JP5586110B2 - 静電塗装機用の塗料カートリッジの洗浄方法及び塗料バッグ - Google Patents

Description

本発明は、一般的には、静電塗装機に関し、より詳しくは、塗装機本体に脱着可能に取り付けられる塗料カートリッジの洗浄方法及び塗料バッグに関する。

水性塗料、メタリック塗料などの導電性塗料に適した静電塗装機として、塗料カートリッジ式の静電塗装機が知られている。塗料カートリッジ式静電塗装機は、塗装機本体に脱着可能に装着される塗料カートリッジを有し、この塗料カートリッジに収容されている導電性塗料を使って自動車ボディなどの塗装が行われる。塗料カートリッジ式静電塗装機は、高電圧が導電性塗料を通じて外部へリークするのを遮断することができるという利点がある。

外部の塗料源から塗料の供給を受ける伝統的な静電塗装機は、回転霧化頭（いわゆる「ベルカップ」）を備えた回転霧化式塗装機と、スプレー式塗装機とに大別されるが、この両者の方式の塗装機に塗料カートリッジが適用されるのは勿論である。

塗料カートリッジは、塗料カセット又は塗料タンクユニットとも呼ばれているが、大別すると、第１に、ピストンで塗料を押し出すピストン式（特許文献１〜３）と、第２に、塗料バッグに圧力を加えて塗料バッグを押し潰すことで塗料バッグから塗料を押し出す塗料バッグ式（特許文献４〜６）とに分類することができる。

具体的には、特許文献１〜３のピストン式塗料カートリッジは、ピストンで画成される塗料収容室と、ピストンを挟んで、塗料収容室とは反対側の作動液室とを有し、作動液室に作動液（典型的にはシンナーなどの非導電性液体）を供給してピストンを押し下げることで塗料収容室の塗料を塗料カートリッジから押出し、この塗料をフィードチューブを通じてベルカップに供給する。なお、特許文献１〜３の塗料カートリッジは、塗装機本体に挿入可能なフィードチューブを備えていることから、フィードチューブ付き塗料カートリッジと呼ぶこともできる。

特許文献４は、前述したように、塗料収容室を形成する塗料バッグを備えた塗料カートリッジを開示するものであるが、この特許文献４の塗料カートリッジは、塗装機本体に挿入可能なフィードチューブを備えている。したがって、この特許文献４に開示の塗料カートリッジもフィードチューブ付き塗料カートリッジと呼ぶことができる。特許文献４は、塗料バッグを押し潰す方法として、２つのやり方を開示している。その一つは、塗料バッグの周囲に作動液を供給して、この作動液で塗料バッグに直接的に圧力を加えて塗料バッグを押し潰す方法である。他の一つは、塗料バッグに隣接し且つ作動液室を形成する作動液バッグを用意し、この作動液バッグに作動液を供給して作動液バッグを拡張させ、この拡張する作動液バッグで塗料バッグに圧力を加えて塗料バッグを押し潰す方法である。

特許文献５は、塗料バッグ及び作動液バッグを備えた塗料カートリッジにおいて、塗料バッグと作動液バッグとの接触面を互いに連結して、塗料バッグと作動液バッグとの相対的な変位を防止することを提案している。また、この特許文献５は、塗料バッグと作動液バッグとの隙間を第３の液体で満たすことを提案している。

特許文献６は、塗料バッグを備えた塗料カートリッジの外側ケースを透明な硬質プラスチックであるナイロン樹脂で作ることで、内部の様子を観察できるようにした塗料カートリッジを提案している。また、この特許文献６は、塗料バッグも透明な樹脂で構成することを開示している。

なお、作動液を使って塗料を押し出す方法として、特許文献７に記載の膜ポンプが知られている。この特許文献７の膜ポンプは塗料カートリッジに関するものでない。しかし、膜ポンプのケースは、その一端面に開口した塗料ポートと、他端面に開口した作動液ポートとを有し、ケースの内部は、伸縮可能な膜によって塗料収容室と作動液室とに区画されている。作動液ポートを通じて作動液を作動液室に供給することで、塗料収容室に充填された塗料が塗料ポートを通じて流出し、流出した塗料は静電塗装機に供給される。したがって、特許文献７の膜ポンプの原理は塗料カートリッジに適用可能である。

塗装機本体に脱着可能な塗料カートリッジは、これが収容できる塗料の量は有限である。このため、例えば１台の自動車ボディの塗装が終了すると、次の自動車ボディの塗装のために塗料カートリッジの交換が行われる。

特許文献８は、静電塗装機を備えた塗装ロボットの塗料カートリッジの交換に関する技術開示を行っている。具体的には、一台の自動車ボディの塗装が終わると、塗料カートリッジ交換ステーションにおいて、使用済みの塗料カートリッジを塗装機本体から取り外し、次いで、新しい塗料カートリッジを塗装機本体に装着する。つまり、塗料カートリッジの交換である。そして、塗装ロボットが自動車ボディの塗装を行っている最中に、塗料カートリッジ交換ステーションでは、使用済みの塗料カートリッジに塗料を充填する作業が行われ、塗料を充填した塗料カートリッジは再利用のためにストックされる。

空になった塗料カートリッジに塗料を充填して再利用することに関し、ピストン式の塗料カートリッジでは色替えが実際に実施されている。すなわち、ピストン式の塗料カートリッジは、同じ色の塗料を充填することも行われるが、特許文献１、２に詳しく説明されているとおり、塗料カートリッジの内部（塗料収容室）を洗浄して別の色の塗料を充填することも行われる。特許文献１に開示の塗料カートリッジにあっては、この塗料カートリッジの洗浄は、先ず、塗料収容室の最深部よりも少し手前までピストンを押し下げて、塗料カートリッジに収容されている塗料を排出する。ピストンを最深部まで押し下げることなく、その少し手前でピストンを停止するのは、ピストンを塗料収容室の最深部つまり塗料収容室の底壁まで押し下げると、洗浄液を塗料収容室の中に入れても、この塗料収容室の内部で洗浄液が流動できなくなるためである。（特許文献１の明細書の段落[0153]）

この状態つまりピストンを最深部よりも少し手前の位置に位置決めした状態で、塗料収容室の底壁に開口している洗浄液供給ポートを通じて塗料収容室に洗浄液が供給され、この洗浄液は、塗料収容室つまり最深部よりも少し手前の位置に位置決めしたピストンで規定される塗料収容室の内部を流動した後に、フィードチューブを通じて外部に排出される。

特許文献２は、ピストン式塗料カートリッジの洗浄に関して、上記特許文献１の塗料カートリッジの問題点を指摘している。特許文献１は、上述したように、ピストンを最深部よりも少し手前の位置に位置決めして、このピストンで規定される塗料収容室の内部を洗浄することを提案するものであるが、その問題点として、特許文献２は、この特許文献１の方法では、塗料カートリッジの底部の洗浄液供給ポートを通じて塗料収容室に供給される洗浄液の流れが乱流となって、塗料収容室の内部を均等に洗浄できないと指摘している。特許文献２によれば、特に、ピストンの側面と塗料収容室の側壁との間の隙間に入り込んでいる塗料を洗い落とすのが難しく、これを洗い落とすのに時間を要するという問題点を指摘している。そして、特許文献１の問題点を解決するために、特許文献２は、塗料収容室の底壁に、当該底壁の中心部に向けて径方向に延びる溝を形成することを提案している。

JP特開２００２−１１３９６号公報 JP特開２００４−４２０３６号公報 JP特開平０８−２２９４４６号公報 JP特開２００５−８７８１０号公報 JP特開２００５−２９６７５０号公報 JP特開２００６−３４７６０６号公報 JP実開平０４−８７７５９号公報 JP特開２０００−３１７３５４号公報

塗料カートリッジ式静電塗装機は自動車ボディの塗装で実用化されている。そして、自動車ボディの塗装を行うのに、静電塗装機をアームに装着した塗装ロボットが活用されているのは周知のとおりである。ピストン式の塗料カートリッジに関しては、上述したように、塗料カートリッジの内部（塗料収容室）を洗浄することで別の色の塗料を充填する塗料カートリッジの色替えが行われている。

色替えのために塗料カートリッジの塗料収容室を洗浄するときに、特許文献１、２でも明らかにしているが、塗料収容室の底壁から少し離れた位置にピストンが位置固定される。このことは、塗料収容室の洗浄のために、塗料収容室にある程度の量の塗料が残留してしまうのを意図的に許容することを意味し、残留している塗料は洗浄液と共に廃棄処分される。一回の色替えだけに注目すれば、塗料収容室に残留している塗料（廃棄される塗料）の量は僅かであると言うことができるが、大量の自動車ボディを塗装する現場では、廃棄する塗料が膨大な量になることから、１回の色替えで廃棄処分する塗料の量を極限まで少なくする努力が求められる。

塗料カートリッジはピストン式とバッグ式とに大別できることは前述したとおりであるが、ピストン式はバッグ式に比べて機構が複雑であり、また、塗装工程でピストンが円滑に動作するには、ピストン周りのメンテナンスが必要不可欠となる。このことからピストン式塗料カートリッジは、その製造コストがバッグ式に比べて高額であるだけでなく、メンテナンスに多額のコストと労力が必要となるという欠点を有している。

その一方で、バッグ式の塗料カートリッジでは、同じ色の塗料に限定して再利用されている。すなわち、塗料バッグを備えた塗料カートリッジにあっては、塗装機本体から取り外した塗料カートリッジの塗料がＡ色の塗料であったとすると、このＡ色の塗料が塗料カートリッジに充填される。

本発明の目的は、静電塗装機の塗料カートリッジに関し、色替えのために塗料カートリッジの内部を洗浄する際に廃棄する塗料の量を低減することのできる塗料カートリッジの洗浄方法を提供することにある。

本発明の更なる目的は、バッグ式塗料カートリッジを色替えして再利用することができ且つ塗料バッグを洗浄することができ、そして、この洗浄の際に廃棄する塗料の量を低減することのできる塗料カートリッジの洗浄方法及び塗料バッグ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、
静電塗装機の塗装機本体に対して脱着可能な塗料カートリッジであって、塗料を充填した塗料収容室と、作動液を受け入れる作動液室とを有し、該作動液室に作動液を供給して該作動液室の容積を拡大させることによって前記塗料収容室の容積を縮小させて、これにより前記塗料収容室に充填した塗料を前記塗料カートリッジから押し出して前記塗装機本体に塗料を供給する塗料カートリッジの洗浄方法であって、
前記塗料収容室から塗料を取り出した使用済みの塗料カートリッジの前記塗料収容室に洗浄液を供給して、該塗料収容室の容積を拡大させると共に、該塗料収容室の容積拡大に伴って前記作動液室の作動液を前記塗料カートリッジから押し出す作動液押出工程と、
該作動液押出工程に続いて、前記塗料カートリッジの作動液室に作動液を供給して、該作動液室の容積を拡大させると共に、該作動液室の容積拡大に伴って前記塗料収容室の洗浄液を前記塗料カートリッジから押し出す洗浄液排出工程とを有し、
前記塗料カートリッジがバッグ式の塗料カートリッジであり、
前記塗料収容室が、塗料を収容する塗料バッグによって形成されていることを特徴とする塗料カートリッジの洗浄方法を提供することにより達成される。

前記作動液押出工程と、これに続く前記洗浄液排出工程とを一組として、これを一回行うことであってもよいが、実際に実施する段階で、一回の洗浄で十分に浄化できなければ、この工程の組を複数回反復して塗料カートリッジの洗浄を完了するようにしてもよい。

塗料カートリッジは、ピストン式とバッグ式に大別できるのは前述した通りである。また、特許文献７に開示の膜ポンプも塗料カートリッジに適用できるのは前述した通りである。また、バッグ式の塗料カートリッジは、(1)作動液で直接的に塗料バッグを押し潰す形式のカートリッジと、(2)塗料バッグに隣接した作動液バッグに作動液を供給して、この作動液バッグを拡張させることで塗料バッグを押し潰して塗料バッグから塗料を押し出す形式のカートリッジとが知られているが、その両者に本発明を好適に適用することができる。

本発明の洗浄方法において、必要であれば、塗料収容室を形成する塗料バッグを最大限まで押し潰して、塗料バッグ内の塗料を回収した後に、塗料バッグの洗浄を開始するのがよい。

上記の技術的課題は、本発明の第２の観点によれば、
静電塗装機の塗装機本体に対して脱着可能な塗料カートリッジに内蔵され、塗料を収容するための且つプラスチック成形品からなる塗料バッグの外側から作動液によって直接又は間接的に圧力を加えて前記塗料バッグを押し潰すことにより、該塗料バッグの塗料を前記塗料カートリッジから押し出して、前記塗装機本体に塗料を供給する塗料カートリッジのための塗料バッグであって、
拡張及び収縮可能な可撓性のバッグ本体と、
該バッグ本体の上端に形成され、洗浄液の供給を受ける上端口部と、
前記バッグ本体の下端に形成され、洗浄液を排出する下端口部とを有することを特徴とする塗料バッグを提供することにより達成される。

この第２の観点の発明は、バッグ式の塗料カートリッジがピストン式カートリッジに比べて製造コストが安価であり且つメンテナンスも比較的容易である利点に着目して提案するものである。本発明の塗料バッグによれば、上端口部を通じて洗浄液を供給して塗料バッグの内面を洗浄し、この洗浄液を下端口部から排出することで、塗料バッグの内部を浄化することができる。

本発明の塗料バッグのバッグ本体はシームレスな且つ滑らかな内面を有するのが好ましい。また、本発明の塗料バッグは、好ましくは、バッグ本体と前記上端口部及び前記下端口部との間のコーナ部分が滑らかに湾曲した形状に形作られている。

本発明の他の目的及び作用効果は、以下の本発明の好ましい実施の形態の説明から明らかになろう。

塗装ロボットに取り付けた実施例のバッグ式塗料カートリッジを備えた静電塗装機の概略図であり、静電塗装機の塗装工程を示す図である。 図１の塗料カートリッジに収容される塗料バッグの正面図である。 図２のIII−III線に沿ったバッグ本体の横断面図である。 図２のIV−IV線に沿った上端口部の横断面図である。 塗料カートリッジの塗料バッグの下端口部に通じる塗料通路の下端に設けられた一方向弁の詳細図であり、塗装機本体に塗料カートリッジを固定した状態を示す。 図５に対応する図であり、塗装機本体側のプッシュロッド付きアクチュエータによって、塗料カートリッジの塗料通路の下端に設けられた一方向弁を強制開放した状態を示す図である。 塗料カートリッジの密閉空間に通じる作動液供給通路の下端に設けた一方向弁を強制開放するためのプッシュロッド付きアクチュエータの詳細図である。 図７の要部を抽出した要部拡大図であり、塗料カートリッジの作動液供給通路の一方向弁がプッシュロッドによって強制開放することが可能であることを説明するための図である。 塗料カートリッジの塗料を使い切った後に、この塗料カートリッジを装着したままで塗装機本体の塗料供給通路を洗浄する工程を説明するための図である。 塗装機本体の洗浄が完了した後に、塗装機本体から取り外した空の塗料カートリッジを塗料バッグ洗浄ステーションの所定の位置に固定して塗料バッグの内部を洗浄する工程を説明するための図である。 塗料カートリッジを洗浄した後に塗料バッグに塗料を充填する工程を説明するための図である。 塗料カートリッジに供給する作動液が導電性の液体(典型的には水)であるときに、ロボットアームに搭載したボルテージブロック機構の構成を説明するための図である。 塗料カートリッジの洗浄方法の変形例を説明するための図であり、また、塗料バッグの変形例を説明するための図である。 本発明が適用可能な、作動液バッグを備えた塗料カートリッジの洗浄方法を説明するための図である。 本発明が適用可能な、作動液バッグを備えた塗料カートリッジの他の洗浄方法を説明するための図である。 本発明をピストン式の塗料カートリッジの洗浄にも適用可能であることを説明するための図である。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。図１は、塗装ロボットに装着された静電塗装機の概要を説明するための図である。図１において参照符号１は塗装ロボットのアームを示し、ロボットアーム１の先端には、静電塗装機２が取り付けられている。静電塗装機２は、例示的に、塗料霧化手段としてのベルカップ４を備えた回転霧化式塗装機を図示してあるが、スプレー式に対しても本発明を好適に適用することができる。

静電塗装機２は塗料カートリッジ式の塗装機である。具体的には、静電塗装機２は、ロボットアーム１の先端に固定された塗装機本体６と、塗装機本体６の上端面つまりベルカップ４とは反対側の面に搭載される塗料カートリッジ１０とを有する。この塗料カートリッジ１０は塗装機本体６に対して脱着可能である。

塗料カートリッジ１０は、塗料を充填するための塗料収容室を構成する塗料バッグ１２を有する。この塗料バッグ１２に外側から圧力を加えて塗料バッグ１２を押し潰して、この塗料バッグ１２で形成される塗料収容室の容積を強制的に小さくすることで、塗料バッグ１２の塗料を塗装機本体６に供給することができる。

塗料カートリッジ１０は、塗料バッグ１２を収容した密閉空間１４を有し、この密閉空間１４はアウターケース１６によって形成されている。アウターケース１６は、好ましくは、透明又は半透明の硬質の材料で作られるのがよく、典型的には透明又は半透明のプラスチック材料で作られる。

この塗料カートリッジ１０は、塗料バッグ１２に対して作動液で直接的に圧力を加える方式のカートリッジである。このことから塗料バッグ１２の周りは作動液で満たされる。作動液は絶縁性の液体が好適に採用され、典型的には絶縁性シンナーが作動液として使用される。作動液室を構成する密閉空間１４内の作動液にエアが混入するのは望ましくないことから、密閉空間１４内のエアを捕獲するために、密閉空間１４は、その頂部に凸形状のエア溜め１４ａを備えているのが好ましい。

図２は塗料バッグ１２の正面図である。塗料バッグ１２は、上下に開放した筒状の柔軟なプラスチック成形品である。図２を参照して具体的に説明すると、塗料バッグ１２は、上下に延びる筒状のバッグ本体１２ａと、このバッグ本体１２ａの上端から上方に延びる上端口部１２ｂと、バッグ本体１２ａの下端から下方に延びる下端口部１２ｃとを有している。すなわち、塗料バッグ１２は、上端及び下端の口部１２ｂ、１２ｃを通じて上下に開放している。この塗料バッグ１２は、上端口部１２ｂ及び下端口部１２ｃが塗料カートリッジ１０に固定され、密閉空間１４に供給される作動液によってバッグ本体１２ａが横方向に押し潰される。塗料バッグ１２のバッグ本体１２ａは、上端口部１２ｂ及び下端口部１２ｃとの間のコーナ部分が滑らかに湾曲した形状に形作られている。

ところで、現在実施されている塗料バッグは、２枚の薄い柔軟なシートを熱融着させることで作られており、塗料バッグの内面に塗料が付着し易く、また、塗料バッグに残留する塗料の量を極力少なくすることに関して何らの配慮も無かったと言うことができる。このことから分かるように、従来のバッグ式塗料カートリッジにあっては、同じ色の塗料を充填して再利用するという考えに止まっており、塗料バッグの内部を洗浄して再利用するという発想は全く無かった、と言うことができる。

実施例の塗料バッグ１２は、成形型を使って製造した可撓性の合成樹脂材料からなる成形品であり、塗料バッグ１２の内面はシームレス且つ平滑な面で構成されている。この実施例の塗料バッグ１２では、その材料として低分子ポリエチレンが採用されているが、これはブロー成形で薄肉の且つ柔軟なバッグを作るのに好適な材料が低分子ポリエチレンであったという理由による。低分子ポリエチレンは、塗料バッグ１２の内部を洗浄して何回も塗料バッグ１２を再利用する上で必要とされる耐久性を備えた樹脂材料である。

勿論、塗料バッグ１２の材料及び成型方法は、上述した低分子ポリエチレンやブロー成形に限定されない。塗料バッグ１２の内部洗浄及び洗浄時に廃棄する塗料の量を極限まで低減するには、塗料バッグ１２の特性として、（１）少なくともバッグ本体１２ａの適度な柔軟性、（２）撥水性の内面、（３）シームレス且つ平滑な内面を有しているのがよい。したがって、この条件を満たす限り、塗料バッグ１２の成型方法や樹脂材料は任意に選択できる。また、塗料バッグ１２の内面に処理を施すことで、塗料バッグ１２の内面に撥水性やシームレス且つ平滑性を付与するようにしてもよい。例えば、ナイロン樹脂やフッ素樹脂系のＦＥＰは耐薬品性や自己潤滑性に優れた樹脂材料であるが、これらの樹脂を使って塗料バッグ１２を作っても良い。また、例えば、ＦＥＰ材料で塗料バッグ１２の内面をコーティングするようにしてもよい。塗料バッグ１２の内面処理の方法として、コーティング方法、ライニング方法、樹脂蒸着方法を例示的に挙げることができる。また、塗料バッグ１２を適当な樹脂材料の液に浸漬することで、塗料バッグ１２の内面にコーティング層を形成することもできる。

図２の塗料バッグ１２は、前述したように、バッグ本体１２ａが横方向に潰れることで下端口部１２ｃから塗料を押し出す設計になっている。このバッグ本体１２ａの潰れ特性を改善するのに必要であれば、図２、図４に仮想線で示すように、バッグ本体１２ａに、その長手方向に延びる単数又は複数の縦長の畝１２ｄを一体成形してもよい。

塗料収容室を構成する塗料バッグ１２は、少なくともバッグ本体１２ａが透明又は半透明であるのがよい。バッグ本体１２ａが透明又は半透明であると、バッグ本体１２ａの中の塗料の色や塗料の充填量を外部から目視で確認できるという利点がある。また、塗料バッグ１２が損傷して塗料が漏れ出しているのを発見するのが容易になる。この利点は、作動液室（密閉空間１４）を形成するアウターケース１６が透明又は半透明であることが前提となる。

図３は本体１２ａの横断面形状を示し、図４は上端口部１２ｂの横断面形状を示す。上端口部１２ｂは断面円形であり、図示を省略したが下端口部１２ｃも同様に断面円形の形状を有している。これら上端口部１２ｂ及び下端口部１２ｃは塗料カートリッジ１０に固定される。

図１に戻って、塗料カートリッジ１０は、第１〜第４の４つの内部通路２０、２２、２４、２６を有している。第１の内部通路２０は、塗料バッグ１２の下端口部１２ｃに連通した塗料通路である。第２の内部通路２２は、作動液室を構成する密閉空間１４の下端に連通した作動液供給通路である。第３の内部通路２４は、塗料バッグ１２の上端口部１２ｂに連通した洗浄液供給通路である。第４の内部通路２６は、密閉空間１４の上端（エア溜め１４ａ）に連通した作動液排出通路である。

第１〜第４の内部通路２０〜２６は、塗料カートリッジ１０の下面に開口されている。塗料カートリッジ１０の下面は、この塗料カートリッジ１０を塗装機本体６に搭載するときに塗装機本体６に対する接触面を構成している。

第１〜第４の内部通路２０〜２６には、夫々、開閉弁として機能する逆止弁３０、３２、３４、３６が組み付けられている。図１では、第１〜第４の逆止弁３０〜３６が塗料カートリッジ１０の下面から離れた位置に図示してあるが、これは作図上の理由によるものであり、第１〜第４の逆止弁３０、３２、３４、３６は、実際は、塗料カートリッジ１０の下面に隣接して配設されている。開閉弁として機能する第１〜第４の逆止弁３０〜３６は、固定弁座と、バネ付勢された可動弁体とで構成されている。このような逆止弁は従来から周知であるので、その詳細な説明は省略するが、第１内部通路(塗料通路)２０の第１逆止弁３０は特別に設計した逆止弁が採用されている。第１の逆止弁３０は、後に、図５、図６を参照して詳しく説明する。

引き続き図１を参照して塗装機本体６及びロボットアーム１を説明する。塗装機本体６は、その上端面つまりベルカップ４とは反対側の面に凹所４０が形成され、この凹所４０によって塗料カートリッジ１０が受け入れられる。塗料カートリッジ１０が凹所４０に受け入れられると、エアによって動作するロック機構４２によって、塗料カートリッジ１０が塗装機本体６に固定される。

塗装機本体６は、塗料カートリッジ１０から受け取った塗料をベルカップ４に供給する塗料供給通路４４を有し、この塗料供給通路４４にはトリガバルブ４６が介装されている。このトリガバルブ４６は、パイロットエアによって開閉動作する開閉弁で構成されている。図中、参照符号４８はエアモータであり、このエアモータ４８によってベルカップが回転駆動される。

ＪＰ特開平１１−２６２６９９号公報は、特許文献１〜３と同様のピストン式塗料カートリッジを開示し、また、フィードチューブ付きの塗料カートリッジを開示するものである。このＪＰ特開平１１−２６２６９９号公報の図５には、フィードチューブの先端（下端）開口を開閉する弁機構の詳細が図示されている。フィードチューブの先端（下端）の弁機構は、上記のトリガバルブ４６に相当するものであるが、ＪＰ特開平１１−２６２６９９号公報の弁機構は、塗装機本体に内蔵したエアシリンダのピストンロッドがフィードチューブの上流端から挿入され、このフィードチューブの全長に亘ってピストンロッドが延在している。そして、ピストンロッドの先端部（下端部）とフィードチューブの先端部（下端部）とでニードル弁機構が構成されている。このニードル弁機構は、本願発明の実施例に含まれる上記のトリガバルブ４６に対応するものである。

これに対して、本願発明の実施例では、フィードチューブ無しの塗料カートリッジ１０が採用されているため、塗装機本体６の内部の塗料開閉弁として、塗装機本体６の塗料供給通路４４にエア駆動式のトリガバルブ４６を介装するだけの簡単な構成を採用することができる。

塗装機本体６は、塗料カートリッジ１０に作動液を供給する作動液供給通路５０を有し、この塗装機本体内の作動液供給通路５０は、ロボットアーム１のアーム内作動液供給通路５２に通じている。

ロボットアーム１の作動液供給通路５２について説明すると、このアーム内作動液供給通路５２は、作動液源５４から供給される作動液を塗料カートリッジ１０に圧力下で供給するポンプ５６を有し、このポンプ５６はロボットアーム１に搭載されている。ポンプ５６は緻密な流量制御が可能な例えばギアポンプであるのが好ましい。ポンプ５６から圧力下で供給される作動液は、ロボットアーム１又は塗装機本体６に設けられた通路切替えバルブ５８を動作させることにより、塗料カートリッジ１０に供給され、又は、還流通路６０を通じて作動液源５４に戻される。作動液源５４の作動液は絶縁性の液体(典型的には絶縁シンナー)が採用される。変形例として、ポンプ５６をロボットアーム１内に設置するのではなく、塗装ロボットの外部に設置して、塗料カートリッジ１０に対する作動液の供給制御をロボットアーム１又は塗装機本体６に内蔵した通路切替えバルブ５８によって行うようにしてもよい。

ロボットアーム１には、上記のポンプ５６(ギアポンプ)の他に、高電圧発生器６２が内蔵されている。高電圧発生器６２で生成された高電圧はベルカップ４に印加される。勿論、高電圧発生器６２を塗装機本体６に内蔵させてもよい。

図１において、参照符号６４は、作動液（絶縁シンナー）に混入したエアを抜き取るためのエア抜き通路を示し、このエア抜き通路６４は、エアによって駆動される開閉弁６６を介して塗装機本体内作動液供給通路５０に接続されている。開閉弁６６を時々開弁して、塗装機本体内作動液供給通路５０やアーム内作動液供給通路５２の作動液を作動液源５４に戻すことで、塗装機本体内作動液供給通路５０やアーム内作動液供給通路５２内に混入したエアを排出することができる。

注目すべき点として、塗装機本体６は洗浄液供給通路７０を有する。この洗浄液供給通路７０は、その一端が、塗装機本体内の上述した塗料供給通路４４の上流端つまりカートリッジ受け入れ凹所４０に隣接する部位で塗料供給通路４４に接続されている。この塗装機本体内の洗浄液供給通路７０の他端（上流端）は、塗装機本体６の上端部の側面に開口しており、この開口部分に第５の逆止弁７２が配設されている。この第５の逆止弁７２は、従来から周知の固定弁座と、バネ付勢された可動弁体とで構成されている。

第２に注目すべき点として、塗装機本体６は、カートリッジ受け入れ凹所４０に隣接して、２つのプッシュロッド付きアクチュエータ７４、７６を有し、この第１、第２のアクチュエータ７４、７６はエアによって駆動される。第１のアクチュエータ７４のプッシュロッド７４ａ（図６）は、塗料カートリッジ１０の第１の逆止弁３０（塗料通路）に対して作用して第１逆止弁３０を強制開放させる。第２のアクチュエータ７６のプッシュロッド７６ａは、塗料カートリッジ１０の第２の逆止弁３２（作動液供給通路）に対して作用して、第２逆止弁３２を強制開放させる（図８）。

図５、図６は塗料カートリッジ１０の第１逆止弁３０を示している。前述したように、第１逆止弁３０は塗料バッグ１２から出た塗料が通過する第１内部通路２０に介装されている。図５、図６を参照して、塗料カートリッジ１０は、その下端面から下方に突出して位置して上下に変位可能な段付きスリーブ３００を有し、この可動スリーブ３００の下端に、第１逆止弁３０の弁座３０２が形成されている。この弁座３０２に着座する可動弁体３０４は内周バネ３０６によって弁座３０２に着座する方向（下方向）に付勢されている。他方、段付きスリーブ３００は外周バネ３０８によって下方に付勢されている。可動弁体３０４の下端面には、下方に突出する受け部材３１０が形成され、この受け部材３１０は、段付きスリーブ３００から下方に突出している。前述した第１アクチュエータ７４のプッシュロッド７４ａは上記受け部材３１０に当接してこれを押し上げることで、開閉弁として採用した第１逆止弁３０を強制開放させることができる（図６）。

塗装機本体６の凹所４０には、上記段付きスリーブ３００の下端部分つまり小さな直径部分３００ａを受け入れるための第２の凹所４０２が形成されており、この第２の凹所４０２の中心部分に、塗装機側の塗料供給通路４４が開口されている。すなわち、第２の凹所４０２の底面には、その中心部分に上記塗料供給通路４４が開口している。また、この第２の凹所４０２の底面には、塗料供給通路４４の開口の外周にシールリング４０４が配設されている。

図５及び図６は、塗装機本体６の凹所４０に塗料カートリッジ１０を位置決めして、ロック手段４２（図１）によって塗料カートリッジ１０を塗装機本体６に固定した状態を示す。段付きスリーブ３００の下端面と第２凹所４０２の底面との間にシールリング４０４が介在していることに注目されたい。塗料カートリッジ１０の段付きスリーブ３００が外周バネ３０８によって下方に付勢されていることから、塗料カートリッジ１０を塗装機本体６に固定することで、段付きスリーブ３００の下端面はシールリング４０４に押し付けられた状態になる。塗料カートリッジ１０の第１内部通路(塗料通路)２０と、塗装機本体６の塗料供給通路４４との連結部位がシールリング４０４によってシールされていることから、塗料カートリッジ１０から出た塗料が、塗装機本体６のカートリッジ受け入れ凹所４０や第２凹所４０２に回り込んで、これら凹所４０、４０２を汚染してしまうのを防止することができる。

図５は、塗料カートリッジ１０の第１逆止弁３０がストッパ弁の機能を発揮する状態を示し、この図５の状態では、第１逆止弁３０が本来の逆止弁の機能を発揮して塗料カートリッジ１０から塗料が流出するのを阻止する（カートリッジ内塗料通路２０が閉塞）。

他方、図６は、第１逆止弁３０の可動弁体３０４をプッシュロッド７４ａによって強制的に押し上げて、第１逆止弁３０を強制的に開放した状態を示す。プッシュロッド７４ａは、前述したように、第１逆止弁３０に関連して塗装機本体６に設置された第１アクチュエータ７４によって動作する。第１アクチュエータ７４はエアによって駆動される。図６に図示の強制開放状態では、開閉弁として採用した第１逆止弁３０の可動弁体３０４が弁座３０２から離れた状態になることから、塗料バッグ１２の塗料は、その下端開口１２ｃからカートリッジ内塗料通路２０を通って塗料カートリッジ１０から流出することができる（カートリッジ内塗料通路２０が開放）。

上述したように、塗料カートリッジ１０は上下に変位可能なスリーブ３００を有している。このスリーブ３００は、塗料収容室を構成する塗料バッグ１２の塗料が流出する出口部分を構成し、また、塗料カートリッジ１０の下面から下方に突出して配設されている。そして、このスリーブ３００の下端に第１逆止弁３０が設けられている。また、外周バネ３０８によって可動スリーブ３００が下方に向けて付勢されている。他方、塗装機本体６は、スリーブ３００の小径部分３００ａを受け入れる第２凹所４０２を有し、この第２凹所４０２の底面の中心部分に、塗装機本体６の塗料供給通路４４の上端が開口し、この開口の周囲にシールリング４０４が配設されている。

塗料カートリッジ１０を塗装機本体６に組み付けると、バネ付勢された可動スリーブ３００（小径部分３００ａ）の下端面がシールリング４０４に圧接し、これにより、塗料カートリッジ１０の塗料出口を構成するスリーブ３００と、塗装機本体６の塗料供給通路４４との間の塗料移行通路がシールリング４０４によってシールされた状態となる。これにより、塗料カートリッジ１０から出た塗料が第２凹所４０２の壁面などを汚染することを防止することができる。

上記の構成により、塗料カートリッジ１０を装着した状態のままで塗装機本体６の塗料供給通路４４を洗浄することが可能になる。この利点は、実施例のバッグ式塗料カートリッジ１０に限定されず、従来から知られているピストン式の塗料カートリッジや特許文献７に開示の膜ポンプを採用した塗料カートリッジにおいても同様であり、したがって、ピストン式や膜ポンプ式の塗料カートリッジにおいて、特にフィードチューブを省いた構成の塗料カートリッジであれば、上記の構造を採用する利点は大きい。

図７、図８は、塗料カートリッジ１０の第２内部通路（作動液供給通路）２２の第２逆止弁３２を強制開放するために、塗装機本体６に設けられた第２アクチュエータ７６の詳細図である。この第２アクチュエータ７６はエアの出し入れによってプッシュロッド７６ａを進退させ、プッシュロッド７６ａが前進することで第２逆止弁３２の可動弁体３２０を強制的に弁座３２２から離間させることができる（図８）。この点に関しては、前述した第１アクチュエータ７４及び第１逆止弁３０と同様であるが、次の点でプッシュロッド７６ａ付きの第２アクチュエータ７６は特徴的な構造が採用されている。

すなわち、塗装機本体６の第２アクチュエータ７６のプッシュロッド７６ａは、その上端面で第２逆止弁３２の可動弁体３２０を強制的に弁座３２２から離間させる機能を有するだけでなく（図８）、このプッシュロッド７６ａは、塗装機本体６の作動液供給通路５０を開け閉めする開閉弁機構の一部を構成している。

図７を参照して、上記プッシュロッド７６ａは、塗装機本体内の作動液供給通路５０の出口部分（カートリッジ受け入れ凹所４０に臨む作動液出口部分）を構成するスリーブ５００によって包囲され、このスリーブ５００の上端部における内周面には弁座５０２が形成されている。他方、プッシュロッド７６ａは、その上端部に、径方向に膨出した弁体５０４が形成されている。これら弁座５０２及び弁体５０４は塗装機本体６の作動液供給通路５０の出口部分を開け閉めする開閉弁機構５０６を構成している。

開閉弁機構５０６は、図７において、プッシュロッド７６ａが上方に変位すると、当該プッシュロッド７６ａと一体の弁体５０４が弁座５０２から離間して開弁する。上述したように、このプッシュロッド７６ａが上方に変位すると、塗料カートリッジ１０の第２逆止弁３２を強制開放する(図８の矢印)。

プッシュロッド７６ａが下方に変位すると、弁体５０４が弁座５０２に着座して開閉弁機構５０６は閉じ状態になる。勿論、このプッシュロッド７６ａの後退動作によって、塗料カートリッジ１０の第２逆止弁３２は、その本来の逆止弁としての機能を発揮することになるため、この第２逆止弁３２によって塗料カートリッジ１０から作動液が漏出するのを阻止することができる。

プッシュロッド７６ａはその基端部（図７の下端部）に固設されたフランジ７８を有し、このフランジ７８はバネ８０によって下方に付勢されている。したがって、プッシュロッド７６ａは、常時、下方に向けてバネ付勢され、この結果、開閉弁機構５０６はバネ８０によって閉弁方向に付勢されている。

上記の構成により、塗料カートリッジ１０が塗装機本体６に取り付けられる過程、また、塗装機本体６に塗料カートリッジ１０が固定されたとしても、第２アクチュエータ７６を動作させない限り、塗装機本体６から作動液（絶縁シンナー）が漏れ出すことはない。勿論、塗料カートリッジ１０においても、第２逆止弁３２によって密閉空間１４(作動液室)から作動液（絶縁シンナー）が漏出するのが阻止される。

図１に再び戻って、この図１を参照して塗装工程での静電塗装機２の動作を説明する。塗装工程では、第１、第２のアクチュエータ７４、７６が動作してプッシュロッド７４ａ、７６ａが前進し、このプッシュロッド７４ａ、７６ａの前進によって第１、第２の逆止弁３０、３２は強制開放した状態に維持される（カートリッジ内塗料通路２０及びカートリッジ内作動液供給通路２２が共に開放）。

（１）第１逆止弁３０（カートリッジ内塗料通路）は強制開放；
（２）第２逆止弁３２（カートリッジ内作動液供給通路）は強制開放。

ギアポンプ５６をＯＮ/ＯＦＦ制御する、又は、通路切替えバルブ５８を制御することで、塗料カートリッジ１０に供給する作動液（絶縁シンナー）の量を制御することができる。そして、塗料カートリッジ１０に供給する作動液によって塗料バッグ１２に圧力を加えることで、塗料バッグ１２から塗料を制御した状態で流出させることができる。ギアポンプ５６のＯＮ/ＯＦＦや通路切替えバルブ５８の通路切替え動作は、塗装機本体６のトリガバルブ４６の開閉に同期して行われる。これによりベルカップ４に対する塗料の供給開始及び供給停止の制御の精度を高めることができる。

所定の塗装が完了した時点では、塗料収容室を構成する塗料バッグ１２が完全に押し潰された状態にあり、このときに塗料バッグ１２（塗料収容室）の内部容積は最小であり、したがって塗料バッグ１２に残留する塗料の量は、従来のピストン式の塗料カートリッジと対比して極めて少量である。

静電塗装機２の色替えを行うときには、塗料カートリッジ１０を塗装機本体６から取り外して別の色の塗料の塗料カートリッジ１０と交換する前に、塗料カートリッジ１０を装着したままで塗装機本体６の中の塗料供給通路４４及びベルカップ４の洗浄が行われる。

図９は、塗装機本体６の塗料供給通路４４及びベルカップ４の洗浄工程を示す。この洗浄工程では、使用済みの塗料カートリッジ１０を塗装機本体６に装着したままで洗浄が実施される。洗浄工程では、第１、第２のアクチュエータ７４、７６の動作が解除されてプッシュロッド７４ａ、７６ａが後退し、これにより第１、第２の逆止弁３０、３２は本来の逆止弁の機能を発揮してカートリッジ内塗料通路２０及び作動液供給通路２２を閉じる。

塗装機本体６の側面に開口している洗浄液供給通路７０に洗浄ノズル８４が挿入される。この洗浄ノズル８４を洗浄液供給通路７０の入口に挿入すると、この洗浄液供給通路７０の入口に配設されている第５の逆止弁７２が洗浄ノズル８４によって強制開放される。外部通路切替えバルブ８６を動作させることにより洗浄ノズル８４から洗浄液又はエアが洗浄液供給通路７０に圧力下で供給される。この洗浄液又はエアの供給に先立って、塗装機本体内塗料供給通路４４に介装されているトリガバルブ４６は開弁される。また、洗浄ノズル８４からの洗浄液の供給開始と共にベルカップ４が回転駆動される。

塗装機本体内の塗料供給通路４４の洗浄工程での各弁の状態は次の通りである。
（１）第１逆止弁３０（塗料）の強制開放は解除(通常の逆止弁の機能)；
（２）第２逆止弁３２（作動液供給）の強制開放は解除(通常の逆止弁の機能)；
（３）第５逆止弁７２(塗装機本体内の洗浄液)は洗浄ノズル８４によって強制開放；
（４）トリガバルブ４６は開弁；
（５）ベルカップ４は回転。

洗浄ノズル８４から洗浄液又はエアを圧力下で供給すると、この洗浄液又はエアは、塗装機本体６の洗浄液供給通路７０を通って塗装機本体内塗料供給通路４４に流入し、この塗料供給通路４４を通ってベルカップ４から排出される。この洗浄液又はエアの流れによって塗装機本体内の塗料供給通路４４及びベルカップ４が浄化される。典型的には、洗浄ノズル８４から洗浄液とエアとが交互に塗装機本体６に供給される。

洗浄液供給通路７０は、その下流端が、上述したように塗装機本体内塗料供給通路４４の上流端部（上端部）に接続されているため、塗料供給通路４４に流入した洗浄液又はエアは、塗料カートリッジ１０の下端から突出して位置している第１逆止弁３０の先端まで到達して、この第１逆止弁３０の先端部を浄化する。第１逆止弁３０は本来の逆止弁の機能を発揮してカートリッジ内塗料通路２０を閉じているため（図５）、カートリッジ内塗料通路２０と塗装機本体内塗料供給通路４４とは第１逆止弁３０によって切り離された状態にある。したがって、第１逆止弁３０によって洗浄液が塗料バッグ１２の内部に侵入してしまうのを防止することができる。洗浄液は典型的にはシンナーであるが、水に界面活性剤を添加した洗浄水であってもよい。

また、この第１逆止弁３０を組み込んだスリーブ３００と、このスリーブ３００の下端小径部分３００ａを受け入れている第２凹部４０２との間に、スリーブ３００の先端面が圧接するシールリング４０４が介装されているため（図５）、このシールリング４０４で規定される塗料移行通路部分も洗浄液又はエアによって清浄化されるのは勿論であるが、塗料を含む洗浄液によって第２凹部４０２の壁面全体を汚染してしまうのを防止することができる。したがって、上記の洗浄液によって塗装機本体６の塗料供給通路４４だけでなく、塗料カートリッジ１０との接続部分をも清浄化することができる。更に、塗料カートリッジ１０の塗料出口を構成するスリーブ３００の先端部も清浄化することができる。このことは従来に見られない注目すべき利点である。勿論、この利点を奏する構成は、一般論として、バッグ式の塗料カートリッジに限定されず、ピストン式の塗料カートリッジ、膜ポンプ式のカートリッジにも適用可能である。なお、ベルカップ４の洗浄に関して、必要であれば、外部から洗浄液をベルカップ４に散布するようにしてもよい。塗装機本体６の洗浄が完了すると、最後にエアが洗浄ノズル８４から塗装機本体６に供給され、これにより塗装機本体内の塗料供給通路４４及びベルカップ４に付着している洗浄液が除去される。

塗装機本体６の洗浄が完了したら、次に、塗装機本体６に搭載されている塗料カートリッジ１０の交換が行われる。塗装機本体６の洗浄及びシールリング４０４の洗浄が完了しているため、別の色の塗料を充填した塗料カートリッジ１０を塗装機本体６に装着するだけで塗装を再開することができる。

塗装機本体６から取り外した塗料カートリッジ１０は、塗料バッグ１２の洗浄が施される。図１０は塗料バッグ洗浄工程を説明するための図である。使用済みの塗料カートリッジ１０は、バッグ洗浄ステーション８８の所定位置に位置決めされる。この位置決めは塗装機本体６に対する位置決めと同じであり、塗料カートリッジ１０が所定位置に位置決めされるとロック機構９０によって塗料カートリッジ１０が固定される。

バッグ洗浄ステーション８８には、塗料カートリッジ１０の第１〜第４の逆止弁３０、３２、３４、３６に対応した第１〜第４のプッシュロッド付きのアクチュエータ８８０、８８２、８８４、８８６が設置されている。この第１〜第４のプッシュロッド付きアクチュエータ８８０〜８８６は、前述した塗装機本体６の第１、第２のプッシュロッド付きアクチュエータ７４、７６と実質的に同じ機能を発揮するものであることから、その詳しい説明は省略する。

バッグ洗浄ステーション８８に設置された当初の塗料カートリッジ１０の塗料バッグ１２は押し潰された状態にある。塗料収容室を構成する塗料バッグ１２の洗浄は、(i)塗料バッグ１２を拡張させて塗料収容室の容積を拡大する、(ii)塗料バッグ１２を押し潰して塗料収容室の容積を小さくする、という操作を伴いつつ塗料バッグ１２の中に洗浄液、エアを入れ、また、洗浄液、エアの排出が行われる。塗料バッグ１２の「拡張、押し潰し」を一つの組として、これを一回で終わらせてもよいし、複数回反復してもよい。勿論、必要であれば、塗料バッグ１２の洗浄に先立って、塗料バッグ１２を最大限まで押し潰して、塗料バッグ１２の中に残留する塗料を最大限まで回収するのがよい。

塗料バッグの拡張工程での各開閉弁つまり逆止弁３０、３２、３４、３６の状態は次の通りである。
（１）第１逆止弁３０(塗料)の強制開放は解除(通常の逆止弁の機能)；
（２）第２逆止弁３２(作動液供給)の強制開放は解除(通常の逆止弁の機能)；
（３）第３逆止弁３４(洗浄液供給)は強制開放；
（４）第４逆止弁３６(作動液排出)は強制開放。

バッグ洗浄ステーション８８には、図１０に示すようにエア源及び洗浄液源（シンナー又は水）が設置され、このエア源及び洗浄液源からエアや洗浄液が供給される。エアと洗浄液の切替えは通路切替えバルブ８８８によって行われる。この通路切替えバルブ８８８を介してエア、洗浄液が交互に塗料カートリッジ１０の第３内部通路（洗浄液供給通路）２４を通じて塗料バッグ１２に供給される。上述したように、塗料バッグ１２の出口（下端口部１２ｃ）の第１逆止弁３０は通常の逆止弁の機能を発揮して塗料通路２０を閉じた状態にある。塗料カートリッジ１０の第３内部通路（洗浄液供給通路）２４から塗料バッグ１２の上端口部１２ｂを通じて塗料バッグ１２の内部にエア又は塗料を供給することで塗料バッグ１２は拡張する。これに伴い、塗料カートリッジ１０の作動液室を構成する密閉空間１４を満たしている作動液は、エア溜め１４ａに開口している第４内部通路２６(作動液排出通路)を通じて塗料カートリッジ１０から強制的に且つ受動的に押し出される。塗料カートリッジ１０から出た作動液は作動液源に回収される。

塗料バッグ１２の具体的な洗浄方法として、次の例を挙げることができる。
第１工程（塗料バッグの拡張工程）：第３内部通路（洗浄液供給通路）２４を通じて塗料バッグ１２にエアを供給して塗料バッグ１２を拡張させて、塗料バッグ１２の内部容積を略最大値まで拡大させる。これにより、塗料バッグ１２の本体１２ａを皺の無い状態にすることができる。第１逆止弁３０(塗料)は閉じ状態にある。
第２工程（洗浄液供給工程）：洗浄液を塗料バッグ１２に供給して塗料バッグ１２の内面に沿って洗浄液を流して、塗料バッグ１２を洗浄する。第１逆止弁３０(塗料)は閉じ状態にある。
第３工程（塗料バッグの押し潰し工程）：塗料バッグ１２を押し潰して、塗料バッグ１２の内部容積を縮小させて塗料バッグ１２の洗浄液を排出させる。
必要に応じて、第２、第３の工程を繰り返す。

塗料バッグ１２の上記第３工程（押し潰し工程）での各開閉弁（逆止弁３０、３２、３４、３６）の状態は次の通りである。
（１）第１逆止弁３０(塗料)は強制開放；
（２）第２逆止弁３２(作動液供給)は強制開放；
（３）第３逆止弁３４(洗浄液供給)の強制開放は解除（通常の逆止弁の機能）；
（４）第４逆止弁３６(作動液排出)の強制開放は解除（通常の逆止弁の機能）。

バッグ洗浄ステーション８８には、図１０に示すようにギアポンプ８９０が設置されている。上記第３工程（押し潰し工程）では、ギアポンプ８９０によって制御された量の作動液が塗料カートリッジ１０に圧力下で供給される。塗料カートリッジ１０の密閉空間１４（作動液室）に作動液が入ると、この作動液によって塗料バッグ１２が押し潰され、塗料バッグ１２内のエア及び洗浄液が下端口部１２ｃを通じて外部に押し出される。図１０の参照符号８９２は廃液タンクを示し、塗料バッグ１２から出た洗浄液は廃液タンク８９２に収容される。

上述したように、塗料バッグ１２の拡張（塗料バッグ１２の内部容積の拡大）、押し潰し（塗料バッグ１２の内部容積の縮小）を組として、これを１回又は複数回繰り返して塗料バッグ１２の内部が清浄化される。そして最後にエアを塗料バッグ１２の中に入れて塗料バッグ１２の内部に付着している洗浄液を排出することで、塗料バッグ１２の洗浄工程が終わる。塗料バッグ１２の洗浄工程が完了した段階では、塗料バッグ１２は押し潰された状態（塗料バッグ１２の内部容積が最小の状態）にある。

塗料バッグ１２の洗浄が完了した塗料カートリッジ１０は次に塗料バッグ１２に塗料が充填される。図１１は塗料充填工程を説明するための図である。洗浄後の塗料カートリッジ１０は、塗料充填ステーション９２の所定位置に位置決めされる。この位置決めは塗装機本体６やバッグ洗浄ステーション８８と同じであり、塗料カートリッジ１０が所定位置に位置決めされるとロック機構９４によって塗料カートリッジ１０が固定される。

塗料充填ステーション９２には、塗料カートリッジ１０の第１〜第４の逆止弁のうち、作動液供給に関する第２逆止弁３２、洗浄液供給に関する第３逆止弁３４を除く第１、第４の逆止弁３０、３６に対応した第１、第４のプッシュロッド付きのアクチュエータ９２０、９２２が設置されている。この第１、第４のプッシュロッド付きアクチュエータ９２０、９２２は、前述した塗装機本体６の第１、第２のプッシュロッド付きアクチュエータ７４、７６と実質的に同じ機能を発揮するものであることから、その詳しい説明は省略する。

塗料充填工程での各開閉弁つまり逆止弁３０、３６の状態は次の通りである。
（１）第１逆止弁３０(塗料)は強制開放；
（２）第４逆止弁３６(作動液排出)は強制開放。

塗料充填ステーション９２には塗料源の塗料を塗料バッグ１２に圧力下で充填するためにギアポンプ９６が設置されており、このギアポンプ９６を制御することによって所定量の塗料が塗料バッグ１２の下端口部１２ｃを通じて塗料バッグ１２に充填される。このギアポンプ９６の流量制御の代わりに、ポンプから圧力下で塗料バッグ１２に供給する塗料の量を制御するための流量計と、該流量計で計測した塗料の量が所定値に達したら塗料バッグ１２への塗料の供給を停止する流量制御弁との組み合わせを採用してもよい。塗料の充填により塗料バッグ１２は拡張することになるが、密閉空間１４を満たしている作動液は、エア溜め１４ａ及び第４内部通路（作動液排出通路）２６を通じて外部に排出され、この排出された作動液は作動液源に回収される。

勿論、塗料を充填する前に塗料カートリッジ１０の洗浄が完了していることから、塗料カートリッジ１０に充填する塗料の色は任意である。塗料の充填が完了した塗料カートリッジ１０は次の塗装のためにストックされる。

以上、作動液として絶縁性シンナーを採用した場合の実施例を説明したが、水などの導電性液体を作動液として採用するときには、ボルテージブロック機構をロボットアーム１に設置するのがよい。

図１２は、塗料カートリッジ１０から塗料を制御した状態で流出させるための作動液として水を採用したときのボルテージブロック機構の一例を示す。図１２を参照して、ロボットアーム１には、ボルテージブロック機構付き作動液供給ユニット１００が搭載されている。ボルテージブロック機構付き作動液供給ユニット１００は絶縁ケース１０２に収容されている。前述したアーム内作動液供給通路５２は、その一部が絶縁ケース１０２の内部に位置し、このアーム内作動液供給通路５２に作動液タンク１０４（水タンク）が設けられている。

前述したギアポンプ５６は作動液タンク１０４の下流側に配設されている。塗装工程では、ギアポンプ５６が動作して作動液タンク１０４の内部に収容されている水を塗料カートリッジ１０に供給する。これにより塗料カートリッジ１０の塗料バッグ１２が押し潰されて塗料バッグ１２の塗料が流出し、この流出した塗料は塗装機本体６に供給される。

アーム内作動液供給通路５２の上流端には雌コネクタ１０６が取り付けられている。この雌コネクタ１０６は、ボルテージブロック機構１０８の一部を構成するものであり、この雌コネクタ１０６と対をなす雄コネクタ１１０は、エアシリンダ１１２によって進退する。図１２に図示の状態つまり雄コネクタ１１０が雌コネクタ１０６から離脱した状態において、雄コネクタ１１０と雌コネクタ１０６との離間距離Ｘとして、エアによる絶縁空間を形成するのに適した距離(例えばＸ＝250乃至300mm)が設定される。

逆に、雄コネクタ１１０が雌コネクタ１０６に結合されると、作動液タンク（水タンク）１０４は、外部の作動液源１１４に連通している。作動液タンク（水タンク）１０４が所定量よりも少なくなったら作動液源（水源）１１４から補充される。

図１及び図１２を参照して、静電塗装機２に高電圧を印加して塗装を行うときには、図１２に示すように、雌コネクタ１０６と雄コネクタ１１０が互いに離れた状態にある（高電圧ブロック状態）。これにより、静電塗装機２に印加する高電圧が、導電性作動液（水）を通じて外部に漏出するのを防止することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定されず以下の変形例を包含する。
（１）塗料カートリッジ１０に内蔵した第１〜第４の逆止弁３０〜３６はエア駆動式の開閉弁で構成してもよい。
（２）上記の実施例では、塗料バッグ１２は上下の口部１２ｂ、１２ｃを備えているが、上端口部１２ｂを省いて、下端口部１２ｃだけを備えた塗料バッグであってもよい（図１３）。図１３に示す参照符号８９６は通路切替えバルブを示す。図１３において、塗料バッグ１２に通じる塗料カートリッジ内通路や、密閉空間１４（作動液室）に通じる塗料カートリッジ内通路に介装した逆止弁３０〜３６は図示を省略してある。

（３）図１の実施例では、塗料バッグ１２に対して直接的に作動液で加圧する方式が採用されているが、図１４に例示するように、塗料バッグ１２に隣接した作動液バッグ８を備えた塗料カートリッジであってもよい。この作動液バッグ８は作動液室を構成し、この作動液バッグ８に作動液を供給して作動液バッグ８を拡張することで、塗料バッグ１２を押し潰す。

（４）作動液バッグ８が２つの上下の口部８ａ、８ｂを備えて、上端口部８ａから作動液バッグ内の作動液を排出し、他方、作動液を下端口部８ｂから作動液バッグ８に供給して作動液バッグ８を拡張するようにしてもよい（図１４）。

（５）作動液バッグ８が一つの口部８ｂを備えて、この一つの口部８ｂを通じて作動液を作動バッグ８に供給し、また、作動液バッグ８から作動液を排出させるようにしてもよい（図１５）。図１５において、塗料バッグ１２に通じる塗料カートリッジ内通路や作動液バッグ８に通じる塗料カートリッジ内通路に介装した逆止弁は図示を省略してある。

（６）バッグ洗浄ステーション８８に加振源２８を設け、この加振源２８で洗浄中の塗料カートリッジ１０を上下及び／又は左右に振動させるようにしてもよい（図１３）。
（７）バッグ洗浄ステーション８８に回転テーブル８９４を用意し（図１３、図１５）、この回転テーブル８９４に塗料カートリッジ１０を固定して、洗浄中の塗料カートリッジ１０を回転させるようにしてもよい。図中、参照符号Ｏは回転中心軸を示す。この回転は、一方向の回転であってよいが、好ましくは、正方向の回転と逆方向の回転を交互に繰り返すのがよい。

以上、塗料バッグ１２を備えた塗料カートリッジ１０を例示して本発明の実施例を説明したが、本発明の洗浄方法は、ピストン式や膜ピストン式の塗料カートリッジにも適用可能である。図１６を参照して、図示の塗料カートリッジ１３０はピストン１３２を有し、このピストン１３２を挟んで、その上方に作動液室１３４が形成され、ピストン１３２の下方に塗料収容室１３６が形成されている。図１６の(I)は洗浄ステーションにピストン式塗料カートリッジ１３０を位置決めした当初の状態を模式的に示してある。この洗浄ステーションは、上述したバッグ洗浄ステーション８８(図１０)に対応するものである。

先ず、塗料カートリッジ１３０の作動液室１３４に作動液を供給して、ピストン１３２を塗料収容室１３６の最深部まで押し下げて、塗料収容室１３６に残留する塗料を回収する（図１６の工程(II)）。次いで、塗料収容室１３６に洗浄液を供給してピストン１３２を押し上げる（図１６の工程(III)）。次いで、作動液室１３４に作動液を供給してピストン１３２を押し下げて、塗料収容室１３６の洗浄液を排出する（図１６の工程(IV)）。図１６の工程(III)及び工程(IV)でのピストン１３２の上げ下げの程度は任意であり、例えば、ピストン１３２を最上部まで押し上げてもよいし、その途中まででピストン１３２の押し上げを停止し、次の排出工程(図１６の工程(IV))に移行してもよい。ピストン１３２を押し上げながら塗料収容室１３６を洗浄するのに、洗浄液とエアとを交互に塗料収容室１３６に供給してもよい。また、エアによってピストン１３２をある程度の高さまで押し上げて、その後に洗浄液を塗料収容室１３６に供給するようにしてもよい。このように、エアと洗浄液の供給態様の組み合わせは任意であり、実験によって決定すればよい。

上記の工程IIIと工程IVを一組として、これを一回又は複数回反復してもよい。また、図１３を参照して説明したように、洗浄中に塗料カートリッジ１３０を上下、左右、上下及び左右に振動を加えるようにしてもよい。また、図１３及び図１５を参照して説明したように、洗浄中に塗料カートリッジ１３０を回転させるようにしてもよい。なお、図１５において、塗料カートリッジ１３０の作動液室１３４や塗料収容室１３６に通じる塗料カートリッジ内通路には、前述したバッグ式の塗料カートリッジ１０と同様に逆止弁が介装されているが、図１５ではその図示を省略してある。当業者であれば容易に理解できることであるが、ピストン式の塗料カートリッジ１３０においても、図１などで説明した作動液排出通路２６を採用し、作動液室１３４に作動液を供給するカートリッジ内作動液供給通路と、作動液室１３４の作動液を排出するカートリッジ内作動液排出通路とを塗料カートリッジ１３０に形成してもよい。

本発明は静電塗装に適用される。特に、塗装ロボットに好適に適用される。

１ 塗装ロボットのアーム
２ 静電塗装機
４ ベルカップ
６ 塗装機本体
１０ 塗料カートリッジ
１２ 塗料バッグ(塗料収容室)
１２ａ 塗料バッグのバッグ本体
１２ｂ 塗料バッグの上端口部
１２ｃ 塗料バッグの下端口部
１４ 塗料カートリッジの密閉空間（作動液室）
２０ 塗料カートリッジの第１内部通路（塗料通路)
２２ 塗料カートリッジの第２内部通路（作動液供給通路）
２４ 塗料カートリッジの第３内部通路（洗浄液供給通路）
２６ 塗料カートリッジの第４内部通路（作動液排出通路）
８８ バッグ洗浄ステーション
１３０ ピストン式塗料カートリッジ
１３２ カートリッジのピストン
１３４ カートリッジの作動液室
１３６ カートリッジの塗料収容室

Claims (9)

1. 静電塗装機の塗装機本体に対して脱着可能な塗料カートリッジであって、塗料を充填した塗料収容室と、作動液を受け入れる作動液室とを有し、該作動液室に作動液を供給して該作動液室の容積を拡大させることによって前記塗料収容室の容積を縮小させて、これにより前記塗料収容室に充填した塗料を前記塗料カートリッジから押し出して前記塗装機本体に塗料を供給する塗料カートリッジの洗浄方法であって、
   前記塗料収容室から塗料を取り出した使用済みの塗料カートリッジの前記塗料収容室に洗浄液を供給して、該塗料収容室の容積を拡大させると共に、該塗料収容室の容積拡大に伴って前記作動液室の作動液を前記塗料カートリッジから押し出す作動液押出工程と、
   該作動液押出工程に続いて、前記塗料カートリッジの作動液室に作動液を供給して、該作動液室の容積を拡大させると共に、該作動液室の容積拡大に伴って前記塗料収容室の洗浄液を前記塗料カートリッジから押し出す洗浄液排出工程とを有し、
   前記塗料カートリッジがバッグ式の塗料カートリッジであり、
   前記塗料収容室が、塗料を収容する塗料バッグによって形成されていることを特徴とする塗料カートリッジの洗浄方法。
2. 前記作動液押出工程と、これに続く前記洗浄液排出工程を一組として、これを複数回反復する、請求項１に記載の塗料カートリッジの洗浄方法。
3. 前記作動液室が、作動液の供給を受けて拡張する作動液バッグによって形成されている、請求項１又は２に記載の塗料カートリッジの洗浄方法。
4. 前記作動液室が、前記塗料カートリッジの前記塗料バッグを収容した密閉空間で構成されている、請求項１又は２に記載の塗料カートリッジの洗浄方法。
5. 前記塗料バッグがプラスチック成形品であり、
   該塗料バッグがシームレスな内面且つ滑らかな内面を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の塗料カートリッジの洗浄方法。
6. 前記塗料バッグが、
   拡張及び収縮可能な可撓性のバッグ本体と、
   該バッグ本体の上端に形成され、洗浄液の供給を受ける上端口部と、
   前記バッグ本体の下端に形成され、洗浄液を排出する下端口部とを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の塗料カートリッジの洗浄方法。
7. 静電塗装機の塗装機本体に対して脱着可能な塗料カートリッジに内蔵され、塗料を収容するための且つプラスチック成形品からなる塗料バッグの外側から作動液によって直接又は間接的に圧力を加えて前記塗料バッグを押し潰すことにより、該塗料バッグの塗料を前記塗料カートリッジから押し出して、前記塗装機本体に塗料を供給する前記塗料カートリッジのための塗料バッグであって、
   拡張及び収縮可能な可撓性のバッグ本体と、
   該バッグ本体の上端に形成され、洗浄液の供給を受ける上端口部と、
   前記バッグ本体の下端に形成され、洗浄液を排出する下端口部とを有することを特徴とする塗料カートリッジ用の塗料バッグ。
8. 前記バッグ本体がシームレスな且つ滑らかな内面を有する、請求項７に記載の塗料カートリッジ用の塗料バッグ。
9. 前記バッグ本体と前記上端口部及び前記下端口部との間のコーナ部分が滑らかに湾曲した形状に形作られている、請求項８に記載の塗料カートリッジ用の塗料バッグ。

Images