静電塗装装置、及び、静電塗装装置の塗料汚れ防止方法
【課題】塗装ガンと、該塗装ガンを支持するロボットアームを具備する静電塗装装置につき、被塗装物へ向かわずに空中に浮遊する塗料ミストによる前記ロボットアームの汚れを防止するための新規な技術を提案する。
【解決手段】本発明に係る静電塗装装置１は、被塗装物９に対して塗料を噴霧する塗装ガン２と、前記塗装ガン２を前記被塗装物９に対して移動させるロボットアーム３とを具備し、前記塗装ガン２にて塗料（塗料ミスト）に電圧を印加させる構成であり、前記ロボットアーム３（第一アーム部３ａ）の表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とする。
【解決手段】本発明に係る静電塗装装置１は、被塗装物９に対して塗料を噴霧する塗装ガン２と、前記塗装ガン２を前記被塗装物９に対して移動させるロボットアーム３とを具備し、前記塗装ガン２にて塗料（塗料ミスト）に電圧を印加させる構成であり、前記ロボットアーム３（第一アーム部３ａ）の表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電塗装を行う静電塗装装置に関し、特に、塗装ガンと、該塗装ガンを支持するロボットアームを具備する静電塗装装置につき、空中に浮遊する塗料ミストの付着による前記ロボットアームの汚れを防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電塗装を行う静電塗装装置に関し、塗装ガンやロボットアームに、前記塗装ガンに印加される電圧と同極性の電圧が印加された静電パネルを取り付け、前記静電パネルの静電反発力により、被塗装物へ向かわずに空中に浮遊する塗料ミストが、塗装ガンやロボットアームへ付着することを抑制する技術が知られており、この技術について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、本願出願人も、前記塗装ガンや、前記ロボットアームに、前記塗装ガンと同極性の電圧が印加される静電電極を付設することにより、前記塗装ガンやロボットアームへの塗料の付着を防止する技術につき、特願２００４−２７２４４７にて開示している。
また、前記静電電極につき、針状電極を採用することによって、電界強度の向上を図ることとしている。
【特許文献１】特開平６−１４２５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１に開示される技術のように、静電パネルを用いるものでは、ロボットアームの取り得る姿勢に制約が生じ、このことによって塗装品質に影響が及ぼされることがある。場合によっては、別途、塗装ガン及びロボットアームを追加する必要が生じることになる。
【０００５】
また、複数の塗装ガンによって塗装が行われる場合、各塗装ガン及び各ロボットアームは、自ら塗出した塗料に対しては、それぞれに設けられる静電パネルによって塗料付着の抑制を図ることができるが、他の塗装ガンから塗出される塗料については、付着の抑制を図ることができない。つまり、他の塗装ガンから塗出される塗料によって、塗装ガンやロボットアームが汚されてしまうのである。
【０００６】
また、前記ロボットアームはゼロボルトにアースされていることから、絶縁距離を稼ぐためには、前記静電パネルとロボットアームとの間に距離を確保する必要がある。このことが電界強度を充分に確保できない原因ともなり、塗装ガンやロボットアームへの塗料の付着を充分に抑制できないものであった。
【０００７】
他方、特願２００４−２７２４４７に開示される構成の場合、塗装ガンについては、塗料の付着を充分に抑制することが可能となったが、ロボットアームについては、不十分であり、当該ロボットアームへの塗料の付着の防止につき、改善を図る必要がある。
【０００８】
また、前記ロボットアームはゼロボルトにアースされていることから、前記ロボットアームに設ける静電電極については、絶縁距離を稼ぐために、前記ロボットアームから離れた位置に設ける必要がある。このことが電界強度を充分に確保できない原因ともなり、ロボットアームへの塗料の付着を充分に抑制できないものであった。
また、ロボットアームから離れた位置に静電電極を設ける必要があるため、このことが塗装装置全体の大型化につながり、また、ロボットアームの動作に支障をきたすことが懸念される。
【０００９】
そこで、本発明は、塗装ガンと、該塗装ガンを支持するロボットアームを具備する静電塗装装置につき、被塗装物へ向かわずに空中に浮遊する塗料ミストによる前記ロボットアームの汚れを防止するための新規な技術を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１に記載のごとく、
被塗装物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、
前記塗装ガンを前記被塗装物に対して移動させるロボットアームとを具備し、
前記塗装ガンにて塗料に電圧を印加させる構成とする静電塗装装置であって、
前記ロボットアームの表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載のごとく、
前記ロボットアームは、
その先端部に塗装ガンが取り付けられる第一アーム部と、
その先端部に前記第一アーム部が連結され、前記第一アーム部とアース側との電気的な接続を絶縁する第二アーム部と、を有し、
前記第一アーム部の表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とするものである。
【００１３】
また、請求項３に記載のごとく、
前記第二アーム部は、電気絶縁性を有する部材にて構成されるものである。
【００１４】
また、請求項４に記載のごとく、
前記第二アーム部は、樹脂部材にて構成されるものである。
【００１５】
また、請求項５に記載のごとく、
前記第一アーム部の外周には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、静電電極が設けられる構成とするものである。
【００１６】
また、請求項６に記載のごとく、
前記静電電極には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、針状電極が突設される構成とするものである。
【００１７】
また、請求項７に記載のごとく、
前記塗装ガンの外周には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、静電電極が設けられる構成とするものである。
【００１８】
また、請求項８に記載のごとく、
前記静電電極は、針状電極とするものである。
【００１９】
また、請求項９に記載のごとく、
前記塗装ガンに電圧を印加する電源と、前記ロボットアームに電圧を印加する電源とを、別電源とするものである。
【００２０】
また、請求項１０に記載のごとく、
被塗装物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、
前記塗装ガンを前記被塗装物に対して移動させるロボットアームとを具備し、
前記塗装ガンにて塗料に電圧を印加させる構成とする静電塗装装置の塗料汚れ防止方法であって、
前記ロボットアームの表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧を印加する、
静電塗装装置の塗料汚れ防止方法とするものである。
【００２１】
また、請求項１１に記載のごとく、
前記塗装ガンの外周に静電電極を設け、前記静電電極に、塗料に印加される電圧と同極性の電圧を印加する、
前記塗装ガンへの塗料の付着を防止する構成とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
以上の請求項１に記載の発明では、ロボットアーム自体が帯電され、ロボットアームの表面から離れる方向へと向う電磁力線が形成される。これにより、ロボットアームの周囲に、塗料ミストと反発し合う電界バリアが形成され、空中に浮遊する塗料ミストのロボットアームへの付着を防止することができる。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明では、第一アーム部に一定の電圧を印加させた状態を維持することができる。
【００２４】
また、請求項３、４に記載の発明では、第一アーム部とアース側との電気的な接続を絶縁することができる。
【００２５】
また、請求項５に記載の発明では、静電電極（第一アーム部）の周囲に塗料ミストと反発し合う電界バリアを形成することができる。
【００２６】
また、請求項６に記載の発明では、針状電極の周囲に強力な静電界を形成することができる。
【００２７】
また、請求項７に記載の発明では、塗装ガンの周囲に塗料ミストと反発し合う電界バリアを形成することができる。
【００２８】
また、請求項８に記載の発明では、塗装ガンの周囲に強力な静電界を形成することができる。
【００２９】
また、請求項９に記載の発明では、塗装ガン、ロボットアームの各位置にて印加される電圧値の設定が可能となり、塗料ミストの浮遊状況や、塗装ガン、及び、ロボットアームの塗料ミストの付着の状況に応じて、適宜、電圧の値を調整し、効果的に汚れ防止を図ることができる。
【００３０】
また、請求項１０に記載の発明では、ロボットアームへの塗料の付着を効果的に防止することができる。
【００３１】
また、請求項１１に記載の発明では、塗装ガンへの塗料の付着を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
図１及び図２に示すごとく、本発明に係る静電塗装装置１は、被塗装物９に対して塗料を噴霧する塗装ガン２と、前記塗装ガン２を前記被塗装物９に対して移動させるロボットアーム３とを具備し、前記塗装ガン２にて塗料（塗料ミスト）に電圧を印加させる構成であり、前記ロボットアーム３（第一アーム部３ａ）の表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とするものである。
【００３３】
以上の構成により、ロボットアーム３（第一アーム部３ａ）自体が帯電され、第一アーム部３ａの表面から離れる方向へと向う電磁力線ｍ１が形成される（図２参照）。これにより、ロボットアーム３の周囲に、塗料ミストと反発し合う電界バリアが形成され、空中に浮遊する塗料ミストのロボットアーム３への付着を防止することができる。
【００３４】
以下、詳細な構成について説明する。
図１に示すごとく、ロボットアーム３は、その下部において設置台３１に回動可能に連結される上下アーム３Ａと、該上下アーム３Ａの上部にその後端部が回動可能に連結される水平アーム３Ｂとから構成され、前記上下アーム３Ａ、水平アーム３Ｂを各回動支点で回動させることで、前記水平アーム３Ｂの先端部に設けた塗装ガン２が、被塗装物９に対して移動されるように構成されている。
【００３５】
また、図１に示すごとく、前記水平アーム３Ｂは、その先端部に塗装ガン２の連結筒２ａが連結される第一アーム部３ａと、その先端部に前記第一アーム部３ａが連結される第二アーム部３ｂと、その先端部に前記第二アーム部３ｂが連結され、その後端部に前記上下アーム３Ａが回動可能に連結される第三アーム部３ｃと、を有する構成としている。
また、前記第三アーム部３ｃは、前記上下アーム３Ａを介して接地される（アース接続される）構成としている。
【００３６】
また、図１及び図３に示すごとく、前記第一アーム部３ａには、二つの屈折部３３ａ・３３ｂ（図３参照）が設けられ、各屈折部３３ａ・３３ｂにおいて第一アーム部３ａが屈折動作される構成となっており、これにより、塗装ガン２が、図において時計方向、又は、反時計方向に角度変更されるようになっている。
また、塗装ガン２を先端に取り付ける連結筒２ａは、第一アーム部３ａに対し、軸方向に回転駆動される構成となっており、これにより、前記塗装ガン２が、連結筒２ａの軸を中心として角度変更されるようになっている。
以上のように、前記塗装ガン２の被塗装物９に対する角度が自由に設定できるように構成されている。
【００３７】
また、図１乃至図３に示すごとく、前記第一アーム部３ａには、高電圧ケーブル６ｂから高電圧が入力され、第一アーム部３ａの外周表面全体に、前記塗装ガン２と同極性の電圧が印加されるようになっている。
また、図１に示すごとく、前記高電圧ケーブル６ｂは、第二アーム部３ｂに設けたカスケード回路７ｂに接続されている。このカスケード回路７ｂには、電圧発生器５ｂにて発生する電圧が電圧ケーブル１５ｂを介して入力され、このカスケード回路７ｂから高電圧ケーブル６ｂに高電圧が入力されるようになっている。
【００３８】
また、図１乃至図３に示す構成例では、第一アーム部３ａの外周には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、リング電極８（リング状の静電電極）が設けられ、該リング電極８に電圧が印加されることにより、第一アーム部３ａの全体に電圧が印加され、第一アーム部３ａの表面から離れる方向へと向う電磁力線ｍ１が形成されるようになっている。
また、この電磁力線ｍ１によって、第一アーム部３ａの周囲には、負側の電圧が印加された塗料ミストと反発し合う電界バリアが形成されることになる（図２参照）。
【００３９】
また、図５に示すごとく、リング電極８の断面形状は四角形状に形成されているが、これに限られず、三角形状や多角形状等でもよく、その断面に尖端部８ｂ（シャープエッジ）が設けられる形状であればよい。
また、図３に示すごとく、リング電極８をリング状とすることによれば、該リング電極８の半径方向外側へ向かって、放射状に、均質な静電界を形成することができる。
また、このように一連のリング状に構成する他、複数の電極を第一アーム部３ａの外周に均等間隔で配置する構成としてもよい。
【００４０】
また、図３に示すごとく、第一アーム部３ａに印加される電圧につき、第一アーム部３ａが構成される範囲Ｂ〜Ｃにおいて、ＤＣ−５０ｋＶ程度の電圧が印加されるようになっている。
また、第一アーム部３ａは、金属製の筒状部材から構成されるため、第一アーム部３ａにおいては、均一な値の電圧が印加されるようになっている。
【００４１】
また、第一アーム部３ａは、後述する絶縁性のある第二アーム部３ｂを介して第三アーム部３ｃと連結される構成となっており、これにより、第一アーム部３ａは、アース接続される第三アーム部３ｃと電気的に絶縁されることとなり、前述のように、第一アーム部３ａにおける電圧の印加が可能となっている。
【００４２】
また、図３に示すごとく、前記リング電極８には、円錐形状の複数の針状電極８ａ・８ａ・・・が、リング電極８から半径方向外側へ向けて放射状に突設されている。
尚、針状電極８ａ・８ａ・・・は、図３に示すごとく、リング電極８の軸方向と直交する方向に突設させる他、前方（塗装ガン２方向）へ傾斜させて配置したり、後方へ傾斜させて配置したりすることも可能である。
【００４３】
また、この針状電極８ａ・８ａ・・・により、図２に示すごとく、針状電極８ａ・８ａ・・・からは、リング電極８から離れる方向へと向う電磁力線ｍ２・ｍ２・・・が形成されるようになっている。
また、この電磁力線ｍ２によって、第一アーム部３ａ（リング電極８）の周囲には、負側の電圧が印加された塗料ミストと反発し合う電界バリアが形成されることになる（図２参照）。
【００４４】
また、図３に示すごとく、針状電極８ａ・８ａ・・・に印加される電圧は、ＤＣ−５０ｋＶ程度の負極性の電圧であり、前記第一アーム部３ａに印加される電圧と同一の極性となっている。
【００４５】
また、前記針状電極８ａ・８ａ・・・の形態に関し、図５に示すごとく、先端部を尖らせる形態とするのは、効果的に（効率よく）高電圧の電磁力線ｍ２・ｍ２を形成するためである。
また、先端が尖った形状であれば強力な静電界を形成することができるので、針状電極８ａ・８ａ・・・の先端の形状については、特に円錐形状に限るものではなく、先端が尖った尖端形状（シャープエッジ）を備える形状であればよい。このため、例えば、先端を複数本に分割した構成としてもよい。
また、導電ブラシをリング電極８の外周面に貼設したもので構成することもできる。
また、静電塗装装置１の仕様等によっては、リング電極８のみを設けて、針状電極８ａを設けない構成とすることも可能である。
【００４６】
また、図３に示すごとく、この針状電極８ａ・８ａ・・・の第一アーム部３ａからの突出長Ｌに関し、仮に、第一アーム部３ａに電圧が印加されない場合では、針状電極８ａ・８ａ・・・と第一アーム部３ａとの間の通電によるスパーク（着火性放電）を防止するために、前記突出長Ｌを長く確保しなければならないこととなるが、前述のように、第一アーム部３ａには、電圧が印加されているため、このスパークの問題も生じることがない。
【００４７】
また、このことから、針状電極８ａ・８ａ・・・につき、突出長Ｌを短くしつつ、効果的に（効率よく）高電圧の電磁力線ｍ２・ｍ２を形成することができることから、第一アーム部３ａ全体としての外径を小さく構成することが可能となり、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００４８】
また、図３に示すごとく、リング電極８に針状電極８ａ・８ａ・・・を設けることにより、接地された被塗装物９とロボットアーム３（第一アーム部３ａ）が異常接近した際においては、被塗装物９とリング電極８の間で微弱電流が流れやすい状況を作ることができる。
【００４９】
図６は、この微弱電流と、ロボットアーム３と被塗装物９の間の距離の関係について示すものであり、針状電極８ａが有る構成では、距離Ｄ２において電流値Ａ２の微弱電流が流れることを表している。
ここで、針状電極８ａが有る構成では、距離Ｄ２において電流値Ａ２を検出することにより、ロボットアーム３の異常接近を検知することが可能となる。
一方、針状電極８ａが無い構成では、距離Ｄ２においては、電流値Ａ１の微弱電流しか流れないため、この電流値Ａ１の検出がし難い状況となる。この場合、電流値Ａ２が検知されるのは距離Ｄ１になったときであり、距離Ｄ１となるまで接近してしまうと、その後は電流値が急激に上昇し、スパークが生じて発火してしまう恐れがある。
【００５０】
以上のことから解るように、針状電極８ａによって微弱電流を流れやすくすることで、異常接近の早期発見を可能とすることができる。
換言すれば、針状電極８ａを設けることで、被塗装物９との間で電流を流れやすくすることができ、異常検出の感度を向上でき、また、安全性対策としても有効な構成とすることができる。
【００５１】
また、図１、図３、及び、図４に示すごとく、前記第一アーム部３ａと前記第三アーム部３ｃの間には、電気絶縁性のある筒状の第二アーム部３ｂが設けられている。
この第二アーム部３ｂの材質は、電気絶縁性を有する、ポリアミド等の電気抵抗の高い樹脂（例えば、１０１０Ω以上）とし、これにより、前記第一アーム部３ａと、アース側に接続される第三アーム部３ｃは、第二アーム部３ｂによって電気的に絶縁される構成としている。
【００５２】
以上の構成により、図３に示すごとく、第二アーム部３ｂで構成される範囲Ｃ〜Ｄにおいて、第二アーム部３ｂの抵抗によって、電流の流れが妨げられ、第一アーム部３ａで構成される範囲Ｂ〜Ｃにおいて、ＤＣ−５０ｋＶ程度の電圧を印加できるようになっている。
【００５３】
ここで、仮に、第二アーム部３ｂにて、第一アーム部３ａと第三アーム部３ｃが絶縁されないこととすると、第三アーム部３ｃがアース接続されていることから、第一アーム部３ａに一定の電圧を印加させた状態を維持することができないことになる。このため、上記のように第二アーム部３ｂにて、電気的な絶縁を形成するものである。
【００５４】
以上のように、前記ロボットアーム３は、その先端部に塗装ガン２が取り付けられる第一アーム部３ａと、その先端部に前記第一アーム部３ａが連結され、前記第一アーム部３ａとアース側との電気的な接続を絶縁する第二アーム部３ｂと、を有し、前記第一アーム部３ａの表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とするものである。
【００５５】
また、この第二アーム部３ｂの材質につき、塗料ミストの固着防止の観点から、ポリアミド等の吸水性の低い樹脂が好適である。
さらに、この第二アーム部３ｂの材質につき、強度の観点から、ポリアミド等の高い機械的強度（ねじり、曲げに強い）を呈する樹脂が好適である。
【００５６】
また、図４に示すごとく、前記第一アーム部３ａを第三アーム部３ｃと絶縁するためには、前記第一アーム部３ａ内に設けられ、該第一アーム部３ａを屈曲させたり、前記塗装ガン２の連結筒２ａを回転させるための第一の駆動軸２４・２４・２４についても、第三アーム部３ｃ側にあって、前記第一の駆動軸２４・２４・２４の駆動源となる駆動軸２６・２６・２６と絶縁させる必要がある。
【００５７】
そこで、前記第一アーム部３ａ側に配置され、塗装ガン２の角度を変更するための駆動力を伝達する第一の駆動軸２４・２４・２４と、前記第三アーム部３ｃ側に配置される第三の駆動軸２６・２６・２６とを、ポリアミド等の電気抵抗の高い樹脂（例えば、１０１０Ω以上）等からなる第二の駆動軸２５・２５・２５とで連結し、前記第一の駆動軸２４・２４・２４と、前記第三の駆動軸２６・２６・２６とを電気的に絶縁する構成としている。
【００５８】
この構成により、前記第一アーム部３ａと、前記第一の駆動軸２４・２４・２４とが電気的に接続され、通電され得る場合であっても、前記第二の駆動軸２５・２５・２５によって、前記第三の駆動軸２６・２６・２６への通電は遮断されるため、第一アーム部３ａにて一定の電圧が印加された状態を維持することができる。
【００５９】
また、この第二の駆動軸２５・２５・２５の材質につき、強度の観点から、ポリアミド等の高い機械的強度（ねじり、曲げに強い）を呈する樹脂が好適である。
また、各駆動軸２４・２５・２６の連結部２７・２８においては、金属製のギア等を採用し、充分な機械的強度を確保することとしてもよい。
【００６０】
また、図３に示すごとく、前記塗装ガン２は、本体ケース２０の先端にシェーピングエアーリング２１が設けられ、該シェーピングエアーリング２１内に、回転駆動されるベルカップ２２が設けられる構成としている。
また、前記ベルカップ２２の先端部は、前記シェーピングエアーリング２１内から外部へ突出されており、回転するベルカップ２２の遠心力によって霧化した塗料は、前記シェーピングエアーリング２１から噴出されるシェーピングエアーによって、被塗装物９へ向って飛翔されるようになっている。
【００６１】
また、図１乃至図３に示すごとく、前記塗装ガン２には、高電圧ケーブル６ａから高電圧が入力され、前記塗装ガン２のベルカップ２２にて霧化される塗料に高電圧が印加されるようになっている。
また、図１に示すごとく、前記高電圧ケーブル６ａは、第二アーム部３ｂに設けたカスケード回路７ａに接続されている。このカスケード回路７ａには、電圧発生器５ａにて発生する電圧が電圧ケーブル１５ａを介して入力され、このカスケード回路７ａから高電圧ケーブル６ａに高電圧が入力されるようになっている。
【００６２】
また、前記ベルカップ２２にて霧化した塗料には、高電圧が印加されるようになっている。ここで、図３に示すごとく、塗料に印加される電圧は、ＤＣ−９０ｋＶ程度の負極性の電圧であり、前記第一アーム部３ａに印加される電圧と同一の極性となっている。
尚、塗装ガン２において、霧化した塗料への電圧印加を行うための装置構成は、特に限定するものではなく、周知の装置構成によって実現することができる。
【００６３】
そして、図２に示すごとく、電圧が印加された霧化塗料と、接地された被塗装物９との間には、静電界（電磁力線ｍ３）が形成されることになるため、霧化塗料は、シェーピングエアーリング２１のエア噴出孔から噴出されるシェーピングエアーの風力によって飛翔されつつ、前記静電界の電磁力線ｍ３に沿って飛翔し、被塗装物９へと塗着される。
【００６４】
また、図３に示すごとく、前記シェーピングエアーリング２１には、円錐形状の先端部を有する複数の針状電極２３・２３・・・が、シェーピングエアーリング２１から半径方向外側へ向けて放射状に突設されている。
【００６５】
また、前記針状電極２３・２３・・・の長さを、ベルカップ２２の低速回転時には短く設定し、高速回転時には長く設定することによれば、塗装ガン２から噴霧される塗料の噴霧パターンを乱すことなく塗料ミストの付着汚れを防止することが可能となる。
【００６６】
また、図３に示すごとく、前記針状電極２３・２３・・・は、本体ケース２０と直交する方向に突設させる他、前方（ベルカップ２２方向）へ傾斜させて配置したり、後方へ傾斜させて配置したりすることも可能である。また、針状電極２３・２３・・・は、シェーピングエアーリング２１に設けるほか、本体ケース２０の外周から突設させる構成としてもよい。
【００６７】
また、この針状電極２３・２３・・・により、図２に示すごとく、該針状電極２３・２３・・・からは、シェーピングエアーリング２１（塗装ガン２）から離れる方向へと向う電磁力線ｍ４・ｍ４・・・が形成されるようになっている。この電磁力線ｍ４・ｍ４・・・によって、塗装ガン２の周囲に塗料ミストと反発し合う電界バリアを形成することができる。
また、図３に示すごとく、針状電極２３・２３・・・に印加される電圧は、ＤＣ−９０ｋＶ程度の負極性の電圧であり、前記第一アーム部３ａに印加される電圧と同一の極性となっている。
【００６８】
また、前記針状電極２３・２３・・・の形態に関し、先端部を尖らせる形態とするのは、効果的に（効率よく）高電圧の電磁力線ｍ４・ｍ４・・・を形成するためである。
また、先端が尖った形状であれば強力な静電界を形成することができるので、針状電極２３・２３・・・の先端の形状については、特に円錐形状に限るものではなく、先端が尖った尖端形状（シャープエッジ）を備える形状であればよく、先端が複数本に分割されたものでもよい。
【００６９】
また、図３に示すごとく、位置Ａ付近においては、前記ベルカップ２２において霧化塗料にＤＣ−９０ｋＶ程度の電圧が印加され、前記針状電極２３・２３・・・においても、同様にＤＣ−９０ｋＶ程度の電圧が印加されるようにしている。
また、前記第一アーム部３ａを構成する範囲Ｂ〜Ｃにおいては、ＤＣ−５０ｋＶ程度の電圧が印加されるようになっている。
【００７０】
また、図３に示すごとく、塗装ガン２の本体ケース２０や、連結筒２ａについては、電気抵抗の高い樹脂等で構成され、これにより、位置Ａから遠ざかるに従って、電圧が低下するようになっている（電圧ゼロに近づく。）。
例えば、連結筒２ａであれば、針状電極２３・２３・・・に近い位置では、ＤＣ−９０ｋＶ程度の電圧が印加された状態となり、位置Ｂに近づくに従って、ＤＣ−８０ｋＶ、−７０ｋＶ、−６０ｋＶといったように低下し、位置Ｂにおいては、ＤＣ−５０ｋＶ程度の電圧が印加された状態となる。
【００７１】
また、図３に示すごとく、第二アーム部３ｂについては、第一アーム部３ａとの境界となる位置Ｃ付近では、ＤＣ−５０ｋＶ程度の電圧が印加された状態となり、第三アーム部３ｃとの境界となる位置Ｄ付近では、電圧ゼロとなる。
【００７２】
また、図１に示すごとく、塗装ガン２に電圧を入力する高電圧ケーブル６ａと、第一アーム部３ａに電圧を入力する高電圧ケーブル６ｂは、それぞれ別々の電源である電圧発生器５ａ・５ｂに接続されている。つまり、塗装ガン２（針状電極２３・２３・・・）に電圧を印加する電源（高電圧発生器５ａ）と、第一アーム部３ａ（針状電極８ａ・８ａ・・・）に電圧を印加する電源（高電圧発生器５ｂ）とが、別電源とされるものである。
【００７３】
このため、高電圧ケーブル６ａ・６ｂからそれぞれ入力される電圧の値を、独立して設定することが可能となり、図３に示すごとく、各位置Ａ〜Ｃにおいて印加される電圧の値が所望の値に設定されるようになっている。
このように、各位置Ａ〜Ｃにて印加される電圧値の設定を可能とすることで、塗料ミストの浮遊状況や、塗装ガン２、及び、ロボットアーム３の塗料ミストの付着の状況に応じて、適宜、電圧の値を調整し、効果的に汚れ防止を図ることができる。
また、前記第一アーム部３ａや第二アーム部３ｂの長さの設計により、電圧を印加させる範囲を設定することができ、このことによっても、効果的に汚れ防止を図ることができる。
【００７４】
また、図３に示すごとく、塗装ガン２の本体ケース２０、及び連結筒２ａについては、表面を電気抵抗の高い樹脂で構成することにより、針状電極２３・２３・・・から遠ざかるに従って、徐々に電圧が低下する（電圧ゼロに近づく）ように構成することができるが、この他、表面に金属鍍金を施すことにより、本体ケース２０、連結筒２ａのそれぞれにおいて、略均一な電圧が印加されることとしてもよい。
このように、表面の材質（樹脂、金属）によって、各部位に印加される電圧の分布を設定することができ、塗料ミストの浮遊状況や、塗装ガン２、及び、ロボットアーム３の塗料ミストの付着の状況に応じて、適宜、表面の材質を選択し、効果的に汚れ防止を図ることができる。
【００７５】
また、以上のように構成することで、次のような効果を得ることができる。
まず、図１乃至図３に示すごとく、負側の高電圧が印加される塗装ガン２と接地された被塗装物９との間に形成される静電界により、塗装ガン２から噴射された塗料が被塗装物９へ塗着されるが、針状電極２３・２３・・・にも塗装ガン２と同様に負側の高電圧が印加されているので、針状電極２３・２３・・・の周囲にも静電界が形成され、針状電極２３・２３・・・（シェーピングエアーリング２１）の周辺に浮遊している塗料ミストは、静電反発されて被塗装物９側へ飛翔することになるため、塗装ガン２の本体ケース２０や、連結筒２ａ、さらには、ロボットアーム３に付着することが防止される。
【００７６】
また、図１乃至図３に示すごとく、第一アーム部３ａにも塗装ガン２と同様に負側の高電圧が印加されているので、第一アーム部３ａの周囲にも静電界が形成され、第一アーム部３ａの周辺に浮遊している塗料ミストは、静電反発されて被塗装物９側へ飛翔することになるため、ロボットアーム３の第一アーム部３ａに付着することが防止される。
また、このように、第一アーム部３ａの周囲においては、電磁力線ｍ１・ｍ２によって、負側の電圧が印加された塗料ミストと反発し合う電界バリアが形成されることになり（図２参照）、この電界バリアによって、第一アーム部３ａへの塗料ミストの付着が防止される。
【００７７】
また、図１に示す静電塗装装置１では、塗装ガン２（針状電極２３・２３・・・）に電圧を印加する電源（高電圧発生器５ａ）と、第一アーム部３ａ（針状電極８ａ・８ａ・・・）に電圧を印加する電源（高電圧発生器５ｂ）とを、別電源としているため、各高電圧発生器５ａ・５ｂに安全回路を設けることができ、一方（塗装ガン２）に過大な電流が流れる等の異常が生じた場合でも、他方（第一アーム部３ａ）への電圧印加を継続することが可能となる。
【００７８】
また、塗装ガン２及び第一アーム部３ａへ共通の高電圧発生器から電圧を印加するように構成することも可能である。この場合は、必要であれば一つの高電圧発生器に２系統の安全回路を設けて、前述のように、一方に異常が生じた場合でも他方への電圧印加を継続可能なように構成することができる。
【００７９】
また、従来の静電塗装装置における静電パネルのように前面側（被塗装物側）だけでなく、放射状に形成されるため、ロボットアームが急速に移動したときでも、塗装ミストを静電反発して塗料付着汚れを防止することができる。
また、静電パネルが存在しないため、この静電パネルの存在がロボットアームの動作に支障を及ぼす（塗装動作の邪魔になる）といったこともなく、これにより、ロボットアームの動作の自由度や、塗装ガン２の移動速度の向上を図ることができる。
【００８０】
また、図２に示すように、針状電極２３・２３・・・、針状電極８ａ・８ａ・・・、そして、第一アーム部３ａに高電圧が印加されることにより、静電界は広範囲に形成される（各点から放射状に広がる電磁力線ｍ１・ｍ２・ｍ４が形成される）ため、塗装ガン２が塗料を噴射した後に急速に移動した場合でも、浮遊する塗料ミストは、広範囲にわたって形成される静電界により被塗装物９側へ飛翔することとなり、塗料ミストがロボットアーム３等に付着することが防止され、汚れの発生を抑えることが可能となる。
【００８１】
また、この静電界によって、塗装ガン２やロボットアーム３（第一アーム部３ａ）の周囲には、塗料ミストと反発し合う電界バリアを構成することができ、この電界バリアによって、塗装ガン２が塗料を噴射した後に急速に移動した場合でも、塗料ミストの塗装ガン２等への付着を防止できることとなる。
【００８２】
また、以上に述べたように、本発明では、図１に示すごとく、被塗装物９に対して塗料を噴霧する塗装ガン２と、前記塗装ガン２を前記被塗装物９に対して移動させるロボットアーム３とを具備し、前記塗装ガン２にて塗料（塗料ミスト）に電圧を印加させる構成とする静電塗装装置の塗料汚れ防止方法であって、前記ロボットアーム３（第一アーム部３ａ）の表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧を印加することにより、前記ロボットアーム３（第一アーム部３ａ）への塗料の付着を防止する、静電塗装装置の塗料汚れ防止方法とするものであり、この方法によって、従来、特に塗料汚れ対策が施されていなかったロボットアーム３自体の塗装汚れを防止することができる。
そして、これにより、ロボットアーム３のクリーニング回数の削減を図ることができ、さらには、付着塗料の滴下による塗装不良の防止、塗装品質の向上をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る静電塗装装置の構成例について示す図。
【図２】電圧の印加によりロボットアーム、塗装ガンの周囲に生じる電磁力線について示す図。
【図３】ロボットアームと塗装ガンの構成について示す図。
【図４】第二アーム部の構成について示す図。
【図５】リング電極と針状電極について示す側面断面図。
【図６】ロボットアームと被塗装物の間の距離と、微弱電流の関係について示す図。
【符号の説明】
【００８４】
１ 静電塗装装置
２ 塗装ガン
２ａ 連結筒
３ ロボットアーム
３ａ 第一アーム部
３ｂ 第二アーム部
３ｃ 第三アーム部
５ａ 電圧発生器
５ｂ 電圧発生器
８ リング電極
８ａ 針状電極
９ 被塗装物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電塗装を行う静電塗装装置に関し、特に、塗装ガンと、該塗装ガンを支持するロボットアームを具備する静電塗装装置につき、空中に浮遊する塗料ミストの付着による前記ロボットアームの汚れを防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電塗装を行う静電塗装装置に関し、塗装ガンやロボットアームに、前記塗装ガンに印加される電圧と同極性の電圧が印加された静電パネルを取り付け、前記静電パネルの静電反発力により、被塗装物へ向かわずに空中に浮遊する塗料ミストが、塗装ガンやロボットアームへ付着することを抑制する技術が知られており、この技術について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、本願出願人も、前記塗装ガンや、前記ロボットアームに、前記塗装ガンと同極性の電圧が印加される静電電極を付設することにより、前記塗装ガンやロボットアームへの塗料の付着を防止する技術につき、特願２００４−２７２４４７にて開示している。
また、前記静電電極につき、針状電極を採用することによって、電界強度の向上を図ることとしている。
【特許文献１】特開平６−１４２５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１に開示される技術のように、静電パネルを用いるものでは、ロボットアームの取り得る姿勢に制約が生じ、このことによって塗装品質に影響が及ぼされることがある。場合によっては、別途、塗装ガン及びロボットアームを追加する必要が生じることになる。
【０００５】
また、複数の塗装ガンによって塗装が行われる場合、各塗装ガン及び各ロボットアームは、自ら塗出した塗料に対しては、それぞれに設けられる静電パネルによって塗料付着の抑制を図ることができるが、他の塗装ガンから塗出される塗料については、付着の抑制を図ることができない。つまり、他の塗装ガンから塗出される塗料によって、塗装ガンやロボットアームが汚されてしまうのである。
【０００６】
また、前記ロボットアームはゼロボルトにアースされていることから、絶縁距離を稼ぐためには、前記静電パネルとロボットアームとの間に距離を確保する必要がある。このことが電界強度を充分に確保できない原因ともなり、塗装ガンやロボットアームへの塗料の付着を充分に抑制できないものであった。
【０００７】
他方、特願２００４−２７２４４７に開示される構成の場合、塗装ガンについては、塗料の付着を充分に抑制することが可能となったが、ロボットアームについては、不十分であり、当該ロボットアームへの塗料の付着の防止につき、改善を図る必要がある。
【０００８】
また、前記ロボットアームはゼロボルトにアースされていることから、前記ロボットアームに設ける静電電極については、絶縁距離を稼ぐために、前記ロボットアームから離れた位置に設ける必要がある。このことが電界強度を充分に確保できない原因ともなり、ロボットアームへの塗料の付着を充分に抑制できないものであった。
また、ロボットアームから離れた位置に静電電極を設ける必要があるため、このことが塗装装置全体の大型化につながり、また、ロボットアームの動作に支障をきたすことが懸念される。
【０００９】
そこで、本発明は、塗装ガンと、該塗装ガンを支持するロボットアームを具備する静電塗装装置につき、被塗装物へ向かわずに空中に浮遊する塗料ミストによる前記ロボットアームの汚れを防止するための新規な技術を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１に記載のごとく、
被塗装物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、
前記塗装ガンを前記被塗装物に対して移動させるロボットアームとを具備し、
前記塗装ガンにて塗料に電圧を印加させる構成とする静電塗装装置であって、
前記ロボットアームの表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載のごとく、
前記ロボットアームは、
その先端部に塗装ガンが取り付けられる第一アーム部と、
その先端部に前記第一アーム部が連結され、前記第一アーム部とアース側との電気的な接続を絶縁する第二アーム部と、を有し、
前記第一アーム部の表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とするものである。
【００１３】
また、請求項３に記載のごとく、
前記第二アーム部は、電気絶縁性を有する部材にて構成されるものである。
【００１４】
また、請求項４に記載のごとく、
前記第二アーム部は、樹脂部材にて構成されるものである。
【００１５】
また、請求項５に記載のごとく、
前記第一アーム部の外周には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、静電電極が設けられる構成とするものである。
【００１６】
また、請求項６に記載のごとく、
前記静電電極には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、針状電極が突設される構成とするものである。
【００１７】
また、請求項７に記載のごとく、
前記塗装ガンの外周には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、静電電極が設けられる構成とするものである。
【００１８】
また、請求項８に記載のごとく、
前記静電電極は、針状電極とするものである。
【００１９】
また、請求項９に記載のごとく、
前記塗装ガンに電圧を印加する電源と、前記ロボットアームに電圧を印加する電源とを、別電源とするものである。
【００２０】
また、請求項１０に記載のごとく、
被塗装物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、
前記塗装ガンを前記被塗装物に対して移動させるロボットアームとを具備し、
前記塗装ガンにて塗料に電圧を印加させる構成とする静電塗装装置の塗料汚れ防止方法であって、
前記ロボットアームの表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧を印加する、
静電塗装装置の塗料汚れ防止方法とするものである。
【００２１】
また、請求項１１に記載のごとく、
前記塗装ガンの外周に静電電極を設け、前記静電電極に、塗料に印加される電圧と同極性の電圧を印加する、
前記塗装ガンへの塗料の付着を防止する構成とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
以上の請求項１に記載の発明では、ロボットアーム自体が帯電され、ロボットアームの表面から離れる方向へと向う電磁力線が形成される。これにより、ロボットアームの周囲に、塗料ミストと反発し合う電界バリアが形成され、空中に浮遊する塗料ミストのロボットアームへの付着を防止することができる。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明では、第一アーム部に一定の電圧を印加させた状態を維持することができる。
【００２４】
また、請求項３、４に記載の発明では、第一アーム部とアース側との電気的な接続を絶縁することができる。
【００２５】
また、請求項５に記載の発明では、静電電極（第一アーム部）の周囲に塗料ミストと反発し合う電界バリアを形成することができる。
【００２６】
また、請求項６に記載の発明では、針状電極の周囲に強力な静電界を形成することができる。
【００２７】
また、請求項７に記載の発明では、塗装ガンの周囲に塗料ミストと反発し合う電界バリアを形成することができる。
【００２８】
また、請求項８に記載の発明では、塗装ガンの周囲に強力な静電界を形成することができる。
【００２９】
また、請求項９に記載の発明では、塗装ガン、ロボットアームの各位置にて印加される電圧値の設定が可能となり、塗料ミストの浮遊状況や、塗装ガン、及び、ロボットアームの塗料ミストの付着の状況に応じて、適宜、電圧の値を調整し、効果的に汚れ防止を図ることができる。
【００３０】
また、請求項１０に記載の発明では、ロボットアームへの塗料の付着を効果的に防止することができる。
【００３１】
また、請求項１１に記載の発明では、塗装ガンへの塗料の付着を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
図１及び図２に示すごとく、本発明に係る静電塗装装置１は、被塗装物９に対して塗料を噴霧する塗装ガン２と、前記塗装ガン２を前記被塗装物９に対して移動させるロボットアーム３とを具備し、前記塗装ガン２にて塗料（塗料ミスト）に電圧を印加させる構成であり、前記ロボットアーム３（第一アーム部３ａ）の表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とするものである。
【００３３】
以上の構成により、ロボットアーム３（第一アーム部３ａ）自体が帯電され、第一アーム部３ａの表面から離れる方向へと向う電磁力線ｍ１が形成される（図２参照）。これにより、ロボットアーム３の周囲に、塗料ミストと反発し合う電界バリアが形成され、空中に浮遊する塗料ミストのロボットアーム３への付着を防止することができる。
【００３４】
以下、詳細な構成について説明する。
図１に示すごとく、ロボットアーム３は、その下部において設置台３１に回動可能に連結される上下アーム３Ａと、該上下アーム３Ａの上部にその後端部が回動可能に連結される水平アーム３Ｂとから構成され、前記上下アーム３Ａ、水平アーム３Ｂを各回動支点で回動させることで、前記水平アーム３Ｂの先端部に設けた塗装ガン２が、被塗装物９に対して移動されるように構成されている。
【００３５】
また、図１に示すごとく、前記水平アーム３Ｂは、その先端部に塗装ガン２の連結筒２ａが連結される第一アーム部３ａと、その先端部に前記第一アーム部３ａが連結される第二アーム部３ｂと、その先端部に前記第二アーム部３ｂが連結され、その後端部に前記上下アーム３Ａが回動可能に連結される第三アーム部３ｃと、を有する構成としている。
また、前記第三アーム部３ｃは、前記上下アーム３Ａを介して接地される（アース接続される）構成としている。
【００３６】
また、図１及び図３に示すごとく、前記第一アーム部３ａには、二つの屈折部３３ａ・３３ｂ（図３参照）が設けられ、各屈折部３３ａ・３３ｂにおいて第一アーム部３ａが屈折動作される構成となっており、これにより、塗装ガン２が、図において時計方向、又は、反時計方向に角度変更されるようになっている。
また、塗装ガン２を先端に取り付ける連結筒２ａは、第一アーム部３ａに対し、軸方向に回転駆動される構成となっており、これにより、前記塗装ガン２が、連結筒２ａの軸を中心として角度変更されるようになっている。
以上のように、前記塗装ガン２の被塗装物９に対する角度が自由に設定できるように構成されている。
【００３７】
また、図１乃至図３に示すごとく、前記第一アーム部３ａには、高電圧ケーブル６ｂから高電圧が入力され、第一アーム部３ａの外周表面全体に、前記塗装ガン２と同極性の電圧が印加されるようになっている。
また、図１に示すごとく、前記高電圧ケーブル６ｂは、第二アーム部３ｂに設けたカスケード回路７ｂに接続されている。このカスケード回路７ｂには、電圧発生器５ｂにて発生する電圧が電圧ケーブル１５ｂを介して入力され、このカスケード回路７ｂから高電圧ケーブル６ｂに高電圧が入力されるようになっている。
【００３８】
また、図１乃至図３に示す構成例では、第一アーム部３ａの外周には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、リング電極８（リング状の静電電極）が設けられ、該リング電極８に電圧が印加されることにより、第一アーム部３ａの全体に電圧が印加され、第一アーム部３ａの表面から離れる方向へと向う電磁力線ｍ１が形成されるようになっている。
また、この電磁力線ｍ１によって、第一アーム部３ａの周囲には、負側の電圧が印加された塗料ミストと反発し合う電界バリアが形成されることになる（図２参照）。
【００３９】
また、図５に示すごとく、リング電極８の断面形状は四角形状に形成されているが、これに限られず、三角形状や多角形状等でもよく、その断面に尖端部８ｂ（シャープエッジ）が設けられる形状であればよい。
また、図３に示すごとく、リング電極８をリング状とすることによれば、該リング電極８の半径方向外側へ向かって、放射状に、均質な静電界を形成することができる。
また、このように一連のリング状に構成する他、複数の電極を第一アーム部３ａの外周に均等間隔で配置する構成としてもよい。
【００４０】
また、図３に示すごとく、第一アーム部３ａに印加される電圧につき、第一アーム部３ａが構成される範囲Ｂ〜Ｃにおいて、ＤＣ−５０ｋＶ程度の電圧が印加されるようになっている。
また、第一アーム部３ａは、金属製の筒状部材から構成されるため、第一アーム部３ａにおいては、均一な値の電圧が印加されるようになっている。
【００４１】
また、第一アーム部３ａは、後述する絶縁性のある第二アーム部３ｂを介して第三アーム部３ｃと連結される構成となっており、これにより、第一アーム部３ａは、アース接続される第三アーム部３ｃと電気的に絶縁されることとなり、前述のように、第一アーム部３ａにおける電圧の印加が可能となっている。
【００４２】
また、図３に示すごとく、前記リング電極８には、円錐形状の複数の針状電極８ａ・８ａ・・・が、リング電極８から半径方向外側へ向けて放射状に突設されている。
尚、針状電極８ａ・８ａ・・・は、図３に示すごとく、リング電極８の軸方向と直交する方向に突設させる他、前方（塗装ガン２方向）へ傾斜させて配置したり、後方へ傾斜させて配置したりすることも可能である。
【００４３】
また、この針状電極８ａ・８ａ・・・により、図２に示すごとく、針状電極８ａ・８ａ・・・からは、リング電極８から離れる方向へと向う電磁力線ｍ２・ｍ２・・・が形成されるようになっている。
また、この電磁力線ｍ２によって、第一アーム部３ａ（リング電極８）の周囲には、負側の電圧が印加された塗料ミストと反発し合う電界バリアが形成されることになる（図２参照）。
【００４４】
また、図３に示すごとく、針状電極８ａ・８ａ・・・に印加される電圧は、ＤＣ−５０ｋＶ程度の負極性の電圧であり、前記第一アーム部３ａに印加される電圧と同一の極性となっている。
【００４５】
また、前記針状電極８ａ・８ａ・・・の形態に関し、図５に示すごとく、先端部を尖らせる形態とするのは、効果的に（効率よく）高電圧の電磁力線ｍ２・ｍ２を形成するためである。
また、先端が尖った形状であれば強力な静電界を形成することができるので、針状電極８ａ・８ａ・・・の先端の形状については、特に円錐形状に限るものではなく、先端が尖った尖端形状（シャープエッジ）を備える形状であればよい。このため、例えば、先端を複数本に分割した構成としてもよい。
また、導電ブラシをリング電極８の外周面に貼設したもので構成することもできる。
また、静電塗装装置１の仕様等によっては、リング電極８のみを設けて、針状電極８ａを設けない構成とすることも可能である。
【００４６】
また、図３に示すごとく、この針状電極８ａ・８ａ・・・の第一アーム部３ａからの突出長Ｌに関し、仮に、第一アーム部３ａに電圧が印加されない場合では、針状電極８ａ・８ａ・・・と第一アーム部３ａとの間の通電によるスパーク（着火性放電）を防止するために、前記突出長Ｌを長く確保しなければならないこととなるが、前述のように、第一アーム部３ａには、電圧が印加されているため、このスパークの問題も生じることがない。
【００４７】
また、このことから、針状電極８ａ・８ａ・・・につき、突出長Ｌを短くしつつ、効果的に（効率よく）高電圧の電磁力線ｍ２・ｍ２を形成することができることから、第一アーム部３ａ全体としての外径を小さく構成することが可能となり、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００４８】
また、図３に示すごとく、リング電極８に針状電極８ａ・８ａ・・・を設けることにより、接地された被塗装物９とロボットアーム３（第一アーム部３ａ）が異常接近した際においては、被塗装物９とリング電極８の間で微弱電流が流れやすい状況を作ることができる。
【００４９】
図６は、この微弱電流と、ロボットアーム３と被塗装物９の間の距離の関係について示すものであり、針状電極８ａが有る構成では、距離Ｄ２において電流値Ａ２の微弱電流が流れることを表している。
ここで、針状電極８ａが有る構成では、距離Ｄ２において電流値Ａ２を検出することにより、ロボットアーム３の異常接近を検知することが可能となる。
一方、針状電極８ａが無い構成では、距離Ｄ２においては、電流値Ａ１の微弱電流しか流れないため、この電流値Ａ１の検出がし難い状況となる。この場合、電流値Ａ２が検知されるのは距離Ｄ１になったときであり、距離Ｄ１となるまで接近してしまうと、その後は電流値が急激に上昇し、スパークが生じて発火してしまう恐れがある。
【００５０】
以上のことから解るように、針状電極８ａによって微弱電流を流れやすくすることで、異常接近の早期発見を可能とすることができる。
換言すれば、針状電極８ａを設けることで、被塗装物９との間で電流を流れやすくすることができ、異常検出の感度を向上でき、また、安全性対策としても有効な構成とすることができる。
【００５１】
また、図１、図３、及び、図４に示すごとく、前記第一アーム部３ａと前記第三アーム部３ｃの間には、電気絶縁性のある筒状の第二アーム部３ｂが設けられている。
この第二アーム部３ｂの材質は、電気絶縁性を有する、ポリアミド等の電気抵抗の高い樹脂（例えば、１０１０Ω以上）とし、これにより、前記第一アーム部３ａと、アース側に接続される第三アーム部３ｃは、第二アーム部３ｂによって電気的に絶縁される構成としている。
【００５２】
以上の構成により、図３に示すごとく、第二アーム部３ｂで構成される範囲Ｃ〜Ｄにおいて、第二アーム部３ｂの抵抗によって、電流の流れが妨げられ、第一アーム部３ａで構成される範囲Ｂ〜Ｃにおいて、ＤＣ−５０ｋＶ程度の電圧を印加できるようになっている。
【００５３】
ここで、仮に、第二アーム部３ｂにて、第一アーム部３ａと第三アーム部３ｃが絶縁されないこととすると、第三アーム部３ｃがアース接続されていることから、第一アーム部３ａに一定の電圧を印加させた状態を維持することができないことになる。このため、上記のように第二アーム部３ｂにて、電気的な絶縁を形成するものである。
【００５４】
以上のように、前記ロボットアーム３は、その先端部に塗装ガン２が取り付けられる第一アーム部３ａと、その先端部に前記第一アーム部３ａが連結され、前記第一アーム部３ａとアース側との電気的な接続を絶縁する第二アーム部３ｂと、を有し、前記第一アーム部３ａの表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とするものである。
【００５５】
また、この第二アーム部３ｂの材質につき、塗料ミストの固着防止の観点から、ポリアミド等の吸水性の低い樹脂が好適である。
さらに、この第二アーム部３ｂの材質につき、強度の観点から、ポリアミド等の高い機械的強度（ねじり、曲げに強い）を呈する樹脂が好適である。
【００５６】
また、図４に示すごとく、前記第一アーム部３ａを第三アーム部３ｃと絶縁するためには、前記第一アーム部３ａ内に設けられ、該第一アーム部３ａを屈曲させたり、前記塗装ガン２の連結筒２ａを回転させるための第一の駆動軸２４・２４・２４についても、第三アーム部３ｃ側にあって、前記第一の駆動軸２４・２４・２４の駆動源となる駆動軸２６・２６・２６と絶縁させる必要がある。
【００５７】
そこで、前記第一アーム部３ａ側に配置され、塗装ガン２の角度を変更するための駆動力を伝達する第一の駆動軸２４・２４・２４と、前記第三アーム部３ｃ側に配置される第三の駆動軸２６・２６・２６とを、ポリアミド等の電気抵抗の高い樹脂（例えば、１０１０Ω以上）等からなる第二の駆動軸２５・２５・２５とで連結し、前記第一の駆動軸２４・２４・２４と、前記第三の駆動軸２６・２６・２６とを電気的に絶縁する構成としている。
【００５８】
この構成により、前記第一アーム部３ａと、前記第一の駆動軸２４・２４・２４とが電気的に接続され、通電され得る場合であっても、前記第二の駆動軸２５・２５・２５によって、前記第三の駆動軸２６・２６・２６への通電は遮断されるため、第一アーム部３ａにて一定の電圧が印加された状態を維持することができる。
【００５９】
また、この第二の駆動軸２５・２５・２５の材質につき、強度の観点から、ポリアミド等の高い機械的強度（ねじり、曲げに強い）を呈する樹脂が好適である。
また、各駆動軸２４・２５・２６の連結部２７・２８においては、金属製のギア等を採用し、充分な機械的強度を確保することとしてもよい。
【００６０】
また、図３に示すごとく、前記塗装ガン２は、本体ケース２０の先端にシェーピングエアーリング２１が設けられ、該シェーピングエアーリング２１内に、回転駆動されるベルカップ２２が設けられる構成としている。
また、前記ベルカップ２２の先端部は、前記シェーピングエアーリング２１内から外部へ突出されており、回転するベルカップ２２の遠心力によって霧化した塗料は、前記シェーピングエアーリング２１から噴出されるシェーピングエアーによって、被塗装物９へ向って飛翔されるようになっている。
【００６１】
また、図１乃至図３に示すごとく、前記塗装ガン２には、高電圧ケーブル６ａから高電圧が入力され、前記塗装ガン２のベルカップ２２にて霧化される塗料に高電圧が印加されるようになっている。
また、図１に示すごとく、前記高電圧ケーブル６ａは、第二アーム部３ｂに設けたカスケード回路７ａに接続されている。このカスケード回路７ａには、電圧発生器５ａにて発生する電圧が電圧ケーブル１５ａを介して入力され、このカスケード回路７ａから高電圧ケーブル６ａに高電圧が入力されるようになっている。
【００６２】
また、前記ベルカップ２２にて霧化した塗料には、高電圧が印加されるようになっている。ここで、図３に示すごとく、塗料に印加される電圧は、ＤＣ−９０ｋＶ程度の負極性の電圧であり、前記第一アーム部３ａに印加される電圧と同一の極性となっている。
尚、塗装ガン２において、霧化した塗料への電圧印加を行うための装置構成は、特に限定するものではなく、周知の装置構成によって実現することができる。
【００６３】
そして、図２に示すごとく、電圧が印加された霧化塗料と、接地された被塗装物９との間には、静電界（電磁力線ｍ３）が形成されることになるため、霧化塗料は、シェーピングエアーリング２１のエア噴出孔から噴出されるシェーピングエアーの風力によって飛翔されつつ、前記静電界の電磁力線ｍ３に沿って飛翔し、被塗装物９へと塗着される。
【００６４】
また、図３に示すごとく、前記シェーピングエアーリング２１には、円錐形状の先端部を有する複数の針状電極２３・２３・・・が、シェーピングエアーリング２１から半径方向外側へ向けて放射状に突設されている。
【００６５】
また、前記針状電極２３・２３・・・の長さを、ベルカップ２２の低速回転時には短く設定し、高速回転時には長く設定することによれば、塗装ガン２から噴霧される塗料の噴霧パターンを乱すことなく塗料ミストの付着汚れを防止することが可能となる。
【００６６】
また、図３に示すごとく、前記針状電極２３・２３・・・は、本体ケース２０と直交する方向に突設させる他、前方（ベルカップ２２方向）へ傾斜させて配置したり、後方へ傾斜させて配置したりすることも可能である。また、針状電極２３・２３・・・は、シェーピングエアーリング２１に設けるほか、本体ケース２０の外周から突設させる構成としてもよい。
【００６７】
また、この針状電極２３・２３・・・により、図２に示すごとく、該針状電極２３・２３・・・からは、シェーピングエアーリング２１（塗装ガン２）から離れる方向へと向う電磁力線ｍ４・ｍ４・・・が形成されるようになっている。この電磁力線ｍ４・ｍ４・・・によって、塗装ガン２の周囲に塗料ミストと反発し合う電界バリアを形成することができる。
また、図３に示すごとく、針状電極２３・２３・・・に印加される電圧は、ＤＣ−９０ｋＶ程度の負極性の電圧であり、前記第一アーム部３ａに印加される電圧と同一の極性となっている。
【００６８】
また、前記針状電極２３・２３・・・の形態に関し、先端部を尖らせる形態とするのは、効果的に（効率よく）高電圧の電磁力線ｍ４・ｍ４・・・を形成するためである。
また、先端が尖った形状であれば強力な静電界を形成することができるので、針状電極２３・２３・・・の先端の形状については、特に円錐形状に限るものではなく、先端が尖った尖端形状（シャープエッジ）を備える形状であればよく、先端が複数本に分割されたものでもよい。
【００６９】
また、図３に示すごとく、位置Ａ付近においては、前記ベルカップ２２において霧化塗料にＤＣ−９０ｋＶ程度の電圧が印加され、前記針状電極２３・２３・・・においても、同様にＤＣ−９０ｋＶ程度の電圧が印加されるようにしている。
また、前記第一アーム部３ａを構成する範囲Ｂ〜Ｃにおいては、ＤＣ−５０ｋＶ程度の電圧が印加されるようになっている。
【００７０】
また、図３に示すごとく、塗装ガン２の本体ケース２０や、連結筒２ａについては、電気抵抗の高い樹脂等で構成され、これにより、位置Ａから遠ざかるに従って、電圧が低下するようになっている（電圧ゼロに近づく。）。
例えば、連結筒２ａであれば、針状電極２３・２３・・・に近い位置では、ＤＣ−９０ｋＶ程度の電圧が印加された状態となり、位置Ｂに近づくに従って、ＤＣ−８０ｋＶ、−７０ｋＶ、−６０ｋＶといったように低下し、位置Ｂにおいては、ＤＣ−５０ｋＶ程度の電圧が印加された状態となる。
【００７１】
また、図３に示すごとく、第二アーム部３ｂについては、第一アーム部３ａとの境界となる位置Ｃ付近では、ＤＣ−５０ｋＶ程度の電圧が印加された状態となり、第三アーム部３ｃとの境界となる位置Ｄ付近では、電圧ゼロとなる。
【００７２】
また、図１に示すごとく、塗装ガン２に電圧を入力する高電圧ケーブル６ａと、第一アーム部３ａに電圧を入力する高電圧ケーブル６ｂは、それぞれ別々の電源である電圧発生器５ａ・５ｂに接続されている。つまり、塗装ガン２（針状電極２３・２３・・・）に電圧を印加する電源（高電圧発生器５ａ）と、第一アーム部３ａ（針状電極８ａ・８ａ・・・）に電圧を印加する電源（高電圧発生器５ｂ）とが、別電源とされるものである。
【００７３】
このため、高電圧ケーブル６ａ・６ｂからそれぞれ入力される電圧の値を、独立して設定することが可能となり、図３に示すごとく、各位置Ａ〜Ｃにおいて印加される電圧の値が所望の値に設定されるようになっている。
このように、各位置Ａ〜Ｃにて印加される電圧値の設定を可能とすることで、塗料ミストの浮遊状況や、塗装ガン２、及び、ロボットアーム３の塗料ミストの付着の状況に応じて、適宜、電圧の値を調整し、効果的に汚れ防止を図ることができる。
また、前記第一アーム部３ａや第二アーム部３ｂの長さの設計により、電圧を印加させる範囲を設定することができ、このことによっても、効果的に汚れ防止を図ることができる。
【００７４】
また、図３に示すごとく、塗装ガン２の本体ケース２０、及び連結筒２ａについては、表面を電気抵抗の高い樹脂で構成することにより、針状電極２３・２３・・・から遠ざかるに従って、徐々に電圧が低下する（電圧ゼロに近づく）ように構成することができるが、この他、表面に金属鍍金を施すことにより、本体ケース２０、連結筒２ａのそれぞれにおいて、略均一な電圧が印加されることとしてもよい。
このように、表面の材質（樹脂、金属）によって、各部位に印加される電圧の分布を設定することができ、塗料ミストの浮遊状況や、塗装ガン２、及び、ロボットアーム３の塗料ミストの付着の状況に応じて、適宜、表面の材質を選択し、効果的に汚れ防止を図ることができる。
【００７５】
また、以上のように構成することで、次のような効果を得ることができる。
まず、図１乃至図３に示すごとく、負側の高電圧が印加される塗装ガン２と接地された被塗装物９との間に形成される静電界により、塗装ガン２から噴射された塗料が被塗装物９へ塗着されるが、針状電極２３・２３・・・にも塗装ガン２と同様に負側の高電圧が印加されているので、針状電極２３・２３・・・の周囲にも静電界が形成され、針状電極２３・２３・・・（シェーピングエアーリング２１）の周辺に浮遊している塗料ミストは、静電反発されて被塗装物９側へ飛翔することになるため、塗装ガン２の本体ケース２０や、連結筒２ａ、さらには、ロボットアーム３に付着することが防止される。
【００７６】
また、図１乃至図３に示すごとく、第一アーム部３ａにも塗装ガン２と同様に負側の高電圧が印加されているので、第一アーム部３ａの周囲にも静電界が形成され、第一アーム部３ａの周辺に浮遊している塗料ミストは、静電反発されて被塗装物９側へ飛翔することになるため、ロボットアーム３の第一アーム部３ａに付着することが防止される。
また、このように、第一アーム部３ａの周囲においては、電磁力線ｍ１・ｍ２によって、負側の電圧が印加された塗料ミストと反発し合う電界バリアが形成されることになり（図２参照）、この電界バリアによって、第一アーム部３ａへの塗料ミストの付着が防止される。
【００７７】
また、図１に示す静電塗装装置１では、塗装ガン２（針状電極２３・２３・・・）に電圧を印加する電源（高電圧発生器５ａ）と、第一アーム部３ａ（針状電極８ａ・８ａ・・・）に電圧を印加する電源（高電圧発生器５ｂ）とを、別電源としているため、各高電圧発生器５ａ・５ｂに安全回路を設けることができ、一方（塗装ガン２）に過大な電流が流れる等の異常が生じた場合でも、他方（第一アーム部３ａ）への電圧印加を継続することが可能となる。
【００７８】
また、塗装ガン２及び第一アーム部３ａへ共通の高電圧発生器から電圧を印加するように構成することも可能である。この場合は、必要であれば一つの高電圧発生器に２系統の安全回路を設けて、前述のように、一方に異常が生じた場合でも他方への電圧印加を継続可能なように構成することができる。
【００７９】
また、従来の静電塗装装置における静電パネルのように前面側（被塗装物側）だけでなく、放射状に形成されるため、ロボットアームが急速に移動したときでも、塗装ミストを静電反発して塗料付着汚れを防止することができる。
また、静電パネルが存在しないため、この静電パネルの存在がロボットアームの動作に支障を及ぼす（塗装動作の邪魔になる）といったこともなく、これにより、ロボットアームの動作の自由度や、塗装ガン２の移動速度の向上を図ることができる。
【００８０】
また、図２に示すように、針状電極２３・２３・・・、針状電極８ａ・８ａ・・・、そして、第一アーム部３ａに高電圧が印加されることにより、静電界は広範囲に形成される（各点から放射状に広がる電磁力線ｍ１・ｍ２・ｍ４が形成される）ため、塗装ガン２が塗料を噴射した後に急速に移動した場合でも、浮遊する塗料ミストは、広範囲にわたって形成される静電界により被塗装物９側へ飛翔することとなり、塗料ミストがロボットアーム３等に付着することが防止され、汚れの発生を抑えることが可能となる。
【００８１】
また、この静電界によって、塗装ガン２やロボットアーム３（第一アーム部３ａ）の周囲には、塗料ミストと反発し合う電界バリアを構成することができ、この電界バリアによって、塗装ガン２が塗料を噴射した後に急速に移動した場合でも、塗料ミストの塗装ガン２等への付着を防止できることとなる。
【００８２】
また、以上に述べたように、本発明では、図１に示すごとく、被塗装物９に対して塗料を噴霧する塗装ガン２と、前記塗装ガン２を前記被塗装物９に対して移動させるロボットアーム３とを具備し、前記塗装ガン２にて塗料（塗料ミスト）に電圧を印加させる構成とする静電塗装装置の塗料汚れ防止方法であって、前記ロボットアーム３（第一アーム部３ａ）の表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧を印加することにより、前記ロボットアーム３（第一アーム部３ａ）への塗料の付着を防止する、静電塗装装置の塗料汚れ防止方法とするものであり、この方法によって、従来、特に塗料汚れ対策が施されていなかったロボットアーム３自体の塗装汚れを防止することができる。
そして、これにより、ロボットアーム３のクリーニング回数の削減を図ることができ、さらには、付着塗料の滴下による塗装不良の防止、塗装品質の向上をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る静電塗装装置の構成例について示す図。
【図２】電圧の印加によりロボットアーム、塗装ガンの周囲に生じる電磁力線について示す図。
【図３】ロボットアームと塗装ガンの構成について示す図。
【図４】第二アーム部の構成について示す図。
【図５】リング電極と針状電極について示す側面断面図。
【図６】ロボットアームと被塗装物の間の距離と、微弱電流の関係について示す図。
【符号の説明】
【００８４】
１ 静電塗装装置
２ 塗装ガン
２ａ 連結筒
３ ロボットアーム
３ａ 第一アーム部
３ｂ 第二アーム部
３ｃ 第三アーム部
５ａ 電圧発生器
５ｂ 電圧発生器
８ リング電極
８ａ 針状電極
９ 被塗装物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗装物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、
前記塗装ガンを前記被塗装物に対して移動させるロボットアームとを具備し、
前記塗装ガンにて塗料に電圧を印加させる構成とする静電塗装装置であって、
前記ロボットアームの表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とする、静電塗装装置。
【請求項２】
前記ロボットアームは、
その先端部に塗装ガンが取り付けられる第一アーム部と、
その先端部に前記第一アーム部が連結され、前記第一アーム部とアース側との電気的な接続を絶縁する第二アーム部と、を有し、
前記第一アーム部の表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とする、ことを特徴とする、請求項１に記載の静電塗装装置。
【請求項３】
前記第二アーム部は、電気絶縁性を有する部材にて構成される、
ことを特徴とする、請求項２に記載の静電塗装装置。
【請求項４】
前記第二アーム部は、樹脂部材にて構成される、
ことを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の静電塗装装置。
【請求項５】
前記第一アーム部の外周には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、静電電極が設けられる構成とする、
ことを特徴とする、請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
【請求項６】
前記静電電極には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、針状電極が突設される構成とする、
ことを特徴とする、請求項５に記載の静電塗装装置。
【請求項７】
前記塗装ガンの外周には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、静電電極が設けられる構成とする、
ことを特徴とする、請求項２乃至請求項６のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
【請求項８】
前記静電電極は、針状電極とする、
ことを特徴とする、請求項７に記載の静電塗装装置。
【請求項９】
前記塗装ガンに電圧を印加する電源と、前記ロボットアームに電圧を印加する電源とを、別電源とする、
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
【請求項１０】
被塗装物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、
前記塗装ガンを前記被塗装物に対して移動させるロボットアームとを具備し、
前記塗装ガンにて塗料に電圧を印加させる構成とする静電塗装装置の塗料汚れ防止方法であって、
前記ロボットアームの表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧を印加する、
静電塗装装置の塗料汚れ防止方法。
【請求項１１】
前記塗装ガンの外周に静電電極を設け、前記静電電極に、塗料に印加される電圧と同極性の電圧を印加する、
ことを特徴とする、請求項１０に記載の静電塗装装置の塗料汚れ防止方法。
【請求項１】
被塗装物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、
前記塗装ガンを前記被塗装物に対して移動させるロボットアームとを具備し、
前記塗装ガンにて塗料に電圧を印加させる構成とする静電塗装装置であって、
前記ロボットアームの表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とする、静電塗装装置。
【請求項２】
前記ロボットアームは、
その先端部に塗装ガンが取り付けられる第一アーム部と、
その先端部に前記第一アーム部が連結され、前記第一アーム部とアース側との電気的な接続を絶縁する第二アーム部と、を有し、
前記第一アーム部の表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される構成とする、ことを特徴とする、請求項１に記載の静電塗装装置。
【請求項３】
前記第二アーム部は、電気絶縁性を有する部材にて構成される、
ことを特徴とする、請求項２に記載の静電塗装装置。
【請求項４】
前記第二アーム部は、樹脂部材にて構成される、
ことを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の静電塗装装置。
【請求項５】
前記第一アーム部の外周には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、静電電極が設けられる構成とする、
ことを特徴とする、請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
【請求項６】
前記静電電極には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、針状電極が突設される構成とする、
ことを特徴とする、請求項５に記載の静電塗装装置。
【請求項７】
前記塗装ガンの外周には、塗料に印加される電圧と同極性の電圧が印加される、静電電極が設けられる構成とする、
ことを特徴とする、請求項２乃至請求項６のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
【請求項８】
前記静電電極は、針状電極とする、
ことを特徴とする、請求項７に記載の静電塗装装置。
【請求項９】
前記塗装ガンに電圧を印加する電源と、前記ロボットアームに電圧を印加する電源とを、別電源とする、
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
【請求項１０】
被塗装物に対して塗料を噴霧する塗装ガンと、
前記塗装ガンを前記被塗装物に対して移動させるロボットアームとを具備し、
前記塗装ガンにて塗料に電圧を印加させる構成とする静電塗装装置の塗料汚れ防止方法であって、
前記ロボットアームの表面に、前記塗料に印加される電圧と同極性の電圧を印加する、
静電塗装装置の塗料汚れ防止方法。
【請求項１１】
前記塗装ガンの外周に静電電極を設け、前記静電電極に、塗料に印加される電圧と同極性の電圧を印加する、
ことを特徴とする、請求項１０に記載の静電塗装装置の塗料汚れ防止方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−６９１３６（Ｐ２００７−６９１３６Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６００２２（Ｐ２００５−２６００２２）
【出願日】平成１７年９月８日（２００５．９．８）
【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１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月８日（２００５．９．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]