JP3774654B2 - 粉体塗装装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉体塗装装置及び方法に係り、特に粉体塗料に電荷を与えて吹き付け、静電気を用いて被塗物上に塗装する粉体塗装装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境保全の見地から、溶剤を使用しない、環境に優しい無公害型の塗装法として静電粉体塗装が注目されている。この静電粉体塗装においては、塗料タンクからインジェクタを介して粉体塗料が塗装ガンへ供給され、塗装ガンの先端部に形成されたノズル開口から搬送エア流と共に被塗物へ向けて噴射される。このとき、塗装ガンの先端部に設けられたコロナ電極に高電圧が印加されると共に被塗物が接地されており、塗装ガンの電極から被塗物へ向けてコロナ放電が発生している。このため、ノズル開口から噴射された粉体塗料が電極近傍を通過する際に、粉体塗料がコロナ放電により生ずるイオンと衝突して荷電される。このようにして荷電された粉体塗料は搬送エア流と電気力線に沿った電気力との影響を受けて被塗物の表面上に塗着する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、連続的にコロナ放電を行うと、コロナ放電により生じた負イオンの空間電荷によってコロナ放電の発生が抑制され、コロナ電極から均一なコロナ放電を発生することが困難になる場合がある。その結果、被塗物への塗着効率が低下する虞があった。
また、荷電粉体塗料の塗着により塗膜の表面電位が次第に高くなるために、被塗物の表面と塗膜表面との間で絶縁破壊が生じ、この部分のガスが電離して正イオンが放出され、コロナ放電により生じた負イオンと中和する、いわゆる逆電離が発生して、その結果塗膜の品質が低下するという問題点もあった。
【０００４】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、被塗物への塗着効率を向上させると共に品質の優れた塗膜を得ることができる粉体塗装装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る粉体塗装装置は、被塗物に向けて粉体塗料を噴出するガン本体と、ガン本体の先端部に設けられると共に噴出された粉体塗料を荷電する少なくとも一つのコロナ電極と、数ミリ秒〜数百ミリ秒のパルス幅及びパルス間隔を有する低電圧のパルス信号を発生するパルス信号発生部と、パルス信号発生部から発生されたパルス信号を高周波信号に変換する発振回路と、発振回路で変換された高周波信号を高電圧に昇圧する昇圧回路と、昇圧回路で昇圧された高周波信号を整流することにより数ミリ秒〜数百ミリ秒のパルス幅及びパルス間隔を有するパルス状の高電圧信号を形成する整流回路とを備え、整流回路で形成された高電圧信号をコロナ電極に印加することによりコロナ放電を発生させるものである。
なお、整流回路に接続されると共にコロナ電極からのコロナ放電に伴って流れる放電電流を監視し、放電電流が予め設定された限流値を超えないようにパルス信号発生部から発生される低電圧のパルス信号のパルス幅及びパルス間隔を調整する放電電流制御回路をさらに備えることができる。
【０００６】
この発明に係る粉体塗装方法は、数ミリ秒〜数百ミリ秒のパルス幅及びパルス間隔を有する低電圧のパルス信号を発生し、発生されたパルス信号を高周波信号に変換し、変換された高周波信号を高電圧に昇圧し、昇圧された高周波信号を整流することにより数ミリ秒〜数百ミリ秒のパルス幅及びパルス間隔を有するパルス状の高電圧信号を形成してガン本体に設けられた少なくとも一つのコロナ電極に印加することによりコロナ放電を発生させ、ガン本体から粉体塗料を噴出してコロナ放電により粉体塗料を荷電させた状態で被塗物に塗着させる方法である。
さらに、コロナ電極からのコロナ放電に伴って流れる放電電流を監視し、放電電流が予め設定された限流値を超えないように低電圧のパルス信号のパルス幅及びパルス間隔を調整することもできる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１にこの発明の実施の形態に係る粉体塗装装置の構成を示す。粉体塗装装置は、ほぼ円筒形状のガン本体１を有しており、ガン本体１の中心軸上に粉体流路２が形成されている。粉体流路２はディフューザ３の外周部に沿って円筒形状となった後、ガン本体１最前部において環状のノズル開口４に接続されている。ノズル開口４の内側にはディフューザ３に保持された複数のピン型のコロナ電極５が放射状に突出して設けられている。各コロナ電極５は、互いに電気的に接続され、パルス高電圧発生装置６に接続されている。
【０００８】
パルス高電圧発生装置６の回路構成を図２に示す。パルス高電圧発生装置６は、低電圧のパルス信号を発生するパルス信号発生部７と、このパルス信号発生部７で発生されたパルス信号を高電圧に昇圧してコロナ電極５に印加する高電圧昇圧部８とを有している。パルス信号発生部７は、パルス制御回路１１とこのパルス制御回路１１に接続された基準電圧制御回路１２とを有しており、パルス制御回路１１には外部からパルス幅Ｔ１及びパルス間隔Ｔ２の値が入力され、基準電圧制御回路１２にはコロナ電極５に印加するパルス状の高電圧のピーク電圧ＨＶ１及びベース電圧ＨＶ２の値と共にスタート信号が外部から入力される。一方、高電圧昇圧部８は、互いに直列に接続された発振用ＤＣ電源回路１３、発振回路１４、昇圧回路１５及び整流回路１６を有しており、発振用ＤＣ電源回路１３に外部のＡＣ電源が接続されている。
さらに、パルス信号発生部７の基準電圧制御回路１２には放電電流制御回路１７を介して高電圧昇圧部８の整流回路１６が接続されると共に表示装置１８が接続されている。
【０００９】
次に、この実施の形態の動作について説明する。まず、パルス高電圧発生装置６のパルス制御回路１１において、外部から入力されたパルス幅Ｔ１及びパルス間隔Ｔ２の値に基づいて図３に示されるようにこれらのパルス幅Ｔ１及びパルス間隔Ｔ２を有する低電圧のパルス信号Ｓ１が形成され、基準電圧制御回路１２に出力される。ここで、パルス幅Ｔ１及びパルス間隔Ｔ２としては、数ミリ秒〜数百ミリ秒の値、例えば５〜５００ミリ秒の値に設定される。
パルス信号Ｓ１は、図３に示されるように、基準電圧制御回路１２で外部から入力されたピーク電圧ＨＶ１及びベース電圧ＨＶ２の値にそれぞれ対応したピーク電圧Ｖ１及びベース電圧Ｖ２を有する低電圧のパルス信号Ｓ２に整形されると共に、基準電圧制御回路１２に外部からスタート信号が入力されると、このパルス信号Ｓ２が高電圧昇圧部８の発振用ＤＣ電源回路１３に出力される。
【００１０】
基準電圧制御回路１２から入力されたパルス信号Ｓ２は、発振用ＤＣ電源回路１３で増幅され、さらに発振回路１４において図３に示されるような高周波信号Ｓ３に変換される。この高周波信号Ｓ３は昇圧回路１５に入力し、ここで高電圧に昇圧され、その後整流回路１６で整流されて図３に示されるようにピーク電圧ＨＶ１及びベース電圧ＨＶ２を有するパルス状の高電圧信号Ｓ４が形成される。ここで、例えばピーク電圧ＨＶ１は５０〜１５０ＫＶ、ベース電圧ＨＶ２は０〜５０ＫＶの値に設定される。なお、パルス幅Ｔ１及びパルス間隔Ｔ２が数ミリ秒〜数百ミリ秒の大きな値に設定されているため、汎用の整流回路１６においてパルス波形を十分に再現しつつ整流を行うことが可能となる。
【００１１】
このパルス状の高電圧信号Ｓ４をコロナ電極５に印加することにより、コロナ電極５から周期Ｔ＝パルス幅Ｔ１＋パルス間隔Ｔ２で間欠的に被塗物に向けてコロナ放電が発生する。この状態で、搬送エアと共に粉体塗料が粉体流路２に供給され、環状のノズル開口４から前方へ噴出される。噴出された粉体塗料は、コロナ電極５から被塗物に向けて発生しているコロナ放電により生ずる負イオンによって荷電された後、被塗物へと向かい、被塗物の表面に塗着される。
【００１２】
ここで、パルス状の高電圧信号Ｓ４の印加によりコロナ電極５から数ミリ秒〜数百ミリ秒程度の周期で間欠的にコロナ放電を発生しているため、コロナ放電による負イオンがガン本体１と被塗物との間の空間に充満することがなく、負イオンの空間電荷に起因するコロナ放電の抑制作用が小さくなり、高電圧信号Ｓ４の印加中はコロナ電極５から均一なコロナ放電が発生する。このため、被塗物への塗着効率が向上する。
また、パルス状の高電圧信号Ｓ４を印加しているので、パルス幅Ｔ１及びパルス間隔Ｔ２の調整により印加電圧を下げることなく放電電流Ｉｄを小さくすることができると共にコロナ電極５から均一なコロナ放電が発生するために放電電流Ｉｄの局所的な集中がなく、逆電離が発生しにくくなる。従って、品質の優れた塗膜を得ることが可能となる。
【００１３】
なお、コロナ電極５からのコロナ放電に伴う放電電流Ｉｄが高電圧昇圧部８の整流回路１６を介して放電電流制御回路１７で監視され、この放電電流制御回路１７に予め設定されている限流値Ｉｔｈを越えないように基準電圧制御回路１２においてパルス幅Ｔ１及びパルス間隔Ｔ２の調整が行われる。また、コロナ電極５に印加される高電圧信号Ｓ４のピーク電圧ＨＶ１及びベース電圧ＨＶ２、放電電流Ｉｄ及び限流値Ｉｔｈ等が表示装置１８に表示され、これにより作業者はパルス高電圧発生装置６の動作状況を把握することができるようになっている。
【００１４】
上述したように、パルス幅Ｔ１及びパルス間隔Ｔ２が数ミリ秒〜数百ミリ秒の大きな値に設定されているので、パルス信号発生部７で発生された低電圧のパルス信号Ｓ２を高電圧昇圧部８で昇圧するだけで、整流回路１６においてパルス波形が十分に再現され、コロナ電極５に印加すべきパルス状の高電圧信号Ｓ４を得ることができる。このため、一つの高電圧昇圧部８だけでパルス荷電を実現することができ、高性能の粉体塗装装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００１５】
また、この発明は、図１に示したような複数のピン型コロナ電極５を備えた粉体塗装装置に限るものではなく、同様にして単一のコロナ電極を備えた粉体塗装装置にも適用することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、数ミリ秒〜数百ミリ秒のパルス幅及びパルス間隔を有する低電圧のパルス信号を発生し、発生されたパルス信号を高周波信号に変換し、変換された高周波信号を高電圧に昇圧し、昇圧された高周波信号を整流することにより数ミリ秒〜数百ミリ秒のパルス幅及びパルス間隔を有するパルス状の高電圧信号を形成してコロナ電極に印加することによりコロナ放電を発生させ、ガン本体から粉体塗料を噴出してコロナ放電により粉体塗料を荷電させた状態で被塗物に塗着させるので、コロナ電極から均一なコロナ放電が発生すると共に逆電離が発生しにくくなり、被塗物への塗着効率が向上し且つ品質の優れた塗膜を得ることが可能となる。また、一つの高電圧昇圧部だけでパルス荷電を実現することができ、粉体塗装装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態に係る粉体塗装装置の構成を示す図である。
【図２】 実施の形態で用いられたパルス高電圧発生装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】 実施の形態で用いられたパルス高電圧発生装置の動作を示す信号波形図である。
【符号の説明】
１ ガン本体、２ 粉体流路、３ ディフューザ、４ ノズル開口、５ コロナ電極、６ パルス高電圧発生装置、７ パルス信号発生部、８ 高電圧昇圧部、１１ パルス制御回路、１２ 基準電圧制御回路、１３ 発振用ＤＣ電源回路、１４ 発振回路、１５ 昇圧回路、１６ 整流回路、１７ 放電電流制御回路、１８ 表示装置。

Claims (4)

1. 電気的に接地された被塗物の表面上に荷電粉体塗料を静電塗着する粉体塗装装置において、
   被塗物に向けて粉体塗料を噴出するガン本体と、
   前記ガン本体の先端部に設けられると共に噴出された粉体塗料を荷電する少なくとも一つのコロナ電極と、
   数ミリ秒〜数百ミリ秒のパルス幅及びパルス間隔を有する低電圧のパルス信号を発生するパルス信号発生部と、
   前記パルス信号発生部から発生されたパルス信号を高周波信号に変換する発振回路と、
   前記発振回路で変換された高周波信号を高電圧に昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路で昇圧された高周波信号を整流することにより数ミリ秒〜数百ミリ秒のパルス幅及びパルス間隔を有するパルス状の高電圧信号を形成する整流回路と
   を備え、前記整流回路で形成された高電圧信号を前記コロナ電極に印加することによりコロナ放電を発生させることを特徴とする粉体塗装装置。
2. 前記整流回路に接続されると共に前記コロナ電極からのコロナ放電に伴って流れる放電電流を監視し、放電電流が予め設定された限流値を超えないように前記パルス信号発生部から発生される低電圧のパルス信号のパルス幅及びパルス間隔を調整する放電電流制御回路をさらに備えた請求項１に記載の粉体塗装装置。
3. 電気的に接地された被塗物の表面上に荷電粉体塗料を静電塗着する粉体塗装方法において、
   数ミリ秒〜数百ミリ秒のパルス幅及びパルス間隔を有する低電圧のパルス信号を発生し、
   発生されたパルス信号を高周波信号に変換し、
   変換された高周波信号を高電圧に昇圧し、
   昇圧された高周波信号を整流することにより数ミリ秒〜数百ミリ秒のパルス幅及びパルス間隔を有するパルス状の高電圧信号を形成してガン本体に設けられた少なくとも一つのコロナ電極に印加することによりコロナ放電を発生させ、
   ガン本体から粉体塗料を噴出してコロナ放電により粉体塗料を荷電させた状態で被塗物に塗着させる
   ことを特徴とする粉体塗装方法。
4. コロナ電極からのコロナ放電に伴って流れる放電電流を監視し、放電電流が予め設定された限流値を超えないように低電圧のパルス信号のパルス幅及びパルス間隔を調整する請求項３に記載の粉体塗装方法。

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