JP6100807B2 - 静電塗装装置及びその導電性検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、静電塗装装置及びその導電性検査方法に関し、例えば、被塗物に導電性プライマー塗装した後に被塗物の導電性の確認を要する静電塗装装置及びその導電性検査方法に関する。

被塗物に塗装を行う方法の一つに静電塗装がある。この静電塗装では、塗装ガン等に高電圧を印加して、塗装ガンと被塗物との間に電界を発生させる。そして、静電塗装では、高電圧で帯電させた塗料を塗装ガンから被塗物に噴射させることで、被塗物の塗装を行う。このとき、被塗物が樹脂製部品等の導電性が低い部品である場合、被塗物に導電プライマーを塗装面に塗布して、導電性を確保した上で静電塗装を行う。このように、導電プライマーを事前に被塗物に塗布する場合、導電プライマーを塗布した後に導電性が確保されていることを確認する必要がある。この導電性の確認は、被塗物がアースされているか否かを確認することで行う。そこで、被塗物のアース状態を確認する技術の一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の静電塗装装置は、被塗物に塗料を噴霧する塗装ガンと、該塗装ガンを変位可能に支持するロボットアームと、塗装ガンに印加する高電圧を発生させるとともに、塗装ガンと被塗物との間で生じる放電電流を検出することにより、発生させる高電圧を調整する高電圧発生装置と、を備える。そして、特許文献１の静電塗装装置では、塗装ガンにより、被塗物に向けて塗料を噴霧していない状態において、塗装ガンから被塗物に向けて電界を形成して、該被塗物に電荷を帯電させるとともに、該高電圧発生装置により塗装ガンに高電圧を印加していない状態において、被塗物に帯電した電荷により、塗装ガンと被塗物との間で生じる放電電流を検出する。

特開２０１２−０７１２２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、静電塗装工程とは別にアース状態を確認するための工程を設ける必要がある。つまり、特許文献１に記載の技術では、塗装工程にアース状態を確認する工程があるため、塗装工程全体の時間が長くなる問題が生じていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、塗装工程の時間を短縮することを目的とするものである。

本発明にかかる静電塗装装置の一態様は、被塗物に向けて塗料を噴射する塗装ガンと、塗装ガンに高電圧を印加する高電圧印加装置と、前記塗装ガンから前記被塗物に流れるベル側電流を算出するベル側電流算出部と、前記被塗物からアースに流れるアース側電流を測定するアース側電流測定部と、静電塗装時に測定した前記ベル側電流及び前記アース側電流とアースが正しく接続されている状態の前記ベル側電流及び前記アース側電流との大小関係に応じて前記被塗物のアース状態の異常状態を検出するアース検査部と、を有する。

本発明にかかる導電性検査方法の一態様は、被塗物に向けて塗料を噴射する塗装ガンと、塗装ガンに高電圧を印加する高電圧印加装置と、前記塗装ガンから前記被塗物に流れるベル側電流を算出するベル側電流算出部と、前記被塗物からアースに流れるアース側電流を測定するアース側電流測定部と、有する静電塗装装置における導電性検査方法であって、静電塗装時における、前記ベル側電流と前記アース側電流とを測定値として算出し、算出した前記測定値とアースが正しく接続されている状態の前記ベル側電流及び前記アース側電流との大小関係に応じて前記被塗物のアース状態の異常状態を検出する。

本発明にかかる静電塗装装置及びその導電性検査方法では、静電塗装工程において塗料を被塗物に噴射する際に、塗料の噴射と同時に被塗物のアース不良の有無を確認することができる。

本発明にかかる静電塗装装置及びその導電性検査方法によれば、静電塗装工程中にアース確認工程を含ませることでアース確認工程を省略することができる。

実施の形態１にかかる静電塗装装置のブロック図である。 実施の形態１にかかるベル塗装機と高電圧印加装置のブロック図である。 実施の形態１にかかる静電塗装装置の動作を説明するフローチャートである。 実施の形態１にかかる静電塗装装置における電流値の変化を説明するグラフである。 実施の形態１にかかる静電塗装装置におけるアースの有無によるベル側電流とアース側電流の違いを説明する表である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

図１に実施の形態１にかかる静電塗装装置１のブロック図を示す。静電塗装装置１は、塗装ガン２０を用いて被塗物１０に塗装を行う装置である。図１に示すように、静電塗装装置１は、被塗物固定治具１１、絶縁体１２、台座部１３、アース電極１４、アース側電流測定部（例えば、電流計１５）、塗装ガン２０、高電圧印加装置２２、アース検査部２３を有する。

被塗物固定治具１１は、被塗物１０を固定する。被塗物固定治具１１は、絶縁体１２を介して台座部１３に固定されている。絶縁体１２は、被塗物固定治具１１と被塗物固定治具１１とを絶縁するものである。台座部１３は、電気的にアースされている。また、被塗物固定治具１１は、導電配線を介して連結されるアース電極１４を有する。アース電極１４は、被塗物１０に接続され、被塗物１０をアースに接続するためのものである。アース電極１４は、電流計１５を介してアースされる。また、被塗物固定治具１１は、アース電極と接続されている。電流計１５は、被塗物１０からアースに流れる電流をアース側電流ｉ２として検出する。

塗装ガン２０は、噴霧塗料２１を噴射する。塗装ガン２０には、高電圧印加装置２２から高電圧が印加されている。塗装ガン２０は、この高電圧により塗装ガン２０と被塗物１０との間に電界を生じさせると共に塗料を帯電させる。高電圧印加装置２２は、塗装ガン２０に印加する高電圧を生成すると共に、塗装ガン２０から被塗物１０に流れるベル側電流ｉ１を算出する。

アース検査部２３は、ベル側電流ｉ１とアース側電流ｉ２とに基づき被塗物１０のアース状態の異常を検出する。なお、本実施の形態では、アース検査部２３は、被塗物１０のアース状態が異常と判断した場合、高電圧印加装置２２に高電圧の生成を停止させる制御信号ＣＮＴをイネーブル状態とする。このアース検査部２３における被塗物１０の導電性検査方法の詳細は後述する。

ここで、塗装ガン２０及び高電圧印加装置２２についてより詳細に説明する。そこで、図２に実施の形態１にかかるベル塗装機と高電圧印加装置のブロック図を示す。図２に示すように、塗装ガン２０は、ベル塗装機３０の一部である。また、高電圧印加装置２２は、ベル塗装機３０内の高電圧発生器３１と高電圧コントローラ４０とにより構成される。そして、ベル塗装機３０と、高電圧コントローラ４０は、例えば、６芯から８芯のケーブルＣＡＢで接続される。

ベル塗装機３０は、塗装ガン２０に高電圧発生器３１を加えたものである。また、ベル塗装機３０には、リーク電流検知部３６が設けられる。高電圧発生器３１は、昇圧回路３２、高電圧測定抵抗３３ａ、３３ｂ、総電流測定抵抗３４、リーク電流測定抵抗３５を有する。昇圧回路３２、高電圧コントローラ４０から与えられる入力電圧を駆動パルスにより昇圧して塗装ガン２０に与える高電圧ＨＶを生成する。この昇圧回路３２は、例えば、コッククロフト・ウォルトン方式の昇圧回路（ＣＷ回路）を用いることができる。また、昇圧回路３２内では、トランスが設けられ、このトランスの二次側コイルの一端と接地電圧が供給される接地配線との間に総電流測定抵抗３４が設けられる。そして、総電流測定抵抗３４の高電圧発生器３１側の端子に電圧Ｖ０が発生する。この電圧Ｖ０を総電流測定抵抗３４の抵抗値で割ることで総電流ＩＭを算出することができる。

また、高電圧発生器３１の出力端子と接地配線との間には高電圧測定抵抗３３ａと高電圧測定抵抗３３ｂが直列に接続される。高電圧測定抵抗３３ａと高電圧測定抵抗３３ｂとを接続点の電圧Ｖ１は、高電圧発生器３１が出力する高電圧ＨＶを高電圧測定抵抗３３ａと高電圧測定抵抗３３ｂとで分圧した電圧となる。ここで、高電圧測定抵抗３３ａ及び高電圧測定抵抗３３ｂは既知の抵抗値を有するため、この電圧Ｖ１から高電圧ＨＶの電圧値を算出することができる。また、高電圧測定抵抗３３ａ及び高電圧測定抵抗３３ｂにはブリーダ電流ＩＭ１が流れる。このブリーダ電流ＩＭ１も、高電圧ＨＶを高電圧測定抵抗３３ａ及び高電圧測定抵抗３３ｂの抵抗値の合計で割ることで算出することができる。

また、ベル塗装機３０では、ベル塗装機３０の外表面の汚れに伴いリアプレート側リーク電流ＩＭ２が流れる。そこで、ベル塗装機３０は、リアプレート側リーク電流ＩＭ２をリーク電流検知部３６により検出する。具体的には、リーク電流検知部３６と接地配線の間にリーク電流測定抵抗３５が設けられる。そのため、リーク電流検知部３６に流れたリアプレート側リーク電流ＩＭ２はリーク電流測定抵抗３５を介して接地配線に流れる。これにより、リーク電流測定抵抗３５のリーク電流検知部３６側に電圧Ｖ２が発生する。そこで、電圧Ｖ２をリーク電流測定抵抗３５の抵抗値で割ることでリアプレート側リーク電流ＩＭ２を算出することができる。

高電圧コントローラ４０は、演算部４１、高電圧発生制御部４２、総電流計測部４３、電圧計測部４４、リーク電流計測部４５を有する。高電圧発生制御部４２は、高電圧発生器３１に与える入力電圧及び駆動パルスを生成する。なお、高電圧発生制御部４２は、演算部４１からの指示に応じて入力電圧の電圧レベル及び駆動パルスのデューティー比等を変化させる。総電流計測部４３は、電圧Ｖ０を取得して、取得した電圧Ｖ０に基づき総電流ＩＭを算出し、演算部４１に算出した総電流ＩＭの値を出力する。電圧計測部４４は、電圧Ｖ１を計測して、演算部４１に計測した電圧値を出力する。リーク電流計測部４５は、電圧Ｖ２を取得して、取得した電圧Ｖ２に基づきリアプレート側リーク電流ＩＭ２を算出し、演算部４１に算出したリアプレート側リーク電流ＩＭ２の値を出力する。

演算部４１は、電圧計測部４４から取得した電圧Ｖ１に基づき高電圧ＨＶの電圧値を算出し、算出した高電圧ＨＶの値に基づき高電圧発生制御部４２を制御する。また、演算部４１は、アース検査部２３から与えられる制御信号ＣＮＴに応じて、高電圧発生制御部４２の動作を停止させることで、高電圧ＨＶの出力を停止する機能を有する。また、演算部４１は、ベル側電流算出部を含む。このベル側電流算出部では、総電流計測部４３から取得した総電流ＩＭ、電圧計測部４４から取得した電圧Ｖ１に基づき算出されるブリーダ電流ＩＭ１、及び、リーク電流計測部４５から取得したリアプレート側リーク電流ＩＭ２に基づきベル側電流ｉ１を算出する。そして、演算部４１は、算出したベル側電流ｉ１をアース検査部２３に出力する。

ここで、ベル側電流ｉ１の算出方法について説明する。演算部４１に含まれるベル側電流算出部は、（１）式に基づきベル側電流ｉ１を算出する。
ｉ１＝ＩＭ−ＩＭ１−ＩＭ２ ・・・ （１）
（１）式において、総電流ＩＭ１及びリアプレート側リーク電流ＩＭ２は、実際の測定値である。一方、ブリーダ電流ＩＭ１は、昇圧回路３２が出力する高電圧ＨＶと高電圧測定抵抗３３ａ及び高電圧測定抵抗３３ｂの抵抗値とから算出される計算値である。

なお、実施の形態１にかかる静電塗装装置１では、総電流ＩＭからブリーダ電流ＩＭ１を引いた値を出力電流理論値と称す。

続いて、実施の形態１にかかる静電塗装装置１の動作について説明する。そこで、図３に実施の形態１にかかる静電塗装装置１の動作を説明するフローチャートを示す。図３に示すように、実施の形態１にかかる静電塗装装置１は、静電塗装を行いながら、被塗物１０の導電性の検査を行う。

静電塗装装置１は、塗装ガン２０から帯電させた噴霧塗料２１を被塗物１０に噴射しているときのベル側電流ｉ１を算出する（ステップＳ１）。また、静電塗装装置１は、静電塗装中に被塗物１０からアースに流れるアース側電流ｉ２を電流計１５で検出する（ステップS２）。そして、静電塗装装置１は、ベル側電流ｉ１とアース側電流ｉ２とに基づき被塗物１０のアース状態を判断する（ステップＳ３）。

ここで、静電塗装装置１におけるアース状態の判断方法について説明する。静電塗装装置１では、被塗物１０のアースが正しく取れている場合（以下、アース有状態と称す）と、アースが正しく取れていない異常状態（以下、アース無状態）と、でベル側電流ｉ１及びアース側電流ｉ２に大きな違いが生じる。そこで、図４に実施の形態１にかかる静電塗装装置１における電流値の変化を説明するグラフを示す。図４では、アース有状態の静電塗装装置１の電流変化を左側に示し、アース無状態の静電塗装装置１の電流変化を右側に示した。図４に示すように、アースが取れているか否かによって、総電流ＩＭと、アース側電流ｉ２とに大きな差が生じる。

また、アース有状態とアース無状態とでベル側電流ｉ１及びアース側電流ｉ２を比較する表を図５に示す。図５に示す例では、ベル側電流ｉ１は、アースの有無で２倍程度の差が生じる。アース側電流は、３倍以上の差が生じている。また、ベル側電流ｉ１とアース側電流の比を比べた場合においてもアースが取れているか否かによって３２％もの差が生じている。

図４及び図５に示すような電流の差が生じるため、実施の形態１にかかる静電塗装装置１のアース検査部２３では、第１の判定方法と、第２の判定方法のいずれかの方法でアースの異常を判断する。

第１の判定方法では、正常にアースが取れているときのベル側電流ｉ１とアース側電流ｉ２を基準値として予め設定する。そして、第１の判定方法では、算出されたベル側電流ｉ１と基準値との差、及び、測定されたアース側電流ｉ２と基準値との差のいずれか一方が予め定めた閾値以上となったことに応じてアース異常が発生したと判断する。

第２の判定方法では、正常にアースが取れているときのベル側電流ｉ１とアース側電流ｉ２の比（例えば、ｉ２／ｉ１）を基準値として予め設定する。そして、第２の判定方法では、算出されたベル側電流ｉ１と測定されたアース側電流ｉ２との比と基準値との差が予め定めた閾値以上となったことに応じてアース異常が発生したと判断する。

第１の判定方法では、正常時の電流値を把握して、閾値を設定する必要がある。また、塗装条件、或いは、被塗物等の違いにより、正常時の電流値が異なるため、第１の判定方法では、塗装条件、或いは、被塗物毎に閾値を設定する必要がある。一方、第２の判定方法では、ベル側電流ｉ１と測定されたアース側電流ｉ２との比に基づきアースの状態の判定が行われる。そのため、第２の判定方法では、塗装条件、或いは、被塗物等に違いが会っても、当該比に大きな変化がない。このようなことから、第２の判定方法では、塗装条件、或いは、被塗物等の違いよらず固定的な閾値を設定することができる。

そして、図３に示すように、実施の形態１にかかる静電塗装装置１では、上記判断方法に基づき被塗物１０のアース状態の異常を検出した場合、アース検査部２３から出力する制御信号ＣＮＴをイネーブル状態にして静電塗装を中断する（ステップＳ４のＮＯの枝）。一方、実施の形態１にかかる静電塗装装置１では、上記判断方法に基づき被塗物１０のアース状態に異常がないと判断した場合（ステップＳ４のＹＥＳの枝）、静電塗装を継続して（ステップＳ５）、静電塗装を完了させる。

上記説明より、実施の形態１にかかる静電塗装装置１及びその導電性検査方法によれば、静電塗装工程中に静電塗装装置１に流れる電流に基づき被塗物１０のアース状態の異常を検出することができる。これにより、実施の形態１にかかる静電塗装装置１及びその導電性検査方法では、被塗物１０のアース状態の検査のための工程を別途設ける必要がなくなるため、塗装工程の時間を短縮することができる。

上記説明は、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ 静電塗装装置
１０ 被塗物
１１ 被塗物固定治具
１２ 絶縁体
１３ 台座部
１４ アース電極
１５ 電流計
２０ 塗装ガン
２１ 噴霧塗料
２２ 高電圧印加装置
２３ アース検査部
３０ ベル塗装機
３１ 高電圧発生器
３２ 昇圧回路
３３ａ 高電圧測定抵抗
３３ｂ 高電圧測定抵抗
３４ 総電流測定抵抗
３５ リーク電流測定抵抗
３６ リーク電流検知部
４０ 高電圧コントローラ
４１ 演算部
４２ 高電圧発生制御部
４３ 総電流計測部
４４ 電圧計測部
４５ リーク電流計測部

Claims (4)

1. 被塗物に向けて塗料を噴射する塗装ガンと、
   塗装ガンに高電圧を印加する高電圧印加装置と、
   前記塗装ガンから前記被塗物に流れるベル側電流を算出するベル側電流算出部と、
   前記被塗物からアースに流れるアース側電流を測定するアース側電流測定部と、
   静電塗装時に測定した前記ベル側電流及び前記アース側電流とアースが正しく接続されている状態の前記ベル側電流及び前記アース側電流との大小関係に応じて前記被塗物のアース状態の異常状態を検出するアース検査部と、
   を有する静電塗装装置。
2. 前記アース検査部は、静電塗装時に測定した前記ベル側電流と前記アース側電流との比と、アースが正しく接続されている状態の前記ベル側電流と前記アース側電流との比に基づき設定される基準値と、の差に基づき前記被塗物のアース状態の異常状態を検出する請求項１に記載の静電塗装装置。
3. 被塗物に向けて塗料を噴射する塗装ガンと、
   塗装ガンに高電圧を印加する高電圧印加装置と、
   前記塗装ガンから前記被塗物に流れるベル側電流を算出するベル側電流算出部と、
   前記被塗物からアースに流れるアース側電流を測定するアース側電流測定部と、
   を有する静電塗装装置における導電性検査方法であって、
   静電塗装時における、前記ベル側電流と前記アース側電流とを測定値として算出し、
   算出した前記測定値とアースが正しく接続されている状態の前記ベル側電流及び前記アース側電流との大小関係に応じて前記被塗物のアース状態の異常状態を検出する導電性検査方法。
4. 静電塗装時に測定した前記ベル側電流と前記アース側電流との比と、アースが正しく接続されている状態の前記ベル側電流と前記アース側電流との比に基づき設定される基準値と、の差に基づき前記被塗物のアース状態の異常状態を検出する請求項３に記載の導電性検査方法。

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