JP2007021452A - 塗装機及びこれに組み込まれる塗料カートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 塗装機が塗装を停止しているときに、塗料カートリッジを備えた塗装機から塗料漏れを防止する。
【解決手段】 塗料カートリッジ７には、可撓性の塗料バッグ１４に連通した第１塗料通路１５が形成され、この第１塗料通路１５はカートリッジ本体１０及びフィードチューブ１１を貫通して延びている。第１塗料通路１５は第１弁室１６を有し、この第１弁室１６には、第１球弁１７と、第１球弁１７よりも塗料バッグ１４側に配設された第１固定弁座１８と、第１球弁１７よりもフィードチューブ１１側に配設されて第１球弁１７を第１固定弁座１８に着座する方向に付勢する第１スプリング１９とが設けられ、第１弁室１６の第１球弁１７は、塗料バッグ１４からフィードチューブ１１への圧送される塗料の流れを許容し、この逆の流れを禁止する機械的な一方向弁として機能するように設定されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は塗装機及びこれに組み込まれる塗料カートリッジに関するものである。

自動車の生産過程に自動車ボディの塗装工程が含まれ、この塗装では塗装ロボットが用いられている。塗装ロボットは、そのアーム先端に静電塗装機を有し、自動車ボディの塗装すべき色が変わる毎に塗装機の色替えが行われる。この色替え作業は、塗装機の塗料経路や塗装機の先端部などを洗浄する作業を伴い、この色替えに伴って廃棄される塗料の量は少なくない。

特許文献１は、色替えに伴って廃棄される塗料の量を低減することを目的として、塗料カートリッジを脱着可能に取り付けた静電塗装機を開示している。この特許文献１に開示の塗料カートリッジを説明すると、カートリッジ本体の中に、可動隔壁によって画成された２つの部屋つまり塗料収容室と押し出し液体収容室とを有し、押し出し液体収容室に絶縁性液体などの作動液体（押し出し液体）を供給して可動隔壁を移動させることにより塗料収容室に格納されている塗料を塗料収容室から吐出させる構成が採用されている。

塗料カートリッジは、また、カートリッジ本体から突出したフィードチューブを有し、このフィードチューブは塗料収容室に連通している。塗料カートリッジを塗装機に装着すると、塗料カートリッジ本体から延出するフィードチューブは塗装機の内部に挿入され、フィードチューブの先端は、塗装機の先端に位置するベルカップ（回転霧化頭）の中心部の近傍に配置される。これにより、カートリッジ本体の塗料収容室から吐出された塗料はフィードチューブを通じてベルカップの中心部まで定量供給され、ベルカップに供給された塗料は、回転するベルカップによって霧化される。

ベルカップに供給する塗料は、カートリッジ本体の押し出し液体収容室に供給する作動液体（押し出し液体）の供給を定量制御することにより行われる。カートリッジ本体の内部に形成された押し出しシンナー通路の入り口端にはバネ付勢された一方向弁が設置され、この一方向弁はカートリッジ本体から外方に突出するピン部を備えている。塗料カートリッジを塗装機に装着すると、塗装機側の部材によってピン部が押された状態となってバネ力に抗して一方向弁が開弁した状態となり、塗装機側からカートリッジ本体の押し出し液体通路に絶縁液体（押し出し液体）が定量供給される。塗料カートリッジを塗装機から取り外すと、一方向弁はバネ力によって閉弁状態となる。

塗料カートリッジからベルカップへの塗料供給は、パイロットエアによって制御される弁体によってオン／オフされる。この点について説明すると、塗料カートリッジはフィードチューブの内部に挿入された長尺の可動の弁体を有し、他方、フィードチューブの先端部には固定弁座が形成させている。長尺の可動弁体の先端部が固定弁座に着座することによりフィードチューブからベルカップへの塗料の供給が遮断され、可動弁体の先端が弁座から離れるとフィードチューブからベルカップに塗料が供給される。フィードチューブの基端部つまりカートリッジ本体の先端部分には、可動弁体を制御するための弁駆動制御室が設けられ、弁駆動制御室にはバネ付勢されたピストンが収容されている。このピストンには長尺の可動弁体の基端が連結され、ピストンを付勢するバネのバネ力により、長尺の可動弁体は常時閉弁方向に付勢されている。バネ付勢されているピストンは、長尺の可動弁体が連結されている側の部屋にパイロットエアが供給され、パイロットエアを供給することによりピストンはバネ力に抗して移動し、これにより長尺の可動弁体は開弁方向に変位してフィードチューブからベルカップに塗料が供給される。他方、パイロットエアの供給を遮断すると、ピストンはバネ力によって変位し、これにより長尺の可動弁体は閉弁方向に変位してフィードチューブからベルカップへの塗料の供給が遮断される。
特開平１１−２６２６９９号公報

特許文献１に記載の塗料カートリッジは実用化されている。この実用化された塗料カートリッジは、塗装停止時にフィードチューブから塗料が漏れ出すという欠点を有し、このこともあって塗装機内部やベルカップ回りを汚染するという問題を有していた。この問題は、長尺の可動弁体と固定弁座との組み合わせでベルカップに対する塗料の供給をオン／オフすることから、閉弁時に可動弁体が固定弁座にしっかりと着座している必要があるところ、ピストンを介して長尺の可動弁体の基端を閉弁方向にバネ付勢することによって閉弁させる構成が採用されているため、バネ力の強いバネを配置すれば閉弁の確実性を確保することができる。しかし、バネ力を強めた場合には、長尺の可動弁体を開弁させるのにパイロットエアを使っているため、可動弁体を開弁動作させる応答性に遅れが出る可能性が大きくなるという問題を有している。また、このようなバルブ構造を採用することは構造が複雑なため高価になるという欠点がある。

本発明の目的は、塗装機が塗装を停止しているときに、塗料カートリッジを備えた塗装機から安価な構造で塗料漏れを防止することのできる塗装機及びこれに組み込まれる塗料カートリッジを提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明の第１の観点によれば、
可動隔壁を挟んで画成された、押し出し液体を受け入れる第１室及び塗料を収容した第２室の二つの部屋と、前記第２室内の塗料を前記塗装機に供給するフィードチューブとを有し、前記第１室に押し出し液体を供給することで第２室の塗料をフィードチューブを通じて塗装機に供給することができる、塗装機に脱着可能な塗料カートリッジであって、
前記第２室から前記フィードチューブを通って前記塗装機に塗料を供給する第１塗料通路に設けられ、該第１塗料通路に、前記第２室から前記フィードチューブに向かう塗料からの圧力を受けて該塗料の流れを許容し、逆方向の塗料の流れを禁止する第１の一方向弁が設けられ、該第１の一方向弁が第１バネによって閉弁方向に付勢されていることを特徴とする塗装機用の塗料カートリッジを提供することにより達成される。

すなわち、本発明の塗料カートリッジによれば、塗料カートリッジから塗装機に塗料を供給する第１塗料通路にバネ付勢された第１の一方向弁を設け、この第１の一方向弁が、第２の室からの圧送される塗料によって開弁するようにしてあるため、塗料カートリッジの第１の室に押し出し液体を供給することで、塗料カートリッジのフィードチューブを通じて塗装機に塗料を供給することができ、また、第１の室に対する非圧縮性流体の供給を停止することで第１の一方向弁は第１バネのバネ力によって直ちに閉弁することになる。したがって、塗装を停止しているときに、塗装機から塗料が漏れ出すのを防止することができる。

本発明の好ましい実施の形態では、前記第１の一方向弁が、前記塗料を収容した第２室側に位置する第１固定弁座と、前記フィードチューブ側に位置する第１球弁とを有し、該第１球弁が前記第１バネによって前記第１固定弁座に着座する方向に付勢されている。これによれば、一方向弁の簡単な機械的な構成でありながら塗料の漏れ出しを的確に防止することができる。

本発明の好ましい実施の形態では、また、前記第１の一方向弁をバイパスする第２の塗料通路を更に有し、該第２の塗料通路に、前記フィードチューブから前記第２室に向かう塗料からの圧力を受けて該塗料の流れを許容し、逆方向の塗料の流れを禁止する第２の一方向弁を有し、該第２の一方向弁が第２バネによって閉弁方向に付勢されている。この実施の形態によれば、塗料カートリッジの第２の室の塗料が無くなったときには、フィードチューブの先端から塗料を充填することで塗料カートリッジの第２の室に塗料を充填することができ、塗料カートリッジを再利用することができる。

上記の技術的課題は、本発明の第２の観点によれば、
塗料を収容した塗料カートリッジが脱着可能に装着される塗装機であって、
前記塗料カートリッジが、可動隔壁を挟んで画成された、押し出し液体を受け入れる第１室及び塗料を収容した第２室の二つの部屋と、前記第２室内の塗料を前記塗装機に供給するフィードチューブとを有し、
前記塗装機が、前記塗料カートリッジが装着されたときに、該塗料カートリッジのフィードチューブが挿入されるフィードチューブ挿入孔と、前記押し出し液体を前記塗料カートリッジの前記第１室に供給するための押し出し液体供給通路とを有し、
前記塗料カートリッジには、前記第２室から前記フィードチューブを通って前記塗装機に塗料を供給する第１塗料通路に設けられ、該第１塗料通路に、前記第２室から前記フィードチューブに向かう塗料の流れを許容し、逆方向の塗料の流れを禁止する第１の一方向弁が設けられ、該第１の一方向弁が第１バネによって閉弁方向に付勢されていることを特徴とする塗装機を提供することにより達成される。

以下に、添付の図面に基づいて、塗装ロボットに装着した静電塗装機に本発明を適用した具体例を説明する。

図１において、塗装ロボットのアーム１の先端部分には静電塗装機２が脱着可能に取り付けられている。静電塗装機２は、バレル本体２ａの先端部分にベルカップつまり回転霧化頭３を有し、このベルカップ３はエアモータ４の回転軸４ａの先端部分に連結されている。エアモータ４の回転軸４ａには、バレル本体２ａと直交する枝バレル２ｂに内蔵された高電圧発生器５から内部高電圧ケーブル６を介して高電圧が供給され、この高電圧は回転軸４ａを介してベルカップ３に印加される。

静電塗装機２のバレル本体２ａには、その後端部分に、塗料カートリッジ７を受け入れる凹所８が形成され、この凹所８は、エアモータ４を貫通して延びる中心軸孔９に連通している。

図２塗料カートリッジ７の縦断面図であり、図３は図２と同様に塗料カートリッジ７の縦断面図であるが、図２と断面した面が異なっており、図２から９０度回転した面を切断した断面を示している。この図２、図３を参照して、塗料カートリッジ７は、カートリッジ本体１０と、カートリッジ本体１０の一端面の中心から真っ直ぐに延びるフィードチューブ１１とを有している。

カートリッジ本体１０には、後端のキャップ１２を螺着することにより密閉される空所１３を有し、空所１３には変形自在な塗料バッグ１４が収容され、この塗料バッグ１４は、空所１３の深部つまりカートリッジ本体１０の先端部分に脱着可能に連結されている。塗料バッグ１４は、その変位自在な壁１４ａが可撓性の材料で作られており、この可撓性の壁１４ａは、特許文献１の可動隔壁と実質的に同一の機能を発揮する。特に図３を参照して、塗料カートリッジ７には、塗料バッグ１４に連通した第１塗料通路１５が形成され、この第１塗料通路１５はカートリッジ本体１０及びフィードチューブ１１を貫通して延びている。

図２〜図４を参照して、第１塗料通路１５は第１弁室１６を有し、この第１弁室１６はカートリッジ本体１０の先端部に形成されている。第１弁室１６には、第１球弁１７と、第１球弁１７よりも塗料バッグ１４側に配設された第１固定弁座１８と、第１球弁１７よりもフィードチューブ１１側に配設されて第１球弁１７を第１固定弁座１８に着座する方向に付勢する第１スプリング１９とが設けられている。すなわち、第１弁室１６の第１球弁１７は、塗料バッグ１４からフィードチューブ１１への圧送される塗料の流れを許容し、この逆の流れを禁止する機械的な一方向弁として機能するように設定されている。

図３、図４の参照符号２０は第２塗料通路であり、第２塗料通路２０は、カートリッジ本体１０の先端部に形成された上記第１弁室１６に隣接して配置され、この第２塗料通路２０は第１塗料通路１５の第１弁室１６をバイパスする通路構成を備えている。すなわち、上記第１弁室１６を含む第１塗料通路１５のうち、第１弁室１６よりも塗料バッグ１４側の通路１５Ａに上記第２塗料通路２０の一端が連通されている。他方、上記第１弁室１６を含む第１塗料通路１５のうち、第１弁室１６よりもフィードチューブ１１側の通路１５Ｂに上記第２塗料通路２０の他端が連通されている。

上記第１塗料通路１５の第１弁室１６をバイパスする第２塗料通路２０には第２弁室２１が介設されている。第２弁室２１には、第２球弁２２と、第２球弁２２よりもフィードチューブ１１側に配設された第２固定弁座２３と、第２球弁２２よりも塗料バッグ１４側に配設されて第２球弁２２を第２固定弁座２３に着座する方向に付勢する第２スプリング２４とが設けられている。すなわち、第２弁室２１の第２球弁２２は、上述した第１弁室１６の第１球弁１７とは逆に、フィードチューブ１１から塗料バッグ１４へ圧送される塗料の流れを許容し、この逆の流れを禁止する機械的な一方向弁として機能するように設定されている。

図２に戻って、塗料カートリッジ７は、塗料バッグ１４を収容した上記空所１３に連通した第３通路３０を有し、この第３通路３０はカートリッジ本体１０の一端面の開口し、この開口端にバルブ機構３１が取り付けられている。バルブ機構３１は、カートリッジ本体１０の一端面から外方に突出したピン部３２ａを備えた一方向弁３２を有し、この一方向弁３２は、バネ３３によってピン部３２ａが外方に突出する方向に且つ図示しないシール部材と密着する方向に付勢されている。バネ３３の付勢力に抗してピン部３２ａを押すと一方向弁３２が開弁する。他方、ピン部３２ａを解放すると、一方向弁３２はバネ力によって図外のシール部材と密着した状態となり閉弁状態となる。

図２、図３に図示の塗料カートリッジ７は、塗料バッグ１４の中に所定の液体塗料を充填した状態で静電塗装機２に装着される。塗料カートリッジ７を静電塗装機２に装着した状態では、図１から分かるように、塗料カートリッジ７のフィードチューブ１１が塗装機２のフィードチューブ挿入孔つまり中心軸孔９に挿入された状態となり、フィードチューブ１１の先端がベルカップ３の中心部分に配置された状態となる。塗料カートリッジ７を静電塗装機２に装着した状態では、また、塗料カートリッジ７内の第３通路３０を開閉するバルブ機構３１のピン部３２ａが押し付けられた状態となり、一方向弁３２は開弁状態となり、塗料カートリッジ７内の第３通路３０は静電塗装機２の内部に形成された非圧縮流体（典型的には絶縁性の押し出し液体）供給通路３５に連通した状態となる。

図１を引き続いて参照して、静電塗装機２の内部の押し出し液体供給通路３５は、押し出し液体用バルブ機構３６によって開閉され、この押し出し液体用バルブ機構３６はエア通路３７を通じて供給されるパイロットエアによって制御される。

塗料カートリッジ７のフィードチューブ１１から塗料を定量的に吐出させて静電塗装を行うときには、従来と同様に押し出し液体供給通路３５を通じて押し出し液体を塗料カートリッジ７に定量供給することにより塗料バッグ１４に圧力を加えることにより行われる。すなわち、塗料カートリッジ７の空所１３に押し出し液体が供給されると、塗料バッグ１４は、その回りの押し出し液体によって押し潰された状態となり、これにより塗料バッグ１４内の塗料は第１塗料通路１５に圧送され、これにより第１弁室１６の第１球弁１７がバネ力に抗して開弁してフィードチューブ１１を通じて、回転するベルカップ３の中心部に供給され、そしてベルカップ３によって霧化される。

そして、塗装を停止するときには、塗料カートリッジ７への押し出し液体の供給を停止する。これにより塗料バッグ１４を押し潰す力が消失するため、塗料バッグ１４内の塗料を第１塗料通路１５に押し出す力が低下し、したがって、第１弁室１６の第１球弁１７は第１スプリング１９のバネ力によって直ちに閉弁状態となる。したがって、フィードチューブ１１への塗料の供給は機械的に直ちに停止状態となるため、フィードチューブ１１の先端から塗料が漏れ出すのを防止することができる。

静電塗装機２から回収した塗料カートリッジ７は、これに内蔵されている塗料バッグ１４に塗料を再充填することにより再利用される。塗料カートリッジ７への塗料の充填は、フィードチューブ１１から塗料バッグ１４に向けて塗料を圧送することにより行われる。すなわち、フィードチューブ１１から塗料を圧送すると、塗料カートリッジ７の第１弁室１６の第１球弁１７は閉弁状態が維持されるが、第２弁室２１の第２球弁２２は、フィードチューブ１１から圧送されてくる塗料によって第２スプリング２４のバネ力に抗して第２固定弁座２３から離れる方向に変位して開弁する。これにより、フィードチューブ１１を通じて供給される塗料は、第２塗料通路２０を通じて塗料バッグ１４に充填される。フィードチューブ１１を通じた塗料の再充填が終わると、第２球弁２２は第２スプリング２４のバネ力によって閉弁状態に復帰する。なお、この塗料の充填を行うステーションには、カートリッジ本体１０から突出したピン部３２ａを押し下げる部材（図示せず）を備え、塗料カートリッジ７が塗料充填ステーションに設置されるとピン部材３２ａが押されて一方向弁３２が開弁し、これにより塗料カートリッジ７の空所１３内の押し出し液体は第３通路を通じて外部に排出可能な状態になる。

上記実施例では、変形可能な塗料バッグ１４を塗料カートリッジ７に内蔵したが、特許文献１に開示のように、塗料カートリッジ７の内部に、可動隔壁によって画成された２つの部屋つまり塗料収容室と押し出し液体収容室とを設け、押し出し液体によって可動隔壁を変位させることにより塗料カートリッジ７からフィードチューブ１１を通じて塗料を吐出させるようにしてもよい。また、適用例として回転霧化式の静電塗装機２を例示したが、スプレー式の塗装機に対しても好適に適用することができる。

本発明によれば、塗料カートリッジ７の塗料バッグ１４のような塗料収容室からフィードチューブ１１を通じて塗料を吐出する塗料通路１５にバネ付勢された第１球弁１７のような機械的な一方向弁を設けた構成を採用してあるため、塗料バッグ１４を加圧する押し出し液体のような非圧縮性流体の供給を停止すると、これにより直ちに第１球弁１７がバネ力によって閉弁状態となるため、塗装作業を停止した後に塗装機２から塗料が漏れ出すのを防止することができる。

また、塗料カートリッジ７に内蔵した塗料バッグ１４をフィードチューブ１１から吐出させる塗料通路１５の第１弁室１６をバイパスする第２塗料通路２０を設け、この第２塗料通路２０に介設した第２弁室２１にフィードチューブ１１側から塗料バッグ１４側に向けて塗料の流れを許容するバネ付勢された一方向弁（第２球弁２２）を設けたことから、フィードチューブ１１の先端を通じて塗料バッグ１４に塗料を充填することができる。

実施例を適用した回転霧化式静電塗装機の概要を示す部分断面図である。 図１の静電塗装機に適用される塗料カートリッジの縦断面図である。 図２と同様に図１の静電塗装機に適用される塗料カートリッジの縦断面図であり、図２とは切断面が異なる図である。 図３の要部拡大部分断面図である。

符号の説明

１ 塗装ロボットのアーム
２ 静電塗装機
３ 回転霧化頭（ベルカップ）
７ 塗料カートリッジ
８ 塗料カートリッジを受け入れる凹所
９ 塗料カートリッジのフィードチューブを受け入れるために塗装機に形成された中心軸孔（フィードチューブ挿入孔）
１０ 塗料カートリッジのカートリッジ本体
１１ 塗料カートリッジのフィードチューブ
１３ 塗料バッグを収容する空所
１４ 塗料バッグ
１５ 塗料カートリッジの塗料通路
１５Ａ 塗料通路の塗料バッグ側通路
１５Ｂ 塗料通路のフィードチューブ側通路
１６ 第１弁室
１７ 第１球弁
１８ 第１固定弁座
１９ 第１スプリング
２０ 第１弁室をバイパスする第２塗料通路
２１ 第２弁室
２２ 第２球弁
２３ 第２固定弁座
２４ 第２スプリング
３０ 第３通路（押し出し液）
３１ 第３通路のバルブ機構
３２ 第３通路のバルブ機構に含まれる一方向弁
３２ａ 一方向弁のピン部
３３ 一方向弁を閉弁方向に付勢するバネ

Claims (5)

1. 可動隔壁を挟んで画成された、押し出し液体を受け入れる第１室及び塗料を収容した第２室の二つの部屋と、前記第２室内の塗料を前記塗装機に供給するフィードチューブとを有し、前記第１室に押し出し液体を供給することで第２室の塗料をフィードチューブを通じて塗装機に供給することができる、塗装機に脱着可能な塗料カートリッジであって、
   前記第２室から前記フィードチューブを通って前記塗装機に塗料を供給する第１塗料通路に設けられ、該第１塗料通路に、前記第２室から前記フィードチューブに向かう塗料の流れを許容し、逆方向の塗料の流れを禁止する第１の一方向弁が設けられ、該第１の一方向弁が第１バネによって閉弁方向に付勢されていることを特徴とする塗装機用の塗料カートリッジ。
2. 前記第１の一方向弁が、前記塗料を収容した第２室側に位置する第１固定弁座と、前記フィードチューブ側に位置する第１球弁とを有し、該第１球弁が前記第１バネによって前記第１固定弁座に着座する方向に付勢されている、請求項１に記載の塗装機用の塗料カートリッジ。
3. 前記第１の一方向弁をバイパスする第２の塗料通路を更に有し、
   該第２の塗料通路に、前記フィードチューブから前記第２室に向かう塗料からの圧力を受けて該塗料の流れを許容し、逆方向の塗料の流れを禁止する第２の一方向弁が設けられ、該第２の一方向弁が第２バネによって閉弁方向に付勢されている、請求項１又は２に記載の塗装機用の塗料カートリッジ。
4. 前記第２の一方向弁が、前記フィードチューブ側に位置する第２固定弁座と、前記第２室側に位置する第２球弁とを有し、該第２球弁が前記第２バネによって前記第２固定弁座に着座する方向に付勢されている、請求項３に記載の塗装機用の塗料カートリッジ。
5. 塗料を収容した塗料カートリッジが脱着可能に装着される塗装機であって、
   前記塗料カートリッジが、可動隔壁を挟んで画成された、押し出し液体を受け入れる第１室及び塗料を収容した第２室の二つの部屋と、前記第２室内の塗料を前記塗装機に供給するフィードチューブとを有し、
   前記塗装機が、前記塗料カートリッジが装着されたときに、該塗料カートリッジのフィードチューブが挿入されるフィードチューブ挿入孔と、前記押し出し液体を前記塗料カートリッジの前記第１室に供給するための押し出し液体供給通路とを有し、
   前記塗料カートリッジには、前記第２室から前記フィードチューブを通って前記塗装機に塗料を供給する第１塗料通路に設けられ、該第１塗料通路に、前記第２室から前記フィードチューブに向かう塗料の流れを許容し、逆方向の塗料の流れを禁止する第１の一方向弁が設けられ、該第１の一方向弁が第１バネによって閉弁方向に付勢されていることを特徴とする塗装機。

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