JP5314346B2 - 静電塗装における過電流異常を回避可能にする制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、静電塗装スプレーガンを使用して水系塗料やメタリック塗料などの低抵抗値塗料を塗装する場合に、絶縁台を用いて塗料系を高電位にした時に過電流の異常を回避して安全で、効率のよい塗装を行う制御方法に関する。

塗装の分野では古くから静電塗装方法が、塗着の効率が良いことで知られ、このことは環境改善や資源の有効利用等の面から、ますます重要視される状況にある。そして使用する塗料は、水性塗料がますます多く使用される傾向にある。また塗装の多様化から美感を強調するメタリック系塗料の使用も、その割合を増加している。

このような導電性の高い、いわゆる電気抵抗値の低抵抗性塗料の使用が増加の傾向にあるが、静電塗装は通常40ないし60ｋVといった高電圧を電極に荷電して対極の接地電位に放電させ、そのときに生じるイオン化を利用して塗料粒子に帯電し、静電効果によって被塗装物に多くの塗料を帯電させることから、前記の低抵抗値塗料の場合、荷電した高電圧が塗料を通じてリークし、十分な放電が行われないために、これを防ぐ手段が採られる。

一般的には高電位となる電極と、接地電位となる塗料系を離し、いわゆる噴霧装置の外部に荷電電極を設ける方法と、噴霧に送り込まれる塗料供給系を荷電される電極と同じ高電圧に維持する方法が代表的な手段として知られている。前者の場合塗料供給系は接地電位でよいため通常の塗料供給装置や配管が問題なく使用できるが、静電スプレーガンを外部帯電用に構成する必要があり、噴霧装置とは離れた位置での放電を利用するため、静電効果が低く押さえられてしまう。また後者の場合は塗料供給系を接地電位から絶縁し、高電位に保持するため、特別の絶縁装置が必要で、通常接地電位に置かれた塗料の供給源から塗料供給をする場合の問題や、大きな帯電容量を保持することでの危険性が高くなる問題がある。

しかし溶剤系塗料と同じ静電スプレーガンを使用でき、噴霧の中心に荷電電極を配置して、高い静電効果を得ることができることから、工業的に使用することのメリットは大きく、使用する塗料に応じて塗料供給系の絶縁を図り、静電塗装装置の共有化を選択することが多い。

また前述のメタリック塗料の場合には、塗料中に含まれるメタル粒子が種々の条件の中でつながることによって電流が流れるメタルブリッジ現象が起こることが多い。したがって前記水系塗料と同様の手段が採られるか、もしくはこのようなメタルブリッジ現象が起きたときに電流検出装置によって電流を検出し、異常の場合荷電を停止するなどの対策がとられている。このように何らかの異常によって静電塗装において好ましくない電流が流れた場合には、スパークによる火災等の危険を防止したり作業者の安全性を確保する理由から、設定値以上の電流（過電流）が流れた場合には、荷電停止などの制御が働くように構成されているのが一般的である。

この過電流による異常検出制御は、安全性を考えたときに重要な意味をもつが、前記メタルブリッジ現象は長時間作業の中断後の再開時など、一時的に生じるがすぐに回復するメタルブリッジに対しても荷電が中止され、作業性を悪化させることがある。そしてこのような問題を改善する制御方法としては、一定時間内に再荷電して、ある回数の電流知検出を行った後も異常であれば、自動的に再荷電できないようにする制御方法が提案されている。（特開2000-246168号公報）
特開2000-246168号公報

静電塗装において水系塗料等、低抵抗値塗料を用いて塗装する場合、絶縁装置を使用して塗料供給系を高電位に維持すると、荷電直後帯電容量の大きな塗料供給系へのチャージには通常よりも大きな電流がながれ、全体にチャージされるまでの時間がかかることになる。このとき前記の過電流異常検出装置が働き、制御装置は異常と判断し荷電を停止するため、作業者は復帰のための操作を都度行う必要性が出てくる。スプレー塗装では吹き付け操作において、塗装面に対して必要な範囲を部分的に塗装する断続した吹き付けが一般的で、静電塗装ではその引金操作に応じて荷電が繰り返されるため、作業に与える影響は著しい。また上記のようなメタルブリッジに対する制御方法をとっているとしても再荷電の時に過電流の状態が生じることは避けられず、異常と判断し自動的に再荷電ができない問題が起きてしまう。

本発明は、塗料供給系を絶縁装置に載せて電気的に接地電位から絶縁し、電気容量の大きい塗料供給系を高電圧に維持して静電塗装を行う場合、装置としては正常であるにも関わらず過電流異常検出機能が働いて、これを都度作業者が解除して塗装を行わなければならない作業性の低下を防止する過電流異常回避方法を提供することを課題としている。

またメタルブリッジ現象のように瞬間的に過電流が生じる場合には装置の異常とせず、再荷電再検出によって一定時間以上、過電流を検出した場合に自動的に再荷電ができないようにした制御方法であっても適用できる制御方法とすることを課題とする。

静電スプレーガンへ高電圧荷電を行い、予め設定された電流値を越えた場合に高電圧の荷電を停止し、過電流異常の解除操作後に再荷電が可能とした荷電制御を備え、水性塗料等の低抵抗塗料の供給に際して塗料供給系を接地電位と絶縁する絶縁装置を使用することで、静電スプレーガンへの高電圧荷電と共に前記塗料供給系が高電圧に荷電される静電塗装において、荷電してから過電流検出開始まで、予め設定した時間を調整できるディレイタイマを設け、この間の異常検出を回避し、設定時間経過後に過電流検出を行うように設定する。

過電流検出により高電圧の荷電を停止し、設定時間後に高電圧を自動的に再荷電したときに、一定時間内に予め設定した回数以上の過電流が発生すると自動的に高電圧の再出力荷電ができないようにした場合には、前記設定時間後の再荷電の時はディレイタイマの働きを無効にして直ちに電流値検出を行い、通常の異常検出を可能にしている。

上記、本発明によれば利用頻度が多くなってきた水系塗料を用いた静電塗装において、塗料供給系を含めて高電圧に荷電される場合に、正常でありながら荷電時に流れる過電流によって異常停止が働くのを回避することができるため、作業者が都度解除操作を行う必要が無くなり、作業性が向上する。静電塗装の荷電制御装置として溶剤系塗料用だけに限定されず、水性塗料用の制御装置としても使用でき、設備の有効利用は可能になる。
またディレイタイマにより過電流の検出開始時間を調整できるため、塗料供給系の規模により静電容量が異なる場合においても、適切な時間を設定でき安定した過電流異常検出を行うことができ、作業性の改善と共に危険を防止できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施例のブロック図、図２は実施例のフロー図、図３は本発明の荷電による検出電流と時間の経過との関係を示すグラフ図である。

本発明の荷電制御を図１ブロック図と図２のフロー図で説明する。静電ガン１は一般的に用いられる手持ち式のスプレーガンが模式的に示されている。静電ガン１により噴霧された塗料は、先端に設けられた荷電電極１２により帯電し、アース線４により接地され接地電位に置かれた被塗装物３に向かう電界の影響を受けて効率よく被塗装物３に塗着する。塗装時には静電気の電界によって作業者へも静電気が帯電するため、静電ガン１の握り部１１は、導電性を有し、安全上この静電気を逃がすように多芯シールドケーブルである低電圧ケーブル１６のシールド線１６ｃあるいは芯線を使用してアースされている。

静電ガン１には塗料容器７からポンプ８によって、塗料が塗料ホース９、チューブ１０を経て静電ガン１の先端部に送られ霧化される。このとき塗料が水系塗料のように低抵抗値の場合、先端部に送られる塗料を通じて電極に荷電された高電圧が流れ、電極からの放電によるイオン化ができず静電効果が得られなくなるために塗料供給系を接地電位から絶縁する装置として絶縁台７ａが使用されている。また、圧縮空気源５からの圧縮空気が減圧弁１８、フロースイッチ１９を経て、エアーホース１７によって静電ガン１に送り込まれ塗料の霧化に使用される。さらに、電源６からの入力電源は電源回路２２、高周波発信回路２１で高周波電源に変換され、低電圧ケーブル１６によって静電ガン１内部のトランス昇圧部１５、コッククロフト回路１４へ送られ高電圧に変換される。この高電圧は高抵抗１３から前記電極１２へ送られ荷電される。低電圧ケーブル１６は多芯シールドケーブルを使用し、出力線１６ａの他、芯線の一本を電流検出線１６ｂとして電流検出回路２４を経由してアース線２５で接地している。

この電流検出回路２４は、電極１２へ塗装物等のアース物が異常接近したり、コッククロフト回路１４等の異常、絶縁部の破壊などにおいて通常の負荷電流を超える場合に、高周波発信回路２１からの出力を停止し自動復帰できないように完全にOFFさせるとともに、警報手段２８を出力して異常ランプ表示や異常信号を発したりする過電流異常検出回路（ＯＣＲ回路）２６に接続されている。

このような構成で、静電ガン１の引き金（図示せず）を作業者が引くと、塗料と圧縮空気が流れ静電ガン１の先端部に至り塗料が霧化される。このときの圧縮空気の流れによってフロースイッチ１９が作動して高周波発信回路２１をＯＮさせると、トランス昇圧部１５、コッククロフト回路１４により高電圧が出力され、電極１２へ高電圧が荷電される。すなわち高電圧が荷電出力される。同時にこの高電圧は塗料が供給される通路のチューブ１０、塗料ホース９を介してポンプ８、塗料容器７にも流れ、絶縁台７ａによって大地電位から絶縁されているこれらの塗料供給系が同電位に維持される。絶縁台は通常高抵抗７bを介して接地されており、高電圧の供給が停止された場合は、この高抵抗を通して自然と放電される。

荷電により塗料供給系に流れる電流は通常の塗装時に被塗装物等に放電される負荷電流よりも多く流れることになるが、前記電流検出回路２４は、遅延回路２０によって、荷電されてから予め調整された時間後に検出を開始するように設定されていて、この間の過電流異常は回避される。塗料供給系が設定された荷電電極の電位になると電流値は正常とされる電流値に落ち着くため、ここで電流検出回路２４が働いても過電流の異常は検出されないため、荷電停止には至らず塗装作業を継続することができる。

塗料供給系が高電圧に維持されるまでの時間、すなわち遅延が必要な時間は、塗料供給系の設備によって異なり、高電圧が帯電する容量によるため、塗料容器が大きかったり、自動塗装などで規模が大きくなると、それだけチャージする時間が長くなり、遅延時間も多くとる必要がある。したがって状況に応じて遅延時間を調整できるように遅延回路２０が設けられる。

また過電流は前述のとおり、塗装装置や取扱い上で生じることのほか、メタリック塗料の塗装では、いろいろな条件下でメタルブリッジ現象が発生して過電流が起こる可能性が避けられない。このために高電圧の荷電（高周波発信回路２１からの出力）は、吹き付けを行い、塗料が流れている状況になってから行う荷電遅延方法や、過電流による異常で荷電を停止してから設定時間後に再荷電し、過電流を検出しなければそのまま継続させ、設定した時間、回数で過電流を検出した場合は異常停止させ、自動的には再荷電ができないようにした制御方法が取り入れられている。

再荷電による過電流の確認は、一時的なメタルブリッジによる過電流が起きても塗料の流れによってすぐに正常に戻る場合、作業者の手を煩わすことなく復帰させるのに効果的であり、待機時間回路２３によって設定した時間経過後にＯＣＲ回路２６の異常判断を自動的に解除して高周波発信回路２１をＯＮさせて静電塗装を再開できるようにしている。

このように再荷電の方法が用いられている場合は、前記検出の開始時間を遅延させると正しい制御ができなくなるために、検出遅延は最初の荷電に対して適用させ、異常検出後の再荷電の時は実施しないようにする。

本発明が適用される実施例の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施例を示すフロー図。 本発明の荷電による検出電流と時間の経過との関係を示すグラフ図。

符号の説明

１、 静電ガン
３、被塗装物
４、アース線
７、塗料容器
７ａ、絶縁台
８、ポンプ
９、塗料ホース
10、チューブ
12、荷電電極
16、低電圧ケーブル
24、電流検出回路
25、アース線
26、過電流異常検出回路（ＯＣＲ回路）
28、警報手段

Claims (1)

1. 静電塗装において静電スプレーガンへ高電圧荷電を行い、予め設定された電流値を越えた場合に高電圧の荷電を停止し、過電流異常の解除操作後に再荷電が可能とした荷電制御を備え、低抵抗塗料の供給に際して塗料供給系を接地電位と絶縁する絶縁装置を使用することで、静電スプレーガンへの高電圧荷電と共に前記塗料供給系が高電圧に荷電される静電塗装において、荷電してから過電流検出開始まで、予め設定した時間を調整できるディレイタイマを設け、この間の異常検出を回避し、設定時間経過後に過電流検出を行うようにした過電流異常を回避可能にする制御方法であって、メタルブリッジ制御（過電流検出により高電圧の荷電を停止し、設定時間後に高電圧を自動的に再荷電したときに、一定時間内に予め設定した回数以上の過電流が発生すると自動的に高電圧の再出力荷電が禁止される制御）において、最初の荷電に対しては前記ディレイタイマの働きを有効にさせ、異常検出後の再荷電の時は前記ディレイタイマの働きを無効にして直ちに電流値検出を行うことを特徴とする過電流異常を回避可能にする制御方法。

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