JPWO2008065794A1 - カートリッジ用塗料充填装置 - Google Patents

Abstract

定量充填設定機構（５８）は、計測用タンク（６１）内に計量室（６３）を画成するピストン（６２）と、塗料の充填量を予め設定する設定部（６５）と、ピストン（６２）が設定部（６５）で設定した変位量になったことを検知する検知器（６６）とにより構成する。ここで、塗料供給機構（３２）によりカートリッジ（１６）の塗料収容室（１９）に塗料を充填する。このとき、充填される塗料と同量の押出し液体が押出し液体収容室（２０）から排出される。そこで、この押出し液体を定量充填設定機構（５８）の計量室（６３）に流入させ、この押出し液体の排出量をピストン（６２）を介して検知器（６６）で検知することにより、塗料の充填量を正確に計測することができる。

Description

本発明は、例えば塗装装置に交換して取付けられるカートリッジに塗料を充填するのに用いて好適なカートリッジ用塗料充填装置に関する。

一般に、自動車のボディ等の被塗物を塗装する塗装システムは、色替時に廃棄される塗料の量を削減でき、また多くの塗色に対応できることが望まれている。これに対応する塗装システムとして、各色毎の塗料が充填されたカートリッジを、被塗物を塗装する度に交換して取付ける構成となったカートリッジ式の塗装システムが知られている（例えば、特許文献１：特開２０００−１７６３２８号公報、特許文献２：特開２００４−４２０３６号公報参照）。
従来技術によるカートリッジ式の塗装システムは、取付けられたカートリッジの塗料を被塗物に向けて噴霧する塗装機を備えた塗装装置と、塗料源からの塗料を塗料管路を介して使用済みのカートリッジに充填するカートリッジ用塗料充填装置とにより大略構成されている。
ここで、カートリッジ用塗料充填装置は、塗料収容室と押出し液体収容室とが隔壁によって画成されたカートリッジに対し、塗料収容室に塗料を供給する塗料供給手段と、前記カートリッジの押出し液体収容室に押出し液体を供給することにより前記塗料収容室内に残留する前色塗料を排出する押出し液体供給手段とを備えている。
そして、カートリッジを充填台に載置したら、押出し液体供給手段からカートリッジの押出し液体収容室に押出し液体を供給し、塗料収容室内の前色塗料を押出す。次に、塗料供給手段を用いてカートリッジの塗料収容室に塗料を充填する。この際、押出し液体収容室内の押出し液体は、押出し液体を貯留するタンクに回収される。
また、一般的にカートリッジ用塗料充填装置は、カートリッジ内に次の塗装で使用する量の塗料を充填できるように、塗料管路の途中に流量計を設けている。これにより、カートリッジ用塗料充填装置は、流量計を通過する塗料の流量を計測し、被塗物の大きさ、塗膜厚さ等の塗装条件に応じた量の塗料がカートリッジに充填されたら、塗料の充填を停止する構成としている。
ところで、上述した従来技術によるものでは、塗料管路の途中に流量計を設け、この流量計によってカートリッジへの塗料の充填量を計測している。ここで、塗料には多くの種類があり、粘度、比重等が異なる上に、メタリック、マイカ等を含むものもある。このために、流量計は、塗料の種類によって計測値に誤差を生じることがある。そこで、従来技術では、塗装中に塗料が不足して塗装不能になることを避けるために、カートリッジには、塗装に必要な量よりも多めに塗料を充填している。
しかし、カートリッジに多めに塗料を充填した場合には、塗装が終了したときにカートリッジ内に残留する塗料が増えることになり、廃棄される塗料が増大してしまう。これにより、塗料の使用量が増大する上に、多くの廃棄塗料を処分しなくてはならないから、廃棄作業、洗浄作業の作業性が低下し、またランニングコストが嵩むという問題がある。
そこで、カートリッジ内に残留した塗料を塗料源側に戻して廃棄塗料を削減することが考えられる。しかし、塗料を塗料源側に戻した場合でも、カートリッジ内に残留した全ての塗料を塗料源側に戻せる訳ではなく、塗料源までの長い配管内に多くの塗料が残留してしまう。そして、配管内に残留した塗料は、色替作業時に廃液として排出されることになる。
一方、カートリッジを専用化し、常に同じ塗料を充填して用いた場合には、カートリッジは、色替洗浄する必要がない。しかし、余分に充填された塗料は、塗料の充填を繰返した場合、塗装に供されない古い塗料としてカートリッジ内に滞ることがある。そして、古い塗料は、塗料としての性能が低下し、良好な塗装仕上がりを得ることができないから、新しい塗料に混入したときに、塗装品質を損なう要因になってしまう。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、塗装に使用する分だけカートリッジに正確な量の塗料を充填することにより、廃棄される塗料を少なくして塗料の使用量、廃棄処理費用等を削減し、また塗装品質を向上できるようにしたカートリッジ用塗料充填装置を提供することにある。
他の目的は、塗料充填時にカートリッジから排出される押出し液体を利用して塗料充填量を計測できるようにしたカートリッジ用塗料充填装置を提供することにある。
（１）．本発明によるカートリッジ用塗料充填装置は、塗料収容室と押出し液体収容室とが隔壁によって画成されたカートリッジに対し、塗料収容室に塗料を供給する塗料供給手段と、前記カートリッジの押出し液体収容室に押出し液体を供給することにより前記塗料収容室内に残留する塗料を排出する押出し液体供給手段とを備えている。
そして、上述した課題を解決するために、本発明が採用する構成の特徴は、前記カートリッジの塗料収容室に充填する塗料の充填量を予め設定し、前記塗料供給手段によって塗料収容室に塗料を充填するとき、当該充填された塗料により前記押出し液体収容室から排出された押出し液体の排出量が前記予め設定された値に達したときに、前記塗料供給手段による塗料の充填を停止させる定量充填設定手段を設けたことにある。
このように構成したことにより、塗料供給手段にカートリッジを載置し、押出し液体供給手段をカートリッジの押出し液体収容室に接続する。これにより、押出し液体供給手段は、カートリッジの押出し液体収容室に押出し液体を供給し、塗装作業で使用せずに塗料収容室内に残留した前色塗料を排出する。そして、塗料供給手段をカートリッジの塗料収容室に接続することにより、この塗料供給手段は、塗料収容室に洗浄流体を供給して内部を洗浄する。
一方、定量充填設定手段を用いて、カートリッジの塗料収容室に充填する次色の塗料の充填量を予め設定しておく。この状態で、塗料供給手段により、次回の塗装作業に使用する次色塗料を供給して充填する。このときに、カートリッジからは、塗料収容室に充填された塗料と同量の押出し液体が押出し液体収容室から排出される。
この際、定量充填設定手段は、押出し液体の排出量を計測する。そして、定量充填設定手段は、押出し液体の排出量が予め設定した値に達すると、定量充填が行われたものとして、前記塗料供給手段による充填作業を停止させることができる。
これにより、塗料の種類（粘度、比重、メタリック等の有無等）に関係なく、カートリッジの塗料収容室に塗料を塗装に用いる分だけ正確に充填することができる。
この結果、塗装に使用する全ての塗料を、その種類に関係なくカートリッジに正確に充填できるから、廃棄される塗料を少なくして塗料の使用量、廃棄処理費用等を削減することができる。また、カートリッジに専用色の塗料を繰返して充填した場合でも、古い塗料が残留するのを防止できるから、塗装品質を向上することができる。
（２）．本発明によると、前記定量充填設定手段は、計測用タンクと、前記カートリッジの押出し液体収容室を押出し液体供給手段と計測用タンクとに選択的に切換えて接続する押出し液体通路切換弁と、前記計測用タンク内に計量室を画成し前記カートリッジの押出し液体収容室から該計量室に流入する押出し液体の流入量に応じて変位する可動隔壁と、前記カートリッジの押出し液体収容室に充填する塗料の充填量を予め設定する設定部と、前記可動隔壁が該設定部によって予め設定された変位量になったことを検知したときに信号を出力する検知器とにより構成している。
これにより、定量充填設定手段の設定部は、可動隔壁が予め設定された変位量になったときに検知器が検知できるように、該検知器の位置を調整する。また、定量充填設定手段の押出し液体通路切換弁は、カートリッジの押出し液体収容室を計測用タンクに接続する。これにより、カートリッジの押出し液体収容室から排出された押出し液体は、押出し液体通路切換弁によって計測用タンクの計量室に流入する。そして、可動隔壁の変位量が設定部によって予め設定された変位量になると、検知器が該可動隔壁を検知して信号を出力する。これにより、定量充填設定手段は、性質が安定した押出し液体の排出量を計量することができ、カートリッジの塗料収容室に対して塗料を正確に充填することができる。
（３）．前記（２）の場合、前記塗料供給手段は、前記検知器から出力される信号により、塗料の供給を停止し、定量充填する構成としている。
これにより、可動隔壁の変位量が予め設定された変位量になって検知器から信号が出力されると、塗料供給手段は、塗料の供給を停止する。これにより、カートリッジの塗料収容室には塗料を定量充填することができる。
（４）．また、前記（２）の場合、前記設定部は、前記計量室内に残存する押出し液体を排出するため前記可動隔壁を前記計量室の容積が最小となる初期位置まで押動することができる構成としている。
これにより、計量室に押出し液体が流入して可動隔壁が変位し、カートリッジへの塗料の充填の計測が終了したら設定部は可動隔壁を押動することができる。これにより、設定部は、計量室内に残存する押出し液体を流出させつつ、該計量室の容積が最小となる初期位置まで可動隔壁を移動する。従って、可動隔壁を移動させるための機構を別途設けることなく、検知器を移動させるための設定部を利用して可動隔壁を移動することができ、構成を簡略化することができる。
（５）．また、前記（２）の場合、前記計測用タンクは、前記可動隔壁によって前記計量室とエア室とに画成され、前記計測用タンクのエア室には、前記可動隔壁を前記計量室の容積が最小となる初期位置まで押動することができるエア給排弁を接続する構成としている。
これにより、押出し液体の計量が終わったら、エア給排弁を開弁して計測用タンクのエア室に加圧エアを流入させることにより、可動隔壁を初期位置に向けて押動する。これにより、設定部を動かすことなく、計量室内の押出し液体を排出することができる。
（６）．また、前記（２）の場合、前記計測用タンクには、前記可動隔壁が前記計量室の容積が最小となる初期位置まで押動されたことを検知する初期位置検知器を設けている。
これにより、初期位置検知器は、計測用タンクの計量室の容積が最小となる初期位置に稼動隔壁が配置されたか否かを検知することができるから、押出し液体の計量を正確に行うことができる。
（７）．一方、本発明によると、前記塗料供給手段は、前記カートリッジを載置する充填台と、該充填台に接続して設けられ、前記カートリッジに塗料、洗浄流体を供給する色替弁装置と、前記充填台と色替弁装置との間に設けられ、前記色替弁装置から供給される塗料の供給、停止を行う塗料供給弁とにより構成し、前記定量充填設定手段は、前記カートリッジの押出し液体収容室から排出された押出し液体の排出量が予め設定された値に達したときに充填停止信号を出力する構成とし、前記塗料供給手段は、前記定量充填設定手段から出力された充填停止信号により前記塗料供給弁および／または前記色替弁装置による塗料の供給を停止し、定量充填する構成としている。
これにより、充填台にカートリッジを載置した状態では、色替弁装置は、塗料供給弁を経由してカートリッジの塗料収容室に塗料を充填することができる。この際、カートリッジの押出し液体収容室から定量充填設定手段には、押出し液体が排出される。そして、定量充填設定手段は、押出し液体の排出量を塗料の充填量として計量しているから、該定量充填設定手段から出力される充填停止信号により、前記塗料供給弁および／または色替弁装置が閉弁したときには、カートリッジの塗料収容室に設定した量の塗料を正確に充填することができる。
（８）．さらに、本発明によると、前記塗料供給手段は、前記カートリッジを載置する充填台と、該充填台と接続して設けられ、前記カートリッジに塗料、洗浄流体を供給する色替弁装置と、前記充填台と色替弁装置との間に設けられ、前記色替弁装置から供給される塗料の供給、停止を行う塗料供給弁とにより構成し、前記押出し液体供給手段は、押出し液体を貯える押出し液体源と、該押出し液体源と前記充填台との間を接続した押出し液体通路と、該押出し液体通路に設けられたポンプとにより構成し、前記定量充填設定手段は、前記充填台とポンプとの間に位置して押出し液体通路に設けられた押出し液体通路切換弁と、該押出し液体通路切換弁に接続された計測用タンクと、該計測用タンク内に計量室を画成し前記カートリッジの押出し液体収容室から該計量室に流入する押出し液体の流入量に応じて変位する可動隔壁と、前記カートリッジの押出し液体収容室に充填する塗料の充填量を予め設定する設定部と、前記可動隔壁が該設定部によって予め設定された変位量になったことを検知したときに充填停止信号を出力する検知器とにより構成し、かつ前記押出し液体通路切換弁は、前記カートリッジの押出し液体収容室と前記ポンプとの間を連通、遮断する供給弁と、前記カートリッジの押出し液体収容室と前記計測用タンクの計量室との間を連通、遮断する戻し弁とにより構成している。
これにより、押出し液体通路切換弁の供給弁を開弁してカートリッジの押出し液体収容室とポンプとの間を連通し、戻し弁を閉弁してカートリッジの押出し液体収容室と計測用タンクの計量室との間を遮断する。このときには、押出し液体源の押出し液体をポンプを介してカートリッジの押出し液体収容室に供給することができる。
一方、押出し液体通路切換弁の供給弁を閉弁してカートリッジの押出し液体収容室とポンプとの間を遮断し、戻し弁を開弁してカートリッジの押出し液体収容室と計測用タンクの計量室との間を連通したときには、カートリッジの押出し液体収容室から排出される押出し液体を計測用タンクの計量室に供給することができる。
このときに、定量充填設定手段の設定部は、可動隔壁の変位量が設定部によって予め設定された変位量になると、検知器が該可動隔壁を検知して充填停止信号を出力する。これにより、定量充填設定手段は、カートリッジの塗料収容室に対して塗料を正確に充填することができる。
（９）．また、前記（８）の構成の場合、前記塗料供給手段は、前記定量充填設定手段の検知器から出力された充填停止信号により、前記塗料供給弁および／または色替弁装置による塗料の供給を停止し、定量充填する。
これにより、塗料供給手段は、定量充填設定手段の検知器から出力された充填停止信号により、塗料供給弁による塗料の供給を停止することができ、カートリッジの塗料収容室に対して塗料を定量充填することができる。
（１０）．さらに、前記（８）の構成の場合、前記定量充填設定手段には、計測用タンクの計量室に押出し液体を流入するときに閉弁し、計量室から押出し液体を流出させるときに開弁する流出弁を設けている。
これにより、定量充填設定手段は、流出弁を閉弁することにより計測用タンクの計量室に押出し液体を流入させることができる。また、流出弁を開弁したときには、計量室から押出し液体を流出させることができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態による塗装システムを示す全体構成図である。
図２は、図１中の回転霧化頭型塗装機を拡大して示す縦断面図である。
図３は、図２中のカートリッジを単体で示す縦断面図である。
図４は、第１の実施の形態によるカートリッジ用塗料充填装置を示す回路図である。
図５は、第１の実施の形態によるカートリッジ用塗料充填装置を示す縦断面図である。
図６は、図５中の塗料供給機構を拡大して示す縦断面図である。
図７は、図６に示すカートリッジの急速継手と塗料供給機構の塗料通路切換弁を拡大して示す要部拡大の縦断面図である。
図８は、図６に示すカートリッジの急速継手と塗料供給機構の急速継手を拡大して示す要部拡大の縦断面図である。
図９は、図５中の定量充填設定機構を拡大して示す縦断面図である。
図１０は、定量充填設定機構のピストンを初期位置に配置したカートリッジ用塗料充填装置を示す動作説明図である。
図１１は、充填工程でカートリッジの塗料収容室に塗料を充填した状態のカートリッジ用塗料充填装置を示す動作説明図である。
図１２は、充填後工程で定量充填設定機構の計量室から押出し液体源に押出し液体を戻した状態のカートリッジ用塗料充填装置を示す動作説明図である。
図１３は、カートリッジ用塗料充填装置により異なる色の塗料を充填する場合を示すタイムチャートである。
図１４は、カートリッジ用塗料充填装置により同色の塗料を続けて充填する場合を示すタイムチャートである。
図１５は、本発明の第２の実施の形態による定量充填設定機構を示す縦断面図である。
図１６は、第２の実施の形態の定量充填設定機構により塗料を充填する場合を示すタイムチャートである。
図１７は、変形例によるカートリッジ用塗料充填装置を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態によるカートリッジ用塗料充填装置を、回転霧化頭型塗装装置に交換可能に取付けられるカートリッジに塗料を充填する場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
まず、図１ないし図１４は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、１は塗装システムの一部を構成する塗装用ロボットである。この塗装用ロボット１は、基台１Ａと、該基台１Ａ上に回転可能かつ揺動可能に設けられた垂直アーム１Ｂと、該垂直アーム１Ｂの先端に揺動可能に設けられた水平アーム１Ｃと、該水平アーム１Ｃの先端に設けられた手首１Ｄとにより大略構成されている。
２は塗装用ロボット１に設けられた回転霧化頭型塗装装置（以下、塗装装置２という）で、該塗装装置２は、図２に示す如く、後述のハウジング３、塗装機７、カートリッジ１６等によって大略構成されている。
３は塗装用ロボット１の手首１Ｄ先端に取付けられたハウジングである。このハウジング３は、塗装用ロボット１の手首１Ｄ先端に着脱可能に取付けられるネック部４と、該ネック部４の先端に一体形成されたヘッド部５とから構成されている。
ここで、ヘッド部５の前側には塗装機取付部５Ａが凹円筒状に形成され、また、ヘッド部５の後側にはカートリッジ取付部５Ｂが凹円筒状に形成されている。さらに、カートリッジ取付部５Ｂの底部には、後述するカートリッジ１６の急速継手２３が嵌合する嵌合穴５Ｃと、急速継手２５が接続する雌接続部５Ｄとが形成されている。そして、嵌合穴５Ｃと雌接続部５Ｄは、カートリッジ１６のタンク１７をカートリッジ取付部５Ｂに取付けるときに、該タンク１７を周方向に位置決めする働きもある。
６はヘッド部５の中心部に軸方向に延びて設けられたフィードチューブ挿通孔である。このフィードチューブ挿通孔６は、後述するカートリッジ１６のフィードチューブ２１を挿通させるものである。また、フィードチューブ挿通孔６は、ヘッド部５の塗装機取付部５Ａを通り後述するエアモータ８の回転軸８Ｂ内を貫通し軸方向に形成されている。
７はヘッド部５の塗装機取付部５Ａ内に取付けられた塗装機を示している。この塗装機７は、モータケース８Ａ、回転軸８Ｂ、エアタービン８Ｃおよびエア軸受８Ｄからなるエアモータ８と、該エアモータ８によって回転せしめられ、供給された塗料を遠心霧化して微粒化し被塗物に向け噴霧する回転霧化頭９と、前記エアモータ８の前端側に設けられたシェーピングエアリング１０とから大略構成されている。
また、シェーピングエアリング１０には、外周側に多数のシェーピングエア噴出孔１０Ａ（２個のみ図示）が前方に向け穿設されている。このシェーピングエア噴出孔１０Ａは、回転霧化頭９の放出端縁に向けてシェーピングエアを噴出し、該回転霧化頭９から放出された塗料粒子のパターン成形を行うものである。
１１はハウジング３のネック部４に設けられた高電圧発生器で、該高電圧発生器１１は、例えばコッククロフト回路によって構成され、電源装置（図示せず）から供給される電圧を例えば−３０〜−１５０ｋＶに昇圧するものである。そして、高電圧発生器１１の出力側は例えばエアモータ８に電気的に接続され、これにより高電圧発生器１１は、エアモータ８の回転軸８Ｂを介して回転霧化頭９に高電圧を印加し、塗料に直接帯電させる。
１２，１３はハウジング３のネック部４に設けられ、制御エア源（図示せず）に接続された多数本のエア通路を示している。これらのエア通路１２，１３は、エアモータ８を制御するためのタービンエア、軸受エア、ブレーキエア、塗料の噴霧パターンを成形するためのシェーピングエアを供給するほかに、押出し液体弁１５、トリガ弁２６に対してパイロットエアを供給するものである。しかし、本実施の形態では、代表的に２本のエア通路１２，１３のみを図示している。
１４はハウジング３に設けられたハウジング側押出し液体通路である。この押出し液体通路１４は、一端が押出し液体供給装置（図示せず）に接続され、他端がヘッド部５に形成されたカートリッジ取付部５Ｂの雌接続部５Ｄ底部に開口している。
１５はハウジング３のヘッド部５に設けられた押出し液体弁である。この押出し液体弁１５は、常時は押出し液体通路１４を遮断し、カートリッジ１６の押出し液体収容室２０に対する押出し液体の供給を停止している。一方、パイロットエアが供給されたときには、開弁して押出し液体収容室２０に対し押出し液体の供給を行うものである。
次に、ヘッド部５のカートリッジ取付部５Ｂに着脱可能に取付けられるカートリッジ１６について述べる。
このカートリッジ１６は、図１に示すように、複数個設けられ、後述する塗料供給機構３２の充填台３３に着脱可能に取付けられている。そして、カートリッジ１６は、図３に示す如く、後述するタンク１７、ピストン１８、フィードチューブ２１等によって大略構成されている。
１７はカートリッジ１６のタンクで、該タンク１７は、軸方向の両端が閉塞された円筒状の容器として形成されている。また、タンク１７内には、可動隔壁をなすピストン１８が軸方向に変位可能に挿嵌されている。このピストン１８は、タンク１７内を前側の塗料収容室１９と後側の押出し液体収容室２０とに画成している。
また、タンク１７の後端側には、交換作業を行うときに把持する把持突起１７Ａが設けられている。一方、タンク１７の前側には、後述するフィードチューブ２１の塗料供給路２１Ａを塗料収容室１９に連通する塗料通路１７Ｂが設けられている。さらに、タンク１７の前側には、後述の急速継手２３を取付けるための継手取付穴１７Ｃと、急速継手２５を取付けるための継手取付穴１７Ｄとが設けられている。
２１はタンク１７の前側に軸方向に延びて設けられたフィードチューブである。このフィードチューブ２１の先端側は、フィードチューブ挿通孔６内を延び、その先端部が回転霧化頭９に向け開口している。また、フィードチューブ２１内には、タンク１７の塗料収容室１９に連通する塗料供給路２１Ａが形成されている。さらに、フィードチューブ２１の先端側には、前記塗料供給路２１Ａを縮径して弁座部２１Ｂが設けられている。
２２は塗料収容室１９の前部に連通してタンク１７に設けられたカートリッジ側塗料通路である。この塗料通路２２は、図６に示すように、後述の充填台３３に取付けられたときに、該充填台３３の流出通路４０と連通することができる。
２３はカートリッジ側塗料通路２２の開口端に位置してタンク１７の継手取付穴１７Ｃに設けられた逆止め弁付きの急速継手である。この急速継手２３は、継手取付穴１７Ｃに突出して取付けられた弁ケース２３Ａと、該弁ケース２３Ａに変位可能に設けられた弁体２３Ｂと、該弁体２３Ｂが離着座する弁座２３Ｃと、前記弁体２３Ｂを弁座２３Ｃに向けて付勢する弁ばね２３Ｄとにより構成されている。
そして、急速継手２３は、図２、図７に示す如く、充填台３３に取付けた状態で、後述する塗料通路切換弁３９の弁体３９Ｂにより弁体２３Ｂが押動されたときに開弁する。一方、急速継手２３は、弁体３９Ｂにより弁体２３Ｂが押動されたとき以外では閉弁し、カートリッジ側塗料通路２２から塗料が流出するのを防止する。
２４は押出し液体収容室２０に連通してタンク１７に設けられたカートリッジ側押出し液体通路である。この押出し液体通路２４は、図２に示すように、ヘッド部５のカートリッジ取付部５Ｂにカートリッジ１６を嵌合したときに、ハウジング側押出し液体通路１４と連通する。また、押出し液体通路２４は、図６に示すように、充填台３３のタンク支持部３４にカートリッジ１６を嵌合したときに、充填台側押出し液体通路４７と連通するものである。
２５はカートリッジ側押出し液体通路２４の開口端に位置してタンク１７の継手取付穴１７Ｄ内に設けられた逆止め弁付きの急速継手である。この急速継手２５は、後述の急速継手４８と共に両側逆止め弁付き急速継手を構成している。また、急速継手２５は、前述した急速継手２３とほぼ同様に、継手取付穴１７Ｄに突出して取付けられた弁ケース２５Ａと、該弁ケース２５Ａに変位可能に設けられた弁体２５Ｂと、該弁体２５Ｂが離着座する弁座２５Ｃと、前記弁体２５Ｂを弁座２５Ｃに向けて付勢する弁ばね２５Ｄとにより構成されている。
そして、急速継手２５は、図２に示す如く、塗装装置２のハウジング３に取付けられたときに、または図６に示す如く、塗料供給機構３２の充填台３３に取付けたときに、弁体２５Ｂが押動されて開弁する。一方、図３に示すように、ハウジング３、充填台３３から取外したときには、弁ばね２５Ｄにより閉弁してカートリッジ側押出し液体通路２４から押出し液体が流出するのを防止する。
２６はタンク１７の前側部位に設けられたトリガ弁である。このトリガ弁２６は、フィードチューブ２１から回転霧化頭９に向けて供給される塗料の供給、停止制御を行うものである。そして、トリガ弁２６は、軸方向に変位可能なピストン２６Ａと、該ピストン２６Ａからフィードチューブ２１の塗料供給路２１Ａ内を延び、先端が弁座部２１Ｂに離着座する弁体２６Ｂとを含んで構成されている。
一方、２７は塗装用ロボット１の近傍に配置されたカートリッジ交換装置である。このカートリッジ交換装置２７は、塗装装置２にカートリッジ１６を交換して取付けるもので、架台２７Ａに列設された後述のカートリッジ用塗料充填装置３１と、カートリッジ１６を掴んで移動するカートリッジ移動装置（図示せず）とにより大略構成されている。
次に、カートリッジ交換装置２７の架台２７Ａに設けられた本実施の形態によるカートリッジ用塗料充填装置について述べる。
この塗料充填装置３１は、カートリッジ１６に対して塗料を充填するものである。そして、塗料充填装置３１は、図４、図５に示す如く、後述の塗料供給機構３２、押出し液体供給機構５４、定量充填設定機構５８により大略構成されている。
まず、カートリッジ用塗料充填装置３１を構成する塗料供給手段としての塗料供給機構３２について説明する。
即ち、３２はカートリッジ交換装置２７の架台２７Ａに設けられた塗料供給機構を示している。この塗料供給機構３２は、カートリッジ１６の塗料収容室１９に塗料を供給するものである。そして、塗料供給機構３２は、後述の充填台３３、塗料−洗浄流体切換弁４２、色替弁装置４９等により大略構成されている。
３３はカートリッジ交換装置２７の架台２７Ａに取付けられた充填台である。この充填台３３は、架台２７Ａにボルト止め等によって取付けられた脚部３３Ａと、該脚部３３Ａから上，下方向に延びた柱部３３Ｂと、該柱部３３Ｂの上側を拡径して設けられた台座部３３Ｃとによって大略構成されている。
３４は台座部３３Ｃの上側に形成されたタンク支持部で、該タンク支持部３４は、カートリッジ１６のタンク１７が取付けられるものである。また、タンク支持部３４の底部には、後述の塗料通路切換弁３９を取付けるための切換弁取付穴３４Ａと、急速継手４８を取付けるための継手取付穴３４Ｂとが別個に形成されている。
３５は充填台３３の中心部を上，下方向に延びて設けられたフィードチューブ挿通孔を示している。このフィードチューブ挿通孔３５は、タンク支持部３４にカートリッジ１６のタンク１７を取付けたときに、該カートリッジ１６のフィードチューブ２１が挿通するものである。
また、３６はフィードチューブ挿通孔３５の下部に上，下方向に移動可能に設けられた接続部材である。この接続部材３６は、円筒状に形成され、その上部にはカートリッジ１６のフィードチューブ２１先端が液密に嵌合する。また、接続部材３６の下部は、廃液配管３７を介して廃液タンク３８に接続されている。
一方、接続部材３６の周囲には横向き開口３６Ａが形成され、該横向き開口３６Ａには後述の廃液通路４１が接続されている。これにより、横向き開口３６Ａは、廃液通路４１を流通する洗浄流体をフィードチューブ２１の先端に吹付けることにより、該フィードチューブ２１の先端に付着した塗料を洗浄することができる。
３９はタンク支持部３４の切換弁取付穴３４Ａに設けられた塗料通路切換弁である。この塗料通路切換弁３９は、カートリッジ１６側の急速継手２３と接続されるものである。ここで、塗料通路切換弁３９は、後述する塗料−洗浄流体切換弁４２に接続された流出通路４０を、カートリッジ１６側と廃液タンク３８に繋がる廃液通路４１とに切換えるものである。
そして、塗料通路切換弁３９は、図７に示す如く、切換弁取付穴３４Ａ内に取付けられ、上部に急速継手２３が嵌合する弁ケース３９Ａと、該弁ケース３９Ａに変位可能に設けられた弁体３９Ｂと、流出通路４０と廃液通路４１との間に位置して弁体３９Ｂが離着座する弁座３９Ｃと、前記弁体３９Ｂを弁座３９Ｃから離間する方向に付勢する弁ばね３９Ｄと、該弁ばね３９Ｄに抗して前記弁体３９Ｂを弁座３９Ｃに着座させるパイロットエア室３９Ｅとにより構成されている。
ここで、塗料通路切換弁３９は、充填台３３にカートリッジ１６が取付けられた状態では、弁体３９Ｂの先端部はカートリッジ１６側の急速継手２３の弁体２３Ｂと離間し、急速継手２３は閉弁している。一方、塗料通路切換弁３９は、パイロットエア室３９Ｅにパイロットエアが供給され、弁ばね３９Ｄの付勢力に抗して弁体３９Ｂを変位させたときに、該弁体３９Ｂにより急速継手２３の弁体２３Ｂを押動して開弁させることができる。
このように、塗料通路切換弁３９は、常時は弁ばね３９Ｄによって弁体３９Ｂを、急速継手２３から離間する方向に付勢する。これにより、図７に示すように、流出通路４０と廃液通路４１は、弁座３９Ｃを介して連通している。このときには、急速継手２３が閉弁状態にあるから、流出通路４０を介して塗料−洗浄流体切換弁４２から供給される塗料または洗浄流体は、廃液通路４１へと流れ、接続部材３６、廃液配管３７を経由して廃液タンク３８に排出される。
一方、塗料通路切換弁３９は、パイロットエア室３９Ｅにエア圧を供給したときには、弁ばね３９Ｄの付勢力に抗して弁体３９Ｂを変位させ、急速継手２３の弁体２３Ｂを押動して開弁させると共に、弁体３９Ｂを弁座３９Ｃに着座させる。この結果、流出通路４０と廃液通路４１との間を閉塞すると共に、流出通路４０とカートリッジ側塗料通路２２との間を連通する。これにより、塗料通路切換弁３９は、塗料−洗浄流体切換弁４２から流出通路４０を介して供給される塗料または洗浄流体を、急速継手２３、カートリッジ側塗料通路２２を通って塗料収容室１９に充填することができる。
４２はタンク支持部３４に設けられた塗料−洗浄流体切換弁を示している。この塗料−洗浄流体切換弁４２は、塗料と洗浄流体とを塗料通路切換弁３９に向けて選択的に供給するものである。また、塗料−洗浄流体切換弁４２は、図４に示す如く、開閉弁として形成された塗料供給弁４３と、洗浄流体供給弁４４と、廃液弁４５とにより構成されている。なお、塗料供給弁４３は、塗料の供給時に開弁し、コントロールユニットを介して後述の検知器６６から充填停止信号が入力されたときに自動閉弁するものである。
一方、色替弁装置４９に連なる塗料管路４６は、塗料供給弁４３と廃液弁４５との間に接続され、塗料供給弁４３は流出通路４０と接続されている。一方、洗浄流体供給弁４４は、洗浄流体選択弁５３と流出通路４０との間に設けられている。
そして、カートリッジ１６側に塗料を供給する場合には、塗料供給弁４３を開弁し、洗浄流体供給弁４４と廃液弁４５を閉弁する。また、塗料通路切換弁３９を、流出通路４０とカートリッジ側塗料通路２２が連通するように切換える。これにより、後述の色替弁装置４９から供給される塗料は、塗料管路４６、塗料供給弁４３、流出通路４０、塗料通路切換弁３９、急速継手２３、カートリッジ側塗料通路２２を経由してカートリッジ１６に流通させることができる。
一方、充填後に塗料−洗浄流体切換弁４２の塗料管路４６内に残留した塗料を排出し、洗浄する場合には、廃液弁４５を開弁し、塗料供給弁４３と洗浄流体供給弁４４を閉弁する。これにより、色替弁装置４９から供給される洗浄流体によって、塗料管路４６内に残留する塗料は廃液タンク３８に排出され、通路内を洗浄することができる。
さらに、充填工程の後に流出通路４０内に残留した塗料を排出し、洗浄する場合には、洗浄流体供給弁４４を開弁し、塗料供給弁４３と廃液弁４５を閉弁する。また、塗料通路切換弁３９を、流出通路４０と廃液通路４１とが連通するように切換える。これにより、後述の洗浄流体源装置５１から供給される洗浄流体は、洗浄流体選択弁５３、洗浄流体供給弁４４、流出通路４０、塗料通路切換弁３９、廃液通路４１、接続部材３６、廃液配管３７を介してタンク３８に排出され、流出通路４０を洗浄する。
４７は充填台３３の台座部３３Ｃに設けられた充填台側押出し液体通路である。この押出し液体通路４７は、後述の急速継手４８と押出し液体配管５５とを接続するものである。
４８は充填台側押出し液体通路４７の開口端に位置してタンク支持部３４の継手取付穴３４Ｂに設けられた逆止め弁付きの急速継手である。この急速継手４８は、カートリッジ１６側の急速継手２５と共に両側逆止め弁付き急速継手を構成している。また、急速継手４８は、前述した押出し液体用の急速継手２５とほぼ同様に、弁ケース４８Ａ、弁体４８Ｂ、弁座４８Ｃ、弁ばね４８Ｄにより構成されている。
そして、急速継手４８は、図８に示す如く、カートリッジ１６を充填台３３のタンク支持部３４に取付けたときに、その弁体４８Ｂを対向する急速継手２５の弁体２５Ｂと突き合わせることにより両方の急速継手２５，４８が開弁し、充填台側押出し液体通路４７をカートリッジ側押出し液体通路２４に連通させる。一方、カートリッジ１６が充填台３３から取外された状態では、急速継手４８は、閉弁して充填台側押出し液体通路４７から押出し液体が流出するのを防止する。
次に、塗料供給機構３２を構成する色替弁装置４９と、これに接続される塗料源装置５０と、洗浄流体源装置５１とについて述べる。
４９は塗料管路４６に接続して設けられた色替弁装置である。この色替弁装置４９は、複数色の塗料の中からカートリッジ１６に充填する塗料を選択し、この塗料を塗料管路４６に流出するものである。また、色替弁装置４９は、洗浄流体となる洗浄液体と洗浄エアを塗料管路４６に流出するものである。このため、色替弁装置４９は、Ａ色，Ｂ色，Ｃ色，…Ｎ色用の塗料弁４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，…４９Ｎ、洗浄液体弁４９Ｌｑ、洗浄エア弁４９Ａｒを備えている。
そして、Ａ色，Ｂ色，Ｃ色，…Ｎ色用の塗料弁４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，…４９Ｎは、後述する塗料源装置５０のＡ色，Ｂ色，Ｃ色，…Ｎ色の塗料源５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…５０Ｎに接続されている。また、洗浄液体弁４９Ｌｑは、後述する洗浄流体源装置５１の洗浄液体源５１Ｌｑに接続され、洗浄エア弁４９Ａｒは、洗浄エア源５１Ａｒに接続されている。
５０は塗料源装置で、該塗料源装置５０は、Ａ色，Ｂ色，Ｃ色，…Ｎ色の塗料源５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…５０Ｎからなっている。そして、これらの塗料源５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，…５０Ｎは、色替弁装置４９の塗料弁４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，…４９Ｎに接続されている。
５１は洗浄流体源装置で、該洗浄流体源装置５１は、洗浄液体源５１Ｌｑ、洗浄エア源５１Ａｒからなっている。そして、洗浄液体源５１Ｌｑは色替弁装置４９の洗浄液体弁４９Ｌｑに接続され、洗浄エア源５１Ａｒは洗浄エア弁４９Ａｒに接続されている。
ここで、洗浄流体源装置５１の洗浄液体源５１Ｌｑ、洗浄エア源５１Ａｒは、２本のバイパス配管５２Ｌｑ，５２Ａｒからなるバイパス配管５２と、その途中に設けられた洗浄流体選択弁５３とを介して、塗料−洗浄流体切換弁４２の洗浄流体供給弁４４にも接続されている。そして、洗浄流体選択弁５３は、洗浄液体弁５３Ｌｑと洗浄エア弁５３Ａｒとにより構成され、洗浄流体供給弁４４に対して洗浄液体と洗浄エアを選択的に流通させるものである。
次に、カートリッジ用塗料充填装置３１を構成する押出し液体供給手段としての押出し液体供給機構５４について述べる。
即ち、５４は塗料供給機構３２の充填台側押出し液体通路４７に接続して設けられた押出し液体供給機構を示している。この押出し液体供給機構５４は、カートリッジ１６の押出し液体収容室２０に向けて押出し液体を供給し、塗料収容室１９内に残留した塗料を排出するものである。そして、押出し液体供給機構５４は、図９等に示す如く、後述の押出し液体配管５５と、ポンプ５６と、押出し液体を貯える押出し液体源５７とにより大略構成されている。
５５は押出し液体通路としての押出し液体配管である。この押出し液体配管５５は、充填台３３の充填台側押出し液体通路４７と押出し液体源５７との間に設けられている。そして、押出し液体配管５５は、後述の押出し液体通路切換弁６０を挟んで、押出し液体源５７に接続された供給専用の供給配管５５Ａと、充填台側押出し液体通路４７に接続された共通配管５５Ｂとにより構成されている。ここで、共通配管５５Ｂは、押出し液体の供給側と戻し側との両方で共通して使用される。また、供給配管５５Ａの途中には、後述のポンプ５６が設けられている。
５６は押出し液体配管５５の供給配管５５Ａに設けられたポンプである。このポンプ５６は、押出し液体源５７の押出し液体をカートリッジ１６側に供給するものである。
さらに、カートリッジ用塗料充填装置３１を構成する定量充填設定手段としての定量充填設定機構５８について述べる。
５８は押出し液体配管５５に接続して設けられた定量充填設定機構を示している。この定量充填設定機構５８は、カートリッジ１６の塗料収容室１９に充填する塗料の充填量を次回の塗装条件に応じて予め設定する。そして、この定量充填設定機構５８は、塗料収容室１９に充填される塗料により押出し液体収容室２０から排出される押出し液体の排出量が予め設定した値に達したときに、充填停止信号を塗料供給弁４３に出力し、塗料供給機構３２による塗料の充填を停止させるものである。
そして、定量充填設定機構５８は、図４、図９等に示すように、後述の戻し配管５９、押出し液体通路切換弁６０、計測用タンク６１、ピストン６２、計量室６３、支持腕６４、設定部６５、検知器６６、流出弁６８等により構成されている。
５９は押出し液体配管５５と押出し液体源５７との間に接続して設けられた戻し配管である。この戻し配管５９は、後述する押出し液体通路切換弁６０と計測用タンク６１とを接続する流入配管５９Ａと、計測用タンク６１と押出し液体源５７とを接続する流出配管５９Ｂとにより構成されている。
６０は押出し液体配管５５の供給配管５５Ａと共通配管５５Ｂとの間に設けられた押出し液体通路切換弁である。この押出し液体通路切換弁６０は、供給弁６０Ａと戻し弁６０Ｂとにより構成されている。そして、供給弁６０Ａは、押出し液体をカートリッジ１６の押出し液体収容室２０に供給するときに開弁して供給配管５５Ａを共通配管５５Ｂに連通する。また、戻し弁６０Ｂは、カートリッジ１６の押出し液体収容室２０から計測用タンク６１に押出し液体を戻すときに開弁し、共通配管５５Ｂを戻し配管５９の流入配管５９Ａに連通するものである。
６１は戻し配管５９に接続して設けられた計測用タンクである。この計測用タンク６１は、筒部６１Ａと、該筒部６１Ａの前側を閉塞する前蓋部６１Ｂと、前記筒部６１Ａの後側を閉塞する後蓋部６１Ｃとにより構成されている。また、前蓋部６１Ｂには、後述の計量室６３に連通するように戻し配管５９の流入配管５９Ａと流出配管５９Ｂが接続されている。一方、後蓋部６１Ｃには、後述する支持腕６４が挿通する腕挿通口６１Ｄが形成されている。
６２は可動隔壁としてのピストンで、該ピストン６２は、計測用タンク６１内に軸方向（矢示Ａ，Ｂ方向）に摺動可能に挿嵌されている。また、ピストン６２は、その前面６２Ａと計測用タンク６１の前蓋部６１Ｂとの間に計量室６３を画成している。また、ピストン６２の後面６２Ｂは、検知器６６による検出面となるもので、後述する動作説明では後面６２Ｂを基準にしてピストン６２の変位量を説明している。そして、ピストン６２は、計量室６３に押出し液体が流入したときに矢示Ｂ方向に押動され、後述の支持腕６４に押動されて矢示Ａ方向に移動する。
ここで、計量室６３は、カートリッジ１６の押出し液体収容室２０から排出される押出し液体が流入するものである。このときに流入する押出し液体は、カートリッジ１６の塗料収容室１９に充填された塗料により、ピストン１８を介して押出されたものである。従って、カートリッジ１６の押出し液体収容室２０から排出される押出し液体の排出量は、塗料収容室１９に充填される塗料の充填量と同一になるから、この押出し液体の排出量を計測することによりカートリッジ１６の塗料収容室１９に対する塗料の充填量を正確に計測することができる。
なお、定量充填設定機構５８に代え、例えば戻し配管５９内を流通する押出し液体の流量を流量計を用いて計測することも考えられる。しかし、流量計は、一般的に計測精度が低く、特に少流量の測定には不向きであるから、測定誤差が大きくなり、押出し液体収容室２０から排出される押出し液体の排出量を正確に計測することが困難である。
６４は後述する設定部６５の一部を構成する支持腕で、該支持腕６４は、その先端側に後述の検知器６６が設けられている。また、支持腕６４は、後述の設定部６５と協働し、計量室６３の容積が最小となる位置までピストン６２を矢示Ａ方向に押動することができる。そして、支持腕６４は、基端側が設定部６５の移動駒６５Ｃに取付けられ、先端側が水平方向に延びて後蓋部６１Ｃから計測用タンク６１内に進入している。これにより、支持腕６４は、設定部６５により矢示Ａ，Ｂ方向に移動することができる。
６５は計測用タンク６１の後側に設けられた設定部である。この設定部６５は、支持腕６４をピストン６２の変位方向となる矢示Ａ，Ｂ方向に移動するものである。また、設定部６５は、後述する検知器６６を正確な位置に配置できるように、サーボモータ６５Ａでボールねじ６５Ｂを回転制御し、支持腕６４が取付けられた移動駒６５Ｃをボールねじ６５Ｂに沿って移動する構成としている。
６６は支持腕６４の先端部に設けられた検知器で、該検知器６６は、ピストン６２の後面６２Ｂの位置を検出するものである。また、検知器６６としては、ピストン６２の後面６２Ｂに接触して位置を検出する接触式のセンサ、例えばリミットスイッチが用いられている。なお、検知器６６は、非接触式のセンサとして、光学センサ、磁気センサ、超音波センサ等を用いてもよい。
また、検知器６６は、カートリッジ用塗料充填装置３１の制御を行うコントロールユニット（図示せず）に接続されている。そして、検知器６６は、ピストン６２が当接したことを検知したとき、即ち、計量室６３に予め設定した排出量の押出し液体が流入したことを検知した時に、前記コントロールユニットに充填停止信号を出力する。さらに、コントロールユニットは、塗料−洗浄流体切換弁４２の塗料供給弁４３に閉弁信号を出力し、塗料供給機構３２による塗料の充填を停止させるものである。
なお、検知器６６から出力された充填停止信号によって色替弁装置４９のＡ色塗料弁４９ＡないしＮ色塗料弁４９Ｎを閉弁した場合でも、塗料供給機構３２による塗料の充填を停止させ、定量充填することができる。また、充填停止信号により、塗料供給弁４３と、Ａ色塗料弁４９ＡないしＮ色塗料弁４９Ｎの両方を閉弁した場合でも充填を停止させ、定量充填することができる。
６７は計測用タンク６１の前蓋部６１Ｂに設けられた初期位置検知器で、該初期位置検知器６７は、ピストン６２の前面６２Ａの位置を検出するものである。また、初期位置検知器６７としては、前述した検知器６６と同様に、例えばリミットスイッチ、光学センサ、磁気センサ、超音波センサ等を用いることができる。
さらに、初期位置検知器６７は、カートリッジ用塗料充填装置３１用のコントロールユニットに接続されている。そして、初期位置検知器６７は、ピストン６２を検知したとき、即ち、計量室６３の容積が最小となる初期位置にピストン６２が配置されたことを検知したときに、前記コントロールユニットに初期位置検知信号を出力する。そして、この初期位置検知信号により、塗料供給機構３２による次回の塗料の充填作業を可能とすると共に、洗浄工程の終了後には定量充填設定機構５８を構成する設定部６５のサーボモータ６５Ａを駆動し、支持腕６４を所定の定量設定位置まで移動させるものである。
６８は戻し配管５９の流出配管５９Ｂに設けられた流出弁で、該流出弁６８は、計量室６３に押出し液体を流入させるときに閉弁する。一方、流出弁６８は、計量室６３から押出し液体を流出させるときに開弁することにより、該計量室６３の押出し液体を押出し液体源５７に戻すものである。
本実施の形態によるカートリッジ用塗料充填装置３１は、上述の如き構成を有するもので、次に、カートリッジ用塗料充填装置３１によってカートリッジ１６に塗料を充填する行程について、図１３、図１４に示すタイムチャートを参照しつつ、詳細に説明する。
まず、図１３は異なる塗色の塗料を色替してカートリッジ１６に充填する場合のタイムチャートを示している。
初期状態として、カートリッジ１６は前色の塗装が終了して、塗料収容室１９内に前色塗料が残留しているものとする。一方、定量充填設定機構５８の計測用タンク６１内では、ピストン６２は初期位置検知器６７に近接した位置（計量室６３が最小となった位置）にあるものとする。
さて、最初に前色塗料が残っているカートリッジ１６を充填台３３に取付けるカートリッジ取付工程を行う。そして、カートリッジ用塗料充填装置３１を用いてカートリッジ１６に異なる塗色の塗料を充填する場合には、このカートリッジ１６を塗料供給機構３２の充填台３３に取付ける。このときには、カートリッジ１６側の急速継手２５と充填台３３側の急速継手４８とが突き合って、両方の急速継手２５，４８が開弁する。
次に、充填台３３にカートリッジ１６を取付けたら、該カートリッジ１６の洗浄工程に移る。
洗浄工程では、最初に前回の塗装作業に使用してカートリッジ１６の塗料収容室１９内等に残留している塗料を、押出し液体供給機構５４により排出する。この残留塗料排出作業では、押出し液体通路切換弁６０の供給弁６０Ａを開弁位置に切換え、ポンプ５６を駆動するする。これにより、押出し液体源５７からの押出し液体は、押出し液体配管５５、充填台側押出し液体通路４７、カートリッジ側押出し液体通路２４を通じて押出し液体収容室２０に供給される。
これにより、図１０に示す如く、押出し液体収容室２０に供給した押出し液体により、ピストン１８をフィードチューブ２１側に押動し、塗料収容室１９に残留する塗料を、フィードチューブ２１の塗料供給路２１Ａから廃液タンク３８に排出すると共に、該塗料収容室１９の容積を最小にする。
このように、カートリッジ１６の塗料収容室１９から前色の塗料を排出し、該塗料収容室１９の容積を最小にしたら、カートリッジ１６の塗料収容室１９、フィードチューブ２１の塗料供給路２１Ａ等に残留、付着した前色塗料を、塗料供給機構３２によって洗浄するカートリッジ洗浄作業に移る。
このカートリッジ洗浄作業では、塗料通路切換弁３９の弁体３９Ｂを弁ばね３９Ｄに抗して変位させ、急速継手２３の弁体２３Ｂを押動して開弁し、流出通路４０とカートリッジ側塗料通路２２とを連通させる。また、塗料−洗浄流体切換弁４２の洗浄流体供給弁４４を開弁する。この状態で、洗浄流体選択弁５３の洗浄エア弁５３Ａｒと洗浄液体弁５３Ｌｑとを交互に開弁し、洗浄流体源装置５１の洗浄エア源５１Ａｒ、洗浄液体源５１Ｌｑから供給される洗浄エア、洗浄液体を、塗料収容室１９に供給する。そして、この状態ではカートリッジ１６のトリガ弁２６が開弁しているので、洗浄流体を塗料収容室１９からフィードチューブ２１の塗料供給路２１Ａ等で流通させ、塗料収容室１９、フィードチューブ２１に残留する前色塗料を廃液タンク３８に排出し、洗浄する。
このようにして、カートリッジ１６の洗浄作業が終了したら、塗料収容室１９への塗料の充填工程に移る。
この充填工程は、塗料収容室１９に充填する塗料の充填量を予め設定する充填量設定作業と、塗料収容室１９に塗料を充填する充填作業とからなる。
まず、定量充填設定機構５８による充填量設定作業について説明する。この作業では、定量充填設定機構５８が初期位置検知器６７から出力される初期位置検知信号により、ピストン６２の前面６２Ａを検出している準備完了状態にあることを確認する。この上で、設定部６５のサーボモータ６５Ａを回転制御して支持腕６４と一緒に検知器６６を矢示ＡまたはＢ方向に移動させる。
ここで、図１０に示すように、計測用タンク６１の前蓋部６１Ｂにピストン６２の前面６２Ａが当接したとき（初期位置検知器６７がピストン６２の前面６２Ａを検出したとき）の後面６２Ｂの位置を初期位置ａとし、矢示Ｂ方向に任意の寸法移動した設定位置を例えばｂ，ｃとする。
この場合、充填量の設定作業の説明が明確になるように、ピストン６２の後面６２Ｂが初期位置ａにあるときには計量室６３に流入した押出し液体の充填量が０ｃｃである。また、設定位置ｂでは２５０ｃｃ、他の設定位置ｃでは５００ｃｃとして説明する。なお、これらの充填量は、カートリッジ１６に対する必要な充填量によって定まるもので、例示した２５０ｃｃ、５００ｃｃに限定されるものではない。
即ち、２５０ｃｃの塗料をカートリッジ１６の塗料収容室１９に充填する場合には、図１０に示す如く、設定部６５により支持腕６４を矢示Ｂ方向に移動し、支持腕６４の先端部に設けた検知器６６を設定位置ｂに配置する。
そして、塗料収容室１９に充填する塗料の充填量を設定したら、塗料充填作業に移る。この塗料充填作業では、コントロールユニットは、押出し液体通路切換弁６０の戻し弁６０Ｂを開弁し、流出弁６８を閉弁する。また、塗料通路切換弁３９を切換えて急速継手２３を開弁すると共に、塗料−洗浄流体切換弁４２の塗料供給弁４３を開弁する。この状態で、例えば色替弁装置４９のＡ色塗料弁４９Ａを開弁する。これにより、塗料源装置５０のＡ色塗料源５０Ａから供給されるＡ色塗料を、塗料管路４６、塗料供給弁４３、流出通路４０、カートリッジ側塗料通路２２等を通じて、カートリッジ１６の塗料収容室１９に充填する。
このときには、塗料収容室１９に充填される塗料と同量の押出し液体が押出し液体収容室２０から排出され、カートリッジ側押出し液体通路２４、充填台側押出し液体通路４７、押出し液体配管５５、押出し液体通路切換弁６０の戻し弁６０Ｂ、戻し配管５９の流入配管５９Ａを通じて計測用タンク６１内の計量室６３に流入する。これにより、計測用タンク６１内のピストン６２が初期位置ａから矢示Ｂ方向に変位する。
そして、図１１に示す如く、ピストン６２の後面６２Ｂがある設定位置ｂに達すると、定量充填設定機構５８の検知器６６がピストン６２を検出し、カートリッジ用塗料充填装置３１のコントロールユニットに充填停止信号を出力する。これにより、コントロールユニットは、検知器６６から出力された充填停止信号により、塗料−洗浄流体切換弁４２の塗料供給弁４３を閉弁し、カートリッジ１６への塗料の充填を停止する。また、塗料通路切換弁３９の切換操作を解除して急速継手２３を閉弁する。さらに、色替弁装置４９のＡ色塗料弁４９Ａを閉弁して、塗料の充填を停止する。
このように、押出し液体収容室２０から排出された押出し液体の排出量を、塗料収容室１９に充填される塗料の充填量として計測することにより、塗料収容室１９に２５０ｃｃの塗料を正確に定量充填することができる。
次に、充填工程が終了したら、各部に残留した塗料を排出し、洗浄する充填後工程に移る。
この充填後工程では、まず、塗料供給機構３２側の塗料管路４６、塗料供給弁４３、流出通路４０、塗料通路切換弁３９に残留する塗料を洗浄する。このときには、塗料−洗浄流体切換弁４２の洗浄流体供給弁４４を開弁し、洗浄流体選択弁５３の洗浄エア弁５３Ａｒと洗浄液体弁５３Ｌｑとを交互に開弁する。これにより、洗浄エア、洗浄液体は、洗浄流体選択弁５３、洗浄流体供給弁４４、流出通路４０、塗料通路切換弁３９、廃液通路４１、接続部材３６で流通させ、その洗浄廃液を廃液配管３７を介して廃液タンク３８に排出する。
また、塗料管路４６内に残留するＡ色塗料を洗浄する。このため、廃液弁４５を開弁すると共に、色替弁装置４９の洗浄液体弁４９Ｌｑ、洗浄エア弁４９Ａｒを交互に開弁する。これにより、色替弁装置４９から直接供給された洗浄流体によって、塗料管路４６内に残留するＡ色塗料を洗浄し、廃液タンク３８に排出する。
ここで、前述のように廃液通路４１を流れる洗浄流体は、接続部材３６の横向き開口３６Ａによりフィードチューブ２１の先端部に向けて吹付けることができ、飛散してフィードチューブ２１の先端に付着した塗料を効果的に洗浄することができる。
一方、充填後工程では、定量充填設定機構５８の押出し液体通路切換弁６０の戻し弁６０Ｂを閉弁し、流出弁６８を開弁させる。この状態で、設定部６５は、サーボモータ６５Ａを回転駆動して支持腕６４を矢示Ａ方向に移動させ、該支持腕６４でピストン６２を矢示Ａ方向に押動する。これにより、図１２に示す如く、計量室６３内の押出し液体を、流出配管５９Ｂを介して押出し液体源５７に戻すことができる。
また、ピストン６２を矢示Ａ方向に押動し、計測用タンク６１の前蓋部６１Ｂに接近または当接した初期位置ａに配置されると、初期位置検知器６７がピストン６２の前面６２Ａを検出し、カートリッジ用塗料充填装置３１のコントロールユニットに初期位置検知信号を出力し、次回の塗料の充填作業を可能にする。
以上の説明は、カートリッジ１６に異なる塗色の塗料を充填する場合であるが、次に、同じ塗色の塗料を連続してカートリッジ１６に充填する場合について図１４を用いて説明する。
この場合には、カートリッジ１６内に前色が残っていても、カートリッジ１６の洗浄工程は行う必要はない。そこで、図１４に示すように塗料充填のために、カートリッジ１６を充填台３３に取付けたら、直ちに塗料の充填工程に移り、同色の塗料をカートリッジ１６に対し所定量充填することができる。
かくして、本実施の形態によれば、定量充填設定機構５８は、カートリッジ１６の塗料収容室１９に充填する塗料の充填量を予め設定しておく。そして、定量充填設定機構５８は、塗料収容室１９に充填する塗料により押出し液体収容室２０から排出される押出し液体の排出量が、予め設定した値に達したか否かを計測し、設定値に達したことを検知したときには塗料供給機構３２による塗料の充填を停止させる構成としている。
そして、カートリッジ１６に塗料を充填する場合には、塗料供給機構３２の充填台３３にカートリッジ１６を取付け、その塗料収容室１９を塗料源装置５０の各塗料源５０Ａ〜５０Ｎに接続し、押出し液体収容室２０を定量充填設定機構５８に接続する。これにより、塗料供給機構３２は、各塗料源５０Ａ〜５０Ｎからの塗料をカートリッジ１６の塗料収容室１９に充填することができる。このときに、カートリッジ１６では、塗料収容室１９に充填される塗料と同量の押出し液体が押出し液体収容室２０から排出されることになる。
従って、定量充填設定機構５８は、カートリッジ１６の押出し液体収容室２０から排出される押出し液体の排出量を計測することにより、塗料の種類（粘度、比重、メタリック等の有無等）に関係なく、カートリッジ１６に充填される塗料の充填量を正確に計ることができる。そして、定量充填設定機構５８は、流出した押出し液体の排出量が設定値に達したら、塗料供給機構３２による塗料の充填を停止させることにより、カートリッジ１６に塗料を正確に充填することができる。
この結果、塗装に使用する全ての塗料を、その種類に関係なくカートリッジ１６に正確に充填できるから、廃棄される塗料を少なくして塗料の使用量、廃棄処理費用等を削減することができる。また、カートリッジ１６に専用色の塗料を繰返して充填した場合でも、古い塗料が残留するのを防止できるから、塗装品質を向上することができる。
また、定量充填設定機構５８は、カートリッジ１６の押出し液体収容室２０に接続される計測用タンク６１と、該計測用タンク６１との間に計量室６３を画成し該計量室６３に流入する押出し液体の流入量に応じて変位するピストン６２と、カートリッジ１６に充填すべき充填量を予め設定する設定部６５と、前記ピストン６２が設定部６５によって予め設定された変位量になったことを検知したとき充填停止信号を出力する検知器６６とにより構成している。
これにより、定量充填設定機構５８は、カートリッジ１６の押出し液体収容室２０から排出された押出し液体を計量室６３に流入させる。このときには、計量室６３に流入する押出し液体の充填量に応じてピストン６２が正確に変位するから、このピストン６２の変位量を検知器６６によって検知することにより、塗料収容室１９に充填された塗料の充填量を正確に計測することができる。
そして、定量充填設定機構５８は、ピストン６２の変位が設定した変位量、即ち、矢示Ｂ方向に所定寸法だけ移動したことを検知したら、カートリッジ用塗料充填装置３１のコントロールユニットに充填停止信号を出力することにより塗料供給機構３２による塗料の充填を停止させることができる。この結果、次回の塗装に使用する使用量と同量の塗料を計量室６３により正確に計ることができ、カートリッジ１６の塗料収容室１９に正確な量の塗料を充填することができる。
また、設定部６５は、サーボモータ６５Ａにより検知器６６を移動する構成としているから、ピストン６２を検出する位置を正確に、かつ無段階で調整することができる。従って、カートリッジ１６の塗料収容室１９に充填される塗料の充填量を適宜に、かつ正確に設定することができる。
一方、設定部６５は、計量室６３の容積が最小となる初期位置ａ（図１０参照）までピストン６２を矢示Ａ方向に押動できる構成としている。これにより、充填後工程では、支持腕６４によってピストン６２を押動することにより、計量室６３内の押出し液体を押出し液体源５７に戻すことができる。また、別途ピストン６２を移動させるための機構を設けることなく、検知器６６を移動させるための設定部６５を利用してピストン６２を移動することができ、構成を簡略化することができる。
また、計測用タンク６１の前蓋部６１Ｂには、計量室６３の容積が最小となる初期位置ａにピストン６２が配置されたか否かを検出する初期位置検知器６７を設けている。これにより、カートリッジ１６に対し誤った量の塗料が充填されるのを確実に防止することができる。
さらに、定量充填設定機構５８は、カートリッジ１６の押出し液体収容室２０から排出される押出し液体によって塗料収容室１９への塗料の充填量を計っているから、塗料の供給ラインを変更した場合でも、何の調整を行う必要がなく、正確に塗料の充填量を計測することができる。
次に、図１５および図１６は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、定量充填設定機構のピストンを加圧エアによって初期位置に移動する構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図１５において、７１は第２の実施の形態による定量充填設定手段としての定量充填設定機構、７２は該定量充填設定機構７１を構成する計測用タンクを示している。この計測用タンク７２は、第１の実施の形態による計測用タンク６１とほぼ同様に、筒部７２Ａ、前蓋部７２Ｂ、後蓋部７２Ｃとからなり、後蓋部７２Ｃには支持腕６４が挿通する腕挿通口７２Ｄが形成されている。そして、計測用タンク７２内には、第１の実施の形態と同様に、ピストン６２が挿嵌され、前蓋部７２Ｂとの間に計量室６３を画成している。
しかし、第２の実施の形態による計測用タンク７２は、腕挿通口７２Ｄが支持腕６４の外周に気密に嵌合している点と、後述のエア給排弁７４が接続されている点で、第１の実施の形態による計測用タンク６１と相違している。また、計測用タンク７２内には、ピストン６２の後面６２Ｂ側にエア室７３が画成されている。
７４は計測用タンク７２のエア室７３にエア配管７５を介して接続されたエア給排弁を示している。このエア給排弁７４は、エア室７３を大気またはエア源７６に選択的に切換えるものである。即ち、エア給排弁７４は、常時はエア室７３を大気に開放して加圧エアを排出し、ピストン６２が矢示Ｂ方向に移動できるようにしている。一方、エア給排弁７４は、エア配管７５をエア源７６に接続することにより加圧エアを供給し、図１６に示すタイムチャートのように、検知器６６、支持腕６４の動作とは関係なく、ピストン６２を初期位置に向け、矢示Ａ方向に押動させることができる。
かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施の形態では、図１６に示す如くエア給排弁７４によってピストン６２を移動させるものである。このため、支持腕６４がどの位置に配置されている場合でも、エア給排弁７４を切換えてエア室７３に加圧エアを流入させるだけで容易にピストン６２を初期位置ａに向けて矢示Ａ方向に移動させることができ。従って、本実施の形態では、ピストン６２を初期位置ａに移動させるときに支持腕６４を動かす必要がなく、作業性を向上することができる。
なお、各実施の形態では、塗料供給機構３２の充填台３３に塗料−洗浄流体切換弁４２を設け、流出通路４０、カートリッジ１６の塗料収容室１９等を洗浄する系統と、色替弁装置４９から塗料配管４６を洗浄する系統との２系統からなる洗浄ラインを形成することにより、洗浄時間の短縮を図るように構成した場合を例に挙げて説明した。
しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１７に示す変形例の如く、充填台３３に塗料供給弁８１を設け、この塗料供給弁８１に色替弁装置８２を直接的に接続し、該色替弁装置８２から供給される洗浄液体、洗浄エアを用いて、流出通路４０、カートリッジ１６の塗料収容室１９等を洗浄する構成としてもよい。この構成により、バイパス配管５２Ｌｑ，５２Ａｒ、洗浄流体選択弁５３、塗料−洗浄流体切換弁４２の洗浄流体供給弁４４、廃液弁４５等を省略することができる。
また、実施の形態では、定量充填設定機構５８の検知器６６からコントロールユニット（図示せず）に出力される充填停止信号に基づいて、塗料−洗浄流体切換弁４２の塗料供給弁４３を閉弁するものとして述べた。しかし、本発明はこれに限らず、コントロールユニットから色替弁装置４９の各色の塗料弁４９Ａ〜４９Ｎに充填停止信号を出力し、塗料の供給を終了する構成としてもよい。さらに、充填停止信号により塗料供給弁４３とＡ色塗料弁４９Ａの両方を同時に閉弁し、塗料の供給を終了する構成としてもよい。
また、実施の形態では、カートリッジ１６のタンク１７内に可動隔壁をなすピストン１８を設け、該ピストン１８をタンク１７内で摺動変位させる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばカートリッジ１６のタンク１７内に可動隔壁として蛇腹状のベローズ、可撓性を有する袋体を設け、これらの内部をフィードチューブ側に連通させる構成としてもよい。
一方、実施の形態では、計測用タンク６１と別個に支持腕６４、設定部６５、検知器６６等を設ける構成としている。しかし、本発明はこれに限らず、支持腕６４を設定部６５の移動駒６５Ｃと一体に形成してもよい。また、計測用タンクに対し、支持腕、検知器、設定部等を１つの組立体として一体的に組付ける構成としてもよい。また、ピストン６２に代えて、蛇腹、ダイヤフラム等の他の可動隔壁を用いる構成としてもよい。
また、実施の形態では、カートリッジ１６の塗料収容室１９に対し、急速継手２３、塗料通路２２を通じて塗料を充填する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば特開２０００−１７６３２８号公報に記載された構成と同様に、充填台３３に接続された廃液配管３７の位置に色替弁装置と充填弁を設け、例えばフィードチューブ２１の塗料供給路２１Ａ、タンク１７の塗料通路１７Ｂを使用してカートリッジ１６の塗料収容室１９に塗料を充填する構成としてもよい。このように構成することにより、カートリッジ側塗料通路２２、急速継手２３、塗料通路切換弁３９等を省略することができる。
さらに、実施の形態では、押出し液体源５７からポンプ５６を用いてカートリッジ１６側に押出し液体を供給する場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、工場のサーキュレーションラインを用いる場合のように、押出し液体源５７の供給圧が高い場合には、ポンプ５６を省略する構成としてもよい。

Claims (10)

1. 塗料収容室（１９）と押出し液体収容室（２０）とが隔壁（１８）によって画成されたカートリッジ（１６）に対し、塗料収容室（１９）に塗料を供給する塗料供給手段（３２）と、
   前記カートリッジ（１６）の押出し液体収容室（２０）に押出し液体を供給することにより前記塗料収容室（１９）内に残留する塗料を排出する押出し液体供給手段（５４）とを備えてなるカートリッジ用塗料充填装置において、
   前記カートリッジ（１６）の塗料収容室（１９）に充填する塗料の充填量を予め設定し、前記塗料供給手段（３２）によって塗料収容室（１９）に塗料を充填するとき、当該充填された塗料により前記押出し液体収容室（２０）から排出された押出し液体の排出量が前記予め設定された値に達したときに、前記塗料供給手段（３２）による塗料の充填を停止させる定量充填設定手段（５８，７１）を設けたことを特徴とするカートリッジ用塗料充填装置。
2. 前記定量充填設定手段（５８，７１）は、計測用タンク（６１，７２）と、前記カートリッジ（１６）の押出し液体収容室（２０）を押出し液体供給手段（５４）と計測用タンク（６１，７２）とに選択的に切換えて接続する押出し液体通路切換弁（６０）と、前記計測用タンク（６１，７２）内に計量室（６３）を画成し前記カートリッジ（１６）の押出し液体収容室（２０）から該計量室（６３）に流入する押出し液体の流入量に応じて変位する可動隔壁（６２）と、前記カートリッジ（１６）の押出し液体収容室（２０）に充填する塗料の充填量を予め設定する設定部（６５）と、前記可動隔壁（６２）が該設定部（６５）によって予め設定された変位量になったことを検知したときに信号を出力する検知器（６６）とにより構成してなる請求項１に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
3. 前記塗料供給手段（３２）は、前記検知器（６６）から出力される信号により、塗料の供給を停止し、定量充填する構成としてなる請求項２に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
4. 前記設定部（６５）は、前記計量室（６３）内に残存する押出し液体を排出するため前記可動隔壁（６２）を前記計量室（６３）の容積が最小となる初期位置まで押動することができる構成としてなる請求項２に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
5. 前記計測用タンク（７２）は、前記可動隔壁（６２）によって前記計量室（６３）とエア室（７３）とに画成され、前記計測用タンク（７２）のエア室（７３）には、前記可動隔壁（６２）を前記計量室（６３）の容積が最小となる初期位置まで押動することができるエア給排弁（７４）を接続する構成としてなる請求項２に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
6. 前記計測用タンク（６１，７２）には、前記可動隔壁（６２）が前記計量室（６３）の容積が最小となる初期位置まで押動されたことを検知する初期位置検知器（６７）を設けてなる請求項２に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
7. 前記塗料供給手段（３２）は、前記カートリッジ（１６）を載置する充填台（３３）と、該充填台（３３）に接続して設けられ、前記カートリッジ（１６）に塗料、洗浄流体を供給する色替弁装置（４９，８２）と、前記充填台（３３）と色替弁装置（４９，８２）との間に設けられ、前記色替弁装置（４９，８２）から供給される塗料の供給、停止を行う塗料供給弁（４３，８１）とにより構成し、
   前記定量充填設定手段（５８，７１）は、前記カートリッジ（１６）の押出し液体収容室（２０）から排出された押出し液体の排出量が予め設定された値に達したときに充填停止信号を出力する構成とし、
   前記塗料供給手段（３２）は、前記定量充填設定手段（５８，７１）から出力された充填停止信号により前記塗料供給弁（４３，８１）および／または前記色替弁装置（４９，８２）による塗料の供給を停止し、定量充填する構成としてなる請求項１または２に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
8. 前記塗料供給手段（３２）は、前記カートリッジ（１６）を載置する充填台（３３）と、該充填台（３３）と接続して設けられ、前記カートリッジ（１６）に塗料、洗浄流体を供給する色替弁装置（４９，８２）と、前記充填台（３３）と色替弁装置（４９，８２）との間に設けられ、前記色替弁装置（４９，８２）から供給される塗料の供給、停止を行う塗料供給弁（４３，８１）とにより構成し、
   前記押出し液体供給手段（５４）は、押出し液体を貯える押出し液体源（５７）と、該押出し液体源（５７）と前記充填台（３３）との間を接続した押出し液体通路（５５）と、該押出し液体通路（５５）に設けられたポンプ（５６）とにより構成し、
   前記定量充填設定手段（５８，７１）は、前記充填台（３３）とポンプ（５６）との間に位置して押出し液体通路（５５）に設けられた押出し液体通路切換弁（６０）と、該押出し液体通路切換弁（６０）に接続された計測用タンク（６１，７２）と、該計測用タンク（６１，７２）内に計量室（６３）を画成し前記カートリッジ（１６）の押出し液体収容室（２０）から該計量室（６３）に流入する押出し液体の流入量に応じて変位する可動隔壁（６２）と、前記カートリッジ（１６）の押出し液体収容室（２０）に充填する塗料の充填量を予め設定する設定部（６５）と、前記可動隔壁（６２）が該設定部（６５）によって予め設定された変位量になったことを検知したときに充填停止信号を出力する検知器（６６）とにより構成し、
   かつ前記押出し液体通路切換弁（６０）は、前記カートリッジ（１６）の押出し液体収容室（２０）と前記ポンプ（５６）との間を連通、遮断する供給弁（６０Ａ）と、前記カートリッジ（１６）の押出し液体収容室（２０）と前記計測用タンク（６１，７２）の計量室（６３）との間を連通、遮断する戻し弁（６０Ｂ）とにより構成してなる請求項１に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
9. 前記塗料供給手段（３２）は、前記定量充填設定手段（５８，７１）の検知器（６６）から出力された充填停止信号により、前記塗料供給弁（４３，８１）および／または色替弁装置（４９，８２）による塗料の供給を停止し、定量充填する構成としてなる請求項８に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
10. 前記定量充填設定手段（５８，７１）には、計測用タンク（６１，７２）の計量室（６３）に押出し液体を流入するときに閉弁し、計量室（６３）から押出し液体を流出させるときに開弁する流出弁（６８）を設けてなる請求項８に記載のカートリッジ用塗料充填装置。

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