JPS596706B2 - 静電塗装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は静電塗装方法、特に塗装作業を安全かつ能率的
に行わしめるための保護機能をそなえた静電塗装方法に
関する。

一般に霧化した塗料を高圧荷電してなる塗装機でもつて
塗装機から離間せる被塗装物品に塗着せしめる静電塗装
装置にあつては、被塗装物品又は他の導電性物体が高圧
荷電された塗装機に異常に接近することがある。

この場合、火花放電を誘発して溶剤に引火する危険性が
あるので、火花放電の発生の前兆を検知して火花放電に
至る前に速やかに保護機能を作動させる必要がある。斯
かる従来の代表的な保護方法としては、負荷電流の大き
さを検出し、この検出値が予め定めた固定の基準値を越
えた場合にインバータを含む低電圧側電源の動作停止、
或いは遮断、又は高圧側給電路の遮断などを行うものが
ある。この従来方法における予め定めた固定の基準値は
、塗装機から塗料が噴出しているか否かに拘らず、また
荷電々圧にあまり関係することなく、塗装ラインの稼動
データなどに基づいてほぼ一定の値に設定されている。
しかし塗装機の構造及び塗料の特性などによつても異な
るが、一般に塗装機が塗料を噴出している状態と、噴出
を停止している状態では出力電流が大幅に異なることが
分つた。第１図はこのことを示す図であり、塗装機と被
塗装物品間の距離及び出力電圧を一定に保持した状態で
、時刻を、において塗料噴出開始信号を発して塗装機か
ら塗料を噴出すると出力電流は急激に低下し、時刻を２
、において塗料の噴出を停止させるための塗料噴出停止
信号により塗装機からの塗料の噴出を停止させること出
力電流１０は急激に上昇することが分る。また第２図の
曲線Ａ及びＢは夫々、塗装機と被塗装物品間の距離を一
定に保持した状態における塗料を噴出しない場合（曲線
Ａ）と塗料を噴出した場合（曲線Ｂ）の出力電流１０−
出力電圧ｖｏ特性を示し、これら曲線Ａ、Ｂからも塗料
を噴出している状態と噴出していない状態では出力電流
工。が大幅に異なることが分る。この様に塗料が塗装機
から噴出されているか否かによつて大幅に出力電流１０
が変化するという実態がありながら、従来方法の場合に
は前記基準値を予め定めに一た一定の値に設定している
ので、塗料を噴出している状態では基準値が数百％程度
以上も裕度を有し、充分な保護機能を達し得ないという
弊害が生じている。

この点について更に詳述すると、従来の場合には第１図
における直線Ｘで示される様に、基準値は塗装機から塗
料を噴出していない状態での通常の出力電流１。の数十
％増し、例えば３０％大きいレベルに応じた値に固定さ
れている。この３０％の数値はノイズマージンなどを考
慮して各種塗装条件により変動的に決定される値である
が、塗料の噴出時には基準値が８００％程度の裕度をも
有する大きな値になつてしまう。このことは、塗装機か
ら塗料を噴出している状態で、出力電流１０が基準値に
対応するレベルＸ近傍まで増大するには塗装機に対し被
塗装物品が正常な塗装距離に比べて極めて接近しなけれ
ばならないことを示し、換言すれば出力電流１０がレベ
ルＸ近傍まで増大するときは被塗装物品が塗装機に極め
て接近した状態にあることを示している。実験によると
塗装機から塗料が噴出されている区間において、出力電
流１０がレベルＸより若干小さい程度増大している状態
では、被塗装物品が塗装機に極めて接近しており、かつ
被塗装物品の塗装機に対する接近に対し出力電流１０が
２次関数以上の高次の関数で増大する領域にあるので、
被塗装物品の更に僅かな接近によつても出力電流１０が
大幅に増加し、保護機能が働く前に火花放電が誘発され
てしまつた。この欠点を防ぐには１００マイク口秒程度
以下の極やて高速度で高圧荷電々極を接地し得仝短絡用
スイツチを用いて保護機能を働かせれば良いが、現在で
は通常の静電塗装で使用されている直流出力電圧の範囲
である６０Ｋ〜１２０Ｋの耐圧を有する高電圧用スイツ
チで１００マイクロ秒程度以下の動作速度を有するもの
を入手するのは極めて困難であり、従つて従来の保護機
能は非常に信頼性に乏しく、このことは静電塗装作業を
非能率的にするばかりでなく危険なものにしていた。本
発明は斯かる従来方法の欠点を除去するために、塗料の
噴出の開始を示すための塗料噴出開始信号により出力電
流の検出値と比較される基準値を予定された値まで低下
させ、また塗料の噴出の停止を示すための塗料噴出停止
信号により前記基準値を予定された値まで上昇させるこ
とによつて、塗装機の状態の如何に拘らず火花放電に至
る前に保護機能を速やかにかつ確実に動作させて塗装作
業の能率を向土させると共に危険性を払拭することが出
来ることを特徴としている。

以下図面により本発明θ一実施例を説明する。

第３図において、１は図示していない昇圧用トランスと
その１次巻線に接続された発振器などからなる交流電源
装置、２は前記昇圧用トランスの２次巻線（図示せず）
に接続されたコツククロフトウオルトン回路の様な直流
高電圧発生装置、３は直流高電圧発生装置２によつて高
圧荷電される高圧荷電々極として示されている塗装機、
４は接地された被塗装物品、５は交流電源装置１の制御
回路、６は直流高電圧発生回路２の正の出力端子と接地
端子との間に接続された電流検出回路、７は塗装機３の
高圧荷電々極と接地端子の様な低電圧端子間に接続され
た短絡用スィツチ素子を含む短絡用装置、８は制御回路
５の出力電圧設定変更部５ａにおける出力電圧設定用の
ポリウムＶＬｌと連動せる基準値設定用のボリウムＶＬ
２を有する可変基準電圧回路、９はバルブ制御回路１０
からのバルブ開閉用の信号によつて異なる電圧ＶＨとＶ
Ｌとの間を切換える電圧切換え回路であり、高い電圧Ｖ
Ｈから低い電圧Ｌに切換える場合には所定の遅延時間を
有している。尚、これら電圧ＶＨ，ＶＬは塗装条件など
によつて可変できる様になつていることが好ましい。更
に１１は電流検出回路６からの検出信号ＶＤと可変基準
電圧回路８からの基準信号Ｖｓとを比較する比較回路、
１２は塗料供給装置、１３は塗料供給装置１１から塗装
機３に供給される塗料に対し開閉を行うバルブである。
次に斯かる構成の装置の動作を説明しながら本発明に係
る方法を説明する。

先ず出力電圧設定変更部５ａのボリウムＶＬｌに連動し
て回転する可変基準電圧回路８のボリウムＶＬ２の抵抗
値は、ボリウムＶＬｌの設定変更によつて決まる塗装機
３からの塗料の噴出の無し、有り夫々の出力電流一出力
電圧特性を示す第２図の曲線Ａ，Ｂに対して曲線Ｃ，Ｄ
で示される値に比例する基準値を与える様に選定されて
いる。

従つて出力電圧設定変更部５ａのボリウムＬ１を調整し
て所望の出力電圧ｏを設定することにより、基準値ｓも
自動的に曲線Ｃ，Ｄに基づいて設定される。ここで基準
値Ｖｓの比例値を示す曲線Ｃ，Ｄは被塗装物品の形状な
ど各種塗装条件にょつて異なるが、例えば裕度を考慮し
て出力電流より数十％程度大きい値になる様に設定され
ている。先ず第２図において曲線Ｂに対し曲線Ａの出力
電流が大きい範囲の出力電圧設定でもつて静電塗装作業
が行われているものとする。第１図に示す様に時刻ｔ１
前の区間では、塗装機３から塗料は噴出されておらず、
従つて出力電流１０は高レベルにある。この状態では電
圧切換え回路９は高いレベルの電圧ＶＨ側に切換えられ
ており、よつて基準値Ｖｓは第１図における曲線Ｙの高
レベル部分Ｙ１に対応する値になる。次に時刻ｔ１に至
つてバルブ制御回路１０から塗料噴出用の塗料噴出開始
信号が発せられると、バルブ１３が開かれて塗装機３か
ら塗料が被塗装物品４に向かつて噴出される。この結果
、第１図に示す様に出力電流１０は比較的急激に低下、
例えば数十乃至数百ミリ秒の降下時間で低レベル迄低下
し、一方、電圧切換え回路９はバルブ制御回路１０から
の塗料噴出開始信号により高レベルの電圧ＶＨから低レ
ベルの電圧ＶＬに切換えられる。この切換えは、出力電
流１０の降下時間と同程度以上の時間で序々に行われる
が、斯かる点について電圧切換え回路９の一部分の具体
的な回路構成を示す第４図を用いて更に詳述する。第４
図において、Ｓ１とＳ２は常閉接点、Ｓ３は常開接点で
あり、塗料が塗装機３から噴出されていない状態、即ち
バルブ制御回路１０から塗料噴出停止信号が付与された
後の状態では、接点Ｓ１〜Ｓ３は図示位置にある。

塗料が噴出されていない時刻ｔ１までの区間で、電解コ
ンデンサＣは抵抗Ｒ，と接点Ｓ１とを介して＋Ｖの電圧
まで充電される。演算増幅器０Ａの反転入力端子には接
点Ｓ２と抵抗Ｒ２とを介して＋Ｖの電圧が印加され、こ
の電圧＋Ｖは前記高レベルの電圧ＶＨに相当する。従つ
て演算増幅器０Ａの出力電圧Ｖｓ″は高レベルにある。
次に時刻ｔ１でバルブ制御回路１０から塗料噴出開始信
号が発せられ、この信号が図示していないリレーコイル
を付勢すると、その接点であるＳ１とＳ２とが開くと同
時に接点Ｓ３が閉じる。この結果、コンデンサＣの充電
々圧（＋Ｖ）が接点Ｓ３及び抵抗Ｒ２を介して演算増幅
器０Ａの反転端子に印加されるが、この充電々圧は抵抗
Ｒ３を介して所定の放電時定数で放電される。この放電
時定数は第１図における曲線Ｙの降下部分Ｙ２の傾斜に
ほぼ相当する。そしてコンデンサＣの放電に伴い、点ａ
の電圧が制御電源電圧からツエナーダイオードＤＺｌの
ツエナ一電圧Ｖ２ｌをマイナスした値（Ｖ−Ｖｚｌ）よ
り降下すると、ツエナーダイオードＤ２ｌがブレークダ
ウンし、点ａの電圧は（Ｖ−Ｖｚｌ）に保持される。こ
の電圧（Ｖ−Ｚ１）が前記低レベルの電圧ＶＬに相当し
、この場合は前述した様に演算増幅器０Ａの出力、即ち
電圧切換え回路９の出力電圧ｓ″は低レベルにある。こ
の電圧ｓ″は帰還用可変抵抗Ｒの値を調節することによ
り調整される。尚、Ｒ４は演算増幅器０Ａの非反転端子
に接続された入力抵抗、Ｄ２２は演算増幅器０Ａの入力
を一定値以下に制限するための定電圧素子である。この
様にしで基準値Ｖｓは第１図における曲線Ｙに従つて変
化し、塗料噴出開始信号によつて高レベルＹ１から低レ
ベルＹ３へと降下する。

そして時刻Ｔ２でバルブ制御回路１０から電圧切換え回
路９に塗料噴出停止信号が付与されると、電圧切換え回
路９は低レベルの電圧ＶＬ側から高レベルの電圧ＶＨ側
に急速に切換わり、従つて基準値を示す曲線Ｙは再びレ
ベルＹ１に等しいレベルＹ４に変化する。このことを第
４図により説明すると、図示されていないリレーコイル
が塗装噴出停止信号により付勢、即ち前記リレーコイル
が消勢される結果、常閉接点Ｓ１とＳ２とが再び閉成さ
れ、常開接点Ｓ３が開かれる。よつて演算増幅器０Ａの
反転端子の電圧は急激に＋Ｖ電圧に土昇するので、その
出力電圧ｓ″も所定値まで上昇する。以上述べた様に本
実施例においては、基準信号Ｖｓが塗料噴出開始、停止
の信号によつて低レベル、高レベルに変化すると共に、
出力電圧の設定に関連して調整されるようになつており
、この基準信号Ｖｓは直流高電圧発生装置２の正の出力
端子から電流検出回路６、接地端子、被塗装物品４及び
高圧荷電々極３を介してその負の出力端子に流れる出力
電流１０の検出信号ＶＤと比較回路１１において比較さ
れる。

この比較回路１１は、基準信号Ｖｓが検出信号。より大
きい場合には作動信号を出力しないが、検出信号。が基
準信号Ｖｓ以上に増大すると作動信号を出力する。短絡
用装置７はこの作動信号に応動して高圧荷電々極３を低
電圧端子に短絡接続する。一方、比較回路１１からの作
動信号は制御回路５に付与され、制御回路５はこの作動
信号に応動して交流電源装置１の遮断を行い、この結果
、給電が停止される。尚、以上の説明にあつては塗料噴
出開始、又は停止の信号をバルブ１３の開閉制御信号と
して記載したが、これら塗料噴出開始、又は停止信号が
塗装機の引金操作により得られる信号、及び塗料タンク
から塗装機に供給される塗料を検出した結果得られる信
号を含むことも可能である。但し塗料噴出開始時の基準
値の降下時間は出力電流の降下時間に対して同程度か或
いはそれ以上になる様に選定され、塗料噴出停止時の基
準値の立土りは出力電流の立上りより急峻になる様に設
定されることが望ましい。以上述べた様に本発明によれ
ば、出力電流の検出値と比較される基準値を塗料の噴出
開始信号、噴出停止信号により予定された値に低下、上
昇させることにより火花放電発生の予知を速やかかつ確
実に検知できるので、塗装機の状態の如何に拘らず火花
放電に至る前に保護機能を確実かつ速やかに動作させて
塗料作業の能率を向上させると共に引火及び人体への電
撃などを防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明を説明するための電
流一時間特性、電流一出力電圧特性を示す図、第３図は
本発明を実施するための装置のプロツク構成を示す図、
第４図は第３図に示す装置の一部分の回路の具体例を示
す図である。 １・・・・・・交流電源、２・・・・・・直流高電圧発
生装置、３・・・・・・塗装機、４・・・・・・被塗装
物品、５・・・・・・制御回路、５ａ・・・・・“出力
電圧設定変更部、６・・・・・・電流検出回路、７・・
・・・・短絡用装置、８・・・・・・可変基準電圧回路
、９・・・・・・電圧切換え回路、１０・・・・゜゜バ
ルブ制御回路、１１・・・・・・比較回路、１２・・・
・・・塗料供給装置、１３・・・・・・バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流高電圧発生装置の正の出力端子から物品及び高
   圧荷電電極を介してその負の出力端子に流れる電流を検
   出し、該電流の検出値が予定した基準値を越えるとき高
   電圧出力の遮断、或いは前記高圧荷電々極の低電圧端子
   への短絡、又はこれら両者を共に行う保護機能を有する
   静電塗装方式において、塗料の噴出の開始を示す塗料噴
   出開始信号により前記予定された基準値を降下させ、ま
   た塗料の噴出の停止を示す塗料噴出停止信号により前記
   予定された基準値を上昇させることを特徴とする静電塗
   装方法。