(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗物に向けて塗料を噴射する塗装ガンと、
塗装ガンに高電圧を印加する高電圧印加装置と、
前記被塗物を固定すると共にアースに接地される被塗物固定治具と、
前記被塗物と前記被塗物固定治具とを電気的に接続するアース電極と、
アースに接地される台座部と、
前記台座部と前記被塗物固定治具とを接続し、かつ、前記台座部と前記被塗物固定治具とを絶縁する絶縁体と、
前記被塗物固定治具から前記台座部に電荷を放電する放電部と、
を有する静電塗装装置。
【請求項２】
前記塗装ガンから前記被塗物に流れるベル側電流を算出するベル側電流算出部と、
前記被塗物からアースに流れるアース側電流を測定するアース側電流測定部と、
静電塗装時に測定した前記ベル側電流及び前記アース側電流とアースが正しく接続されている状態の前記ベル側電流及び前記アース側電流との大小関係に応じて前記被塗物のアース状態の異常状態を検出するアース検査部と、
をさらに有する請求項１に記載の静電塗装装置。
【請求項３】
前記放電部は、前記絶縁体の両端を所定の抵抗値で接続する請求項１又は２に記載の静電塗装装置。
【請求項４】
前記放電部は、前記絶縁体の両端を所定の抵抗値で接続する半導体である請求項１又は２に記載の静電塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電塗装装置に関し、例えば、被塗物に導電性プライマー塗装した後に被塗物の導電性の確認を要する静電塗装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被塗物に塗装を行う方法の一つに静電塗装がある。この静電塗装では、塗装ガン等に高電圧を印加して、塗装ガンと被塗物との間に電界を発生させる。そして、静電塗装では、高電圧で帯電させた塗料を塗装ガンから被塗物に噴射させることで、被塗物の塗装を行う。このとき、被塗物が樹脂製部品等の導電性が低い部品である場合、被塗物に導電プライマーを塗装面に塗布して、導電性を確保した上で静電塗装を行う。このように、導電プライマーを事前に被塗物に塗布する場合、導電プライマーを塗布した後に導電性が確保されていることを確認する必要がある。この導電性の確認は、被塗物がアースされているか否かを確認することで行う。そこで、被塗物のアース状態を確認する技術の一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の静電塗装装置は、被塗物に塗料を噴霧する塗装ガンと、該塗装ガンを変位可能に支持するロボットアームと、塗装ガンに印加する高電圧を発生させるとともに、塗装ガンと被塗物との間で生じる放電電流を検出することにより、発生させる高電圧を調整する高電圧発生装置と、を備える。そして、特許文献１の静電塗装装置では、塗装ガンにより、被塗物に向けて塗料を噴霧していない状態において、塗装ガンから被塗物に向けて電界を形成して、該被塗物に電荷を帯電させるとともに、該高電圧発生装置により塗装ガンに高電圧を印加していない状態において、被塗物に帯電した電荷により、塗装ガンと被塗物との間で生じる放電電流を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７１２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、アース状態を確認するために被塗物を帯電させる必要がある。このとき、被塗物が正しくアースに接続されていない場合、被塗物が帯電した状態が長く続いてしまう。被塗物が帯電した状態で被塗物に接触すると放電によるスパーク等が生じるため、安全性を確保するために帯電状態が緩和するまで長い時間待つ必要がある。つまり、特許文献１に記載の技術では、被塗物の放電経路に不具合が生じた場合に、安全性確保のための長い時間を要する問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、塗装工程における安全性を短時間で確保することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる静電塗装装置の一態様は、被塗物に向けて塗料を噴射する塗装ガンと、塗装ガンに高電圧を印加する高電圧印加装置と、前記被塗物を固定すると共にアースに接地される被塗物固定治具と、前記被塗物と前記被塗物固定治具とを電気的に接続するアース電極と、アースに接地される台座部と、前記台座部と前記被塗物固定治具とを接続し、かつ、前記台座部と前記被塗物固定治具とを絶縁する絶縁体と、前記被塗物固定治具から前記台座部に電荷を放電する放電部と、を有する。
【０００８】
本発明にかかる静電塗装装置では、被塗物を固定し、かつ、被塗物と電気的に接続される被塗物固定治具と、被塗物固定治具と絶縁体を介して接続される台座部と、を放電部で接続する。これにより、被塗物に蓄積した電荷を台座部に放電できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる静電塗装装置によれば、被塗物に蓄積した電荷を台座部から放電できるため、被塗物の耐電を防止して安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる静電塗装装置のブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかるベル塗装機と高電圧印加装置のブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかる静電塗装装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】実施の形態１にかかる静電塗装装置における電流値の変化を説明するグラフである。
【図５】実施の形態１にかかる静電塗装装置におけるアースの有無によるベル側電流とアース側電流の違いを説明する表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１２】
図１に実施の形態１にかかる静電塗装装置１のブロック図を示す。静電塗装装置１は、塗装ガン２０を用いて被塗物１０に塗装を行う装置である。図１に示すように、静電塗装装置１は、被塗物固定治具１１、絶縁体１２、台座部１３、アース電極１４、アース側電流測定部（例えば、電流計１５）、放電部１６、塗装ガン２０、高電圧印加装置２２、アース検査部２３を有する。
【００１３】
被塗物固定治具１１は、被塗物１０を固定する。被塗物固定治具１１は、絶縁体１２を介して台座部１３に固定されている。絶縁体１２は、被塗物固定治具１１と被塗物固定治具１１とを絶縁するものである。台座部１３は、電気的にアースされている。また、被塗物固定治具１１は、導電配線を介して連結されるアース電極１４を有する。アース電極１４は、被塗物１０に接続され、被塗物１０をアースに接続するためのものである。アース電極１４は、電流計１５を介してアースされる。また、被塗物固定治具１１は、アース電極と接続されている。電流計１５は、被塗物１０からアースに流れる電流をアース側電流ｉ２として検出する。
【００１４】
また、図１に示すように、実施の形態１にかかる静電塗装装置１では、被塗物固定治具１１と台座部１３とが放電部１６によって接続されている。放電部１６は、被塗物固定治具１１から台座部１３に電荷を放電する。また、放電部１６は、絶縁体の両端を所定の抵抗値で接続する。放電部１６は、例えば、所定の抵抗値を有する半導体である。
【００１５】
塗装ガン２０は、噴霧塗料２１を噴射する。塗装ガン２０には、高電圧印加装置２２から高電圧が印加されている。塗装ガン２０は、この高電圧により塗装ガン２０と被塗物１０との間に電界を生じさせると共に塗料を帯電させる。高電圧印加装置２２は、塗装ガン２０に印加する高電圧を生成すると共に、塗装ガン２０から被塗物１０に流れるベル側電流ｉ１を算出する。
【００１６】
アース検査部２３は、ベル側電流ｉ１とアース側電流ｉ２とに基づき被塗物１０のアース状態の異常を検出する。なお、本実施の形態では、アース検査部２３は、被塗物１０のアース状態が異常と判断した場合、高電圧印加装置２２に高電圧の生成を停止させる制御信号ＣＮＴをイネーブル状態とする。このアース検査部２３における被塗物１０の導電性検査方法の詳細は後述する。
【００１７】
ここで、塗装ガン２０及び高電圧印加装置２２についてより詳細に説明する。そこで、図２に実施の形態１にかかるベル塗装機と高電圧印加装置のブロック図を示す。図２に示すように、塗装ガン２０は、ベル塗装機３０の一部である。また、高電圧印加装置２２は、ベル塗装機３０内の高電圧発生器３１と高電圧コントローラ４０とにより構成される。そして、ベル塗装機３０と、高電圧コントローラ４０は、例えば、６芯から８芯のケーブルＣＡＢで接続される。
【００１８】
ベル塗装機３０は、塗装ガン２０に高電圧発生器３１を加えたものである。また、ベル塗装機３０には、リーク電流検知部３６が設けられる。高電圧発生器３１は、昇圧回路３２、高電圧測定抵抗３３ａ、３３ｂ、総電流測定抵抗３４、リーク電流測定抵抗３５を有する。昇圧回路３２、高電圧コントローラ４０から与えられる入力電圧を駆動パルスにより昇圧して塗装ガン２０に与える高電圧ＨＶを生成する。この昇圧回路３２は、例えば、コッククロフト・ウォルトン方式の昇圧回路（ＣＷ回路）を用いることができる。また、昇圧回路３２内では、トランスが設けられ、このトランスの二次側コイルの一端と接地電圧が供給される接地配線との間に総電流測定抵抗３４が設けられる。そして、総電流測定抵抗３４の高電圧発生器３１側の端子に電圧Ｖ０が発生する。この電圧Ｖ０を総電流測定抵抗３４の抵抗値で割ることで総電流ＩＭを算出することができる。
【００１９】
また、高電圧発生器３１の出力端子と接地配線との間には高電圧測定抵抗３３ａと高電圧測定抵抗３３ｂが直列に接続される。高電圧測定抵抗３３ａと高電圧測定抵抗３３ｂとを接続点の電圧Ｖ１は、高電圧発生器３１が出力する高電圧ＨＶを高電圧測定抵抗３３ａと高電圧測定抵抗３３ｂとで分圧した電圧となる。ここで、高電圧測定抵抗３３ａ及び高電圧測定抵抗３３ｂは既知の抵抗値を有するため、この電圧Ｖ１から高電圧ＨＶの電圧値を算出することができる。また、高電圧測定抵抗３３ａ及び高電圧測定抵抗３３ｂにはブリーダ電流ＩＭ１が流れる。このブリーダ電流ＩＭ１も、高電圧ＨＶを高電圧測定抵抗３３ａ及び高電圧測定抵抗３３ｂの抵抗値の合計で割ることで算出することができる。
【００２０】
また、ベル塗装機３０では、ベル塗装機３０の外表面の汚れに伴いリアプレート側リーク電流ＩＭ２が流れる。そこで、ベル塗装機３０は、リアプレート側リーク電流ＩＭ２をリーク電流検知部３６により検出する。具体的には、リーク電流検知部３６と接地配線の間にリーク電流測定抵抗３５が設けられる。そのため、リーク電流検知部３６に流れたリアプレート側リーク電流ＩＭ２はリーク電流測定抵抗３５を介して接地配線に流れる。これにより、リーク電流測定抵抗３５のリーク電流検知部３６側に電圧Ｖ２が発生する。そこで、電圧Ｖ２をリーク電流測定抵抗３５の抵抗値で割ることでリアプレート側リーク電流ＩＭ２を算出することができる。
【００２１】
高電圧コントローラ４０は、演算部４１、高電圧発生制御部４２、総電流計測部４３、電圧計測部４４、リーク電流計測部４５を有する。高電圧発生制御部４２は、高電圧発生器３１に与える入力電圧及び駆動パルスを生成する。なお、高電圧発生制御部４２は、演算部４１からの指示に応じて入力電圧の電圧レベル及び駆動パルスのデューティー比等を変化させる。総電流計測部４３は、電圧Ｖ０を取得して、取得した電圧Ｖ０に基づき総電流ＩＭを算出し、演算部４１に算出した総電流ＩＭの値を出力する。電圧計測部４４は、電圧Ｖ１を計測して、演算部４１に計測した電圧値を出力する。リーク電流計測部４５は、電圧Ｖ２を取得して、取得した電圧Ｖ２に基づきリアプレート側リーク電流ＩＭ２を算出し、演算部４１に算出したリアプレート側リーク電流ＩＭ２の値を出力する。
【００２２】
演算部４１は、電圧計測部４４から取得した電圧Ｖ１に基づき高電圧ＨＶの電圧値を算出し、算出した高電圧ＨＶの値に基づき高電圧発生制御部４２を制御する。また、演算部４１は、アース検査部２３から与えられる制御信号ＣＮＴに応じて、高電圧発生制御部４２の動作を停止させることで、高電圧ＨＶの出力を停止する機能を有する。また、演算部４１は、ベル側電流算出部を含む。このベル側電流算出部では、総電流計測部４３から取得した総電流ＩＭ、電圧計測部４４から取得した電圧Ｖ１に基づき算出されるブリーダ電流ＩＭ１、及び、リーク電流計測部４５から取得したリアプレート側リーク電流ＩＭ２に基づきベル側電流ｉ１を算出する。そして、演算部４１は、算出したベル側電流ｉ１をアース検査部２３に出力する。
【００２３】
ここで、ベル側電流ｉ１の算出方法について説明する。演算部４１に含まれるベル側電流算出部は、（１）式に基づきベル側電流ｉ１を算出する。
ｉ１＝ＩＭ−ＩＭ１−ＩＭ２  ・・・  （１）
（１）式において、総電流ＩＭ１及びリアプレート側リーク電流ＩＭ２は、実際の測定値である。一方、ブリーダ電流ＩＭ１は、昇圧回路３２が出力する高電圧ＨＶと高電圧測定抵抗３３ａ及び高電圧測定抵抗３３ｂの抵抗値とから算出される計算値である。
【００２４】
なお、実施の形態１にかかる静電塗装装置１では、総電流ＩＭからブリーダ電流ＩＭ１を引いた値を出力電流理論値と称す。
【００２５】
続いて、実施の形態１にかかる静電塗装装置１の動作について説明する。そこで、図３に実施の形態１にかかる静電塗装装置１の動作を説明するフローチャートを示す。図３に示すように、実施の形態１にかかる静電塗装装置１は、静電塗装を行いながら、被塗物１０の導電性の検査を行う。
【００２６】
静電塗装装置１は、塗装ガン２０から帯電させた噴霧塗料２１を被塗物１０に噴射しているときのベル側電流ｉ１を算出する（ステップＳ１）。また、静電塗装装置１は、静電塗装中に被塗物１０からアースに流れるアース側電流ｉ２を電流計１５で検出する（ステップS２）。そして、静電塗装装置１は、ベル側電流ｉ１とアース側電流ｉ２とに基づき被塗物１０のアース状態を判断する（ステップＳ３）。
【００２７】
ここで、静電塗装装置１におけるアース状態の判断方法について説明する。静電塗装装置１では、被塗物１０のアースが正しく取れている場合（以下、アース有状態と称す）と、アースが正しく取れていない異常状態（以下、アース無状態）と、でベル側電流ｉ１及びアース側電流ｉ２に大きな違いが生じる。そこで、図４に実施の形態１にかかる静電塗装装置１における電流値の変化を説明するグラフを示す。図４では、アース有状態の静電塗装装置１の電流変化を左側に示し、アース無状態の静電塗装装置１の電流変化を右側に示した。図４に示すように、アースが取れているか否かによって、総電流ＩＭと、アース側電流ｉ２とに大きな差が生じる。
【００２８】
また、アース有状態とアース無状態とでベル側電流ｉ１及びアース側電流ｉ２を比較する表を図５に示す。図５に示す例では、ベル側電流ｉ１は、アースの有無で２倍程度の差が生じる。アース側電流は、３倍以上の差が生じている。また、ベル側電流ｉ１とアース側電流の比を比べた場合においてもアースが取れているか否かによって３２％もの差が生じている。
【００２９】
図４及び図５に示すような電流の差が生じるため、実施の形態１にかかる静電塗装装置１のアース検査部２３では、第１の判定方法と、第２の判定方法のいずれかの方法でアースの異常を判断する。
【００３０】
第１の判定方法では、正常にアースが取れているときのベル側電流ｉ１とアース側電流ｉ２を基準値として予め設定する。そして、第１の判定方法では、算出されたベル側電流ｉ１と基準値との差、及び、測定されたアース側電流ｉ２と基準値との差のいずれか一方が予め定めた閾値以上となったことに応じてアース異常が発生したと判断する。
【００３１】
第２の判定方法では、正常にアースが取れているときのベル側電流ｉ１とアース側電流ｉ２の比（例えば、ｉ２／ｉ１）を基準値として予め設定する。そして、第２の判定方法では、算出されたベル側電流ｉ１と測定されたアース側電流ｉ２との比と基準値との差が予め定めた閾値以上となったことに応じてアース異常が発生したと判断する。
【００３２】
そして、図３に示すように、実施の形態１にかかる静電塗装装置１では、上記判断方法に基づき被塗物１０のアース状態の異常を検出した場合、アース検査部２３から出力する制御信号ＣＮＴをイネーブル状態にして静電塗装を中断する（ステップＳ４のＮＯの枝）。一方、実施の形態１にかかる静電塗装装置１では、上記判断方法に基づき被塗物１０のアース状態に異常がないと判断した場合（ステップＳ４のＹＥＳの枝）、静電塗装を継続して（ステップＳ５）、静電塗装を完了させる。
【００３３】
ここで、実施の形態１にかかる静電塗装装置１は、被塗物固定治具１１と台座部１３とが放電部１６によって接続されている。この放電部１６は、例えば、被塗物固定治具１１をアースする配線経路の断線、或いは、電流計１５の故障等の問題により、被塗物固定治具１１が正しくアースに接地されていない場合に、被塗物１０に帯電した電荷を放電する。この放電部１６の抵抗値は、電流計１５の測定に影響を与えない程度の抵抗値であって、被塗物１０の電荷を所定時間以内に放電可能な抵抗値を有していることが好ましい。
【００３４】
上記説明より、実施の形態１にかかる静電塗装装置１によれば、被塗物固定治具１１と台座部１３とを接続する絶縁体１２と並列に放電部１６を設ける。これにより、実施の形態１にかかるにかかる静電塗装装置１では、被塗物１０のアース状態に異常が生じ他場合であっても被塗物１０に帯電した電荷を短時間で放電することができる。つまり、実施の形態１にかかる静電塗装装置１は、被塗物１０に帯電した電荷を放電するための時間を短縮して安全性を向上させることができる。
【００３５】
特に、実施の形態１にかかる静電塗装装置１では、被塗物固定治具１１と台座部１３とが絶縁体１２により接続し、かつ、被塗物１０を帯電させたことにより生じるアース側電流値を測定することで被塗物１０の導電性検査を行う。このような静電塗装装置１においては、被塗物固定治具１１をアース接地させる配線経路の不具合により被塗物１０に帯電した電荷が放電されず危険が生じるおそれが高い。そのため、実施の形態１にかかる静電塗装装置１において、放電部１６を設けて安全性を高めることの意義が大きい。
【００３６】
上記説明は、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３７】
１  静電塗装装置
１０  被塗物
１１  被塗物固定治具
１２  絶縁体
１３  台座部
１４  アース電極
１５  電流計
１６  放電部
２０  塗装ガン
２１  噴霧塗料
２２  高電圧印加装置
２３  アース検査部
３０  ベル塗装機
３１  昇圧回路
３２  ブリーダ抵抗
４１  総電流計測部
４２  高電圧印加部
４３  ベル側電流算出部
【図１】
0006290797.tif 000002
【図２】
0006290797.tif 000003
【図３】
0006290797.tif 000004
【図４】
0006290797.tif 000005
【図５】
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