特許 7567552 静電塗装ハンドガンおよび静電塗装方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】静電塗装ハンドガンおよび静電塗装方法

(51)【国際特許分類】

   B05B 5/025 20060101AFI20241008BHJP

   B05D 1/04 20060101ALI20241008BHJP

   B05B 5/04 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

B05B5/025 F

B05D1/04 C

B05D1/04 A

B05D1/04 B

B05B5/025 A

B05B5/04 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021029369

(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022130786

(43)【公開日】2022-09-07

【審査請求日】2023-08-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】弁理士法人あーく事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 一基

(72)【発明者】

【氏名】谷 真二

【審査官】當間 庸裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０４２７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０７０５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭５０－０２２０５９（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】国際公開第２０１３／１１１６６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－００７５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４９４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００５／００９６２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０１３００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２２９５１７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ ５／０２５

Ｂ０５Ｄ １／０４

Ｂ０５Ｂ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

帯電した霧状の塗料を被塗物に吹き付ける静電塗装ハンドガンであって、
塗料を吐出する溝が先端部に形成された回転ヘッドと、
上記回転ヘッドに回転動力を与えるモータと、
塗料に電圧を印加するための高電圧発生器と、
上記回転ヘッドを先端部が露出した状態で支持するとともに、上記モータおよび上記高電圧発生器が格納されるハウジングと、
作業者が把持するグリップ部と、を備え、
作業者の操作による上記回転ヘッドの移動に起因して、当該回転ヘッドから放出される電流値が増加した場合、
上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量と所定変化量との比較、および、上記回転ヘッドから放出される電流値の絶対値と所定値との比較を行い、
上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量が上記所定変化量以下であり、且つ当該電流値の絶対値が上記所定値以下である場合、上記回転ヘッドから放出される電流値を一定にするべく上記高電圧発生器の出力電圧が電圧制御装置によって低下された後、上記モータの回転が低下されて低速回転で回転するように、その回転数がモータ制御装置によって制御され、
上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量が上記所定変化量よりも大きい場合、または、当該電流値の絶対値が上記所定値よりも大きい場合には、上記高電圧発生器の出力電圧が上記電圧制御装置によって０とされた後、上記モータの回転が上記モータ制御装置によって停止されることを特徴とする静電塗装ハンドガン。

【請求項2】

上記請求項１に記載の静電塗装ハンドガンにおいて、
上記モータ制御装置は、上記モータの回転を停止させる際には、ブレーキ機構を用いるように構成されていることを特徴とする静電塗装ハンドガン。

【請求項3】

上記請求項１に記載の静電塗装ハンドガンにおいて、
シェーピングエアを用いることなく、静電気力によって塗料を微粒化するように構成されていることを特徴とする静電塗装ハンドガン。

【請求項4】

帯電した霧状の塗料を被塗物に吹き付ける静電塗装方法であって、
塗料を吐出する溝が先端部に形成された回転ヘッドと、当該回転ヘッドに回転動力を与えるモータと、塗料に電圧を印加するための高電圧発生器と、当該回転ヘッドを先端部が露出した状態で支持するとともに、当該モータおよび当該高電圧発生器が格納されるハウジングと、作業者が把持するグリップ部と、を備える静電塗装ハンドガンを用意し、
作業者が上記静電塗装ハンドガンを用いて塗料を被塗物に吹き付ける際に、作業者の操作による上記回転ヘッドの移動に起因して、当該回転ヘッドから放出される電流値が増加した場合、
上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量と所定変化量との比較、および、上記回転ヘッドから放出される電流値の絶対値と所定値との比較を行い、
上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量が上記所定変化量以下であり、且つ当該電流値の絶対値が上記所定値以下である場合、上記回転ヘッドから放出される電流値を一定にするべく上記高電圧発生器の出力電圧を低下させた後、上記モータの回転を低下させて低速回転で回転させるように制御し、
上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量が上記所定変化量よりも大きい場合、または、当該電流値の絶対値が上記所定値よりも大きい場合には、上記高電圧発生器の出力電圧を０にした後、上記モータの回転を停止させることを特徴とする静電塗装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、帯電した霧状の塗料を被塗物に吹き付ける静電塗装ハンドガンおよび静電塗装方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

高い塗装品質が得られる静電スプレー塗装は、近年、ロボットによる自動化が進んできているが、静電塗装用スプレーガン（静電塗装ハンドガン）を用いた作業者による静電スプレー塗装も未だに多用されている。

【0003】

このような、作業者による静電スプレー塗装で用いられる静電塗装ハンドガンは、ベルと呼ばれる回転頭を用いないタイプのものが一般的であるが、中には回転頭を用いるタイプのものもあり、例えば特許文献１には、高電圧発生器が内蔵されたグリップ部とエアモータが配置されたボディー部とを有するハンドガンブラケットと、エアモータに連結されて駆動される回転軸の先端に取り付けられたベル型回転霧化頭と、を備え、ベル型回転霧化頭の外側に保護カバーが配置された静電塗装ハンドガンが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平９－０７０５５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１のものによれば、回転頭を用いるタイプの静電塗装ハンドガンにおいて、高電圧発生器をグリップ部に内蔵させることでボディー部を小型化でき、且つ、回転軸にベル型回転霧化頭を保持させることで、従来の空気軸受等を廃止して軽量化が図れるとともに、ベル型回転霧化頭（回転ヘッド）の外側に保護カバーを配置することで、作業者が誤ってハンドガン先端に接触するのを防いで安全性を確保することができる。

【0006】

ところで、帯電した霧状の塗料を被塗物に吹き付ける静電塗装ハンドガンでは、塗装効率を高めるために、塗料に対して印加する電圧を高くする傾向にある。もっとも、塗料に対して印加する電圧を高くした場合に、特許文献１のもののように回転ヘッドの外側に保護カバーが存在すると、塗料が保護カバーに向けて飛散するため、逆に塗装効率の低下を招く可能性がある。

【0007】

このように、回転ヘッドの外側に保護カバーを配置した特許文献１のものでは、小型・軽量化と安全性の確保との両立は図れるものの、塗装効率の向上と安全性の確保との両立を図り難いという点で改良の余地がある。

【0008】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、静電塗装ハンドガンおよび静電塗装方法において、塗装効率の向上と安全性の確保との両立を図る技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記目的を達成するため、本発明に係る静電塗装ハンドガンおよび静電塗装方法では、作業者等と回転ヘッドとの距離に応じて、高電圧発生器の出力電圧および回転ヘッドの回転速度を制御するようにしている。

【0010】

具体的には、本発明は、帯電した霧状の塗料を被塗物に吹き付ける静電塗装ハンドガンを対象としている。

【0011】

そして、この静電塗装ハンドガンは、塗料を吐出する溝が先端部に形成された回転ヘッドと、上記回転ヘッドに回転動力を与えるモータと、塗料に電圧を印加するための高電圧発生器と、上記回転ヘッドを先端部が露出した状態で支持するとともに、上記モータおよび上記高電圧発生器が格納されるハウジングと、作業者が把持するグリップ部と、を備え、作業者の操作による上記回転ヘッドの移動に起因して、当該回転ヘッドから放出される電流値が増加した場合、上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量と所定変化量との比較、および、上記回転ヘッドから放出される電流値の絶対値と所定値との比較を行い、上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量が上記所定変化量以下であり、且つ当該電流値の絶対値が上記所定値以下である場合、上記回転ヘッドから放出される電流値を一定にするべく上記高電圧発生器の出力電圧が電圧制御装置によって低下された後、上記モータの回転が低下されて低速回転で回転するように、その回転数がモータ制御装置によって制御され、上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量が上記所定変化量よりも大きい場合、または、当該電流値の絶対値が上記所定値よりも大きい場合には、上記高電圧発生器の出力電圧が上記電圧制御装置によって０とされた後、上記モータの回転が上記モータ制御装置によって停止されることを特徴とするものである。

【0012】

この構成によれば、塗料を吐出する溝が先端部に形成された回転ヘッドが、先端部が露出した状態でハウジングに支持されることから、回転ヘッドを覆う保護カバー等を設けた場合に比して、吐出された塗料が飛散することなく被塗物の方に向い易くなるので、塗装効率を向上させることができる。

【0013】

ところで、回転ヘッドから放出される電流（高電圧発生器から流れる電流）の値は、高電圧発生器の電圧が概ね一定であれば、回転ヘッドの前方に位置する被塗物や作業者等と回転ヘッドとの間の空間抵抗値に応じて変動する。そうして、かかる空間抵抗値は、被塗物や作業者等と回転ヘッドとの距離が縮まるほど小さくなることが知られている。

【0014】

それ故、この構成によれば、作業者の操作による回転ヘッドの移動（回転ヘッドの被塗物や作業者への接近）に起因して、回転ヘッドから放出される電流が増大した場合には、電圧制御装置によって高電圧発生器の出力電圧が低下されることになる。その際、回転ヘッドから放出される電流が増大したことをトリガーとして、モータ制御装置がモータの回転数を低下させるので、高速回転する回転ヘッドが被塗物や作業者等と接触するのを抑えることができ、これにより、安全性を確保することができる。

【0015】

したがって、本発明の静電塗装ハンドガンによれば、塗装効率の向上と安全性の確保との両立を図ることができる。

【0017】

この構成によれば、通常の接近に比べて緊急性が高い場合、具体的には、電流値の単位時間当たりの変化量が大きい場合（被塗物や作業者等と回転ヘッドとが急接近した場合）や、電流値の絶対値が大きい場合（被塗物や作業者等と回転ヘッドとの距離が極端に短い場合）には、高電圧発生器の出力電圧を０にするとともにモータの回転を止めることから、作業者の感電や切創等を防止することができる。したがって、静電塗装時における安全性をより一層確保することができる。

【0018】

さらに、上記静電塗装ハンドガンでは、上記モータ制御装置は、上記モータの回転を停止させる際には、ブレーキ機構を用いるように構成されていてもよい。

【0019】

この構成によれば、例えばモータへの出力停止指令だけでは急激な回転数低下に対応困難な場合でも、ブレーキ機構を用いることで、より早く、より確実にモータの回転を停止させることができ、これにより、静電塗装時における安全性をより一層確実に確保することができる。

【0020】

また、上記静電塗装ハンドガンは、シェーピングエアを用いることなく、静電気力によって塗料を微粒化するように構成されていてもよい。

【0021】

シェーピングエアによる微粒化を行う場合には、基端側（後側）から先端側（前側）に向かうエアが存在することから、仮に回転ヘッドに保護カバーを設けても塗装効率の低下は小さいが、上述の如く、本発明の静電塗装ハンドガンでは、保護カバーを設けなくても、安全性の確保と塗装効率の向上との両立を図ることができるので、シェーピングエアを用いることなく、静電気力によって塗料を微粒化する静電微粒化式のハンドガンに好適に用いることができる。

【0022】

さらに、本発明は、帯電した霧状の塗料を被塗物に吹き付ける静電塗装方法を対象としている。

【0023】

この静電塗装方法では、塗料を吐出する溝が先端部に形成された回転ヘッドと、当該回転ヘッドに回転動力を与えるモータと、塗料に電圧を印加するための高電圧発生器と、当該回転ヘッドを先端部が露出した状態で支持するとともに、当該モータおよび当該高電圧発生器が格納されるハウジングと、作業者が把持するグリップ部と、を備える静電塗装ハンドガンを用意する。

【0024】

そして、この静電塗装方法は、作業者が上記静電塗装ハンドガンを用いて塗料を被塗物に吹き付ける際に、作業者の操作による上記回転ヘッドの移動に起因して、当該回転ヘッドから放出される電流値が増加した場合、上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量と所定変化量との比較、および、上記回転ヘッドから放出される電流値の絶対値と所定値との比較を行い、上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量が上記所定変化量以下であり、且つ当該電流値の絶対値が上記所定値以下である場合、上記回転ヘッドから放出される電流値を一定にするべく上記高電圧発生器の出力電圧を低下させた後、上記モータの回転を低下させて低速回転で回転させるように制御し、上記回転ヘッドから放出される電流値の単位時間当たりの変化量が上記所定変化量よりも大きい場合、または、当該電流値の絶対値が上記所定値よりも大きい場合には、上記高電圧発生器の出力電圧を０にした後、上記モータの回転を停止させることを特徴とするものである。

【0025】

この構成によれば、例えば回転ヘッドの被塗物や作業者への接近に起因して、回転ヘッドから放出される電流が増大した場合には、高電圧発生器の出力電圧を低下させるとともにモータの回転数を低下させるので、高速回転する回転ヘッドが被塗物や作業者等と接触するのを抑えることができ、これにより、安全性を確保することができる。

【発明の効果】

【0026】

以上説明したように、本発明に係る静電塗装ハンドガンおよび静電塗装方法によれば、塗装効率の向上と安全性の確保との両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態に係る静電塗装ハンドガンを含む、静電塗装装置を模式的に示す図である。

【図2】回転ヘッドを模式的に示す断面図である。

【図3】回転ヘッドの先端部を模式的に示す斜視図である。

【図4】回転ヘッドと被塗物との間に形成される静電界を模式的に説明する図である。

【図5】静電塗装装置による安全制御の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

【0029】

－静電塗装装置－
図１は、本実施形態に係る静電塗装ハンドガン３を含む、静電塗装装置１を模式的に示す図である。この静電塗装装置１は、静電気力によって塗料Ｐ１（図４参照）を微粒化させる静電微粒化式の塗装装置であって、図１に示すように、静電塗装ハンドガン３と、高電圧コントローラ５と、エアモータコントローラ７と、エア供給装置（図示せず）と、塗料供給装置（図示せず）と、を備えている。

【0030】

静電塗装ハンドガン３は、当該静電塗装ハンドガン３を持った作業者の人力操作により、帯電した霧状の塗料Ｐ１をワーク（被塗物）Ｗ（図４参照）に吹き付けるものであり、高電圧コントローラ５およびエアモータコントローラ７に接続されている。エア供給装置は、静電塗装ハンドガン３に設けられた回転ヘッド２０の回転駆動源となる高圧エアを、静電塗装ハンドガン３に供給する。塗料供給装置は、静電微粒化式の塗装に用いられる水性の塗料Ｐ１を静電塗装ハンドガン３に供給する。塗料Ｐ１は、例えば水分を含んだ樹脂製の塗料である。

【0031】

静電塗装ハンドガン３は、図１に示すように、回転ヘッド２０と、エアモータ３０と、高電圧発生器４０と、これら回転ヘッド２０、エアモータ３０および高電圧発生器４０を支持乃至格納するハウジング１０と、を備えている。

【0032】

ハウジング１０は、ボディー部１１と、作業者が把持するグリップ部１３と、引き金１５と、キャップ１７と、を有している。ボディー部１１は、例えば電気絶縁性樹脂といった電気絶縁材から構成されている。ボディー部１１の先端部には、その先端部が露出した状態で回転ヘッド２０が支持されている。さらに、ボディー部１１には、エアモータ３０が回転ヘッド２０の後側（基端側）にて、また、高電圧発生器４０がグリップ部１３の近傍にて、それぞれ格納されている。グリップ部１３は、例えば導電性樹脂といった導電材から構成されていて、アース線（図示せず）を介してアースされており、作業者がグリップ部１３を把持しても人体に電荷が溜らないようになっている。引き金１５は、グリップ部１３を把持している作業者が当該引き金１５を引くと、トリガバルブ（図示せず）を開いて、塗料供給装置から塗料供給ホース１９を介してボディー部１１に供給された塗料Ｐ１を、後述する塗料供給管５０を通じて回転ヘッド２０に供給するように構成されている。キャップ１７は、ボディー部１１の先端部に取り付けられていて、先端部を除く回転ヘッド２０の外周面、および、エアモータ３０の一部を覆っている。

【0033】

図２は、回転ヘッド２０を模式的に示す断面図である。回転ヘッド２０は、塗料Ｐ１を吐出する溝２７（図３参照）が先端部（溝部２９）に形成されたものであり、供給された液体の塗料Ｐ１を、当該回転ヘッド２０の回転による遠心力によって放出するように構成されている。この回転ヘッド２０は、図２に示すように、略円筒状に形成されており、基端側（後側）に形成された取付部２１と、先端側（前側）に形成されたヘッド部２３と、を含んでいる。なお、回転ヘッド２０の直径は、例えば２０～５０（ｍｍ）である。取付部２１は、エアモータ３０の回転軸３１に対して外嵌合するように取り付けられている。なお、エアモータ３０の回転軸３１は、中空状に形成されていて、その内部に、塗料Ｐ１をヘッド部２３に供給するための塗料供給管５０が配置されている。

【0034】

ヘッド部２３は、先端側に向けて拡径する、円錐台形の傾斜面のような形状に形成された第１内周面２３ａと、第１内周面２３ａの先端部から、第１内周面２３ａよりも急勾配で先端側に向けて拡径する、円錐台形の傾斜面のような形状に形成された第２内周面２３ｂと、略円柱周面形状をなす外周面２３ｃと、を有している。第１内周面２３ａの径方向内側にはハブ２５が設けられていて、第１内周面２３ａとハブ２５とによって塗料空間Ｓが区画されるようになっている。この塗料空間Ｓには、塗料供給管５０の先端が臨んでいる。ハブ２５の外縁部には、塗料空間Ｓから塗料Ｐ１を流出させるための流出孔２５ａが形成されている。第２内周面２３ｂは、流出孔２５ａから流出した塗料Ｐ１が遠心力により拡散される拡散面として機能する。第２内周面２３ｂの先端部には、複数の溝２７で構成される溝部２９が形成されている。

【0035】

図３は、回転ヘッド２０の先端部を模式的に示す斜視図である。溝２７は、塗料Ｐ１を糸状に放出するために設けられている。具体的には、溝２７は、第２内周面２３ｂに沿って径方向外側に傾斜しながら軸方向に延びていて、回転ヘッド２０の先端（前端）まで達するように形成されている。溝２７は、周方向に複数（例えば６００～１２００条）設けられている。また、各溝２７は、断面Ｖ字状（三角形状）に形成されている。溝２７の断面は、外周面２３ｃに現れており、このため、回転ヘッド２０の先端部は外周面２３ｃ側から見てギザギザ形状になっている。

【0036】

エアモータ３０は、上述の如く、ハウジング１０のボディー部１１における回転ヘッド２０の後側に配置されており、その回転軸３１が回転ヘッド２０に連結されていて、エア供給装置から供給される高圧エアを用いて回転ヘッド２０に回転動力を与えるように構成されている。このエアモータ３０は、作業者への負担を軽減すべく相対的に小型に構成されている。エアモータ３０の回転数は、エアモータコントローラ７によって制御されるようになっている。また、エアモータ３０の周囲には、図１に示すように、回転軸３１を掴むことで、エアモータ３０の回転を停止させるブレーキ機構３７が設けられている。

【0037】

高電圧発生器４０は、塗料Ｐ１に電圧を印加するためのものであり、負の高電圧を発生させて回転ヘッド２０に印加することにより、回転ヘッド２０を負に帯電させるように構成されている。これにより、負電極としての回転ヘッド２０と、接地された、正電極としてのワークＷとの間に、強い静電界が形成されるようになっている。

【0038】

図４は、回転ヘッド２０とワークＷとの間に形成される静電界を模式的に説明する図である。なお、図４は飽くまでも静電界を説明するための図であり、静電塗装ハンドガン３の形状や、静電塗装ハンドガン３における主要な機能部品の配置を正確に示すものではない。回転ヘッド２０から放出された糸状の塗料Ｐ１は、回転ヘッド２０とワークＷとの間に形成された静電界の静電気力によって、滴状に分裂し静電微粒化される。このようにして静電微粒化された塗料Ｐ１は、図４に示すように、それ自体が持つ負の電荷により、アース状態のワークＷに引き寄せられて塗着される。これにより、ワークＷの表面に塗装膜Ｐ２が形成される。

【0039】

このように、本実施形態では、シェーピングエアを用いずに、回転ヘッド２０とワークＷとの間に形成された静電界における静電気力によって、塗料Ｐ１が静電微粒化されることから、ワークＷに付着した塗料粒子や、ワークＷ近傍に浮遊する塗料粒子が、シェーピングエアの随伴流によって巻き上げられないので、塗着効率を向上させることができる。さらに、回転ヘッド２０の先端部からグロー放電によるイオン風を発生させることにより、霧状の塗料Ｐ１の安定的な飛行およびパターン形成を補助することが可能となっている。

【0040】

また、高電圧発生器４０は、相対的に小型に構成されているとともに、図１に示すように、先端に配置せざるを得ない回転ヘッド２０およびエアモータ３０から離れた、グリップ部１３の近傍に配置されている。これらにより、静電塗装ハンドガン３は、グリップ部１３を把持した作業者が重量を感じ難い重心バランスを有していて、作業者に負担のかからない構造となっている。しかも、高電圧発生器４０を先端から離してグリップ部１３の近傍に配置することで、塗料Ｐ１への高効率な印加を可能としつつ、絶縁性を確保することが可能となっている。

【0041】

高電圧コントローラ（電圧制御装置）５は、高電圧発生器４０の出力電圧を制御して静電界の強度を調整することにより、静電微粒化する塗料Ｐ１の粒径を塗着に適した粒径に制御したり、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径のばらつきを抑制したりするように構成されている。例えば、高電圧コントローラ５により高電圧発生器４０の出力電圧を大きくして静電界の強度を大きくした場合、静電気力が大きくなるため、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径は小さくなる。他方、高電圧コントローラ５により高電圧発生器４０の出力電圧を小さくして静電界の強度を小さくした場合、静電気力が小さくなるため、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径は大きくなる。なお、塗着に適した粒径は、例えば、ＳＭＤ(Sauter Mean Diameter)で２０～３０μｍが好ましい。

【0042】

さらに、高電圧コントローラ５により静電界の強度を調整することにより、塗装パターンを制御することもできる。例えば、高電圧コントローラ５により静電界の強度を大きくすると、静電微粒化された塗料Ｐ１の直進性が増すため、塗装パターンは狭くなる一方、高電圧コントローラ５により静電界の強度を小さくすると、静電微粒化された塗料Ｐ１の直進性が弱くなるため、塗装パターンは広くなる。

【0043】

ここで、高電圧コントローラ５が、仮に、回転ヘッド２０の開口端部の電位が常に一定になるように高電圧発生器４０の出力電圧を制御する場合、電位差Ｖが固定されてしまうため、ワークＷと回転ヘッド２０との距離の変化に応じて電界強度Ｅが変化してしまう。その結果、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径にばらつきが生じてしまうため、塗料Ｐ１の静電微粒化が不安定になるとともに、塗着効率が不安定になってしまう。

【0044】

そこで、本実施形態では、回転ヘッド２０の開口端部から放出される電流（放電電流）が常に一定になるように、高電圧発生器４０の出力電圧を制御するよう高電圧コントローラ５を構成している。これにより、ワークＷと回転ヘッド２０との距離の変化に応じて電位差Ｖを変化させることから、電界強度Ｅの変動が抑制されることになる。具体的には、ワークＷと回転ヘッド２０との距離が長くなると、放電電流Ｉに対する抵抗成分Ｒ（空間抵抗値）が大きくなるため、出力電圧が増大する（電位差Ｖ（＝Ｒ×Ｉ）が大きくなる）ように高電圧発生器４０を制御する。

【0045】

これに対し、ワークＷと回転ヘッド２０との距離が短くなると、放電電流Ｉに対する抵抗成分Ｒ（空間抵抗値）が小さくなるため、出力電圧が低下する（電位差Ｖ（＝Ｒ×Ｉ）が小さくなる）ように高電圧発生器４０を制御する。換言すると、高電圧発生器４０は、作業者の操作による静電塗装ハンドガン３（回転ヘッド２０）の移動に起因して、回転ヘッド２０から放出される電流値が増加した場合には、その出力電圧が高電圧コントローラ５によって低下される。

【0046】

これらにより、電界強度Ｅの変動が抑制され、その結果、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径のばらつきが抑制されることから、塗料Ｐ１の静電微粒化を安定させることができるとともに、塗着効率を安定させることができる。

【0047】

エアモータコントローラ（モータ制御装置）７は、静電塗装ハンドガン３に接続されており、上述のように、エアモータ３０の回転数を制御する。また、エアモータコントローラ７は、高電圧コントローラ５と電気的に接続されていて、高電圧コントローラ５と互いに情報の受け渡しを行うように構成されている。

【0048】

以上のように構成された静電塗装装置１を用いてワークＷの塗装を行う場合には、先ず静電塗装装置１を起動させて、回転ヘッド２０を高速回転させるとともに、回転ヘッド２０に負の高電圧を印加することにより回転ヘッド２０とワークＷとの間に静電界を形成する。その後、作業者が引き金１５を引くことにより、トリガバルブが開き、塗料供給装置から塗料供給ホース１９を介してボディー部１１に供給された塗料Ｐ１が、塗料供給管５０を通じて回転ヘッド２０に供給される。

【0049】

回転ヘッド２０内に供給された塗料Ｐ１は、遠心力の影響を受けて、回転ヘッド２０の第２内周面２３ｂの先端部に形成された溝部２９（複数の溝２７）から遠心力方向に糸状に放出される。糸状の塗料Ｐ１は、回転ヘッド２０とワークＷとの間に形成された静電界の静電気力によって、滴状に分裂し静電微粒化される。静電微粒化された塗料Ｐ１は、それ自体が持つ負の電荷により、アース状態のワークＷに引き寄せられて塗着され、これにより、ワークＷの表面に塗装膜Ｐ２が形成される。

【0050】

－安全制御－
ところで、作業者による静電スプレー塗装で用いられる静電塗装ハンドガンは、回転ヘッドを用いないタイプのものが一般的であるが、本実施形態と同様に、回転ヘッドを用いるタイプの静電塗装ハンドガンでは、静電塗装時に高速回転しているヘッド部分が作業者等に接触するのを防止するために、ヘッド部分の外側に保護カバーを設置することがある。

【0051】

もっとも、静電塗装ハンドガンでは、塗装効率を高めるために、塗料に対して印加する電圧を高くした場合に、回転ヘッドの外側に保護カバーが存在すると、塗料が保護カバーに向けて飛散するため、逆に塗装効率の低下を招く可能性がある。

【0052】

特に、本実施形態のように、シェーピングエアを用いないタイプの静電塗装ハンドガン３では、基端側（後側）から先端側（前側）に向かうエアが存在しないことから、回転ヘッド２０の先端部から放出された塗料Ｐ１が回転接線方向に飛び出し、塗料Ｐ１が保護カバーに付着してしまい、塗装が成立しないため、回転ヘッド２０の外側に保護カバーを設けることが困難であるという問題がある。

【0053】

しかしながら、回転ヘッド２０の先端部は、図３に示すように、塗料Ｐ１を微粒化させるために鋭利に加工されている（外周面２３ｃ側から見てギザギザ形状になっている）ため、高速回転している回転ヘッド２０に作業者が触れると切創等の可能性があることから、何らかの安全対策が必要となる。

【0054】

そこで、本実施形態の静電塗装ハンドガン３では、作業者やワークＷと回転ヘッド２０との距離に応じて、高電圧発生器４０の出力電圧および回転ヘッド２０の回転速度を制御するようにしている。具体的には、作業者の操作による静電塗装ハンドガン３（回転ヘッド２０）の移動に起因して、回転ヘッド２０から放出される電流値が増加した場合には、エアモータ３０の回転数を低下させるようにエアモータコントローラ７を構成している。加えて、回転ヘッド２０から放出される電流値の単位時間当たりの変化量（増加量）が所定変化量（所定増加量）よりも大きい場合、または、回転ヘッド２０から放出される電流値の絶対値が所定値よりも大きい場合には、高電圧発生器４０の出力電圧を０にするように高電圧コントローラ５を構成するとともに、エアモータ３０の回転を停止させるようにエアモータコントローラ７を構成している。

【0055】

しかも、エアモータ３０の回転を停止させる場合には、エアモータ３０の周囲に設けられたブレーキ機構３７を用いるようにエアモータコントローラ７を構成している。なお、回転軸３１を掴むことで、エアモータ３０の回転を停止させるブレーキ機構３７は、例えば空気圧駆動や油圧駆動のブレーキパッド等を、回転ヘッド２０やエアモータ３０の回転軸３１に押し付けることで実現される。

【0056】

上述の如く、回転ヘッド２０から放出される電流値（高電圧発生器４０から流れる電流値）は、高電圧発生器４０の電圧が概ね一定であれば、回転ヘッド２０の前方に位置するワークＷや作業者等と回転ヘッド２０との間の空間抵抗値に応じて変動する。そうして、かかる空間抵抗値は、ワークＷや作業者等と回転ヘッド２０との距離が縮まるほど（短くなるほど）小さくなる。

【0057】

それ故、本実施形態では、作業者の操作による回転ヘッド２０の移動（回転ヘッド２０のワークＷや作業者への接近）に起因して、回転ヘッド２０から放出される電流値が増大した場合には、かかる電流値を一定にするべく、高電圧コントローラ５が指令を出して、高電圧発生器４０の出力電圧を低下させる。このとき、電流値が増大したことを表す情報が高電圧コントローラ５からエアモータコントローラ７へ伝達され、それをトリガーとして、エアモータコントローラ７が指令を出して、エアモータ３０の回転数を低下させるので、高速回転する回転ヘッド２０がワークＷや作業者等と接触するのを抑えることができる。これにより、回転ヘッド２０の外側に保護カバーを設けることが困難な、シェーピングエアを用いないタイプの静電塗装ハンドガン３においても、静電塗装時における安全性を確保することができる。

【0058】

加えて、通常の接近に比べて緊急性が高い場合、具体的には、電流値の単位時間当たりの変化量（以下、単に「電流値の変化量」ともいう。）が所定変化量よりも大きい場合（ワークＷや作業者等と回転ヘッド２０とが急接近した場合）や、電流値の絶対値が所定値よりも大きい場合（ワークＷや作業者等と回転ヘッド２０との距離が極端に短い場合）には、高電圧コントローラ５が指令を出して、高電圧発生器４０の出力電圧を０にするとともに、エアモータコントローラ７が指令を出して、エアモータ３０の回転を止めることから、作業者の感電や切創等を防止することができる。したがって、静電塗装時における安全性をより一層確保することができる。

【0059】

さらに、エアモータ３０への出力停止指令だけでは急激な回転数低下に対応困難な場合でも、エアモータコントローラ７が指令を出して、ブレーキ機構３７を作動させることで、より早くより確実にエアモータ３０を停止させることができ、これにより、安全性をより一層確実に確保することができる。

【0060】

以上のように、本実施形態の静電塗装ハンドガン３によれば、シェーピングエアを用いない場合にも、回転ヘッド２０の外側の保護カバーを省略することで、塗装効率の向上を図りつつ、高速回転する回転ヘッド２０がワークＷや作業者等と接触するのを抑えて、静電塗装時における安全性を確保することができる。

【0061】

次に、静電塗装装置１が実行する安全制御について図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。

【0062】

先ず、ステップＳ１では、静電塗装装置１が起動しているか否か、換言すると、回転ヘッド２０を高速回転しているとともに、回転ヘッド２０に負の高電圧が印加されているか否かを判定する。このステップＳ１での判定がＮＯの場合には、そのままＥＮＤする。一方、ステップＳ１での判定がＹＥＳの場合には、安全対策を講じる必要がありことから、ステップＳ２に進む。

【0063】

次のステップＳ２では、高電圧コントローラ５が、回転ヘッド２０の開口端部から放出される電流値が上昇（増加）したか否か、換言すると、回転ヘッド２０がワークＷや作業者に接近したか否かを判定する。このステップＳ２での判定がＮＯの場合には、高電圧コントローラ５およびエアモータコントローラ７は、高電圧発生器４０の出力電圧やエアモータ３０の回転数を変化させることなく、そのままＥＮＤする。一方、ステップＳ２での判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ３に進む。

【0064】

次のステップＳ３では、高電圧コントローラ５が、回転ヘッド２０から放出される電流値の変化量が所定変化量よりも大きいか、または、回転ヘッド２０から放出される電流値の絶対値が所定値よりも大きいか否かを判定する。このステップＳ３での判定がＹＥＳの場合、換言すると、ワークＷや作業者等と回転ヘッド２０とが急接近した場合や、ワークＷや作業者等と回転ヘッド２０との距離が極端に短い場合には、ステップＳ４に進む。

【0065】

次のステップＳ４では、高電圧コントローラ５が指令を出して、高電圧発生器４０の出力電圧を０にした後、ステップＳ５に進み、エアモータコントローラ７が指令を出して、エアモータ３０の回転を停止させるとともに、ステップＳ６において、ブレーキ機構３７を作動させた後、ＥＮＤする。

【0066】

一方、ステップＳ３での判定がＮＯの場合、換言すると、ワークＷや作業者等と回転ヘッド２０とが接近したが、急接近ではなく且つワークＷや作業者等と回転ヘッド２０との距離が極端に短くない場合には、ステップＳ７に進む。

【0067】

次のステップＳ７では、高電圧コントローラ５が指令を出して、高電圧発生器４０の出力電圧を低下させた後、ステップＳ８に進み、エアモータコントローラ７が指令を出して、エアモータ３０を低速回転させた後、ＥＮＤする。

【0068】

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

【0069】

上記実施形態では、塗料Ｐ１が水性塗料である場合について説明したが、これに限らず、塗料Ｐ１は油性塗料（溶剤塗料）であってもよい。

【0070】

また、上記実施形態では、シェーピングエアを用いないタイプの静電塗装ハンドガン３に本発明を適用したが、これに限らず、例えばシェーピングエアを用いるタイプの静電塗装ハンドガンに本発明を適用してもよい。

【0071】

さらに、上記実施形態では、静電微粒化式の静電塗装装置１に本発明を適用したが、これに限らず、塗料を機械的な力（例えば圧縮空気や塗料にかかる高圧力）でハンドガンから噴射させて微粒化し、これに電荷を与える方式（エア霧化式やエアレス霧化式）の静電塗装装置に本発明を適用してもよい。

【0072】

また、上記実施形態では、静電塗装ハンドガン３の外部の高電圧コントローラ５およびエアモータコントローラ７に静電塗装ハンドガン３を接続するようにしたが、これに限らず、例えば、高電圧コントローラ５およびエアモータコントローラ７の少なくとも一方を、静電塗装ハンドガン３の内部に設けるようにしてもよいし、高電圧発生器の出力電圧やモータの回転数をリモートで制御するようにしてもよい。

【0073】

さらに、上記実施形態では、作業者が把持するグリップ部１３をハウジング１０と一体に形成したが、これに限らず、グリップ部１３をハウジング１０と別体に形成してもよい。

【0074】

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0075】

本発明によると、塗装効率の向上と安全性の確保との両立を図ることができるので、静電塗装ハンドガンおよび静電塗装方法に適用して極めて有益である。

【符号の説明】

【0076】

３ 静電塗装ハンドガン
５ 高電圧コントローラ（電圧制御装置）
７ エアモータコントローラ（モータ制御装置）
１０ ハウジング
１３ グリップ部
２０ 回転ヘッド
２７ 溝
３０ エアモータ
３７ ブレーキ機構
４０ 高電圧発生器
Ｐ１ 塗料
Ｗ ワーク（被塗物）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】