JP3556327B2 - 粉体塗装装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体塗装装置に関し、より詳しくは、粉体塗料の安定供給および粉体塗料の除湿に関する。
【０００２】
【背景技術】
近時の環境問題等の観点から粉体塗装が着目されている。この粉体塗装は、溶液型塗装に比べて作業環境を改善できるという利点を有する他に、被塗物に塗着されなかった塗料すなわちオーバスプレーされた粉体塗料を回収して、これを再利用できるという、資源の有効利用の点でも優れている（特開昭６４−７５０５７号公報、特開平４−１０４８５３号公報参照）。
【０００３】
粉体塗装では、スプレーガンのような塗料吹付け機（ノズル）への粉体の供給は圧縮エアを用いて行われるが、この粉体の安定供給のために粉体供給装置を用いるのが一般的である。粉体供給装置は、塗料容器、粉体搬送ポンプ、粉体流動攪拌装置などで構成され、容器内の粉体をエアと混合させてノズルに送り出す機能を有している。このような粉体供給装置としては、加圧容器式、インジェクター式、スクリュー式などが知られており、その中で、流動槽とインジェクタとを組み合わせた流動槽インジェクタ方式（特開平４−１０４８５３号公報参照）が現在最も普及している。
【０００４】
精密な塗膜管理を必要とする精密塗装にあっては、ノズルの吐出量の変動要因を極力排除することが必要である。この吐出量の変動要因として、塗料容器とノズルとを連結するホースの曲がり、ホース内壁面への塗料の付着による管路抵抗の増大などが知られている。この問題に関連して、特開平６−９１２０６号公報は、連続的に塗料を噴霧するノズルと共に小型塗料容器をレシプロケータに配設し、タンクから供給される塗料を一旦小型塗料容器で中継してノズルに送り出すことを提案している。これによれば、塗料を直接ノズルに送り込むホースの長さ寸法を大幅に短縮することができるため、ホースに関連する上述した問題を解消することが可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動塗装には、上述したレシプロケータの他に、塗装ロボットが知られている。塗装ロボットは、単に上下動するレシプロケータと異なり、アーム及びその先端のノズルが自在に動いて被塗物の隅々まで塗装できるという利点を有している。このような塗装ロボットへの塗料の供給は、ノズルと塗装ブースの外側に設置した塗料タンクとを連結するホースによって行われるのが一般的であり、長いホースの影響を受けて塗料の吐出量が変動する恐れがある。
【０００６】
また、粉体塗料は、合成樹脂粉末、硬化剤粉末などで構成され、これら要素を均一に分散した状態で使用する必要がある。このため、粉体塗料の機能を発揮させるためには、熱による融着、反応の発生を回避し、また、湿気などの液体の接触による塊化（ブロッキング）、固化（ケーキング）を回避し得る状態で塗料を管理しなければならない。
【０００７】
その一方で、特に、自動車ボデイの塗装のような精密塗装を行う場合、塗装ブースを含む建屋の内部環境を、意図的に多湿に調整して（湿度７０ないし８０％）、粉塵の飛散による塗装不良の発生を抑えることが行われている。このような多湿環境下において良好な塗料管理を行うには、例えばドライエアを用いて塗料タンク内の粉体を除湿することが望ましいが、工場内および塗装ブース内に存在する塗料タンク内の塗料の全てをドライエアで管理するとしたときには、タンクの容量が大容量であればある程、また、使用する粉体塗料の種類（色を含む）が多種多様であればある程、塗料を除湿するためのコストが膨大なものになる。
【０００８】
そこで本発明の目的は、粉体塗料の除湿に要するコストの増大を抑えながら粉体塗料の安定供給を確かなものにすることのできる粉体塗装装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、塗装ロボットに対して粉体塗料の安定供給を確かなものにすることのできる粉体塗装装置を提供することにある。
【０００９】
【発明の概要】
上記の技術的課題は、被塗物に粉体塗料を塗布するノズルと、
粉体塗料を貯蔵する塗料タンクと、
該塗料タンクよりも小さな容量を有し、該塗料タンクから送り出された粉体塗料を貯蔵して前記ノズルに供給する小型塗料容器と、
該小型塗料容器の中の粉体塗料を除湿するために、該小型塗料容器にドライエアを供給する第１のドライエア供給手段と、
前記塗料タンクの中の粉体塗料を除湿するために、該塗料タンクにドライエアを供給する第２のドライエア供給手段とを有し、
前記第１のドライエア供給手段が前記小型塗料容器に供給するドライエアは、前記第２のドライエア供給手段が前記塗料タンクに供給するドライエアよりも高い乾燥度を有する、ことを特徴とする粉体塗装装置によって達成することができる。
【００１０】
すなわち、ノズルの近傍に小型塗料容器を配置させることによって、このタンクからノズルに粉体を導くホースの長さ寸法を短縮することができ、これにより、ホースに起因する塗料供給不安定要因を小さなものにすることができる。また、容量の小さい小型塗料容器に相対的に高い乾燥度のドライエアを供給するようにしてあるため、この容器の中の粉体は高度に分散された状態となり、したがってホースの長さ寸法の短縮化と一緒になって、塗料の安定供給を確かなものにすることができると共に、この乾燥度の高いドライエアを全部の塗料タンクに供給するのに比べて、塗料の除湿に要するコストを削減することができる。
【００１１】
小型塗料容器の設置場所として、ノズルと一緒に移動する部材、例えばレシプロケータ、塗装ロボットのアームであるのが、ホースの曲がりを極力少なくするためにも好ましい。ロボットアームに小型塗料容器を設置する場合、自在に動くロボットアームの動きに伴う小型塗料容器の姿勢変化が、ノズルに対する塗料の供給量に影響を及ぼすのを極力抑えるために、ロボットアームに対してタンクの上端部を水平軸線回りに回動可能に取付けるのが望ましい。
【００１２】
また、本発明の上述した課題は、被塗物に粉体塗料を塗布する塗装ロボットのアームに設置され、塗料タンクから送り込まれた粉体塗料を貯蔵して、前記塗装ロボットのアームの先端に設けられた噴霧ノズルに供給する小型塗料容器を有し、
該小型塗料容器は、その上端部が、前記塗装ロボットのアームに対して、水平軸線を中心として回動自在に取付けられていると共に、前記塗料タンクよりも小さな内部容量を備え、
該小型塗料容器には、圧縮エアから水分を取り除いてドライエアを作る除湿手段からドライエアが供給されて、該小型塗料容器内の粉体塗料を除湿する、ことを特徴とする粉体塗装装置によって上述した課題を達成することができる。
【００１３】
すなわち、上述したように自在に動くロボットアームに塗料容器を設置した場合には、アームの動きに伴って塗料容器が姿勢変化し、このため、ノズルに対する塗料の供給量に影響を及ぼす恐れがあるが、塗料容器の上端部を、前記塗装ロボットのアームに対して、水平軸線を中心として回動自在に取付ることで、塗料容器は自重によって垂直姿勢を保持しようとする傾向になる。
【００１４】
このように小型塗料容器をロボットアームに設置することによって、塗料をノズルへ供給するホースの長さ寸法を大幅に短縮することができ、ホースの長さに起因するノズルの吐出量の変動を抑えることができる。加えて、ロボットアームに設置する塗料容器にドライエアを供給するようにしてあるため、このドライエアによって容器の中の粉体が除湿されるため、乾燥した粉体をホースに送り込むことができ、塗料の安定供給を確かなものにすることができる。
【００１５】
本発明を適用する塗料タンク或いは塗料タンクとしては、流動槽インジェクタ方式のものが好適であり、この流動槽インジェクタ式タンクを採用したときには、タンク内の粉体を流動化させるための流動化エアとしてドライエアを用いればよい。多段階に設置した塗料容器を経由して粉体塗料をノズルに供給してもよい。すなわち、塗料流れ方向に順に、メインタンク、中間塗料容器、小型塗料容器というように複数の塗料容器を設けてもよく、これら容器にに供給するドライエアの乾燥度を、メインタンク、中間塗料容器、小型塗料容器の順に、高くするようにしてもよい。乾燥度の高いドライエアの必要量を少なくするために、小型塗料容器は、極力小さな内部容量を備えているのが望ましい。例えば、自動車ボデイのように次々と搬入される被塗物に対して塗装を施す場合には、小型塗料容器の容量として、一回の塗装分の塗料を収容する量に設定すればよい。
【００１６】
塗料タンクと小型塗料容器とに異なる乾燥度のドライエアを供給する手法として、小型塗料容器へ供給するドライエアを２段階で除湿すると共に、第１段階での得たドライエアを塗料タンクに供給するようにして、第１段階目の除湿手段を共用するのが設備コストを下げるのに効果的である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施例を添付した図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の粉体塗装装置を設置した自動車塗装工場の一部を概略的に示す図である。同図において、符号１は自動車塗装工場を示し、工場１の内部空間２には、隔壁３によって塗装ブース４が作られ、この塗装ブース４内に、複数台の塗装ロボット５（図面には、１台のロボットだけを図示してある）が配設されている。被塗物である自動車ボデイＢは、所定の時間間隔で間欠的に塗装ブース４内に送り込まれ、所定の位置に停止したボデイＢに対してロボット５による粉体塗料の塗布が行われる。この塗布工程が完了した自動車ボデイＢは、次のセッテングおよび焼き付け工程に向けて搬出される。
【００１８】
ロボット５は、従来と同様に、そのアーム７の先端に設けられたノズル８を有し、このノズル８への粉体塗料の供給は、順に、メインタンク１０、中間タンク１１、小分けタンク１２を経由して行われる。図１に示す破線１４は粉体をメインタンク１０から中間タンク１１へ導く第１の粉体供給管を表し、この供給管１４には、図外のコントローラによって制御される電磁式の開閉弁（図示せず）が設けられている。破線１５は粉体を中間タンク１１から小分けタンク１２へ導く第２の粉体供給管を表し、この供給管１５には、図外のコントローラによって制御される電磁式の開閉弁（図示せず）が設けられている。破線１６は粉体を小分けタンク１２からノズル８へ導くホースを表す。ここに、メインタンク１０は塗装ブース４の外側に設置され、また、中間タンク１１は隔壁３の外面に設置されている。小分けタンク１２は、ロボット５のアーム７に取付けられている。この小分けタンク１２の取付構造については後に説明する。
【００１９】
メインタンク１０は、多孔板１０ａで仕切られた流動槽１０ｂを有し、この流動槽１０ｂで流動化された粉体はインジェクタ・ポンプ１０ｃによって引き出された後、中間タンク１１に向けてエア搬送される。同様に、中間タンク１１についても、多孔板１１ａで仕切られた流動槽１１ｂを有し、この流動槽１１ｂで流動化された粉体はインジェクタ・ポンプ１１ｃによって引き出された後、小分けタンク１２に向けてエア搬送される。小分けタンク１２は、一回の塗装分の塗料、例えば２００ｇないし３００ｇの塗料を収容する容量を有し、一台の自動車ボデイＢの塗布作業が完了して小分けタンク１２が空になると、中間タンク１１から小分けタンク１２に塗料が供給されて小分けタンク１２の再充填が行われる。
【００２０】
小分けタンク１２は、図２に示すように、容器２０を有し、容器２０の内部は、多孔板２１によって、上下に、乾燥室２２とドライエア導入室２３とに仕切られている。容器２０の上端壁には、排気ポート２５および粉体導入ポート２６が設けられ、また、センサ２７が設けられている。センサ２７は、小分けタンク１２に充填された塗料の量を検出するものであり、小分けタンク１２内の塗料の量が所定の量になるとコントローラに向けて信号を送出し、コントローラはこの信号を受けて、中間タンク１１から小分けタンク１２への粉体塗料の供給を停止する。
【００２１】
上述した排気ポート２５には図外の排気管が接続される。また、粉体導入ポート２６には上述した第２の粉体供給管１５が接続され、中間タンク１１から送り出された粉体はこの導入ポート２５を通じて乾燥室２２に導入される。ドライエア導入室２３には、エア導入ポート２８を通じてドライエアが導入され、導入室２３に入ったドライエアは多孔板２１を通って乾燥室２２に入る。
【００２２】
小分けタンク１２は、多孔板２１およびドライエア導入室２３を貫通して下方に延びる垂直パイプ３０を有し、この垂直パイプ３０の下端にインジェクタ・ポンプ３１が取付けられている。乾燥室２２の粉体Ｐはインジェクタ・ポンプ３１によって引き出された後、エア搬送により、ホース１６を通じてノズル８に供給される。ちなみに、ホース１６の長さ寸法（Ｌ）は約１メ−トルである。
【００２３】
小分けタンク１２は、ロボットアーム７に対し、一対のＬ形ロッド３４を介して水平軸線回りに回動可能に取付けられている。すなわち、小分けタンク１２は、その側壁の上端部に固設された一対のスリーブ３６を有し、この一対のスリーブ３６、３６は水平方向に向けて互いに対向して配置されている。各スリーブ３６には、軸受け３７を介して、Ｌ形ロッド３４の水平部分３４ａが取付けられ、Ｌ形ロッド３４の他端はロボットアーム７に固設されている。これにより、小分けタンク１２は、ロボットアーム７が動いたとしても、スリーブ３６の軸線を中心として回動し、自重により、垂直姿勢を保持しようとする。
【００２４】
図１に戻って、メインタンク１０、中間タンク１１、小分けタンク１２には、夫々、ドライエアが供給される。図中、符号４０は、小分けタンク１２に向けてドライエアを供給するための管路を示す。この管路４０には、エアの流れ方向上流端に圧縮機４２が設けられ、この圧縮機４２と小分けタンク１２との間には、エアの流れ方向上流側から下流側に向けて順に、一次ミストセパレータ４４、エアタンク４６、二次ミストセパレータ４８、一次除湿機５０、二次除湿機５２が介装されている。ここに、一次除湿機５０は冷凍式エアドライヤで構成され、二次除湿機５２は、シリカゲルなどを充填した吸着式エアドライヤで構成されている。メインタンク１０および中間タンク１１には、管路４０から分岐した枝管５４を介してドライエアが供給され、枝管５４は、管路４０のうち、一次除湿機５０と二次除湿機５２との間に接続されている。
【００２５】
一次除湿機５０を経て除湿されたドライエアは、枝管５４を通じて、メインタンク１０の流動エア導入室１０ｄに導入され、また、中間タンク１１の流動エア導入室１１ｄに導入される。これら各室１０ｄ、１１ｄに導入されるドライエアは、図外の電磁バルブによって個別的にＯＮ／ＯＦＦ制御される。他方、二次除湿機５２を経て更に除湿された超ドライエアは、管路４０を通って、小分けタンク１２のドライエア導入室２３に導入される。この小分けタンク１２に導入される超ドライエアは、図外の電磁バルブによってＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００２６】
次に、塗装ブース４での塗装を含めた一連の動作を説明する。
塗装ブース４内の所定位置に停止した未塗装の自動車ボデイＢに対し、塗装ロボット５は、６０秒間、粉体塗料の塗布を行う。その後２０秒のインターバル時間の間に、塗料の塗布が完了した自動車ボデイＢは搬出され、次の未塗装の自動車ボデイＢが塗装位置にセットされる。塗装ロボット５は、２０秒のインターバルの間にホームポジションに戻る。また、このインターバルの間に、中間タンク１１から小分けタンク１２に塗料の充填が行われる。この粉体塗料の再充填に要する時間は約１０秒である。小分けタンク１２には、この塗料の再充填とほぼ同期して、約１０秒間、管路４０を通じて超ドライエアが供給され、この超ドライエアによって、小分けタンク１２内の粉体は流動化されながら除湿される。他方、メインタンク１０および中間タンク１１には、枝管５４を通じて、流動化エアを兼ねたドライエアが供給され、このドライエアによって粉体は流動化されながら予備除湿が行われる。
【００２７】
各タンク１０、１１、１２内の粉体塗料は、ドライエアによって除湿されるため、例えば、塗装工場１の内部が多湿に保たれているとしても、この影響を受けることなく、均一に分散された状態で流動化されることになる。特に、粉体をノズル８に直接的に供給する小分けタンク１２に対しては、メインタンク１０などに送り込むドライエアよりも乾燥度の高いエアである超ドライエアが送り込まれるため、この小分けタンク１２内の粉体は高度に分散された状態となる。したがって、ノズル８に対し塗布工程を通じて安定的に塗料を供給することができる。
【００２８】
加えて、ノズル８に近接した箇所であるロボットアーム７に小分けタンク１２を取り付けてあるため、ノズル８に粉体を供給するホース１６の長さ寸法を短縮することができ、ホース１６の長さに起因して発生し易くなる塗料吐出量の変動を抑えることができる。また、上述したように、小分けタンク１２で超ドライエアにより除湿された粉体がホース１６を通じてノズル８に供給されるため、ホース１６の内壁面に粉体が付着し難くなり、このことからも粉体の安定供給を一層確かなものにすることができる。
【００２９】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明の実施の態様は、これに限定されることなく、例えば、上述した特開平６−９１２０６号公報に開示のようにレシプロケータに小型塗料容器を設置したものに対しても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例の全体系統図。
【図２】塗装ロボットのアームに取付けられた小分けタンクの縦断面図。
【符号の説明】
７ 塗装ロボットのアーム
１０ メイン塗料タンク
１１ 中間塗料タンク
１２ 小分け塗料タンク
４０ 圧縮機
５０ 一次除湿機（冷凍式エアドライヤ）
５２ 二次除湿機（吸着式エアドライヤ）
Ｂ 自動車ボデイ（被塗物）

Claims (2)

1. 被塗物に粉体塗料を塗布するノズルと、
   粉体塗料を貯蔵する塗料タンクと、
   該塗料タンクよりも小さな容量を有し、該塗料タンクから送り出された粉体塗料を貯蔵して前記ノズルに供給する小型塗料容器と、
   該小型塗料容器の中の粉体塗料を除湿するために、該小型塗料容器にドライエアを供給する第１のドライエア供給手段と、
   前記塗料タンクの中の粉体塗料を除湿するために、該塗料タンクにドライエアを供給する第２のドライエア供給手段とを有し、
   前記第１のドライエア供給手段が前記小型塗料容器に供給するドライエアは、前記第２のドライエア供給手段が前記塗料タンクに供給するドライエアよりも高い乾燥度を有する、ことを特徴とする粉体塗装装置。
2. 被塗物に粉体塗料を塗布する塗装ロボットのアームに設置され、塗料タンクから送り込まれた粉体塗料を貯蔵して、前記塗装ロボットのアームの先端に設けられた噴霧ノズルに供給する小型塗料容器を有し、
   該小型塗料容器は、その上端部が、前記塗装ロボットのアームに対して、水平軸線を中心として回動自在に取付けられていると共に、前記塗料タンクよりも小さな内部容量を備え、
   該小型塗料容器には、圧縮エアから水分を取り除いてドライエアを作る除湿手段からドライエアが供給されて、該小型塗料容器内の粉体塗料を除湿する、ことを特徴とする粉体塗装装置。

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