回転霧化静電塗装機の洗浄方法
【課題】高硬度の顔料を含む塗料を使用する場合にも、回転霧化頭の摩耗を効果的に抑えることができる回転霧化静電塗装機の洗浄方法を提供する。
【解決手段】回転霧化頭に塗料を供給する塗料径路に、洗浄エアと洗浄液とをこの順序でまたは逆の順序で交互に供給して、該塗料経路内に残存する塗料を洗浄する洗浄方法において、洗浄すべき塗料に含まれる顔料の硬度が高い場合は、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間を標準（Ａパターン）より長くする（Ｂパターン）か、または最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を標準よりも低くする（Ｃパターン）。Ｂパターンの場合は、塗料径路に残留する塗料の量が減じることで、Ｃパターンの場合は該センターコーンに衝突する塗料速度が減じることで、それぞれセンターコーンの摩耗が抑えられる。
【解決手段】回転霧化頭に塗料を供給する塗料径路に、洗浄エアと洗浄液とをこの順序でまたは逆の順序で交互に供給して、該塗料経路内に残存する塗料を洗浄する洗浄方法において、洗浄すべき塗料に含まれる顔料の硬度が高い場合は、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間を標準（Ａパターン）より長くする（Ｂパターン）か、または最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を標準よりも低くする（Ｃパターン）。Ｂパターンの場合は、塗料径路に残留する塗料の量が減じることで、Ｃパターンの場合は該センターコーンに衝突する塗料速度が減じることで、それぞれセンターコーンの摩耗が抑えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転霧化頭を高速で回転させて塗料を霧化する回転霧化静電塗装機の洗浄を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボデーの塗装ラインにおいては、一台の回転霧化静電塗装機（以下、単に塗装機という）に供給する塗料を切替えて、いわゆる多色塗装を行うのが一般である。この場合、塗装機に対する塗料の切替え（色替え）は、塗装機に接続した色替バルブ装置のバルブ操作によって自動的に行われるが、色替えごとに塗装機内の塗料径路に残留する前色の塗料を洗浄する必要があることから、前記色替バルブ装置には、洗浄用のエアおよび液（シンナー）を供給するためのバルブも備えられている。
【０００３】
そして従来、上記した色替えに際しては、塗装機内の塗料径路から前色を完全に除去する必要があるため、洗浄エアと洗浄液とを交互に塗装機に供給するサイクルを複数回繰返す洗浄パターンが採用される。この場合、一般には高圧の洗浄エアの供給を先行させて、これに洗浄液の供給を続ける洗浄パターンが採用されているが（たとえば、特許文献１参照）、一部では、洗浄液の供給を先行させて、これに洗浄エアの供給を続ける洗浄パターンも採用されている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−１５５３４９号公報
【特許文献２】特開平１０−２１６５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、色替バルブ装置から塗装機へ供給された塗料は、回転霧化頭を回転させるモータ（通常、エアモータ）の中空回転軸に挿入した塗料フィードチューブを通して回転霧化頭の内底部に吐出されるようになっている。ベル形状をなす回転霧化頭の内底部には平板状のハブによって塗料室が画成されており、前記塗料フィードチューブから吐出された塗料は、前記ハブの背面中央に形成されたセンターコーンに衝突して塗料室内を周辺へ拡散し、ハブの周囲に設けられた塗料吐出孔を通過して回転霧化頭のカップ内面に供給されるようになる。
【０００５】
一方、最近、自動車ボデーの塗装においては、光輝な顔料を含む塗料を用いた塗装が増加している。光輝な顔料としては雲母（パールマイカ）が従来より知られているが、最近では、自然雲母（天然雲母）に代わって人工雲母の使用が主流になっている。しかるに、この人工雲母の使用の増加に伴い、回転霧化頭（主として、センターコーン）の摩耗の進行が早まるようになってきている。そして、センターコーンが摩耗すると、洗浄液（水性）の跳ね返りが多くなって回転霧化頭の洗浄が不十分となり、場合によっては塗装機内のエア通路を通じてアース側（ロボット側）へ洗浄液が漏れ出て、その後の静電塗装が不可能になるなどのトラブルが発生し、その対策が望まれていた。この点について、本発明者等は鋭意検討した結果、人工雲母のモース硬度は８．５〜９．０程度で、天然雲母のモース硬度２．５と比べてきわめて高くなっており、これが影響しているとの結論に至った。
【０００６】
すなわち、最初に塗料径路に高圧の洗浄エアを供給する一般的な洗浄パターンで塗装機の洗浄を行うと、高硬度の人工雲母を含む塗料（前色）が高速度（１０ｍ／ｓｅｃ以上）で回転霧化頭のセンターコーンに衝突する。一方、回転霧化頭は、一般的にアルミ系材料で製作されて、そのモース硬度は、２．７程度となっており、このように低い硬度の回転霧化頭に高硬度の人工雲母を含む塗料が高速で衝突する結果、センターコーンの摩耗進行が早まったものと推定される。また、最初に塗料径路に洗浄液を供給する洗浄パターンを採用する場合は、回転霧化頭のセンターコーンに対する塗料の衝突速度が小さくなるので、ある程度センターコーンの摩耗を抑えることができると考えられる。しかし、この場合は、最初の洗浄液の供給だけでは塗料径路内に多くの塗料が残留するため、次の高圧の洗浄エアの供給によって残留塗料が前記同様に高速でセンターコーンに衝突し、摩耗対策としては不十分である。
【０００７】
本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、高硬度の顔料を含む塗料を使用する場合にも、回転霧化頭の摩耗を効果的に抑えることができる回転霧化静電塗装機の洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、回転霧化頭に塗料を供給する塗料径路に、洗浄エアと洗浄液とをこの順序でまたは逆の順序で交互に供給して、該塗料経路内に残存する塗料を洗浄する回転霧化塗装機の洗浄方法において、洗浄すべき塗料の種類に応じて、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を変更することを特徴とする。
【０００９】
このように行う回転霧化塗装機の洗浄方法においては、予め、洗浄すべき塗料の種類に応じて、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の最適な供給条件を設定することで、塗料の種類に応じた最適な条件で洗浄を行うことができ、回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
以下に、本発明の態様をいくつか例示し、それらについて項分けして説明する。
【００１０】
（１）回転霧化頭に塗料を供給する塗料径路に、洗浄エアと洗浄液とをこの順序でまたは逆の順序で交互に供給して、該塗料経路内に残存する塗料を洗浄する回転霧化塗装機の洗浄方法において、洗浄すべき塗料に含まれる顔料の硬度が所定以上の場合に、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を、前記回転霧化頭の摩耗を抑えることができる条件に変更することを特徴とする回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【００１１】
本（１）項記載の回転霧化塗装機の洗浄方法においては、予め、洗浄すべき塗料に含まれる顔料の硬度に応じて、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の最適な供給条件を設定することで、塗料に含まれる顔料の硬度に応じた最適な条件で洗浄を行うことができ、回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
【００１２】
（２）洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を変更することを特徴とする（１）項に記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【００１３】
回転霧化頭は、一般的にアルミ系材料で製作されることが多いが、アルミ系材料のモース硬度は２．７程度となっている。したがって、（２）項記載のように塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、塗料径路に対する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を変更することで、アルミ製の回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
【００１４】
（３）洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、塗料径路内を流通する流体流速が１０ｍ／ｓｅｃ以下となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を設定することを特徴とする（２）項記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【００１５】
最初に塗料径路に高圧の洗浄エアを供給する一般的な洗浄パターンで塗装機の洗浄を行う場合は、（３）項記載のように最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を標準の圧力より低くすることで、洗浄エアにより押出されて回転霧化頭のハブ（センターコーン）に衝突する塗料の速度が低くなる。この場合、流体流速が１０ｍ／ｓｅｃ以下となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を設定することで、塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合でも、回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
【００１６】
（４）洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間および／または供給流量を設定することを特徴とする（２）項に記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【００１７】
最初に塗料径路に洗浄液を供給する洗浄パターンで塗装機の洗浄を行う場合は、（４）項記載のように最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間を標準の供給時間より長くしまたは洗浄液の供給流量を標準より増やすことで、洗浄液により押出される塗料の量が増し、塗料径路に残留する塗料の量が少なくなり、結果として、次の洗浄エアの供給によって回転霧化頭のハブ（センターコーン）に衝突する塗料の量も少なくなる。この場合、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように洗浄液の供給時間および／または供給流量を設定することで、塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合でも、回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る回転霧化静電塗装機の洗浄方法によれば、高硬度の顔料を含む塗料を使用する場合にも、回転霧化頭の摩耗を効果的に抑えることができるので、塗装機に対する耐久性、信頼性の向上に大きく寄与する効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る洗浄方法の実施対象である回転霧化静電塗装機の要部構造を示したものである。回転霧化静電塗装機１（以下、単に塗装機１という）は、アルミ合金製のベル形状の回転霧化頭２と、この回転霧化頭２を回転駆動するエアモータ３と、回転霧化頭２に塗料を供給する塗料フィードチューブ４と、エアモータ３に付与する高電圧を発生する高電圧発生器（図示略）とを備えており、前記エアモータ３、塗料フィードチューブ４および高電圧発生器は、塗装ロボットに対する取付部を後端に有する絶縁性の塗装機本体５内に一括して納められている。塗装機１はまた、回転霧化頭２の背後からその周囲に向けてシェーピングエアを吐出する複数のエア吐出口６ａを有するリング部材６を備えており、該リング部材６は、前記塗装機本体５の前端に結合されている。
【００２１】
上記エアモータ３の回転軸７は中空構造をなしており、その一端部はモータケーシング８から前方へ引き出されている。中空の回転軸７の一端部にはねじ部が形成されており、前記回転霧化頭２がこのねじ部を利用して回転軸７の一端部に螺合されている。モータケーシング８は金属からなっており、これには、前記高電圧発生器から内部ケーブルを経て静電高電圧（一例として、−９０ｋＶ）が供給されるようになっている。一方、シェーピングエア吐出用リング部材６は、ここでは金属からなっており、モータケーシング８に接して配置されている。これによりリング部材６にも、モータケーシング８を介して静電高電圧が印加され、したがって、このリング部材６は塗装機１における静電高電圧部となっている。なお、回転霧化頭２を回転させるモータの種類は任意であり、上記したエアモータ３に代えて、油圧モータ、電動モータ等を用いることができる。
【００２２】
上記塗料フィードチューブ４は、前記エアモータ３の中空の回転軸７を挿通して延ばされており、その先端部が回転霧化頭２の内底部に挿入されている。塗料フィードチューブ４には、後述の色替バルブ装置２０からホースおよび塗装機本体５内の塗料通路（ここでは、両者を統合して接続通路９として示す）を経て所定の塗色の塗料が供給されるようになっており、該塗料は、塗料フィードチューブ４から回転霧化頭２に供給される。
【００２３】
回転霧化頭２の内底部には円板状のハブ１０よって塗料室１１が画成されており、このハブ１０によって仕切られた塗料室１１内に前記塗料フィードチューブ４の先端部が導入されている。ハブ１０は、その背面中央にセンターコーン１２を備えると共に、回転霧化頭２の内面との連接部位に円周方向に等配して多数の塗料吐出孔１３を備えている。塗料フィードチューブ４から回転霧化頭２に供給された塗料は、前記ハブ１０の背面のセンターコーン１２に衝突して塗料室１１内を周辺へ拡散し、塗料吐出孔１３を通過して回転霧化頭２の前側のカップ内面に供給される。
【００２４】
色替バルブ装置２０は、各塗色（ここでは、６色）を供給する複数（ここでは、６つ）の塗料バルブ２１と、洗浄液（シンナー）を供給する液バルブ２２と洗浄エア（圧縮エア）を供給するエアバルブ２３とを備えている。各塗料バルブ２１には対応する塗色の塗料源が、液バルブ２２には洗浄液源が、エアバルブ２３にはエア源がそれぞれ接続されている。色替バルブ装置２０内の各バルブ２１、２２、２３は、図示を略す制御装置によって開閉制御されるようになっており、塗装時には、該制御装置によって所定の塗色の塗料バルブ２１が選択的に開かれて回転霧化頭２に所定の塗色の塗料が供給される。また、洗浄時には、同じく制御装置によって液バルブ２２とエアバルブ２３とが交互に開かれて、回転霧化頭２に洗浄液と洗浄エアとが交互に供給される。
【００２５】
上記塗装機１を用いて静電塗装を行う場合は、エアモータ３のモータケーシング８に高電圧発生器で発生した静電高電圧を印加しながら、エアモータ３により回転霧化頭２を高速で回転させると共に、リング部材６からシェーピングエアを吐出させ、回転霧化頭２に色替バルブ装置２０から所定の塗色の塗料を供給する。すると、この塗料は、ハブ１０の背面のセンターコーン１２に衝突して塗料室１１内を周辺へ拡散し、塗料吐出孔１３を通過して回転霧化頭２の前側のカップ内面に供給される。カップ内面に供給された塗料には、回転霧化頭２の高速回転により遠心力が働いているので、該塗料は、カップ内面に沿って回転霧化頭２の先端（塗料放出端）に向けて流動し、該先端から霧状に放出される。このとき、回転霧化頭２の周りには静電高電圧部としてのリング部材６が配置されているので、回転霧化頭２によって霧化された塗料は負に帯電し、リング部材６から吐出されるシェーピングエアによって被塗物に向けて飛行し、陽極に設定されている被塗物に静電力により付着する。
【００２６】
色替えに際しては、色替バルブ装置２０から接続通路９およびフィードチューブ４を経て回転霧化頭９に至る一連の塗料径路内に残留する前色の塗料を洗浄する。この洗浄は、色替バルブ装置２０内の液バルブ２２とエアバルブ２３とを操作して、前記塗料径路に洗浄液と洗浄エアとを交互に供給する洗浄パターンで行われる。本実施形態においては、塗料に含まれる顔料の硬度に応じて、そのモース硬度が２．７より低い場合は、図２に示すＡパターンを選択して洗浄を行い、該モース硬度が２．７以上の場合は、同じく図２に示すＢパターンまたはＣパターンを選択して洗浄を行う。なお、モース硬度が２．７以上の顔料としては、例えば、人工雲母（モース硬度８．５〜９．０）がある。
【００２７】
より詳しくは。Ａパターンは、従来一般的に行われている標準的なもので、最初に洗浄エアを供給し、これに洗浄液の供給を続けるサイクルを所定時間Ｔ１ごとに複数回（ここでは、３回）繰返し、最終的に洗浄エアを比較的長い時間Ｔ２供給するものである。また、Ｂパターンは、最初に洗浄液を比較的長時間Ｔ２供給し、その後、洗浄エアの供給と洗浄液の供給とを所定時間Ｔ１ごとに複数回（ここでは、２回）繰返し、最終的に洗浄エアを比較的長い時間Ｔ２供給するものである。さらに、Ｃパターンは、最初に低圧の洗浄エアを所定時間Ｔ１だけ供給し、その後、洗浄液の供給と洗浄エアの供給とを所定時間Ｔ１ごとに複数回（ここでは、３回）繰返し、最終的に洗浄エアを比較的長い時間Ｔ２供給するものである。ただし、本実施形態では、洗浄に要する総時間ＴをＡ〜Ｃのパターンによらず一定としている。ここで、Ｃパターンで使用する高圧の洗浄エアは、ＡまたはＢパターンで使用する洗浄エアと同じであり、一例として０．４〜０．６ＭＰａ程度の値となっている。一方、Ｃパターンで使用する低圧の洗浄エアとしては、一例として０．００５ 〜０．０１ＭＰａ程度となっている。なお、図示例では、便宜的に供給時間Ｔ１、Ｔ２をＡ〜Ｃパターンによらず同じとしているが、これらは、Ａ〜Ｃパターンの相互間で変えてもよいものである。
【００２８】
標準のＡパターンにより洗浄を行う場合は、最初に高圧の洗浄エアを塗料径路に供給することで、該塗料経路内に残留する塗料の大部分が除去され、その後に、洗浄液の供給と洗浄エアの供給とを繰返すことで、塗料径路内から完全に前色の塗料が洗浄除去される。また、最終的に洗浄エアを比較的長時間（Ｔ２）供給することで、塗料径路内から水分が完全に除去され、次色の塗料が洗浄液で薄められることはなくなる。
【００２９】
Ｂパターンにより洗浄を行う場合は、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間を標準の供給時間（Ｔ１）より長く（Ｔ２）することで、洗浄液により押出される塗料の量が増し、塗料径路に残留する塗料の量が少なくなる。この結果、次の洗浄エアの供給によって回転霧化頭２のセンターコーン１２（図１）に衝突する塗料の量も少なくなり、その分、センターコーン１２の摩耗が抑えられる。この場合、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように洗浄液の供給時間を設定するのが望ましく、これにより塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合でも、回転霧化頭の摩耗を確実に抑えることが可能になる。なお、このＢパターンの変形パターンとして、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給流量を設定してもよく、この場合も、Ｂパターンと同様の効果が得られる。
【００３０】
Ｃパターンにより洗浄を行う場合は、最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を標準の圧力より低くすることで、洗浄エアにより押出されて回転霧化頭１のハブ１２に衝突する塗料の速度が低くり、この結果、センターコーン１２の摩耗が抑えられる。この場合、流体流速が１０ｍ／ｓｅｃ以下となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を設定することで、塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合でも、回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
【実施例１】
【００３１】
図１に示した塗装機１を用いて、人工雲母を含む♯２０９塗料を用いて静電塗装を行った後、最初に塗料径路に供給する洗浄液（シンナー）の流量と供給時間（オン時間）とを表１に示すように種々に変化させて初期洗浄を行った。そして、この初期洗浄後、新鮮なシンナーを再び塗料径路に供給して回転霧化頭２からの噴霧液を採取し、濁度計により濁度を測定すると共に、回転霧化頭２のセンターコーン１２の摩耗状況を目視により観察して摩耗程度を判定した。表１には、濁度計による測定結果および摩耗状況の判定結果を併記している。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１に示すテストＮｏ．３，４，５，６の比較より、洗浄液の供給流量を標準（９００ｍｌ）に設定した場合、洗浄液の供給時間が標準（０．７ｓｅｃ）より長くなるに従って濁度が高くなっている様子が明らかである。また、テストＮｏ．４と７の比較より、洗浄液の供給時間が同じ（１．０ｓｅｃ）場合、洗浄液の供給流量を増大させる（９００→１２００ｍｌ／ｍｉｎ）程、濁度が高くなっている。さらに、テストＮｏ．１と６との比較より、洗浄液の供給時間が同じ（１．６ｓｅｃ）場合、洗浄液の供給流量を減少させる（９００→８００ｍｌ／ｍｉｎ）程、濁度が低くなっている。
【００３４】
一方、濁度とセンターコーン１２の摩耗状況とを比較すると、濁度５０％付近に評価の分岐点が認められ、センターコーン１２の摩耗をできるだけ抑えるには、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間および／または供給流量を設定することが望ましいことが分る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る洗浄方法の実施対象である回転霧化静電塗装機の要部構造を示す断面図である。
【図２】本発明で採用する洗浄パターンを類型的に示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１ 回転霧化静電塗装機
２ 回転霧化頭
３ エアモータ
４ 塗料フィードチューブ（塗料径路）
６ シェーピングエア吐出用リング部材
９ 接続通路（塗料径路）
１０ ハブ
１２ センターコーン
２０ 塗料切替バルブ装置
２２ 洗浄液用液バルブ
２３ 洗浄エア用エアバルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転霧化頭を高速で回転させて塗料を霧化する回転霧化静電塗装機の洗浄を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボデーの塗装ラインにおいては、一台の回転霧化静電塗装機（以下、単に塗装機という）に供給する塗料を切替えて、いわゆる多色塗装を行うのが一般である。この場合、塗装機に対する塗料の切替え（色替え）は、塗装機に接続した色替バルブ装置のバルブ操作によって自動的に行われるが、色替えごとに塗装機内の塗料径路に残留する前色の塗料を洗浄する必要があることから、前記色替バルブ装置には、洗浄用のエアおよび液（シンナー）を供給するためのバルブも備えられている。
【０００３】
そして従来、上記した色替えに際しては、塗装機内の塗料径路から前色を完全に除去する必要があるため、洗浄エアと洗浄液とを交互に塗装機に供給するサイクルを複数回繰返す洗浄パターンが採用される。この場合、一般には高圧の洗浄エアの供給を先行させて、これに洗浄液の供給を続ける洗浄パターンが採用されているが（たとえば、特許文献１参照）、一部では、洗浄液の供給を先行させて、これに洗浄エアの供給を続ける洗浄パターンも採用されている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−１５５３４９号公報
【特許文献２】特開平１０−２１６５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、色替バルブ装置から塗装機へ供給された塗料は、回転霧化頭を回転させるモータ（通常、エアモータ）の中空回転軸に挿入した塗料フィードチューブを通して回転霧化頭の内底部に吐出されるようになっている。ベル形状をなす回転霧化頭の内底部には平板状のハブによって塗料室が画成されており、前記塗料フィードチューブから吐出された塗料は、前記ハブの背面中央に形成されたセンターコーンに衝突して塗料室内を周辺へ拡散し、ハブの周囲に設けられた塗料吐出孔を通過して回転霧化頭のカップ内面に供給されるようになる。
【０００５】
一方、最近、自動車ボデーの塗装においては、光輝な顔料を含む塗料を用いた塗装が増加している。光輝な顔料としては雲母（パールマイカ）が従来より知られているが、最近では、自然雲母（天然雲母）に代わって人工雲母の使用が主流になっている。しかるに、この人工雲母の使用の増加に伴い、回転霧化頭（主として、センターコーン）の摩耗の進行が早まるようになってきている。そして、センターコーンが摩耗すると、洗浄液（水性）の跳ね返りが多くなって回転霧化頭の洗浄が不十分となり、場合によっては塗装機内のエア通路を通じてアース側（ロボット側）へ洗浄液が漏れ出て、その後の静電塗装が不可能になるなどのトラブルが発生し、その対策が望まれていた。この点について、本発明者等は鋭意検討した結果、人工雲母のモース硬度は８．５〜９．０程度で、天然雲母のモース硬度２．５と比べてきわめて高くなっており、これが影響しているとの結論に至った。
【０００６】
すなわち、最初に塗料径路に高圧の洗浄エアを供給する一般的な洗浄パターンで塗装機の洗浄を行うと、高硬度の人工雲母を含む塗料（前色）が高速度（１０ｍ／ｓｅｃ以上）で回転霧化頭のセンターコーンに衝突する。一方、回転霧化頭は、一般的にアルミ系材料で製作されて、そのモース硬度は、２．７程度となっており、このように低い硬度の回転霧化頭に高硬度の人工雲母を含む塗料が高速で衝突する結果、センターコーンの摩耗進行が早まったものと推定される。また、最初に塗料径路に洗浄液を供給する洗浄パターンを採用する場合は、回転霧化頭のセンターコーンに対する塗料の衝突速度が小さくなるので、ある程度センターコーンの摩耗を抑えることができると考えられる。しかし、この場合は、最初の洗浄液の供給だけでは塗料径路内に多くの塗料が残留するため、次の高圧の洗浄エアの供給によって残留塗料が前記同様に高速でセンターコーンに衝突し、摩耗対策としては不十分である。
【０００７】
本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、高硬度の顔料を含む塗料を使用する場合にも、回転霧化頭の摩耗を効果的に抑えることができる回転霧化静電塗装機の洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、回転霧化頭に塗料を供給する塗料径路に、洗浄エアと洗浄液とをこの順序でまたは逆の順序で交互に供給して、該塗料経路内に残存する塗料を洗浄する回転霧化塗装機の洗浄方法において、洗浄すべき塗料の種類に応じて、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を変更することを特徴とする。
【０００９】
このように行う回転霧化塗装機の洗浄方法においては、予め、洗浄すべき塗料の種類に応じて、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の最適な供給条件を設定することで、塗料の種類に応じた最適な条件で洗浄を行うことができ、回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
以下に、本発明の態様をいくつか例示し、それらについて項分けして説明する。
【００１０】
（１）回転霧化頭に塗料を供給する塗料径路に、洗浄エアと洗浄液とをこの順序でまたは逆の順序で交互に供給して、該塗料経路内に残存する塗料を洗浄する回転霧化塗装機の洗浄方法において、洗浄すべき塗料に含まれる顔料の硬度が所定以上の場合に、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を、前記回転霧化頭の摩耗を抑えることができる条件に変更することを特徴とする回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【００１１】
本（１）項記載の回転霧化塗装機の洗浄方法においては、予め、洗浄すべき塗料に含まれる顔料の硬度に応じて、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の最適な供給条件を設定することで、塗料に含まれる顔料の硬度に応じた最適な条件で洗浄を行うことができ、回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
【００１２】
（２）洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を変更することを特徴とする（１）項に記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【００１３】
回転霧化頭は、一般的にアルミ系材料で製作されることが多いが、アルミ系材料のモース硬度は２．７程度となっている。したがって、（２）項記載のように塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、塗料径路に対する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を変更することで、アルミ製の回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
【００１４】
（３）洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、塗料径路内を流通する流体流速が１０ｍ／ｓｅｃ以下となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を設定することを特徴とする（２）項記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【００１５】
最初に塗料径路に高圧の洗浄エアを供給する一般的な洗浄パターンで塗装機の洗浄を行う場合は、（３）項記載のように最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を標準の圧力より低くすることで、洗浄エアにより押出されて回転霧化頭のハブ（センターコーン）に衝突する塗料の速度が低くなる。この場合、流体流速が１０ｍ／ｓｅｃ以下となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を設定することで、塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合でも、回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
【００１６】
（４）洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間および／または供給流量を設定することを特徴とする（２）項に記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【００１７】
最初に塗料径路に洗浄液を供給する洗浄パターンで塗装機の洗浄を行う場合は、（４）項記載のように最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間を標準の供給時間より長くしまたは洗浄液の供給流量を標準より増やすことで、洗浄液により押出される塗料の量が増し、塗料径路に残留する塗料の量が少なくなり、結果として、次の洗浄エアの供給によって回転霧化頭のハブ（センターコーン）に衝突する塗料の量も少なくなる。この場合、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように洗浄液の供給時間および／または供給流量を設定することで、塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合でも、回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る回転霧化静電塗装機の洗浄方法によれば、高硬度の顔料を含む塗料を使用する場合にも、回転霧化頭の摩耗を効果的に抑えることができるので、塗装機に対する耐久性、信頼性の向上に大きく寄与する効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る洗浄方法の実施対象である回転霧化静電塗装機の要部構造を示したものである。回転霧化静電塗装機１（以下、単に塗装機１という）は、アルミ合金製のベル形状の回転霧化頭２と、この回転霧化頭２を回転駆動するエアモータ３と、回転霧化頭２に塗料を供給する塗料フィードチューブ４と、エアモータ３に付与する高電圧を発生する高電圧発生器（図示略）とを備えており、前記エアモータ３、塗料フィードチューブ４および高電圧発生器は、塗装ロボットに対する取付部を後端に有する絶縁性の塗装機本体５内に一括して納められている。塗装機１はまた、回転霧化頭２の背後からその周囲に向けてシェーピングエアを吐出する複数のエア吐出口６ａを有するリング部材６を備えており、該リング部材６は、前記塗装機本体５の前端に結合されている。
【００２１】
上記エアモータ３の回転軸７は中空構造をなしており、その一端部はモータケーシング８から前方へ引き出されている。中空の回転軸７の一端部にはねじ部が形成されており、前記回転霧化頭２がこのねじ部を利用して回転軸７の一端部に螺合されている。モータケーシング８は金属からなっており、これには、前記高電圧発生器から内部ケーブルを経て静電高電圧（一例として、−９０ｋＶ）が供給されるようになっている。一方、シェーピングエア吐出用リング部材６は、ここでは金属からなっており、モータケーシング８に接して配置されている。これによりリング部材６にも、モータケーシング８を介して静電高電圧が印加され、したがって、このリング部材６は塗装機１における静電高電圧部となっている。なお、回転霧化頭２を回転させるモータの種類は任意であり、上記したエアモータ３に代えて、油圧モータ、電動モータ等を用いることができる。
【００２２】
上記塗料フィードチューブ４は、前記エアモータ３の中空の回転軸７を挿通して延ばされており、その先端部が回転霧化頭２の内底部に挿入されている。塗料フィードチューブ４には、後述の色替バルブ装置２０からホースおよび塗装機本体５内の塗料通路（ここでは、両者を統合して接続通路９として示す）を経て所定の塗色の塗料が供給されるようになっており、該塗料は、塗料フィードチューブ４から回転霧化頭２に供給される。
【００２３】
回転霧化頭２の内底部には円板状のハブ１０よって塗料室１１が画成されており、このハブ１０によって仕切られた塗料室１１内に前記塗料フィードチューブ４の先端部が導入されている。ハブ１０は、その背面中央にセンターコーン１２を備えると共に、回転霧化頭２の内面との連接部位に円周方向に等配して多数の塗料吐出孔１３を備えている。塗料フィードチューブ４から回転霧化頭２に供給された塗料は、前記ハブ１０の背面のセンターコーン１２に衝突して塗料室１１内を周辺へ拡散し、塗料吐出孔１３を通過して回転霧化頭２の前側のカップ内面に供給される。
【００２４】
色替バルブ装置２０は、各塗色（ここでは、６色）を供給する複数（ここでは、６つ）の塗料バルブ２１と、洗浄液（シンナー）を供給する液バルブ２２と洗浄エア（圧縮エア）を供給するエアバルブ２３とを備えている。各塗料バルブ２１には対応する塗色の塗料源が、液バルブ２２には洗浄液源が、エアバルブ２３にはエア源がそれぞれ接続されている。色替バルブ装置２０内の各バルブ２１、２２、２３は、図示を略す制御装置によって開閉制御されるようになっており、塗装時には、該制御装置によって所定の塗色の塗料バルブ２１が選択的に開かれて回転霧化頭２に所定の塗色の塗料が供給される。また、洗浄時には、同じく制御装置によって液バルブ２２とエアバルブ２３とが交互に開かれて、回転霧化頭２に洗浄液と洗浄エアとが交互に供給される。
【００２５】
上記塗装機１を用いて静電塗装を行う場合は、エアモータ３のモータケーシング８に高電圧発生器で発生した静電高電圧を印加しながら、エアモータ３により回転霧化頭２を高速で回転させると共に、リング部材６からシェーピングエアを吐出させ、回転霧化頭２に色替バルブ装置２０から所定の塗色の塗料を供給する。すると、この塗料は、ハブ１０の背面のセンターコーン１２に衝突して塗料室１１内を周辺へ拡散し、塗料吐出孔１３を通過して回転霧化頭２の前側のカップ内面に供給される。カップ内面に供給された塗料には、回転霧化頭２の高速回転により遠心力が働いているので、該塗料は、カップ内面に沿って回転霧化頭２の先端（塗料放出端）に向けて流動し、該先端から霧状に放出される。このとき、回転霧化頭２の周りには静電高電圧部としてのリング部材６が配置されているので、回転霧化頭２によって霧化された塗料は負に帯電し、リング部材６から吐出されるシェーピングエアによって被塗物に向けて飛行し、陽極に設定されている被塗物に静電力により付着する。
【００２６】
色替えに際しては、色替バルブ装置２０から接続通路９およびフィードチューブ４を経て回転霧化頭９に至る一連の塗料径路内に残留する前色の塗料を洗浄する。この洗浄は、色替バルブ装置２０内の液バルブ２２とエアバルブ２３とを操作して、前記塗料径路に洗浄液と洗浄エアとを交互に供給する洗浄パターンで行われる。本実施形態においては、塗料に含まれる顔料の硬度に応じて、そのモース硬度が２．７より低い場合は、図２に示すＡパターンを選択して洗浄を行い、該モース硬度が２．７以上の場合は、同じく図２に示すＢパターンまたはＣパターンを選択して洗浄を行う。なお、モース硬度が２．７以上の顔料としては、例えば、人工雲母（モース硬度８．５〜９．０）がある。
【００２７】
より詳しくは。Ａパターンは、従来一般的に行われている標準的なもので、最初に洗浄エアを供給し、これに洗浄液の供給を続けるサイクルを所定時間Ｔ１ごとに複数回（ここでは、３回）繰返し、最終的に洗浄エアを比較的長い時間Ｔ２供給するものである。また、Ｂパターンは、最初に洗浄液を比較的長時間Ｔ２供給し、その後、洗浄エアの供給と洗浄液の供給とを所定時間Ｔ１ごとに複数回（ここでは、２回）繰返し、最終的に洗浄エアを比較的長い時間Ｔ２供給するものである。さらに、Ｃパターンは、最初に低圧の洗浄エアを所定時間Ｔ１だけ供給し、その後、洗浄液の供給と洗浄エアの供給とを所定時間Ｔ１ごとに複数回（ここでは、３回）繰返し、最終的に洗浄エアを比較的長い時間Ｔ２供給するものである。ただし、本実施形態では、洗浄に要する総時間ＴをＡ〜Ｃのパターンによらず一定としている。ここで、Ｃパターンで使用する高圧の洗浄エアは、ＡまたはＢパターンで使用する洗浄エアと同じであり、一例として０．４〜０．６ＭＰａ程度の値となっている。一方、Ｃパターンで使用する低圧の洗浄エアとしては、一例として０．００５ 〜０．０１ＭＰａ程度となっている。なお、図示例では、便宜的に供給時間Ｔ１、Ｔ２をＡ〜Ｃパターンによらず同じとしているが、これらは、Ａ〜Ｃパターンの相互間で変えてもよいものである。
【００２８】
標準のＡパターンにより洗浄を行う場合は、最初に高圧の洗浄エアを塗料径路に供給することで、該塗料経路内に残留する塗料の大部分が除去され、その後に、洗浄液の供給と洗浄エアの供給とを繰返すことで、塗料径路内から完全に前色の塗料が洗浄除去される。また、最終的に洗浄エアを比較的長時間（Ｔ２）供給することで、塗料径路内から水分が完全に除去され、次色の塗料が洗浄液で薄められることはなくなる。
【００２９】
Ｂパターンにより洗浄を行う場合は、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間を標準の供給時間（Ｔ１）より長く（Ｔ２）することで、洗浄液により押出される塗料の量が増し、塗料径路に残留する塗料の量が少なくなる。この結果、次の洗浄エアの供給によって回転霧化頭２のセンターコーン１２（図１）に衝突する塗料の量も少なくなり、その分、センターコーン１２の摩耗が抑えられる。この場合、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように洗浄液の供給時間を設定するのが望ましく、これにより塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合でも、回転霧化頭の摩耗を確実に抑えることが可能になる。なお、このＢパターンの変形パターンとして、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給流量を設定してもよく、この場合も、Ｂパターンと同様の効果が得られる。
【００３０】
Ｃパターンにより洗浄を行う場合は、最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を標準の圧力より低くすることで、洗浄エアにより押出されて回転霧化頭１のハブ１２に衝突する塗料の速度が低くり、この結果、センターコーン１２の摩耗が抑えられる。この場合、流体流速が１０ｍ／ｓｅｃ以下となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を設定することで、塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合でも、回転霧化頭の摩耗を抑えることが可能になる。
【実施例１】
【００３１】
図１に示した塗装機１を用いて、人工雲母を含む♯２０９塗料を用いて静電塗装を行った後、最初に塗料径路に供給する洗浄液（シンナー）の流量と供給時間（オン時間）とを表１に示すように種々に変化させて初期洗浄を行った。そして、この初期洗浄後、新鮮なシンナーを再び塗料径路に供給して回転霧化頭２からの噴霧液を採取し、濁度計により濁度を測定すると共に、回転霧化頭２のセンターコーン１２の摩耗状況を目視により観察して摩耗程度を判定した。表１には、濁度計による測定結果および摩耗状況の判定結果を併記している。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１に示すテストＮｏ．３，４，５，６の比較より、洗浄液の供給流量を標準（９００ｍｌ）に設定した場合、洗浄液の供給時間が標準（０．７ｓｅｃ）より長くなるに従って濁度が高くなっている様子が明らかである。また、テストＮｏ．４と７の比較より、洗浄液の供給時間が同じ（１．０ｓｅｃ）場合、洗浄液の供給流量を増大させる（９００→１２００ｍｌ／ｍｉｎ）程、濁度が高くなっている。さらに、テストＮｏ．１と６との比較より、洗浄液の供給時間が同じ（１．６ｓｅｃ）場合、洗浄液の供給流量を減少させる（９００→８００ｍｌ／ｍｉｎ）程、濁度が低くなっている。
【００３４】
一方、濁度とセンターコーン１２の摩耗状況とを比較すると、濁度５０％付近に評価の分岐点が認められ、センターコーン１２の摩耗をできるだけ抑えるには、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間および／または供給流量を設定することが望ましいことが分る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る洗浄方法の実施対象である回転霧化静電塗装機の要部構造を示す断面図である。
【図２】本発明で採用する洗浄パターンを類型的に示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１ 回転霧化静電塗装機
２ 回転霧化頭
３ エアモータ
４ 塗料フィードチューブ（塗料径路）
６ シェーピングエア吐出用リング部材
９ 接続通路（塗料径路）
１０ ハブ
１２ センターコーン
２０ 塗料切替バルブ装置
２２ 洗浄液用液バルブ
２３ 洗浄エア用エアバルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転霧化頭に塗料を供給する塗料径路に、洗浄エアと洗浄液とをこの順序でまたは逆の順序で交互に供給して、該塗料経路内に残存する塗料を洗浄する回転霧化静電塗装機の洗浄方法において、洗浄すべき塗料に含まれる顔料の硬度が所定以上の場合に、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を、前記回転霧化頭の摩耗を抑えることができる条件に変更することを特徴とする回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【請求項２】
洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を変更することを特徴とする請求項１に記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【請求項３】
洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、塗料径路内を流通する流体流速が１０ｍ／ｓｅｃ以下となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を設定することを特徴とする請求項２に記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【請求項４】
洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間および／または供給流量を設定することを特徴とする請求項２に記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【請求項１】
回転霧化頭に塗料を供給する塗料径路に、洗浄エアと洗浄液とをこの順序でまたは逆の順序で交互に供給して、該塗料経路内に残存する塗料を洗浄する回転霧化静電塗装機の洗浄方法において、洗浄すべき塗料に含まれる顔料の硬度が所定以上の場合に、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を、前記回転霧化頭の摩耗を抑えることができる条件に変更することを特徴とする回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【請求項２】
洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、最初に塗料径路に供給する洗浄エアまたは洗浄液の供給条件を変更することを特徴とする請求項１に記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【請求項３】
洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、塗料径路内を流通する流体流速が１０ｍ／ｓｅｃ以下となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄エアの圧力を設定することを特徴とする請求項２に記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【請求項４】
洗浄すべき塗料に含まれる顔料のモース硬度が２．７以上の場合に、初期洗浄後の塗料径路の汚れ程度が濁度５０％以上となるように、最初に塗料径路に供給する洗浄液の供給時間および／または供給流量を設定することを特徴とする請求項２に記載の回転霧化静電塗装機の洗浄方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−３４５７７（Ｐ２００９−３４５７７Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９９１５２（Ｐ２００７−１９９１５２）
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１１０３４３）トリニティ工業株式会社 (147)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１１０３４３）トリニティ工業株式会社 (147)
【Ｆターム（参考）】
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