JP4240137B2 - ワーク電着塗装方法、及びワーク電着塗装装置 - Google Patents

Description

この発明は、電着塗装方法、及びワーク電着塗装装に関し、さらに詳細には、ロボットハンドを用いて行う電着塗装方法、及びワーク電着塗装装置に関するものである。

自動車用ワークの塗装は、ワークを容器に入れ、容器ごと電着塗装液中に浸し、電着電極との間に通電して塗料成分をワークに付着させることにより行われる。このとき、通電開始時は、被塗装ワークの表面抵抗が小さいため、大きな電流が流れ、塗装膜の形成が急激に進行し、塗装厚みにムラが生じる問題がある。この問題を解決するため、塗装開始時は、低電圧をかけ、所定の時間を経過した後、高電圧に切り替えることが行われている。例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１では、ワークをハンガーで吊るして、ハンガーを移動している。一方、固定電極へ通電する電圧を、低電圧から高電圧に切り替えている。

特公平6-63115号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明では、次のような問題があった。
すなわち、ワークがハンガーに吊るされて移動しているため、ワークの傾き等を任意に変化させることが難しく、ワークを電着液に浸したときにワーク内に生じるエアを抜くことが困難であった。ワーク内にエアが残ると、エアの付着した部分の塗装が不十分となり塗装むらが発生する問題があった。
また、ワークをハンガーに吊るして、固定された電極の間を移動しているため、ワークの形状によっては、電極とワークの各部との距離が異なるため、電着塗装の膜厚が大きく相違する問題があった。そのため、余分な膜厚を付けることになり、コストアップする問題があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、エア抜きのし易く、かつ各部を均一に塗装できるワーク塗装方法、及びワーク電着塗装装を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のワーク電着塗装方法、及びワーク電着塗装装置は、次の構成を有している。
（１）低電圧を与える第１プラス電極と、高電圧を与える第２プラス電極とを備える電着槽内の電着液にワークを浸すことにより、ワーク表面を電着塗装するワーク電着塗装方法であって、（ａ）第１ロボットがワークを、第１プラス電極に対応する第１マイナス電極を備えた第１テーブルに移動させる第１工程と、（ｂ）ワークを第１マイナス電極に接続して、ワークに低電圧を通電して電着塗装を行う第２工程と、（ｃ）第２ロボットが第３マイナス電極を備え、ワークをチャックするときに、ワークに接続する第３マイナス電極の接続状態を、第１マイナス電極から、第２プラス電極に対応する第２マイナス電極に切り替え、その後、第２ロボットによりワークを、第２マイナス電極を備えた第２テーブルに移動しつつ電着塗装を行う第３工程と、（ｄ）ワークを第２マイナス電極に接続して、ワークに高電圧を通電して電着塗装を行う第４工程と、を有する。

（２）（１）に記載するワーク電着塗装方法において、前記第３工程で、前記第３マイナス電極の接続状態を、前記第１マイナス電極から前記第２マイナス電極に切り替えるときに、サイリスタを用いて、前記第１マイナス電極と前記第２マイナス電極とを導通させることを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載するワーク電着塗装方法において、第３ロボットが前記ワークを、前記第２マイナス電極の接続から離脱させて搬出する第５工程を有することを特徴とする。
（４）低電圧を与える第１プラス電極と、高電圧を与える第２プラス電極とを備える電着槽内の電着液にワークを浸すことにより、ワーク表面を電着塗装するワーク電着塗装装置であって、ワークを第１プラス電極に対応する第１マイナス電極に接続して、ワークに低電圧を通電して電着塗装を行う第１テーブルと、ワークを第１テーブルに搭載させる第１ロボットと、第３マイナス電極を備え、ワークをチャックするときに、ワークに接続する第３マイナス電極の接続状態を、第１マイナス電極から、第２プラス電極に対応する第２マイナス電極に切り替え、その後、ワークを第２マイナス電極を備えた第２テーブルに移動しつつ電着塗装を行う第２ロボットと、ワークを第２マイナス電極に接続して、ワークに高電圧を通電して電着塗装を行う第２テーブルと、ワークを第２マイナス電極の接続から離脱させて搬出する第３ロボットと、を有する。

次に、上記構成を有する本発明のワーク電着塗装方法、及びワーク電着塗装装置の作用・効果について説明する。
本発明のワーク電着塗装方法は、（ａ）第１ロボットがワークを、第１プラス電極に対応する第１マイナス電極を備えた第１テーブルに移動させる第１工程を有しているので、ワークを電着液中に浸すときに、ワークを任意に傾けることができるため、ワークの下面に付着して残留するエアを除去することができ、エア付着を原因とする塗装むらを無くすことができる。また、（ｃ）第２ロボットが第３マイナス電極を備え、ワークをチャックするときに、ワークに接続する第３マイナス電極の接続状態を、第１マイナス電極から、第２プラス電極に対応する第２マイナス電極に切り替え、その後、第２ロボットによりワークを、第２マイナス電極を備えた第２テーブルに移動しつつ電着塗装を行う第３工程を有しているので、固定して設置されている第１プラス電極及び第２プラス電極に対して、ワークを任意の位置関係に保持できるため、ワークの各部分を、プラス電極に対して均等に保持して、均一な塗装を行うことができ、塗装厚が均一化でき、塗料の無駄をなくすことができる。

さらに、第３工程で第３マイナス電極の接続状態を、第１マイナス電極から第２マイナス電極に切り替えるときに、サイリスタを用いて、第１マイナス電極と第２マイナス電極とを導通させているので、第１マイナス電極と第２マイナス電極との間に電位差があっても、スパークが発生するのを防止することができる。
さらに、第３ロボットが前記ワークを、第２マイナス電極の接続から離脱させて搬出する第５工程を有するので、電着塗装におけるワークの搬送を全てロボットにより行うことができるため、余分な搬送手段を必要とせず、全体の設備コストを低減することができる。

以下、本発明におけるワークの電着塗装方法を具体化した一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に、電着塗装設備の全体構成を示す。電着槽１６内には、塗料１７が約８分目程度に満たされている。電着槽１６内には、第１テーブル１８、第２テーブル１９が固設されている。第１テーブル１８には、第１集電バー２９が付設されている。第２テーブル１９には、第２集電バー３０が付設されている。第１テーブル１８に対向する位置と、第２テーブル方向に延びた位置に、円柱状の第１プラス電極２０が複数本固設されている。第２テーブル１９に対向する位置と、第１テーブルに延びた位置に、円柱状の第２プラス電極２１が固設されている。
第１テーブル１８と第２テーブル１９との中間位置に、第２ロボット１２が設置されている。電着槽１６の左端に対向する位置に、第１ロボット１１が設置されている。電着槽１６の右端に対向する位置に、第３ロボット１３が設置されている。第１ロボット１１、第２ロボット１２、及び第３ロボット１３は、ほぼ一直線上に配置されている。

第１ロボット１１、第２ロボット１２、及び第３ロボット１３は、６軸の自由度を有するロボットであり、ワークを任意の位置・傾きに自由に移動させることが可能である。
低電源用直流電源である整流器２２のプラス側が、第１プラス電極２０に接続され、マイナス側がスイッチ２５を介して集電バー２９に接続されている。整流器２２は、２００Ｖの直流電圧を供給する。高電圧用電源である整流器２３のプラス側が、第２プラス電極２１に接続され、マイナス側がスイッチ２７を介して集電バー３０に接続され、また、スイッチ２６を介して、ロボット１２のハンド１２ａに付設されたマイナス電極３１に接続している。整流器２３は、３００Ｖの直流電圧を供給する。
ここで、集電バー２９が第１マイナス電極であり、集電バー３０が第２マイナス電極であり、マイナス電極３１が第３マイナス電極に対応している。
整流器２２のマイナス側は、サイリスタスイッチ２４の一端に接続されている。また、整流器２３のマイナス側は、サイリスタスイッチ２４の他端に接続されている。また、スイッチ２５、２６、２７、及びサイリスタスイッチ２４は、図示しない制御装置に接続されている。

次に、上記構成を有する電着塗装装置を用いて行うワーク電着塗装方法について説明する。
ワークは、直接ロボットハンドで把持されるか、またはブラケットにワークを固定して、そのブラケットをロボットハンドが把持することにより、搬送が行われる。
ロボット１１のハンド１１ａは、電着槽１６の外にあるワークを把持して持ち上げ、電着槽１６内の塗料１７内に浸す。ワークを塗料１７内に侵入させるときに、ワークに付着しているエアが逃げやすいように、ワークの形状に応じて、適した角度でワークを塗料１７に侵入させている。また、エアが抜けにくい形状のワークに対しては、ワークを塗料に侵入させる途中において、ロボット１１のハンド１１ａを揺動させることにより、ワークの角度を変化させ、またワークに振動を与えて、エアが抜けるようにしている。

ロボット１１は、第１テーブル１８上にワークを載せる。このとき、ワークは、集電バー２９と接続される。第１テーブル１８上にワークが載せられると、制御装置によりスイッチ２５がオンされ、ワークが整流器２２のマイナス側と導通される。これにより、第１プラス電極２０、塗料１７、ワーク、集電バー２９を通って電流が流れ、電着塗装が行われる。
所定時間経過後、ロボット１２がワークを把持する。このとき、ロボット１２のハンド１２ａに付設されたマイナス電極３１は、整流器２３のマイナス側電極と導通している。したがって、そのままロボット１２のハンド１２ａがワークを把持すると、整流器２２と整流器２３のマイナス側間に電位差がある場合には、スパークが生じる恐れがある。本実施例では、ロボット１２のハンド１２ａがワークを把持する少し前に、制御装置がサイリスタスイッチ２４をオンすることにより、整流器２２と整流器２３の各マイナス側をアース２８に導通させ、電位差をなくしているので、ハンド１２ａがワークを把持したときに、スパークが発生する恐れがない。ワークを把持した後、スイッチ２５がオフされ、集電バー２９と整流器２２のマイナス側との導通が解除される。

ロボット１２のハンド１２ａがワークを把持しているとき、ワークはマイナス電極３１と導通されている。したがって、第１プラス電極２０、塗料１７、ワーク、マイナス電極３１を通って電流が流れ、電着塗装が行われる。また、ロボット１２のハンド１２ａがワークを把持しながら、第１テーブル１８から第２テーブル１９にワークを移動させるに連れて、第２プラス電極２１、塗料１７、ワーク、マイナス電極３１を通って電流が流れ、高電圧による電着塗装が行われるようになる。
ロボット１２が電着塗装を行いつつ、ワークを搬送しているので、ロボット１２が第１プラス電極２０及び第２プラス電極２１に対して、ワークを任意の位置、角度で対向させることができるため、ワークに対して均一な塗装を実現することができる。また、ワークを第１プラス電極２０及び第２プラス電極２１に対して、揺動運動させることにより、電着塗装の効率を高くして、塗装時間を短くすることができる。

ロボット１２は、ワークを第２テーブル１９上に載せる。これにより、集電バー３０とワークとが導通される。そして、スイッチ２６がオフされ、スイッチ２７がオンされる。これにより、整流器２３のマイナス側の接続が、マイナス電極３１から集電バー３０に切り替えられる。
そして、第２プラス電極２１、塗料１７、ワーク、集電バー３０を通って電流が流れ、高電圧による電着塗装が行われる。
所定の時間経過後、スイッチ２７がオフされ、電着塗装は終了する。そして、ロボット１３のハンド１３ａが、ワークを把持して塗料１７の中からワークを外に搬出する。このとき、塗料１７の中には鉄粉等のぶつが表面に浮遊している。そのままワークを搬出すると、ワークにぶつが付着する問題がある。ロボット１３を用いて、ワークを搬出しているので、塗料１７からワークを搬出するときに、任意の角度でワークを搬出できるため、ワークの必要な面にぶつが付着しないように、ワークの姿勢を位置決めしながらワークを搬出することができ、ワークの必要な面にぶつが付着するのを防止することができる。

以上、詳細に説明したように、本実施例のワーク電着塗装方法によれば、低電圧を与える第１プラス電極２０と、高電圧を与える第２プラス電極２１とを備える電着槽１６内の塗料１７にワークを浸すことにより、ワーク表面を電着塗装するワーク電着塗装方法であって、（ａ）第１ロボット１１がワークを、第１プラス電極２０に対応する集電バー２９を備えた第１テーブル１８に移動させる第１工程と、（ｂ）ワークを集電バー２９に接続して、ワークに低電圧を通電して電着塗装を行う第２工程と、（ｃ）第２ロボット１２がマイナス電極３１を備え、ワークをチャックするときに、ワークに接続するマイナス電極３１の接続状態を、集電バー２９から、第２プラス電極２１に対応する集電バー３０に切り替え、その後、第２ロボット１２によりワークを、集電バー３０を備えた第２テーブル１９に移動しつつ電着塗装を行う第３工程と、（ｄ）ワークを集電バー３０に接続して、ワークに高電圧を通電して電着塗装を行う第４工程と、を有するので、ワークを電着液中に浸すときに、ワークを任意に傾けることができるため、ワークの下面に付着して残留するエアを除去することができ、エア付着を原因とする塗装むらを無くすことができる。また、固定して設置されている第１プラス電極２０及び第２プラス電極２１に対して、ワークを任意の位置関係に保持できるため、ワークの各部分を、プラス電極に対して均等に保持して、均一な塗装を行うことができ、塗装厚が均一化でき、塗料の無駄をなくすことができる。

さらに、第３工程でマイナス電極３１の接続状態を、集電バー２９から集電バー３０に切り替えるときに、サイリスタスイッ２４チを用いて、集電バー２９と集電バー３０とを導通させているので、集電バー２９と集電バー３０との間に電位差があっても、スパークが発生するのを防止することができる。
さらに、第３ロボット１３がワークを、集電バー３０の接続から離脱させて搬出する第５工程を有するので、電着塗装におけるワークの搬送を全てロボットにより行うことができるため、余分な搬送手段を必要とせず、全体の設備コストを低減することができる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
例えば、本実施例では、電着システムのうち、電着工程について説明したが、脱脂工程、化成工程においても実施できる。

電着塗装方法を行うための電着装置の全体構成を示す図である。

符号の説明

１１ 第１ロボット
１２ 第２ロボット
１３ 第３ロボット
１６ 電着槽
１７ 塗料
１８ 第１テーブル
１９ 第２テーブル
２０ 第１プラス電極
２１ 第２プラス電極
２２，２３ 整流器
２４ サイリスタスイッチ
２９，３０ 集電バー
３１ マイナス電極

Claims (4)

1. 低電圧を与える第１プラス電極と、高電圧を与える第２プラス電極とを備える電着槽内の電着液にワークを浸すことにより、ワーク表面を電着塗装するワーク電着塗装方法において、
   第１ロボットが前記ワークを、前記第１プラス電極に対応する第１マイナス電極を備えた第１テーブルに移動させる第１工程と、
   前記ワークを前記第１マイナス電極に接続して、前記ワークに低電圧を通電して電着塗装を行う第２工程と、
   第２ロボットが第３マイナス電極を備え、前記ワークをチャックするときに、前記ワークに接続する第３マイナス電極の接続状態を、前記第１マイナス電極から、前記第２プラス電極に対応する第２マイナス電極に切り替え、その後、前記第２ロボットにより前記ワークを、前記第２マイナス電極を備えた第２テーブルに移動しつつ電着塗装を行う第３工程と、
   前記ワークを前記第２マイナス電極に接続して、前記ワークに高電圧を通電して電着塗装を行う第４工程と、を有することを特徴とするワーク電着塗装方法。
2. 請求項１に記載するワーク電着塗装方法において、
   前記第３工程で、前記第３マイナス電極の接続状態を、前記第１マイナス電極から前記第２マイナス電極に切り替えるときに、サイリスタを用いて、前記第１マイナス電極と前記第２マイナス電極とを導通させることを特徴とするワーク電着塗装方法。
3. 請求項１または請求項２に記載するワーク電着塗装方法において、
   第３ロボットが前記ワークを、前記第２マイナス電極の接続から離脱させて搬出する第５工程を有することを特徴とするワーク電着塗装方法。
4. 低電圧を与える第１プラス電極と、高電圧を与える第２プラス電極とを備える電着槽内の電着液にワークを浸すことにより、ワーク表面を電着塗装するワーク電着塗装装置において、
   前記ワークを前記第１プラス電極に対応する第１マイナス電極に接続して、前記ワークに低電圧を通電して電着塗装を行う第１テーブルと、
   前記ワークを、前記第１テーブルに搭載させる第１ロボットと、
   第３マイナス電極を備え、前記ワークをチャックするときに、前記ワークに接続する第３マイナス電極の接続状態を、前記第１マイナス電極から、前記第２プラス電極に対応する第２マイナス電極に切り替え、その後、前記ワークを、前記第２マイナス電極を備えた第２テーブルに移動しつつ電着塗装を行う第２ロボットと、
   前記ワークを前記第２マイナス電極に接続して、前記ワークに高電圧を通電して電着塗装を行う第２テーブルと、
   前記ワークを、前記第２マイナス電極の接続から離脱させて搬出する第３ロボットと、を有することを特徴とするワーク電着塗装装置。

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