JPH0471997B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、電着塗料を用いて塗装を行なう方法
に関し、さらに詳しくは塗装膜厚に関与する各要
因を検出し、予め入力された情報との間で演算を
行なうことにより、前記塗装膜厚を自動的に制御
する電着塗装方法に関する。 従来技術 従来から塗装方法としては、静電塗装方法やス
プレー塗装方法、エアーレス塗装方法やデイツピ
ング塗装方法および電着塗装方法などが行なわれ
ている。このうち、電着塗装方法は、残余の塗装
方法に比較してさまざまな面で優れた特徴を有し
ており、たとえば被塗物の袋状構造部および被塗
物の各部分間の接合部などにおいても塗装が可能
であるという特徴を有している。また上述のよう
な特徴点に加え、通電量の制御などによつて塗装
膜厚の管理も容易であり、しかも塗装された塗料
の「タレ」および「ワキ」なども発生せず、作業
性が良好であることが知られている。 発明が解決すべき問題点 上述したように電着塗装は、他の方法に比較し
て優れた方法であるが、塗料液温、被塗物の搬送
速度、塗料内に浸漬されている被塗物数、塗料性
状などにも影響を受ける。すなわち塗料液温が低
下したり、被塗物の搬送速度が大きくなるために
通電時間が短くなつたり、塗料状態が変化したり
して塗膜が形成され難くなる場合があり、このよ
うな場合、塗料膜厚が薄くなる。また塗料液温が
高くなつたり、通電時間が長くなつたり、塗料状
態が変化して塗膜が形成されやすくなる場合があ
り、このような場合、塗料膜厚が厚くなる。 塗料膜厚が薄くなると被塗物の防錆性能が低下
し、得られた製品が早期に発錆して機械強度の低
下や外観を損ねる。逆に塗料膜厚が厚くなると、
塗料を余分に消費し、仕上がり外観や品質が悪く
なるという問題がある。 またこのような電着塗装には、定電圧法と定電
流法とがあり、定電流法が経済的に有利であり仕
上がり面もよいが、被塗物の浸漬数が塗料槽によ
つて決まる最大浸漬数に満たない場合、被塗物で
ある電極の面積が、対極の面積よりも小さくな
り、対極からの電流が浸漬している被塗物に集中
して、塗料が異常付着し外観品質の低下などの不
具合が発生するという問題がある。 本発明の目的は、上述の問題点を解決し、塗装
品質が格段に向上されるとともに、そのための制
御を自動的に行なうようにできる電着塗装方法を
提供することである。 問題点を解決するための手段 本発明は、電着塗料が収容された塗料槽内に複
数の被塗物を搬送し、浸漬して電着塗装を行なう
方法であつて、 塗料槽内に浸漬された被塗物数(B)と被塗物の搬
送速度(S)と塗料液温(T)とを検出し、 電着塗料の各被塗物上への析出に関連する固有
情報である被塗物当たりの塗料量(Q)と、通電時間
の情報(K)と、塗料温度(T)に関連する塗膜固有抗抵
(k)と、 電着塗料の物理的特性に関連する情報であるク
ーロン効率（η）と、 被塗物数(B)が塗料槽によつて決まる最大浸漬数
(M)未満であるとき被塗物数(B)に対する電圧とを入
力し、 演算制御部によつて被塗物数(B)が最大浸漬数(M)
に等しいか、それ未満であるかを判断し、 Ｂ＝Ｍのときは、次式で通電量(I)を算出し、こ
れに基づいて定電流で、 Ｉ＝Ｑ×Ｂ×Ｋ×Ｓ×ｋ／η Ｂ＜Ｍのときは、被塗物数(B)に対して入力した
電圧で定電圧で通電することを特徴とする電着塗
装方法である。 作 用 本発明に従えば、電着塗料が収容された塗料槽
内に複数の被塗物を搬送し、浸漬して電着塗装を
行なうにあたり、塗料槽内に浸漬された被塗物数
(B)と、被塗物の搬送速度(S)と塗料液温(T)とが検出
される。また被塗物数(B)と塗料槽に浸漬できる最
大被塗物数(M)とを比較して、Ｍ＞Ｂのときは、予
め入力した被塗物数(B)に対する電圧で定電圧法に
よつて通電状態を制御し、Ｍ＝Ｂのときは電着塗
料の各被塗物上への析出に関連する固有情報（塗
料の被塗物当たり塗料量Ｑ、通電時間情報Ｋ、塗
料温度に対する塗膜固有抵抗値ｋ）と、電着塗料
の物理的特性に関連する固有情報（クーロン効率
η）とを予め入力し、これらの間に、 Ｉ＝Ｑ×Ｂ×Ｋ×Ｓ×ｋ／η …(1) の演算を施す。これによつて塗料槽に浸漬してい
る被塗物数と塗料液温などとに対応する通電量を
算出し、この電流値で定電流法によつて通電状態
を制御する。 実施例 第１図は本発明の一実施例に従う塗装装置の構
成を説明する系統図である。第１図を参照して、
本実施例の塗装装置の構成について説明する。本
実施例の塗装装置では、たとえばカチオン型電着
塗料１が収容された塗料槽２を備えており、この
塗料槽２中にはたとえば鉄、ステンレス鋼、フエ
ライトなど電気伝導性の良好な材料から成り、裸
極または隔膜が用いられる陽極である電極３が浸
漬されている。 このような塗料槽２には、たとえばベルトコン
ベア４などの搬送手段によつて搬送された被塗物
５が浸漬される。これら被塗物５は、たとえば自
動車の製造ラインにおいては自動車のボデイなど
であり、ベルトコンベア４に電気伝導性の良好な
支持部材６によつて取付けられ搬送される。 前記塗料槽２の上方には給電レール７が配置さ
れており、被塗物５を支持する支持部材６がこれ
に摺動し、被塗物５に通電する。一方、上述した
ような各構成に関連して、ベルトコンベア４によ
る被塗物５の搬送速度を検出するたとえばロータ
リエンコーダなどによつて実現される搬送速度検
出部８と、塗料槽２内に浸漬している被塗物５の
数を検出するためのたとえばリミツトスイツチな
どによつて実現される被塗物検出部９ａ，９ｂ，
９ｃ，９ｄ（必要な場合には参照符９で総称する）
と、塗料槽２の電着塗料１の液温を検出する液温
検出部１０とが設けられる。これらの各検出部
８，９，１０からの出力は、ラインｌ１，ｌ２，
ｌ３をそれぞれ介して、たとえばマイクロコンピ
ユータなどによつて実現され、後述するような演
算制御動作を行なう演算制御部１１に並列に与え
られる。 演算制御部１１には、後述するように各種情報
を入力するためのキー入力部１２と、たとえば
CRT（陰極線管）などによつて実現され、前記入
力情報や塗装装置の運転状態などをモニタ表示す
る表示部１３とが接続される。この表示部１３に
表示された内容は、印字装置１４によつて印字出
力することができる。 一方、前記電極３および給電レール７に、後述
するような所定の通電を行なう整流器１５が設け
られ、前述したようにカチオン型電着塗料を用い
る場合には、給電レール７は整流器１５の負極端
子に、各電極３は陽極端子にそれぞれ接続され
る。またこの整流器１５の通電動作は、後述する
ように演算制御部１１によつて制御される。 本発明は第１図示のような構成を用いて、塗料
槽２内に浸漬している被塗物５の数、ベルトコン
ベア４による搬送速度および電着塗料１の液温な
ど各種変動要因を検出して、整流器１５による通
電量および通電態様を自動的に制御しようとする
ものである。そのために、 Ｑ；被塗物５の１台当たりに要する塗料量 Ｋ：通電時間に関する係数 ｋ；塗膜固有抵抗値(R)と塗料液温（Ｔ℃）とに
より規定される係数 η；クーロン効率 の各定数をキー入力部１２から入力し、さらに、 Ｂ；塗料槽２内で浸漬されている被塗物数 Ｓ；ベルトコンベア４の搬送速度 Ｔ；塗料液温 を、被塗物検出部９、搬送速度検出部８および液
温検出部１０によつて検出し、演算制御部１１に
おいて塗料槽２によつて決まる最大浸漬数(M)と被
塗物数(B)とを比較し、Ｂ＜Ｍのときは、被塗物数
(B)に対して予め入力した電圧で定電圧電着塗装を
行ない、Ｂ＝Ｍのときは、上記各定数Ｑ，Ｋ，
ｋ，η，βおよび変数Ｓとによつて上記第１式の
演算を行ない、通電量(I)を得、この通電量で定電
流電着塗装を行なうものである。 以下、上記第１式の各変数および定数について
説明する。 Ｑについて。 被塗物５の１台当りに要する塗料量は、用いら
れる電着塗料の固有な特性および、第１図示の塗
装装置が用いられる製造ラインの条件下での各種
実験情報などによつて決定される。すなわち第１
図示の塗装装置が、自動車製造ラインなどに用い
られている場合、第２図および第３図に示す車体
１６における頂部１７、およびたとえばドア下部
のような袋構造部１８などにおいては、希望の塗
装膜厚を得にくいため、このような部位であつて
も希望の膜厚が得られるように、この塗料量Ｑが
設定される。 Ｂについて。 被塗物数は前述したように、被塗物検出部９ａ
〜９ｄによつて検出され、最大浸漬被塗物数(M)が
たとえば第１図に示すように４台の場合、１台〜
３台までの被塗物５が浸漬しているときには、各
台数に対応して予め定められる一定電圧による定
電圧運転が行なわれ、４台の被塗物５が浸漬した
ことが検出されると、後述するように定電流運転
に切換えられる。このようにして塗料槽２内に浸
漬されている被塗物５の数を検出して通電電圧を
変化することにより、従来技術の項で説明したよ
うな入槽線、ピンホール、異常付着および外観品
質の低下など、製品に関する各種不具合を防止す
るようにする。 Ｋについて。 通電時間に関連する定数Ｋは、 Ｋ＝１／（全没長L1（ｍ）×60（sec））…(2) L1；被塗物５全数が塗料槽２内で有する
長さ で表わされる。 Ｓについて。 一般に、ベルトコンベア４の搬送速度Ｓと塗料
槽２における前記全没長L1とによつて、必要と
される通電時間が異なり、したがつてこの搬送速
度Ｓが検出される。 ｋについて 定数ｋは、使用する塗料毎に実験式によつて求
められる。塗料の設計は塗膜抵抗600kΩcm²、液
温28℃を標準としており、この条件でのつきまわ
り性は19μmであり、これを基準として、塗膜抵
抗および液温が変化した場合、標準条件時のつき
まわり性膜厚を得るパラメータとして設定され
る。 この値は使用する塗料のある温度で塗膜抵抗を
測定し、その温度でつきまわり性を測定し、標準
のつきまわり性と比較して求める。たとえばつき
まわり性が20μmの場合は、ｋ＝19／20＝0.95と
なり、またつきまわり性が18μmの場合は、ｋ＝
19／18＝1.06となる。一般に塗料温度が高くなれ
ば塗膜抵抗は小となり、つきまわり性は大とな
る。 ηについて クーロン効率ηは、使用する塗料の固型分、酸
濃度、溶剤量などによつて変化する値である。ク
ーロン効率は、温度などを一定条件にして塗料を
電着塗装して得られる実験値である。クーロン効
率が大きい塗料は、１クーロン当たりの電着量が
大きく塗膜が形成され易く、反対にクーロン効率
が小さい塗料は塗膜が形成され難い。なお、クー
ロン効率ηの単位は、mg／coulombである。 第４図は本発明の一実施例の動作手順を示すフ
ローチヤートであり、第５図は通電電圧の変化を
示すグラフである。第１図〜第５図を参照して、
本実施例の動作について説明する。第４図ステツ
プｎ１で、第１図示の塗装装置を起動すると、演
算制御部１１に接続された表示部１３には、第１
表のNo.１〜No.18に示す項目の入力を要求する表示
が成される。これに引続き、ステツプｎ３で以下
の各情報がキー入力部１２によつて入力される。

【表】

【表】 入力される情報は、まず第１表のNo.１〜No.18に
示される項目である。そのうちNo.３〜No.５の各定
電圧値は、第１図の塗料槽２における被塗物５の
最大浸漬数が４台の場合、１台〜３台の被塗物５
が浸漬されたときの定電圧運転を行なうに際して
の電圧値である。この各電圧値V1＝282［Ｖ］、
V2＝295［Ｖ］、V3＝307［Ｖ］は、第５図にその
変化が示される。またNo.１〜No.２およびNo.９〜No.
16の各項目は、一度入力された後は当該塗装装置
においては固定値とされ、かつ運転時に各項目に
示す条件が第１表の数値を外れた場合には、当該
事態が表示部１３に表示され、たとえば警報音が
発生される。 次に第２表に示す塗膜の抵抗値と、塗料液温と
に関係するパラメータ（上記第１式におけるｋ）
が入力される。

【表】 次に第３表に示す項目の入力が行なわれる。

【表】 ここで搬送速度(S)は搬送速度検出部８によつ
て、液温は液温検出部１０によつて、また台数(B)
は被塗物検出部９によつてそれぞれ検出される。
残余の項目は、キー入力部１２によつて所望の数
値がそれぞれ入力される。 ここで、ステツプｎ３における入力情報の具体
例について説明する。 (1) 塗料槽２の大きさによつて決定される入力値 Ｂは、塗料槽２内に浸漬される全被塗物数で
あり、本実施例では４台である。塗料槽２の大
形化および小形化に伴なつて、勿論この値は増
減する。 Ｋ 上述した全没長L1が22.75ｍの場合 Ｋ＝１／22.75ｍ×60sec ＝7.33×10^-4 …(2) となる。 (2) 自動検出される入力値 Ｓは、前述したように搬送速度検出部８によ
つて検出される。 塗料液温Ｔは、液温検出部１０によつて検出
された後、上記第２表に示すパラメータと置換
される。 (3) 手動操作による入力値 Ｑ；塗料の使用量（mg）は、外板塗料量と内
板塗料量とによつて決定される。 (イ) 外板塗料量は、一例として以下のように算
出される。 （膜厚）25μm×（面積）34m²×（比重）1.25×（塗
着効率）100／95×（揮発ロス分）100／93＝1.203ｇ…(
3) (ロ) 内板塗料量は一例として、以下のように算
出される。 （膜厚）17.5μm×（面積）51m²×（比重）1.25×（
塗着効率）100／95×（揮発ロス分）100／93＝1.263ｇ
…(4) 上記第３式および第４式の値を加算すると、 Ｑ＝2.466ｇ …(5) の結果が得られる。 (2) ｋは、第２表のように入力されたパラメータ
である。 (3)ηは、同様に第３表のように入力される。 次に第４図ステツプｎ４でベルトコンベア４が
始動されると、ステツプｎ５で搬送速度検出部８
によつて搬送速度が検出される。搬送速度検出部
８からの信号は演算制御部１１にラインｌ１を介
して取込まれ、前記第１式における係数Ｂに変換
される。また引続きステツプｎ６において、塗料
槽２内に浸漬されている被塗物５の台数が被塗物
検出部９ａ〜９ｄによつて検出される。 ステツプｎ７では、前記浸漬被塗物数(B)が本実
施例における最大浸漬被塗物数（４台）未満の３
台以下であるかどうかの判断が行なわれる。この
判断が肯定であれば、演算制御部１１はステツプ
ｎ８で前記第１表のNo.３〜No.５の項目で示される
浸漬被塗物数毎の電圧値に従つて、定電圧運転を
行なう。ステツプｎ９では、上記第１表のNo.１〜
No.２およびNo.９〜No.16で示される項目に対応する
運転条件が、各項目に入力された制限値を超えて
いるかどうかを判断する。超えていればステツプ
ｎ１０に移つて、前述したような警報動作を行な
い、また回復処理が行なわれる。 前記ステツプｎ１０において判断結果が肯定で
あれば、処理はステツプｎ１１に移り、塗料槽２
内の液温が検出される。ステツプｎ１２では、こ
の液温が第３表に示される当初の値から変動した
かどうかを検出する。変動していなければ、処理
はステツプｎ１３に移り、同一条件で塗装が継続
される。この後、処理は前記ステツプｎ５に移
る。 上記第４図ステツプｎ７において判断結果が否
定であれば、塗料槽２内に４台の被塗物５が浸漬
されたことになり、処理はステツプｎ１４に移
り、第４表に示すような条件で定電流運転が行な
われる。

【表】

【表】 このとき、第１式の各変数については、Ｑ＝
2.46×10⁶、Ｂ＝４、Ｋ＝7.33×10^-4、Ｓ＝5.2、
η＝27となり、また塗膜抵抗値および温度に関す
る係数ｋは、たとえば第２表における塗膜抵抗Ｒ
が475Ω〜524Ωであつて、かつ温度28℃の欄にお
けるパラメータ0.91が選ばれる。これによつて、 Ｉ＝2.46×10⁶×４×7.33×10^-4×5.2×0.91／27
＝1.264A …(6) が得られる。 次にステツプｎ１５で、上記電流Ｉが第１表に
示した条件内かどうかが検出され、条件内でなけ
れば前述したようにステツプｎ１０において警報
動作およびそれに続く処理が行なわれる。ステツ
プｎ１５の判断が肯定であれば、処理はステツプ
ｎ１１に移り、前述したような動作を繰返す。 前記ステツプｎ１２において、塗料液温や他の
条件を変動する要求が生じた場合には、処理はス
テツプｎ１６に移り、条件を再入力する表示が表
示部１３になされ、第５表のようにたとえばクー
ロン効率値η＝25とし、塗膜抵抗値を617Ωとし、
液温度が28.8℃となるような情報が、ステツプｎ
１７で入力される。

【表】

【表】 このとき、流される電流Ｉについて、下式のよ
うに演算が行なわれる。 Ｉ＝2.46×10^-6×４×7.33×10^-4×5.2×0.95／
25＝1425A …(7) この後、処理はステツプｎ１３に移り、塗装が
継続されると共に、その処理はステツプｎ５に移
り、上述したような処理を繰返す。 以上のように本実施例では、塗装槽２に浸漬さ
れる被塗物５の数や塗料液温およびベルトコンベ
ア４の搬送速度など、各種の変動要因に対応し
て、電着塗装を行なう際の通電態様を定電圧法か
定電流法かを判断し、定電圧のときは電圧を、定
電流法のときは、前記(1)式で算出した電流値にな
るように電流を制御するようにした。したがつて
従来技術の項で述べたように、塗料槽２内に浸漬
されている被塗物５の数が、想定される最大被塗
物数未満の場合であつても、電流の集中による入
槽線、ピンホール、異常付着、外観品質の低下等
の不具合の発生を避けることができる。 またベルトコンベア４の搬送速度およびクーロ
ン効率値、塗膜抵抗値および液温など各種の変動
要因を検出して、これらに対応して自動的に運転
状態を制御するようにした。したがつてこのよう
な塗装方法が実施される塗装装置の操作性が格段
に向上されると共に、塗装された製品の品質が格
段に向上される。 前述の実施例において、電着塗料１はカチオン
型として説明したが、アニオン型であつてもよい
のは勿論である。また本実施例の塗装装置は自動
車の製造ラインに限らず、塗装が必要な広範な技
術分野において用いることができる。このとき被
塗物５としては自動車の車体に限らず、当該分野
の任意の被塗物であつてよい。また前述の各表な
どに示した数値は、本発明が実施されるにあたつ
ての一例であり、本発明はこのような数値例に限
定されるものではない。 効 果 以上のように本発明に従えば、塗料槽内に浸漬
された被塗物数と被塗物の搬送速度と塗料温度と
を検出し、被塗物数が塗料槽によつて決まる最大
浸漬数未満であるときは、予め入力された被塗物
数に対する電圧で定電圧塗装を行ない、被塗物数
が塗料槽によつて決まる最大浸漬数と等しいとき
は、予め入力された電着塗料の各被塗物上への析
出に関連する固有情報と電着塗料の物理的特性に
関連する固有情報と、上記各検出値との間に演算
を施して通電量を算出し、この通電量で定電流塗
装をするようにした。したがつて塗料槽内の被塗
物数や液温および搬送速度などが変動する場合で
あつても、常に所望の膜厚を得ることができ、製
品の品質を格段に向上できる。また塗料液温およ
び搬送速度など、各種変動要因を検出してこれら
に対応して通電状態を制御するので、入槽線、ピ
ンホール、異常付着、外観品質の低下などの不具
合の発生を取除くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に従う塗装装置の構
成を示す系統図、第２図は被塗物５の側面図、第
３図は被塗物５の正面図、第４図は本実施例の動
作手順を説明するフローチヤート、第５図は本実
施例の動作を示すグラフである。 １…電着塗料、２…塗料槽、４…ベルトコンベ
ア、５…被塗物、８…搬送速度検出部、９…被塗
物検出部、１０…液温検出部、１１…演算制御
部、１２…キー入力部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電着塗料が収容された塗料槽内に複数の被塗
   物を搬送し、浸漬して電着塗装を行なう方法であ
   つて、 塗料槽内に浸漬された被塗物数(B)と被塗物の搬
   送速度(S)と塗料液温(T)とを検出し、 電着塗料の各被塗物上への析出に関連する固有
   情報である被塗物当たりの塗料量(Q)と、通電時間
   の情報(K)と、塗料温度(T)に関連する塗膜固有抗抵
   (k)と、 電着塗料の物理的特性に関連する情報であるク
   ーロン効率（η）と、 被塗物数(B)が塗料槽によつて決まる最大浸漬数
   (M)未満であるとき被塗物数(B)に対する電圧とを入
   力し、 演算制御部によつて被塗物数(B)が最大浸漬数(M)
   に等しいか、それ未満であるかを判断し、 Ｂ＝Ｍのときは、次式で通電量(I)を算出し、こ
   れに基づいて定電流で、 Ｉ＝Ｑ×Ｂ×Ｋ×Ｓ×ｋ／η Ｂ＜Ｍのときは、被塗物数(B)に対して入力した
   電圧で定電圧で通電することを特徴とする電着塗
   装方法。