(57)【要約】【課題】  カートリッジのフィードチューブに付着した塗料を洗浄し、塗料カスによる塗装品質の低下、回転不良を防止する。【解決手段】  カートリッジ１１のフィードチューブ１６とカートリッジ支持部材２２のフィードチューブ挿通孔２３との間には、挿入方向の基端側から先端側に延びた環状流路２６が設けられている。カートリッジ支持部材２２には、上流側がカートリッジ支持部材２２に設けられた流通管路２５に接続されると共に、下流側が洗浄流体吐出口２９Ｃ１となって環状流路２６の基端側に開口したフィードチューブ洗浄管路２９と、カートリッジ１１の塗料室１４に塗料および洗浄流体を供給するときに、流通管路２５とフィードチューブ洗浄管路２９との間を遮断し、環状流路２６に洗浄流体を供給するときに、流通管路２５とフィードチューブ洗浄管路２９との間を連通させる管路切換弁３０とが設けられている。【選択図】図１
2020093220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料を貯えるタンク、該タンク内に可動に設けられ該タンク内を塗料が充填される塗料室と押出し液体が供給、排出される押出し液体室とに隔てた隔壁および基端側が前記タンクに取付けられ先端側が前記タンクから軸方向に延びたフィードチューブを含んで構成されたカートリッジと、
前記フィードチューブが挿通されるフィードチューブ挿通孔が軸方向に延びて設けられると共に該フィードチューブ挿通孔の挿入方向の基端側に前記カートリッジの前記タンクを支持するタンク支持部を有するカートリッジ支持部材と、
前記カートリッジの前記塗料室に接続するように前記カートリッジ支持部材に設けられ塗料および洗浄流体を流通させる流通管路と、
該流通管路に接続して設けられ塗料の充填時に塗料を前記カートリッジの前記塗料室に供給すると共に残存塗料の洗浄時に前記塗料室および前記フィードチューブ内の前記塗料供給路に洗浄流体を供給する塗料供給装置とを備えてなるカートリッジ用塗料充填装置において、
前記カートリッジの前記フィードチューブと前記カートリッジ支持部材の前記フィードチューブ挿通孔との間には、挿入方向の基端側から先端側に延びた環状流路が設けられ、
前記カートリッジ支持部材には、
上流側が前記流通管路に接続されると共に、下流側が洗浄流体吐出口となって前記環状流路の基端側に開口したフィードチューブ洗浄管路と、
前記カートリッジの前記塗料室に塗料および洗浄流体を供給するときに、前記流通管路と前記フィードチューブ洗浄管路との間を遮断し、前記環状流路に洗浄流体を供給するときに、前記流通管路と前記フィードチューブ洗浄管路との間を連通させる管路切換弁とが設けられていることを特徴とするカートリッジ用塗料充填装置。
【請求項２】
前記フィードチューブ洗浄管路の前記洗浄流体吐出口は、前記環状流路に向けて放射状に開口し、かつ前記環状流路を囲むように周方向に間隔をもって複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
【請求項３】
前記フィードチューブ洗浄管路の前記洗浄流体吐出口は、前記フィードチューブ挿通孔の軸中心を通って直径方向に延びた直線に対しオフセットされた状態で配置されていることを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
【請求項４】
前記フィードチューブ挿通孔の内周面と前記フィードチューブの外周面との少なくともいずれか一方の面には、前記環状流路で洗浄流体を螺旋状に流通させるための旋回流形成部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
【請求項５】
前記カートリッジ支持部材には、前記フィードチューブ洗浄管路の前記洗浄流体吐出口よりも前記フィードチューブ挿通孔の基端側に位置して、前記フィードチューブ挿通孔と前記フィードチューブとの間をシールする環状のシール部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
【請求項６】
前記カートリッジには、前記塗料室と前記流通管路との間に配置され、前記塗料室に塗料および洗浄流体を供給するときに、前記流通管路と前記塗料室との間を連通させ、前記環状流路に洗浄流体を供給するときに、前記流通管路と前記塗料室との間を遮断する塗料室開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
【請求項７】
前記管路切換弁と前記塗料室開閉弁とは、互いに連動することにより、前記カートリッジの前記塗料室に塗料および洗浄流体を供給するときに、前記流通管路を前記塗料室に連通させると共に前記流通管路と前記フィードチューブ洗浄管路との間を遮断し、前記環状流路に洗浄流体を供給するときに、前記流通管路と前記塗料室との間を遮断すると共に前記流通管路を前記フィードチューブ洗浄管路に連通させる３ポート２位置切換弁として構成されていることを特徴とする請求項６に記載のカートリッジ用塗料充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のボディ等の被塗物を塗装する塗装装置は、色替時に廃棄される塗料の量の削減、多くの塗色への対応、塗料に印加した高電圧のリークの防止等が望まれている。これらに対応する塗装装置としては、塗料を噴霧する塗装機に対し塗料が充填されたカートリッジを交換して取付ける構成となったカートリッジ式の塗装装置が知られている。
【０００３】
カートリッジ式の塗装装置のカートリッジは、塗料が充填されるタンク、タンク内に可動に設けられタンク内を塗料室と押出し液体室とに画成する隔壁および基端側がタンクに取付けられ先端側がタンクから軸方向に延びたフィードチューブを含んで構成されている。
【０００４】
このカートリッジは、複数色の塗料を色替して用いることができるもので、次色の塗料を充填するときには、カートリッジ用塗料充填装置の一部として当該カートリッジ用塗料充填装置に取付けられる。また、カートリッジ用塗料充填装置では、色替時にタンクとフィードチューブの内部に残存する前色塗料の洗浄が行われる。
【０００５】
カートリッジに塗料を充填するカートリッジ用塗料充填装置は、フィードチューブが挿通されるフィードチューブ挿通孔が軸方向に延びて設けられると共にフィードチューブ挿通孔の挿入方向の基端側に塗料の充填時にカートリッジのタンクを支持するタンク支持部を有するカートリッジ支持部材と、カートリッジの塗料室に接続するようにカートリッジ支持部材に設けられ塗料および洗浄流体を流通させる流通管路と、流通管路に接続して設けられ塗料の充填時に複数色の塗料の中から選択した塗料をカートリッジの塗料室に供給すると共に残存塗料の洗浄時に塗料室およびフィードチューブの塗料供給路に洗浄流体を供給する色替弁装置とを備えている。
【０００６】
カートリッジ用塗料充填装置によりカートリッジに塗料を充填する充填作業では、塗装作業終了後に、塗装用ロボットによってカートリッジが装着された塗装機がカートリッジ用塗料充填装置まで搬送される。塗装機とカートリッジがカートリッジの着脱位置に配置されると、カートリッジ搬送装置によってカートリッジが把持され、塗装機から引き抜かれる。この使用済みのカートリッジは、フィードチューブがフィードチューブ挿通孔に挿入され、タンクがタンク支持部に取付けられることでカートリッジ支持部材に装着される。
【０００７】
カートリッジがカートリッジ支持部材に装着されると、カートリッジ用塗料充填装置は、タンク内に残存した塗料を排出した後、色替弁装置から洗浄流体を供給し、タンクの塗料室とフィードチューブの塗料供給路に付着した前色塗料を洗浄する。次に、色替弁装置から次色塗料を供給し、塗料室に次色塗料を充填するようになっている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２６２７２６号公報
【特許文献２】特開２００２−１１３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、塗装用ロボットによって塗装機とカートリッジとをカートリッジの着脱位置に配置したときには、カートリッジの停止位置とカートリッジ搬送装置による把持位置とに多少の誤差（狂い）が生じる場合がある。一方で、塗装機は、例えばカートリッジのフィードチューブが挿入される回転軸の内周面とフィードチューブの外周面との隙間を小さくすることで、小型化が図られている。
【００１０】
カートリッジの停止位置に誤差が生じると、カートリッジ搬送装置を用いて塗装機からカートリッジを引き抜くときに、回転軸の内周面にフィードチューブの外周面が接触してしまう。このときに、フィードチューブの先端側に付着している塗料が回転軸の内周面に付着する。従って、塗装機からカートリッジを引き抜く動作を繰り返すと、回転軸の内周面とフィードチューブの外周面の全体に塗料が付着し延伸されてしまう。また、延伸された塗料は、エアモータのエア軸受やエアタービンにも達する虞がある。
【００１１】
そして、回転軸、フィードチューブ等には、時間と共に塗料が堆積し、堆積した塗料は、やがて剥がれ落ちて塗料カスとなる。この塗料カスが発生する場所は、回転軸とフィードチューブとの間の空間であり、この空間は、塗料を噴霧する回転霧化頭へと続いている。回転霧化頭内に塗料カスが進入すると、塗料と共に被塗物に向けて噴霧されてしまうことがあり、塗装品質の低下を招くという問題がある。
【００１２】
また、エアモータのエア軸受やエアタービンに塗料が付着した場合、回転不良等の不具合を生じる虞があるため、頻繁な清掃作業が必要になり、生産性の低下を招いてしまう。また、フィードチューブの外周面に付着した塗料は、カートリッジをカートリッジ用塗料充填装置から塗装機に移動する間に垂れ落ちることがあり、設備が汚れるという問題がある。
【００１３】
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、カートリッジのフィードチューブに付着した塗料を洗浄することにより、塗料カスによる塗装品質の低下、回転不良を防止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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、塗料を貯えるタンク、該タンク内に可動に設けられ該タンク内を塗料が充填される塗料室と押出し液体が供給、排出される押出し液体室とに隔てた隔壁および基端側が前記タンクに取付けられ先端側が前記タンクから軸方向に延びたフィードチューブを含んで構成されたカートリッジと、前記フィードチューブが挿通されるフィードチューブ挿通孔が軸方向に延びて設けられると共に該フィードチューブ挿通孔の挿入方向の基端側に前記カートリッジの前記タンクを支持するタンク支持部を有するカートリッジ支持部材と、前記カートリッジの前記塗料室に接続するように前記カートリッジ支持部材に設けられ塗料および洗浄流体を流通させる流通管路と、該流通管路に接続して設けられ塗料の充填時に塗料を前記カートリッジの前記塗料室に供給すると共に残存塗料の洗浄時に前記塗料室および前記フィードチューブ内の前記塗料供給路に洗浄流体を供給する塗料供給装置とを備えてなるカートリッジ用塗料充填装置において、前記カートリッジの前記フィードチューブと前記カートリッジ支持部材の前記フィードチューブ挿通孔との間には、挿入方向の基端側から先端側に延びた環状流路が設けられ、前記カートリッジ支持部材には、上流側が前記流通管路に接続されると共に、下流側が洗浄流体吐出口となって前記環状流路の基端側に開口したフィードチューブ洗浄管路と、前記カートリッジの前記塗料室に塗料および洗浄流体を供給するときに、前記流通管路と前記フィードチューブ洗浄管路との間を遮断し、前記環状流路に洗浄流体を供給するときに、前記流通管路と前記フィードチューブ洗浄管路との間を連通させる管路切換弁とが設けられている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、カートリッジのフィードチューブに付着した塗料を洗浄することができ、塗料カスによる塗装品質の低下、回転不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるカートリッジ用塗料充填装置を塗装用ロボット、回転霧化頭型塗装装置、車体搬送ライン等と一緒に示す全体構成図である。
【図２】図１中の回転霧化頭型塗装装置を拡大して示す縦断面図である。
【図３】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】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】図４中のカートリッジ、カートリッジ支持部材、フィードチューブ洗浄管路等を拡大して示す縦断面図である。
【図６】図５中のカートリッジ支持部材、フィードチューブ洗浄管路等を拡大して示す縦断面図である。
【図７】図６中の矢示VII−VII方向から見たカートリッジ支持部材とフィードチューブ洗浄管路の横断面図である。
【図８】塗料および洗浄流体をタンクの塗料室に供給している状態の塗料室開閉弁と管路切換弁を、カートリッジ支持部材、カートリッジの一部と一緒に拡大して示す縦断面図である。
【図９】洗浄流体を環状流路に供給している状態の塗料室開閉弁と管路切換弁を、カートリッジ支持部材、カートリッジの一部と一緒に拡大して示す縦断面図である。
【図１０】塗料室開閉弁と管路切換弁とを記号で示す回路図である。
【図１１】カートリッジおよびカートリッジ用塗料充填装置に設けられた各種弁体の開閉動作を示すタイムチャートである。
【図１２】第２の実施の形態によるフィードチューブ洗浄管路をカートリッジ支持部材と一緒に図６と同様位置から見た縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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について、添付図面に従って詳細に説明する。本実施の形態では、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対し、カートリッジ用塗料充填装置によって塗料を充填する場合を例に挙げて説明する。
【００１８】
図１ないし図１１は、本発明の第１の実施の形態に係るカートリッジ用塗料充填装置およびカートリッジ用塗料充填装置による塗料の充填を必要とする塗装ラインを示している。
【００１９】
まず、図１はカートリッジ用塗料充填装置２１が配置される塗装ラインの概観を示している。ロボット移動レール１０１は、後述の車体搬送ライン１０３に沿って設けられている。塗装用ロボット１０２は、ロボット移動レール１０１上に移動可能に設けられた基台１０２Ａと、基台１０２Ａ上に回転可能かつ揺動可能に設けられた垂直アーム１０２Ｂと、垂直アーム１０２Ｂの先端に揺動可能に設けられた水平アーム１０２Ｃと、水平アーム１０２Ｃの先端に回転可能に設けられた手首１０２Ｄとを含んで構成されている。車体搬送ライン１０３は、塗装工場内に配設され、被塗物である自動車の車体１０４をロボット移動レール１０１に沿って移動させるものである。
【００２０】
カートリッジ搬送装置１０５は、塗装用ロボット１０２の近傍に配置されている。カートリッジ搬送装置１０５は、多関節（多軸）型ロボットまたは専用の搬送装置からなり、後述する回転霧化頭型塗装装置１のハウジング２とカートリッジ用塗料充填装置２１のカートリッジ支持部材２２との間で、カートリッジ１１を把持して搬送するものである。
【００２１】
ここで、塗装用ロボット１０２は、塗装作業の終了後に、使用済みのカートリッジ１１が装着された回転霧化頭型塗装装置１をカートリッジ搬送装置１０５による把持位置まで移動させる。一方、カートリッジ搬送装置１０５は、把持位置に搬送された使用済みのカートリッジ１１を把持し、ハウジング２（塗装機４）から抜き取り、カートリッジ用塗料充填装置２１のカートリッジ支持部材２２に取付ける動作を行う。
【００２２】
次に、本発明の第１の実施の形態に適用される回転霧化頭型塗装装置１について説明する。
【００２３】
回転霧化頭型塗装装置１（以下、塗装装置１という）は、塗装用ロボット１０２の手首１０２Ｄに設けられている。図２に示すように、塗装装置１は、後述のハウジング２、塗装機４、カートリッジ１１を含んで構成されている。
【００２４】
塗装装置１のハウジング２は、塗装用ロボット１０２の手首１０２Ｄ先端に取付けられている。ハウジング２の前側には、塗装機取付部２Ａが有底の円筒状に形成され、また、ハウジング２の後側には、カートリッジ取付部２Ｂが有底の円筒状に形成されている。さらに、カートリッジ取付部２Ｂの底部には、後述するカートリッジ１１の塗料室開閉弁１７が嵌合する嵌合穴２Ｃと、押出し液体封止弁１８が接続する弁接続部２Ｄとが形成されている。そして、嵌合穴２Ｃと弁接続部２Ｄは、カートリッジ１１のタンク１２をカートリッジ取付部２Ｂに取付けた状態で、タンク１２を周方向に位置決めする働きもある。
【００２５】
挿通孔３は、ハウジング２の中心部に軸方向に延びて設けられている。挿通孔３は、後述するカートリッジ１１のフィードチューブ１６を挿通させるものである。また、挿通孔３の先端側は、後述のエアモータ５に設けられた回転軸６内を貫通するように軸方向に形成されている。
【００２６】
塗装機４は、ハウジング２の塗装機取付部２Ａに取付けられている。塗装機４は、モータケース５Ａ、エアタービン５Ｂおよびエア軸受５Ｃからなるエアモータ５と、基端部にエアタービン５Ｂが取付けられた状態でエア軸受５Ｃに回転自在に支持された回転軸６と、回転軸６の先端に取付けられエアモータ５により回転せしめられることにより、フィードチューブ１６から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７とを含んで構成されている。エアモータ５は、例えばエアタービン５Ｂの回転数を光ファイバー（図示せず）を介して検出することにより、塗装条件に応じて最適な回転数に制御されている。
【００２７】
高電圧発生器８は、ハウジング２に設けられている。高電圧発生器８は、例えばコッククロフト回路により構成され、電源装置（図示せず）から供給される電圧を−６０〜−１２０ｋＶに昇圧するものである。そして、高電圧発生器８の出力側は例えばエアモータ５に電気的に接続され、これにより高電圧発生器８は、回転軸６を介して回転霧化頭７に高電圧を印加し、回転霧化頭７に供給される塗料に直接帯電させる。
【００２８】
複数本の流路９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄは、ハウジング２に設けられ、制御エア供給装置や押出し液体供給装置（いずれも図示せず）に接続されている。複数本の流路９Ａ〜９Ｄのうち、代表例として示す流路９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、エアモータ５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、押出し液体弁１０、トリガ弁１９を開閉動作させる加圧エアが流通するもので、制御エア源（図示せず）に接続されている。
【００２９】
また、複数本の流路９Ａ〜９Ｄのうち、流路９Ｄは、カートリッジ１１内の塗料を押出すための押出し液体を流通させる。流路９Ｄは、一端が押出し液体供給装置（図示せず）に接続され、他端がハウジング２のカートリッジ取付部２Ｂに形成された弁接続部２Ｄの底部に開口している。
【００３０】
押出し液体弁１０は、ハウジング２に設けられている。押出し液体弁１０は、常時は流路９Ｄを遮断し、カートリッジ１１の押出し液体室１５に対する押出し液体の流通を遮断している。また、押出し液体弁１０が開弁したときには、押出し液体弁１０は、押出し液体室１５に対する押出し液体の流通を許し、押出し液体の供給と排出を行う。
【００３１】
次に、本発明の第１の実施の形態に用いられるカートリッジ１１の構成について説明する。
【００３２】
カートリッジ１１は、ハウジング２のカートリッジ取付部２Ｂに着脱可能に取付けられ、一方では、後述するカートリッジ用塗料充填装置２１のカートリッジ支持部材２２に着脱可能に取付けられるものである。ここで、図３に示すように、カートリッジ１１は、後述のタンク１２、ピストン１３、フィードチューブ１６を含んで構成されている。
【００３３】
タンク１２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１２内には、隔壁をなす円形状のピストン１３が軸方向に変位可能に挿嵌されている。ピストン１３は、タンク１２内を塗料が充填される前側の塗料室１４と押出し液体が供給、排出される後側の押出し液体室１５とに隔てている。
【００３４】
タンク１２には、押出し液体室１５の後部位置に開口して押出し液体流路１２Ａが形成されている。また、タンク１２の後端部には、カートリッジ１１を把持して搬送するための把持突起１２Ｂが設けられている。一方、タンク１２の前側には、塗料室１４に連通して塗料流路１２Ｃが設けられている。さらに、タンク１２の前側には、後述の塗料室開閉弁１７を取付けるための弁取付穴１２Ｄと、押出し液体封止弁１８を取付けるための弁取付穴１２Ｅとが設けられている。ここで、図８に示すように、カートリッジ１１が後述のカートリッジ支持部材２２に取付けられたときに、塗料流路１２Ｃは、カートリッジ支持部材２２側の流通管路２５と塗料室１４とを連通することができる。
【００３５】
フィードチューブ１６は、タンク１２の前部中央位置から軸方向に延びて設けられている。フィードチューブ１６の先端側は、挿通孔３内を延び、先端部が回転霧化頭７に向け開口している。また、フィードチューブ１６内には、タンク１２の塗料室１４に連通した塗料供給路１６Ａが形成されている。さらに、フィードチューブ１６には、塗料供給路１６Ａの途中位置に弁座部１６Ｂが設けられている。
【００３６】
フィードチューブ１６は、タンク１２側となる基端側に位置して肉厚で大径な大径部１６Ｃと、大径部１６Ｃの先端側を漸次縮径して設けられた漏斗状の縮径部１６Ｄと、縮径部１６Ｄから先端側に延びた薄肉で小径な小径部１６Ｅとを備えている。
【００３７】
塗料室開閉弁１７は、タンク１２の塗料流路１２Ｃの開口端に位置して弁取付穴１２Ｄに設けられている。図８、図９に示すように、塗料室開閉弁１７は、タンク１２がカートリッジ支持部材２２のタンク支持部２４に取付けられた状態で、後述する管路切換弁３０と共に３ポート２位置切換弁を構成している。塗料室開閉弁１７は、先端部が弁取付穴１２Ｄから突出するように該弁取付穴１２Ｄに挿嵌された弁ケース１７Ａと、弁ケース１７Ａの先端側に設けられた貫通孔１７Ｂと、弁ケース１７Ａ内に移動可能に設けられ、貫通孔１７Ｂを開閉する弁体１７Ｃと、弁体１７Ｃを閉弁方向となる先端側に押圧する弁ばね１７Ｄとにより構成されている。
【００３８】
図９に示すように、塗料室開閉弁１７は、カートリッジ１１が分離された状態、塗装装置１に取付けられた状態、タンク１２がカートリッジ支持部材２２のタンク支持部２４に取付けられた状態では、弁体１７Ｃによって貫通孔１７Ｂを閉塞している。一方、図８に示すように、タンク１２がカートリッジ支持部材２２のタンク支持部２４に取付けられた状態で、弁体１７Ｃが後述の管路切換弁３０によって押動されたときには、貫通孔１７Ｂを開放し、塗料流路１２Ｃ（塗料室１４）と後述の流通管路２５との間を連通させる。
【００３９】
押出し液体封止弁１８は、タンク１２の押出し液体流路１２Ａの開口端に位置して弁取付穴１２Ｅに設けられている。押出し液体封止弁１８は、前述した塗料室開閉弁１７とほぼ同様に、弁ケース１８Ａ、貫通孔１８Ｂ、弁体１８Ｃおよび弁ばね１８Ｄを有している。押出し液体封止弁１８は、カートリッジ１１が分離された状態では、弁体１８Ｃによって貫通孔１８Ｂを閉塞し、逆止め弁として機能している。一方、タンク１２が塗装装置１に取付けられた状態、カートリッジ支持部材２２のタンク支持部２４に取付けられた状態では、貫通孔１８Ｂを開放している。
【００４０】
トリガ弁１９は、タンク１２の前側部位に設けられている。トリガ弁１９は、フィードチューブ１６内の塗料供給路１６Ａを開閉する。トリガ弁１９は、軸方向に変位可能なピストン１９Ａと、ピストン１９Ａから塗料供給路１６Ａに向けて延び、先端が弁座部１６Ｂに離着座する弁体１９Ｂとを含んで構成された２方向２位置の常閉のエア駆動式開閉弁である。
【００４１】
次に、第１の実施の形態に用いられるカートリッジ用塗料充填装置２１について説明する。
【００４２】
カートリッジ用塗料充填装置２１は、塗装用ロボット１０２の動作範囲の近傍に設けられている（図１参照）。カートリッジ用塗料充填装置２１は、塗装に用いた使用済みのカートリッジ１１を洗浄し、カートリッジ１１に次色の塗料を充填する。そして、図４に示すように、カートリッジ用塗料充填装置２１は、前述したカートリッジ１１、後述のカートリッジ支持部材２２、流通管路２５、環状流路２６、フィードチューブ洗浄管路２９、管路切換弁３０、シール部材３１、色替弁装置３４を含んで構成されている。
【００４３】
カートリッジ支持部材２２は、カートリッジ用塗料充填装置２１の基礎部分を構成している。カートリッジ支持部材２２の形状の一例を述べると、図５、図６に示すように、カートリッジ支持部材２２は、上，下方向に延びた小径な筒体からなる脚柱部２２Ａと、脚柱部２２Ａの上側を拡径して設けられた台座部２２Ｂとにより段付円筒状に形成されている。
【００４４】
フィードチューブ挿通孔２３は、カートリッジ支持部材２２の脚柱部２２Ａおよび台座部２２Ｂの中心部を軸方向となる上，下方向に延びて設けられている。フィードチューブ挿通孔２３は、カートリッジ１１のフィードチューブ１６が挿通される。また、フィードチューブ挿通孔２３は、フィードチューブ１６が挿通されたときに、フィードチューブ１６との間に後述の環状流路２６を形成することができる。
【００４５】
即ち、フィードチューブ挿通孔２３は、フィードチューブ１６の小径部１６Ｅに対し径方向で対面する小径孔部２３Ａと、縮径部１６Ｄに対し径方向で対面する傾斜孔部２３Ｂと、大径部１６Ｃに対し径方向で対面する大径孔部２３Ｃとにより長尺な段付き孔として形成されている。傾斜孔部２３Ｂには、後述するフィードチューブ洗浄管路２９の各洗浄流体吐出口２９Ｃ１が開口している。また、大径孔部２３Ｃには、後述のシール部材３１が設けられている。
【００４６】
タンク支持部２４は、フィードチューブ挿通孔２３の挿入方向の基端側となる台座部２２Ｂの上部に設けられている。タンク支持部２４は、カートリッジ１１のタンク１２を支持（位置決め）するものである。タンク支持部２４は、浅底な円形状の凹部として形成され、その底部には、カートリッジ１１の塗料室開閉弁１７が接続する弁接続部２４Ａと、押出し液体封止弁１８が接続する弁接続部２４Ｂとが別個に形成されている。
【００４７】
弁接続部２４Ａには、流通管路２５とフィードチューブ洗浄管路２９とが接続されている。また、弁接続部２４Ｂには、後述の押出し液体管路３８が接続されている。
【００４８】
流通管路２５は、カートリッジ１１の塗料室１４に接続するように、カートリッジ支持部材２２に設けられている。流通管路２５は、塗料および洗浄流体を流通させる。流通管路２５は、上流側が後述の塗料管路３３に接続され、下流側がタンク支持部２４の弁接続部２４Ａの底部側に接続されている。
【００４９】
環状流路２６は、カートリッジ１１のフィードチューブ１６をカートリッジ支持部材２２のフィードチューブ挿通孔２３内に挿入させたときに、フィードチューブ１６とフィードチューブ挿通孔２３との間に形成される。環状流路２６は、フィードチューブ１６の挿入方向の基端側から先端側に延びた環状（円筒状）の空間として形成されている。この環状流路２６では、挿入されたフィードチューブ１６の外周面を洗浄するための洗浄流体（エア、シンナ等の液体）を流通させることができる。
【００５０】
切換流路２７は、長さ方向の一端がタンク支持部２４の弁接続部２４Ａの底面に連通している。一方、切換流路２７の長さ方向の他端は、弁接続部２４Ａと反対側に延びて弁室２８に連通している。切換流路２７には、弁接続部２４Ａとの境界位置を縮径して弁座部２７Ａが形成されている。また、切換流路２７の長さ方向の中間位置には、フィードチューブ洗浄管路２９が接続されている。
【００５１】
次に、本実施の形態の特徴部分となるフィードチューブ洗浄管路２９の構成および機能について述べる。
【００５２】
フィードチューブ洗浄管路２９は、上流側が切換流路２７、タンク支持部２４の弁接続部２４Ａを介して流通管路２５に接続されている。一方、フィードチューブ洗浄管路２９の下流側は、環状流路２６の基端側に開口している。詳しくは、フィードチューブ洗浄管路２９は、洗浄流体の流れ方向の上流側が切換流路２７に接続され、下流側がフィードチューブ挿通孔２３の傾斜孔部２３Ｂの近傍まで延びた１本の連絡路２９Ａと、傾斜孔部２３Ｂを取囲む環状空間として形成され、連絡路２９Ａが接続された円環路２９Ｂと、円環路２９Ｂから傾斜孔部２３Ｂに向けて内径側に延びた吐出路２９Ｃとにより構成されている。
【００５３】
ここで、フィードチューブ洗浄管路２９の吐出路２９Ｃは、下流側が洗浄流体吐出口２９Ｃ１となって環状流路２６の基端側に対応するフィードチューブ挿通孔２３の傾斜孔部２３Ｂに開口している。また、図７に示すように、吐出路２９Ｃは、環状流路２６を囲むように周方向に間隔をもって複数本、例えば６０度間隔で６本設けられている。６本の環状流路２６の洗浄流体吐出口２９Ｃ１は、内径側の環状流路２６に向けて放射状に開口している。
【００５４】
さらに、フィードチューブ洗浄管路２９の各吐出路２９Ｃ（各洗浄流体吐出口２９Ｃ１）は、フィードチューブ挿通孔２３の軸中心Ｏを通って直径方向に延びた直線Ａに対し、上方から見て反時計回りに寸法Ｇだけオフセットされた状態でそれぞれが配置されている。本実施の形態では、各吐出路２９Ｃのオフセット寸法Ｇは、例えば１ｍｍ以上、４ｍｍ以下に設定されている（１≦Ｇ≦４）。なお、吐出路２９Ｃの本数、オフセット寸法Ｇは、塗装装置の仕様に応じて変化するものである。
【００５５】
従って、各吐出路２９Ｃは、洗浄流体吐出口２９Ｃ１から吐出された洗浄流体を、環状流路２６で反時計回りの旋回流として流通させることができる。これにより、旋回流として流通する洗浄流体は、フィードチューブ挿通孔２３の内周面やフィードチューブ１６の外周面に付着した塗料を効率よく洗浄することができる。
【００５６】
図６に示すように、管路切換弁３０は、カートリッジ支持部材２２の弁室２８に設けられている。管路切換弁３０は、カートリッジ１１を構成するタンク１２の塗料室１４に塗料および洗浄流体を供給するときに、流通管路２５とフィードチューブ洗浄管路２９との間を遮断し、環状流路２６に洗浄流体を供給するときに、流通管路２５とフィードチューブ洗浄管路２９との間を連通させる。
【００５７】
管路切換弁３０は、弁室２８内に軸方向に変位可能に設けられたピストン３０Ａと、ピストン３０Ａから切換流路２７に向けて延び、先端が弁座部２７Ａに離着座する弁体３０Ｂと、ピストン３０Ａを介して弁体３０Ｂを開弁方向に付勢する弁ばね３０Ｃとを含む２方向２位置の常開のエア駆動式開閉弁として構成されている。一方で、弁体３０Ｂの先端には、当該弁体３０Ｂを弁座部２７Ａに着座させたときに、カートリッジ１１側の塗料室開閉弁１７の弁体１７Ｃを開弁方向に押圧する突起３０Ｂ１が設けられている。
【００５８】
これにより、管路切換弁３０と前述した塗料室開閉弁１７とは、カートリッジ１１の塗料室１４に塗料および洗浄流体を供給するときに、流通管路２５を塗料室１４（塗料流路１２Ｃ）に連通させると共に、流通管路２５とフィードチューブ洗浄管路２９（切換流路２７）との間を遮断することができる。一方、管路切換弁３０と塗料室開閉弁１７とは、環状流路２６に洗浄流体を供給するときに、流通管路２５と塗料室１４との間を遮断すると共に、流通管路２５をフィードチューブ洗浄管路２９に連通させることができる。このように、管路切換弁３０と塗料室開閉弁１７とは、互いに連動することにより、図１０に示すように、３ポート２位置切換弁として構成されている。
【００５９】
なお、弁体３０Ｂに突起３０Ｂ１を設けた構成以外にも、塗料室開閉弁１７の弁体１７Ｃに突起を設けてもよく、また、管路切換弁３０の弁体３０Ｂと塗料室開閉弁１７の弁体１７Ｃの両方に突起を設けてもよい。
【００６０】
シール部材３１は、カートリッジ支持部材２２の台座部２２Ｂに設けられている。シール部材３１は、フィードチューブ挿通孔２３とフィードチューブ１６との間をシールする環状のＯリングとして形成されている。シール部材３１は、フィードチューブ挿通孔２３の大径孔部２３Ｃの下側寄り位置に配置されている。詳しくは、シール部材３１は、フィードチューブ洗浄管路２９の吐出路２９Ｃ（洗浄流体吐出口２９Ｃ１）よりもフィードチューブ挿通孔２３の基端側に配置されている。この場合、シール部材３１まで洗浄流体が届いて塗料を洗浄できるように、シール部材３１は、吐出路２９Ｃ（洗浄流体吐出口２９Ｃ１）から寸法Ｈの範囲に配置されている。具体的な寸法としては、寸法Ｈは、最大で１５ｍｍとなる。なお、寸法Ｈは、塗装装置の仕様に応じて変化するものである。
【００６１】
押出し液体流路３２は、上流側が後述の押出し液体管路３８に接続され、下流側がタンク支持部２４の弁接続部２４Ｂの底部側に接続されている。押出し液体流路３２は、カートリッジ１１の押出し液体室１５と押出し液体給排装置３９との間で押出し液体を流通させる。
【００６２】
図４に示すように、塗料管路３３は、カートリッジ支持部材２２の台座部２２Ｂに接続して設けられている。塗料管路３３は、上流側となる一端側が後述する色替弁装置３４の塗料および洗浄流体の吐出口に連通し、他端側がタンク支持部２４の流通管路２５に接続されている。
【００６３】
色替弁装置３４は、塗料供給装置を構成し、塗料管路３３を介しカートリッジ支持部材２２の流通管路２５に接続されている。色替弁装置３４は、塗料の充填時に、複数色の塗料の中からカートリッジ１１に充填する塗料を選択し、選択した塗料を塗料管路３３を介してカートリッジ１１の塗料室１４に供給する。また、色替弁装置３４は、塗料室１４とフィードチューブ１６の塗料供給路１６Ａに残存する塗料の洗浄時に、洗浄流体となる洗浄液体と洗浄エアを塗料室１４と塗料供給路１６Ａに供給する。
【００６４】
色替弁装置３４は、カートリッジ１１に向けて塗料および洗浄流体を選択的に供給制御する装置である。色替弁装置３４は、弁ケース３５に内蔵されたＡ色，Ｂ色，…Ｎ色の塗料弁３４Ａ，３４Ｂ，…３４Ｎと、洗浄エア弁３４Ａｒと、洗浄液体弁３４Ｌｑとにより構成されている。Ａ色，Ｂ色，…Ｎ色用の塗料弁３４Ａ，３４Ｂ，…３４Ｎは、Ａ色，Ｂ色，…Ｎ色の塗料を供給する塗料供給源３６に各々接続されると共に、塗料管路３３に接続されている。塗料弁３４Ａ，３４Ｂ，…３４Ｎは、カートリッジ１１に塗料を充填するときには開弁して、塗料供給源３６からのＡ色，Ｂ色，…Ｎ色の各塗料を供給する。
【００６５】
また、洗浄エア弁３４Ａｒは洗浄エア源３７Ａｒと塗料管路３３に接続され、洗浄液体弁３４Ｌｑは洗浄液体源３７Ｌｑと塗料管路３３に接続されている。洗浄エア弁３４Ａｒと洗浄液体弁３４Ｌｑは、カートリッジ１１を洗浄するときには交互に開弁、閉弁して、洗浄エアと洗浄液体を供給する。
【００６６】
一方で、図９に示すように、色替弁装置３４は、管路切換弁３０が開弁したときには、切換流路２７、フィードチューブ洗浄管路２９を通じて環状流路２６に洗浄エアと洗浄液体を供給する。
【００６７】
ここで、弁３４Ａ，３４Ｂ，…３４Ｎ，３４Ａｒ，３４Ｌｑは、２方向２位置のエア駆動式開閉弁が採用され、常時は閉弁し、加圧エアが供給されることにより開弁する構成となっている。
【００６８】
押出し液体管路３８は、カートリッジ支持部材２２の台座部２２Ｂに接続して設けられている。押出し液体管路３８は、一端側が後述の押出し液体給排装置３９に接続され、他端側がタンク支持部２４の押出し液体流路３２に接続されている。
【００６９】
押出し液体給排装置３９は、押出し液体管路３８を介しカートリッジ支持部材２２に接続して設けられている。押出し液体給排装置３９は、前の塗装作業に用いた前色塗料の洗浄時には、押出し液体供給源４０からカートリッジ１１の押出し液体室１５に向け押出し液体を供給する。一方、塗料室１４への塗料の充填時には、押出し液体室１５から押出し液体を押出し液体排出ライン４１に向けて排出させる。
【００７０】
押出し液体給排装置３９は、カートリッジ１１の押出し液体室１５に対して押出し液体を供給、排出するための装置である。押出し液体給排装置３９は、弁ケース３９Ａに内蔵された押出し液体供給弁３９Ｂと押出し液体排出弁３９Ｃとにより大略構成されている。押出し液体供給弁３９Ｂは、押出し液体供給源４０に接続されると共に押出し液体管路３８に接続されている。押出し液体供給弁３９Ｂは、押出し液体供給源４０からの押出し液体を押出し液体室１５に向けて供給する。
【００７１】
一方、押出し液体排出弁３９Ｃは、押出し液体排出ライン４１に接続されると共に押出し液体管路３８に接続されている。押出し液体排出弁３９Ｃは、塗料室１４内に塗料を充填するときに開弁して、押出し液体室１５内の押出し液体を押出し液体排出ライン４１に流出させる。ここで、押出し液体供給弁３９Ｂ、押出し液体排出弁３９Ｃは、２方向２位置のエア駆動式開閉弁が採用され、常時は閉弁し、加圧エアが供給されることにより開弁する構成となっている。
【００７２】
切換弁開閉装置４２は、管路切換弁３０を開弁、閉弁させる。切換弁開閉装置４２は、管路切換弁３０とパイロットエア源４３とを繋ぐパイロットエア管路４２Ａと、パイロットエア管路４２Ａに設けられた２方向２位置のエア駆動式開閉弁からなるパイロットエア弁４２Ｂとにより構成されている。
【００７３】
廃液タンク４４は、カートリッジ１１のタンク１２から排出された塗料、カートリッジ１１の内部と外部を洗浄した洗浄液体等の廃液を受け入れて貯留する。
【００７４】
第１の実施の形態によるカートリッジ用塗料充填装置２１は、上述の如き構成を有する。次に、使用済みのカートリッジ１１をカートリッジ用塗料充填装置２１に移動してカートリッジ１１に塗料を充填する色替方法について説明する。なお、この色替方法では、前の塗装作業に用いた前色塗料としてのＡ色塗料から次の塗装作業に用いる次色塗料としてのＢ色塗料に色替する場合を例示して説明する。
【００７５】
また、このときには、前の塗装作業に使用したＡ色塗料がカートリッジ１１の塗料室１４とフィードチューブ１６の塗料供給路１６Ａにそれぞれ残存している。さらに、フィードチューブ１６の外周面には、Ａ色塗料が付着している。
【００７６】
まず、回転霧化頭型塗装装置１によるＡ色塗料を用いた塗装作業が終了したら、塗装用ロボット１０２によって使用済みのカートリッジ１１が装着された塗装機４がカートリッジ用塗料充填装置２１まで搬送される。塗装機４とカートリッジ１１がカートリッジ１１の着脱位置に配置されると、カートリッジ搬送装置１０５は、カートリッジ１１のタンク１２に設けられた把持突起１２Ｂを把持し、塗装機４（ハウジング２のカートリッジ取付部２Ｂ）からカートリッジ１１を上側に引き抜く。また、カートリッジ搬送装置１０５は、引き抜いた使用済みのカートリッジ１１をカートリッジ用塗料充填装置２１まで搬送する。
【００７７】
次に、カートリッジ用塗料充填装置２１を用いてカートリッジ１１に塗料を充填する充填方法について説明する。この場合、図１１に示すタイムチャートを参照し、カートリッジ１１およびカートリッジ用塗料充填装置２１に設けられた各種弁体の開閉弁の切換状態について詳細に述べる。
【００７８】
使用済みのカートリッジ１１をカートリッジ用塗料充填装置２１に搬送したカートリッジ搬送装置１０５は、カートリッジ支持部材２２に向けてカートリッジ１１を上側から下ろし、フィードチューブ１６をフィードチューブ挿通孔２３に挿入し、タンク１２をタンク支持部２４に取付ける。これにより、使用済みのカートリッジ１１は、カートリッジ支持部材２２に装着される（図５参照）。
【００７９】
このときに、カートリッジ支持部材２２のフィードチューブ挿通孔２３とカートリッジ１１のフィードチューブ１６との間には、上，下方向に延びて環状流路２６が形成されている。この環状流路２６では、後述するフィードチューブ洗浄工程で洗浄流体が流通される。
【００８０】
カートリッジ支持部材２２に使用済みのカートリッジ１１を装着すると、図９に示すように、カートリッジ１１側の塗料室開閉弁１７は、カートリッジ支持部材２２を構成するタンク支持部２４の弁接続部２４Ａに嵌合し、押出し液体封止弁１８は、タンク支持部２４の弁接続部２４Ｂに嵌合される。このときに、塗料室開閉弁１７は、逆止め弁として閉弁状態を保持している。一方、押出し液体封止弁１８は、弁接続部２４Ｂに押圧されて開弁し、押出し液体室１５と押出し液体流路３２，１２Ａを介して押出し液体管路３８とを連通している。
【００８１】
次に、残存するＡ色塗料をカートリッジ１１から排出するＡ色塗料排出工程に移る。Ａ色塗料排出工程では、カートリッジ１１のトリガ弁１９を開弁すると共に、押出し液体給排装置３９の押出し液体供給弁３９Ｂを開弁し、押出し液体供給源４０と押出し液体室１５とを連通する。これにより、押出し液体供給源４０からの押出し液体を、押出し液体管路３８、押出し液体流路３２、押出し液体封止弁１８、押出し液体流路１２Ａを通じて、押出し液体室１５に供給することができる。
【００８２】
この結果、カートリッジ１１のピストン１３は、塗料室１４の最小側に押動される。これにより、塗料室１４に残存するＡ色塗料は、フィードチューブ１６の塗料供給路１６Ａを通じて廃液タンク４４に排出され、Ａ色塗料排出工程に関する作業は終了する。
【００８３】
次に、Ａ色塗料排出工程が終了すると、カートリッジ１１の塗料室１４とフィードチューブ１６の塗料供給路１６Ａに残存したＡ色塗料を洗い流すカートリッジ洗浄工程に移る。
【００８４】
カートリッジ洗浄工程では、まず、押出し液体給排装置３９の押出し液体供給弁３９Ｂを閉弁する。これにより、塗料室１４の容積を最小の状態に保持する。このときに、トリガ弁１９は、Ａ色塗料排出工程のときと同様に開弁状態にある。
【００８５】
また、図８に示すように、管路切換弁３０の弁体３０Ｂを塗料室開閉弁１７に向けて変位させ、弁体３０Ｂの先端を切換流路２７の弁座部２７Ａに着座させる。これにより、管路切換弁３０は、弁接続部２４Ａ（流通管路２５）と切換流路２７（フィードチューブ洗浄管路２９）との間を遮断する。さらに、管路切換弁３０の弁体３０Ｂを塗料室開閉弁１７に向けて変位させたときには、この弁体３０Ｂが塗料室開閉弁１７の弁体１７Ｃを開弁方向に押動する。これにより、管路切換弁３０と塗料室開閉弁１７とが３ポート２位置切換弁（図１０参照）として機能するから、色替弁装置３４と塗料室１４とを接続することができる。
【００８６】
色替弁装置３４を塗料室１４に接続したら、色替弁装置３４の洗浄エア弁３４Ａｒと洗浄液体弁３４Ｌｑとを交互に開弁、閉弁を繰返し、洗浄エア源３７Ａｒ内の洗浄エアと洗浄液体源３７Ｌｑ内の洗浄液体を、塗料管路３３を通じて塗料室１４、フィードチューブ１６の塗料供給路１６Ａに交互に流通させる。これにより、塗料室１４、塗料供給路１６Ａに残存するＡ色塗料は、洗浄エアと洗浄液体により洗い流されて廃液タンク４４に排出され、カートリッジ洗浄工程に関する作業は終了する。
【００８７】
次に、カートリッジ洗浄工程が終了すると、塗料室１４にＢ色塗料を充填する塗料充填工程に移る。このＢ色塗料充填工程では、トリガ弁１９を閉弁状態にする。このときに、色替弁装置３４のＢ色塗料弁３４Ｂと押出し液体給排装置３９の押出し液体排出弁３９Ｃとを開弁する。これにより、塗料供給源３６に貯えられているＢ色塗料を、塗料管路３３、カートリッジ１１の塗料室開閉弁１７、塗料流路１２Ｃを通じて塗料室１４に充填する。このときには、塗料室１４に充填される塗料と同量の押出し液体が押出し液体室１５から押出し液体排出弁３９Ｃを通じて押出し液体排出ライン４１に向け排出される。
【００８８】
次に、塗料室１４へのＢ色塗料の充填工程が終了すると、カートリッジ１１のフィードチューブ１６の外周面に付着した塗料を洗浄するフィードチューブ外周面の洗浄工程に移る。このフィードチューブ外周面洗浄工程では、管路切換弁３０の弁体３０Ｂを切換流路２７の弁座部２７Ａから離座（開弁）させて、弁接続部２４Ａ（流通管路２５）と切換流路２７（フィードチューブ洗浄管路２９）との間を連通させる。このときには、管路切換弁３０の弁体３０Ｂが塗料室開閉弁１７の弁体１７Ｃから離れるから、塗料室開閉弁１７が閉弁する。これにより、管路切換弁３０と塗料室開閉弁１７とは、色替弁装置３４が環状流路２６に接続した状態にすることができる。
【００８９】
色替弁装置３４を環状流路２６に接続したら、色替弁装置３４の洗浄エア弁３４Ａｒと洗浄液体弁３４Ｌｑとを交互に開弁、閉弁を繰返し、洗浄エア源３７Ａｒ内の洗浄エアと洗浄液体源３７Ｌｑ内の洗浄液体を、塗料管路３３、流通管路２５、タンク支持部２４の弁接続部２４Ａ、切換流路２７、フィードチューブ洗浄管路２９を通じて環状流路２６に流通させる。これにより、フィードチューブ１６の外周面に付着したＡ色塗料は、環状流路２６を流通する洗浄エアと洗浄液体とにより洗い流され、フィードチューブ洗浄工程が終了する。
【００９０】
ここで、塗装用ロボット１０２によって塗装機４とカートリッジ１１とをカートリッジ１１の着脱位置に配置したときに、カートリッジ１１の停止位置とカートリッジ搬送装置１０５によるカートリッジ１１の把持位置とに多少の誤差が生じる場合がある。また、一般的に、塗装機４は、カートリッジ１１のフィードチューブ１６が挿入される回転軸６の内周面とフィードチューブ１６の外周面との隙間を小さくすることで、小型化を図っている。
【００９１】
このように、カートリッジ１１の停止位置に誤差が生じると、カートリッジ搬送装置１０５を用いて塗装機４（ハウジング２）からカートリッジ１１を引き抜くときに、挿通孔３の一部をなす回転軸６の内周面にフィードチューブ１６の外周面が接触してしまう。このときに、フィードチューブ１６の先端側に塗料が付着していると、この塗料が回転軸６の内周面に付着してしまう。従って、塗装機４からカートリッジ１１を引き抜く動作を繰り返した場合、回転軸６の内周面を含む挿通孔３とフィードチューブ１６の外周面の全体に塗料が付着し延伸されることになる。一方では、回転軸６の内周面に延伸された塗料は、エアモータ５のエア軸受５Ｃやエアタービン５Ｂにも達することがある。
【００９２】
そして、回転軸６、フィードチューブ１６等には、時間と共に塗料が堆積し、堆積した塗料は、やがて剥がれ落ちて塗料カスとなる。この塗料カスが発生する場所は、回転軸６（挿通孔３）とフィードチューブ１６との間、即ち、環状流路２６となる。この環状流路２６は、塗料を噴霧する回転霧化頭７へと続いている。回転霧化頭７内に塗料カスが進入すると、塗料と共に被塗物に向けて噴霧される虞がある。しかも、回転軸６を延伸した塗料がエアモータ５のエア軸受５Ｃやエアタービン５Ｂに付着した場合、回転不良等の不具合を生じる虞がある。
【００９３】
然るに、第１の実施の形態によれば、カートリッジ１１のフィードチューブ１６とカートリッジ支持部材２２のフィードチューブ挿通孔２３との間には、挿入方向の基端側から先端側に延びた環状流路２６が設けられている。この上で、カートリッジ支持部材２２には、上流側がカートリッジ支持部材２２に設けられた流通管路２５に接続されると共に、下流側が洗浄流体吐出口２９Ｃ１となって環状流路２６の基端側に開口したフィードチューブ洗浄管路２９と、カートリッジ１１の塗料室１４に塗料および洗浄流体を供給するときに、流通管路２５とフィードチューブ洗浄管路２９との間を遮断し、環状流路２６に洗浄流体を供給するときに、流通管路２５とフィードチューブ洗浄管路２９との間を連通させる管路切換弁３０とが設けられている。
【００９４】
従って、カートリッジ用塗料充填装置２１では、カートリッジ１１に塗料を充填する度に、フィードチューブ１６の外周面に付着したＡ色塗料を、環状流路２６を流通する洗浄エアと洗浄液体とからなる洗浄流体により洗浄することができる。
【００９５】
この結果、カートリッジ１１を塗装機４に取付けたときに、挿通孔３（回転軸６）の内周面に塗料が付着するのを抑制することができる。これにより、噴霧塗料に塗料カスが混入することによる塗装品質の低下、塗料が付着することによるエアモータ５の回転不良を防止することができる。また、エアモータ５の光ファイバーに塗料が付着することによる回転数の検出機能の低下を防止することができる。さらに、カートリッジ１１移動中の塗料の垂れ落ちを防止でき、設備を清浄に保つことができる。
【００９６】
フィードチューブ洗浄管路２９を構成する各吐出路２９Ｃは、洗浄流体吐出口２９Ｃ１を、環状流路２６に向けて放射状に開口させ、かつ環状流路２６を囲むように周方向に間隔をもって複数本、例えば６本設けている。これにより、環状流路２６の全周に亘って洗浄流体を満遍なく流通させることができ、フィードチューブ１６の外周面の全体を効率よく洗浄することができる。
【００９７】
しかも、フィードチューブ洗浄管路２９を構成する各吐出路２９Ｃの洗浄流体吐出口２９Ｃ１は、挿通孔３の軸中心Ｏを通って直径方向に延びた直線Ａに対し、上方から見て反時計回りに寸法Ｇだけオフセットされた状態で配置されている。従って、各吐出路２９Ｃは、洗浄流体吐出口２９Ｃ１から吐出された洗浄流体を、環状流路２６で反時計回りの旋回流として流通させることができる。これにより、旋回流となった洗浄流体は、フィードチューブ挿通孔２３の内周面やフィードチューブ１６の外周面に付着した塗料を効率よく、即ち、少ない量、短い時間で洗浄することができる。
【００９８】
カートリッジ支持部材２２には、フィードチューブ洗浄管路２９を構成する各吐出路２９Ｃの洗浄流体吐出口２９Ｃ１よりもフィードチューブ挿通孔２３の基端側に位置して、フィードチューブ挿通孔２３とフィードチューブ１６との間をシールする環状のシール部材３１が設けられている。従って、フィードチューブ１６の洗浄作業時に塗料が混在した洗浄流体が環状流路２６を上側に流れた場合でも、シール部材３１は、各洗浄流体吐出口２９Ｃ１から吐出された洗浄流体によって洗浄可能な範囲に留めることができる。これにより、フィードチューブ１６の洗浄流体吐出口２９Ｃ１よりも上側の部分についても、確実に洗浄することができる。
【００９９】
カートリッジ１１には、塗料室１４と流通管路２５との間に位置して塗料室開閉弁１７が設けられている。この塗料室開閉弁１７は、塗料室１４に塗料および洗浄流体を供給するときに、流通管路２５と塗料室１４との間を連通させることができる。一方、塗料室開閉弁１７は、環状流路２６に洗浄流体を供給するときに、流通管路２５と塗料室１４との間を遮断することができる。
【０１００】
管路切換弁３０と塗料室開閉弁１７とは、互いに連動することにより、３ポート２位置切換弁として構成されている。従って、管路切換弁３０と塗料室開閉弁１７とは、カートリッジ１１の塗料室１４に塗料および洗浄流体を供給するときに、流通管路２５を塗料室１４に連通させると共に流通管路２５とフィードチューブ洗浄管路２９との間を遮断することができる。一方、管路切換弁３０と塗料室開閉弁１７とは、環状流路２６に洗浄流体を供給するときに、流通管路２５と塗料室１４との間を遮断すると共に流通管路２５をフィードチューブ洗浄管路２９に連通させることができる。この結果、管路切換弁３０を駆動するだけで、塗料室開閉弁１７も動作させることができ、制御や構成を簡略化することができる。これに加え、フィードチューブ１６の洗浄作業時に、管路切換弁３０と塗料室開閉弁１７との間に洗浄流体を供給し、塗料室開閉弁１７を洗浄することができる。
【０１０１】
次に、図１２は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、フィードチューブ挿通孔の内周面とフィードチューブの外周面との少なくともいずれか一方の面には、環状流路で洗浄流体を螺旋状に流通させるための旋回流形成部材を設けたことにある。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。
【０１０２】
図１２において、第２の実施の形態による旋回流形成部材５１は、カートリッジ支持部材２２のフィードチューブ挿通孔２３の内周面に設けられている。旋回流形成部材５１は、環状流路２６で洗浄流体を螺旋状に流通させる。具体的には、旋回流形成部材５１は、フィードチューブ挿通孔２３の小径孔部２３Ａの全長に亘って螺旋状の凹溝として形成されている。なお、旋回流形成部材５１は、螺旋状の突条として形成してもよい。
【０１０３】
かくして、このように構成された第２の実施の形態によれば、旋回流形成部材５１は、環状流路２６を洗浄流体が流通するときに、洗浄流体を螺旋状に流通させることができる。これにより、旋回流からなる洗浄流体によってフィードチューブ１６の外周面を洗浄することができる。
【０１０４】
なお、第１の実施の形態では、塗料供給装置として、複数色（Ａ色〜Ｎ色）の塗料の中から選択した塗料をカートリッジ１１の塗料室１４に供給すると共に、塗料室１４に残存した塗料を洗浄するときには塗料室１４およびフィードチューブ１６内の塗料供給路１６Ａに洗浄流体を供給する色替弁装置３４を用い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、専用色となる１種類の塗料をカートリッジ１１の塗料室１４に供給すると共に、塗料室１４に残存した塗料を洗浄するときには塗料室１４およびフィードチューブ１６内の塗料供給路１６Ａに洗浄流体を供給する塗料供給装置を適用してもよい。この構成は、第２の実施の形態に対しても同様に適用することができる。
【０１０５】
また、第１の実施の形態では、カートリッジ１１のタンク１２は、軸方向の両端が閉塞された円筒状の容器として形成し、このタンク１２内に隔壁をなす円形状のピストン１３を軸方向に変位可能に挿嵌した場合を例示している。しかし、本発明はこの構成に限ることなく、前述したように、専用色となる１種類の塗料をカートリッジの塗料室に供給する構成では、タンク内に隔壁をなす袋状の薄膜が設けられた袋状カートリッジを用いる構成としてもよい。この構成は、第２の実施の形態に対しても同様に適用することができる。
【０１０６】
第２の実施の形態では、旋回流形成部材５１をカートリッジ支持部材２２のフィードチューブ挿通孔２３の内周面に設け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、旋回流形成部材をフィードチューブ１６の外周面に設ける構成としてもよい。また、旋回流形成部材をカートリッジ支持部材のフィードチューブ挿通孔の内周面とフィードチューブの外周面との両方に設ける構成としてもよい。
【０１０７】
各実施の形態では、カートリッジ１１が取付けられる塗装機として、回転霧化頭７を備えた回転霧化頭型塗装装置１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばエア霧化ノズル、液圧霧化ノズル等を備えた塗装機にカートリッジを取付ける構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１１  カートリッジ
１２  タンク
１３  ピストン（隔壁）
１４  塗料室
１５  押出し液体室
１６  フィードチューブ
１６Ａ  塗料供給路
１７  塗料室開閉弁
２１  カートリッジ用塗料充填装置
２２  カートリッジ支持部材
２３  フィードチューブ挿通孔
２４  タンク支持部
２５  流通管路
２６  環状流路
２９  フィードチューブ洗浄管路
２９Ｃ  吐出路
２９Ｃ１  洗浄流体吐出口
３０  管路切換弁
３１  シール部材
３４  色替弁装置（塗料供給装置）
５１  旋回流形成部材
Ｏ  フィードチューブ挿通孔の軸中心
Ａ  直線
Ｇ  オフセット寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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