JP3133320U - 粉体塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体塗料の吐出量を優れた応答性で制御して塗装を行うことができる粉体塗装装置を提供する。
【解決手段】インジェクタ２と粉体流量測定装置７が取り付けられた塗料タンク１の外側面に吐出量制御盤１１が固定され、吐出量制御盤１１とインジェクタ２とがエアチューブ１２を介して互いに接続されると共に粉体流量測定装置７が信号ケーブル１３を介して吐出量制御盤１１に接続されている。粉体塗装ガン６を支持するガン支持台１４にガン電圧制御盤１５が固定され、ガン電圧制御盤１５と粉体塗装ガン６とがガンケーブル１６を介して接続されると共に粉体塗装ガン６にインジェクタ２が塗料ホース５を介して接続されている。タンク１とガン支持台１４から離れて主制御盤１７が設置され、通信ケーブル１８及び１９を介して吐出量制御盤１１とガン電圧制御盤１５とにそれぞれ電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

この考案は、粉体塗装装置に係り、特に粉体塗料の吐出量の制御応答性を向上させる技術に関する。

粉体塗装作業にあっては、仕上がり塗膜の均質化、及び粉体塗料の有効利用のために、常に、一定量の粉体塗料を塗装ガンに供給して塗装を行う必要がある。従来のこの種の粉体塗装装置を図４に示す。粉体塗料を収容するタンク１にインジェクタ２を取り付け、コントローラ３からエアチューブ４を介してインジェクタ２のノズルに吸引エアを吹き込むことにより、タンク１内の粉体塗料が吸引され、塗料ホース５を介して粉体塗装ガン６へと供給される。インジェクタ２には粉体塗料の流量を測定する粉体流量測定装置７が取り付けられ、この粉体流量測定装置７によって測定された粉体塗料の実流量とコントローラ３から入力された吐出量設定値との差分に基づき、実流量が吐出量設定値に等しくなるようにインジェクタ２のノズルに吹き込まれる吸引エアの圧力が制御される。そして、コントローラ３からガンケーブル８を介して粉体塗装ガン６にガン電圧が印加され、粉体塗装ガン６から被塗物に向けて粉体塗料が吐出される。

一般に、粉体塗装ガン６及びタンク１が塗装ブース等の塗装環境内に配置される一方、作業者により操作されるコントローラ３は清浄な環境内に設置する必要があるため、コントローラ３と粉体塗装ガン６及びタンク１とが互いに離れて配置されている。このため、コントローラ３とインジェクタ２とを接続するエアチューブ４及びコントローラ３と粉体塗装ガン６とを接続するガンケーブル８は、通常１０〜２０ｍ程度もの長さを有している。

しかしながら、エアチューブ４が長くなるほど、コントローラ３から供給されたエア圧がインジェクタ２に到達するまでに時間を要し、粉体塗装ガン６からの粉体塗料の吐出開始に遅延を生じてしまう。特に、コンベヤ等により搬送される被塗物の有無を光電センサ等で検知して、自動的に粉体塗装ガン６からの粉体塗料の吐出をオン／オフする塗装方式においては、エアチューブ４の長さに起因して吐出開始のタイミングがずれることとなる。

また、吐出量設定値を変更して粉体塗料の吐出量を変える場合にも、エアチューブ４が長くなるほど、粉体塗料の実流量が吐出量設定値に到達するまでに時間を要することとなる。例えば、図５に示されるように、吐出量を１００ｇ／秒から１５０ｇ／秒に変更する場合に、エアチューブ４の長さＬ＝２ｍのときには１．２秒で粉体塗料の実流量が吐出量設定値に達したのに対して、エアチューブ４の長さＬ＝１０ｍでは２．６秒、長さＬ＝２０ｍでは３．７秒もの時間を要していた。

そこで、被塗物が塗装位置に至る前に早めに粉体塗料の吐出を開始したり、吐出量設定値の変更時に捨て吹きを数秒間行ってから被塗物への塗装を行っていたが、これでは吐出されたものの被塗物に付着しない粉体塗料が多量に存在して無駄を生じるという問題があった。被塗物に付着しない粉体塗料を回収して再使用することができるが、１００％の回収は困難であるので、無駄な粉体塗料の発生を余儀なくされていた。

さらに、エアチューブ４の長さに比例した圧力損失が発生するため、エアチューブ４が長くなるほど、吐出可能な最大吐出量が低下し、条件によっては必要な吐出量が得られなくなるおそれがある。また、複数のタンク１と粉体塗装ガン６を配置した場合、コントローラ３からこれら複数のタンク１のインジェクタ２にそれぞれ同一のエア圧を供給しても、それぞれのエアチューブ４の長さが異なると、インジェクタ２の手前の圧力に違いが生じ、その結果吐出量も異なってしまう。

この考案はこのような問題点を解消するためになされたもので、粉体塗料の吐出量を優れた応答性で制御して塗装を行うことができる粉体塗装装置を提供することを目的とする。

この考案に係る粉体塗装装置は、粉体塗料が収容されるタンクと、タンクに接続されたインジェクタと、インジェクタに接続された粉体塗装ガンと、インジェクタにより吸引される粉体塗料の流量を測定する粉体流量測定装置と、タンクの近傍に配置され且つインジェクタに吸引エアを吹き込むことによりタンクから粉体塗料を吸引して粉体塗装ガンに供給すると共に粉体流量測定装置で測定された粉体塗料の流量が吐出量設定値となるように吸引エアの圧力をフィードバック制御する吐出量制御盤と、粉体塗装ガンの近傍に配置され且つ粉体塗装ガンに印加するガン電圧を制御するガン電圧制御盤と、吐出量制御盤及びガン電圧制御盤とそれぞれ通信ケーブルを介して電気的に接続され且つ吐出量制御盤に吐出量設定値を出力すると共にガン電圧制御盤にガン電圧設定値を出力して吐出量制御盤及びガン電圧制御盤を駆動制御する主制御盤とを備えたものである。

なお、インジェクタがメインノズルとサブノズルとを有し、主制御盤が吐出量制御盤に搬送エア流量設定値を出力し、吐出量制御盤がインジェクタのメインノズルに吸引エアを吹き込むと共にサブノズルに希釈エアを吹き込み、吸引エアの流量と希釈エアの流量との総和が搬送エア流量設定値となるように吸引エアの圧力及び希釈エアの圧力を調節するように構成することができる。好ましくは、吐出量制御盤は、吸引エアの圧力及び希釈エアの圧力をＰＩＤ制御する。
粉体塗装ガンを保持しつつ移動させるレシプロケータをさらに備えることもできる。

この考案によれば、吐出量制御盤をタンクの近傍に配置すると共にガン電圧制御盤を粉体塗装ガンの近傍に配置し、これら吐出量制御盤及びガン電圧制御盤にそれぞれ通信ケーブルを介して主制御盤を電気的に接続したので、主制御盤をタンク及び粉体塗装ガンから離して配置しながらも吐出量制御盤とタンクのインジェクタとを短いエアチューブで接続することができ、設定された吐出量の粉体塗料を優れた応答性で吐出して塗装を行うことが可能となる。

以下、この考案の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１にこの考案の実施の形態１に係る粉体塗装装置の構成を示す。
粉体塗料を収容するタンク１にインジェクタ２と粉体流量測定装置７が取り付けられている。また、タンク１の外側面には、吐出量制御盤１１が固定されており、吐出量制御盤１１とインジェクタ２とがエアチューブ１２を介して互いに接続されると共に粉体流量測定装置７が信号ケーブル１３を介して吐出量制御盤１１に接続されている。

粉体塗装ガン６がガン支持台１４に支持されており、粉体塗装ガン６にインジェクタ２が塗料ホース５を介して接続されている。また、ガン支持台１４には、ガン電圧制御盤１５が固定されており、ガン電圧制御盤１５と粉体塗装ガン６とがガンケーブル１６を介して接続されている。
タンク１とガン支持台１４は、図示しない塗装ブース等の塗装環境内に配置されており、この塗装環境から離れた清浄な環境内に主制御盤１７が設置されている。そして、主制御盤１７と吐出量制御盤１１及びガン電圧制御盤１５とがそれぞれ通信ケーブル１８及び１９を介して電気的に接続されている。

吐出量制御盤１１は、図示しない圧縮エア源に接続されており、インジェクタ２に吸引エアを吹き込むことによりタンク１から粉体塗料を吸引して粉体塗装ガン６に供給すると共に粉体流量測定装置７で測定された粉体塗料の流量が吐出量設定値となるように吸引エアの圧力をフィードバック制御するものである。
ガン電圧制御盤１５は、ガンケーブル１６を介して粉体塗装ガン６にガン電圧を印加するものである。

主制御盤１７は、吐出量制御盤１１及びガン電圧制御盤１５を駆動制御するもので、吐出量制御盤１１に吐出量設定値及び搬送エア流量設定値を出力すると共にガン電圧制御盤１５にガン電圧設定値及びガン電流設定値を出力して吐出量制御盤及びガン電圧制御盤を駆動制御する。また、主制御盤１７は、これら各種の設定値を含む塗装条件及び駆動／停止の指示等を入力するための入力手段と、この粉体塗装装置全体の稼働状況や塗装条件を表示するための表示手段とを有しており、例えば、ディスプレイとキーボードの組み合わせや、タッチパネル式の液晶画面から、入力手段及び表示手段を構成することができる。

ここで、タンク１、インジェクタ２、粉体流量測定装置７及び吐出量制御盤１１の構成を図２に模式的に示す。粉体塗料Ｆを収容するタンク１は多孔板２１を備えた、いわゆる流動床タンクであり、流動エアが吹き込まれて粉体塗料Ｆがタンク１内で流動状態に保たれる。このタンク１内に搬送管２２の一端が挿入され、搬送管２２の他端にインジェクタ２が接続されている。タンク１とインジェクタ２との間に粉体流量測定装置７が配置されている。粉体流量測定装置７は、静電容量の変化として測定した搬送管２２内の密度と搬送管２２内に導入した測定用エアの流量Ｑｆとに基づいて粉体塗料Ｆの流量を測定するものであり、搬送管２２の外周部に巻き付けられた複数の導体板２３と、これらの導体板２３に接続された増幅回路２４と、増幅回路２３に接続された補正回路２５とを有している。そして、補正回路２５からの出力信号が信号ケーブル１３を介して吐出量制御盤１１に入力され、吐出量制御盤１１からインジェクタ２のメインノズル２ａ及びサブノズル２ｂへそれぞれ吸引エア及び希釈エアが供給される。

吐出量制御盤１１には、図示しない圧縮エア源に接続され且つ粉体塗装ガン６の運転信号に基づいて開閉されるバルブ２６と、このバルブ２６に分岐点Ａを介してそれぞれ接続された吸引エア用圧力レギュレータ２７及び希釈エア用圧力レギュレータ２８とが備えられている。これらのレギュレータ２７及び２８は、それぞれ対応するエアチューブ１２を介してインジェクタ２のメインノズル２ａ及びサブノズル２ｂに接続されている。さらに、吐出量制御盤１１は、レギュレータ２７及び２８並びに粉体流量測定装置７の補正回路２５に接続された制御回路２９を有している。この制御回路２９に通信ケーブル１８を介して主制御盤１７が電気的に接続されている。

次に、この粉体塗装装置の動作について説明する。まず、作業者によって主制御盤１７から粉体塗料Ｆの吐出量設定値Ｑｍ、粉体塗装ガン６へ粉体塗料Ｆを搬送するための搬送エア流量設定値Ｑｔ、ガン電圧設定値及びガン電流設定値が入力され、これらの設定値が主制御盤１７に内蔵されている図示しないメモリに記憶される。さらに、作業者によって主制御盤１７から粉体塗装装置の運転開始を指示する運転信号が入力されると、主制御盤１７は、通信ケーブル１８を介して、メモリに記憶していた吐出量設定値Ｑｍ及び搬送エア流量設定値Ｑｔと運転信号とを吐出量制御盤１１へ送信すると共に、通信ケーブル１９を介して、メモリに記憶していたガン電圧設定値及びガン電流設定値と運転信号とをガン電圧制御盤１５へ送信する。
なお、予めタンク１に流動エアが吹き込まれて粉体塗料Ｆがタンク１内で流動状態に保たれているものとする。

主制御盤１７からガン電圧設定値及びガン電流設定値と運転信号とを受信したガン電圧制御盤１５によって粉体塗装ガン６が設定されたガン電圧及びガン電流で駆動される。
一方、主制御盤１７から運転信号を受信した吐出量制御盤１１の制御回路２９により、バルブ２６が開放され、図示しない圧縮エア源からの圧縮エアがバルブ２６を通った後、分岐点Ａで分流され、吸引エア用圧力レギュレータ２７を介して吸引エアがインジェクタ２のメインノズル２ａへ吹き込まれると共に希釈エア用圧力レギュレータ２８を介して希釈エアがインジェクタ２のサブノズル２ｂへ吹き込まれる。メインノズル２ａに吹き込まれた吸引エアにより、タンク１から粉体塗料Ｆが搬送管２２内に吸引され、さらに吸引エアと希釈エアとによって塗料ホース５を介して粉体塗料Ｆが粉体塗装ガン６へ供給され、粉体塗装ガン６から被塗物に向かって噴出される。

このようにして粉体塗装が開始されると、搬送管２２内を流れる粉体塗料Ｆの流量が粉体流量測定装置７の複数の導体板２３によって静電容量の変化として検出され、増幅回路２４で増幅された検出信号が補正回路２５で例えば０点補正を受けた後、粉体塗料Ｆの供給量Ｑｐを表す信号として吐出量制御盤１１の制御回路２９に入力される。ここで、０点補正は、粉体塗料Ｆの供給中に搬送管２２の内壁に付着する粉体の影響を実用上弊害のない程度にまで減少させるもので、この粉体塗装装置の停止後の測定値（粉体付着量に相当する測定値）を補正基準値として運転中の測定値を補正するものである。

補正回路２５から供給量Ｑｐを表す信号を入力した制御回路２９は、この信号により表される供給量Ｑｐを主制御盤１７から入力された粉体塗料Ｆの吐出量設定値Ｑｍと比較し、吐出量設定値Ｑｍに対する過不足量に応じて吸引エア用圧力レギュレータ２７を調節してインジェクタ２のメインノズル２ａへ吹き込まれる吸引エアの圧力Ｐｆｍをフィードバック制御する。これにより、粉体塗装ガン６に常に吐出量設定値Ｑｍの粉体塗料Ｆが供給されることとなる。これと同時に、制御回路２９は、主制御盤１７から入力された搬送エア流量設定値Ｑｔと吸引エアの流量Ｑｆｍとの差分Ｑｔ−Ｑｆｍを演算し、希釈エアの流量Ｑｆｓがこの差分と一致するように希釈エア用圧力レギュレータ２８を調節する。すなわち、希釈エアは、吸引エアの流量Ｑｆｍと希釈エアの流量Ｑｆｓとの総和である搬送エアの流量Ｑｔが一定となるように制御される。

このように、粉体塗装ガン６からの粉体塗料吐出量の制御に伴う吸引エア流量Ｑｆｍの変動を希釈エアの流量Ｑｆｓで補い、搬送エアの流量Ｑｔを一定に保つことができ、これにより安定した膜厚分布の塗膜を形成することが可能となる。

なお、上述したように、吐出量制御盤１１がタンク１の外側面に固定され、通信ケーブル１８を介して主制御盤１７により吐出量制御盤１１を駆動制御するため、吐出量制御盤１１とインジェクタ２とを短いエアチューブ１２で接続することができる。従って、エアチューブの長さに起因した応答性の低下及び圧力損失の増大を抑制し、粉体塗料の吐出量を優れた応答性で制御して塗装を行うことが可能となる。
また、粉体塗装ガン６を支持するガン支持台１４にガン電圧制御盤１５が固定され、通信ケーブル１９を介して主制御盤１７によりガン電圧制御盤１５を駆動制御するため、ガン電圧制御盤１５と粉体塗装ガン６とを接続するガンケーブル１６を短くすることができる。

なお、粉体流量測定装置７において搬送管２２内に導入された測定用エアも粉体塗装ガン６へ粉体塗料Ｆを搬送するための搬送エアの一部となるが、測定用エアの流量Ｑｆは吸引エアの流量Ｑｆｍ及び希釈エアの流量Ｑｆｓに比べて極めて小さいため、搬送エアの流量Ｑｔに算入しなくてもよい。ただし、測定用エアの流量Ｑｆを加味し、吸引エアの流量Ｑｆｍ、希釈エアの流量Ｑｆｓ及び測定用エアの流量Ｑｆの総和を搬送エアの流量Ｑｔとすることもできる。
さらに、吸引エア及び希釈エアの流量を調節する手段としてそれぞれ圧力レギュレータを用いたが、これに限るものではなく、例えばコントロールバルブを用いてもよい。

また、吐出量制御盤１１がタンク１の外側面に固定されていたが、これに限るものではなく、吐出量制御盤１１をタンク１の近傍に配置して吐出量制御盤１１とインジェクタ２とを接続するエアチューブ１２の長さを短く設定することができればよい。

実施の形態２
図３にこの考案の実施の形態２に係る粉体塗装装置の構成を示す。この実施の形態２は、図１に示した実施の形態１の装置において、ガン支持台１４の代わりにレシプロケータ３０に粉体塗装ガン６を保持させて、粉体塗装ガン６を移動させつつ粉体塗装を行うように構成したものである。
一般に、このようなレシプロケータ３０を用いて粉体塗装ガン６を上下動させると、粉体塗装ガン６からの粉体塗料の吐出量が変動するおそれがあるが、吐出量制御盤１１とインジェクタ２とが短いエアチューブ１２で接続されることにより吐出量の制御応答性が向上するため、安定した吐出量を確保することが可能となる。

上記の実施の形態１及び２において、粉体流量測定装置７によって測定された粉体塗料の実供給量Ｑｐと主制御盤１７から入力された吐出量設定値Ｑｍとの差分に基づき、実供給量Ｑｐが吐出量設定値Ｑｍに等しくなるようにインジェクタ２のメインノズル２ａに吹き込まれる吸引エアの圧力ＰｆｍをＰＩＤ制御することもできる。ＰＩＤ制御は、ハンティングのない滑らかな制御を行う比例動作とオフセットを自動的に修正する積分動作と外乱に対する応答性を早くする微分動作とを組み合わせた制御方式である。このような制御方式を採用することにより、粉体塗料の吐出量を優れた応答性で且つ滑らかに制御することが可能となる。

また、上記の実施の形態１及び２では、１つの粉体塗装ガン６のみを用いて粉体塗装を行ったが、共通の主制御盤１７によって複数の粉体塗装ガン６を駆動するように構成することもできる。複数の粉体塗装ガン６にそれぞれ対応して複数のタンク１と複数のインジェクタ２を配置し、複数の粉体塗装ガン６の近傍にそれぞれ対応する複数のガン電圧制御盤１５を配置すると共に複数のタンク１の近傍にそれぞれ対応する複数の吐出量制御盤１１を配置し、これら複数の吐出量制御盤１１及び複数のガン電圧制御盤１５をそれぞれ通信ケーブルで接続された共通の主制御盤１７で駆動制御すればよい。それぞれのタンク１においてインジェクタ２と吐出量制御盤１１とを接続するエアチューブ１２の長さを短く設定することができ、それぞれの粉体塗装ガン６における吐出量を優れた応答性で制御することが可能となる。

この考案の実施の形態１に係る粉体塗装装置の構成を示す図である。 タンク、インジェクタ、粉体流量測定装置及び吐出量制御盤の構成を模式的に示す図である。 実施の形態２に係る粉体塗装装置の構成を示す図である。 従来の粉体塗装装置の構成を示す図である。 エアチューブの長さと粉体塗料の吐出量の制御応答性との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ タンク、２ インジェクタ、２ａ メインノズル、２ｂ サブノズル、５ 塗料ホース、６ 粉体塗装ガン、７ 粉体流量測定装置、１１ 吐出量制御盤、１２ エアチューブ、１３ 信号ケーブル、１４ ガン支持台、１５ ガン電圧制御盤、１６ ガンケーブル、１７ 主制御盤、１８，１９ 通信ケーブル、２１ 多孔板、２２ 搬送管、２３ 導体板、２４ 増幅回路、２５ 補正回路、２６ バルブ、２７ 吸引エア用圧力レギュレータ、２８ 希釈エア用圧力レギュレータ、２９ 制御回路、３０ レシプロケータ。

Claims (4)

1. 粉体塗料が収容されるタンクと、
   前記タンクに接続されたインジェクタと、
   前記インジェクタに接続された粉体塗装ガンと、
   前記インジェクタにより吸引される粉体塗料の流量を測定する粉体流量測定装置と、
   前記タンクの近傍に配置され且つ前記インジェクタに吸引エアを吹き込むことにより前記タンクから粉体塗料を吸引して前記粉体塗装ガンに供給すると共に前記粉体流量測定装置で測定された粉体塗料の流量が吐出量設定値となるように吸引エアの圧力をフィードバック制御する吐出量制御盤と、
   前記粉体塗装ガンの近傍に配置され且つ前記粉体塗装ガンに印加するガン電圧を制御するガン電圧制御盤と、
   前記吐出量制御盤及び前記ガン電圧制御盤とそれぞれ通信ケーブルを介して電気的に接続され且つ前記吐出量制御盤に吐出量設定値を出力すると共に前記ガン電圧制御盤にガン電圧設定値を出力して前記吐出量制御盤及び前記ガン電圧制御盤を駆動制御する主制御盤と
   を備えたことを特徴とする粉体塗装装置。
2. 前記インジェクタは、メインノズルとサブノズルとを有し、
   前記主制御盤は、前記吐出量制御盤に搬送エア流量設定値を出力し、
   前記吐出量制御盤は、前記インジェクタのメインノズルに吸引エアを吹き込むと共にサブノズルに希釈エアを吹き込み、吸引エアの流量と希釈エアの流量との総和が前記搬送エア流量設定値となるように吸引エアの圧力及び希釈エアの圧力を調節する請求項１に記載の粉体塗装装置。
3. 前記吐出量制御盤は、吸引エアの圧力及び希釈エアの圧力をＰＩＤ制御する請求項２に記載の粉体塗装装置。
4. 前記粉体塗装ガンを保持しつつ移動させるレシプロケータをさらに備えた請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉体塗装装置。

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