(57)【要約】【課題】ボンベの底面、可動隔壁に付着した塗料を短時間で確実に洗浄することにより、洗浄流体を削減し洗浄効率を向上する。【解決手段】ボンベ２３の底面２３Ａにはボンベ２３の軸中心位置（軸線Ｏ１−Ｏ１上の位置）の近傍から内周面２３Ｃに向けて半径方向に伸びる凹溝３８を設け、塗料通路２９のボンベ側通路部３１の塗料収容室側開口３１Ａを凹溝３８の溝底３８Ａに開口させる構成としている。従って、洗浄流体通路３６から洗浄空間Ｓに供給された洗浄流体は、凹溝３８に円滑に流れ込むから、洗浄流体が洗浄空間Ｓを流通する間に残留した塗料を少ない洗浄流体で短時間に洗浄することができる。また、洗浄流体通路３６の流出口３６Ｂは、ボンベ２３の内周面２３Ｃに向け径方向の外側に傾けて形成しているから、微小な環状空間Ｓ２内に洗浄流体を流入させて洗浄することができる。【選択図】　　　　図５
2004042036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に伸びる中空なボンベと該ボンベから軸方向に伸びたフィードチューブを有するボディと、該ボディのボンベ内を塗料を収容する塗料収容室と押出し液体が流入，流出する押出し液体収容室とに画成する可動隔壁と、前記塗料収容室とフィードチューブの先端側との間を連通し塗料弁により塗料の吐出，充填が行なわれる塗料通路と、前記ボディに設けられ前記塗料通路を介して塗料の吐出と充填を行なうときに前記押出し液体収容室に押出し液体の流入と流出が行なわれる押出し液体通路と、前記ボディに設けられ洗浄流体弁により前記塗料収容室に洗浄流体の供給が行なわれる洗浄流体通路とにより構成してなる塗装用カートリッジにおいて、
前記ボンベ内の底面には該ボンベの軸中心位置の近傍から内周面に向けて径方向に伸びた凹窪状に形成された凹溝を設け、
前記塗料通路の塗料収容室側開口は該凹溝の溝底に開口させる構成としたことを特徴とする塗装用カートリッジ。
【請求項２】
前記洗浄流体通路の流出側開口は、前記ボンベの内周面に向けて開口するように該ボンベの軸線に対して径方向の外側に傾けて形成してなる請求項１に記載の塗装用カートリッジ。
【請求項３】
前記洗浄流体通路の流出側開口は、前記ボンベの軸中心位置を挟んで前記凹溝と径方向の反対側でボンベ内の底面に開口させてなる請求項１または２に記載の塗装用カートリッジ。
【請求項４】
前記ボンベの内周面には、底面に隣接した位置を全周に亘って拡径した拡径環状溝を設けてなる請求項１，２または３に記載の塗装用カートリッジ。
【請求項５】
前記洗浄流体通路の流出側開口には、前記ボンベの軸中心側に向け洗浄流体を案内するための切欠部を設けてなる請求項１，２，３または４に記載の塗装用カートリッジ。
【請求項６】
前記可動隔壁はボンベの内周面に沿って軸方向に変位するピストンであり、前記ボンベの底面は該ボンベの軸中心位置が最深部となる凹円錐状に形成し、前記ボンベの底面に対面する前記ピストンの端面はボンベの軸中心位置が突出端となる凸円錐状に形成してなる請求項１，２，３，４または５に記載の塗装用カートリッジ。
【請求項７】
前記ボンベの底面は該ボンベの軸中心位置が最深部となる凹円錐状に形成し、前記塗料通路の塗料収容室側開口はボンベ底面の最深部よりも深い位置で前記凹溝の溝底に開口する構成としてなる請求項１，２，３，４または５に記載の塗装用カートリッジ。
【請求項８】
前記凹溝は、前記ボンベの径方向に伸びる長溝または楕円状凹溝として形成してなる請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の塗装用カートリッジ。
【請求項９】
前記凹溝は、前記ボンベの径方向に伸びる長溝または楕円状凹溝として形成し、前記凹溝の溝底は長さ方向の中間部位が最も深い最深位置である請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の塗装用カートリッジ。
【請求項１０】
前記凹溝は、ほぼ一定の幅寸法をもって前記ボンベの径方向に伸びる長溝として形成してなる請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の塗装用カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば塗装機に対し交換して取付けられ、内部に充填された塗料を塗装機に向けて供給する塗装用カートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車のボディ等の被塗物を塗装する塗装システムは、塗装用ロボット等の塗装作業機と、該塗装作業機に取付けられた塗装機とから構成されている。この塗装システムは、前記塗装作業機をプログラムによって動作し、塗装機から塗料を噴霧することにより自動的に塗装を行なうことができる。
【０００３】
また、昨今では、色替時に廃棄される塗料、洗浄流体の削減、塗色の増大に対応した塗装システムとして、塗装用カートリッジを用いたものがある。このカートリッジ式塗装システムは、異なる塗色の塗料が充填された各色毎の塗装用カートリッジを、自動車のボディを塗装する度に塗装機に対し交換して取付ける構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１１３９６号公報
【０００５】
そして、上述したカートリッジ式塗装システムに用いられる従来技術による塗装用カートリッジは、軸方向に伸びる中空なボンベと該ボンベから軸方向に伸びたフィードチューブを有するボディと、該ボディのボンベ内を塗料を収容する塗料収容室と押出し液体が流入，流出する押出し液体収容室とに画成するピストンと、前記塗料収容室とフィードチューブの先端側との間を連通し、塗料弁により塗料の吐出，充填が行なわれる塗料通路と、前記ボディに設けられ前記塗料通路を介して塗料の吐出と充填を行なうときに前記押出し液体収容室に押出し液体の流入と流出が行なわれる押出し液体通路と、前記ボディに設けられ、洗浄流体弁により前記塗料収容室に洗浄流体の供給が行なわれる洗浄流体通路とによって構成されている。
【０００６】
ここで、フィードチューブの先端側と塗料収容室との間を連通する塗料通路は、塗料収容室側開口が凹円錐状をしたボンベの底面の最深部に開口している。また、塗料収容室に洗浄流体を供給する洗浄流体通路は、塗料通路の塗料収容室側開口とは異なる位置で底面に開口して設けられている。これにより、塗料収容室内を洗浄するときには、洗浄流体通路は洗浄流体を塗料収容室の全体に行き渡るように供給し、塗料通路は塗料収容室内を洗浄した洗浄流体を集めて排出する。
【０００７】
このように構成された塗装用カートリッジは、塗色に応じて選択されたものが塗装機に対して取付けられる。そして、塗料弁を開弁させ、ボンベ内の押出し液体収容室に押出し液体を適宜供給することにより、ボンベ内の塗料収容室に充填された塗料を塗料通路を介してフィードチューブの先端から塗装機に向け吐出する。これにより、塗装機は、回転霧化頭等の霧化手段で塗料を霧化し、被塗物に向け噴霧する。
【０００８】
また、塗装用カートリッジは、他色の塗料が充填された他の塗装用カートリッジに交換するだけで、塗料、洗浄流体を廃棄することなく、塗料の色替を行なうことができる。そして、空になったカートリッジは、塗装機から取外されて塗料充填装置に取付けられ、該塗料充填装置によって塗料収容室内に塗料が充填される。
【０００９】
ここで、塗装用カートリッジに塗料を充填する塗料充填装置について述べると、空になった塗装用カートリッジの塗料収容室に同色の塗料を充填する場合には、塗料弁を開弁させた状態でフィードチューブの先端から塗料通路を介して塗料収容室内に塗料を充填する。また、塗料充填装置は、押出し液体を用いて塗装用カートリッジの塗料収容室に残留した塗料を排出して塗料供給源側に戻す機能と、洗浄流体を用いて塗料収容室、塗料通路等に付着した塗料を洗浄する機能とを有している。
【００１０】
例えばメンテナンス作業、長期休暇等のためにカートリッジ式塗装システムを停止する場合、または１つの塗装用カートリッジを共通にして色替をしながら塗装を行なう場合には、塗料収容室、塗料通路等に残留した塗料を排出し、該塗料収容室、塗料通路等に付着した塗料を洗浄する必要がある。
【００１１】
このときの洗浄作業の動作は、塗料弁を開弁し、この状態で押出し液体収容室に押出し液体を流入し、ピストンを押動することによって塗料収容室内に余った塗料を塗料供給源側に戻す。その後に、洗浄流体弁を開弁し、洗浄流体通路から塗料収容室に洗浄流体を流入し、塗料収容室、塗料通路等に付着した塗料を洗浄する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術による塗装用カートリッジによると、フィードチューブの先端側と塗料収容室との間を連通する塗料通路の塗料収容室側開口は、凹円錐状としたボンベの底面の最深部位置である中心部に開口し、また塗料収容室に洗浄流体を供給する洗浄流体通路は、塗料通路の塗料収容室側開口とは異なる位置で底面に開口している。これにより、ボンベの底面とピストンの端面との間に形成された空間からなる塗料収容室に流入した洗浄流体は、この空間を展延した後に底面の中心部に開口した塗料通路の塗料収容室側開口に集まり、該塗料通路を介して外部に排出される。
【００１３】
しかし、塗料通路をボンベの底面の最深部（中心部）に開口させると、ボンベの底面とピストンの端面との間の空間に広がった洗浄流体は、あらゆる方向から中心部の塗料通路に向け集中して流れる。このため、中心部に開口した塗料通路に向かう洗浄流体は、互いに衝突するように干渉して乱流になり、塗料通路の開口に円滑に流れ込むことができない。従って、ボンベの底面とピストンの端面との間の空間を流通する洗浄流体は、互いに干渉しあって流速に勢いがなくなるから、付着した塗料を均等に洗浄することができなくなるという問題がある。
【００１４】
また、ボンベの内周面とピストンの外周面との間には、ピストンを変位させるために微小な環状空間が形成され、この空間にも塗料が入り込んでいる。しかし、洗浄流体通路から塗料収容室に流入する洗浄流体は、塗料通路の開口側に流れてしまい、この洗浄流体が微小な環状空間に入り込むことが困難で、多くの洗浄時間を要してしまうばかりか、この部分に塗料が残ってしまうという問題がある。
【００１５】
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、塗料収容室に付着した塗料を短時間で確実に洗浄することができ、洗浄効率を向上できるようにした塗装用カートリッジを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による塗装用カートリッジは、軸方向に伸びる中空なボンベと該ボンベから軸方向に伸びたフィードチューブを有するボディと、該ボディのボンベ内を塗料を収容する塗料収容室と押出し液体が流入，流出する押出し液体収容室とに画成する可動隔壁と、前記塗料収容室とフィードチューブの先端側との間を連通し塗料弁により塗料の吐出，充填が行なわれる塗料通路と、前記ボディに設けられ前記塗料通路を介して塗料の吐出と充填を行なうときに前記押出し液体収容室に押出し液体の流入と流出が行なわれる押出し液体通路と、前記ボディに設けられ洗浄流体弁により前記塗料収容室に洗浄流体の供給が行なわれる洗浄流体通路とにより構成している。
【００１７】
そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、ボンベ内の底面には該ボンベの軸中心位置の近傍から内周面に向けて径方向に伸びた凹窪状に形成された凹溝を設け、塗料通路の塗料収容室側開口は該凹溝の溝底に開口させる構成としたことにある。
【００１８】
このように構成したことにより、洗浄流体通路からボンベの底面と可動隔壁との間の洗浄空間に流入した洗浄流体は、この洗浄空間を展延するように流れた後に、ボンベの軸中心位置の近傍から内周面に向けて凹窪状に形成された凹溝に順次円滑に流れ込む。このため、洗浄空間を凹溝に向かう洗浄流体は、互いに衝突することなく凹溝に流れ込むことができるから、この洗浄流体は洗浄空間を均等に万遍なく流通することができ、この洗浄空間全体を洗浄することができる。そして、凹溝に流れ込んだ洗浄流体は、該凹溝の溝底に開口した塗料通路を介して外部に排出される。
【００１９】
請求項２の発明によると、洗浄流体通路の流出側開口は、ボンベの内周面に向けて開口するように該ボンベの軸線に対して径方向の外側に傾けて形成したことにある。
【００２０】
このように構成したことにより、洗浄流体通路からボンベの底面と可動隔壁との間の洗浄空間に流入する洗浄流体は、ボンベの内周面に向けて径方向の外側に吐出される。この結果、洗浄流体は、ボンベの内周面と可動隔壁との間に形成された微小な環状空間にも供給することができる。これにより、洗浄流体は、ボンベと可動隔壁との間の微小な環状空間に入り込んだ塗料を確実に洗浄することができる。
【００２１】
請求項３の発明によると、洗浄流体通路の流出側開口は、ボンベの軸中心位置を挟んで凹溝と径方向の反対側でボンベ内の底面に開口させたことにある。
【００２２】
このように構成したことにより、洗浄流体通路からボンベの底面と可動隔壁との間の洗浄空間に流入した洗浄流体は、ボンベの軸中心位置を挟んで径方向の反対側に配置された凹溝に向け左，右に均等に分かれ、該凹溝に向けて流れるから、洗浄空間の全体を洗浄することができる。
【００２３】
請求項４の発明によると、ボンベの内周面には、底面に隣接した位置を全周に亘って拡径した拡径環状溝を設けたことにある。
【００２４】
このように構成したことにより、ボンベの内周面と可動隔壁の外周面との間には環状空間が形成されているが、拡径環状溝は、この環状空間に洗浄流体通路からの洗浄流体を流入させるための全周開口を形成することができる。これにより、洗浄流体通路から吐出される洗浄流体は、全周開口から環状空間に積極的に流入することができ、この環状空間に残留した塗料を確実に洗浄することができる。
【００２５】
請求項５の発明によると、洗浄流体通路の流出側開口には、ボンベの軸中心側に向け洗浄流体を案内するための切欠部を設けたことにある。
【００２６】
このように構成したことにより、洗浄流体通路からボンベの底面と可動隔壁との間の洗浄空間に流入した洗浄流体の一部は、この洗浄空間を切欠部に案内されてボンベの軸中心側に向けて流れるから、洗浄空間内でボンベの軸中心部に付着した塗料も十分に洗浄することができる。
【００２７】
請求項６の発明によると、可動隔壁はボンベの内周面に沿って軸方向に変位するピストンであり、ボンベの底面は該ボンベの軸中心位置が最深部となる凹円錐状に形成し、ボンベの底面に対面する前記ピストンの端面はボンベの軸中心位置が突出端となる凸円錐状に形成したことにある。
【００２８】
このように構成したことにより、塗料収容室内を洗浄流体で洗浄したときには、この洗浄流体と洗浄した塗料は、凹円錐状に形成されたボンベの底面に沿って軸中心側に集められ、塗料収容室内に残すことなく凹溝に流すことができる。また、ピストンの端面をボンベの底面に接近させたときには、凹円錐状の底面と凸円錐状の端面との間に均一な洗浄空間を形成することにより、この洗浄空間の全体に亘り洗浄流体を流通させることができる。
【００２９】
請求項７の発明によると、ボンベの底面は該ボンベの軸中心位置が最深部となる凹円錐状に形成し、塗料通路の塗料収容室側開口はボンベ底面の最深部よりも深い位置で凹溝の溝底に開口する構成としたことにある。
【００３０】
このように構成したことにより、塗料収容室内を洗浄流体で洗浄したときには、この洗浄流体と洗浄した塗料は、凹円錐状に形成されたボンベの底面に沿って軸中心側に集められ、この塗料収容室から凹溝を経由して塗料通路に向け順次円滑に流通させることができる。
【００３１】
請求項８の発明によると、凹溝は、ボンベの径方向に伸びる長溝または楕円状凹溝として形成したことにある。このように構成したことにより、凹溝の表面積を小さくして洗浄対象となる面を少なくすることができる。また、凹溝内に残る塗料の量を少なくすることができる。
【００３２】
請求項９の発明によると、凹溝は、ボンベの径方向に伸びる長溝または楕円状凹溝として形成し、凹溝の溝底は長さ方向の中間部位が最も深い最深位置としてなる。このように構成したことにより、溝底の最深位置に塗料通路の塗料収容室側開口を開口させた場合には、凹溝内に洗浄した塗料を残すことなく全量を排出することができる。
【００３３】
請求項１０の発明によると、凹溝は、ほぼ一定の幅寸法をもってボンベの径方向に伸びる長溝として形成したことにある。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による塗装用カートリッジを、塗装用ロボットと回転霧化頭型塗装装置を備えたカートリッジ式塗装システムに適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００３５】
まず、図１ないし図９は本発明の第１の実施の形態を示している。１０１は塗装作業機となる塗装用ロボットで、該塗装用ロボット１０１は、後述する回転霧化頭型塗装装置１を用いた塗装作業を実行するものである。そして、塗装用ロボット１０１は、基台１０２と、該基台１０２上に回転可能かつ揺動可能に設けられた垂直アーム１０３と、該垂直アーム１０３の先端に揺動可能に設けられた水平アーム１０４と、該水平アーム１０４の先端に設けられた手首１０５とにより大略構成されている。また、塗装用ロボット１０１の動作範囲には後述の塗料充填装置４１が配設されている。
【００３６】
１は塗装用ロボット１０１に設けられた回転霧化頭型塗装装置（以下、塗装装置１という）で、該塗装装置１は、図２に示す如く、後述のハウジング２、フィードチューブ挿通孔５，１２、塗装機６、塗装用カートリッジ２１等によって大略構成されている。
【００３７】
２は塗装用ロボット１０１に取付けられたハウジングで、該ハウジング２は、手首１０５の先端に着脱可能に取付けられるネック部２Ａと、該ネック部２Ａの先端に一体形成されたヘッド部２Ｂとから構成されている。ここで、ヘッド部２Ｂの前側には塗装機取付部３が凹円筒状に形成され、ヘッド部２Ｂの後側にはカートリッジ取付部４が凹円筒状に形成されている。また、カートリッジ取付部４の底部４Ａには、雌接続部４Ｂと凸部４Ｃが別個に形成されている。さらに、ヘッド部２Ｂの中心部には、ハウジング側フィードチューブ挿通孔５が軸方向に伸びて形成されている。
【００３８】
６はヘッド部２Ｂの塗装機取付部３内に取付けられた塗装機で、該塗装機６は、回転軸７Ａを回転駆動するエアモータ７と、該エアモータ７によって回転せしめられ、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８と、前記エアモータ７の前端側に設けられ、該回転霧化頭８から放出された塗料粒子のパターン成形を行なう多数のシェーピングエア噴出孔９Ａ，９Ａ（２個のみ図示）を有するシェーピングエアリング９とから大略構成されている。
【００３９】
１０はハウジング２のネック部２Ａに設けられた高電圧発生器で、該高電圧発生器１０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−６０ないし−１２０ｋＶに昇圧する。また、高電圧発生器１０は、エアモータ７の回転軸７Ａを介して回転霧化頭８に高電圧を印加し、塗料に直接帯電させるものである。
【００４０】
１１はハウジング２のネック部２Ａ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で、該各エア通路１１は、エアモータ７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等を供給するものであるが、本実施の形態では、代表的に１本のエア通路のみを図示している。
【００４１】
１２はエアモータ７を構成する回転軸７Ａの軸方向に貫通して設けられた塗装機側フィードチューブ挿通孔で、該塗装機側フィードチューブ挿通孔１２は、基端側がハウジング側フィードチューブ挿通孔５に開口し、先端側が回転霧化頭８内に開口している。そして、フィードチューブ挿通孔５，１２には、塗装用カートリッジ２１のフィードチューブ２４が挿脱可能に挿嵌される。
【００４２】
１３はハウジング２に設けられた押出し液体通路をなすハウジング側押出しシンナ通路で、該押出しシンナ通路１３は、雌接続部４Ｂの位置で後側に屈曲したＬ字状に形成されている。そして、ハウジング側押出しシンナ通路１３は、一端が押出しシンナ給排弁（図示せず）に接続され、他端がカートリッジ取付部４の雌接続部４Ｂの底部に開口している。また、ハウジング側押出しシンナ通路１３の屈曲部位は、後述するシンナ弁１５の弁体１５Ｃが離，着座する弁座部１３Ａとなっている。ここで、押出しシンナ通路１３は、押出しシンナ給排弁との間で、押出しシンナの流入，流出を行なうものである。
【００４３】
１４はハウジング２に設けられたハウジング側パイロットエア通路で、該パイロットエア通路１４は、その一端がパイロットエア配管を介して塗料弁用パイロットエア源（いずれも図示せず）に接続されている。また、パイロットエア通路１４の他端は、後述のカートリッジ側パイロットエア通路３３に対応するようにカートリッジ取付部４の底部４Ａに設けられた雄接続部（図示せず）に開口している。
【００４４】
１５はハウジング２のヘッド部２Ｂに設けられたシンナ弁で、該シンナ弁１５は、シリンダ穴１５Ａと、該シリンダ穴１５Ａ内に摺動可能に挿嵌されたピストン１５Ｂと、該ピストン１５Ｂから軸方向に伸び、その先端部がハウジング側押出しシンナ通路１３の弁座部１３Ａに離，着座する弁体１５Ｃと、前記ピストン１５Ｂを介して該弁体１５Ｃを閉弁方向に付勢する弁ばね１５Ｄとにより常閉弁として構成されている。
【００４５】
そして、シンナ弁１５は、常時はハウジング側押出しシンナ通路１３を遮断し、後述する塗装用カートリッジ２１の押出しシンナ収容室２７に対するシンナの供給を停止している。一方、シンナ弁１５は、シンナ弁用パイロットエア源からパイロットエア通路１６等を経由してパイロットエアが供給されたときには開弁し、押出しシンナ給排弁から押出しシンナ収容室２７に押出しシンナを供給し、または押出しシンナ給排弁側に押出しシンナを戻すものである。
【００４６】
次に、２１ａ，２１ｂ，…２１ｎおよび２１ｐは、ａ色，ｂ色，…ｎ色およびその他の塗料を個別に貯え、回転霧化頭８に向け供給するため本実施の形態に用いられる塗装用カートリッジ（以下、全体として塗装用カートリッジ２１という）である。そして、各塗装用カートリッジ２１は、図３に示す如く、後述するボディ２２、ピストン２５、塗料通路２９、カートリッジ側押出しシンナ通路３４、塗料弁３２、カートリッジ側洗浄流体通路３６、洗浄流体弁３７、凹溝３８によって大略構成されている。
【００４７】
ここで、図１に示されるように、ａ色，ｂ色，…ｎ色の塗料は、比較的塗装頻度の高い専用色となるもので、一色毎に専用の塗装用カートリッジ２１ａ，２１ｂ，…２１ｎを有している。一方、その他の塗料は、比較的塗装頻度の低いもので、１個の塗装用カートリッジ２１ｐを共用している。
【００４８】
２２は塗装用カートリッジ２１の外形を構成するボディで、該ボディ２２は、後述するボンベ２３とフィードチューブ２４とによって大略構成されている。
【００４９】
２３はボディ２２の一部をなす筒状のボンベで、該ボンベ２３は、カートリッジ取付部４に挿脱可能に挿嵌される外径寸法を有し、軸線Ｏ１−Ｏ１をもって前，後方向に伸びる円筒体（シリンダ）として形成されている。また、ボンベ２３の内部は、後述のフィードチューブ２４側となる前側の底面２３Ａと、該底面２３Ａと軸方向の反対側の天面２３Ｂと、前記底面２３Ａと天面２３Ｂとの間の内周面２３Ｃとなっている。
【００５０】
ここで、ボンベ２３の底面２３Ａは、ボンベ２３の軸中心位置（軸線Ｏ１−Ｏ１上の位置）が最も深い最深部２３Ａ１となる凹円錐状に形成されている。これにより、塗装用カートリッジ２１を後述の塗料充填装置４１に立った状態で取付けた立ち姿勢では、底面２３Ａは、洗浄流体と洗浄した塗料を凹円錐形状に沿って軸中心側に集め、凹溝３８に流すことができる。
【００５１】
一方、ボンベ２３の前面には、カートリッジ取付部４の雌接続部４Ｂに対応した位置に雄接続部２３Ｄが突出して設けられ、カートリッジ取付部４の凸部４Ｃに対応した位置に雌接続部２３Ｅが凹陥して設けられている。また、ボンベ２３の後部には、塗装用カートリッジ２１を交換するときに把持される把持突起２３Ｆが設けられている。また、雌接続部２３Ｅは、後述の洗浄流体弁３７を収容するために軸方向に長尺な深穴として形成されている。
【００５２】
２４はボンベ２３から軸方向に同軸、即ち軸線Ｏ１−Ｏ１と同軸に伸びて設けられたフィードチューブで、該フィードチューブ２４の内部には後述する塗料通路２９のフィードチューブ側通路部３０が形成されている。ここで、フィードチューブ２４は、後述の塗料収容室２６から供給される塗料を塗料通路２９を介して先端から回転霧化頭８に向け流出するものである。また、フィードチューブ２４は、塗料収容室２６内に塗料を充填する場合には、その先端を後述する塗料充填装置４１の接続部材４８に接続することにより、塗料の充填口として利用される。
【００５３】
２５はボンベ２３内に設けられた可動隔壁としてのピストンで、該ピストン２５は、内周面２３Ｃに沿って軸方向に変位可能に挿嵌されている。ここで、ピストン２５は、図５、図７、図８に示す如く、ボンベ２３の底面２３Ａに対面する前端面２５Ａ、天面２３Ｂに対面する後端面２５Ｂおよび内周面２３Ｃに対面する外周面２５Ｃによって軸方向に短尺な円柱状に形成されている。
【００５４】
そして、ピストン２５は、ボンベ２３内に前端面２５Ａと底面２３Ａとの間に位置して塗料を収容する塗料収容室２６を画成すると共に、天面２３Ｂと後端面２５Ｂとの間に位置して押出し液体としての押出しシンナを流入，流出可能に収容する押出しシンナ収容室２７を画成している。
【００５５】
２８はピストン２５の外周面２５Ｃに装着されたシールリングで、該シールリング２８は、塗料収容室２６と押出しシンナ収容室２７との間を液密に保持している。
【００５６】
ここで、ピストン２５の前端面２５Ａは、ボンベ２３の軸中心位置が突出端となり、凹円錐状に形成されたボンベ２３の底面２３Ａとほぼ合致する凸円錐状に形成されている。これにより、ピストン２５をボンベ２３の底面２３Ａに接近させたときには、該底面２３Ａとピストン２５の前端面２５Ａとの間には、高さ方向隙間の小さな空間からなる底部空間Ｓ１（図５、図８、図９中に図示）を形成することができる。この場合、底部空間Ｓ１は、塗装用カートリッジ２１を洗浄するときには全体に亘り洗浄流体を流通させることができる。
【００５７】
また、ピストン２５の外周面２５Ｃとボンベ２３の内周面２３Ｃとシールリング２８との間には、径方向隙間の小さな環状の空間からなる環状空間Ｓ２が形成されている。
【００５８】
そして、底部空間Ｓ１と環状空間Ｓ２とは、ボンベ２３とピストン２５との間の洗浄空間Ｓを構成している。また、洗浄空間Ｓは、塗装用カートリッジ２１を洗浄するときの塗料収容室２６の１つの形態をなしている。
【００５９】
２９はボンベ２３とフィードチューブ２４とに亘って設けられた塗料通路で、該塗料通路２９は、塗料収容室２６とフィードチューブ２４の先端側との間を連通し、後述の塗料弁３２により塗料の吐出，充填が行なわれるものである。そして、塗料通路２９は、後述のフィードチューブ側通路部３０とボンベ側通路部３１とによって構成されている。
【００６０】
３０はフィードチューブ２４の内部に軸方向に伸びて設けられたフィードチューブ側通路部で、該フィードチューブ側通路部３０は、図３に示すように、ボンベ２３の軸線Ｏ１−Ｏ１と同軸に形成され、その先端側は回転霧化頭８に向け開口している。また、フィードチューブ側通路部３０の先端側には、縮径して弁座部３０Ａが設けられ、該弁座部３０Ａには後述する塗料弁３２の弁体３２Ｃが離，着座する。
【００６１】
３１は塗料収容室２６とフィードチューブ側通路部３０とを連通するようにボンベ２３に設けられたボンベ側通路部である。ここで、ボンベ側通路部３１は、ボンベ２３の軸線Ｏ１−Ｏ１上に配設された後述の塗料弁３２を避けるために、一端側が軸線Ｏ１−Ｏ１から径方向に離間した位置で軸方向に伸び、他端側が軸線Ｏ１−Ｏ１の方向に向け屈曲してフィードチューブ側通路部３０に接続されている。そして、ボンベ側通路部３１の塗料収容室側開口３１Ａは、ボンベ２３の軸中心位置から径方向の外側に偏心した位置で後述の凹溝３８の溝底３８Ａに開口している。
【００６２】
ここで、ボンベ側通路部３１の塗料収容室側開口３１Ａは、図８に示す如く、ボンベ２３の底面２３Ａの最深部２３Ａ１よりも深さ寸法Ｈだけ深い位置で凹溝３８の溝底３８Ａのうち最深位置３８Ａ１に開口している。これにより、ボンベ側通路部３１は、ボンベ２３の底面２３Ａの中心部（最深部２３Ａ１）に集められた洗浄流体と洗浄した塗料を、凹溝３８から塗料収容室側開口３１Ａに円滑に流入させることができる。
【００６３】
また、ボンベ側通路部３１は、一端側をボンベ２３の軸線Ｏ１−Ｏ１に対し径方向の外側に偏心した位置に配置しているから、該ボンベ側通路部３１を形成するときには、フィードチューブ側通路部３０に連通する斜め方向の穴あけ加工と、凹溝３８に連通する軸方向の穴あけ加工との２回の穴あけ加工（ドリル加工）を施すだけで簡単に形成することができる。
【００６４】
３２はボディ２２内に設けられた塗料弁で、該塗料弁３２は、ボンベ２３の軸線Ｏ１−Ｏ１とほぼ同軸に配設され、常閉弁を構成している。ここで、塗料弁３２は、シリンダ穴３２Ａと、該シリンダ穴３２Ａ内に摺動可能に挿嵌されたピストン３２Ｂと、該ピストン３２Ｂからフィードチューブ２４内を軸方向に伸び、その先端部がフィードチューブ側通路部３０の弁座部３０Ａに離，着座する弁体３２Ｃと、前記ピストン３２Ｂを介して該弁体３２Ｃを閉弁方向に付勢する弁ばね３２Ｄとにより構成されている。
【００６５】
そして、塗料弁３２は、常時はフィードチューブ側通路部３０を弁体３２Ｃで遮断し、回転霧化頭８に対する塗料の供給を停止している。一方、塗料弁用パイロットエア源からハウジング側パイロットエア通路１４、カートリッジ側パイロットエア通路３３等を経由してパイロットエアが供給されたときには開弁し、回転霧化頭８に対し塗料収容室２６内の塗料の供給を行なうものである。
【００６６】
３４はボディ２２に設けられたカートリッジ側押出しシンナ通路で、該押出しシンナ通路３４は、ボンベ２３の外周側を軸方向に伸長して設けられている。そして、カートリッジ側押出しシンナ通路３４は、一端がボンベ２３の雄接続部２３Ｄ先端面に開口し、他端が押出しシンナ収容室２７に連通している。また、カートリッジ側押出しシンナ通路３４は、塗料収容室２６内の塗料を吐出するときには、シンナ弁１５が開弁し、押出しシンナ収容室２７内に押出しシンナを流入させることによりピストン２５をフィードチューブ２４側に押動する。これにより、ピストン２５は、塗料収容室２６内に充填された塗料を回転霧化頭８に向け押出す。一方、塗料収容室２６内に塗料を充填するときには、再びシンナ弁１５が開弁し、押出しシンナ収容室２７内の押出しシンナを流出させるものである。
【００６７】
なお、押出し液体としての押出しシンナは、高電圧発生器１０による高電圧が当該シンナを通ってリークするのを防止するため、絶縁性または電気抵抗の高いものが用いられている。
【００６８】
３５はボンベ２３の雄接続部２３Ｄ内に位置してカートリッジ側押出しシンナ通路３４の開口端に設けられた急速継手で、該急速継手３５は、前述したボンベ２３の雄接続部２３Ｄを含み逆止弁として構成されている。そして、急速継手３５は、カートリッジ取付部４または後述する充填台４２のボンベ支持部４７に塗装用カートリッジ２１を取付けたときに開弁し、押出しシンナの流通を許す。一方、カートリッジ取付部４、ボンベ支持部４７からボンベ２３を取外したときには閉弁し、押出しシンナ通路３４から押出しシンナが流出するのを防止する。
【００６９】
次に、３６は塗装用カートリッジ２１のボンベ２３に設けられたカートリッジ側洗浄流体通路を示している。ここで、該洗浄流体通路３６は、図５に示すように、その流入口３６Ａが雌接続部２３Ｅの穴底に開口し、流出口３６Ｂがボンベ２３の底面２３Ａの外周側位置に開口している。また、カートリッジ側洗浄流体通路３６は、ボンベ２３の内周面２３Ｃに向けて開口するように該ボンベ２３の軸線Ｏ１−Ｏ１に対して径方向の外側に傾けて形成されている。これにより、洗浄流体通路３６は、後述の充填台側洗浄流体通路５２から供給される加圧された洗浄シンナ、洗浄エアからなる洗浄流体を、環状空間Ｓ２（図７、図９参照）に向けて積極的に吐出することができ、該環状空間Ｓ２を確実に洗浄することができる。
【００７０】
さらに、カートリッジ側洗浄流体通路３６の流出口３６Ｂは、図６に示すように、ボンベ２３の軸中心位置（軸線Ｏ１−Ｏ１上の位置）を挟んで後述の凹溝３８と径方向の反対側に開口して配設されている。これにより、洗浄流体通路３６は、塗料収容室２６に吐出した洗浄流体を、図６中の矢示のように、周方向の左側と右側とに分けて凹溝３８に向け均等に流通させることができ、洗浄空間Ｓを全体に亘って万遍なく洗浄することができる。
【００７１】
３７はボンベ２３の雌接続部２３Ｅの奥部に設けられた洗浄流体弁で、該洗浄流体弁３７は一種の逆止弁として構成されている。ここで、洗浄流体弁３７は、図５に示す如く、弁座３７Ｂが形成された弁ケース３７Ａと、該弁ケース３７Ａ内に位置して弁座３７Ｂに離，着座する弁体３７Ｃと、該弁体３７Ｃを閉弁方向に付勢する弁ばね３７Ｄとにより構成されている。そして、洗浄流体弁３７は、常時は弁座３７Ｂを弁体３７Ｃで閉塞することにより、塗料収容室２６内の塗料が洗浄流体通路３６から漏れ出すのを防止する。一方、充填台側洗浄流体通路５２から洗浄シンナ、洗浄エアが供給されたときには、弁ばね３７Ｄに抗して弁体３７Ｃを開弁させ、カートリッジ側洗浄流体通路３６を介して塗料収容室２６に洗浄シンナ、洗浄エアを供給する。
【００７２】
３８はボンベ２３の底面２３Ａに設けられた凹溝で、該凹溝３８は、図６に示す如く、ボンベ２３の軸中心位置の近傍（軸線Ｏ１−Ｏ１の近傍）から内周面２３Ｃに向けて凹窪状に伸びるように形成されている。ここで、図６に示すように凹溝３８は、ほぼ一定の幅寸法Ｗをもってボンベ２３の径方向に伸びる長さ寸法Ｌの長溝として形成されている。この凹溝３８の幅寸法Ｗは、例えば塗料通路２９のボンベ側通路部３１の穴径寸法とほぼ同じとなる狭幅に設定されている。また、凹溝３８は、長さ方向の中間部（具体例では、軸中心位置から長さ寸法Ｌの２／３程度離れた位置）で最も深い最深位置３８Ａ１となるように傾斜した溝底３８Ａを有している。また、この最深位置３８Ａ１は、ボンベ２３の底面２３Ａの最深部２３Ａ１よりも深さ寸法Ｈだけ深い位置となっている。そして、凹溝３８の溝底３８Ａには、最深位置３８Ａ１にボンベ側通路部３１の塗料収容室側開口３１Ａが開口している（図８参照）。
【００７３】
そして、径方向に伸びて形成された凹溝３８は、洗浄流体通路３６からボンベ２３の底面２３Ａとピストン２５の前端面２５Ａとの間の底部空間Ｓ１に洗浄流体が供給され、この底部空間Ｓ１を展延するように流れた洗浄流体を洗浄した塗料と一緒に一気に流入させるものである。これにより、洗浄流体は、底部空間Ｓ１を経由して全面を均等に流通することができ、付着した塗料を効率よく洗浄することができる。
【００７４】
また、凹溝３８に流れ込んだ洗浄流体は、該凹溝３８の溝底３８Ａに開口した塗料通路２９（ボンベ側通路部３１）に円滑に流入させ、フィードチューブ側通路部３０等を介して外部に排出することができる。
【００７５】
次に、カートリッジ２１に塗料を充填し、またカートリッジ２１の洗浄を行なう塗料充填装置について説明する。
【００７６】
４１ａ，４１ｂ，…４１ｎおよび４１ｐは、ａ色，ｂ色，…ｎ色およびその他の塗料毎に設けられた塗料充填装置（以下、全体として塗料充填装置４１という）である。ここで、塗料充填装置４１ａ，４１ｂ，…４１ｎは、比較的塗装頻度の高い専用色となるａ色，ｂ色，…ｎ色の塗料を、対応する塗装用カートリッジ２１ａ，２１ｂ，…２１ｎに充填するものである。また、塗料充填装置４１ｐは、塗装頻度の低い塗料を、１個の塗装用カートリッジ２１ｐに色替をしながら充填するものである。そして、塗料充填装置４１は、後述の充填台４２、接続部材４８等によって大略構成されている。
【００７７】
なお、塗料充填装置４１の詳細な構成は、先に出願した特開２００２−１１３９６号公報に示す構成と同様になっている。即ち、塗料充填装置４１は、後述の充填台４２に塗装用カートリッジ２１を取付け、この状態で塗装用カートリッジ２１を塗料供給源、洗浄流体供給源、廃液タンク等（いずれも図示せず）に接続することにより、塗料の充填と洗浄とを行なうものである。
【００７８】
４２は塗料充填装置４１ａ，４１ｂ，…４１ｎ，４１ｐを構成する充填台である。ここで、充填台４２は、脚部４３と、該脚部４３から上，下方向の上側に伸びた柱部４４と、該柱部４４の上側を拡径して設けられた台座部４５とによって大略構成されている。
【００７９】
４６は充填台４２の柱部４４内を上，下方向に伸びて設けられた充填台側フィードチューブ挿通孔で、該フィードチューブ挿通孔４６には、塗装用カートリッジ２１のフィードチューブ２４が挿通状態に嵌合される。
【００８０】
４７は台座部４５に設けられたボンベ支持部で、該ボンベ支持部４７は、塗装用カートリッジ２１のボンベ２３が取付けられるもので、充填台側フィードチューブ挿通孔４６の開口側に凹円筒状に形成されている。また、ボンベ支持部４７の底部４７Ａには、図５に示す如く、ボンベ２３の雄接続部２３Ｄが嵌合する雌接続部４７Ｂと、ボンベ２３の雌接続部２３Ｅに嵌合する雄接続部４７Ｃとが別個に形成されている。
【００８１】
４８はフィードチューブ挿通孔４６の奥所に設けられた接続部材で、該接続部材４８は、フィードチューブ２４の先端に接続するものである。そして、接続部材４８は、塗料ホース４９、切換弁を介して塗料供給源、廃液タンク等（いずれも図示せず）に接続されている。
【００８２】
５０は充填台４２の台座部４５にカートリッジ２１の押出しシンナ収容室２７と接続可能に設けられた押出し液体通路をなす充填台側押出しシンナ通路で、該押出しシンナ通路５０は、その一端がボンベ支持部４７の雌接続部４７Ｂに開口し、他端がシンナホース５１を経由して押出しシンナ給排弁（図示せず）に接続されている。
【００８３】
５２は充填台４２の台座部４５に設けられた充填台側洗浄流体通路で、該洗浄流体通路５２の一端は、洗浄流体ホース５３を経由して洗浄シンナと洗浄エアを交互または同時に供給する洗浄流体供給弁（図示せず）に接続されている。また、洗浄流体通路５２の他端は、カートリッジ側洗浄流体通路３６に対応するようにボンベ支持部４７の雄接続部４７Ｃの先端面に開口している。
【００８４】
なお、充填台４２の台座部４５には、塗装用カートリッジ２１の塗料弁３２を開弁させるためのパイロットエアを供給するパイロットエア通路等の他の通路（図示せず）が複数本設けられている。
【００８５】
本実施の形態によるカートリッジ式塗装システムは上述の如き構成を有するもので、次に、塗装用カートリッジ２１を用いた塗装動作、塗料の充填動作、洗浄動作について説明する。
【００８６】
まず、塗装装置１を用いて塗装を行なう場合の塗装動作について説明する。塗料収容室２６に塗料が充填された塗装用カートリッジ２１を、図２に示すように、ハウジング２のカートリッジ取付部４に取付け、この状態でシンナ弁１５、塗料弁３２を開弁する。そして、押出しシンナ通路１３，３４を介して押出しシンナ収容室２７に押出しシンナを供給することにより、ピストン２５を塗料収容室２６を縮小する方向に変位させる。これにより、塗料収容室２６内の塗料は、凹溝３８、塗料通路２９を介してフィードチューブ２４の先端から回転霧化頭８に向け吐出される。また、回転霧化頭８は、フィードチューブ２４から供給された塗料を回転霧化し、被塗物に向けて噴霧する。
【００８７】
次に、塗装作業を行なうことにより空になった塗装用カートリッジ２１に塗料を充填する場合の充填動作について説明する。まず、塗装動作が終了した塗装用カートリッジ２１は、ハウジング２のカートリッジ取付部４から取外し、図４に示すように、塗料充填装置４１の充填台４２に設けられたボンベ支持部４７に取付ける。この状態で塗料弁３２を開弁することにより、塗料供給源からの塗料を塗料ホース４９、接続部材４８を介してフィードチューブ２４の先端に流入させ、塗料通路２９、凹溝３８を介して塗料収容室２６内に塗料を充填する。
【００８８】
一方、例えばメンテナンス作業、長期休暇等のためにカートリッジ式塗装システムを停止する場合、または共通の塗装用カートリッジ２１ｐを用いて色替をしながら塗装を行なう場合には、塗装用カートリッジ２１の塗料収容室２６、塗料通路２９等に残留している塗料を排出し、該塗料収容室２６等に付着した塗料を洗浄する必要がある。
【００８９】
そこで、塗装用カートリッジ２１の塗料収容室２６、塗料通路２９等に付着した塗料を洗浄する場合の洗浄動作について、図４ないし図９を参照しつつ説明する。
【００９０】
まず、上述した塗料の充填動作と同様に、塗装動作が終了した塗装用カートリッジ２１は、ハウジング２のカートリッジ取付部４から取外し、図４に示すように、塗料充填装置４１の充填台４２に設けられたボンベ支持部４７に取付ける。
【００９１】
次に、塗料弁３２を開弁した後、押出しシンナ給排弁からシンナホース５１、押出しシンナ通路５０，３４を介して押出しシンナ収容室２７内に押出しシンナを供給し、ピストン２５を変位させてその前端面２５Ａをボンベ２３の底面２３Ａに当接させる。これにより、塗料収容室２６内に余った塗料を凹溝３８、塗料通路２９、接続部材４８、塗料ホース４９等を介して塗料供給源側に戻すことができる。
【００９２】
このときに、凹溝３８は、幅寸法Ｗをもった狭幅な長溝として形成しているから、当該凹溝３８の表面積を小さくして洗浄対象となる面を少なくすることができる。また、凹溝３８は、当該凹溝３８内に残留する塗料の量を少なくすることができ、塗料が無駄に廃棄されるのを抑えることができる。
【００９３】
また、塗料収容室２６内の塗料を排出したら、押出しシンナ収容室２７内の残圧を除去するように該押出しシンナ収容室２７から僅かな量の押出しシンナを流出させる。
【００９４】
そして、塗料収容室２６内の塗料を戻し、押出しシンナ収容室２７内の押出しシンナを僅かに流出させたら、図５に示すように、洗浄流体弁３７を開弁させつつ、洗浄流体を洗浄流体ホース５３、洗浄流体通路５２，３６を介して塗料収容室２６に向け供給する。これにより、ピストン２５は、押出しシンナ収容室２７内の押出しシンナを僅かに流出させた分だけ押出しシンナ収容室２７側に変位するから、ボンベ２３の底面２３Ａとピストン２５の前端面２５Ａとの間には、洗浄流体が展延して流通する洗浄空間Ｓを形成することができる。
【００９５】
ここで、ボンベ２３の底面２３Ａは凹円錐状に形成しているので、洗浄シンナ、塗料を底面２３Ａに沿って中央に集め、残すことなく凹溝３８側に流すことができる。また、ピストン２５の前端面２５Ａを凸円錐状に形成しているので、ボンベ２３の底面２３Ａとの間に形成される底部空間Ｓ１を均一な隙間寸法で形成することができる。
【００９６】
このようにして、洗浄流体通路３６から底部空間Ｓ１に供給された洗浄流体は、図６に示す矢示の如く、底部空間Ｓ１を展延して流通し、ピストン２５の前端面２５Ａ、ボンベ２３の底面２３Ａ等に付着した塗料を洗浄する。このように洗浄が行なわれた洗浄流体は、凹溝３８に流れ込み、塗料通路２９のボンベ側通路部３１、フィードチューブ側通路部３０、接続部材４８、塗料ホース４９等を経由して廃液タンクに排出される。
【００９７】
このときに、底部空間Ｓ１を流通する洗浄流体は、径方向に伸びて大きく開口した長溝状凹溝３８に速やかに流入することができるから、この洗浄流体は、底部空間Ｓ１を経由して全面を均等に流通することができ、付着した塗料を効率よく洗浄することができる。
【００９８】
また、カートリッジ側洗浄流体通路３６の流出口３６Ｂは、ボンベ２３の軸中心位置を挟んで凹溝３８と径方向の反対側に開口させ、凹溝３８は、ボンベ２３の軸中心位置の近傍から内周面２３Ｃに向けて長さ寸法Ｌをもって伸長している。これにより、洗浄流体通路３６から底部空間Ｓ１に供給される洗浄流体は、底部空間Ｓ１の外周側、中央側で万遍なく均等に流通させることができ、ピストン２５の前端面２５Ａ、ボンベ２３の底面２３Ａ等に付着した塗料を確実に洗浄することができる。
【００９９】
さらに、カートリッジ側洗浄流体通路３６は、その流出口３６Ｂがボンベ２３の内周面２３Ｃの近傍に位置するように径方向の外側に傾けて形成している。このため、図９に示す如く、洗浄流体通路３６から供給される洗浄流体の一部を、ボンベ２３の内周面２３Ｃとピストン２５の外周面２５Ｃとの間の微小な環状空間Ｓ２に流入させることができる。そして、環状空間Ｓ２に流入した洗浄流体は、図６、図８中の矢示の如く、環状空間Ｓ２に沿って流通し、該環状空間Ｓ２に残留した塗料を確実に洗浄することができる。また、環状空間Ｓ２内を洗浄した洗浄流体は、底部空間Ｓ１に流入し、この底部空間Ｓ１を洗浄した洗浄流体等と一緒に排出することができる。
【０１００】
かくして、本実施の形態によれば、ボンベ２３の底面２３Ａには、該ボンベ２３の軸中心位置の近傍から内周面２３Ｃに向けて凹窪状に伸びる凹溝３８を設け、塗料通路２９のボンベ側通路部３１は、その塗料収容室側開口３１Ａを凹溝３８の溝底３８Ａのうち最深位置３８Ａ１に開口させる構成としている。これにより、カートリッジ側洗浄流体通路３６から洗浄空間Ｓに洗浄流体を供給したときには、この洗浄流体は底部空間Ｓ１を経由して全面を均等に流通することができる。また、凹溝３８に入り込んだ洗浄流体は、塗料通路２９を介して外部に円滑に排出することができる。
【０１０１】
この結果、洗浄流体は、底部空間Ｓ１全面を均等に流通することができる。従って、この洗浄流体は、ボンベ２３の底面２３Ａ、ピストン２５の前端面２５Ａ等に付着した塗料を、少ない量で短時間に効率よく洗浄することができ、洗浄作業に要する洗浄流体の量、洗浄時間を削減することができ、作業性、信頼性を向上することができる。
【０１０２】
しかも、カートリッジ側洗浄流体通路３６は、その流出口３６Ｂがボンベ２３の内周面２３Ｃに向けて径方向の外側に傾けて形成されているから、洗浄流体通路３６は、ボンベ２３の内周面２３Ｃとピストン２５の外周面２５Ｃとの間の微小な環状空間Ｓ２内に洗浄流体を積極的に流入させることができる。これにより、環状空間Ｓ２に残留した塗料を確実に洗浄することができ、洗浄作業に要する洗浄流体の量、洗浄時間をより一層削減することができる。
【０１０３】
また、カートリッジ側洗浄流体通路３６は、ボンベ２３の軸中心位置を挟んで凹溝３８と径方向の反対側に開口させているから、図６に示すように洗浄流体通路３６から洗浄空間Ｓに供給された洗浄流体は、凹溝３８に向けて周方向の左，右に均等に振分けられる。これにより、底部空間Ｓ１の径方向の外周側、中間部で洗浄流体を流通させることができ、これらの部位に付着した塗料を含み全体を効率よく洗浄することができる。
【０１０４】
一方、ボンベ２３の底面２３Ａは凹円錐状に形成されているので、洗浄シンナ、塗料を底面２３Ａに沿って中央に集め、残すことなく凹溝３８側に流すことができ、洗浄効率を向上することができる。また、ピストン２５の前端面２５Ａを凸円錐状に形成しているので、ボンベ２３の底面２３Ａとの間に形成される底部空間Ｓ１を均一な隙間寸法で形成することができ、この底部空間Ｓ１全体に洗浄シンナを供給して効率のよい洗浄作業を行なうことができる。
【０１０５】
また、凹溝３８は、一定の幅寸法Ｗをもった狭幅な長溝として形成しているから、洗浄対象となる面を少なくでき、洗浄時間を短縮することができる。また、凹溝３８内に残留する塗料の量を少なくすることができ、塗料が無駄に廃棄されるのを抑えることができる。
【０１０６】
さらに、塗装用カートリッジ２１に設けられた塗料通路２９のボンベ側通路部３１は、塗料弁３２を避けるように屈曲させ、一端をボンベの軸中心位置から外周側に偏心した位置で凹溝３８に接続するように形成している。この結果、塗料通路２９は、フィードチューブ側通路部３０に連通する斜め方向の穴あけ加工と、凹溝３８に連通する軸方向の穴あけ加工との２回の穴あけ加工（ドリル加工）を施すだけで簡単に形成することができ、製造コストを低減することができる。
【０１０７】
次に、図１０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、ボンベの内周面には、底面に隣接した位置を全周に亘って拡径した拡径環状溝を設けたことにある。なお、本実施の形態では、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。
【０１０８】
６１はボンベ２３の内周面２３Ｃに底面２３Ａに隣接して設けられた拡径環状溝で、該拡径環状溝６１は、内周面２３Ｃのうち底面２３Ａに隣接した位置を全周に亘って拡径することにより形成されている。そして、拡径環状溝６１は、カートリッジ側洗浄流体通路３６の流出口３６Ｂから吐出される洗浄流体を、ボンベ２３の内周面２３Ｃとピストン２５の外周面２５Ｃとシールリング２８との間の環状空間Ｓ２に積極的に供給する全周開口を形成している。ここで、拡径環状溝６１は、内周面２３Ｃの底面２３Ａに近接した位置（内周面２３Ｃと底面２３Ａとの境界部分）に設けているから、ピストン２５に設けられたシールリング２８と干渉することはない。
【０１０９】
かくして、このように構成された本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、本実施の形態によれば、拡径環状溝６１は、ボンベ２３の内周面２３Ｃとピストン２５の外周面２５Ｃとの間の環状空間Ｓ２に洗浄流体通路３６からの洗浄流体が流入する入口部分を大きく開口した全周開口とすることができる。このため、洗浄流体は、全周開口を介して環状空間Ｓ２に積極的に流入することができ、環状空間Ｓ２内の塗料を残すことなく確実に洗浄することができる。
【０１１０】
次に、図１１および図１２は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、洗浄流体通路の塗料収容室側開口には、ボンベの軸中心側に向け洗浄流体を案内するための切欠部を設けたことにある。なお、本実施の形態では、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。
【０１１１】
７１はカートリッジ側洗浄流体通路３６の流出口３６Ｂ側の開口部に設けられた切欠部で、該切欠部７１は、図１２に示すように、ボンベ２３の軸中心Ｏ１−Ｏ１側に向け洗浄流体を案内するものである。ここで、切欠部７１は、洗浄流体通路３６の流出口３６Ｂとボンベ２３の底面２３Ａとの間で、軸中心位置に近い部位（内周面２３Ｃから遠い部位）を円弧状をなすように切欠くことにより形成されている。
【０１１２】
７２はボンベ２３の内周面２３Ｃに設けられた拡径環状溝で、該拡径環状溝７２は、第２の実施の形態による拡径環状溝６１と同様に、底面２３Ａに隣接した位置を全周に亘って拡径することにより形成されている。そして、拡径環状溝７２は、カートリッジ側洗浄流体通路３６から吐出される洗浄流体を環状空間Ｓ２に積極的に流入させる全周開口を形成している。
【０１１３】
かくして、このように構成された本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、本実施の形態によれば、カートリッジ側洗浄流体通路３６の流出口３６Ｂに切欠部７１を設けているので、切欠部７１は底部空間Ｓ１で洗浄流体をボンベ２３の軸中心Ｏ１−Ｏ１側に向けて案内するように流通させることができる。また、拡径環状溝７２は、洗浄流体を環状空間Ｓ２に流入させることができるから、底部空間Ｓ１の中央側から外周側の環状空間Ｓ２に亘る洗浄空間Ｓ全体を効率よく洗浄することができる。
【０１１４】
なお、各実施の形態では、洗浄流体弁３７は、常時はカートリッジ側洗浄流体通路３６を閉塞し、充填台側洗浄流体通路５２から洗浄シンナ、洗浄エアが供給されたときにカートリッジ側洗浄流体通路３６を開放する逆止弁として形成している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１３に示す第１の変形例のように、パイロットエアによってカートリッジ側洗浄流体通路３６′を開閉するパイロットエア式開閉弁からなる洗浄流体弁８１を設ける構成としてもよい。
【０１１５】
ここで、パイロットエア式の洗浄流体弁８１は、特開２００２−１１３９６号公報に記載のものと同様に構成されている。即ち、洗浄流体弁８１は、シリンダ穴８１Ａ、該シリンダ穴８１Ａ内に摺動可能に挿嵌されたピストン８１Ｂ、該ピストン８１Ｂから伸びてカートリッジ側洗浄流体通路３６′を開閉する弁体８１Ｃ、該弁体８１Ｃを閉弁方向に付勢する弁ばね８１Ｄおよびパイロットエアが供給されることにより該弁ばね８１Ｄに抗して弁体８１Ｃを開弁するパイロットエア室８１Ｅによって大略構成されている。
【０１１６】
また、各実施の形態では、ボンベ２３の底面２３Ａに設けられた凹溝３８は、ほぼ一定の幅寸法Ｗをもってボンベ２３の径方向に伸びる長溝として形成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、例えば図１４に示す第２の変形例の如く、ボンベ２３の底面２３Ａには、楕円形状に開口する楕円状凹溝９１を設ける構成としてもよい。また、凹溝は円形、三角形等の他の形状としてもよい。
【０１１７】
また、各実施の形態では、凹溝３８の溝底３８Ａの最深位置３８Ａ１は、該凹溝３８の長さ寸法の中間部として、軸中心位置から長さ寸法Ｌの２／３程度離れた位置に設定し、ボンベ側通路部３１の塗料収容室側開口３１Ａを開口させる構成としている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、溝底３８Ａの最深位置３８Ａ１は、例えば軸中心位置から長さ寸法Ｌの１／２程度離れた位置に設定する構成としてもよい。
【０１１８】
また、各実施の形態では、カートリッジ側洗浄流体通路３６は、ボンベ２３の軸線Ｏ１−Ｏ１に対して径方向の外側に傾けて形成する構成としている。しかし、本発明はこれに限らず、例えばカートリッジ側洗浄流体通路３６は、ほぼ全体をボンベ２３の軸線Ｏ１−Ｏ１とほぼ平行に配置し、流出口３６Ｂだけを径方向の外側に傾ける構成としてもよい。また、カートリッジ側洗浄流体通路３６全体を湾曲して形成することにより、流出口３６Ｂの位置を径方向の外側に傾ける構成としてもよい。
【０１１９】
また、各実施の形態では、ボンベ２３の底面２３Ａを凹円錐状に形成し、ピストン２５の前端面２５Ａを凸円錐状に形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばボンベ２３の底面２３Ａ、ピストン２５の前端面２５Ａは、平坦面等の他の形状に形成してもよい。
【０１２０】
一方、各実施の形態では、可動隔壁としてピストン２５を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えばダイヤフラム、ベローズ等の他の可動隔壁を用いる構成としてもよい。
【０１２１】
また、各実施の形態では、塗装用ロボット１０１の手首１０５先端に回転霧化頭型塗装装置１を取付けた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばレシプロケータ等の他の塗装作業機に塗装装置１を取付ける構成としてもよい。
【０１２２】
さらに、各実施の形態では、押出し液体としてシンナを用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、塗料の種類、高電圧の印加方法等に応じ、水等の他の押出し液体を適用してもよい。
【０１２３】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、ボンベ内の底面には該ボンベの軸中心位置の近傍から内周面に向けて凹窪状に形成された凹溝を設け、塗料通路の塗料収容室側開口は該凹溝の溝底に開口させる構成としている。従って、洗浄流体通路からボンベの底面と可動隔壁との間の洗浄空間に流入した洗浄流体は、この洗浄空間を展延するように流れた後に、ボンベの軸中心位置の近傍から内周面に向けて凹窪状に形成された凹溝に順次円滑に流れ込むことができる。
【０１２４】
この結果、洗浄流体は、ボンベの底面と可動隔壁との間の洗浄空間を均等に流通することができるから、ボンベの底面、可動隔壁等に付着した塗料は、少ない洗浄流体で短時間に効率よく洗浄することができ、洗浄作業に要する洗浄流体の量、洗浄時間を削減することができ、作業性、信頼性を向上することができる。そして、凹溝に流れ込んだ洗浄流体は、該凹溝の溝底に開口した連通路に円滑に流入させ、フィードチューブの塗料通路を通って外部に排出することができる。
【０１２５】
請求項２の発明によれば、洗浄流体通路は、ボンベの内周面に向けて開口するように該ボンベの軸線に対して径方向の外側に傾けて形成しているから、洗浄流体通路からボンベの底面と可動隔壁との間の洗浄空間に流入する洗浄流体は、ボンベの内周面に向けて吐出することができる。これにより、ボンベの内周面と可動隔壁との間に形成された微小な環状空間にも洗浄流体を供給することができ、この環状空間に入り込んだ塗料を確実に洗浄して、作業性、信頼性を向上することができる。
【０１２６】
請求項３の発明によれば、洗浄流体通路は、ボンベの軸中心位置を挟んで凹溝と径方向の反対側でボンベ内の底面に開口させているから、洗浄流体通路からボンベの底面と可動隔壁との間の洗浄空間に流入した洗浄流体は、ボンベの軸中心位置を挟んで径方向の反対側に配置された凹溝に向け左，右に均等に分けて流通させることができ、洗浄空間の全体を効率よく洗浄することができる。
【０１２７】
請求項４の発明によれば、ボンベの内周面には、底面に隣接した位置を全周に亘って拡径した拡径環状溝を設けているので、拡径環状溝は、ボンベの内周面と可動隔壁との間の環状空間に洗浄流体通路からの洗浄流体を流入させるための全周開口を形成することができる。これにより、洗浄流体通路から吐出される洗浄流体は、全周開口から環状空間に積極的に流入することができ、この環状空間に残留した塗料を短時間で確実に洗浄することで、洗浄流体の使用量、洗浄時間を削減することができる。
【０１２８】
請求項５の発明によれば、洗浄流体通路の塗料収容室側開口には、ボンベの軸中心側に向け洗浄流体を案内するための切欠部を設けているので、洗浄流体通路からボンベの底面と可動隔壁との間の洗浄空間に流入した洗浄流体の一部は、切欠部で案内されてボンベの軸中心側に向け流すことができるから、この洗浄空間でボンベの軸中心側に付着した塗料も積極的に洗浄することができる。
【０１２９】
請求項６の発明によれば、可動隔壁はボンベの内周面に沿って軸方向に変位するピストンであり、ボンベの底面は該ボンベの軸中心位置が最深部となる凹円錐状に形成し、ボンベの底面に対面する前記ピストンの端面はボンベの軸中心位置が突出端となる凸円錐状に形成している。従って、塗料収容室内を洗浄流体で洗浄したときには、この洗浄流体と洗浄した塗料は、凹円錐状に形成されたボンベの底面に沿って軸中心側に集め、塗料収容室内に残すことなく凹溝に流すことができ、洗浄効率を向上することができる。また、ピストンの端面をボンベの底面に接近させたときには、凹円錐状の底面と凸円錐状の端面との間に均一な洗浄空間を形成することにより、この洗浄空間の全体に亘り洗浄流体を流通させることができる。
【０１３０】
請求項７の発明によれば、ボンベの底面は該ボンベの軸中心位置が最深部となる凹円錐状に形成し、塗料通路の塗料収容室側開口はボンベ底面の最深部よりも深い位置で凹溝の溝底に開口する構成としている。従って、塗料収容室内を洗浄流体で洗浄したときには、この洗浄流体と洗浄した塗料は、凹円錐状に形成されたボンベの底面に沿って軸中心側に集められ、この塗料収容室から凹溝を経由して塗料通路に向けて順次円滑に流通させることができ、洗浄作業を短時間で行なうことができる。
【０１３１】
請求項８の発明によれば、凹溝は、ボンベの径方向に伸びる長溝または楕円状凹溝として形成しているので、凹溝の表面積を小さくして洗浄対象となる面を少なくすることができ、洗浄流体の使用量、洗浄時間を削減することができる。また、凹溝内に残る塗料の量を少なくすることができ、廃棄される塗料を削減することができる。
【０１３２】
請求項９の発明によれば、凹溝は、ボンベの径方向に伸びる長溝または楕円状凹溝として形成し、凹溝の溝底は長さ方向の中間部位が最も深い最深位置としている。このため、溝底の最深位置に塗料通路の塗料収容室側開口を開口させた場合には、凹溝内に洗浄した塗料を残すことなく全量を排出することができるから、効率よく洗浄を行なうことができる。
【０１３３】
請求項１０の発明によれば、凹溝は、ほぼ一定の幅寸法をもってボンベの径方向に伸びる長溝として形成しているので、請求項８と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による塗装用カートリッジをカートリッジ式塗装システムに適用した状態を示す正面図である。
【図２】図１中の回転霧化頭型塗装装置と塗装用カートリッジを示す拡大縦断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る塗装用カートリッジを単体で示す縦断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る塗装用カートリッジを塗料充填装置に取付けた状態を示す縦断面図である。
【図５】図４中の要部を拡大して示す要部拡大縦断面図である。
【図６】塗料収容室、洗浄流体通路、凹溝、ボンベ側通路部等を図５中の矢示ＶＩ−ＶＩ方向からみたボンベの横断面図である。
【図７】ボンベの内周面とピストンの外周面との間の環状空間を図５中の矢示ＶＩＩ−ＶＩＩ方向からみたボンベ、ピストンの横断面図である。
【図８】ボンベとピストンとの間の洗浄流体の流れを図６中の矢示ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向からみた要部拡大の縦断面図である。
【図９】図８中の洗浄流体通路の流出口近傍を拡大して示す要部拡大縦断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による塗装用カートリッジの一部を図９と同様位置からみた要部拡大縦断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態による塗装用カートリッジを図６と同様位置からみた横断面図である。
【図１２】第３の実施の形態による塗装用カートリッジを図１１中の矢示ＸＩＩ−ＸＩＩ方向からみた要部拡大の縦断面図である。
【図１３】本発明の第１の変形例による塗装用カートリッジを示す縦断面図である。
【図１４】本発明の第２の変形例による塗装用カートリッジを図７と同様位置からみた横断面図である。
【符号の説明】
２１ａ，２１ｂ，…２１ｎ，２１ｐ　塗装用カートリッジ
２２　ボディ
２３　ボンベ
２３Ａ　底面
２３Ａ１　最深部
２３Ｂ　天面
２３Ｃ　内周面
２４　フィードチューブ
２５　ピストン（可動隔壁）
２５Ａ　前端面
２５Ｂ　後端面
２５Ｃ　外周面
２６　塗料収容室
２７　押出しシンナ収容室（押出し液体収容室）
２９　塗料通路
３０　フィードチューブ側通路部
３１　ボンベ側通路部
３１Ａ　塗料収容室側開口
３２　塗料弁
３４　カートリッジ側押出しシンナ通路（押出し液体通路）
３６，３６′　カートリッジ側洗浄流体通路
３６Ａ　流入口
３６Ｂ　流出口
３７，８１　洗浄流体弁
３８　凹溝
３８Ａ　溝底
３８Ａ１　最深位置
６１，７２　拡径環状溝
７１　切欠部
９１　楕円状凹溝
Ｏ１−Ｏ１　ボンベの軸線
Ｓ　洗浄空間
Ｓ１　底部空間
Ｓ２　環状空間
【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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