JPS609867B2 - 静電塗装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、接地した被塗装物が塗装ガンの高電圧出力部
分に異常に接近、或は接触する場合などにも火花放電の
発生を確実に防止し得る機能を備えた静電塗装装置に関
する。

一般に霧化した塗料を高圧荷電してなる塗装ガンでもつ
て該塗装ガンから離間せる被塗装物に前記塗料を塗着せ
しめる静電塗装装置にあっては、塗装ガンの高電圧出力
部分（以下荷電端子という）と被塗装物とが異常に接近
、或は接触することによりこれらの間に火花放電が発生
することがある。

この火花放電は被塗装物の商品価値を低下させるだけで
なく、爆発事故や火災を発生する原因となるので、出力
電流等の変化により火花放電の発生を予め検知して、そ
の信号（以下火花放電予知信号という）により火花放電
の発生直前に常時開いている短絡装置を閉じて、これに
より瞬時に高電圧出力端子をほぼ接地電位にある低電圧
端子に短絡することが最近強く要求されている。第１図
に一般の静電塗装装置の構成を示す。該図において直流
高電圧発生用の電力供給装置１は高周波ィンバータ２、
高電圧用トランス３及び高電圧発生部４から構成されて
おり、制御装置５は電流検出部６、ィンバータ制御部７
及び短絡装置制御部８から構成されている。又、９は短
絡装置、１０は高電圧出力端子、１１は塗装ガンの高電
圧出力部分即ち荷電端子、１２は補助電源である。該図
において、高周波ィンバータ２はィンバ−タ制御部７の
信号により所定の高電圧を出力するように高電圧用トラ
ンス３の入力電圧を制御している。

高電圧用トランス３は入力電圧を昇圧して高電圧発生部
４に入力し、昇圧整流して荷電端子１１に所定の高電圧
出力を供給する。直流高電圧出力は高電圧発生部４に含
まれる電圧検出器（図示せず）により検出され、該検出
信号がィンバー夕制御部７に帰還されることにより安定
化される。電流検出部６は実際の塗装電流を検出してい
る。正常に静電塗装が行われている場合、電流検出部６
によって検出される電流の大きさは基準レベル以下であ
るので、短絡装置制御部８は短絡装置９に火花放電予知
信号を与えず、従って短絡装置９は開いた状態にある。
この状態では荷電端子１１が所定の高電圧に荷電されて
いる。ここで被塗装物がある速度で荷電端子亀川こ接近
し始めると、それにつれて荷電端子１１と被塗装物間の
電界強度が強まるので、必然的にその間を流れる電流が
増す。

これに伴い電流検出部６により検出される電流も増し、
その大きさが予め設定された基準レベルを越えると「短
絡装置制御部８が電流検出部６の電流信号からその状態
を検出して火花放電予知信号を発し短絡装置９を動作ご
せて高電圧出力端子亀Ｑを接地し「外部での火花放電の
発生を防止すると同時に火花放電予知信号を受けたィン
バー夕制御部７は直ちに高周波インバータ２を停止させ
る。ところで従釆はｔ火花放電抑制装置付静電塗装装置
に使用されていた短絡装置９には、機械的スイッチが使
用されていた為「火花放電予知信号を受けてから高電圧
出力極と低電圧極間が短絡されるまでの時間の遅れが３
印ｈｓ程度あった。

その為に、前記火花放電予知信号は火花放電の発生時よ
り短絡装置９の遅れ時間、即ち３仇ｈｓ程度以上前に検
出しなければならす、火花放電に移行するかどうか分ら
ない状態で火花放電を予知して装置を停止させてしまう
ことがあり、正確に火花放電を予知することが困難な為
に、静電塗装装置の稼動率を低下させる原因となってい
た。又、短絡装置９の遅れは物体が荷電端子１１‘こ接
近する速度が非常に速い場合には、荷電端子１１付近で
の火花放電の発生を防止できないという欠点があった。
従って斯かる従釆の欠点を除去するためには、極めて動
作速度の遠い電極間に放電ギャップを有するギャップ型
スイッチなどからなる電気的スイッチを用いることが好
ましいが、高電圧電極の残留電圧が現出、即ち電気的に
短絡状態における前記電気的スイッチの両端に生ずる電
圧が残留電圧として現出し、この電圧を無視し得ないこ
とが分った。従って、電気的スイッチが短絡した後にお
いても荷電端子に被塗装物が接触若しくはそれに近い状
態まで接近した場合には、残留電圧によって火花放電が
発生する危検性が充分にある。本発明は、前述したよう
な電気的スイッチと機械的スイッチとを並列することに
より〜双方のスイッチの欠点を補い双方の長所を活かし
て、荷電端子と他の物体との間に火花放電が発生するの
をほぼ確実に防止し得る静電塗装装置を提供するもので
ある。第２図は本発明の静電塗装装置に使用する短絡０
装置の一実施例を示す図である。

該図において高電圧電極１３は第２図における高電圧出
力端子１Ｑ‘こ接続され、低電圧電極亀４は低電圧端子
１５を介して接地されている。又、前記高電圧電極１３
及び低電圧電極１４は絶縁ガスが充満されてい夕る外囲
器１５中に対向して配置されている。又、低電圧電極亀
４には次のような加工が施されている。低電圧電極貴４
の一部に穴をあげ「該穴のほぼ中けこトリガ電極亀７が
配置されており、トリガ電極も７と低電圧電極１４とは
トＩＪガ印加電圧０に耐えるよう絶縁を施してある。低
電圧電極亀４の一部分に穿設された穴内にはソレノィド
１８の可動軸と直結した可動電極１９が配設されている
。２８Ｇまトリガ電極亀？及び可動電極１９とソレノィ
ド亀８を含む低電圧電極１４を静電塗装装づ層の出力電
圧に連動して予め定められた高電圧電極１３及び低電圧
電極１４の電極間距離に設定する装置である。

２１は短絡装置制御部８から発せられた火花放電予知信
号を受けてトリガ電圧を発生するトリガ電圧発生用電源
回路である。

該トリガ電圧発生用電源回路２１で発生した高電圧によ
りトリガ電極１７と低電圧電極１４間で火花放電を起し
、この火花放電により生じたプラズマが高電圧電極１３
と低電圧電極１４間の絶縁破壊を起すトリガとなり両電
極間を電気的に短絡し、高電圧出力端子１０の電圧を急
速に降下させて荷電端子１１の囲りの電界を下げ火花放
電の発生を防止する。本発明による静電塗装装置で実験
を行った結果、火花放電予知信号を受けてから高電圧電
極貴３と低電圧電極１４間が短絡するまでの時間は約２
ｈｓ程度となった。又、両電極蔓 ３，１ ４間の距離
ｄを一定にして該電極間の印加電圧を下げるとトリガ電
極１７と低電圧電極１４間で火花放電を起してから高電
圧電極８３と低電圧電極１４間が絶縁破壊を起すまでの
時間が長くなり、更に両電極１３，１４間の印加電圧を
下げると、トリガ電極１７と低電圧電極１４間でトリガ
用火花放電を発しても両軍極１３，１４間が絶縁破壊を
起さなくなる。これを防止する為本発明においては、高
電圧出力端子１０の設定信号に運動させて電極１３，１
４間の距離を変化させている。又、火花放電予知信号は
トリガ電圧発生用電源回路２１に与えられると同時に、
ソレノイド１８にも与えられるが、火花放電予知信号が
ソレノィド１８に与えられると該ソレノィド１８が励磁
されて可動軸Ｊが高速で固定軸に吸収され、可動軸に直
結した可動電極１９が対向電極である高電圧電極１３に
向って飛び出し、破線で示すように高電圧電極１３と低
電圧電極１４とを機械的に短絡する。このことによって
前述した電気的スイッチによっては除Ｚ去することので
きない比較的低電圧である高電圧電極１３に残留した電
荷を放電させて高電圧出力端子１０を低電圧端子１０を
低電圧端子１５と同電位にし、荷電端子１１に外部物体
が綾触したときの火花放電の発生を防止している。本装
置では２封入したガス圧を上昇させて絶縁を向上させる
ことにより両電極間距離銭を近づけ機械的スイッチの速
度を上げ１瓜ｈｓ程度とすることができた。このように
電気的スイッチ機械的スイッチを組み合わせることによ
り荷電端子１１に外部の物体が急２遠に近づいた場合、
同時に火花放電予知信号が与えられてもまず電気的スイ
ッチが動作することにより急速に荷電端子１の電圧を降
下させる。従って、外部の物体が前記荷電端子にほぼ接
触するまで放電を生じないので、外部物体の移動できる
時３間は当然長くなる。このことは機械的スイッチの動
作時間の遅れをそれによって充分補うことを可能とし、
機械的スイッチが閉じると、荷電端子１１の電位はほぼ
零になり、この状態で被塗装物が荷電端子１１に接触し
ても火花放電は生じないの３で、外部での火花放電の発
生を確実に防止することができる。又、前述したところ
からも明らかなように機械的スイッチは電気的スイッチ
の動作した後で閉じるので、荷電端子１１と被塗装物間
の電荷及び高電圧ケーブルの充電電荷などはほぼ放４軍
されており、機械的スイッチの両端には比較的低電圧で
ある残留電圧が印加されるだけであるから、機械的スイ
ッチを介して流れる電流は非常に小さい。従って機械的
スイッチは電流容量の小さし、小型の高電圧用スイッチ
でよく、接点部の電流による損耗は実質的に無視できる
。更に、高電圧出力端子１０と荷電端子１１の間に数Ｍ
Ｑ程度の抵抗器（図示せず）を挿入すれば火花放電を起
しそうな状況になった時の塗装ガンの電流の増加を抑制
することができるので、本発明の短絡装置９の機能をよ
り増強することができる。即ち、今、火花放電予知信号
により短絡装置９が動作する状態を考えると、高電圧発
生部４に蓄えられた電荷は、短絡装置９を流れる電流と
荷電端子１１を通して流れる塗装電流とに分流する。こ
の時、塗装電流の流れる回路のインピーダンスは塗装空
間のインピーダンスに直列に接続された前記図示しない
抵抗器のインピーダンスが加算される為に大き５く、短
絡装置の短絡インピーダンスは塗装電流の流れる回路の
インピーダンスに比較して充分小さいので高電圧発生部
４に蓄えられた電荷は、殆んど短絡装置９を流れるので
、荷電端子１１を通して流れる塗装電流は急激に減少し
、従って短絡装０層９の機能をより増強することになり
、荷電端子１１付近での火花放電はより生じ難くなる。
尚、以上の短絡装置９の説明は絶縁ガス中にて説明した
が空気、真空その他の絶縁媒体でもよく、更に、電気的
スイッチと機械的スイッチとを別体にタ構成しても同様
な効果が得られる。又、電気的スイッチは以上説明した
ようなギャップ型スイッチに限らず、例えばシリコン制
御整流器を多数個直列接続してなる高電圧用の半導体ス
イッチなどでも同様な効果が得られる。更に、出力電圧
の可変０幅が狭い場合には、高電圧電極１３及び低電圧
電極１４を固定して可変機構を除去しても、以上の実施
例と同様の効果を得ることができる。次に第３図は火花
放電予知信号を検出してから火花放電が発生するまでの
時間と塗装電流との関タ係を示す図である。

該図において時間ｔで塗装電流ｉの時に火花放電を発生
するものとすると、従来はｔ，で塗装電流ｉ，を検出し
ていた為に火花放電に移行する曲線ａで示す電流のみな
らず火花放電に移行しない曲線ｂで示す電流をも検出し
てしま０つてし、た。しかし本発明の静電塗装装置では
短絡装置９が高速化された為、時間ｔ２で塗装電流ｉ２
を検出することができるので火花放電に移行する曲線ａ
で示す電流のみを検出することができる。以上述べたよ
うに本発明は、直流高電圧発生用の電力供給装置と塗装
ガンの荷電端子との間の高電圧出力端子とほぼ接地電位
にある低電圧端子間に非常に高速で動作する電気的スイ
ッチを接続すると共に、このスイッチに並列に機械的ス
イッチを設けているので、前記高速で動作する電気的ス
イッチによる残留電圧を除去することができ、従ってス
イッチ全体としての短絡装置は極めて高速動作が可能で
、しかも高電圧部の電圧を実質的に零まで低下させるこ
とができるので、従来に比べて非常に高い確率で火花放
電の発生を除去できる。また、電流容量の十分に小さい
小型の機械的スイッチを用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一般の静電塗装装置の構成を示す図、第２図
は、本発明の静電塗装装置に使用する短絡装置の一実施
例を示す図、第３図は、火花放電予知信号を検出してか
ら火花放電が発生するまでの時間と塗装電流との関係を
示す図である。 １・・・電力供給装置、２・・・高周波ィンバータ、３
…高電圧用トランス、４・・・高電圧発生部、５・・・
制御装置、６・・・電流検出部、７・・・ィンバータ制
御部「 ８…短絡装置制御部、９…短絡装置、−０・・
・高電圧出力端子、１１…荷電端子「 １２…補助電源
Ｌ １３・・・高電圧電極、１４・・・低電圧電極、１
５低電圧端子〜 １６・・・外園器、ＩＴ・・・トリガ
電極、１８…ソレノィド、１９・・・可動電極、２０・
・・装置ｔ ２１・・・トリガ電圧発生用電源回路。 努ー図第２図 繁３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流高電圧発生用の電力供給装置と、該電力供給装
   置により荷電される塗装ガンの荷電端子と、これら電力
   供給装置と荷電端子間の高電圧出力端子とほぼ接地電位
   にある低電圧端子との間に接続された短絡装置と、前記
   電力供給装置と荷電端子との間を流れる電流の状態に基
   づいて前記短絡装置に火花放電予知信号を与える制御装
   置とを有する請電塗装装置において、前記短絡装置が高
   速動作が可能であるが動作後高電圧極と低電圧極間に残
   留電圧が現出する電気的スイツチ及び前記高電圧極と低
   電圧極間を機械的に短絡して前記残留電圧を除去する機
   械的スイツチを並設してなることを特徴とする静電塗装
   装置。