JP5514484B2

JP5514484B2 - 静電塗装装置

Info

Publication number: JP5514484B2
Application number: JP2009177518A
Authority: JP
Inventors: 大輔中囿; 将司本間; 徳彦須藤; 博樹松永
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: JP2011031138A

Description

本発明は、導電性塗料に高電圧を印加して塗装を行う静電塗装装置に関する。

従来より、自動車のボディなどを塗装する塗装装置として、例えば導電性塗料の静電塗装装置が知られている。導電性塗料の静電塗装装置では、塗装ガンに供給された導電性塗料に高電圧が印加されるので、塗装ガンに対して塗料を供給する塗料供給路から、電流をリーク（漏洩）させないようにする必要がある。このため、塗料供給路を一時的に分断して電気的な絶縁状態を形成するための絶縁分離バルブが、塗料供給路中に設けられている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、静電塗装時において、絶縁分離バルブは、塗料供給路を、高電圧が印加される塗装ガンに導通した印加側と、この塗装ガンから絶縁された非印加側とに電気的に絶縁分離する。これにより、塗装時の電流のリークが防止される。一方、塗装ガンへの塗料供給時には、絶縁分離バルブを含む塗料供給路が機械的に接続される。これにより、塗料の供給が可能となる。

また、静電塗装を行ってから新たに塗料を供給するまでの間には、塗装ガンのベルカップや、このベルカップに至るまでの塗料供給路などに残留した塗料を除去するため、絶縁分離バルブを接続した上で洗浄用流体が供給される。

特開平８−２５７４４３号公報

ところで、洗浄用流体で塗料供給路を洗浄する際、印加側に電荷が残留した状態で絶縁分離バルブを接続すると、絶縁分離バルブの接続部分に放電や発熱が生じてしまい、この接続部分が破損しシール力が低下してしまうおそれがある。このため、静電塗装を行った後、絶縁分離バルブを接続するまでに、塗料供給路の印加側から残留電荷を除いておく必要がある。しかしながら、上述の従来の静電塗装装置では、印加側から残留電荷が自然放電されるまで待機するため、静電塗装を行った後、塗料供給路の洗浄を速やかに開始することができない。

本発明は、高電圧を印加して静電塗装を行った後、塗料供給路に残留した電荷を速やかに放電できる静電塗装装置を提供することを目的とする。

本発明の導電性塗料の静電塗装装置は、高電圧が印加される塗装ガン（例えば、後述の塗装ガン１３）に塗料供給路（例えば、後述の塗料供給路２２）を介して導電性塗料を供給する導電性塗料の静電塗装装置（例えば、後述の静電塗装装置１）であって、前記塗料供給路に設けられ、当該塗料供給路を、前記塗装ガンに導通した印加側と前記塗装ガンから絶縁された非印加側とに分断する絶縁機構（例えば、後述の絶縁分離バルブ３２）と、電気的に接地され、前記塗料供給路の前記印加側の一部に導通し得る流体供給路（例えば、後述の放電用流体供給路４２）と、当該流体供給路に導電性流体を供給する流体供給装置（例えば、後述の供給装置４３のポンプ）と、前記流体供給路に導電性流体を供給することで当該流体供給路を前記塗料供給路に導通させ、当該塗料供給路の残留電荷を放電する制御装置と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、絶縁機構により、塗料供給路を、塗装ガンに導通し高電圧が印加される印加側と塗装ガンから絶縁された非印加側とに分離する。さらに、この印加側の一部に導通しかつ接地された流体供給路と、この流体供給路に導電性流体を供給する流体供給装置とを設けた。これにより、塗装ガンに高電圧を印加することで塗料供給路の印加側に残留した電荷を、流体供給路を流通する導電性流体を介して速やかに放電することができる。

ところで、本発明では、塗装供給路とは別の流体供給路に導電性流体を供給することにより残留電荷を放出するが、これとは別に、塗料供給路に導電性流体を供給することにより残留電荷を放出することも考えられる。しかしながら、この場合、導電性流体を塗料供給路に流通させることで、リークやスパークが発生し、塗料供給路が損傷するおそれがある。塗料供給路が損傷してしまうと、流路の洗浄性が低下するおそれがある。
また、塗装供給路に導電性流体を流通させた場合、流路に残った導電性流体が塗料に混ざる可能性があることを想定して、導電性流体には、塗料に影響を及ぼさないものを用いる必要がある。例えばアルコールは、水性塗料に混ざると凝縮を起こしてしまう場合があるため、導電性流体として用いることができない。

これに対して、本発明では塗料供給路とは別の流体供給路に導電性流体を流通させることにより、リークやスパークが発生した場合であっても、塗料供給路を損傷することがないので、上述のような塗料供給路の洗浄性の低下を防止することができる。また、流体供給路が交換を必要とするほど損傷した場合であっても、塗料供給路を交換する場合と比較して安価で交換することができる。また、導電性流体と塗料とが混ざるおそれがないので、導電性流体としてより多くの流体を用いることが可能となる。

この発明によれば、塗装ガンへの高電圧の印加終了後に、流体供給路への導電性流体の供給を開始する。これにより、静電塗装後、塗料供給路の印加側に残留した電荷を速やかに放電できるので、例えば絶縁機構として上述の絶縁分離バルブを用いた場合、この絶縁分離バルブを接続するまでの時間を短縮することができる。したがって、静電塗装後、速やかに塗料供給路や絶縁分離バルブの洗浄を開始することができるので、塗装効率を向上することができる。

この場合、前記静電塗装装置は、前記流体供給路に気体を供給する気体供給装置（例えば、後述の供給装置４３のエアコンプレッサ）をさらに備えることが好ましい。

この発明によれば、流体供給路に気体を供給する気体供給装置を設けた。これにより、例えば、流体供給路に導電性流体を供給し、塗料供給路の印加側から残留電荷を放電した後、流体供給路に気体を供給することで、流体供給路に残留する導電性流体を排出することができる。これにより、導電性流体を供給していない間に、塗料供給路の印加側から流体供給路を介して電流がリークするのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る静電塗装装置の概略構成を示す図である。上記実施形態に係る高速接地装置の継手部の構成を示す断面図である。高電圧の印加終了後における塗料供給路の電圧値の時間変化を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る静電塗装装置１の概略構成を示す図である。

静電塗装装置１は、ベル型の塗装ガン１３と、この塗装ガン１３へ塗料供給路２２を介して複数種類の導電性塗料を選択的に供給する塗料供給源２１とを備え、塗装ガン１３から帯電した導電性塗料を被塗物に噴霧し、この被塗物を静電塗装する。被塗物としては、具体的には、例えば自動車のボディが挙げられる。

塗料供給源２１は、複数種類の導電性塗料（以下、単に「塗料」という）が貯蔵された塗料タンク（図示せず）と、この塗料タンクに貯蔵された塗料を塗料供給路２２へ圧送する塗料ポンプ（図示せず）と、各塗料の流量を制御するカラーチェンジバルブＣＶと、を含んで構成される。

カラーチェンジバルブＣＶは、各種塗料を貯蔵する塗料タンクと塗料供給路２２を接続する通路に設けられ、この通路を開閉する。これにより、塗料供給路２２を介して塗装ガン１３に供給される塗料の流量を制御することができる。

また、塗料の色替え時などにおいて、カラーチェンジバルブＣＶや塗料供給路２２などを洗浄する機構として、カラーチェンジバルブＣＶには、エア（Ａ）および洗浄用流体（Ｗ）の供給を制御する第１洗浄弁ＳＶ１が接続されている。なお、これらカラーチェンジバルブＣＶおよび第１洗浄弁ＳＶ１は、それぞれを駆動するアクチュエータを介して図示しない制御装置に接続されており、この制御装置からの制御信号に基づいて動作する。

塗料供給路２２は、カラーチェンジバルブＣＶから塗装ガン１３に接続された後述の中間貯留槽１２まで延びている。塗料供給路２２は、カラーチェンジバルブＣＶから、塗装ガン１３に接続された後述の中間貯留槽１２に至る。すなわち、塗料供給源２１から供給された塗料は、一旦この中間貯留槽１２内に貯蔵される。

中間貯留槽１２には、ピストン１８と、このピストン１８の位置を精密制御するサーボモータ１５とが設けられている。サーボモータ１５を駆動し、ピストン１８を前進（図１中下方へ移動）すると、中間貯留槽１２に貯留された塗料は、トリガバルブ１６を介して塗装ガン１３へ圧送される。また、サーボモータ１５を駆動し、ピストン１８を後退（図１中上方へ移動）すると、塗料供給路２２から塗料が吸引され、中間貯留槽１２に貯留される。トリガバルブ１６は、中間貯留槽１２から塗装ガン１３への塗料の供給を制御する。

塗装ガン１３は、中間貯留槽１２を介して塗料供給路２２から供給された塗料を、その先端から被塗物へ向かって噴射する。より具体的には、塗装時、電圧印加ユニット１９により約マイナス６万ボルトの高電圧を塗装ガン１３に印加することにより、中間貯留槽１２から供給された塗料を帯電させるとともにこれを霧化し、この霧状の塗料を先端から噴霧することで、静電塗装を行う。

塗装ガン１３は、上下および左右に往復動可能に設けられたラム１４に固定されている。したがって、被塗物の形状に応じてラム１４を上下および左右に往復動させることにより、塗装ガン１３の先端と被塗物との間隔をほぼ一定に維持しながら、被塗物に塗料を噴射することができる。

また、以上のような塗装ガン１３を洗浄する機構として、塗装ガン１３には、第３洗浄弁ＳＶ３およびダンプバルブ１７が接続されている。第３洗浄弁ＳＶ３は、塗装ガン１３の洗浄に用いられるエア（Ａ）と洗浄用流体（Ｗ）の供給を制御する。ダンプバルブ１７は、色替え時などにおける塗料の廃液の排出を制御する。なお、これらトリガバルブ１６、ダンプバルブ１７、および第３洗浄弁ＳＶ３は、それぞれを駆動するアクチュエータを介して制御装置に接続されており、この制御装置からの制御信号に基づいて動作する。

塗料供給路２２には、カラーチェンジバルブＣＶ側から塗装ガン１３側へ向かって順に、絶縁機構としての絶縁分離バルブ３２と高速接地装置４０とが設けられている。

絶縁分離バルブ３２は、可動体３３に固定された雌型結合部材３２Ｕと、この雌型結合部材３２Ｕと対になる雄型結合部材３２Ｄとを備える。可動体３３は、ラム１４に固定されたエアシリンダ３４により上下動される。したがって、可動体３３を下動することにより、雌型結合部材３２Ｕは雄型結合部材３２Ｄに接続され、塗料供給源２１から中間貯留槽１２への塗料の供給が可能となる。また、可動体３３を上動することにより、雌型結合部材３２Ｕは雄型結合部材３２Ｄから分離される。

後に詳述するように、塗装ガン１３に高電圧を印加し静電塗装を行う際には、絶縁分離バルブ３２の雌型結合部材３２Ｕと雄型結合部材３２Ｄとを分離する。したがって、静電塗装時には、塗料供給路２２は、塗装ガン１３に導通した印加側と、塗装ガン１３から絶縁された非印加側とに分離される。より具体的には、塗料供給路２２のうち雄型結合部材３２Ｄから塗装ガン１３側は、塗装ガン１３に導通しているため、静電塗装時には印加側として高電圧になる。一方、塗料供給路２２のうち雌型結合部材３２Ｕから塗料供給源２１側は、塗装ガン１３から絶縁されているため、静電塗装時には非印加側となる。

高速接地装置４０は、塗料供給路２２に設けられた継手部４１と、この継手部４１に接続された放電用流体供給路４２と、この放電用流体供給路４２にエア（Ａ）および導電性流体（Ｗ）を供給する供給装置４３と、を含んで構成され、静電塗装時に高電圧となった塗料供給路２２の残留電荷を放出する。

図２は、継手部４１の構成を示す断面図である。
継手部４１は、略板状であり、例えばＳＵＳなどの導電性を有する材料で形成される。継手部４１には、塗料用流路４４と放電用流路４５との２つの流路が互いに並行に中空状に形成されている。

塗料供給路２２の絶縁分離バルブ側２２Ｕは、第１連結部材４６１により塗料用流路４４の流入口に接続され、塗料供給路２２の塗装バルブ側２２Ｄは、第２連結部材４６２により塗料用流路４４の排出口に接続される。一方、放電用流体供給路４２の供給装置側４２Ｕは、第３連結部材４６３により放電用流路４５の流入口に接続され、放電用流体供給路４２の排出口側４２Ｄは、第４連結部材４６４により放電用流路４５の排出口側に接続される。以上のようにして塗料供給路２２および放電用流体供給路４２を継手部４１に接続することにより、放電用流体供給路４２を、塗料供給路２２の印加側に導通させることができる。また、この継手部４１は、図示しない樹脂製の保護ケース内に収容される。

図１に戻って、供給装置４３は、放電用流体供給路４２に導電性流体を供給するポンプや放電用流体供給路４２にエアを供給するエアコンプレッサの他（図示せず）、これらポンプやエアコンプレッサと放電用流体供給路４２を接続する通路を開閉する放電用流体供給開閉弁４６を含んで構成される。これにより、放電用流体供給路４２を流通する導電性流体やエアの流量を制御することができる。本実施形態では、供給装置４３により放電用流体供給路４２に供給する導電性流体として脱イオン水を用いる。また、この供給装置４３は、上述の制御装置に接続されており、この制御装置からの制御信号に基づいて動作する。

また、放電用流体供給路４２は、継手部４１よりも供給装置４３側において接地されている。すなわち、放電用流体供給路４２内に導電性流体が供給されていない状態では、塗料供給路２２は接地側から絶縁された状態となる。これに対して、供給装置４３から放電用流体供給路４２内に導電性流体を供給すると、塗料供給路２２は、継手部４１および放電用流体供給路４２内の導電性流体を介して接地側と導通する。

また、以上のような絶縁分離バルブ３２や塗料供給路２２などを洗浄する機構として、絶縁分離バルブ３２には、第２洗浄弁ＳＶ２、洗浄用流体供給開閉弁３５、および洗浄用流体排出開閉弁３６が接続されている。第２洗浄弁ＳＶ２は、絶縁分離バルブ３２の洗浄時に用いられるエア（Ａ）と洗浄用流体（Ｗ）の供給を制御する。洗浄用流体供給開閉弁３５は、エア又は洗浄用流体の第２洗浄弁ＳＶ２から雌型結合部材３２Ｕへの供給を制御する。洗浄用流体排出開閉弁３６は、雌型結合部材３２Ｕからのエア又は洗浄用流体の排出を制御する。

以上のように構成された静電塗装装置１において、静電塗装および塗料の色替えは、制御装置により以下の手順で行われる。
先ず、絶縁分離バルブ３２の雌型結合部材３２Ｕと雄型結合部材３２Ｄとを接続した後、塗料供給源２１から所定の色の塗料を中間貯留槽１２に供給する。次に、中間貯留槽１２への塗料の供給が終了したら、絶縁分離バルブ３２の雌型結合部材３２Ｕと雄型結合部材３２Ｄとを分離する。次に、塗装ガン１３に高電圧を印加し、中間貯留槽１２に貯留された塗料を帯電させながら被塗物に塗料を噴霧する。

また、以上のようにして静電塗装に引き続き、塗料の色替えは以下の手順で行われる。
先ず、塗装ガン１３への高電圧の印加を終了し、静電塗装を終了したことに応じて、高速接地装置４０を駆動し塗料供給路２２側の残留電荷も放電する。より具体的には、供給装置４３から放電用流体供給路４２への導電性流体の供給を開始する。これにより、塗料供給路２２の残留電荷が放電される。また、塗料供給路２２の残留電荷の放電が完了した後には、供給装置４３から導電性流体の供給を停止するとともに、エアの供給を開始する。これにより、放電用流体供給路４２内の導電性流体が排出され、塗料供給路２２は接地側から絶縁された状態となる。

次に、絶縁分離バルブ３２の雌型結合部材３２Ｕと雄型結合部材３２Ｄとを接続した後、洗浄弁ＳＶ１〜ＳＶ３を駆動することにより、塗料供給路２２、絶縁分離バルブ３２、中間貯留槽１２、および塗装ガン１３の洗浄を行う。そして、塗料供給路２２への所定の塗料の供給を開始する。

図３は、高電圧の印加終了後における塗料供給路２２の電圧値の時間変化を示す図である。
図３中、破線で示すように、高速接地装置４０用いなかった場合、すなわち放電用流体供給路４２に脱イオン水を供給しなかった場合には、時刻ｔ１において高電圧の印加を終了した後、塗料供給路２２の電圧値は、自然放電により徐々に低下する。

これに対して、図３中、実線で示すように、高速接地装置４０を用いた場合、これを用いなかった場合と比較して塗料供給路２２の残留電荷を速やかに放電することができる。
より具体的には、時刻ｔ１において高電圧の印加を終了した直後に、供給装置４３から放電用流体供給路４２に脱イオン水の供給を開始する。その後、時刻ｔ２において供給装置４３から供給された脱イオン水が継手部４１に到達したことに応じて、放電用流体供給路４２を流通する脱イオン水を介して塗料供給路２２と接地側とが導通し、塗料供給路２２の残留電荷が接地側へ放電される。これにより、時刻ｔ２以降、塗料供給路２２の電圧値は垂下し、時刻ｔ３ではほぼゼロとなる。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）塗装供給路２２の印加側の一部に継手部４１を介して導通し、かつ接地された放電用流体供給路４２と、この放電用流体供給路４２に導電性流体を供給する供給装置４３とを設けた。これにより、塗装ガン１３に高電圧を印加することで塗料供給路２２の印加側に残留した電荷を、放電用流体供給路４２を流通する導電性流体を介して接地側へ速やかに放電することができる。

また、塗料供給路２２とは別の放電用流体供給路４２に導電性流体を流通させることにより、リークやスパークが発生した場合であっても、塗料供給路２２を損傷することがない。したがって、塗料供給路２２の洗浄性の低下を防止することができる。また、放電用流体供給路４２が交換を必要とするほど損傷した場合であっても、塗料供給路２２を交換する場合と比較して安価で交換することができる。また、導電性流体と塗料とが混ざるおそれがないので、導電性流体として、上述のような脱イオン水の他、様々な流体を用いることが可能となる。

（２）塗装ガン１３への高電圧の印加終了後に、放電用流体供給路４２への導電性流体の供給を開始する。これにより、静電塗装後、塗料供給路２２の印加側に残留した電荷を速やかに放電できるので、絶縁分離バルブ３２を接続するまでの時間を短縮することができる。したがって、静電塗装後、速やかに塗料供給路２２や絶縁分離バルブ３２の洗浄を開始することができるので、塗装効率を向上することができる。

（３）導電性流体として、上水と比較して塩素などの不純物が少ない脱イオン水を用いることにより、非接地時に電流がリークするのを防止することができる。

（４）放電用流体供給路４２に導電性流体を供給し、塗料供給路２２の印加側から残留電荷を放電した後、供給装置４３により放電用流体供給路４２にエアを供給することで、放電用流体供給路４２に残留する導電性流体を排出することができる。これにより、導電性流体を供給していない間に、塗料供給路２２の印加側から放電用流体供給路４２を介して電流がリークするのを防止することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、絶縁機構としての絶縁分離バルブ３２を塗料供給路２２に設けることにより、塗料供給路２２を印加側と非印加側とに分けたが、これに限らない。例えば、塗料供給路に絶縁性の管を設けることにより、塗料供給路を印加側と非印加側とに分けてもよい。

１静電塗装装置
１３塗装ガン
２１塗料供給源
２２塗料供給路
３２絶縁分離バルブ（絶縁機構）
３２Ｕ雌型結合部材
３２Ｄ雄型結合部材
４０高速接地装置
４１継手部
４２放電用流体供給路（流体供給路）
４３供給装置（流体供給装置、気体供給装置）

Claims

高電圧が印加される塗装ガンに塗料供給路を介して導電性塗料を供給する導電性塗料の静電塗装装置であって、
前記塗料供給路に設けられ、当該塗料供給路を、前記塗装ガンに導通した印加側と前記塗装ガンから絶縁された非印加側とに分離する絶縁機構と、
電気的に接地され、前記塗料供給路の前記印加側の一部に導通し得る流体供給路と、
当該流体供給路に導電性流体を供給する流体供給装置と、
前記流体供給路に導電性流体を供給することで当該流体供給路を前記塗料供給路に導通させ、当該塗料供給路の残留電荷を放電する制御装置と、
を備えることを特徴とする静電塗装装置。
請求項１記載の静電塗装装置において、
前記流体供給路に気体を供給する気体供給装置をさらに備えることを特徴とする静電塗装装置。