圧ケーブルを介して該塗装機
に印加するための高電圧を発生する高電圧発生器とを備
えてなる静電塗装装置において、前記高電圧発生器によ
る出力電圧を設定する電圧設定器と、前記高電圧発生
器、高電圧ケーブルを含む高電圧印加系路内を流れる電
流値と比較し、該電流値が所定の設定電流値を越えたと
き電圧降下指令信号を出力する電流電圧制御回路と、外
部電源と前記高電圧発生器との間に設けられ、前記電圧
設定器による設定信号を受けて前記高電圧発生器の入力
電圧を制御し、その出力電圧が設定電圧値となるように
制御すると共に、前記電流電圧制御回路からの電圧降下
信号を受け、前記電圧発生器への入力電圧を降下せしめ
て前記高電圧発生器の出力電圧が設定電流値より低くな
るように制御する高電圧発生制御回路とを備えたことを
特徴とする。

〔作用〕

このように構成することにより、電圧設定器によって
塗料の種類に応じた高電圧を設定すると、高電圧発生制
御回路は高電圧発生器の入力電圧を制御し、入力電圧に
対応した高電圧を出力する。一方、電流電圧制御回路は
高電圧印加系路内の電流値を監視し、該電流値が設定電
流値を越えたときには高電圧発生制御回路に電圧降下信
号を出力する。これにより、該高電圧発生制御回路は高
電圧発生器への入力電圧を降下制御し、出力高電圧が設
定電流値より低くなるように制御し、安全性を図る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、添付図面を参照しつつ詳細
に説明する。

第１図において、１は回転噴霧型の塗装機を示し、該
塗装機１は内部にエアモータ（図示せず）を有するケー
シング２と、該ケーシング２に回転自在に設けられた回
転霧化頭３と、該回転霧化頭３に塗料を供給すべくケー
シング２内の回転軸（図示せず）に挿通して設けられた
フィードチューブ４と、前記ケーシング２に外部電極リ
ング５を介して回転霧化頭３側に突出するように設けら
れた電極6,6と、前記ケーシング２をレシプロケータ等
に取付けるインシュレートサポート７とから大略構成さ
れ、回転霧化頭３によって回転霧化された塗料粒子はコ
ンベア８から吊下された被塗物９に噴霧するようになっ
ている。なお、前記コンベア8,被塗物９はアース10を介
して接地されている。

11は塗料供給装置で、該塗料供給装置11はモータ12
と、該モータ12によって回転駆動されるギヤポンプ等の
塗料ポンプ13とから構成されている。14は複数色の塗料
とエア，シンナ等を選択的に供給する色替弁装置で、該
色替弁装置14は塗料ホース15を介して塗料ポンプ13の吸
込側と接続され、該塗料ポンプ13の吐出側は塗料ホース
16を介して塗装機１のフィードチューブ４と接続されて
いる。そして、モータ12によって塗料ポンプ13を駆動す
ると、色替弁装置14から吸込まれた塗料は、該塗料ポン
プ13によって定量吐出されるようになっている。なお、
前記塗料供給装置11,色替弁装置14は共にアース10に接
地されている。

17は後述の高電圧発生器19で発生させるべき高電圧の
出力電圧値を設定する電圧設定器で、該電圧設定器17は
色替弁装置14で選択される塗料の種類に応じた最適な高
電圧値を設定するものである。なお、前記電圧設定器17
は手動操作等による設定スイッチとしてもよく、またマ
イクロコンピュータ等によって色替制御する場合には色
替弁装置14に出力する色替信号と連動して自動的に作動
させるようにしてもよい。

18は本実施例の要部をなす高電圧発生装置で、該高電
圧発生装置18は高電圧発生器19と制御回路部20とから構
成されている。そして、前記制御回路部20は例えばAC10
0Vの商用電源21から電源電圧が供給されるようになって
おり、一方高電圧発生器19は高電圧ケーブル22を介して
塗装機１の電極６と接続されている。ここで、前記高電
圧発生器19は内部に昇圧トランス、他倍圧回路（コック
クロフト回路）等が設けられ、制御回路部20を構成する
後述の高電圧発生制御回路27からの入力電圧に対応した
高圧出力電圧を発生するようになっており、またアース
10を介して接地されている。なお、前記高電圧発生器19
自体は従来から公知である。

また、制御回路部20は電流電圧制御回路23,過電流安
全回路24,最小電圧保護回路25,電源変換回路26,高電圧
発生制御回路26等から構成され、前記電流電圧制御回路
23,過電流安全回路24の入力側は過電流検出用信号線28
を介して、また最小電圧保護回路25の入力側は高電圧検
出用信号線29を介して高電圧発生器19とそれぞれ接続さ
れている。一方、電流電圧制御回路23の出力側は電圧降
下指令用信号線30を介して、また過電流安全回路24、最
小電圧保護回路25の出力側は異常指令用信号線31を介し
て高電圧発生制御回路27の入力側をそれぞれ接続されて
いる。さらに、高電圧発生制御回路27は電源線32,電源
変換回路26を介して商用電源21と接続されると共に、そ
の出力側は高電圧発生制御用電源線33を介して高電圧発
生器19の入力側と接続され、かつ高電圧設定用信号線34
を介して電圧設定器17と接続されている。なお、35,36
は異常指令用外部信号線で、これら各信号線35,36は過
電流安全回路24、最小電圧保護回路25からの異常指令信
号を外部のブザー，ランプ等に出力するものである。

ここで、前記電流電圧制御回路23は、高電圧発生器19
によって発生する常用の最大電流値である、例えば250
μＡを設定電流値i₀として格納すると共に、第３図に示
す処理動作に従ったプログラムまたは処理回路を格納し
ており、過電流検出用信号線28を介して高電圧発生器19
に設けた電流検出器（図示せず）から入力される検出電
流値ｉとを比較し、この検出電流値ｉが設定電流値i₀を
越えたときには、常用電流値200μＡになるように高電
圧発生制御回路27に電圧降下指令信号を出力するもので
ある。

また、過電流安全回路24は、異常過電流値として、例
えば280μＡを格納し、過電流検出用信号線28を介して
入力される検出電流値ｉが当該異常過電流値を越えるよ
うに急激に増加した場合、高電圧発生制御回路27に異常
停止指令信号を出力するようになっている。最小電圧保
護回路25は、内部に正常動作時の最小電圧値として、例
えば−30kVを格納し、高電圧検出用信号線29を介して入
力される高電圧値が当該最小電圧値以下となった場合、
高電圧発生制御回路27に異常停止指令信号を出力する。

一方、電源変換回路26は高圧用トランスとA/D変換器
とから構成され、電源線32を介して商用電源21から給電
されるAC100VをDC24Vに電源変換する。

さらに、高電圧発生制御回路27はレギュレータ27A
と、NPN型のパワートランジスタ27Bとを含んで構成さ
れ、該パワートランジスタ27Bのコレクタは電圧変換回
路26と接続され、エミッタは高電圧制御用電源線33を介
して高電圧発生器19の入力側と接続され、ベースはレギ
ュレータ27Aと接続され、該レギュレータ27Aから出力さ
れるベース電圧を変化させることにより、エミッタから
高電圧発生器19の入力側に印加される入力電圧を制御
し、もって該高電圧発生器19による発生高電圧値を可変
とするようになっている。このため、前記レギュレータ
27Aの入力側は電圧設定器17、電流電圧制御回路23、過
電流安全回路24、最小電圧保護回路25と接続され、該レ
ギュレータ27Aは前記電圧設定器17によって設定された
高電圧を発生するようにパワートランジスタ27Bのベー
ス電圧を制御する機能と、前記電流電圧制御回路23から
電圧降下指令信号が入力されたときには、プログラムサ
イクル毎に段階にベース電圧を低下させ、もって電圧設
定器17によって設定電圧値に拘わらず、高電圧発生器19
への入力電圧を降圧させ、その出力高電圧を降下させる
機能と、過電流安全回路24、最小電圧保護回路25から異
常停止指令信号が入力されたときには、ベース電圧を零
として高電圧の発生を停止させる機能とを有している。

本実施例はこのように構成されるが、次にその作用に
ついて述べる。

まず、電圧設定器17によって塗料の種類に応じた所望
の高電圧、例えば−90kVを設定すると、この設定信号は
高電圧発生制御回路27のレギュレータ27Aに入力され、
該レギュレータ27Aは設定電圧値に対応したベース電圧
を出力する。これにより、パワートランジスタ27Bが導
通し、電圧変換回路26で変換されたDC24Vは前記ベース
電圧に対応したエミッタ電圧となって、高電圧発生制御
用電源線33を介して高電圧発生器19の入力側に印加され
る。この結果、前記高電圧発生器19は入力電圧によって
設定される高電圧を出力電圧として発生し、当該高電圧
は高電圧ケーブル22を介して電極６に印加される。この
ように、電極６に高電圧が印加されると、被塗物９との
間に静電界が形成されると共に、当該電極６の近傍にコ
ロナ放電領域が形成される。

次に、この状態でモータ12によって塗料ポンプ13を駆
動し、色替弁装置14のうち、ある色の塗料弁を開弁する
と、この塗料は塗料ホース15、塗料ポンプ13、塗料ホー
ス16、フィードチューブ４を介して回転霧化頭３に供給
される。前記回転霧化頭３を高速回転させておくことに
より、供給された塗料は塗料微粒子として噴霧され、電
極６のコロナ放電領域を通過する間に当該塗料微粒子が
帯電し、被塗物９との間に形成された静電界に沿って飛
行し、該被塗物９に塗着する。

さて、このようにして塗装作業を行なう間に、高電圧
発生器19によって発生した高電圧電流は、該高電圧発生
器19、高電圧ケーブル22、電極６を含む高電圧印加系路
内を流れ、さらに帯電塗料微粒子として前記電極６から
空気中を通り、被塗物９に流れてアース10に至る電流、
および電極６から回転霧化頭３、フィードチューブ10、
塗料ホース６、塗料ポンプ13、色替弁装置14等を経由し
てアース10に流れる電流となる。

そして、前述した高電圧印加系路内を流れる電流は、
高電圧発生器19内に設けた電流検出器で検出され、この
検出電流は過電流検出用信号線28を介して電流電圧制御
回路23に出力され、該電流電圧制御回路23は第３図に示
す処理を実行する。

即ち、第３図において、ステップS1で予め設定されて
いる設定電流値i₀、具体的には常用最大電流値250μＡ
を読出し、次のステップS2で検出電流値ｉを読込み、ス
テップS3では設定電流値i₀と検出電流値ｉとを、ｉ≧i₀
の関係にあるか否か比較する。ステップS3で「NO」と判
定したときには、正常状態にあるものとしてステップS1
に戻り、監視を継続する。

一方、前記ステップS3で「YES」と判定したときに
は、電流値ｉは250μＡを越えて過電流状態にあるもの
であるから、次のステップS4に移り、高電圧発生制御回
路27に電圧降下指令信号を出力する。この結果、高電圧
発生制御回路27内のレギュレータ27Aは、この電圧降下
指令信号を受けてパワートランジスタ27Bのベースに印
加するベース電圧を低下させ、そのエミッタから高電圧
発生制御用電源線33を介して高電圧発生器19に供給され
る入力電圧を降圧させ、もって該高電圧発生器19による
高圧出力電圧を降下させる。

また、電流電圧制御回路23は、前述のステップS4で電
圧降下指令信号を出力したら、次のステップS5で検出電
流値ｉを読込み、ステップS6ではこの検出電流値ｉが常
用電流値である200μＡと等しくなったか否か比較す
る。そして、ステップS6で「NO」と判定したときには、
高圧出力電圧を降下させたにも拘わらず過電流状態にあ
るものであるから、再びステップS4に戻り、前述と同様
の処理を行なう。かくして、高電圧発生制御回路27では
プログラムサイクル毎に電圧降下指令信号が入力され、
段階的に高電圧発生器19による高圧出力電圧を降下さ
せ、もって該高電圧発生器19による電流値ｉを200μＡ
まで低下させ、ステップS6で「YES」と判定したときに
は、ステップS1に戻る。

さらに、本実施例では過電流安全回路24と最小電圧保
護回路25とを設け、異常な過電流が流れた場合、静電塗
装に必要な最小電圧を維持できなくなった場合等におい
ては、異常停止指令信号を出力し、高電圧発生制御回路
27のパワートランジスタ27Bを遮断し、高電圧発生器19
による高電圧の発生を停止させることができる。

以上のように、本実施例では、何らかの理由によって
高電圧印加系路内に過電流が流れたときには、電流電圧
制御回路23から高電圧発生制御回路27に電圧降下指令信
号を出力し、高電圧発生器19による高圧出力電圧を降下
させ、常用電流値に維持させる構成としているから、水
系塗料や極性溶剤を多量に含む低抵抗値の塗料を使用す
る場合にも、過電流が流れてしまう事態を防止でき、安
全性を図ることができる。この結果、低抵抗塗料から高
抵抗塗料まで多種類にわたる塗料に対し、１台の高電圧
発生装置18を用いて高電圧印加制御することができ、電
気抵抗値の異なる塗料を同一ラインで塗装する場合に適
用して好適である。

また使用する塗料の電気抵抗特性に応じて高電圧発生
器19による高圧出力電圧を自動的に低下させ、電流値を
常に常用電流である200μＡに維持させることができる
から、異常な電流増加を抑える保護装置としても機能す
る。このため、本実施例では常用最大電流が流れたとき
にも直ちに高電圧の印加を遮断する必要がない。これに
対し、従来技術では過電流が流れたときには、直ちに安
全回路が作動して、頻繁に高電圧の印加を停止させてし
まい、塗装品質を低下させてしまう恐れがあったが、本
実施例では高電圧の印加を遮断する必要がないから、塗
装品質を高め、不良率を小さくすることができる。

さらに、本実施例の制御回路部20は従来技術のような
抵抗器、リレー、リレー接点等を必要とせず、半導体集
積回路等を用いて構成することができるから、回路構成
が簡単で、低廉に製造することができる。

なお、実施例では塗装機１に電極６を設ける構成を例
示したが、回転霧化頭３に直接高電圧を印加してもよ
い。一方、塗装機１としては、回転霧化頭型塗装機に限
らず、ノズルチップから塗料を噴霧するスプレガン型塗
装機としてもよい。

〔発明の効果〕

本発明に係る静電塗装装置は以上詳細に説明した如く
であって、高電圧印加系路内の電流値が所定の設定電流
値を越えようとしたときには、高電圧発生器による高圧
出力電圧を下げ、前記電流値を正常値に保持するように
構成したから、安全性を確保することができるばかりで
なく、１台の塗装装置で低抵抗塗料から高抵抗塗料まで
多類の塗料に適用でき、異常な電流を抑える保護装置と
しても機能するから、頻繁に高電圧印加を遮断する必要
がなく、塗装品質を向上させ、不良率を低下させること
ができる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す全体構成図、第２図は高
電圧発生制御回路の構成図、第３図は電流電圧制御回路
の動作を説明する流れ図である。 １……塗装機、３……回転霧化頭、６……電極、９……
被塗物、11……塗料供給装置、14……色替弁装置、15,1
6……塗料ホース、17……電圧設定器、18……高電圧発
生装置、19……高電圧発生器、20……制御回路部、21…
…商用電源、22……高電圧ケーブル。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被塗物に塗料を噴霧する塗装機と、高電圧
   ケーブルを介して該塗装機に印加するための高電圧を発
   生する高電圧発生器とを備えてなる静電塗装装置におい
   て、前記高電圧発生器による出力電圧を設定する電圧設
   定器と、前記高電圧発生器、高電圧ケーブルを含む高電
   圧印加系路内を流れる電流値と比較し、該電流値が所定
   の設定電流値を越えたとき電圧降下指令信号を出力する
   電流電圧制御回路と、外部電源と前記高電圧発生器との
   間に設けられ、前記電圧設定器による設定信号を受けて
   前記高電圧発生器の入力電圧を制御し、その出力電圧が
   設定電圧値となるように制御すると共に、前記電流電圧
   制御回路からの電圧降下信号を受け、前記電圧発生器へ
   の入力電圧を降下せしめて前記高電圧発生器の出力電圧
   が設定電流値より低くなるように制御する高電圧発生制
   御回路とを備えたことを特徴とする静電塗装装置。