JP5496833B2 - 塗装装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗装装置に係り、とりわけシリンジポンプを交換する際の作業効率を向上させた塗装装置に関する。

従来、ワークを塗装するために用いられる塗装装置においては、塗料タンク内の塗料をホースを介してスプレーガンに供給し、スプレーガンからワークに向けて塗料を噴出することにより、塗装を行っている。

特開２００２−１５９９０７号公報

しかしながら、従来の一般的な塗装装置においては、シリンジの交換機構を有するものは見あたらず、色替えの際に、その都度シリンジや配管内の清掃が必要になり、作業効率が悪かった。

さらに、従来の塗装装置においては、塗装装置外部の塗料タンクから供給用チューブを通じてポンプ内に塗料を供給していたため、装置は大きくなりがちであり、また装置内にチューブなどが入っていて複雑な構造となっている。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、コンパクトに構成されるとともに、シリンジポンプを交換する際の作業効率を向上させることが可能な、塗装装置を提供することを目的とする。

本発明は、塗装装置において、内部に塗料充填空間が形成されたシリンジ本体と、前記シリンジ本体の前記塗料充填空間内の塗料を吐出する塗料吐出部とを有するシリンジポンプと、前記シリンジポンプを着脱自在に把持するポンプ把持ユニットと、前記ポンプ把持ユニットに連結され、前記ポンプ把持ユニットを摺動させるスライド機構と、前記スライド機構が取り付けられた取付部材とを備え、前記ポンプ把持ユニットは、前記スライド機構により前記取付部材に対して摺動自在であり、前記シリンジポンプは、前記塗料吐出部から前記塗料を吐出する際、前記スライド機構および前記ポンプ把持ユニットによって前記取付部材に対して押圧されることを特徴とする塗装装置である。

本発明は、前記ポンプ把持ユニットは、前記シリンジポンプを把持する爪部と、前記爪部に連結されたリンク機構と、前記リンク機構を動作させるシリンダ部とを有し、前記ポンプ把持ユニットは、前記シリンジポンプを把持する把持位置と、前記シリンジポンプを開放する開放位置とをとることを特徴とする塗装装置である。

本発明は、前記シリンジポンプの前記シリンジ本体外面に溝部が形成され、前記ポンプ把持ユニットの前記爪部は、前記シリンジ本体の前記溝部に対応する形状の切欠部を有することを特徴とする塗装装置である。

本発明は、前記リンク機構は複数のリンクからなり、前記ポンプ把持ユニットが前記把持位置をとる場合に、この複数のリンクのうち一部のリンクが一直線上に並ぶことを特徴とする塗装装置である。

本発明は、前記爪部は薄板状部材からなることを特徴とする塗装装置である。

本発明は、前記取付部材は、前記スライド機構が取り付けられた水平板と、前記水平板から垂直に延びる前面板とを有し、前記シリンジポンプは、前記取付部材の前記前面板に向けて押圧されることを特徴とする塗装装置である。

本発明は、前記シリンジポンプの前記塗料吐出部に、エアを吐出するエア吐出路が形成され、前記前面板内部に、前記塗料吐出部の前記エア吐出路に連通するとともに、前記エア吐出路に対して前記エアを供給するためのエア供給路が形成されていることを特徴とする塗装装置である。

本発明は、前記シリンジポンプの前記塗料吐出部および前記取付部材の前記前面板のうち、一方に位置決めピンが設けられ、他方にこの位置決めピンに対応する位置決め孔が設けられていることを特徴とする塗装装置である。

本発明によれば、シリンジポンプを着脱自在に把持するポンプ把持ユニットが設けられ、シリンジポンプは、スライド機構およびポンプ把持ユニットによって取付部材に対して押圧される。このことにより、ポンプ把持ユニットによってシリンジポンプを所定位置にしっかりと固定把持することができるとともに、シリンジポンプを簡単に交換することができ、かつ色替えの際清掃作業を行う必要がない。さらに、塗装装置の構造をコンパクトに構成することができる。

本発明の一実施の形態による塗装装置の全体を示す側面断面図。 シリンジポンプを示す側面断面図。 シリンジポンプを示す正面断面図（図２のIII−III線断面図）。 ピストン押圧ユニットを示す側面断面図。 ポンプ把持ユニットおよびシリンジポンプを示す側面図。 ポンプ把持ユニットおよびシリンジポンプを示す正面断面図。 ポンプ把持ユニットおよびシリンジポンプを示す正面断面図。 ポンプ把持ユニットおよびシリンジポンプを示す側面図。 吐出駆動ユニット、ピストン押圧ユニットおよびシリンジポンプを示す側面断面図。 吐出駆動ユニット、ピストン押圧ユニットおよびシリンジポンプを示す背面図（図９のＸ方向矢視図）。 ピストン押圧ユニットが待機位置にある状態を示す側面断面図。 ピストン押圧ユニットが当接位置にある状態を示す側面断面図。 ピストン押圧ユニットが停止位置にある状態を示す側面断面図。 塗装システムを示す斜視図。

以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図１４を参照して説明する。ここで、図１乃至図１４は、本発明の一実施の形態を示す図である。

塗装装置の構成
まず、図１乃至図１０により、本発明の一実施の形態による塗装装置の概略について説明する。なお、以下において、「前方」、「後方」とは、それぞれ図１における「Ｘ軸正方向（または右方向）」、「Ｘ軸負方向（または左方向）」をいい、「上方」、「下方」とは、それぞれ図１における「Ｚ軸正方向（または上方向）」、「Ｚ軸負方向（または下方向）」をいう。

まず図１により、本実施の形態による塗装装置の全体構成について説明する。

図１に示すように、塗装装置１０は、シリンジポンプ１００と、シリンジポンプ１００を把持するポンプ把持ユニット２００と、シリンジポンプ１００の後方に配置されたピストン押圧ユニット３００と、ピストン押圧ユニット３００を駆動する吐出駆動ユニット４００とを備えている。

このうちシリンジポンプ１００は、内部に略円柱状の塗料充填空間１１１が形成されたシリンジ本体１１０と、シリンジ本体１１０の前端に連結され、塗料充填空間１１１内の塗料１０１を吐出する塗料吐出部１２０とを有している。また、シリンジ本体１１０の塗料充填空間１１１内には、ピストン部１３０が前後方向に移動自在に設けられている。このピストン部１３０は、ピストン本体１３１と、ピストン本体１３１に回転自在に取り付けられ、塗料充填空間１１１内の塗料を攪拌する攪拌フィン（攪拌機構）１３２とを有している。

また、ポンプ把持ユニット２００は、シリンジポンプ１００を着脱自在に把持するものであり、シリンジポンプ１００の上方に配置されている。このポンプ把持ユニット２００は、シリンジポンプ１００を把持する爪部２１０と、爪部２１０に連結されたリンク機構２２０と、リンク機構２２０を開閉動作させるシリンダ部２３０とを有している。

また、ポンプ把持ユニット２００には、ポンプ把持ユニット２００を水平方向（前後方向）に摺動させるスライドテーブル（スライド機構）２４０が連結されている。このスライドテーブル２４０は、固定された取付部材２５０に取り付けられており、ポンプ把持ユニット２００は、スライドテーブル２４０により、取付部材２５０に対して摺動自在となっている。また、取付部材２５０は、スライドテーブル２４０が取り付けられた水平板２５１と、水平板２５１の先端から垂直方向下方に延びる前面板２５２とを有している。そして、図１に示すように、ポンプ把持ユニット２００によって把持された際、シリンジポンプ１００は、スライドテーブル２４０およびポンプ把持ユニット２００によって、シリンジポンプ１００の前方に位置する前面板２５２に対して押圧されるようになっている。

ピストン押圧ユニット３００は、シリンジポンプ１００のピストン部１３０を押圧するものであり、ピストン部１３０に当接して押圧する押圧ブロック３１０を有している。この押圧ブロック３１０は、略円柱形状からなり、図１から明らかなように、ピストン部１３０とは別体に構成されたものである。

また、吐出駆動ユニット４００は、ピストン押圧ユニット３００を駆動するものである。この吐出駆動ユニット４００は、ピストン押圧ユニット３００を駆動するサーボモータ（駆動装置）４１０と、ピストン押圧ユニット３００の押圧ブロック３１０に連結され、ピストン押圧ユニット３００を前後方向に直線的に移動させるボールネジ（直動装置）４２０と、サーボモータ４１０からの動力をボールネジ４２０に伝達するタイミングベルト（伝達機構）４３０とを有している。さらに、サーボモータ４１０には、このサーボモータ４１０を制御する制御ユニット４５０が接続されている。

以下、上述した塗装装置１０を構成する各構成要素（ユニット）について、更に詳細に説明する。

シリンジポンプ
まず図１乃至図３により、シリンジポンプ１００の構成について説明する。

シリンジポンプ１００は、上述したように、塗料１０１が充填される塗料充填空間１１１を有するシリンジ本体１１０と、塗料１０１を吐出する塗料吐出部１２０と、塗料充填空間１１１内に移動自在に設けられたピストン部１３０とを有している。

このうちシリンジ本体１１０は、略円筒形状を有しており、その外面には、円環形状からなる２本の溝部１１２が形成されている。この溝部１１２は、シリンジポンプ１００がポンプ把持ユニット２００によって把持される際、爪部２１０を係合させるためのものである。ポンプ把持ユニット２００の爪部２１０を溝部１１２に係合させることにより、シリンジポンプ１００を確実に把持することができる。なお、溝部１１２の本数は２本に限らず、１本以上の適当な本数とすることができる。

また、塗料吐出部１２０は、塗料充填空間１１１に連通するとともに塗料充填空間１１１からの塗料１０１が通過する塗料吐出路１２１と、塗料吐出路１２１の先端に設けられ、塗料１０１を外方に吐出する塗料吐出口１２２とを有している。塗料吐出路１２１は、直線的な形状からなるとともに、シリンジポンプ１００の軸線Ａ_１に対して平行であり、かつシリンジポンプ１００の軸線Ａ_１からは下方にずれて配置されている。また、塗料吐出部１２０には、エアを吐出するエア吐出路１２３が形成されている。このエア吐出路１２３は、塗料吐出路１２１の途中から斜め上方に向けて延びており、塗料吐出口１２２から吐出する塗料１０１の吹付形状や吹付圧力を調整する役割を果たす。なお、塗料吐出路１２１は、シリンジポンプ１００の軸線Ａ_１に対して必ずしも平行でなくても良い。また、塗料吐出路１２１は、シリンジポンプ１００の軸線Ａ_１と一致するように配置されていても良い。

一方、シリンジ本体１１０と塗料吐出部１２０との間には、本体前面部１４０が介在されている。本体前面部１４０には、前面板２５２のエア供給路２５４（図１）から供給されたエアを、塗料吐出部１２０のエア吐出路１２３に送り込むエア流路１４１が形成されている。エア流路１４１の出口１４２は、前方（前面板２５２側）に向けられており、シリンジポンプ１００が前面板２５２に対して押圧された際、エア流路１４１の出口１４２が、前面板２５２のエア供給路２５４の出口２５５と一致するようになっている（図５参照）。

また、ピストン部１３０は、ピストン本体１３１と、ピストン本体１３１に取り付けられた攪拌フィン１３２とを有している。このうちピストン本体１３１は、塗料充填空間１１１内にぴったり嵌め込まれるように円筒形の側面を有している（図３）。またピストン本体１３１は、中心部１３３と、中心部１３３周囲に形成された円形の凹部１３４とを有している。また、ピストン本体１３１の外周面には、円環状のパッキン１３７が装着されている。

攪拌フィン１３２は、ピストン本体１３１の凹部１３４内に装着されており、中心部１３３を中心として、ピストン本体１３１に対して回動自在に取り付けられている。また図３に示すように、攪拌フィン１３２は、中心部１３３側から周方向に放射状に延びる４つの単位フィン１３５を有している。なお、単位フィン１３５の個数は、４つに限られるものではない。

さらに、図２に示すように、攪拌フィン１３２のうち塗料充填空間１１１の反対側には、シリンジ側マグネット１３６が装着されている。このシリンジ側マグネット１３６は、後述するように、ピストン押圧ユニット３００のブロック側マグネット３２１と間に生じる磁力により、ピストン押圧ユニット３００の回動動作と同期して、攪拌フィン１３２を回動させるためのものである。このシリンジ側マグネット１３６は、周方向等間隔に複数個設けることが好ましく、その個数は、例えば２個〜４個等とすることができるが、これに限定されるものではない。また、シリンジ側マグネット１３６の個数は、ブロック側マグネット３２１の個数と同一にすることが好ましい。

ピストン押圧ユニット
次に図１および図４により、ピストン押圧ユニット３００の構成について説明する。

図１および図４に示すように、ピストン押圧ユニット３００は、シリンジポンプ１００のピストン部１３０に当接して押圧する押圧ブロック３１０と、押圧ブロック３１０に対して回動自在に設けられたマグネットカップリング３２０とを有している。

このうち押圧ブロック３１０は、マグネットカップリング３２０を収容する凹部３１１を有している。マグネットカップリング３２０は、この凹部３１１内で中心軸Ａ_２周りに回動自在となっている。なお、押圧ブロック３１０がピストン部１３０に当接する際、中心軸Ａ_２は、シリンジポンプ１００の軸線Ａ_１（図２）と同一線上にくるようになっている。

また、マグネットカップリング３２０には、複数のブロック側マグネット３２１が装着されている。ブロック側マグネット３２１の個数は、上述したシリンジ側マグネット１３６の個数と同一とすることが好ましく、例えば２個〜４個等とすることができる。また、ブロック側マグネット３２１とシリンジ側マグネット１３６の向かい合う面の磁極は、互いに異なる極からなっていても良く（例えばＳ極とＮ極）、互いに同一の極からなっていても良い（例えばＳ極とＳ極）。なお押圧ブロック３１０の直径は、ピストン部１３０の直径よりわずかに小さくなっている。

また、マグネットカップリング３２０には、このマグネットカップリング３２０を回動させるロータリーアクチュエータ（回動駆動装置）３３０が連結されている。すなわち図４に示すように、マグネットカップリング３２０は、連結軸部材３２２を介してロータリーアクチュエータ３３０の回動軸３３３に連結されている。このロータリーアクチュエータ３３０としては、例えば空圧式のものを用いることができる。

ロータリーアクチュエータ３３０は、同一方向に連続的に回転するものであっても良いが、一方向の回動と他方向の回動とを連続的に繰り返すものを用いても良い。後者の場合特に、マグネットカップリング３２０が、中心軸Ａ_２周りに一方向（例えば時計回り方向）の回動と他方向（例えば反時計回り方向）の回動とを繰り返すので、塗料充填空間１１１内の塗料１０１を効率的に攪拌することができる。またこの場合、マグネットカップリング３２０の回動角は、中心軸Ａ_２周りに９０°〜２７０°の角度の範囲で設定することができる。なお、前者の場合、すなわちロータリーアクチュエータ３３０が同一方向に連続的に回転する場合であっても、塗料１０１を効率的に攪拌することができる。

さらに、押圧ブロック３１０にベース部材３１２が連結されており、このベース部材３１２に、吐出駆動ユニット４００のボールネジ４２０およびボールスプライン４４０（後述）が連結されている。また、マグネットカップリング３２０の中心部分には、ロータリーアクチュエータ３３０の回動軸３３３を支持する軸受３３１が取り付けられている。

このような構成により、押圧ブロック３１０がピストン部１３０に当接している場合、ピストン部１３０の攪拌フィン１３２は、ピストン押圧ユニット３００側からの作用によって動作する。すなわち、ロータリーアクチュエータ３３０の回動軸３３３が回動することにより、マグネットカップリング３２０が押圧ブロック３１０に対して回動する。そしてピストン部１３０の攪拌フィン１３２は、シリンジ側マグネット１３６とブロック側マグネット３２１と間に生じる磁力により、マグネットカップリング３２０（ブロック側マグネット３２１）の回動動作に同期して回動動作するようになっている。

ポンプ把持ユニット
次に図１、図５乃至図８により、ポンプ把持ユニット２００の構成について説明する。

図１、図５乃至図７に示すように、ポンプ把持ユニット２００は、シリンジポンプ１００を把持する爪部２１０と、爪部２１０に連結されたリンク機構２２０と、リンク機構２２０を開閉動作させるシリンダ部２３０とを有している。このポンプ把持ユニット２００は、シリンジポンプ１００を把持する把持位置（図６参照）と、シリンジポンプ１００を開放する開放位置（図７参照）とをとることができる。

爪部２１０は、シリンジポンプ１００の片側に２つずつ、計４つ設けられており、それぞれシリンジ本体１１０の溝部１１２に対応する形状の切欠部２１１を有している。この場合、切欠部２１１は、断面円形状の溝部１１２に対応する円弧形状からなり、図６に示すように、把持位置において切欠部２１１は溝部１１２にぴったり嵌め込まれるようになっている。なお、爪部２１０の個数は、計４つに限られるものではなく、溝部１１２の本数に対応して適宜変更しても良い。

また、図５に示すように、各爪部２１０は薄板状部材からなっている。このことにより、シリンジポンプ１００を前面板２５２に向けて押圧する際、爪部２１０が平行ばねのような役割を果たすので、シリンジポンプ１００を周方向に均一に押圧することができ、シリンジポンプ１００の押付け方向の誤差を吸収することができる（図８参照）。

一方、図６および図７に示すように、リンク機構２２０は、複数のリンク２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６からなっている。このうち側面側のリンク２２４、２２５は、それぞれ爪部２１０と一体に構成されている。また、ポンプ把持ユニット２００が把持位置をとる場合（図６参照）、この複数のリンクのうち、シリンダ部２３０側に位置するリンク２２１、２２２、２２３が一直線上に並ぶ。このように、把持位置においてリンク２２１、２２２、２２３が一直線上に配置されることにより、爪部２１０がロックされて容易に開くことがなくなり（トグル機構の原理）、シリンジポンプ１００をしっかりと把持することができる。

また、図６および図７において、符号２５３は、取付部材２５０の水平板２５１に形成され、リンク２２４、２２５が通過する開口を示している。

シリンダ部２３０は、例えばエアシリンダからなり、一方のエア供給口２３１からエアを供給した場合、ピストン２３２およびロッド２３３が上昇し（開放位置）、他方のエア供給口２３４からエアを供給した場合、ピストン２３２およびロッド２３３が下降するようになっている（把持位置）。なお、ロッド２３３は、連結ピン２２７を介してリンク２２１に連結されている。

また、シリンダ部２３０は、取付フレーム２４１を介してスライドテーブル２４０に連結されている。このスライドテーブル２４０は、エア駆動式となっており、エアを供給することにより前方位置と後方位置との間で摺動自在となっている。なお、スライドテーブル２４０が前方位置をとった場合、シリンジポンプ１００の本体前面部１４０が前面板２５２に接触し、スライドテーブル２４０が後方位置をとった場合、シリンジポンプ１００の本体前面部１４０が前面板２５２から離間する。

また図１および図５に示すように、前面板２５２の内部にエア供給路２５４が形成されている。エア供給路２５４には、外部からエアを供給するためのホース２５９が接続されている。このエア供給路２５４は、本体前面部１４０のエア流路１４１を介して、塗料吐出部１２０のエア吐出路１２３に連通し、エア吐出路１２３に対してエアを供給するためのものである。そしてシリンジポンプ１００のスプレー用エアは、前面板２５２のエア供給路２５４から、エア流路１４１およびエア吐出路１２３を通過して、塗料吐出路１２１ヘと供給される（図１）。したがって、エア供給路２５４からのエアが前面板２５２とシリンジポンプ１００との間から漏れないように、シリンジポンプ１００を前面板２５２側に押し付ける必要がある。本実施の形態においては、スライドテーブル２４０により、シリンジポンプ１００を把持したポンプ把持ユニット２００が全体として前後進するため、このような押付けが可能になる。

さらに、図５に示すように、取付部材２５０の前面板２５２に、位置決めピン２５６が設けられ、シリンジポンプ１００の塗料吐出部１２０に、この位置決めピン２５６に対応する位置決め孔１２４が設けられている。これにより、シリンジポンプ１００を周方向に位置決めすることができ、エア流路１４１の出口１４２の位置とエア供給路２５４の出口２５５の位置とを正確に合わせることができる。図５中、位置決めピン２５６および位置決め孔１２４を１つずつ表示しているが、位置決めピン２５６および位置決め孔１２４は、周方向に沿って複数設けることが好ましい。なお、これに限らず、例えばシリンジポンプ１００の塗料吐出部１２０に位置決めピンを設け、取付部材２５０の前面板２５２に位置決め孔を設けても良い。

吐出駆動ユニット
次に図１、図９および図１０により、吐出駆動ユニット４００の構成について説明する。

吐出駆動ユニット４００は、上述したように、ピストン押圧ユニット３００を駆動するサーボモータ４１０と、ピストン押圧ユニット３００に連結され、ピストン押圧ユニット３００を直線的に移動させるボールネジ４２０と、サーボモータ４１０からの動力をボールネジ４２０に伝達するタイミングベルト４３０とを有している。

このうちサーボモータ４１０は、制御ユニット４５０に対してエンコーダ値を出力するようになっており、これにより制御ユニット４５０は、サーボモータ４１０の回転角および速度を検出可能となっている。また、サーボモータ４１０は、取付ブラケット２５７、２５８により水平板２５１に固定されている。この場合、サーボモータ４１０は、ピストン押圧ユニット３００および水平板２５１より上方であって、タイミングベルト４３０からみて前方（ポンプ把持ユニット２００側）に配置されている。このように、サーボモータ４１０とポンプ把持ユニット２００とを水平板２５１の上方に並べて配置したことにより、塗装装置１０全体をコンパクトに構成することができる。

さらに、サーボモータ４１０の回転軸４１１には、軸部材４１３を介してプーリ４１２が連結されており、このプーリ４１２にはタイミングベルト４３０が巻き掛けられている。軸部材４１３は、取付ブラケット２５７に取り付けられた軸受４１４によって支持されている。

一方、ボールネジ４２０は、取付ブラケット２５７に対して進退自在のねじ軸４２１と、ねじ軸４２１上に設けられたナット４２２とを有している。また、取付ブラケット２５７には、軸受４３２を介してプーリ４３１が回動自在に取り付けられており、上述したボールネジ４２０のナット４２２は、このプーリ４３１の中心部に固定されている。さらに、プーリ４３１には、上述したタイミングベルト４３０が巻き掛けられている。

また、ボールネジ４２０に平行に、ボールスプライン（回り止め機構）４４０が設けられている。ボールスプライン４４０は、取付ブラケット２５７を貫通している。このボールスプライン４４０は、ナット４２２およびプーリ４３１が一体として回転したとき、ピストン押圧ユニット３００が回転することを防止する役割を果たす。なお、図９においては、１つのボールスプライン４４０が設けられているが、このようなボールスプライン４４０を複数設けても良い。

このような構成により、サーボモータ４１０からの動力によって、ピストン押圧ユニット３００をシリンジポンプ１００の軸線に対して平行に移動させることができる。すなわち、サーボモータ４１０の回転軸４１１が一方向に回転することにより、タイミングベルト４３０が回転し、ナット４２２も同一方向に回転する。このとき、ナット４２２の回転に伴って、ねじ軸４２１が直線的に移動し、これによりピストン押圧ユニット３００がシリンジポンプ１００の軸線Ａ_１に対して平行に移動する。

一方、制御ユニット４５０は、サーボモータ４１０からのエンコーダ値に基づいてサーボモータ４１０を制御し、これによりピストン押圧ユニット３００を介して、シリンジポンプ１００のピストン部１３０の速度および位置を制御する。したがって、ピストン部１３０を塗料充填空間１１１内で低速かつ一定速度（具体的には、例えば０．１ｍｍ／秒〜１ｍｍ／秒の速さ）で移動させることができるとともに、塗料１０１を塗料吐出部１２０から高精度で吐出することができる。

本実施の形態の作用
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

まず、予め塗料充填空間１１１内に塗料１０１を充填したシリンジポンプ１００を準備する。塗料充填空間１１１内に塗料１０１を充填する方法は問わないが、例えば、塗料吐出部１２０の塗料吐出口１２２を塗料タンク等の塗料に浸け、治具等を用いてピストン部１３０を後方に移動させても良い。これにより、塗料充填空間１１１内に塗料１０１が流入し、塗料充填空間１１１内に塗料１０１を充填することができる。

続いて、シリンジポンプ１００をポンプ把持ユニット２００によって把持させる。この際、ポンプ把持ユニット２００を予め開放位置（図７）にしておくとともに、シリンジポンプ１００をポンプ把持ユニット２００下方の所定位置に位置決めする。このとき、シリンジポンプ１００の位置決め孔１２４の位置が前面板２５２の位置決めピン２５６の位置に一致するようにしておく。

次に、シリンダ部２３０のエア供給口２３４からエアを供給し、ポンプ把持ユニット２００を把持位置（図６）にもってくる。これによりシリンジポンプ１００は、ポンプ把持ユニット２００の爪部２１０間に把持される。このとき、爪部２１０の切欠部２１１が、シリンジ本体１１０の溝部１１２に係合する。

次に、スライドテーブル２４０に対してエアを供給することにより、スライドテーブル２４０を後方位置から前方位置へと移動させる。この際、シリンジポンプ１００は、スライドテーブル２４０およびポンプ把持ユニット２００によって取付部材２５０の前面板２５２に向けて押圧される。またこのとき、前面板２５２のエア供給路２５４が、本体前面部１４０のエア流路１４１に接続され、エア供給路２５４からのエアが、塗料吐出部１２０のエア吐出路１２３に送り込まれる。

次いで、制御ユニット４５０は、吐出駆動ユニット４００のサーボモータ４１０を制御して、ピストン押圧ユニット３００をシリンジポンプ１００のピストン部１３０に当接させて押圧する。以下、この間の作用について説明する。

はじめに、ピストン押圧ユニット３００の押圧ブロック３１０は、ピストン部１３０のピストン本体１３１から離れた待機位置にある（図１１）。

次に制御ユニット４５０は、サーボモータ４１０を駆動させる。サーボモータ４１０が回転したとき、プーリ４１２、タイミングベルト４３０、プーリ４３１およびナット４２２も回転し、これによりボールネジ４２０のねじ軸４２１が前方へ移動する。このことにより、ピストン押圧ユニット３００の押圧ブロック３１０も前方に移動する。

次いで、ピストン押圧ユニット３００の押圧ブロック３１０は、ピストン部１３０のピストン本体１３１に当接する当接位置まで移動する（図１２）。

この際、ロータリーアクチュエータ３３０にエアを供給し、マグネットカップリング３２０を押圧ブロック３１０に対して回動（揺動回転）させる。これに伴い、ブロック側マグネット３２１が回動し、ブロック側マグネット３２１からの磁力によって、シリンジ側マグネット１３６も回動する。このようにして、塗料充填空間１１１内で攪拌フィン１３２が回動し、塗料１０１の攪拌が行われる。

なお、図１２に示すように、押圧ブロック３１０がシリンジポンプ１００のピストン部１３０に当接した際（すなわち当接位置にあるとき）、マグネットカップリング３２０とピストン部１３０との間に隙間３２３が形成されることが好ましい。これにより、回転するマグネットカップリング３２０が、ピストン部１３０に接触することを防止し、マグネットカップリング３２０の回転やピストン部１３０の進行に影響が生じることを防止することができる。

続いて、ピストン押圧ユニット３００の押圧ブロック３１０は、ピストン部１３０を押圧しながら、塗料充填空間１１１内を進行し、これにより塗料充填空間１１１内の塗料１０１が塗料吐出部１２０から吐出される。

その後、押圧ブロック３１０は、塗料充填空間１１１内の最前方の位置（停止位置）に達し、その進行を停止する（図１３）。このとき、塗料充填空間１１１内の塗料１０１は全て使い切った状態となる。

その後、制御ユニット４５０は、サーボモータ４１０を逆向きに駆動させ、これにより、押圧ブロック３１０は、ピストン部１３０から離間して待機位置に戻る。

ところで制御ユニット４５０は、ピストン押圧ユニット３００の押圧ブロック３１０が待機位置（図１１）から停止位置（図１３）まで移動する間、サーボモータ４１０の電流値を読み取っている。そして制御ユニット４５０は、この電流値が変化したことによって、押圧ブロック３１０がピストン部１３０に当接したことを判定する。続いて、制御ユニット４５０は、当接位置（図１２）から停止位置（図１３）まで押圧ブロック３１０がピストン部１３０を押圧している間、サーボモータ４１０からのエンコーダ値によってピストン部１３０の速度および位置を制御する。この際、ピストン部１３０は、低速かつ一定速度（例えば０．１ｍｍ／秒〜１ｍｍ／秒）で移動する。その後、制御ユニット４５０は、サーボモータ４１０の電流値が変化したことによって、押圧ブロック３１０が停止位置に達したことを判定し、押圧ブロック３１０の進行を停止する。

一方、空になったシリンジポンプ１００を交換する場合は、上述したステップを逆に行う。すなわち、押圧ブロック３１０が待機位置に戻った後、スライドテーブル２４０を前方位置から後方位置へ移動させる。次いで、ポンプ把持ユニット２００を開放位置にすることにより、シリンジポンプ１００をポンプ把持ユニット２００から離脱させる。

このように本実施の形態によれば、塗装装置１０は、シリンジポンプ１００と、ポンプ把持ユニット２００と、ピストン押圧ユニット３００と、吐出駆動ユニット４００とから構成されているので、従来の塗装装置と比べて、塗装装置１０全体をコンパクトなものとすることができる。

また本実施の形態によれば、シリンジポンプ１００を着脱自在に把持するポンプ把持ユニット２００が設けられ、また、ピストン部１３０を押圧するピストン押圧ユニット３００は、シリンジポンプ１００と別体に構成されている。このことにより、ポンプ把持ユニット２００を開閉するだけでシリンジポンプ１００を簡単に脱着することができるので、塗料１０１の色替え等の際、清掃作業を行う必要がなく、シリンジポンプ１００を交換する作業を容易に行うことができる。

また本実施の形態によれば、シリンジポンプ１００は、スライドテーブル２４０およびポンプ把持ユニット２００によって取付部材２５０の前面板２５２に対して押圧されるので、ポンプ把持ユニット２００によってシリンジポンプ１００を所定位置にしっかりと固定把持することができる。また、シリンジポンプ１００を前面板２５２側に押し付けることにより、シリンジポンプ１００のスプレー用エアを、前面板２５２のエア供給路２５４から供給することができる。このとき、エア供給路２５４からのエアが、前面板２５２とシリンジポンプ１００との間から漏れることを防止することができる。

また本実施の形態によれば、制御ユニット４５０は、サーボモータ４１０からのエンコーダ値によって、シリンジポンプ１００のピストン部１３０の速度および位置を制御する。また、サーボモータ４１０の動力は、タイミングベルト４３０およびボールネジ４２０を介してピストン押圧ユニット３００に伝達される。このことにより、ピストン部１３０を塗料充填空間１１１内で低速かつ一定速度で移動させることができるとともに、塗料吐出部１２０から塗料１０１を高精度で吐出することができる。

また本実施の形態によれば、シリンジポンプ１００のピストン部１３０は、塗料充填空間１１１内の塗料を攪拌する攪拌フィン１３２を有するので、塗料充填空間１１１内の塗料の沈殿を防止することができる。また、ピストン部１３０が塗料１０１の押出と攪拌とを同時に実行することができ、シリンジポンプ１００をコンパクトに構成することができる。さらに、攪拌フィン１３２は、ピストン押圧ユニット３００側からの作用によって動作するので、ピストン押圧ユニット３００は、シリンジポンプ１００のピストン部１３０を押圧する機能と、攪拌フィン１３２を回転動作させる機能とを両方とも有している。したがって、ピストン押圧ユニット３００をコンパクトなものとすることができる。また、攪拌フィン１３２を動作させるための複雑な機構をシリンジポンプ１００側に設ける必要がない。

また本実施の形態によれば、ピストン押圧ユニット３００の押圧ブロック３１０は、ピストン部１３０から離れた待機位置から、ピストン部１３０に当接する当接位置まで移動し、ピストン部１３０を押圧することにより塗料吐出部１２０から塗料１０１を吐出し、その後、ピストン部１３０から離間して待機位置に戻る。このピストン押圧ユニット３００とピストン部１３０とは、互いに連結されていない。このことにより、シリンジポンプ１００の交換を容易にすることができる。

また本実施の形態によれば、ポンプ把持ユニット２００のシリンダ部２３０は、リンク機構２２０を介して爪部２１０を動作させているので、シリンダ部２３０を短ストロークシリンダから構成することができ、ポンプ把持ユニット２００をコンパクトなものとすることができる。この場合であっても、爪部２１０の把持幅が大きく拡大し、かつ爪部２１０の把持力を確保することができる。また、スライドテーブル２４０をポンプ把持ユニット２００と取付部材２５０との間に配置したことにより、シリンジポンプ１００を把持して前面板２５２に押し付ける構造を、よりコンパクトに実現することができる。

塗装システムの構成
次に、図１４により、このような塗装装置１０を備えた、塗装システムの一実施の形態について説明する。図１４は、塗装システム全体を示す概略図である。なお、図１乃至図１４に示す塗装装置１０の用途は、これに限定されるものではないことは勿論である。

図１４に示すように、塗装システム５００は、内部に塗装領域５１１とシリンジポンプ交換領域５１２とを有する塗装システム本体５１０と、塗装システム本体５１０に設けられ、塗装領域５１１とシリンジポンプ交換領域５１２との間で移動可能な装置保持機構５２０と、塗装領域５１１内に設けられ、ワーク５３１を保持するロボット５３０とを備えている。

このうち塗装システム本体５１０のシリンジポンプ交換領域５１２には、交換用のシリンジポンプ１００を載置する載置台５１３が設けられている。

また、装置保持機構５２０は、それぞれ上述した塗装装置１０が取り付けられた一対の保持部５２１と、一対の保持部５２１を連結するアーム部５２２とを有している。各塗装装置１０は、アーム部５２２によって、Ｘ−Ｚ平面内で上下左右に移動可能となっている。また、各保持部５２１内の塗装装置１０からは、それぞれ配線部５２３が延びており、この配線部５２３は、上述した制御ユニット４５０に接続されている。

一方、塗装領域５１１内には、２台のロボット５３０が設けられており、それぞれその先端に２つずつワーク５３１を保持している。

塗装システム５００を用いる場合、まず各塗装装置１０のポンプ把持ユニット２００が、載置台５１３上のシリンジポンプ１００を把持する。その後、塗装装置１０は、装置保持機構５２０によって、塗装領域５１１に移動される。続いて、ロボット５３０により、ワーク５３１が塗装装置１０のシリンジポンプ１００前方に運ばれる。次いで、上述した方法により、塗装装置１０のシリンジポンプ１００から塗料１０１を吐出する。その後、ロボット５３０がワーク５３１を適宜移動することにより、ワーク５３１に対する塗装が完了する。

このような塗装システム５００によれば、シリンジポンプ１００を自動で交換しながら、ワーク５３１の塗装作業を行うことができる。また、塗料の色替え等の際には、色の異なる塗料１０１を充填したシリンジポンプ１００を取り付けるだけでよいので、シリンジポンプ１００内部の清掃作業を行う必要がなく、塗装作業を効率良く実行することができる。

１０ 塗装装置
１００ シリンジポンプ
１０１ 塗料
１１０ シリンジ本体
１２０ 塗料吐出部
１３０ ピストン部
１３２ 攪拌フィン（攪拌機構）
１３６ シリンジ側マグネット
２００ ポンプ把持ユニット
２１０ 爪部
２２０ リンク機構
２３０ シリンダ部
２４０ スライドテーブル（スライド機構）
２５０ 取付部材
２５１ 水平板
２５２ 前面板
３００ ピストン押圧ユニット
３１０ 押圧ブロック
３２０ マグネットカップリング
３２１ ブロック側マグネット
３３０ ロータリーアクチュエータ（回動駆動装置）
４００ 吐出駆動ユニット
４１０ サーボモータ（駆動装置）
４２０ ボールネジ（直動装置）
４３０ タイミングベルト（伝達機構）
４４０ ボールスプライン（回り止め機構）
４５０ 制御ユニット
５００ 塗装システム

Claims (8)

1. 塗装装置において、
   内部に塗料充填空間が形成されたシリンジ本体と、前記シリンジ本体の前記塗料充填空間内の塗料を吐出する塗料吐出部とを有するシリンジポンプと、
   前記シリンジポンプを着脱自在に把持するポンプ把持ユニットと、
   前記ポンプ把持ユニットに連結され、前記ポンプ把持ユニットを摺動させるスライド機構と、
   前記スライド機構が取り付けられた取付部材とを備え、
   前記ポンプ把持ユニットは、前記スライド機構により前記取付部材に対して摺動自在であり、
   前記シリンジポンプは、前記塗料吐出部から前記塗料を吐出する際、前記スライド機構および前記ポンプ把持ユニットによって前記取付部材に対して押圧されることを特徴とする塗装装置。
2. 前記ポンプ把持ユニットは、前記シリンジポンプを把持する爪部と、前記爪部に連結されたリンク機構と、前記リンク機構を動作させるシリンダ部とを有し、
   前記ポンプ把持ユニットは、前記シリンジポンプを把持する把持位置と、前記シリンジポンプを開放する開放位置とをとることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
3. 前記シリンジポンプの前記シリンジ本体外面に溝部が形成され、
   前記ポンプ把持ユニットの前記爪部は、前記シリンジ本体の前記溝部に対応する形状の切欠部を有することを特徴とする請求項２記載の塗装装置。
4. 前記リンク機構は複数のリンクからなり、前記ポンプ把持ユニットが前記把持位置をとる場合に、この複数のリンクのうち一部のリンクが一直線上に並ぶことを特徴とする請求項２または３記載の塗装装置。
5. 前記爪部は薄板状部材からなることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項記載の塗装装置。
6. 前記取付部材は、前記スライド機構が取り付けられた水平板と、前記水平板から垂直に延びる前面板とを有し、
   前記シリンジポンプは、前記取付部材の前記前面板に向けて押圧されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の塗装装置。
7. 前記シリンジポンプの前記塗料吐出部に、エアを吐出するエア吐出路が形成され、
   前記前面板内部に、前記塗料吐出部の前記エア吐出路に連通するとともに、前記エア吐出路に対して前記エアを供給するためのエア供給路が形成されていることを特徴とする請求項６記載の塗装装置。
8. 前記シリンジポンプの前記塗料吐出部および前記取付部材の前記前面板のうち、一方に位置決めピンが設けられ、他方にこの位置決めピンに対応する位置決め孔が設けられていることを特徴とする請求項６または７記載の塗装装置。

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