JP4705818B2

JP4705818B2 - 静電塗装装置

Info

Publication number: JP4705818B2
Application number: JP2005220368A
Authority: JP
Inventors: 貴宜森; 健吾本間; 徹横田; 公好永井
Original assignee: Carlisle Fluid Technologies Ransburg Japan KK; Toyota Motor Corp
Current assignee: Carlisle Fluid Technologies Ransburg Japan KK; Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: JP2007029920A; US20090108109A1; CA2619520C; CA2619520A1; US8434702B2

Description

本発明は静電塗装装置に関するものである。

静電塗装装置は、高電圧により静電界を生成することにより、微粒化塗料を帯電させながら被塗物に吸着させる方式の塗装装置である。この静電塗装装置にあっては、高電圧を使用するため高電圧のリークが問題となる。

特許文献１は、静電塗装装置の外表面に塗料が付着したときに、この汚れによって高電圧リークが発生したり、外表面に付着した塗料が剥離して被塗物に付着することにより塗装表面の品質を低下させる等の問題点を指摘し、これを改善するために、静電塗装装置の先端から離間した箇所、つまり塗料を帯電させる高電圧印加電極（例えばベルヘッド）から離れた箇所に接地電極を配設することによりリーク電流を検出することを提案している。

これによれば、静電塗装装置の外表面が塗料が付着することに伴う問題点を改善することができる。例えば、静電塗装装置の特性として、静電塗装装置の外表面が塗料で汚れたときに、この汚れ量が増大する立ち上がりの前段階でリーク電流の立ち上がりが見られる場合には、このリーク電流の立ち上がりを検出して警報を発するなどの対応策を講じることができる。

特許文献２は、静電塗装装置の外表面が塗料などで汚染すること伴う問題点を解消するために、高電圧印加電極に高電圧を供給する高電圧印加経路内の電流又は電圧の振幅幅を積算し、この積算値が所定の設定値（しきい値）を超えたときに警報を発して作業者に注意を促すことを提案している。
特開平１０−１０９０５４号公報特開２００２−１８６８８４号公報

特許文献１では、前述したように、静電塗装装置の外表面に接地電極を設けることを提案するものであるが、この接地電極としてリング状接地電極を静電塗装装置の電気絶縁性アウターハウジングに直接的に設ける、又は、アウターハウジングから径方向外方に離間した状態で設けることを開示している。

しかしながら、別途、このような接地電極を用意することはコストアップ要因となり、また、静電塗装装置のアウターハウジングの設計を変更することが必要となる。

そこで本発明の目的は、特別の部材を用意するまでも無く、静電塗装装置の外表面の汚れに伴う高電圧リークを検出することのできる静電塗装装置を提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
高電圧が供給される高電圧印加電極を先端部に備え、高電圧印加電極と被塗物との間に静電界を生成することにより塗料を帯電させながら被塗物に吸着させる静電塗装装置であって、塗装ロボットのアームの先端に絶縁材料を介して装着される静電塗装装置において、
該静電塗装装置の前記高電圧印加電極から離れた端部に配設された導電性エンドプレートと、
該導電性エンドプレートに取り付けられた複数の接続口を経由して前記塗装ロボットから前記静電塗装装置の内部に延びるエア系、電気系、液体系の通路と、
前記接続口を構成する導電性継手と、
前記導電性継手の各々を通じて個別に高電圧リークを検出して、高電圧リークが発生したときに、前記高電圧印加電極に供給する高電圧の値を低下させる高電圧降下制御手段とを有し、
前記塗装ロボットのアームの端が前記エンドプレートよりも前記静電塗装装置の先端側に位置し、
前記静電塗装装置は、更に、
前記エンドプレートを、前記塗装ロボットの手首部分の端よりも前記静電塗装装置の先端側に延長する導電性の延長部材を有し、
前記導電性継手のうち、前記静電塗装装置の高電圧印加電極に供給するケーブルを接続する導電性継手を除く導電性継手が電気絶縁材料を介して前記エンドプレートに取り付けられ、
前記エンドプレート、前記延長部材並びに前記静電塗装装置の高電圧印加電極に供給するケーブルを接続する導電性継手を介して前記静電塗装装置の外表面の汚れによる高電圧リークを検出することを特徴とする静電塗装装置を提供することにより達成される。

すなわち、上記のエンドプレートは既に静電塗装装置では知られており、このエンドプレートを組み込んだ静電塗装装置が広く使用されている。したがって、エンドプレートを使って静電塗装装置の外表面の汚れによる高電圧リークを検出すれば、これを検出するために特許文献１のようなリング状接地電極を用意する必要は無い。静電塗装装置の外表面の汚れによる高電圧リークを検出するのにエンドプレートに導線を接続し、この導線を通じてリーク電流を取り出すようにしてもよいし、エンドプレートに固定される連結部材として導電性材料の連結部材を採用し、この導電性連結部材に導線を接続して、この導線を通じてリーク電流を取り出すようにしてもよい。

本発明の静電塗装装置は塗装ロボットに適用される。この塗装ロボットは自動車ボディなどの比較的高価な被塗物に適用される。自動車ボディに適用した場合、高電圧リークの発生に伴って塗装作業を中止することは経済上大きな損害が発生する。このことから、高電圧リークが発生したとしても塗装作業を継続できることが好ましい。静電塗装装置の外表面の汚れによる高電圧リークが発生したときに、高電圧印加電極に供給する高電圧の値を低下させる高電圧降下制御手段を備えることで、高電圧リークの源である高電圧印加電極に供給する高電圧の値を低下させることにより高電圧リークが過大になるのを抑えることができ、これにより塗装作業を継続することができる。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

図１は塗装ロボットの概要を示す。塗装ロボット１は、基台２から上方に延びる垂直アーム３と、垂直アーム３の上端から横方向に延びる水平アーム４と、水平アーム４の多関節手首部分５を介して取付けられた静電塗装ユニット６とを有する。垂直アーム３は軸回転及び基台２に対して揺動可能であり、また、水平アーム３は、垂直アーム３に対して任意の方向に揺動可能である。

塗装ロボット１には、電源装置７、制御エア源８、負圧発生源９、取外し用エア源１０、塗料弁用パイロットエア源１１、シンナー弁用パイロットエア源１２、シンナー貯留源１３などが付設さている。電源装置７は、電源ケーブル７Ａを通じて塗装ロボット１に接続されており、また、制御エア源８、負圧発生源９などは配管又はホース８Ａ〜１３Ａを通じて塗装ロボット１に連結されている。そして、電源装置７や制御エア源８などから供給される電源や圧縮エアなどは垂直アーム３、水平アーム４の内部に配設されたケーブルや配管を通じて静電塗装ユニット６に供給され、また、制御盤１３との間の信号の授受が行われる。

静電塗装ユニット６は、塗装機本体１５と、塗装機本体１５に対して脱着可能な塗料カートリッジ１６とで構成されている。図２に示すように、塗装機本体１５にはエアモータ１７が内蔵され、従来と同様に、エアモータ１７に取付けられたベル型の回転霧化頭（ベルヘッド）１８によって塗料が霧化され、そして、霧化した塗料はシェーピングエア噴射部１９により塗装パターンが制御される。

電気絶縁性樹脂から作られている塗装機本体１５は全体としてＴ字状の形状を有する。すなわち、塗装機本体１５は、エアモータ１７などを内蔵した塗料供給部分１５ａと、これに直交するように配置された高電圧発生部分１５ｂとを備えており、高電圧発生部分１５ｂには高電圧発生器２０が内蔵されている。この高電圧発生器２０で生成した高電圧は、内部高電圧ケーブル２１を通じてエアモータ１７の金属製ケーシング２２に供給され、この金属製ケーシング２２を介して、高電圧印加電極としてのベルヘッド１８に高電圧が供給される。

塗装機本体１５の塗料供給部分１５ａの後端面には、塗料カートリッジ１６を受け入れる凹所２３が形成されており、この凹所２３に塗料カートリッジ１６が収容される。塗装機本体１５は、更に、凹所２３からベルヘッド１８に向けて真っ直ぐに延びるフィードチューブ挿入孔２４を有する。

塗料カートリッジ１６は、塗料タンク部２５と、塗料タンク部２５の前端面から真っ直ぐに延びるフィードチューブ２６とを有する。塗料カートリッジ１６を塗装機本体１５の凹所２３に装着するときには、フィードチューブ２６がフィードチューブ挿入孔２４の中に挿入される。塗料カートリッジ１６が塗装機本体１５に装着された状態では、フィードチューブ２６の先端がベルヘッド１８の中心に位置し、これにより塗料タンク部２５内の塗料がフィードチューブ２６を通じてベルヘッド１８に供給される。

塗料カートリッジ１６は、図３に示すように、塗料定量供給手段３０を有している。塗料定量供給手段３０は、塗料カートリッジ１６内の円筒形状の容器１６ａに嵌装されたピストン３１を含み、このピストン３１が摺動することにより容器１６ａ内の塗料がフィードチューブ２６を通じてベルヘッド１８に向けて送り出される。

すなわち、塗料カートリッジ１６に内蔵された容器１６ａは、ピストン３１によって塗料室３２と駆動室３３とに画成されており、塗料室３２に液体塗料が収容されている。駆動室３３には、塗料カートリッジ１６内に形成されたシンナー供給通路３４を通じて押出し用シンナーが供給され、この押出し用シンナーが駆動室３３に供給されることによりピストン３１が図３において下方に移動し、これにより塗料室３２内の塗料が逆止弁３５、フィードチューブ２６を通じて吐出される。逆止弁３５は、塗料室３２からフィードチューブ２６を通じて塗料が吐出されるのを許容するが、その逆の流れ、つまりフィードチューブ２６側から塗料室３２に向けての塗料の流れを禁止する。なお、押出し用液体としてのシンナーは、高電圧が当該シンナーを通ってリークするのを低減するため、絶縁性または電気抵抗の高いものが用いるのが好ましい。

塗料カートリッジ１６に形成されたシンナー供給通路３４は、塗装機本体１５の内部に設けられたシンナー供給配管３７を通じて押出し用シンナーが供給される。このシンナー供給配管３７には制御弁（シンナー弁）３８が介装されており、このシンナー弁３８はパイロットエアによって制御され、これにより塗料カートリッジ１６に供給する押出し用シンナーの供給量が制御される。図３の参照符号３９は、塗装機本体１５の内部に配設されたパイロットエア配管を示し、このパイロットエア配管３９を通じて、図１のシンナー弁用パイロットエア源１２から供給されるパイロットエアがシンナー弁３８に供給される。なお、シンナー弁３８に供給されるパイロットエアは、図示しない制御ユニットにより制御される。

塗装機本体１５は、また、塗料カートリッジ１６を受け入れる凹所２３の底面２３ａに開口された吸引配管４０を有し、この吸引配管４０は図１の負圧発生源９に接続されている。塗料カートリッジ１６を塗装機本体１５に装着し且つ図外のロック手段によって塗料カートリッジ１６を固定すると、塗装機本体１５の凹所２３の底面２３ａと塗料タンク部２５の前面２５ａとの間の隙間４１が吸引配管４０を通じて真空引きされる。

静電塗装ユニット６は、高電圧発生部分１５ｂの端面を構成する導電性（典型的には、ステンレス鋼）のエンドプレート４５を備え、このエンドプレート４５を介して塗装ロボット１の手首部分５に締結されている。エンドプレート４５には、図２に示すように、塗装機本体１５の内部に設けられたエア系、シンナー系、電気系の接続口が設けられている。なお、図２では、シンナー弁用パイロットエアを塗装機本体１５に供給するためのパイロットエア配管４６と、塗装機本体１５側の押出し用シンナー供給配管３７とシンナー貯蔵源１３とを連結するためのシンナー供給用配管４７と、電源装置７から高電圧発生器２０に電源を供給するなどの電気系ケーブル４８だけが図示してあるが、塗装機本体１５内の吸引配管４０と負圧発生源９とを接続するための配管４９（図３）などを含めて、静電塗装ユニット６に供給すべき制御エア、パイロットエア、エアモータ１７の空気軸受けエア、エアモータ１７のタービンに供給するエア、エアモータ１７のブレーキエア、塗料カートリッジ１６の取り出し用エアなどの配管の連結もエンドプレート４５を介して行われる。

エンドプレート４５は、ステンレス鋼のような導電性材料から作られている。エンドプレート４５には、電気系ケーブル４８のための金属製コネクタ５０を除いて、液体系及びエア系の金属製継手５１は、その全て又は一部が電気絶縁材料５２を介してエンドプレート４５に固定されている。そして、コネクタ５０や各継手５１には、夫々、導線５３が接続されており、これらの導線５３は水平アーム３、垂直アーム４の内部を通じて制御盤１３に接続されている。

エンドプレート４５を含む静電塗装ユニット６は、電気的に絶縁性のプラスチック材料から作られたカバーナット５５（図２）を使って塗装ロボット１の手首部分５に連結される。手首部分５、水平アーム４、垂直アーム３のアウターハウジングはステンレス鋼で作られており、手首部分５のアウターハウジングとエンドプレート４５との間には電気絶縁材料５６が介装されている。

次に、ａ色からｂ色への色替作業について説明する。塗装ロボット１の近傍には、カートリッジ保持台６０が配設されており、このカートリッジ保持台６０は、種々の色の塗料を収容した塗料カートリッジ１６ａ，１６ｂ，…、１６ｎを保持することができる。先ず、ａ色の塗装を終えた後に、このａ色の塗料カートリッジ１６ａを塗装機本体１５に取付けたままの状態で塗装用ロボット１の垂直アーム３、水平アーム４等が動作して静電塗装ユニット６が、カートリッジ保持台６０の近傍に設けられたベルヘッド洗浄装置（図示せず）に位置決めされる。

そして、ベルヘッド洗浄装置に静電塗装ユニット６（ベルヘッド１８）を位置決めしたら、ベルヘッド洗浄装置はベルヘッド１８に向けて洗浄用シンナーを噴出し、ベルヘッド１８等に付着したａ色の塗料を洗浄する。このベルヘッド１８の洗浄作業が終了したら、塗料カートリッジ１６の交換作業に移行する。

この塗料カートリッジ１６の交換作業では、エアモータ１７の回転を停止すると共に、シェーピングエアの供給を停止し、塗装機本体１５に塗料カートリッジ１６ａを固定していた、負圧発生源９からのエアの吸引を停止する。続いて、取外し用エア源１０からエアホース１０Ａを通じて凹所２３の底面２３ａと塗料タンク部２５の前面２５ａとの間の隙間４１にエアを供給することにより、塗料カートリッジ１６ａを解放する。

次いで、塗料カートリッジ１６ａを塗装機本体１５から引き抜き、このようにして取り外した塗料カートリッジ１６ａをカートリッジ保持台６０に戻した後に、カートリッジ保持台６０からｂ色の塗料カートリッジ１６ｂを塗装機本体１５に取り付ける。そして、塗料カートリッジ１６ｂのフィードチューブ２６を塗装機本体１５の挿入孔２４の中に挿入したら、塗装機本体１５の凹所２３と塗料タンク部２５の前面２５ａとの間の隙間４１を負圧発生源９に連通させて、隙間４１内のエアを吸引する。

このようにして塗装機本体１５にｂ色の塗料カートリッジ１６ｂを固定したら、制御エア源８から供給されるエアによりエアモータ１７を駆動し、ベルヘッド１８を回転させると共に、シェーピングエア噴射部１９からシェーピングエアを噴出させて塗装待機状態を作る。ｂ色の塗装作業を開始するには、電源装置７から電源を高電圧発生器２０に給電し、ベルヘッド１８を高電圧に印加すると共に、塗料カートリッジ１６ｂの駆動室３３に押出し用シンナーを定量供給する。これにより、塗料室３２内のｂ色の塗料はフィードチューブ２６を通じてベルヘッド１８に供給され、高速回転するベルヘッド１８によって微粒化されつつ帯電される。

図４は静電塗装システムの全体系統図である。制御盤１３は、商用交流電源から供給されるＡＣ電源を静電塗装ユニット６に供給する電源電圧に降圧する電源変換部７０を有する。電源変換部７０から出力される低圧電源は、スイッチングドライブ７１で必要に応じた電圧に調整された後に静電塗装ユニット６内の高電圧発生器２０に供給される。この高電圧発生器２０に供給される電力はセンサ７２（電圧値及び電流値）、高電圧制御回路（ＨＶ制御回路）７３及びによってフィードバック制御される。

塗装ライン制御装置７４は、塗装ラインを流れる自動車ボディや色（使用する塗料）などに応じた所定の指令高電圧値Ｖ_ＴをＨＶ制御回路７３に供給する。ＨＶ制御回路７３は、ベルヘッド１８に印加する高電圧が指令高電圧値Ｖ_Ｔになるようにスイッチングドライブ７１を制御する。

静電塗装ユニット６内の高電圧発生器２０は、典型的にはコッククロフトウオルトン回路で構成され、制御盤１３のスイッチングドライブ７１及び発振回路７５からの出力を受けて直流高電圧を生成する。高電圧発生器２０がベルヘッド１８に供給する全供給電流Ｉ_１と、出力高電圧Ｖmつまりベルヘッド１８に印加される高電圧と等価の電流はＬＶケーブルを経由して制御盤１３に供給される。

静電塗装ユニット６のエンドプレート４５や各継手５１に接続された導線５３を通じて検出可能な全てのリーク電流はＩ_２は、エンドプレート４５に接続された接地ライン７７に抵抗Ｒi2を設けることにより検出可能である。この総リーク電流Ｉ_２は、ＬＶケーブルを経由して制御盤１３に供給される。

図４を参照して、抵抗Ｒi1を流れる電流Ｉ_１は、静電塗装ユニット６の回路を流れる全ての電流であり、この全電流Ｉ_１は、塗装に関与しない電流Ｉ_３と、塗装に関与する電流Ｉ_４との和である。換言すれば、塗装に関与する高電圧の電流値Ｉ_４は、全電流値Ｉ_１から塗装に関与しないブリード電流Ｉ_３を差し引いた値に等しい。すなわち、下記の式（１）で表すことができる。

Ｉ_４＝Ｉ_１−Ｉ_３・・・（１）

そして、接地された被塗物Ｗを流れる電流Ｉ_５は、塗装に関与する高電圧の電流値Ｉ_４から静電塗装ユニット６内部で発生した総リーク電流Ｉ_２を差し引いた値に等しい。すなわち、下記の式（２）で表すことができる。

Ｉ_５＝Ｉ_４−Ｉ_２・・・（２）

上記式（１）と（２）から、制御対象である被塗物電流値Ｉ_５は下記の式（３）で表すことができる。
Ｉ_５＝Ｉ_１−Ｉ_２−Ｉ_３・・・（３）
式（３）においてブリード電流値Ｉ_３は、高電圧発生器２０の高電圧出力値Ｖmを抵抗Ｒmで割ることにより求めることができる（Ｉ_３＝Ｖm/Ｒbr）。

したがって、制御対象の被塗物電流値Ｉ_５は、下記の式（４）で表すことができる。
Ｉ_５＝Ｉ_１−Ｉ_２−Ｖm/Ｒbr・・・（４）

実施例の静電塗装システム１の制御盤１３が実行する高電圧制御は、２つの局面から２重の制御が行われる。第１の高電圧制御は実質的に被塗物電流Ｉ_５の自動調整であり、その具体的な制御例を図５のフローチャートで示してある。第２の高電圧制御は実質的にリーク電流Ｉ_２の自動調整であり、その具体的な制御例を図６のフローチャートで示してある。

図５のフローチャートに基づいて第１の高電圧制御の一例を説明すると、先ず、ステップＳ１で第１設定値つまり第１しきい値Ｉaを読み込み、次いで、ステップＳ２で全電流値Ｉ_１、総リーク電流値Ｉ_２を読み込み、また、出力高電圧Ｖmを読み込む。

次のステップＳ３で、ステップＳ２で取り込んだＩ_１、Ｉ_２、Ｖmを上述した式（４）に基づいて演算して被塗物電流値Ｉ_５を求める。次のステップＳ４で、被塗物電流値Ｉ_５と第１しきい値Ｉaとを比較し、被塗物電流値Ｉ_５が第１しきい値Ｉaよりも大きいときには、静電塗装ユニット６と被塗物Ｗとの間に過大な放電が発生しているとして、ステップＳ５に進んで図外の警報ランプなどの警報を作業者に発する。そして、次のステップＳ６で、制御盤１３に予め登録されている高電圧許容範囲（典型的には許容％）の読み込みを実行した後に、ステップＳ７で、出力高電圧Ｖmが許容範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ７で「ＮＯ」つまり出力高電圧Ｖmが許容範囲を下回っているときには、ステップＳ８に進んで、安全機構を動作させる。つまり例えば高電圧発生器２０への電源供給を停止することによりベルヘッド１８への高電圧の印加を停止する。他方、ステップＳ７で「ＹＥＳ」つまり出力高電圧Ｖmが許容範囲内であるときには、ステップＳ９に進んで、出力高電圧値Ｖmを所定量だけ段階的に低下（例えば５kＶ降圧）させるように高電圧制御を行い、その後ステップＳ１に戻る。

例えば、一つの自動車ボディの塗装が終わって次の自動車ボディの塗装に移行したときに、上述したステップＳ４において「ＮＯ」つまり被塗物電流値Ｉ_５が第１しきい値Ｉa以下になっているときには、ステップＳ１０に移行して、指令高電圧値Ｖ_Ｔを読み込んだ後に、ステップＳ１１に進んで、現在の出力高電圧値Ｖmが指令高電圧値Ｖ_Ｔとほぼ等しいか否かを判定する。このステップＳ１１で、「ＮＯ」と判定されたときには、出力高電圧値Ｖmが指令高電圧値Ｖ_Ｔから離れた値であるとして、ステップＳ１２に進み、出力高電圧値Ｖmを所定量だけ段階的に上昇（例えば2.5kＶ昇圧）させるように高電圧制御を行う。他方、ステップＳ１１で「ＹＥＳ」と判別されたときには、現在の出力高電圧値Ｖmが指令高電圧値Ｖ_Ｔとほぼ等しいとして、ステップＳ１３に進んで警報を解除する。

図５のフローチャートで例示した制御によれば、例えば、ベルヘッド１８がワークＷに接近し過ぎて、過大な被塗物電流Ｉ_５が流れたときには、安全機構を動作させて、高電圧発生器２０の動作を遮断し、ベルヘッド１８への高電圧Ｖmの印加を強制的に停止する。他方、被塗物電流値Ｉ_５が許容範囲に収まっているときには、高電圧出力値Ｖmを所定の値ずつ段階的に低下させて（ステップＳ９）、問題が発生しない程度の被塗物電流値になるまでベルヘッド１８に印加する高電圧の値が最適化され、これにより被塗物電流の値Ｉ_５を問題の無いレベルまで低下させた状態で作業を継続することができる。

図６のフローチャートに基づいて第２の高電圧制御の一例を説明すると、先ず、ステップＳ２０で第２設定値つまり第２しきい値Ｉbを読み込み、次いで、ステップＳ２１で総リーク電流値Ｉ_２の値を読み込む。次のステップＳ２２で、ステップＳ２１で取り込んだ総リーク電流値Ｉ_２と第２しきい値Ｉbとを比較し、総リーク電流値Ｉ_２が第２しきい値Ｉbよりも大きいときには、静電塗装ユニット６で過大なリーク電流が発生しているとして、ステップＳ２３に進んで図外の警報ランプなどの警報を作業者に発する。そして、次のステップＳ２４で、制御盤１３に予め登録されている高電圧許容範囲（典型的には許容％）の読み込みを実行した後に、ステップＳ２５で、出力高電圧Ｖmが許容範囲内にあるか否かを判定する。

ステップＳ２５で「ＮＯ」つまり静電塗装ユニット６での高電圧のリークが大きく、これにより出力高電圧Ｖmが許容範囲を下回っているときには、ステップＳ２５に移行して安全機構を動作させる。つまり、例えば高電圧発生器２０への電源供給を停止することによりベルヘッド１８への高電圧の印加を遮断する。他方、ステップＳ２５で「ＹＥＳ」つまり出力高電圧Ｖmが許容範囲内であるときには、ステップＳ２７に進んで、出力高電圧値Ｖmを所定量だけ段階的に低下（例えば５kＶ降圧）させるように高電圧制御を行い、その後ステップＳ２０に戻る。

例えば、一つの自動車ボディの塗装が終わって次の自動車ボディの塗装に移行したときに、上述したステップＳ２２において「ＮＯ」つまり総リーク電流値Ｉ_２が第２しきい値Ｉb以下になっているときには、ステップＳ２８に移行して、現在の出力高電圧値Ｖmが指令高電圧値ＶＴとほぼ等しいか否かを判定する。このステップＳ２８で「ＮＯ」と判定されたときには、出力高電圧値Ｖmが指令高電圧値ＶＴから離れた値であるとしてステップＳ３０に進んで、出力高電圧値Ｖmを所定量だけ上昇（例えば2.5kＶ昇圧）させるように制御を行う。他方、ステップＳ２９で「ＹＥＳ」と判別されたときには、現在の出力高電圧値Ｖmが指令高電圧値ＶＴとほぼ等しいとして、ステップＳ３１に進んで警報を解除する。

図６のフローチャートで例示した制御によれば、静電塗装ユニット６で過大な総リーク電流Ｉ_２が発生したときには、ベルヘッド１８に供給される高電圧Ｖmが強制的に遮断されることになるが、この総リーク電流値Ｉ_２がそれ程の値でないときには、出力高電圧値Ｖmを所定の値ずつ低下させて（ステップＳ２７）、支障のない程度の総リーク電流値Ｉ_２となるように、ベルヘッド１８に印加する高電圧の値を最適化することができ、これにより、塗装作業に支障の無い程度のリーク電流の値まで低下させた状態で作業を継続することができる。

総リーク電流Ｉ_２は、静電塗装ユニット６の内部の全ての又は一部の通路、配管、例えば押出しシンナーのためのシンナー供給配管３７、パイロットエア配管３９、吸引配管４０に個々独立して関連した継手５１から導線５３を通じて取り出したリーク電流に加えて、金属製エンドプレート４５に電気的に導通した状態で固定された金属製コネクタ５０を通じて静電塗装ユニット６の外表面に付着した塗料に伴うリーク電流を含む。すなわち、静電塗装ユニット６の外表面に塗料が付着するなどの汚れが発生したときには、この汚染物を介してエンドプレート４５にリーク電流が流れ、このリーク電流は、金属製コネクタ５０及びこれに接続された導線５３を通じて検出可能であり、この静電塗装ユニット６の外部での高電圧のリークに対しても、これを含めて上述した高電圧制御を行うことができる。なお、静電塗装ユニット６の外表面でのリーク電流を検出するのに、電気系絶縁ケーブルのコネクタ５０を使うようにしたことから、このコネクタ５０を経由して検出したリーク電流が、静電塗装ユニット６の内部のリーク電流の影響を受け難いという利点がある。

同様に、脱着式の塗料カートリッジ１６に付随した通路又は配管３４、３７、３９、４０など静電塗装ユニット６の内部における高電圧のリークは、エンドプレート４５に対して電気絶縁材料５２を介して固定した各継手５１毎に接続した導線５３を通じて検出可能である。したがって、各導線５３を通じて検出した高電圧リークを個々に独立して制御盤１３のＣＰＵに入力することで、高電圧リークが発生している箇所を特定することが容易であり、制御盤１３に接続した表示器８０（図４）を使って、高電圧リークが発生している箇所を表示することができる。

同様に、静電塗装ユニット６の外表面に付着した塗料を通じた高電圧リークは、これを金属製のエンドプレート４５及びこれに直接的に固定されている金属製コネクタ５０を通じて検出することができるため、この金属製コネクタ５０に接続した導線５３を通じて検出した高電圧リークを制御盤１３のＣＰＵに入力することで、高電圧リークが静電塗装ユニット６の外表面で発生していることを特定することが容易であり、また、表示器８０を使って高電圧リークが発生している箇所が静電塗装ユニット６の外表面であることを表示することができる。なお、静電塗装ユニット６の特性が特開平１０−１０９０５４号の図２に記載の特性を有している場合、つまりエンドプレート４５を介して検出したリーク電流の電流値が立ち上がった後に、時間的な遅れを伴って静電塗装ユニット６の外表面の汚れ量が立ち上がる特性を有しているときには、静電塗装ユニット６の汚れ量が立ち上がる前後のリーク電流値をしきい値として設定して、このしきい値を超えたときに警報などを発するようにしてもよい。

また、高電圧リークが発生している箇所が、比較的火災の危険性が低い箇所である場合、つまり連続運転しても支障が殆ど無い箇所（例えば、内部エア通路）での高電圧リークの場合には、高電圧リークに対する感度を下げて、上述した電圧を降下又は上昇させる制御を行うようにしてもよい。具体的には、上記の総リーク電流値Ｉ_２から例えば内部エア通路のリーク電流値を差し引いた値としきい値（しきい値Ｉa、Ｉb）とを対比して上述した電圧を降下又は上昇させる制御を行うようにしてもよく、総リーク電流値Ｉ_２から、所定の重み付け（１よりも小さい）した内部エア経路のリーク電流値を差し引いた値としきい値（しきい値Ｉa、Ｉb）とを対比して上述した電圧を降下又は上昇させる制御を行うようにしてもよく、また、しきい値Ｉa、Ｉbに関して幾つかの値の異なるしきい値を用意しておき、連続運転しても支障が殆ど無い箇所での高電圧リークの場合には、値の相対的に大きなしきい値を使って上述した電圧制御を行うようにしてもよい。

また、高電圧リークが発生している箇所が比較的火災の危険性が低い箇所であるか否かによって、高電圧リークを無視又は所定の重み付けすることにより、安全機構の電源遮断制御の感度を低下させるようにしてもよい。

図７は、図２で説明した塗装ロボット１の変形例を示し、この図７に図示の塗装ロボット８１は、図２を参照して説明した手首部分５と静電塗装ユニット６との連結部分が塗装ロボット１と異なるだけで他は同一である。したがって、図２の塗装ロボット１と同じ要素には同一の参照符号を付すことによりその説明を省略し、以下に特長部分を中心に説明する。

変形例の塗装ロボット８１にあっては、ステンレス鋼製の手首部分５の端が、エンドプレート４５よりもベルヘッド１８側に位置している。このことから、エンドプレート４５の周縁部分には、付加的なステンレス製の第１、第２の２つの円形リング８４、８５が設けられており、これによりエンドプレート４５の周縁部分が、手首部分５の端よりもベルヘッド１８側に延長されている。

このようにエンドプレート４５の周縁部分を手首部分５よりもベルヘッド１８側に延長させることにより、静電塗装ユニット６の外表面に塗料が付着することに伴って高電圧リークが発生したとしても、この高電圧をエンドプレート４５に対してリークさせることができる。

上述した塗装ロボット１、８１は油性塗料に適した回転霧化式の静電塗装に関するものであるが、スプレー式の静電塗装に関しても同様に本発明を適用することができる。また、塗装ロボット１、８１は、カートリッジ式の静電塗装に関するものであるが、定置した塗料源から塗料を供給する静電塗装に関しても本発明を同様に適用できることは言うまでもない。更に、高電圧発生器２０を静電塗装ユニット６に内蔵させた形式の塗装ロボット１，８１を説明したが、静電塗装ユニット６に対して外部から高電圧を供給する形式のものに対しても本発明を同様に適用することができる。更に、水性塗料のように導電性の塗料に適した外部電極方式の静電塗装に対しても本発明を同様に適用することができる。

実施例の塗装ロボットの全体概要図である。塗装ロボットの静電塗装ユニット及びこれを連結したロボットの手首部分を拡大して示す断面図である。塗料カートリッジに関連した静電塗装ユニットの内部配管又は通路を説明するための図である。実施例の塗装ロボットに適用した高電圧制御に関連した全体系統図である。高電圧制御の一例を示すフローチャートである。高電圧制御の他の例を示すフローチャートである。変形例の塗装ロボットの要部拡大断面図である。

符号の説明

１塗装ロボット
３塗装ロボットの垂直アーム
４塗装ロボットの水平アーム
５塗装ロボットの手首部分
６静電塗装ユニット
１３制御盤
１６塗料カートリッジ
１８回転霧化頭（ベルヘッド）
２０高電圧発生器
３０塗料定量供給手段
３１ピストン
３２塗料室
３３駆動室
４５エンドプレート
４７吸引用配管
４８ロボットアーム内のケーブル
５０導電性コネクタ
５１液体系及びエア系の金属製継手
５２電気絶縁材料
８０表示器

Claims

高電圧が供給される高電圧印加電極を先端部に備え、高電圧印加電極と被塗物との間に静電界を生成することにより塗料を帯電させながら被塗物に吸着させる静電塗装装置であって、塗装ロボットのアームの先端に絶縁材料を介して装着される静電塗装装置において、
該静電塗装装置の前記高電圧印加電極から離れた端部に配設された導電性エンドプレートと、
該導電性エンドプレートに取り付けられた複数の接続口を経由して前記塗装ロボットから前記静電塗装装置の内部に延びるエア系、電気系、液体系の通路と、
前記接続口を構成する導電性継手と、
前記導電性継手の各々を通じて個別に高電圧リークを検出して、高電圧リークが発生したときに、前記高電圧印加電極に供給する高電圧の値を低下させる高電圧降下制御手段とを有し、
前記塗装ロボットのアームの端が前記エンドプレートよりも前記静電塗装装置の先端側に位置し、
前記静電塗装装置は、
前記エンドプレートを、前記塗装ロボットの手首部分の端よりも前記静電塗装装置の先端側に延長する導電性の延長部材を更に有し、
前記導電性継手のうち、前記静電塗装装置の高電圧印加電極に供給するケーブルを接続する導電性継手を除く導電性継手が電気絶縁材料を介して前記エンドプレートに取り付けられ、
前記エンドプレート、前記延長部材並びに前記静電塗装装置の高電圧印加電極に供給するケーブルを接続する導電性継手を介して前記静電塗装装置の外表面の汚れによる高電圧リークを検出することを特徴とする静電塗装装置。
前記静電塗装装置が脱着可能な塗料カートリッジを備え、該塗料カートリッジに駆動流体を供給することにより該塗料カートリッジ内の塗料を吐出させて前記静電塗装装置から吐出させ、
該駆動流体が、前記導電性エンドプレートに設けられた前記導電性継手を経由して前記静電塗装装置に供給される、請求項１に記載の静電塗装装置。