JP3660575B2 - 塗料用カートリッジタンクユニット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車ボディや部品の塗装工程で用いられる塗料用カートリッジタンクユニットに関し、特に生産数が少ない塗料等に用いて好ましい塗料用カートリッジタンクユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車ボディや部品の塗装ラインなどで用いられる塗料供給装置は、各塗色の塗料が貯留された塗料タンクと、これを圧送するポンプと、塗料タンクから塗装機(実際はカラーチェンジバルブ)まで塗料を導く塗料配管とを有し、塗色数に応じた数だけ、こうした塗料タンク、ポンプおよび塗料配管が設置されている。そして、塗装機の上流側に設けられたカラーチェンジバルブを切り替えることで、被塗物仕様に応じた塗色の塗料が吹き付けられる。
【0003】
ところで、量産を目的とする自動車ボディや部品の生産ラインでは、被塗物に塗料を吹き付ける塗装ブースとは別に、多数の塗料タンクが設置される塗料調合室が設けられている。このような塗料調合室は、一般的には塗装ブースから離れた場所に設けられるので、塗料タンクから塗装ブースに至る塗料配管には、多量の塗料が循環することになる。
【0004】
しかしながら、被塗物の仕様によっては生産数が著しく少ない塗色も存在し、この種の塗料は長時間使用されないまま塗料配管内を循環するので、揮発性溶剤の蒸発や、塗料ポンプ又はレギュレータなどの機器による顔料の摩耗や粉砕によって塗料が劣化したり、粘度などの塗料条件が変化することが少なくない。このような場合には、塗料配管に仕込まれた塗料を全て廃棄し、フレッシュな塗料と入れ替えなければならないのでコスト的ロスが大きい。
【0005】
また、こうした塗料供給装置は、塗料使用量の多少に拘わらず一定量の塗料を仕込む必要があるので、使用される塗料の他に塗料供給装置内を循環するだけのポテンシャルの塗料費が必要となる。さらに、顔料沈降の防止等の観点から塗装していない場合も塗料を循環させる必要があるので動力費などのランニングコストもかかる。
【0006】
このため、生産台数が少ない塗色については、塗装ブース内あるいは塗装ブースサイドに小容量の塗料供給装置が設けられることもあるが、この種の塗料供給装置では、塗料配管の長さは短縮できるものの、各色毎に塗料配管を設ける必要があり、コスト的にもスペース的にも問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、少量生産に適した塗料用カートリッジタンクユニットを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明によれば、塗料を収容するカートリッジタンク本体と、前記カートリッジタンク本体に設けられ塗料吐出エアーを導入する塗料吐出エアー導入口と、前記カートリッジタンク本体に設けられた塗料の導出口と、前記カートリッジタンク本体に設けられた塗料の戻り口と、前記導出口及び戻り口を接続するとともに途中に切替弁を有する塗料配管と、非塗装時においてカートリッジタンク内の塗料を前記導出口から戻り口を介してカートリッジタンク本体に戻すとともに、塗装時には前記カートリッジタンク本体から前記切替弁に向かう塗料を通過させる、前記塗料配管に設けられた攪拌機と、を有するカートリッジタンクユニットが提供される。
また、本発明によれば、塗料を収容するカートリッジタンク本体と、前記カートリッジタンク本体に設けられ塗料吐出エアーを導入する塗料吐出エアー導入口と、前記カートリッジタンク本体に設けられた塗料の導出口と、前記カートリッジタンク本体に設けられた塗料の戻り口と、前記導出口及び戻り口を接続するとともに途中に切替弁を有する塗料配管と、非塗装時においてカートリッジタンク内の塗料を前記導出口から戻り口を介してカートリッジタンク本体に戻すために前記塗料配管の前記切替弁と前記戻り口との間に設けられた攪拌機と、を有するカートリッジタンクユニットが提供される。
【0009】
本発明に係るカートリッジタンクユニットによれば、カートリッジタンク内の塗料を攪拌機で循環させることができるので、当該塗料を攪拌でき、塗料沈降を防止できる。したがって、メタリックベース塗料等にも適用することができる。
【0010】
また、カートリッジタンクの容量を適宜選択すれば、塗色比率や生産量の変動にも柔軟に対応することができる。
【0011】
さらに、自動車ボディ1台分の塗料をカートリッジタンクに入れて自動塗装機を使用できるので、新色塗料や新材質塗料の実ライントライを低コストかつ安易に行うことができる。また、特別注文生産による1台だけの特別塗色であっても、カートリッジタンクに必要なだけの塗料を仕込んで対応できるので、特別塗色にも柔軟かつ低コストで対応することができる。
【0012】
この場合、特に限定はされないが、本発明のカートリッジタンクユニットは塗装ブースの近傍に設置することがより好ましい。塗装ガンが設けられた塗装ブースの近傍に本発明のカートリッジタンクユニットを設置することで、色替えロスが大幅に低減でき、また色替え時間も著しく短縮できる。さらに、塗料に対するダメージが少ないので塗料が劣化し難くなり塗料が延命する。
【0013】
(2)上記発明においては特に限定されないが、前記切替弁は、カラーチェンジバルブであることがより好ましい。
【0014】
またはこれに代えて、前記切替弁は、カラーチェンジバルブに対して着脱自在に構成されていることがより好ましい。
【0015】
切替弁をカラーチェンジバルブで構成することで、カラーチェンジバルブユニットに対して直接接続することができ、またカラーチェンジバルブに対して着脱自在に構成された切替弁を採用することでカラーチェンジバルブに直接接続することができる。よって、取替操作が容易となるだけでなく、一台の塗装機に多数の少量使用量塗色を供給することができる。
【0016】
(3)上記発明においては特に限定されないが、前記攪拌機は、前記塗料配管内に設けられ通孔を有する磁性ピストンと、前記ピストンに設けられ当該ピストンが前記戻り口方向に移動したときは前記通孔を閉塞するとともに前記ピストンが導出口方向に移動したときは前記通孔を開放する可動弁と、前記塗料配管の外面に沿って摺動可能に設けられた磁石と、前記磁石を前記塗料配管に沿って往復移動させる駆動手段と、を有することがより好ましい。
【0017】
攪拌機をこのように構成すると、ギヤポンプやレギュレータが不要となるので、塗料に与える剪断力が小さくなり、塗料を延命させることができる。
【0018】
(4)上記目的を達成するために、本発明によれば、上記複数のカートリッジタンクユニットと前記攪拌機の駆動源とが搭載された搬送台車が提供される。
【0019】
この搬送台車では、複数のカートリッジタンクを台車に搭載した状態で攪拌機を駆動させることができる。したがって、塗料をカートリッジタンク本体に仕込んでから塗装装置にセットするまでの時間が長くても塗料の沈降を防止することができる。また、塗料を仕込んでから塗料調合室に一時的に保管できるので、塗料仕込みの段取り作業性が向上する。
【0020】
【発明の効果】
請求項1及び2記載の発明によれば、カートリッジタンク内の塗料を攪拌機で循環及び攪拌できるので、塗料沈降が防止でき、メタリックベース塗料にも適用することができる。また、カートリッジタンクの容量を適宜選択すれば、塗色比率や生産量の変動にも柔軟に対応することができる。
【0021】
さらに、自動車ボディ1台分の塗料をカートリッジタンクに入れて自動塗装機を使用できるので、新色塗料や新材質塗料の実ライントライを低コストかつ簡便に行うことができる。また、特別注文生産による1台だけの特別塗色であっても、カートリッジタンクに必要なだけの塗料を仕込んで対応できるので、特別塗色にも柔軟かつ低コストで対応することができる。
【0022】
これに加えて、請求項3及び4記載の発明によれば、取替操作が容易となるだけでなく、一台の塗装機に多数の少量使用量塗色を供給することができる。
【0023】
また、請求項5記載の発明によれば、ギヤポンプやレギュレータが不要となるので、塗料に与える剪断力が小さくなり、塗料を延命させることができる。
【0024】
さらに、請求項6記載の発明によれば、塗料をカートリッジタンク本体に仕込んでから塗装装置にセットするまでの時間が長くても塗料の沈降を防止することができる。また、塗料を仕込んでから塗料調合室に一時的に保管できるので、塗料仕込みの段取り作業性が向上する。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明のカートリッジタンクユニットの実施形態を示す一部断面図、図2は本発明のカートリッジタンクユニットの攪拌機を示す正面図、図3は図2の攪拌機の詳細を示す拡大断面図、図4は本発明に係る攪拌機の他の実施形態を示す正面図、図5は本発明のカートリッジタンクユニットの他の実施形態を示す一部断面図、図6は本発明のカートリッジタンクユニットのさらに他の実施形態を示す一部断面図、図7は本発明の搬送台車の実施形態を示す側面図、図8は本発明の応用例としての塗料の納入形態を示す正面図である。
【0026】
図1に本発明の塗料用カートリッジタンクユニットの基本構成を示す。本実施形態の塗料用カートリッジタンクユニットは、カラーチェンジバルブユニットのマニホールド10に接続され、塗料配管を介して塗装ブース内に設置された塗装ロボットなどの塗装装置に適用される。
【0027】
カートリッジタンクユニット100は、同図に示すように、塗料を収容するカートリッジタンク本体1と、カートリッジタンク本体1内に塗料吐出エアーを導入するために当該カートリッジタンク本体1の蓋2に設けられた塗料吐出エアー用配管18と、カートリッジタンク本体1の底部に設けられた塗料の導出口と同じくカートリッジタンク本体1の底部に設けられた塗料の戻り口とを接続するとともに途中に切替弁としてのカラーチェンジバルブ9を有する塗料配管8,11と、この塗料配管8に設けられた攪拌機14とを有する。
【0028】
カートリッジタンク本体1と蓋2とはパッキン3を介して留め金4にて固定される。また、塗料吐出エアー用配管18には、塗料吐出エアーのON/OFFを司る開閉バルブ15と、エアー圧を調節するレギュレータ16とエアー圧を計測する圧力ゲージ17とが設けられている。
【0029】
カートリッジタンク本体1の底部に設けられた塗料導出口にはボールバルブ(開閉弁)5が設けられ、このボールバルブ5の下流側に攪拌機14が接続されている。また、カラーチェンジバルブ9と塗料戻り口とを接続する塗料配管11にも開閉弁12,20が設けられている。
【0030】
本実施形態の攪拌機14は、図2及び図3に示すように、カートリッジタンク本体1の塗料導出口に接続されたステンレス製配管22と、このステンレス製配管22の外面を覆うように設けられたマグネット21と、このマグネットをステンレス製配管22の外面に沿ってその長手方向に往復移動させるためのエアシリンダ23とを備えている。エアシリンダ23は固定具24に固定され、マグネット21はエアシリンダ23のシリンダロッド25に取り付けられている。
【0031】
また、ステンレス製配管22の内部には、図3に示すように磁性を有するピストン26が設けられている。このピストン26は、中央に塗料7が通過可能な通孔26aが形成され、下部には可動弁27が取り付けられている。可動弁27は、ピストン26がマグネット21の磁性作用によって上方向に移動する際は、塗料7の抵抗によって通孔26aを開くとともに、下方向に移動する際は塗料7の抵抗によって通孔26aを閉じることになる。したがって、エアシリンダ23を作動させてマグネット21を上下移動させるとこれにともなってピストン26も上下移動するが、当該ピストン26が下方向に移動する際は可動弁27によって通孔26aが閉塞されるので、このときのピストン26は塗料ポンプとして機能し、ステンレス製配管22内の塗料7を塗料戻り口の方向へ圧送することになる。ただし、ピストン26が上方向に移動する際は可動弁27が開き、ステンレス製配管7内の塗料は通孔26aを通過するので、このときは塗料ポンプの機能を果たさない。
【0032】
こうしたピストン26のポンプ作用によって、カートリッジタンク本体1内の塗料7は、塗料配管8,11を介して塗料戻り口から再びカートリッジタンク本体1へ戻されるので、塗料を使用していないときでもカートリッジタンク本体1に収容した塗料を攪拌することができ、塗料沈降を防止することができる。特に、ピストン26の構造上、塗料に対する剪断力が何ら作用しないので、長時間の攪拌でも塗料が劣化することはない。
【0033】
なお、図3において28は可動弁27の開度を抑制するための弁押さえであり、ピストン26が上方向に移動したのちに下方向に移動する際に、可動弁27が円滑に閉じるように機能する。
【0034】
図2に示す例では、マグネット21を上下移動させる駆動部にエアシリンダ23を用いたが、これを図4に示す連結ロッド29、回転板30およびモータ31で代替えすることもできる。
【0035】
また、図1および図2に示す例では、攪拌機14をカラーチェンジバルブ9の上流側の塗料配管8に設けたが、図5に示すようにカラーチェンジバルブ9の下流側の塗料配管11に設けることもできる。
【0036】
なお、図1において、6はカートリッジタンク本体1の脚であり、図8に示す荷姿で塗料製造工場から塗装工場へ納入される際など、塗料配管8,11や塗料吐出エアー用配管18が取り外されたカートリッジタンク本体1を床等に載置する際にこの脚6が用いられる。
【0037】
このカートリッジタンクユニット100は、カートリッジタンク本体1に塗料7を満たして蓋2を閉じると、内部が気密空間となるので、塗料吐出エアー用配管18から例えば2〜5MPaの圧縮エアーを導入すると、カートリッジタンク本体1内の気圧が上昇し、これによって塗料配管8を介してカラーチェンジバルブ9へ塗料7が圧送されることになる。なお、塗料7の粘度が高い場合や短時間で塗料チャージをする場合には5MPa以上の圧縮エアーを用いればよい。ちなみに、塗料7を塗装機側に供給する際は、脈打ち防止のために攪拌機14を停止するとともに開閉弁12又は20を閉とする。
【0038】
カラーチェンジバルブ9に至った塗料7は、マニホールド10を介して図外の塗装ロボットの先端に装着された塗装ガンに供給され、ここから被塗物であるボディに塗布される。なお、図1に示す例では、カートリッジタンクユニット100は、塗料供給オペレータが調合した塗料をカートリッジタンク本体1に入れ、塗装ブースのラインサイドまでこれを運搬して手動で取り替えるものであり、例えば新色塗料や新材料塗料の実ライントライアルなどに適用して好ましい。また、極めて少数の生産量しかない特別注文塗色に適用することも好ましい。
【0039】
ちなみに、本例のカートリッジタンク本体1の容量は特に限定されず生産台数を考慮して決定される。例えば、ラインタクトが1.5分/台、8つの塗装ガン1で上塗りベースコートを塗装する場合には、一般的には1つの塗装ガン当たりに使用される塗料は300ml以下である。また、塗料供給オペレータの作業効率を考慮して塗料の充填頻度を1回/日とすると、カートリッジタンク本体1の容量を300〜500mlにすれば1台/日、1000mlにすれば1〜3台/日、3000mlにすれば10台/日、6000mlにすれば20台/日のボディに対応することができる。
【0040】
また、カートリッジタンク本体1や蓋2等をステンレス製とすれば、水性塗料に用いても錆難いので好ましい。
【0041】
図6に示す塗料用カートリッジタンクユニット100は、図1に示すものに対して基本的な構造は同じであるが、塗料配管8,11の間に設けられた弁が単なる開閉弁32であり、これがカラーチェンジバルブ33に装着される。
【0042】
こうしたカートリッジタンクユニット100又は図1に示すカートリッジタンク1は、図6の左に示すような形態で塗装ブースサイドに搬送され、当該塗装ブースサイドに設けられたカラーチェンジバルブユニットのカラーチェンジバルブ33に開閉弁32が取り付けられるとともに、攪拌機14のマグネット21にステンレス製配管22がセットされる。
【0043】
図7は本発明の搬送台車35の実施形態を示す側面図であり、上述した塗料用カートリッジタンクユニット100が装着できるカートリッジタンク支持具46を複数(N個)有する。また、エアータンク36も搭載され、エアーパイプ39を介して各カートリッジタンクユニット100の攪拌機14のエアーシリンダ23に駆動用エアーを供給する。これにより、搬送台車35に搭載されている間も攪拌機14を作動させることができ、塗料7をカートリッジタンク本体1に仕込んでから塗装装置にセットするまでの時間が長くても、塗料7の沈降を防止することができる。また、塗料7を仕込んでから塗料調合室に一時的に保管できるので、塗料仕込みの段取り作業性が向上する。
【0044】
なお、搬送台車35にはキャスター車輪41が設けられているので、カートリッジタンクユニット100を搭載した状態で塗装ブースサイドへ取っ手43を押しながら搬送することができる。さらに、搬送台車35の前後には牽引フック444,45が設けられているので、複数の搬送台車35を連結して搬送することも可能である。ちなみに、搬送台車35にはアース用鎖40が設けられているので、カートリッジタンクユニット100等に発生した静電気を除去することができる。
【0045】
こうしたカートリッジタンク用搬送台車35は、塗料調合室にて各カートリッジタンク本体1に塗料が仕込まれ、塗装ブースサイドに搬送され、1台又は複数台の塗装ロボットに対してセットされて所望の塗料7が供給される。
【0046】
一般的に、塗料は塗料製造工場からドラム缶などの荷姿で塗装工場へ搬入されるが、上記カートリッジタンクユニット100を用いる塗色については、図8に示すような荷姿とすることもできる。すなわち、カートリッジタンク本体1、蓋2、ボールバルブ5、脚6、および開閉弁12を単位として、塗料吐出エアー導入口に閉塞栓47を取り付け、塗料製造工場にてカートリッジタンク本体1に塗料を入れる。これを塗装工場に搬入し、塗料配管8,11およびカラーチェンジバルブ9又は開閉弁32を取り付けて、塗装ブースサイドに搬送する。
【0047】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカートリッジタンクユニットの実施形態を示す一部断面図である。
【図2】本発明のカートリッジタンクユニットの攪拌機を示す正面図である。
【図3】図2の攪拌機の詳細を示す拡大断面図である。
【図4】本発明に係る攪拌機の他の実施形態を示す正面図である。
【図5】本発明のカートリッジタンクユニットの他の実施形態を示す一部断面図である。
【図6】本発明のカートリッジタンクユニットのさらに他の実施形態を示す一部断面図である。
【図7】本発明の搬送台車の実施形態を示す側面図である。
【図8】本発明の応用例としての塗料の納入形態を示す正面図である。
【符号の説明】
1…カートリッジタンク
2…蓋
14…攪拌機
21…マグネット
22…ステンレス製配管
23…エアシリンダ
26…ピストン
26a…通孔
27…可動弁
Claims (6)
- 塗料を収容するカートリッジタンク本体と、
前記カートリッジタンク本体に設けられ塗料吐出エアーを導入する塗料吐出エアー導入口と、
前記カートリッジタンク本体に設けられた塗料の導出口と、
前記カートリッジタンク本体に設けられた塗料の戻り口と、
前記導出口及び戻り口を接続するとともに途中に切替弁を有する塗料配管と、
非塗装時においてカートリッジタンク内の塗料を前記導出口から戻り口を介してカートリッジタンク本体に戻すとともに、塗装時には前記カートリッジタンク本体から前記切替弁に向かう塗料を通過させる、前記塗料配管に設けられた攪拌機と、を有するカートリッジタンクユニット。 - 塗料を収容するカートリッジタンク本体と、
前記カートリッジタンク本体に設けられ塗料吐出エアーを導入する塗料吐出エアー導入口と、
前記カートリッジタンク本体に設けられた塗料の導出口と、
前記カートリッジタンク本体に設けられた塗料の戻り口と、
前記導出口及び戻り口を接続するとともに途中に切替弁を有する塗料配管と、
非塗装時においてカートリッジタンク内の塗料を前記導出口から戻り口を介してカートリッジタンク本体に戻すために前記塗料配管の前記切替弁と前記戻り口との間に設けられた攪拌機と、を有するカートリッジタンクユニット。 - 前記切替弁は、カラーチェンジバルブである請求項1又は2記載のカートリッジタンクユニット。
- 前記切替弁は、カラーチェンジバルブに対して着脱自在に構成されている請求項1又は2記載のカートリッジタンクユニット。
- 前記攪拌機は、前記塗料配管内に設けられ通孔を有する磁性ピストンと、前記ピストンに設けられ当該ピストンが前記戻り口方向に移動したときは前記通孔を閉塞するとともに前記ピストンが導出口方向に移動したときは前記通孔を開放する可動弁と、前記塗料配管の外面に沿って摺動可能に設けられた磁石と、前記磁石を前記塗料配管に沿って往復移動させる駆動手段と、を有する請求項1〜4の何れかに記載のカートリッジタンクユニット。
- 請求項1〜5の何れかに記載の複数のカートリッジタンクユニットと前記攪拌機の駆動源とが搭載された搬送台車。
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