JP5784884B2

JP5784884B2 - 静電塗装装置および静電塗装方法

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Publication number: JP5784884B2
Application number: JP2010130280A
Authority: JP
Inventors: 山崎　勇; 山崎　　勇; 康徳浅田; 公好永井; 敦史川元
Original assignee: YUSING CO.,LTD.; Toyota Motor Corp
Current assignee: YUSING CO.,LTD.; Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: JP2011255275A

Description

本発明は、静電塗装装置および当該静電塗装装置による静電塗装方法の技術に関する。

従来、塗着効率の優れた塗装方法として、塗装機に高電圧を印加して、塗装機と被塗物との間に静電界を形成しつつ塗装を行う静電塗装の技術が知られており、自動車の車体や家電製品の筐体部等の塗装に広く採用されるに至っている。
尚、ここでいう「塗着効率」とは、噴霧した塗料量に対する被塗物に塗着した塗料量の比を示す値である。

静電塗装における塗着効率の向上を図るためには、塗装機に印加する電圧をさらに高電圧化することが有効であるが、塗装機に印加する電圧を高電圧化すると、スパーク放電が生じる可能性が高まることが知られていた。そして、スパーク放電が生じると、塗装品質が悪化するという問題があった。

そこで、塗着効率のさらなる向上を図りつつ、塗装品質を確保するために、塗装機に印加する電圧をさらに高電圧化してもスパーク放電を生じさせない技術が検討されており、以下に示す特許文献１にその技術が開示され公知となっている。

特許文献１に開示された従来技術では、塗布機（塗装機）およびワークの間に高電圧を印加して、両者の電位差により静電界を形成し、塗装機から噴霧された塗料粒子をワークと反対極に帯電させて静電塗装する静電塗装装置であって、パルス発生回路で発生させた高電圧パルスを塗装機およびワークの間に印加する高電圧供給回路を備え、高電圧のパルスベースとパルストップとの振幅差で表されるパルス振幅の一部または全部が、通常の塗装条件で塗装機およびワークの間でスパークを生じさせずに静電塗装を行うことができる高電圧領域と重なるように、パルスベースおよびパルストップの電圧値が設定されるとともに、パルスの立ち上がりから立ち下がりに至るパルス幅が２００μｓｅｃ以下に設定される構成としている。

このような構成により、何らかのきっかけで塗装機とワークとの間の電流値が急上昇しても、スパーク放電が生じるのに要する時間が経過する前に、印加電圧を低下させることができるため、スパーク放電を生じにくくしている。これにより、塗装品質を確保しつつ、印加する電圧のさらなる高電圧化を実現している。

特開２００１−９６２０１号公報

しかしながら、特許文献１に係る従来技術を採用しようとする場合、高電圧を発生させるためにはさらに高い高電圧発生能力を有する装置（所謂、高電圧発生装置）が必要になり、さらに塗装機の絶縁性能を高める必要があった。
このため、既存の静電塗装装置をそのまま利用することが難しく、設備投資の必要性から、静電塗装に掛かるコストが増大するという課題があった。

また近年、生産性の向上を図る必要性から、塗装速度（塗装機の移動速度）を高めるニーズが高まっているが、塗装速度を高速化すると、形成した電界からはみ出す塗料の量が増大し、塗着効率が悪化するため、塗装速度の高速化を実現することが困難となっていた。

本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、高電圧発生装置により印加する電圧を従来と同等に抑えつつ、塗着効率の向上を図るとともに、塗装速度の高速化を実現することができる静電塗装装置および当該静電塗装装置による静電塗装方法を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、被塗物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、該塗装ガンまたは前記塗装ガンに付設される電極に高電圧を印加する高電圧発生装置と、該高電圧発生装置により印加する高電圧を制御する制御装置と、を備える静電塗装装置であって、前記制御装置は、前記高電圧発生装置により印加する高電圧として、静電塗装に適した電圧である第一の印加電圧と、該第一の印加電圧に比して低い電圧である第二の印加電圧が設定されるとともに、前記第一の印加電圧と前記第二の印加電圧を、所定のパルス幅、パルス間隔、振幅でパルス状に切り換え可能に構成され、前記制御装置によって、前記高電圧発生装置により前記第一の印加電圧を定常的に印加した場合に生じる放電電流の値に比して、放電電流の最大値が１．２倍を越える値となるように、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を設定するものである。

請求項２においては、前記制御装置は、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更して、前記被塗物と前記塗装ガンとの間に形成される電界の強度および有効範囲を調整するものである。

請求項３においては、前記制御装置は、前記塗装ガンと前記被塗物との距離に応じて、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更するものである。

請求項４においては、前記制御装置は、前記塗装ガンの変位速度に応じて、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更するものである。

請求項５においては、前記制御装置は、前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の飛散速度に応じて、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更するものである。

請求項６においては、前記制御装置は、前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の噴霧量に応じて、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更するものである。

請求項７においては、前記制御装置は、前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の種類に応じて、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更するものである。

請求項８においては、被塗物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、該塗装ガンまたは前記塗装ガンに付設される電極に高電圧を印加する高電圧発生装置と、該高電圧発生装置により印加する高電圧を制御する制御装置と、を備える静電塗装装置による静電塗装方法であって、前記制御装置において、前記高電圧発生装置により印加する高電圧として、静電塗装に適した電圧である第一の印加電圧と、該第一の印加電圧に比して低い電圧である第二の印加電圧を設定するとともに、前記制御装置によって、所定のパルス幅、パルス間隔、振幅で、前記第一の印加電圧と前記第二の印加電圧をパルス状に切り換えて、前記被塗物と前記塗装ガンとの間に、前記高電圧発生装置により前記第一の印加電圧を定常的に印加したときに形成される電界の強度および範囲に比して、高強度かつ広範囲の電界を形成するとともに、前記高電圧発生装置により前記第一の印加電圧を定常的に印加した場合に生じる放電電流の値に比して、放電電流の最大値が１．２倍を越える値となるように、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を設定するものである。

請求項９においては、前記制御装置によって、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅の各値を変更して、前記被塗物と前記塗装ガンとの間に形成される電界の強度および有効範囲を調整するものである。

請求項１０においては、前記制御装置によって、前記塗装ガンと前記被塗物との距離に応じて、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更するものである。

請求項１１においては、前記制御装置によって、前記塗装ガンの変位速度に応じて、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更するものである。

請求項１２においては、前記制御装置によって、前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の飛散速度に応じて、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更するものである。

請求項１３においては、前記制御装置によって、前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の噴霧量に応じて、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更するものである。

請求項１４においては、前記制御装置によって、前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の種類に応じて、前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、高電圧発生装置により発生させる電圧を高電圧化することなく、従来に比して高強度でかつ広範囲の電界を形成することができる。これにより、電界から塗料粒子に付与するクーロン力を増大させて、より効果的に、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

請求項２においては、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を確実に実現することができる。

請求項３においては、電界の強度および有効範囲を、静電塗装状況に応じて最適に調整することができる。これにより、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

請求項４においては、電界の強度および有効範囲を、静電塗装状況に応じて最適に調整することができる。これにより、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

請求項５においては、電界の強度および有効範囲を、静電塗装状況に応じて最適に調整することができる。これにより、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

請求項６においては、電界の強度および有効範囲を、静電塗装状況に応じて最適に調整することができる。これにより、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

請求項７においては、電界の強度および有効範囲を、静電塗装状況に応じて最適に調整することができる。これにより、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

請求項８においては、高電圧発生装置により発生させる電圧を高電圧化することなく、従来に比して高強度でかつ広範囲の電界を形成することができる。これにより、電界から塗料粒子に付与するクーロン力を増大させて、より効果的に、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

請求項９においては、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を確実に実現することができる。

請求項１０においては、電界の強度および有効範囲を、静電塗装状況に応じて最適に調整することができる。これにより、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

請求項１１においては、電界の強度および有効範囲を、静電塗装状況に応じて最適に調整することができる。これにより、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

請求項１２においては、電界の強度および有効範囲を、静電塗装状況に応じて最適に調整することができる。これにより、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

請求項１３においては、電界の強度および有効範囲を、静電塗装状況に応じて最適に調整することができる。これにより、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

請求項１４においては、電界の強度および有効範囲を、静電塗装状況に応じて最適に調整することができる。これにより、塗着効率の向上および塗装速度の高速化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る静電塗装装置を示す図、（ａ）全体構成を示す模式図、（ｂ）動作時における各パラメータを示す模式図。印加電圧の時間変化と放電電流の時間変化の関係を示す図、（ａ）従来の静電塗装方法の場合を示す図、（ｂ）本発明の一実施形態に係る静電塗装方法の場合を示す図。従来の静電塗装装置による電界の形成状況を示す模式図、（ａ）電圧Ｖ₁を定常的に印加した場合を示す模式図、（ｂ）電圧Ｖ₂を定常的に印加した場合を示す模式図。本発明の一実施形態に係る静電塗装装置による電界の形成状況（電圧Ｖ₁・Ｖ₂をパルス状に切り換えて印加した場合）を示す模式図。本発明の一実施形態に係る静電塗装装置の能力を測定した結果を示す図、（ａ）電界の有効範囲と電流比との関係を示す模式図、（ｂ）塗着効率と電流比との関係を示す模式図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係る静電塗装装置の全体構成について、図１を用いて説明をする。
図１（ａ）に示す如く、本発明に係る静電塗装装置の一実施形態である静電塗装装置１は、被塗物たるワーク２に静電塗装を行うための装置であって、ロボット３、塗装ガン４、高電圧発生装置５、制御装置６等からなる構成としている。ここで、ワーク２は接地（アースＧに接続）されており、電位を「０」としている。

ロボット３は、ワーク２に対して、塗装ガン４を所望する速度および姿勢で変位させることができる多関節型ロボットであり、アーム３ａ、基台部３ｂ等からなる構成としている。そして、アーム３ａ先端の手先部３ｃにおいて、塗装ガン４を支持している。
尚、本実施形態では、静電塗装装置１を構成するロボット３が多関節型ロボットである場合を例示しているが、本発明に係る静電塗装装置を構成するロボットの態様をこれに限定するものではない。

塗装ガン４は、ワーク２に向けて塗料を噴霧して、ワーク２に塗料を塗布することができる塗装装置であって、ベルカップ４ａ、ガン本体４ｂ等からなる構成としている。
塗装ガン４は、ベルカップ４ａをエアモータ等の駆動手段（図示せず）により回転させて、ベルカップ４ａの内面に展延させた液状の塗料を遠心力により微粒化させることができる回転霧化型の塗装装置である。
また、ガン本体４ｂには、高電圧発生装置５が電気的に接続されており、塗料を供給するための手段である塗料配管（図示せず）や、シェーピングエアを供給するための手段であるエア配管（図示せず）等、もさらに接続されている。

尚、本実施形態では、静電塗装装置１を構成する塗装ガン４が回転霧化型である場合を例示しているが、本発明に係る静電塗装装置を構成する塗装ガンの形式をこれに限定するものではなく、ヘッドが回転しない形式の塗装ガンであってもよく、その他の種々の態様とすることが可能である。
また、本実施形態で示す塗装ガン４は、当該塗装ガン４の外部に高電圧発生装置５が設けられる態様としているが、本発明に係る静電塗装装置を構成する塗装ガンの態様をこれに限定するものではなく、高電圧発生装置が、塗装ガンのガン本体に内蔵される態様であってもよく、その他の種々の態様とすることが可能である。
さらに、塗装ガン４に塗料を供給するための手段の態様は、ガン本体４ｂに塗料配管を接続する態様に限定するものではなく、例えば、ガン本体に塗料を充填したカートリッジ型の容器を装填し、当該容器から塗料を供給する態様であってもよく、その他の種々の態様とすることが可能である。

高電圧発生装置５は、所謂カスケードと呼ばれる昇圧回路５ａと、電圧を発生させることができる電源部５ｂを備え、電源部５ｂにより発生させた電圧を、昇圧回路５ａにより昇圧して、数十ｋＶ程度の静電高電圧を発生させることができる装置である。
尚、以下の説明では、高電圧発生装置５により印加する静電高電圧の値を電圧Ｖとして規定し、電圧Ｖを印加したときに生じる放電電流の値を電流Ｉとして規定する。また、放電電流Ｉが流れることによって形成される静電界を電界Ｅとして規定する。また、以下の説明では、発生させる静電高電圧の極性が負である場合を例示して説明をする。

そして、高電圧発生装置５は、ケーブルにより塗装ガン４と電気的に接続しており、塗装ガン４に対して電圧Ｖを印加することができる。
高電圧発生装置５によって、塗装ガン４に負の電圧Ｖを印加すると、塗装ガン４を負側の電位に帯電させることができ、また、塗装ガン４によって噴霧される塗料粒子についても負側の電位に帯電させることができる。

また、塗装ガン４が負側の電位に帯電されると、塗装ガン４からアースＧに接地された（即ち、電位が０Ｖである）ワーク２に向けて放電電流Ｉが流れる。
そして、塗装ガン４からワーク２に向かって電位の勾配を有する静電界たる電界Ｅが形成され、この電界Ｅを利用して、ワーク２に対する静電塗装を行うことができる。

尚、本実施形態では、静電塗装装置１を構成する高電圧発生装置５の接続先が塗装ガン４であって、塗装ガン４に電圧Ｖを印加する場合を例示しているが、本発明に係る静電塗装装置の態様をこれに限定するものではなく、高電圧発生装置の接続先が、塗装ガンの周囲の電界を形成するために当該塗装ガンに付設される電極であって、高電圧発生装置により、当該電極に電圧を印加する態様であっても良い。このような形態の静電塗装装置では、当該電極とワークの間に電界を形成し、当該電極からのイオン流によって塗料粒子を帯電させることができる。

また、高電圧発生装置５には、制御装置６が、接続されている。
制御装置６は、高電圧発生装置５によって発生させる静電高電圧（即ち、電圧Ｖ）をコントロールするための装置であり、高電圧発生装置５に対してパルス条件を含む信号を出力することができる。
静電塗装装置１では、制御装置６から出力される指令信号に基づいて、高電圧発生装置５によって発生させる電圧Ｖをパルス状に切り換える構成としている。
尚、ここで言う「パルス状」とは、最大値か最小値のどちらかをとるように周期的に振幅が変化する状態を言い、矩形波状や正弦波状の変化等を含む概念である。
また、ここで言う「パルス条件」とは、パルス波形を決定するための各要素であって、振幅（電圧差）とパルス周期（パルス幅およびパルス間隔）を含んでいる。

制御装置６は、ロボット３と接続されており、該ロボット３から塗装ガン４の動作状態（変位位置、姿勢、変位速度等）を示す信号がリアルタイムで入力される構成としている。
また、制御装置６には、ワーク２の仕様や塗装条件（使用する塗料の種類、噴霧量、等の各種条件）に係る情報が予め記憶されており、ワーク２の仕様や塗装条件に係る情報と塗装ガン４の動作状態を示す信号に基づいて、制御装置６によって、静電塗装状況を判断するとともに、そのときの最適なパルス条件をリアルタイムで演算して求める構成としている。
そして、制御装置６は、リアルタイムで求めたそのときの最適なパルス条件に係る指令信号を、高電圧発生装置５に出力する構成としている。

尚、ここで言う「塗料の種類」とは、含有成分の相違により帯電性能が異なる塗料を、種類が異なる塗料として扱う概念であり、例えば、溶剤系塗料と水性塗料は種類が異なる塗料として扱い、また、クリア塗料とベース塗料も異なる種類の塗料として扱うようにしている。

尚、本実施形態では、制御装置６によって、そのときの静電塗装状況に応じてリアルタイムで指令信号を求める場合を例示しているが、あるいは、塗装開始から塗装終了までの一連の静電塗装工程に応じたパルス条件を予め制御装置６にティーチングしておき、ティーチング内容に従って、制御装置６により高電圧発生装置５に指令信号を出力する態様とすることも可能である。

ここで、「静電塗装状況」を決定するパラメータについて、説明をする。
図１（ｂ）に示す如く、噴霧される塗料粒子ｘのワーク２の塗布面に対して垂直な方向への飛散速度をＲ、塗装ガン４のワーク２の塗布面に対して平行な方向への変位速度をＰ、ワーク２と塗装ガン４の塗装距離をＬ、として規定するとき、塗料粒子ｘが塗装ガン４から噴霧されてからワーク２に塗着するまでに要する時間ｔは、ｔ＝Ｌ／Ｒとして表される。
また、電界Ｅの有効範囲をＷと規定すると、時間ｔの間における有効範囲Ｗのワーク２の塗布面に対して平行な方向への変位距離Ｄは、Ｄ＝Ｐ・ｔ（＝Ｐ・Ｌ／Ｒ）として表される。
そして、これらの各パラメータＲ・Ｐ・Ｌ・ｔ・Ｗ・Ｄ等によって、「静電塗装状況」が決定されるため、ロボット３から、これらの各パラメータＲ・Ｐ・Ｌ・ｔ・Ｗ・Ｄに係る信号が制御装置６に入力される。

また、このように規定した場合において、噴霧直後の塗料粒子ｘにおける、そのときの電界Ｅの有効範囲Ｗの端部からの距離Ｊが、Ｊ＜Ｄである場合、塗料粒子ｘは、ワーク２に塗着するときには、電界Ｅの有効範囲Ｗから外れてしまうことになる。このため、噴霧直後においてＪ＜Ｄとなっているような塗料粒子ｘは、塗着効率が悪い。

つまり、塗着効率の悪化を防止するためには、電界Ｅの有効範囲Ｗを拡大させて、全ての塗料粒子ｘをＪ＞Ｄとすることが有効であるため、本発明に係る静電塗装装置および当該静電塗装装置による静電塗装方法では、電界Ｅの有効範囲Ｗを拡大するようにしている。
尚、実際の塗料粒子ｘは拡散方向や塗装ガン４の動作方向等は三次元的であるが、本実施形態の説明では、説明を容易にするために各パラメータＲ・Ｐ・Ｌ・Ｗ・Ｄ等を二次元的に表現するものとしている。

次に、本発明の一実施形態に係る静電塗装装置による静電塗装方法について、図２〜図４を用いて説明をする。

図２（ａ）に示す如く、静電塗装を行う場合において、塗装ガン４に印加する電圧として従来から一般的に採用されてきた第一の電圧Ｖを電圧Ｖ₁として規定し、電圧Ｖ₁を定常的に印加したときに生じる放電電流Ｉの値を電流Ｉ₁と規定する。また、塗装ガン４に印加する電圧として従来から一般的に採用されている電圧Ｖ₁に比して低い第二の電圧Ｖを電圧Ｖ₂として規定し、電圧Ｖ₂を定常的に印加したときに生じる放電電流Ｉの値を電流Ｉ₂と規定する。
そして、電圧Ｖ₁を印加するときと電圧Ｖ₂を印加するときの各放電電流Ｉ₁・Ｉ₂の差をΔＩ（即ち、ΔＩ＝Ｉ₁−Ｉ₂）と規定する。

一方、図２（ｂ）に示す如く、本発明の一実施形態に係る静電塗装方法では、高電圧発生装置５によって塗装ガン４に印加する電圧Ｖの値を、従来と同じ各電圧Ｖ₁・Ｖ₂としつつ、制御装置６から出力される信号に従って、各電圧Ｖ₁・Ｖ₂をパルス状に切り換えて印加するようにしている。
また、パルス状に各電圧Ｖ₁・Ｖ₂を切り換えて印加すると、このときに生じる放電電流Ｉは尖鋭部を有する略三角波のパルス状に変化する。そして、このとき生じる放電電流Ｉのピーク値をピーク電流Ｉ₃として規定する。

各電圧Ｖ₁・Ｖ₂を切り換えて印加するパルスの態様は、各電圧Ｖ₁・Ｖ₂の電圧差である振幅ΔＶ、高圧側の電圧Ｖ₁を印加する一単位の時間であるパルス幅ｔ₁と、低圧側の電圧Ｖ₂を印加する一単位の時間であるパルス間隔ｔ₂、によって規定することができる。また、このように規定すると、パルス周期Ｔは、Ｔ＝ｔ₁＋ｔ₂と表すことができる。

そして、このピーク電流Ｉ₃は、制御装置６から出力される信号に従って、パルス条件を調整することによって、定常的に電圧Ｖ₁を印加するときの放電電流Ｉ₁に比して大きい値とすることができる。
即ち、本発明の一実施形態に係る静電塗装方法によれば、高電圧発生装置５により発生させる電圧Ｖの値は従来と同じ各電圧Ｖ₁・Ｖ₂としながら、より高い放電電流Ｉ（ピーク電流Ｉ₃）を得ることが可能になる。

ピーク電流Ｉ₃が放電電流Ｉ₁に比して高くなる原因は、定常的に各電圧Ｖ₁・Ｖ₂を印加している場合には、電界Ｅの領域が既に電子で満たされているため大きな電子の流れが生じないが、一方、各電圧Ｖ₁・Ｖ₂をパルス状に切り換えて印加する場合には、電界Ｅの領域に急激な電子の流れが生じるため、定常的に各電圧Ｖ₁・Ｖ₂を印加している場合に比して大きな電流が流れるものと考えられる。

また、電界Ｅの強度は、放電電流Ｉの強さに応じて変化するため、従来に比して高いピーク電流Ｉ₃が流れたときには、より高い強度を有する電界Ｅを形成することができる。
ここで、各電圧Ｖ₁・Ｖ₂をパルス状に印加するときの放電電流Ｉの差をΔＩ_p（即ち、ΔＩ_p＝Ｉ₃−Ｉ₂）として規定する。

次に、本発明の一実施形態に係る静電塗装方法における電界の形成状況について、説明をする。
高電圧発生装置５により、従来のように定常的な電圧Ｖ₁を塗装ガン４に印加すると、ワーク２と塗装ガン４の間で、図３（ｂ）に示すような電気力線で表される電界Ｅ₁が形成される。尚、電気力線の間隔がより密になっている部分においては、電界Ｅ₁の強度がより強くなっている。

電界Ｅ₁の有効範囲Ｗ₁は、塗装ガン４から噴霧される塗料の拡散パターン等を考慮して、全ての塗料粒子ｘが電界Ｅ₁の有効範囲Ｗ₁に包含されながらワーク２に到達できる範囲となるように、電圧Ｖ₁を設定している。
尚、ここで言う「電界の範囲」とは、塗料を塗着させるために必要なクーロン力Ｆを付与し得る強度を有する電界の範囲を意味しており、電界が存在する範囲を意味しているものではない。

しかしながら、塗装ガン４の変位速度Ｐが早いと、一部の塗料粒子ｘがワーク２に塗着するより前に電界Ｅ₁から外れてしまう場合があり、この場合、電界Ｅ₁から外れてしまった一部の塗料粒子ｘは、付与されるクーロン力Ｆが低下するため、塗着効率が悪い。
尚、電界中の塗料粒子ｘに作用するクーロン力Ｆは、塗料粒子ｘの帯電量をｑとし、電界（強度）をＥとするとき、Ｆ＝ｑＥとして表される。

また、高電圧発生装置５により、定常的に電圧Ｖ₂を塗装ガン４に印加すると、ワーク２と塗装ガン４の間で、図３（ａ）に示すような電気力線で表される電界Ｅ₂が形成される。
印加電圧が低い（例えば、電圧Ｖ₂を印加する）場合、電界Ｅ₁の有効範囲Ｗ₁に比してさらに電界Ｅ₂の有効範囲Ｗ₂が狭くなっている。また電界Ｅ₂では、電気力線の間隔が、電界Ｅ₁の電気力線の間隔に比してより疎になっており、電界Ｅ₂の強度は電界Ｅ₁に比して弱くなっている。

一方、本発明の一実施形態に係る静電塗装方法のように、制御装置６および高電圧発生装置５により、パルス状に各電圧Ｖ₁・Ｖ₂を切り換えて塗装ガン４に印加すると、ワーク２と塗装ガン４の間で、図４に示すような電界Ｅ₃が形成される。
電界Ｅ₃の有効範囲Ｗ₃は、電界Ｅ₁の有効範囲Ｗ₁に比して、さらに広範囲となっている。また電界Ｅ₃では、電気力線の間隔が、電界Ｅ₁の電気力線の間隔に比してより密になっており、電界Ｅ₃の強度は、電界Ｅ₁に比してより高くなっている。
つまり、本発明の一実施形態に係る静電塗装方法では、制御装置６から出力される信号に従って、パルス条件（即ち、パルス幅ｔ₁、パルス間隔ｔ₂、振幅ΔＶ）を変更することによって、電界Ｅ₃の強度や有効範囲Ｗ₃を調整するようにしている。

ワーク２と塗装ガン４の間に形成される電界Ｅの強度が増大すると、塗料粒子ｘが電界Ｅから取得する電子が増えるため、塗料粒子ｘの帯電量ｑも増大する。
このため、電界Ｅ₃を通過して塗着される塗料粒子ｘには、電界Ｅの強度の増大および帯電量ｑの増大による相乗効果によって、従来に比してより大きいクーロン力Ｆが作用するため、ワーク２により強い力で引き付けられ、その結果、塗着効率を向上させることができる。

このため、塗装ガン４の変位速度Ｐを高速化しても、塗装ガン４から噴霧された全ての塗料粒子ｘを電界Ｅ₃の有効範囲Ｗ₃に包含させながらワーク２に塗着させることができる。これにより、全ての塗料粒子ｘが電界Ｅ₃から外れてしまうことがないため、塗料粒子ｘに作用するクーロン力Ｆを高めることができ、塗着効率を向上させることができる。

このように、本発明の一実施形態に係る静電塗装装置１による静電塗装方法では、低圧側の電圧Ｖ₂を低く設定することにより、振幅ΔＶを増大させることができるため、電圧Ｖ₁をさらに高電圧化しなくても、容易に塗着効率の向上を図ることができる。

即ち、本発明の一実施形態に係る静電塗装装置１は、被塗物であるワーク２に対して塗料を噴霧する塗装ガン４と、該塗装ガン４（または塗装ガン４に付設される電極であってもよい）に高電圧を印加する高電圧発生装置５と、該高電圧発生装置５により印加する高電圧を制御する制御装置６と、を備えるものであって、制御装置６は、高電圧発生装置５により印加する高電圧として、静電塗装に適した印加電圧である第一の電圧Ｖ₁と、該第一の電圧Ｖ₁に比して低い印加電圧である第二の電圧Ｖ₂が設定されるとともに、各電圧Ｖ₁・Ｖ₂を、所定のパルス幅ｔ₁、パルス間隔ｔ₂、振幅ΔＶでパルス状に切り換え可能とするものである。

また、本発明の一実施形態に係る静電塗装方法は、被塗物たるワーク２に対して塗料を噴霧する塗装ガン４と、該塗装ガン４（または塗装ガン４に付設される電極であってもよい）に高電圧を印加する高電圧発生装置５と、該高電圧発生装置５により印加する高電圧を制御する制御装置６と、を備える静電塗装装置１による静電塗装方法であって、制御装置６において、高電圧発生装置５により印加する高電圧として、静電塗装に適した印加電圧である第一の電圧Ｖ₁と、該電圧Ｖ₁に比して低い印加電圧である第二の電圧Ｖ₂を設定するとともに、制御装置６によって、所定のパルス幅ｔ₁、パルス間隔ｔ₂、振幅ΔＶで、各電圧Ｖ₁・Ｖ₂をパルス状に切り換えて、ワーク２と塗装ガン４との間に、高電圧発生装置５により電圧Ｖ₁を定常的に印加したときに形成される電界Ｅ₁の強度および範囲（有効範囲Ｗ₁）に比して、高強度かつ広範囲（有効範囲Ｗ₃）の電界Ｅ₃を形成するものである。

このような構成により、高電圧発生装置５により発生させる電圧Ｖ₁を高電圧化することなく、従来の電界Ｅ₁に比して高強度でかつ広範囲の電界Ｅ₃を形成することができる。これにより、電界Ｅ₃により塗料粒子ｘに生じさせるクーロン力Ｆを増大させて、塗着効率の向上および塗装速度（即ち、変位速度Ｐ）の高速化を図ることができる。

また、本発明の一実施形態に係る静電塗装装置１において、制御装置６は、所定のパルス幅ｔ₁と、パルス間隔ｔ₂と、振幅ΔＶと、を変更して、ワーク２と塗装ガン４との間に形成される電界Ｅの強度および有効範囲Ｗを調整するものである。
また、本発明の一実施形態に係る静電塗装方法は、制御装置６によって、所定のパルス幅ｔ₁と、パルス間隔ｔ₂と、振幅ΔＶと、の各値を変更して、ワーク２と塗装ガン４との間に形成される電界Ｅの強度および有効範囲Ｗを調整するものである。
このような構成により、塗着効率の向上および塗装速度（即ち、変位速度Ｐ）の高速化を確実に実現することができる。

塗装ガン４から噴霧された塗料粒子ｘが、電界Ｅ₃の有効範囲Ｗ₃内に包含されるか否かは、塗装ガン４の変位速度Ｐ、塗装ガン４から噴霧される塗料粒子ｘの飛散速度Ｒ、ワーク２と塗装ガン４と塗装距離Ｌ、等の関係により決定される静電塗装状況に応じて変わるため、条件が刻一刻と変化している。
このため、ロボット３からリアルタイムで制御装置６に入力される各パラメータＰ・Ｒ・Ｌ等に係る信号（即ち、静電塗装状況）と制御装置６に予め記憶される塗装条件（塗料の種類や噴霧量等）に基づいて、制御装置６によって、高電圧発生装置５に対して出力する出力信号（即ち、パルス条件）をリアルタイムで変更することにより、確実に塗着効率を向上させることができる。

尚、飛散速度Ｒは、塗装ガン４から噴出されるシェーピングエアの吐出圧力に応じて決定されるため、塗装ガン４から噴霧された塗料粒子ｘが、電界Ｅ₃の有効範囲Ｗ₃内に包含されるか否かは、変位速度Ｐおよび塗装距離Ｌと、シェーピングエア圧力の関係により決定される。

即ち、本発明の一実施形態に係る静電塗装装置１において、制御装置６は、塗装ガン４の変位速度Ｐ、塗装ガン４から噴霧される塗料粒子ｘの飛散速度Ｒ（即ち、塗装ガン４におけるシェーピングエア圧力）、塗装ガン４により噴霧する塗料の噴霧量Ｑ、塗装ガン４とワーク２との塗装距離Ｌ、塗装ガン４により噴霧する塗料の種類、に応じて、所定のパルス幅ｔ₁と、パルス間隔ｔ₂と、振幅ΔＶと、を変更するものである。
また、本発明の一実施形態に係る静電塗装方法は、制御装置６によって、塗装ガン４の変位速度Ｐ、塗装ガン４から噴霧される塗料粒子ｘの飛散速度Ｒ（即ち、塗装ガン４におけるシェーピングエア圧力）、塗装ガン４により噴霧する塗料の噴霧量Ｑ、塗装ガン４とワーク２との塗装距離Ｌ、塗装ガン４により噴霧する塗料の種類、に応じて、所定のパルス幅ｔ₁と、パルス間隔ｔ₂と、振幅ΔＶと、を変更するものである。
このような構成により、生じさせる電界Ｅ₃の状況を、静電塗装状況に応じて最適に調整することができる。これにより、塗着効率の向上および塗装速度（即ち、変位速度Ｐ）の高速化を図ることができる。

次に、本発明の一実施形態に係る静電塗装装置による静電塗装方法を適用した場合の効果について、図５を用いて説明をする。
ここでは、本発明の一実施形態に係る静電塗装装置による静電塗装方法を、パルス条件を変えながら実施した場合における電界の有効範囲および塗着効率の変化を示している。

図５（ａ）（ｂ）に示す如く、従来と同様に定電圧で電圧Ｖ₁を印加した場合の電界Ｅ₁の有効範囲Ｗ₁と塗着効率を基準（図５（ａ）（ｂ）における１００％）として、パルス状に各電圧Ｖ₁・Ｖ₂を切り換えて印加した場合の電界Ｅ₃の有効範囲Ｗ₃と塗着効率を比較している。

図５（ａ）に示す如く、パルス状に各電圧Ｖ₁・Ｖ₂を切り換えて印加した場合であって、電流比ΔＩ_p／ΔＩの値が、１．０〜１．２程度である場合には、電界Ｅ₃の有効範囲Ｗ₃は、従来と同等である。
このため、図５（ｂ）に示す如く、電流比ΔＩ_p／ΔＩの値が、１．０〜１．２程度である場合には、塗着効率も従来と同等である。

しかしながら、図５（ａ）に示す如く、パルス状に各電圧Ｖ₁・Ｖ₂を印加した場合であって、電流比ΔＩ_p／ΔＩの値が、１．２を越える辺りから、電界Ｅ₃の有効範囲Ｗ₃が顕著に拡大するようになり、電流比ΔＩ_p／ΔＩをさらに増大させると（ΔＩ_p／ΔＩ＝１．５および２．０の場合を参照）、電界Ｅ₃の有効範囲Ｗ₃は、さらに顕著に拡大している。
このため、図５（ｂ）に示す如く、電流比ΔＩ_p／ΔＩの値が、１．２を越える辺りから、塗着効率も顕著に向上するようになり、電流比ΔＩ_p／ΔＩをさらに増大させると（ΔＩ_p／ΔＩ＝１．５および２．０の場合を参照）、さらに顕著に塗着効率が向上している。

この測定結果によると、パルス状に各電圧Ｖ₁・Ｖ₂を切り換えて印加すれば、有効範囲Ｗの拡大効果および塗着効率の向上効果が必ず得られるのではなく、パルス状に各電圧Ｖ₁・Ｖ₂を印加するときの電流比ΔＩ_p／ΔＩの設定値に応じて、有効範囲Ｗの拡大効果および塗着効率の向上効果が変化することが判る。

そして、ΔＩ_p／ΔＩ＞１．２の関係を満足するようにパルス条件（即ち、パルス幅ｔ₁、パルス間隔ｔ₂、振幅ΔＶ）を設定することにより、塗着効率に関して顕著な向上を図ることができるため、本発明の一実施形態に係る静電塗装装置による静電塗装方法を適用する場合には、ΔＩ_p／ΔＩ＞１．２の関係を満足するようにパルス条件（即ち、パルス幅ｔ₁、パルス間隔ｔ₂、振幅ΔＶ）を設定するようにしている。

即ち、本発明の一実施形態に係る静電塗装装置１において、制御装置６は、高電圧発生装置５により電圧Ｖ₁を定常的に印加した場合に生じる放電電流Ｉ₁の値に比して、放電電流Ｉの最大値（ピーク電流Ｉ₃）が１．２倍を越える値となるように、所定のパルス幅ｔ₁と、パルス間隔ｔ₂と、振幅ΔＶと、を設定するものである。
また、本発明の一実施形態に係る静電塗装方法は、制御装置６によって、高電圧発生装置５により電圧Ｖ₁を定常的に印加した場合に生じる放電電流Ｉ₁の値に比して、放電電流Ｉの最大値（ピーク電流Ｉ₃）がが１．２倍を越える値となるように、所定のパルス幅ｔ₁と、パルス間隔ｔ₂と、振幅ΔＶと、を設定するものである。
このような構成により、より効果的に、塗着効率の向上および塗装速度（即ち、変位速度Ｐ）の高速化を図ることができる。

１静電塗装装置
２ワーク
４塗装ガン
５高電圧発生装置
６制御装置

Claims

被塗物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、
該塗装ガンまたは前記塗装ガンに付設される電極に高電圧を印加する高電圧発生装置と、
該高電圧発生装置により印加する高電圧を制御する制御装置と、
を備える静電塗装装置であって、
前記制御装置は、
前記高電圧発生装置により印加する高電圧として、静電塗装に適した電圧である第一の印加電圧と、該第一の印加電圧に比して低い電圧である第二の印加電圧が設定されるとともに、
前記第一の印加電圧と前記第二の印加電圧を、所定のパルス幅、パルス間隔、振幅でパルス状に切り換え可能に構成され、
前記制御装置によって、
前記高電圧発生装置により前記第一の印加電圧を定常的に印加した場合に生じる放電電流の値に比して、放電電流の最大値が１．２倍を越える値となるように、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を設定する、
ことを特徴とする静電塗装装置。
前記制御装置は、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更して、
前記被塗物と前記塗装ガンとの間に形成される電界の強度および有効範囲を調整する、
ことを特徴とする請求項１記載の静電塗装装置。
前記制御装置は、
前記塗装ガンと前記被塗物との距離に応じて、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更する、
ことを特徴とする請求項２記載の静電塗装装置。
前記制御装置は、
前記塗装ガンの変位速度に応じて、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更する、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の静電塗装装置。
前記制御装置は、
前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の飛散速度に応じて、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更する、
ことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
前記制御装置は、
前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の噴霧量に応じて、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更する、
ことを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
前記制御装置は、
前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の種類に応じて、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更する、
ことを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
被塗物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、
該塗装ガンまたは前記塗装ガンに付設される電極に高電圧を印加する高電圧発生装置と、
該高電圧発生装置により印加する高電圧を制御する制御装置と、
を備える静電塗装装置による静電塗装方法であって、
前記制御装置において、前記高電圧発生装置により印加する高電圧として、
静電塗装に適した電圧である第一の印加電圧と、
該第一の印加電圧に比して低い電圧である第二の印加電圧を設定するとともに、
前記制御装置によって、
所定のパルス幅、パルス間隔、振幅で、前記第一の印加電圧と前記第二の印加電圧をパルス状に切り換えて、
前記被塗物と前記塗装ガンとの間に、
前記高電圧発生装置により前記第一の印加電圧を定常的に印加したときに形成される電界の強度および範囲に比して、高強度かつ広範囲の電界を形成するとともに、
前記高電圧発生装置により前記第一の印加電圧を定常的に印加した場合に生じる放電電流の値に比して、放電電流の最大値が１．２倍を越える値となるように、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を設定する、
ことを特徴とする静電塗装方法。
前記制御装置によって、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅の各値を変更して、
前記被塗物と前記塗装ガンとの間に形成される電界の強度および有効範囲を調整する、
ことを特徴とする請求項８記載の静電塗装方法。
前記制御装置によって、
前記塗装ガンと前記被塗物との距離に応じて、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更する、
ことを特徴とする請求項９記載の静電塗装方法。
前記制御装置によって、
前記塗装ガンの変位速度に応じて、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更する、
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の静電塗装方法。
前記制御装置によって、
前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の飛散速度に応じて、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更する、
ことを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれか一項に記載の静電塗装方法。
前記制御装置によって、
前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の噴霧量に応じて、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更する、
ことを特徴とする請求項９〜請求項１２のいずれか一項に記載の静電塗装方法。
前記制御装置によって、
前記塗装ガンにより噴霧する前記塗料の種類に応じて、
前記所定のパルス幅と、パルス間隔と、振幅と、を変更する、
ことを特徴とする請求項９〜請求項１３のいずれか一項に記載の静電塗装方法。