(57)【要約】  塗装材料を霧化、放出するシステム（１０）が、霧化器（１０）と、該霧化器に着脱自在に結合された電極組立体（２０、２２）とを具備する。前記電極組立体を前記霧化器から取外すことによって、該霧化器と電極から成る組立体よりも小さな開口部に前記霧化器を導入可能となっている。前記電極組立体を前記霧化器から分離したときに、該電極組立体を支持するための装置が設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗装材料を霧化、放出する装置において、
霧化器と、該霧化器に着脱自在に結合された電極組立体とを具備し、
前記電極組立体を前記霧化器から取外すことによって、該霧化器と電極から成る組立体よりも小さな開口部に前記霧化器を導入可能とした塗装材料の霧化、放出装置。
【請求項２】
前記電極組立体と霧化器の一方が溝を有した表面を含み、該溝が第１と第２の部分を含み、前記電極組立体と霧化器の他方が突起部を含んでおり、該突起部を前記第１の部分へ挿入し、次いで、前記霧化器および電極組立体とを相対的に操作して、前記突起部を前記第２の部分へ移動させ、前記電極組立体と霧化器とを組立てるようにした請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記霧化器が前記突起部を含み、前記電極組立体が前記溝を有した表面を含んでいる請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記電極組立体が環状の支持部を具備し、複数の電極が前記支持部の表面から共通の方向に突出している請求項１に記載の装置。
【請求項５】
霧化、放出すべき塗装材料の供給源と、前記塗装材料の供給源を前記霧化器に結合するための管路とを更に具備する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
高電圧源と、該高電圧源を前記電極に結合するための導体とを更に具備する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記電極組立体を前記霧化器から分離したときに、前記電極組立体を支持するための装置を更に具備する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記装置は、前記電極組立体が前記霧化器から取外されたときに、該内部空間に前記電極組立体の複数の電極を含んだ少なくとも一部が突出する内部空間を具備し、該内部空間内に突出する前記電極組立体の少なくとも一部から塗装材料を除去するための物質を前記電極組立体の前記少なくとも一部へ供給するための少なくとも１つの出口を含んでいる請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記装置は、前記電極組立体を前記装置に取付けるために作動可能な機構を含み、前記電極組立体を前記霧化器から取外すときに、意図せず該電極組立体が前記装置から位置がずれる可能性を可及的に小さくするようにした請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装材料を放出するための装置および方法に関する。非電気的絶縁性塗装材料を放出し、該放出された非電気的絶縁性塗装材料を間接的に帯電させる装置および方法に関連させて本発明が開示される。然しながら、本発明は他の用途にも有効であると考えられる。
【０００２】
本願は、２００６年12月２１日に出願された英国特許仮出願第0625583.0号の優先権を主張する。英国特許仮出願第0625583.0号明細書の開示内容は、本願と一体をなすものとして参照する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書では「導電性」および「電気的非絶縁性」とされる材料は、広く「非導電性」および「電気的絶縁性」とされる材料よりも電気的に一層導電性がある導電度によって特徴付けられる。また「電気的に半導性」とされる材料は、広く導電性と電気的非絶縁性の間の導電度によって特徴付けられる。更に、「前」「後」「上」「下」等の用語は、図示する実施形態に対してのみ使用し、限定する趣旨ではない。
【０００４】
霧化、帯電させた塗装材料の粒子によって物品を塗装するための種々の装置が公知となっている。一般的に、こうした装置は２つのタイプがある。１つは、０（零）ではない相当の電位に維持された表面に塗装材料の粒子を直接接触させるタイプであって、「直接帯電」と称されることもある。もう１つは、霧化した後に塗装材料の粒子を帯電させるタイプであって、「間接帯電」と称されることもある。
【０００５】
直接帯電は、通常、霧化する材料が非導電性の場合に用いられる。直接帯電装置に電荷を提供する電源は、霧化器へ流通する塗装材料の流れを通じて短絡、接地することがない。これに対して間接帯電は、霧化する材料が例えば水性電気的に非絶縁性であって、塗装材料供給源と霧化器の間の供給ラインに所謂「電圧遮断装置」を設けなければ、電荷を与える電源が短絡、接地してしまう場合に用いられる。
【０００６】
直接帯電装置は、例えば、米国特許第3536514号明細書、米国特許第3575344号明細書、米国特許第3608823号明細書、米国特許第3698636号明細書、米国特許第3843054号明細書、米国特許第3913523号明細書、米国特許第3964683号明細書、米国特許第4037561号明細書、米国特許第4114564号明細書、米国特許第4135667号明細書、米国特許第4216915号明細書、米国特許第4228961号明細書、米国特許第4381079号明細書、米国特許第4447008号明細書、米国特許第4450785号明細書、米国再発行特許第31867号明細書、米国特許第4784331号明細書、米国特許第4788933号明細書、米国特許第4802625号明細書、米国特許第4811898号明細書、米国特許第4943005号明細書、米国特許第5353995号明細書、米国特許第5433387号明細書、米国特許第5582347号明細書、米国特許第5622563号明細書、米国特許第5633306号明細書、米国特許第5662278号明細書、米国特許第5720436号明細書、米国特許第5803372号明細書、米国特許第5853126号明細書、米国特許第5957395号明細書、米国特許第6012657号明細書、米国特許第6042030号明細書、米国特許第6076751号明細書、米国特許第6230993号明細書、米国特許第6328224号明細書、米国特許第6676049号明細書、米国特許出願公開第2004/0061007号明細書、米国特許第2005/0035229号明細書、国際公開第03/031075号明細書に図示、説明されている。また、こうした装置は、米国特許第2759763号明細書、米国特許第2877137号明細書、米国特許第2955565号明細書、米国特許第2996042号明細書、米国特許第3589607号明細書、米国特許第3610528号明細書、米国特許第3684174号明細書、米国特許第4066041号明細書、米国特許第4171100号明細書、米国特許第4214708号明細書、米国特許第4215818号明細書、米国特許第4323197号明細書、米国特許第4350304号明細書、米国特許第4402991号明細書、米国特許第4422577号明細書、米国再発行特許第31590号明細書、米国特許第4518119号明細書、米国特許第4726521号明細書、米国特許第4779805号明細書、米国特許第4785995号明細書、米国特許第4879137号明細書、米国特許第4890190号明細書、米国特許第5011086号明細書、米国特許第5058812号明細書、米国特許第4896384号明細書、英国特許出願公開第1209653号明細書、特開昭62-140660号明細書、特開平1-315361号明細書、特開平3-169361号明細書、特開平3-221166号明細書、特開昭60-151554号明細書、特開昭60-94166号明細書、特開昭63-116776号明細書、国際出願PCT/JP2005/018045号明細書、特開昭58-124560号明細書、フランス特許出願公開第1274814号明細書に図示、記載されている。更に、「Aerobell（商標名）Powder Applicator ITW Automatic Division」、「Aerobell（商標名）& Aerobell Plus（商標名） Rotary Atomizer, DeVilbiss Ransburg Industrial Liquid Systems」および「Wagner PEM-C3 Spare parts list」に図示、記載される装置もある。
【０００７】
間接帯電装置は、例えば、号明細書、米国特許第5085373号明細書、米国特許第4955960号明細書、米国特許第4872616号明細書、米国特許第4852810号明細書、米国特許第4771949号明細書、米国特許第4760965号明細書、米国特許第4143819号明細書、米国特許第4114810号明細書、米国特許第3408985号明細書、米国特許第3952951号明細書、米国特許第3393662号明細書、米国特許第2960273号明細書、米国特許第2890388号明細書に図示、記載されている。通常、こうした装置は電場を形成して、噴霧された非絶縁性塗装材料の粒子が、霧化装置と該霧化された粒子による塗装対象物との間で該電場を通過し帯電するようになっている。
【０００８】
上記文献は、本願と一体をなすものとして参照する。この列挙した文献は、完全なサーチを行ったことや、この列挙した文献以外に関連技術が存在しないこと、或いは、列挙した技術が特許性に関連しているということを意図していない。或いは、こうしたことが推定されてはならない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの特徴によれば、塗装材料を霧化、放出するシステムが霧化器と電極組立体とを具備している。前記電極組立体は、着脱自在に前記霧化器に結合されており、前記電極組立体を前記霧化器から取外すことによって、該霧化器と電極から成る組立体よりも小さな開口部に前記霧化器を導入可能となっている。
【００１０】
一例として、前記電極組立体と霧化器の一方が溝を有した表面を含んでいる。前記溝は第１と第２の部分を含む。前記電極組立体と霧化器の他方が突起部を含んでいる。該突起部を前記第１の部分へ挿入し、次いで、前記霧化器および電極組立体とを相対的に操作して、前記突起部を前記第２の部分へ移動させ、前記電極組立体と霧化器とを組立てるようになっている。一例として、前記霧化器が前記突起部を含み、前記電極組立体が前記溝を有するようにできる。
【００１１】
一例として、前記電極組立体が環状の支持部を具備し、複数の電極が前記支持部の表面から共通の方向に突出している。一例として、前記装置は、霧化、放出すべき塗装材料の供給源と、前記塗装材料の供給源を前記霧化器に結合するための管路とを更に具備する。
【００１２】
一例として、前記装置は、高電圧源と、該高電圧源を前記電極に結合するための導体とを更に具備する。一例として、前記装置は、前記電極組立体を前記霧化器から分離したときに、前記電極組立体を支持するための装置を更に具備する。
【００１３】
一例として、前記装置は、前記電極組立体が前記霧化器から取外されたときに、該内部空間に前記電極組立体の複数の電極を含んだ少なくとも一部が突出する内部空間を具備する。一例として、前記装置は、該内部空間内に突出する前記電極組立体の少なくとも一部から塗装材料を除去するための物質を前記電極組立体の前記少なくとも一部へ供給するための少なくとも１つの出口を含んでいる。
【００１４】
一例として、前記装置は、前記電極組立体を前記装置に取付けるために作動可能な機構を含み、前記電極組立体を前記霧化器から取外すときに、意図せず該電極組立体が前記装置から位置がずれる可能性を可及的に小さくするようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術による噴霧装置の斜視図である。
【図２】本発明による噴霧装置の部分側面図である。
【図３】図２の噴霧装置の詳細を示す部分斜視図である。
【図４】ドッキングステーションに配置されている図２の噴霧装置の部分側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の詳細な説明および添付図面から本発明は一層理解されよう。
図１を参照すると、公知の回転霧化器１０は、開口部１４を有したハウジング１２を含んでいる。前記開口部を通して、ベルカップ１６が霧化された塗装材料を放出する。ベルカップ１６は、典型的には、例えば圧縮空気によって駆動されるモータ（図示せず）の回転軸に取付けられる。使用に際して、塗装材料が管路１８を通じてベルカップ１６に供給され、公知の原理に従いベルカップ１６の前縁から霧化、放出される。
【００１７】
ハウジング１２はフランジ部２０に取付けらている。該フランジ部は電極２２を支持する。電極２２は、一例として、ベルカップ１６の回転軸線周りに等間隔、本実施形態では約６０°間隔で配置されている。電極２２のアレーには、例えば米国特許第6562137号明細書、米国特許第6537378号明細書、米国特許第6423142号明細書、米国特許第6144570号明細書、米国特許第5978244号明細書、米国特許第5159544号明細書、米国特許第4745520号明細書、米国特許第4485427号明細書、米国特許第4481557号明細書、米国特許第4324812号明細書、米国特許第4187527号明細書、米国特許第4075677号明細書、米国特許第3894272号明細書、米国特許第3875892号明細書、米国特許第3851618号明細書に図示、説明されているようなタイプの電源によって高電位が印加され、霧化器１０の近傍にコロナが発生する。霧化されベルカップ１６の縁部から放たれる塗装材料の液滴が、該コロナを通過し帯電する。電極２２の形態は一例であって、種々の形状、個数、間隔の電極を用いて、塗装材料の液滴を通過させて帯電させる放電を生成することができる。電極２２は、電気的絶縁材料から形成された組立体２４に組込まれる。コロナを生成するためには高電圧が必要で、電極２２は、例えば水性塗装材料のような電気的に非絶縁性の材料を放出可能なように構成されている。
【００１８】
典型的には自動車の塗装工場のような塗装設備では、霧化器１０は、通常、ロボットアームの先端に取り付けられる。こうしたロボットアームは、霧化器１０を操作するためにプログラムされており、工場内の製造ラインを移動する車体に塗装材料を噴霧するようになっている。車体は、典型的に、接地され或いは電極２２に比較して低電圧に維持される。塗装材料の帯電した粒子と接地され或いは車体との間の静電引力によって、車体への霧化された塗装材料の輸送効率が一層高くなる。
【００１９】
電極２２のアレーは、装置１０の物理的な包絡面が著しく大きくし、特に狭い空間で使用で取扱にくくなる。更に、ロボットによる霧化器１０の操作では、電極面が塗装材料によって汚れる。更に、塗装材料が堆積すると、電極２２のコロナ生成性能に悪影響を与える。ロボットによって操作する霧化器１０では、塗装材料による電極２２の汚染が課題となっている。
【００２０】
図２を参照すると、霧化器１１０は図１の霧化器１０に類似しており、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。単一のフランジ部２０ではなく、ハウジング１１２はバルクヘッド１２６に取り付けられており、組立体１２４は電極１２２を含んでいる。組立体１２４をバルクヘッド１２６に取付けるため、着脱手段１２８が配設されている。図３に一例として「配置捻転式」着脱手段１２８が示されている。
【００２１】
霧化器１１０は周知の構成を有しており、ハウジング１１２内に収納されているモーターによって回転駆動されるベルカップ１１６を含んでいる。独立したラインによって、ロボットアーム１１５およびバルクヘッド１２６内の通路を介して、霧化器１１０へ塗装材料供給源１１１から塗装材料が供給され、圧縮空気供給源１１３から圧縮空気が供給される。使用に際して、塗装材料がベルカップ１１６へ供給される。ベルカップ１１６は、図１の装置に関連して既述したように、モーターによって、適当な大きさの塗装材料の液滴を生成可能な速度で回転駆動される。
【００２２】
一例として既述したタイプの１つとすることができる高電圧源１１７は、適当な電気コネクターを介して電極１２２に結合されており、霧化器１１０に隣接せさせコロナが生成され、該コロナを霧化された塗装材料の粒子が通過して帯電する。
【００２３】
図３を参照すると、配置捻転機構は、組立体１２４の表面１３３に形成された溝１３２を含んでいる。溝１３２は第１の部分１３４を含み、該第１の部分は組立体１２４の表面１３５に開口している。溝１３２の第２の部分１３６には舌部１３８が設けられている。該舌部は、溝１３２に嵌合する補完的な寸法にて形成されている。組立体１２４をバルクヘッド１２６に取付けるために、舌部１３８を溝１３２の第１の部分１３４に隣接、配置する位置にバルクヘッド１２６を移動する。次いで、舌部１３８が溝部１３２の第１と第２の部分１３４、１３６の接合部に押圧されるまで、本実施形態では霧化器１１０に関して軸方向にバルクヘッド１２６を移動させる。次いで、バルクヘッド１２６を回転して、舌部１３８を溝部１３２の第２の部分１３６に沿って移動させ、バルクヘッド１２６への組立体１２４の取付が完了する。逆の手順によって取外しが行われる。
【００２４】
図３には組立体１２４およびバルクヘッド１２６は部分的にのみ、つまり、単一の舌部１３８および溝部１３２のみが図示されている。図２の霧化器１１０は、適当な数の、例えば２、３、４または６つのこうした配置捻転式連結具を含み、該配置捻転式連結具を適当な態様で、例えば、組立体１２４およびバルクヘッド１２６の周囲に等間隔で或いは不等間隔で分散、配置することができよう。
【００２５】
例えば車内や車体下面を塗装するなど、霧化器１１０を狭い場所で用いなければならない場合、組立体１２４とバルクヘッド１２６との係合を解除することによって、組立体１２４を取外すことができる。図３に示す配置捻転機構のような単純な着脱手段を設けることによって、簡単な動作指令（バルクヘッド１２６の捻転動作および該捻転動作に続く軸方移動）によって、霧化器１１０を取付けたロボットアームの制御装置で取外操作を簡単に自動化可能となる。
【００２６】
配置捻転機構に代えて、遠隔起動可能な機構を配設してもよい。例えば、組立体１２４とバルクヘッド１２６の一方に適当な形状の凹部を設け、組立体１２４とバルクヘッド１２６の他方に前記凹部に係合するように動作する相補形の部材を設けることができる。例えば、オン動作によって組立体１２４をバルクヘッド１２６に固定し、オフ動作によってバルクヘッド１２６から組立体１２４を脱離させるリレーとプランジャや、電磁石等の電気機械式のアクチュエーターによって動作させることができよう。こうした切換えは、例えば、組立体１２４をバルクヘッド１２６に係合、離脱させるために、電気機械式アクチュエーターをアドレス指定できるコントローラーエリアネットワークバス(CANバス)１２９を通じてプロセス制御装置１２７によって行うことができよう。
【００２７】
図４を参照すると、ドッキングステーション１５０が上面１５２を有しており、該上面には開口部１５４が形成されている。ハウジング１１２および電極１２２を前記開口部からステーション１５０内に配置しながら、組立体１２４の外周部を棚部１５６に着座させるようにして霧化器１１０を前記開口部に挿入することができる。例えば、遠隔操作可能なスライドピン１６０および該スライドピンに整列した小孔１６２から成る固定機構を作動させ、組立体１２４がステーション１５０に固定される。スライドピン１６０は、例えばCANバス１２９を介してプロセス制御装置１２７によって遠隔操作することができよう。ピン１６０は、ソレノイドや同様の装置１６３によって操作するようにしてもよい。
【００２８】
前記固定機構によって固定されると、ハウジング１１２およびバルクヘッド１２６は、着脱手段１２８を操作することによって、組立体１２４から取外すことができる。次いで、ハウジング１１２およびバルクヘッド１２６は、組立体１２４をドッキングステーションに固定した状態で、ドッキングステーション１５０から取外すことができる。このハウジング１１２は、組立体１２４による大きな包絡面を有することなく、一層狭い空間で引き続き塗装材料を放出するために、用いることができる。
【００２９】
ドッキングステーション１５０の内部１５８には洗浄ノズル１５７が設けられており、組立体の全体１１０、１２４が図４に示すように配向されているときに、該組立体の全体を洗浄できるようになっている。或いは、組立体１２４を残してハウジング１１２およびバルクヘッド１２６がドッキングステーション１５０から取外された後に、ドッキングステーションに配置されている組立体１２４を洗浄できるようになっている。
【００３０】
以下に、自動的に着脱自在の組立体１２４および工程内アプリケーター洗浄装置１５０を用いた塗装ロボットによる間接帯電技術を用いた塗装プロセスの一例を示す。
【００３１】
１．電極１２２を塗装対象物に対して陰極として電極−塗装対象物間の電位差を例えば７０KVに設定して間接帯電プロセスで自動車の外表面を組立体１１０、１２４によって噴霧塗装する。
【００３２】
２．電極−塗装対象物間電圧を例えば０KVとするように高電圧を切換え、塗装ロボット１１５を操作して、組立体１２４を取外すために霧化器１１０をドッキングステーション１５０へ移動する。ロボット１１５および制御装置１２７を操作して、組立体１２４をバルクヘッド１２６から取外すと共にドッキングステーション１５０上に支持する。
【００３３】
３．電圧を０KVのままで塗装ロボット１１５を所定位置へ移動し、組立体１２４を霧化器１１０から分離させドッキングステーション１５０に残した状態で、霧化器を用いて塗装対象自動車の内側および切欠部部分の塗装を再開するための位置へロボットアーム１１５を移動する。
【００３４】
４．霧化器１１０を別個の洗浄ステーション（図示せず）へ移動、洗浄する、或いは、ドッキングステーション１５０へ移動して、組立体１２４を通してドッキングステーション１５０内へ霧化器１１０を挿入して該霧化器を洗浄し、組立体１２４を再び取付ける。
【００３５】
５．塗装空間を通して搬送される次順の自動車の外表面の塗装ロボットを再開する位置へ塗装ロボット１１５を移動し、高電圧源１１７によって組立体１２４に再び電圧を印加し、（塗装材料の霧化、供給に圧縮空気を用いる場合には）圧縮空気供給源１１３から圧縮空気が、そして塗装材料供給源１１１から次に供給すべき塗装材料が供給され、塗装が再開される。
【符号の説明】
【００３６】
１１０    霧化器
１１１    塗装材料供給源
１１２    ハウジング
１１３    圧縮空気供給源
１１５    ボットアーム
１１６    ベルカップ
１１７    高電圧源
１２２    電極
１２４    組立体
１２６    バルクヘッド
１２７    プロセス制御装置
１２８    着脱手段
１２９    コントローラーエリアネットワークバス(CANバス)
１３２    溝
１３３    組立体の表面
１３４    第１の部分
１３６    第２の部分
１３８    舌部
１５０    ドッキングステーション
１５２    上面
１５４    開口部
１５６    棚部
１５７    洗浄ノズル
１５８    ドッキングステーションの内部
１６０    スライドピン
１６２    小孔
１６３    ソレノイド
【図１】
2010533067.tif 000003
【図２】
2010533067.tif 000004
【図３】
2010533067.tif 000005
【図４】
2010533067.tif 000006
【国際調査報告】
2010533067.tif 000007
2010533067.tif 000008
2010533067.tif 000009
2010533067.tif 000010
2010533067.tif 000011