JP2005066410A - 静電塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高電圧を速やかに昇降させ、高電圧安全器を迅速に作動させる。
【解決手段】 塗装機１のハウジング２内にはエアモータ６を設けると共に、エアモータ６には回転霧化頭７を取付ける。また、ハウジング２の腕部５内には、エアモータ６等を通じて回転霧化頭７に高電圧を供給する高電圧発生器１３を配置すると共に、高電圧制御器１８および高電圧安全器２１からなる高電圧制御装置１７を高電圧発生器１３に隣接して配置する。これにより、高電圧制御器１８による駆動電圧の周波数を高めて高電圧の昇降を短時間で行うことができると共に、高電圧の電圧値Ｖm、電流値Ｉmを遅延なく高電圧安全器２１に伝えることができ、高電圧安全器２１を迅速に作動させることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、塗装機に高電圧を印加した状態で塗料を噴霧するようにした静電塗装装置に関する。

一般に、静電塗装装置として、被塗物に塗料を噴霧する塗装機と、該塗装機に高電圧を供給する高電圧発生器と、該高電圧発生器に駆動電圧を供給し前記高電圧を制御する高電圧制御器と、前記高電圧の電圧値と電流値とを用いて過電圧と過電流の発生を防止する高電圧安全器とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−２９８３７４号公報

このような従来技術による静電塗装装置では、塗装機は塗装ロボットに取付けられた状態で塗装ブース内に配置されるのに対し、塗装ロボットの動作設定等と一緒に塗装条件等に応じた各種の設定を容易に行うために、高電圧発生器、高電圧制御器および高電圧安全器は、塗装ロボットを制御する塗装ロボット制御装置と一緒に塗装ブースの外側に配置されていた。

また、他の従来技術として、昇圧トランス回路と多段倍圧整流回路（コッククロフト回路）とからなる高電圧発生器を塗装機に内蔵した構成（例えば、特許文献２参照）や、高電圧発生器と高電圧制御器を塗装機に内蔵した構成（例えば、特許文献３参照）も知られている。

実開昭６０−１５１５５５号公報 実開昭５８−１０８１６２号公報

ところで、特許文献１に示す静電塗装装置では、塗装機と高電圧発生器とを別個に配置すると共に、これらの間を高電圧ケーブルを用いて接続していた。このため、高電圧ケーブルとして例えば−６０ｋＶ〜−１２０ｋＶの高電圧に耐える大径の同軸ケーブルが必要となるのに加えて、塗装機を塗装ロボット等に取付けて動作するときに、高電圧ケーブルがその周囲の機器等に干渉して、当該高圧ケーブルの絶縁体を損傷するなどの危険性があった。

これに対し、特許文献２に示す静電塗装装置では、高電圧発生器を塗装機に内蔵することによって高電圧ケーブルを廃止している。しかし、この場合には、高電圧安全器を作動させるために、塗装機内の高電圧発生器によって発生した高電圧の電流値、電圧値を検出し、この検出信号を信号用ケーブル等を通じて高電圧安全器に伝送する必要がある。

このとき、高電圧安全器は例えば塗装ブースの外側等のように塗装機とは別個に配置されているから、信号用ケーブルの長さ寸法が例えば２０〜３０ｍにもなり、信号用ケーブルの抵抗、容量等の影響によって検出信号の伝達が遅延し易く、高電圧安全器を迅速に作動させることができないという問題がある。

また、このように長い信号用ケーブルは外部からのノイズの影響を受け易いから、ノイズによって高電圧安全器に誤作動が生じる傾向がある。このため、ノイズを除去するために例えば低域通過フィルタ等を設けた場合には、フィルタによって検出信号の俊敏な変化を捕らえることができず、高電圧安全器の動作が遅くなっていた。

特に、特許文献２に示す静電塗装装置では、塗装機内の高電圧発生器と外部の高電圧制御器とを低電圧ケーブルを用いて接続しているものの、この低電圧ケーブルも信号用ケーブルと同様に２０〜３０ｍ程度の長さ寸法となっている。このため、低電圧ケーブルの抵抗や浮遊容量が増大し易く、これらの抵抗や浮遊容量の影響によって、駆動電圧の周波数を高くすると、高電圧発生器を駆動することができない。この結果、高電圧制御器は、駆動電圧の周波数を２５ｋＨｚ程度までしか上げることができず、高電圧を０Ｖ〜１００ｋＶとの間で昇圧、降圧するのに、１〜２秒程度の時間が必要となっていた。

このため、特許文献２に示す静電塗装装置では、高電圧の昇降に要する時間を見越して高電圧安全器を作動させる必要があるから、過電流や過電圧の設定値を例えば実際にスパーク等が生じる電流値、電圧値に比べて非常に低く設定していた。これにより、塗装機が被塗物に近付くと高電圧安全器が直ぐに高電圧を遮断するから、塗装作業の効率が低下していた。

また、塗装ロボットを用いて自動車車体のエンジンルーム、トランクルーム、キャビン等の内側面のように複雑な形状の塗装面に対して静電塗装を行うときには、塗装ロボットの迅速な動作速度（例えば、最速で２２００ｍｍ／秒程度）に応じて高電圧を昇降する必要がある。さらに、このようなアース体に囲まれた比較的狭い空間で静電塗装する場合は、塗装機と被塗物との間に充分な塗装距離を確保することができないから、スパークを防止しつつ静電塗装を継続するために、塗装距離に応じて高電圧を速やかに昇降する必要がある。しかし、特許文献２に示す静電塗装装置では、短時間で頻繁に高電圧を昇降することができず、複雑な形状の塗装面を効率的には塗装し難いという問題があった。

一方、特許文献３に示す静電塗装装置では、塗装機の内部に高電圧発生器に加えて高電圧制御器も内蔵するから、高電圧の昇降に要する時間は短縮することができる。しかし、特許文献３に示す静電塗装装置では、高電圧安全器に関する検討がされておらず、特許文献２の場合と同様に、高電圧の検出信号の遅延等によって高電圧安全器を迅速に作動させることができないという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、高電圧を速やかに昇降させ、高電圧安全器を迅速に作動させることができる静電塗装装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、被塗物に塗料を噴霧する塗装機と、該塗装機に高電圧を供給する高電圧発生器と、該高電圧発生器に駆動電圧を供給し前記高電圧を制御する高電圧制御器と、前記高電圧の電圧値と電流値とを用いて過電圧と過電流の発生を防止する高電圧安全器とを備えてなる静電塗装装置において、前記高電圧発生器、高電圧制御器および高電圧安全器は塗装機の内部に配設する構成としたことを特徴としている。

請求項２の発明では、高電圧発生器には、高電圧の電圧値を検出する電圧検出器と高電圧の電流値を検出する電流検出器とを接続して設け、前記電圧検出器と電流検出器とは雑音を除去するフィルタを介して高電圧安全器に接続する構成としている。

請求項３の発明では、高電圧安全器は、高電圧の電流値が予め定められた最大値を超えると高電圧の供給を停止する絶対感度回路を有する構成としている。

請求項４の発明では、高電圧安全器は、単位時間内の高電圧の電流値の増加分が予め定められた感度設定値を超えると高電圧の供給を停止するスロープ感度回路を有する構成としている。

請求項５の発明では、高電圧安全器は、高電圧の電流値が予め定められた設定値以上になるときに高電圧の電流値が一定となるように高電圧の電圧値を低下させる電流バッファ回路を有する構成としている。

請求項６の発明では、高電圧安全器は、高電圧の電圧値が予め定められた最大値を超えると高電圧の供給を停止する過電圧回路を有する構成としている。

請求項７の発明では、高電圧制御器は、駆動電圧の振幅を設定する電圧設定回路と、該電圧設定回路による振幅をもった交流の駆動電圧を出力する駆動回路とによって構成し、高電圧発生器は、前記駆動回路による駆動電圧を昇圧する昇圧トランス回路と、該昇圧トランス回路による昇圧された駆動電圧を用いて高電圧を発生する多段倍圧整流回路とによって構成している。

請求項１の発明によれば、高電圧発生器、高電圧制御器および高電圧安全器を塗装機の内部に配設する構成としたから、高電圧発生器と高電圧安全器とを近付けて配置することができ、これらの間で高電圧の電圧値、電流値を遅延なく伝達することができ、高電圧安全器を迅速に作動させることができる。また、高電圧の電圧値、電流値に対して外部ノイズの混入を低減できるから、高電圧安全器の誤動作を防止して塗装装置の信頼性を高めることができる。

さらに、高電圧発生器と高電圧安全器とに加えて高電圧制御器も塗装機の内部に配設する構成としたから、高電圧発生器と高電圧制御器とを近付けて配置することができ、高電圧発生器に供給する駆動電圧の周波数を高めることができる。このため、高電圧の昇降に必要な時間を短縮することができるから、例えば回転霧化頭が被塗物に異常接近したときには、高電圧安全器を用いて速やかに高電圧を降圧することができる。この結果、高速で動作する塗装ロボットの動作速度に応じて高電圧を昇降することができるから、複雑な形状の塗装面であっても、スパークの発生を確実に防止しつつ被塗物との塗装距離に応じた高電圧を印加した状態で静電塗装を行うことができ、塗着効率を高めることができると共に、塗装装置の安全性を向上することができる。

請求項２の発明によれば、電圧検出器、電流検出器はフィルタを介して高電圧安全器にそれぞれ接続する構成としたから、フィルタを用いて各検出器の検出値（電圧値、電流値）から雑音を除去することができ、高電圧安全器の誤動作を防ぐことができる。また、高電圧発生器と高電圧安全器とは塗装機内で近付けて配置することができるから、各検出器と高電圧安全器との間で混入する雑音を低減することができる。このため、例えば低域通過フィルタを用いて雑音を除去するときには、その遮断周波数を高めることができるから、正確な高電圧の検出値を遅延なく高電圧安全器に伝えることができ、高電圧安全器を迅速に作動させることができる。

請求項３の発明によれば、高電圧安全器は絶対感度回路を有する構成としたから、高電圧の電流値が最大値を超えるときには、絶対感度回路を用いて高電圧の供給を停止し、スパークの発生を防止することができる。また、高電圧発生器、高電圧制御器および高電圧安全器を塗装機内に配設したから、これらを互いに近付けて配置することができ、絶対感度回路に対して高電圧の電流値を正確かつ遅延なく伝達できると共に、高電圧制御器を用いて高電圧を速やかに昇降することができる。このため、過電流が生じる前に高電圧の供給を迅速に停止できるから、予め定めた最大値を実際にスパークが生じる電流値に近付けることができ、高電圧の供給が可能となる電流値の範囲を広げることができる。

請求項４の発明によれば、高電圧安全器はスロープ感度回路を有する構成としたから、高電圧の電流が急激に増加するときには、スロープ感度回路を用いて高電圧の供給を停止し、スパークの発生を防止することができる。また、高電圧発生器、高電圧制御器および高電圧安全器を塗装機内に配設したから、これらを互いに近付けて配置することができ、スロープ感度回路は、単位時間内での高電圧の電流値の増加分（増加割合）を正確に検出できると共に、高電圧制御器を用いて高電圧を速やかに昇降することができる。このため、スロープ感度回路は、過電流が生じる前に高電圧の供給を迅速に停止することができる。

請求項５の発明によれば、高電圧安全器は電流バッファ回路を有する構成としたから、電流バッファ回路を用いて過電流が生じないように電流値を一定となるように高電圧を低下させることができ、塗装機が被塗物に近付いたときでも静電塗装を継続することができる。また、高電圧発生器、高電圧制御器および高電圧安全器を塗装機内に配設したから、これらを互いに近付けて配置することができ、電流バッファ回路による高電圧の昇降を短時間で行うことができる。このため、電流バッファ回路が作動する電流の設定値を実際にスパークが生じる電流値が近付けることができ、電流バッファ回路が作動したときでも、高電圧の電圧値を高めて塗着効率を向上させることができる。

請求項６の発明によれば、高電圧安全器は過電圧回路を有する構成としたから、高電圧の電圧値が最大値を超えるときには、過電圧回路を用いて高電圧の供給を停止し、スパークの発生を防止することができる。また、高電圧発生器、高電圧制御器および高電圧安全器を塗装機内に配設したから、これらを互いに近付けて配置することができ、過電圧回路に対して正確な高電圧の電圧値を遅延なく伝達することができると共に、高電圧制御器を用いて高電圧を速やかに昇降することができ、過電圧が生じる前に高電圧の供給を迅速に停止することができる。

請求項７の発明によれば、高電圧制御器を電圧設定回路と駆動回路とによって構成し、高電圧発生器を昇圧トランス回路と多段倍圧整流回路とによって構成したから、昇圧トランス回路は駆動回路から出力された交流の駆動電圧を昇圧し、多段倍圧整流回路に供給すると共に、多段倍圧性流回路は駆動電圧の周波数に応じて高電圧を昇降することができる。そして、高電圧制御器と高電圧発生器とは塗装機内に配設したから、これらを近付けて配置することができ、駆動電圧の周波数を高めることができる。このため、多段倍圧整流回路は高電圧を短時間で昇降することができ、高電圧安全器の作動時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態による静電塗装装置として回転霧化頭型塗装装置を例に挙げて添付図面に従って詳細に説明する。

図において、１０１は塗装作業機となる塗装用ロボットで、該塗装用ロボット１０１は、後述する塗装機１を用いた塗装作業を実行するものである。そして、塗装用ロボット１０１は、基台１０２と、該基台１０２上に回転可能かつ揺動可能に設けられた垂直アーム１０３と、該垂直アーム１０３の先端に揺動可能に設けられた水平アーム１０４と、該水平アーム１０４の先端に設けられた手首１０５とによって大略構成されている。

１は塗装用ロボット１０１に取付けられた塗装機で、該塗装機１は、後述のハウジング２、エアモータ６、回転霧化頭７、カートリッジ１０等によって大略構成されている。

２は塗装用ロボット１０１の手首１０５の先端に取付けられたハウジングで、該ハウジング２には、絶縁性樹脂材料によって形成されると共に、前側に位置してモータ取付部３が形成され、後側にはボンベ取付部４が形成されている。そして、ハウジング２には、各取付部３，４の中心位置を通るように後述のフィードチューブ挿通孔９が軸方向（前，後方向）に延びて形成されている。さらに、ハウジング２には、前，後方向の途中位置から垂直方向に延びる腕部５が設けられ、該腕部５は塗装用ロボット１０１の手首１０５に接続されている。

６はハウジング２のモータ取付部３内に取付けられたエアモータで、該エアモータ６は、静圧エア軸受６Ａを介して回転可能に支持された中空の回転軸６Ｂと、該回転軸６Ｂの基端側に固定されたエアタービン６Ｃとによって構成されている。そして、エアモータ６は、ハウジング２のエア通路２Ａを通じてエアタービン６Ｃにエアが供給されることにより、回転軸６Ｂを例えば３０００〜１０００００ｒｐｍで高速回転させるものである。

７はエアモータ６の回転軸６Ｂに取付けられた回転霧化頭で、該回転霧化頭７は、例えば金属材料または導電性の樹脂材料によって形成され、エアモータ６によって高速回転する。そして、回転霧化頭７は、高速回転した状態で後述のフィードチューブ１２を通じて塗料が供給されると、その塗料を遠心霧化して微粒化し、アース電位となった被塗物に向けて噴霧する。また、回転霧化頭７にはエアモータ６等を介して後述の高電圧発生器１３が接続され、回転霧化頭７全体に高電圧が印加される。これにより、静電塗装を行う場合には、回転霧化頭７は、その表面を流れる塗料を直接的に高電圧に帯電させるものである。

８は回転霧化頭７を囲繞するようにハウジング２の前端側に設けられたシェーピングエアリングで、該シェーピングエアリング８には複数個のエア吐出孔８Ａが穿設され、該エア吐出孔８Ａは回転霧化頭７から噴霧される塗料に向けてシェーピングエアを噴出する。

９はボンベ取付部４の中央部からエアモータ６の回転軸６Ｂ内に延びたフィードチューブ挿通孔で、該フィードチューブ挿通孔９には、後述するカートリッジ１０のフィードチューブ１２が挿脱可能に挿嵌される。

１０は塗料を回転霧化頭７に向けて供給する塗装用のカートリッジで、該カートリッジ１０は、前，後方向に延びる円筒体（シリンダ）として形成されたボンベ１１と、該ボンベ１１から軸方向に延びるフィードチューブ１２と、前記ボンベ１１内を塗料収容室と押出しシンナ収容室とに画成するピストン（いずれも図示せず）等とにより大略構成されている。

また、カートリッジ１０は、フィードチューブ１２をフィードチューブ挿通孔９に挿通した状態でハウジング２のボンベ取付部４に取付けられる。そして、塗装時には、ハウジング２のシンナ通路２Ｂを通じて押出しシンナ収容室にシンナを供給することによってピストンを摺動変位させ、ボンベ１１内の塗料を、フィードチューブ１２を通じて回転霧化頭７に向けて吐出する。また、塗料の充填時には、カートリッジ１０をボンベ取付部４から取外して塗料充填装置（図示せず）に取付け、フィードチューブ１２を通じてボンベ１１の塗料収容室内に塗料を充填する。

１３はハウジング２の腕部５に内臓された高電圧発生器で、該高電圧発生器１３は、後述の高電圧制御器１８による駆動電圧を昇圧する昇圧トランス回路１４と、該昇圧トランス回路１４による昇圧された駆動電圧を用いて高電圧を発生させる複数のコンデンサ、ダイオード（いずれも図示せず）からなる多段倍圧整流回路１５（所謂、コッククロフト回路）とによって構成されている。

ここで、昇圧トランス回路１４は、その入力側が後述の高電圧制御装置１７に接続され、出力側が多段倍圧整流回路１５に接続されている。また、多段倍圧整流回路１５の出力側は、スパークを防止するための数百ＭΩ程度の高抵抗１６を介してエアモータ６に接続されている。そして、高電圧発生器１３は、例えば−３０〜−１２０ｋＶの高電圧を発生し、エアモータ６、回転霧化頭７を通じて塗料を直接的に高電圧に帯電させている。

１７は高電圧発生器１３に接続された状態で塗装機１のハウジング２内に設けられた高電圧制御装置で、該高電圧制御装置１７は、後述の高電圧制御器１８と高電圧安全器２１とによって構成されている。

１８は高電圧発生器１３に駆動電圧を供給し高電圧を制御する高電圧制御器で、該高電圧制御器１８は、処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成され駆動電圧の振幅を設定する電圧設定回路としての処理回路１９と、該処理回路１９によって設定された振幅で振動する交流の駆動電圧を出力する駆動回路２０とによって構成されている。また、駆動回路２０は、その入力側に後述の塗装制御装置３２を通じて例えば２４Ｖの直流電圧（ＤＣ２４Ｖ）が供給され、出力側が高電圧発生器１３の昇圧トランス回路１４に接続されている。

ここで、駆動回路２０は、直流電圧を交流の駆動電圧に変換する２個のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）と駆動電圧の振幅を設定するＮＰＮ型のパワートランジスタ（いずれも図示せず）とを含んで構成されている。また、パワートランジスタのコレクタには直流電圧が供給されると共に、エミッタは昇圧トランス回路１４の入力側に接続されている。そして、駆動回路２０は、処理回路１９によってパワートランジスタのベース電圧が設定され、該ベース電圧に応じてエミッタの電圧値（昇圧トランス回路１４の入力電圧値）を設定している。

また、２個のＦＥＴも昇圧トランス回路１４の入力側にそれぞれ接続されると共に、これらのＦＥＴは、処理回路１９からの駆動信号に応じて交互に閉成、開成（ＯＮ、ＯＦＦ）する。これにより、駆動回路２０は、パワートランジスタによって設定された直流電圧を例えば２５０ｋＨｚ程度の周波数で振動する交流の駆動電圧に変換している。

さらに、処理回路１９は、その入力側に後述の電圧センサ２６、電流センサ２７が接続され、これらのセンサ２６，２７による高電圧の電圧値Ｖm、電流値Ｉmを用いて高電圧発生器１３から出力される高電圧をフィードバック制御している。

２１は高電圧の電圧値Ｖmと電流値Ｉmとを用いて過電圧と過電流の発生を防止する高電圧安全器で、該高電圧安全器２１は、後述する絶対感度回路２２、スロープ感度回路２３、電流バッファ回路２４および過電圧回路２５によって構成され、その入力側が電圧センサ２６、電流センサ２７に接続されると共に、出力側が高電圧制御器１８の処理回路１９に接続されている。

２２は高電圧の電流値Ｉmが予め定められた最大値Ｉmaxを超えると高電圧の供給を停止する絶対感度回路で、該絶対感度回路２２は、その入力側が電流センサ２７に接続されると共に、出力側が処理回路１９に接続されている。そして、絶対感度回路２２は、電流センサ２７による電流値Ｉmが例えば１５０μＡ程度の最大値Ｉmaxを超えると、処理回路１９に対して高電圧の供給を停止するための停止信号を出力する。これにより、処理回路１９は、駆動回路２０による駆動電圧をＯＶに設定し、高電圧の供給を停止する。

２３は単位時間内の高電圧の電流値Ｉmの増加分ΔＩmが予め定められた感度設定値ΔＩmaxを超えると高電圧の供給を停止するスロープ感度回路で、該スロープ感度回路２３は、その入力側が電流センサ２７に接続されると共に、出力側が処理回路１９に接続されている。そして、スロープ感度回路２３は、例えば数ｍｓから数十ｍｓ程度の単位時間内に電流センサ２７による電流値Ｉmの増加分ΔＩmが感度設定値ΔＩmaxを超えると、絶対感度回路２２と同様に、処理回路１９に対して高電圧の供給を停止するための停止信号を出力し、処理回路１９を用いて高電圧の供給を停止する。

２４は高電圧の電流値Ｉmが予め定められた設定値Ｉm0以上になるときに高電圧の電流値Ｉmが設定値Ｉm0で一定となるように高電圧の電圧値Ｖmを低下させる電流バッファ回路で、該電流バッファ回路２４は、その入力側が電圧センサ２６および電流センサ２７に接続されると共に、出力側が処理回路１９に接続されている。そして、電流バッファ回路２４は、電流センサ２７による電流値Ｉmが設定値Ｉm0以上となると、処理回路１９に対して高電圧の電圧値Ｖmを低下させるための降圧信号を出力する。これにより、処理回路１９は、駆動回路２０による駆動電圧を低下させ、高電圧を降圧する。

なお、電流バッファ回路２４の設定値Ｉm0は、絶対感度回路２２の最大値Ｉmaxよりも大きな値（Ｉm0＞Ｉmax）として例えば１５５μＡ程度に設定されている。これにより、電流バッファ回路２４は絶対感度回路２２のバックアップとして機能する。また、電流バッファ回路２４は、高電圧の降圧によって電圧値Ｖmが予め決められた最小値Ｖminよりも低下したときには、処理回路１９を用いて高電圧の供給を停止する。

２５は高電圧の電圧値Ｖmが予め定められた最大値Ｖmaxを超えると高電圧の供給を停止する過電圧回路で、該過電圧回路２５は、その入力側が電圧センサ２６に接続されると共に、出力側が処理回路１９に接続されている。そして、過電圧回路２５は、電圧センサ２６による電圧値Ｖmが最大値Ｖmaxを超えると、絶対感度回路２２と同様に、処理回路１９に対して高電圧の供給を停止するための停止信号を出力し、処理回路１９を用いて高電圧の供給を停止する。

２６は多段倍圧整流回路１５の出力側に接続された電圧センサ（電圧検出器）で、該電圧センサ２６は、高抵抗１６と多段倍圧整流回路１５との間に接続され、エアモータ６、回転霧化頭７に印加された高電圧を分圧して検出し、この電圧検出値を電圧値Ｖmとして高電圧安全器２１に向けて出力している。

２７は多段倍圧整流回路１５の入力側に接続された電流センサ（電流検出器）で、該電流センサ２７は、多段倍圧整流回路１５を含む高電圧発生経路内を流れる電流を検出し、この電流検出値を電流値Ｉmとして高電圧安全器２１に向けて出力している。

なお、電流センサ２７は、多段倍圧整流回路１５の入力側に限らず、例えば多段倍圧整流回路１５の出力側を流れる電流を検出する構成としてもよい。

２８，２９は電圧センサ２６、電流センサ２７と高電圧安全器２１との間にそれぞれ設けられたフィルタで、該各フィルタ２８，２９は、例えば低域通過フィルタ等によって構成され、電圧値Ｖm、電流値Ｉmに外部から混入したノイズを除去している。

３０は塗装ブースの外側等に配置された静電塗装制御装置で、該静電塗装制御装置３０は、塗装ロボット制御装置３１と塗装制御装置３２とによって構成され、商用電源３３が接続されると共に、ケーブル３４，３５を介して塗装用ロボット１０１、塗装機１とにそれぞれ接続されている。そして、塗装ロボット制御装置３１は、塗装時や塗料充填時等の塗装用ロボット１０１の動作を制御する。

一方、塗装制御装置３２は、電源変換回路等を用いて商用電源３３の交流電圧を例えば２４Ｖ程度の直流電圧に変換して高電圧制御器１８の駆動回路２０に供給すると共に、高電圧制御器１８の処理回路１９を用いて高電圧の電圧値Ｖm等を制御している。

本実施の形態による回転霧化頭型塗装装置は上述のような構成を有するもので、次に、塗装装置としての作動について説明する。

コンベア装置等を用いて被塗物が塗装用ロボット１０１の近傍に配置されると、塗装ロボット制御装置３１は予め記憶されたティーチング動作に基いて塗装用ロボット１０１を作動させ、被塗物の近くに塗装機１を移動させる。

このとき、塗装機１は、エアモータ６によって回転霧化頭７を高速回転させ、この状態でフィードチューブ１２を通じて回転霧化頭７に塗料を供給する。これにより、塗装機１は、回転霧化頭７が回転するときの遠心力によって塗料を微粒化して噴霧すると共に、シェーピングエアリング８を通じてシェーピングエアを供給することによって噴霧パターンを制御しつつ、塗料粒子をアースに接続された被塗物に塗着させる。

また、回転霧化頭７にはエアモータ６を介して高電圧発生器１３による高電圧が印加されている。これにより、塗料粒子は、回転霧化頭７を通じて直接的に高電圧に帯電すると共に、回転霧化頭７と被塗物との間に形成された静電界に沿って飛行し、アース電位となった被塗物に塗着する。

ここで、例えば回転霧化頭７がアース電位となった被塗物に異常接近した場合には、高電圧発生器１３を含む高電圧発生経路内を流れる電流が絶縁破壊（スパーク）を生じ得る程度に増大することがある。このとき、電流センサ２７による電流値Ｉmが予め塗装制御装置３２等によって設定された最大値Ｉmaxよりも大きくなるから、絶対感度回路２２は、処理回路１９に対して高電圧の供給を停止するための停止信号を出力し、高電圧の供給を停止する。これにより、回転霧化頭７と被塗物との間でスパークが生じるのを未然に防止することができる。

また、絶対感度回路２２の故障等によって、電流値Ｉmが最大値Ｉmaxを超えたにも拘わらず絶対感度回路２２が作動しないときには、電流値Ｉmが電流バッファ回路２４の設定値Ｉm0以上となる。このため、電流バッファ回路２４は、処理回路１９に対して高電圧の電圧値Ｖmを低下させるための降圧信号を出力し、電流値Ｉmが設定値Ｉm0で一定となるように、高電圧の降圧させる。これにより、電流バッファ回路２４を用いて絶対感度回路２２をバックアップすることができる。

また、例えば回転霧化頭７が被塗物に異常接近に伴って電流値Ｉmが急速に増大することがある。このとき、単位時間内に電流センサ２７による電流値Ｉmの増加分ΔＩmが感度設定値ΔＩmaxを超えるから、スロープ感度回路２３は、処理回路１９に対して高電圧の供給を停止するための停止信号を出力し、処理回路１９を用いて高電圧の供給を停止する。これにより、電流値Ｉmの急速な増大に伴ってスパークが生じるのを防ぐことができる。

さらに、高電圧の電圧値Ｖmが予め定められた最大値Ｖmaxを超えるときには、過電圧回路２５は、処理回路１９に対して高電圧の供給を停止するための停止信号を出力し、処理回路１９を用いて高電圧の供給を停止する。

然るに、本実施の形態では、高電圧発生器１３、高電圧制御器１８および高電圧安全器２１は塗装機１の内部に配設する構成としたから、高電圧発生器１３と高電圧安全器２１とを近付けて配置することができる。このため、従来技術のような高電圧発生器１３と高電圧安全器２１との間を接続する長い信号用ケーブルを廃止することができるから、外部ノイズを容易に排除することができ、誤動作を防いで塗装装置の信頼性を高めることができる。また、高電圧発生器１３と高電圧安全器２１とを近付けて配置することができるから、これらの間で高電圧の電圧値Ｖm、電流値Ｉmを遅延なく伝達することができ、高電圧安全器２１を迅速に作動させることができる。

また、高電圧発生器１３と高電圧安全器２１とに加えて高電圧制御器１８も塗装機１の内部に配設する構成としたから、高電圧発生器２１と高電圧制御器１８とを近付けて配置することができ、高電圧発生器２１に供給する駆動電圧の周波数を高めることができる。このため、高電圧の昇降に必要な時間を短縮することができるから、例えば回転霧化頭７がアース電位となった被塗物に異常接近したときには、高電圧安全器２１を用いて速やかに高電圧を降圧することができる。

この結果、高速で動作する塗装用ロボット１０１の動作速度に応じて高電圧を昇降することができるから、複雑な形状の塗装面であっても、スパークの発生を確実に防止しつつ被塗物との塗装距離に応じた高電圧を印加した状態で静電塗装を行うことができ、塗着効率を高めることができると共に、塗装装置の安全性を向上することができる。

また、電圧センサ２６、電流センサ２７はフィルタ２８，２９を介して高電圧安全器２１に接続する構成としたから、フィルタ２８，２９を用いて電圧センサ２６、電流センサ２７の検出値（電圧値Ｖm、電流値Ｉm）からノイズを除去することができ、高電圧安全器２１の誤動作を防ぐことができる。また、高電圧発生器１３と高電圧安全器２１とは塗装機１内で近付けて配置することができるから、各センサ２６，２７と高電圧安全器２１との間で混入するノイズを低減することができる。このため、フィルタ２６，２７として例えば低域通過フィルタを用いて雑音を除去するときには、その遮断周波数を高めることができるから、正確な高電圧の電圧値Ｖm、電流値Ｉmを遅延なく高電圧安全器２１に伝えることができ、高電圧安全器２１を迅速に作動させることができる。

また、高電圧安全器２１は絶対感度回路２２を有する構成としたから、電流値Ｉmが最大値Ｉmaxを超えるときには、絶対感度回路２２を用いて高電圧の供給を停止し、スパークの発生を防止することができる。また、高電圧発生器１３、高電圧制御器１８および高電圧安全器２１を塗装機１内に配設したから、これらを互いに近付けて配置することができ、絶対感度回路２２に対して高電圧の電流値Ｉmを正確かつ遅延なく伝達できると共に、高電圧制御器１８を用いて高電圧を速やかに昇降することができる。このため、過電流が生じる前に高電圧の供給を迅速に停止できるから、予め定めた最大値Ｉmaxを実際にスパークが生じる電流値Ｉsに近付けることができ、高電圧の供給が可能となる電流値Ｉmの範囲を広げることができる。

また、高電圧安全器２１はスロープ感度回路２３を有する構成としたから、高電圧の電流が急激に増加するときには、スロープ感度回路２３を用いて高電圧の供給を停止し、スパークの発生を防止することができる。また、高電圧発生器１３、高電圧制御器１８および高電圧安全器２１を塗装機１内に配設したから、これらを互いに近付けて配置することができ、スロープ感度回路２３は高電圧の電流値Ｉmの増加分ΔＩmを正確に検出できると共に、高電圧制御器１８を用いて高電圧を速やかに昇降することができる。このため、スロープ感度回路２３は、過電流が生じる前に高電圧の供給を迅速に停止することができる。

また、高電圧安全器２１は電流バッファ回路２４を有する構成としたから、電流バッファ回路２４を用いて過電流が生じないように電流値Ｉmを設定値Ｉm0で一定となるように高電圧を低下させることができ、塗装機１が被塗物に近付いたときでも静電塗装を継続することができる。また、高電圧発生器１３、高電圧制御器１８および高電圧安全器２１を塗装機１内に配設したから、これらを互いに近付けて配置することができ、電流バッファ回路２４による高電圧の昇降を短時間で行うことができる。このため、電流バッファ回路２４が作動する電流の設定値Ｉm0を実際にスパークが生じる電流値Ｉsが近付けることができ、電流バッファ回路２４が作動したときでも、高電圧の電圧値を高めて塗着効率を向上させることができる。

また、高電圧安全器２１は過電圧回路２５を有する構成としたから、高電圧の電圧値Ｖmが最大値Ｖmaxを超えるときには、過電圧回路２５を用いて高電圧の供給を停止し、スパークの発生を防止することができる。また、高電圧発生器１３、高電圧制御器１８および高電圧安全器２１を塗装機１内に配設したから、これらを互いに近付けて配置することができ、過電圧回路２５に対して正確な高電圧の電圧値Ｖmを遅延なく伝達することができると共に、高電圧制御器１８を用いて高電圧を速やかに昇降することができ、過電圧が生じる前に高電圧の供給を迅速に停止することができる。

さらに、高電圧制御器１８を処理回路１９と駆動回路２０とによって構成し、高電圧発生器１３を昇圧トランス回路１４と多段倍圧整流回路１５とによって構成したから、昇圧トランス回路１４は駆動回路２０から出力された交流の駆動電圧を昇圧し、多段倍圧整流回路１５に供給すると共に、多段倍圧整流回路１５は駆動電圧の周波数に応じて高電圧を昇降することができる。そして、高電圧制御器１８と高電圧発生器１３とは塗装機１内に配設したから、これらを近付けて配置することができ、駆動電圧の周波数を高めることができる。このため、多段倍圧整流回路１５は高電圧を短時間で昇降することができ、高電圧安全器２１の作動時間を短縮することができる。

なお、前記実施の形態では、処理装置（ＣＰＵ）等を含む処理回路１９とは別に高電圧安全器２１を設ける構成としたが、例えば処理回路１９を用いて高電圧安全器２１と同様の動作を行うプログラムを作動させる構成としてもよい。

また、前記実施の形態では、ハウジング２に着脱可能なカートリッジ１０を用いて塗料を供給するカートリッジ型の塗装機１を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばフィードチューブを色替弁装置等の塗料源を接続し、該塗料源から塗料を供給する塗装機を用いる構成としてもよい。

また、前記実施の形態では、回転霧化頭７を金属材料または導電性の樹脂材料によって形成し、該回転霧化頭７を介して直接的に塗料を高電圧に帯電させる直接帯電式の回転霧化頭型塗装装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば回転霧化頭型塗装装置のカバーの外周側に外部電極を設け、この外部電極によって回転霧化頭から噴霧された塗料を間接的に高電圧に帯電させる間接帯電式の回転霧化頭型塗装装置に適用してもよい。

また、前記実施の形態では、塗装用ロボット１０１に手首１０５を設け、該手首１０５に取付けられる塗装機１のハウジング２内に高電圧発生器１３と高電圧制御装置１７とを配設する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばハウジングとは別体または一体の手首を含めて塗装機を構成する場合には、ハウジング内に高電圧発生器を配設すると共に、手首内に高電圧制御装置を配設し、これらを接続する構成としてもよい。具体的には、手首内には塗装機を揺動、回動するアクチュエータが配置されているから、これらのアクチュエータと一緒に高電圧制御装置を配設することができる。

さらに、前記実施の形態では静電塗装装置として回転霧化頭７を用いて塗料を噴霧する回転霧化頭型塗装装置に適用する場合を例に挙げて説明したが、ノズルチップから塗料を噴霧するスプレーガン型塗装装置に適用してもよい。

本発明の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示す正面図である。 図１中の塗装機を拡大して示す縦断面図である。 図１中の塗装機を示す構成図である。

符号の説明

１ 塗装機
２ ハウジング
５ 腕部
６ エアモータ
７ 回転霧化頭
１０ カートリッジ
１３ 高電圧発生器
１４ 昇圧トランス回路
１５ 多段倍圧整流回路
１７ 高電圧制御装置
１８ 高電圧制御器
１９ 処理回路（電圧設定回路）
２０ 駆動回路
２１ 高電圧安全器
２２ 絶対感度回路
２３ スロープ感度回路
２４ 電流バッファ回路
２５ 過電圧回路
２６ 電圧センサ（電圧検出器）
２７ 電流センサ（電流検出器）
２８，２９ フィルタ

Claims (7)

1. 被塗物に塗料を噴霧する塗装機と、該塗装機に高電圧を供給する高電圧発生器と、該高電圧発生器に駆動電圧を供給し前記高電圧を制御する高電圧制御器と、前記高電圧の電圧値と電流値とを用いて過電圧と過電流の発生を防止する高電圧安全器とを備えてなる静電塗装装置において、前記高電圧発生器、高電圧制御器および高電圧安全器は塗装機の内部に配設する構成としたことを特徴とする静電塗装装置。
2. 前記高電圧発生器には、前記高電圧の電圧値を検出する電圧検出器と前記高電圧の電流値を検出する電流検出器とを接続して設け、前記電圧検出器と電流検出器とは雑音を除去するフィルタを介して前記高電圧安全器に接続する構成としてなる請求項１に記載の静電塗装装置。
3. 前記高電圧安全器は、前記高電圧の電流値が予め定められた最大値を超えると前記高電圧の供給を停止する絶対感度回路を有してなる請求項１または２に記載の静電塗装装置。
4. 前記高電圧安全器は、単位時間内の前記高電圧の電流値の増加分が予め定められた感度設定値を超えると前記高電圧の供給を停止するスロープ感度回路を有してなる請求項１，２または３に記載の静電塗装装置。
5. 前記高電圧安全器は、前記高電圧の電流値が予め定められた設定値以上になるときに前記高電圧の電流値が一定となるように前記高電圧の電圧値を低下させる電流バッファ回路を有してなる請求項１，２，３または４に記載の静電塗装装置。
6. 前記高電圧安全器は、前記高電圧の電圧値が予め定められた最大値を超えると前記高電圧の供給を停止する過電圧回路を有してなる請求項１，２，３，４または５に記載の静電塗装装置。
7. 前記高電圧制御器は、前記駆動電圧の振幅を設定する電圧設定回路と、該電圧設定回路による振幅をもった交流の駆動電圧を出力する駆動回路とによって構成し、
   前記高電圧発生器は、前記駆動回路による駆動電圧を昇圧する昇圧トランス回路と、該昇圧トランス回路による昇圧された駆動電圧を用いて高電圧を発生する多段倍圧整流回路とによって構成してなる請求項１，２，３，４，５または６に記載の静電塗装装置。

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