(57)【要約】後側のカートリッジ取付部（５）から前側に延びて第１のフィードチューブ挿通孔（６）が設けられた本体部材（２）と、本体部材（２）の前側で第２のフィードチューブ挿通孔（１４）と第２の洗浄流体通路（１５）とを切換える通路切換機構（１１）と、通路切換機構（１１）の前側の噴霧ノズル（２２）と、カートリッジ取付部（５）に取付ける塗料カートリッジ（３０）とにより構成する。通路切換機構（１１）を塗装位置に切換えると、第１，第２のフィードチューブ挿通孔（６），（１４）が連通し、塗料カートリッジ（３０）を挿入することにより、塗装作業を行うことができる。一方、通路切換機構（１１）を洗浄位置に切換えたときは、第１，第２の洗浄流体通路（９），（１５）が連通し、噴霧ノズル（２２）に洗浄流体を供給することができる。
2008096501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後側にカートリッジ取付部（５）が設けられると共に前側に通路切換手段取付部（４Ａ）が設けられ、前記カートリッジ取付部（５）から通路切換手段取付部（４Ａ）に向けて第１のフィードチューブ挿通孔（６）が形成された本体部材（２）と、
塗料を洗浄する洗浄流体を供給するために前記本体部材（２）に形成された第１の洗浄流体通路（９，５２）と、
前記本体部材（２）の通路切換手段取付部（４Ａ）に取付けられ、前記第１のフィードチューブ挿通孔（６）に同軸に連通する第２のフィードチューブ挿通孔（１４）と前記第１の洗浄流体通路（９，５２）に連通する第２の洗浄流体通路（１５）とを有し、これら第２のフィードチューブ挿通孔（１４）と第２の洗浄流体通路（１５）とが選択的に切換えられる通路切換手段（１１）と、
該通路切換手段（１１）の前側に取付けられ、塗料を噴出する塗料ノズル（２３）と該塗料ノズル（２３）から噴出された塗料を霧化する霧化エアを噴出するエアノズル（２４）とによって構成されたエア霧化型の噴霧手段（２２）と、
塗料を貯えるタンク部（３１）と該タンク部（３１）から前方に向けて突設されたフィードチューブ（３３）とにより構成され、該フィードチューブ（３３）が前記第１のフィードチューブ挿通孔（６）から第２のフィードチューブ挿通孔（１４）に挿通されると共にタンク部（３１）がカートリッジ取付部（５）に取付けられる塗料カートリッジ（３０）とから構成してなるエア霧化型塗装装置。
【請求項２】
前記通路切換手段（１１）は、前記本体部材（２）の通路切換手段取付部（４Ａ）に取付けられる弁ケース（１２）と、該弁ケース（１２）に回転可能に設けられ前記第２のフィードチューブ挿通孔（１４）と前記第２の洗浄流体通路（１５）とが形成された弁体（１３）と、該弁体（１３）を回転動作させるアクチュエータ（１８）とにより構成してなる請求項１に記載のエア霧化型塗装装置。
【請求項３】
前記通路切換手段（１１）の弁体（１３）は球形状のボール弁体として形成し、該弁体（１３）には直径方向に貫通した前記第２のフィードチューブ挿通孔（１４）と半径方向に延びた前記第２の洗浄流体通路（１５）とをＴ字状に交差して設ける構成としてなる請求項２に記載のエア霧化型塗装装置。
【請求項４】
前記通路切換手段（１１）のアクチュエータ（１８）は、前記本体部材（２）に取付けられ、前記弁体（１３）に設けられた弁軸（１３Ａ）を回転する構成としてなる請求項２に記載のエア霧化型塗装装置。
【請求項５】
前記通路切換手段（１１）の弁ケース（１２）には、前記第１の洗浄流体通路（９，５２）から供給される洗浄流体が前記第１のフィードチューブ挿通孔（６）に流出するのを防止するために、前記弁体（１３）の外周をシールする弁座部材（１７）を設ける構成としてなる請求項２に記載のエア霧化型塗装装置。
【請求項６】
前記第１の洗浄流体通路（９）の途中には、洗浄流体供給源（３７）から供給される洗浄流体を前記通路切換手段（１１）側の流路（９Ｂ，１２Ｈ）と外部の廃液タンク（１０）側の流路（９Ｃ）とに切換える洗浄流体流路切換弁（１９）を設ける構成としてなる請求項１に記載のエア霧化型塗装装置。
【請求項７】
前記通路切換手段（１１）の外周側を覆うカバー（２０，２１）を設け、前記通路切換手段（１１）は該カバー（２０，２１）を用いて前記本体部材（２）の通路切換手段取付部（４Ａ）に着脱可能に取付ける構成としてなる請求項１に記載のエア霧化型塗装装置。
【請求項８】
前記通路切換手段（１１）の弁ケース（１２）には、前記本体部材（２）の第１のフィードチューブ挿通孔（６）と同軸に配置され前記フィードチューブ（３３）の先端が挿入される第３のフィードチューブ挿通孔（１６）を備えた突出管（１２Ｇ）を設け、
前記噴霧手段（２２）を構成する前記塗料ノズル（２３）は、前記通路切換手段（１１）の前側に取付けられた塗料ノズル本体（２３Ａ）と、該塗料ノズル本体（２３Ａ）の後側に位置して前記突出管（１２Ｇ）が挿入される突出管収容穴（２３Ｂ）と、前記塗料ノズル本体（２３Ａ）の前側に形成され前記突出管（１２Ｇ）に吐出された塗料を噴出する塗料噴出孔（２３Ｃ）とにより構成し、
前記エアノズル（２４）は、前記塗料ノズル本体（２３Ａ）の外周側に配置されリテーナリング（２５）を介して前記通路切換手段（１１）に取付けられるエアノズル本体（２４Ａ）と、該エアノズル本体（２４Ａ）に前記塗料ノズル本体（２３Ａ）の塗料噴出孔（２３Ｃ）を取囲んで穿設された霧化エア噴出孔（２４Ｄ）と、該霧化エア噴出孔（２４Ｄ）よりも径方向の外側で対向して設けられたホーン部（２４Ｃ）に穿設されたパターンエア噴出孔（２４Ｅ）とにより構成してなる請求項２に記載のエア霧化型塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば塗料ノズルから噴出した塗料をエアノズルから噴出するエアにより霧化して塗装するエア霧化型塗装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の車体、家具、電化製品等の被塗物の塗装面のうち、大きな塗装面を塗装する場合には、大きな噴霧パターンを形成できる回転霧化頭型塗装装置が用いられる。一方、小さな塗装面、細かい凹凸形状の塗装面を塗装する場合には、噴霧した塗料粒子の直進性が高く、小さな噴霧パターンを形成できるエア霧化型塗装装置（エアスプレーガン）が用いられる。
このエア霧化型塗装装置は、塗装用ロボットのアーム先端に取付けたり、手に持ったりする本体部材と、該本体部材の前側に設けられ、塗料を噴出する塗料ノズルと該塗料ノズルから噴出された塗料を霧化する霧化エアを噴出するエアノズルとを有するエア霧化型の噴霧手段と該噴霧手段に向けて塗料が流通する塗料通路とにより大略構成されている（例えば、特許文献１：特開平１−３１７５６３号公報参照）。
そして、塗装を行う場合には、色替弁装置と塗装装置との間を塗料配管で接続し、該塗料配管を介して噴霧手段に塗料を供給する。これにより、噴霧手段から噴出した塗料を霧化エアで霧化し、被塗物に塗装することができる。一方、色替作業を行う場合には、塗料配管に残留した前色塗料を排出すると共に、この塗料配管と噴霧手段に付着した塗料を洗浄流体を用いて洗浄する。
一方、エア霧化型塗装装置には、被塗物に対する塗料の塗着効率を高めるため、導電性塗料に高電圧を印加して被塗物との間に電気力線を形成し、この電気力線に沿って塗料粒子を飛行させる静電塗装装置として構成したものがある（例えば、特許文献２：特開平７−１９４９９８号公報参照）。
ここで、塗料配管を流通する水性塗料、メタリック塗料等の導電性塗料に直接的に高電圧を印加した場合には、塗料配管内の塗料を伝って高電圧がアース側にリークしてしまう。従って、特許文献２によるエア霧化型塗装装置では、例えば噴霧手段の先端に電極を設けて前方にコロナ放電領域を形成し、噴霧した塗料粒子をコロナ放電領域を通過させることにより、塗料に高電圧を間接的に印加している。
ところで、上述した特許文献１によるエア霧化型塗装装置では、色替作業を行う場合に、長尺な塗料配管に残留した前色塗料を排出した上で、この塗料配管の全長に亘って付着した塗料と噴霧手段に付着した塗料を洗浄流体を用いて洗浄する必要がある。このために、多くの塗料を廃棄しなくてはならない上に、洗浄作業に費やす作業時間、洗浄流体の量が多くなるという問題がある。
また、上述した特許文献２によるエア霧化型塗装装置では、噴霧手段の先端に設けた電極によりコロナ放電領域を形成し、塗料に高電圧を間接的に印加している。しかし、塗料に対して高電圧を間接的に印加する場合には、直接的に帯電させた場合に比較し、噴霧した全ての塗料粒子に高電圧を安定して印加するのが難しく、噴霧塗料の塗着効率、塗装仕上りが悪くなるという問題がある。
【発明の開示】
【０００３】
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、塗料配管を不要とするために、本体部材に対し塗料が充填された塗料カートリッジを取付けて塗装を行うことができるようにしたエア霧化型塗装装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、洗浄流体をエア霧化型の噴霧手段に供給することにより、噴霧手段を効率よく洗浄できるようにしたエア霧化型塗装装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、エア霧化型の噴霧手段から噴霧される塗料に直接的に高電圧を印加することができ、塗料の塗着効率、塗装仕上りを良好にできるようにしたエア霧化型塗装装置を提供することにある。
（１）．上述した課題を解決するために、本発明が採用するエア霧化型塗装装置は、後側にカートリッジ取付部が設けられると共に前側に通路切換手段取付部が設けられ、前記カートリッジ取付部から通路切換手段取付部に向けて第１のフィードチューブ挿通孔が形成された本体部材と、塗料を洗浄する洗浄流体を供給するために前記本体部材に形成された第１の洗浄流体通路と、前記本体部材の通路切換手段取付部に取付けられ、前記第１のフィードチューブ挿通孔に同軸に連通する第２のフィードチューブ挿通孔と前記第１の洗浄流体通路に連通する第２の洗浄流体通路とを有し、これら第２のフィードチューブ挿通孔と第２の洗浄流体通路とが選択的に切換えられる通路切換手段と、該通路切換手段の前側に取付けられ、塗料を噴出する塗料ノズルと該塗料ノズルから噴出された塗料を霧化する霧化エアを噴出するエアノズルとによって構成されたエア霧化型の噴霧手段と、塗料を貯えるタンク部と該タンク部から前方に向けて突設されたフィードチューブとにより構成され、該フィードチューブが前記第１のフィードチューブ挿通孔から第２のフィードチューブ挿通孔に挿通されると共にタンク部がカートリッジ取付部に取付けられる塗料カートリッジとから構成してなる。
このように構成したことにより、塗装作業を行う場合には、通路切換手段を操作し、第２のフィードチューブ挿通孔を第１のフィードチューブ挿通孔に同軸に連通させる。この状態で、塗料カートリッジのフィードチューブを、前記第１のフィードチューブ挿通孔から第２のフィードチューブ挿通孔に挿通し、タンク部を本体部材のカートリッジ取付部に取付ける。
このように塗装の準備ができたら、タンク部内の塗料をフィードチューブを通し、該フィードチューブの先端から吐出する。これにより、噴霧手段は、塗料ノズルから塗料を噴出すると共に、噴出した塗料をエアノズルによる霧化エアにより霧化することができ、微粒化した塗料によって被塗物を塗装することができる。
次に、塗料を色替する場合には、まず、前色塗料の洗浄作業を行う。この洗浄作業では、本体部材から塗料カートリッジを引抜いて取外す。そして、通路切換手段を操作し、第２の洗浄流体通路を第１の洗浄流体通路に連通させる。この状態で、第１の洗浄流体通路、第２の洗浄流体通路を通じて洗浄流体を供給する。
ここで、塗料カートリッジを取外したことにより、塗料通路をなすフィードチューブも一緒に取外されているから、前色塗料は噴霧手段だけに付着しており、洗浄作業では噴霧手段だけを洗浄すればよい。そして、各洗浄流体通路からの洗浄流体は、噴霧手段に向けて勢いよく供給することができ、噴霧手段の内面に付着した塗料を、内部から洗浄することができる。
また、洗浄作業が終了したら、次色の塗料が充填された他の塗料カートリッジを用いて次色の塗装作業を行う。このため、通路切換手段を操作し、第２のフィードチューブ挿通孔を第１のフィードチューブ挿通孔に同軸に連通させ、前述した他の塗料カートリッジを本体部材のカートリッジ取付部に取付ける。これにより次色の塗装を行うことができる。
この結果、エア霧化型の噴霧手段が設けられた本体部材に対し、塗料カートリッジを取付けて塗装を行うことができ、色替作業等の作業効率、塗装仕上りを良好にすることができる。しかも、塗料カートリッジを用いた塗料の供給方式を適用することにより、洗浄作業を行うときには、噴霧手段だけを洗浄すればよいから、洗浄時間の短縮、洗浄流体の使用量の削減等を図ることができる。
また、塗料カートリッジを用いた場合、塗料配管等は不要になるから該塗料カートリッジはアース電位に対して絶縁させた状態に保持でき、塗料に直接的に高電圧を印加しても、塗料を伝って高電圧がリークすることがない。このため、塗料カートリッジを用いることにより、噴霧手段から噴出する塗料に直接的に高電圧を印加することができる。これにより、エア霧化型の噴霧手段を備えた塗装装置でも、噴霧手段から噴霧した全ての塗料粒子に高電圧を安定して印加することができ、塗料の塗着効率、塗装仕上りを良好にすることができる。
（２）．また、本発明によると、前記通路切換手段は、前記本体部材の通路切換手段取付部に取付けられる弁ケースと、該弁ケースに回転可能に設けられ前記第２のフィードチューブ挿通孔と前記第２の洗浄流体通路とが形成された弁体と、該弁体を回転動作させるアクチュエータとにより構成したことにある。
これにより、塗装作業と洗浄作業とを切換える場合には、アクチュエータによって弁体を回転する。これにより、塗装作業時にでは、第１のフィードチューブ挿通孔に第２のフィードチューブ挿通孔を同軸に連通することができる。一方、洗浄作業時には、第１の洗浄流体通路に第２の洗浄流体通路を連通することができる。
（３）．ここで、上記（２）項の場合、前記通路切換手段の弁体は球形状のボール弁体として形成し、該弁体には直径方向に貫通した前記第２のフィードチューブ挿通孔と半径方向に延びた前記第２の洗浄流体通路とをＴ字状に交差して設ける構成とすることができる。
これにより、塗装作業時には、通路切換手段の弁体を回転し、第２のフィードチューブ挿通孔を第１のフィードチューブ挿通孔に同軸に連通させる。このときに、第２のフィードチューブ挿通孔は、弁体を貫通して形成しているから、第１のフィードチューブ挿通孔に挿入した塗料カートリッジのフィードチューブは、第２のフィードチューブ挿通孔を通し、その先端部を噴霧手段に接続することができる。
一方、洗浄作業時には、第１の洗浄流体通路に第２の洗浄流体通路を連通させる。このときに、弁体は、第２の洗浄流体通路と径方向の反対側が閉塞されているから、第１のフィードチューブ挿通孔を遮断することができる。これにより、第１の洗浄流体通路から供給される洗浄流体は、その全量を第２の洗浄流体通路側に供給でき、噴霧手段を効率よく洗浄することができる。
（４）．また上記（２）項の場合、前記通路切換手段のアクチュエータは、前記本体部材に取付けられ、前記弁体に設けられた弁軸を回転する構成とすることができる。
これにより、アクチュエータは、本体部材を利用して取付けることができる。また、アクチュエータは、弁軸を介して弁体を回転することができる。
（５）．一方、本発明によると、前記通路切換手段の弁ケースには、前記第１の洗浄流体通路から供給される洗浄流体が前記第１のフィードチューブ挿通孔に流出するのを防止するために、前記弁体の外周をシールする弁座部材を設ける構成としたことにある。
これにより、通路切換手段の弁ケースには、弁体の外周をシールする弁座部材を設けているから、第１の洗浄流体通路から供給される洗浄流体が第１のフィードチューブ挿通孔に流出するのを防止でき、全ての洗浄流体を噴霧手段側に供給することができる。
（６）．また、本発明によると、前記第１の洗浄流体通路の途中には、洗浄流体供給源から供給される洗浄流体を前記通路切換手段側の流路と外部の廃液タンク側の流路とに切換える洗浄流体流路切換弁を設けることができる。
従って、噴霧手段を洗浄する場合、洗浄流体流路切換弁は、洗浄流体供給源から供給される洗浄流体が通路切換手段側に流れるように流路を切換える。これにより、洗浄流体を通路切換手段を介して噴霧手段に供給でき、該噴霧手段を洗浄することができる。
また、洗浄作業の後には、洗浄流体として洗浄エアを供給し、第１の洗浄流体通路と第２の洗浄流体通路に残留する洗浄液体を除去する必要がある。ここで、洗浄液体が水等の揮発性の低い液体である場合、洗浄作業の時間内だけでは洗浄液体を除去（乾燥）し切れない虞がある。このように、各洗浄流体通路に洗浄液体が残留していると、例えば塗料に高電圧を直接的に印加した場合、残留した洗浄液体を伝って高電圧がリークしてしまう。
そこで、洗浄液体が水等の場合には、噴霧手段の洗浄終了後に、洗浄流体流路切換弁を、洗浄流体供給源から供給される洗浄エアが廃液タンク側に流れるように流路を切換える。これにより、洗浄作業が終了し、カートリッジの取付け作業、塗装作業を行っている間でも、洗浄エアを洗浄流体通路から廃液タンクに流し続けることができ、洗浄液体を確実に除去（乾燥）することができる。従って、洗浄流体通路を乾燥状態に保つことができるので、カートリッジから吐出された塗料に高電圧を直接的に印加することができ、塗料の塗着効率、塗装仕上りを良好にすることができる。
（７）．また、本発明では、前記通路切換手段の外周側を覆うカバーを設け、前記通路切換手段は該カバーを用いて前記本体部材の通路切換手段取付部に着脱可能に取付ける構成としたことにある。
これにより、通路切換手段は、カバーにより覆い隠して保護することができる。また、このカバーを利用して通路切換手段を本体部材の通路切換手段取付部に着脱可能に取付けることができるので、少ない部品点数、作業工数で通路切換手段を交換することができる。
（８）．さらに、本発明によると、前記通路切換手段の弁ケースには、前記本体部材の第１のフィードチューブ挿通孔と同軸に配置され前記フィードチューブの先端が挿入される第３のフィードチューブ挿通孔を備えた突出管を設け、前記噴霧手段を構成する前記塗料ノズルは、前記通路切換手段の前側に取付けられた塗料ノズル本体と、該塗料ノズル本体の後側に位置して前記突出管が挿入される突出管収容穴と、前記塗料ノズル本体の前側に形成され前記突出管に吐出された塗料を噴出する塗料噴出孔とにより構成し、前記エアノズルは、前記塗料ノズル本体の外周側に配置されリテーナリングを介して前記通路切換手段に取付けられるエアノズル本体と、該エアノズル本体に前記塗料ノズル本体の塗料噴出孔を取囲んで穿設された霧化エア噴出孔と、該霧化エア噴出孔よりも径方向の外側で対向して設けられたホーン部に穿設されたパターンエア噴出孔とにより構成することができる。
これにより、塗料カートリッジのフィードチューブを各フィードチューブ挿通孔に挿入したときには、該フィードチューブの先端を弁ケースに設けた突出管内の第３のフィードチューブ挿通孔に挿入することができる。従って、塗料カートリッジ内の塗料を、周囲に漏らすことなく、突出管から塗料ノズルに吐出することができる。
さらに、エアノズルは、塗料ノズルに対しリテーナリングを用いて簡単に取付けることができる。また、霧化エア噴出孔は、塗料ノズルの塗料噴出孔から噴出される塗料を霧化することができる。さらに、パターンエア噴出孔は、霧化エア噴出孔によって霧化された塗料粒子を所望の噴霧パターンに成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の第１の実施の形態によるエア霧化型塗装装置を塗装用ロボットに取付けた状態で示す全体構成図である。
図２は、本発明の第１の実施の形態によるエア霧化型塗装装置を示す縦断面図である。
図３は、エア霧化型塗装装置を塗料カートリッジを取外した状態で示す縦断面図である。
図４は、塗料カートリッジを単体で示す縦断面図である。
図５は、図２中の通路切換機構、噴霧ノズル等を拡大して示す要部拡大の縦断面図である。
図６は、本発明の第１の実施の形態によるエア霧化型塗装装置の全体構成を模式的に示す模式構成図である。
図７は、塗装装置の前側部分を塗装状態で示す要部拡大の縦断面図である。
図８は、塗装装置の前側部分を洗浄状態で示す要部拡大の縦断面図である。
図９は、エアシリンダによりボール弁体を塗装位置に切換えた状態を示す外観斜視図である。
図１０は、エアシリンダによりボール弁体を洗浄位置に切換えた状態を示す外観斜視図である。
図１１は、ボール弁体を塗装位置に切換えた状態を図５中の矢示ＸＩ−ＸＩ方向からみた要部拡大の縦断面図である。
図１２は、ボール弁体を洗浄位置に切換えた状態を図１１と同様位置からみた要部拡大の縦断面図である。
図１３は、弁座部材を単体で拡大して示す外観斜視図である。
図１４は、本発明の第１の実施の形態によるエア霧化型塗装装置の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エア霧化型塗装装置の全体構成を示す回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明の実施の形態によるエア霧化型塗装装置を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。この第１の実施の形態では、塗料が水を溶剤とする水性塗料であり、主に洗浄流体として水とエアを用いる構成とした場合を例に挙げて説明する。
図１において、１は第１の実施の形態によるエア霧化型塗装装置を示している（以下、塗装装置１という）。この塗装装置１は、噴出した塗料に向けエアを吹付けることにより、塗料を霧化して塗装するもので、後述する塗装用ロボット４３に取付けられている。また、塗装装置１は、後述の塗料カートリッジ３０が交換して取付けられると共に、流通する塗料に対して直接的に高電圧を印加する直接帯電方式の静電塗装装置として形成されている。そして、塗装装置１は、図２に示す如く、後述する本体部材２、フィードチューブ挿通孔６，１４，１６、洗浄流体通路９，１５、通路切換機構１１、洗浄流体流路切換弁１９、カバー筒２０、取付筒２１、噴霧ノズル２２、塗料カートリッジ３０等により大略構成されている。
２は塗装用ロボット４３に取付けられた本体部材である。この本体部材２は、塗装装置１のベースとなるもので、塗装用ロボット４３の手首４３Ｄに取付けられている。そして、本体部材２は、後述のハウジング３、前部本体４等により大略構成されている。
３は本体部材２を構成するハウジングで、該ハウジング３は、後述する塗装用ロボット４３の手首４３Ｄに取付けられた略円柱状のホルダ部３Ａと、該ホルダ部３Ａの先端側に一体的に設けられたヘッド部３Ｂとを備えている。また、ヘッド部３Ｂは、軸線Ｏ１−Ｏ１をもって前，後方向に延びた円柱体として形成され、その後側（図２中で右側）には、後述のカートリッジ取付部５が凹円筒状に形成されている。
一方、ヘッド部３Ｂの前側には、短尺な筒部３Ｃが一体的に突設され、該筒部３Ｃの内周側は、前部本体４が嵌合する凹状の嵌合部３Ｄとなっている。また、筒部３Ｃの外周側には、後述の取付筒２１に螺合するねじ部３Ｅが刻設されている。さらに、ヘッド部３Ｂの後側には、カートリッジ取付部５の底部に位置して後述する塗料カートリッジ３０の急速継手３５が接続する雌接続部３Ｆが形成されている。
４はハウジング３の前側に取付けられた前部本体で、該前部本体４は、段付円柱状に形成され、後部がハウジング３の嵌合部３Ｄ内に一体的に嵌合している。また、前部本体４の前面は、後述の通路切換機構１１を取付けるための通路切換手段取付部をなす通路切換機構取付部４Ａとなっている。また、前部本体４の中心部（軸線Ｏ１−Ｏ１）には、後述する第１のフィードチューブ挿通孔６の一部が軸方向に延びて形成されている。さらに、前部本体４には、第１のフィードチューブ挿通孔６を取囲んで、後述する通路切換機構１１のエアシリンダ１８を収容するシリンダ収容穴４Ｂと、洗浄流体流路切換弁１９を収容する切換弁収容穴４Ｃとが円形の空間として形成されている。
５は本体部材２に設けられたカートリッジ取付部である。このカートリッジ取付部５は、図３に示す如く、ハウジング３のヘッド部３Ｂの後側に凹円筒状に形成されている。そして、カートリッジ取付部５は、後述する塗料カートリッジ３０のタンク部３１を取付け、取外し可能に取付けるものである。
６は本体部材２に設けられた第１の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、後述する塗料カートリッジ３０のフィードチューブ３３が挿入されるものである。ここで、第１のフィードチューブ挿通孔６は、ハウジング３から前部本体４を軸方向に貫通して設けられ、ハウジング３の後側でカートリッジ取付部５に開口し、前側で前部本体４の通路切換機構取付部４Ａに開口している。また、第１のフィードチューブ挿通孔６は、ハウジング３のカートリッジ取付部５から前部本体４の通路切換機構取付部４Ａに向け軸線Ｏ１−Ｏ１上に形成されている。
７は本体部材２のハウジング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７は、後述の塗料カートリッジ３０を構成するタンク部３１の押出し液体収容室３１Ｂに押出し液体を供給するものである。そして、ハウジング側押出し液体通路７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３に形成された雌接続部３Ｆの底部に開口している。
８はハウジング３のヘッド部３Ｂに設けられた押出し液体弁である。この押出し液体弁８は、常時は押出し液体通路７を遮断し、後述の塗料カートリッジ３０を構成するタンク部３１の押出し液体収容室３１Ｂ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３１Ｂに対し押出し液体の供給を行うものである。
９は本体部材２に設けられた第１の洗浄流体通路を示している（図６、図７参照）。この洗浄流体通路９は、後述の噴霧ノズル２２に付着した塗料を洗浄する洗浄流体として水等の洗浄液体と洗浄エアとを供給するものである。ここで、第１の洗浄流体通路９は、図６に示す如く、後述の洗浄流体選択弁３８を介して洗浄流体源装置３７に接続されている。そして、第１の洗浄流体通路９は、図７に示す如く、洗浄流体選択弁３８からの洗浄流体が洗浄流体流路切換弁１９に向けて流通する上流側供給路９Ａと、洗浄流体流路切換弁１９から通路切換機構１１の弁ケース１２に向けて洗浄流体を流通させる下流側供給路９Ｂと、洗浄流体流路切換弁１９から外部の廃液タンク１０に向けて洗浄流体を流出させる排出路９Ｃとにより構成されている。
次に、本体部材２の前側に設けられた通路切換手段としての通路切換機構１１について説明する。
１１は通路切換手段としての通路切換機構を示し、該通路切換機構１１は、後述する塗装位置（図５、図７に示す位置）で第１のフィードチューブ挿通孔６に第２のフィードチューブ挿通孔１４を連通させ、洗浄位置（図８に示す位置）で第１の洗浄流体通路９に第２の洗浄流体通路１５を連通させるものである。また、通路切換機構１１は、後述のカバー筒２０、取付筒２１を用いて本体部材２側に取付け、取外し可能に取付けられている。そして、通路切換機構１１は、後述の弁ケース１２、ボール弁体１３、弁座部材１７、エアシリンダ１８により大略構成されている。
１２は前部本体４の通路切換機構取付部４Ａに取付けられた通路切換機構１１の弁ケースで、該弁ケース１２は軸線Ｏ１−Ｏ１を中心とした段付円筒体として形成されている。即ち、弁ケース１２は、図５に示す如く、後側に位置する大径筒部１２Ａと、前側に位置する小径筒部１２Ｂとにより、段付円筒状に形成されている。また、大径筒部１２Ａ内の中心部には、球面状の底部をもった弁体収容穴１２Ｃが形成され、外側寄りで前部本体４のシリンダ収容穴４Ｂに対応する位置には、ロッド移動穴１２Ｄが形成されている。
また、前側に位置する小径筒部１２Ｂの外周側には、後述のリテーナリング２５が螺合するねじ部１２Ｅが刻設されている。一方、小径筒部１２Ｂの内周側には、後述する塗料ノズル２３の基端側が螺合する小径な内ねじ筒１２Ｆが形成されている。
また、弁ケース１２の内ねじ筒１２Ｆの内側には、後述する第２のフィードチューブ挿通孔１４と同軸となる位置に突出管１２Ｇが前側に向けて突設されている。また、突出管１２Ｇは、後述の塗料ノズル２３に向けて塗料を吐出するもので、その内部は第３のフィードチューブ挿通孔１６となっている。
さらに、弁ケース１２には、第１の洗浄流体通路９の一部を構成する流体通路１２Ｈが設けられている。この流体通路１２Ｈは、第１の洗浄流体通路９の下流側供給路９Ｂと弁体収容穴１２Ｃとにそれぞれ開口している。
１３は弁ケース１２の弁体収容穴１２Ｃ内に回転可能に収容されたボール弁体で、該ボール弁体１３は、図９、図１０に示すように球体状に形成されている。また、ボール弁体１３には、図５に示す如く、その中心点を通る線Ｏ２−Ｏ２上で、径方向の反対側に位置して大径弁軸１３Ａと小径弁軸１３Ｂとが一体的に取付けられている。この大径弁軸１３Ａはロッド移動穴１２Ｄ側に配置され、小径弁軸１３Ｂは第１の洗浄流体通路９の下流側供給路９Ｂ側、即ち、流体通路１２Ｈ側に配置されている。
即ち、大径弁軸１３Ａと小径弁軸１３Ｂは、その中心線Ｏ２−Ｏ２が軸線Ｏ１−Ｏ１に対して直交するように配置され、弁ケース１２にそれぞれ回転可能に支持されている。また、大径弁軸１３Ａの先端側には、ロッド移動穴１２Ｄ内に位置して、後述のロッド１８Ｃと連結されるレバー１３Ｃが取付けられている。そして、ボール弁体１３には、後述する第２のフィードチューブ挿通孔１４と第２の洗浄流体通路１５が設けられている。
１４はボール弁体１３に設けられた第２の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１４は、中心線Ｏ２−Ｏ２と直交するようにボール弁体１３の中心位置を通って直径方向に貫通している。そして、第２のフィードチューブ挿通孔１４は、ボール弁体１３が図１１に示す塗装位置に切換えられたときに、第１のフィードチューブ挿通孔６と同軸に連通することができる。この切換状態では、塗料カートリッジ３０のフィードチューブ３３を、第１のフィードチューブ挿通孔６、第２のフィードチューブ挿通孔１４に挿入し、先端部を後述する第３のフィードチューブ挿通孔１６に挿嵌することができる。
１５はボール弁体１３に設けられた第２の洗浄流体通路で、該洗浄流体通路１５は、ボール弁体１３の中心位置で第２のフィードチューブ挿通孔１４と連通している。また、第２の洗浄流体通路１５は、中心線Ｏ２−Ｏ２と第２のフィードチューブ挿通孔１４とに直交した約半径分の長さをもった有底穴として形成されている。即ち、第２の洗浄流体通路１５は、第２のフィードチューブ挿通孔１４とＴ字状に交差するように半径方向に延びている。
また、第２の洗浄流体通路１５は、第１の洗浄流体通路９の下流側供給路９Ｂと連通するための連通路１５Ａをボール弁体１３に有している。この連通路１５Ａは、図１２に示す如く、ボール弁体１３を洗浄位置に回転したときに、第１の洗浄流体通路９の下流側供給路９Ｂの一部をなす弁ケース１２の流体通路１２Ｈとほぼ同軸に連通する位置に配置されている。これにより、連通路１５Ａは、第１の洗浄流体通路９から供給される洗浄流体を第２の洗浄流体通路１５に勢いを保ったまま流入させることができる。
１６は弁ケース１２の突出管１２Ｇ内に設けられた第３の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１６は、図５に示すように、第１のフィードチューブ挿通孔６と同軸（軸線Ｏ１−Ｏ１上）に配置されている。そして、第３のフィードチューブ挿通孔１６は、塗料カートリッジ３０のフィードチューブ３３の先端が液密に挿入されるものである。
１７は弁ケース１２の弁体収容穴１２Ｃの開口側に設けられた円環状の弁座部材を示している。この弁座部材１７は、第１の洗浄流体通路９から供給される洗浄流体が第１のフィードチューブ挿通孔６に流出するのを防止するものである。また、弁座部材１７は、図１３に示す如く、前部本体４側に位置する金属材料等からなるベース部材１７Ａと、該ベース部材１７Ａの前面に一体的に固着され、例えば弾性を有する高分子樹脂材料を用いてシート状に形成されたシール部１７Ｂとにより構成されている。そして、弁座部材１７は、第１のフィードチューブ挿通孔６の周囲に配置され、シール部１７Ｂの内周側をボール弁体１３の外周面に密着させて気液密にシールしている。
１８は本体部材２に設けられ通路切換機構１１のアクチュエータをなすエアシリンダで、該エアシリンダ１８は、往復動する間にボール弁体１３をほぼ９０度の角度で回転動作するものである。また、エアシリンダ１８は、図７、図８に示すように、前部本体４のシリンダ収容穴４Ｂに設けられている。また、エアシリンダ１８は、シリンダ収容穴４Ｂに挿嵌されたシリンダケース１８Ａと、該シリンダケース１８Ａ内に軸方向に摺動可能に挿嵌されたピストン１８Ｂと、基端側が該ピストン１８Ｂに取付けられ、先端側がシリンダケース１８Ａから突出してボール弁体１３のレバー１３Ｃに接続されたロッド１８Ｃと、前記ピストン１８Ｂを介してロッド１８Ｃを縮小側に付勢するばね部材１８Ｄとにより大略構成されている。
そして、エアシリンダ１８は、常時は、ばね部材１８Ｄによってロッド１８Ｃが最縮小状態にあり、図１１に示すように、ボール弁体１３は、矢示Ａ方向に回転されて塗装位置にある。一方、エア室１８Ｅにエアを供給してロッド１８Ｃを伸長させたときには、図１２に示すように、ボール弁体１３を矢示Ｂ方向に回転して洗浄位置にすることができる。
従って、通路切換機構１１は、ハウジング３に塗料カートリッジ３０を取付ける塗装作業時には、エアシリンダ１８によってボール弁体１３を矢示Ａ方向に回転し、第２のフィードチューブ挿通孔１４を第１のフィードチューブ挿通孔６、第３のフィードチューブ挿通孔１６と同軸に連通させる。これにより、各フィードチューブ挿通孔６，１４，１６に塗料カートリッジ３０のフィードチューブ３３を挿入することができ、ハウジング３に塗料カートリッジ３０を取付けることができる。
次に、塗装作業で後述の噴霧ノズル２２に付着した塗料を洗浄する洗浄作業時には、エアシリンダ１８によってボール弁体１３を矢示Ｂ方向に回転し、第２の洗浄流体通路１５を第３のフィードチューブ挿通孔１６と同軸に連通させる。また、第２の洗浄流体通路１５の連通路１５Ａを、第１の洗浄流体通路９の下流側供給路９Ｂにほぼ同軸に連通させる。これにより、各洗浄流体通路９，１５を通じて供給される洗浄流体を、第３のフィードチューブ挿通孔１６、噴霧ノズル２２等に供給することができる。
１９は第１の洗浄流体通路９の途中に位置して前部本体４の切換弁収容穴４Ｃに設けられた洗浄流体流路切換弁を示している。この洗浄流体流路切換弁１９は、上流側供給路９Ａから供給される洗浄流体を、下流側供給路９Ｂ側または排出路９Ｃ側に切換えるものである。そして、洗浄流体流路切換弁１９は、切換弁収容穴４Ｃに挿嵌された筒状ケース１９Ａと、該筒状ケース１９Ａ内に軸方向に摺動可能に挿嵌されたスプール１９Ｂと、該スプール１９Ｂをパイロットエア室１９Ｃに向けて付勢する弁ばね１９Ｄとにより大略構成されている。
また、洗浄流体流路切換弁１９は、噴霧ノズル２２を洗浄する場合、パイロットエア室１９Ｃにパイロットエアを供給し、弁ばね１９Ｄに抗してスプール１９Ｂを前側に変位させる。これにより、洗浄流体流路切換弁１９は、第１の洗浄流体通路９の上流側供給路９Ａと下流側供給路９Ｂとを接続することができ、洗浄液体と洗浄エアを通路切換機構１１を介して噴霧ノズル２２に供給し、該噴霧ノズル２２を洗浄することができる。
ここで、洗浄液体が水等の揮発性の低い液体である場合、洗浄作業の時間内だけでは洗浄液体を除去（乾燥）し切れない虞がある。このように、第１の洗浄流体通路９に洗浄液体が残留していると、塗料に直接的に印加した高電圧が残留した洗浄液体を伝ってアース側にリークしてしまう。
そこで、洗浄液体が水等の場合には、噴霧ノズル２２の洗浄終了後に、洗浄流体流路切換弁１９は、パイロットエアの供給を絶ち、弁ばね１９Ｄによってスプール１９Ｂを後側に変位させることにより、上流側供給路９Ａから供給される洗浄エアを排出路９Ｃを介して廃液タンク１０側に流出させる。これにより、洗浄作業が終了しても、塗料カートリッジ３０の取付け作業時、塗装作業時を利用して洗浄エアを第１の洗浄流体通路９内で流し続けることができ、洗浄液体を確実に除去（乾燥）することができる。
２０は通路切換機構１１と前部本体４の外周側を覆うように設けられたカバー筒である。このカバー筒２０は、前側が弁ケース１２の大径筒部１２Ａに係合し、後側がハウジング３の筒部３Ｃの近傍に配置されている。また、２１はカバー筒２０の後部外周を取囲むように設けられた取付筒である。この取付筒２１は、ハウジング３の筒部３Ｃに刻設されたねじ部３Ｅに螺着することにより、カバー筒２０と協働して通路切換機構１１を前部本体４の通路切換機構取付部４Ａに取付け、取外し可能に取付けることができる。従って、カバー筒２０と取付筒２１は、本発明において、本体部材２に通路切換機構１１を着脱可能に取付けるカバーの具体例を示している。
次に、通路切換機構１１の前側に取付けられた噴霧手段としてのエア霧化型の噴霧ノズル２２について説明する。
２２は通路切換機構１１の前側に取付けられた噴霧手段としてのエア霧化型の噴霧ノズルを示している。この噴霧ノズル２２は、塗料を霧化しつつ、所望の噴霧パターンで噴出するものである。そして、噴霧ノズル２２は、塗料を噴出する後述の塗料ノズル２３と、該塗料ノズル２３から噴出された塗料を霧化する霧化エアを噴出するエアノズル２４とによって構成されている。
２３は通路切換機構１１の弁ケース１２の前側に取付けられた塗料ノズルである。この塗料ノズル２３は、後述の塗料カートリッジ３０から供給される塗料を噴出するものである。また、塗料ノズル２３は、基端側が弁ケース１２の内ねじ筒１２Ｆに螺着された段付筒状の塗料ノズル本体２３Ａと、該塗料ノズル本体２３Ａ内の後側に位置して弁ケース１２の突出管１２Ｇが挿入される突出管収容穴２３Ｂと、前記塗料ノズル本体２３Ａの前側に形成され、前記突出管収容穴２３Ｂに吐出された塗料を噴出する塗料噴出孔２３Ｃとにより構成されている。
２４は塗料ノズル２３を覆うように通路切換機構１１の弁ケース１２の前側に取付けられたエアノズルである。このエアノズル２４は、塗料ノズル２３の塗料噴出孔２３Ｃから噴出された塗料を霧化する霧化エアと、パターン形成するパターンエアとを噴出するものである。また、エアノズル２４は、後述のリテーナリング２５を介して弁ケース１２の小径筒部１２Ｂに取付け、取外し可能に取付けられている。
そして、エアノズル２４は、塗料ノズル本体２３Ａの外周側と前側を覆う有蓋筒状に形成され、リテーナリング２５を介して通路切換機構１１の弁ケース１２に取付けられたエアノズル本体２４Ａと、該エアノズル本体２４Ａの前面中央に開口し、塗料ノズル２３の塗料噴出孔２３Ｃが突出する中央開口２４Ｂと、前記エアノズル本体２４Ａの前側に位置して径方向の対称位置に突設された２本のホーン部２４Ｃと、前記エアノズル本体２４Ａの前面に中央開口２４Ｂを取囲んで穿設された複数個の霧化エア噴出孔２４Ｄと、該各霧化エア噴出孔２４Ｄよりも径方向の外側に位置して前記各ホーン部２４Ｂに対向するように斜めに穿設された複数個のパターンエア噴出孔２４Ｅとにより構成されている。
ここで、エアノズル２４は、中央開口２４Ｂおよび各霧化エア噴出孔２４Ｄから霧化エアを噴出することにより、塗料ノズル２３の塗料噴出孔２３Ｃから噴出された塗料を霧化する。これと共に、霧化した塗料に向けて各パターンエア噴出孔２４Ｅからパターンエアを吹付けることにより、塗料の噴霧パターンを楕円形等に成形するものである。
また、２５はエアノズル２４の外周側に設けられたリテーナリングである。このリテーナリング２５は、エアノズル本体２４Ａの外周に係合した状態で、弁ケース１２の小径筒部１２Ｂの外周に刻設されたねじ部１２Ｅに螺着することにより、エアノズル２４を弁ケース１２の前側に着脱可能に取付けるものである。
２６はエアノズル２４の各霧化エア噴出孔２４Ｄに接続して設けられた霧化エア通路である。この霧化エア通路２６は、後述の霧化エア弁４０を介して霧化エア源３９に接続されている。また、２７はエアノズル２４の各パターンエア噴出孔２４Ｅに接続して設けられたパターンエア通路である。このパターンエア通路２７は、後述のパターンエア弁４２を介してパターンエア源４１に接続されている。
２８はハウジング３のホルダ部３Ａに設けられた高電圧発生器を示している。この高電圧発生器２８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２８の出力側は例えば前部本体４に電気的に接続され、これにより高電圧発生器２８は、前部本体４から通路切換機構１１等を介して塗料に高電圧を直接的に印加するものである。
２９はハウジング３に設けられ、制御エア源（図示せず）に接続された複数本のエア通路を示している。これらのエア通路２９は、エアシリンダ１８、洗浄流体流路切換弁１９、塗料弁３６を駆動するパイロットエア等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１本のエア通路２９のみを図示している。
次に、本体部材２に取付け、取外し可能に取付けられる塗料カートリッジ３０について、図４等を参照して説明する。
３０は本体部材２のカートリッジ取付部５に着脱可能に取付けられる塗料カートリッジ（図１参照）を示している。この塗料カートリッジ３０は、ａ色，ｂ色，…ｎ色の塗料に対応するように複数個用意されている。また、塗料カートリッジ３０は、後述する塗料充填装置４４の充填台４６から選択的に用いられるものである。そして、塗料カートリッジ３０は、図４に示す如く、後述するタンク部３１、ピストン３２、フィードチューブ３３、塗料弁３６等によって大略構成されている。
３１は塗料カートリッジ３０のタンク部で、該タンク部３１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、タンク部３１内には、ピストン３２が軸方向に変位可能に挿嵌されている。このピストン３２は、タンク部３１内を前側の塗料収容室３１Ａと後側の押出し液体収容室３１Ｂとに画成している。
また、タンク部３１の後端側には、交換作業を行うときに把持する把持突起３１Ｃが設けられている。一方、タンク部３１の前側には、後述するフィードチューブ３３の塗料供給路３３Ａを塗料収容室３１Ａに連通する塗料通路３１Ｄが設けられている。さらに、タンク部３１の前側には、後述の急速継手３５を取付けるための継手取付穴３１Ｅが設けられている。
３３はタンク部３１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３３は、タンク部３１の塗料収容室３１Ａに充填された塗料を塗料ノズル２３に向けて吐出するものである。また、フィードチューブ３３内は、塗料収容室３１Ａに連通する塗料供給路３３Ａとなり、その先端側には、図５に示すように縮径して弁座部３３Ｂが設けられている。さらに、フィードチューブ３３の先端部は、小径な吐出口３３Ｃとなっている。
そして、フィードチューブ３３は、図５、図７に示す如く、通路切換機構１１のボール弁体１３が塗装位置に切換えられた状態で、第１のフィードチューブ挿通孔６、第２のフィードチューブ挿通孔１４に挿通され、先端の吐出口３３Ｃが第３のフィードチューブ挿通孔１６内に液密に挿入されるようになっている。
３４は押出し液体収容室３１Ｂに連通してタンク部３１に設けられたカートリッジ側押出し液体通路である（図２、図４参照）。この押出し液体通路３４は、本体部材２のカートリッジ取付部５に塗料カートリッジ３０を嵌合したときに、ハウジング側押出し液体通路７と連通する。また、押出し液体通路３４は、充填台４６に塗料カートリッジ３０を嵌合したときに、充填台側押出し液体通路（図示せず）と連通するものである。
３５はカートリッジ側押出し液体通路３４の開口端に位置してタンク部３１の継手取付穴３１Ｅ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３５は、塗装装置１の本体部材２または塗料充填装置４４の充填台４６に取付けたときに開弁する。一方、本体部材２、充填台４６から取外したときには、閉弁してカートリッジ側押出し液体通路３４から押出し液体が流出するのを防止する。
３６はタンク部３１の前側部位に設けられた塗料弁である。この塗料弁３６は、フィードチューブ３３から塗料ノズル２３に向けて供給される塗料の供給、遮断制御を行うものである。そして、塗料弁３６は、軸方向に変位可能なピストン３６Ａと、該ピストン３６Ａからフィードチューブ３３の塗料供給路３３Ａ内を延び、先端が弁座部３３Ｂに離着座する弁体３６Ｂとを含んで構成されている。
次に、塗装装置１の外部に設けられた洗浄流体を供給するための構成について、図６を参照して説明する。
３７は洗浄流体を供給する洗浄流体源装置である。この洗浄流体源装置３７は、洗浄エアを供給する洗浄エア源３７Ａｒと、洗浄液体（水等）を供給する洗浄液体源３７Ｌｑとにより構成されている。また、洗浄流体源装置３７は、後述の洗浄流体選択弁３８を介して塗装装置１に設けられた第１の洗浄流体通路９の上流側供給路９Ａに接続されている。
３８は洗浄流体源装置３７と洗浄流体流路切換弁１９に接続して設けられた洗浄流体選択弁である。この洗浄流体選択弁３８は、例えば２個の開閉弁等により構成されている。また、洗浄流体選択弁３８は、洗浄流体源装置３７の洗浄エア源３７Ａｒと洗浄液体源３７Ｌｑに接続されている。そして、洗浄流体選択弁３８は、噴霧ノズル２２に残留した前色塗料を洗浄するときに、洗浄エアと洗浄液体とを交互に供給するものである。
３９は霧化エアを供給する霧化エア源で、この霧化エア源３９は、霧化エア弁４０を介して塗装装置１の霧化エア通路２６に接続されている。また、４１はパターンエアを供給するパターンエア源で、このパターンエア源４１は、パターンエア弁４２を介して塗装装置１のパターンエア通路２７に接続されている。
なお、４３は塗装装置１を自在に移動する塗装用ロボット（図１参照）で、該塗装用ロボット４３は、取付ベース４３Ａと、該取付ベース４３Ａ上に回転可能かつ揺動可能に設けられた垂直アーム４３Ｂと、該垂直アーム４３Ｂの先端に揺動可能に設けられた水平アーム４３Ｃと、該水平アーム４３Ｃの先端に設けられた手首４３Ｄとにより大略構成されている。そして、前記手首４３Ｄには、塗装装置１の本体部材２を構成するハウジング３のホルダ部３Ａが取付けられている。
４４は塗装用ロボット４３の動作範囲に配設された塗料充填装置である。この塗料充填装置４４は、ａ色，ｂ色，…ｎ色の塗料をそれぞれの塗料カートリッジ３０に充填するものである。そして、塗料充填装置４４は、架台４５に各色毎の充填台４６を備え、該各充填台４６には、それぞれに対応する塗料カートリッジ３０が取付け、取外し可能に取付けられる。
第１の実施の形態によるエア霧化型塗装装置１は、上述の如き構成を有するもので、次に、塗装装置１による塗装作業、洗浄作業を含む工程について、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、塗装装置１によって塗装作業を行っている状態では、塗装装置１の本体部材２に塗料カートリッジ３０を取付けている。このため、通路切換機構１１は、図５、図７、図９、図１１に示すように、第２のフィードチューブ挿通孔１４にフィードチューブ３３を挿入できるように、そのボール弁体１３を塗装位置に切換えている。
また、塗装作業時には、塗料カートリッジ３０の塗料弁３６を開弁し、フィードチューブ３３から噴霧ノズル２２の塗料ノズル２３を介して噴出する。このときに、霧化エア弁４０を開弁し、エアノズル２４の各霧化エア噴出孔２４Ｄから霧化エアを噴出し、塗料を霧化する。また、パターンエア弁４２を開弁し、エアノズル２４の各パターンエア噴出孔２４Ｅからパターンエアを噴出し、霧化した塗料を所望の噴霧パターンに成形する。
さらに、噴霧する塗料には高電圧発生器２８によって高電圧を印加している。この場合、塗料カートリッジ３０を用いていることにより塗料配管等は不要にすることができ、高電圧発生器２８から前部本体４に印加される高電圧は、アース電位に対して絶縁させた状態（浮かせた状態）にある。従って、本体部材２の前部本体４から第１の洗浄流体通路９、霧化エア通路２６、パターンエア通路２７等を介してアースに短絡しない限り、高電圧がアース側にすることはない。
そして、塗装作業が終了したら、塗料カートリッジ３０の取外し作業に移り、この塗料カートリッジ３０の取外し作業では、ハウジング３のカートリッジ取付部５から使用済みの塗料カートリッジ３０を引き抜いて取外す。
次に、ハウジング３から塗料カートリッジ３０を取外したら噴霧ノズル２２に付着した前色塗料を洗浄する。この洗浄作業について説明する。
まず、噴霧ノズル２２に洗浄流体を供給するときには、通路切換機構１１は、図８、図１０、図１２に示すように、エアシリンダ１８によってボール弁体１３を矢示Ｂ方向に回転して洗浄位置に切換える。このボール弁体１３の洗浄位置では、第１の洗浄流体通路９を通じて供給させる洗浄流体を、噴霧ノズル２２側に供給できるように、第２の洗浄流体通路１５を第１の洗浄流体通路９と第３のフィードチューブ挿通孔１６とに連通させる。また、洗浄流体流路切換弁１９を切換え、第１の洗浄流体通路９の上流側供給路９Ａを下流側供給路９Ｂに接続する。
また、霧化エア弁４０とパターンエア弁４２を開弁し、霧化エアとパターンエアを噴出する。この状態で、洗浄流体選択弁３８を切換え、最初に洗浄エアを供給する。
これにより、洗浄エアは、第１の洗浄流体通路９の上流側供給路９Ａ、下流側供給路９Ｂ、第２の洗浄流体通路１５、第３のフィードチューブ挿通孔１６を通して噴霧ノズル２２に供給できる。この結果、洗浄エアによって、第３のフィードチューブ挿通孔１６、塗料ノズル２３の塗料噴出孔２３Ｃ等の付着部位に残っている前色塗料を押出して排出することができる。続いて、前記付着部位に洗浄液体を供給することにより、付着した塗料を洗浄することができる。そして、洗浄エアの供給と洗浄液体の供給とを数回繰返して行う。
ここで、ボール弁体１３を洗浄位置に切換えたときには、弁座部材１７によって第１のフィードチューブ挿通孔６と弁ケース１２の弁体収容穴１２Ｃとの間を遮断することができる。これにより、第１の洗浄流体通路９から供給される洗浄エア、洗浄液体は、第１のフィードチューブ挿通孔６側に流出することなく、その全量を噴霧ノズル２２側に供給することができ、効率よく塗料を洗浄することができる。
また、本体部材２から塗料カートリッジ３０を取外したときには、フィードチューブ３３も一緒に取外されている。このため、前色塗料が付着している部分は、噴霧ノズル２２だけとなる。これにより、洗浄作業を行う場合には、噴霧ノズル２２だけを洗浄すればよく、短い時間、少ない洗浄流体で確実に洗浄することができる。
そして、噴霧ノズル２２の洗浄作業が終了したら、第１の洗浄流体通路９の上流側供給路９Ａに残留した水、シンナ等の洗浄液体を除去する。この洗浄液体除去作業では、洗浄流体選択弁３８を切換えることによって第１の洗浄流体通路９の上流側供給路９Ａを排出路９Ｃに接続し、この状態で洗浄エアを供給する。これにより、残留した洗浄液体を伝って高電圧がリークするのを防止している。
なお、洗浄液体が水等の揮発性の低い液体である場合、洗浄作業の時間内だけでは洗浄液体を除去（乾燥）し切れない場合がある。そこで、洗浄液体が水等の場合には、洗浄作業が終了し、カートリッジ取付け作業、塗装作業に移った後も、第１の洗浄流体通路９の上流側供給路９Ａから排出路９Ｃに洗浄エアを流し続けることにより、洗浄液体を確実に除去（乾燥）することができる。
次に、洗浄作業が終了したら、次色の塗料カートリッジ３０の取付け作業に移る。この塗料カートリッジ３０の取付け作業では、第２のフィードチューブ挿通孔１４にフィードチューブ３３を挿入できるように、通路切換機構１１のボール弁体１３を塗装位置に切換えている。その後に、塗料カートリッジ３０のフィードチューブ３３を第１のフィードチューブ挿通孔６、第２のフィードチューブ挿通孔１４、第３のフィードチューブ挿通孔１６の順で挿入し、タンク部３１を本体部材２のカートリッジ取付部５に取付ける。これにより、次色の塗料カートリッジ３０を本体部材２に取付けることができる。
次に、塗料カートリッジ３０の取付け作業が終了したら、塗装作業に移って、前述した塗装作業と同様の動作（操作）を行うことにより、被塗物に塗装を施すことができる。
以上のように、第１の実施の形態によれば、第１のフィードチューブ挿通孔６に同軸に連通する第２のフィードチューブ挿通孔１４と第１の洗浄流体通路９に連通する第２の洗浄流体通路１５とを有し、これらが選択的に切換えられる通路切換機構１１を本体部材２の前部本体４に取付ける構成とした。従って、通路切換機構１１のボール弁体１３を洗浄位置に切換えることにより、噴霧ノズル２２に付着した前色塗料を短時間に、かつ確実に洗浄、除去することができる。また、通路切換機構１１のボール弁体１３を塗装位置に切換えることにより、本体部材２に塗料カートリッジ３０を取付けることができる。
この結果、エア霧化型の噴霧ノズル２２が設けられたエア霧化型塗装装置１に対し、交換式の塗料カートリッジ３０を取付けて塗装を行うことができる。これにより、色替作業、洗浄作業等の作業効率、塗装仕上りを良好にすることができる。
また、塗料カートリッジ３０を用いた塗料の供給方式を適用することにより、洗浄作業を行うときには、塗料通路となるフィードチューブ３３を取外すことができ、洗浄する対象を噴霧ノズル２２だけとすることができる。これにより、洗浄時間の短縮、洗浄流体の使用量の削減等を図ることができる。
また、塗料カートリッジ３０を用いた場合、塗料に直接的に印加した高電圧が塗料配管を伝ってリークすることがないから、高電圧発生器２８を用いて噴霧ノズル２２から噴出する塗料に直接的に高電圧を印加する、直接帯電方式とすることができる。この結果、エア霧化型の噴霧ノズル２２を備えた塗装装置１でも、噴霧ノズル２２から噴霧した全ての塗料粒子に高電圧を安定して印加することができ、塗料の塗着効率、塗装仕上りを良好にすることができる。
一方、通路切換機構１１は、エアシリンダ１８によりボール弁体１３を回転することによって、ボール弁体１３を塗装位置と洗浄位置とに容易に切換えることができる。これにより、塗装作業では、第１のフィードチューブ挿通孔６に第２のフィードチューブ挿通孔１４を簡単に連通することができる。また、洗浄作業では、第１のフィードチューブ挿通孔６と第２のフィードチューブ挿通孔１４とを遮断して、第１の洗浄流体通路９に第２の洗浄流体通路１５を簡単に連通することができる。
また、ボール弁体１３を回転操作するエアシリンダ１８は、本体部材２をなす前部本体４に取付ける構成としているから、広い設置スペースに余裕をもって配置することができる。
一方、通路切換機構１１の弁ケース１２には、ボール弁体１３の外周をシールする弁座部材１７を設ける構成としている。従って、第１の洗浄流体通路９から供給される洗浄流体が第１のフィードチューブ挿通孔６に流出するのを確実に防止でき、全ての洗浄流体を噴霧ノズル２２側に供給することができ、洗浄時間の短縮等を図ることができる。
また、第１の洗浄流体通路９の途中には洗浄流体流路切換弁１９を設ける構成としている。従って、噴霧ノズル２２を洗浄する場合、洗浄流体流路切換弁１９は、洗浄流体源装置３７から供給される洗浄流体が通路切換機構１１側に流れるように流路を切換える。これにより、洗浄流体を通路切換機構１１を介して噴霧ノズル２２に供給でき、該噴霧ノズル２２を洗浄することができる。
しかも、洗浄作業の後には、洗浄流体流路切換弁１９は、洗浄エアが廃液タンク１０側に流れるように流路を切換える。これにより、洗浄作業が終了しても、カートリッジの取付け作業、塗装作業が行われている間でも、洗浄エアを洗浄流体通路９内に流し続けることができ、洗浄液体を確実に除去（乾燥）することができる。これにより、エア霧化型塗装装置でも直接帯電方式を採用することができ、塗料の塗着効率、塗装仕上りを良好にすることができる。
さらに、通路切換機構１１は、カバー筒２０と取付筒２１からなるカバーを用いて、ハウジング３に着脱可能に取付ける構成としている。これにより、通路切換機構１１は、カバー筒２０等により覆い隠して保護することができる。また、通路切換機構１１は、このカバー筒２０、取付筒２１を利用して本体部材２に取付けることができ、少ない部品点数、作業工数で交換することができる。
次に、図１５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、洗浄流体流路切換弁を廃止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、５１は第２の実施の形態によるエア霧化型塗装装置（以下、塗装装置５１という）を示している。この塗装装置５１は、第１の実施の形態による洗浄流体流路切換弁１９が廃止され、１本の通路からなる第１の洗浄流体通路５２を備え、該洗浄流体通路５２によって洗浄流体選択弁３８と通路切換機構１１との間を接続する構成としている点で、第１の塗装装置１と相違している。
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の実施の形態によれば、洗浄流体流路切換弁を廃止した分だけ構成を簡略化することができる。そして、第２の実施の形態は、例えば短時間で乾燥するシンナ等の溶剤、高抵抗値をもった溶剤等を洗浄液体として用いる場合に適している。
なお、第１の実施の形態では、通路切換機構１１のボール弁体１３を回転するアクチュエータとして、エアシリンダ１８を設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばエアモータ等の他のアクチュエータを用いてボール弁体１３を回転する構成としてもよい。この構成は、第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。
また、第１の実施の形態では、通路切換機構１１の弁体として、球体状のボール弁体１３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、例えば円柱状をした回転弁体（ロータリバルブ）、往復動式のスプール弁体等を用いる構成としてもよい。この構成は、第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。
さらに、第１の実施の形態では、高電圧発生器２８によって噴霧ノズル２２から噴出する塗料に直接的に高電圧を印加する直接帯電方式と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、外部電極を用いた間接帯電方式としてもよく、さらに高電圧発生器を廃止する構成としてもよい。この構成は、第２の実施の形態にも同様に適用することができるものである。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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