(57)【要約】【課題】この発明は、被塗物への塗着効率を向上させると共に品質の優れた塗膜を得ることができる粉体塗装装置及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】放電電流制御回路１２により高電圧印加回路７を発振状態でフィードバック制御することにより、パルス状の高電圧信号Ｓｏがコロナ電極５に印加される。これによりコロナ電極５から被塗物に向けて間欠的にコロナ放電が発生し、ガン本体のノズル開口から前方へ噴出された粉体塗料がコロナ放電によって生ずる負イオンにより荷電された後、被塗物へと向かい、被塗物の表面に塗着される。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に接地された被塗物の表面上に荷電粉体塗料を静電塗着する粉体塗装装置において、
被塗物に向けて粉体塗料を噴出するガン本体と、
前記ガン本体の先端部に設けられると共に噴出された粉体塗料を荷電する少なくとも一つのコロナ電極と、
前記コロナ電極に高電圧信号を印加してコロナ放電を発生させる高電圧印加回路と、
前記コロナ電極への高電圧信号の印加に伴って流れる放電電流の平均値が設定値となるように前記高電圧印加回路を発振状態でフィードバック制御する放電電流制御回路と
を備えたことを特徴とする粉体塗装装置。
【請求項２】
前記放電電流制御回路は、放電電流の平均値を設定値と比較する比較回路と、前記比較回路の出力を増幅して前記高電圧印加回路にフィードバックすると共にフィードバック制御の最適ゲインより大きなゲインを有する増幅回路とを含む請求項１に記載の粉体塗装装置。
【請求項３】
前記放電電流制御回路は、放電電流の平均値を設定値と比較する比較回路と、前記比較回路の出力を遅延させて前記高電圧印加回路にフィードバックする遅延回路とを含む請求項１に記載の粉体塗装装置。
【請求項４】
電気的に接地された被塗物の表面上に荷電粉体塗料を静電塗着する粉体塗装方法において、
ガン本体に設けられた少なくとも一つのコロナ電極に高電圧信号を印加すると共にこの高電圧信号の印加に伴って流れる放電電流の平均値が設定値となるように高電圧信号を発振状態でフィードバック制御することによりコロナ放電を発生させ、
ガン本体から粉体塗料を噴出してコロナ放電により粉体塗料を荷電させた状態で被塗物に塗着させる
ことを特徴とする粉体塗装方法。
【請求項５】
フィードバック制御の最適ゲインよりゲインを大きく設定することにより発振状態を形成する請求項４に記載の粉体塗装方法。
【請求項６】
フィードバック制御の応答速度を遅延させることにより発振状態を形成する請求項４に記載の粉体塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉体塗装装置及び方法に係り、特に粉体塗料に電荷を与えて吹き付け、静電気を用いて被塗物上に塗装する粉体塗装装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境保全の見地から、溶剤を使用しない、環境に優しい無公害型の塗装法として静電粉体塗装が注目されている。この静電粉体塗装においては、塗料タンクからインジェクタを介して粉体塗料が塗装ガンへ供給され、塗装ガンの先端部に形成されたノズル開口から搬送エア流と共に被塗物へ向けて噴射される。このとき、塗装ガンの先端部に設けられたコロナ電極に高電圧が印加されると共に被塗物が接地されており、塗装ガンの電極から被塗物へ向けてコロナ放電が発生している。このため、ノズル開口から噴射された粉体塗料が電極近傍を通過する際に、粉体塗料がコロナ放電により生ずるイオンと衝突して荷電される。このようにして荷電された粉体塗料は搬送エア流と電気力線に沿った電気力との影響を受けて被塗物の表面上に塗着する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、連続的にコロナ放電を行うと、コロナ放電により生じた負イオンの空間電荷によってコロナ放電の発生が抑制され、コロナ電極から均一なコロナ放電を発生することが困難になる場合がある。その結果、被塗物への塗着効率が低下する虞があった。
また、荷電粉体塗料の塗着により塗膜の表面電位が次第に高くなるために、被塗物の表面と塗膜表面との間で絶縁破壊が生じ、この部分のガスが電離して正イオンが放出され、コロナ放電により生じた負イオンと中和する、いわゆる逆電離が発生して、その結果塗膜の品質が低下するという問題点もあった。
【０００４】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、被塗物への塗着効率を向上させると共に品質の優れた塗膜を得ることができる粉体塗装装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る粉体塗装装置は、被塗物に向けて粉体塗料を噴出するガン本体と、ガン本体の先端部に設けられると共に噴出された粉体塗料を荷電する少なくとも一つのコロナ電極と、コロナ電極に高電圧信号を印加してコロナ放電を発生させる高電圧印加回路と、コロナ電極への高電圧信号の印加に伴って流れる放電電流の平均値が設定値となるように高電圧印加回路を発振状態でフィードバック制御する放電電流制御回路とを備えたものである。
放電電流制御回路は、放電電流の平均値を設定値と比較する比較回路と、比較回路の出力を増幅して高電圧印加回路にフィードバックすると共にフィードバック制御の最適ゲインより大きなゲインを有する増幅回路とを含むように構成することができる。
あるいは、放電電流制御回路が、放電電流の平均値を設定値と比較する比較回路と、比較回路の出力を遅延させて高電圧印加回路にフィードバックする遅延回路とを含んでいてもよい。
【０００６】
また、この発明に係る粉体塗装方法は、ガン本体に設けられた少なくとも一つのコロナ電極に高電圧信号を印加すると共にこの高電圧信号の印加に伴って流れる放電電流の平均値が設定値となるように高電圧信号を発振状態でフィードバック制御することによりコロナ放電を発生させ、ガン本体から粉体塗料を噴出してコロナ放電により粉体塗料を荷電させた状態で被塗物に塗着させる方法である。
なお、発振状態は、フィードバック制御の最適ゲインよりゲインを大きく設定することにより、あるいはフィードバック制御の応答速度を遅延させることにより形成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１にこの発明の実施の形態に係る粉体塗装装置の構成を示す。粉体塗装装置は、ほぼ円筒形状のガン本体１を有しており、ガン本体１の中心軸上に粉体流路２が形成されている。粉体流路２はディフューザ３の外周部に沿って円筒形状となった後、ガン本体１最前部において環状のノズル開口４に接続されている。ノズル開口４の内側にはディフューザ３に保持された複数のピン型のコロナ電極５が放射状に突出して設けられている。各コロナ電極５は、互いに電気的に接続され、パルス高電圧発生装置６に接続されている。
【０００８】
パルス高電圧発生装置６の回路構成を図２に示す。パルス高電圧発生装置６は、コロナ電極５に高電圧信号Ｓｏを印加する高電圧印加回路７を有している。高電圧印加回路７は、互いに直列に接続された発振用ＤＣ電源回路８、発振回路９、昇圧回路１０及び整流回路１１から構成され、発振用ＤＣ電源回路８に外部のＡＣ電源が接続されている。高電圧印加回路７の整流回路１１には放電電流制御回路１２が接続され、さらに放電電流制御回路１２に基準電圧制御回路１３を介して発振用ＤＣ電源回路８が接続され、これらによりフィードバック閉回路が形成されている。基準電圧制御回路１３にはコロナ電極５に印加する高電圧信号Ｓｏのピーク電圧ＨＶの指令値と共にスタート信号が外部から入力される。
さらに、放電電流制御回路１２に放電電流設定回路１４と表示装置１５とが接続されている。
【０００９】
図３に示されるように、放電電流制御回路１２は、コロナ電極５への高電圧信号Ｓｏの印加に伴って高電圧印加回路７の整流回路１１から得られる放電電流Ｉｏの平均値と放電電流設定回路１４から出力される設定値Ｉｓとを比較する比較回路１６と、この比較回路１６の出力端に接続された増幅回路１７とを備えている。なお、増幅回路１７は、フィードバック閉回路におけるフィードバック制御の最適ゲインＧｏより大きなゲインＧｖを有している。
【００１０】
次に、この実施の形態の動作について説明する。まず、パルス高電圧発生装置６の基準電圧制御回路１３において、外部から入力されたピーク電圧ＨＶの指令値に対応した電圧を有する低電圧信号Ｓ１が生成され、外部からスタート信号が入力されると、この低電圧信号Ｓ１が入力信号Ｓｉとして高電圧印加回路７の発振用ＤＣ電源回路８に出力される。入力信号Ｓｉは、発振用ＤＣ電源回路８で増幅され、さらに発振回路９において高周波信号に変換される。この高周波信号は昇圧回路１０に入力し、ここで高電圧に昇圧され、その後整流回路１１で整流されて高電圧信号Ｓｏが形成される。
【００１１】
ここで、コロナ電極５への高電圧信号Ｓｏの印加に伴って高電圧印加回路７の整流回路１１から得られる放電電流Ｉｏの平均値と放電電流設定回路１４から出力される設定値Ｉｓとが放電電流制御回路１２の比較回路１６で比較され、両者の差分が増幅回路１７においてゲインＧｖで増幅されて差分信号Ｓ２となり基準電圧制御回路１３に出力される。そして、基準電圧制御回路１３において、ピーク電圧ＨＶの指令値に対応して生成された低電圧信号Ｓ１に差分信号Ｓ２が付加され、これが入力信号Ｓｉとして高電圧印加回路７の発振用ＤＣ電源回路８に出力される。このようにして、放電電流Ｉｏの平均値が設定値Ｉｓとなるようにフィードバック制御が行われる。
【００１２】
このとき、放電電流制御回路１２の増幅回路１７がフィードバック制御の最適ゲインＧｏより大きなゲインＧｖを有しているので、基準電圧制御回路１３から発振用ＤＣ電源回路８に出力される入力信号Ｓｉがオーバーシュートし、発振状態でフィードバック制御されることとなる。その結果、高電圧印加回路７からコロナ電極５に印加される高電圧信号Ｓｏは、図４に示されるように、例えばピーク電圧ＨＶ２０〜１００ＫＶ、周期１０〜１００ミリ秒の三角波状のパルス信号となる。
【００１３】
このようなパルス状の高電圧信号Ｓｏをコロナ電極５に印加することにより、コロナ電極５から間欠的に被塗物に向けてコロナ放電が発生する。この状態で、搬送エアと共に粉体塗料が粉体流路２に供給され、環状のノズル開口４から前方へ噴出される。噴出された粉体塗料は、コロナ電極５から被塗物に向けて発生しているコロナ放電により生ずる負イオンによって荷電された後、被塗物へと向かい、被塗物の表面に塗着される。
【００１４】
ここで、コロナ電極５から間欠的にコロナ放電を発生しているため、コロナ放電による負イオンがガン本体１と被塗物との間の空間に充満することがなく、負イオンの空間電荷に起因するコロナ放電の抑制作用が小さくなり、高電圧信号Ｓｏの印加中はコロナ電極５から均一なコロナ放電が発生する。このため、被塗物への塗着効率が向上する。また、均一なコロナ放電の発生のために放電電流Ｉｏの局所的な集中がなく、逆電離が発生しにくくなる。従って、品質の優れた塗膜を得ることが可能となる。
【００１５】
なお、コロナ電極５に印加される高電圧信号Ｓｏのピーク電圧ＨＶ、放電電流Ｉｏの平均値及び周期等が表示装置１５に表示され、これにより作業者はパルス高電圧発生装置６の動作状況を把握することができるようになっている。
上述したように、高電圧印加回路７を発振状態でフィードバック制御するだけで、コロナ電極５に印加すべきパルス状の高電圧信号Ｓｏを得ることができ、高性能の粉体塗装装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００１６】
なお、放電電流制御回路１２として、図５に示されるように、比較回路１６からの出力を遅延させて基準電圧制御回路１３へ出力する遅延回路１８を含ませることもできる。この遅延回路１８で遅延した差分信号Ｓ２が基準電圧制御回路１３を介して高電圧印加回路７に帰還するので、フィードバック制御の応答速度が遅れ、発振状態となる。このため、図３の放電電流制御回路１２を用いた場合と同様に、三角波状の高電圧信号Ｓｏが高電圧印加回路７からコロナ電極５に印加され、コロナ電極５から間欠的にコロナ放電が発生する。
この場合、増幅回路１７のゲインは、フィードバック制御の最適ゲインＧｏとしてもよく、あるいは最適ゲインＧｏより大きなゲインＧｖとしてもよい。
【００１７】
また、この発明は、図１に示したような複数のピン型コロナ電極５を備えた粉体塗装装置に限るものではなく、同様にして単一のコロナ電極、あるいは線状電極を備えた粉体塗装装置にも適用することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、コロナ電極への高電圧信号の印加に伴って流れる放電電流の平均値が設定値となるように高電圧信号を発振状態でフィードバック制御することによりコロナ放電を発生させ、ガン本体から粉体塗料を噴出してコロナ放電により粉体塗料を荷電させた状態で被塗物に塗着させるので、コロナ電極から均一なコロナ放電が発生すると共に逆電離が発生しにくくなり、被塗物への塗着効率が向上し且つ品質の優れた塗膜を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る粉体塗装装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態で用いられたパルス高電圧発生装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態で用いられた放電電流制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態で用いられた高電圧信号を示す信号波形図である。
【図５】他の実施の形態で用いられた放電電流制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　ガン本体、２　粉体流路、３　ディフューザ、４　ノズル開口、５　コロナ電極、６　パルス高電圧発生装置、７　高電圧印加回路、８　発振用ＤＣ電源回路、９　発振回路、１０　昇圧回路、１１　整流回路、１２　放電電流制御回路、１３　基準電圧制御回路、１４　放電電流設定回路、１５　表示装置、１６
比較回路、１７　増幅回路、１８　遅延回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004025140.tif 000006
【図５】
2004025140.tif 000007