JPH03262558A

JPH03262558A - 静電塗装装置

Info

Publication number: JPH03262558A
Application number: JP6060890A
Authority: JP
Inventors: Michio Mitsui; 三千雄三井
Original assignee: Gema Switzerland GmbH; Ransburg Gema KK
Current assignee: Gema Switzerland GmbH; Carlisle Fluid Technologies Ransburg Japan KK
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1991-11-22
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2791599B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は水系塗料、メタリック系塗料等の導電性塗料を
静電塗装するのに用いて好適な静電塗装装置に関する。

〔従来の技術］一般に、静電塗装に用いる塗料には、大きく分けて電気
抵抗値の比較的大きな溶剤系塗料（油性塗料）と、電気
抵抗値の比較的小さな水系塗料（水性塗料）とがあり、
溶剤系塗料の中でも金属粉末を分散させた油性メタリッ
ク塗料が知られ、全体として３種類の塗料がある。この
ように、塗料はその種類に応じて電気抵抗値が異なるも
のであるから、塗装機への高電圧印加方法も塗料の種類
に応じて異なる。

即ち、静電塗装装置は、引火、火災発生等の危険防止の
観点から、塗料供給管路、塗料タンク、色替弁装置等は
アースに接続して使用するが、溶剤系塗料は比較的大き
な電気抵抗値を有しているから、塗装機に高電圧を直接
印加しても、該塗装機が塗料供給管路を介してアース電
位となってしまうことがない。従って、溶剤系塗料に使
用する塗装機は、当該塗装機に直接高電圧を印加し、塗
料粒子に直接帯電するようになっている（以下、塗装機
に高電圧を直接印加する方式を、直接帯電方式という）
。

一方、水系塗料は電気抵抗値が小さいため、塗装機に高
電圧を直接印加した場合には、塗料供給管路内の塗料を
介して塗装機がアース電位に短絡してしまい、塗料粒子
に帯電させることができない。そこで、水系塗料の場合
には、塗装機より径方向外側に位置して外部電極を設け
、該外部電極に高電圧を印加し、塗装機の前方にコロナ
放電領域を形成することにより、塗装機から噴霧された
塗料粒子がコロナ放電領域を通過する間に関節帯電させ
るようになっている（以下、外部電極に高電圧を印加す
る方式を、間接帯電方式という）。

さらに、メタリック系塗料はそれ自体溶剤系塗料である
から、塗料の電気抵抗値は比較的大きく、塗装機に高電
圧を直接印加する直接帯電方式が多く適用されている。

しかし、メタリック系塗料は溶剤内に金属粉末を分散さ
せたものであるから、ブリッジ現象が起きた場合には電
気抵抗値が低下し、塗料供給管路内の塗料を介して塗装
機と塗料タンクまたは色替弁装置とが短絡してしまうこ
とがある。なお、ブリッジ現象とは、溶剤内に分散して
いる金属粉末間で放電現象が起き、金属粉末が配列され
て導通状態になる現象をいう。

従って、メタリック系塗料に適用する塗装機にあっては
、前述した直接帯電方式の他に、外部電極を用いた間接
帯電方式を用い、ブリッジ現象の発生をできるだけ防止
したものも知られている。

〔発明が解決しようとする課題１ところで、近時においては公害防止等の観点から、溶剤
系塗料に代えて水系塗料が着目されるようになっている
。このため、静電塗装装置の分野においても、水系塗料
用の回転霧化頭型塗装機を使用し、当該回転霧化頭の径
方向外側に外部電極を設けて水系塗料の塗装に対応して
いるのが実情である。しかし、外部電極を用いた間接帯
電方式は噴霧された塗料粒子が外部電極近傍に空気のイ
オン化によって形成されているコロナ放電領域を通過す
る間に帯電するにしか過ぎない。このため、アース電位
で噴霧された塗料粒子がコロナ放電領域を通過しても、
外部電極への印加電圧と同電位まで帯電することは不可
能であり、例えば外部電極に一９０ＫＶを印加しても帯
電塗料粒子は−４０ＫＶ程度であり、塗着効率に劣ると
いう問題点がある。

また、前述のように外部電極と帯電塗料粒子との間に電
位差があるため、帯電塗料粒子は外部電極に向けて引き
付けられてしまい、外部電極や塗装機の前端部分を汚損
してしまうという問題点がある。特に塗装機としてベル
型、ディスク型等の回転霧化頭を用いた場合には、当該
回転霧化頭の前方に発生する負圧領域に巻込まれた塗料
粒子が逆流して塗装機のカバー等を汚損してしまうとい
う問題点がある。

さらに、外部電極を用いた外部帯電方式は塗装機の径方
向外側に電極を取付ける必要から、塗装機が大型化して
しまい、レシプロケータ、塗装用ロボット等への装着性
に劣り、装置全体が大型で複雑となってしまうという問
題点がある。

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みなされたも
ので、水系塗料、メタリック系塗料等の導電性塗料に対
しても直接帯電方式の適用を可能とした静電塗装装置を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明は、中空筒状の密閉
シリンダ体からなり、内部がフリーピストンによって塗
料室と絶縁液体室とに画成されたシリンダ容器と、該シ
リンダ容器の塗料室に供給管路を介して塗料と洗浄流体
を供給する塗料・洗浄流体供給手段と、前記供給管路の
途中に設けられ、該塗料・洗浄流体供給手段を前記シリ
ンダ容器側と排液側とに選択的に接続する切換弁手段と
、前記シリンダ容器の絶縁液体室に絶縁性の液体を給排
する絶縁液体給排手段と、前記シリンダ容器の塗料室に
接続され、被塗物に塗料を噴霧する塗装機と、該塗装機
に高電圧を印加する高電圧印加手段とから構成したこと
にある。

〔作用〕

このように構成することにより、切換弁手段をシリンダ
容器側に切換えた状態で、塗料・洗浄流体供給手段から
供給管路を介してシリンダ容器に塗料を供給し、次に切
換弁手段を排液側に切換えた状態で、塗料・洗浄流体供
給手段から洗浄流体を供給して前記供給管路内を洗浄し
、次に絶縁流体給排手段からシリンダ容器の絶縁液体室
内に絶縁液体を供給することによってフリーピストンを
押圧し、塗料室内の塗料を塗装機に向けて吐出すると、
高電圧印加手段から高電圧を印加されている塗装機から
は、直接帯電方式によって帯電された塗料粒子を噴霧す
る。この際、塗料供給管路内は予め洗浄されているから
、導電性塗料を用いても塗装機が塗料・洗浄流体供給手
段との間で電気的に導通し、該塗装機がアース電位に短
絡されてしまう事態を防止できる。

Ｃ実施例〕以下、本発明の実施例を第１図、第２図を参照しつつ詳
細に述べる。

図面において、１は中空間状の密閉シリンダ体からなる
シリンダ容器で、該シリンダ容器１は例えばガラス材、
絶縁樹脂材等の電気的絶縁材から形成され、後述のフリ
ーピストン２が摺動変位しても内周面に塗料が残らない
ように、その内周面は高精度な鏡面仕上げされている。

そして、前記シリンダ容器１の前端側には塗料流入ロＩ
Ａ、塗料流出口ＩＢが形成され、その後端側には絶縁油
流入口ＩＣ，絶縁油流出口ＩＤが形成されている。２は
前記シリンダ容器ｌ内に液密にかつ摺動可能に設けられ
たフリーピストンで該フリーピストン２により塗料室３
と絶縁油室４とに画成している。なお、前記塗料室３の
体積は１回の塗装作業に必要な塗料を確保する大きさ、
例えば２００〜５００ｃｃに設定されている。

５は塗料・洗浄流体供給手段を構成する色替弁装置で、
該色替弁装置５はマニホールド６の両側にエア弁７、シ
ンナ弁８、Ａ色、Ｂ色、・・・Ｎ色の塗料弁９Ａ、９Ｂ
、・・・９Ｎ（全体として、塗料弁９という）を配設す
ることより構成され、これら各弁はサーキュレーション
バイブを介してエア源、シンナタンク、各色の塗料タン
ク等と接続されている。なお、色替弁装置５は安全性確
保のためアース電位に保持されている。

】Ｏは前記色替弁装置５のマニホールド６とシリンダ容
器ｌの塗料流入口ＩＡとの間を接続する供給管路で、該
供給管路１０は長尺な管路となっている。そして、前記
供給管路１０の途中には洗浄可能な洗浄・次色供給ポン
プ１１が設けられ、該ポンプ１１は前記色替弁装置５と
共に本発明の塗料・洗浄流体供給手段を構成し、またア
ース電位に保持されている。

１２は本発明の切換弁手段を構成する三方弁で、該三方
弁１２は例えば３ボ一ト３位置の電磁方向切換弁から構
成され、ボートＡは供給管路１０の流入側と、ボートＢ
は該供給管路１０の流出側とボートＣは排液管路１３を
介して排液タンク１４とそれぞれ接続されている。そし
て、前記三方弁１２はその切換動作に応じてボー゛トＡ
とボートＢ、ボートＡとボートＣを選択的に接続するよ
うになっている。

と、一端が該絶縁油タンク１７内に開口し、他端がシリ
ンダ容器１の絶縁油流入口ＩＣと接続された絶縁油供給
管路■８と、該絶縁油供給管路１８の途中に設けられた
塗料吐出ポンプ１９と、一端がシリンダ容器１の絶縁油
流出口ＩＤと接続され、他端が絶縁油タンク１７に開口
した絶縁油排出管路２０と、該絶縁油排出管路２０と、
該絶縁油排出管路２０の途中に設けられた２ボ一ト２位
置の電磁方向切換弁からなる二方弁２１とから大略構成
されている。そして、このように構成される絶縁油給排
装置１５は、二方弁２１を閉弁した状態で塗料吐出ポン
プ１９を駆動し、絶縁油１６をシリンダ容器１の絶縁油
室４に供給することにより、フリーピストン２を２点鎖
線で示す右方位置２′まで変位させ、塗料室３内の塗料
を吐出するようになっている。また、三方弁２１を開弁
じた状態で、シリンダ容器１の塗料室３に塗料を充填す
れば、絶縁油室４内の絶縁油を排出しつつ、フリーピス
トン２を２点鎖線で示す左方位置２″まで変位させるこ
とができる。

次に、２２は例えば回転霧化頭２２Ａを有する回転霧化
頭型の塗装機で、該塗装機２２はその内部に設けられた
エアモータによって回転霧化頭２２Ａを高速回転するこ
とにより、供給された塗料を回転霧化するようになって
いる。

２３は比較的短尺な吐出管路を示し、該吐出管路２３の
一端はシリンダ容器ｌの塗料流出口ＩＢと接続され、そ
の他端は前記塗装機２２と接続されている。２４は前記
吐出管路２３の途中に設けられた塗装制御弁で、該塗装
制御弁２５は例えば３ボ一ト３位置の電磁方向切換弁か
ら構成され、ボートＡは塗料流出口ＩＡと、ボートＢは
塗装機２２と、ボートＣは排液管路２５、排液弁２６を
介して排液タンク１４とそれぞれ接続されている。そし
て、前記塗装制御弁２４はその切換動作に応じてボート
ＡとボートＢ、ボートＡとボートＣとを選択的に接続す
ると共に、塗装機２２からの塗料の噴霧を制御するよう
になっている。なお、前記排液弁２６は２ボ一ト２位置
の電磁方向切換弁から構成され、洗浄作業時のみ開弁じ
、常時は閉弁状態におかれている。

さらに、２７は高電圧発生装置を示し、該高電圧発生装
置２７は例えば−４０〜−１２０ＫＶの高電圧を発生し
、高電圧ケーブル２８を介して塗装機２２に当該高電圧
を印加するものである。

図中、２９は電動モータ、３０はクラッチを示し、該ク
ラッチ３０の切換によって洗浄・次色供給ポンプ１１と
塗料吐出ポンプ１９を駆動するようになっている。

本実施例はこのように構成されるが、次にその作用につ
いて第２図を参照しつつ述べる。

まず、第１の工程はシリンダ容器１の塗料室３にＡ色の
塗料を供給する工程である。このため、三方弁１２のボ
ートＡとボートＢを連通状態とすると共に、二方弁２１
を開弁状態とする。なお、塗装制御弁２４は閉弁状態に
おかれている。さて、この状態で、色替弁装置５のＡ色
塗料弁９Ａを開弁すると共に、洗浄・次色供給ポンプ１
１を駆動すると、Ａ色塗料は供給管路１０、三方弁１２
を介してシリンダ容器１の塗料室３内に充填され、この
際絶縁油室４内の絶縁油が排出されるから、フリーピス
トン２は左方位置２″まで変位し、所定量（例えば、３
００　ｃｃ）のＡ色塗料が蓄えられる。なお、二方弁２
１を途中で閉弁させれば、絶縁油の排出が停止するから
、フリーピストン２の変位も停止し、その位置で塗料の
充填を終了させることもできる。

第２の工程はＡ色塗料を塗装機２２の回転霧化頭２２Ａ
から一瞬吐出させるフラッジユニ程である。このため、
塗装制御弁２４をボートＡからボートＢに連通させると
共に、二方弁２１を閉弁状態とし、第１の工程と同様に
、Ａ色塗料弁９Ａを一瞬開弁すると共に、洗浄・次色供
給ポンプ１１を一瞬駆動する。この結果、Ａ色塗料は吐
出管路２３内に充填されると共に、回転霧化頭２３Ａに
もＡ色塗料が供給され、塗装準備が完了する。

第３の工程は供給管路１０内に残存するＡ色塗料を洗浄
する供給管路洗浄工程である。このため、三方弁１２を
ボートＡとボートＣが連通する状態に切換、洗浄・次色
供給ポンプ１１を駆動すると共に、色替弁装置５のエア
弁７とシンナ弁８を交互に開弁じ、供給管路１０、前記
ポンプ１１等を洗浄し、排液を三方弁１２から排液管路
１３を介して排液タンク１４に流出せしめる。

この結果、供給管路ｌＯ内のＡ色塗料は完全に空となり
、当該Ａ色塗料が水系塗料またはメタリック軽塗料であ
る場合において、後述する塗装工程で塗装機２２に高電
圧を印加しても、当該塗装機２２と色替弁装置５、洗浄
・次色供給ポンプ１１との間が短絡する事故を防止しつ
る。

第４の工程はＡ色塗料の塗装工程である。この塗装工程
では塗装制御弁２４をボートＡとボートＢが連通するよ
うに切換え、また三方弁１２、二方弁２１を閉弁状態に
保持し、一方高電圧発生装置２７から塗装機２２に高電
圧を印加する。この状態で、塗料吐出ポンプ１９を駆動
すると、絶縁油タンク１７内の絶縁油１６はシリンダ容
器１の絶縁油室４に供給され、フリーピストン２を図中
右方に変位させる。

この結果、塗料室３内のＡ色塗料は吐出管路２３、塗装
制御弁２４を介して塗装機２２に供給され、該塗装機２
２に印加されている高電圧によって直接帯電し、回転霧
化頭２２Ａからは帯電塗料粒子が噴霧され、電気力線に
沿って被塗物に塗着する。この際、塗装機２２に印加さ
れている高電圧は吐出管路２３を介してシリンダ容器１
の塗料室３内と三方弁１２のボートＢまで同電位となる
ように作用している。しかし、シリンダ容器１自体が絶
縁材料で形成され、その絶縁油室４内には絶縁油が充填
されているだけであるから、絶縁油給排装置１５側に高
電圧が作用することはなく、また先に述べたように、三
方弁１２のボートＡから色替弁装置５との間の供給管路
１０は洗浄されているから、塗装機２２がアース電位に
短絡してしまう恐れは全くないものである。

さて、前述のようにしてＡ色の塗装が終了したら、第５
の工程はシリンダ容器１の塗料室３内を洗浄するシリン
ダ容器洗浄工程である。この工程では二方弁２１を閉弁
状態としてフリーピストン２を右方位置２′に保持させ
たまま、三方弁１２をボートＡとボートＢの連通位置に
切換え、また塗装制御弁２４をボートＡとボートＣの連
通位置に切換えると共に、排液弁２６を開弁する。

この状態で、洗浄・次色供給ポンプ１１を駆動すると共
に色替弁装置５のエア弁７とシンナ弁８を交互に開弁す
る。これにより、エアとシンナからなる洗浄流体は供給
管路１０、三方弁１２、シリンダ容器１の塗料室３．吐
出管路２３、塗装制御弁２４、排液管路２５、排液弁２
６を順次弁して流通し、前記塗料室３内のＡ色塗料を洗
浄する。

なお、シリンダ容器１の内周面は滑らかに鏡面仕上げさ
れているから、フリーピストン２が右方に摺動変位する
間に、その内周面に塗料が付着したまま残ってしまうこ
とがなく、前記フリーピストン２を右方位置２′に保持
したままシリンダ容器１の洗浄を行なうことができる。

さらに、第６の工程は塗装機２２を洗浄する塗装機洗浄
工程である。この工程では塗装制御弁２４をボートＡと
ボートＢの連通位置に切換え、前述したシリンダ容器洗
浄工程と同様に、洗浄・次色供給ポンプ１１を駆動する
と共に、色替弁装置５のエア弁７とシンナ弁８を交互に
開弁する。

これによりエアとシンナからなる洗浄流体は供給管路１
０．三方弁１２．シリンダ容器ｌの塗料室３、吐出管路
２３．塗装制御弁２４を介して塗装機２２に供給され、
吐出管路２３内と一緒に、当該塗装機２２内とその回転
霧化頭２２Ａを洗浄する。

以上により、Ａ色塗料の塗装作業が終了したことになり
、引き続いてＢ色塗料の塗装作業を行なう場合には、Ｂ
色塗料弁９Ｂを用いて、前述した第１ないし第６の工程
を繰返せばよい。Ｃ色〜Ｎ色の塗料についても同様であ
る。

このように、本実施例によれば、シリンダ容器１と三方
弁１２を境として、塗装機２２と色替弁装置５．洗浄・
次色供給ポンプ１１との間を電気的に絶縁することがで
きるから、水系塗料やメタリック系塗料等の導電性塗料
を用いた場合にも塗装機２２に高電圧を印加させながら
直接帯電方式による塗装が可能となる。このため、従来
技術の如き間接帯電方式に比較して塗着効率を著しく高
めると共に、塗装置！！２２の汚損を防止することがで
きる。

また、Ａ色〜Ｎ色の多色塗料を順次色替しつつ塗装作業
を行なう場合にも、新たな塗装技術を必要とせず、従来
技術による色替弁装置５を用いて溶剤系塗料と全く同様
の手段で洗浄作業を行なうことができる。

さらに、静電塗装機としては実施例による回転霧化頭型
塗装機２２に限ることなく、溶剤系塗料に適用可能なあ
らゆる静電塗装機、例えばエア霧化型静電スプレーガン
、ディスク型静電塗装機等も用いることができ、水系塗
料の問題点をすべて克服することができる。

なお、実施例では塗料・洗浄流体供給手段は色替弁装置
５と洗浄・次色供給ポンプ１１がら構成するものとして
述べたが、サーキュレーションパイブ側が高圧な場合に
は前記ポンプ１１に代えて圧力レギュレータを用いても
よく、また、エア、シンナおよび各色のサーキュレーシ
ョンパイプと色替弁装置５との間に圧力レギュレータを
それぞれ設ける場合には、前記ポンプ１１自体を廃止し
てもよい。

また、シリンダ容器１と塗装機２２との間を吐出管路２
３を介して接続し、この間に塗装制御弁２４を設けるも
のとして述べたが、前記吐出管路２３を廃止してシリン
ダ容器１と塗装機２２を一体なものとしてもよく、この
場合には塗装制御弁２４は塗装機２２に内蔵させること
もできる。

さらに、絶縁液体給排手段は実施例の構成に限るもので
はなく、例えば絶縁油給排管路１８側で、塗料吐出ポン
プ１９の流出側に二方弁または流量制御弁を設ける構成
としてもよい。

〔発明の効果〕

本発明に係る静電塗装装置は以上詳細に述べた如くであ
って、塗料・洗浄流体供給手段と切換弁手段との間の供
給管路を洗浄可能な構成としたから、導電性塗料に対し
て直接帯電方式を適用し、塗装機に高電圧を印加した状
態で塗装作業を行なっても、当該塗装機がアース電位に
短絡する恐れがなく、溶剤系塗料と同様の塗着効率を得
ることができると共に、多色塗料の塗装を可能とする等
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による全体構成を示す系統図、
第２図は塗装作業時の各部の動作を示す説明図である。１・・・シリンダ容器、２・・・フリーピストン、３・
・・塗料室、４・・・絶縁油室、５・・・色替弁装置、
７・・・エア弁、８・・・シンナ弁、９・・・塗料弁、
１０・・・供給管路、１１・・・洗浄・次色供給ポンプ
、１２・・・三方弁（切換弁装置）、１３．２５・・・
排液管路、１５・・・絶縁油給排装置、１６・・・絶縁
油、１７・・・絶縁油タンク、１８・・・絶縁油供給管
路、１９・・・塗料吐出ポンプ、２０・・・絶縁油排出
管路、２１・・・二方弁、２２・・・塗装機、２３・・
・吐出管路、２４・・・塗装制御弁、２６・・・排液弁
、２７・・・高電圧発生装置、２８・・・高電圧ケーブ
ル。

Claims

【特許請求の範囲】

中空筒状の密閉シリンダ体からなり、内部がフリーピス
トンによって塗料室と絶縁液体室とに画成されたシリン
ダ容器と、該シリンダ容器の塗料室に供給管路を介して
塗料と洗浄流体を供給する塗料・洗浄流体供給手段と、
前記供給管路の途中に設けられ、該塗料・洗浄流体供給
手段を前記シリンダ容器側と排液側とに選択的に接続す
る切換弁手段と、前記シリンダ容器の絶縁液体室に絶縁
性の液体を給排する絶縁液体給排手段と、前記シリンダ
容器の塗料室に接続され、被塗物に塗料を噴霧する塗装
機と、該塗装機に高電圧を印加する高電圧印加手段とか
ら構成してなる静電塗装装置。