(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペインティング・システムであって、
ペインティング・ロボットに使用され、かつ、非電気伝導体から形成されたハウジングを備えた、アームと、
ペイント・サプライに流体的に連通されて、かつ、前記ハウジングに取り付けられた、カラー・チェンジャーと、
前記ハウジング内に配置され、かつ、入口と出口とを含む、キャニスタと、
前記カラー・チェンジャーと前記キャニスタとの間を流体連通させる、絶縁ラインと、
前記キャニスタ内に真空を発生させる手段と、
前記絶縁ラインと前記キャニスタとの間の接続の上流で前記キャニスタに流体的に連通された、ダンプ・ラインと、を具備しており、
前記ダンプ・ラインは、前記キャニスタをクリーニングするために導入される溶剤と空気の混合物を排出する流路を形成するようになっている、ペインティング・システム。
【請求項２】
前記キャニスタの前記入口と前記出口との間にチャンネルが形成される、請求項１に記載のペインティング・システム。
【請求項３】
前記真空を発生させる手段は、前記キャニスタに接続されたピストン・ラムである、請求項１に記載のペインティング・システム。
【請求項４】
前記真空を発生させる手段は、ベンチュリ・タイプの真空発生器である、請求項１に記載のペインティング・システム。
【請求項５】
さらに、前記絶縁ラインと前記キャニスタとの間を流体的に連通させる、キャニスタ・マニフォルドを含む、請求項１に記載のペインティング・システム。
【請求項６】
前記ダンプ・ラインは、前記絶縁ラインと前記キャニスタとの間の接続の上流で前記カラー・チェンジャーと流体的に連通する、請求項１に記載のペインティング・システム。
【請求項７】
前記ダンプ・ラインは、前記絶縁ラインと前記キャニスタとの間の接続の上流で前記絶縁ラインと流体的に連通する、請求項１に記載のペインティング・システム。
【請求項８】
ペインティング・ロボット・システムの作動方法であって、
ａ．ペイント・サプライと流体的に連通する、カラー・チェンジャーを用意するステップと、
ｂ．アプリケータと流体的に連通する、キャニスタを用意するステップと、
ｃ．前記カラー・チェンジャーと前記キャニスタとの間を流体的に連通する、絶縁ラインを用意するステップと、
ｄ．前記絶縁ラインと前記キャニスタとの接続の上流で、前記キャニスタと流体的に連通する、ダンプ・ラインを準備するステップと、
ｅ．前記キャニスタ内に真空を発生させるステップと、
ｆ．ペイントを前記カラー・チェンジャーから前記キャニスタへ流すことによって、前記キャニスタを所望の量の前記ペイントで充填するステップと、
ｇ．前記キャニスタから前記ペイントを供給することによって、ペインティングするステップと、
ｈ．前記カラー・チェンジャーを通して、前記キャニスタに溶剤と空気の混合物を供給するステップと、
ｉ．前記ダンプ・ラインを通して、前記溶剤と空気の混合物を前記キャニスタから取除くことによって、前記キャニスタと前記絶縁ラインをクリーニングするステップと、
を含む、ペインティング・ロボット・システムの作動方法。
【請求項９】
さらに、前記キャニスタに接続されたピストン・ラムを用意するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記真空は、前記ピストン・ラムの作動によって前記キャニスタ内に発生させられる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
さらに、前記キャニスタを充填する間に前記ペイントが前記ピストン・ラムにかける圧力からのトルク・フィードバックを発生させるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、前記ピストン・ラムにかかる前記圧力の変化率を監視して、前記キャニスタが所望量のペイントで充填されたタイミングを決定するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記真空は、ベンチュリ・タイプの真空発生器によって前記キャニスタ内に発生させられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記ダンプ・ラインは、前記絶縁ラインと前記キャニスタとの間の接続の上流で前記カラー・チェンジャーと流体的に連通する、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記ダンプ・ラインは、前記絶縁ラインと前記キャニスタとの間の接続の上流で前記絶縁ラインと流体的に連通する、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、前記キャニスタに接続されたピストン・ラムからのトルク・フィードバックを常時監視して、前記トルク・フィードバックの変化を検知して、前記ペインティング・ロボット・システム内でのリークの有無を決定する、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
前記キャニスタに流れ込むペイントに圧力をかけるために、前記カラー・チェンジャーと前記絶縁ラインを通して前記溶剤を流すステップを含んでおり、前記溶剤の体積流は、前記溶剤の前記キャニスタへの侵入を防止するように制御される、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
ペインティング・ロボット・システムの作動方法であって、
ａ．ペイント・サプライと流体的に連通する、カラー・チェンジャーを用意するステップと、
ｂ．アプリケータと流体的に連通する、キャニスタを用意するステップと、
ｃ．前記キャニスタと接続された、ピストン・ラムを用意するステップと、
ｄ．前記カラー・チェンジャーと前記キャニスタとの間を流体的に連通する、絶縁ラインを準備するステップと、
ｅ．前記絶縁ラインと前記キャニスタとの接続の上流で、前記キャニスタと流体的に連通する、ダンプ・ラインを用意するステップと、
ｆ．前記キャニスタ内に真空を発生させるステップと、
ｇ．ペイントを前記カラー・チェンジャーから前記キャニスタへ流すことによって、前記キャニスタを所望の量の前記ペイントで充填するステップと、
ｈ．前記キャニスタから前記ペイントを供給することによって、ペインティングするステップと、
ｉ．前記カラー・チェンジャーを通して、前記キャニスタに溶剤と空気の混合物を供給するステップと、
ｊ．前記ダンプ・ラインを通して、前記溶剤と空気の混合物を前記キャニスタから取除くことによって、前記キャニスタと前記絶縁ラインをクリーニングするステップと、
を含む、ペインティング・ロボット・システムの作動方法。
【請求項１９】
前記ピストン・ラム、あるいは、ベンチュリ・タイプの真空発生器のいずれか１つによって、前記真空は前記キャニスタ内に発生させられる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記カラー・チェンジャー、あるいは、前記絶縁ラインのいずれか１つに、前記絶縁ラインと前記キャニスタとの間の前記接続の上流で、前記ダンプ・ラインは流体的に連通する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気伝導性のあるペイントを自動車本体の外面に塗布するペインティング・ロボット・システムに関し、より具体的には、ペインティング・ロボット・システム及び当該システムを充填してクリーニングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のペイント・ブースはよく知られている。連続的なコンベアとストップ・ステーション内で自動車本体の外面をペイントする、典型的な従来のペイント・ブースは、エンクロージャ・ハウジングと複数のペイント・アプリケータを含んでいる。ある態様では、アプリケータは、自動車本体が移動するパスの両側にあって、水平支持構造体によってその上部に接続された、２つの垂直支持体を含む逆Ｕ字型支持構造体に取り付けられている。支持構造体によって、自動車の上面のペインティングを容易に行うことができ、水平方向の梁が固定される、あるいは、ペイントされている自動車の上面に沿って動く付加的な自由度を持つことができる。同じペインテイング・ゾーンで自動車の側面をペイントするために、他のペインティング装置が使用されており、通常、自動車本体の長さ方向に沿って横方向に動くことができる。このタイプのペインティング装置の欠点は、自動車本体とアプリケータとの間の最適なスタンドオフ距離をとる柔軟性を欠き、割り当てられたペインティング・サイクルタイムを十分に使えないことである。自動車の上面をペイントするペインティング装置のペイント・アプリケータは、共通の梁に取り付けられている。したがって、各々のペイント・アプリケータとペイントされる面との間の距離は、自動車本体の輪郭と共に変化する。自動車の側面をペイントするペインティング装置のペイント・アプリケータは、自動車本体のパスを横切らないアプリケータを含む。したがって、ペイント・アプリケータは、ペイント・アプリケータの前にある自動車本体の一部分のみしかペイントできず、使用可能なサイクルタイムを十分に残したまま使用しないこととなってしまう。
【０００３】
より最近の支持構造体の代替品は、ペイント・ブースの側面に沿って配置された床置きロボットである。これらのロボットは、その上に取り付けられて霧状にされたペイントを自動車本体に向ける、スプレー・ガンあるいはロータリー・アプリケータ（ベル・マシン）を含む。ロータリー・アプリケータはスプレー・ガンより有利であるが、いくつか不利な点もある。従来の床置きロボット、特に、ロータリー・アプリケータを有するロボットは、コストがかかり、スプレー・ブースへの視覚的アクセスが制限される。ベル・マシンは、その向きを変える能力が制限されるため、同じスループットを実現するために、より多くのベルを必要とする。追加のベルは、ペイントの色を変える間に各々のベルによって発生するロスのために、自動車一台あたりより多くのペイントを使用する。従来の床置きロボットは、既存のペイント・ブースに据付ける際、ブースを大きく変更することも必要となり、据付の時間とコストが増加して、より多くのペイント・ブース内の床面積を必要とする。床置きロボットのレール軸は、ペイント・ブースの両端にドアを必要とする。床置きロボットの胴体中央部軸は、スプレー・ブースの両端に付加的安全ゾーンを必要とする。床置きロボットのレール・キャビネットが通路に侵入する。床置きロボットは、メンテナンス及びクリーニング費用をもたらすことになる、ロボット・アーム及びベースにペイントの蓄積を引起す、下向きのペイント・過スプレーのために、頻繁にクリーニングすることも必要とする。
【０００４】
水性ペイントは電気伝導性を有するため、アースされたバルク・ペイント・サプライ装置を帯電した局所的噴霧キャニスタとスプレー塗布装置から、電気的に絶縁する必要がある。従来、ベル・アプリケータ、キャニスタ・ドライブ、静電カスケード、及びドッキング・インターフェイスは、すべて、特許文献１、特許文献２に示されているようにロボット手首部の取り付けられている単一ユニットに一体的に統合されている。このようなアプリケータは、以下の欠点を持っている。
１）アプリケータは、重く、高価で、そして、ペインティング・ブース内の物と衝突して壊れやすい。
２）ドッキング・ステーションとドッキングするアプリケータは、固定的なブース位置に配置されなければならず、工程のフレキシビリティを制限する。
３）ロボットはドッキング位置へまたはドッキング位置から移動しなければならず、ドッキング工程は、サイクルタイムを取ってしまい、また、キャニスタの充填は、ドッキング位置に到達するまで始められない。
４）ドッキング・ハードウェアは、高価で、水性ペイント装置毎に異なる。
【０００５】
ロボットがペイント作動するよう準備するため、キャニスタは、ペイントで充填されなければならない。キャニスタを充填するために、キャニスタ内をスライドできるように配置されたピストンは、キャニスタ内に少量の空気が流れ込むように、シリンダの底から引き上げられ、アプリケータ・バルブは開放されなければならない。そして、ペイントは、選択されたカラー・バルブから絶縁ラインを通ってキャニスタへ流れ込む。アプリケータのトリガー・パスを通ってキャニスタの初期体積が充填されたとき、ペイントがトリガー・パスの限界に達するまで、アプリケータを通って装置から空気が押し出される。この限界によって、ペイントとペイントによって移動させられた空気との粘性の差に起因して、キャニスタ内の流体の圧力が増加する。この圧力増加によって、駆動モータによってかけられたトルクが増加する。この増加は、検知してキャニスタの充填レートを調整するために使用できる。一旦、キャニスタとアプリケータが充填されると、キャニスタ内の空気は取除かれる。キャニスタから空気を取除くために、空気が取除かれるまで、一定量の空気とペイントがキャニスタからアプリケータを通って追い出されて、その一定量の追い出されたペイントが廃棄される。キャニスタ充填工程のインジェクター・チップ・モードを介した圧力を基準にした充填として知られる別の充填工程は、キャニスタがペイントでいつ充填されたかを決定するためにトルク・フィードバックを使用する。単一トルク・フィードバック・バルブは、通常、各々のカラーを充填するのに使用される。しかしながら、ペイントの粘性と体積圧は、色に応じて変化するので、時間を基準にした充填工程は、ペイントを無駄にすることになる（時間が長過ぎる場合）か、充填が不十分になる（時間が短過ぎる場合）ことになる。
【０００６】
キャニスタの充填工程時間を最適化するために、ピストンを使用することができる。第一に、ペイントをキャニスタに充填するレートは、知られているか、自動的に測定でき、キャニスタ・ピストン機構がキャニスタの底から引き出されるそのレートを、入って来るペイントの圧力低下を最小化して充填時間を低減するように調整することができる。充填レートは、（正負の）サーボ誤差あるいはピストンにかけられているモータ・トルク・フィードバックを測定することによって、検知することができる。第二に、装置の充填レートをわずかに下回るものとして既知のレートでキャニスタの底からピストンは引き出される。しかしながら、ペイントがキャニスタを急速に充填するとき、空気はキャニスタ内にトラップされてペイントと混ざる。
【０００７】
アースされたバルク・ペイント・サプライは、電圧漏洩及び静電腐食しないように、帯電した装置部品から絶縁されるべきである。バルク・ペイント・サプライ装置を帯電したペイント塗布キャニスタから絶縁する方法は、サプライ装置とキャニスタとの間のペイント移動ラインをクリーニングして乾燥させることである。自動推進タイプのペインティング・システム（連続コンベア・タイプのシステムでの高速カラー切替え）では、ダンプ・ラインは、通常、ベル・アプリケータあるいはキャニスタの下流にあるシステムのその他の部分に接続されて流体的に連通している。キャニスタの内部をクリーニングするとき、ピストンがキャニスタの底から引き出される。ピストンは、溶媒と空気の混合物がキャニスタ内に導入され、キャニスタを出入りする周期的運動をし、ピストンとキャニスタの底との間の領域の効果的なクリーニングを容易にする。溶媒と空気の混合物によるキャニスタのクリーニングと同時に、キャニスタからアプリケータへのペイント・ラインは、バック・フラッシュされる。ピストンは、サイクル運動して、アプリケータに向かってキャニスタ内にスライド可能に進入するとき、溶媒と空気の混合物は、キャニスタからダンプ・ラインを通って強制的に追い出される。キャニスタのクリーニング後、システムは、異なるカラーのペイントを充填する準備できた状態になる。
【０００８】
このロボットをクリーニングする方法は、以下を含む、多くの欠点を持っている。
１）ラインをクリーニングして乾燥させて、高い電圧絶縁性を提供する、時間は、ペインティングされている自動車本体とペインティングされている自動車本体との間の割当てられた休止時間を越えてしまう。
２）トランスファ・ライン、ダンプ・ライン、あるいは、キャニスタ内部の壁に残留しているペイントによって、トランスファ・ライン、塗布装置、アプリケータへのサプライ・ライン、あるいは、廃棄物収集ライン内に穴を開けてしまうことがある、静電腐食の原因となる高電圧漏洩が引起されてしまう。
３）他の絶縁手段に比較したとき、ペイント・トランスファ・ライン内に残っている廃棄物の量が多い。
４）ペイント残留物を含む、溶媒と空気の混合物は、ダンプ・ラインを通って、溶媒と空気の混合物の入口から下流へ流れてしまうので、ペイント残留物は、ダンプ・ラインとキャニスタとの間の接続部に残ってしまうことがある。
【０００９】
充填している間、ペインティング・システム内の空気を最小化して、当該システムのクリーニングを最適化する、ペインティング・ロボット・システムと充填してクリーニングする方法を提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，２９３，９１１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３６７，９４４号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１１／８７２，３７２号明細書
【特許文献４】米国特許第７，３９９，３６３号明細書
【特許文献５】米国特許出願第１０／６９１，９３９号明細書
【特許文献６】米国仮特許出願第６０／９５５，１７０号明細書
【発明の概要】
【００１１】
充填中のペインティング・システム内の空気が最小化されて、システムのクリーニングが最適化される、本発明と調和して適合する、ペインティング・ロボット・システム及び当該システムを充填及びクリーニングする方法に関する驚くべき発見がなされた。
【００１２】
１つの実施態様では、ペインティング・システムは、ペインティング・ロボットと共に使用するアームを備えており、アームは、非電気伝導性材料からなるハウジング、ペイント・サプライと流体的に連通するカラー・チェンジャー、ハウジング内に配置されて入口と出口とを含むキャニスタ、カラー・チェンジャーとキャニスタとの間の流体的連通を提供する絶縁ライン、キャニスタ内に真空を発生する手段、及び絶縁ラインとキャニスタとの接続部の上流でキャニスタと流体的に連通するダンプ・ラインを有している。
【００１３】
他の実施態様では、ペインティング・ロボット・システムを作動させる方法は、ペイント・サプライに流体的に連通しているカラー・チェンジャーを用意するステップ、アプリケータに流体的に連通しているキャニスタを用意するステップ、カラー・チェンジャーとキャニスタとの間を流体的に連通させる絶縁ラインを用意するステップ、絶縁ラインとキャニスタとの接続部の上流でキャニスタと流体的に連通させるダンプ・ラインを用意するステップ、キャニスタ内に真空を発生するステップ、ペイントをカラー・チェンジャーからキャニスタへ流すことによって所望量のペイントでキャニスタを充填するステップ、ペイントをキャニスタから供給することでペインティングするステップ、溶剤と空気の混合物をカラー・チェンジャーを通してキャニスタへ導入するステップ、及び溶剤と空気の混合物をキャニスタからダンプ・ラインを通して取り除くことによってキャニスタと絶縁ラインをクリーニングするステップを含んでいる。
【００１４】
他の実施態様では、ペインティング・ロボット・システムを作動させる方法は、ペイント・サプライに流体的に連通しているカラー・チェンジャーを用意するステップ、アプリケータに流体的に連通しているキャニスタを用意するステップ、キャニスタ内にスライド可能に配置されたピストンを用意するステップ、カラー・チェンジャーとキャニスタとの間を流体的に連通させる絶縁ラインを用意するステップ、絶縁ラインとキャニスタとの接続部の上流でキャニスタと流体的に連通するダンプ・ラインを用意するステップ、キャニスタ内に真空を発生するステップ、ペイントをカラー・チェンジャーからキャニスタへ流すことによって所望量のペイントでキャニスタを充填するステップ、ペイントをキャニスタから供給することでペインティングするステップ、溶剤と空気の混合物をカラー・チェンジャーを通してキャニスタへ導入するステップ、及び溶剤と空気の混合物をキャニスタからダンプ・ラインを通して取り除くことによってキャニスタと絶縁ラインをクリーニングするステップを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の１つの実施態様による、ペインティング・ロボットの斜視図である。
【図２】図１のペインティング・ロボットの外側アームの第一の側面の斜視図である。
【図３】図１のペインティング・ロボットの外側アームの第二の側面の斜視図である。
【図４】図３のキャニスタ上面断面図である。
【図５】図３のキャニスタとドライブ・アセンブリの斜視図である。
【図６】本発明の別の実施態様によるペインティング・ロボットの外側アームの第一の側面の斜視図である。
【図７】本発明の第三の実施態様によるペインティング・ロボットの流体的側面から記した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の上記効果その他の効果は、添付の図面を考慮するとき、好適な実施態様に関する後述の詳細な発明の記載及びから、当該技術分野の当業者にとって容易に明らかになるであろう。
現在、２００８年７月１５日発行された特許文献４である、２００７年１０月１５日に出願された特許文献３、２００３年１０月２３日に出願された特許文献５、及び２００７年８月１０日に出願された特許文献６は、ここで引用して補充するものとする。
【００１７】
以下の詳細な記載と添付の図面は、本発明の様々な例示的な実施態様を説明するものである。当該詳細な記載と添付の図面によって、当該技術分野の当業者は本発明を実施し使用することができるものであり、如何なる態様においても本発明の範囲を限定することを意図するものではない。ここに開示する方法に関しては、ここに示した複数のステップは、本質的に例示的なものであり、したがって、これらのステップの順番は問わず、臨界的な意義を有するものでもない。
【００１８】
図１は、本発明の１つの実施態様によるペインティング・ロボット・システム１０を示している。ペインティング・システム１０は、内側アーム１２及び外側アーム１８を有している。ペインティング・システム１０は、内側アーム１２、外側アーム１８、手首部２２、及びアプリケータ２４の各々のピボット回転作動のためにベース１４に対する４つの作動軸１６、２０、３４、３６を提供する。フレーム・システムにロボット・ベース１４を取付けることで、フレーム・システムの軸（図示しない）の長手方向に沿って５番目の作動軸２６を提供することができる。ペインティング・システム１０は、いくつでもフレーム・システムと協働でき、あるいは、フレーム・システムに取付ることができ、最適な自動車のペインティングを容易にすることが理解されるべきである。
【００１９】
内側アーム１２は、ショルダー軸１６の回りに回転するためにロボット・ベース１４に取付けられ、複数のペイント・ライン２８を含む。ペイント・ライン２８は、内側アーム１２の第一の側面に取付けられて、ペイントのバルク・サプライ（図示しない）と外側アーム１８のカラー・チェンジャー３０との間の流体的な連通を提供する。ロボット・ベース１４は、ペインティング・システム１０を調整して作動させる、空気力学的バルブと制御部品（図示しない）を含む、プロセス制御エンクロージャ３２を含んでいる。
【００２０】
外側アーム１８は、第一の側面１８ａ、第二の側面１８ｂ、及び手首部２２を含んでいる。エルボー軸２０の回りに回転するために、外側アーム１８の第一の端部は、内側アーム１２の第二の端部に取付けられている。外側アーム１８は、適切な構造的強度を持つ非電気伝導性素材からなっており、ペインティング・プロセスで使用される溶媒の腐食性物質を実質的に通過させない。このような素材の例としては、ローラミド（Ｌａｕｒａｍｉｄ：登録商標）Ａという素材がある。“Ｌａｕｒａｍｉｄ”は、ドイツ、ビベラッハ（Ｂｉｂｅｒａｃｈ）のアルベルト・ハントマン・エルテカ・フォルバルトゥンク社（Ａｌｂｅｒｔ Ｈａｎｄｔｍａｎｎ ＥＬＴＥＫＡ Ｖｅｒｗａｌｔｕｎｇｓ−ＧｍｂＨ）の登録商標である。ローラミドＡ（登録商標）素材は、静電絶縁性、清浄さ、可クリーニング性、及び重量的優位性を提供する、鋳造可能なポリアミド・ナイロン１２Ｇ素材である。
【００２１】
図２に示すように、外側アーム１８の第一の側面１８ａは、カラー・チェンジャー３０と、ペインティング・システム１０の帯電した部品から静電的に絶縁されている絶縁ライン４０と、ダンプ・ライン４１と、キャニスタ・マニフォルド４２と、を含んでいる。カラー・チェンジャー３０は、電気的にアースされた複数のカラー・バルブ３８を含んでいる。各々のカラー・バルブ３８は、図１に示した所望する１つのペイント・ライン２８とカラー・チェンジャー３０との間に配置される。絶縁ライン４０は、カラー・チェンジャー３０の出口とキャニスタ・マニフォルド４２とに接続されて、カラー・チェンジャー３０の出口とキャニスタ・マニフォルド４２との間の流体的な連通を提供している。絶縁ライン４０は、通常、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）素材から形成される。ダンプ・ライン４１は、カラー・チェンジャー３０の出口４３と廃棄システム６２との間の流体的な連通を提供する。ダンプ・ライン４１は、絶縁ライン４０とカラー・バルブ３８の上流でカラー・チェンジャー３０に接続されている。
【００２２】
図３は、外側アーム１８の第二の側面１８ｂを示している。第二の側面１８ｂは、キャニスタ４４と駆動アセンブリを含んでいる。キャニスタ４４は、キャニスタ・マニフォルド４２と流体的に連通して、電気的に帯電しているが、絶縁ハウジング４８によって、外側アーム１８の第一の側面１８ａで、接地されたカラー・バルブ３８から静電的には絶縁されている。キャニスタ４４の第一の端部は、手首部２２に近接して配置されている。図４に示すように、キャニスタ４４の第一の端部は、キャニスタ・マニフォルド４２と流体的に連通している入口４５、アプリケータ２４と流体的に連通している出口４７、及びこれらの間に形成されて キャニスタ４４の入口４５と出口４７に流体的に連通する、チャネル４９を含む。チャネル４９は、ピストンを引かず、キャニスタ４４へ空気を導入しないで、キャニスタ４４の入口４５からキャニスタ４４の出口４７へ、そして、アプリケータ２４の中へのペイントの流れを容易にする。
【００２３】
駆動アセンブリ４６は、キャニスタ４４内にスライド可能に配置されて駆動ブラケット５２に作動可能に接続されたピストン（図示しない）を持ったピストン・ラム５０を含む。図５に示すように、駆動モータ５４は、リデゥーサ５６とカップリング５８を介してピストン・ラム５０に回転運動を提供する。ピストン・ラム５０は、自動車ペインティング実行中に、ペイントをアプリケータ２４に供給するためのボールねじタイプのドライブである。ピストン・ラム５０のピストン（図示しない）は、キャニスタ４４内で長手方向に動く。キャニスタ駆動モータ５４とリデゥーサ５６は外側アーム１８を内側アーム１２に接続するエルボー６０内に配置されるので、駆動モータ５４は、キャニスタ４４内のペイントを静電的に帯電させる高圧カスケード（図示しない）から距離を置いている。
【００２４】
図３に示したように、手首部２２は、外側アーム１８の第二の端部に配置されて、そこから横方向外側へ延びるアプリケータ２４を含んでいる。アプリケータ２４は、外側アーム１８の長手方向軸と平行な軸内で伸延する。図示された実施態様では、アプリケータ２４は、ロータリー・ベルアプリケータである。手首部２２は、図１に示すように、外側アーム１８の長手方向軸と実質的に平行な回転軸３４の回りにアプリケータ２４を回転させる。手首部２２は、また、回転軸３４に実質的に垂直な傾斜軸３６の回りのアプリケータ２４のピボット回転を容易にする。手首部２２とアプリケータ２４は、通常、適切な構造的強度を持ちペイント・プロセスで使用される溶剤の腐食性物質を通さない非電気伝導体素材から形成されている。このような素材の例としては、ローラミド（Ｌａｕｒａｍｉｄ：登録商標）Ａという素材がある。“Ｌａｕｒａｍｉｄ”は、ドイツ、ビベラッハ（Ｂｉｂｅｒａｃｈ）のアルベルト・ハントマン・エルテカ・フォルバルトゥンク社（Ａｌｂｅｒｔ Ｈａｎｄｔｍａｎｎ ＥＬＴＥＫＡ Ｖｅｒｗａｌｔｕｎｇｓ−ＧｍｂＨ）の登録商標である。ローラミドＡ（登録商標）素材は、静電絶縁性、清浄さ、可クリーニング性、及び重量的優位性を提供する、鋳造可能なポリアミド・ナイロン１２Ｇ素材である。
【００２５】
ペインティング・システム１０を充填するには、ペインティング作動を見越して、ピストン・ラム５０を使用して絶縁ライン４０内に真空が発生させられる。キャニスタ４４とキャニスタ・マニフォルド４２とに連通している入口バルブ（図示しない）は、開いている。キャニスタ４４とアプリケータ２４とに連通している出口バルブ（図示しない）は、閉じている。入口バルブが開いて出口バルブが閉じた状態で、ラム５０のピストンは、次に、キャニスタ４４の第一の端部から引離されて真空を発生する。入口バルブは、次に、閉じて、出口バルブが開くことによって、ラム５０のピストンはアプリケータ２４に向かって引かれ、アプリケータ２４を介してキャニスタ４４から空気が強制的に出される。空気がキャニスタ４４から取除かれた状態で、入口は開いて、ペイントは、ペイントのバルク・サプライから所望のペイント・ライン２８、所望のカラー・バルブ３８、カラー・チェンジャー３０、絶縁ライン４０、及びキャニスタ・マニフォルド４２を介して、キャニスタ４４内へ流れる。ペイントが入口４５を介してキャニスタ４４内へ流されるので、キャニスタ４４内へ空気を導入せずに、ペイントはチャンネル４９を介して出口４７へ流れて同時にアプリケータ２４とキャニスタ４４とを充填する。キャニスタ４４から空気を取除いた後、空気をキャニスタ４４に戻して導入することなく、キャニスタ４４をペイントで充填することで、ペインティング・システム１０から空気を取除く、ブリード操作が不要になるので、ペイントの浪費を最小化することができる。溶媒は、カラー・チェンジャー３０と絶縁ライン４０を介して流されてもよく、それによりキャニスタ４４内に流れ込むペイントに圧力をかけることができる。溶媒がキャニスタ４４内に入らないように、溶媒の体積流は制御される。ペイントの粘性、溶媒の粘性、絶縁ライン４０若しくはその他のシステム・ラインの直径、及びペイントと溶媒の充填速度に基づいて、ペイントと溶媒の混合レベルは変化する。ペイントと溶媒の混合作用に影響を与えるために、ペイントに対する溶媒の相対的な粘性を最大化することができる。溶媒を使用してペイントに圧力をかける効果は、ペイントがキャニスタ４４を充填している間、絶縁ライン及びシステム・ラインが清浄化されることにより、充填作動とクリーニング作動との間の時間を最小化することである。さらに、溶媒の粘性は増加して、混合作用は低下するので、ペイント・カラーを変える間のシステムから除去されるペイントの量が最小化される。
【００２６】
キャニスタ４４内の圧力が増加するのに応じて、ペイントはラム５０のピストンに力をかけて、アプリケータ２４から離れるようにピストンを動かす。ピストンにかかる圧力は、駆動モータ５４によってトルク・フィードバックとして検知される。一旦、充填されたキャニスタ４４を示す所望のトルク・フィードバックに達すると、入口バルブは閉じる。所望のトルク・フィードバックは、キャニスタ４４内の圧力の変化を計測して決定することができる。ペイントがキャニスタ４４に入ると、キャニスタ４４内に圧力が徐々に形成される。ペイントが充填されることができる空間を充填したとき、システム内の圧力形成レートが増加する。圧力形成の変化レートを観測することによって、ペイントの粘性あるいはペイントのバルク・サプライ圧力にかかわらず、いつキャニスタ４４が所望の量のペイントで充填されたかをオペレータは決定して、充填操作に基づく時間に影響することができ、また、長過ぎる充填操作によってペイントの浪費をもたらしたり、あるいは、短過ぎる充填操作によってシステムが不十分に充填されたりする、トルク・フィードバック・リミットを設定することができる。
【００２７】
トルク・フィードバックの計測によって、オペレータは、クリーニング操作中に発生するネガティブ・トルク（真空）と充填操作中に発生するポジティブ・トルク（圧力）との双方を決定することができ、充填及びクリーニング操作が所望する通りに進行することが保証される。さらに、トルク・フィードバックを計測することによって、ペインティング・システム１０のリークに対する診断チェックが容易になる。ペインティング・システム１０の充填操作中のポジティブ・トルクの時間的変化、及びペインティング・システム１０のクリーニング操作中のネガティブ・トルクの時間的変化は、ペインティング・システム１０のリークを示唆しうる。リークが検出されたら、あるいは、トルク・フィードバックが所望の値の範囲外にある場合、ペインティング・システム１０のオペレータは、所望のトルク・フィードバックを得るためのクリーニング操作に続く充填操作、誤作動しているシステム部品に関する情報をオペレータに生成するための診断テスト、及び真空充填操作から当該技術分野で既知のインジェクタを介しての圧力充填操作への切り替えのうちのひとつを開始することができる。
【００２８】
当該技術分野で知られているように、充填操作後、キャニスタ４４は、静電的に帯電させられて、ペインティング操作が実行される。ペインティング操作後、ペインティング・システム１０のキャニスタ４４をクリーニングするために、溶媒と空気の混合物は、キャニスタ・マニフォルド４２を通ってキャニスタ４４の中へ流される。溶媒と空気の混合物は、次に、キャニスタ４４から、絶縁ライン４０、ダンプ・ライン４１を通って、廃棄システム６２へ逆流させられる。したがって、ダンプ・ライン４１は、帯電しているキャニスタ４４と直接接触していない。さらに、ダンプ・ライン４１は、キャニスタ４４と絶縁ライン４０の下流に配置されている。ダンプ・ライン４１は、帯電しているキャニスタ４４から絶縁されているので、ペイント残留物によってダンプ・ライン４１の内側表面に引起される静電腐食は、主な問題点ではない。
【００２９】
図６は、本発明の別の実施態様によるペインティング・システムの外側アーム５１８の第一の側面５１８ａを示している。以下に記載の点を除いて、図６の実施態様は、図１、図２のペインティング・システム１０と類似している。図１、図２との類似構造には、数字“５”を前に付けた同じ参照番号で示してある。
【００３０】
外側アーム５１８は、カラー・チェンジャー５３０、ペインティング・システムの帯電している部品から静電的に絶縁されている絶縁ライン５４０、ダンプ・ライン５４１、キャニスタ・マニフォルド５４２、及び真空発生手段６４を含んでいる。カラー・チェンジャー５３０は、外側アーム５１８の第一の側面５１８ａの外側表面に配置されていて電気的に接地された複数のカラー・バルブ５３８を含む。カラー・バルブ５３８の各々は、連携するペイント・ラインに流体的に連通している。絶縁ライン５４０は、カラー・チェンジャー５３０の出口とキャニスタ・マニフォルド５４２とに接続されて、カラー・チェンジャー５３０の出口とキャニスタ・マニフォルド５４２との間に流体的な連通を提供している。絶縁ライン５４０は、通常、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）から形成されている。ダンプ・ライン５４１は、絶縁ライン５４０と廃棄システム５６２との間に流体的な連通を提供している。ダンプ・ライン５４１は、外側アーム５１８の第二の側面に配置されたキャニスタ（図示しない）の上流で絶縁ライン５４０に接続されている。絶縁ライン５４０とダンプ・ライン５４１との間に配置されているバルブ（図示しない）によって、絶縁ライン５４０から及びダンプ・ライン５４１を通しての流体を選択的に流すことが容易になる。キャニスタ・マニフォルド５４２は、外側アーム５１８の第二の側面に配置されたキャニスタに流体的に連通している。図示された実施態様では、真空発生手段６４は、ベンチュリ・タイプの真空発生器である。しかしながら、真空発生手段６４は、真空を発生する従前の如何なる装置であることもできる。真空発生手段６４は、カラー・チェンジャー５３０に隣接している外側アーム５１８の第一の側面５１８ａに接続されている。真空発生手段は、キャニスタの内側に流体的に連通している。真空発生手段６４は、所望に応じて、ペインティング・システムの他の部分に、あるいは、ペインティング・システムから離れて配置されることができることは理解できる。
【００３１】
ペインティング操作を見越して、ペインティング・システムを充填するために、真空は、真空発生手段６４によって、キャニスタ内に発生させられる。キャニスタ、キャニスタ・マニフォルド５４２、及び真空発生手段６４と連通している入口バルブ（図示しない）は、開いている。カラー・チェンジャー５３０とキャニスタ・マニフォルド５４２とに連通している入口バルブは、閉じている。キャニスタとアプリケータ５２４とに連通している出口バルブも、閉じている。真空発生手段６４は、次に、キャニスタ内に真空を発生するようにされて、スライド可能にキャニスタ内に配置されたピストンがその第一の端部に向かって引かれるとき、キャニスタから空気が抜かれる。空気がキャニスタから取除かれると共に、カラー・チェンジャー５３０とキャニスタ・マニフォルド５４２とに連通している入口バルブは開いて、ペイントは、ペイントのバルク・サプライからペイント・ライン、所望のカラー・バルブ５３８、カラー・チェンジャー５３０、絶縁ライン５４０、及びキャニスタ・マニフォルド５４２を通してキャニスタの中へ流れるようにされる。空気がキャニスタから取除かれた後にキャニスタをペイントで充填することによって、キャニスタに空気を逆流させないで、ペインティング・システムから空気を取除くブリード操作の必要をなくすことができ、この結果、ペイントの浪費を最小化できる。一旦、ペイントがフロー・パスを充填すると、キャニスタ内の圧力が増加する。キャニスタ内の圧力が増加すると、ペイントは、ピストンに力をかけて、キャニスタの第一の端部から離れるようにピストンを動かす。ピストンにかかる圧力は、検知されてフィードバックされる。一旦、キャニスタが充填されたことを示す所望のフィードバックが得られると、入口バルブは閉じられる。
【００３２】
充填操作後、キャニスタ４４は、静電的に帯電されて当該技術分野で既知のペインティング操作が行われる。ペインティング操作後、ペインティング・システムのキャニスタをクリーニングするため、溶媒と空気の混合物は、キャニスタ・マニフォルド５４２を通してキャニスタ内へ流れるようにされる。溶媒と空気の混合物は、次に、キャニスタから、絶縁ライン５４０、絶縁ライン５４０とダンプ・ライン５４１との間に配置されたバルブ、及びダンプ・ライン５４１を通って、廃棄システム５６２へ流れるようにされる。したがって、ダンプ・ライン５４１は、帯電したキャニスタに直接接触していない。さらに、ダンプ・ライン５４１は、キャニスタと絶縁ライン５４０の下流に配置される。ダンプ・ライン５４１は、帯電したキャニスタから絶縁されているので、ダンプ・ライン５４１は、ペイント残留物を完全にクリーニングで除去してダンプ・ライン５４１の内壁のペイント残留物によって引起される静電腐食に対抗する必要がない。
【００３３】
図７は、図１−６に示された実施態様のそれより、カラー・チェンジャーとキャニスタとの間の距離が長い、本発明によるペインティング・ロボットの第三の実施態様の流体的関係の概要を示すダイヤグラムである。例えば、カラー・チェンジャー６３０は、外側アーム１８、５１８の代わりに内側アーム６１２に取付けることができる。この場合、絶縁ラインは、カラー・チェンジャー６３０を中間ブロック６６６に接続する第一の部分６４０ａ、及びキャニスタ６４４と連携するキャニスタ・マニフォルド６４２を中間ブロック６６６に接続する第二の部分６４０ｂに分割することができる。ダンプ・ライン６４１は、中間ブロック６６６を介してカラー・チェンジャー６３０に接続される。キャニスタ６４４は、他の実施態様に関連して前述した回転噴霧アプリケータ６２４にペイントを供給する。中間ブロック６６６は、例えば、外側アーム（図示しない）に取付けることができる。
【００３４】
上述の議論は、単に、本発明の例示的実施態様を開示し記載したものである。当該技術分野の当業者は、その議論、添付の図面、及び添付の請求項から、添付の請求項に定義した本発明の思想と範囲を超えずに、種々の変更、変形態様、及びバリエーションを行うことができることを容易に理解するであろう。
【００３５】
本出願は、現在米国特許７，３９９，３６３号となって２００８年７月１５日に発行された、２００３年１０月２３日に出願されて同時に継続している米国特許出願第１０／６９１，９３９号の継続出願である、２００７年１０月１５日に出願されて同時に継続している米国特許出願第１１／８７２，３７２号の部分継続出願である。
【００３６】
本出願は、２００７年８月１０日に出願された米国仮出願第６０／９５５，１７０号の優先権の利益を主張するものである。
【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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