(57)【要約】【課題】カートリッジ式塗料タンクの構造及びこのタンクから塗料を吐出させる機構を簡素化する。【解決手段】カートリッジ式塗料タンク１は、外力により容積を縮小可能な塗料収容容器２と中空パイプ９とを有し、塗料収容容器２の内部空間と中空パイプ９の内部通路とは透孔１０を通じて連通されている。塗料収容容器２には、中空パイプ９の上端開口を通じて塗料が充填され、充填後はキャップ１４によって閉塞される。中空パイプ９の下端には、ベルカップに塗料を供給するフィードチューブ３５が装着される。カートリッジ式塗料タンク１は、静電塗装ガンに内蔵された例えば一対の押圧プレートにより押し潰されることにより、タンク１から塗料が吐出される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料を収容した塗料収容容器を静電塗装機に脱着可能に装着する工程と、
前記塗料収容容器に外力を加えて該塗料収容容器を変形させることにより該塗料収容容器の容積を縮小させ、これにより該塗料収容容器から塗料を吐出させる工程と、
該塗料収容容器から吐出された塗料を前記静電塗装機から被塗物に向けて噴霧させる工程とを有することを特徴とする静電塗装方法。
【請求項２】
前記塗料収容容器の容積を縮小させる速度を制御することにより、該塗料収容容器から吐出される塗料の流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の静電塗装方法。
【請求項３】
外力を加えることにより容積が小さくなる塗料収容容器を含むカートリッジ式タンクを脱着可能に受け入れ、前記塗料収容容器から吐出された塗料を被塗物に向けて噴霧する静電塗装機と、
該静電塗装機に内蔵され、前記塗料収容容器に外力を加えて該塗料収容容器から塗料を吐出させる塗料吐出量制御機構とを有することを特徴とするカートリッジ式静電塗装装置。
【請求項４】
前記塗料吐出量制御機構が、
前記塗料収容容器から吐出された塗料の流量を検出する流量センサと、
該流量センサからの信号を受け、前記塗料収容容器に対して加える外力を調整する外力調整機構とを含む、請求項３に記載のカートリッジ式静電塗装装置。
【請求項５】
高速回転するベルカップを備えた静電塗装機に装着して、該静電塗装機のベルカップに通じる塗料供給通路に塗料を供給するためのカートリッジ式塗料タンクであって、
外力により変形して内部容積が縮小可能な塗料収容容器と、
該塗料収容容器を貫通して延び、前記塗料収容容器の内部空間に開口する透孔を備えた中空パイプであって、該中空パイプの一端開口から塗料を充填することにより前記塗料収容容器内に塗料を充填することができ、前記透孔を通じて前記塗料収容容器から前記中空パイプの中に吐出された塗料を他端開口を通じて前記ベルカップに至る塗料供給通路に吐出することのできる中空パイプと、
該中空パイプの一端を閉塞するためのキャップとを有することを特徴とするカートリッジ式塗料タンク。
【請求項６】
前記中空パイプに挿入され、前記ベルカップに至る塗料供給通路を構成するフィードチューブを更に有する、請求項５に記載のカートリッジ式塗料タンク。
【請求項７】
前記フィードチューブが、その内部通路にオリフィスを有する、請求項６に記載のカートリッジ式塗料タンク。
【請求項８】
前記塗料収容容器が、金属シートに保護膜を積層した変形自在なラミネート材料から作られた袋から構成されている、請求項５〜７のいずれか一項に記載のカートリッジ式塗料タンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般的には静電塗装に関し、より詳しくは、静電塗装方法、カートリッジ式静電塗装装置並びにカートリッジ式塗料タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
後にリストする特許文献１は、カートリッジ式静電塗装装置を提案している。このカートリッジ式静電塗装装置は、所定量の塗料を収容した塗料タンクユニットを塗装ガンに脱着可能に装着し、塗装作業が完了したら塗料タンクユニットを取り外して塗装ガンを洗浄するようになっている。このカートリッジ式静電塗装装置によれば、色替え時の洗浄が容易であり、また、塗料の無駄を極力低減できるという利点がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２２９４４６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のカートリッジ式静電塗装装置にあっては、塗料タンクユニットに塗料定量供給手段が設けられており、この塗料定量供給手段は、具体的には、高い機械精度が要求される流体駆動式のピストン／シリンダの組み合わせで構成されているため、塗料タンクユニットの製造コストが高額になるという問題がある。
【０００５】
また、ピストンとシリンダとをプラスチック材料から製造したときには、プラスチック材料が塗料及び作動流体を吸収して膨張することにより寸法変化の虞があり、厳しい精度で製造すると、ピストン／シリンダが固着して動作しなくなる可能性を含んでいる。
【０００６】
また、ピストン／シリンダを金属材料で作った場合には、必然的に静電容量が大きくなり、塗料タンクユニットから外部に静電気の漏れを防止するために比較的厚い絶縁層を施すことが必要となるため、ユニットの外形寸法が大型化するという問題を含んでいる。
【０００７】
更に、ピストンを駆動するための作動流体の給排通路をユニット側と塗装ガン側との間で脱着可能に連結する構造が必要となるため、塗料タンクユニットの構造が複雑化してしまうという問題を有しており、このことから塗料タンクユニットの設計は特定の塗装ガンを対象に専用に設計せざるを得ないという問題を有している。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、塗料タンクが脱着可能な静電塗装装置に関連して、内部構造として比較的簡単な構成が採用可能な静電塗装方法、静電塗装装置及びカートリッジ式塗料タンクを提供することにある。
【０００９】
本発明の更なる目的は、カートリッジ式塗料タンクの構造及びこのタンクから塗料を吐出させる機構を簡素化することのできる静電塗装装置及びカートリッジ式塗料タンクを提供することにある。
【００１０】
本発明の更なる目的は、汎用性を有するカートリッジ式塗料タンクを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる技術的課題は、本発明の一つの観点によれば、
塗料を収容した塗料収容容器を静電塗装機に脱着可能に装着する工程と、
前記塗料収容容器に外力を加えて該塗料収容容器を変形させることにより該塗料収容容器の容積を縮小させ、これにより該塗料収容容器から塗料を吐出させる工程と、
該塗料収容容器から吐出された塗料を前記静電塗装機から被塗物に向けて噴霧させる工程とを有することを特徴とする静電塗装方法を提供することにより達成される。
【００１２】
すなわち、本発明の方法発明によれば、変形可能な塗料収容容器に外力を加えることにより該塗料収容容器から塗料を吐出させて、この吐出した塗料を被塗物に向けて噴霧することから、従来のようなシリンダ／ピストンのような高い精度が要求される機構を採用する必要は無い。
【００１３】
また、本発明の他の観点によれば、上述した技術的課題は、
外力を加えることにより容積が小さくなる塗料収容容器を含むカートリッジ式タンクを脱着可能に受け入れ、前記塗料収容容器から吐出された塗料を被塗物に向けて噴霧する静電塗装機と、
該静電塗装機に内蔵され、前記塗料収容容器に外力を加えて該塗料収容容器から塗料を吐出させる塗料吐出量制御機構とを有することを特徴とするカートリッジ式静電塗装装置を提供することにより達成される。
【００１４】
更に、本発明の別の観点によれば、上述した技術的課題は、
高速回転するベルカップを備えた静電塗装機に装着して、該静電塗装機のベルカップに通じる塗料供給通路に塗料を供給するためのカートリッジ式塗料タンクであって、
外力により変形して内部容積が縮小可能な塗料収容容器と、
該塗料収容容器を貫通して延び、前記塗料収容容器の内部空間に開口する透孔を備えた中空パイプであって、該中空パイプの一端開口から塗料を充填することにより前記塗料収容容器内に塗料を充填することができ、前記透孔を通じて前記塗料収容容器から前記中空パイプの中に吐出された塗料を他端開口を通じて前記ベルカップに至る塗料供給通路に吐出することのできる中空パイプと、
該中空パイプの一端を閉塞するためのキャップとを有することを特徴とするカートリッジ式塗料タンクを提供することにより達成される。
【００１５】
本発明の作用効果の詳細及び他の目的及びその作用効果は以下の本発明の好ましい実施例の説明から明らかになろう。
【００１６】
【実施例】
以下に、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。図１は、塗料を充填する前の実施例のカートリッジ式塗料タンクを示し、図２は、塗料を充填し終わったカートリッジ式塗料タンクを示す。
【００１７】
カートリッジ式塗料タンク１は、略直方体形状の袋として形作られた塗料収容容器２を有し、この塗料収容容器２の互いに対向する一対の側壁３に比較的硬質の矩形フレーム４を具備するのが好ましい。塗料収容容器２は、少なくとも二つの端壁及び矩形フレーム４に対応して位置する一対の側壁３を除く他の二つの壁、つまり一対のフレーム４、４間に亘って延びる互いに対向する二つの側壁が比較的柔軟な材料から作られており、これにより、一対のフレーム４、４（側壁３、３）が互いに離間接近可能である。
【００１８】
塗料収容容器２は、アルミニウム又は他の金属からなる金属シートに、ポリプロピレン、フッ化炭素樹脂など、塗料や油性塗料であればシンナー（塗料用溶剤）に浸食されない保護膜を積層した比較的柔軟なラミネート材料から作るのがよい。
【００１９】
カートリッジ式塗料タンク１は、塗料収容容器２の下に位置する台座５を有し、この台座５は、フレーム４と摺接するプレート部分６と、塗料収容容器２とは反対側に位置する円柱状のインサート部分７とを有し、インサート部分７は、その下端にテーパ部分８を備えているが好ましい。台座５は、金属又はプラスチックの成型品であるのがよい。
【００２０】
カートリッジ式塗料タンク１は、また、塗料収容容器２及び台座５を貫通して延びる中空パイプ９を有する。中空パイプ９は、塗料収容容器２に位置する部分に、単数又は複数の透孔１０を有し、この透孔１０を通じて塗料収容容器２の内部空間と中空パイプ９の内部通路とが連通されている。
【００２１】
中空パイプ９の上端面、つまり塗料収容容器２側の端面は開放されている。他方、中空パイプ９の下端面、つまり台座５側の端面１２は、例えばフィルム又はシートで閉塞されている。なお、中空パイプ９がプラスチック材料で作られている場合には、閉塞端面１２を一体成形するようにしてもよい。この閉塞端面１２には、図３に示すように、周方向に延びる弱化線１３を設けるのが好ましい。
【００２２】
カートリッジ式塗料タンク１に対する塗料の充填は、図２の矢印で示すように中空パイプ９の上端から行われる。すなわち、中空パイプ９の上端開口から塗料を注入すると、塗料は、中空パイプ９の内部通路を通り、次いで透孔１０を通じて塗料収容容器２の中に入る。塗料の充填が完了すると、中空パイプ９の上端開口はキャップ１４によって密閉される。キャップ１４は中空パイプ９の上端に螺合するネジ留めにより固定するようにしてもよいし、中空パイプ９と密に嵌合及び／又は接着することにより固定するようにしてもよい。
【００２３】
図６は、カートリッジ式塗料タンク１が装着可能な塗装機を示す。図６に例示の塗装機２０は、静電塗装機であり、より詳しくは、自動車のボディやバンパーなどの塗装に適した静電塗装ガンである。静電塗装ガン２０は、既知のように、エアモータ２１が内蔵され、このエアモータ２１の先端に固定されたベルカップ２２が高速回転することにより塗料を霧化する。
【００２４】
静電塗装ガン２０は、従来のカートリッジ式静電塗装機と同様に、ベルカップ２２の中心軸線に沿ってエアモータ２１を貫通し且つベルカップ２２まで延びる中心通路２３を有し、また、中心通路２３の後端に連なるカートリッジ装着部２４を有する。カートリッジ装着部２４は、カートリッジ式塗料タンク１の円柱状インサート部分７及びテーパ部分８と相補的な形状の凹所２５及びテーパ部分２５ａを有し、凹所２５は塗装ガン２０の後端に向けて開放している。
【００２５】
静電塗装ガン２０は、カートリッジ装着部２４に隣接した位置に一対の押圧プレート２６を有する。この一対の押圧プレート２６、２６は、塗装ガン２０の軸線を挟むように対峙して配置され、互いに離間接近可能である。押圧プレート２６の駆動は、例えば、図８に例示するように、例えばエアモータ又は電動モータを含む駆動源３０によって回転動作するネジ付きシャフト３１を用いてもよい。好ましくは、ネジ付きシャフト３１の先端部３１ａと後端部３１ｂとに逆ネジを切り、シャフト３１を一方向に回転させると一対の押圧プレート２６、２６が互いに接近動作し、シャフト３１を逆方向に回転させると押圧プレート２６、２６が離間動作するように構成するのが都合がよい。
【００２６】
カートリッジ式塗料タンク１は、静電塗装ガン２０に装着する前に、図４に示すように、フィードチューブ３５が装着される。フィードチューブ３５は、金属又は硬質プラスチックからなり、好ましくは、をカートリッジ式塗料タンク１の中空パイプ９に突き刺すための鋭利な先端を備えた挿入用中空針３６を有する。挿入用中空針３６を中空パイプ９の閉塞端面１２に突き刺すことにより閉塞端面１２は弱化線１３で切断されて、挿入用中空針３６が中空パイプ９の中に進入することが許容され、そして、挿入用中空針３６を中空パイプ９の中に深く挿入することによりフィードチューブ３５がカートリッジ式塗料タンク１に装着される。図５は、フィードチューブ３５を装着した状態のカートリッジ式塗料タンク１を示す。この状態で、カートリッジ式塗料タンク１は、静電塗装ガン２０に装着される。
【００２７】
なお、図７に図示するように、静電塗装ガン２０は、その中心通路２３にフィードチューブ３５を備えていてもよく、この場合には、カートリッジ式塗料タンク１を静電塗装ガン２０に装着する際に、カートリッジ装着部２４に起立する挿入用中空針３６にカートリッジ式塗料タンク１の中空パイプ９の閉塞端面１２を当接させてカートリッジ式塗料タンク１を押し込むことにより、フィードチューブ３５がカートリッジ式塗料タンク１と一体化した状態になる。
【００２８】
フィードチューブ３５は、静電塗装ガン２０の機種やユーザの要請に応じて、金属製、プラスチック製とを用意し、また、機種毎に適当な長さや直径を備えた複数のタイプを用意しておくのがよい。また、中空パイプ９からフィードチューブ３５が容易に抜け出さないようにするために、例えば、中空パイプ９の内周面とフィードチューブ３５（より詳しくは、挿入用中空針３６）の外周面に凹凸のような抜け防止手段を設けるのが好ましい。
【００２９】
図８は、カートリッジ式塗料タンク１を静電塗装ガン２０に装着した状態を示す。カートリッジ式塗料タンク１は、円柱状のインサート部分７及びその下端のテーパ部分８と、これを受け入れるガン２０の凹所２５及びその角部のテーパ部分２５ａとの係合によって位置決めされる。
【００３０】
静電塗装ガン２０を用いて塗装を行うときには、ネジ付きシャフト３１を回転駆動させて、一対の押圧プレート２６、２６間の間隔を徐々に狭めることにより、カートリッジ式塗料タンク１の塗料収容容器２を徐々に押し潰して、塗料収容容器２の内部容積を徐々に小さくすることにより、内容物の塗料が透孔１０を通じて中空パイプ９に押し出され、この押し出された塗料は、フィードチューブ３５を経由してベルカップ２２に供給され、高速回転するベルカップ２２によって霧化される。
【００３１】
塗料収容容器２から塗料を吐出させる速度、つまりベルカップ２２に対する塗料供給流量や定量供給は、塗料収容容器２に外力を加える一対の押圧プレート２６、２６の移動速度によって調整することができる。したがって、外力調整機構つまり一対の押圧プレート２６、２６により塗料収容容器２に加える物理的な圧縮力を調整してベルカップ２２に対する塗料供給流量を調整するために塗料収容容器２から吐出される塗料の流量を制御するのであれば、例えば、中空パイプ９からフィードチューブ３５に至る塗料供給経路に間接式の流量センサ（図示せず）を塗料吐出量制御機構に加え、この流量センサで実際の流量を検知することにより押圧プレート２６の位置や移動速度を制御すればよい。
【００３２】
カートリッジ式塗料タンク１が空になったら、一対の押圧プレート２６、２６を大きく離間させ、次いで、カートリッジ式塗料タンク１を塗装ガン２０から取り外して、新しいカートリッジ式塗料タンク１と交換することができる。また、色替えのときには、空のカートリッジ式塗料タンク１を取り外した後に、シンナーなどの溶剤を使って塗装ガン２０の必要部位を洗浄した後に、任意の色の塗料を充填したカートリッジ式塗料タンク１を、前述した手順で塗装ガン２０に装着すればよい。
【００３３】
このようなカートリッジ式塗料タンク１の装着及び取り出し作業及びカートリッジ１の回収位置への搬送などは、従来と同様に、カートリッジ用脱着及び搬送装置を用意することで自動化が可能であることは言うまでもない。
【００３４】
以上、使い捨てタイプのカートリッジ式塗料タンク１を例に本発明の実施例を説明したが、例えば中空パイプ９の下端に例えば螺合する脱着可能な下方キャップを用意し、例えば下方キャップをプラスチック材料で成形するときには、その帽部に弱化線１３を設ける、又は下方キャップの帽部を、フィードチューブ３５の挿入用中空針３６により破ることができるフィルム又はシート（好ましくはフィルム又はシートに弱化線１３を設けるのがよい）で形成して、下方キャップの帽部を切断することにより塗料を取り出すようにしてもよい。
【００３５】
これによれば、空になったカートリッジ式塗料タンク１を回収し、破砕されている下方キャップを新しい下方キャップと交換することにより、カートリッジ式塗料タンク１を再利用するのが容易になる。勿論、上述した実施例のカートリッジ式塗料タンク１にあっても、下端面が破砕された中空パイプ９を新しい中空パイプと交換することにより再生して、再利用するようにしてもよい。
【００３６】
また、上述したカートリッジ式塗料タンク１を回収して内部を洗浄し、これに塗料を再充填することもでき、タンク１を回収して僅かな時間しか経過していないときには、タンク１の内部を洗浄することなく塗料を再充填して使用することもできる。但し、何回も洗浄しないで再使用を繰り返すと、タンク１の内部に堆積物が発生することも考えられるため、定期的に内部洗浄するのが好ましい。
【００３７】
また、空になったカートリッジ式塗料タンク１をフィードチューブ３５を装着した状態のままで回収して、これを再利用するには、図１０に示すように、フィードチューブ３５にオリフィス３７を設ける、またはフィードチューブ３５の通路径を小さく設計することにより、事実上、カートリッジ式塗料タンク１に塗料を再充填してもフィードチューブ３５から液漏れしない状態にすることは可能である。
【００３８】
また、塗装ガン２０に組み込んだ一対の押圧プレート２６を含む塗料流量制御機構は単なる例示に過ぎず、例えば、カートリッジ式塗料タンク１に物理的な力を与える機構であれば任意の機構を採用することができる。例示すれば、流体（典型的には液体）を給排することにより拡縮する袋を配置し、この袋を膨張させることにより塗料収容容器２に圧縮力を与えて、塗料収容容器２内の塗料を吐出させるようにしてもよい。流体を収容した拡縮可能な袋の形状としては、塗料収容容器２を囲む形状であってもよいし、塗料収容容器２の一側面に隣接して硬質のボードを設けた場合には、塗料収容容器２の他側面に隣接して拡縮可能な袋を配置させるようにしてもよい。
【００３９】
また、カートリッジ式塗料タンク１に充填される塗料は、特に制限されるものではなく、油性塗料であっても水性塗料であってもよい。
【００４０】
以上、本発明の実施例によれば、塗装ガン２０側に塗料流量制御機構を設けたことから、カートリッジ式塗料タンク１は簡単な構成で足り、安価に提供することができる。また、塗装ガン２０に設ける塗料流量制御機構は、カートリッジ式塗料タンク１に物理的な圧力を加える機構でよいため、シリンダとピストンとの組み合わせのように精密な機械的精度が必要でなく、また、機構としても単純な構造で足りるだけでなく、塗料と直接的に接触するものでないため材料に制約を受けることもなく、これにより比較的低いコストで製造することができる。
【００４１】
また、本発明の実施例は、複数の長さや径の異なるフィードチューブ３５を用意することで、大きさやタイプの異なる塗装機に対して適用することができるため汎用性の点でも優れた利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のカートリッジ式塗料タンクの概略斜視図であり、塗料を充填する前の状態を示す図である。
【図２】実施例のカートリッジ式塗料タンクの概略斜視図であり、塗料充填の最終段階の状態を示す図である。
【図３】図１などに図示のカートリッジ式塗料タンクから下方に突出した中空パイプの下端面の構造を説明するための部分斜視図である。
【図４】図１などに図示のカートリッジ式塗料タンクに塗料を充填した後に中空パイプの上端をキャップで塞ぎ、更に、塗料タンクを塗装ガンに装着する前にフィードチューブを装着する過程を説明するための図である。
【図５】図１などに図示のカートリッジ式塗料タンクにフィードチューブを装着した後の状態を示す斜視図である。
【図６】フィードチューブ付き塗料タンクを装着する形式の塗装ガンの基本構造の概要を示す図である。
【図７】図６の塗装ガンの変形例として、フィードチューブを備えた塗装ガンの基本構造の概要を示す図である。
【図８】塗装ガンに内蔵され、カートリッジ式塗料タンクに外力を加えて、この塗料タンクから塗料を吐出させる機構を例示する説明図である。
【図９】カートリッジ式塗料タンクを装着した静電塗装ガンの概要を示す図である。
【図１０】カートリッジ式塗料タンクの中空パイプに挿入されるフィードチューブの一例を説明するための部分断面図である。
【符号の説明】
１    カートリッジ式塗料タンク
２    塗料収容容器
９    中空パイプ
１０    透孔
２０    静電塗装ガン
２２    ベルカップ
２４    カートリッジ式塗料タンクの装着部
２６    押圧プレート
３５    フィードチューブ
３７    オリフィス
【図１】
2004344738.tif 000003
【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】
2004344738.tif 000009
【図８】
2004344738.tif 000010
【図９】
2004344738.tif 000011
【図１０】
2004344738.tif 000012