(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加される塗装ガンと、前記塗装ガンに塗料を導く塗料配管と、前記塗料配管内に水密状態で摺動可能に設けられたピストンと、前記ピストンを前記塗料配管内で移動させる駆動手段とを有し、塗装時には、前記塗料を前記ピストンの前方に注入し、前記ピストンを前記塗装ガンに向かって移動させる塗装装置において、
前記駆動手段は、前記ピストンの背面に接続された第１の中空ケーブルを含み、
前記ピストンは、少なくとも二つの環状シール部材と、一端が前記二つの環状シール部材及び前記塗料配管の内壁で囲まれた空間に開口し他端が前記第１の中空ケーブルに開口する第１の通孔とを含み、
前記最後端の環状シール部材と前記ピストンと前記塗料配管の内壁とで囲まれた空間内にピストン押出用補助流体を供給する第１の補助流体供給手段と、
前記ピストン前方の塗料配管内にピストン押戻用補助流体を供給する第２の補助流体供給手段とをさらに有する塗装装置。
【請求項２】
電圧が印加される塗装ガンと、前記塗装ガンに塗料を導く塗料配管と、前記塗料配管内に水密状態で摺動可能に設けられたピストンと、前記ピストンを前記塗料配管内で移動させる駆動手段とを有し、塗装時には、前記塗料を前記ピストンの前方に注入し、前記ピストンを前記塗装ガンに向かって移動させる塗装装置において、
前記駆動手段は、前記ピストンの背面に接続された第１の中空ケーブルと、前記ピストンの背面に接続され前記第１の中空ケーブルの外側に挿通された第２の中空ケーブルとを含み、
前記ピストンは、少なくとも二つの環状シール部材と、一端が前記二つの環状シール部材、前記ピストン及び前記塗料配管の内壁で囲まれた空間に開口するとともに他端が前記第１の中空ケーブルに開口する第１の通孔と、一端が前記最後端の環状シール部材、前記塗料配管の内壁及び前記第２の中空ケーブルの外壁で囲まれた空間に開口するとともに他端が前記第２の中空ケーブルの内壁及び前記第１の中空ケーブルの外壁で囲まれた空間に開口する第２の通孔とを含み、
前記最後端の環状シール部材、前記第２の中空ケーブルの外壁及び前記塗料配管の内壁とで囲まれた空間から、前記第２の通孔を介して、前記第２の中空ケーブルの内壁及び前記第１の中空ケーブルの外壁で囲まれた空間に補助流体を循環させる補助流体循環手段をさらに有することを特徴とする塗装装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記第１の中空ケーブル及び／又は前記第２の中空ケーブルを挟んで前記塗装ガン方向へ前記ピストンを移動させる押出ローラと、前記第１の中空ケーブル及び／又は第２の中空ケーブルの他端に接続されて前記塗装ガンとは反対方向へ前記ピストンを移動させる引っ張り装置とを有する請求項１又は２記載の塗装装置。
【請求項４】
目的とするピストンの移動速度に応じて前記補助流体の圧力を制御する請求項１〜３の何れかに記載の塗装装置。
【請求項５】
前記駆動手段は塗装ブース外へ設置される請求項１〜４何れかに記載の塗装装置。
【請求項６】
前記塗料が導電性塗料である請求項１〜５何れかに記載の塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗装装置に関し、特に水性塗料などの導電性塗料に高電圧を印加して塗装を行うのに適した塗装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水性塗料は、有機溶剤を含まないので廃液処理が容易で環境に優しく、また有機溶剤等の危険物を含まないので火災事故防止の点で優れている。このため、有機溶剤系塗料に代えて或いは有機溶剤系塗料とともに、中塗り塗料や上塗り塗料としてのニーズが増加している。
【０００３】
こうした水性塗料に高電圧を印加して静電塗装する場合、有機溶剤系塗料とは異なり、外部印加方式や塗料回路の絶縁機構（以下、ボルテージブロック方式という。）を採用する必要がある（たとえば、特許第２７９０１５３号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
外部印加方式とは、塗装機によって噴霧され微粒化された塗料粒子に、外部電極から電圧を印加してこれを帯電させるもので、塗料回路内で接触帯電することがないため、電気が塗料を伝わって流れることが少ない。
【０００５】
しかしながら、外部印加方式はボルテージブロック方式に比べて塗着効率が悪く、塗料使用量が約１０％程度増加するという問題がある。また、原理的にも塗装ガンが汚れやすく、その結果塗料ブツの不具合が生じやすいので、塗装ガンの清掃頻度を高める必要があり、生産性をも低下させる要因となる。
【０００６】
これに対して、従来のボルテージブロック方式としては、ブースサイドに設置した中継塗料タンクを絶縁台で浮かせることで、塗装機から中継塗料タンクまでを帯電範囲とする中継塗料タンク絶縁方式が知られている。
【０００７】
しかしながら、塗色数が多い場合にはブースサイドに大きなスペースが必要となり、色替えを頻繁に行う場合や塗料使用量が多い場合には作業性が悪いといった問題がある。
【０００８】
そこで、塗装ガンに塗料を導く塗料ホース内にピストンを設け、このピストンの前方に塗料を供給してこれを前進させることで塗装ガンに塗料を供給するとともに、ピストンの後方に充填されたエアーによってピストンの前後にて印加電圧を絶縁するものが提案されている（特開２００１−３２７８９７号公報参照）。
【０００９】
しかしながら、この塗装装置では、塗料ホース内に設けられたピストンを進退移動させることで塗料を塗装ガンに供給するため、ピストンと塗料ホース内面との水密性を確保するためのシールパッキンの耐久性が問題となる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ピストンのシールパッキンの漏洩検出が可能な塗装装置を提供することを目的とする。
【００１１】
（１）上記目的を達成するために、請求項１記載の発明によれば、電圧が印加される塗装ガンと、前記塗装ガンに塗料を導く塗料配管と、前記塗料配管内に水密状態で摺動可能に設けられたピストンと、前記ピストンを前記塗料配管内で移動させる駆動手段とを有し、塗装時には、前記塗料を前記ピストンの前方に注入し、前記ピストンを前記塗装ガンに向かって移動させる塗装装置において、
前記駆動手段は、前記ピストンの背面に接続された第１の中空ケーブルを含み、
前記ピストンは、少なくとも二つの環状シール部材と、一端が前記二つの環状シール部材及び前記塗料配管の内壁で囲まれた空間に開口し他端が前記第１の中空ケーブルに開口する第１の通孔とを含み、
前記最後端の環状シール部材と前記ピストンと前記塗料配管の内壁とで囲まれた空間内にピストン押出用補助流体を供給する第１の補助流体供給手段と、
前記ピストン前方の塗料配管内にピストン押戻用補助流体を供給する第２の補助流体供給手段とをさらに有する塗装装置が提供される。
【００１２】
この請求項１記載の発明では、塗料配管内のピストンの前方に塗料を注入し、駆動手段を用いてピストンを塗装ガンに向かって移動させることにより、塗料を塗装ガンに導く。このとき、第１の補助流体供給手段により、最後端の環状シール部材とピストンと塗料配管の内壁とで囲まれた空間内にピストン押出用補助流体を供給する。これにより、塗料配管が曲がっていてもピストンが円滑に前進移動することになる。また、ピストン押出用補助流体として絶縁性流体を用いることで、ピストンの後方はこの絶縁性流体が充填されることになるので、塗装ガンに電圧を印加しても、当該ピストンの前後で印加電圧が絶縁される。これにより、導電性塗料を採用しても、絶縁性が高いので、塗着効率に優れた各種の塗装ガンをそのまま使用することができる。
【００１３】
一方、塗装ガンへの塗料の供給を終了したら、駆動手段を用いてピストンを原位置まで引き戻す。このとき、第２の補助流体供給手段により、ピストン前方の塗料配管内にピストン押戻用補助流体を供給する。これにより、塗料配管が曲がっていてもピストンが円滑に後退移動することになる。
【００１４】
また請求項１記載の発明では、ピストンに第１の通孔が設けられているので、ピストンに設けられた環状シール部材が劣化や摩耗するなどして、ピストンの前方に供給された塗料の水密性が損なわれると、その漏れた塗料は第１の通孔を介して第１の中空ケーブル内に侵入するので、この第１の中空ケーブルの塗料の有無を検出することで環状シール部材の劣化状況や摩耗状況を検出することができる。
【００１５】
（２）上記目的を達成するために、請求項２記載の発明によれば、電圧が印加される塗装ガンと、前記塗装ガンに塗料を導く塗料配管と、前記塗料配管内に水密状態で摺動可能に設けられたピストンと、前記ピストンを前記塗料配管内で移動させる駆動手段とを有し、塗装時には、前記塗料を前記ピストンの前方に注入し、前記ピストンを前記塗装ガンに向かって移動させる塗装装置において、
前記駆動手段は、前記ピストンの背面に接続された第１の中空ケーブルと、前記ピストンの背面に接続され前記第１の中空ケーブルの外側に挿通された第２の中空ケーブルとを含み、
前記ピストンは、少なくとも二つの環状シール部材と、一端が前記二つの環状シール部材、前記ピストン及び前記塗料配管の内壁で囲まれた空間に開口するとともに他端が前記第１の中空ケーブルに開口する第１の通孔と、一端が前記最後端の環状シール部材、前記塗料配管の内壁及び前記第２の中空ケーブルの外壁で囲まれた空間に開口するとともに他端が前記第２の中空ケーブルの内壁及び前記第１の中空ケーブルの外壁で囲まれた空間に開口する第２の通孔とを含み、
前記最後端の環状シール部材、前記第２の中空ケーブルの外壁及び前記塗料配管の内壁とで囲まれた空間から、前記第２の通孔を介して、前記第２の中空ケーブルの内壁及び前記第１の中空ケーブルの外壁で囲まれた空間に補助流体を循環させる補助流体循環手段をさらに有することを特徴とする塗装装置が提供される。
【００１６】
この請求項２記載の発明では、塗料配管内のピストンの前方に塗料を注入し、駆動手段を用いてピストンを塗装ガンに向かって移動させることにより、塗料を塗装ガンに導く。このとき、補助流体供給手段により、最後端の環状シール部材とピストンと塗料配管の内壁とで囲まれた空間内に補助流体を供給する。
【００１７】
これにより、補助流体として塗料溶解性を有するものを用いることで、塗料配管の内壁に付着した前色塗料が洗浄され、色替えによる色混じり不具合を防止することができるとともに、塗料押出時に前色塗料の洗浄も実施できるので色替え時間を短縮することもできる。
【００１８】
また、ピストンの後方から補助流体を供給するので塗料配管が曲がっていてもピストンが円滑に前進移動することになる。また、補助流体として絶縁性流体を用いることで、ピストンの後方はこの絶縁性流体が充填されることになるので、塗装ガンに電圧を印加しても、当該ピストンの前後で印加電圧が絶縁される。これにより、導電性塗料を採用しても、絶縁性が高いので、塗着効率に優れた各種の塗装ガンをそのまま使用することができる。
【００１９】
一方、塗装ガンへの塗料の供給を終了したら、駆動手段を用いてピストンを原位置まで引き戻す。
【００２０】
また請求項２記載の発明では、ピストンに第１の通孔が設けられているので、ピストンに設けられた環状シール部材が劣化や摩耗するなどして、ピストンの前方に供給された塗料の水密性が損なわれると、その漏れた塗料は第１の通孔を介して第１の中空ケーブル内に侵入するので、この第１の中空ケーブルの塗料の有無を検出することで環状シール部材の劣化状況や摩耗状況を検出することができる。
【００２１】
（３）なお、上記発明において、塗料として導電性塗料を採用すると本発明の効果がより発揮できるが、非導電性塗料にも適用することができる。特に、塗料配管内の塗料は全て押し出されるので、色替え時の洗浄が必要な部分が著しく少なくなり、しかもピストンの摺動動作や補助流体によって塗料配管の内壁に付着した前色塗料が掻き取られるので、清浄性がより高くなる。その結果、本来的には混合されてはならない導電性塗料と非導電性塗料とを併用することが可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
（１）請求項１乃至６記載の発明によれば、ピストンに設けられた環状シール部材が劣化や摩耗するなどして、ピストンの前方に供給された塗料の水密性が損なわれると、その漏れた塗料は第１の通孔を介して第１の中空ケーブル内に侵入するので、この第１の中空ケーブルの塗料の有無を検出することで環状シール部材の劣化状況や摩耗状況を検出することができる。
【００２３】
（２）これに加えて、請求項２記載の発明によれば、補助流体として塗料溶解性を有するものを用いることで、塗料配管の内壁に付着した前色塗料が洗浄され、色替えによる色混じり不具合を防止することができるとともに、塗料押出時に前色塗料の洗浄も実施できるので、色替え時間を短縮することもできる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
第１実施形態
図１は本発明の塗装装置の実施形態を示す概略構成図、図２は同塗装装置の使用形態を示す概略構成図、図３は同塗装装置の実施形態に係るピストン近傍を示す拡大断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の塗装装置１は、−９０ｋＶ〜−６０ｋＶの高電圧が印加されるベル型静電塗装ガン１１と、この塗装ガン１１に塗料を導くための可撓性を有する塗料配管１２（以下、塗料ホース１２ともいう。）と、この塗料配管１２の途中に設けられ、塗料の色替え操作を行うカラーチェンジバルブユニット１３と、塗料配管１２の内部及びカラーチェンジバルブユニット１３のマニホールド１３１の内部を水密状態で摺動できるピストン１４と、このピストン１４を移動させる駆動手段１５とを有する。
【００２６】
ベル型静電塗装ガン１１は、ガン本体１１１にトリガバルブ１１２を有し、後述する制御装置１６からの指令信号に基づいてトリガバルブ１１２が開くと、塗料ホース１２から供給された塗料が、ガン本体１１１の先端に設けられたベルカップ１１３に至り、このベルカップ１１３を高速回転させることで、供給された塗料が、ベルカップ１１３の先端エッジから微粒化されながら放射状に噴霧される。図１においては、ベルカップ１１３の先端エッジから噴霧された塗粒のパターンを調節するためのシェーピングエアーの図示は省略する。
【００２７】
なお、本発明の塗装装置は同図に示すベル型静電塗装ガンにのみ限定されるものではなく、エアー霧化式静電塗装ガン等も採用できる。
【００２８】
本実施形態に係る塗料ホース１２は、図において左側の先端が塗装ガン１１のトリガバルブ１１２に接続され、右側の後端はケーブル１５１の貫通孔を除き閉塞されている。この塗料ホース１２は、図２を参照して後述するように、塗装ガン１１を塗装ロボットＲに装着して用いる場合などには、塗装ロボットＲの作業姿勢にともなって湾曲するので、塗料ホース自体の柔軟性及び塗料ホースが曲がっても内部をピストン１４がスムーズに移動できるように、ナイロン系、ポリテトラフルオロエチレン系あるいはウレタン系の樹脂にて構成された可撓性を有することが好ましい。ただし、少なくともピストン１４の移動範囲内で塗料配管１２を直線にできる場合には、ステンレスなどの金属で構成することも可能である。ただし、ステンレス等の金属は外側を樹脂などにより絶縁する必要がある。
【００２９】
また、本発明の塗料配管は限定されないが、塗料ホース１２を、耐摩耗性に優れた材料からなる内面層と、これを包囲するように設けられ、配管内圧による膨張を防止するための補強材と、さらにこれを包囲するように設けられ、塗料ホース１２の湾曲に追従できる柔軟性のある材料から構成された外面層と、で形成することがより好ましい。
【００３０】
ちなみに、塗料ホース１２の長さは塗料使用量が多い場合には長く、少ない場合には短くするなど、塗料使用量に応じて適宜設定することができる。
【００３１】
塗料ホース１２の途中には、カラーチェンジバルブユニット１３が設けられており、マニホールド１３１のそれぞれの端部と塗料ホース１２とは継手により水密に接続されている。同図に示すカラーチェンジバルブユニット１３では、図外の塗料供給源より異なる塗料が供給される切替弁１３２と、圧縮空気が供給される切替弁１３３と、洗浄液（導電性塗料の場合は洗浄用純水、非導電性塗料の場合は洗浄用シンナーをいう。以下同じ。）が供給される切替弁１３４とが設けられている。同図において左側の６つの切替バルブが塗料が供給される切替バルブ１３２であるが、この切替バルブ１３２の数量はそれ以上でも以下でも良く、適用される塗装ラインの塗色数などの諸条件によって適宜増減することができる。なお、切替弁１３３に供給される圧縮空気は色替え時に塗料や洗浄液を押し出すために用いられ、切替弁１３４に供給される洗浄液は色替え時の配管洗浄に用いられる。
【００３２】
本実施形態のカラーチェンジバルブユニット１３では、マニホールド１３１の内径が塗料ホース１２の内径とほぼ等しく形成されている。これにより、ピストン１４は塗料ホース１２の右端からカラーチェンジバルブユニット１３のマニホールド１３１を通過して塗料ホース１２の左端までスムーズに移動することができる。
【００３３】
なお、本発明においては特に限定されないが、特に塗料に導電性塗料を用いる場合には、カラーチェンジバルブユニット１３のマニホールド１３１は合成樹脂などの絶縁性材料から構成することが好ましい。金属などの導電性材料にてマニホールド１３１を構成すると、マニホールド１３１及び切替弁１３２，１３３，１３４から導電性塗料を介して塗料供給源側へ電流がリークするおそれがある。
【００３４】
特に本実施形態の塗装装置１にあっては、塗料ホース１２の右端から、カラーチェンジバルブユニット１３のマニホールド１３１を介して塗料ホース１２の左端まで、これらの内部を水密状態で摺動できるピストン１４と、このピストン１４を適宜の位置及び適宜の速度で移動させる駆動手段１５とを備えている。
【００３５】
ピストン１４は、図３に拡大して示すように、絶縁材からなるピストン本体１４１に、同じく絶縁材からなり塗料の漏洩を防止するための２つのＯリング１４２ａ，１４２ｂ（以下、総称してＯリング１４２ともいう。）を装着してなり、塗料ホース１２が湾曲してもスムーズに移動できるようにピストン本体１４１の軸方向の長さは極力短くされている。ピストン本体１４１はナイロンなどの水や有機溶剤で劣化しない絶縁材から構成することが好ましく、Ｏリング１４２は適度な弾性を有するゴムなどの材料であって、耐摩耗性及び耐溶剤性に優れたものから構成することが好ましい。
【００３６】
このＯリング１４２はピストン１４の前後における塗料等の水密性を確保するほか、ピストン１４の摺動性を向上させる機能をも司り、さらに色替え時等において塗料ホース１２の内壁に付着した前色塗料を掻き取る機能も備えている。
【００３７】
こうしたピストン１４の前方空間Ｓ３に塗料を注入し、当該ピストン１４を塗装ガン１１に向かって前進させると、塗料ホース１２の内壁に付着した導電性塗料もＯリング１４２によって前方へ掻き取られることになるので、ピストン１４の後方には空気及び後述する絶縁性ピストン押出用補助流体のみが存在することになる。したがって、塗装ガン１１に高電圧を印加しても当該ピストン１４の前後でブロックされ、塗料ホース１２の後端側へ電流がリークすることが防止される。
【００３８】
特に、本実施形態に係るピストン本体１４１には、一端が２つのＯリング１４２ａ，１４２ｂとピストン本体１４１の外周面と塗料ホース１２の内壁とで仕切られた空間Ｓ１に開口し、他端が後述する第１の中空ケーブル１５１ａの内部に開口する第１の通孔１４３が形成されている。
【００３９】
この第１の通孔１４３の存在により、ピストン１４の前方空間Ｓ３に充填された塗料がＯリング１４２ａの劣化や摩耗により当該Ｏリング１４２ａを越えて空間Ｓ１に漏洩しても、この漏洩した塗料は第１の通孔１４３を介して第１の中空ケーブル１５１ａ内に至る。したがって、第１の中空ケーブル１５１ａの右端などに設けられた塗料検出器３１によって塗料の漏洩が検出できる。
【００４０】
また、詳細は後述するが、この第１の通孔１４３の存在により、塗料ホース１２の内壁と第２の中空ケーブル１５１ｂの外壁とＯリング１４２ｂとで仕切られた空間Ｓ２に供給されたピストン押出用補助流体がＯリング１４２ｂの劣化や摩耗により当該Ｏリング１４２ｂを越えて空間Ｓ１に漏洩しても、この漏洩したピストン押出用補助流体は第１の通孔１４３を介して第１の中空ケーブル１５１ａ内に至る。したがって、第１の中空ケーブル１５１ａの右端などに設けられた塗料検出器３１によってピストン押出用補助流体の漏洩が検出できる。
【００４１】
ピストン１４を移動させるための駆動手段１５は、先端がピストン本体１４１に固定されたケーブル１５１と、塗料ホース１２の後端の近くに設けられ、ケーブル１５１を挟み込んで回転する一対の押出ローラ１５２，１５２と、ケーブル１５１を巻き取る引っ張り装置１５３とを備えている。
【００４２】
押出ローラ１５２，１５２はそれぞれ駆動モータ１５４，１５４によって回転し、主としてピストン１４が塗装ガン１１に向かって前進する際にケーブル１５１に駆動力を付与するとともに、ピストン１４を塗装ガン１１とは反対方向に向かって戻す際はケーブル１５１の挟持を解除してフリーとする。この押出ローラ１５２によってピストン１４の移動にともなう塗料の押出量が制御されることになり、従来必要とされたギヤポンプなどは本実施形態では不要となる。また、一対の押出ローラ１５２，１５２はケーブル１５１を挟み込んでピストン１４を前進させる機械的構造であることから、原理的に塗料ホース１２が破裂するほど異常な高圧に達すると押出ローラ１５２がスリップする。したがって、安全性がより高まることとなる。
【００４３】
これに対して、引っ張り装置１５３は駆動モータ１５５によって正逆両方向に回転し、ピストン１４が塗装ガン１１に向かって前進する際には同方向へケーブル１５１が繰り出されるように回転する。また、これとは逆回転することにより、ピストン１４を塗装ガン１１とは反対方向へ戻す際に機能する。このとき、上述したように押出ローラ１５２はケーブル１５１に対してフリーとなるので、引っ張り装置１５３の回転速度を高めた分だけピストン１４の戻し操作に必要な時間が短縮される。
【００４４】
特に、本実施形態のケーブル１５１は、二重チューブ構造が採用されている。すなわち、図３に示すように、上述した第１の通孔の他端が開口するピストン本体１４１の背面に装着された第１の中空ケーブル１５１ａと、この第１の中空ケーブル１５１ａを内部に包含して同じくピストン本体１４１の背面に装着された第２の中空ケーブル１５１ｂとで構成されている。
【００４５】
ちなみに、これら第１及び第２の中空ケーブル１５１ａ，１５１ｂからなるケーブル１５１は何れも絶縁材から構成することが好ましいが、剛性及び耐久性を高めるためにケーブル１５１に金属製（導電性）ケーブルを用いる場合には、当該ケーブル１５１の外周に絶縁被覆層１５１ａを形成し、ピストン１４の後方の湿度や水分、塗料などの残存によりケーブル１４を介して電流がリークするのを防止することがより好ましい。
【００４６】
また、本実施形態では、上述したようにピストン１４の前進駆動は主として押出ローラ１５２により行われ、ピストン１４の後退駆動は主として引っ張り装置１５３により行われるが、塗料ホース１２内におけるピストン１４の進退移動をより円滑に行うために、ピストン１４の前進時には塗料ホース１２の内面と第２の中空ケーブル１５１ｂとＯリング１４２ｂとで仕切られた空間Ｓ２にピストン押出用補助流体を、たとえば０．３〜１．５ＭＰａで圧送する。このために第１の補助流体供給手段３２が設けられている。このピストン押出用補助流体は、たとえば絶縁性液体又は絶縁性気体などが適しており、なかでも塗料に対する溶解性を有する絶縁性液体を用いることが望ましい。塗料溶解性液体を用いると、ピストン１４のＯリング１４２では掻き取れなかった塗料ホース１２内壁に付着した塗料を洗浄する効果もあり、色混じりの不具合や色替え時間の短縮に寄与することになる。
【００４７】
なお、押出ローラ１５２の駆動に伴って、第１の補助流体供給手段３２を用いてピストン押出用補助流体を空間Ｓ２に供給するが、塗料粘度が相違することなどに因ってピストン１４の負荷抵抗も相違するので、押出ローラ１５２の制御に加えて、或いは単独で、ピストン押出用補助流体の供給圧を制御することが望ましい。
【００４８】
また、上述した第１の補助流体供給手段３２に加えて、本実施形態では、ピストン１４の後退時には塗料ホース１２の前方空間Ｓ３にピストン押戻用補助流体を、たとえば０．５〜０．８ＭＰａで圧送する。このために第２の補助流体供給手段３３が設けられている。このピストン押戻用補助流体は、たとえば絶縁性液体又は絶縁性気体などが適しており、なかでも圧縮空気を用いることが望ましい。そして、引っ張り装置１５３の駆動に伴って、第２の補助流体供給手段を用いてピストン１４の前方にピストン押戻用補助流体を供給する。
【００４９】
ちなみに、塗料ホースの右端には、ピストン１４の後方に充填されたピストン押出用補助流体や空気が、ピストン１４が後退する際に圧縮されるので、これを解放してピストン１４の後退動作を円滑にするためのダンプバルブ１７１が設けられている。
【００５０】
塗装ガン１１への高圧印加、トリガバルブ１１２の切替、カラーチェンジバルブユニット１３の各切替弁１３２，１３３，１３４の切替、押出ローラ１５２の駆動モータ１５４の動作、引っ張り装置１５３の駆動モータ１５５の動作、及び第１の補助流体供給手段３２，第２の補助流体供給手段３３は、制御装置１６からの制御信号によって制御される。
【００５１】
この制御装置１６には図外の管理装置から送出される制御信号の他、ピストン１４の現在位置を検出するための位置センサ１８１，１８２，１８３からの検出信号が入力される。位置センサ１８１は、ピストン１４がカラーチェンジバルブユニット１３よりも後方位置である後端限に位置する際に検出信号を送出し、位置センサ１８２は、ピストン１４がカラーチェンジバルブユニット１３よりも僅かに前方に位置する際に検出信号を送出する。また、位置センサ１８３は、ピストン１４が塗装ガン１１のトリガバルブ１１２の直前位置である前進限に位置する際に検出信号を送出する。以下において、ピストン１４が位置センサ１８１にて検出される後端限の位置を後端限位置、位置センサ１８２にて検出される位置を印加可能位置、位置センサ１８３にて検出される前進限の位置を前進限位置と称する。
【００５２】
このように構成された本実施形態の塗装装置１は、たとえば図２に示すように塗装ロボットＲに装着されて塗装ライン２で使用される。同図において、「２１」は塗装ブース、「２２」は塗装台車、「Ｂ」は被塗物である自動車ボディである。
【００５３】
この場合、少なくとも駆動手段１５を塗装ブースの外部へ設置することが好ましく、本実施形態の塗装装置１ではそれが可能となる。これは以下の理由による。すなわち、塗装ブース２１で使用される塗料類が全て非溶剤系（非危険物）である場合には問題ないが、溶剤系塗料と非溶剤系塗料との混成ラインの場合には、塗装装置に使用される駆動モータや電気配線を防爆仕様にする必要があり、設備のコストアップになる。しかしながら、防爆仕様が必要とされる駆動モータ１５４，１５５を塗装ブース２１の外部へ設置することで、溶剤系塗料の混成ラインであってもこれらを防爆仕様にする必要がなく、コストダウンを図ることができる。また、駆動手段１５を塗装ブース２１の外部へ設置することで保守点検の作業性も向上することになる。
【００５４】
次に作用を説明する。
図４は、本実施形態の塗装装置１に塗料を供給して、塗装ガン１１から被塗物Ｂに塗料を塗布し、次の被塗物Ｂを待機するまでの１サイクルの手順を示したものである。
【００５５】
まず、ピストン１４が印加可能位置にある状態から塗装がスタートする。この状態では、ピストン１４がカラーチェンジバルブユニット１３の僅か前方に位置し、当該ピストン１４からベルカップ１１３に至る塗料ホース１２の空間Ｓ３には、その被塗物Ｂに塗布すべき塗料Ｐが充填されている。この充填量は、既述したようにその塗装ガン１１で塗布される塗料の使用量にほぼ等しい。また、ピストン１４の後方の塗料ホース１２のうち、空間Ｓ２にはピストン押出用補助流体が、空間Ｓ４及びＳ５には空気が充満している。
【００５６】
この状態から塗装ガン１１に高電圧を印加するとともに、トリガバルブ１１２を開く（ステップ１）。これにより、塗装ガン１１から、導電性塗料Ｐを介して電流が流れるが、ピストン１４の後方は絶縁性補助流体及び空気にて満たされているので、これがいわゆるボルテージブロックの機能を発揮して、当該ピストン１４で絶縁される。
【００５７】
トリガバルブ１１２の開動作とほぼ同時に、押出ローラ１５２を作動してケーブル１５１を繰り出しピストン１４を塗装ガン１１に向かって前進させる。これと同時に第１の補助流体供給手段３２によりピストン押出用補助流体を空間Ｓ２内へ圧送する（ステップ２）。これにより、押出ローラの押出力に加えてピストン押出用補助流体による圧送力もピストン１４に加わるので、塗料ホース１２が多少曲がっていてもピストン１４はより円滑に前進移動でき、吐出量が安定することになる。
【００５８】
なお、トリガバルブ１１２とピストン１４の押出動作とはほぼ同時に行うが、塗装ロボットＲの姿勢如何では塗装ガン１１のベルカップ１１３が横向き、或いは斜め上向きになっている場合もあるので、最初の吐出量や霧化パターンを安定させるために、ピストン１４の押出動作をトリガバルブ１１２の開動作に対して０．１〜０．３秒程度先行させることが好ましい。こうすることで、特に回転霧化式塗装ガンでは、フィードチューブ先端の塗料タレ対策に有効な手段となる。
【００５９】
ピストン１４を押し出す際の押出速度はベルカップ１１３からの吐出量に関係する。すなわち、押出速度を早くすると吐出量が増加し、押出速度を遅くすると吐出量が減少するので、制御装置１６から最適の押出速度を駆動手段１５及び第１の補助流体供給手段３２へ送出する。
【００６０】
ピストン１４が塗装ガン１１に向かって前進すると、上述したように塗料Ｐが塗装ガン１１へ供給されるが、当該ピストン１４がトリガバルブ１１２の直前の前進限位置に達し、位置センサ１８３にて検出されると、押出ローラ１５２、第１の補助流体供給手段３２及び引っ張り装置１５３を停止するとともに、塗装ガン１１への高電圧の印加を停止し、被塗物Ｂへの塗装を終了する（ステップ３及び４）。
【００６１】
これ以降の操作が色替えサイクルとなる。まず、ピストン１４は前進限位置にあるので、押出ローラ１５２，１５２をフリーにするとともに第１の補助流体供給手段３２も加圧を停止し、引っ張り装置１５３をこれまでとは逆方向に回転させるとともに、第２の補助流体供給手段３３によりピストン１４の前方空間Ｓ３に圧縮空気を供給することで、ピストン１４を後退させる（ステップ５）。なお、ピストン１４が後退する際には、ピストン１４の後方（図において右側）の空気及びピストン押出用補助流体が圧縮されるので、ピストン１４の動作をスムーズにするためにダンプバルブ１７１を開いておくことが好ましい。
【００６２】
本実施形態では、ピストン１４を後退させる場合には、押出ローラ１５２をフリーにして、引っ張り装置１５３に加えて第２の補助流体供給手段３３によりピストン押戻用補助流体である圧縮空気を供給することによりピストン１４を移動させるので、当該ピストン１４の後退動作がより円滑になり、短時間で後退限位置まで戻すことができ、その結果、色替え時間が短縮される。
【００６３】
位置センサ１８１にてピストン１４が後退限位置に達したことが検出されたら（ステップ６）、カラーチェンジバルブユニット１３の切替弁１３３，１３４を交互に開閉して、ピストン１４の前方の塗料ホース１２内に洗浄液と押出用エアーとを供給する（ステップ７）。たとえば、ピストン１４が後端限位置まで戻ったときは、トリガバルブ１１２からベルカップ１１３までの間の塗料ホース１２内に塗料Ｐが残存しているので、最初に切替弁１３３を開いて押出用エアーを塗料ホース１２に供給し残存している塗料Ｐをベルカップ１１３から押し出す。次に、切替弁１３４を開いて洗浄液を塗料ホース１２内へ供給し、当該塗料ホース１２の内壁を洗浄する。さらに、再び切替弁１３３を開いて押出用エアーを塗料ホース１２に供給し残存している洗浄液をベルカップ１１３から押し出す。こうした操作を繰り返し、ピストン１４の前方に位置する塗料ホース１２内を洗浄する。
【００６４】
特に本実施形態では、ピストン１４を前進させる際に、空間Ｓ２に塗料溶解性のピストン押出用補助流体を圧送するので、この圧送の際に既に塗料ホース１２のほぼ全長にわたって洗浄が行われていることになる。したがって、上述したステップ７の洗浄時間が通常よりも著しく短縮されることになる。
【００６５】
塗料ホース１２内が清浄になったら、カラーチェンジバルブユニット１３の切替弁１３２の何れかを開いて次色の塗料Ｐをピストン１４の前方の塗料ホース１２内へ供給する（ステップ８）。このとき、塗料使用量に応じて切替弁１３２の開閉タイミングを制御し、その塗色に適した充填量とする。これにより、塗装終了後に残存して廃棄する塗料量が最小限となる。
【００６６】
次色塗料Ｐを供給したら、押出ローラ１５２，１５２、第１の補助流体供給手段３２及び引っ張り装置１５３を駆動し、ピストン１４を前進させる（ステップ９）。そして、ピストン１４がカラーチェンジバルブユニット１３の僅か前方位置にある印加可能位置に達したことが位置センサ１８２によって検出されたら（ステップ１０）、押出ローラ１５２、第１の補助流体供給手段３２及び引っ張り装置１５３を停止するとともに、トリガバルブ１１２を閉じ、次色の塗装スタート信号を待機する（ステップ１１）。
【００６７】
本実施形態の塗装装置１は、以下の効果が期待できる。
まず、塗料ホース１２内にピストン１４を設けて、当該ピストン１４の前方に導電性塗料Ｐを供給してこれを塗装ガン１１へ押し出すように構成したので、ピストン１４の後方には絶縁性補助流体層及び空気層が形成され、これがいわゆるボルテージブロック機能を発揮する。したがって、既存の塗着効率の高いベル型静電塗装ガン等をそのまま利用することができ、導電性塗料の採用と塗着効率の向上との両立が図られる。また、既存の塗装ガンがそのまま使用できるので、塗装ガンの交換あるいは改造費用が不要となる。
【００６８】
また、ピストンの押出速度を制御することで吐出量を簡単に制御することができ、従来必要とされたギヤポンプなどの高価な装置に代替することができ、設備費用の低減が達成される。
【００６９】
さらに、色替え操作にあたっても、ピストンを用いてトリガバルブまで塗料を押し出すことができるので、色替え時に廃棄される塗料量が最小となり、塗料コストの低減及び廃液処理などの環境対策の点で有利となる。
【００７０】
また、塗装ガンあたりの塗料使用量（吐出量）は、塗装サイクルタイムの変更、被塗物の相違、塗料固形分など塗色による相違、膜厚などの要求品質の相違等々により異なるが、本実施形態の塗装装置は、塗料ホース１２の長さを最大塗料使用量に設定しておき、これに必要に応じた量の塗料を充填して塗装するので、塗料使用量の変動に対しても柔軟に対処することができる。
【００７１】
さらに本実施形態の塗装装置１は、導電性塗料のみならず非導電性塗料にもそのまま適用できる。
【００７２】
また、塗料ホース１２内の塗料はピストン１４によって全て押し出されるので、洗浄しなければならない範囲が著しく少なくなり、これにより短時間で系内を清浄にすることが可能となる。また清浄性が高まる結果、導電性塗料と非導電性塗料とを同一の塗装装置で色替えすることも可能となる。
【００７３】
さらに、本実施形態の塗装装置１は、塗料ホース１２内への塗料の充填は塗装の直前であるため、メタリック塗料やマイカ塗料等であっても顔料沈降の問題は生じなくなる。また、カートリッジを用いた塗装ガンに適用する場合にも顔料沈降の問題が解消される。
【００７４】
これに加えて、ピストン本体１４１に第１の通孔１４３を設け、一端を２つのＯリング１４２ａ，１４２ｂで仕切られた空間Ｓ１に臨ませ、他端を第１の中空ケーブル１５１ａ内に臨ませているので、ピストン１４の前方空間Ｓ３に充填された塗料がＯリング１４２ａの劣化や摩耗などによって漏洩しても、これが第１の通孔１４３及び第１の中空ケーブル１５１ａを介して塗料検出器３１にて検出される。したがって、ピストン１４を分解しなくてもＯリング１４２の劣化・摩耗状態を検査することができ、ひいては塗料の漏洩を防止することができる。また、空間Ｓ２に供給されるピストン押出用補助流体についても、たとえばＯリング１４２ｂの劣化や摩耗などによって漏洩しても、これが第１の通孔１４３及び第１の中空ケーブル１５１ａを介して塗料検出器３１にて検出される。したがって、ピストン１４を分解しなくてもＯリング１４２の劣化・摩耗状態を検査することができ、ひいてはピストン押出用補助流体の漏洩を防止することができる。
【００７５】
また、ピストン１４を押し出す際は押出ローラ１５２に加えてピストン押出用補助流体を、ピストンを引き戻す際は引っ張り装置１５３に加えてピストン押戻用補助流体をそれぞれ供給するので、塗料ホース１２が塗装ロボットの姿勢などによって曲がったとしてもピストン１４の前進及び後退動作がより円滑となり、その結果、前進時には塗料の吐出量が安定し、後退時には色替え時間が短縮されるといった利点がある。
【００７６】
また、主としてピストン１４を押し出すために供給されるピストン押出用補助流体ではあるが、これを塗料溶解性流体とすることで塗料ホース１２の内壁に付着した塗料を洗浄する効果も奏する。これにより、色替え時間が短縮される。
【００７７】
第２実施形態
図５は本発明の塗装装置の他の実施形態に係るピストンの近傍を示す拡大断面図である。本実施形態では、ピストン本体１４１に、第１の通孔１４３に加えて、第２の通孔１４４を形成して第１の補助流体を循環させた点が上述した第１実施形態と相違する。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００７８】
すなわち、本実施形態のピストン本体１４１には、一端がＯリング１４２ｂ、塗料ホース１２の内壁及び第２の中空ケーブル１５１ｂの外壁で囲まれた空間Ｓ２に開口するとともに、他端が第２の中空ケーブル１５１ｂの内壁及び第１の中空ケーブル１５１ａの外壁で囲まれた空間Ｓ４に開口する第２の通孔１４４が設けられている。また、補助流体を空間Ｓ２に供給し、第２の通孔１４４を介して空間Ｓ４に導き、これを循環させる補助流体循環手段３４が設けられている。
【００７９】
このように、第１実施形態の構成に加えてピストン本体１４１に第２の通孔１４４を設けるとともに、補助流体を補助流体循環手段３４により循環させることにより、ピストン１４の前進時における塗料ホース１２の内壁の洗浄効果がより大きくなる。また、補助流体は循環するもののピストン１４には背圧として圧力が印加されるので、押出ローラ１５２によるピストン１４の押出力の補助効果も奏することになる。
【００８０】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗装装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の塗装装置の使用形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明の塗装装置の実施形態に係るピストン近傍を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の塗装装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の塗装装置の他の実施形態に係るピストン近傍を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１…塗装装置
１１…塗装ガン
１１１…塗装ガン本体
１１２…トリガバルブ
１１３…ベルカップ
１２…塗料ホース（塗料配管）
１３…カラーチェンジバルブユニット
１４…ピストン
１４１…ピストン本体
１４２，１４２ａ，１４２ｂ…Ｏリング（環状シール部材）
１４３…第１の通孔
１４４…第２の通孔
１５…駆動手段
１５１…ケーブル
１５１ａ…第１の中空ケーブル
１５１ｂ…第２の中空ケーブル
１５２…押出ローラ
１５３…引っ張り装置
１６…制御装置
【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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