JP4358585B2 - 塗料送給装置及びそのバルブユニット - Google Patents
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Description
この水性二液混合型塗料は、水酸基を持った水溶性もしくは水分散型ポリオールを基体樹脂とする主剤に、水分散可能なポリイソシアネートを主成分とする硬化剤を混合して架橋・硬化させるものである。
この塗料送給装置は、計量シリンダで計量された主剤及び硬化剤を所定の混合比率で予備混合した後、圧送用シリンダに一旦蓄え、これを高圧で圧し出すことによりジェットディスパージョンと称する噴射型拡散混合器で均一に噴射混合させるものである。
これによれば、混ざり難い水性二液混合型塗料の主剤と硬化剤でも均一に混合させることができる。
前記各塗料成分を夫々の流れが衝突したときに乱れを生じる流速で、その混合比率に応じた分量ずつ個別に且つ同時に圧し出す計量シリンダが形成された計量ユニットと、計量シリンダから圧し出された各塗料成分を衝突混合器で衝突させて予備混合した塗料を備蓄した後、噴射型拡散混合器を介して塗装機又は塗料タンクへ圧送する圧送用シリンダが形成された備蓄ユニットを備えると共に、
各塗料成分を夫々の計量シリンダへ充填する塗料成分充填流路と、各計量シリンダから前記衝突混合器に至る塗料成分送出流路とを導通/遮断させて流路切換を行う切換バルブが形成されたバルブユニットを備え、
前記圧送用シリンダから塗装機又は塗料タンクに塗料を圧送する塗料圧送流路に、塗料を噴射混合させる噴射型拡散混合器及びその流路を導通/遮断するオンオブバルブが介装され、
前記噴射型拡散混合器に、塗料を噴射するオリフィスを備えた混合流路と、そのオリフィスをバイパスする洗浄流路が形成され、前記洗浄流路を洗浄時に導通すると共に塗料供給時に遮断するバルブ機構を備えたことを特徴としている。
また、バルブに故障が発生した場合でも、バルブユニットのみを外して交換・修理等すればよいので、メンテナンス性に優れ、自動車塗装ラインのようにトラブル発生時に短時間の復旧が要請される場合でも、バルブユニットの交換により迅速に復旧させることができる。
さらに、計量ユニット及び備蓄ユニットはバルブのない極めてシンプルな構造にすることができるので、故障し難く、これらの洗浄作業も容易になる。
次いで、塗料送出流路が導通されると、計量シリンダから夫々の流れが衝突したときに乱れを生じる流速で、その混合比率に応じた分量ずつ圧し出される。
そして、衝突混合器で合流したときに衝突混合されて、ある程度均一に分散され、その混合塗料が圧送用シリンダに備蓄される。
このとき、流路抵抗の大きな噴射型拡散混合器で混合するときのように送給速度が規制されないので、圧送用シリンダに対しては計量シリンダから高速で塗料を送給することができ、衝突したときに確実に主剤と硬化剤はその流れが乱れて混合される。
また、計量シリンダから勢い良く塗料成分を供給することにより、予備混合された塗料は圧送用シリンダ内の塗料を掻き混ぜるように流入するので、攪拌作用が進む。
さらに、このようにして塗料成分を均一に分散させた塗料が圧送用シリンダ内に一時的に蓄えられるので、その時間を利用して各塗料成分の境界面では分子拡散が進み、各塗料成分同士が馴染んでくる。
ただし、この時点では均一に分散しているといっても各塗料成分の液滴の粒径がまだ比較的大きく、このまま塗装しても十分な塗膜性能が得られない。
なお、圧送用シリンダに備蓄する際に、各塗料成分が衝突したときに夫々の流れが乱れる流速で合流させて混合させることができるので、洗浄が面倒で設置スペースを必要とするスタティックミキサを使用しなくても、ある程度均一に混合させることができるというメリットがある。
各バレル7A、7Bは混合比率に応じた断面積及び容積に形成され、各ピストン8A、8Bを駆動用複動シリンダ9により同時に動かすだけで、格別な流量制御を行うことなく、主剤及び硬化剤を各々その混合比率に応じた流量で混合比率に応じた分量ずつ正確に供給することができる。
さらに、備蓄ユニットU2の圧送用シリンダ6は、高圧作動流体でピストン6aを圧し動かすことにより塗料を圧し出すように成されている。
そして、各送出流路12A及び12Bは主剤及び硬化剤を衝突させて予備混合する衝突混合器4に接続され、この衝突混合器4で予備混合された塗料が予備混合流路14を介してと圧送用シリンダ6に送給するようになされている。
そして、各ステム15及び16は、軸方向に進退可能に配され、スプリング17で互いに反対方向に付勢されて各流路11A、11B、12A、12Bが閉成されると共に、一台の駆動シリンダ18によりスプリング17の弾撥力に抗して各ステム15及び16を軸方向に進退して開成されるようになされている。
このようにすれば、各ステム15及び16を1台の駆動シリンダ18で開閉することができ、また、流路切換のタイミングを取るため特別な制御を行う必要が全くなく、さらに駆動部がコンパクトになるので、装置1全体を小型化できる。
これにより、下流側の液圧が高圧となってもポペット25を閉じる方向に付勢するので、混合された塗料が逆流することもない。
なお、ステム15及び16の上端側とその摺動孔15a及び16aの隙間には、主剤及び硬化剤と多少混ざっても塗装に悪影響を及ぼさない液体が供給され、その隙間から漏れ出す主剤及び硬化剤が空気に触れないようになっている。
これにより、主剤及び硬化剤は同じ速度で合流され、微少時間ごとの流れを考慮しても速度差に起因する混合比の変動がなく、したがって、混合比は常に一定に維持されて良好に混合される。
本例の噴射拡散型混合器5は、図3に示すように、オンオブバルブ27が一体に組み込まれている。
具体的には、ケーシング31内に、下端にバルブシートを形成した円筒状の吐出流路32が配され、ケーシング31が圧送用タンク6に接続されると共に、吐出流路32が塗料タンク2側に接続されている。
そして、吐出流路32には、直径0.2〜0.5mm程度の微細なオリフィス33が対向形成されると共に、その内部に円柱状の弁体34が進退可能に挿通され、この弁体34でオリフィス33及び先端開口部35を塞いだり(図3(a))、後端開口部36を塞いだままオリフィス33及び先端開口部35を開いたり(図3(b))、洗浄時に全て開放(図3(c))できるようになっている。
これにより、弁体34を進出させれば、吐出流路32に形成されたオリフィス33、先端開口部35、後端開口部36の全てが塞がれるので、塗料圧送流路26は遮断されることとなる(図3(a))。
また、弁体34を途中まで後退させれば、後端開口部36を塞いだまま、オリフィス33、先端開口部35が開くので、圧送用シリンダ6から塗料を高圧で供給してそのオリフィス33から塗料を噴射させることにより微小粒子にし、均一に混合させることができる(図3(b))。
そして、弁体34を後退させれば、オリフィス33、先端開口部35、後端開口部36の全てが開く(図3(c))ので、後端開口部36からオリフィス33をバイパスして先端開口部35に至る洗浄流路が形成される。
このようにすれば、各ユニットU1〜U3を組み付けるだけで各流路11A、11B、12A、12B、14、26が連通するので、塗料ホースの接続の手間や、ユニットU1〜U3間で塗料成分用及び塗料用の配管を取り回す面倒がなく、より構成が簡素化され、組立も簡単になりメンテナンス性も向上され、装置1全体がよりコンパクトになる。
また、各流路が最短流路で連結されるので、廃棄すべき残存塗料も少なく、洗浄性が向上される。
まず、駆動シリンダ18により原動フランジ20を中立位置から上方に移動させると、これに伴い、ステム16が閉成状態に維持されて主剤及び硬化剤の送出流路12A及び12Bが遮断されたまま、ステム15が押し上げられて開成状態となり主剤及び硬化剤の充填流路11A及び11Bが導通され、これにより主剤及び硬化剤が計量シリンダ3に充填される(図4参照)。
これと同時に、計量シリンダ3に作動液を供給して主剤及び硬化剤を、夫々の流れが衝突したときに乱れを生じる流速で送り出すと、主剤及び硬化剤が衝突混合器4で衝突されて、その流れが乱れてあるいは乱流状態となって予備混合され、その塗料は予備混合流路14を通り圧送用シリンダ6に備蓄される(図5参照)。
また、その圧力によりポペット25がバルブシート24に密着されるので、分岐口23が確実に塞がれ、液漏れを起こすこともない。
さらに、切換バルブ13は個々のステム15及び16を一台のシリンダ18で駆動する場合に限らず、それぞれ個別のシリンダで駆動しても良い。
さらにまた、計量シリンダ3や圧送用シリンダ6、切換バルブ13の駆動シリンダ18は作動流体で駆動されるものに限らず、任意の駆動源を採用することができる。
さらにまた、図7(d)に示すように、2台の塗料送給装置1及び1を塗装機61に対して2台並列に接続しておき、一方の塗料送給装置1の圧送用シリンダ6から塗料を押し出して塗装している間に、他方の塗料送給装置1の圧送用シリンダ6に貯留させて、これを交互に繰返して塗料を塗装機61に連続供給するようにしても良い。
2 塗料タンク
3 計量シリンダ
U1 計量ユニット
4 衝突混合器
5 噴射型拡散混合器
6 圧送用シリンダ
U2 備蓄ユニット
U3 バルブユニット
11A、11B 充填流路(塗料成分充填流路)
12A、12B 送出流路(塗料成分送出流路)
13 切換バルブ
14 予備混合流路
15,16 ステム
23 摺動孔
25 ポペット
26 塗料圧送流路
27 オンオフバルブ
Claims (16)
- 二種以上の塗料成分を所定の比率で混合した塗料を塗装機やこれに装備され若しくは脱着自在に装着される塗料タンクに送給する塗料送給装置において、
前記各塗料成分を夫々の流れが衝突したときに乱れを生じる流速で、その混合比率に応じた分量ずつ個別に且つ同時に圧し出す計量シリンダが形成された計量ユニットと、計量シリンダから圧し出された各塗料成分を衝突混合器で衝突させて予備混合した塗料を備蓄した後、噴射型拡散混合器を介して塗装機又は塗料タンクへ圧送する圧送用シリンダが形成された備蓄ユニットを備えると共に、
各塗料成分を夫々の計量シリンダへ充填する塗料成分充填流路と、各計量シリンダから前記衝突混合器に至る塗料成分送出流路とを導通/遮断させて流路切換を行う切換バルブが形成されたバルブユニットを備え、
前記圧送用シリンダから塗装機又は塗料タンクに塗料を圧送する塗料圧送流路に、塗料を噴射混合させる噴射型拡散混合器及びその流路を導通/遮断するオンオブバルブが介装され、
前記噴射型拡散混合器に、塗料を噴射するオリフィスを備えた混合流路と、そのオリフィスをバイパスする洗浄流路が形成され、前記洗浄流路を洗浄時に導通すると共に塗料供給時に遮断するバルブ機構を備えたことを特徴とする塗料送給装置。 - 二種以上の塗料成分を所定の比率で混合した塗料を塗装機やこれに装備され若しくは脱着自在に装着される塗料タンクに送給する塗料送給装置において、
前記各塗料成分を夫々の流れが衝突したときに乱れを生じる流速で、その混合比率に応じた分量ずつ個別に且つ同時に圧し出す計量シリンダが形成された計量ユニットと、計量シリンダから圧し出された各塗料成分を衝突混合器で衝突させて予備混合した塗料を備蓄した後、噴射型拡散混合器を介して塗装機又は塗料タンクへ圧送する圧送用シリンダが形成された備蓄ユニットを備えると共に、
各塗料成分を夫々の計量シリンダへ充填する塗料成分充填流路と、各計量シリンダから前記衝突混合器に至る塗料成分送出流路とを導通/遮断させて流路切換を行う切換バルブが形成されたバルブユニットを備え、
前記切換バルブは、軸方向に進退されて各流路を所定のタイミングで交互に導通/遮断する二本一対のステムが配されると共に、各ステムを進退させる駆動シリンダを備えており、
前記圧送用シリンダから塗装機又は塗料タンクに塗料を圧送する塗料圧送流路に、塗料を噴射混合させる噴射型拡散混合器及びその流路を導通/遮断するオンオブバルブが介装され、
前記噴射型拡散混合器に、塗料を噴射するオリフィスを備えた混合流路と、そのオリフィスをバイパスする洗浄流路が形成され、前記洗浄流路を洗浄時に導通すると共に塗料供給時に遮断するバルブ機構を備えたことを特徴とする塗料送給装置。 - 前記衝突混合器が、各塗料成分を合流させる流路で形成されてなる請求項1又は2記載の塗料送給装置。
- 前記バルブユニットは、一の塗料成分について塗料成分充填流路及び塗料成分送出流路を交互に切り換える切換バルブが、各塗料成分の数に応じて形成されてなる請求項1〜3いずれか記載の塗料送給装置。
- 計量シリンダから前記衝突混合器に至る各塗料成分送出流路、前記衝突混合器から圧送用シリンダに至る予備混合流路のうち、少なくとも一の流路に混合促進用の管路型攪拌混合器又はオリフィスを配した請求項1〜4いずれか記載の塗料送給装置。
- 前記衝突混合器に接続される前記各塗料成分送出流路が、各塗料成分の混合比に等しい断面積比に形成されてなる請求項1〜5いずれか記載の塗料送給装置。
- 前記圧送用シリンダから噴射型拡散混合器に至る塗料圧送流路に、混合促進用の管路型攪拌混合器又はオリフィスが配されてなる請求項1〜6いずれか記載の塗料送給装置。
- 前記計量シリンダが、塗料成分を各々その混合比率に応じた分量ずつ個別に充填する2以上のバレルを具備し、これら各バレルに充填された塗料成分を圧し出す各ピストンが同一ストローク長を有する請求項1〜7いずれか記載の塗料送給装置。
- 切換バルブから塗料成分送出流路−衝突混合器−予備混合流路−圧送用シリンダ−塗料送給流路を通して噴射型拡散混合器に至る流路の上流側から洗浄流体を供給して下流側から排出させる洗浄系を備えた請求項1〜8いずれか記載の塗料送給装置。
- 前記計量ユニット、備蓄ユニット、バルブユニット、噴射射型拡散混合器及びオンオフバルブが一体化された請求項1〜9いずれか記載の塗料送給装置。
- 前記噴射型拡散混合器と前記オンオフバルブが一体化されてなる請求項1〜10いずれか記載の塗料送給装置。
- 塗料成分を計量シリンダへ充填する塗料成分充填流路と、計量シリンダから塗料成分を送り出す塗料成分送出流路の各流路を導通/遮断させる切換バルブを備えたバルブユニットであって、
切換バルブは、軸方向に進退されて各流路を所定のタイミングで交互に導通/遮断する二本一対のステムが配されると共に、各ステムを進退させる駆動シリンダを備えたことを特徴とするバルブユニット。 - 前記切換バルブは、軸方向に進退されて各流路を交互に導通/遮断する二本一対のステムが互いに反対方向に付勢されて閉成され、
各ステムを進退させる一の駆動シリンダが配されると共に、その中立位置から上死点側のストロークで一方の流路のステムをその付勢方向に抗して押し動かすと共に、下死点側のストロークで他方の流路のステムをその付勢方向に抗して押し動かすようになされた請求項12記載のバルブユニット。 - 前記駆動シリンダの中立位置に双方のステムを閉成状態に維持する所定ストロークの遊びが設けられて成る請求項13記載のバルブユニット。
- 前記切換バルブとして、塗料成分充填流路及び塗料成分送出流路を導通/遮断させる二本一対のステムが、塗料成分となる主剤及び硬化剤の夫々について二組配されてなり、一の駆動シリンダで全ステムを押し動かすようになされた請求項12〜14記載のバルブユニット。
- 前記塗料成分送出流路がステムの摺動孔の一端側から圧送用シリンダに連通され、当該ステムがその他端側から一端側へ押し動かされたときに摺動孔の一端側を塞いでいるポペットが開成されるようになされた請求項12〜15記載のバルブユニット。
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