塗装システムおよび塗装方法
【課題】設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制しながら、塗料タンクへの塗料の充填時間を短縮し得る塗装システムおよび塗装方法を提供する。
【解決手段】塗装機に着脱自在あるいは内蔵される塗料タンク３０Ｂ〜３０Ｅおよび塗料タンク３０Ｂ〜３０Ｅに塗料を供給するための塗料供給手段５０Ｂ〜５０Ｅを有する。塗料供給手段５０Ｂ〜５０Ｅは、塗料の供給源と塗料タンク３０Ｂ〜３０Ｅの間に配置される中間タンク７０Ｂ〜７０Ｅ、塗料の供給源と中間タンク７０Ｂ〜７０Ｅとを連結し、塗料が圧送される供給配管系６６Ｂ〜６６Ｅ、および、中間タンク７０Ｂ〜７０Ｅと塗料タンク３０Ｂ〜３０Ｅとを連結し、中間タンク７０Ｂ〜７０Ｅに供給された塗料が圧送される移送配管系６４Ｂ〜６４Ｅを有する。そして、移送配管系６４Ｂ〜６４Ｅの圧送圧は、供給配管系６６Ｂ〜６６Ｅの圧送圧よりも大きく設定されている。
【解決手段】塗装機に着脱自在あるいは内蔵される塗料タンク３０Ｂ〜３０Ｅおよび塗料タンク３０Ｂ〜３０Ｅに塗料を供給するための塗料供給手段５０Ｂ〜５０Ｅを有する。塗料供給手段５０Ｂ〜５０Ｅは、塗料の供給源と塗料タンク３０Ｂ〜３０Ｅの間に配置される中間タンク７０Ｂ〜７０Ｅ、塗料の供給源と中間タンク７０Ｂ〜７０Ｅとを連結し、塗料が圧送される供給配管系６６Ｂ〜６６Ｅ、および、中間タンク７０Ｂ〜７０Ｅと塗料タンク３０Ｂ〜３０Ｅとを連結し、中間タンク７０Ｂ〜７０Ｅに供給された塗料が圧送される移送配管系６４Ｂ〜６４Ｅを有する。そして、移送配管系６４Ｂ〜６４Ｅの圧送圧は、供給配管系６６Ｂ〜６６Ｅの圧送圧よりも大きく設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装システムおよび塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のボディ等の部材の塗装システムにおいては、塗料が充填されたカートリッジ式の塗料タンクを、塗装機に対して適宜交換して取付けることで、多様な塗色に対応している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１１３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、塗料タンクへの充填時間が律速となる場合、塗装作業が中断され、連続生産を継続することが困難となる問題を有する。一方、塗料タンクに充填される塗料は、配管系を利用して圧送されているため、圧送圧を増加させることで、充填時間を短縮化することは可能であるが、配管系を高圧仕様とする（耐圧性能を向上させる）必要があるため、設備コストやメンテナンスコストが増加する問題を有する。また、同色の塗料タンクを複数用意し、交互に用いることで、充填時間が律速となることを避けることも可能であるが、塗料タンク数の増大を伴うため、同様に予に設備コストやメンテナンスコストが増加する問題を有する。
【０００４】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制しながら、塗料タンクへの塗料の充填時間を短縮し得る塗装システムおよび塗装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の一様相は、塗装機に着脱自在あるいは内蔵される塗料タンクおよび前記塗料タンクに塗料を供給するための塗料供給手段を有する塗装システムである。前記塗料供給手段は、前記塗料の供給源と前記塗料タンクの間に配置される中間タンク、前記塗料の供給源と前記中間タンクとを連結し、前記塗料が圧送される供給配管系、および、前記中間タンクと前記塗料タンクとを連結し、前記中間タンクに供給された前記塗料が圧送される移送配管系を有する。そして、前記移送配管系の圧送圧は、前記供給配管系の圧送圧よりも大きく設定されている。
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の別の一様相は、塗装機に着脱自在あるいは内蔵される塗料タンクに塗料を供給するための塗料供給工程を有する塗装方法である。そして、前記塗料供給工程において、前記塗料の供給源と中間タンクとを連結する供給配管系を利用して、前記塗料を前記中間タンクに圧送し、前記中間タンクの前記塗料を、前記中間タンクと前記塗料タンクとを連結する移送配管系を利用して、前記塗料タンクに圧送する際、前記移送配管系の圧送圧を、前記供給配管系の圧送圧よりも大きくする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の上記様相に係る塗装システムおよび塗装方法によれば、供給源からの塗料は、低圧で中間タンクに供給されるため、中間タンクと供給源とを連結する供給配管系を、高圧仕様とする（耐圧性能を向上させる）必要がなく、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制することができる。一方、中間タンクに一時的に収容されている塗料は、高圧で塗料タンクに移送されるため、塗料タンクへの塗料の充填時間を短縮化することが可能である。また、移送配管系は、高圧仕様とする必要があるが、供給配管系に比べて小規模であるため、設備コストやメンテナンスコストに対する影響は少ない。つまり、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制しながら、塗料タンクへの塗料の充填時間を短縮し得る塗装システムおよび塗装方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態に係る塗装システムを説明するための概略図、図２は、図１に示される塗料供給装置を説明するための概略図、図３は、図１に示される塗料貯蔵タンク部を説明するための概略図、図４は、図２に示される中間タンク部を説明するための断面図である。
【００１０】
本実施の形態に係る塗装システムは、塗装ブース１０、塗装ロボット２０、塗料カートリッジ（塗料タンク）３０、カートリッジ交換装置４０、塗料供給装置５０および塗料貯蔵タンク部８０を有する。
【００１１】
塗装ブース１０には、側方に塗装ロボット２０が配置され、例えば、自動車のボディ等のワーク（被塗物）Ｗが、コンベヤーによって順次配置される。塗装ロボット２０は、塗装ブース１０の床部に固定される基台２２、基台２２に回転かつ揺動自在に設けられた多軸制御式のアーム部２４、および、アーム部２４の先端に取り付けられる塗装ガン（塗装機）２６を有する。塗装ガン２６は、例えば、回転霧化式の静電塗装ガンである。
【００１２】
塗料カートリッジ３０は、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２および専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅから構成され、例えば、水系塗料が充填される。汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２は、同一の塗料が充填されて使用され、かつ、色替えによって多様な色の塗料が適用される。専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅは、異なる色の塗料が充填されて、使用される。なお、塗料カートリッジ３０は、高電圧を印加する際において塗料経路を絶縁するための手段として機能する。
【００１３】
カートリッジ交換装置４０は、塗料カートリッジ３０を把持自在のクランプ部４２およびクランプ部４２を水平方向（ＸＹ方向）および高さ方向（Ｚ方向）に駆動自在の駆動装置４４を有し、塗装ガン２６に装着される塗料カートリッジ３０を適宜交換するために使用される。駆動装置４４は、例えば、塗装ブース１０の上部に支持されるガイドレールや、駆動源であるサーボモータ等を有する。
【００１４】
塗料供給装置５０は、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２および専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに塗料を供給するに使用される塗料供給ユニット（塗料供給手段）５０Ａ１，５０Ａ２，５０Ｂ〜５０Ｅを有する。
【００１５】
塗料貯蔵タンク部８０は、塗装ブース１０から離間した塗料調合室９０に配置され、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２に充填される塗料を貯蔵するための貯蔵タンク（供給源）８０Ａ１〜８０Ａ５および専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに充填される塗料を貯蔵するための貯蔵タンク（塗料の供給源）８０Ｂ〜８０Ｅを有する（図３参照）。貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅには、使用頻度が高い塗色である量産色（大量生産色）Ｂ〜Ｅの塗料が貯蔵される。貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５は、量産色Ｂ〜Ｅ以外の色（例えば、使用頻度が低い塗色）Ａ１〜Ａ５の塗料が貯蔵される。
【００１６】
次に、図２および図３を参照し、塗料供給ユニットを詳述する。
【００１７】
汎用カートリッジ用の塗料供給ユニット５０Ａ１，５０Ａ２は、バルブ部５２Ａ１，５２Ａ２、近位配管系５４Ａ１，５４Ａ２、遠位配管系５５，５６およびエアー配管系５８Ａ１〜５８Ａ５を有する。近位配管系５４Ａ１，５４Ａ２は、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２とバルブ部５２Ａ１，５２Ａ２とを連結するために使用される。
【００１８】
遠位配管系５５，５６は、貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５と一対一で連結されるチューブ５５Ａ１〜５５Ａ５，５６Ａ１〜５６Ａ５からなり、貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５とバルブ部５２Ａ１，５２Ａ２とを連結するために使用される。遠位配管系５５，５６および近位配管系５４Ａ１，５４Ａ２は、一体となって、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２と貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５とを連結する供給配管系を構成する。
【００１９】
エアー配管系５８Ａ１〜５８Ａ５は、例えば、コンプレッサに連結されており、貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５に圧縮空気を供給し、貯蔵されている塗料を圧送（供給）するために使用される。
【００２０】
バルブ部５２Ａ１，５２Ａ２は、連結されるチューブ５５Ａ１〜５５Ａ５，５６Ａ１〜５６Ａ５毎にカラーチェンジバルブ（ＣＣＶ）を有する。カラーチェンジバルブは、例えば、塗料用バルブ、エアー用バルブおよび洗浄剤用バルブからなるバルブセットを有する。
【００２１】
したがって、塗料供給ユニット５０Ａ１，５０Ａ２は、エアー配管系５８Ａ１〜５８Ａ５およびバルブ部５２Ａ１，５２Ａ２を適宜制御することで、貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５に貯蔵されている塗料を、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２に交互に充填することで、塗色として、５色Ａ１〜Ａ５が利用可能である。
【００２２】
汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２に連結される貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５の数は、特に限定されず、ワークＷに対する塗色条件に応じて、適宜設定される。また、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２は、同一色の塗料が充填される形態に限定されず、異なる色の塗料を適用することも可能である。
【００２３】
専用カートリッジ用の塗料供給ユニット５０Ｂ〜５０Ｅは、バルブ部６２Ｂ〜６２Ｅ、近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅ、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅ、遠位配管系６６およびエアー配管系６８Ｂ〜６８Ｅを有する。
【００２４】
近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅは、専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅとバルブ部６２Ｂ〜６２Ｅとを連結するために使用される。中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅは、近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅの途中に配置される。遠位配管系６６は、貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅとバルブ部６２Ｂ〜６２Ｅとを一対一で連結するチューブ６６Ｂ〜６６Ｅからなる。バルブ部６２Ｂ〜６２Ｅは、遠位配管系６６Ｂ〜６６Ｅに連結されるカラーチェンジバルブを有する。
【００２５】
エアー配管系６８Ｂ〜６８Ｅは、エアー配管系６８Ｂ〜６８Ｅは、例えば、コンプレッサに連結されており、圧縮空気を利用して貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅに貯蔵されている塗料を圧送（供給）するために使用される。
【００２６】
なお、遠位配管系６６Ｂ〜６６Ｅと、近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅにおける中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅとバルブ部６２Ｂ〜６２Ｅとの間の配管系とは、一体となって、貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅと中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅとを連結する供給配管系を構成する。近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅにおける中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅと専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅとの間の配管系は、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅと専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅを連結する移送配管系を構成する。
【００２７】
中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅは、中間タンク７２、エアー配管系（圧縮空気供給手段）７６および逆止弁（逆止弁手段）７８を有する。中間タンク７２は、近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅに連通する中空部７３、中空部７３に収容される塗料を押圧自在のピストン部７４およびエアー配管系７６に連通する開口部７５を有する。
【００２８】
エアー配管系７６は、例えば、コンプレッサに連結されており、開口部７５を経由して圧縮空気を供給し、ピストン部７４を駆動するために使用される。ピストン部７４は、圧縮空気が供給されると、中空部７３に収容される塗料を押圧し、当該塗料を専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに圧送することが可能である。したがって、移送配管系における圧送圧を容易に高圧とすることができる。
【００２９】
逆止弁７８は、中間タンク７２とバルブ部６２Ｂ〜６２Ｅとの間の配管系の途中かつ中間タンク７２の近傍に配置される。逆止弁７８は、中間タンク７２の中空部７３に収容される塗料を専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに圧送する際、塗料がバルブ部側に逆流することを阻止するため、供給配管系に対する圧送圧の影響を確実に排除することが可能である。なお、貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅに適用されるエアー配管系６８Ｂ〜６８Ｅの圧力と、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅに適用されるエアー配管系７６の圧力とは、独立して制御できるように構成されている。
【００３０】
したがって、塗料供給ユニット５０Ｂ〜５０Ｅは、エアー配管系６８Ｂ〜６８Ｅおよびバルブ部６２Ｂ〜６２Ｅを適宜制御することで、貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅに貯蔵されている塗料を、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅの中間タンク７２に圧送（供給）することが可能である。一方、塗料供給ユニット５０Ｂ〜５０Ｅは、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅのエアー配管系７６を適宜制御することで、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅの中間タンク７２に一時的に収容されている塗料を、専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに圧送（移送）することで、塗色として、４色Ｂ〜Ｅを利用可能とする。なお、移送配管系の圧送圧（専用カートリッジへの圧送圧）が、供給配管系の圧送圧（中間タンクへの圧送圧）よりも大きく設定されている。
【００３１】
つまり、貯蔵タンクからの塗料は、低圧で中間タンクに供給されるため、中間タンクと貯蔵タンクとを連結する供給配管系を、高圧仕様とする（耐圧性能を向上させる）必要がなく、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制することができる。一方、中間タンクに一時的に収容されている塗料は、高圧で専用カートリッジに移送されるため、専用カートリッジへの塗料の充填時間を短縮化することが可能である。また、移送配管系は、高圧仕様とする必要があるが、供給配管系に比べて小規模であるため、設備コストやメンテナンスコストに対する影響は少ない。
【００３２】
塗料供給装置５０は、中間タンク７２が適用される塗料供給ユニット５０Ｂ〜５０Ｅと中間タンクを有しない塗料供給ユニット５０Ａ１，５０Ａ２の両方を有するため、これらを適宜組み合わせることによって、多様な塗装条件に容易に適用することが可能である。
【００３３】
専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅ（および貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅ）の数は、特に限定されず、ワークＷに対する塗色条件に応じ、例えば、使用頻度が高い塗色が増大した場合に、容易に対応することができるように、適宜設定される。また、中間タンク７２が適用される塗料供給ユニット５０Ｂ〜５０Ｅが複数配置されているため、使用頻度が高い塗料の色が多様であっても容易に対応することができる。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る塗装方法を説明する。
【００３５】
本塗装方法は、概して、塗装ガン２６によってワークＷを塗装するための塗装工程および塗装ガン２６に着脱自在の塗料カートリッジ３０に塗料を供給するための塗料供給工程を有し、塗装工程には、塗装ガン２６から塗料カートリッジ３０を取外す工程および別の塗料カートリッジ３０を塗装ガン２６に装着する工程を含んでいる。
【００３６】
塗装工程においては、まず、コンベヤーによってワークＷが塗装ブース１０に配置されると、カートリッジ交換装置４０は、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２および専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅの中から所定の塗色の塗料が充填されている塗料カートリッジ３０を選択する。当該塗料カートリッジ３０は、クランプ部４２によって把持されると、駆動装置４４によって駆動されて、塗装ロボット２０のアーム部２４の先端に取り付けられる塗装ガン２６に装着される。
【００３７】
塗装ロボット２０は、アーム部２４を制御することで、塗料カートリッジ３０と連結された塗装ガン２６の位置を移動させ、ワークＷの所定部位を塗装する。サイクルタイムは、例えば、約１分間である。塗装が終了すると、ワークＷは、コンベヤーによって次工程のために塗装ブース１０から搬送される。
【００３８】
一方、色替えあるいは塗料の補充のために塗料カートリッジ３０の交換が必要である場合、カートリッジ交換装置４０は、塗装ガン２６との連結が解除された塗料カートリッジ３０を、クランプ部４２によって把持し、塗装ガン２６から取外し、クランプ部４２を駆動装置４４によって駆動して、初期位置に戻す。そして、例えば、次の塗色の塗料が充填されている塗料カートリッジ３０の選択、移動および塗装ガン２６への装着、ワークＷの所定部位の塗装、塗料カートリッジ３０の取り外しおよび初期位置への復帰が、適宜繰り返される。
【００３９】
次に、塗装に使用された塗料カートリッジ３０が汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２の場合における塗料供給工程を説明する。
【００４０】
汎用カートリッジ３０Ａ１が初期位置に戻されると、塗料供給ユニット５０Ａ１は、エアー配管系５８Ａ１〜５８Ａ５およびバルブ部５２Ａ１を制御し、遠位配管系５５および近位配管系５４Ａ１を利用して、消費された塗料に対応する貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５に貯蔵されている同一の塗料を、汎用カートリッジ３０Ａ１に圧送し、充填する。
【００４１】
一方、汎用カートリッジ３０Ａ２が初期位置に戻されると、塗料供給ユニット５０Ａ２は、エアー配管系５８Ａ１〜５８Ａ５およびバルブ部５２Ａ２を制御し、遠位配管系５６および近位配管系５４Ａ２を利用して、消費された塗料に対応する貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５に貯蔵されている同一の塗料を、汎用カートリッジ３０Ａ２に圧送し、充填する。
【００４２】
塗料供給ユニット５０Ａ１，５０Ａ２の近位配管系５４Ａ１，５４Ａ２および遠位配管系５５，５６から構成される塗料供給配管系における圧送圧は、比較的小さく設定されており、塗料の充填時間は長時間（例えば、約３０秒）を要する。しかし、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２は、同一の塗料が貯蔵されているため、交互に用いることで、充填時間が律速となることを防ぐことが可能である。したがって、塗装作業の中断を避け、連続生産を継続することができる。
【００４３】
なお、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２は、塗装工程における塗色に応じ、バルブ部５２Ａ１，５２Ａ２のカラーチェンジバルブにおけるエアー用バルブおよび洗浄剤用バルブが制御され、洗浄されて、適宜色替えされる。汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２は、バルブ部５２Ａ１，５２Ａ２を介して、貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５に接続されているため、５色Ａ１〜Ａ５が適用可能である。
【００４４】
次に、塗装に使用された塗料カートリッジ３０が専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅの場合における塗料供給工程を説明する。なお、専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに係る塗料供給工程は、独立しておりかつ略同一であるため、重複を避けるため、専用カートリッジ３０Ｂによって代表させて説明する。
【００４５】
専用カートリッジ３０Ｂが初期位置に戻されると、塗料供給ユニット５０Ｂは、中間タンク部７０Ｂを制御する。中間タンク部７０Ｂにおいては、エアー配管系７６からの圧縮空気がピストン部７４に導入され、ピストン部７４は、中空部７３に収容される塗料を押圧する。塗料は、近位配管系６４Ｂを経由し、圧送によって専用カートリッジ３０Ｂに移送される。
【００４６】
この際の圧送圧は大きく設定されているため、専用カートリッジ３０Ｂへの塗料の充填は、短時間で実行される。したがって、塗料タンクへの充填時間が律速となり、塗装作業が中断される問題を避けることが可能である。充填時間は、例えば、約１０秒以内であれば、取り外し、再セットの時間を含め約２０秒の色替え時間に対応することが可能である。
【００４７】
一方、大きな圧送圧が適用される部位（近位配管系６４Ｂにおける逆止弁７８と専用カートリッジ３０Ｂとの間の配管系）は、高圧仕様とする必要があるが、その長さは短いため、設備コストやメンテナンスコストに対する影響は少ない。また、逆止弁７８の存在により、塗料がバルブ部側に逆流することが阻止され、バルブ部側に対する高圧の影響が確実に排除される。
【００４８】
中間タンク部７０Ｂからの専用カートリッジ３０Ｂへの塗料の充填が完了すると、塗料供給ユニット５０Ｂは、エアー配管系６８Ｂを制御する。エアー配管系６８Ｂからの圧縮空気が貯蔵タンク８０Ｂに導入され、貯蔵されている塗料が圧送される。塗料は、遠位配管系６６Ｂ、バルブ部６２Ｂおよび近位配管系６４Ｂを経由して、中間タンク部７０Ｂの中間タンク７２に供給される。
【００４９】
この際の圧送圧は、専用カートリッジ３０Ｂへの塗料の移送の際の圧送圧より小さくされている。そのため、小さな圧送圧が適用される部位（遠位配管系６６Ｂ、近位配管系６４Ｂにおけるバルブ部６２Ｂと中間タンク部７０Ｂの逆止弁７８との間の配管系、および、バルブ部６２Ｂ）は、低圧仕様で十分であり、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制することができる。
【００５０】
なお、例えば、塗装作業時間は、約１分間であり、中間タンク７２への塗料の供給時間は、約３０秒である。中間タンク７２への塗料の供給は、専用カートリッジ３０Ｂが取り外された状態でも実行することができるため、塗装作業の中断を避け、連続生産を継続することができる。
【００５１】
また、十分な充填時間が確保されるため、次回の専用カートリッジ３０Ｂへの必要充填量を考慮し、計量された正確な量の塗料を中間タンク７２へ供給することが可能である。この場合、中間タンク７２から専用カートリッジ３０Ｂへの塗料の移送は、計量性を考慮する必要がないため、例えば、圧力制御を適用することが可能である。
【００５２】
本塗装方法は、中間タンク７２が適用される塗料供給工程と、中間タンク７２を有しない塗料供給工程（第２塗料供給工程）を有するため、これらを適宜組み合わせることによって、多様な塗装条件に容易に適用することが可能である。
【００５３】
専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅは、上記のように、塗料の充填が短時間で実行されるため、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２のように、２個用意して交互に用いる必要がない。したがって、塗料カートリッジ３０の増加を抑制し、その設置スペースを削減することで、設備コストやメンテナンスコストの増大を避けることが可能である。
【００５４】
例えば、自動車塗装ラインにおいては、３０色を塗装する場合においても、量産色は偏っており、上位２色で全生産台数のうち３０％近くをカバーし、上位４色では、５０％程度をカバーする。したがって、塗料カートリッジが４個の場合、同一色の塗料を貯蔵して交互に使用する形態においては、上位２色しか適用できないが、単独で適用可能な形態（専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅ）においては、上位４色に適用可能である。したがって、色替えロスおよび洗浄剤の使用量の削減を効率よく受益できる。
【００５５】
図５は、本発明の実施の形態に係る変形例を説明するための概略図である。
【００５６】
中間タンクから移送される塗料は、塗装機に着脱自在のカートリッジに充填される形態に限定されない。例えば、塗装機に内蔵される塗料タンク３０Ｆを有する塗装システムにおいては、中間タンク７２Ａと塗料タンク３０Ｆとを配管系によって連結し、中間タンク７２Ａから移送される塗料を、塗料タンク３０Ｆに直接的に充填することも可能である。
【００５７】
以上のように、本実施の形態に係る塗装システムおよび塗装方法においては、貯蔵タンクからの塗料は、低圧で中間タンクに供給されるため、中間タンクと貯蔵タンクとを連結する供給配管系を、高圧仕様とする（耐圧性能を向上させる）必要がなく、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制することができる。一方、中間タンクに一時的に収容されている塗料は、高圧で専用カートリッジに移送されるため、専用カートリッジへの塗料の充填時間を短縮化することが可能である。また、移送配管系は、高圧仕様とする必要があるが、供給配管系に比べて小規模であるため、設備コストやメンテナンスコストに対する影響は少ない。したがって、本実施の形態は、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制しながら、塗料タンクへの塗料の充填時間を短縮し得る塗装システムおよび塗装方法を提供することができる。
【００５８】
また、中間タンクに圧縮空気を供給するためのエアー配管系を有し、かつ、中間タンクとバルブ部との間の配管系の途中かつ中間タンクの近傍に配置される逆止弁を有する。そのため、移送配管系において大きな圧送圧が容易に得られ、かつ、供給配管系に対する圧送圧の影響を確実に排除することが可能である。
【００５９】
また、中間タンクが適用される塗料供給ユニット（塗料供給工程）と中間タンクを有しない塗料供給ユニット（第２塗料供給工程）の両方を有するため、これらを適宜組み合わせることによって、多様な塗装条件に容易に適用することが可能である。
【００６０】
さらに、中間タンクが適用される塗料供給ユニットが複数配置されているため、使用頻度が高い塗料の色が多様であっても容易に対応することができる。
【００６１】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、塗装機は、エアスプレー塗装機やエアレススプレー塗装機を適用することも可能である。また、この場合、塗料は、水系塗料に限定されず、例えば、有機溶剤系塗料を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗装システムを説明するための概略図である。
【図２】図１に示される塗料供給装置を説明するための概略図である。
【図３】図１に示される塗料貯蔵タンク部を説明するための概略図である。
【図４】図２に示される中間タンク部を説明するための断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る変形例を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 塗装ブース、
２０ 塗装ロボット、
２２ 基台、
２４ アーム部、
２６ 塗装ガン（塗装機）、
３０ 塗料カートリッジ（塗料タンク）、
３０Ａ１，３０Ａ２ 汎用カートリッジ（塗料タンク）、
３０Ｂ〜３０Ｅ 専用カートリッジ（塗料タンク）、
３０Ｆ 塗料タンク、
４０ カートリッジ交換装置、
４２ クランプ部、
４４ 駆動装置、
５０ 塗料供給装置、
５０Ａ１，５０Ａ２，５０Ｂ〜５０Ｅ 塗料供給ユニット（塗料供給手段）、
５２Ａ１，５２Ａ２ バルブ部、
５４Ａ１，５４Ａ２ 近位配管系、
５５（５５Ａ１〜５５Ａ５），５６（５６Ａ１〜５６Ａ５） 遠位配管系、
５８Ａ１，５８Ａ２ エアー配管系、
６２Ｂ〜６２Ｅ バルブ部、
６４Ｂ〜６４Ｅ 近位配管系、
６６（６６Ｂ〜６６Ｅ） 遠位配管系、
６８Ｂ〜６８Ｅ エアー配管系、
７０Ｂ〜７０Ｅ 中間タンク部、
７２，７２Ａ 中間タンク、
７３ 中空部、
７４ ピストン部、
７５ 開口部、
７６ エアー配管系（圧縮空気供給手段）、
７８ 逆止弁（逆止弁手段）、
８０ 塗料貯蔵タンク部（塗料の供給源）、
８０Ａ１，８０Ａ２，８０Ｂ〜８０Ｅ 貯蔵タンク、
９０ 塗料調合室、
Ｗ ワーク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装システムおよび塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のボディ等の部材の塗装システムにおいては、塗料が充填されたカートリッジ式の塗料タンクを、塗装機に対して適宜交換して取付けることで、多様な塗色に対応している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１１３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、塗料タンクへの充填時間が律速となる場合、塗装作業が中断され、連続生産を継続することが困難となる問題を有する。一方、塗料タンクに充填される塗料は、配管系を利用して圧送されているため、圧送圧を増加させることで、充填時間を短縮化することは可能であるが、配管系を高圧仕様とする（耐圧性能を向上させる）必要があるため、設備コストやメンテナンスコストが増加する問題を有する。また、同色の塗料タンクを複数用意し、交互に用いることで、充填時間が律速となることを避けることも可能であるが、塗料タンク数の増大を伴うため、同様に予に設備コストやメンテナンスコストが増加する問題を有する。
【０００４】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制しながら、塗料タンクへの塗料の充填時間を短縮し得る塗装システムおよび塗装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の一様相は、塗装機に着脱自在あるいは内蔵される塗料タンクおよび前記塗料タンクに塗料を供給するための塗料供給手段を有する塗装システムである。前記塗料供給手段は、前記塗料の供給源と前記塗料タンクの間に配置される中間タンク、前記塗料の供給源と前記中間タンクとを連結し、前記塗料が圧送される供給配管系、および、前記中間タンクと前記塗料タンクとを連結し、前記中間タンクに供給された前記塗料が圧送される移送配管系を有する。そして、前記移送配管系の圧送圧は、前記供給配管系の圧送圧よりも大きく設定されている。
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の別の一様相は、塗装機に着脱自在あるいは内蔵される塗料タンクに塗料を供給するための塗料供給工程を有する塗装方法である。そして、前記塗料供給工程において、前記塗料の供給源と中間タンクとを連結する供給配管系を利用して、前記塗料を前記中間タンクに圧送し、前記中間タンクの前記塗料を、前記中間タンクと前記塗料タンクとを連結する移送配管系を利用して、前記塗料タンクに圧送する際、前記移送配管系の圧送圧を、前記供給配管系の圧送圧よりも大きくする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の上記様相に係る塗装システムおよび塗装方法によれば、供給源からの塗料は、低圧で中間タンクに供給されるため、中間タンクと供給源とを連結する供給配管系を、高圧仕様とする（耐圧性能を向上させる）必要がなく、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制することができる。一方、中間タンクに一時的に収容されている塗料は、高圧で塗料タンクに移送されるため、塗料タンクへの塗料の充填時間を短縮化することが可能である。また、移送配管系は、高圧仕様とする必要があるが、供給配管系に比べて小規模であるため、設備コストやメンテナンスコストに対する影響は少ない。つまり、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制しながら、塗料タンクへの塗料の充填時間を短縮し得る塗装システムおよび塗装方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態に係る塗装システムを説明するための概略図、図２は、図１に示される塗料供給装置を説明するための概略図、図３は、図１に示される塗料貯蔵タンク部を説明するための概略図、図４は、図２に示される中間タンク部を説明するための断面図である。
【００１０】
本実施の形態に係る塗装システムは、塗装ブース１０、塗装ロボット２０、塗料カートリッジ（塗料タンク）３０、カートリッジ交換装置４０、塗料供給装置５０および塗料貯蔵タンク部８０を有する。
【００１１】
塗装ブース１０には、側方に塗装ロボット２０が配置され、例えば、自動車のボディ等のワーク（被塗物）Ｗが、コンベヤーによって順次配置される。塗装ロボット２０は、塗装ブース１０の床部に固定される基台２２、基台２２に回転かつ揺動自在に設けられた多軸制御式のアーム部２４、および、アーム部２４の先端に取り付けられる塗装ガン（塗装機）２６を有する。塗装ガン２６は、例えば、回転霧化式の静電塗装ガンである。
【００１２】
塗料カートリッジ３０は、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２および専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅから構成され、例えば、水系塗料が充填される。汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２は、同一の塗料が充填されて使用され、かつ、色替えによって多様な色の塗料が適用される。専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅは、異なる色の塗料が充填されて、使用される。なお、塗料カートリッジ３０は、高電圧を印加する際において塗料経路を絶縁するための手段として機能する。
【００１３】
カートリッジ交換装置４０は、塗料カートリッジ３０を把持自在のクランプ部４２およびクランプ部４２を水平方向（ＸＹ方向）および高さ方向（Ｚ方向）に駆動自在の駆動装置４４を有し、塗装ガン２６に装着される塗料カートリッジ３０を適宜交換するために使用される。駆動装置４４は、例えば、塗装ブース１０の上部に支持されるガイドレールや、駆動源であるサーボモータ等を有する。
【００１４】
塗料供給装置５０は、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２および専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに塗料を供給するに使用される塗料供給ユニット（塗料供給手段）５０Ａ１，５０Ａ２，５０Ｂ〜５０Ｅを有する。
【００１５】
塗料貯蔵タンク部８０は、塗装ブース１０から離間した塗料調合室９０に配置され、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２に充填される塗料を貯蔵するための貯蔵タンク（供給源）８０Ａ１〜８０Ａ５および専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに充填される塗料を貯蔵するための貯蔵タンク（塗料の供給源）８０Ｂ〜８０Ｅを有する（図３参照）。貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅには、使用頻度が高い塗色である量産色（大量生産色）Ｂ〜Ｅの塗料が貯蔵される。貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５は、量産色Ｂ〜Ｅ以外の色（例えば、使用頻度が低い塗色）Ａ１〜Ａ５の塗料が貯蔵される。
【００１６】
次に、図２および図３を参照し、塗料供給ユニットを詳述する。
【００１７】
汎用カートリッジ用の塗料供給ユニット５０Ａ１，５０Ａ２は、バルブ部５２Ａ１，５２Ａ２、近位配管系５４Ａ１，５４Ａ２、遠位配管系５５，５６およびエアー配管系５８Ａ１〜５８Ａ５を有する。近位配管系５４Ａ１，５４Ａ２は、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２とバルブ部５２Ａ１，５２Ａ２とを連結するために使用される。
【００１８】
遠位配管系５５，５６は、貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５と一対一で連結されるチューブ５５Ａ１〜５５Ａ５，５６Ａ１〜５６Ａ５からなり、貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５とバルブ部５２Ａ１，５２Ａ２とを連結するために使用される。遠位配管系５５，５６および近位配管系５４Ａ１，５４Ａ２は、一体となって、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２と貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５とを連結する供給配管系を構成する。
【００１９】
エアー配管系５８Ａ１〜５８Ａ５は、例えば、コンプレッサに連結されており、貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５に圧縮空気を供給し、貯蔵されている塗料を圧送（供給）するために使用される。
【００２０】
バルブ部５２Ａ１，５２Ａ２は、連結されるチューブ５５Ａ１〜５５Ａ５，５６Ａ１〜５６Ａ５毎にカラーチェンジバルブ（ＣＣＶ）を有する。カラーチェンジバルブは、例えば、塗料用バルブ、エアー用バルブおよび洗浄剤用バルブからなるバルブセットを有する。
【００２１】
したがって、塗料供給ユニット５０Ａ１，５０Ａ２は、エアー配管系５８Ａ１〜５８Ａ５およびバルブ部５２Ａ１，５２Ａ２を適宜制御することで、貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５に貯蔵されている塗料を、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２に交互に充填することで、塗色として、５色Ａ１〜Ａ５が利用可能である。
【００２２】
汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２に連結される貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５の数は、特に限定されず、ワークＷに対する塗色条件に応じて、適宜設定される。また、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２は、同一色の塗料が充填される形態に限定されず、異なる色の塗料を適用することも可能である。
【００２３】
専用カートリッジ用の塗料供給ユニット５０Ｂ〜５０Ｅは、バルブ部６２Ｂ〜６２Ｅ、近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅ、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅ、遠位配管系６６およびエアー配管系６８Ｂ〜６８Ｅを有する。
【００２４】
近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅは、専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅとバルブ部６２Ｂ〜６２Ｅとを連結するために使用される。中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅは、近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅの途中に配置される。遠位配管系６６は、貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅとバルブ部６２Ｂ〜６２Ｅとを一対一で連結するチューブ６６Ｂ〜６６Ｅからなる。バルブ部６２Ｂ〜６２Ｅは、遠位配管系６６Ｂ〜６６Ｅに連結されるカラーチェンジバルブを有する。
【００２５】
エアー配管系６８Ｂ〜６８Ｅは、エアー配管系６８Ｂ〜６８Ｅは、例えば、コンプレッサに連結されており、圧縮空気を利用して貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅに貯蔵されている塗料を圧送（供給）するために使用される。
【００２６】
なお、遠位配管系６６Ｂ〜６６Ｅと、近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅにおける中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅとバルブ部６２Ｂ〜６２Ｅとの間の配管系とは、一体となって、貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅと中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅとを連結する供給配管系を構成する。近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅにおける中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅと専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅとの間の配管系は、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅと専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅを連結する移送配管系を構成する。
【００２７】
中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅは、中間タンク７２、エアー配管系（圧縮空気供給手段）７６および逆止弁（逆止弁手段）７８を有する。中間タンク７２は、近位配管系６４Ｂ〜６４Ｅに連通する中空部７３、中空部７３に収容される塗料を押圧自在のピストン部７４およびエアー配管系７６に連通する開口部７５を有する。
【００２８】
エアー配管系７６は、例えば、コンプレッサに連結されており、開口部７５を経由して圧縮空気を供給し、ピストン部７４を駆動するために使用される。ピストン部７４は、圧縮空気が供給されると、中空部７３に収容される塗料を押圧し、当該塗料を専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに圧送することが可能である。したがって、移送配管系における圧送圧を容易に高圧とすることができる。
【００２９】
逆止弁７８は、中間タンク７２とバルブ部６２Ｂ〜６２Ｅとの間の配管系の途中かつ中間タンク７２の近傍に配置される。逆止弁７８は、中間タンク７２の中空部７３に収容される塗料を専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに圧送する際、塗料がバルブ部側に逆流することを阻止するため、供給配管系に対する圧送圧の影響を確実に排除することが可能である。なお、貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅに適用されるエアー配管系６８Ｂ〜６８Ｅの圧力と、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅに適用されるエアー配管系７６の圧力とは、独立して制御できるように構成されている。
【００３０】
したがって、塗料供給ユニット５０Ｂ〜５０Ｅは、エアー配管系６８Ｂ〜６８Ｅおよびバルブ部６２Ｂ〜６２Ｅを適宜制御することで、貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅに貯蔵されている塗料を、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅの中間タンク７２に圧送（供給）することが可能である。一方、塗料供給ユニット５０Ｂ〜５０Ｅは、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅのエアー配管系７６を適宜制御することで、中間タンク部７０Ｂ〜７０Ｅの中間タンク７２に一時的に収容されている塗料を、専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに圧送（移送）することで、塗色として、４色Ｂ〜Ｅを利用可能とする。なお、移送配管系の圧送圧（専用カートリッジへの圧送圧）が、供給配管系の圧送圧（中間タンクへの圧送圧）よりも大きく設定されている。
【００３１】
つまり、貯蔵タンクからの塗料は、低圧で中間タンクに供給されるため、中間タンクと貯蔵タンクとを連結する供給配管系を、高圧仕様とする（耐圧性能を向上させる）必要がなく、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制することができる。一方、中間タンクに一時的に収容されている塗料は、高圧で専用カートリッジに移送されるため、専用カートリッジへの塗料の充填時間を短縮化することが可能である。また、移送配管系は、高圧仕様とする必要があるが、供給配管系に比べて小規模であるため、設備コストやメンテナンスコストに対する影響は少ない。
【００３２】
塗料供給装置５０は、中間タンク７２が適用される塗料供給ユニット５０Ｂ〜５０Ｅと中間タンクを有しない塗料供給ユニット５０Ａ１，５０Ａ２の両方を有するため、これらを適宜組み合わせることによって、多様な塗装条件に容易に適用することが可能である。
【００３３】
専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅ（および貯蔵タンク８０Ｂ〜８０Ｅ）の数は、特に限定されず、ワークＷに対する塗色条件に応じ、例えば、使用頻度が高い塗色が増大した場合に、容易に対応することができるように、適宜設定される。また、中間タンク７２が適用される塗料供給ユニット５０Ｂ〜５０Ｅが複数配置されているため、使用頻度が高い塗料の色が多様であっても容易に対応することができる。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る塗装方法を説明する。
【００３５】
本塗装方法は、概して、塗装ガン２６によってワークＷを塗装するための塗装工程および塗装ガン２６に着脱自在の塗料カートリッジ３０に塗料を供給するための塗料供給工程を有し、塗装工程には、塗装ガン２６から塗料カートリッジ３０を取外す工程および別の塗料カートリッジ３０を塗装ガン２６に装着する工程を含んでいる。
【００３６】
塗装工程においては、まず、コンベヤーによってワークＷが塗装ブース１０に配置されると、カートリッジ交換装置４０は、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２および専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅの中から所定の塗色の塗料が充填されている塗料カートリッジ３０を選択する。当該塗料カートリッジ３０は、クランプ部４２によって把持されると、駆動装置４４によって駆動されて、塗装ロボット２０のアーム部２４の先端に取り付けられる塗装ガン２６に装着される。
【００３７】
塗装ロボット２０は、アーム部２４を制御することで、塗料カートリッジ３０と連結された塗装ガン２６の位置を移動させ、ワークＷの所定部位を塗装する。サイクルタイムは、例えば、約１分間である。塗装が終了すると、ワークＷは、コンベヤーによって次工程のために塗装ブース１０から搬送される。
【００３８】
一方、色替えあるいは塗料の補充のために塗料カートリッジ３０の交換が必要である場合、カートリッジ交換装置４０は、塗装ガン２６との連結が解除された塗料カートリッジ３０を、クランプ部４２によって把持し、塗装ガン２６から取外し、クランプ部４２を駆動装置４４によって駆動して、初期位置に戻す。そして、例えば、次の塗色の塗料が充填されている塗料カートリッジ３０の選択、移動および塗装ガン２６への装着、ワークＷの所定部位の塗装、塗料カートリッジ３０の取り外しおよび初期位置への復帰が、適宜繰り返される。
【００３９】
次に、塗装に使用された塗料カートリッジ３０が汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２の場合における塗料供給工程を説明する。
【００４０】
汎用カートリッジ３０Ａ１が初期位置に戻されると、塗料供給ユニット５０Ａ１は、エアー配管系５８Ａ１〜５８Ａ５およびバルブ部５２Ａ１を制御し、遠位配管系５５および近位配管系５４Ａ１を利用して、消費された塗料に対応する貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５に貯蔵されている同一の塗料を、汎用カートリッジ３０Ａ１に圧送し、充填する。
【００４１】
一方、汎用カートリッジ３０Ａ２が初期位置に戻されると、塗料供給ユニット５０Ａ２は、エアー配管系５８Ａ１〜５８Ａ５およびバルブ部５２Ａ２を制御し、遠位配管系５６および近位配管系５４Ａ２を利用して、消費された塗料に対応する貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５に貯蔵されている同一の塗料を、汎用カートリッジ３０Ａ２に圧送し、充填する。
【００４２】
塗料供給ユニット５０Ａ１，５０Ａ２の近位配管系５４Ａ１，５４Ａ２および遠位配管系５５，５６から構成される塗料供給配管系における圧送圧は、比較的小さく設定されており、塗料の充填時間は長時間（例えば、約３０秒）を要する。しかし、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２は、同一の塗料が貯蔵されているため、交互に用いることで、充填時間が律速となることを防ぐことが可能である。したがって、塗装作業の中断を避け、連続生産を継続することができる。
【００４３】
なお、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２は、塗装工程における塗色に応じ、バルブ部５２Ａ１，５２Ａ２のカラーチェンジバルブにおけるエアー用バルブおよび洗浄剤用バルブが制御され、洗浄されて、適宜色替えされる。汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２は、バルブ部５２Ａ１，５２Ａ２を介して、貯蔵タンク８０Ａ１〜８０Ａ５に接続されているため、５色Ａ１〜Ａ５が適用可能である。
【００４４】
次に、塗装に使用された塗料カートリッジ３０が専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅの場合における塗料供給工程を説明する。なお、専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅに係る塗料供給工程は、独立しておりかつ略同一であるため、重複を避けるため、専用カートリッジ３０Ｂによって代表させて説明する。
【００４５】
専用カートリッジ３０Ｂが初期位置に戻されると、塗料供給ユニット５０Ｂは、中間タンク部７０Ｂを制御する。中間タンク部７０Ｂにおいては、エアー配管系７６からの圧縮空気がピストン部７４に導入され、ピストン部７４は、中空部７３に収容される塗料を押圧する。塗料は、近位配管系６４Ｂを経由し、圧送によって専用カートリッジ３０Ｂに移送される。
【００４６】
この際の圧送圧は大きく設定されているため、専用カートリッジ３０Ｂへの塗料の充填は、短時間で実行される。したがって、塗料タンクへの充填時間が律速となり、塗装作業が中断される問題を避けることが可能である。充填時間は、例えば、約１０秒以内であれば、取り外し、再セットの時間を含め約２０秒の色替え時間に対応することが可能である。
【００４７】
一方、大きな圧送圧が適用される部位（近位配管系６４Ｂにおける逆止弁７８と専用カートリッジ３０Ｂとの間の配管系）は、高圧仕様とする必要があるが、その長さは短いため、設備コストやメンテナンスコストに対する影響は少ない。また、逆止弁７８の存在により、塗料がバルブ部側に逆流することが阻止され、バルブ部側に対する高圧の影響が確実に排除される。
【００４８】
中間タンク部７０Ｂからの専用カートリッジ３０Ｂへの塗料の充填が完了すると、塗料供給ユニット５０Ｂは、エアー配管系６８Ｂを制御する。エアー配管系６８Ｂからの圧縮空気が貯蔵タンク８０Ｂに導入され、貯蔵されている塗料が圧送される。塗料は、遠位配管系６６Ｂ、バルブ部６２Ｂおよび近位配管系６４Ｂを経由して、中間タンク部７０Ｂの中間タンク７２に供給される。
【００４９】
この際の圧送圧は、専用カートリッジ３０Ｂへの塗料の移送の際の圧送圧より小さくされている。そのため、小さな圧送圧が適用される部位（遠位配管系６６Ｂ、近位配管系６４Ｂにおけるバルブ部６２Ｂと中間タンク部７０Ｂの逆止弁７８との間の配管系、および、バルブ部６２Ｂ）は、低圧仕様で十分であり、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制することができる。
【００５０】
なお、例えば、塗装作業時間は、約１分間であり、中間タンク７２への塗料の供給時間は、約３０秒である。中間タンク７２への塗料の供給は、専用カートリッジ３０Ｂが取り外された状態でも実行することができるため、塗装作業の中断を避け、連続生産を継続することができる。
【００５１】
また、十分な充填時間が確保されるため、次回の専用カートリッジ３０Ｂへの必要充填量を考慮し、計量された正確な量の塗料を中間タンク７２へ供給することが可能である。この場合、中間タンク７２から専用カートリッジ３０Ｂへの塗料の移送は、計量性を考慮する必要がないため、例えば、圧力制御を適用することが可能である。
【００５２】
本塗装方法は、中間タンク７２が適用される塗料供給工程と、中間タンク７２を有しない塗料供給工程（第２塗料供給工程）を有するため、これらを適宜組み合わせることによって、多様な塗装条件に容易に適用することが可能である。
【００５３】
専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅは、上記のように、塗料の充填が短時間で実行されるため、汎用カートリッジ３０Ａ１，３０Ａ２のように、２個用意して交互に用いる必要がない。したがって、塗料カートリッジ３０の増加を抑制し、その設置スペースを削減することで、設備コストやメンテナンスコストの増大を避けることが可能である。
【００５４】
例えば、自動車塗装ラインにおいては、３０色を塗装する場合においても、量産色は偏っており、上位２色で全生産台数のうち３０％近くをカバーし、上位４色では、５０％程度をカバーする。したがって、塗料カートリッジが４個の場合、同一色の塗料を貯蔵して交互に使用する形態においては、上位２色しか適用できないが、単独で適用可能な形態（専用カートリッジ３０Ｂ〜３０Ｅ）においては、上位４色に適用可能である。したがって、色替えロスおよび洗浄剤の使用量の削減を効率よく受益できる。
【００５５】
図５は、本発明の実施の形態に係る変形例を説明するための概略図である。
【００５６】
中間タンクから移送される塗料は、塗装機に着脱自在のカートリッジに充填される形態に限定されない。例えば、塗装機に内蔵される塗料タンク３０Ｆを有する塗装システムにおいては、中間タンク７２Ａと塗料タンク３０Ｆとを配管系によって連結し、中間タンク７２Ａから移送される塗料を、塗料タンク３０Ｆに直接的に充填することも可能である。
【００５７】
以上のように、本実施の形態に係る塗装システムおよび塗装方法においては、貯蔵タンクからの塗料は、低圧で中間タンクに供給されるため、中間タンクと貯蔵タンクとを連結する供給配管系を、高圧仕様とする（耐圧性能を向上させる）必要がなく、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制することができる。一方、中間タンクに一時的に収容されている塗料は、高圧で専用カートリッジに移送されるため、専用カートリッジへの塗料の充填時間を短縮化することが可能である。また、移送配管系は、高圧仕様とする必要があるが、供給配管系に比べて小規模であるため、設備コストやメンテナンスコストに対する影響は少ない。したがって、本実施の形態は、設備コストやメンテナンスコストの増加を抑制しながら、塗料タンクへの塗料の充填時間を短縮し得る塗装システムおよび塗装方法を提供することができる。
【００５８】
また、中間タンクに圧縮空気を供給するためのエアー配管系を有し、かつ、中間タンクとバルブ部との間の配管系の途中かつ中間タンクの近傍に配置される逆止弁を有する。そのため、移送配管系において大きな圧送圧が容易に得られ、かつ、供給配管系に対する圧送圧の影響を確実に排除することが可能である。
【００５９】
また、中間タンクが適用される塗料供給ユニット（塗料供給工程）と中間タンクを有しない塗料供給ユニット（第２塗料供給工程）の両方を有するため、これらを適宜組み合わせることによって、多様な塗装条件に容易に適用することが可能である。
【００６０】
さらに、中間タンクが適用される塗料供給ユニットが複数配置されているため、使用頻度が高い塗料の色が多様であっても容易に対応することができる。
【００６１】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、塗装機は、エアスプレー塗装機やエアレススプレー塗装機を適用することも可能である。また、この場合、塗料は、水系塗料に限定されず、例えば、有機溶剤系塗料を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗装システムを説明するための概略図である。
【図２】図１に示される塗料供給装置を説明するための概略図である。
【図３】図１に示される塗料貯蔵タンク部を説明するための概略図である。
【図４】図２に示される中間タンク部を説明するための断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る変形例を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 塗装ブース、
２０ 塗装ロボット、
２２ 基台、
２４ アーム部、
２６ 塗装ガン（塗装機）、
３０ 塗料カートリッジ（塗料タンク）、
３０Ａ１，３０Ａ２ 汎用カートリッジ（塗料タンク）、
３０Ｂ〜３０Ｅ 専用カートリッジ（塗料タンク）、
３０Ｆ 塗料タンク、
４０ カートリッジ交換装置、
４２ クランプ部、
４４ 駆動装置、
５０ 塗料供給装置、
５０Ａ１，５０Ａ２，５０Ｂ〜５０Ｅ 塗料供給ユニット（塗料供給手段）、
５２Ａ１，５２Ａ２ バルブ部、
５４Ａ１，５４Ａ２ 近位配管系、
５５（５５Ａ１〜５５Ａ５），５６（５６Ａ１〜５６Ａ５） 遠位配管系、
５８Ａ１，５８Ａ２ エアー配管系、
６２Ｂ〜６２Ｅ バルブ部、
６４Ｂ〜６４Ｅ 近位配管系、
６６（６６Ｂ〜６６Ｅ） 遠位配管系、
６８Ｂ〜６８Ｅ エアー配管系、
７０Ｂ〜７０Ｅ 中間タンク部、
７２，７２Ａ 中間タンク、
７３ 中空部、
７４ ピストン部、
７５ 開口部、
７６ エアー配管系（圧縮空気供給手段）、
７８ 逆止弁（逆止弁手段）、
８０ 塗料貯蔵タンク部（塗料の供給源）、
８０Ａ１，８０Ａ２，８０Ｂ〜８０Ｅ 貯蔵タンク、
９０ 塗料調合室、
Ｗ ワーク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗装機に着脱自在あるいは内蔵される塗料タンクおよび前記塗料タンクに塗料を供給するための塗料供給手段を有しており、
前記塗料供給手段は、
前記塗料の供給源と前記塗料タンクの間に配置される中間タンク、
前記塗料の供給源と前記中間タンクとを連結し、前記塗料が圧送される供給配管系、および、
前記中間タンクと前記塗料タンクとを連結し、前記中間タンクに供給された前記塗料が圧送される移送配管系
を有しており、
前記移送配管系の圧送圧は、前記供給配管系の圧送圧よりも大きく設定されている
ことを特徴とする塗装システム。
【請求項２】
前記中間タンクに圧縮空気を供給するための圧縮空気供給手段、および、前記供給配管系の途中かつ前記中間タンクの近傍に配置される逆止弁手段を有することを特徴とする請求項１に記載の塗装システム。
【請求項３】
前記塗料タンクは、前記塗装機に着脱自在でありかつ複数設けられており、
前記塗装システムは、前記塗料タンクの数に対応する複数の前記塗料供給手段を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の塗装システム。
【請求項４】
前記塗料タンクは、前記塗装機に着脱自在であり、
前記塗装システムは、前記塗装機に着脱自在である第２塗料タンクおよび前記第２塗料タンクに第２塗料を供給するための第２塗料供給手段を有し、
前記第２塗料供給手段は、前記第２塗料の供給源と前記第２塗料タンクとを連結し、前記第２塗料が圧送される供給配管系を有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗装システム。
【請求項５】
塗装機に着脱自在あるいは内蔵される塗料タンクに塗料を供給するための塗料供給工程を有しており、
前記塗料供給工程において、
前記塗料の供給源と中間タンクとを連結する供給配管系を利用して、前記塗料を前記中間タンクに圧送し、前記中間タンクの前記塗料を、前記中間タンクと前記塗料タンクとを連結する移送配管系を利用して、前記塗料タンクに圧送する際、
前記移送配管系の圧送圧を、前記供給配管系の圧送圧よりも大きくする
ことを特徴とする塗装方法。
【請求項６】
前記塗料タンクは、前記塗装機に着脱自在であり、
前記塗装方法は、
前記塗装機に着脱自在である第２塗料タンクに第２塗料を供給するための第２塗料供給工程、前記塗装機から前記塗料タンクを取外す工程、および、前記塗装機に前記第２塗料タンクを装着する工程を有しており、
前記第２塗料供給工程において、
前記第２塗料の供給源と第２中間タンクを連結する第２供給配管系を利用して、前記第２塗料を前記第２中間タンクに圧送し、前記第２中間タンクの前記第２塗料を、前記第２中間タンクと前記第２塗料タンクとを連結する第２移送配管系を利用して、前記第２塗料タンクに圧送する際、
前記第２移送配管系の圧送圧を、前記第２供給配管系の圧送圧よりも大きくする
ことを特徴とする請求項５に記載の塗装方法。
【請求項７】
前記塗料タンクは、前記塗装機に着脱自在であり、
前記塗装方法は、前記塗装機に着脱自在である第２塗料タンクに第２塗料を供給するための第２塗料供給工程を有しており、
前記第２塗料供給工程において、前記第２塗料の供給源と前記第２塗料タンクを連結する第２供給配管系を利用して、前記第２塗料を前記第２塗料タンクに圧送する
ことを特徴とする請求項５に記載の塗装方法。
【請求項１】
塗装機に着脱自在あるいは内蔵される塗料タンクおよび前記塗料タンクに塗料を供給するための塗料供給手段を有しており、
前記塗料供給手段は、
前記塗料の供給源と前記塗料タンクの間に配置される中間タンク、
前記塗料の供給源と前記中間タンクとを連結し、前記塗料が圧送される供給配管系、および、
前記中間タンクと前記塗料タンクとを連結し、前記中間タンクに供給された前記塗料が圧送される移送配管系
を有しており、
前記移送配管系の圧送圧は、前記供給配管系の圧送圧よりも大きく設定されている
ことを特徴とする塗装システム。
【請求項２】
前記中間タンクに圧縮空気を供給するための圧縮空気供給手段、および、前記供給配管系の途中かつ前記中間タンクの近傍に配置される逆止弁手段を有することを特徴とする請求項１に記載の塗装システム。
【請求項３】
前記塗料タンクは、前記塗装機に着脱自在でありかつ複数設けられており、
前記塗装システムは、前記塗料タンクの数に対応する複数の前記塗料供給手段を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の塗装システム。
【請求項４】
前記塗料タンクは、前記塗装機に着脱自在であり、
前記塗装システムは、前記塗装機に着脱自在である第２塗料タンクおよび前記第２塗料タンクに第２塗料を供給するための第２塗料供給手段を有し、
前記第２塗料供給手段は、前記第２塗料の供給源と前記第２塗料タンクとを連結し、前記第２塗料が圧送される供給配管系を有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗装システム。
【請求項５】
塗装機に着脱自在あるいは内蔵される塗料タンクに塗料を供給するための塗料供給工程を有しており、
前記塗料供給工程において、
前記塗料の供給源と中間タンクとを連結する供給配管系を利用して、前記塗料を前記中間タンクに圧送し、前記中間タンクの前記塗料を、前記中間タンクと前記塗料タンクとを連結する移送配管系を利用して、前記塗料タンクに圧送する際、
前記移送配管系の圧送圧を、前記供給配管系の圧送圧よりも大きくする
ことを特徴とする塗装方法。
【請求項６】
前記塗料タンクは、前記塗装機に着脱自在であり、
前記塗装方法は、
前記塗装機に着脱自在である第２塗料タンクに第２塗料を供給するための第２塗料供給工程、前記塗装機から前記塗料タンクを取外す工程、および、前記塗装機に前記第２塗料タンクを装着する工程を有しており、
前記第２塗料供給工程において、
前記第２塗料の供給源と第２中間タンクを連結する第２供給配管系を利用して、前記第２塗料を前記第２中間タンクに圧送し、前記第２中間タンクの前記第２塗料を、前記第２中間タンクと前記第２塗料タンクとを連結する第２移送配管系を利用して、前記第２塗料タンクに圧送する際、
前記第２移送配管系の圧送圧を、前記第２供給配管系の圧送圧よりも大きくする
ことを特徴とする請求項５に記載の塗装方法。
【請求項７】
前記塗料タンクは、前記塗装機に着脱自在であり、
前記塗装方法は、前記塗装機に着脱自在である第２塗料タンクに第２塗料を供給するための第２塗料供給工程を有しており、
前記第２塗料供給工程において、前記第２塗料の供給源と前記第２塗料タンクを連結する第２供給配管系を利用して、前記第２塗料を前記第２塗料タンクに圧送する
ことを特徴とする請求項５に記載の塗装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２１３９７９（Ｐ２００９−２１３９７９Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５８４８５（Ｐ２００８−５８４８５）
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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