(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の塗料から選択された１又はそれ以上の塗料を、塗料管を介して塗装ガンから噴霧する塗装装置であって、
前記塗装ガンは塗料を供給する塗料バルブを内蔵し、
前記塗料管の先端から等距離の位置で且つ前記塗装ガンに内蔵された塗料バルブの供給口から、前記塗料管内を流れる塗料が複数層流を形成するように複数の塗料を供給する塗装装置。
【請求項２】
前記複数の塗料は、同時に供給される請求項１記載の塗装装置。
【請求項３】
前記複数の塗料は、対向する塗料バルブから供給される請求項１又は２記載の塗装装置。
【請求項４】
前記塗料管に供給される塗料の量がそれぞれ制御される請求項１〜３何れかに記載の塗装装置。
【請求項５】
前記複数の塗料は、明度が異なる請求項１〜４何れかに記載の塗装装置。
【請求項６】
前記塗装ガンは、回転霧化式塗装ガンである請求項１〜５何れかに記載の塗装装置。
【請求項７】
前記塗料管に供給される塗料が白色および黒色の中塗り塗料であって、上塗り塗料の明度に応じて前記白色塗料の供給量と前記黒色塗料の供給量とが制御される請求項１〜６何れかに記載の塗装装置。
【請求項８】
前記塗料バルブは、前記塗料管の先端までの距離が１０ｃｍ〜３０ｃｍの位置から、前記塗料管内を流れる前記塗料が複数層流を形成するように複数の塗料を供給する請求項１〜７のいずれかに記載の塗料装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の塗料を任意の混合率で混合する塗装装置に関し、混合機を設けることなく目的とする色彩の混合塗料を塗布できる塗装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の上塗りにおいては、光沢感や深み感の追求から、顔料含有量が少ない塗料を採用して上塗り塗膜を高彩度化および透明化することが行われている。一方において、こうした上塗り塗料は顔料含有量が少ないので、隠蔽性が低下し、中塗り塗膜が透けて見えやすくなるといった問題がある。そこで従来では、上塗り塗料の明度に応じた明度を有する中塗り塗料を複数種用意し、上塗り塗料の明度に応じて中塗り塗料を色替えする、いわゆるセット中塗り法が採用されていた。
【０００３】
しかしながら、この種のセット中塗り法では、上塗り塗料の明度に応じた複数の中塗り塗料が必要とされ、上塗り塗料に応じて中塗り塗料を色替えする必要があることから、塗料配管、色替え装置などの設備費用が嵩むだけでなく、色替え時に中塗り塗料を廃棄しなければならないので塗料コストの増加および廃水処理負荷の増加という問題があった。
【０００４】
このため、たとえば特公平４−５３５９５号公報では、図４に示すように、予め白の塗料６と黒の塗料６’とを用意し、混合比率を変化させて白黒塗料混合器５にて混合することにより、明度が異なる白〜黒の各色を得るという技術が提案されている。
【０００５】
また、特開平６−２２６１５４号公報では、図５に示すように、塗装装置の霧化頭３’に白色用と黒色用の２本の塗料フィードチューブ１’を設け、定量調節装置５の制御により、特定の比率で塗料を直接供給することで明度が異なる塗色を得るという技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平４−５３５９５号公報記載の技術では、新たに白黒塗料混合器５を設ける必要があり、加えて、塗料の色を変える度に白黒塗料混合器５及びフィードチューブ１’を洗浄しなければならないため、塗料が無駄になるという問題がある。
【０００７】
また、特開平６−２２６１５４号公報記載の技術では、塗装装置に２本の塗料供給チューブ１’を設けなければならないため、既存の設備を大幅に改造しなければならないという問題がある。また、単色で塗装を行いたい場合に、もう一方のチューブから滴だれが起きるため、塗料の色味に影響を与えるという問題がある。さらに、塗料の色を変える度に二本のフィードチューブ１’を洗浄しなければならないという問題が依然残されていた。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、別途の混合機を設けることなく、１本の塗料管（フィードチューブ）で複数種類の塗料を案内し、所望の割合で混合された塗料を塗布できる塗装装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、複数の塗料から選択された１又はそれ以上の塗料を塗料管を介して塗装ガンから噴霧する塗装装置であって、前記塗料管の前記塗料管先端から等距離の位置から複数の塗料を供給する塗装装置が提供される。本発明において、塗装ガンは塗装バルブを内蔵し、前記塗料管の先端から等距離の位置で且つ前記塗装ガンに内蔵された塗料バルブの供給口から、前記塗料管内を流れる塗料が複数層流を形成するように複数の塗料を供給することが好ましい。また、前記塗料バルブは、前記塗料管の先端までの距離が１０ｃｍ〜３０ｃｍの位置から、前記塗料管内を流れる前記塗料が複数層流を形成するように複数の塗料を供給することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第２の観点によれば、複数の塗料から選択された１又はそれ以上の塗料を、塗料管を介して塗装ガンから噴霧する塗装装置であって、前記塗料管内を流れる塗料が複数層流を形成するように前記塗料管に複数の塗料を供給する塗装装置が提供される。
【００１１】
本発明者が探求したところによれば、塗装ガンにつながる１本の塗料管の、等距離の位置から複数の塗料を供給すると、当該複数の塗料は塗料管内を複数層流の状態で流れ、塗装ガンで微粒化されて被塗物に付着する。この被塗物に付着した微粒化塗料は、ミクロ的には各塗料粒がミクロンオーダでそれぞれ混在し、いわゆるマーブル模様になっているが、２０ｃｍ以上離れたマクロ的には、これらの塗色が混合された一色となって観察される。
【００１２】
すなわち、混合機を用いて充分に混合したのち塗装ガンに案内しなくても、複数の塗料を複数層流の状態で案内することで、塗装ガンで微粒化する際に均一に混在した微粒化塗料を噴霧することができ、これにより目的とする混合色を得ることができる。
【００１３】
したがって、新たに混合装置を設置しなくても、既存の設備をそのまま利用でき、複数の塗料を混合して噴霧することができる塗装装置を提供することができる。また、１本の塗料管であるため、他の塗料管から滴りが発生するおそれもない。さらに、塗料ガンにて塗料が混合されることから、色替えの度に塗料管を洗浄する必要がなく、塗料の使用効率が高い塗装装置を提供することができる。
【００１４】
上記発明において、塗装ガンの型式は特に限定されず、エアー霧化式塗装ガンも適用できるが、微粒化率および塗着効率の点から特に回転霧化式塗装ガンがより好ましい（請求項６）。
【００１５】
また、本発明の塗装装置は、常時、塗料管の塗料管先端から等距離の位置より複数の塗料を供給するものでなくても、複数の塗料を供給するモードと単一の塗料を供給するモードとの切り替えが可能な塗装装置をも含む趣旨である。
【００１６】
さらに、前記塗料管に複数の塗料を供給するにあたり、対向する塗料バルブから供給することで、上記発明の塗料管先端から等距離の位置より複数の塗料を供給する手段が容易に実現できる（請求項３）。
【００１７】
（２）上記発明では特に限定されないが、請求項２記載の発明では、前記塗料管に前記複数の塗料を同時に供給する。
【００１８】
上記発明において、塗料管内に複数層流の状態を生成するには、少なくとも塗料管先端から等距離の位置より複数の塗料を供給することが必要とされるが、このとき当該複数の塗料を同時に供給することで、塗装ガンから噴霧される塗料は、噴射開始時から複数の塗料が混合された状態となる。したがって、塗料管内に送り込まれた初期の塗料を廃棄する（捨て吹きする）必要がなく、塗料の利用効率を向上させた塗装装置を提供することができる。
【００１９】
（３）上記発明では特に限定されないが、請求項４記載の発明では、前記塗料管に供給される塗料の量がそれぞれ制御される塗装装置が提供される。
【００２０】
塗料管先端から等距離の位置より複数の塗料を供給するにあたり、当該複数の塗料の供給量をそれぞれ制御することで、所望の色彩（Ｌ値，ａ値，ｂ値）の混合塗料を得ることができる。
【００２１】
（４）上記発明では特に限定されないが、請求項５記載の発明では、前記複数の塗料は明度が異なる塗装装置が提供される。
塗料管先端から等距離の位置より複数の塗料を供給するにあたり、明度の異なる複数の塗料を用いることで、所望の明度（Ｌ値）の混合塗料を得ることができる。
【００２２】
（５）上記発明では特に限定されないが、本発明では、前記塗料管に供給される塗料が白色および黒色の中塗り塗料であって、上塗り塗料の明度に応じて前記白色塗料の供給量と前記黒色塗料の供給量とが制御される。
【００２３】
これにより、低隠蔽性の上塗り塗料を用いても、この上塗り塗料の明度に応じた明度の中塗り塗料を自在に生成することができ、セット中塗りシステムで必要とされる中塗り塗料の色替え操作及び塗料配管が不要となり、また廃棄塗料も低減できる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、新たに混合装置を設置しなくても既存の設備をそのまま利用でき、複数の塗料を混合して噴霧することができる塗装装置を提供することができる。また、他の塗料管からの滴り発生の問題がないため塗装品質の高い塗装装置を提供することができる。さらに、塗料変更に際して塗料管を洗浄する必要がなく、塗料の利用効率の高い塗装装置を提供することができる。
【００２５】
これに加えて、本発明によれば、塗料管内に送り込まれた初期の塗料を廃棄する必要がなく、塗料の利用効率を向上させた塗装装置を提供することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、所望の色彩の混合塗料を塗布することができる。
【００２７】
本発明によれば、低隠蔽性の上塗り塗料を用いても、この上塗り塗料の明度に応じた明度の中塗り塗料を自在に生成することができ、セット中塗りシステムで必要とされる中塗り塗料の色替え操作及び塗料配管が不要となり、また廃棄塗料も低減できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は本実施形態の塗装装置を模式的に示す図、図１（ｂ）は塗料管の塗料の状態を説明するための図、図２は塗装装置の全体概要を示す断面図、図３は本例の塗装装置に用いられる定量ポンプの一例を説明する図である。
【００２９】
まず、図１（ａ）及び図２を参照しながら、本実施形態の塗装装置１００を説明する。
図１（ａ）及び図２に示す塗装装置１００は、カラーチェンジバルブユニットＣＣＶが内蔵されたベル型静電塗装ガンであって、カラーチェンジバルブユニットＣＣＶのマニホールド２９の出口にはフィードチューブ１が接続され、このフィードチューブの先端はベルカップ３の内面に臨んでいる。本例のカラーチェンジバルブユニットＣＣＶには、都合８つのカラーチェンジバルブ２１〜２８が設けられ、図示しない塗料供給路を介して所定の塗料が供給される。これらカラーチェンジバルブ２１〜２８のうち、バルブ２１と２２、バルブ２３と２４、バルブ２５と２６およびバルブ２７と２８は、マニホールド２９に対して対向して設けられている。
【００３０】
本例のベルカップ３は、図外の回転駆動装置により１５０００ｒｐｍ以上で回転し、また図外の高圧印加装置により−６０ｋＶ程度の高電圧が印加されることにより、フィードチューブ２９を介して内面に供給された塗料を微粒化しながら帯電させ、逆極性に印加された被塗物に対して電気的吸引力を利用して塗装する。
【００３１】
ちなみに、カラーチェンジバルブユニットＣＣＶのカラーチェンジバルブ２１，２２の供給口からフィードチューブ１の先端、すなわちベルカップ３に臨む先端までの距離は、好ましくは１０ｃｍ〜３０ｃｍ、塗料を案内するフィードチューブ１の太さは、好ましくは直径が２ｍｍ〜５ｍｍである。
【００３２】
カラーチェンジバルブユニットＣＣＶの各カラーチェンジバルブ２１〜２８には、塗料タンクにそれぞれ収容された塗料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…が、定量ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…により供給される。
【００３３】
本例の定量ポンプとしては、例えば、ギアポンプやシリンダポンプを用いることができるが、なかでも図３に示したシリンダとピストンからなる定量ポンプが好ましい。図３に示す定量ポンプ４１は、シリンダ４１ａとピストン４１ｂとからなり、サーボモータ４１ｃによりピストン４１ｂの移動量をコントロールすることで、所定量の塗料をカラーチェンジバルブ２１〜２８へ押し出すものである。特に、本実施形態における塗料の供給は、後述するように、同時に供給される塗料（白色塗料及び黒色塗料）は互いの圧送圧に影響されるため、ギアポンプでは、相手の圧送圧を受けてギヤの間から塗料が漏れてしまうおそれがあるが、シリンダポンプはこのような液漏れが起きないからである。
【００３４】
こうした定量ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…は、各塗料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…それぞれに設けられ、塗料供給制御手段４（いわゆる吐出量制御装置およびカラーチェンジバルブ制御装置）によりそれぞれの定量ポンプが独立して制御されるようになっている。なお、塗料供給制御手段４はカラーチェンジバルブユニットＣＣＶの各カラーチェンジバルブ２１〜２８の開閉制御も司る。
【００３５】
特に本例の塗装装置１００では、カラーチェンジバルブユニットＣＣＶの、カラーチェンジバルブ２１に白色の中塗り塗料を供給し、これに対向するカラーチェンジバルブ２２に黒色の中塗り塗料を供給する。そして、白色塗料と黒色塗料それぞれの吐出量を定量ポンプ４１にて制御することで所望の明度を有するグレー塗料をベルカップ３から被塗物へ吐出する。ただし、本発明の塗装装置はこれに限定されることなく、カラーチェンジバルブ２３と２４、カラーチェンジバルブ２５と２６、カラーチェンジバルブ２７と２８という、互いに対向したカラーチェンジバルブの一方に白色の中塗り塗料を供給し、他方に黒色の中塗り塗料を供給するようにしても以下に説明する同様の作用効果を奏する。
【００３６】
次に動作を説明する。
本例の塗料供給制御手段４は、車両の塗装ライン全体を管理する生産管理システム５と情報の授受を行う。中塗り塗装ブースに搬送されてくる被塗物（ボディ）の特定位置には、車型、車台番号、車両塗色（上塗り塗料、中塗り塗料等に関する情報）、塗装その他の車輌仕様に関する情報が記録された記録媒体が装着され、所定のタイミングで塗装仕様に関する記録内容が生産管理システム５に読み出される。ここで読み出された塗装仕様に関する車両情報は、塗料供給制御手段４に送られ、供給制御手段４は、上塗り塗料の明度に基づき白色塗料の吐出量と黒色塗料の吐出量とを決定する。
【００３７】
ここで、上塗り塗装に対応させた中塗り塗料の明度、それに対応する塗料の選択、混合する比率、噴射するタイミング等の決定は、生産管理システム５に予め記憶させた対応テーブルに基づいて決定してもよいし、塗装装置１００の塗料供給制御手段４に記憶する対応テーブルに基づいて決定してもよい。
【００３８】
塗料供給制御手段４は、この決定に基づいて、定量ポンプ４１による塗料の供給量およびカラーチェンジバルブ２１〜２８による供給タイミングを制御する。上塗り塗料が低隠蔽性塗料である場合には、塗料管１先端から等距離にあり、塗料管１を挟んで対向する位置にある塗料バルブ２１、２２からその上塗り塗料の明度に応じた明度となるように白色塗料と黒色塗料との吐出量比率が制御され、かつ２つのカラーチェンジバルブ２１，２２は同時に開閉されることとなる。
【００３９】
本実施形態では、白色塗料と黒色塗料とを所定比率で混合することで所望の明度を有する中塗り塗料を得る。例えば、白色塗料と黒色塗料との吐出量比率が５：６の場合には、明度Ｎが４の中塗り塗料を得ることができる。同様に、白色塗料と黒色塗料との吐出量比率が２：８の場合には、明度Ｎが６の中塗り塗料を得ることができる。ちなみに、Ｎは塗料の明度を示し、Ｎ＝１がブラック、Ｎ＝３がダークグレー、Ｎ＝５がグレー、Ｎ＝７がライトグレー、Ｎ＝９がホワイトとなる。これらを任意の割合で混合することによって、特定の明度の中塗り塗料を生成することができる。
【００４０】
このようにして、２つの対向するカラーチェンジバルブ２１，２２から白色塗料と黒色塗料とが所定の吐出量比率で同時に供給されると、図１（ｂ）に示されるように、フィードチューブ１の中では、黒色塗料と白色塗料とが２層流となってベルカップ３へ案内されることになる。図示する例では黒色塗料と白色塗料とを等量に混合した場合を示したが、異なる混合率で供給した場合も同様に２層流になることが本発明者により確認されている。２種類の塗色の塗料が混ざり合うことなくこのような２層流の状態でフィードチューブ１内を流れると、ベルカップ３には安定した吐出量比率で２色の塗料が供給されることになる。
【００４１】
ベルカップ３に案内された白色塗料と黒色塗料は、このベルカップ３の回転力により微粒化及び混合され、２色の塗料が同時に被塗物へ噴霧される。本例の塗装装置１００で塗布された塗板の塗装状態を観察すると、ミクロ的には白色の塗料と黒色の塗料とがマーブル状になっているが、塗板から２０ｃｍ以上離れて見るとこれら２色の塗料が混合された色、すなわちグレーに見える。この塗板と、当初から混合した色を塗布した塗板とを比較したが、両者に色の違いは認められなかった。これは、塗料の粒径がμｍのオーダーであり、加えて、ベルカップ３によって微粒化された塗料を同時に噴霧するため、２色の塗料を均一な分布で被塗装物へ塗布するためである。
【００４２】
このように本例の塗装装置１００によれば、新たに混合装置を設置しなくても既存の塗装装置をそのまま利用でき、低隠蔽性の上塗り塗料を用いても、この上塗り塗料の明度に応じた明度の中塗り塗料を自在に生成することができ、セット中塗りシステムで必要とされる中塗り塗料の色替え操作及び塗料配管が不要となり、また廃棄塗料も低減できる。
【００４３】
なお、以上説明した実施例は、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、上記の実施例に開示された各要素および各数値は、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。
【００４４】
たとえば、上述した例では中塗り塗装の塗装装置として用いたが、上塗り塗装にも適用することができる。また、上述した例ではカラーチェンジバルブユニットＣＣＶのカラーチェンジバルブ２３〜２８に供給される塗料については特に言及しなかったが、ここに従来の中塗りグレー塗料を供給しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本実施形態の塗装装置の塗料バルブの配置を説明するための図であり、図１（ｂ）は塗料管の塗料の状態を説明するための図である。
【図２】図２は塗装装置の全体概要を説明するための図である。
【図３】塗料供給ポンプの一例を説明する図である。
【図４】従来の塗装装置の第１の例を説明する図である。
【図５】従来の塗装装置の第２の例を説明する図である。
【符号の説明】
１００・・・塗装装置
１、１’…フィードチューブ（塗料管）
２、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８…塗料バルブ
３、３’…回転霧化式塗装ガン（塗装ガン）
４…塗料供給制御手段、
４１…定量ポンプ（塗料供給ポンプ）
５…白黒塗料混合器、定量調整装置
６、６’…塗料
７…混合装置
【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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