JPWO2014103116A1 - 静電塗装装置及び静電塗装方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、静電塗装装置において、複数の塗料容器（１１，１２）と、塗料の色の切り替えを行うバルブ（１３，１４）と、切り替えに応じて複数の塗料が通過可能な共通経路（３１）と、共通経路（３１）を洗浄する洗浄回路（３３）と、を有する塗料カートリッジ（１０）を、塗装機に着脱自在として構成するものである。当該構成により、色替え作業の時間を短縮することができる。

Description

本発明は静電塗装装置及び静電塗装方法に関する。

塗装表面における塗料の塗着効率や、塗装後の塗膜の平滑性などに優れた塗装装置として静電塗装装置が知られている。該静電塗装装置の一例として、回転霧化頭型塗装機などがある。該静電塗装装置の用途としては自動車のボディの塗装等の、高品質な塗装がある。

静電塗装を含む塗装方法では、塗料の供給方法が効率的な塗装にとって重要である。例えば特許文献１には、所定の塗料供給経路と、塗料供給経路より分岐する分岐経路と、塗料供給経路の開閉弁と、を有する充填弁によって、塗料カートリッジ内に塗料を供給する方法が開示されている。

かかる充填弁では、塗料供給経路は塗料カートリッジ内に塗料を供給するための供給部に連通可能である。また、分岐経路は供給部と塗料供給経路との連通箇所近傍にて塗料供給経路より分岐する。また、開閉弁は塗料供給経路における連通箇所の上流部に配設される。

特開２０１１−０８８０５６号公報

特許文献１に記載の塗料供給方法は、塗料のロスの少ない効率的なものである。しかしながら、塗料供給経路の構造の問題から１つのカートリッジに対して１色の塗料しか充填できない。

上記塗料供給方法でも１つの塗装工程で塗料の異なる２層を形成する、いわゆる２色２層塗りを行うことも可能である。しかしながら、塗料カートリッジの交換作業を２回に分けて行わなくてはならない。このため、作業時間が増大する。

本発明は２色２層塗りを始めとして、複数色を複数層にわたって塗装する際の作業時間を短縮し、効率的に塗装するための静電塗装装置及び静電塗装方法を提供することを課題とする。

本発明の静電塗装装置は、複数の塗料容器と、塗料の色の切り替えを行うバルブと、前記切り替えに応じて複数の塗料が通過可能な共通経路と、前記共通経路を洗浄する洗浄回路と、を有する塗料カートリッジを、塗装機に着脱自在として構成されていることを特徴とする。

前記複数の塗料容器は充填される前記各塗料の量に応じて容積が変更可能であることが好ましい。

前記塗料カートリッジは、前記各塗料容器に接続し、各々一の塗料が通過する、複数の個別経路と、前記各個別経路及び共通経路に接続する、複数の前記バルブと、をさらに有することが好ましい。前記各バルブはこれらに接続する前記各塗料容器及び共通経路との間の管路の開閉を行うことが好ましい。

前記塗料カートリッジは、前記洗浄回路及び共通経路と接続し、前記共通経路から前記洗浄回路への流体の流入を妨げるチャッキ弁を有することが好ましい。前記塗料カートリッジは、塗料袋である前記塗料容器と、前記塗料袋を収容するカプセルと、前記カプセルの中かつ前記塗料袋の外にある内空間に接続する押圧流体経路と、をさらに有することが好ましい。

前記塗料カートリッジは、前記内空間の一つに接続する複数の前記押圧流体経路を有することが好ましい。前記カプセルは、複数の前記塗料袋と、隣り合う各前記塗料袋の間に位置する仕切り部材と、を収容することが好ましい。前記仕切り部材にて仕切られた塗料袋はそれぞれ最大容積が異なることが好ましい。

前記仕切り部材は、前記カプセル内の空間を、体積が異なる複数の領域に区分けすることが好ましい。前記仕切り部材は、前記カプセル内の空間を、部分的に仕切り、押圧流体は、前記複数の領域の間を移動可能であることが好ましい。

前記静電塗装装置は前記塗料カートリッジと着脱自在な充填装置をさらに備えることが好ましい。前記充填装置は前記共通経路と接続可能な主経路を有し、前記主経路は、カラーチェンジバルブと接続し、前記カラーチェンジバルブは、複数の流量計と接続し、前記複数の流量計は、それぞれ異なる塗料を有するタンクに接続することが好ましい。

前記静電塗装装置は前記塗料カートリッジと着脱自在な充填装置をさらに備えることが好ましい。前記充填装置は、排出用の前記押圧流体経路に接続する、押圧流体流路を有し、前記押圧流体流路は、流量計を有する、又は流量計と接続することが好ましい。

本発明の静電塗装方法では、塗料カートリッジ中で、複数の塗料容器に、それぞれ複数の塗料を保持する。かつバルブによって、前記各塗料の送出時における塗料の切り替えを行う。

また静電塗装装置中で、共通経路を経由して、前記切り替えに応じて前記各塗料を、塗料カートリッジから塗装機に送出する。本発明の静電塗装方法では、前記塗料カートリッジを備える静電塗装装置によって、多層塗りを行う。

前記多層塗りは、保持された複数の塗料中の一の塗料を塗装した後、他の塗料を塗装することで行うことが好ましい。前記複数の塗料として、２色以上の塗料を用いることが好ましい。

２以上の前記各塗料容器に対し、色又は組成の異なる各塗料を、それぞれ異なる量で充填することが好ましい。

前記塗料カートリッジ中で、前記塗料容器に相当し、それぞれ最大容積が異なる複数の塗料袋と、前記塗料袋、及びこれらの間に位置する仕切り部材を収容するカプセルと、押圧流体と、前記カプセルの中かつ前記塗料袋の外にある内空間に接続する押圧流体経路と、を用いることが好ましい。

前記仕切り部材によって、前記カプセルの中の空間を、体積が異なる複数の空間に区分けすることで、前記各塗料袋への前記各塗料の充填量を予め定めておくことが好ましい。前記押圧流体が前記内空間を満たし、前記押圧流体が前記塗料袋を押圧することで前記各塗料を、前記塗料カートリッジから塗装機に送出することが好ましい。

前記塗料カートリッジと接続した充填装置中で、前記共通経路及びカラーチェンジバルブと接続する主経路を用いることが好ましい。前記カラーチェンジバルブ及び主経路を経由して前記共通経路に前記各塗料を送り、前記カラーチェンジバルブへ流入する、前記異なる色の塗料の各流量を測定することで、前記各塗料袋への前記各塗料の充填量を予め定めた値に制御することが好ましい。

前記塗料カートリッジ中で、塗料袋である前記塗料容器と、前記塗料袋を収容するカプセルと、前記カプセルの中かつ前記塗料袋の外にある内空間に接続する排出用の押圧流体経路と、を用いることが好ましい。

さらに、前記塗料カートリッジと接続した充填装置中で、前記排出用の押圧流体経路に接続する、押圧流体経路を用いることが好ましい。前記押圧流体が前記内空間を満たし、前記各塗料を前記各塗料袋に充填する過程で外部に排出される前記押圧流体の、前記押圧流体流路内の流量を測定して、前記各塗料袋への前記各塗料の充填量を予め定めた値に制御し、前記押圧流体が前記塗料袋を押圧することで前記各塗料を、前記塗料カートリッジ外に送出することが好ましい。

本発明により、複数色を複数層にわたって塗装する際の作業時間を短縮し、効率的に塗装するための静電塗装装置及び静電塗装方法を提供することができる。

第１の実施の形態にかかる塗料カートリッジの概要図である。 第１の実施の形態にかかる塗料カートリッジの構成図である。 第１の実施の形態にかかる塗料カートリッジ及び充填装置の動作図である。 第１の実施の形態にかかる塗料カートリッジ及び充填装置の動作図である。 第１の実施の形態にかかる塗料カートリッジ及び充填装置の動作図である。 第１の実施の形態にかかる充填装置の図である。 第１の実施の形態にかかる塗料カートリッジ及び塗装機の動作図である。 第１の実施の形態にかかる塗料カートリッジ及び塗装機の外観図である。 第１の実施の形態にかかる塗装機の使用図である。 第１の実施の形態にかかる塗料カートリッジ及び塗装機の外観図である。 第１の実施の形態にかかる塗装機の使用図である。 第２の実施の形態にかかる態様１の構成図である。 第２の実施の形態にかかる態様２の構成図である。

１．第１の実施の形態
［静電塗装装置］
本実施の形態の静電塗装装置は、塗料カートリッジ（図１及び２）、塗装機（図７及び８）、並びに塗装機を有するロボット（図９）を備える装置である。本実施の形態の静電塗装装置は、さらに充填装置（図３〜６）を備える複合的な塗装システムである。以下、静電塗装装置が充填装置を備えることを強調して、上記静電塗装装置を静電塗装システムという場合がある。

本実施の形態の静電塗装装置は、一時的に、塗料カートリッジに蓄えた塗料を対象物に静電塗装する。塗料カートリッジは、絶縁する塗装機の高電圧発生装置と塗料とを絶縁する。このため、本実施の形態の静電塗装装置は水性塗料の塗装に好適である。

［塗料カートリッジの概要］
図１に示すように、本実施の形態の静電塗装装置の備える塗料カートリッジ１０は、複数の塗料容器を備える。塗料カートリッジ１０は、かかる塗料容器として、第１塗料袋１１及び第２塗料袋１２を備える。塗料カートリッジ１０は、第１バルブ１３、第２バルブ１４、共通経路３１、洗浄回路３３をさらに備える。

第１バルブ１３及び第２バルブ１４は塗料又は色の切り替えを行う。共通経路３１は、塗料又は色の切り替えに応じて複数の塗料が通過可能である。洗浄回路３３は共通経路３１を洗浄する。なお複数の塗料容器は、充填される各塗料の量に応じて容積が変更可能である。

［静電塗装方法の概要］
本実施の形態の静電塗装方法では、塗料カートリッジ１０を備える静電塗装装置によって、多層塗りを行う。以下の工程は、塗料カートリッジ１０中で行う。本実施の形態では、複数の塗料容器に、それぞれ複数の塗料を同時に保持する。

まずバルブによって、前記各塗料の送出時及び充填時における塗料の切り替えを行う。バルブは例えば第１バルブ１３、第２バルブ１４である。次に共通経路３１を経由して、上記の切り替えに応じて各塗料を、第１塗料袋１１及び第２塗料袋１２にそれぞれ充填する。

次に共通経路３１を経由して、上記の切り替えに応じて各塗料を、塗料カートリッジ１０外に送出する。次に塗料の切り替えごとに洗浄回路３３によって、共通経路３１を洗浄する。

複数の塗料として、２色以上の塗料を用いることが好ましい。この場合、まず、塗料の切り替えによって、色又は組成の異なる塗料を所定の順番で各塗料容器に充填する。その後、塗料の切り替えによって、色又は組成の異なる塗料を所定の順番で各塗料容器より送出することが好ましい。

本実施の形態では、塗料カートリッジ１０中に同時に保持された複数の塗料中の一の塗料を塗装した後、同時に保持された複数の塗料中の他の塗料を塗装する。これにより多層塗りを実現する。本実施の形態の静電塗装装置及び静電塗装方法を用いることで、塗装の作業途中で塗料カートリッジの交換を行わなくても２色２層塗りをすることができる。

［塗料カートリッジの詳細］
図２に示すように、塗料カートリッジ１０はカプセル２０及び制御部３０を備える。カプセル２０は、第１塗料袋１１、第２塗料袋１２、仕切り部材１９等を備えるカートリッジタンクである。制御部３０は第１バルブ１３、第２バルブ１４、共通経路３１、洗浄回路３３を備える。

制御部３０はさらに複数の個別経路である第１経路１５及び第２経路１６を備える。後述する図３及び図５に示すように各個別経路は各塗料袋に接続し、各々一の塗料が通過する。個別経路は、離れた位置にある各塗料袋中の塗料を、バルブを通じて共通経路に集めることができる。また個別経路は共通経路中の各塗料を、各塗料袋に分配することができる。

すなわち、第１経路１５は接続部２５を介して第１塗料袋１１に接続する。接続部２５は第１経路１５と第１塗料袋１１との接続の確実性を高める。また、第１経路１５は第１バルブ１３に接続する。第１経路１５は第１塗料袋１１より受けた第１塗料を第１バルブ１３に送る。また、第１経路１５は第１バルブ１３より受けた第１塗料を第１塗料袋１１に送る。

第２経路１６は接続部２６を介して第２塗料袋１２に接続する。接続部２６は第２経路１６と第２塗料袋１２との接続の確実性を高める。また第２経路１６は第２バルブ１４に接続し、第２バルブ１４より受けた第２塗料を第２塗料袋１２に送る。また、第２経路１６は第２塗料袋１２より受けた第２塗料を第２バルブ１４に送る。また、第２経路１６は第２バルブ１４より受けた第２塗料を第２塗料袋１２に送る。

各バルブは各個別経路及び共通経路に接続する。すなわち、後述する図３に示すように、第１バルブ１３は第１経路１５及び共通経路３１に接続し、共通経路３１より受けた第１塗料を第１経路１５に送る。また、第１バルブ１３は第１経路１５より受けた第１塗料を共通経路３１に送る。

また、後述する図５に示すように、第２バルブ１４は第２経路１６及び共通経路３１に接続し、共通経路３１より受けた第２塗料を第２経路１６に送る。また、第２バルブ１４は第２経路１６より受けた第２塗料を共通経路３１に送る。

図５中で共通経路３１と各バルブは近接している。しかしながら、これらは必ずしも近接してなくともよい。例えば塗料カートリッジ１０は、前記各バルブと共通経路３１とを接続する一又は複数の中間経路をさらに有することができる。

制御部３０は第１パイロットエア経路３７及び第２パイロットエア経路３８を備える。接続部２１及び２２はそれぞれ第１パイロットエア経路３７及び第２パイロットエア経路３８の、カートリッジ表面の端部に位置する。各パイロットエア経路は各接続部を介して、充填装置の充填用エア経路又は塗装機の塗装用エア経路と接続可能である。各接続部は各パイロットエア回路と充填装置又は塗装機のエア経路との接続の確実性を高める。

パイロットエア経路は各バルブを押圧する。各バルブは押圧に反応して各塗料容器及び共通経路との間の管路の開閉を行う。すなわち、第１バルブ１３は、第１パイロットエア経路３７によるエアの押圧入力（エアＯＮ）に応じて、対応する第１塗料袋１１及び共通経路３１との間の管路を開放する。また、第１バルブ１３は、第１パイロットエア経路３７によるエアの押圧解消入力（エアＯＦＦ）に応じて、対応する第１塗料袋１１及び共通経路３１との間の管路を閉鎖する。

第２バルブ１４は、第２パイロットエア経路３８によるエアの押圧入力（エアＯＮ）に応じて、対応する第２塗料袋１２及び共通経路３１との間の管路を開放する。また、第２バルブ１４は、第２パイロットエア経路３８によるエアの押圧解消入力（エアＯＦＦ）に応じて、対応する第２塗料袋１２及び共通経路３１との間の管路を閉鎖する。

各バルブとしては、ピストンバルブ、ニードルバルブ、ボールバルブ等を用いることができる。塗料の流量の微量な調整が可能であるという観点から、ニードルバルブを用いることが好ましい。

塗料カートリッジが各バルブを備え、かつ各バルブのオンとオフを適切に切り替わることで、所定の塗料を充填すべき塗料容器の切り替えができる。また、各バルブのオンとオフを適切に切り替えることで、所定の塗料を有し、かつこれを送出すべき塗料容器の切り替えができる。全体として、バルブを用いることで塗装に用いたい塗料又は色の切り替えができる。

図２に示すように、共通経路３１は各バルブと接続し、さらにチャッキ弁３２を介して洗浄回路３３と接続する。共通経路３１は接続部３５を介して後述する充填装置の主経路又は塗装機の送出路と接続可能である。

後述する図３及び５に示すように、塗料カートリッジ１０が充填装置と接続すると、共通経路３１は充填装置の主経路より受けた各塗料を各バルブに送る。また、後述する図４に示すように、共通経路３１は洗浄回路３３より受けた洗浄剤を充填装置の主経路に送る。

塗料カートリッジ１０が塗装機と接続すると、共通経路３１は各バルブより受けた各塗料を塗装機の送出路に送る。接続部３５は共通経路３１の、カートリッジ表面の端部に位置する。接続部３５は共通経路３１と、充填装置の主経路又は塗装機の送出路との接続の確実性を高める。

本実施の形態では、塗料カートリッジ１０内に共通経路３１を設けることで、塗料の充填と送出を行う管路を一にまとめる。このため、塗料カートリッジ１０をコンパクト化できる。

洗浄回路３３はチャッキ弁３２を介して共通経路３１と接続する。洗浄回路３３は接続部３４を介して後述する充填装置の副経路と接続可能である。後述する図４に示すように、塗料カートリッジ１０が充填装置と接続すると、洗浄回路３３は充填装置の副経路より受けた洗浄剤を共通経路３１に送る。接続部３４は洗浄回路３３の、カートリッジ表面の端部に位置する。接続部３４は洗浄回路３３と、充填装置の副経路との接続の確実性を高める。

本実施の形態では、塗料カートリッジ１０内に共通経路３１を洗浄するための洗浄回路３３を設ける。洗浄回路３３により共通経路３１を洗浄することで、共通経路３１に残った一の塗料が、他の塗料に混入することを防止できる。

塗料カートリッジ１０は、洗浄回路３３及び共通経路３１と接続し、共通経路から洗浄回路への流体の流入を妨げるチャッキ弁３２を有する。チャッキ弁を設けることで塗料が洗浄回路に流入することを予防できる。また、チャッキ弁とすることで、開閉自在なバルブとは異なり、パイロットエア経路等の制御用管路が不要となり、塗料カートリッジの構造を簡便にできる。

チャッキ弁としては、ボール逆止弁、リフト逆止弁、スイング逆止弁、バタフライ逆止弁等を用いることができる。微量な塗料逆流をも防止できるという観点から、ボール逆止弁を用いることが好ましい。

カプセル２０は一例として透明の樹脂成形品である。図２に示すように、カプセル２０は円筒部分、又は楕円筒部分を有することが好ましい。円筒部分、又は楕円筒部分の開口は制御部３０に接する。かかるカプセル２０はその製造と清掃が容易である。

カプセル２０は、１個以上の塗料袋を収容する。カプセル２０の中かつ塗料袋の外にある内空間には、押圧流体が流れる。押圧流体は押し出し液とも呼ばれる液体である。押圧流体は塗料袋を押圧し、塗料袋から塗料を排出させる。

逆に塗料袋に塗料が注入される際は、塗料袋が押圧流体を押圧し、カプセル２０は押圧流体をカプセル２０から排出する。このため押圧流体は内空間を満たしていることが好ましい。

押圧流体としては塗料の液状を長時間安定に保つという観点から、非水系の液体が好ましい。非水系の液体としてはトルエン、メチルアルコール、アセトン、酢酸エチル等が好ましく、ソルベントＥＤ（豊田化学工業（株）社製）が特に好ましい。

カプセル２０が複数の塗料袋を備える場合は、カプセル２０は、仕切り部材１９を備えることが好ましい。仕切り部材１９は隣り合う塗料袋の間に位置する。カプセル２０が３又は４以上の塗料袋を備える場合は、一部の塗料袋の間には仕切り部材がなくてもよい。またこれと異なり、隣り合う塗料袋の間には、全て仕切り部材を設けてもよい。

すなわち図２に示すように、仕切り部材１９は内空間を二以上の空間に完全に分離し、又は仕切るものではない。仕切り部材１９は各塗料袋の位置を取り決め、一の塗料袋が他の塗料袋に接触することを防止する。

仕切り部材１９は、例えばスリット状、格子状、網目状、又は板状の部材とすることができる。また塗料袋に対する充填圧力はしばしば０．４〜０．８ＭＰａに達する。したがって受圧面積を考慮すると、仕切り部材１９が８ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を塗料袋から受けることで、１５００ｋｇｆの力を受ける場合を想定できる。このため、仕切り部材１９の材質は例えば、高強度樹脂又はエンジニアプラスチックが強度の面から好ましい。

カプセル内において塗料及び押圧流体を円滑に出し入れするため、塗料袋は弾性のあるものが好ましい。一方で塗料袋は塗料によって侵されないものである必要がある。

制御部３０は、押圧流体の排出用の押圧流体経路１７及び注入用の押圧流体経路１８を備える。各押圧流体経路の一方端は、上述の内空間に接続する。各押圧流体経路の他方端はカプセル２０の外、又はカプセル２０の外にある外空間に接続する。図２に示すように、塗料カートリッジ１０と他の装置とが接続していないとき、押圧流体経路１７，１８はカプセル２０の外にある外空間に接続する。

図３〜５に示すように塗料カートリッジ１０と充填装置６０とが接続しているとき、押圧流体経路１７は充填装置６０の押圧流体流路６７に接続する。このとき押圧流体経路１７は押圧流体流路６７を通じてカプセル２０の外にある外空間に接続する。

図７に示すように塗料カートリッジ１０と塗装機９０とが接続しているとき、押圧流体経路１８は塗装機９０の押圧流体流路９５に接続する。このとき押圧流体経路１８は押圧流体流路９５を通じてカプセル２０の外にある空間に接続する。

なお排出用の押圧流体経路１７及び注入用の押圧流体経路１８は、両者の機能を有する単一の押圧流体経路であってもよい。

押圧流体経路１７は充填装置の押圧流体流路と接続可能である。塗料カートリッジ１０が充填装置と接続すると、押圧流体経路１７はカプセル２０より受けた押圧流体を充填装置の押圧流体流路に送る。

押圧流体経路１８は塗装機の押圧流体流路と接続可能である。塗料カートリッジ１０が塗装機と接続すると、押圧流体経路１８は押圧流体流路より受けた押圧流体をカプセル２０に送る。

接続部２３及び２４はそれぞれ押圧流体経路１７及び１８のカートリッジ表面の端部に位置する。接続部２３は押圧流体経路１７と、充填装置の押圧流体流路との接続の確実性を高める。接続部２４は押圧流体経路１８と、塗装機の押圧流体流路及びとの接続の確実性を高める。

押圧流体経路１７は塗料の充填によって増加する塗料袋の体積に応じ、カプセル２０内の押圧流体を排出する。押圧流体経路１８は塗料袋からの塗料の送出のため押圧流体をカプセル２０内に注入する。押圧流体は塗料袋を押圧する。このため押圧流体は各塗料を塗料カートリッジ１０の外に送出する。全体として押圧流体及び押圧流体経路は塗料カートリッジ１０における塗料の充填送出を制御する。

［充填装置］
図３は塗料カートリッジ１０に充填装置６０が接続し、静電塗装装置が第１塗料袋１１に第１塗料１の充填を行っている状態を表す。充填装置６０は塗料カートリッジ１０と接続可能であり、かつ着脱自在である。充填装置６０はカラーチェンジバルブ７０及び配管部８０を備える。

配管部８０は主経路８１、副経路８３、排出経路８４、複数の充填用エア経路、及び押圧流体流路６７を有する。本実施の形態では配管部８０は、複数の充填用エア経路として、第１充填用エア経路８７、第２充填用エア経路８８を有する。カラーチェンジバルブ７０は接続部７１〜７５、合流部７６、弁部７７を備える。

主経路８１はカラーチェンジバルブ７０と接続し、さらに共通経路３１と接続可能である。充填装置６０が塗料カートリッジ１０と接続すると、主経路８１はカラーチェンジバルブ７０より受けた各塗料を共通経路３１に送る。

主経路８１はさらに副経路８３と接続可能である。主経路８１はカラーチェンジバルブ７０より受けた洗浄剤を副経路８３に送る。主経路８１はさらに排出経路８４と接続可能である。充填装置６０が塗料カートリッジ１０と接続すると、主経路８１は共通経路３１より受けた洗浄剤を排出経路８４に送る。

なお主経路８１上には、副経路８３との接続部位及び排出経路８４との接続部位並びにこれらの接続部位と接続部位の間にバルブを設けてもよい。副経路８３との接続部位及び排出経路８４との接続部位のバルブは、主経路８１を塗料が通過する際には閉じ、かつ洗浄剤が通過する際には開く。

副経路８３との接続部位及び排出経路８４との接続部位の間のバルブは、主経路８１を塗料が主経路８１を通過する際には開く。かかるバルブは主経路８１を洗浄剤が通過する際には閉じる。

主経路８１は共通経路３１への複数の塗料の送出及び共通経路３１からの使用済み洗浄剤の受け入れを行う。主経路８１は共通経路３１が複数の塗料を各塗料袋に分配する機能を補完する。

副経路８３は主経路８１と接続し、さらに洗浄回路３３と接続可能である。充填装置６０が塗料カートリッジ１０と接続すると、副経路８３は主経路８１より受けた洗浄剤を洗浄回路３３に送る。

副経路８３は洗浄回路３３への洗浄剤の送出を行う。副経路８３は洗浄回路３３が共通経路３１を洗浄する機能を補完する。また、副経路８３が主経路８１と接続することで、洗浄剤は主経路８１のカラーチェンジバルブ７０側及びカラーチェンジバルブ７０に残留した塗料を洗い流すことができる。

排出経路８４は主経路８１から分岐し、不図示のダンプ経路と接続可能である。排出経路８４は主経路８１より受けた洗浄剤をダンプ経路に送る。すなわち排出経路８４は洗浄回路３３を通過する流体を排出する。

排出経路８４は主経路８１からの使用済み洗浄剤の受け入れを行う。排出経路８４は主経路８１が共通経路３１の洗浄を補助する機能を補完する。また、排出経路８４が主経路８１と接続することで、洗浄剤は主経路８１の塗料カートリッジ１０の取り付け面側に残留した塗料を洗い流すことができる。

各充填用エア経路はそれぞれ各パイロットエア経路と一対一の関係で接続可能である。第１充填用エア経路８７は不図示の給気装置と接続し、さらに第１パイロットエア経路３７と接続可能である。充填装置６０が塗料カートリッジ１０と接続すると、第１充填用エア経路８７は給気装置より受けたエアＯＮ又はＯＦＦの入力を第１パイロットエア経路３７に伝達する。

第２充填用エア経路８８は不図示の給気装置と接続し、さらに第２パイロットエア経路３８と接続可能である。充填装置６０が塗料カートリッジ１０と接続すると、第２充填用エア経路８８は給気装置より受けたエアＯＮ又はＯＦＦの入力を第２パイロットエア経路３８に伝達する。充填用エア経路は、塗料カートリッジ１０の各バルブが行う、所定の塗料を充填すべき塗料容器の切り替えを補助する。

押圧流体流路６７は不図示の押圧流体溜めに接続し、押圧流体経路１７と接続可能である。充填装置６０が塗料カートリッジ１０と接続すると、押圧流体流路６７は押圧流体経路１７より受けた押圧流体を押圧流体溜めに送る。押圧流体流路６７は押圧流体経路１７によるカプセル２０からの押圧流体の排出を補助する。

接続部７１〜７５はそれぞれ、第１タンク６１、第２タンク６２、及びその他のタンク６３〜６５と接続する。接続部７１〜７５はさらに弁部７７と接続する。接続部７１は第１タンク６１より受けた第１塗料１を弁部７７に送る。接続部７２は第２タンク６２より受けた第２塗料２を弁部７７に送る。接続部７３〜７５はそれぞれ、その他のタンク６３〜６５より受けたその他の塗料を弁部７７に送る。

合流部７６は不図示の有機溶媒タンク及びエアータンク並びに弁部７７と接続する。後述する図４に示すように、合流部７６は有機溶媒タンクより受けた有機溶媒を洗浄剤として弁部７７に送る。合流部７６はさらにエアータンクより受けたエアーを弁部７７に送る。洗浄力の観点から有機溶媒としてはシンナーが好ましい。

［塗料充填動作］
図３〜６を参照して、塗料充填動作を説明する。図４に示すように、塗料カートリッジ１０が充填装置６０と接続すると、充填装置６０は、洗浄回路３３を通じて洗浄剤を供給し、共通経路３１を洗浄する工程を開始する。ここで上述の有機溶媒タンク及びエアータンクが洗浄剤を送り出す圧力を供給してもよい。

合流部７６は洗浄剤及びエアーを弁部７７に送る。カラーチェンジバルブ７０は弁部７７を通じて、配管部８０の主経路８１及び副経路８３に洗浄剤を送る。配管部８０は、カラーチェンジバルブ７０から受けた洗浄剤を塗料カートリッジ１０の洗浄回路３３に送る。洗浄回路３３は充填装置６０から受けた洗浄剤を共通経路３１へ送る。

洗浄剤はチャッキ弁３２を開放し、洗浄回路３３から共通経路３１に進む。洗浄剤は共通経路３１内の残留塗料を洗浄する。塗料カートリッジ１０の各バルブは閉じているため、洗浄剤は各個別経路に進入しない。

共通経路３１は、洗浄回路３３から洗浄剤を受けた後、使用済みの洗浄剤を充填装置６０の主経路８１に返却する。チャッキ弁３２は、使用済みの洗浄剤が洗浄回路３３に向かって逆流することを防止する。

主経路８１は、共通経路３１から受けた洗浄剤を排出経路８４に送る。最終的に配管部８０は、塗料カートリッジ１０から受けた使用済み洗浄剤を主経路８１及び排出経路８４通じて不図示のダンプ経路に排出する。

次に、図３に示すように充填装置６０は、カラーチェンジバルブ７０を通じて第１塗料１を選択的に塗料カートリッジに送る。静電塗装システム内では、塗料カートリッジ１０中の一のバルブが、共通経路３１及び一の塗料容器の間の管路を開放する。上述のとおり塗料カートリッジ中の各バルブは、充填装置６０中の充填用エア経路により制御される。

ここで上記一の塗料容器を、第１塗料１を充填する第１塗料袋１１とする。この場合、充填装置６０は一のバルブとして第１バルブ１３を選択する。給気装置は第１充填用エア経路８７及び第１パイロットエア経路３７を通じて、パイロットエアの圧力５１を伝達し第１バルブ１３を開放する（エアＯＮ）。

充填装置６０は一のバルブを解放することで、共通経路３１を通じて、一の塗料容器に、一の塗料を充填する工程を開始する。第１塗料１は第１タンク６１、カラーチェンジバルブ７０、主経路８１、共通経路３１、第１バルブ１３及び第１経路１５を通じて、第１塗料袋１１に進む。

塗料の注入が進み第１塗料袋１１が膨らむと、押圧流体経路１７及び押圧流体流路６７を通じて、押圧流体が流出方向５３に沿ってカプセル２０から流出する。押圧流体はカプセル２０の内空間に予め充填されている。

第２バルブ１４は閉じているので、第１塗料１が第２経路１６に流入することは防止される。またチャッキ弁３２があるので、第１塗料１が洗浄回路３３に流入することは防止される。

塗料の注入が進み第１塗料袋１１が膨らむと、やがてカプセル２０の内壁及び仕切り部材１９の壁面に押し当たる。このとき、第１塗料袋１１は所定量の第１塗料１を蓄え終わり、かつ膨らむのを止める。充填装置６０は第１塗料１の充填を終える。

仕切り部材１９は第１塗料袋１１が第２塗料袋１２を押し潰す力を遮断する。このため第２塗料袋１２は第１塗料１の充填中も充填終了後も、第１塗料袋１１からほとんど力学的な影響を受けることがない。

充填装置６０はタイマーに基づいて第１塗料１の充填を終えてもよい。タイマーは充填開始から所定時間を経過したのち、第１塗料１の充填経路中のいずれかにおいて管路を閉鎖してもよい。

塗料袋が蓄えようとする塗料の体積は、塗料袋自身の最大容量に制限され、又は規定される。かかる体積はカプセル２０の内壁及び仕切り部材１９の壁面によっても制限され、又は規定される。タイマーは、充填される塗料の体積が、かかる制限される体積に達しなくとも塗料の充填を停止することが出来る。

充填装置６０が所定量の第１塗料１を注入し終えると、一のバルブが、共通経路及び一の塗料容器の間の管路を閉鎖する工程を実行する。給気装置は第１充填用エア経路８７及び第１パイロットエア経路３７を通じて、パイロットエアの押圧の解消を伝達し第１バルブ１３を閉鎖する（エアＯＦＦ）。このため第１塗料１の充填は終了する。

次に図４に示すように、充填装置６０は再び洗浄回路３３を通じて洗浄剤を供給し、共通経路３１を再度洗浄する工程を実行する。かかる工程により、充填装置６０は共通経路３１に残った第１塗料１を除去し、第２塗料２に混入することを防止する。

図５に示すように、充填装置６０は他のバルブが、共通経路及び他の塗料容器の間の管路を開放する工程を実行する。ここで他の塗料容器を、第２塗料２を充填する第２塗料袋１２とする。

この場合、充填装置６０は他のバルブとして第２バルブ１４を選択する。給気装置は第２充填用エア経路８８及び第２パイロットエア経路３８を通じて、パイロットエアの圧力５２を伝達し第２バルブ１４を開放する（エアＯＮ）。

充填装置６０は他のバルブを解放することで、共通経路３１を通じて、他の塗料容器に、他の塗料を充填する工程を実行する。第２塗料２は第２タンク６２、カラーチェンジバルブ７０、主経路８１、共通経路３１、第２バルブ１４及び第２経路１６を通じて、第２塗料袋１２に進む。塗料の注入が進み第２塗料袋１２が膨らむと、押圧流体経路１７及び押圧流体流路６７を通じて、押圧流体が流出方向５３に沿ってカプセル２０から流出する。

第１バルブ１３は閉じているので、第２塗料２が第１経路１５に流入することは防止される。またチャッキ弁３２があるので、第２塗料２が洗浄回路３３に流入することは防止される。

塗料の注入が進み第２塗料袋１２が膨らむと、やがてカプセル２０の内壁及び仕切り部材１９の壁面に押し当たる。このとき、第２塗料袋１２は所定量の第２塗料２を蓄え終わり、かつ膨らむのを止める。充填装置６０は第２塗料２の充填を終える。

仕切り部材１９は第２塗料袋１２が第１塗料袋１１を押し潰す力を遮断する。このため第１塗料袋１１は第２塗料２の充填中も充填終了後も、第２塗料袋１２からほとんど力学的な影響を受けることがない。

充填装置６０はタイマーに基づいて第２塗料２の充填を終えてもよい。タイマーは充填開始から所定時間を経過したのち、塗料２の充填経路中のいずれかにおいて管路を閉鎖してもよい。

充填装置６０が所定量の第２塗料２を注入し終えると。他のバルブが、共通経路及び他の塗料容器の間の管路を閉鎖する工程を開始する。給気装置は第２充填用エア経路８８及び第２パイロットエア経路３８を通じて、パイロットエアの押圧の解消を伝達し第２バルブ１４を閉鎖する（エアＯＦＦ）。

なお、上記の塗料充填動作では塗料を、第１塗料袋１１から第２塗料袋１２の順に充填する例を示した。しかしながら、本実施の形態では、塗料容器、塗料袋の順番は限定されない。このため、第２塗料袋１２から第１塗料袋１１の順に塗料を充填してもよい。

［塗料カートリッジの交換］
図６は、塗料カートリッジの交換が行われる原点における、充填装置６０及びロボット９８の一部を示す。ロボット９８は洗浄用流体回収ホッパー１１０を作業の原点として利用する。

まず塗装機９０を備えるロボット９８は洗浄用流体回収ホッパー１１０に到着する。使用済みの塗料カートリッジ１０は塗装機９０から脱離する。カートリッジ移載用ロボット１３０は使用済みの塗料カートリッジ１０を仮置き台１２０上に置く。仮置き台１２０はカートリッジ移載用ロボット１３０から使用済みの塗料カートリッジ１０を受け取る。

仮置き台１２０に置かれた使用済みの塗料カートリッジ１０は充填装置６０に装着される。充填装置６０は使用済みの塗料カートリッジ１０を洗浄する。洗浄された空の塗料カートリッジ１０はストッカー１４０に戻される。

ストッカー１４０はモーター１４１を備える回転式のカートリッジストッカーである。ストッカー１４０は塗料が空の塗料カートリッジ１０を保管する。空の塗料カートリッジ１０はストッカー１４０から充填装置６０に移される。かかる空の塗料カートリッジ１０は充填装置６０に装着される。

充填装置６０は空の塗料カートリッジ１０に塗料を充填する。カートリッジ移載用ロボット１３０は充填装置６０から塗料充填済みの塗料カートリッジ１０を受け取り、塗装機９０にこれを渡す。

塗装機９０はカートリッジ移載用ロボット１３０から塗料充填済みの塗料カートリッジ１０を受け取る。塗料充填済みの塗料カートリッジ１０は塗装機９０に装着される。その後、ロボット９８は、塗装機９０を原点から塗装位置へ移動する。

［塗装機］
図７は塗料カートリッジ１０を塗装機９０に接続し、第１塗料袋１１から第１塗料１の送出を行っている状態を表す。塗装機９０は送出路９１、複数の塗装用エア経路、回転霧化頭９４、及び押圧流体流路９５を有する。本実施の形態では塗装機９０は、複数の塗装用エア経路として、第１塗装用エア経路９２、第２塗装用エア経路９３を有する。

図８は装着前の状態を示しており、塗装機９０には塗料カートリッジ１０を接続可能であり、かつ着脱自在である。塗料カートリッジ１０と接続した塗装機９０は図９に示すロボット９８の先端に位置する。ロボット９８は関節部又は回転部を有している。このためロボット９８は車体１００の周囲の任意の場所に塗装機９０を配置する。

また、ロボット９８は任意の向きに塗装機９０のノズル又はベルカップの向きを変えることができる。ロボット９８は、塗装機９０及び塗料カートリッジ１０を、塗装すべき車体１００と不図示の充填装置の間で、所定のプログラムに従い自動で往復させることができる。

送出路９１は回転霧化頭９４と接続し、さらに共通経路３１と接続可能である。塗装機９０が塗料カートリッジ１０と接続すると、送出路９１は共通経路３１より受けた各塗料を回転霧化頭９４に送る。回転霧化頭９４は図９に示すように車体１００に対し各塗料を噴霧する。各塗料は静電作用により車体１００に定着する。

各塗装用エア経路はそれぞれ各パイロットエア経路と一対一の関係で接続可能である。第１塗装用エア経路９２は不図示の給気装置と接続し、さらに第１パイロットエア経路３７と接続可能である。塗装機９０が塗料カートリッジ１０と接続すると、第１塗装用エア経路９２は給気装置より受けたエアＯＮ又はＯＦＦの入力を第１パイロットエア経路３７に伝達する。

第２塗装用エア経路９３は不図示の給気装置と接続し、さらに第２パイロットエア経路３８と接続可能である。塗装機９０が塗料カートリッジ１０と接続すると、第２塗装用エア経路９３は給気装置より受けたエアＯＮ又はＯＦＦの入力を第２パイロットエア経路３８に伝達する。塗装用エア経路は、塗料カートリッジ１０の各バルブが行う、所定の塗料を有し、かつこれを送出すべき塗料容器の切り替えを補助する。

押圧流体流路９５は不図示の押圧流体ポンプと接続し、さらに不図示の押圧流体経路１８と接続可能である。塗装機９０が塗料カートリッジ１０と接続すると、押圧流体流路９５は押圧流体ポンプより受けた押圧流体を押圧流体経路１８に送る。押圧流体流路９５は押圧流体経路１８によるカプセル２０への押圧流体の注入を補助する。

［塗装動作］
図７に示すように、静電塗装装置は、一のバルブが、共通経路３１及び一の塗料容器の間の管路を開放する工程を実行する。ここで一の塗料容器を、第１塗料１を充填する第１塗料袋１１とする。

この場合、静電塗装装置は一のバルブとして第１バルブ１３を選択する。給気装置は第１塗装用エア経路９２及び第１パイロットエア経路３７を通じて、パイロットエアの圧力５５を伝達し第１バルブ１３を開放する（エアＯＮ）。

次に静電塗装装置は、一の塗料容器から、一の塗料を送出し、自動車の車体、その他の塗装対象物に一の塗装層を形成する工程を実行する。押圧流体経路１８及び押圧流体流路９５を通じて、押圧流体が流入方向５４に沿ってカプセル２０に流入する。押圧流体の流入に伴い、第１塗料袋は押圧流体の圧力を受けて収縮する。

このため、第１塗料袋１１は第１塗料１を第１経路１５へ押し出す。第１塗料１は第１塗料袋１１、第１経路１５、第１バルブ１３、共通経路３１、及び送出路９１を通って、回転霧化頭９４に進み、第１塗料１を車体１００に対して噴霧する。噴霧する際、回転霧化頭９４は第１塗料１に電荷を与える。電荷を帯びた第１塗料１の霧は、逆の電荷を帯びた自動車の車体、その他の塗装対象物に付着する。

第２バルブ１４は閉じているので、第１塗料１が第２経路１６に流入することは防止される。またチャッキ弁３２があるので、第１塗料１が洗浄回路３３に流入することは防止される。

静電塗装装置が所定量の第１塗料１を送出し終えると、一のバルブが、共通経路及び一の塗料容器の間の管路を閉鎖する工程を実行する。給気装置は第１塗装用エア経路９２及び第１パイロットエア経路３７を通じて、パイロットエアの押圧の解消を伝達し第１バルブ１３を閉鎖する（エアＯＦＦ）。このため第１塗料１の送出は終了する。また、第１塗料袋１１が空になった場合も第１塗料１の送出が終了する。

静電塗装装置は他のバルブが、共通経路３１及び他の塗料容器の間の管路を開放する工程を実行する。静電塗装装置はさらに他の塗料容器から、他の塗料を送出し、他の塗料が噴霧される寸吹きを行い、その後、一の塗装層の上に、他の塗装層を形成する工程を実行する。

第２塗料２は第１塗料１と同様の手順で、第２塗料袋１２から回転霧化頭９４に進む。噴霧された第２塗料２は第１塗料１が車体１００上に成した塗装層の上に新たな塗装層を形成する。

なお、上記の塗装動作では塗料を、第１塗料１から第２塗料２の順に塗装する例を示したが、塗料の順番は限定されない。

［課題及び効果の説明］
自動車等の製造工程で２色２層塗り塗色を行うことで、自動車等の塗装面の美観や耐候性が向上する。しかしながら、例えば従来のカートリッジシステムは、１つのカートリッジに対して１色の塗料しか充填できない場合がある。

このため、塗装の作業途中で１色ごとにカートリッジを交換し塗布することが必要である。別の観点で言えば、１色１層塗りよりも、カートリッジの交換作業を１回多く行わなければならないため作業時間が増大する。

図１０に示すように、本実施の形態の静電塗装装置又は静電塗装方法を用いずに１工程２色２層塗りを行う場合、下記の工程を必要とする。まず、原点となる洗浄用流体回収ホッパーにて、ロボットが第１塗料を有する塗料カートリッジを、ロボットの有する塗装機に装着する（ステップＳ１）。次にロボットが第１塗料の塗布（ワーク塗布）を行う（ステップＳ２）。次にロボットが原点に帰還する（ステップＳ３）。

ロボットは塗料カートリッジを取り外し、第２塗料を有する新たな塗料カートリッジを塗装機に装着する（ステップＳ４）。次にロボットが第２塗料の塗布（ワーク塗布）を行う（ステップＳ５）。次にロボットが原点に帰還する（ステップＳ６）。次にロボットは塗料カートリッジを取り外し、第２塗料を有する塗料カートリッジを塗装機に装着する準備をする（ステップＳ７）。このように多くの作業が発生するため、自動化されていても時間がかかる。

発明者らは上述のとおり２色２層塗り塗色においてもベース１工程化を進めることで工程短縮を実現できることを見出した。本実施の形態の静電塗装装置は、カートリッジが複数の塗色の塗料を有し、かつ塗装工程の途中で塗料又は色の切り替えができるものである。

このため、本実施の形態の静電塗装装置又は静電塗装方法によれば塗装の作業途中でカートリッジの交換を行わなくても２色２層塗りをすることができる。かかる静電塗装装置又は静電塗装方法を用いることで、２色２層塗りを行いながら、製造効率を高めることができる。

図１１に示すように、本実施の形態の静電塗装装置を用いて１工程２色２層塗りを行う場合、下記の工程を必要とする。まず、原点にて、ロボットが第１塗料及び第２塗料を有する塗料カートリッジを、該ロボットの有する塗装機に装着する（ステップＳ１１）。次にロボットが第１塗料の塗布（ワーク塗布）を行う（ステップＳ１２）。

次にロボットは原点に帰還することなく、第２塗料の塗布（ワーク塗布）を行う（ステップＳ１３）。次にロボットが原点に帰還する（ステップＳ１４）。次にロボットは塗料カートリッジを取り外し、新たな塗料カートリッジを塗装機に装着する準備をする（ステップＳ１５）。

ロボットによる作業の場合は、ロボットがカートリッジを交換するためのロボット原位置まで一旦戻る必要がなくなる。ロボットは塗布すべき対象の位置で、塗料又は色の切り替えを行う。このため一度の動作で２色２層塗りを実行可能なので塗装時間が短縮できる。

２．第２の実施の形態
以下において、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。また、第１の実施形態と同等の構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［本実施の形態が解決しようとする課題］
２色２層塗りにおいて各層の膜厚比率の異なるものとしたい場合がある。例えば、最初に塗布する層と、後に塗布する層の膜厚比率を１：１〜１：４とすることが想定される。このとき、膜厚の厚い層を塗装する際に、カートリッジ内の塗料が足りなくなる可能性がある。かかる場合、塗料を再充填する必要が生じるので、全体の作業効率が低下する。

上記の問題は仕切り部材によって、塗料容器内に保持する塗料の量を規定している場合にも生じる。膜厚比率が偏っていると、厚い層に必要な塗料の充填量が大きくなる。そして、仕切り部材があるため、塗料容器に充填可能な最大量がこれに満たない場合がある。

ここで塗料カートリッジを大きくすることは、解決方法の一つである。かかる場合、塗料容器を、必要な体積の塗料を充填するのに十分な大きさにすることができる。しかしながら、かかる方法は、装置の大型化又は重量増加を招くため好ましくない。

［塗料カートリッジ］
図１２，１３に示すように、本実施の形態では、塗料カートリッジ１０（図１、２）に代えて、塗料カートリッジ１６０を備える。

塗料カートリッジ１６０はカプセル２０、仕切り部材１６９、及び複数の塗料袋を備える。仕切り部材１６９はカプセル２０中で偏心して取り付けられている。塗料袋は塗料容器に相当する。塗料袋はそれぞれ最大容積が異なることが好ましい。

カプセル２０が３又は４以上の塗料袋を備える場合は、一部の塗料袋の間は同一の容積を有していてもよい。また、全ての塗料袋の間で、互いに、最大容積が異なっていてもよい。

カプセル２０は複数の塗料袋と仕切り部材１６９を収容する。仕切り部材１６９は、隣り合う各塗料袋の間に位置する。仕切り部材１６９は、複数の塗料袋の位置する区画を仕切って、分離する。仕切り部材１６９にて仕切られた塗料袋はそれぞれ最大容積が異なる。

本実施の形態では塗料カートリッジ１６０は塗料袋１６１及び塗料袋１６２を有する。仕切り部材１６９は、カプセル２０の中の空間を、体積が異なる複数の領域に区分けする。塗料袋１６１及び塗料袋１６２の最大容積は仕切り部材１６９で仕切られた空間に実質的に比例するようにあらかじめ規定することが出来る。

膨らんだ後の塗料袋１６１及び塗料袋１６２の形状は所定の形状に類似するようにあらかじめ規定することが出来る。かかる形状は仕切り部材１６９で仕切られたカプセル２０内の空間の形状に類似するように規定できる。

かかる形状は膨らんだ後の塗料袋１６１及び塗料袋１６２と仕切り部材１６９の壁面及びカプセル２０の内壁が貼り付いて剥がれなくならない程度に密接できるものであることが好ましい。

本実施の形態では、カプセル２０内で塗料袋１６１及び塗料袋１６２が所定の限界まで膨らむ。所定の限界を定める一要因は、仕切り部材１６９で仕切られたカプセル２０内の空間の大きさ又は体積である。

好ましい態様においてカプセル２０及び仕切り部材１６９は別の部材である。この場合仕切り部材１６９のカプセル２０内の位置又はその形状を自由に、又は任意に変更することができる。このため、カートリッジ１６０内における塗料袋１６１及び塗料袋１６２の容積の比率を自由に変更できる。このため塗料袋１６１及び塗料袋１６２に蓄えられる塗料の量を変更することが出来る。

例えば図１２に示すように、仕切り部材１６９の接続部２５側の壁面を接続部２５から遠ざけるように配置してもよい。このとき接続部２５の位置する側の空間は大きくなる。このため、塗料袋の１６１は第１塗料袋１１（第１の実施の形態）に比べ、より大きく膨らむことが出来る。したがって、塗料袋１６１は第１塗料袋１１に比べ、より多くの塗料を蓄えることが出来る。このため、第１経路１５はより多くの塗料１を送出することが出来る。

また、図１３に示すように、仕切り部材１６９の接続部２６側の壁面を接続部２６から遠ざけるように配置してもよい。このとき、上記とは逆に、塗料袋１６２はより多くの塗料を蓄えることができるので、第２経路１６はより多くの第２塗料２を送出することが出来る。

仕切り部材１６９の壁面の位置を変更する方法は特に制限されない。一例として、図１２，１３のようにいずれかの接続部に近い方に、仕切り部材１６９の位置を偏心させる方法がある。

また仕切り部材１６９は、広い空間を得たい側に、凹面を有する形状としてもよい。かかる凹面の形状は、湾曲形状でも、折れ曲がり形状、窪み形状でもよい。かかる形状は、塗料を蓄えた塗料袋の圧力によって変形や破壊を仕切り部材１６９に生じないものであれば、特に制限されない。

かかる充填圧力はしばしば０．４〜０．８ＭＰａに達する。例えば受圧面積を考慮すると８ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を受けることで１５００ｋｇｆの力を受ける場合を想定できる。このため、例えば湾曲形状は仕切り部材１６９の強度を高めるため好ましい。

かかる凹面は図中の上下方向と平行でもよい。ここでカプセル２０が制御部３０に接する開口を有する円筒部分、又は楕円筒部分を有するものを想定する。かかる場合、仕切り部材１６９の凹面はかかる円筒部分又は楕円筒部分の中心軸と平行であってもよい。

また、カプセル２０が円筒部分を有するものであれば、仕切り部材１６９において、カプセル２０の内壁と接する辺の間の間隔は、円筒部分の内径と実質的に同一でもよい。また、カプセル２０が楕円筒部分を有するものであれば、仕切り部材１６９において、カプセル２０の内壁と接する辺の間の間隔は、楕円筒部分の短径又は長径と実質的に同一でもよい。

上記構成では、仕切り部材１６９は、カプセル２０内で動いて、いずれかの塗料袋に近付いたり、遠ざかったりすることがない。すなわち図１２，１３において、仕切り部材１６９は、カプセル２０内で横ずれしにくい又は横ずれしない。このため、仕切り部材１６９は、塗料袋１６１及び１６２が、それぞれ所定の量の第１塗料１又は第２塗料２を蓄えることを妨げない。

［塗料充填動作及び塗装動作］
本実施の形態においては、２以上の各塗料容器に対し、色又は組成の異なる各塗料を、それぞれ異なる量で充填する。このため、上記充填装置を用いることが好ましい。以下、上記充填装置を用いる例を説明する。

図１２，３に示すように塗料カートリッジ１６０中で、塗料袋と、カプセル２０と、押圧流体と、押圧流体経路と、を用いる。仕切り部材１６９は、カプセル２０の中の空間を、体積が異なる複数の空間に区分けする。ここで、各塗料袋への各塗料の充填量を予め定めておく。各塗料を充填した後、第１の実施の形態と同様に塗料を塗装する。

［本実施の形態の効果］
膜厚の厚い層を塗装する際に、カートリッジ内の塗料が足りなくなる場合を減らせる。かかる場合、塗料を再充填は必要がない。このため本実施の形態の静電塗装装置又は塗装方法は、作業時間の短縮と、全体の作業効率の向上に貢献する。また、本実施の形態では、塗料の充填量を仕切り部材の位置又は形状によって決めることが出来る。

上記の特徴により、特別の制御装置がなくとも、塗料容器間の容積の比率を制御することが出来る。換言すれば、特別の制御装置がなくとも、第１塗料１及び第２塗料２の充填比率を変更することが出来る。

３．第３の実施の形態
以下において、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。以下、第１及び第２の実施形態と同等の構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［本実施の形態が解決しようとする課題］
課題は第２の実施の形態と同様である。第２の実施の形態で仕切り部材１６９の位置又は形状によって、各塗料容器への塗料の充填量を規定した。

上記の場合、塗料容器間の容積の比率を所望の比率とするには、適切な形状、又は位置関係を有する仕切り部材１６９及びカプセル２０が必要である。これらが適切な形状、又は位置関係を有していない場合、各塗料の充填量を特別に制御することが難しい。

［本実施の形態の概要及び効果］
図１２，１３を用いて本実施の形態にかかる静電塗装システムを説明する。該静電塗装システムは、塗料カートリッジ１１０と着脱自在な充填装置（全体は不図示）をさらに備える。かかる充填装置は直接又は間接に流量計１５８、１５９若しくは１８２と接続するか、又は流量計を有する。

本実施の形態においては、２以上の各塗料容器に対し、各塗料を、それぞれ異なる量で充填することができる。本実施の形態では仕切り部材１６９及びカプセル２０の形状、又は位置関係に依拠せずとも各塗料の充填量を特別に制御することができる。

塗料袋が蓄えようとする塗料の体積は、塗料袋自身の最大容量に制限され、又は規定される。かかる体積はカプセル２０の内壁及び仕切り部材１９の壁面によっても制限され、又は規定される。本実施の形態では、充填される塗料の体積が、かかる制限又は規定される体積に達しなくとも塗料の充填を停止することが出来る。

また、第２の実施の形態同様、膜厚の厚い層を塗装する際に、カートリッジ内の塗料が足りなくなる場合を減らせる。かかる場合、塗料の再充填は必要がない。このため本実施の形態の静電塗装装置又は塗装方法は、作業時間の短縮と、全体の作業効率の向上に貢献する。

［態様１にかかる静電塗装システム］
まず図１２を用いて態様１を説明する。本実施の形態の一態様では、静電塗装システムは、塗料カートリッジ１６０と着脱自在な充填装置（不図示）をさらに備える。充填装置は共通経路３１と接続可能な主経路１５１を有する。主経路１５１は、カラーチェンジバルブ１７０と接続する。

カラーチェンジバルブ１７０は、複数の流量計と接続する。カラーチェンジバルブ１７０は接続部１７１〜１７６を有する。接続部１７１は管路１５３と接続する。管路１５３は流量計１５８と接続する。流量計１５８は管路１５４と接続する。管路１５４は不図示の塗料タンクに接続する。

接続部１７２は管路１５５と接続する。管路１５５は流量計１５９と接続する。流量計１５９は管路１５６と接続する。管路１５６は不図示の塗料タンクに接続する。接続部１７３〜１７６が同様に流量計と接続していてもよい。本態様では、複数の流量計は、それぞれ異なる塗料を有するタンクに接続する。

カラーチェンジバルブ１７０はエア接続部１６５と、洗浄剤接続部１６６とを備える。カラーチェンジバルブ１７０はエアをエア接続部１６５から受ける。カラーチェンジバルブ１７０は洗浄液を洗浄剤接続部１６６から受ける。

［態様１にかかる塗料充填動作］
塗料の充填に際しては、上述のように塗料カートリッジ１６０と接続した充填装置中で、主経路１５１を用いる。カラーチェンジバルブ１７０及び主経路１５１を経由して共通経路３１に各塗料を順に送る。異なる色の塗料がカラーチェンジバルブ１７０へ流入する。

第１塗料１は塗料タンク、管路１５４、流量計１５８、管路１５３、カラーチェンジバルブ１７０、主経路１５１、共通経路３１、第１バルブ１３及び第１経路１５を通じて、塗料袋１６１に進む。本実施の形態では第１塗料１側の流量計１５８を用いて第１塗料１の充填量を制御する。

第２塗料２は塗料タンク、管路１５６、流量計１５９、管路１５５、カラーチェンジバルブ１７０、主経路１５１、共通経路３１、第２バルブ１４及び第２経路１６を通じて、塗料袋１６２に進む。本実施の形態では第２塗料２側の流量計１５９を用いて第２塗料２の充填量を制御する。

異なる色の塗料の各流量を測定することで、各塗料袋への各塗料の充填量を予め定めた値に制御する。なお本実施の形態では塗料袋１６１と塗料袋１６２の大きさ、最大容量は特に制限されない。一方で塗料カートリッジ１６０又はカプセル２０の容量を有効に活用するため、仕切り部材１６９を設ける位置を、第２の実施の形態と同様に偏心させてもよい。

図１２に示すように態様１では仕切り部材１６９の接続部２５側の壁面を接続部２５から遠ざけるように配置している。このため塗料カートリッジ１６０又はカプセル２０の容量を余らせることなく塗料容器間の容積の比率を変更することもできる。

［態様１の効果及び変形例］
本態様では、第１塗料１及び第２塗料２の充填比率を、仕切り部材１６９及びカプセル２０の形状、又は位置関係に依拠することなく変更できる。本態様の変形として各流量計の代わりに、ピストンで所定量の塗料を量りとり、これを主経路１５１に送ってもよい。

［態様２にかかる静電塗装システム］
次に図１３を用いて態様２を説明する。以下において、態様１と異なる点を中心に説明する。カラーチェンジバルブ１７０は、流量計と接続しなくともよい。本態様では、カラーチェンジバルブ１７０は、それぞれ異なる塗料を有するタンクに接続する。

不図示の充填装置は、管路１８１，１８３を有する押圧流体流路１６７を有する。かかる押圧流体流路１６７は塗料カートリッジ１６０の排出用の押圧流体経路１７に接続する。詳細には管路１８１が接続部２３に接続する。押圧流体はソルベントＥＤが好ましい。

充填装置の押圧流体流路１６７は、流量計１８２を有する、又は流量計１８２と接続する。図１３に示すように管路１８１は流量計１８２に接続する。流量計１８２は管路１８３に接続する。管路１８３は充填装置外に接続する。

［態様２にかかる塗料充填動作］
第１塗料１は塗料タンク、カラーチェンジバルブ１７０、主経路１５１、共通経路３１、第１バルブ１３及び第１経路１５を通じて、塗料袋１６１に進む。第１塗料１を塗料袋１６１に充填するとカプセル２０内の押圧流体が接続部２３から排出される。

第２塗料２は塗料タンク、カラーチェンジバルブ１７０、主経路１５１、共通経路３１、第２バルブ１４及び第２経路１６を通じて、塗料袋１６２に進む。第２塗料２を塗料袋１６２に充填するとカプセル２０内の押圧流体が接続部２３から排出される。

流量計１８２は流量計１８２を通過する押圧流体の体積を計測する。カラーチェンジバルブ１７０は流量計１８２を通過する押圧流体の体積が所定値に達した時点で、上記第１塗料１の充填経路を遮断又は閉鎖する。カラーチェンジバルブ１７０にかわり、上記第１塗料１の充填経路上のその他のバルブが上記第１塗料１の充填経路を遮断又は閉鎖してもよい。

［態様２の効果及び変形例］
本態様では流量計１８２を用いて第１塗料１及び第２塗料２の充填量を制御する。したがって、塗料ごとに流量計が必要な態様１と異なり、流量計一つで、各塗料の充填量を制御できる。

本態様では、第１塗料１及び第２塗料２の充填比率を、仕切り部材１６９及びカプセル２０の形状、又は位置関係に依拠することなく変更できる。本態様の変形として流量計１８２を押圧流体経路１７に設けてもよい。

４．実施の形態の変形
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本実施の形態では２色２層塗り塗色を例として説明した。一方、塗料カートリッジが蓄えた塗料を、別個の塗装対象物に吹き付けて１色１層塗りを２回おこなってもよい。

また、塗料カートリッジ内に塗料容器、個別経路、及びバルブ並びにこれらを動作させるのに必要な部材をそれぞれ３つずつ設けてもよい。かかる方法により、３色３層塗りをすることもできる。また塗料容器、個別経路、バルブ及びその他の必要な部材をさらに増やすことで、多色多層塗り塗色をすることができる。

複数色を複数層にわたって塗装する場合、各層の膜厚に応じて、塗料使用量が異なる。この場合、各塗料の充填量を変更することで、再充填をすることなく、連続して各色の塗装を行うことが出来る。

充填量の変更は第２の実施の形態にならい、仕切り部材の位置・形状の変更により各塗料の充填量を変更してもよい。また第３の実施の形態にならい、流量計の塗料の充填経路や押圧流体経路に設置することで各塗料の充填量を変更してもよい。

上記実施の形態ではバルブを設けたが、管路の開閉を行うことができれば、バルブでなくともよい。例えば個別経路をゴム管等の柔軟性のある素材で形成し、これを挟むピンやクランプで管路を開閉してもよい。また本実施の形態では洗浄回路への逆流を防止するためチャッキ弁を設けたが、開閉を制御可能な洗浄回路用のバルブ等を別途設けてもよい。

上記実施の形態では塗料容器を塗料袋としたが、押圧流体による圧力を塗料に伝えられ、保持している塗料の量に応じて容積が変化する容器であれば、形状や材料は特に制限されない。

また、複数の塗料の混合を防止するため、塗料の充填又は送出に用いる経路以外への塗料の漏れのない閉じた容器であることが好ましい。例えば塗料容器をピストン及びシリンダで構成してもよい。また、塗料袋の口をシリンダと結合して塗料容器としてもよい。

上記実施の形態の塗料カートリッジは塗料袋を収容するため、共通のカプセルを有するが、塗料袋毎にカプセルを有してもよい。塗料カートリッジが塗料ごとにカプセルを有する際は、カプセルごとに、一又は複数の押圧流体経路を有してもよい。また、塗料カートリッジは仕切り部材を有する代わりに、各塗料袋のカプセル内での位置を固定するアンカーを有することができる。

本実施の形態では、充填装置中で副経路が主経路と接続するが、副経路は主経路と独立して洗浄剤を受けるものであってもよい。また、洗浄回路を共通回路や主経路を介さず排出経路と直接接続し、洗浄剤が主経路、共通経路、洗浄回路、排出経路の順に進んでもよい。

このような場合には副経路を備えないものとすることができる。この場合、塗料カートリッジの中で、実施の形態とは逆方向に洗浄剤が進むので、チャッキ弁は前述のとおり、開閉を制御可能なバルブであることが好ましい。

本実施の形態では制御部が注入用と排出用の押圧流体経路を有するが、さらに多くの押圧流体経路を有してもよい。また制御部は押圧流体経路を一つ有してもよい良い。かかる場合には、一の押圧流体経路と接続可能な、充填装置の押圧流体流路も押圧流体ポンプと接続することが好ましい。また、押圧流体ポンプは流入及び流出の両方を制御するものであることが好ましい。

静電塗装装置は各塗料容器内に充填した塗料を使い切らなくともよい。静電塗装装置は塗料ごとに、塗装に用いる量と、用いない量を調節することが出来る。ただし塗料容器内に塗料を残すことは、連続する作業工程において作業効率の低下につながりやすい。このため、第２、第３の実施の形態に示したように各塗料の充填量を制御することが好ましい。

本実施の形態では、自動車の車体を例にして静電塗装装置及び塗装方法を示したが、塗装される対象は自動車に限定されない。例えば航空機、家電製品、電気製品、事務機器、建築材料等の塗装に応用してもよい。

この出願は、２０１２年１２月２６日に出願された日本出願特願２０１２−２８３０２８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１・・・第１塗料、２・・・第２塗料、７〜８・・・塗料、９・・・ロボット、１０・・・塗料カートリッジ、１１・・・第１塗料袋、１２・・・第２塗料袋、１３・・・第１バルブ、１４・・・第２バルブ、１５・・・第１経路、１６・・・第２経路、１７・・・押圧流体経路、１８・・・押圧流体経路、１９・・・仕切り部材、２０・・・カプセル、２１・・・接続部、２３〜２６・・・接続部、３０・・・制御部、３１・・・共通経路、３２・・・チャッキ弁、３３・・・洗浄回路、３４・・・接続部、３５・・・接続部、３７・・・第１パイロットエア経路、３８・・・第２パイロットエア経路、５１〜５２・・・圧力、５３・・・流出方向、５４・・・流入方向、５５・・・圧力、６０・・・充填装置、６１・・・第１タンク、６２・・・第２タンク、６３〜６５・・・タンク、６７・・・押圧流体流路、７０・・・カラーチェンジバルブ、７１〜７５・・・接続部、７６・・・合流部、７７・・・弁部、８０・・・配管部、８１・・・主経路、８３・・・副経路、８４・・・排出経路、８７・・・第１充填用エア経路、８８・・・第２充填用エア経路、９０・・・塗装機、９１・・・送出路、９２・・・第１塗装用エア経路、９３・・・第２塗装用エア経路、９４・・・回転霧化頭、９５・・・押圧流体流路、９７・・・支持部、９８・・・塗装部、９９・・・本体、１００・・・車体、１０１〜１０４・・・塗膜、１０５・・・車体、１０６・・・塗膜、１０９・・・塗料カートリッジ、１１０・・・塗料カートリッジ、１３９〜１４０・・・塗料カートリッジ、１５１・・・主経路、１５３〜１５６・・・管路、１５８〜１５９・・・流量計、１６０・・・塗料カートリッジ、１６１〜１６２・・・塗料袋、１６５・・・エア接続部、１６６・・・洗浄剤接続部、１６７・・・押圧流体流路、１６９・・・仕切り部材、１７０・・・カラーチェンジバルブ、１７１〜１７６・・・接続部、１８１・・・管路、１８２・・・流量計、１８３・・・管路

Claims (18)

1. 複数の塗料容器と、
   塗料の色の切り替えを行うバルブと、
   前記切り替えに応じて複数の塗料が通過可能な共通経路と、
   前記共通経路を洗浄する洗浄回路と、
   を有する塗料カートリッジを、塗装機に着脱自在として構成されていることを特徴とする静電塗装装置。
2. 前記複数の塗料容器は充填される前記各塗料の量に応じて容積が変更可能である、請求項１に記載の静電塗装装置。
3. 前記塗料カートリッジは、
   前記各塗料容器に接続し、各々一の塗料が通過する、複数の個別経路と、
   前記各個別経路及び共通経路に接続する、複数の前記バルブと、をさらに有し、
   前記各バルブはこれらに接続する前記各塗料容器及び共通経路との間の管路の開閉を行う、
   請求項１又は２に記載の静電塗装装置。
4. 前記塗料カートリッジは、前記洗浄回路及び共通経路と接続し、前記共通経路から前記洗浄回路への流体の流入を妨げるチャッキ弁を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の静電塗装装置。
5. 前記塗料カートリッジは、
   塗料袋である前記塗料容器と、
   前記塗料袋を収容するカプセルと、
   前記カプセルの中かつ前記塗料袋の外にある内空間に接続する押圧流体経路と、をさらに有する、請求項１〜４のいずれかに記載の静電塗装装置。
6. 前記塗料カートリッジは、前記内空間の一つに接続する複数の前記押圧流体経路を有する、請求項５に記載の静電塗装装置。
7. 前記カプセルは、
   複数の前記塗料袋と、
   隣り合う各前記塗料袋の間に位置する仕切り部材と、を収容する、
   請求項５又は６に記載の静電塗装装置。
8. 前記仕切り部材にて仕切られた塗料袋はそれぞれ最大容積が異なる、
   請求項７に記載の静電塗装装置。
9. 前記仕切り部材は、前記カプセル内の空間を、体積が異なる複数の領域に区分けする、
   請求項７又は８に記載の静電塗装装置。
10. 前記仕切り部材は、前記カプセル内の空間を、部分的に仕切り、
    押圧流体は、前記複数の領域の間を移動可能である、
    請求項９に記載の静電塗装装置。
11. 前記塗料カートリッジと着脱自在な充填装置をさらに備え、
    前記充填装置は前記共通経路と接続可能な主経路を有し、
    前記主経路は、カラーチェンジバルブと接続し、
    前記カラーチェンジバルブは、複数の流量計と接続し、
    前記複数の流量計は、それぞれ異なる塗料を有するタンクに接続する、
    請求項１〜１０のいずれかに記載の静電塗装装置。
12. 前記塗料カートリッジと着脱自在な充填装置をさらに備え、
    前記充填装置は、排出用の前記押圧流体経路に接続する、押圧流体流路を有し、
    前記押圧流体流路は、流量計を有する、又は流量計と接続する、
    請求項５〜１０のいずれかに記載の静電塗装装置。
13. 塗料カートリッジ中で、
    複数の塗料容器に、それぞれ複数の塗料を保持し、
    かつバルブによって、前記各塗料の送出時における塗料の切り替えを行い、
    静電塗装装置中で、
    共通経路を経由して、前記切り替えに応じて前記各塗料を、前記塗料カートリッジから塗装機に送出し、
    前記静電塗装装置によって、多層塗りを行う、
    静電塗装方法。
14. 前記多層塗りは、
    保持された複数の塗料中の一の塗料を塗装した後、
    他の塗料を塗装することで行う、
    請求項１３の静電塗装方法。
15. ２以上の前記各塗料容器に対し、色又は組成の異なる各塗料を、それぞれ異なる量で充填する、
    請求項１４に記載の静電塗装方法。
16. 前記塗料カートリッジ中で、
    前記塗料容器に相当し、それぞれ最大容積が異なる複数の塗料袋と、
    前記塗料袋、及びこれらの間に位置する仕切り部材を収容するカプセルと、
    押圧流体と、
    前記カプセルの中かつ前記塗料袋の外にある内空間に接続する押圧流体経路と、を用い、
    前記仕切り部材によって、前記カプセルの中の空間を、体積が異なる複数の空間に区分けすることで、前記各塗料袋への前記各塗料の充填量を予め定めておき、
    前記押圧流体が前記内空間を満たし、
    前記押圧流体が前記塗料袋を押圧することで前記各塗料を、前記塗料カートリッジから塗装機に送出する、
    請求項１５に記載の静電塗装方法。
17. 前記塗料カートリッジと接続した充填装置中で、
    前記共通経路及びカラーチェンジバルブと接続する主経路を用い、
    前記カラーチェンジバルブ及び主経路を経由して前記共通経路に前記各塗料を送り、
    前記カラーチェンジバルブへ流入する、前記異なる色の塗料の各流量を測定することで、前記各塗料袋への前記各塗料の充填量を予め定めた値に制御する、
    請求項１５に記載の静電塗装方法。
18. 前記塗料カートリッジ中で、
    塗料袋である前記塗料容器と、
    前記塗料袋を収容するカプセルと、
    前記カプセルの中かつ前記塗料袋の外にある内空間に接続する排出用の押圧流体経路と、を用い、さらに、
    前記塗料カートリッジと接続した充填装置中で、前記排出用の押圧流体経路に接続する、押圧流体流路を用い、
    押圧流体が前記内空間を満たし、
    前記各塗料を前記各塗料袋に充填する過程で外部に排出される前記押圧流体の、前記押圧流体流路内の流量を測定して、前記各塗料袋への前記各塗料の充填量を予め定めた値に制御し、
    前記押圧流体が前記塗料袋を押圧することで前記各塗料を、前記塗料カートリッジ外に送出する、
    請求項１５に記載の静電塗装方法。

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