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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024099918
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】塗装システムおよびヘッド洗浄方法
(51)【国際特許分類】
B05C 5/00 20060101AFI20240719BHJP
B05C 11/10 20060101ALI20240719BHJP
B05B 12/00 20180101ALI20240719BHJP
B05D 1/26 20060101ALI20240719BHJP
【ＦＩ】
B05C5/00 101
B05C11/10
B05B12/00 A
B05D1/26 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023003553
(22)【出願日】2023-01-13
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107423
【弁理士】
【氏名又は名称】城村 邦彦
(72)【発明者】
【氏名】田中 智也
(72)【発明者】
【氏名】吉田 茂
【テーマコード（参考）】
4D075
4F035
4F041
4F042
【Ｆターム（参考）】
4D075AA37
4D075AC06
4D075AC88
4D075BB65X
4D075EA05
4F035AA03
4F035BA15
4F035BC02
4F035CD06
4F041AA07
4F041AB01
4F041BA05
4F041BA36
4F041BA59
4F041BA60
4F042AA09
4F042AB00
4F042BA08
4F042BA12
4F042CB08
4F042CB12
4F042CB20
4F042CC04
4F042CC08
(57)【要約】
【課題】ヘッドの洗浄が開始されるまでの時間を短縮する。
【解決手段】
塗料を吐出するノズル孔を有し、前記塗料が供給される供給経路と、前記ノズル孔から吐出されなかった前記塗料を排出する排出経路とに接続されるヘッドと、前記ヘッドを移動させる移動機構を有するロボットと、種類の異なる塗料を収容した複数の塗料収容部に接続され、前記供給経路に供給する塗料を切り替える切替バルブと、前記排出経路の開閉を行う排出バルブと、前記排出バルブの開閉を制御する制御部と、を備える塗装システムであって、前記供給経路に供給する塗料を切り替える場合、前記制御部は、切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記ヘッドを前記移動機構に装着した状態のまま前記排出バルブを開く。
【選択図】図６
【解決手段】
塗料を吐出するノズル孔を有し、前記塗料が供給される供給経路と、前記ノズル孔から吐出されなかった前記塗料を排出する排出経路とに接続されるヘッドと、前記ヘッドを移動させる移動機構を有するロボットと、種類の異なる塗料を収容した複数の塗料収容部に接続され、前記供給経路に供給する塗料を切り替える切替バルブと、前記排出経路の開閉を行う排出バルブと、前記排出バルブの開閉を制御する制御部と、を備える塗装システムであって、前記供給経路に供給する塗料を切り替える場合、前記制御部は、切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記ヘッドを前記移動機構に装着した状態のまま前記排出バルブを開く。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
塗料を吐出するノズル孔を有し、前記塗料が供給される供給経路と、前記ノズル孔から吐出されなかった前記塗料を排出する排出経路とに接続されるヘッドと、
前記ヘッドを移動させる移動機構を有するロボットと、
種類の異なる塗料を収容した複数の塗料収容部に接続され、前記供給経路に供給する塗料を切り替える切替バルブと、
前記排出経路の開閉を行う排出バルブと、
前記排出バルブの開閉を制御する制御部と、
を備える塗装システムであって、
前記供給経路に供給する塗料を切り替える場合、前記制御部は、切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記ヘッドを前記移動機構に装着した状態のまま前記排出バルブを開くことを特徴とする塗装システム。
前記ヘッドを移動させる移動機構を有するロボットと、
種類の異なる塗料を収容した複数の塗料収容部に接続され、前記供給経路に供給する塗料を切り替える切替バルブと、
前記排出経路の開閉を行う排出バルブと、
前記排出バルブの開閉を制御する制御部と、
を備える塗装システムであって、
前記供給経路に供給する塗料を切り替える場合、前記制御部は、切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記ヘッドを前記移動機構に装着した状態のまま前記排出バルブを開くことを特徴とする塗装システム。
【請求項2】
前記塗装システムは、さらに、前記ヘッドのノズル面を清掃する清掃ステーションを備え、
前記制御部は、前記排出バルブを開いた状態で、前記ヘッドが前記清掃ステーションに位置するように前記移動機構を制御することを特徴とする請求項１記載の塗装システム。
前記制御部は、前記排出バルブを開いた状態で、前記ヘッドが前記清掃ステーションに位置するように前記移動機構を制御することを特徴とする請求項１記載の塗装システム。
【請求項3】
前記ヘッドは、前記ノズル孔を開閉する弁部材を有し、
前記切替バルブは、前記複数の塗料収容部と、洗浄液を収容した洗浄液収容部と、洗浄エアを供給するエア供給部とに接続されており、
前記供給経路に供給する塗料を切り替える場合、前記制御部は、切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記排出バルブを開いた状態で、かつ前記弁部材が前記ノズル孔を閉じた状態にするとともに、
前記切替バルブから前記供給経路に対して第一番目に前記洗浄エアを供給することを特徴とする請求項１または２記載の塗装システム。
前記切替バルブは、前記複数の塗料収容部と、洗浄液を収容した洗浄液収容部と、洗浄エアを供給するエア供給部とに接続されており、
前記供給経路に供給する塗料を切り替える場合、前記制御部は、切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記排出バルブを開いた状態で、かつ前記弁部材が前記ノズル孔を閉じた状態にするとともに、
前記切替バルブから前記供給経路に対して第一番目に前記洗浄エアを供給することを特徴とする請求項１または２記載の塗装システム。
【請求項4】
前記洗浄エアの供給終了後、前記弁部材が前記ノズル孔を閉じた状態のまま、前記切替バルブから前記供給経路に対して前記洗浄液を供給し、前記洗浄液の供給終了後、再び前記洗浄エアを供給することを特徴とする請求項３記載の塗装システム。
【請求項5】
前記洗浄液を供給する動作、および前記洗浄エアを再び供給する動作を１サイクルとし、このサイクルを繰り返して行うことを特徴とする請求項４記載の塗装システム。
【請求項6】
前記サイクルの繰り返しのうちの最終サイクルにおいては、前記ヘッドが前記清掃ステーションに位置した状態にするとともに、前記弁部材を少なくとも１回以上開閉動作させることを特徴とする請求項５記載の塗装システム。
【請求項7】
前記弁部材を開閉動作させている間、前記排出バルブは開いていることを特徴とする請求項６記載の塗装システム。
【請求項8】
前記最終サイクルを実施後、前記弁部材を閉じ、前記切替バルブから前記供給経路に対して前記洗浄エアを供給することを特徴とする請求項６記載の塗装システム。
【請求項9】
前記洗浄エアを供給している間、前記清掃ステーションにおいて前記ヘッドのノズル面を清掃することを特徴とする請求項８記載の塗装システム。
【請求項10】
塗料を吐出するノズル孔を有し、前記塗料が供給される供給経路と、前記ノズル孔から吐出されなかった前記塗料を排出する排出経路とに接続されるヘッドと、
前記ヘッドを移動させる移動機構を有するロボットと、
種類の異なる塗料を収容した複数の塗料収容部に接続され、前記供給経路に供給する塗料を切り替える切替バルブと、
前記排出経路の開閉を行う排出バルブと、
前記排出バルブの開閉を制御する制御部と、
を備える塗装システムのヘッド洗浄方法であって、
前記供給経路に供給する塗料を切り替える工程において、
切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記ヘッドを前記移動機構に装着した状態のまま前記排出バルブが開かれる工程と、
前記排出バルブが開かれる工程の後、前記ヘッドの内部洗浄が開始される工程と、
を含むことを特徴とするヘッド洗浄方法。
前記ヘッドを移動させる移動機構を有するロボットと、
種類の異なる塗料を収容した複数の塗料収容部に接続され、前記供給経路に供給する塗料を切り替える切替バルブと、
前記排出経路の開閉を行う排出バルブと、
前記排出バルブの開閉を制御する制御部と、
を備える塗装システムのヘッド洗浄方法であって、
前記供給経路に供給する塗料を切り替える工程において、
切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記ヘッドを前記移動機構に装着した状態のまま前記排出バルブが開かれる工程と、
前記排出バルブが開かれる工程の後、前記ヘッドの内部洗浄が開始される工程と、
を含むことを特徴とするヘッド洗浄方法。
【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ヘッド洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、塗料を吐出するノズルを有するノズルヘッドと、ノズルの駆動を制御するノズル制御手段と、塗料がノズルヘッド内を循環するヘッド側循環経路とを一体的に設けたノズルヘッドユニットを、ロボットアームのチャック部に対して着脱自在に設けるとともに、チャック部に装着されているノズルヘッドユニットを、待機保持部に保持されているノズルヘッドユニットに交換するためのヘッド交換手段を備えた塗装機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開２０２１／０２８９８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、使用する塗料を種類の異なる塗料に切り替える際、ヘッド交換手段を用いて、待機保持部に保持されているノズルヘッドユニットに交換するとともに、使用済みのノズルヘッドユニットをステーション部の洗浄機構に搬送する必要があった。そのため、塗装が終了してから洗浄が開始されるまでに時間がかかるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、塗料を吐出するノズル孔を有し、前記塗料が供給される供給経路と、前記ノズル孔から吐出されなかった前記塗料を排出する排出経路とに接続されるヘッドと、前記ヘッドを移動させる移動機構を有するロボットと、種類の異なる塗料を収容した複数の塗料収容部に接続され、前記供給経路に供給する塗料を切り替える切替バルブと、前記排出経路の開閉を行う排出バルブと、前記排出バルブの開閉を制御する制御部と、を備える塗装システムであって、前記供給経路に供給する塗料を切り替える場合、前記制御部は、切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記ヘッドを前記移動機構に装着した状態のまま前記排出バルブを開くことを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、ヘッドの洗浄が開始されるまでの時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態に係る塗装システムの一例を示す全体概略図。
【図2】実施形態に係る制御部のハードウェアブロック図。
【図3】ヘッドの一例を示す概略断面図。
【図4】ヘッドの動作説明図。
【図5】ヘッドモジュールの一例を示す概略断面図。
【図6】塗装ロボットと供給・排出経路の関係を示す概略図。
【図7】塗装システム全体の供給・排出経路の一例を示す説明図。
【図8】切替バルブの構成を示す説明図。
【図9】内部洗浄動作の一例を示すタイミングチャート。
【図10】ヘッドの別の例を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照しながら発明を実施するための形態を説明する。図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0009】
【0010】
塗装システム１００００は、塗装ロボット１０００、清掃ステーション４０００、全体制御部９００、ロボット制御部９０１、ヘッド制御部９０２および清掃ステーション制御部９０４を備える。
【0011】
ロボットの一例である塗装ロボット１０００は、例えば多関節ロボットであり、多関節アームデバイス１１００の先端部にヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）が装着される。ヘッド１００およびヘッドモジュール７００の構成については後述する。塗装ロボット１０００は、例えば自動車の車体である被塗布物Ｕに対してヘッド１００を自由に動かし、被塗布物Ｕの塗装位置にヘッド１００を正確に配置させることができる。塗装位置に配置されたヘッド１００は、被塗布物Ｕに向けて塗料を吐出し、被塗布物Ｕを塗装する。
【0012】
塗装ロボット１０００は、設置台１００４、多関節アームデバイス１１００、ヘッド保持部１００９およびヘッド１００等を備える。設置台１００４は、多関節アームデバイス１１００を支持するためのベース部材である。多関節アームデバイス１１００は、第一アーム１００１、第二アーム１００２、第三アーム１００３、可動部１００５、第一関節部１００６、第二関節部１００７および第三関節部１００８を備える。ここで、多関節アームデバイス１１００は移動機構の一例である。
【0013】
設置台１００４上に設けられた可動部１００５は、設置台１００４に対して水平方向（矢印ａ方向）に回転が可能なように設置台１００４に支持されている。また、可動部１００５には、第一関節部１００６が設けられている。第一関節部１００６には、第一アーム１００１の一方の端部が接続されるとともに、第一関節部１００６は第一アーム１００１を矢印ｂ方向へ回転可能に支持する。第一アーム１００１のもう一方の端部は、第二関節部１００７を介して第二アーム１００２の一方の端部に接続されている。
【0014】
第二関節部１００７は第二アーム１００２を矢印ｃ方向へ回転可能に支持する。第二アーム１００２のもう一方の端部は、第三関節部１００８を介して第三アーム１００３の一方の端部に接続されている。第三関節部１００８は第三アーム１００３を矢印ｄ方向へ回転可能に支持する。第三アーム１００３のもう一方の端部は、後述するチャック部を備えており、このチャック部に対してヘッド保持部１００９が着脱可能に装着されている。被塗布物Ｕに対して塗料を吐出するヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）は、ヘッド保持部１００９に取り付けられている。
【0015】
なお、多関節アームデバイス１１００における各部材の回転方向は一例であり、上記に限るものではない。例えば、各回転方向ａ，ｂ，ｃの回転軸と直交する軸を回転軸とする回転動作が追加されてもよい。
【0016】
清掃ステーション４０００は、塗装ロボット１０００の多関節アームデバイス１１００が届く領域内に設置される。塗装が終了した時、待機時間が一定時間以上の時、あるいは塗装時間が規定の時間を経過した時、ヘッド１００は多関節アームデバイス１１００によって清掃ステーション４０００に移される。清掃ステーション４０００にはヘッド１００を清掃するための清掃機構が設けられており、ヘッド１００に対して所望の清掃処理を実施する。
【0017】
塗装ロボット１０００には、多関節アームデバイス１１００の動作等を制御するロボット制御部９０１が電気的に接続されている。ヘッド１００には、ヘッド１００からの塗料の吐出動作等を制御するヘッド制御部９０２が電気的に接続されている。清掃ステーション４０００には、清掃ステーション４０００に設けられた清掃機構の動作等を制御する清掃ステーション制御部９０４が電気的に接続されている。さらに、ロボット制御部９０１、ヘッド制御部９０２および清掃ステーション制御部９０４には、塗料の吐出同期や各動作の同期制御等、全体動作を司る全体制御部９００が電気的に接続されている。
【0018】
【0019】
各制御部９００，９０１，９０２，９０４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９００ａ，９０１ａ，９０２ａ，９０４ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９００ｂ，９０１ｂ，９０２ｂ，９０４ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９００ｃ，９０１ｃ，９０２ｃ，９０４ｃ、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）ポート９００ｄ，９０１ｄ，９０２ｄ，９０４ｄ、およびバスライン９００ｅ，９０１ｅ，９０２ｅ，９０４ｅを備える。
【0020】
ＣＰＵ９００ａ，９０１ａ，９０２ａ，９０４ａは、ＲＯＭ９００ｂ，９０１ｂ，９０２ｂ，９０４ｂに記憶されたプログラムを実行することにより、順次処理、分岐処理、反復処理等を実行する演算装置である。
【0021】
ＲＯＭ９００ｂ，９０１ｂ，９０２ｂ，９０４ｂは、ＣＰＵ９００ａ，９０１ａ，９０２ａ，９０４ａで実行されるプログラム等が記憶された不揮発性記憶装置である。
【0022】
ＲＡＭ９００ｃ，９０１ｃ，９０２ｃ，９０４ｃは、ＣＰＵ９００ａ，９０１ａ，９０２ａ，９０４ａの動作のワークエリア（作業領域）として機能するメモリである。
【0023】
Ｉ／Ｏポート９００ｄ，９０１ｄ，９０２ｄ，９０４ｄは、塗装システム１００００内に設けられる各種センサの出力信号等の各種信号やデータが入力され、ヘッド１００、塗装ロボット１０００、清掃ステーション４０００への駆動信号等の各種信号を出力するインターフェースである。
【0024】
バスライン９００ｅ，９０１ｅ，９０２ｅ，９０４ｅは、ＣＰＵ９００ａ，９０１ａ，９０２ａ，９０４ａ等の各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等である。
【0025】
例えば、全体制御部９００には、塗装システム１００００を操作する操作部からの設定情報がＩ／Ｏポート９００ｄから入力されてもよく、他の制御部９０１，９０２，９０４への出力データがＩ／Ｏポート９００ｄから出力されてもよい。
【0026】
なお、全体制御部９００、ロボット制御部９０１、ヘッド制御部９０２および清掃ステーション制御部９０４は、それぞれを個別に設ける構成に限らず、これらのうちの１つ以上の制御部が有する機能を、他の制御部に移してもよい。また、４つの制御部が有する機能を１つにまとめた構成としてもよい。
【0027】
塗装ロボット１０００の各アーム１００１，１００２，１００３は、ロボット制御部９０１からの指示に基づいて各関節部１００６，１００７，１００８に内蔵された駆動モータが制御されることで動作する。これにより、ヘッド１００は、被塗布物Ｕに対してＸＹＺ方向への移動が可能となる。
【0028】
【0029】
ヘッド１００は、中空状に形成された筐体１１０と、筐体１１０の一端部に設けられたノズル板１０１を備える。ノズル板１０１は、塗料１０を吐出するノズル孔１０２が形成された板状の部材である。ノズル孔１０２は、直径０．０４～０．１５ｍｍ程度の微小な開口である。
【0030】
筐体１１０は、ノズル孔１０２の近傍の側面に、塗料１０を注入する注入口１１３と、塗料１０を排出する排出口１１５を備える。注入口１１３から注入された塗料１０は、筐体１１０内の液室１１４へ送られる。液室１１４に送り込まれた塗料１０のうち、ノズル孔１０２から吐出されなかった塗料１０は、排出口１１５からヘッド１００の外部へ排出される。液室１１４は、概略としてノズル板１０１と、筐体１１０内に設けた封止部材１３５との間に形成される空間によって形成される。
【0031】
液室１１４内には、弁部材の一例であるニードル１３１が設けられる。ニードル１３１は、ノズル板１０１が設けられている側の先端部に、ノズル孔１０２と対向するように先端部材１３０が接合されている。先端部材１３０は、例えばゴム等の弾性体からなり、先端部材１３０を設けることでノズル孔１０２に対する密着性が上がり、より確実にノズル孔１０２を閉鎖することができる。なお、ニードル１３１の構成は上記に限るものではなく、先端部材１３０を備えずに、ニードル１３１の先端部によって直接ノズル孔１０２を閉鎖する構成としてもよい。
【0032】
封止部材１３５は、例えばＯリングからなり、筐体１１０の内面とニードル１３１の外周面との間の隙間を封止するように、ニードル１３１に嵌め込まれている。これにより封止部材１３５は、液室１１４の塗料１０が圧電素子１３２側へ流入することを防止する。
【0033】
圧電素子１３２は、封止部材１３５を境に液室１１４の隣（図３では上方）に形成された空間内に設けられる。圧電素子１３２はヘッド制御部９０２に電気的に接続されており、圧電素子１３２は、ヘッド制御部９０２からの駆動信号（駆動波形）に応じて、ノズル孔１０２を閉鎖する位置と、ノズル孔１０２を開放する位置との間でニードル１３１を移動させる。
【0034】
ノズル孔１０２を閉鎖する位置では、先端部材１３０がノズル板１０１に当接した状態を成し、ノズル孔１０２を開放する位置では、先端部材１３０がノズル板１０１から離間した状態を成す。なお、先端部材１３０を設けない構成の場合は、ノズル孔１０２を閉鎖する位置では、ニードル１３１がノズル板１０１に当接した状態を成し、ノズル孔１０２を開放する位置では、ニードル１３１がノズル板１０１から離間した状態を成す。
【0035】
圧電素子１３２は、ピエゾ素子（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ）であり、ジルコニアセラミックス等を用いて形成されている。その形状等は吐出される液滴の量などに応じて適宜設定される。
【0036】
ヘッド制御部９０２は、圧電素子１３２に対して電気的に接続されており、圧電素子１３２に駆動信号を印加してニードル１３１の開閉を制御する。
【0037】
【0038】
圧電素子１３２は、ヘッド制御部９０２によって駆動信号が印加された場合、圧電素子１３２に閉鎖電圧が印加された状態では図４（ａ）に示すように、先端部材１３０はノズル板１０１に当接した位置にあり、先端部材１３０はノズル孔１０２を閉鎖する。このため、液室１１４内の塗料１０はノズル孔１０２から吐出されない。
【0039】
圧電素子１３２に開放電圧が印加された状態では図４（ｂ）に示すように、圧電素子１３２は収縮し、圧電素子１３２はニードル１３１を図において上方へ動かす。このニードル１３１の移動により、ニードル１３１に接合された先端部材１３０はノズル板１０１から離間する位置に移動し、先端部材１３０の先端部とノズル孔１０２との間に隙間Ｇが形成される。液室１１４内の塗料１０は、後述する加圧エアによって所定の圧力で加圧供給されているため、隙間Ｇの形成と共に液室１１４内の塗料１０はノズル孔１０２から液滴１０´となって吐出される。
【0040】
このようにして、先端部材１３０は、ヘッド制御部９０２から圧電素子１３２に対して駆動電圧（閉鎖電圧、開放電圧）が印加された場合、ノズル板１０１に当接する位置と離間する位置との間（図４（ｂ）矢印ａ方向）で移動し、先端部材１３０はノズル孔１０２を開閉する。圧電素子１３２は、ニードル１３１を介して高速（２ｋＨｚ程度）でノズル孔１０２の開閉を行っており、塗料１０を一滴ずつ吐出することが可能である。
【0041】
【0042】
ヘッドモジュール７００は、筐体７１０に複数（本例では８個）のヘッド１００を備える。筐体７１０は、筐体７１０内に塗料１０を供給する供給口７１１と、供給口７１１と注入口７１３とをつなぐ供給路７１２と、液室７１４を挟んで注入口７１３の反対側に設けられた排出口７１５を有する。また、筐体７１０は、筐体７１０内の塗料１０を回収する回収口７１７と、回収口７１７と排出口７１５とをつなぐ回収路７１６を有する。複数のヘッド１００の基本的な構成は、図３および図４で説明したものと同様であり、図５では対応する要素について７００番台の符号を用いている。
【0043】
本例では、８個のヘッド１００が、それぞれのノズル孔７０２が一方向（図５では左右方向）に略等間隔で配列されるように設けられている。ヘッド１００のそれぞれは、図中下部のノズル孔７０２から塗料１０を下方に吐出するように上下方向に延在して設けられている。８個のヘッド１００の配列方向の一方側（図５では左側）から他方側（図５では右側）に塗料１０が流れるように、各ヘッド１００の液室７１４は、貫通して設けられている。
【0044】
以上のように図３および図４のヘッド１００および図５のヘッドモジュール７００は、ニードル１３１（７３１）によるノズル孔１０２（７０２）の開閉によって塗料１０を吐出させる弁開閉式ヘッドもしくは弁開閉式ヘッドモジュールとして構成されている。ヘッド１００またはヘッドモジュール７００は、所望の数および所望の配列で塗装ロボット１０００のヘッド保持部１００９に取り付けられる。
【0045】
［塗料供給・排出経路の概略］
次に、図６を用いて塗料の供給・排出経路について説明する。図６は、塗装ロボットと供給・排出経路の関係を示す概略図である。塗装ロボット１０００の構成等、図１～図５で説明した構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
次に、図６を用いて塗料の供給・排出経路について説明する。図６は、塗装ロボットと供給・排出経路の関係を示す概略図である。塗装ロボット１０００の構成等、図１～図５で説明した構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【0046】
塗装ロボット１０００の第三アーム１００３の一方の端部は、第三関節部１００８を介して第二アーム１００２に接続されている。第三アーム１００３のもう一方の端部は、チャック部１０１０を備えており、このチャック部に対してヘッド保持部１００９が着脱可能に装着されている。このヘッド保持部１００９を介してヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）は塗装ロボット１０００に保持されている。
【0047】
塗料１０は、図示のように供給経路１、供給経路２の順に送られてヘッド１００の注入口１１３（またはヘッドモジュール７００の供給口７１１）に供給される。供給経路１と供給経路２との間には、両経路を中継する切替バルブ６２０が設けられている。切替バルブ６２０の詳細は後述するが、概略として切替バルブ６２０は、ヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）に供給する塗料の色を替える場合などの塗料の切り替えに用いられる。
【0048】
また、ヘッド１００の排出口１１５（またはヘッドモジュール７００の回収口７１７）から排出された塗料１０は、図示のように排出経路１、排出経路２の順に送られて排出装置６４３に排出される。排出経路１と排出経路２との間には、両経路を中継する排出バルブ６４２が設けられている。排出バルブ６４２は、排出経路の開閉を可能とするバルブであり、例えば、ヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）に供給する塗料の色を変更する場合に排出バルブ６４２が開き、切替前の塗料等を排出経路２を経て排出装置６４３へ送り出す。
【0049】
［塗料供給・排出経路の構成］
図７および図８を用いて塗料の供給・排出経路についてさらに詳しく説明する。図７は、塗装システム全体の供給・排出経路の一例を示す説明図、図８は、切替バルブの構成を示す説明図である。
図７および図８を用いて塗料の供給・排出経路についてさらに詳しく説明する。図７は、塗装システム全体の供給・排出経路の一例を示す説明図、図８は、切替バルブの構成を示す説明図である。
【0050】
＜供給経路１の構成＞
図７において、塗料Ａタンク６０６は塗料Ａを収容し、洗浄液タンク６０７は洗浄液を収容し、塗料Ｂタンク６０８は、塗料Ａと種類（例えば色）の異なる塗料Ｂを収容する。ここで、塗料Ａタンク６０６および塗料Ｂタンク６０８は、塗料収容部の一例である。これら各タンク６０６，６０７，６０８と、切替バルブ６２０とをつなぐ経路を「供給経路１」と定義することとする。供給経路１は、塗料Ａ供給経路、塗料Ａ循環経路、洗浄液供給経路、塗料Ｂ供給経路および塗料Ｂ循環経路から構成される。
図７において、塗料Ａタンク６０６は塗料Ａを収容し、洗浄液タンク６０７は洗浄液を収容し、塗料Ｂタンク６０８は、塗料Ａと種類（例えば色）の異なる塗料Ｂを収容する。ここで、塗料Ａタンク６０６および塗料Ｂタンク６０８は、塗料収容部の一例である。これら各タンク６０６，６０７，６０８と、切替バルブ６２０とをつなぐ経路を「供給経路１」と定義することとする。供給経路１は、塗料Ａ供給経路、塗料Ａ循環経路、洗浄液供給経路、塗料Ｂ供給経路および塗料Ｂ循環経路から構成される。
【0051】
塗料Ａタンク６０６には塗装工場内を循環している工場循環塗料Ａ（６０１）が供給され、塗料Ｂタンク６０８には塗装工場内を循環している工場循環塗料Ｂ（６０２）が供給されている。塗料Ａタンク６０６、洗浄液タンク６０７および塗料Ｂタンク６０８には、それぞれ加圧エア供給経路を介してレギュレータ６０３，６０４，６０５が接続されている。これにより、各タンク６０６，６０７，６０８の内部は、各レギュレータ６０３，６０４，６０５から供給される加圧エアによって加圧され、各タンク６０６，６０７，６０８から塗料または洗浄液を押し出すことが可能になっている。レギュレータ６０３，６０４，６０５はエア供給部の一例である。
【0052】
塗料Ａタンク６０６は、塗料Ａ供給経路を介して切替バルブ６２０に接続されている。また、塗料Ａタンク６０６は、塗料Ａ循環経路を介して切替バルブ６２０に接続されている。塗料Ａ供給経路は、レギュレータ６０３からの加圧エアによって塗料Ａタンク６０６から押し出された塗料Ａを切替バルブ６２０に供給する。塗料Ａ循環経路は、切替バルブ６２０から塗料Ａが下流側（供給経路２）に送り出されなかった場合に、塗料Ａを塗料Ａタンク６０６に戻す。このように切替バルブ６２０から塗料Ａが送り出されない間は、切替バルブ６２０の上流で塗料Ａを循環させ、塗料中の固形成分を沈降させないようにしている。
【0053】
塗料Ａタンク６０６と切替バルブ６２０との間で塗料Ａを循環させているときは、塗料Ａタンク６０６に加える圧力は０．１ＭＰａ程度に設定されており、塗料Ａ循環経路に設置したポンプ６０９の力で塗料Ａを塗料Ａタンク６０６に戻すことが可能となっている。また、塗料Ａ循環経路にはフィルタ６１０を設置し、塗料Ａタンク６０６への異物の進入を防止している。
【0054】
洗浄液タンク６０７は、洗浄液供給経路を介して切替バルブ６２０に接続されている。洗浄液供給経路は、レギュレータ６０４からの加圧エアによって洗浄液タンク６０７から押し出された洗浄液を切替バルブ６２０に供給する。
【0055】
塗料Ｂタンク６０８は、塗料Ｂ供給経路を介して切替バルブ６２０に接続されている。また、塗料Ｂタンク６０８は、塗料Ｂ循環経路を介して切替バルブ６２０に接続されている。塗料Ｂ供給経路は、レギュレータ６０５からの加圧エアによって塗料Ｂタンク６０８から押し出された塗料Ｂを切替バルブ６２０に供給する。塗料Ｂ循環経路は、切替バルブ６２０から塗料Ｂが下流側（供給経路２）に送り出されなかった場合に、塗料Ｂを塗料Ｂタンク６０８に戻す。このように切替バルブ６２０から塗料Ｂが送り出されない間は、切替バルブ６２０の上流で塗料Ｂを循環させ、塗料中の固形成分を沈降させないようにしている。
【0056】
塗料Ｂタンク６０８と切替バルブ６２０との間で塗料Ｂを循環させているときは、塗料Ｂタンク６０８に加える圧力は０．１ＭＰａ程度に設定されており、塗料Ｂ循環経路に設置したポンプ６１１の力で塗料Ｂを塗料Ｂタンク６０８に戻すことが可能となっている。また、塗料Ｂ循環経路にはフィルタ６１２を設置し、塗料Ｂタンク６０８への異物の進入を防止している。
【0057】
切替バルブ６２０には、さらに切替バルブ制御エア供給経路を介してレギュレータ６１３が接続され、洗浄エア供給経路を介してレギュレータ６１４が接続されている。レギュレータ６１３，６１４はエア供給部の一例である。
【0058】
＜供給経路２の構成＞
切替バルブ６２０は、供給マニホールド６３０に接続されている。ここで、切替バルブ６２０と、供給マニホールド６３０とをつなぐ経路を「供給経路２」と定義することとする。
切替バルブ６２０は、供給マニホールド６３０に接続されている。ここで、切替バルブ６２０と、供給マニホールド６３０とをつなぐ経路を「供給経路２」と定義することとする。
【0059】
供給マニホールド６３０は、切替バルブ６２０から供給経路２へ送り出された塗料Ａ、塗料Ｂまたは洗浄剤を分岐させ、例えば、各ヘッドモジュール７００の供給口７１１に塗料Ａ、塗料Ｂまたは洗浄剤を供給する。なお、供給経路２は、供給マニホールド６３０を必須としない場合もある。例えば、ヘッド保持部１００９に保持されるヘッドモジュール７００が１つであり、切替バルブ６２０から供給経路２へ送り出された塗料Ａ、塗料Ｂまたは洗浄剤を分岐する必要がない場合は、供給マニホールド６３０を設けない構成としてもよい。その場合、供給経路２は、切替バルブ６２０と、ヘッドモジュール７００とをつなぐ経路となる。
【0060】
＜排出経路１の構成＞
各ヘッドモジュール７００の回収口７１７は、排出マニホールド６４０に接続されている。排出マニホールド６４０は、各ヘッドモジュール７００においてノズル孔７０２から吐出されなかった塗料Ａ、塗料Ｂまたは洗浄剤を回収してひとまとめにする。また、排出マニホールド６４０は、排出バルブ６４２に接続されている。ここで、排出マニホールド６４０と、排出バルブ６４２とをつなぐ経路を「排出経路１」と定義することとする。
各ヘッドモジュール７００の回収口７１７は、排出マニホールド６４０に接続されている。排出マニホールド６４０は、各ヘッドモジュール７００においてノズル孔７０２から吐出されなかった塗料Ａ、塗料Ｂまたは洗浄剤を回収してひとまとめにする。また、排出マニホールド６４０は、排出バルブ６４２に接続されている。ここで、排出マニホールド６４０と、排出バルブ６４２とをつなぐ経路を「排出経路１」と定義することとする。
【0061】
なお、排出経路１は、排出マニホールド６４０を必須としない場合もある。例えば、ヘッド保持部１００９に保持されるヘッドモジュール７００が１つであり、ヘッドモジュール７００から排出経路１へ送り出された塗料Ａ、塗料Ｂまたは洗浄剤をまとめる必要がない場合は、排出マニホールド６４０を設けない構成としてもよい。その場合、排出経路１は、ヘッドモジュール７００と、排出バルブ６４２とをつなぐ経路となる。
【0062】
＜排出経路２の構成＞
排出バルブ６４２は、排出装置６４３に接続されている。ここで、排出バルブ６４２と、排出装置６４３とをつなぐ経路を「排出経路２」と定義することとする。排出装置６４３は、排出バルブ６４２から排出経路２へ送り出された塗料Ａ、塗料Ｂまたは洗浄剤を回収し、廃液として処理する。排出バルブ６４２には、さらに排出バルブ開閉制御エア供給経路を介してレギュレータ６４１が接続されている。レギュレータ６４１はエア供給部の一例である。
排出バルブ６４２は、排出装置６４３に接続されている。ここで、排出バルブ６４２と、排出装置６４３とをつなぐ経路を「排出経路２」と定義することとする。排出装置６４３は、排出バルブ６４２から排出経路２へ送り出された塗料Ａ、塗料Ｂまたは洗浄剤を回収し、廃液として処理する。排出バルブ６４２には、さらに排出バルブ開閉制御エア供給経路を介してレギュレータ６４１が接続されている。レギュレータ６４１はエア供給部の一例である。
【0063】
＜切替バルブの構成＞
次に、切替バルブ６２０の構成を少し詳しく説明することとする。切替バルブ６２０は、図８に示されるように、例えば４つのポート６２１，６２２，６２３，６２４を備える。
次に、切替バルブ６２０の構成を少し詳しく説明することとする。切替バルブ６２０は、図８に示されるように、例えば４つのポート６２１，６２２，６２３，６２４を備える。
【0064】
第一ポート６２１には、図７に示された経路のうち塗料Ａ供給経路、塗料Ａ循環経路および切替バルブ制御エア供給経路が割り当てられている。切替バルブ制御エア供給経路から供給されるエアは、塗料Ａを供給経路２へ送り出すための塗料Ａ制御エアとして第一ポート６２１に供給される。
【0065】
第二ポート６２２には、図７に示された経路のうち洗浄液供給経路および切替バルブ制御エア供給経路が割り当てられている。切替バルブ制御エア供給経路から供給されるエアは、洗浄液を供給経路２へ送り出すための洗浄液制御エアとして第二ポート６２２に供給される。
【0066】
第三ポート６２３には、図７に示された経路のうち洗浄エア供給経路および切替バルブ制御エア供給経路が割り当てられている。切替バルブ制御エア供給経路から供給されるエアは、洗浄エアを供給経路２へ送り出すための洗浄エア制御エアとして第三ポート６２３に供給される。
【0067】
第四ポート６２４には、図７に示された経路のうち塗料Ｂ供給経路、塗料Ｂ循環経路および切替バルブ制御エア供給経路が割り当てられている。切替バルブ制御エア供給経路から供給されるエアは、塗料Ｂを供給経路２へ送り出すための塗料Ｂ制御エアとして第四ポート６２４に供給される。
【0068】
上記構成において、レギュレータ６１３からの切替バルブ制御エアは、全体制御部９００等からの指示に応じてポート６２１～６２４のうちいずれかのポートに供給される。切替バルブ制御エアが供給されたポートは、オン状態となり、当該ポートに割り当てられた流体（塗料Ａ、塗料Ｂ、洗浄液または洗浄エア）を供給経路２へ送り出す。これによって、切替バルブ６２０から供給経路２へ送り出される流体が切り替えられる構成となっている。
【0069】
［実施形態の動作］
以下、実施形態の動作の一例について説明する。
以下、実施形態の動作の一例について説明する。
【0070】
＜塗料の充填動作＞
塗料Ａを用いて塗装を行う場合は、塗料Ａをヘッドモジュール７００に充填する必要がある。ヘッドモジュール７００への塗料Ａの充填は、切替バルブ６２０に供給されている塗料Ａ制御エアをオン状態にし、塗料Ａを供給経路２へ送り出すことにより行われる。塗料Ａをヘッドモジュール７００に充填するときの塗料Ａタンク６０６に加える圧力は、０．４ＭＰａ程度に設定される。また、このとき排出経路上に設置した排出バルブ６４２は開放状態にする。
塗料Ａを用いて塗装を行う場合は、塗料Ａをヘッドモジュール７００に充填する必要がある。ヘッドモジュール７００への塗料Ａの充填は、切替バルブ６２０に供給されている塗料Ａ制御エアをオン状態にし、塗料Ａを供給経路２へ送り出すことにより行われる。塗料Ａをヘッドモジュール７００に充填するときの塗料Ａタンク６０６に加える圧力は、０．４ＭＰａ程度に設定される。また、このとき排出経路上に設置した排出バルブ６４２は開放状態にする。
【0071】
切替バルブ６２０から供給経路２へ送られた塗料Ａは、供給マニホールド６３０で分岐され、ヘッドモジュール７００に供給される。塗料Ａがさらに供給されると、塗料Ａはヘッドモジュール７００から排出マニホールド６４０、排出経路１を経て排出バルブ６４２まで達する。
【0072】
排出バルブ６４２は、排出経路１および排出経路２間の開閉のみを行うバルブである。また、排出経路１および排出経路２は、供給経路２へ戻る経路（塗料Ａを供給経路２へ戻す経路）は持たない。そして、塗料Ａが排出経路１まで充填された時点で、排出バルブ６４２を閉鎖する。これにより、ヘッドモジュール７００内に、加圧された状態の塗料Ａが充填される。また、排出バルブ６４２を閉鎖することで、塗料Ａが排出経路２および排出装置６４３に送り出されなくなるので、塗料Ａを無駄にすることがない。
【0073】
なお、排出バルブ６４２の開閉は、レギュレータ６４１から供給される排出バルブ開閉制御エアのオン・オフによって行われる。ヘッドモジュール７００に充填された塗料Ａは、ヘッド制御部９０２からの指示に応じてニードル７３１を駆動させることによって、ノズル孔７０２から吐出される。このように、切替バルブ６２０に対し流体供給方向下流側に、流体を循環させる循環経路を形成しない構成とすることで、塗料の充填時間を短縮することが可能となる。
【0074】
＜塗料の切替動作＞
塗料Ａを吐出している状態から塗料Ｂに塗料を切り替えるためには供給経路の洗浄（以下、内部洗浄ともいう）が必要になる。以下、内部洗浄動作について、図７、図８に加え、図９を用いて説明する。図９は、内部洗浄動作の一例を示すタイミングチャートである。なお、図９は、各信号のオン・オフの順番に主眼を置いており、個々のパルス幅（オン時間、オフ時間）は適宜変更されてよい。
塗料Ａを吐出している状態から塗料Ｂに塗料を切り替えるためには供給経路の洗浄（以下、内部洗浄ともいう）が必要になる。以下、内部洗浄動作について、図７、図８に加え、図９を用いて説明する。図９は、内部洗浄動作の一例を示すタイミングチャートである。なお、図９は、各信号のオン・オフの順番に主眼を置いており、個々のパルス幅（オン時間、オフ時間）は適宜変更されてよい。
【0075】
塗料Ａによる塗装が終了し、塗料の切り替え（例えば、色替え）が必要となった場合は、切替バルブ６２０の塗料Ａ制御エアがオフ状態となり、塗料Ａの供給は停止される。
【0076】
次に、排出バルブ６４２が開かれるとともに、切替バルブ６２０の洗浄エア制御エアがオン状態となり、供給経路２へ洗浄エアが供給される。排出バルブ６４２は、洗浄エアの供給開始よりも先に開いておき、エアの逃げ場を確保しておく。これにより、逃げ場のない洗浄エアによってノズル板７０１が剥がされてしまうような不具合を未然に防ぐことが可能になる。このとき、ヘッドモジュール７００のニードル７３１を閉じておく（ノズル孔７０２を閉じておく）ことで、供給経路２、ヘッドモジュール７００および排出経路１に残っている塗料Ａは洗浄エアで押し出され、排出経路２を通って排出装置６４３へと流される。洗浄エアの供給時間は、塗料Ａを排出経路２へ押し出すために、最初のエア供給時間は長く設定することが好ましい。以降、供給経路２、ヘッドモジュール７００および排出経路１に残っている塗料を、残塗料ともいう。
【0077】
次に、残塗料Ａの大部分が排出装置６４３へ押し出されたならば、洗浄エア制御エアをオフ状態にし、洗浄エアの供給を停止する。
【0078】
洗浄エアによって残塗料Ａを押し出しても経路内には塗料Ａがある程度残った状態になっているため、次に、供給経路２へ洗浄液を供給する。洗浄液は、洗浄液タンク６０７で加圧され、切替バルブ６２０まで供給された状態になっており、洗浄液制御エアをオン状態にすることで、供給経路２に向けて洗浄液を供給することが可能となる。洗浄液の作用によって、洗浄エアだけでは落としきれなかった残塗料Ａを除去することが可能となる。本実施形態において洗浄液制御エアのオン時間は１秒未満に設定しており、供給経路への洗浄液の供給量は、洗浄液が供給経路を満杯にしない量にしている。
【0079】
洗浄液の供給後は、再び洗浄エアを供給し、少量の洗浄液を洗浄エアの力で排出経路まで押し出しながら経路内を洗浄する。このときも、ニードル７３１は閉じた状態で、かつ排出バルブ６４２は開いた状態のままである。
【0080】
洗浄エアと洗浄液の作用により切替バルブ６２０より下流側の経路内の洗浄が完了すると排出バルブ６４２は一度閉じられる。次に切替バルブ６２０から塗料Ｂを充填するときに再び排出バルブ６４２を開放状態とし、塗料Ａの充填動作と同様に、塗料Ｂが排出経路１まで充填されて、吐出可能状態となる。塗料Ｂが排出経路１まで充填された時点で、排出バルブ６４２を閉鎖する。
【0081】
このように、塗料Ａから塗料Ｂへの切り替えは、ヘッドモジュール７００やヘッド保持部１００９を交換することなく行うことができる。さらに、ヘッドモジュール７００は塗料を吐出するノズル孔７０２に加え、ノズル孔７０２から吐出されなかった塗料を排出する回収路７１６を備える。ヘッドモジュール７００が回収路７１６を備えない場合は、排出したい塗料もノズル孔７０２から排出しなければならなくなる。その場合は、排出したい塗料を塗装エリアに飛散させないようにするために、ヘッドモジュールを専用の清掃ステーションに接続してから排出動作を行わせる必要があった。
【0082】
これに対し実施形態はヘッドモジュール７００が回収路７１６を備えるため、塗装が終了したならば、その直後から排出バルブ６４２を開いて排出動作を開始することができる。従って塗料の切り替えにかかる時間を大幅に短縮することができる。
【0083】
上述のように、本実施形態は、塗料を吐出するノズル孔１０２（または７０２）を有し、塗料が供給される供給経路１，２と、ノズル孔１０２から吐出されなかった塗料を排出する排出経路１，２とに接続されるヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）と、ヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）を移動させる多関節アームデバイス１１００を有する塗装ロボット１０００と、種類の異なる塗料を収容した複数の塗料タンク６０６，６０８に接続され、供給経路２に供給する塗料を切り替える切替バルブ６２０と、排出経路１，２の開閉を行う排出バルブ６４２と、排出バルブ６４２の開閉を制御する制御部９００と、を備える塗装システム１００００であって、供給経路２に供給する塗料を切り替える場合、制御部９００は、切替前の塗料（例えば塗料Ａ）による塗装作業の終了後、ヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）を多関節アームデバイス１１００に装着した状態のまま排出バルブ６４２を開く。
【0084】
これにより、塗装終了直後から排出バルブ６４２を開いて排出動作（内部洗浄）を開始することができるので、塗料の切り替えに要する時間を短縮できる。
【0085】
また、塗料吐出後のノズル面（ノズル板７０１の表面）には塗料が付着しているため、内部洗浄に加えてノズル面の洗浄を行うことが望ましい。ノズル面はヘッドモジュール７００において外側に露出する面であるため、ノズル面の洗浄は、清掃ステーション４０００で実施される。従って、ヘッドモジュール７００を清掃ステーション４０００に塗装ロボット１０００で移動させる必要がある。この場合、排出バルブ６４２は開いたままの状態で、塗装ロボット１０００の多関節アームデバイス１１００を動作させ、ヘッドモジュール７００を清掃ステーション４０００に位置させる。
【0086】
この場合にも、ヘッドモジュール７００が回収路７１６を有するため、ヘッドモジュール７００が清掃ステーション４０００に到達するまで内部洗浄の開始を待つ必要はなく、塗装ロボット１０００による移動中も内部洗浄を行うことができる。
【0087】
上述のように、本実施形態は、さらに、ヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）のノズル面を清掃する清掃ステーション４０００を備え、制御部９００は、排出バルブ６４２を開いた状態で、ヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）が清掃ステーション４０００に位置するように多関節アームデバイス１１００を制御する。
【0088】
これにより、ノズル面の洗浄を含めた塗料切替全体の時間を短縮することができる。
【0089】
また、内部洗浄においては、供給経路２に対して洗浄液を供給する前に、まず洗浄エアが供給される。第一番目に洗浄エアを供給することで、残塗料Ａを洗浄エアで押し出し、残塗料Ａの大部分を排出することが可能となるため、残塗料Ａを洗い流すための洗浄液の使用量を少なくすることができる。
【0090】
上述のように、本実施形態において、ヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）は、ノズル孔１０２（または７０２）を開閉するニードル１３１（または７３１）を有し、切替バルブ６２０は、複数の塗料タンク６０６，６０８と、洗浄液を収容した洗浄液タンク６０７と、洗浄エアを供給するレギュレータ６１４とに接続されており、供給経路２に供給する塗料を切り替える場合、制御部９００は、切替前の塗料（例えば塗料Ａ）による塗装作業の終了後、排出バルブ６４２を開いた状態で、かつニードル１３１（または７３１）がノズル孔１０２（または７０２）を閉じた状態にするとともに、切替バルブ６２０から供給経路２に対して第一番目に洗浄エアを供給する。
【0091】
また、洗浄エアの供給終了後、ニードル１３１（または７３１）がノズル孔１０２（または７０２）を閉じた状態のまま、切替バルブ６２０から供給経路２に対して洗浄液を供給し、洗浄液の供給終了後、再び洗浄エアを供給する。
【0092】
これにより、洗浄液の使用量を削減することができる。
【0093】
また、内部洗浄においては、洗浄エアと洗浄液の供給を繰り返して行う構成としてもよい。
【0094】
例えば、洗浄液を供給する動作、および洗浄エアを再び供給する動作を１サイクルとし、このサイクルを繰り返して行う。
【0095】
これにより、洗浄エアによって残塗料を押し出す機会（残塗料に対して洗浄液が触れる回数）が増え、洗浄液の少ない使用量で洗浄効率を上げることができる。
【0096】
また、内部洗浄を実施中は、ニードル７３１を閉じているものの、ニードル７３１の先端とノズル板７０１との間に極少量の塗料が残ってしまう。そこで、内部洗浄時の洗浄エアと洗浄液の繰り返しサイクルのうち最終サイクルでは、ニードル７３１を少なくとも１回（好ましくは連続で複数回）開閉させて、洗浄液をノズル孔７０２から吐出させる動作を実施する。この動作によって、ニードル７３１の先端とノズル板７０１との間に残った塗料を洗い流すことが可能となる。
【0097】
この場合のノズル孔７０２からの洗浄液の吐出は、ヘッドモジュール７００が清掃ステーション４０００に接続された状態で、ニードル７３１を駆動させて実施される。従って、被塗布物Ｕや塗装エリアに洗浄液は飛散せず、ノズル孔７０２から吐出された塗料および洗浄液は清掃ステーション４０００で回収される。
【0098】
上述のようにヘッドモジュール７００は、内部洗浄を行いながら清掃ステーション４０００に移動し、ノズル孔７０２から洗浄液を吐出する段階では、ヘッドモジュール７００は既に清掃ステーション４０００に到達しているため、生産性を悪化させることもない。
【0099】
また、繰り返しサイクルの最終サイクル時点において、供給経路内は既に洗浄された状態であり、残塗料はニードル７３１の先端とノズル板７０１との間に残った極少量の塗料のみとなる。この状態でニードル７３１を駆動させることで、内部洗浄時にノズル孔７０２から吐出される塗料を最小限に抑えることができ、清掃ステーション４０００内の塗料による汚れを最小限に抑えることができる。
【0100】
上述のように、本実施形態は、上記サイクルの繰り返しのうちの最終サイクルにおいては、ヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）が清掃ステーション４０００に位置した状態にするとともに、ニードル１３１（または７３１）を少なくとも１回以上開閉動作させる。
【0101】
これにより、清掃ステーション内の汚れを最小限にできる。
【0102】
また、洗浄エアと洗浄液の繰り返しサイクルのうちの最終サイクルにおいて、ニードル７３１が開閉動作を行なっている間も、排出バルブ６４２は開いた状態にしている。洗浄液制御エアのオン時間は１秒未満に設定しており、供給経路への洗浄液の供給量は、洗浄液が供給経路を満杯にしない量にして、洗浄エアの送り圧によって供給経路全体に洗浄液を押し流している。また、洗浄液制御エアのオン時間は１秒に満たず、ニードル７３１が開閉動作を行なっている間の大部分は、切替バルブ６２０から洗浄エアが供給されている状態になる。
【0103】
このとき、排出バルブ６４２を閉じた状態でもノズル孔７０２から洗浄液を吐出することは可能だが、ノズル孔７０２は０．０４～０．１５ｍｍ程度の微小な開口のため、圧力損失が大きく洗浄エアが流れにくく、供給経路に残った洗浄液の流れは悪くなる。排出バルブ６４２を開くことで大気開放状態になるため、洗浄液が供給経路を流れやすくなり、ヘッドモジュール７００内への洗浄液供給量も多くなりノズル孔７０２の洗浄性がよくなる。
【0104】
上述のように、本実施形態は、最終サイクルにおいてニードル１３１（または７３１）を開閉動作させている間、排出バルブ６４２は開いている。
【0105】
これにより、経路内の圧を抜いておくことで経路内の洗浄液の流れをよくすることができる。
【0106】
また、洗浄エアと洗浄液の繰り返しサイクルが終了した後は、ニードル７３１を閉じ、切替バルブ６２０から洗浄エアを供給する。最後に洗浄エアを供給することにより、供給経路に残った洗浄液が排出装置６４３へ確実に押し出され、内部洗浄終了後に、切替後の塗料（例えば塗料Ｂ）を充填した際に、残存する洗浄液によって塗料が薄められてしまうことを防ぐことができる。なお、最後の洗浄エアの供給時間は、残存する洗浄液を確実に排出するために、最初のエア供給時間と同様、長く設定することが好ましい。また、排出バルブ６４２は、洗浄エアの供給が停止された後に閉じられる。これにより、逃げ場のない洗浄エアによってノズル板７０１が剥がされてしまうような不具合を未然に防ぐことが可能になる。
【0107】
上述のように、本実施形態は、最終サイクルを実施後、ニードル１３１（または７３１）を閉じ、切替バルブ６２０から供給経路２に対して洗浄エアを供給する。
【0108】
これにより、次の塗料の充填時に経路内に洗浄液がない状態にし、塗料が薄まることを防止できる。
【0109】
さらに、内部洗浄後にはノズル面を清掃することが望ましい。ノズル面の清掃手段としては、例えば払拭方式の清掃装置が挙げられる。清掃装置によってノズル面を清掃している間は、ニードル７３１を閉じた状態にして経路内に洗浄エアを供給してもよい。この場合は、ノズル面の清掃と、経路内の洗浄液を押し出す洗浄エアの供給とを同時並行で進めることが可能となり、ノズル面の清掃および内部洗浄の全体で必要となる時間を短縮することができる。
【0110】
上述のように、本実施形態は、洗浄エアを供給している間、清掃ステーション４０００においてヘッド１００（またはヘッドモジュール７００）のノズル面を清掃する。
【0111】
これにより、ノズル面の清掃および内部洗浄の全体で必要となる時間を短縮することができる。
【0112】
［ヘッドの別の構成例］
図１０を用いてヘッドの別の構成について説明する。図１０は、ヘッドの別の例を示す概略断面図であり、ヘッド最小単位（１ノズル）の構成が図示されている。図１０（ａ）はノズル孔を閉じた状態を示す断面図、図１０（ｂ）はノズル孔を開いた状態を示す断面図である。
図１０を用いてヘッドの別の構成について説明する。図１０は、ヘッドの別の例を示す概略断面図であり、ヘッド最小単位（１ノズル）の構成が図示されている。図１０（ａ）はノズル孔を閉じた状態を示す断面図、図１０（ｂ）はノズル孔を開いた状態を示す断面図である。
【0113】
本構成例は、ニードル１３１と圧電素子１３２との間に逆バネ機構１３４を備える点が図３および図４に示したヘッドの構成と異なる。従って、ここでは逆バネ機構１３４の構成および動作を中心に説明し、図３および図４のヘッドと同等の構成および機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。なお、本構成例では、圧電素子１３２として、開放電圧ＶＬを印加するとノズル板１０１側へ伸長する伸縮特性を有する圧電素子を用いることとする。
【0114】
逆バネ機構１３４は、適宜に変形可能なゴムや軟質樹脂等または薄い金属板等を成形加工することによって形成された弾性部材である。逆バネ機構１３４は、変形部１３４ａ、固定部１３４ｂ、ガイド部１３４ｃおよび屈曲辺１３４ｄを備える。
【0115】
変形部１３４ａは、ニードル１３１の基端側の面（図１０（ａ）ではニードル１３１の上側端面）に当接するようにして形成された断面略台形状を有する。固定部１３４ｂは、変形部１３４ａと筐体１１０の内壁面に固定される。ガイド部１３４ｃは、固定部１３４ｂと圧電素子１３２とを連結する。屈曲辺１３４ｄは、台形状の変形部１３４ａの長辺（台形の下底に相当）と固定部１３４ｂとを連結する。
【0116】
上記のような構造を備えた逆バネ機構１３４は、圧電素子１３２に所定の開放電圧ＶＬが印加されて圧電素子１３２が伸長すると、圧電素子１３２の伸長により、ガイド部１３４ｃがノズル孔１０２側（図１０（ｂ）の矢印ａ方向）に押される。この押される力に伴い、変形部１３４ａをノズル孔１０２から遠ざかる方向（図１０（ｂ）の矢印ｂ方向）に引き込む。すなわち、逆バネ機構１３４を備えたヘッドの場合は、駆動電圧の印加極性に対するニードル１３１（または先端部材１３０）の開閉動作の方向が、逆バネ機構１３４を備えないヘッドと逆になり、逆バネ機構１３４は、圧電素子１３２の伸びる力を、ニードル１３１を引き込む力に変換した上で、ニードル１３１へ伝達する。
【0117】
本構成例に係るヘッド１００は、圧電素子１３２へ電圧印加することにより、圧電素子１３２が伸び、それに伴い先端部材１３０がノズル孔１０２を開放し、ノズル孔１０２から液滴１０´を吐出する。
【0118】
そして、上述の塗装システム１００００に本構成例のヘッド１００を用いた場合にも、図３および図４のヘッドと同等の作用効果を奏することができる。また、逆バネ機構１３４を備えたヘッド１００は、逆バネ機構を備えないヘッドに比べて圧電素子１３２の少ない変位で大きな変位を得ることができる。
【0119】
以上説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
【0120】
[第１態様]
第１態様は、塗料を吐出するノズル孔を有し、前記塗料が供給される供給経路（例えば供給経路１，２）と、前記ノズル孔から吐出されなかった前記塗料を排出する排出経路（例えば排出経路１，２）とに接続されるヘッド（例えばヘッド１００、ヘッドモジュール７００）と、前記ヘッドを移動させる移動機構（例えば多関節アームデバイス１１００）を有するロボット（例えば塗装ロボット１０００）と、種類の異なる塗料を収容した複数の塗料収容部（例えば塗料Ａタンク６０６、塗料Ｂタンク６０８）に接続され、前記供給経路に供給する塗料を切り替える切替バルブ（例えば切替バルブ６２０）と、前記排出経路の開閉を行う排出バルブ（例えば排出バルブ６４２）と、前記排出バルブの開閉を制御する制御部（例えば全体制御部９００）と、を備える塗装システム（例えば塗装システム１００００）であって、前記供給経路に供給する塗料を切り替える場合、前記制御部は、切替前の塗料（例えば塗料Ａ）による塗装作業の終了後、前記ヘッドを前記移動機構に装着した状態のまま前記排出バルブを開くことを特徴とするものである。
第１態様は、塗料を吐出するノズル孔を有し、前記塗料が供給される供給経路（例えば供給経路１，２）と、前記ノズル孔から吐出されなかった前記塗料を排出する排出経路（例えば排出経路１，２）とに接続されるヘッド（例えばヘッド１００、ヘッドモジュール７００）と、前記ヘッドを移動させる移動機構（例えば多関節アームデバイス１１００）を有するロボット（例えば塗装ロボット１０００）と、種類の異なる塗料を収容した複数の塗料収容部（例えば塗料Ａタンク６０６、塗料Ｂタンク６０８）に接続され、前記供給経路に供給する塗料を切り替える切替バルブ（例えば切替バルブ６２０）と、前記排出経路の開閉を行う排出バルブ（例えば排出バルブ６４２）と、前記排出バルブの開閉を制御する制御部（例えば全体制御部９００）と、を備える塗装システム（例えば塗装システム１００００）であって、前記供給経路に供給する塗料を切り替える場合、前記制御部は、切替前の塗料（例えば塗料Ａ）による塗装作業の終了後、前記ヘッドを前記移動機構に装着した状態のまま前記排出バルブを開くことを特徴とするものである。
【0121】
[第２態様]
第２態様は、第１態様において、前記塗装システムは、さらに、前記ヘッドのノズル面を清掃する清掃ステーション（例えば清掃ステーション４０００）を備え、前記制御部は、前記排出バルブを開いた状態で、前記ヘッドが前記清掃ステーションに位置するように前記移動機構を制御することを特徴とするものである。
第２態様は、第１態様において、前記塗装システムは、さらに、前記ヘッドのノズル面を清掃する清掃ステーション（例えば清掃ステーション４０００）を備え、前記制御部は、前記排出バルブを開いた状態で、前記ヘッドが前記清掃ステーションに位置するように前記移動機構を制御することを特徴とするものである。
【0122】
[第３態様]
第３態様は、第１態様または第２態様において、前記ヘッドは、前記ノズル孔を開閉する弁部材（例えばニードル１３１，７３１）を有し、前記切替バルブは、前記複数の塗料収容部と、洗浄液を収容した洗浄液収容部（例えば洗浄液タンク６０７）と、洗浄エアを供給するエア供給部（例えばレギュレータ６１４）とに接続されており、前記供給経路に供給する塗料を切り替える場合、前記制御部は、切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記排出バルブを開いた状態で、かつ前記弁部材が前記ノズル孔を閉じた状態にするとともに、前記切替バルブから前記供給経路に対して第一番目に前記洗浄エアを供給することを特徴とするものである。
第３態様は、第１態様または第２態様において、前記ヘッドは、前記ノズル孔を開閉する弁部材（例えばニードル１３１，７３１）を有し、前記切替バルブは、前記複数の塗料収容部と、洗浄液を収容した洗浄液収容部（例えば洗浄液タンク６０７）と、洗浄エアを供給するエア供給部（例えばレギュレータ６１４）とに接続されており、前記供給経路に供給する塗料を切り替える場合、前記制御部は、切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記排出バルブを開いた状態で、かつ前記弁部材が前記ノズル孔を閉じた状態にするとともに、前記切替バルブから前記供給経路に対して第一番目に前記洗浄エアを供給することを特徴とするものである。
【0123】
[第４態様]
第４態様は、第３態様において、前記洗浄エアの供給終了後、前記弁部材が前記ノズル孔を閉じた状態のまま、前記切替バルブから前記供給経路に対して前記洗浄液を供給し、前記洗浄液の供給終了後、再び前記洗浄エアを供給することを特徴とするものである。
第４態様は、第３態様において、前記洗浄エアの供給終了後、前記弁部材が前記ノズル孔を閉じた状態のまま、前記切替バルブから前記供給経路に対して前記洗浄液を供給し、前記洗浄液の供給終了後、再び前記洗浄エアを供給することを特徴とするものである。
【0124】
[第５態様]
第５態様は、第４態様において、前記洗浄液を供給する動作、および前記洗浄エアを再び供給する動作を１サイクルとし、このサイクルを繰り返して行うことを特徴とするものである。
第５態様は、第４態様において、前記洗浄液を供給する動作、および前記洗浄エアを再び供給する動作を１サイクルとし、このサイクルを繰り返して行うことを特徴とするものである。
【0125】
[第６態様]
第６態様は、第５態様において、前記サイクルの繰り返しのうちの最終サイクルにおいては、前記ヘッドが前記清掃ステーションに位置した状態にするとともに、前記弁部材を少なくとも１回以上開閉動作させることを特徴とするものである。
第６態様は、第５態様において、前記サイクルの繰り返しのうちの最終サイクルにおいては、前記ヘッドが前記清掃ステーションに位置した状態にするとともに、前記弁部材を少なくとも１回以上開閉動作させることを特徴とするものである。
【0126】
[第７態様]
第７態様は、第６態様において、前記弁部材を開閉動作させている間、前記排出バルブは開いていることを特徴とするものである。
第７態様は、第６態様において、前記弁部材を開閉動作させている間、前記排出バルブは開いていることを特徴とするものである。
【0127】
[第８態様]
第８態様は、第６態様または第７態様において、前記最終サイクルを実施後、前記弁部材を閉じ、前記切替バルブから前記供給経路（例えば供給経路２）に対して前記洗浄エアを供給することを特徴とするものである。
第８態様は、第６態様または第７態様において、前記最終サイクルを実施後、前記弁部材を閉じ、前記切替バルブから前記供給経路（例えば供給経路２）に対して前記洗浄エアを供給することを特徴とするものである。
【0128】
[第９態様]
第９態様は、第８態様において、前記洗浄エアを供給している間、前記清掃ステーションにおいて前記ヘッドのノズル面を清掃することを特徴とするものである。
第９態様は、第８態様において、前記洗浄エアを供給している間、前記清掃ステーションにおいて前記ヘッドのノズル面を清掃することを特徴とするものである。
【0129】
[第１０態様]
第１０態様は、塗料を吐出するノズル孔を有し、前記塗料が供給される供給経路と、前記ノズル孔から吐出されなかった前記塗料を排出する排出経路とに接続されるヘッドと、前記ヘッドを移動させる移動機構を有するロボットと、種類の異なる塗料を収容した複数の塗料収容部に接続され、前記供給経路に供給する塗料を切り替える切替バルブと、前記排出経路の開閉を行う排出バルブと、前記排出バルブの開閉を制御する制御部と、を備える塗装システムのヘッド洗浄方法であって、前記供給経路に供給する塗料を切り替える工程において、切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記ヘッドを前記移動機構に装着した状態のまま前記排出バルブが開かれる工程と、前記排出バルブが開かれる工程の後、前記ヘッドの内部洗浄が開始される工程と、を含むことを特徴とするものである。
第１０態様は、塗料を吐出するノズル孔を有し、前記塗料が供給される供給経路と、前記ノズル孔から吐出されなかった前記塗料を排出する排出経路とに接続されるヘッドと、前記ヘッドを移動させる移動機構を有するロボットと、種類の異なる塗料を収容した複数の塗料収容部に接続され、前記供給経路に供給する塗料を切り替える切替バルブと、前記排出経路の開閉を行う排出バルブと、前記排出バルブの開閉を制御する制御部と、を備える塗装システムのヘッド洗浄方法であって、前記供給経路に供給する塗料を切り替える工程において、切替前の塗料による塗装作業の終了後、前記ヘッドを前記移動機構に装着した状態のまま前記排出バルブが開かれる工程と、前記排出バルブが開かれる工程の後、前記ヘッドの内部洗浄が開始される工程と、を含むことを特徴とするものである。
【符号の説明】
【0130】
１００ ヘッド
１０１ ノズル板
１０２ ノズル孔
１３１ ニードル（弁部材の一例）
１３２ 圧電素子
６０１ 工場循環塗料Ａ
６０２ 工場循環塗料Ｂ
６０３ レギュレータ（エア供給部の一例）
６０４ レギュレータ（エア供給部の一例）
６０５ レギュレータ（エア供給部の一例）
６０６ 塗料Ａタンク（塗料収容部の一例）
６０７ 洗浄液タンク（洗浄液収容部の一例）
６０８ 塗料Ｂタンク（塗料収容部の一例）
６１３ レギュレータ（エア供給部の一例）
６１４ レギュレータ（エア供給部の一例）
６２０ 切替バルブ
６３０ 供給マニホールド
６４０ 排出マニホールド
６４１ レギュレータ（エア供給部の一例）
６４２ 排出バルブ
６４３ 排出装置
７００ ヘッドモジュール
７０１ ノズル板
７０２ ノズル孔
７３１ ニードル（弁部材の一例）
７３２ 圧電素子
９００ 全体制御部（制御部の一例）
９０１ ロボット制御部（制御部の一例）
９０２ ヘッド制御部（制御部の一例）
９０４ 清掃ステーション制御部（制御部の一例）
１０００ 塗装ロボット（ロボットの一例）
１００１ 第一アーム
１００２ 第二アーム
１００３ 第三アーム
１００９ ヘッド保持部
１０１０ チャック部
１１００ 多関節アームデバイス（移動機構の一例）
４０００ 清掃ステーション
１００００ 塗装システム
１０１ ノズル板
１０２ ノズル孔
１３１ ニードル（弁部材の一例）
１３２ 圧電素子
６０１ 工場循環塗料Ａ
６０２ 工場循環塗料Ｂ
６０３ レギュレータ（エア供給部の一例）
６０４ レギュレータ（エア供給部の一例）
６０５ レギュレータ（エア供給部の一例）
６０６ 塗料Ａタンク（塗料収容部の一例）
６０７ 洗浄液タンク（洗浄液収容部の一例）
６０８ 塗料Ｂタンク（塗料収容部の一例）
６１３ レギュレータ（エア供給部の一例）
６１４ レギュレータ（エア供給部の一例）
６２０ 切替バルブ
６３０ 供給マニホールド
６４０ 排出マニホールド
６４１ レギュレータ（エア供給部の一例）
６４２ 排出バルブ
６４３ 排出装置
７００ ヘッドモジュール
７０１ ノズル板
７０２ ノズル孔
７３１ ニードル（弁部材の一例）
７３２ 圧電素子
９００ 全体制御部（制御部の一例）
９０１ ロボット制御部（制御部の一例）
９０２ ヘッド制御部（制御部の一例）
９０４ 清掃ステーション制御部（制御部の一例）
１０００ 塗装ロボット（ロボットの一例）
１００１ 第一アーム
１００２ 第二アーム
１００３ 第三アーム
１００９ ヘッド保持部
１０１０ チャック部
１１００ 多関節アームデバイス（移動機構の一例）
４０００ 清掃ステーション
１００００ 塗装システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
