エア制御弁、及び塗装システム
【課題】 シェーピングエアの流量を的確にかつ速やかに制御することができるエア制御弁を提供すること。
【解決手段】 塗装機２は、噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する２系統の給気流路１８ａ，１８ｂを有する。エア制御弁２６は、第１弁部及び第２弁部を備え、第１弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、主流路２４からのエアのトータル流量を設定し、第２弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、２系統の給気流路１８ａ，１８ｂに分配するエアの比率を設定する。
【解決手段】 塗装機２は、噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する２系統の給気流路１８ａ，１８ｂを有する。エア制御弁２６は、第１弁部及び第２弁部を備え、第１弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、主流路２４からのエアのトータル流量を設定し、第２弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、２系統の給気流路１８ａ，１８ｂに分配するエアの比率を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを制御するエア制御弁、及びそれを利用した塗装システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車ボディの塗装においては、厳しい塗装品質が要求されるため、均一で高品質の塗装を行うことができる回転霧化式の塗装機が用いられている。この塗装機は回転霧化頭を備え、その回転霧化頭が回転することにより塗料が霧化されて自動車ボディの塗装が行われる。また、この塗装機においては、回転霧化頭の後方外側からシェーピングエアを吐出して噴霧塗料の拡がりを抑えることにより所望の塗装パターンで塗装が行われる。そのため、この塗装機では、噴霧塗料の塗着効率の向上によって塗料の無駄が抑えられるとともに、均一の塗膜が形成されて塗装品質が高められる。
【０００３】
ところで、被塗装物の形状や塗料の種類などの塗装条件が異なる場合には、それに応じた最適な塗装パターンにする必要がある。その場合、回転霧化頭への塗料の供給量や回転霧化頭の回転数などが変更され、その変更に応じてシェーピングエアの流量が制御される。
【０００４】
従来、この種の塗装機においては、吐出方向の異なる２種類以上のシェーピングエアを供給可能なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この塗装機においては、渦状に吐出される渦流及び円錐面状に吐出される円錐空気流のいずれか一方または両方をシェーピングエアとして用いることにより、塗装パターンが変更される。上記のような回転霧化式の塗装機では、例えば絞り弁構造を有する電／空レギュレータを使用してシェーピングエアの圧力が制御される。具体的には、電／空レギュレータを用いる場合、出力圧力が圧力センサで検出され、入力信号に応じた出力圧力となるようフィードバック制御されることでシェーピングエアが所定の流量となるよう調整される。
【特許文献１】特開２００２−２２４６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、近年の塗装機においてシェーピングエアの流量は比較的大きくなってきており、電／空レギュレータを使用してシェーピングエアの流量を変更した場合、変更後のエア流量が安定するまでに時間がかかる。従って、エア流量の安定を待たずに塗装を行うと、塗膜の厚さがばらついてしまう。一方、このような不具合を避けるためにエア流量の安定を待って塗装を行うと、塗料の無駄が多くなり、塗着効率が悪化してしまう。また、特許文献１のように、２種類のシェーピングエアを吐出する場合には、それらのエアの流量を制御するために２つの電／空レギュレータが必要になるため、各エアの流量が不安定となると、最適な塗装パターンを得ることが困難となってしまう。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シェーピングエアの流量を速やかにかつ的確に制御することができるエア制御弁、及び塗装システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配して供給可能なエア制御弁であって、第１弁部及び第２弁部を備え、前記第１弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記主流路からのエアのトータル流量が設定可能であり、前記第２弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定可能であることを特徴とするエア制御弁をその要旨とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、エア制御弁の第１弁部の変位に基づいて流路断面積が変更され主流路からのエアのトータル流量が設定される。また、第２弁部の変位に基づいて流路断面積が変更され複数系統の給気流路に分配するエアの比率（０％〜１００％の比率）が設定される。この場合、例えば、給気流路の断面積を変更する２段階調節機構（第１弁部及び第２弁部）によって、塗装パターンに応じたシェーピングエアの流量の切り替えを的確に行うことができる。また、電／空レギュレータを使用してシェーピングエアを制御する従来の場合に比較して、シェーピングエアの流量を短時間で安定させることができる。よって、本発明のエア制御弁を塗装機に適用した場合には、塗着効率及び塗装品質を向上することが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機と、請求項１に記載のエア制御弁と、前記エア制御弁の前記第１弁部及び前記第２弁部を駆動するために前記エア制御弁に取り付けられたアクチュエータとを備え、前記アクチュエータによる前記第１弁部及び前記第２弁部の駆動により、前記シェーピングエアのパターン変更が可能な塗装システムをその要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のエア制御弁にアクチュエータが取り付けられ、そのアクチュエータによって第１弁部及び第２弁部が駆動される。この駆動により、主流路からのエアのトータル流量が設定されるとともに複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定され、シェーピングエアのパターンが的確に変更される。このように、エア制御弁によってシェーピングエアのパターン変更を行うようにすると、パターン変更後のシェーピングエアの流量を短時間で安定させることができ、塗着効率及び塗装品質に優れた塗装システムを実現することができる。
【００１１】
また、上記塗装機がロボット搭載型である塗装システムにおいては、前記エア制御弁及び前記アクチュエータは、そのロボット搭載型塗装機に配置されることが好ましい。このようにすれば、例えば上記塗装機が回転霧化式である場合、回転霧化頭への塗料の供給量や回転霧化頭の回転数などの変更に応じた適切なパターンにシェーピングエアのパターンを瞬時に切り替えることが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記第１弁部及び前記第２弁部は共通のアクチュエータにより駆動されることをその要旨とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、共通のアクチュエータによって第１弁部と第２弁部とが連係して駆動可能なため、パターン変更をより的確にかつ高再現性で行うことができる。また、別々のアクチュエータで第１弁部及び第２弁部を駆動する塗装システムと比較して、低コスト、コンパクト、軽量なシステムを構築することができる。この場合、エア制御弁及びアクチュエータをロボット搭載型塗装機やロボットアームに配置しやすくなる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３において、前記アクチュエータは防爆用ケース内に収納された制御用モータであることをその要旨とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、制御用モータを電気的に駆動することによって、エア制御弁の第１弁部及び第２弁部を正確に駆動することができる。また、制御用モータを防爆用ケース内に収納することにより、制御用モータをケース外部の環境から隔絶することができる。このような制御用モータとしては、サーボモータやステッピングモータが挙げられる。
【発明の効果】
【００１６】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によると、シェーピングエアの流量を速やかにかつ的確に制御することができ、塗装機の塗着効率の向上及び塗装品質の向上を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本実施形態における塗装システムの概略構成図である。
【００１８】
図１に示されるように、塗装システム１は、塗装機２と、塗料を供給するための塗料供給装置３と、シェーピングエアを供給するためのエア供給装置４と、シェーピングエアの流量を設定するためのバルブユニット５と、塗料供給装置３及びバルブユニット５を制御するための制御装置６とを備える。
【００１９】
制御装置６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路等からなる周知のコンピュータにより構成されている。この制御装置６は、塗料供給装置３及びバルブユニット５と電気的に接続されており、各種の制御信号によってそれらを制御する。塗装機２は、回転霧化式の塗装機であり、有機溶剤系の塗料を霧化するための回転霧化頭１１を備える。回転霧化頭１１は、図示しない回転モータ（塗装機本体に内蔵されるエアモータ）によって回転される回転軸１２の先端に設けられている。本実施の形態の塗装機２は、ロボット搭載型塗装機であり、図示しない塗装用ロボットのアーム先端に固定され、その塗装用ロボットがアームを駆動することで塗装機２の位置や塗装方向が変更される。
【００２０】
塗料供給装置３は、塗料が充填されるシリンダ装置やそのシリンダ装置を駆動するモータなどを備え、制御装置６の制御信号に基づいて、所定量の塗料を吐出する。なお、この塗料供給装置３も塗装用ロボットのアームなどに搭載されている。塗料供給装置３から吐出された塗料は、塗料配管１４を介して塗装機２に供給され、さらに、塗装機２の内部に形成されている塗料供給路（図示略）を介して回転霧化頭１１に供給される。そして、回転する回転霧化頭１１に加わる遠心力によって塗料が霧化されて塗装が行われる。
【００２１】
また、本実施形態の塗装機２においては、回転霧化頭１１の後方外側から噴霧塗料の拡がりを抑えるためのシェーピングエアが吐出される。詳述すると、塗装機２の先端側のハウジング１５には、シェーピングエアを吐出するための複数の吐出孔１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられている。図２に示すように、これら吐出孔１６ａ，１６ｂは、回転軸１２を中心とした２つの同心円上に形成されている。内側の吐出孔（第１吐出孔）１６ａは、軸方向に沿って直線的に形成されたストレート孔であり、外側の吐出孔（第２吐出孔）１６ｂは、軸方向を基準として傾斜するように形成された捩じれ孔である。
【００２２】
図１に示すように、塗装機２のハウジング１５には、環状のエア供給室１７ａ，１７ｂが２つ設けられており、複数の第１吐出孔（第１吐出孔群）１６ａは内側のエア供給室１７ａに連通し、複数の第２吐出孔（第２吐出孔群）１６ｂは外側のエア供給室１７ｂに連通している。また、内側のエア供給室１７ａは第１給気経路１８ａを介してバルブユニット５に接続されるとともに、外側のエア供給室１７ｂは第２給気経路１８ｂを介してバルブユニット５に接続されている。
【００２３】
本実施形態の塗装システム１では、そのバルブユニット５により、エア供給装置４からのエアが２系統の給気流路（第１給気経路１８ａ及び第２給気経路１８ｂ）に分配されて供給される。そして、それら給気流路１８ａ，１８ｂとエア供給室１７ａ，１７ｂとを経由して第１吐出孔１６ａと第２吐出孔１６ｂとから吐出方向の異なるシェーピングエアが吐出される。また、バルブユニット５によって各給気流路に供給されるシェーピングエアの流量が制御されることで、塗装条件に応じた最適な塗装パターンで塗装が行われる。
【００２４】
以下、シェーピングエアを制御するための構成について詳述する。
【００２５】
エア供給装置４は、エア供給源２１と、開閉バルブ２２と、エアレギュレータ（空気減圧弁）２３とを備え、主流路２４を介してバルブユニット５に接続されている。エア供給源２１は、コンプレッサからなり、高圧のエアを開閉バルブ２２を介してエアレギュレータ２３に供給する。エアレギュレータ２３は、その高圧のエアを一定の圧力に調整してバルブユニット５に供給する。
【００２６】
バルブユニット５は、エア制御弁２６とそのエア制御弁２６に取り付けられたアクチュエータ２７とを備える。本実施の形態におけるバルブユニット５（エア制御弁２６及びアクチュエータ２７）は塗装機２のケース外部に固定されている。なお、塗装機２のケース内部に設置スペースが確保可能な場合は、バルブユニット５をそのケース内に配置してもよい。
【００２７】
図３に示すように、エア制御弁２６は、弁体としての第１のバルブロータ３１及び第２のバルブロータ３２と、それらを収納する弁体収納空間３３，３４を有するボディ３５とを備える。
【００２８】
エア制御弁２６のボディ３５には、第１のバルブロータ３１の弁体収納空間３３に連通し、主流路２４に接続可能な給気ポートＸと、第２のバルブロータ３２の弁体収納空間３４に連通し、２系統の給気流路１８ａ，１８ｂに接続可能な排気ポートＡ，Ｂとが設けられている。ボディ３５において、給気ポートＸと弁体収納空間３３との接続部には、ロータ軸方向に延びるスリット状の貫通孔３８が形成されている。また、各排気ポートＡ，Ｂと弁体収納空間３４との接続部にもスリット状の貫通孔３９ａ，３９ｂが形成されている。
【００２９】
各バルブロータ３１，３２は中空筒状をなし、その側壁にはエアを通過させるための所定形状のスロット４１，４２が形成されている。第１のバルブロータ３１においてスロット４１が形成される領域が第１弁部に相当し、第２のバルブロータ３２においてスロット４２が形成される領域が第２弁部に相当する。また、各バルブロータ３１，３２の先端側に開口部が設けられ、それら開口部は、ボディ３５側に形成されたエア通路４４を介して連通している。つまり、エア制御弁２６において、給気ポートＸから供給されたエアは、第１のバルブロータ３１→エア通路４４→第２のバルブロータ３２の順に流れ、排気ポートＡ，Ｂから排出されるようになっている。
【００３０】
また、各バルブロータ３１，３２の基端側中心部には回転軸４６，４７が固定されており、それら回転軸４６，４７はギヤ４８を介してアクチュエータ２７の回転軸４９に連結されている。本実施形態のアクチュエータ２７は、回転位置が制御可能なサーボモータからなり、防爆用ケース５１内に収納されている。このアクチュエータ２７が駆動すると、回転軸４９の回転に応じてバルブロータ３１，３２が所定角度だけ回転（変位）する。
【００３１】
本実施の形態では、第１のバルブロータ３１の回転位置に基づいて流路断面積が変更され、シェーピングエアのトータルの流量が設定される。また、第２のバルブロータ３２の回転位置に基づいて流路断面積が変更され、２系統の給気流路１８ａ，１８ｂに分配するエアの比率が設定される。
【００３２】
図４は、各バルブロータ３１の外周面を回転方向に展開した状態を示すバルブ展開図である。なお、同図には、各バルブロータ３１，３２のスロット４１，４２に加えて、ボディ３５側の貫通孔３８，３９ａ，３９ｂも図示している。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、第１のバルブロータ３１のスロット４１は、ロータ回転方向に沿って徐々に幅が広くなるよう形成されている。給気ポートＸ側の貫通孔３８に繋がるスロット４１の断面積（流路断面積）は、第１のバルブロータ３１の回転位置に応じて、徐々に変化するようになっている。そして、その断面積に応じてシェーピングエアの流量が、０％〜１００％の範囲で設定可能となっている。
【００３４】
また、図４（ｂ）に示すように、第２のバルブロータ３２には、第１の排気ポートＡに繋がるスロット（図中左側に設けられるスロット）４２ａと第２の排気ポートＢに繋がるスロット（図中右側に設けられるスロット）４２ｂとが複数設けられている。そして、第２のバルブロータ３２の回転位置に応じて、各排気ポート側の貫通孔３９ａ，３９ｂに繋がるスロット４２ａ，４２ｂの組み合わせが変更される。換言すると、上記回転位置に応じて、第１の排気ポートＡ及び第２の排気ポートＢにエアを分配する比率が、０：１００、５０：５０、１００：０のいずれかに設定されるようになっている。
【００３５】
本実施の形態では、制御装置６の制御信号に応答してアクチュエータ２７が駆動することで、図４において１〜７の番号で示すステップでバルブロータ３２が段階的に回転し、その回転位置に応じてシェーピングエアのパターンが変更される。
【００３６】
具体的にいうと、第１の回転位置では、第１の排気ポートＡの貫通孔３９ａのみがスロット４２ａを介して第２のバルブロータ３２の中空部に連通される。従って、各排気ポートＡ，Ｂのうちの第１の排気ポートＡから第１給気経路１８ａにエアが供給され、ハウジング１５に形成されたストレート孔１６ａからシェーピングエアが吐出される。
【００３７】
第２の回転位置では、第１及び第２の排気ポートＡ，Ｂの各貫通孔３９ａ，３９ｂがスロット４２ａ，４２ｂを介して第２のバルブロータ３２の中空部に連通される。従って、第１及び第２の排気ポートＡ，Ｂの両方から第１給気経路１８ａ及び第２給気経路１８ｂにエアが供給され、ハウジング１５に形成されたストレート孔１６ａと捩じれ孔１６ｂとから吐出方向が異なる２種類のシェーピングエアが吐出される。
【００３８】
第３の回転位置では、第２の排気ポートＢの貫通孔３９ｂのみがスロット４２ｂを介して第２のバルブロータ３２の中空部に連通される。従って、各排気ポートＡ，Ｂのうちの第２の排気ポートＢから第２給気経路１８ｂにエアが供給され、ハウジング１５に形成された捩じれ孔１６ｂからシェーピングエアが吐出される。
【００３９】
第４の回転位置では、第２の回転位置と同様に、第１及び第２の排気ポートＡ，Ｂの両方からエアが供給され、ハウジング１５のストレート孔１６ａと捩じれ孔１６ｂとから噴射方向が異なる２種類のシェーピングエアが吐出される。
【００４０】
第５の回転位置では、第１の回転位置と同様に、各排気ポートＡ，Ｂのうちの第１の排気ポートＡからエアが供給され、ハウジング１５のストレート孔１６ａからシェーピングエアが吐出される。
【００４１】
第６の回転位置では、第２及び第４の回転位置と同様に、第１及び第２の排気ポートＡ，Ｂの両方からエアが供給され、ハウジング１５のストレート孔１６ａと捩じれ孔１６ｂとから噴射方向が異なる２種類のシェーピングエアが吐出される。
【００４２】
第７の回転位置では、第３の回転位置と同様に、各排気ポートＡ，Ｂのうちの第２の排気ポートＢからエアが供給され、ハウジング１５の捩じれ孔１６ｂからシェーピングエアが吐出される。
【００４３】
本実施の形態のバルブユニット５において、第１のバルブロータ３１と第２のバルブロータ３２は、共通のアクチュエータ２７の回転によりそれぞれ連動して回転する。そのため、第２のバルブロータ３２が第１の回転位置から第７の回転位置に段階的に回転する場合、第１のバルブロータ３１も同様に回転し、その第１のバルブロータ３１によって制御されるエアのトータルの流量はその回転に応じて徐々に増大するようになっている。
【００４４】
また、ストレート孔１６ａから吐出されるシェーピングエアは、塗装パターンをある程度広げて均一な円形に整える作用を有し、捩じれ孔１６ｂから吐出されるシェーピングエアは、塗装パターンを絞り込む作用を有する。
【００４５】
従って、第１及び第２のバルブロータ３１，３２の回転位置を制御することにより、第１のバルブロータ３１によってシェーピングエアのトータルの流量が変更されるとともに第２のバルブロータ３２によってシェーピングエアの組み合わせが変更される。その結果、図５に示すように、各回転位置においてそれぞれ異なるシェーピングエアパターンを設定でき、異なる塗装パターンで塗装を行うことができる。なお、図５においては、左側から順に第１〜第７の回転位置に応じた塗装パターンＰ１〜Ｐ７を示している。
【００４６】
このように、本実施形態の塗装システム１では、塗料の種類、被塗装物の形状や距離などの塗装条件に応じた所望のパターンにシェーピングエアを切り替えて塗装を行うことができる。
【００４７】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４８】
（１）本実施形態のエア制御弁２６では、いわば給気流路の断面積を変更する２段階調節機構によって、塗装パターンに応じたシェーピングエアの流量の切り替えを的確に行うことができる。また、このエア制御弁２６を用いることにより、シェーピングエアの流量を瞬時に安定させることができるため、塗装機２の塗着効率及び塗装品質を向上することができる。
【００４９】
（２）本実施形態の場合、共通のアクチュエータ２７により第１のバルブロータ３１と第２のバルブロータ３２とを連係して駆動することができ、パターン変更をより的確にかつ高再現性で行うことができる。また、アクチュエータ２７が１つで済むことから、低コスト、コンパクト、軽量な塗装システム１を実現することができる。
【００５０】
（３）本実施形態の場合、アクチュエータ２７がサーボモータであるので、各バルブロータ３１，３２を正確に回転駆動することができる。また、アクチュエータ２７であるサーボモータが防爆用ケース５１内に収納されているので、サーボモータを防爆用ケース５１外部の環境から隔絶することができる。よって、有機溶剤系の塗料を用いた塗装システム１における好適なバルブユニット５として使用することが可能となる。
【００５１】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
【００５２】
・上記実施形態において、第１及び第２のバルブロータ３１，３２に形成されるスロット４１，４２の形状は適宜変更することができる。図６には、別の実施形態のバルブロータ６１，６２のバルブ展開図を示す。図６（ａ）に示すように、第１のバルブロータ６１のスロット６３は、ロータ回転方向に沿って徐々に幅が狭くなるよう形成されている。また、図６（ｂ）に示すように、第２のバルブロータ６２には、第１の排気ポートＡに繋がるスロット（図中左側に設けられるスロット）６４ａと第２の排気ポートＢに繋がるスロット（図中右側に設けられるスロット）６４ｂが１つずつ設けられている。第１の排気ポートＡに繋がるスロット６４ａは、ロータ回転方向に沿って徐々に幅が広くなるよう形成され、第２の排気ポートＢに繋がるスロット６４ｂは、前記スロット６４ａとは逆に徐々に幅が狭くなるよう形成されている。このように構成しても、第１のバルブロータ６１の回転位置に応じて、各シェーピングエアのトータルの流量を設定することができる。また、第２のバルブロータ６２の回転位置に応じて、２系統の給気流路に分配するエアの比率を設定することができる。
【００５３】
・上記実施形態では、第１及び第２のバルブロータ３１，３２を共通のアクチュエータ２７で回転させるものであったが、これに限定されるものではない。図７に示す別の実施形態のように、第１及び第２のバルブロータＶ１，Ｖ２を別々のサーボモータＭ１，Ｍ２で回転させるよう構成してもよい。この場合、第１の排気ポートＡと第２の排気ポートＢとを介して各給気経路１８ａ，１８ｂに流れるシェーピングエアを任意の流量に設定することができ、所望の塗装パターンで塗装を行うことができる。なお、トータルエア流量を設定する第１のバルブモータ３１、エア分配比率を設定する第２のバルブモータ３２は、第１実施形態のように共通のボディ内に収容されていてもよいが、別々のボディ内に収容されていてもよい。換言すると、第１弁体としての機能と第２弁体としての機能とを別々のバルブに担わせるようにして構成してもよい。
【００５４】
・上記実施の形態では、２つのバルブロータ３１，３２を用いて各シェーピングエアの流量を制御するものであったが、これに限定されるものではない。図８に示す別の実施形態のように、１つのバルブロータ７１を用いて各シェーピングエアの流量を制御することもできる。即ち、このバルブロータ７１には、第１の排気ポートＡに繋がる１つのスロット（図中左側に設けられるスロット）７２と第２の排気ポートＢに繋がる２つのスロット（図中右側に設けられるスロット）７３，７４が設けられている。排気ポートＡ側のスロット７２は、上方から下方に向けて徐々に幅が広くなるよう形成されるとともに、一点鎖線よりも下側は下方に向けて徐々に幅が狭くよう形成される。また、このスロット７２において一点鎖線よりも下側は、上側と比較して幅が狭く形成されている。排気ポートＢ側において一点鎖線の上方に設けられたスロット７３は、上方から下方に向けて徐々に幅が狭くなるよう形成され、一点鎖線の下方に設けられたスロット７４は、上方から下方に向けて徐々に幅が広くなるよう形成されている。排気ポートＢ側の各スロット７３，７４について、下側のスロット７４は上側のスロット７３と比較して幅が狭く形成されている。
【００５５】
このように構成したバルブロータ７１を用いると、一点鎖線の上側と下側の回転位置とで２段階にシェーピングエアの流量を設定することができる。さらに、一点鎖線の上側と下側とにおいて、回転位置を変更することでそれぞれ任意の比率に各シェーピングエアを分配することができる。つまり、図８のバルブロータ７１は、第１弁部及び第２弁部として機能する１つの弁体を備えていると把握できる。
【００５６】
・上記実施形態において、バルブロータ３１，３２，６１，６２，７１を駆動するアクチュエータ２７としては、サーボモータなどの電気的アクチュエータ以外に、エアシリンダや油圧シリンダなどの流体圧アクチュエータを用いてもよい。
【００５７】
・エア制御弁２６の弁体としては、回転駆動されるバルブロータ３１，３２，６１，６２，７１に限定されるものではなく、軸方向に往復動する弁体を用いてもよい。つまり、弁体の変位に基づいて給気流路の断面積を変更できるエア制御弁であればよい。
【００５８】
・上記の塗装システム１において、エア制御弁２６でのエアの圧力を圧力センサで検出し、そのエアの圧力に基づいてバルブ動作の異常を検出するよう構成してもよい。また、エア制御弁２６の各排気ポートＡ，Ｂから出力されるエアの流量を流量計で検出し、そのエアの流量に基づいてバルブ動作の異常を検出するよう構成してもよい。さらに、圧力センサや流量計で検出した検出値に基づいてバルブロータ３１，３２，６１，６２，７１の回転位置を制御するよう構成してもよい。
【００５９】
・上記の塗装システム１において、塗料供給装置３のモータと、バルブユニット５のアクチュエータ２７とを一体的に構成して、システムの小型化を図るようにしてもよい。
【００６０】
・上記実施形態の塗装システム１は、吐出方向の異なる２種類のシェーピングエアを吐出するものであったが、３種類以上のシェーピングエアを吐出するシステムに具体化してもよい。
【００６１】
・上記実施形態の塗装システム１では、有機溶剤系の塗料を用いたが、有機溶剤を含まない水性塗料を用いてもよい。有機溶剤系塗料を用いる塗装システム１では、アクチュエータ２７を防爆用ケース５１に収納する必要があるが、水性塗料を用いる塗装システムでは、アクチュエータ２７を防爆用ケース５１に収納する必要はない。
【００６２】
・上記実施形態では、エア制御弁２６を回転霧化式の塗装機２に用いたが、例えばエア霧化ガン等に用いることもできる。また、塗装機２以外にも、液体噴霧機において薬剤などの噴霧液体に作用するシェーピングエアの流量を制御するために、エア制御弁２６を用いることも可能である。
【００６３】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００６４】
（１）請求項２乃至４のいずれか１項において、前記塗装機はロボット搭載型であり、前記エア制御弁及び前記アクチュエータはそのロボット搭載型塗装機に配置されていることを特徴とする塗装システム。
【００６５】
（２）請求項１において、前記給気流路は、複数の第１吐出孔からなる第１吐出孔群にシェーピングエアを供給する第１給気経路と、前記複数の第１吐出孔とはエアの吐出方向が異なる複数の第２吐出孔からなる第２吐出孔群にシェーピングエアを供給する第２給気経路とにより構成されていることを特徴とする塗装システム。
【００６６】
（３）噴霧液体に作用するシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する液体噴霧機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配して供給可能なエア制御弁であって、第１弁部及び第２弁部を備え、前記第１弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記主流路からのエアのトータル流量が設定可能であり、前記第２弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定可能であることを特徴とするエア制御弁。
【００６７】
（４）噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配して供給可能なエア制御弁であって、弁体収容空間を有するボディと、前記ボディに設けられ、前記弁体収容空間に連通し、前記主流路に接続可能な給気ポートと、前記ボディに設けられ、前記弁体収容空間に連通し、前記複数系統の給気流路にそれぞれ接続可能な複数の排気ポートと、前記弁体収容空間内にて変位可能に収容され、第１弁部及び第２弁部が形成された弁体とを備え、前記第１弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記主流路からのエアのトータル流量が設定可能であり、前記第２弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定可能であることを特徴とするエア制御弁。
【００６８】
（５）上記（４）において、前記弁体は、その側壁に所定パターンのスロットが形成され、前記ボディに対して回転駆動される中空円筒形状のバルブロータであり、前記バルブロータの回転位置に応じて前記流路断面積が変更されることを特徴とする塗装システム。
【００６９】
（６）上記（５）において、前記アクチュエータにより前記弁体が段階的に回転駆動され、その弁体の回転位置に基づいて前記各排気ポートに繋がるスロットの組み合わせが変更されることで、シェーピングエアのパターンが変更されることを特徴とする塗装システム。
【００７０】
（７）噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配する箇所の上流側に設けられるエア制御弁であって、弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記主流路からのエアのトータル流量が設定可能なエア制御弁。
【００７１】
（８）噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配するエア制御弁であって、弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定可能であることを特徴とするエア制御弁。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明を具体化した一実施の形態の塗装システムを示す概略構成図。
【図２】シェーピングエアの吐出孔のレイアウトを示す説明図。
【図３】バルブユニット及びアクチュエータを示す断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）はバルブロータを示すバルブ展開図。
【図５】各塗装パターンを示す説明図。
【図６】（ａ），（ｂ）は別の実施形態のバルブロータを示すバルブ展開図。
【図７】別の実施形態の塗装システムを示す構成図。
【図８】別の実施形態のバルブロータを示すバルブ展開図。
【符号の説明】
【００７３】
１…塗装システム
２…塗装機
１８ａ…給気流路としての第１給気経路
１８ｂ…給気流路としての第２給気経路
２１…エア供給源
２４…主流路
２６…エア制御弁
２７…アクチュエータ
３１，６１…第１弁部を備える第１のバルブロータ
３２，６２…第２弁部を備える第２のバルブロータ
５１…防爆用ケース
７１…第１弁部及び第２弁部を備えるバルブロータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを制御するエア制御弁、及びそれを利用した塗装システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車ボディの塗装においては、厳しい塗装品質が要求されるため、均一で高品質の塗装を行うことができる回転霧化式の塗装機が用いられている。この塗装機は回転霧化頭を備え、その回転霧化頭が回転することにより塗料が霧化されて自動車ボディの塗装が行われる。また、この塗装機においては、回転霧化頭の後方外側からシェーピングエアを吐出して噴霧塗料の拡がりを抑えることにより所望の塗装パターンで塗装が行われる。そのため、この塗装機では、噴霧塗料の塗着効率の向上によって塗料の無駄が抑えられるとともに、均一の塗膜が形成されて塗装品質が高められる。
【０００３】
ところで、被塗装物の形状や塗料の種類などの塗装条件が異なる場合には、それに応じた最適な塗装パターンにする必要がある。その場合、回転霧化頭への塗料の供給量や回転霧化頭の回転数などが変更され、その変更に応じてシェーピングエアの流量が制御される。
【０００４】
従来、この種の塗装機においては、吐出方向の異なる２種類以上のシェーピングエアを供給可能なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この塗装機においては、渦状に吐出される渦流及び円錐面状に吐出される円錐空気流のいずれか一方または両方をシェーピングエアとして用いることにより、塗装パターンが変更される。上記のような回転霧化式の塗装機では、例えば絞り弁構造を有する電／空レギュレータを使用してシェーピングエアの圧力が制御される。具体的には、電／空レギュレータを用いる場合、出力圧力が圧力センサで検出され、入力信号に応じた出力圧力となるようフィードバック制御されることでシェーピングエアが所定の流量となるよう調整される。
【特許文献１】特開２００２−２２４６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、近年の塗装機においてシェーピングエアの流量は比較的大きくなってきており、電／空レギュレータを使用してシェーピングエアの流量を変更した場合、変更後のエア流量が安定するまでに時間がかかる。従って、エア流量の安定を待たずに塗装を行うと、塗膜の厚さがばらついてしまう。一方、このような不具合を避けるためにエア流量の安定を待って塗装を行うと、塗料の無駄が多くなり、塗着効率が悪化してしまう。また、特許文献１のように、２種類のシェーピングエアを吐出する場合には、それらのエアの流量を制御するために２つの電／空レギュレータが必要になるため、各エアの流量が不安定となると、最適な塗装パターンを得ることが困難となってしまう。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シェーピングエアの流量を速やかにかつ的確に制御することができるエア制御弁、及び塗装システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配して供給可能なエア制御弁であって、第１弁部及び第２弁部を備え、前記第１弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記主流路からのエアのトータル流量が設定可能であり、前記第２弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定可能であることを特徴とするエア制御弁をその要旨とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、エア制御弁の第１弁部の変位に基づいて流路断面積が変更され主流路からのエアのトータル流量が設定される。また、第２弁部の変位に基づいて流路断面積が変更され複数系統の給気流路に分配するエアの比率（０％〜１００％の比率）が設定される。この場合、例えば、給気流路の断面積を変更する２段階調節機構（第１弁部及び第２弁部）によって、塗装パターンに応じたシェーピングエアの流量の切り替えを的確に行うことができる。また、電／空レギュレータを使用してシェーピングエアを制御する従来の場合に比較して、シェーピングエアの流量を短時間で安定させることができる。よって、本発明のエア制御弁を塗装機に適用した場合には、塗着効率及び塗装品質を向上することが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機と、請求項１に記載のエア制御弁と、前記エア制御弁の前記第１弁部及び前記第２弁部を駆動するために前記エア制御弁に取り付けられたアクチュエータとを備え、前記アクチュエータによる前記第１弁部及び前記第２弁部の駆動により、前記シェーピングエアのパターン変更が可能な塗装システムをその要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のエア制御弁にアクチュエータが取り付けられ、そのアクチュエータによって第１弁部及び第２弁部が駆動される。この駆動により、主流路からのエアのトータル流量が設定されるとともに複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定され、シェーピングエアのパターンが的確に変更される。このように、エア制御弁によってシェーピングエアのパターン変更を行うようにすると、パターン変更後のシェーピングエアの流量を短時間で安定させることができ、塗着効率及び塗装品質に優れた塗装システムを実現することができる。
【００１１】
また、上記塗装機がロボット搭載型である塗装システムにおいては、前記エア制御弁及び前記アクチュエータは、そのロボット搭載型塗装機に配置されることが好ましい。このようにすれば、例えば上記塗装機が回転霧化式である場合、回転霧化頭への塗料の供給量や回転霧化頭の回転数などの変更に応じた適切なパターンにシェーピングエアのパターンを瞬時に切り替えることが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記第１弁部及び前記第２弁部は共通のアクチュエータにより駆動されることをその要旨とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、共通のアクチュエータによって第１弁部と第２弁部とが連係して駆動可能なため、パターン変更をより的確にかつ高再現性で行うことができる。また、別々のアクチュエータで第１弁部及び第２弁部を駆動する塗装システムと比較して、低コスト、コンパクト、軽量なシステムを構築することができる。この場合、エア制御弁及びアクチュエータをロボット搭載型塗装機やロボットアームに配置しやすくなる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３において、前記アクチュエータは防爆用ケース内に収納された制御用モータであることをその要旨とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、制御用モータを電気的に駆動することによって、エア制御弁の第１弁部及び第２弁部を正確に駆動することができる。また、制御用モータを防爆用ケース内に収納することにより、制御用モータをケース外部の環境から隔絶することができる。このような制御用モータとしては、サーボモータやステッピングモータが挙げられる。
【発明の効果】
【００１６】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によると、シェーピングエアの流量を速やかにかつ的確に制御することができ、塗装機の塗着効率の向上及び塗装品質の向上を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本実施形態における塗装システムの概略構成図である。
【００１８】
図１に示されるように、塗装システム１は、塗装機２と、塗料を供給するための塗料供給装置３と、シェーピングエアを供給するためのエア供給装置４と、シェーピングエアの流量を設定するためのバルブユニット５と、塗料供給装置３及びバルブユニット５を制御するための制御装置６とを備える。
【００１９】
制御装置６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路等からなる周知のコンピュータにより構成されている。この制御装置６は、塗料供給装置３及びバルブユニット５と電気的に接続されており、各種の制御信号によってそれらを制御する。塗装機２は、回転霧化式の塗装機であり、有機溶剤系の塗料を霧化するための回転霧化頭１１を備える。回転霧化頭１１は、図示しない回転モータ（塗装機本体に内蔵されるエアモータ）によって回転される回転軸１２の先端に設けられている。本実施の形態の塗装機２は、ロボット搭載型塗装機であり、図示しない塗装用ロボットのアーム先端に固定され、その塗装用ロボットがアームを駆動することで塗装機２の位置や塗装方向が変更される。
【００２０】
塗料供給装置３は、塗料が充填されるシリンダ装置やそのシリンダ装置を駆動するモータなどを備え、制御装置６の制御信号に基づいて、所定量の塗料を吐出する。なお、この塗料供給装置３も塗装用ロボットのアームなどに搭載されている。塗料供給装置３から吐出された塗料は、塗料配管１４を介して塗装機２に供給され、さらに、塗装機２の内部に形成されている塗料供給路（図示略）を介して回転霧化頭１１に供給される。そして、回転する回転霧化頭１１に加わる遠心力によって塗料が霧化されて塗装が行われる。
【００２１】
また、本実施形態の塗装機２においては、回転霧化頭１１の後方外側から噴霧塗料の拡がりを抑えるためのシェーピングエアが吐出される。詳述すると、塗装機２の先端側のハウジング１５には、シェーピングエアを吐出するための複数の吐出孔１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられている。図２に示すように、これら吐出孔１６ａ，１６ｂは、回転軸１２を中心とした２つの同心円上に形成されている。内側の吐出孔（第１吐出孔）１６ａは、軸方向に沿って直線的に形成されたストレート孔であり、外側の吐出孔（第２吐出孔）１６ｂは、軸方向を基準として傾斜するように形成された捩じれ孔である。
【００２２】
図１に示すように、塗装機２のハウジング１５には、環状のエア供給室１７ａ，１７ｂが２つ設けられており、複数の第１吐出孔（第１吐出孔群）１６ａは内側のエア供給室１７ａに連通し、複数の第２吐出孔（第２吐出孔群）１６ｂは外側のエア供給室１７ｂに連通している。また、内側のエア供給室１７ａは第１給気経路１８ａを介してバルブユニット５に接続されるとともに、外側のエア供給室１７ｂは第２給気経路１８ｂを介してバルブユニット５に接続されている。
【００２３】
本実施形態の塗装システム１では、そのバルブユニット５により、エア供給装置４からのエアが２系統の給気流路（第１給気経路１８ａ及び第２給気経路１８ｂ）に分配されて供給される。そして、それら給気流路１８ａ，１８ｂとエア供給室１７ａ，１７ｂとを経由して第１吐出孔１６ａと第２吐出孔１６ｂとから吐出方向の異なるシェーピングエアが吐出される。また、バルブユニット５によって各給気流路に供給されるシェーピングエアの流量が制御されることで、塗装条件に応じた最適な塗装パターンで塗装が行われる。
【００２４】
以下、シェーピングエアを制御するための構成について詳述する。
【００２５】
エア供給装置４は、エア供給源２１と、開閉バルブ２２と、エアレギュレータ（空気減圧弁）２３とを備え、主流路２４を介してバルブユニット５に接続されている。エア供給源２１は、コンプレッサからなり、高圧のエアを開閉バルブ２２を介してエアレギュレータ２３に供給する。エアレギュレータ２３は、その高圧のエアを一定の圧力に調整してバルブユニット５に供給する。
【００２６】
バルブユニット５は、エア制御弁２６とそのエア制御弁２６に取り付けられたアクチュエータ２７とを備える。本実施の形態におけるバルブユニット５（エア制御弁２６及びアクチュエータ２７）は塗装機２のケース外部に固定されている。なお、塗装機２のケース内部に設置スペースが確保可能な場合は、バルブユニット５をそのケース内に配置してもよい。
【００２７】
図３に示すように、エア制御弁２６は、弁体としての第１のバルブロータ３１及び第２のバルブロータ３２と、それらを収納する弁体収納空間３３，３４を有するボディ３５とを備える。
【００２８】
エア制御弁２６のボディ３５には、第１のバルブロータ３１の弁体収納空間３３に連通し、主流路２４に接続可能な給気ポートＸと、第２のバルブロータ３２の弁体収納空間３４に連通し、２系統の給気流路１８ａ，１８ｂに接続可能な排気ポートＡ，Ｂとが設けられている。ボディ３５において、給気ポートＸと弁体収納空間３３との接続部には、ロータ軸方向に延びるスリット状の貫通孔３８が形成されている。また、各排気ポートＡ，Ｂと弁体収納空間３４との接続部にもスリット状の貫通孔３９ａ，３９ｂが形成されている。
【００２９】
各バルブロータ３１，３２は中空筒状をなし、その側壁にはエアを通過させるための所定形状のスロット４１，４２が形成されている。第１のバルブロータ３１においてスロット４１が形成される領域が第１弁部に相当し、第２のバルブロータ３２においてスロット４２が形成される領域が第２弁部に相当する。また、各バルブロータ３１，３２の先端側に開口部が設けられ、それら開口部は、ボディ３５側に形成されたエア通路４４を介して連通している。つまり、エア制御弁２６において、給気ポートＸから供給されたエアは、第１のバルブロータ３１→エア通路４４→第２のバルブロータ３２の順に流れ、排気ポートＡ，Ｂから排出されるようになっている。
【００３０】
また、各バルブロータ３１，３２の基端側中心部には回転軸４６，４７が固定されており、それら回転軸４６，４７はギヤ４８を介してアクチュエータ２７の回転軸４９に連結されている。本実施形態のアクチュエータ２７は、回転位置が制御可能なサーボモータからなり、防爆用ケース５１内に収納されている。このアクチュエータ２７が駆動すると、回転軸４９の回転に応じてバルブロータ３１，３２が所定角度だけ回転（変位）する。
【００３１】
本実施の形態では、第１のバルブロータ３１の回転位置に基づいて流路断面積が変更され、シェーピングエアのトータルの流量が設定される。また、第２のバルブロータ３２の回転位置に基づいて流路断面積が変更され、２系統の給気流路１８ａ，１８ｂに分配するエアの比率が設定される。
【００３２】
図４は、各バルブロータ３１の外周面を回転方向に展開した状態を示すバルブ展開図である。なお、同図には、各バルブロータ３１，３２のスロット４１，４２に加えて、ボディ３５側の貫通孔３８，３９ａ，３９ｂも図示している。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、第１のバルブロータ３１のスロット４１は、ロータ回転方向に沿って徐々に幅が広くなるよう形成されている。給気ポートＸ側の貫通孔３８に繋がるスロット４１の断面積（流路断面積）は、第１のバルブロータ３１の回転位置に応じて、徐々に変化するようになっている。そして、その断面積に応じてシェーピングエアの流量が、０％〜１００％の範囲で設定可能となっている。
【００３４】
また、図４（ｂ）に示すように、第２のバルブロータ３２には、第１の排気ポートＡに繋がるスロット（図中左側に設けられるスロット）４２ａと第２の排気ポートＢに繋がるスロット（図中右側に設けられるスロット）４２ｂとが複数設けられている。そして、第２のバルブロータ３２の回転位置に応じて、各排気ポート側の貫通孔３９ａ，３９ｂに繋がるスロット４２ａ，４２ｂの組み合わせが変更される。換言すると、上記回転位置に応じて、第１の排気ポートＡ及び第２の排気ポートＢにエアを分配する比率が、０：１００、５０：５０、１００：０のいずれかに設定されるようになっている。
【００３５】
本実施の形態では、制御装置６の制御信号に応答してアクチュエータ２７が駆動することで、図４において１〜７の番号で示すステップでバルブロータ３２が段階的に回転し、その回転位置に応じてシェーピングエアのパターンが変更される。
【００３６】
具体的にいうと、第１の回転位置では、第１の排気ポートＡの貫通孔３９ａのみがスロット４２ａを介して第２のバルブロータ３２の中空部に連通される。従って、各排気ポートＡ，Ｂのうちの第１の排気ポートＡから第１給気経路１８ａにエアが供給され、ハウジング１５に形成されたストレート孔１６ａからシェーピングエアが吐出される。
【００３７】
第２の回転位置では、第１及び第２の排気ポートＡ，Ｂの各貫通孔３９ａ，３９ｂがスロット４２ａ，４２ｂを介して第２のバルブロータ３２の中空部に連通される。従って、第１及び第２の排気ポートＡ，Ｂの両方から第１給気経路１８ａ及び第２給気経路１８ｂにエアが供給され、ハウジング１５に形成されたストレート孔１６ａと捩じれ孔１６ｂとから吐出方向が異なる２種類のシェーピングエアが吐出される。
【００３８】
第３の回転位置では、第２の排気ポートＢの貫通孔３９ｂのみがスロット４２ｂを介して第２のバルブロータ３２の中空部に連通される。従って、各排気ポートＡ，Ｂのうちの第２の排気ポートＢから第２給気経路１８ｂにエアが供給され、ハウジング１５に形成された捩じれ孔１６ｂからシェーピングエアが吐出される。
【００３９】
第４の回転位置では、第２の回転位置と同様に、第１及び第２の排気ポートＡ，Ｂの両方からエアが供給され、ハウジング１５のストレート孔１６ａと捩じれ孔１６ｂとから噴射方向が異なる２種類のシェーピングエアが吐出される。
【００４０】
第５の回転位置では、第１の回転位置と同様に、各排気ポートＡ，Ｂのうちの第１の排気ポートＡからエアが供給され、ハウジング１５のストレート孔１６ａからシェーピングエアが吐出される。
【００４１】
第６の回転位置では、第２及び第４の回転位置と同様に、第１及び第２の排気ポートＡ，Ｂの両方からエアが供給され、ハウジング１５のストレート孔１６ａと捩じれ孔１６ｂとから噴射方向が異なる２種類のシェーピングエアが吐出される。
【００４２】
第７の回転位置では、第３の回転位置と同様に、各排気ポートＡ，Ｂのうちの第２の排気ポートＢからエアが供給され、ハウジング１５の捩じれ孔１６ｂからシェーピングエアが吐出される。
【００４３】
本実施の形態のバルブユニット５において、第１のバルブロータ３１と第２のバルブロータ３２は、共通のアクチュエータ２７の回転によりそれぞれ連動して回転する。そのため、第２のバルブロータ３２が第１の回転位置から第７の回転位置に段階的に回転する場合、第１のバルブロータ３１も同様に回転し、その第１のバルブロータ３１によって制御されるエアのトータルの流量はその回転に応じて徐々に増大するようになっている。
【００４４】
また、ストレート孔１６ａから吐出されるシェーピングエアは、塗装パターンをある程度広げて均一な円形に整える作用を有し、捩じれ孔１６ｂから吐出されるシェーピングエアは、塗装パターンを絞り込む作用を有する。
【００４５】
従って、第１及び第２のバルブロータ３１，３２の回転位置を制御することにより、第１のバルブロータ３１によってシェーピングエアのトータルの流量が変更されるとともに第２のバルブロータ３２によってシェーピングエアの組み合わせが変更される。その結果、図５に示すように、各回転位置においてそれぞれ異なるシェーピングエアパターンを設定でき、異なる塗装パターンで塗装を行うことができる。なお、図５においては、左側から順に第１〜第７の回転位置に応じた塗装パターンＰ１〜Ｐ７を示している。
【００４６】
このように、本実施形態の塗装システム１では、塗料の種類、被塗装物の形状や距離などの塗装条件に応じた所望のパターンにシェーピングエアを切り替えて塗装を行うことができる。
【００４７】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４８】
（１）本実施形態のエア制御弁２６では、いわば給気流路の断面積を変更する２段階調節機構によって、塗装パターンに応じたシェーピングエアの流量の切り替えを的確に行うことができる。また、このエア制御弁２６を用いることにより、シェーピングエアの流量を瞬時に安定させることができるため、塗装機２の塗着効率及び塗装品質を向上することができる。
【００４９】
（２）本実施形態の場合、共通のアクチュエータ２７により第１のバルブロータ３１と第２のバルブロータ３２とを連係して駆動することができ、パターン変更をより的確にかつ高再現性で行うことができる。また、アクチュエータ２７が１つで済むことから、低コスト、コンパクト、軽量な塗装システム１を実現することができる。
【００５０】
（３）本実施形態の場合、アクチュエータ２７がサーボモータであるので、各バルブロータ３１，３２を正確に回転駆動することができる。また、アクチュエータ２７であるサーボモータが防爆用ケース５１内に収納されているので、サーボモータを防爆用ケース５１外部の環境から隔絶することができる。よって、有機溶剤系の塗料を用いた塗装システム１における好適なバルブユニット５として使用することが可能となる。
【００５１】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
【００５２】
・上記実施形態において、第１及び第２のバルブロータ３１，３２に形成されるスロット４１，４２の形状は適宜変更することができる。図６には、別の実施形態のバルブロータ６１，６２のバルブ展開図を示す。図６（ａ）に示すように、第１のバルブロータ６１のスロット６３は、ロータ回転方向に沿って徐々に幅が狭くなるよう形成されている。また、図６（ｂ）に示すように、第２のバルブロータ６２には、第１の排気ポートＡに繋がるスロット（図中左側に設けられるスロット）６４ａと第２の排気ポートＢに繋がるスロット（図中右側に設けられるスロット）６４ｂが１つずつ設けられている。第１の排気ポートＡに繋がるスロット６４ａは、ロータ回転方向に沿って徐々に幅が広くなるよう形成され、第２の排気ポートＢに繋がるスロット６４ｂは、前記スロット６４ａとは逆に徐々に幅が狭くなるよう形成されている。このように構成しても、第１のバルブロータ６１の回転位置に応じて、各シェーピングエアのトータルの流量を設定することができる。また、第２のバルブロータ６２の回転位置に応じて、２系統の給気流路に分配するエアの比率を設定することができる。
【００５３】
・上記実施形態では、第１及び第２のバルブロータ３１，３２を共通のアクチュエータ２７で回転させるものであったが、これに限定されるものではない。図７に示す別の実施形態のように、第１及び第２のバルブロータＶ１，Ｖ２を別々のサーボモータＭ１，Ｍ２で回転させるよう構成してもよい。この場合、第１の排気ポートＡと第２の排気ポートＢとを介して各給気経路１８ａ，１８ｂに流れるシェーピングエアを任意の流量に設定することができ、所望の塗装パターンで塗装を行うことができる。なお、トータルエア流量を設定する第１のバルブモータ３１、エア分配比率を設定する第２のバルブモータ３２は、第１実施形態のように共通のボディ内に収容されていてもよいが、別々のボディ内に収容されていてもよい。換言すると、第１弁体としての機能と第２弁体としての機能とを別々のバルブに担わせるようにして構成してもよい。
【００５４】
・上記実施の形態では、２つのバルブロータ３１，３２を用いて各シェーピングエアの流量を制御するものであったが、これに限定されるものではない。図８に示す別の実施形態のように、１つのバルブロータ７１を用いて各シェーピングエアの流量を制御することもできる。即ち、このバルブロータ７１には、第１の排気ポートＡに繋がる１つのスロット（図中左側に設けられるスロット）７２と第２の排気ポートＢに繋がる２つのスロット（図中右側に設けられるスロット）７３，７４が設けられている。排気ポートＡ側のスロット７２は、上方から下方に向けて徐々に幅が広くなるよう形成されるとともに、一点鎖線よりも下側は下方に向けて徐々に幅が狭くよう形成される。また、このスロット７２において一点鎖線よりも下側は、上側と比較して幅が狭く形成されている。排気ポートＢ側において一点鎖線の上方に設けられたスロット７３は、上方から下方に向けて徐々に幅が狭くなるよう形成され、一点鎖線の下方に設けられたスロット７４は、上方から下方に向けて徐々に幅が広くなるよう形成されている。排気ポートＢ側の各スロット７３，７４について、下側のスロット７４は上側のスロット７３と比較して幅が狭く形成されている。
【００５５】
このように構成したバルブロータ７１を用いると、一点鎖線の上側と下側の回転位置とで２段階にシェーピングエアの流量を設定することができる。さらに、一点鎖線の上側と下側とにおいて、回転位置を変更することでそれぞれ任意の比率に各シェーピングエアを分配することができる。つまり、図８のバルブロータ７１は、第１弁部及び第２弁部として機能する１つの弁体を備えていると把握できる。
【００５６】
・上記実施形態において、バルブロータ３１，３２，６１，６２，７１を駆動するアクチュエータ２７としては、サーボモータなどの電気的アクチュエータ以外に、エアシリンダや油圧シリンダなどの流体圧アクチュエータを用いてもよい。
【００５７】
・エア制御弁２６の弁体としては、回転駆動されるバルブロータ３１，３２，６１，６２，７１に限定されるものではなく、軸方向に往復動する弁体を用いてもよい。つまり、弁体の変位に基づいて給気流路の断面積を変更できるエア制御弁であればよい。
【００５８】
・上記の塗装システム１において、エア制御弁２６でのエアの圧力を圧力センサで検出し、そのエアの圧力に基づいてバルブ動作の異常を検出するよう構成してもよい。また、エア制御弁２６の各排気ポートＡ，Ｂから出力されるエアの流量を流量計で検出し、そのエアの流量に基づいてバルブ動作の異常を検出するよう構成してもよい。さらに、圧力センサや流量計で検出した検出値に基づいてバルブロータ３１，３２，６１，６２，７１の回転位置を制御するよう構成してもよい。
【００５９】
・上記の塗装システム１において、塗料供給装置３のモータと、バルブユニット５のアクチュエータ２７とを一体的に構成して、システムの小型化を図るようにしてもよい。
【００６０】
・上記実施形態の塗装システム１は、吐出方向の異なる２種類のシェーピングエアを吐出するものであったが、３種類以上のシェーピングエアを吐出するシステムに具体化してもよい。
【００６１】
・上記実施形態の塗装システム１では、有機溶剤系の塗料を用いたが、有機溶剤を含まない水性塗料を用いてもよい。有機溶剤系塗料を用いる塗装システム１では、アクチュエータ２７を防爆用ケース５１に収納する必要があるが、水性塗料を用いる塗装システムでは、アクチュエータ２７を防爆用ケース５１に収納する必要はない。
【００６２】
・上記実施形態では、エア制御弁２６を回転霧化式の塗装機２に用いたが、例えばエア霧化ガン等に用いることもできる。また、塗装機２以外にも、液体噴霧機において薬剤などの噴霧液体に作用するシェーピングエアの流量を制御するために、エア制御弁２６を用いることも可能である。
【００６３】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００６４】
（１）請求項２乃至４のいずれか１項において、前記塗装機はロボット搭載型であり、前記エア制御弁及び前記アクチュエータはそのロボット搭載型塗装機に配置されていることを特徴とする塗装システム。
【００６５】
（２）請求項１において、前記給気流路は、複数の第１吐出孔からなる第１吐出孔群にシェーピングエアを供給する第１給気経路と、前記複数の第１吐出孔とはエアの吐出方向が異なる複数の第２吐出孔からなる第２吐出孔群にシェーピングエアを供給する第２給気経路とにより構成されていることを特徴とする塗装システム。
【００６６】
（３）噴霧液体に作用するシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する液体噴霧機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配して供給可能なエア制御弁であって、第１弁部及び第２弁部を備え、前記第１弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記主流路からのエアのトータル流量が設定可能であり、前記第２弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定可能であることを特徴とするエア制御弁。
【００６７】
（４）噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配して供給可能なエア制御弁であって、弁体収容空間を有するボディと、前記ボディに設けられ、前記弁体収容空間に連通し、前記主流路に接続可能な給気ポートと、前記ボディに設けられ、前記弁体収容空間に連通し、前記複数系統の給気流路にそれぞれ接続可能な複数の排気ポートと、前記弁体収容空間内にて変位可能に収容され、第１弁部及び第２弁部が形成された弁体とを備え、前記第１弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記主流路からのエアのトータル流量が設定可能であり、前記第２弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定可能であることを特徴とするエア制御弁。
【００６８】
（５）上記（４）において、前記弁体は、その側壁に所定パターンのスロットが形成され、前記ボディに対して回転駆動される中空円筒形状のバルブロータであり、前記バルブロータの回転位置に応じて前記流路断面積が変更されることを特徴とする塗装システム。
【００６９】
（６）上記（５）において、前記アクチュエータにより前記弁体が段階的に回転駆動され、その弁体の回転位置に基づいて前記各排気ポートに繋がるスロットの組み合わせが変更されることで、シェーピングエアのパターンが変更されることを特徴とする塗装システム。
【００７０】
（７）噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配する箇所の上流側に設けられるエア制御弁であって、弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記主流路からのエアのトータル流量が設定可能なエア制御弁。
【００７１】
（８）噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配するエア制御弁であって、弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定可能であることを特徴とするエア制御弁。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明を具体化した一実施の形態の塗装システムを示す概略構成図。
【図２】シェーピングエアの吐出孔のレイアウトを示す説明図。
【図３】バルブユニット及びアクチュエータを示す断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）はバルブロータを示すバルブ展開図。
【図５】各塗装パターンを示す説明図。
【図６】（ａ），（ｂ）は別の実施形態のバルブロータを示すバルブ展開図。
【図７】別の実施形態の塗装システムを示す構成図。
【図８】別の実施形態のバルブロータを示すバルブ展開図。
【符号の説明】
【００７３】
１…塗装システム
２…塗装機
１８ａ…給気流路としての第１給気経路
１８ｂ…給気流路としての第２給気経路
２１…エア供給源
２４…主流路
２６…エア制御弁
２７…アクチュエータ
３１，６１…第１弁部を備える第１のバルブロータ
３２，６２…第２弁部を備える第２のバルブロータ
５１…防爆用ケース
７１…第１弁部及び第２弁部を備えるバルブロータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配して供給可能なエア制御弁であって、
第１弁部及び第２弁部を備え、前記第１弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記主流路からのエアのトータル流量が設定可能であり、前記第２弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定可能であることを特徴とするエア制御弁。
【請求項２】
噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機と、
請求項１に記載のエア制御弁と、
前記エア制御弁の前記第１弁部及び前記第２弁部を駆動するために前記エア制御弁に取り付けられたアクチュエータと
を備え、前記アクチュエータによる前記第１弁部及び前記第２弁部の駆動により、前記シェーピングエアのパターン変更が可能な塗装システム。
【請求項３】
前記第１弁部及び前記第２弁部は共通のアクチュエータにより駆動されることを特徴とする請求項２に記載の塗装システム。
【請求項４】
前記アクチュエータは防爆用ケース内に収納された制御用モータであることを特徴とする請求項２または３に記載の塗装システム。
【請求項１】
噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機に用いられ、エア供給源に接続される主流路のエアを前記複数系統の給気流路に分配して供給可能なエア制御弁であって、
第１弁部及び第２弁部を備え、前記第１弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記主流路からのエアのトータル流量が設定可能であり、前記第２弁部の変位に基づく流路断面積の変更により、前記複数系統の給気流路に分配するエアの比率が設定可能であることを特徴とするエア制御弁。
【請求項２】
噴霧塗料の拡がりを抑えるシェーピングエアを供給する複数系統の給気流路を有する塗装機と、
請求項１に記載のエア制御弁と、
前記エア制御弁の前記第１弁部及び前記第２弁部を駆動するために前記エア制御弁に取り付けられたアクチュエータと
を備え、前記アクチュエータによる前記第１弁部及び前記第２弁部の駆動により、前記シェーピングエアのパターン変更が可能な塗装システム。
【請求項３】
前記第１弁部及び前記第２弁部は共通のアクチュエータにより駆動されることを特徴とする請求項２に記載の塗装システム。
【請求項４】
前記アクチュエータは防爆用ケース内に収納された制御用モータであることを特徴とする請求項２または３に記載の塗装システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３３４５７７（Ｐ２００６−３３４５７７Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６６２６６（Ｐ２００５−１６６２６６）
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【出願人】（０００１１０３４３）トリニティ工業株式会社 (147)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【出願人】（０００１１０３４３）トリニティ工業株式会社 (147)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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