JP7227749B2 - 塗装装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに塗装材料を塗装する塗装装置に関する。

従来から、家電製品や自動車のボディ等のワークに自動的に塗装を行う塗装装置が知られている。特許文献１は、この種の塗装装置（塗布装置）を開示する。

特許文献１の塗布装置は、ノズル穴から制振材を車体上に吐出するノズル装置と、供給ポンプ及び供給通路を有し、供給ポンプを連続的に駆動させることにより、制振材を供給ポンプから供給通路へ略定量で連続的に供給する供給手段と、供給通路から分岐し、制振材を供給ポンプへ戻すための戻り通路と、戻り通路に設けられ、制振材を貯留する貯留部を有する戻りポンプと、を備える。この塗布装置は、制振材の車体への塗布情報に基づいて、制振材の供給先をノズル穴又は戻り通路へ切り換える構成となっている。塗布終了後に、戻りポンプは、貯留部に貯留された制振材を供給ポンプへ送る。

特許第５５７２７７８号

しかし、上記特許文献１の構成は、塗布終了後に、戻りポンプの貯留部に貯留された制振材を供給ポンプに戻す必要があった。従って、次の塗布作業が開始可能な状態になるまで時間を要していた。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、安定した圧力で塗装材料を供給することができるとともに、塗装作業ができない時間を短縮でき、効率的に塗装を行うことができる塗装装置を提供することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の塗装装置が提供される。即ち、この塗装装置は、第１ポンプと、第２ポンプと、噴射部と、移動部と、切換部と、を備える。前記第１ポンプは、塗装材料を吐出可能である。前記第２ポンプは、塗装材料を吐出可能である。前記噴射部には、塗装材料を噴射する複数の噴射口が形成されている。前記移動部は、塗装対象のワークに対して前記噴射部を相対移動させることが可能である。前記切換部は、それぞれの前記噴射口に対する塗装材料の供給／供給停止を切り換える。前記第１ポンプの吐出圧力により前記噴射部に塗装材料が供給され、かつ、前記第２ポンプが塗装材料を吐出していないときに、前記切換部は、複数のうち一部又は全部の前記噴射口に対する塗装材料の供給を停止可能である。前記第２ポンプの吐出圧力により前記噴射部に塗装材料が供給され、かつ、前記第１ポンプが塗装材料を吐出していないときに、前記切換部は、複数のうち一部又は全部の前記噴射口に対する塗装材料の供給を停止可能である。前記第１ポンプにより塗装材料を前記噴射部に供給するときは、前記第１ポンプは、一定の流量で塗装材料を吐出する第１吐出動作を行う。前記第１ポンプが前記第１吐出動作を行うときに、前記第２ポンプは、前記第１吐出動作により塗装材料が供給される塗装材料経路の圧力を調整する第２圧力調整動作を行う。前記第２ポンプにより塗装材料を前記噴射部に供給するときは、前記第２ポンプは、一定の流量で塗装材料を吐出する第２吐出動作を行う。前記第２ポンプが前記第２吐出動作を行うときに、前記第１ポンプは、前記第２吐出動作により塗装材料が供給される塗装材料経路の圧力を調整する第１圧力調整動作を行う。

これにより、第１ポンプ及び第２ポンプの何れによって噴射部から塗装材料を噴射する場合でも、それぞれの噴射口からの噴射の有無を切り換えて、例えば適宜の塗装模様を実現することができる。第１ポンプによる吐出と第２ポンプによる吐出を切り換えながら塗装材料を噴射できるので、１つのポンプだけから塗装材料を吐出する場合と比較して、塗装ができない時間を短縮でき、効率的に塗装を行うことができる。安定した圧力を実現しながら吐出ノズルから塗装材料を噴射できるので、高い塗装品質を実現することができる。また、圧力調整装置を特別に設ける必要がないので、塗装装置の構成の簡素化を図ることができる。

本発明によれば、安定した圧力で塗装材料を供給することができるとともに、塗装作業ができない時間を短縮でき、効率的に塗装を行うことができる塗装装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る塗装装置を用いてワークを塗装する様子を示す図。 塗装装置において、第１供給ポンプに塗装材料を補給する様子を示す模式図。 第１供給ポンプが塗装材料を吐出しつつ吐出ノズルから塗装材料を噴射しない待機状態を示す模式図。 第１供給ポンプの吐出圧力により全ての吐出ノズルから塗装材料を噴射する様子を示す模式図。 一部の吐出ノズルから塗装材料を噴射する様子を示す模式図。 塗装装置において、第２供給ポンプに塗装材料を補給する様子を示す模式図。 第２供給ポンプが塗装材料を吐出しつつ吐出ノズルから塗装材料を噴射しない待機状態を示す模式図。 第２供給ポンプの吐出圧力により全ての吐出ノズルから塗装材料を噴射する様子を示す模式図。 一部の吐出ノズルから塗装材料を噴射する様子を示す模式図。 第２実施形態の塗装装置の構成を示す模式図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る塗装装置１００を用いてワークＷを塗装する様子を示す図である。図２は、塗装装置１００において、第１供給ポンプ４１に塗装材料を補給する様子を示す模式図である。

図１に示す塗装装置１００は、例えば、塗装対象物であるワークＷに、防音、防錆、制振等のための塗装材料を自動的に塗装するために用いられる。ワークＷは、例えば自動車のフロアパネルとすることが考えられるが、これに限定されない。

塗装装置１００は、図１に示すように、塗装ロボット（移動部、ロボット）１と、塗装本体部（噴射部）２と、を備える。また、図２に示すように、塗装装置１００は塗装材料供給部３を備える。

塗装ロボット１は、図１に示すように、例えば、動作自由度が６である垂直型の多関節ロボットとして構成することができる。塗装ロボット１は、支持台１１と、多関節アーム１２と、を備える。

支持台１１は、所定の位置に取り付けられ、多関節アーム１２を支持する。多関節アーム１２は、複数の関節を有しており、その先端部の位置及び向きを様々に変更することができる。塗装本体部２は、多関節アーム１２の先端に取り付けられている。

多関節アーム１２には、それぞれの関節を動かすための図略のアクチュエータが配置されている。塗装ロボット１は、このアクチュエータを介して多関節アーム１２の関節を動かすことで、塗装本体部２をワークＷに対して移動させることができる。

塗装本体部２は、複数（本実施形態においては４つ）の塗装ガン２０を備える。図２に示すように、それぞれの塗装ガン２０には、吐出ノズル（噴射口）２１が形成されている。塗装ガン２０は、吐出ノズル２１から塗装材料を噴射することができる。

４つの塗装ガン２０は、互いに平行な方向に向けられ、等しい間隔をあけて直線状に並べて設けられている。４つの塗装ガン２０から塗装材料を同時に噴射することで、広い幅を一度に塗装することができる。それぞれの塗装ガン２０において、吐出ノズル２１の近傍には、図略の開閉弁（例えば、ニードル弁）が設けられている。開閉弁は、吐出ノズル２１に至る塗装材料の経路を開閉する。開閉弁は、後述の第１遮断弁５３及び第２遮断弁５４と同様に、塗装材料の吐出ノズル２１からの噴射／噴射停止を切り換えることができる。

塗装材料供給部３は、図２に示すように、複数（本実施形態においては２つ）の供給系統３０を備える。各供給系統３０は、互いに独立して塗装本体部２に塗装材料を供給することができる。なお、以下の説明においては、当該２つの供給系統３０のそれぞれを特定するために、図２等の上側に描かれた供給系統３０を第１供給系統３１と呼び、下側に描かれた供給系統３０を第２供給系統３２と呼ぶことがある。

第１供給系統３１は、図２に示すように、第１供給ポンプ（第１ポンプ）４１と、第１供給経路（塗装材料経路）５１と、を備える。第１供給系統３１は、第１供給経路５１を介して、第１供給ポンプ４１に貯留された塗装材料を塗装本体部２に供給する。

第１供給ポンプ４１は、シリンダポンプから構成されている。第１供給ポンプ４１は、図２等に示すように、第１シリンダ４３と、第１ピストン４４と、を備える。

第１シリンダ４３は、円筒状に形成され、その内部に第１ピストン４４が収容されている。図２等において、第１シリンダ４３と第１ピストン４４とによって区画された空間には、塗装材料が貯留されている。このように、第１シリンダ４３は、塗装材料を貯留する第１貯留部として機能する。

第１ピストン４４は、第１電動モータ９１の出力軸と、シリンダロッド等を介して機械的に連結されている。第１ピストン４４は、第１電動モータ９１によって駆動される。第１電動モータ９１の作動は、図略の制御装置によって制御される。

第１ピストン４４は、第１電動モータ９１により駆動されて、第１シリンダ４３内で軸方向に移動することができる。第１ピストン４４が第１シリンダ４３の一側に向かって移動すると、第１シリンダ４３内の塗装材料が第１供給経路５１に吐出される。第１ピストン４４が反対側に向かって移動すると、第１補給経路８１又は第１供給経路５１から塗装材料が第１シリンダ４３内に吸入される。

以下の説明では、第１供給ポンプ４１が塗装材料を吐出する場合の第１ピストン４４の移動方向を吐出方向と呼ぶことがある。また、第１供給ポンプ４１が塗装材料を吸入する場合の第１ピストン４４の移動方向を吸入方向と呼ぶことがある。

第１供給経路５１は、塗装材料が流れる配管等から構成される。第１供給経路５１は、第１供給ポンプ４１と塗装本体部２とを接続している。第１供給経路５１は、第１主幹経路５１ａと、複数の第１分岐経路５１ｂと、共通経路５と、から構成されている。ただし、共通経路５は、後述の第２供給経路５２と共通となっている。

第１主幹経路５１ａと第１分岐経路５１ｂとの間には、第１マニホールド６１が設けられている。塗装材料が塗装本体部２に向かって流れるときに、第１マニホールド６１は、第１主幹経路５１ａを介して供給される塗装材料をそれぞれの第１分岐経路５１ｂに分配する。一方、塗装材料が第１供給ポンプ４１に向かって流れるときに、第１マニホールド６１は、それぞれの第１分岐経路５１ｂからの塗装材料をまとめて第１主幹経路５１ａに供給する。

第１主幹経路５１ａは、第１供給ポンプ４１と第１マニホールド６１とを連結する。第１主幹経路５１ａには、流れる塗装材料の圧力を検出する第１圧力センサ（第１圧力検出部）７１が設けられている。第１圧力センサ７１は、検出した圧力を制御装置へ送信する。

第１主幹経路５１ａには、当該経路を流れる塗装材料の温度を調整する第１温度調整部５７が配置されている。第１温度調整部５７は、図示しない温度検出センサの検出値に基づいて、塗装材料が所定の温度で一定となるように当該塗装材料を加熱又は冷却する。

第１分岐経路５１ｂは、第１マニホールド６１と、後述の共通経路５と、を接続する。本実施形態の塗装装置１００においては、塗装本体部２が備える塗装ガン２０の数に応じて、第１分岐経路５１ｂは４つ設けられている。それぞれの第１分岐経路５１ｂにおいて、第１マニホールド６１と反対側の端部は、共通経路５を介して、塗装本体部２が備えるそれぞれの塗装ガン２０に接続されている。

それぞれの第１分岐経路５１ｂには、第１遮断弁（切換部）５３が設けられている。第１分岐経路５１ｂの数が４であるので、第１遮断弁５３の数も４である。

第１遮断弁５３は、例えば、電磁弁から構成される。第１遮断弁５３は、図略の制御装置からの制御信号に基づいて開閉する。第１遮断弁５３が開閉することで、第１供給経路５１における塗装材料の流通の許容／阻止が切り換えられる。４つの第１遮断弁５３のそれぞれの開閉は、制御装置により個別に制御される。制御装置の制御によって、４つの第１遮断弁５３のうち一部だけを閉じることができる。

第２供給系統３２は、図２に示すように、第２供給ポンプ（第２ポンプ）４２と、第２供給経路（塗装材料経路）５２と、を備える。第２供給系統３２は、第２供給経路５２を介して、第２供給ポンプ４２に貯留された塗装材料を塗装本体部２に供給する。

第２供給ポンプ４２は、第２シリンダ４５と、第２ピストン４６と、を有するシリンダポンプから構成されている。第２供給ポンプ４２の構成は第１供給ポンプ４１と同様であるので、詳細な説明を省略する。第２シリンダ４５は、塗装材料を貯留する第２貯留部として機能する。第２シリンダ４５の内径は、第１シリンダ４３の内径と等しい。

第２ピストン４６は、第２電動モータ９２の出力軸と、シリンダロッド等を介して機械的に連結されている。第２ピストン４６は、第２電動モータ９２により駆動される。第２電動モータ９２の作動は、制御装置によって制御される。

第２供給経路５２は、塗装材料が流れる配管等から構成される。第２供給経路５２は、第２供給ポンプ４２と塗装本体部２とを接続している。第２供給経路５２は、第２主幹経路５２ａと、複数の第２分岐経路５２ｂと、共通経路５と、から構成されている。

第２主幹経路５２ａと第２分岐経路５２ｂとの間には、第２マニホールド６２が設けられている。塗装材料が塗装本体部２に向かって流れるときに、第２マニホールド６２は、第２主幹経路５２ａを介して供給される塗装材料をそれぞれの第２分岐経路５２ｂに分配する。一方、塗装材料が第２供給ポンプ４２に向かって流れるときに、第２マニホールド６２は、それぞれの第２分岐経路５２ｂからの塗装材料をまとめて第２主幹経路５２ａに供給する。

第２主幹経路５２ａは、第２供給経路５２と第２マニホールド６２とを連結する。第２主幹経路５２ａには、流れる塗装材料の圧力を検出する第２圧力センサ（第２圧力検出部）７２が設けられている。第２圧力センサ７２は、検出した圧力を制御装置へ送信する。

第２主幹経路５２ａには、当該経路を流れる塗装材料の温度を調整する第２温度調整部５８が配置されている。第２温度調整部５８は、図示しない温度検出センサの検出値に基づいて、塗装材料が所定の温度で一定となるように当該塗装材料を加熱又は冷却する。

第２分岐経路５２ｂは、第２マニホールド６２と共通経路５とを接続する。本実施形態の塗装装置１００においては、塗装本体部２が備える塗装ガン２０の数に応じて、第２分岐経路５２ｂは、塗装ガン２０の数に応じて４つ設けられている。それぞれの第２分岐経路５２ｂにおいて、第２マニホールド６２と反対側の端部は、共通経路５を介して、塗装本体部２が備えるそれぞれの塗装ガン２０に接続されている。

それぞれの第２分岐経路５２ｂには、第２遮断弁（切換部）５４が設けられている。第２分岐経路５２ｂの数が４であるので、第２遮断弁５４の数も４である。

第２遮断弁５４は、例えば、電磁弁から構成される。第２遮断弁５４は、図略の制御装置からの制御信号に基づいて開閉する。第２遮断弁５４が開閉することで、第２供給経路５２における塗装材料の流通の許容／阻止が切り換えられる。４つの第２遮断弁５４のそれぞれの開閉は、制御装置により個別に制御される。制御装置の制御によって、４つの第２遮断弁５４のうち一部だけを閉じることができる。

塗装装置１００は、図２等に示すように、共通経路５を備える。共通経路５は、第１供給系統３１の第１供給経路５１と、第２供給系統３２の第２供給経路５２と、において共通して使用される。

共通経路５は、第１供給経路５１及び第２供給経路５２において、第１遮断弁５３及び第２遮断弁５４よりも塗装本体部２側に配置された一部として構成されている。共通経路５は、４つ備えられている。共通経路５は、それぞれの第１分岐経路５１ｂが、対応する第２分岐経路５２ｂと繋がる部分に接続している。それぞれの共通経路５は、４つの塗装ガン２０のそれぞれに接続されている。

言い換えれば、第１分岐経路５１ｂと第２分岐経路５２ｂとが互いに接続している。１つの第１分岐経路５１ｂには、１つの第２分岐経路５２ｂが接続される。第１分岐経路５１ｂを流れる塗装材料は、第２分岐経路５２ｂを介して、第２供給ポンプ４２に向かって流れることができる。第２分岐経路５２ｂを流れる塗装材料は、第１分岐経路５１ｂを介して、第１供給ポンプ４１に向かって流れることができる。

本実施形態の塗装装置１００は、図２等に示すように、第１供給ポンプ４１及び第２供給ポンプ４２のそれぞれの貯留部に塗装材料を補給するために、第１補給経路８１と、第２補給経路８２と、第１補給弁８３と、第２補給弁８４と、を備える。

第１補給経路８１及び第２補給経路８２は、塗装材料が流れる配管等から構成されている。第１補給経路８１の上流には、図示しない貯留タンクが接続されている。第２補給経路８２の上流には、図示しない貯留タンクが接続されている。貯留タンクは、第１補給経路８１と第２補給経路８２とで共通であっても良い。

第１補給経路８１の中途部には、第１補給弁８３が設けられている。第２補給経路８２の中途部には、第２補給弁８４が設けられている。第１補給弁８３及び第２補給弁８４は、例えば、電磁弁から構成され、制御装置からの制御信号に基づいて開閉する。第１補給弁８３及び第２補給弁８４が開閉することで、第１補給経路８１及び第２補給経路８２における塗装材料の流通の許容／阻止が切り換えられる。

続いて、第１供給ポンプ４１の吐出圧力により塗装を行う場合の塗装装置１００の動作、及び各動作時における塗装材料の流れについて、図２から図５までを参照して詳細に説明する。

先ず、図２に示すように、第１供給ポンプ４１は、第１補給経路８１から塗装材料の供給を受けて、塗装材料を第１シリンダ４３に補給する（吸引動作）。

具体的には、制御装置は、第２補給弁８４、全ての第１遮断弁５３、及び、全ての第２遮断弁５４を閉じる。一方、制御装置は、第１補給弁８３を開く。

第１電動モータ９１は、第１供給ポンプ４１の第１ピストン４４を、吸引方向に移動させる。これにより、第１供給ポンプ４１は、第１補給経路８１から塗装材料を第１シリンダ４３に吸い込んで補給する。

このとき、第２供給ポンプ４２の第２電動モータ９２は停止している。図２において、第２シリンダ４５には少量の塗装材料が貯留された状態が描かれている。ただし、塗装装置１００の稼動直後の状態では、第２シリンダ４５における塗装材料の貯留量がゼロの場合もあり得る。

十分な量の塗装材料が第１シリンダ４３に貯留されると、塗装装置１００は、実際の塗装の前に図３の状態となって、第１供給経路５１を流れる塗装材料の圧力が適切となるように準備する。

具体的には、図３において、制御装置は、第１補給弁８３及び第２補給弁８４を閉じる。一方、制御装置は、全ての第１遮断弁５３及び第２遮断弁５４を開く。

図３から図５までにおいて、制御装置は、それぞれの塗装ガン２０の開閉弁を、対応する第２遮断弁５４が開いているときは閉じ、第２遮断弁５４が閉じているときは開くように制御する。図３の状態では、全ての塗装ガン２０の開閉弁は閉じている。

この状態で制御装置は第１電動モータ９１を駆動し、第１供給ポンプ４１の第１ピストン４４を、図３の白抜き矢印で示すように吐出方向に移動させる。このとき、第１電動モータ９１の駆動速度は一定に保たれる。これにより、第１供給ポンプ４１は、一定の流量で塗装材料を吐出する（第１吐出動作）。従って、第１供給ポンプ４１から塗装材料を定量的に供給することができる。

第１電動モータ９１を上記のように駆動しながら、制御装置は第１圧力センサ７１及び第２圧力センサ７２の圧力を監視する。そして、制御装置は、第１圧力センサ７１及び第２圧力センサ７２の検出圧力がそれぞれ所定の圧力となるように、第２供給ポンプ４２の第２電動モータ９２を制御し、第２ピストン４６を必要に応じて吸入方向に移動させる（第２圧力調整動作）。

図３では、第１供給ポンプ４１から吐出される塗装材料の全てが第２供給ポンプ４２に流れるように、第２供給ポンプ４２での吸引が行われる。第２供給ポンプ４２の吸引量が第１供給ポンプ４１の吐出量よりも小さければ、塗装材料の圧力は上昇し、逆のときは塗装材料の圧力は低下する。従って、第２ピストン４６の吸引方向での速度を、第１圧力センサ７１及び第２圧力センサ７２での検出圧力に基づいて適宜制御することにより、第１供給経路５１における塗装材料の圧力を、噴射に適した所定圧力とすることができる。制御装置は、この所定圧力を実現するように第２電動モータ９２を制御する。

図３の状態では塗装材料は塗装ガン２０から噴射されず、第２供給ポンプ４２が備える第２シリンダ４５に貯留される。図３に示すのは圧力を準備するための過渡的な状態であり、僅かな時間で図４又は図５の状態に切り換えられる。

制御装置は、図３の状態で、第１供給経路５１等を流れる塗装材料の圧力が所定の範囲内で安定していることを第１圧力センサ７１及び第２圧力センサ７２の検出結果に基づいて確認した後、塗装を開始する。

具体的には、制御装置は、第１供給ポンプ４１の第１吐出動作及び第２供給ポンプ４２の第２圧力調整動作を継続しながら、図４に示すように４つ全ての第２遮断弁５４を閉じたり、図５に示すように４つのうち一部の第２遮断弁５４を閉じたりする。塗装ガン２０の開閉弁は、上述のとおり、第２遮断弁５４が開くときには閉じ、第２遮断弁５４が閉じるときには開く。このとき、４つの第１遮断弁５３は、全て開かれた状態である。

閉じられた第２遮断弁５４に対応する塗装ガン２０から、塗装材料がワークＷの表面に噴射される。一方、第２遮断弁５４が開かれると、対応する塗装ガン２０からは塗装材料が噴射されない。このように、第２遮断弁５４は、塗装材料を逃がす側の経路（第２分岐経路５２ｂ）を開閉することで、４つのうち一部又は全部の吐出ノズル２１に対する塗装材料の供給／供給停止を実質的に切り換えることができる。

第２遮断弁５４は、予め定められた塗装情報に基づいて開閉される。これにより、塗装材料の噴射／噴射停止を切り換えたり、４つのうち一部の吐出ノズル２１からの噴射による塗装模様を実現したりすることができる。塗装ガン２０の開閉と同期して、塗装ロボット１は塗装本体部２を動かす。これにより、ワークＷの所定の部分に塗装を施すことができる。

１つのワークＷで互いに離れた場所を塗装するとき、図３のように、塗装の過程で４つ全ての第２遮断弁５４が開かれることも考えられる。図３、図４、及び図５の状態が適宜切り換えられながら、塗装材料がワークＷに塗装される。

４つの第２遮断弁５４の開閉にかかわらず、第１供給ポンプ４１の吐出速度は変化しない。４つのうち少なくとも何れかの第２遮断弁５４が開かれるのに応じて、第２圧力調整動作を行っている第２供給ポンプ４２は、塗装材料を吸引する。制御装置は、基本的な制御として、閉じられる第２遮断弁５４の数（言い換えれば、塗装材料を噴射している塗装ガン２０の数）に１つの塗装ガン２０当たりの噴射量を乗じて得られる総噴射量を、第１供給ポンプ４１の吐出量から減じ、得られた量だけ第２供給ポンプ４２で吸引する。これにより、流れる塗装材料の圧力を一定とすることができる。制御装置は、上記の基本的な制御を前提として、第２ピストン４６の吸引方向での速度を、第１圧力センサ７１及び第２圧力センサ７２での検出圧力に基づいて適宜補正し（フィードバック制御）、補正後の速度を実現するように第２電動モータ９２を制御する。これにより、第１供給経路５１における塗装材料の圧力を、噴射に適した所定圧力で安定させることができる。従って、特に塗装ガン２０での噴射／噴射停止の切換時において塗装品質を確保することができる。

塗装本体部２において噴射されなかった塗装材料は、第１供給経路５１から第２供給経路５２に流れ、第２供給ポンプ４２の第２シリンダ４５に貯留される。

塗装作業を行うのに伴って、第１シリンダ４３における塗装材料の貯留量が徐々に減少していく。第１シリンダ４３における塗装材料の貯留量が少なくなった適宜の時点で、制御装置は第１電動モータ９１の駆動を止めて、第１供給ポンプ４１の吐出圧力による塗装を終了させる。

第１供給ポンプ４１の吐出圧力による塗装が完了した時点で、第２シリンダ４５には、多少の量の塗装材料が貯留されている。その後、制御装置は、第２供給ポンプ４２の吐出圧力による塗装に切り換える。

続いて、第２供給ポンプ４２の吐出圧力により塗装を行う場合の塗装装置１００の動作、及び各動作時における塗装材料の流れについて、図６から図９を参照して説明する。

図６において、第２供給ポンプ４２は、第２補給経路８２から塗装材料の供給を受けて、塗装材料を第２シリンダ４５に補給する（吸引動作）。このときの動作は、図２の場合に比べて第１供給系統３１と第２供給系統３２が入れ替わるだけで実質的に全く同様であるので、詳細な説明は省略する。

上述したように、補給前の時点で、第２シリンダ４５には、第２供給ポンプ４２が第２圧力調整動作を行う過程で第１供給ポンプ４１から第２供給ポンプ４２に流れた塗装材料が貯留されている。図６の動作では、元から第２シリンダ４５に貯留されている塗装材料に対し、第２補給経路８２から供給された新しい塗装材料が追加的に補給される。

十分な量の塗装材料が第２シリンダ４５に貯留されると、塗装装置１００は、実際の塗装の前に図７に示す状態となる。塗装装置１００は、図７の状態で、第２供給経路５２を流れる塗装材料の圧力を準備する。このときの動作は、図３の場合に比べて第１供給系統３１と第２供給系統３２が入れ替わるだけで、実質的に全く同様であるので、詳細な説明は省略する。

図７から図９までにおいて、制御装置は、それぞれの塗装ガン２０の開閉弁を、対応する第１遮断弁５３が開いているときは閉じ、第１遮断弁５３が閉じているときは開くように制御する。図７の状態では、全ての塗装ガン２０の開閉弁は閉じている。

第２供給ポンプ４２の第２ピストン４６を図７の白抜き矢印で示すように吐出方向に移動させるとき、第２電動モータ９２の駆動速度は一定に保たれる。これにより、第２供給ポンプ４２は、一定の流量で塗装材料を吐出する（第２吐出動作）。これにより、第２供給ポンプ４２から塗装材料を定量的に供給することができる。

第２電動モータ９２を上記のように駆動しながら、制御装置は第２圧力センサ７２及び第１圧力センサ７１の圧力を監視する。そして、制御装置は、第２圧力センサ７２及び第１圧力センサ７１の検出圧力がそれぞれ所定の圧力となるように、第１供給ポンプ４１の第１電動モータ９１を制御し、第１ピストン４４を必要に応じて吸引側へ移動させる（第１圧力調整動作）。この第１圧力調整動作は、前述の第２圧力調整動作と実質的に同様であるので、説明を省略する。

第２吐出動作及び第１圧力調整動作は、図７から図９までに示す状態を通じて、継続的に行われている。第２供給ポンプ４２と第１供給ポンプ４１の連携により、第２供給経路５２に流れる塗装材料の流量が一定となり、圧力が安定する。

その後は、制御装置は、図７、図８、及び図９の状態を適宜切り換えながら、塗装材料をワークＷに塗装する。

具体的には、制御装置は、第２供給ポンプ４２の第２吐出動作及び第１供給ポンプ４１の第１圧力調整動作を継続しながら、４つの第１遮断弁５３の開閉を切り換える。塗装ガン２０の開閉弁は、上述のとおり、第１遮断弁５３が開くときには閉じ、第１遮断弁５３が閉じるときには開く。このとき、４つの第２遮断弁５４は、全て開かれた状態である。

閉じられた第１遮断弁５３に対応する塗装ガン２０から、塗装材料がワークＷの表面に噴射される。一方、第１遮断弁５３が開かれると、対応する塗装ガン２０からは塗装材料が噴射されない。このように、第１遮断弁５３は、塗装材料を逃がす側の経路（第１分岐経路５１ｂ）を開閉することで、４つのうち一部又は全部の吐出ノズル２１に対する塗装材料の供給／供給停止を実質的に切り換えることができる。

塗装作業を行うのに伴って、第２シリンダ４５における塗装材料の貯留量が徐々に減少していく。第２シリンダ４５における塗装材料の貯留量が少なくなった適宜の時点で、制御装置は第２電動モータ９２の駆動を止めて、第２供給ポンプ４２の吐出圧力による塗装を終了させる。

第２供給ポンプ４２の吐出圧力による塗装が完了した時点で、第１シリンダ４３には、多少の量の塗装材料が貯留されている。その後、制御装置は、図２の状態に戻り、第１供給ポンプ４１の吐出圧力による塗装に切り換える。

上述したように、補給前の時点で、第１シリンダ４３には、第１供給ポンプ４１が第１圧力調整動作を行う過程で第２供給ポンプ４２から第１供給ポンプ４１に流れた塗装材料が貯留されている。図２の動作では、元から第１シリンダ４３に貯留されている塗装材料に対し、第１補給経路８１から供給された新しい塗装材料が追加的に補給される。

本実施形態では、第１供給ポンプ４１の吐出圧力による塗装と、第２供給ポンプ４２の吐出圧力による塗装を切り換えながら、１又は複数のワークＷに塗装を行う。一方のポンプが吐出圧力を発生させ、他方のポンプが圧力を調整するという役割分担が、交互に入れ替わる。２つの供給系統３０は実質的に同じ構成であるので、構成が簡素になり、コストを低減できる。

吐出圧力を供給するポンプを第１供給ポンプ４１と第２供給ポンプ４２とで切り換えるとき、塗装材料の補給等が行われる。この補給時間を利用して、塗布対象のワークＷを別の新しいワークＷに交換すると、作業効率が向上するので好ましい。

ただし、１つのワークＷを塗装する途中で、第１供給ポンプ４１と第２供給ポンプ４２が吐出圧力を交互に供給しても良い。この場合は、第１供給ポンプ４１及び第２供給ポンプ４２において多くの量の塗装材料を貯留できなくても、大きな１つのワークＷを塗装することができる。従って、第１供給ポンプ４１及び第２供給ポンプ４２を小型化して、コストを低減することができる。

１つのポンプが吐出圧力を供給している間に、複数のワークＷを塗装しても良い。

第２供給ポンプ４２は、第２圧力調整動作（図３から図５まで）に伴って第２シリンダ４５に貯留される塗装材料を、相手側の第１供給ポンプ４１に送ることなく、図６で新しく補給される塗装材料とともに、ワークＷに対して噴射する（図７から図９まで）。同様に、第１供給ポンプ４１は、第１圧力調整動作（図７から図９まで）に伴って第１シリンダ４３に貯留される塗装材料を、相手側の第２供給ポンプ４２に送ることなく、図２で新しく補給される塗装材料とともに、ワークＷに対して噴射する（図３から図５まで）。従って、塗装材料を相手側のポンプに圧送する工程を省略できるので、実質的に塗装ができない時間を短縮することができる。この結果、塗装効率を向上させることができる。

以上に説明したように、本実施形態の塗装装置１００は、第１供給ポンプ４１と、第２供給ポンプ４２と、塗装本体部２と、塗装ロボット１と、第１遮断弁５３及び第２遮断弁５４と、を備える。第１供給ポンプ４１及び第２供給ポンプ４２は、それぞれ塗装材料を吐出可能である。塗装本体部２には、塗装材料を噴射する複数の吐出ノズル２１が形成される。塗装ロボット１は、塗装対象のワークＷに対して塗装本体部２を相対移動させることが可能である。第１遮断弁５３及び第２遮断弁５４は、それぞれの吐出ノズル２１に対する塗装材料の供給／供給停止を切り換える。第１供給ポンプ４１の吐出圧力により塗装本体部２に塗装材料が供給され、かつ、第２供給ポンプ４２が塗装材料を吐出していないときに、第２遮断弁５４は、複数のうち一部又は全部の吐出ノズル２１に対する塗装材料の供給を停止可能である。第２供給ポンプ４２の吐出圧力により塗装本体部２に塗装材料が供給され、かつ、第１供給ポンプ４１が塗装材料を吐出していないときに、第１遮断弁５３は、複数のうち一部又は全部の吐出ノズル２１に対する塗装材料の供給を停止可能である。

これにより、第１供給ポンプ４１及び第２供給ポンプ４２の何れによって塗装本体部２から塗装材料を噴射する場合でも、それぞれの吐出ノズル２１からの噴射の有無を切り換えて、例えば適宜の塗装模様を実現することができる。第１供給ポンプ４１による吐出と第２供給ポンプ４２による吐出を切り換えながら塗装材料を噴射できるので、１つのポンプを用いる場合と比較して、塗装ができない時間を短縮でき、効率的に塗装を行うことができる。

また、本実施形態の塗装装置１００において、第１供給ポンプ４１により塗装材料を塗装本体部２に供給するときは、第１供給ポンプ４１は、一定の流量で塗装材料を吐出する第１吐出動作を行う。第１供給ポンプ４１が第１吐出動作を行うときに、第２供給ポンプ４２は、第１吐出動作により塗装材料が供給される第１供給経路５１の圧力を調整する第２圧力調整動作を行う。第２供給ポンプ４２により塗装材料を塗装本体部２に供給するときは、第２供給ポンプ４２は、一定の流量で塗装材料を吐出する第２吐出動作を行う。第２供給ポンプ４２が第２吐出動作を行うときに、第１供給ポンプ４１は、第２吐出動作により塗装材料が供給される第２供給経路５２の圧力を調整する第１圧力調整動作を行う。

これにより、安定した圧力を実現しながら吐出ノズル２１から塗装材料を噴射できるので、高い塗装品質を実現することができる。また、圧力調整装置を特別に設ける必要がないので、塗装装置１００の構成の簡素化を図ることができる。

また、本実施形態の塗装装置１００は、第１圧力センサ７１と、第２圧力センサ７２と、を備える。第１圧力センサ７１は、第１供給ポンプ４１の第１吐出動作により塗装材料が塗装本体部２に供給される第１供給経路５１の圧力を検出する。第２圧力センサ７２は、第２供給ポンプ４２の第２吐出動作により塗装材料が塗装本体部２に供給される第２供給経路５２の圧力を検出する。ワークＷへの塗装中であって、第１供給ポンプ４１が第１吐出動作を行い、第２供給ポンプ４２が第２圧力調整動作を行う場合に、第２供給ポンプ４２は、第２圧力センサ７２及び第１圧力センサ７１のうち少なくとも一方の検出結果に基づいて圧力を調整するように第１供給経路５１から塗装材料を吸引する。ワークＷへの塗装中であって、第２供給ポンプ４２が第２吐出動作を行い、第１供給ポンプ４１が第１圧力調整動作を行う場合に、第１供給ポンプ４１は、第１圧力センサ７１及び第２圧力センサ７２のうち少なくとも一方の検出結果に基づいて圧力を調整するように第２供給経路５２から塗装材料を吸引する。

これにより、検出された圧力に基づいて圧力調整動作を行うことで、圧力制御を精度良く行うことができる。

また、本実施形態の塗装装置１００において、第１供給ポンプ４１が第１圧力調整動作を行う場合に、第１供給ポンプ４１は、第１圧力センサ７１及び第２圧力センサ７２のうち少なくとも一方の検出結果に基づくフィードバック制御によって圧力を調整する。第２供給ポンプ４２が第２圧力調整動作を行う場合に、第２供給ポンプ４２は、第２圧力センサ７２及び第１圧力センサ７１のうち少なくとも一方の検出結果に基づくフィードバック制御によって圧力を調整する。

これにより、外乱の影響を受けにくい圧力制御を行うことができる。

また、本実施形態の塗装装置１００において、第１供給ポンプ４１が第１吐出動作を行うときに図４のように塗装材料が流れる第１供給経路５１の一部（第１主幹経路５１ａ）において、第１供給ポンプ４１が第１圧力調整動作を行うときには、例えば図９に示すように塗装材料が逆向きに流れる。第２供給ポンプ４２が第２吐出動作を行うときに図８のように塗装材料が流れる第２供給経路５２の一部（第２主幹経路５２ａ）において、第２供給ポンプ４２が第２圧力調整動作を行うときには、例えば図５に示すように塗装材料が逆向きに流れる。

これにより、塗装材料が流れる経路の構成を簡素化できる。

また、本実施形態の塗装装置１００において、第１供給ポンプ４１は、塗装材料を貯留可能な第１シリンダ４３を有する。第２供給ポンプ４２は、塗装材料を貯留可能な第２シリンダ４５を有する。第２供給ポンプ４２は、第２圧力調整動作を行ったことにより第１供給ポンプ４１からの塗装材料が図５等のように貯留された第２シリンダ４５に対し、第１供給ポンプ４１からの塗装材料とは別の塗装材料を更に貯留するように吸引動作を図６のように行ってから、図８等の第２吐出動作を行う。第１供給ポンプ４１は、第１圧力調整動作を行ったことにより第２供給ポンプ４２からの塗装材料が図９等のように貯留された第１シリンダ４３に対し、第２供給ポンプ４２からの塗装材料とは別の塗装材料を更に貯留するように吸引動作を図２のように行ってから、図４等の第１吐出動作を行う。

これにより、圧力調整の結果として第１供給ポンプ４１又は第２供給ポンプ４２に貯留された塗装材料を、塗装本体部２から噴射することができる。従って、塗装材料の無駄を減らすことができる。また、第１供給ポンプ４１及び第２供給ポンプ４２のそれぞれは塗装材料を十分に貯留してから塗装材料を吐出するので、１回の吐出動作で長時間の塗装を行うことができ、作業効率を高めることができる。

また、本実施形態の塗装装置１００は、塗装材料の温度を調整する第１温度調整部５７及び第２温度調整部５８を備える。

これにより、塗装材料の粘度を調整することで、塗装品質を一層高めることができる。

また、本実施形態の塗装装置１００においては、同一のワークＷを塗装している途中で、第１供給ポンプ４１の吐出圧力により塗装本体部２に塗装材料が供給される状態と、第２供給ポンプ４２の吐出圧力により塗装本体部２に塗装材料が供給される状態と、を切り換えることもできる。

この場合、第１供給ポンプ４１及び第２供給ポンプ４２として貯留部（即ち、第１シリンダ４３及び第２シリンダ４５）の容量が小さいものを採用しても、吐出を行うポンプを機動的に切り換えながら、大きなワークＷを塗装したり、ワークＷに厚塗りしたりすることができる。従って、塗装装置１００の小型化及び低コスト化を実現できる。

また、本実施形態の塗装装置１００において、塗装本体部２は、塗装ロボット１により、ワークＷに対して移動する。

これにより、様々な形状のワークＷに対し柔軟に塗装を行うことができる。

次に、第２実施形態を説明する。図１０は、第２実施形態の塗装装置１００ｘの構成を示す模式図である。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

本実施形態の塗装装置１００ｘは、第１供給系統３１及び第２供給系統３２とは別途に、第３供給系統３３を備える。第３供給系統３３の構成は、第１供給系統３１及び第２供給系統３２と同じであるため、説明を省略する。共通経路５は、３つの供給系統３０において共通に用いられる。

この塗装装置１００ｘにおいては、図１０に示すように、第１供給系統３１が塗装本体部２に吐出圧力を供給し、第２供給系統３２が圧力調整をしている間に、第３供給系統３３が補給経路８５から塗装材料を補給することができる。次は、第３供給系統３３が塗装本体部２に吐出圧力を供給し、第１供給系統３１が圧力調整をしている間に、第２供給系統３２が補給経路８５から塗装材料を補給する。次は、第２供給系統３２が塗装本体部２に吐出圧力を供給し、第３供給系統３３が圧力調整をしている間に、第１供給系統３１が第１補給経路８１から塗装材料を補給する。

このように、本実施形態では、３つの供給系統３０の役割を循環的に切り換えることにより、塗装作業を行うことができない時間を第１実施形態と比較して更に短縮することができ、効率を更に向上することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

第１供給ポンプ４１は、単一のシリンダポンプとすることに限定されず、１つの駆動手段によって同時に駆動される複数のシリンダポンプから構成されても良い。第２供給ポンプ４２も同様である。

第１供給ポンプ４１は、第１ピストン４４を第１電動モータ９１で機械的に駆動する構成に限定されず、例えば、空気ブースタポンプ等を用いることができる。同様に、第２供給ポンプ４２として、例えば空気ブースタポンプ等を用いることができる。

第１供給ポンプ４１が、塗装材料を貯留する貯留部（具体的には、第１シリンダ４３）を備えない構成とすることもできる。第２供給ポンプ４２についても同様である。

塗装装置１００ｘは、４つ以上の供給系統を備えても良い。

塗装ガン２０の数（吐出ノズル２１の数）は、５以上としても良いし、３以下としても良い。

ワークＷをロボットに保持させ、固定的に取り付けられた塗装本体部２に対してワークＷを移動させても良い。ワークＷと塗装本体部２の両方をロボットにより移動可能としても良い。塗装本体部２及びワークＷのうち少なくとも何れかを、ロボット以外の装置によって移動可能としても良い。

塗装ガン２０の開閉弁は、省略することもできる。

第１供給ポンプ４１の第１圧力調整動作は、第１圧力センサ７１及び第２圧力センサ７２の検出結果に代えて、何れか一方の検出結果に基づいて行われても良い。第１圧力調整動作にあたって、フィードバック制御に代えて、又はそれに加えて、フィードフォワード制御が行われても良い。第２供給ポンプ４２の第２圧力調整動作も同様である。

第１温度調整部５７及び第２温度調整部５８の配置及び構成は、適宜変更することができる。温度調整は、例えば、熱交換器において塗装材料と温水／冷水との間で熱交換を行うことにより実現できるが、これに限定されない。

１ 塗装ロボット（移動部、ロボット）
２ 塗装本体部（噴射部）
２１ 吐出ノズル（噴射口）
４１ 第１供給ポンプ（第１ポンプ）
４２ 第２供給ポンプ（第２ポンプ）
５１ 第１供給経路（塗装材料経路）
５２ 第２供給経路（塗装材料経路）
５３ 第１遮断弁（切換部）
５４ 第２遮断弁（切換部）
７１ 第１圧力センサ（第１圧力検出部）
７２ 第２圧力センサ（第２圧力検出部）
１００ 塗装装置
Ｗ ワーク

Claims (8)

1. 塗装材料を吐出可能な第１ポンプと、
   塗装材料を吐出可能な第２ポンプと、
   塗装材料を噴射する複数の噴射口が形成された噴射部と、
   塗装対象のワークに対して前記噴射部を相対移動させることが可能な移動部と、
   それぞれの前記噴射口に対する塗装材料の供給／供給停止を切り換える切換部と、
   を備え、
   前記第１ポンプの吐出圧力により前記噴射部に塗装材料が供給され、かつ、前記第２ポンプが塗装材料を吐出していないときに、前記切換部は、複数のうち一部又は全部の前記噴射口に対する塗装材料の供給を停止可能であり、
   前記第２ポンプの吐出圧力により前記噴射部に塗装材料が供給され、かつ、前記第１ポンプが塗装材料を吐出していないときに、前記切換部は、複数のうち一部又は全部の前記噴射口に対する塗装材料の供給を停止可能であり、
   前記第１ポンプにより塗装材料を前記噴射部に供給するときは、前記第１ポンプは、一定の流量で塗装材料を吐出する第１吐出動作を行い、
   前記第１ポンプが前記第１吐出動作を行うときに、前記第２ポンプは、前記第１吐出動作により塗装材料が供給される塗装材料経路の圧力を調整する第２圧力調整動作を行い、
   前記第２ポンプにより塗装材料を前記噴射部に供給するときは、前記第２ポンプは、一定の流量で塗装材料を吐出する第２吐出動作を行い、
   前記第２ポンプが前記第２吐出動作を行うときに、前記第１ポンプは、前記第２吐出動作により塗装材料が供給される塗装材料経路の圧力を調整する第１圧力調整動作を行うことを特徴とする塗装装置。
2. 請求項１に記載の塗装装置であって、
   前記第１ポンプの前記第１吐出動作により塗装材料が前記噴射部に供給される塗装材料経路の圧力を検出する第１圧力検出部と、
   前記第２ポンプの前記第２吐出動作により塗装材料が前記噴射部に供給される塗装材料経路の圧力を検出する第２圧力検出部と、
   を備え、
   前記ワークへの塗装中であって、前記第１ポンプが前記第１吐出動作を行い、前記第２ポンプが前記第２圧力調整動作を行う場合に、当該第２ポンプは、前記第２圧力検出部及び前記第１圧力検出部のうち少なくとも一方の検出結果に基づいて圧力を調整するように前記塗装材料経路から前記塗装材料を吸引し、
   前記ワークへの塗装中であって、前記第２ポンプが前記第２吐出動作を行い、前記第１ポンプが前記第１圧力調整動作を行う場合に、当該第１ポンプは、前記第１圧力検出部及び前記第２圧力検出部のうち少なくとも一方の検出結果に基づいて圧力を調整するように前記塗装材料経路から前記塗装材料を吸引することを特徴とする塗装装置。
3. 請求項２に記載の塗装装置であって、
   前記第１ポンプが前記第１圧力調整動作を行う場合に、当該第１ポンプは、前記第１圧力検出部及び前記第２圧力検出部のうち少なくとも一方の検出結果に基づくフィードバック制御によって圧力を調整し、
   前記第２ポンプが前記第２圧力調整動作を行う場合に、当該第２ポンプは、前記第２圧力検出部及び前記第１圧力検出部のうち少なくとも一方の検出結果に基づくフィードバック制御によって圧力を調整することを特徴とする塗装装置。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の塗装装置であって、
   前記第１ポンプが前記第１吐出動作を行うときに塗装材料が流れる塗装材料経路の一部において、前記第１ポンプが前記第１圧力調整動作を行うときには塗装材料が逆向きに流れ、
   前記第２ポンプが前記第２吐出動作を行うときに塗装材料が流れる塗装材料経路の一部において、前記第２ポンプが前記第２圧力調整動作を行うときには塗装材料が逆向きに流れることを特徴とする塗装装置。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の塗装装置であって、
   前記第１ポンプは、塗装材料を貯留可能な第１貯留部を有し、
   前記第２ポンプは、塗装材料を貯留可能な第２貯留部を有し、
   前記第２ポンプは、前記第２圧力調整動作を行ったことにより前記第１ポンプからの塗装材料が貯留された前記第２貯留部に対し、前記第１ポンプからの塗装材料とは別の塗装材料を更に貯留するように吸引動作を行ってから、前記第２吐出動作を行い、
   前記第１ポンプは、前記第１圧力調整動作を行ったことにより前記第２ポンプからの塗装材料が貯留された前記第１貯留部に対し、前記第２ポンプからの塗装材料とは別の塗装材料を更に貯留するように吸引動作を行ってから、前記第１吐出動作を行うことを特徴とする塗装装置。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の塗装装置であって、
   塗装材料の温度を調整する温度調整部を備えることを特徴とする塗装装置。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載の塗装装置であって、
   同一のワークを塗装している途中で、前記第１ポンプの吐出圧力により前記噴射部に塗装材料が供給される状態と、前記第２ポンプの吐出圧力により前記噴射部に塗装材料が供給される状態と、が切り換えられることを特徴とする塗装装置。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載の塗装装置であって、
   前記移動部はロボットであることを特徴とする塗装装置。

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