JP6497703B2 - 静電塗装装置 - Google Patents

Description

本発明は、一台で、多色の一液塗料及び二液塗料を切り換えて塗装することができる静電塗装装置に関する。

自動車塗装などにおいては、溶剤に顔料を混合した一液塗料と、主剤及び硬化剤を混合して塗装する二液塗料が用いられている。
二液塗料を用いて塗装する場合、主剤と硬化剤を混合する必要があり、従来は、塗装装置から離れたところに設置した混合器で十分に混合して生成された二液塗料を回転霧化頭に供給していたが、混合器から回転霧化頭までの距離が長いと、残存塗料が多くなるだけでなく、洗浄時間が長くかかってしまう。

その後、混合器が小型化されると、主剤及び硬化剤を供給するバルブや混合器を搭載した静電塗装装置が提案された（特許文献１参照）。
図４は、このような従来の静電塗装装置４１を示し、塗装機本体４２に内蔵されたエアモータ４３の中空回転軸４４の先端に高電圧が印加される回転霧化頭４５が取り付けられ、塗装機本体４２の背面側に所定の絶縁距離を確保する絶縁アーム４６が装着され、当該絶縁アーム４６の後端部に回転霧化頭４５に塗料を選択供給するマルチバルブユニット４７が装着されている。

マルチバルブユニット４７には、上流側から順に、洗浄バルブ５１及び複数の主剤バルブ５２…を接続した主剤流路５３と、上流側から順に、洗浄バルブ５４及び硬化剤バルブ５５を接続した硬化剤流路５６が形成され、これらが合流した二液塗料流路５７にトリガーバルブ５８が介装されている。

また、トリガーバルブ５８の流出口は、絶縁アーム４６の外周面には巻装された管状のスタティックミキサ５９に接続され、その流出口が回転霧化頭４４のフィードチューブ６０に接続されている。

これによれば、主剤流路５３と硬化剤流路５６がトリガーバルブ５８に接続されており、主剤と硬化剤を混合した二液塗料が残存する部分は、トリガーバルブ５８の下流側に限られるので、洗浄部分を短くして、洗浄時間を短縮し、廃棄塗料を減少させることができる。

その一方で、最近では、同一塗装ラインで二液塗料と一液塗料を切り換えて塗装する場合があり、従来は、二液塗料専用の塗装装置と、一液塗料専用の塗装装置を使い分けなければならないのでスペース的にもコスト的にも無駄を生じる。
そこで、例えば、図４に示す塗装装置において、マルチバルブユニット４７に一液塗料の塗料バルブを装着し、スタティックミキサ５９の下流側に一液塗料と二液塗料を切り換える流路切換装置を設ければ、一台の塗装装置で両方を塗り分けられることができれば、非常に便利であるが、その分、塗装装置が重くなるという問題を生じた。

ここで、塗装装置を軽量化し、その質量を塗装ロボットの最大搭載質量以下に抑えることができたとしても、塗装ロボットに搭載させることができない場合があることが判明した。
すなわち、自動車ボディの塗装は、その外板塗装だけでなく、従来手吹き塗装をしていた内板塗装も自動化されて塗装ロボットで行うようになってきており、内板塗装を行う塗装ロボットは、狭い自動車の室内で自由に動けるようにロボットアームも細く形成されている。

そして、一般に、産業用ロボットは、円滑な動作を確保するため、そのロボットアーム先端に搭載する塗装装置等のツールの最大搭載質量の他、最大慣性モーメントが規定されている。
慣性モーメントは、ロボットアームの関節の回転中心からツール重心に至る距離の２乗とツール質量の積に依存することから、距離の２乗に比例し、したがって、重心がロボットアームの回転中心から少し離れただけでも、慣性モーメントの値は格段に大きくなってしまう。

特に、一液塗料と二液塗料を切り換える流路切換装置は、一般には、一液塗料流路をオンオフするバルブと、二液塗料流路をオンオフするバルブと、これらを装着するマニホールドとを備えるだけでなく、その取付台座を設けなければならず、さらに、一液塗料流路、二液塗料流路を夫々のバルブに接続する接続部品、マニホールドの流出口にフィードチューブ５９を接続する接続部品、各バルブをオンオフ動作させるオペレートエア配管を接続する接続部品などが配されるため、それだけで重量が嵩み、塗装装置４１の重心が先端側に移動する。
したがって、前述したようにスタティックミキサ５９の下流側に流路切換装置を搭載した塗装装置は、重心が先端側に移動するので、その質量を塗装ロボットの最大搭載質量以下に抑えることができたとしても、ロボットアームに作用する慣性モーメントがロボットアームの許容する最大慣性モーメントを超えてしまうという問題があった。
また、これらの機器類を塗装機本体４２に装着する場合は、塗装機本体４２内にそのスペースを確保しなければならず、直径が大きくなって、塗装機本体４２が大型化するという問題がある。

特許第４８８５９８４号公報

そこで本発明は、ロボットアームに作用する慣性モーメントを低く抑えつつ、一台の塗装装置で一液塗料及び二液塗料を切り換えて塗装できるようにすることを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本発明は、塗装機本体に内蔵されたエアモータの中空回転軸の先端に高電圧が印加される回転霧化頭が取り付けられ、前記塗装機本体の背面側に所定の絶縁距離を確保する絶縁アームが装着され、当該絶縁アームの後端部に回転霧化頭に塗料を選択供給するマルチバルブユニットが装着された静電塗装装置において、
前記マルチバルブユニットには、一液塗料バルブ装着部と、二液塗料バルブ装着部が形成され、
前記一液塗料バルブ装着部には、洗浄流体を供給する洗浄バルブと一以上の塗料バルブが一液塗料流路の上流側から順に接続された状態で装着され、
前記二液塗料バルブ装着部には、洗浄バルブと一以上の主剤バルブが主剤流路の上流側から順に接続された状態で装着されると共に、洗浄バルブと一以上の硬化剤バルブが硬化剤流路の上流側から順に接続された状態に装着され、前記主剤流路及び硬化剤流路を合流させた二液塗料流路が配されて成り、
前記一液塗料流路から供給される一液塗料と、前記二液塗料流路からスタティックミキサを介して供給される二液塗料を切り換えて回転霧化頭へ供給する一液二液切換バルブが、前記マルチバルブユニットに装着されたことを特徴とする。

本発明に係る静電塗装装置によれば、一液塗料で塗装する場合は、高電圧が印加された回転霧化頭をエアモータで回転駆動した状態で、一液塗料流路に接続された任意の塗料バルブを開いて、一液二液切換バルブの一液塗料流路を開けば、その色の一液塗料がフィードチューブを通り、回転霧化頭で霧化される。
一液塗料の塗装終了後に、色替洗浄するときは、一液塗料流路に接続された洗浄バルブを介して洗浄液／洗浄エアを交互に供給すれば、一液塗料流路から回転霧化頭に至る流路が洗浄除去される。

二液塗料で塗装する場合は、同様に回転霧化頭を回転駆動した状態で、任意の主剤バルブ及び硬化剤バルブを開いて、一液二液切換バルブの二液塗料流路を開けば、主剤及び硬化剤がそれぞれ主剤流路及び硬化剤流路を通り、二液塗料流路で合流された後、スタティックミキサを通って混合され、その二液塗料が一液二液切換バルブからフィードチューブを通り、回転霧化頭で霧化される。
二液塗料の塗装終了後に色替洗浄するときは、主剤流路及び硬化剤流路に接続された各洗浄バルブから洗浄液／洗浄エアを交互に供給すれば、主剤流路、硬化剤流路、二液塗料流路、スタティックミキサ、フィードチューブ、回転霧化頭が洗浄される。

そして、各バルブ類が後端側のマルチバルブユニットに搭載されているので、静電塗装装置の重心は後端側に位置し、この静電塗装装置を取り付けたロボットアームの先端に大きなモーメントが作用することがない。

本発明に係る静電塗装装置の流体回路図。 その外観を示す概略構成図。 他の例を示す流体回路図。 従来装置を示す説明図。

本発明は、ロボットアーム先端に作用する慣性モーメントを低く抑えつつ、一台の塗装装置で一液塗料及び二液塗料を切り換えて塗装できるようにするという目的を達成するため、塗装機本体に内蔵されたエアモータの中空回転軸の先端に高電圧が印加される回転霧化頭が取り付けられ、前記塗装機本体の背面側に所定の絶縁距離を確保する絶縁アームが装着され、当該絶縁アームの後端部に回転霧化頭に塗料を選択供給するマルチバルブユニットが装着された静電塗装装置において、
前記マルチバルブユニットには、一液塗料バルブ装着部と、二液塗料バルブ装着部が形成され、
前記一液塗料バルブ装着部には、洗浄流体を供給する洗浄バルブと一以上の塗料バルブが一液塗料流路の上流側から順に接続された状態で装着され、
前記二液塗料バルブ装着部には、洗浄バルブと一以上の主剤バルブが主剤流路の上流側から順に接続された状態で装着されると共に、洗浄バルブと一以上の硬化剤バルブが硬化剤流路の上流側から順に接続された状態に装着され、前記主剤流路及び硬化剤流路を合流させた二液塗料流路が配されて成り、
前記一液塗料流路から供給される一液塗料と、前記二液塗料流路からスタティックミキサを介して供給される二液塗料を切り換えて回転霧化頭へ供給する一液二液切換バルブを、前記マルチバルブユニットに装着した。

図１及び図２は本発明に係る静電塗装装置１を示し、塗装機本体２に内蔵されたエアモータ３の中空回転軸４の先端に高電圧が印加される回転霧化頭５が取り付けられ、前記塗装機本体２の背面側に所定の絶縁距離を確保する絶縁アーム６が装着され、当該絶縁アーム６の後端部に回転霧化頭５に塗料を選択供給するマルチバルブユニット７が装着されている。

マルチバルブユニット７は、正面側となる絶縁アーム６側に一液塗料バルブ装着部８が形成されると共に、その背面側に二液塗料バルブ装着部９が形成され、二液塗料バルブ装着部９の背面部９ａがロボットアーム（図示せず）に取付固定される。
なお、図示は省略するが、前記各バルブ装着部８及び９ごとに透明の外装カバーが装着され、その外装カバーを外側から内部の状況を視認し得るようになっている。

一液塗料バルブ装着部８には、洗浄流体として洗浄液／洗浄エアを交互に供給する洗浄バルブＣ１と各色塗料を選択供給する複数の塗料バルブＰ１〜Ｐｎが、一液塗料流路１１の上流側から順に接続された状態で装着されている。
一液塗料流路１１はバルブ装着部８の内部に形成され、前記各バルブＣ１及びＰ１〜Ｐｎはバルブ装着部８の周面に装着されて、その流出口（図示せず）が一液塗料流路１１に連通している。
また、バルブ装着部８の周面上部には、前記一液塗料流路１１と後述する二液塗料流路１５を切り換える一液二液切換バルブ１２が装着されている。

二液塗料バルブ装着部９には、洗浄流体として洗浄液／洗浄エアを交互に供給する洗浄バルブＣ２と異なる主剤を選択供給する複数の主剤バルブＭ１〜Ｍ３が主剤流路１３の上流側から順に接続された状態で装着されると共に、洗浄流体として洗浄液／洗浄エアを交互に供給する洗浄バルブＣ３と少なくとも一つの硬化剤バルブＨが硬化剤流路１４の上流側から順に接続された状態に装着されており、前記主剤流路１３及び硬化剤流路１４を合流させた二液塗料流路１５が配されている。

本例では、主剤バルブＭ１〜Ｍ３及び硬化剤バルブＨに主剤及び硬化剤を供給する主剤供給流路ｍ１〜ｍ３及び硬化剤供給流路ｈにそれぞれ逆止弁１６が介装されているが、これらの逆止弁に替えて、主剤流路１３及び硬化剤流路１４に逆止弁を介装する場合であってもよい。

二液塗料流路１５は、柔軟管状のスタティックミキサ１７を介して前記一液二液切換バルブ１２に接続されている。
また、スタティックミキサ１７はマルチバルブユニット７に設けられており、本例では、二液塗料バルブ装着部９に装着された各バルブＣ２、Ｍ１〜Ｍ３、Ｃ３、Ｈと、一液塗料バルブ装着部８に装着された各バルブＣ１、Ｐ１〜Ｐｎ、１２との間で、マルチバルブユニット７の外周面に券回されて配されている。

一液二液切換バルブ１２は、一液塗料流路１１が流入側に接続された一液塗料トリガーバルブＴ１と、二液塗料流路１５が流入側に接続された二液塗料トリガーバルブＴ２を備えており、前記各トリガーバルブＴ１及びＴ２の流出口が、中空回転軸４に挿通されるフィードチューブ２１に連通する塗料流路２２の上流端側に対向配設されている。

以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
一液塗料で塗装する場合は、高電圧が印加された回転霧化頭５をエアモータ３で回転駆動した状態で、ワークの塗色に応じて一液塗料流路１１に接続されている塗料バルブＰ１〜Ｐｎの一つを開いて、一液二液切換バルブ１２の一液塗料トリガーバルブＴ１を開けば、一液塗料流路１１が導通し、一液塗料がフィードチューブ２１を通り、回転霧化頭５に供給されて霧化される。

一液塗料による塗装を終了した後に、色替洗浄するときは、一液塗料流路１１の上流端に接続された洗浄バルブＣ１から洗浄液／洗浄エアを交互に供給すれば、塗装していた一液塗料が残存する一液塗料流路１１−一液塗料トリガーバルブＴ１−―塗料流路２２−フィードチューブ２１−回転霧化頭５に至る流路が洗浄除去される。

次いで、二液塗料で塗装する場合は、同様に回転霧化頭５を回転駆動した状態で、ワークの塗色に応じて主剤バルブＭ１〜Ｍ３のいずれかを開くと共に、硬化剤バルブＨを開いて、一液二液切換バルブ１２の二液塗料トリガーバルブＴ２を開けば、二液塗料流路１５が導通し、主剤及び硬化剤がそれぞれ主剤流路１３及び硬化剤流路１４を通り、二液塗料流路１５で合流された後、スタティックミキサ１７を通って混合され、その二液塗料が二液トリガーバルブＴ２からフィードチューブ２１を通り、回転霧化頭５に供給されて霧化される。

二液塗料の塗装終了後に色替洗浄するときは、主剤流路１３及び硬化剤流路１４の上流端に接続された各洗浄バルブＣ２及びＣ３の夫々から洗浄液／洗浄エアを交互に供給すれば、主剤及び硬化剤が残存する主剤流路１３及び硬化剤流路１４が洗浄されると共に、二液塗料が残存する二液塗料流路１５−スタティックミキサ１７−二液塗料トリガーバルブＴ２−塗料流路２２−フィードチューブ２１−回転霧化頭５に至る流路が洗浄除去される。

そして、各バルブは、後端側のマルチバルブユニット７に搭載されているので、静電塗装装置１の重心は後端側に位置することとなり、この静電塗装装置１を取り付けたロボットアームの先端に作用する慣性モーメントを抑えることができる。

なお、塗料バルブＰ１〜Ｐｎは専用色塗料を供給する専用色バルブとして用いているが、一つのバルブ（例えばＰ１）を塗装装置外に配された色替バルブ装置（図示せず）から選択供給される色の塗料を供給する兼用色バルブとしてもよい。
また、主剤バルブＭ１〜Ｍ３は個別の主剤を供給する専用主剤バルブとして用いているが、一つのバルブ（例えばＭ１）を塗装装置外に配された主剤切換バルブ装置（図示せず）から選択供給される任意の主剤を供給する兼用主剤バルブとしてもよい。
さらに、硬化剤バルブＨは個別の硬化剤を供給する専用硬化剤バルブとして用いているが、一つの硬化剤バルブＨを塗装装置外に配された硬化剤切換バルブ装置（図示せず）から選択供給される任意の硬化剤を供給する兼用硬化剤バルブとしてもよい。

さらにまた、塗料バルブＰ１を兼用色バルブとし、主剤バルブＭ１を兼用主剤バルブとし、硬化剤バルブＨを兼用硬化剤バルブとして用いる場合は、図３に示すように、洗浄時に色替バルブ装置３１、主剤切換バルブ装置３２、硬化剤切換バルブ装置３３から供給される洗浄液／洗浄エアなどの洗浄流体をドレン側に排出するダンプバルブＰＤ、ＭＤ、ＨＤを設けてもよい。

本発明は、一液塗料と二液塗料を切り換えて塗装する静電塗装装置の用途に適用し得る。

１ 静電塗装装置
２ 塗装機本体
３ エアモータ
４ 中空回転軸
５ 回転霧化頭
６ 絶縁アーム
７ マルチバルブユニット
８ 一液塗料バルブ装着部
9 二液塗料バルブ装着部
Ｃ１ 洗浄バルブ
Ｐ１〜Ｐｎ 塗料バルブ
１１ 一液塗料流路
１２ 一液二液切換バルブ
Ｃ２ 洗浄バルブ
Ｍ１〜Ｍ３ 主剤バルブ
１３ 主剤流路
Ｃ３ 洗浄バルブ
Ｈ 硬化剤バルブ
１４ 硬化剤流路
１５ 二液塗料流路
１７ スタティックミキサ
Ｔ１ 一液塗料トリガーバルブ
Ｔ２ 二液塗料トリガーバルブ
２１ フィードチューブ
２２ 塗料流路

Claims (8)

1. 塗装機本体に内蔵されたエアモータの中空回転軸の先端に高電圧が印加される回転霧化頭が取り付けられ、前記塗装機本体の背面側に所定の絶縁距離を確保する絶縁アームが装着され、当該絶縁アームの後端部に回転霧化頭に塗料を選択供給するマルチバルブユニットが装着された静電塗装装置において、
   前記マルチバルブユニットには、一液塗料バルブ装着部と、二液塗料バルブ装着部が形成され、
   前記一液塗料バルブ装着部には、洗浄流体を供給する洗浄バルブと一以上の塗料バルブが一液塗料流路の上流側から順に接続された状態で装着され、
   前記二液塗料バルブ装着部には、洗浄バルブと一以上の主剤バルブが主剤流路の上流側から順に接続された状態で装着されると共に、洗浄バルブと一以上の硬化剤バルブが硬化剤流路の上流側から順に接続された状態に装着され、前記主剤流路及び硬化剤流路を合流させた二液塗料流路が配されて成り、
   前記一液塗料流路から供給される一液塗料と、前記二液塗料流路からスタティックミキサを介して供給される二液塗料を切り換えて回転霧化頭へ供給する一液二液切換バルブが、前記マルチバルブユニットに装着されたことを特徴とする静電塗装装置。
2. 前記一液塗料バルブ装着部が前記マルチバルブユニットの正面側となる絶縁アーム側に形成され、前記二液塗料バルブ装着部が前記マルチバルブユニットの背面側に形成された請求項１記載の静電塗装装置。
3. 前記一液二液切換バルブは、前記一液塗料流路が流入側に接続された一液塗料トリガーバルブと、前記二液塗料流路が流入側に接続された二液塗料トリガーバルブを備え、
   前記各トリガーバルブの流出口が、中空回転軸に挿通されるフィードチューブに連通する塗料流路の上流端側に対向配設された請求項１又は２記載の静電塗装装置。
4. 前記一液二液切換バルブが、前記一液塗料バルブ装着部に装着された請求項３記載の静電塗装装置。
5. 前記主剤バルブ及び硬化剤バルブに接続された主剤及び硬化剤の供給流路にそれぞれ逆止弁が介装された請求項１記載の静電塗装装置。
6. 前記主剤流路及び硬化剤流路には、それぞれ逆止弁が介装された請求項１記載の静電塗装装置。
7. 前記スタティックミキサが、前記マルチバルブユニットに設けられた請求項１〜６いずれか記載の静電塗装装置。
8. 前記スタティックミキサが、一液塗料バルブ装着部に装着された各バルブと、二液塗料バルブ装着部に装着された各バルブとの間で、マルチバルブユニットの外周面に券回されて配されて成る請求項７記載の静電塗装装置。
   
   
   
   
   
   

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