JP6261082B2 - 静電塗装ガン、静電塗装ガンの充電装置、及び静電塗装装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電塗装ガン、静電塗装ガンの充電装置、及び静電塗装装置に関するものである。

特許文献１には、防爆域においてリモートタイプの電源から静電塗装ガンの高電圧発生器に給電する技術が開示されている。この電源は、防爆ハウジング内に収容した発電機をエアタービンにより駆動するようになっており、発電機で発電された電力が、給電ケーブルを介して高電圧発生器に供給されるようになっている。

特開平１０−１６５８４９号公報

静電塗装ガンには、給電ケーブルだけでなく、塗料を供給するためのホースとエアを供給するためのホースも繋がっている。そのため、静電塗装ガンを取り回す際に、これらのケーブルやホースが邪魔になり、塗装作業時の操作性低下を招く虞がある。この対策としては、静電塗装ガンに電池を取り付け、この電池を電源として高電圧発生器に給電する方法が考えられる。この方法によれば、給電用のケーブルを接続せずに済むので、その分、静電塗装ガンを取り回し易くなる。しかし、塗装ブースは防爆域であるため、消耗した電池を交換する際には、静電塗装ガンを非防爆域まで移動させなければならず、作業性が良くない。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電池等の蓄電部材の消耗対策を防爆域内で行えるようにすることを目的とする。

第１の発明である静電塗装ガンは、
塗料を吐出するノズルと、
塗料に静電気を印加する高電圧発生器と、
充電可能であり、前記高電圧発生器に電力を供給する蓄電部材と、
前記蓄電部材に接続された受電器とを備えて構成され、
加圧エアによって発電する発電機と、前記発電機で発電した電力を無接点で前記受電器に送電する送電器とを備えて構成される非接触送電装置により、前記蓄電部材が充電されるようになっているところに特徴を有する。

第２の発明である静電塗装ガンの充電装置は、
静電塗装ガンに設けられて高電圧発生器に電力を供給する蓄電部材を充電するための充電装置であって、
前記静電塗装ガンに設けられ、前記蓄電部材に接続された受電器と、
加圧エアによって発電する発電機と、前記発電機で発電した電力を無接点で前記受電器に送電する送電器とを備えて構成される非接触送電装置とを備え、
前記非接触送電装置により前記蓄電部材が充電されるようになっているところに特徴を有する。

第３の発明である静電塗装装置は、
電力を供給されることにより機能する塗装用機器と、
前記塗装用機器に設けられた充電可能な蓄電部材と、
前記塗装用機器に設けられ、前記蓄電部材に接続された受電器と、
加圧エアによって発電する発電機と、前記発電機で発電した電力を無接点で前記受電器に送電する送電器とを備えて構成される非接触送電装置とを備え、
前記非接触送電装置により前記蓄電部材が充電されるようになっているところに特徴を有する。

第１及び第２の発明では、静電塗装ガンの受電器に対する送電が、非接触送電装置により無接点で行われるので、蓄電部材が消耗したときには、蓄電部材を静電塗装ガンに取り付けたまま防爆域内で充電することができる。このように、第１及び第２の発明によれば、蓄電部材の消耗対策を防爆域内で行うことができる。また、非接触送電装置の電源である発電機は、エア駆動によって発電を行うので、防爆対策が容易である。

また、第３の発明では、塗装用機器の受電器に対する送電が、非接触送電装置により無接点で行われるので、蓄電部材が消耗したときには、蓄電部材を塗装用機器に取り付けたまま防爆域内で充電することができる。このように、第３の発明によれば、蓄電部材の消耗対策を防爆域内で行うことができる。また、非接触送電装置の電源である発電機は、エア駆動によって発電を行うので、防爆対策が容易である。

実施例１の静電塗装装置の概略構成図 静電塗装ガンの一部切欠側面図 静電塗装ガンに設けた高電圧発生器と電源装置の構成をあらわすブロック図

（１）第１の発明の静電塗装ガンは、前端部に前記ノズルが設けられて内部に前記高電圧発生器が収容された銃身部と、前記銃身部の後端部から下方へ延出して作業者により把持されるグリップとを備えており、前記蓄電部材が前記グリップの内部に形成されていてもよい。この構成によれば、比較的重量のある蓄電部材がグリップ内に配置されるので、静電塗装ガンの重心位置がグリップに近くなって重量バランスが良好となり、作業者への負担が軽減される。

（２）第１の発明の静電塗装ガンは、前記ノズルにエアを供給するためのエア流路を有しており、前記エア流路が、前記蓄電部材の外面に臨むように形成されていてもよい。この構成によれば、給電中や充電中に温度上昇する蓄電部材を、エア流路を流れるエアによって冷却することができる。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図３を参照して説明する。

＜静電塗装装置＞
本実施例の静電塗装装置の全体構成を説明する。図１に示すように、静電塗装装置は、静電塗装ガン１０（請求項に記載の塗装用機器）と、静電塗装ガン１０に塗料を供給するための塗料用ポンプ１１と、静電塗装ガン１０に洗浄液を供給するための洗浄液用ポンプ１２と、静電塗装ガン１０と充電装置６０，７０，８０に加圧エアを供給するためのエア供給源１３を備えている。静電塗装ガン１０と充電装置６０，７０，８０、塗装ブース（防爆域）内に配されている。

塗料用ポンプ１１から静電塗装ガン１０に至る塗料供給路１４には、切換弁１５が設けられている。切換弁１５には手元スイッチ１６（請求項に記載の塗装用機器）が接続されている。手元スイッチ１６も防爆域内に配置されている。手元スイッチ１６には、二次電池７１（請求項に記載の蓄電部材）が取り付けられている。作業者が手元スイッチ１６を操作すると、二次電池７１から切換弁１５のソレノイド（図示省略）に電力が供給され、切換弁１５が、静電塗装ガン１０に対して塗料を供給する状態と洗浄液を供給する状態とに切り替わるようになっている。

塗料供給路１４のうち切換弁１５よりも上流側には流量計１７（請求項に記載の塗装用機器）が設けられている。流量計１７にも、静電塗装ガン１０及び手元スイッチ１６と同様に、二次電池８１（請求項に記載の蓄電部材）が取り付けられている。この二次電池８１の電力により、流量計１７が塗料の流量を計測するようになっている。流量計１７も、静電塗装ガン１０や手元スイッチ１６と同様、防爆域内に配置されている。

＜静電塗装ガン１０＞
静電塗装ガン１０は、作業者が掴んで塗装作業を行うハンドガンである。図２，３に示すように、静電塗装ガン１０は、ガン本体２０と、高電圧発生器４０と、電源装置３０を備えて構成されている。ガン本体２０は、電気的絶縁性を有する合成樹脂製の銃身部２１と、電気伝導性を有する合成樹脂製のグリップ２２とを備えている。グリップ２２の上端部は銃身部２１の後端部に組み付けられている。作業者はグリップ２２を掴むことによって塗装作業を行うようになっている。銃身部２１の前端部には、塗料と霧化用エアとパターン用エアを吐出するためのノズル２３が取り付けられている。

銃身部２１の前端部には、ノズル２３に塗料を供給するための塗料供給チューブ２４の下流端部が接続されている。塗料供給チューブ２４の上流端は、グリップ２２の下端部に取り付けたブラケット２５を介すことにより、塗料供給ホース２６の下流端部に接続されている。塗料供給チューブ２４と塗料供給ホース２６は上記塗料供給路１４を構成しており、塗料供給ホース２６の上流端は切換弁１５に接続されている。また、グリップ２２内と銃身部２１内には、ノズル２３にエアを供給するためのエア流路２７が形成されている。エア流路２７の上流端は、グリップ２２の下端面においてエア供給ホース２８に接続されている。エア供給ホース２８は、上記エア供給源１３に接続されている。

銃身部２１の前端部には、ノズル２３から吐出される塗料に高電圧を印加するための電極２９が取り付けられている。銃身部２１の内部には、静電塗装に適した高電圧の直流電力を電極２９に供給するための高電圧発生器４０が収容されている。また、銃身部２１の後端部とグリップ２２には、高電圧発生器４０に交流の電力を供給するための電源装置３０が収容されている。銃身部２１に取り付けたトリガーを操作すると、バルブ（図示省略）が開弁状態となり、塗料とエアがノズル２３に供給されるとともに、電源装置３０から高電圧発生器４０へ電力供給が行われて電極２９が高電圧となる。これにより、高電位に印加された塗料が、エアにより霧化されるとともに所定のパターンに成形された状態で噴出し、被塗物（図示省略）に塗着される。

図３に示すように、電源装置３０は、発振回路３１、直流電源としての二次電池３２（請求項に記載の蓄電部材）、及び２つのスイッチング素子３３を備えて構成されている。発振回路３１は、制御部（図示省略）からの指令信号に基づいてパルス状の駆動信号を生成する。この駆動信号により、スイッチング素子３３が二次電池３２の出力を正側と負側に切り替えるので、低電圧の交流電圧が発生する。この交流電圧は高電圧発生器４０に供給される。

高電圧発生器４０は、昇圧トランス４１、倍電圧整流回路４２（コッククロフト・ウォルトン回路）、及び出力抵抗４３を備えて構成されている。電源装置３０から高電圧発生器４０に供給された交流電圧は、昇圧トランス４１で昇圧された後、倍電圧整流回路４２により昇圧及び整流され、１０ｋＶ〜６０ｋＶ程度の高電圧に変換される。そして、倍電圧整流回路４２で昇圧・整流された直流の高電圧は、出力抵抗４３を介して電極２９に供給される。

電源装置３０を構成する二次電池３２は、その下端部に設けた受電器４４と一体化された電池パック４５を構成している。後述するように、受電器４４は、静電塗装ガン１０用の充電装置６０を構成するものである。電池パック４５は、全体として上下方向に長いブロック状をなし、グリップ２２内に形成した収容空間４６に収容されている。収容空間４６の後面側は、グリップ２２の外部へ開放され、収容空間４６に対して電池パック４５を着脱するための開口部４７となっている。開口部４７はカバー４８で塞がれ、カバー４８はビス（図示省略）等でグリップ２２に固定される。カバー４８が固定されることにより、開口部４７とカバー４８との嵌合部分がシール部材４９により気密状に保持される。

また、収容空間４６内の電池パック４５が移動規制状態に保持されている。電池パック４５の上面には、二次電池３２に形成された一対の出力端子（図示省略）が設けられている。一方、収容空間４６の天井面には、昇圧トランス４１に接続された弾性撓み可能な一対の入力端子（図示省略）が設けられている。電池パック４５を収容空間４６に収容すると、一対の入力端子が一対の出力端子に対して弾性的に接触する。

エア流路２７は、グリップ２２内で上下方向に配されているとともに銃身部２１内で前後方向に配されている。エア流路２７は、グリップ２２内において電池パック４５の前面に沿うように上下方向に延びた主流路５０と、グリップ２２内において電池パック４５の前後両面及び左右両面を全周に亘って包囲する周回流路５１とを備えている。周回流路５１は、収容空間４６の内周面を全周に亘って浅く凹ませた形態であり、電池パック４５の外周面に臨んでいる。また、周回流路５１は、その全高さ範囲において主流路５０と連通しているので、収容空間４６とエア流路２７も連通している。エアホースから主流路５０の下端部（上流端部）に流入したエアの一部は、電池パック４５の外周面に接触しながら周回流路５１を通過して主流路５０に戻る。周回流路５１を流れるエアは、電池パック４５から熱を奪う。

＜充電装置６０，７０，８０＞
本実施例の静電塗装装置は、静電塗装ガン１０に取り付けられている二次電池３２を充電するための充電装置６０を備えている。充電装置６０は、上記のように二次電池３２に接続された状態で静電塗装ガン１０に取り付けられている受電器４４と、非接触送電装置６３とを備えて構成されている。非接触送電装置６３は、発電機６４と、発電機６４で発電した電力を受電器４４に送電する送電器６５とを備えて構成されている。発電機６４と送電器６５は、一体をなしていて、塗装ブース（防爆域）内の所定位置に固定して設けられている。

静電塗装装置は、手元スイッチ１６に取り付けられている二次電池７１を充電するための充電装置７０を備えている。この充電装置７０は、二次電池７１に接続された状態で手元スイッチ１６に取り付けられている受電器７２と、非接触送電装置７３とを備えて構成されている。非接触送電装置７３は、発電機７４と、発電機７４で発電した電力を受電器７２に送電する送電器７５とを備えて構成されている。発電機７４と送電器７５は、一体をなしていて、塗装ブース（防爆域）内の所定位置に固定して設けられている。

静電塗装装置は、流量計１７に取り付けられている二次電池８１を充電するための充電装置８０を備えている。充電装置８０は、二次電池８１に接続された状態で流量計１７に取り付けられている受電器８２と、非接触送電装置８３とを備えて構成されている。非接触送電装置８３は、発電機８４と、発電機８４で発電した電力を受電器８２に送電する送電器８５とを備えて構成されている。発電機８４と送電器８５は、可撓性を有する給電ケーブル８６を介して接続されている。発電機８４は、塗装ブース（防爆域）内の所定位置に固定して設けられている。送電器８５は、給電ケーブル８６の長さの範囲で自在に移動させることができる。

上記の各発電機６４，７４，８４は、加圧エアによって発電するエアタービンからなる。これらの発電機６４，７４，８４に供給される加圧エアは、霧化用エア及びパターン用エアとして静電塗装ガン１０に加圧エアを供給するための上記エア供給源１３から供給されている。即ち、エア供給ホース２８には、エア分岐路５２の上流端が接続されており、これらのエア分岐路５２の下流端が発電機６４，７４，８４に接続されている。受電器４４，７２，８２と送電器６５，７５，８５が接近した状態では、発電機６４，７４，８４で発生した電力が、送電器６５，７５，８５と受電器４４，７２，８２を介して二次電池３２，７１，８１に送電される。

送電器６５，７５，８５から受電器４４，７２，８２への電力伝送は、非接触（無接点）で行われる。非接触電力伝送の方法としては、送電器６５，７５，８５のコイル（図示省略）に電流を流して受電器４４，７２，８２のコイル（図示省略）に起電力を発生させる電磁誘導方式や、送電器６５，７５，８５に流した電流を電磁波に変換しアンテナ（図示省略）を介して受電器４４，７２，８２に送信する電波方式等を用いることができる。したがって、送電器６５，７５，８５と受電器４４，７２，８２を、充電のために接近させたり充電後に遠ざけたりする際に、接点同士が接触・離間することがない。

＜実施例の作用＞
静電塗装ガン１０の二次電池３２の容量が少なくなった場合には、静電塗装ガン１０を充電装置６０の非接触送電装置６３まで移動させ、グリップ２２の受電器４４を充電装置６０の送電器６５に接近させる。手元スイッチ１６の二次電池７１の容量が少なくなった場合は、手元スイッチ１６を充電装置７０の非接触送電装置７３まで移動させ、手元スイッチ１６の受電器７２を充電装置７０の送電器７５に接近させる。また、流量計１７の二次電池８１の容量が少なくなった場合は、充電装置８０の送電器８５を、流量計１７まで移動させ、流量計１７の受電器８２に接近させる。上記のように送電器６５，７５，８５と受電器４４，７２，８２を接近させた状態で、加圧エアを供給して発電機６４，７４，８４で発電を行うと、非接触（無接点）電力伝送により、二次電池３２，７１，８１が充電される。

＜実施例の効果＞
本実施例の静電塗装装置は、電力を供給されることにより機能する塗装用機器（静電塗装ガン１０、手元スイッチ１６、流量計１７）と、塗装用機器に設けられた充電可能な二次電池３２，７１，８１と、塗装用機器に設けられた二次電池３２，７１，８１を充電するための充電装置６０，７０，８０とを備えている。充電装置６０，７０，８０は、二次電池３２，７１，８１に接続された状態で塗装用機器に設けられた受電器４４，７２，８２と、非接触送電装置６３，７３，８３とを備える。非接触送電装置６３，７３，８３は、加圧エアによって発電する発電機６４，７４，８４と、発電機６４，７４，８４で発電した電力を無接点で受電器４４，７２，８２に送電する送電器６５，７５，８５とを備えて構成されている。そして、非接触送電装置６３，７３，８３により二次電池３２，７１，８１が充電されるようになっている。

塗装用機器（静電塗装ガン１０、手元スイッチ１６、流量計１７）の二次電池３２，７１，８１を充電する際には、送電器６５，７５，８５から受電器４４，７２，８２に対する送電が、非接触送電装置６３，７３，８３により無接点で行われるので、二次電池３２，７１，８１を塗装用機器に取り付けたまま防爆域内で充電を行うことができる。このように、本実施例の静電塗装装置及び充電装置６０，７０，８０によれば、二次電池３２，７１，８１の消耗対策を防爆域内で行うことができる。また、非接触送電装置６３，７３，８３の電源である発電機６４，７４，８４は、エア駆動によって発電を行うので、防爆対策が容易である。

また、静電塗装ガン１０は、前端部にノズル２３が設けられて内部に高電圧発生器４０が収容された銃身部２１と、銃身部２１の後端部から下方へ延出して作業者により把持されるグリップ２２とを備えており、このグリップ２２内に収容空間４６が形成されている。この構成によれば、比較的重量のある二次電池３２（電池パック４５）が、作業者によって把持されるグリップ２２内に配置されるので、静電塗装ガン１０の重心位置がグリップ２２に近くなる。これは、静電塗装ガン１０の重量バランスが、グリップ２２を掴んでいる作業者にとって良好であることを意味するので、作業者への負担が軽減される。

また、静電塗装ガン１０は、ノズル２３にエアを供給するためのエア流路２７を有しており、エア流路２７を構成する主流路５０と周回流路５１が、二次電池３２（電池パック４５）の外面に臨むように形成されている。この構成によれば、高電圧発生器４０への給電中に温度上昇する二次電池３２を、エア流路２７を流れるエアによって冷却することができる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、静電塗装ガン（二次電池）の蓄電部材をエアによって冷却するようにしたが、エア流路は蓄電部材から離れた位置を通る経路で形成されていてもよい。
（２）上記実施例では、蓄電部材（二次電池）をガン本体（グリップ）内部に収容したが、蓄電部材の一部がガン本体の外部に露出していてもよい。
（３）上記実施例では、静電塗装ガンの蓄電部材（二次電池）をグリップに配置したが、蓄電部材は銃身部に配置してもよい。
（４）上記実施例では、静電塗装ガン用の非接触送電装置が、発電機と送電器とを一体化させた形態となっているが、静電塗装ガン用の非接触送電装置は、発電機と送電器とを給電ケーブルで接続した形態としてもよい。
（５）上記実施例では、蓄電部材として、電極での化学反応によって電気エネルギーを蓄える二次電池を用いたが、蓄電部材は、イオン分子によって電荷を蓄える電気二重層コンデンサであってもよい。
（６）上記実施例では、静電塗装ガンが作業者に操作されるハンドガンである場合について説明したが、本発明は、静電塗装ガンがロボットやレシプロケータ等によって駆動される自動ガンである場合にも適用できる。

１０…静電塗装ガン（塗装用機器）
１６…手元スイッチ（塗装用機器）
１７…流量計（塗装用機器）
２１…銃身部
２２…グリップ
２３…ノズル
２７…エア流路
３２，７１，８１…二次電池（蓄電部材）
４０…高電圧発生器
４４，７２，８２…受電器
６０，７０，８０…充電装置
６３，７３，８３…非接触送電装置
６４，７４，８４…発電機
６５，７５，８５…送電器

Claims (5)

1. 塗料を吐出するノズルと、
   塗料に静電気を印加する高電圧発生器と、
   充電可能であり、前記高電圧発生器に電力を供給する蓄電部材と、
   前記蓄電部材に接続された受電器とを備えて構成され、
   加圧エアによって発電する発電機と、前記発電機で発電した電力を無接点で前記受電器に送電する送電器とを備えて構成される非接触送電装置により、前記蓄電部材が充電されることを特徴とする静電塗装ガン。
2. 前端部に前記ノズルが設けられて内部に前記高電圧発生器が収容された銃身部と、
   前記銃身部の後端部から下方へ延出して作業者により把持されるグリップとを備えており、
   前記蓄電部材が前記グリップの内部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の静電塗装ガン。
3. 前記ノズルにエアを供給するためのエア流路を有しており、
   前記エア流路が、前記蓄電部材の外面に臨むように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電塗装ガン。
4. 静電塗装ガンに設けられて高電圧発生器に電力を供給する蓄電部材を充電するための充電装置であって、
   前記静電塗装ガンに設けられ、前記蓄電部材に接続された受電器と、
   加圧エアによって発電する発電機と、前記発電機で発電した電力を無接点で前記受電器に送電する送電器とを備えて構成される非接触送電装置とを備え、
   前記非接触送電装置により前記蓄電部材が充電されるようになっていることを特徴とする静電塗装ガンの充電装置。
5. 電力を供給されることにより機能する塗装用機器と、
   前記塗装用機器に設けられた充電可能な蓄電部材と、
   前記塗装用機器に設けられ、前記蓄電部材に接続された受電器と、
   加圧エアによって発電する発電機と、前記発電機で発電した電力を無接点で前記受電器に送電する送電器とを備えて構成される非接触送電装置とを備え、
   前記非接触送電装置により前記蓄電部材が充電されるようになっていることを特徴とする静電塗装装置。

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