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JP3708445B2 - Powder coating material supply device - Google Patents
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JP3708445B2 - Powder coating material supply device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体塗装システムに関し、特に粉体吹付けブース、粉体収集回収システム、および未使用の粉体塗装材料と未使用および再生または過剰吹付けの粉体塗装材料の混合物を遠方位置から吹付けブースに付随する塗装用ディスペンサに搬送する粉体供給装置を含む車両製造施設に使用する粉体塗装システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車やその他の車体などの大型物体に塗装材料を塗布する作業は、従来、車体が進入する入口、塗料塗布区域、設計によっては硬化または乾燥区域、および車体が出る出口で形成された細長いトンネル状の構造を有する吹付けブースで実施されてきた。多くのシステムでは、「調整済み」の空気、つまり増湿して濾過した空気を、ブロワまたは送風ファンで吹付けブースの頂部にあるプレナム・チャンバに導入し、次にブースを通過する車両に向けて下方向に方向づける。調整済みの空気は、ブース室内の過剰吹付け塗装材料を拾い、空気で搬送されるこの過剰吹付け材料は、1個以上の排気ファンがブースの床または側面を通って下方向に排出する。フィルタを設けて、過剰に吹き付けた塗装材料を捕捉し、その結果得られた濾過済みまたは清浄な空気をブースから抜き取り、大気中に排気するか、システム内で再循環させて再利用する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
自動車、トラックなどの車両に最も一般的に使用される塗装材料は、樹脂材料の霧化を容易にする液体溶剤成分の割合が比較的高い、ハイ・ソリッドの樹脂塗料材料である。過剰に吹き付けた樹脂塗料材料の回収に伴う問題については、詳細な記録があり、塗装および仕上げ産業で引き続き環境問題になっている。Cobbsに帰される米国特許第4,247,591号およびRehmanその他に帰される第4,553,701号を参照のこと。
【0004】
Shuticその他に帰され本発明の譲受人が所有する米国特許第5,078,084号で開示されているように、粉体塗装材料が、車体などの大きい物体を塗装する溶剤ベースの液体塗料材料の代替品として提案されてきた。粉体塗装の実際では、粉未状樹脂を基板に塗布してから基板と粉体とを加熱すると、粉体が溶融し、その後冷却すると、基板上に連続的な固体被膜を形成する。大抵の粉体吹付け用途では、基板に付着する粉体の量が増加し、基板への粉体の保持を助けるよう、塗布すべき接地物体に向ける吹付け用粉体に静電荷を与える。自動車またはトラックの車体に粉体材料を塗布する作業は、車体に付着しない過剰吹付け粉体を収集できる管理区域を提供する吹付けブース内で実施する。ブース内への過剰吹付け粉体の封じ込めは、ブース室内に負圧を生成して過剰に吹き付けた粉体をブースから吸い出し、粉体収集回収システムに入れる排出システムによって補助される。回収した過剰吹付け粉体は、今後の使用のために保管しておくことができ、あるいは粉体吹付けブースに関連付けられた粉体スプレー・ガンへと、即座に再循環する。
【0005】
粉体塗装材料で自動車およびその他の車体に塗装するには、固有の問題が幾つかある。車両製造施設の設計のため、塗装材料の供給源は、通常は吹付けブースから遠方、つまり数百フィートもの位置にある。さらに、たとえば1時間当たり136.2キログラム(300ポンド)以上などの大量の粉体塗装材料を、1秒当たり0.454ないし0.908キログラム(1ないし2ポンド)などの流量で、この比較的長距離を供給源から吹付けブースまで移送しなければならない。また、車体に粉体材料を適切に塗装するため、適切な密度および粒子分布で、粉体塗装材料を移送しなければならない。「密度」という用語は、粉体と空気との相対的な混合または割合を指し、「粒子分布」という用語は、粉体吹付けブースに関連付けられたスプレー・ガンに送る、空気で搬送される粉体材料の流れの中の様々なサイズの粉体粒子の分布を指す。現在利用可能な粉体塗装システムは、長い距離を大流量で大量に粉体材料を移送しながら、所望の密度および粒子分布を維持することができない、あるいは不十分にしかできないことが分かっている。
【0006】
上述したように、粉体吹付けブース内で放出される粉体塗装材料は、すべてがブースを通過する車体に付着するわけではない。この過剰に吹き付けた粉体材料は、たとえばShuticその他に帰される特許第5,078,084号などで開示されているようなブースの基部で、粉体収集回収システムで収集される。このタイプのシステムでは、粉体収集回収システムは、吹付けブースの床の下に並んで取り付けられた一連の粉体収集チャンバの個々に含まれたカートリッジ・フィルタの個々のグループまたはバンクを含む。1個の排気ファンまたはブロワが、ブース室内に負圧を生成し、負圧が、過剰に吹き付けられて空気で搬送される粉体材料を、個々の粉体収集チャンバに吸い込み、そこで粉体はカートリッジ・フィルタの壁上に収集され、「クリーン・エア」はそれを通過して、その後大気に放出される。
【0007】
逆向きのエア・ジェットを操作して、収集した粉体をカートリッジ・フィルタの壁から取り除くと、粉体は粉体収集チャンバの基部に落下し、そこで粉体吹付けブースに関連付けられたスプレー・ガンに戻すよう収集または再循環するため取り出される。
【0008】
自動車の車体の塗装などの大量な用途では、粉体収集回収システムの実用性、およびブース室内の均等な負圧の適用が、特に問題となる。1個の排気ファンまたはブロワ・ファンを使用してブース室内で均等な負圧を獲得するのは、場合によっては多少困難であり、そのため粉体塗装材料を収集できる効率に悪影響を及ぼし、ブースを通過する車体上にスプレー・ガンから放出される粉体塗装材料のパターンを崩壊させる可能性があることが分かっている。このタイプのシステムでは、各粉体回収チャンバ内に含まれる逆エア・ジェットバルブの実用性を改善する必要もある。
【0009】
上述したタイプの粉体塗装システムには、それ以外にも問題があり、それは粉体吹付けブースに関連付けられたスプレー・ガンに戻る再循環のための過剰吹付け粉体の回収に関するものである。未使用の粉体塗装材料は、粒子サイズの分布の幅が広い、つまりサイズが多種多様な粉体粒子を含む。大きい粉体粒子の方が、吹付けブース内で塗装する物体に付着しやすい傾向がある。というのは、そのサイズのために、小さい方の粒子より静電荷が高く、大きく重い粒子の方が、スプレー・ガンから塗装物体に向けて放出された時に、小さい粒子よりモーメントが大きいからである。その結果、過剰に吹き付けられ、物体に付着せずに再循環してスプレー・ガンに戻るよう収集される粉体は、未使用の粉体より小さい方の粒子の割合が大きい。大きい粒子の方が、小さい粒子より物体に付着する割合が大きいからである。
【0010】
粉体塗装システムの動作の安定性は、少なくとも一部は、「微粉」、たとえば約10ミクロン未満のサイズを有する粒子の付着または蓄積をいかに回避するかにかかっている。本明細書で用いる「安定性」という用語は、過剰なレベルの微粉によって生じる問題なく、粉体塗装材料を流動化し、移送し吹き付けるシステムの能力を指す。粉体塗装材料内に過剰なレベルの微粉が存在すると、粉体の流動化の低下、衝突融合、フィルタ・カートリッジおよび篩の目詰まり、粉体吹付けブースの内面およびスプレー・ガンへの粉体の付着の増大、および塗着効率の低下をもたらすことがある。「衝突融合」という用語は、静電気の引力に対する粒子速度の結果、粉体粒子が表面に付着することを指し、「塗着効率」とは物体に向けて吹き付けられた粉体の総量に対する物体に付着した粉体材料の割合の尺度である。
【0011】
上述したタイプの粉体塗装システムには、過剰に吹き付けた粉体材料を、収集後にスプレー・ガンへと再循環させるときのシステムの動作安定性を確保する措置が、基本的にはない。供給用ホッパーなどから微粉を除去するために換気ユニットを使用しているが、このようなユニットは有効性に限界があり、所定の供給用ホッパー内の微粉のレベルまたは割合を所望の精度で制御するのに、これに頼ることはできない。
【0012】
【課題を解決するための手段】
したがって、長い距離を比較的大流量で大量に粉体材料を搬送しながら、所望の密度および粒子分布を維持することができ、要求量に関係なくシステム内の粉体塗装材料の適量を維持し、過剰に吹き付けた大量の粉体を再循環のために効率的に収集して回収し、過剰なレベルの微粉の蓄積を回避し、保守が比較的容易な、自動車やその他の車体などの大きい物体に粉体塗装材料を塗布する粉体吹付けシステムを提供することが、本発明の目的の一部である。
【0013】
これらの目的は、自動車、トラックまたはその他の車体などの大きい物体に粉体塗装材料を塗布するために、車体に粉体塗装材料を塗布する制御区域を規定する粉体吹付けブースと、粉体吹付けブースから遠方の位置に配置された「粉体キッチン」と、ブースの近傍に位置して、粉体キッチンから粉体塗装材料を受け、それをブースに関連付けられ自動操作または手動操作される粉体スプレー・ガンに供給する幾つかの供給ホッパーとを含む機器内で達成される。過剰に吹き付けた粉体塗装材料は、粉体収集回収システムによってブース室内から取り出され、このシステムが、過剰に吹き付けた粉体を、粉体スプレー・ガンへと再循環するために粉体キッチン内の1個以上の混合ホッパーに戻す。
【0014】
本発明の一つの態様は、遠方の、つまり粉体キッチンの位置からスプレー・ブースの近傍に位置した供給ホッパーまで、粉体塗装材料を移送するための有効な手段を提供するという概念に基づいて予測される。これは、正圧ではなく真空または負圧で操作する粉体移送システムによって、本発明の機器で達成される。粉体キッチンは、粉体キッチン内の未使用粉体塗装材料の供給源に接続された、粉体受けユニットにそれぞれ結合された1個以上の1次ホッパーを含む。移送ラインは、1次ホッパーを、吹付けブースの各供給ホッパーに関連付けられた粉体受けユニットと相互接続させる。第1真空ポンプを操作して、1次ホッパーに関連付けられた粉体受けユニット内に負圧を生成し、未使用粉体材料を供給源から粉体受けユニットに吸い込んで、粉体を1次ホッパーに供給することができる。第2真空ポンプが、供給ホッパーに関連付けられた各粉体受けユニット内に負圧を与え、したがって粉体キッチン内に配置された1次ホッパーからの未使用粉体材料が、長い移送ラインを通って、吹付けブースの近傍にある供給ホッパーに関連付けられた粉体受けユニットに吸い込まれる。吹付けブースにある粉体受けユニットは、個々の供給ホッパーに粉体を充填し、粉体は粉体ポンプによって供給ホッパーから吹付けブース内の粉体スプレー・ガンに移送される。
【0015】
吹付けブースから過剰吹付け粉体材料を収集するのに、負圧を適用した粉体移送のこの同じ原理が用いられる。粉体キッチン内に配置された再生ホッパーは、粉体受けユニットに結合し、これは再生ラインによって、粉体吹付けブースに関連付けられた粉体収集回収システムに接続される。真空ポンプは、ブースから過剰に吹き付けた粉体を受け取る再生ホッパーに関連付けられた粉体受けユニット内に負圧を発生させ、このような過剰吹付け粉体を再生ホッパーに移送する。本発明で好ましい一つの実施形態では、再生されたこの過剰吹付け粉体を、次に別の真空ポンプによる負圧で再生ホッパーから搬送し、ブース付近に位置する供給ホッパーに接続された粉体受けユニットに、過剰吹付け粉体を供給する。次に、この供給ホッパーが、過剰吹付け粉体を、吹付けブースに関連付けられたスプレー・ガンに供給し、これは塗装される車体の他の部分に粉体を塗布するよう作動する。
【0016】
別の実施形態では、再生ホッパーおよび1次ホッパーが、それぞれ粉体キッチン内に配置された混合ホッパーに接続される。1次および再生ホッパー内の粉体ポンプが、選択された割合の未使用粉体と再生または過剰吹付け粉体とを混合ホッパーに移送し、このような粉体は、吹付けブースに関連付けられたスプレー・ガンに移送する準備として、ここで混合される。混合ホッパー内に含まれる粉体の粒子サイズの分布が数学的に予想される本発明の方法によると、混合ホッパーに導入される未使用粉体と再生粉体の供給は、混合ホッパーに含まれる微粉の体積百分率が、所定の最高百分率を上回らないよう制御される。これによって、ブース内の物体に再生または過剰吹付け粉体を塗布する場合に、粉体塗装システムの安定した動作が確保される。
【0017】
たとえば1時間に約136.2キログラム(300ポンド)以上の大量の粉体塗装材料を、上述した真空移送システムで効率的かつ効果的に搬送して、粉体塗装材料の供給源が粉体吹付けブースの遠方に配置された自動車製造施設の特定の需要を満足させられることが分かっている。正圧ではなく負圧を使用すると、空気の使用量が少なくなり、したがってシステムの全体的なエネルギー要件が少なくなると考えられる。また、粉体キッチンと吹付けブースとの間に延びる移送ラインのいずれか1本が漏れた場合、粉体材料は、正圧の粉体移送システムの場合では強制的に外側に出るが、このような移送ラインでは、真空のためにラインの内側に吸い込まれる。これによって、漏れの問題が発生した場合に、施設を粉体で汚染する危険性が少なくなる。
【0018】
本発明の粉体移送の態様に関する別の特徴は、塗装作業が進行するにつれ、未使用粉体塗装材料と過剰吹付け粉体材料とを自動的に監視し、補給することに関する。1次ホッパー、再生ホッパーおよび供給ホッパーはそれぞれ、プログラム可能な論理制御装置に接続されたロード・セルが担持している。このロード・セルは、個々のホッパーが空の重量でゼロ基準に設定され、システムの動作中に個々のホッパーそれぞれに入る粉体材料の重量を測定するのに効果的である。たとえば、1次ホッパーについて考えると、それに関連付けられたロード・セルは、システムの動作中にこのような1次ホッパー内の粉体の重量を示す信号を、制御装置に送信する。1次ホッパー内の粉体材料の量が、所定の最小値より下がった場合は、制御装置がロード・セルから信号を受信し、このような1次ホッパーに関連付けられた粉体受けユニットに接続された真空ポンプを作動し、その結果、追加の未使用粉体塗装材料が、供給源から粉体受けユニットに搬送され、次に1次ホッパーに搬送される。1次ホッパーが、十分なレベルの粉体塗装材料を受け取ると、それ以上の粉体の供給は停止される。再生ホッパーおよび供給ホッパーが、同様の方式で作動するので、粉体塗装作業中は、それぞれで適切なレベルの粉体塗装材料が維持される。1つの実施形態では、1次ホッパーと再生ホッパーそれぞれの間に接続ラインが設けられるので、吹付けブースの粉体収集回収システムに収集された過剰吹付け粉体材料の量が、再生ホッパー内の粉体材料の量を所望のレベルで維持するのに不十分な場合には、未使用の粉体塗装材料を1次ホッパーから再生ホッパーに供給することができる。
【0019】
別の実施形態では、プログラム可能な制御装置が、上述し以下で詳細に検討する方法によって決定された選択割合に従って、各1次ホッパーからの未使用の粉体塗装材料の移送と、関連のホッパーから混合ホッパーへの再生または過剰吹付け粉体の移送とを支配する。混合ホッパーは、未使用の粉体と再生した粉体との混合物を、1個以上のスプレー・ガンに供給する。
【0020】
本発明の別の態様は、1次ホッパー、再生ホッパーおよび供給ホッパーのそれぞれに構造によって、粉体塗装材料が所望の密度および粒子分布でシステム内を確実に移送され、スプレー・ガンに供給される措置に関する。この態様では、本発明の譲受人が所有しCrumその他に帰される米国特許第5,018,909号で開示された粉体供給ホッパーに用いられているのと同様の動作原理が、本発明の様々なホッパーに用いられている。一般に、本明細書の各ホッパーは、有孔板を含み、それが、このようなホッパーの基部の空間に配置されたバッフルを通過する空気の上方向の流れを受ける。回転式櫂または翼を含む撹拌器が、有孔板の上に配置され、これによって個々のホッパーから放出する前に、粉体材料の適切な流動化、粉体粒子の均等な分布、および適切な密度または空気対粒子の割合が確保される。
【0021】
本発明のさらに別の態様は、粉体吹付けブースに効率的に容易に保守可能な粉体収集回収システムを提供し、これがブース室内に均質で下向きの空気の流れを生成する、という概念に基づく。この粉体収集回収システムは、モジュール式の構造で、粉体吹付けブースの長さに沿って、その床下に並んで取り付けられる幾つかの粉体収集ユニットを含む。各粉体収集ユニットは粉体収集チャンバを含み、これは、粉体収集チャンバの基部に配置された角度のついた流動化プレートの上に、逆V字形で取り付けられた2グループすなわち2つの列のカートリッジ・フィルタを収容する。限られた数の個別粉体収集ユニットが、共通ダクトによって別個の排気ファンまたはブロワ・ユニットに接続される。各排気ファンは、関連の粉体収集ユニット内に負圧を生成し、空気で搬送される過剰吹付け粉体材料をブース室内からブースの床を通して下方向に吸い込み、次いで各粉体収集チャンバに入れるのに有効である。過剰に吹き付けられた粉体材料は、カートリッジ・フィルタの壁上に溜まり、「クリーン」な空気はそれを通過して、各粉体収集ユニットに関連付けられたクリーン・エア・チャンバに入る。パルス状の空気ジェットが、カートリッジ・フィルタの上に配置されたエア・ジェット弁からカートリッジ・フィルタの内部に定期的に導入され、フィルタの壁に溜まった粉体を追い払うと、次にこの粉体は、各粉体収集チャンバの基部にある角度の付いた流動化プレート上に落下し、除去される。各粉体収集チャンバは、共通のヘッダ・パイプに接続された出口を有し、その出口線のそれぞれにゲート弁が配置される。システム制御装置は、収集された粉体材料が、粉体キッチンに関連付けられた再生ホッパーに移送する順序で、様々な粉体収集ユニットから取り出されるように、弁を順次開閉するのに有効である。
【0022】
本明細書で述べる粉体収集回収システムの構造には、幾つかの利点がある。幾つかの排気またはブロワ・ユニットを使用し、それぞれが限定された数の粉体収集ユニットに関連するので、より均一でむらなく分布した下方向の空気の流れが、粉体吹付けブースの室内に、その全長に沿って生成される。これは、単一の排気ファンまたはブロワを有するシステムに対する改良点である。というのは、車体などの大きい物体を塗布するのに必要な極端な長さを有する吹付けブース内で、ブロワ・ユニット1個だけでは、均一な負圧を得ることは困難であることが証明されているからである。本明細書で述べる粉体収集回収システムの保守も、従来の設計のものよりはるかに容易である。アクセスが容易になるよう、粉体収集ユニットの頂部に逆エア・ジェット弁が配置され、オペレータ1人でカートリッジ・フィルタを粉体収集チャンバから容易に取り外せる。各粉体収集チャンバから粉体材料を除去することも、その基部にある角度をつけた流動化プレートによって容易になり、それは、チャンバから粉体を滑らかに移送するのに役立つ。また、粉体収集チャンバの壁は、空気の逆噴射が起動すると振動して粉体を有孔板上に送るのに役立つよう、十分薄くできている。
【0023】
本発明の現在好ましい実施形態の構造の動作および利点は、以下の記述を添付の図面と結び付けて考察すると、より明瞭になる。
【0024】
【実施例】
次に、図面を参照すると、本発明の粉体塗装システム10の1つの実施形態は、粉体吹付けブース12、粉体キッチン14からブース12へ粉体塗装材料を移送する装置、およびブース12に関連付けられた粉体収集回収システム16を含む。これらのシステム要素について、以下で別個に述べ、それぞれの動作について検討する。
【0025】
粉体吹付けブース
図1および2を参照すると、粉体吹付けブース12は、天井18、床20、対向する側壁22、24、およびブース入口26およびブース出口28を規定する対向する端壁を含む。図7も参照のこと。この吹付けブース12の構造は、吹付けブース12の縦方向に延びる中心部36を、コンベヤ34によって移動する車体32などの物体に、粉体塗装材料を塗布する制御区域を形成する室内30を規定する。車体32に付着しない過剰吹付け粉体材料は、吹付けブース12の床20に沿って配置された格子38を通過し、以下で詳述する粉体収集回収システム16に入る。
【0026】
粉体吹付けブース12は、縦方向にかなりの距離延び、ブース室内30を通過する過程で車体32の全域に粉体塗装材料が塗布されるよう、これに沿った様々な位置に多様な粉体スプレー・ガンを配置することができる。図示のために、スプレー・ガン42を担持するロボット40は、吹付けブース12の片側に描かれ、頭上ガン・マニピュレータ44は、車体32の上の位置でスプレー・ガン47を担持するよう図示されている。車体32のサイズ、塗布される粉体塗装材料のタイプ、車体32上の所望の被覆領域およびその他の要素に応じて、粉体塗装材料で車体32を被覆するために、自動または手動で操作する、基本的にいかなる数のスプレー・ガンも、吹付けブース12の長さに沿って設けることができる。このようなスプレー・ガンの特定の位置および動作は、それ自体は本発明の一部を形成しないので、本明細書では検討しない。
【0027】
本発明の好ましい実施の形態では、車体32をコンベヤ34によって接地電位に維持し、スプレー・ガン42および46によって、粉体塗装材料に静電荷を与える。粉体材料に与えられた静電荷は、車体32に付着する粉体の量を増大させ、それへの粉体の保持を助けるが、それでも比較的大量の粉体材料が「過剰吹付け」される、つまり車体32に付着しない。この過剰吹付け粉体は、以下で述べるように、粉体塗装作業の過程で収集、回収しなければならない。
【0028】
図1の粉体塗装システム
本発明の重要な態様は、粉体塗装材料を粉体キッチン14から吹付けブース12に移送するシステム10の構造に関する。多くの車両製造施設で、粉体キッチン14は吹付けブース12から遠方の、たとえば数十から数百メートル(数百フィート)の位置に配置され、大量の粉体塗装材料は、その間を迅速に移送しなければならない。1秒当たり0.454〜0.908キログラム(1〜2ポンド)の粉体流量、および1時間当たり136.2キログラム(300ポンド)以上の総要求量が珍しくない。このようなパラメータを効率的かつ経済的に満足することができる本発明の粉体移送システムの全体的な構成について最初に説明し、その後、このような移送システムを構成する様々な別個の要素について、詳細に検討する。
【0029】
図1の実施の形態では、粉体キッチン14は、基本的に閉じた筐体(図示せず)で、従来通りの設計のエア・ハウス(図示せず)から供給される「調整済み」の空気、つまり濾過して増湿した空気が与えられる。粉体キッチン14内には、未使用の粉体塗装材料を収容する供給源54があり、これは、以下で詳述する第1粉体受けユニット58に、ライン56によって接続される。粉体受けユニット58は、1次ホッパー60に接続されて、吸込みホース61によって第1真空ポンプ62にも接続され、これは両方とも粉体キッチン内14に収容される。1次ホッパー60は、第1供給ホッパー68に結合した第2粉体受け66に、移送ライン64によって接続される。この移送ライン64は、第1ゲート弁70を担持し、第1補給空気弁72に接続され、これは両方とも1次ホッパー60の下流で、粉体キッチン14内に位置する。補給空気弁72は、図1に概略的に描かれた加圧空気供給源73に接続される。図1の頂部で図示するように、第2粉体受け66および第1供給ホッパー68は、粉体吹付けブース12の近傍に位置するが、1次ホッパー60と第2粉体受け66とを相互接続する移送ライン64は、数十から数百メートル(数百フィート)の長さでよい。供給ホッパー68は、ライン67によって、粉体キッチン14に収容される第3真空ポンプ69に接続され、粉体ポンプ74を担持し(図5を参照)、これはライン76によってロボット・ホッパー78に接続される。ロボット・ホッパー78は、ライン79によって、ロボット40に関連付けられたスプレー・ガン42に接続される。
【0030】
図1で図示するように、粉体キッチン14の右側部分は、1次ホッパー60に関して上述したのと同様の構造を含む。粉体キッチン14のこの部分は、容器54から未使用の粉体塗装材料を受ける代わりに、主に、粉体吹付けブース12の収集回収システム16から、収集された過剰吹付け粉体が供給される。本発明の好ましい実施形態では、粉体キッチン14は、受けユニット58および66と同じタイプの第3粉体受けユニット82に結合された再生ホッパー80を収容する。第3粉体受けユニット82は、ライン83によって、粉体キッチン14内に配置された第3真空ポンプ84に接続し、以下で検討するように、再生吸込みライン86によって、粉体収集回収システム16に接合される。第2移送ライン88は、空気供給源73に接続された補給空気弁92およびゲート弁90を担持し、再生ホッパー80を第4粉体受けユニット94と相互接続させる。この第4粉体受けユニット94は、粉体吹付けブース12の近傍に位置する第2供給ホッパー96に結合される。図1および5で概略的に図示するように、第2供給ホッパー96は、頭上ガン・マニピュレータ44に関連付けられたスプレー・ガン46へと、ライン100を通して粉体材料を供給する正圧粉体ポンプ98を含む。第4粉体受けユニット94は、粉体キッチン14内に位置する第4真空ポンプ102と、ライン104によって接続される。
【0031】
本発明の好ましい実施形態では、1次ホッパー60、第1供給ホッパー68、ロボット・ホッパー78、再生ホッパー80および第2供給ホッパー96はそれぞれ、ハーディ インスツルメンツ カンパニー(Hardy Instruments Company)が型番FLB-3672-1KおよびH1242 PS-C500で市販しているタイプの個別のロード・セル116A〜Eに担持される。ロード・セル106A〜Eは、関連する各ホッパーに粉体塗装材料がない場合のゼロ重量を反映するよう、「ゼロ化」つまり調節される。以下で検討するように、各ロード・セル106A〜Eは、関連するホッパーに蓄積した粉体塗装材料の重量または量を測定し、このような重量読取値を表す信号を生成するよう作動する。その信号は、プログラム可能論理制御装置108(PLC)に送信され、それはオハイオ州クリーブランドのAllen Bradleyが型番PLC-5で市販しているタイプであることが好ましい。制御装置108は、ロード・セル106A〜Eからの信号に応じて、真空ポンプ62、71、84および102、さらに弁70、72、90および92をそれぞれ操作する。
【0032】
図1に図示した粉体塗装システムの動作
粉体塗装システム10の個別要素それぞれの構造および動作について、以下で詳細に検討するが、その1つの実施形態の全体的な動作は、図1の概略図を参照して述べることができる。多くの先行システムと異なり、本発明の粉体塗装システム10は、負圧を用いて、粉体塗装材料を粉体キッチン14から粉体吹付けブース12へと搬送する。また、粉体の供給と移送とは、粉体塗装作業の進行につれて、基本的に自動的に実行される。
最初に粉体キッチン14の左側部分を参照すると、制御装置108が第1真空ポンプ62を起動すると、未使用の粉体塗装材料が供給源54から移送される。第1真空ポンプ62が第1粉体受け58内に負圧を生成し、これによって未使用の粉体塗装材料が、ライン56を通って供給源54から第1粉体受け58へ吸い込まれる。以下で述べるように、第1粉体受け58は粉体塗装材料を1次ホッパー60内に放出し、このような粉体塗装材料を受け取る量は、1次ホッパー60に関連付けられたロード・セル106Aで監視される。所定のレベルまたは量の粉体塗装材料が1次ホッパー60内にあると、ロード・セル106Aは、この状態を表す信号を制御装置108へ送信し、これが第1真空ポンプ62を停止する。
【0033】
粉体塗装材料を1次ホッパー60から第1供給ホッパー68へ移送する作業は、負圧の適用によっても実施される。制御装置108が、第2真空ポンプ69を起動して、第1供給ホッパー68に関連付けられた第2粉体受け66内に負圧を生成する。この負圧が、粉体塗装材料を1次ホッパー60から移送ライン64へ吸い込み、制御装置108によって第2真空ポンプ69の起動と同時に開放されるゲート弁70を通過させる。1次ホッパー60からの粉体の移送は、そのロード・セル116Aによって監視され、これは所定量または重量の粉体が1次ホッパー60から放出されると、制御装置108に信号を送信する。制御装置108は、移送ライン64内のゲート弁70を閉じて、それを通過する粉体の流れを停止し、第2真空ポンプ69のスイッチを切る。第1供給ホッパー68に1次ホッパー60からの粉体を充填する作業は、それに関連するロード・セル106Bが粉体の重量または量をモニタすることによって実行される。第1供給ホッパー68内の粉体の量が、所定のレベルより下がると、そのロード・セル106Bが制御装置108に信号を送信し、以下で詳細に検討するように、第2粉体受け66に含まれる計量装置を起動する。次に、1次ホッパー60から第2粉体受け66に移送された粉体は、第1供給ホッパー68に向けられ、所定の重量が得られると、ロード・セル106Bから制御装置108への信号によって、第2粉体受け66内の計量装置が動作を中止する。
【0034】
図1の頂部で概略的に示すように、第1供給ホッパー68内の粉体塗装材料は、正圧をかけて粉体ポンプ74により除去され(図5も参照)、ライン76を介して、独自のロード・セル106Cに担持されたロボット・ホッパー78に搬送する。ロボット・ホッパー78が十分な量の粉体塗装材料を受け取ると、ロード・セル106Cが監視し、制御装置108が粉体ポンプ74を停止して、第2粉体ポンプ77が、ライン79を介して粉体塗装材料をロボット・ホッパー78からロボット40に関連付けられたスプレー・ガン42に移送し、車体32に塗布する。
【0035】
ロード・セル106A〜Eの目的は、システムを移送される粉体塗装材料の流量および総量が、所定数の車体32が粉体吹付けブース12を通過するときの要求に合致するよう、システム10を基本的に自動操作することである。それぞれ1次ホッパー60、第1供給ホッパー68およびロボット・ホッパー78に関連付けられたロード・セル106A〜Cは、それぞれ粉体塗装材料の量または重量をモニタし、粉体の量が所定レベルより下がったら制御装置108に信号を提供するよう作動する。制御装置108がこのような信号を受信すると、適切な真空ポンプまたは計量装置が起動して、供給された塗装材料が尽きたホッパーに粉体塗装材料が移送される。この方法で、ホッパー60、68および78はすべて、粉体塗装材料を連続的に十分供給する。
【0036】
移送ライン64の極端な長さのために、第2真空ポンプ69が止まって1次ホッパー60から第2粉体受け66への粉体塗装材料の流れを停止した時に、移送ライン64内に残留粉体塗装材料が存在しないよう、粉体キッチン14は弁動作の配置構成を含む。上述したように、1次ホッパー60から第2粉体受け66を通る移送動作の間、制御装置108は移送ライン64内のゲート弁70を開く。
【0037】
1次ホッパー60に関連付けられたロード・セル106Aが、1次ホッパーから所定の量が放出されたことを表示すると、制御装置108は、粉体キッチン14内の第2真空ポンプ69を停止し、ゲート弁70を閉じて補給空気弁72を開く。次に、空気供給源73からの加圧空気が、補給空気弁72を通過して移送ライン64に入り、移送ライン64の上流に残っている塗装材料を粉体キッチン14から第2粉体受け66へと「追い立てる」、つまり積極的に強制移送する。これによって、移送ライン64内への粉体塗装材料の蓄積がほぼ防止されるので、その後の1次ホッパー60から第1供給ホッパー68への粉体の移送作業を、迅速かつ効率的に実行することができる。
【0038】
粉体キッチン14の右側部分および図1の右上部分を参照すると、粉体塗装材料をスプレー・ガン46に供給する粉体移送システムの構成部品が描かれている。上記で検討したように、このような要素は、粉体キッチン14内の再生ホッパー80、第3粉体受け82および第3および第4真空ポンプ84、102、および粉体吹付けブース12の近傍に位置する第4粉体受け94、第2供給ホッパー96および第3粉体ポンプ98を含む。これらの要素の構造および動作は、図1の左側部分にある対応要素と基本的に等しいが、粉体キッチン14から未使用の粉体塗装材料だけを吹付けブース12に搬送するのではなく、このような要素は、主に、収集回収システム16から受けた収集済みの過剰吹付け粉体塗装材料を搬送する。
【0039】
再生ホッパー80に過剰吹付け粉体材料を充填するために、制御装置108が第3真空ポンプ84を起動し、第3粉体受け82内に負圧を生成して、再生ライン84を介して収集回収システム16から第3粉体受け82へと粉体塗装材料を吸い込む。以下で詳細に検討する方法で、第3粉体受け82は過剰吹付け粉体材料を再生ホッパー80に入れる。再生ホッパー80に入る粉体の量は、それに関連付けられたロード・セル106Dで監視される。制御装置108が第4真空ポンプ102を起動すると、粉体材料は、再生ホッパー80から第4粉体受け94および第2供給ホッパー96に移送される。第4粉体受け94内に生成された負圧が、粉体を再生ホッパー80から、制御装置108によって開かれたゲート弁90を通って第2移送ライン88へと吸い込み、第4粉体受け94の中に入れる。第2供給ホッパー96は、このような粉体を第4粉体受け94から受け取り、その量は、それに関連付けられたロード・セル106Eに監視され、正圧粉体ポンプ98が、その後、粉体を第2供給ホッパー96からライン100を介して、マニピュレータ44が担持するスプレー・ガン46に移送する。真空ポンプ84および102、および第4粉体受け94に関連付けられた計量装置の動作は、上記で検討したのと同じ方法、つまりそれぞれ再生ホッパー80および第2供給ホッパー96に関連付けられたロードセル106Dおよび106Eからの信号に応じて、制御装置108によって支配される。正圧粉体ポンプ98の動作も、粉体吹付けブース12内に車体32が存在するか否かに応じて、制御装置108に支配される。粉体キッチン14内の弁90および92は、上述した弁70および72と同じ方法で機能する。
【0040】
粉体移送システムに関連付けられた個々の要素について、それぞれ詳細に検討する前に、粉体移送システムのさらに別の特徴2つについて、述べておいたほうがよい。用途によっては、再生ホッパー80に要求される粉体塗装材料の総量が、収集回収システム16から供給される過剰吹付け粉体塗装材料の量を上回ることがある。常に再生ホッパー80内に十分な量の粉体塗装材料が確実に存在するために、未使用の粉体塗装材料を含む1次ホッパー60は、再生ホッパー80によって担持されるミニサイクロン114にライン112によって接続される粉体ポンプ110を含む。このミニサイクロン114は、オハイオ州アムハーストのノードソン コーポレーションが型番PC-4-2で市販している。再生ホッパー80に関連付けられたロード・セル106Dによって、再生ホッパー80内の粉体材料が必要重量を下回り、粉体を収集回収システム16から十分に供給できないことが感知されたら、制御装置108が粉体ポンプ110を起動して、未使用の粉体塗装材料を、ライン112およびミニサイクロン114を介して再生ホッパー80に移送し、その粉体の総量を補充する。このような移送が必要な場合は、未使用の粉体塗装材料と過剰に吹き付けられて収集されたブース12からの粉体塗装材料との両方を、再生ホッパー80内で混合し、その後、上述した方法でスプレー・ガン46に供給する。
【0041】
図1に示した粉体移送システムのさらに別の態様は、粉体キッチン14内に位置し、ライン118によって1次ホッパー60の頂部にある通気孔120に接続される通気ユーティリティ・コレクタ116を使用する。同様に、これも粉体キッチン14に含まれる第2通気ユーティリティ・コレクタ122は、ライン124によって再生ホッパー80の通気孔126に接続される。通気ユーティリティ・コレクタ116、122はそれぞれ、1次および再生ホッパー60、82の内部を通気し、このようなホッパー60、82の内部上方から「微粉」を除去する。本明細書では、「微粉」という用語は、通常は粉体供給ホッパーの上方部分付近に集中し、スプレー・ガン42および46などのスプレー・ガンから放出されたときに、静電気を帯電せず、塗布すべき物体に到達するのに十分なモーメントも持たない、10μ未満の非常に小さい直径の粉体材料の粒子を指す。このように小さい粒子は、通常は塗布すべき物体の表面に引き付けられず、したがってシステム内に溜まる傾向があり、塗着効率、つまり塗布すべき物体に付着する粒子の割合が下がる。したがって、これらの小さい粒子つまり微粉は、粉体キッチン14内の通気ユーティリティ・コレクタ116および112で除去して、その後処分すると有利である。
【0042】
図10の粉体塗装システムおよび操作方法
図10を参照すると、本発明による粉体塗装システム500の別の実施形態が、概略的に図示されている。粉体塗装システム500は、図1に示して上述した要素を幾つか含むので、図1と共通の構造を特定するために、図10では同じ参照番号を使用する。
図10のシステム500と図1のシステム10との区別は、主に、様々なタイプの未使用の粉体塗装材料を使用する特定の吹付け用途では、「微粉」の過剰な蓄積を回避するために注意する必要がある、という認識に基づく。「微粉」という用語は、サイズが約10ミクロン未満の粉体粒子を指す。上述したように、微粉が過剰に蓄積すると、ホッパー60、68内での流動化の低下、塗装すべき部品上での衝突融合、フィルタ・カートリッジおよび篩の目詰まり、吹付けブース12および様々な塗装用ディスペンサ42、46の粉体の蓄積の増加、および塗着効率の低下という問題を生じることが分かっている。多くのタイプの粉体塗装材料で、粉体塗装材料の総量の約30%以上の微粉が蓄積すると、上で挙げた問題が1つ以上発生するが、粉体塗装材料のタイプによって、用途で問題を生じる微粉の割合は異なる。
【0043】
スプレー・ガン42、46に供給される粉体塗装材料内への過剰な量の微粉の蓄積に関する懸念に加えて、粒子を粉体状にした塗装材料の塗装時には、完成品の外観も考慮すべき要素である。たとえば、比較的大きい、または粗い粒子の割合が増加するにつれ、表面の仕上げは劣化する傾向がある。たとえば、約70ミクロンより大きい粒子は、約10ミクロンの粒子と同程度には、塗装すべき部品の表面上を流れず、したがって表面仕上げが粗くなる。これに対して、粒子が小さい方が表面の仕上げは良好であるが、このような小さい粒子の相対的割合が所定のレベルを超えると、上記の問題が優勢になる。
【0044】
過剰な微粉の蓄積を抑制しながら許容可能な表面仕上げを保持するという問題に対処するため、図10に示すシステム500は、1対の供給ライン504、505によって、未使用粒子粉体材料を含む1次ホッパー60に接続された混合ホッパー502と接続し、1対の供給ライン506、507によって、上述のようにブース12から過剰吹付け粉体を受け取る再生ホッパー80と接続する。ゲート弁508が、1次ホッパー60から混合ホッパー502へと延びる供給ライン504、505のそれぞれに配置され、再生ホッパー80と混合ホッパー502との間の各ライン506、507には、ゲート弁509が取り付けられる。混合ホッパー502は、移送ライン512によって第4粉体受けユニット94に接続され、これは図1の実施形態では、ライン88によって再生ホッパー80に接続されていた。
【0045】
上記以外に、図1に図示した塗装システム10とシステム500とのその他の構造的な違いは、ライン516によって各粉体受け66および94に接続された単一の真空ポンプ514を使用することである。上述したように、図1の実施形態では、2個の真空ポンプ69および102を使用して、塗装材料をそれぞれ粉体受け66、94に移送する負圧を提供していた。また、図10では、図1に描いた2個の通気ユーティリティ・コレクタ116、122の代わりに、1個の通気ユーティリティ・コレクタ518を使用する。通気ユーティリティ・コレクタ518は、上述したものより容量が大きく、図10の粉体キッチン14の右側部分に示すように、ライン520によってフィルタ・ユニット522に接続される。フィルタ・ユニット522は、ダクト524によってファン526に接続される。通気ユーティリティ・コレクタ518は、ライン519によって1次ホッパー60に、ライン521によって再生ホッパー80に、ライン523によって混合ホッパー502に接続される。
【0046】
図1の通気ユーティリティ・コレクタ116、122の検討に関連して上述したように、通気ユーティリティ・コレクタ518の目的は、1次ホッパー60、再生ホッパー80および混合ホッパー502内に存在する微粉の少なくとも一部を除去して、過剰な微粉の蓄積を回避し、上述したのと同じ付随の問題を回避することである。にもかかわらず、通気ユーティリティ・コレクタ116、112や518は、それ自体では、スプレー・ガンの少なくとも一部に供給される未使用の粉体塗装材料と再生粉体塗装材料との全体的な混合物における微粉の相対的体積百分率を、適切に制御するには十分ではない。
【0047】
図10の粉体塗装システム500は、図1に関連して上述したのと同じ方法で作動するが、未使用の粉体塗装材料と再生または過剰吹付けの粉体塗装材料との混合物が、塗装用ディスペンサ46に供給される。図1で図示し上述したように、過剰吹付け粉体材料を再生ホッパー80からガン46に直接供給するのではなく、本発明のシステム500は、未使用の粉体塗装材料を過剰に吹き付けたか再生した粉体塗装材料と適切な体積百分率で混合し、混合ホッパー502内に過剰な微粉が蓄積しないこと、および塗装用ディスペンサ46に供給されるこのような混合物で、適切な粒子サイズの分布が獲得されることを保証する操作の方法および手段を提供する。未使用粉体供給ライン504、505に関連付けられたゲート弁508、および再生粉体供給ライン506、507に関連付けられたゲート弁509は、制御装置108内でソフトウェアが実行する数学モデルに従い、制御装置108が操作する。数学モデルの目的は、定常運転における混合ホッパー502内の粒子サイズの分布を予想することであり、これを用いると、「安定した」運転をする、つまり過剰な微粉がなく、容易に流動化して塗装すべき部品にポンプで送り、吹き付けることができる粉体混合物が得られるよう、再生ホッパー80からホッパー502に供給される再生または過剰吹付け粉体と組み合わせるため、供給ホッパー60から混合ホッパー502に未使用の粉体塗装材料をどの程度加えねばならないか、決定することができる。
【0048】
まず図12および13を参照すると、粉体塗装材料内の粒子サイズ分布が、グラフで描かれている。「粒子サイズ分布」という用語は、所定の粉体塗装材料サンプルの特定のサイズ範囲における粉体粒子の体積百分率を指す。図12は、オハイオ州クリーブランドのFerro製でNo.158E114として販売されている、未使用の粉体塗装材料の粒子サイズ分布を示す。この未使用の粉体塗装材料は、粒子サイズの中央値が22ミクロンで、グラフで示すデータ点は、このタイプの未使用粉体塗装材料内の16の粒子サイズ範囲の合計の体積百分率を、マサチューセッツ州サウスボローのマルバーン インスツルメンツ インコーポレーテッド(Malvern Instruments,Inc.)が市販しているMalvern PSD分析器などのレーザ回折粒子サイズ分析器で物理的に測定し、表したものである。16の粒子サイズの範囲は、たとえば0.5〜1.9μ、1.9〜2.4μなどで、容易に図示できるよう選択した範囲であり、本発明の方法に関する以下の記述においては、様々な他の粒子サイズ範囲を用いることができると考えられる。
【0049】
図13は、図12と同様のグラフであるが、ブース12内で所定の車体32に未使用の粉体塗装材料を塗布した後に、粉体吹付けブース12から再生または収集した粒子状粉体塗装材料内の粒子サイズ分布を表すものである。つまり、図13は、図12で示した未使用の粉体塗装材料で1回吹付け作業をした後、吹付けブース12内で車体32に付着しなかった粉体塗装材料の粒子サイズ分布を示す。図13に示す粉体の粒子サイズ分布も、MalvernのPSD分析器で測定し、図示のように、図13の1パス後の過剰吹付け粉体サンプルには、図12の未使用の粉体塗装材料より、小さめの粒子の割合が大きい。これは、おおむね、大きい粉体粒子の方が、物体上に付着する前に塗装用ディスペンサ42または46によって容易かつ効率的に静電気を帯電し、このように大きい粒子のほうが質量が大きいので、吹付けブース12内の車体32に流れるためのモーメントが大きいからである。
【0050】
本発明の数学モデルの目的は、システム500の定常運転の間、1次ホッパー60からの十分な量の未使用粉体塗装材料を、連続的に混合ホッパー502に導入して過剰な微粉の蓄積を回避し、許容可能な全体的粒子サイズ分布を維持できるよう、システム内に残る、つまりブース12内の車体32に付着しない粉体の粒子サイズ分布を数学的に予測することである。
【0051】
時間の経過に伴う粒子サイズ分布の変化を計算するためには、粒子がシステム内に残る確率を決定しなければならない。分布のサイズ範囲ごとの確率係数を求める方法について、以下で簡単に述べ、その後、数学的に詳述する。その目的は、未使用の粒子サイズ分布をかけると過剰に吹き付けた粒子のサイズ分布が得られる数字の組(確率係数)を見いだすことである。
(i)まず、サイズの範囲ごとに、再生粒子のサイズ分布に対する未使用粒子のサイズ分布の割合を得る。この割合は、様々な粒子サイズが部品に引き付けられる相対的傾向の尺度である。1以上の割合を有する粒子サイズは、割合が1未満の粒子サイズより、部品に引き付けられやすい。この後者の粒子は、システム内に残る傾向がある。
(ii)次に、パラグラフ(i)からのデータの累積合計を1.00まで正規化し、確率分布が依然として全粒子の100%を反映していることを保証する。
(iii)粉体がシステム内に残る確率を、「1」の値から各粒子サイズの上記の確率分布を引き、正規化して計算する。しかし、この数学的操作でも、まだ必要な確率分布は得られない。求めているのは、未使用粒子のサイズ分布をかけると過剰に吹き付けた粒子のサイズ分布が得られる数字の組である。
(iv)この粒子サイズ分布の計算値と過剰に吹き付けた粉体の粒子サイズ分布との良好な整合を得るため、上記のパラグラフ(iii)の分布に、各粒子サイズの適切な乗数を使用する。この新しい数字の組も正規化すると、その結果得られる値は、システムを通る各サイクルの粒子サイズ分布に確率係数をかけた値である。
【0052】
上記で概略した方法の最初のステップは、上述したMalvernのPSD分析器を使用して、所定の塗装用途に使用する未使用粉体塗装材料の粒子サイズ分布Fvを、物理的に測定する。次に、塗装すべき特定の車体32が存在する所定の構成の吹付けブース12中にこの材料を吹き付けてから、過剰吹付けまたは再生粉体塗装材料を収集する。本明細書の検討では、このような過剰に吹き付けた粉体材料を「1パス再生」、つまり1回「パス」または吹付け作業の後に再生された粉体を指す。次に、1パス再生の粒子サイズ分布を物理的に測定して、Frを求める。
【0053】
図12および13で分かるように、粒子サイズ「分布」とは、0.5ミクロンから188ミクロンの16の別個の粒子サイズ範囲を合計した体積百分率を指す。したがって、用語FvおよびFrは、次のように表現される。
【0054】
【数1】

Figure 0003708445
ここで、Fv1=サイズが0.5〜1.9μの未使用粉体塗装材料の粒子の体積百分率、Fv2=サイズが1.9〜2.4μの未使用粉体塗装材料の粒子の体積百分率、・・・・である。
【0055】
【数2】
Figure 0003708445
ここで、Fr1=0.5〜1.9μの1パス再生粉体塗装材料の粒子の体積百分率、Fr2=1.9〜2.4μの1パス再生粉体塗装材料の粒子の体積百分率、
・・・・である。
【0056】
測定した粒子サイズ分布FvおよびFrを、制御装置108に入力し、これは以下のように粒子サイズ分布の商を計算することができる。
【0057】
【数3】
Figure 0003708445
上述の式(3)から得られた商を、次に下記の関係に従って正規化する。
【0058】
【数4】
Figure 0003708445
これは、2段階のプロセスで達成されるが、まずFv/Fr1の商、つまりSを求める。
【0059】
【数5】
Figure 0003708445
その後、図12および13のグラフで示した16の粒子サイズ範囲のそれぞれについて、様々な商を「正規化した」値を、次のように計算する。
【0060】
【数6】
Figure 0003708445
制御装置108のソフトウェアが実行する計算の次のシーケンスによって、たとえば各粒子サイズ範囲のP116などの、確率係数Pの解が得られる。確率係数P116は、図12および13に示した16のサイズ範囲のそれぞれで、粒子がシステム500内に残る、つまりブース12内の車体32に引き寄せられず、したがって過剰吹付け粉体として再生される確率を表す。この情報が重要なのは、上述したように、システムの安定性が、混合ホッパー502内の微粉の体積百分率を、30%などの所定レベルより下に維持することにかかっているからである。確率係数P116を求めるのに用いる式は、以下のように与えられる。
【0061】
【数7】
Figure 0003708445
ここでFA=調整係数 x=整数1〜16 P=確率係数P1、P2・・・P16式(7)のFA項より後の部分は、次の2段階の計算で求める。まず、係数Zを次のように計算する。
【0062】
【数8】
Figure 0003708445
次に、式(8)に基づく計算から得られた商を、1に正規化する。
【0063】
【数9】
Figure 0003708445
式(9)に基づく計算から得られた商はそれぞれ、図12および13のグラフの16の粒子サイズ範囲それぞれについて、正規化した値を表す。次に、この値を式(7)に用いて、各粒子サイズ範囲の確率係数P、つまり各サイズ範囲が特定の塗装作業の後にシステム内に残る(部品に付着しない)確率を表す。
たとえば、式(7)を書いて、0.5〜1.9ミクロンという第1グループの粒子のサイズを有する粉体粒子について、次のように、確率係数P1を求めることができる。
【0064】
【数10】
Figure 0003708445
16グループの粒子サイズのそれぞれについて、試行錯誤によって経験的に「調整係数」FAを求めることができるので、次の式は、未使用粒子および1パス再生粒子の実際の測定値より正確である。
【0065】
【数11】
Figure 0003708445
【0066】
【数12】
Figure 0003708445
【0067】
【数13】
Figure 0003708445
つまり、式(1)および(2)で述べたように、レーザ回折粒子サイズ分析器で最初に得た粒子サイズ分布FvおよびFrの実際の測定値を用いて、適切な調整値FAを導き、Fr16の最終的な数学的計算値が可能な限り正確になることを保証する。上述した粉体塗装材料のタイプが与えられたとすると、0.5〜1.9μから87.2〜188μに増加する粒子サイズ範囲の実際の調整係数FA116は、それぞれ1.0、0.95、0.90・・・0.25であることが好ましい。
【0068】
上記のように確率係数P116がそれぞれ計算されたら、この値も、上記と同じ方法で1.0に正規化しなければならない。これで、その結果得られたP116の正規化した値を、たとえば未使用粉体の粒子サイズ分布にかけるなど、乗数として用いて、装置10を通る各サイクルの過剰吹付け粒子サイズ分布を数学的に予測することができる。
【0069】
以上の検討は、単純に言うと、システムにこれ以外の未使用粉体材料が追加されず、元の量の粉体材料が連続的な塗装作業中にリサイクルされる、ということを前提とした数学的モデルに基づくものであった。粉体塗装材料は、通常の運転状態では、ブース12内の車体32などの物体に付着し、絶えず交換しなければならないので、システム500の実際の動作を近似するには、所定の分率の未使用粉体材料がシステムに追加されるという数学的モデルが必要である。
【0070】
上記で、式(1)〜(13)で与えられた計算を繰り返さず、以下の関係式を用いて、式(11)〜(13)から1パス再生の粒子サイズ分布を表す。
【0071】
【数14】
Figure 0003708445
したがって、項Frは、式(1)〜(13)の数学的モデルを用いて計算したように、第1パス再生粉体内の粒子サイズ分布を表す。
式(14)で1.0に正規化して、第1パスまたは塗装運転の後に再生粉体に追加される新しい未使用粉体の体積分率yの追加を考慮すると、次の関係式が導かれる。
【0072】
【数15】
Figure 0003708445
ここで、y=1パス再生粉体の収集後にシステムに追加される未使用粉体塗装材料の体積分率、Friy=分率yの未使用粉体塗装材料を含む1パス再生粉体の粒子サイズ分布、i=未使用粉体塗装材料から始まるパス数の指数、である。
Friyの値を計算すると、その後の「パス」または塗装作業の粒子分布を、次のように表現することができる。
【0073】
【数16】
Figure 0003708445
式(16)を1.0に正規化してから、次の計算を実行する。
【0074】
【数17】
Figure 0003708445
項Fri+1yは、分率yの未使用粉体を含む第2パス再生粉体(i+1)内の粒子分布を表す。
【0075】
図14のグラフに描かれたタイプの曲線を生成できるよう、この同じ計算のシリーズを、サイクル数だけ繰り返す。図14は、未使用粉体の分率または体積百分率を変化させて、Ferro 158E 114粉体塗装材料を吹き付けたときに存在する微粉の体積百分率を表す。図14のグラフの各曲線は、再生粉体中の未使用粉体yの様々な体積百分率を表し、粉体の体積百分率がサイクル数または連続的な塗装作業とともに変化する様子を描く。式(15)および(17)からの計算、および全粒子サイズ(i+16)に関するこれの逐次反復法に基づき、16の粒子サイズ範囲の全範囲にわたる粒子サイズ分布の計算値が得られる。制御装置108のソフトウェアが作動して、16のサイズ範囲のそれぞれにおいて、10ミクロン以下の全粒子の体積百分率の計算値を合計し、連続的サイクルまたは塗装作業のそれぞれについて、図14のグラフの縦座標上の値が得られる。微粉の体積百分率が、連続するサイクルとともに変化し、再生粉体に対する未使用粉体の分率の変化とともに変化する様子を示すため、例証として、幾つかの異なつたyの値の計算値を、図14に含めた。
【0076】
図14の曲線は、粒子サイズの中央値が約22ミクロンのFerro 158E114未使用粉体塗装材料を使用して、上記の式から数学的に導かれた。このタイプの材料の場合、上記の過剰な微粉の蓄積という問題を回避するため、微粉の体積百分率を約30%未満に維持するとよいことが分かっている。図14のグラフから、30%未満という微粉の体積百分率を維持するためには、定常運転中に、システム500に65%を超える、あるいは約70%のオーダーの分率yの未使用粉体を追加するとよいことが観察される。これは、制御装置108の操作によって実行され、これは、1次ホッパー60から混合ホッパー502への各ライン504、505のゲート弁508、および再生ホッパー80と混合ホッパー502との間に延びる各ライン506、507のゲート弁509を選択的に開閉する。
【0077】
上述したように、本明細書で用いる数学的モデルは、様々な体積百分率の未使用粉体を含む粉体塗装材料について、混合ホッパー502内の微粉の百分率を示すのに有用である。こうすると、システム500の定常運転中、混合ホッパー502内に過剰な微粉が蓄積しないよう、適切な体積分率の未使用粉体を混合ホッパー502に追加することができる。安全対策として、本発明のシステム500は、混合ホッパー502内の粒子サイズ分布を監視して、混合チャンバ502内の実際の微粉の百分率を数学的モデルで予想された値と確実に一致させるソフトウェアも、制御装置108内に含まれている。
【0078】
図15を参照すると、上記のモニタ機能を実行する操作のシーケンスを図によって示した流れ図がある。最初に、サンプルを手動で混合ホッパー502から抜き取り、ブロック528で概略的に描いているように、上記と同じレーザ回折粒子サイズ分析器を使用して、混合ホッパー502内の実際の粒子サイズ分布FMを測定する。粒子サイズ分布の情報を、手作業または電子的にブロック528からライン530を介して制御装置108に入力する。その後、図15に描かれた作業はすべて、制御装置108のソフトウェアが電子的に実行する。制御装置108が作動して、混合ホッパー502に含まれる、たとえば約10ミクロン未満の粒子などの微粉の体積百分率を計算する。
【0079】
ブロック532を参照のこと。このような体積百分率の計算値を代表する1つの値を、ライン534によってブロック536に入力し、ここで、システム500が塗布する特定タイプの粉体塗装材料について、微粉の体積百分率の計算値と所定の最大体積百分率とを比較する。図15に示した例証的な実施形態では、ブロック536に30%という所望の最大体積百分率が名目上示されているが、他のタイプの塗装材料では、他の最小体積百分率の微粉の方が適切な場合もあることが理解される。微粉の百分率の計算値が30%以下の場合は、ライン538によってブロック528に「NO」の信号が送り返され、次のモニタ期間が開始するまで、たとえば1日、1週間または他の所望の期間、モニタ・シーケンスは終了している。
【0080】
ブロック536で、微粉の百分率の計算値が、混合チャンバ502内の粉体を重量で30%上回っていると判断されると、ライン540を通ってブロック53からブロック542に信号が送られる。ブロック542で示すように制御装置108が実行する計算は、重量分率W、つまり20%、30%などの分率を経験的に選択する。次に、制御装置108は、選択した重量分率Wを用いて、次の式を解く。
【0081】
【数18】
Figure 0003708445
ここで、Ff=混合ホッパー内の微粉の所望の体積百分率で、たとえば<30%、W=未使用粉体の重量分率、Fm=混合ホッパー内の粉体の粒子サイズ分布、Fv=未使用粉体の粒子サイズ分布、である。
【0082】
選択した重量分率Wで、Ffの値が30%より大きくなった場合は、別の、これより大きい重量分率Wを選択し、式(18)を用いた計算を繰り返す。
【0083】
図15に示したモニタ・シーケンスの次のステップは、図1に関連して上述したタイプのロード・セル106を使用して、混合ホッパー502内の粉体を計量することである。ボックス544を参照のこと。次に、ブロック546で概略的に示すように、混合ホッパー502内の粉体の実際の重量を、混合ホッパー502の総重量容量と比較し、その計算を表す信号を、ライン548を介してブロック550に入力する。ブロック550で示すように、混合ホッパー502内の粉体のレベルが1−W以下の場合は、制御装置102が作動して、未使用粉体塗装材料を混合ホッパー502に入れる(ブロック552)。混合ホッパー502が満杯で、微粉の体積分率を所望のレベル、つまり>(1−W)に下げるのに必要な体積分率Wの未使用粉体塗装材料を受け取れない場合は、制御装置108は、ブロック554で示すように混合ホッパー502から十分な量の粉体を放出してから、未使用粉体塗装材料を加える。未使用の粒子状粉体塗装材料を加えるための余地をとるよう、混合ホッパー502から放出または除去しなければならない粉体の量は、次の関係式から求めることができる。
【0084】
【数19】
Figure 0003708445
ここで、QD=混合ホッパーから放出される粉体の分率、MHw=混合ホッパーの重量測定値、MHc=混合ホッパーの容量、である。
したがって、上記の一連の重量計算は、混合ホッパー502内には新しい未使用粉体塗装材料を受け入れるだけ十分な容量があり、したがって混合ホッパー502が溢れることなく、微粉の全体的な体積分率が下がるのを保証することである。未使用粉体塗装材料を追加した後(ブロック552)、次のモニタ期間までモニタ操作は終了している。
【0085】
したがって、混合ホッパー502内で再生粉体塗装材料と未使用粉体塗装材料との所望の割合を維持する上記の方法は、塗装作業が進行するにつれて、混合ホッパー502内の重量損失を測定することに依存する。あるいは、重量測定値ではなく流量測定値に基づいて、混合ホッパー502に適切な量の再生および未使用粉体塗装材料を供給できる、と考えられる。この実施の形態では、混合ホッパー502から放出される粉体塗装材料の流量を、時間の経過とともに監視し、スクリュー供給装置(図示せず)などの流量制御装置を使用して、それぞれ再生ホッパー80および1次ホッパー60から、所定の量の再生粉体塗装材料および未使用粉体塗装材料の両方を、混合ホッパー502に追加する。1次ホッパー60に関連付けられたスクリュー供給装置または同様の装置、および再生ホッパー80に関連付けられた別個のスクリュー供給装置は、混合ホッパー502からの信号に応じて、または追加の未使用粉体塗装材料と再生粉体塗装材料とを混合ホッパー502に導入する所定の作業期間の後、あるいはその両方で、制御装置108によって起動されることが好ましい。
【0086】
粉体受け
図2を参照すると、図1のシステム10の検討に関連して上述した粉体受け58が、詳細に図示されている。その他の粉体受け66、82および94はそれぞれ、構造的にも機能的にも粉体受け58に等しく、したがって本明細書では粉体受けのうち1個のみを詳細に検討することを理解されたい。また、粉体受け600の代替実施形態については、図11に関連して以下で開示する。
粉体受け58は、板134でカートリッジ・フィルタ132を取り付けた中空の内部130を有するコレクタ筐体128を含む。コレクタ筐体128の一方側に沿って、掛け金138により開放可能な状態でアクセス・パネル136が固定されているので、カートリッジ・フィルタ132にアクセスすることができる。
コレクタ筐体128の内部130は、通気孔140によって通気され、その上端は、掛け金144によって固定されたキャップ143で閉じている。キャップ142は、板134に接続したカートリッジ・フィルタ132の開放端と整列した逆エア・ジェット弁146を搭載する。逆エア・ジェット弁146は、ライン148によってアキュムレータ150に接続され、それは図2で概略的に示す加圧空気の供給源73に接続される。キャップ142は、第1真空ポンプ62からの吸込みホースまたはライン61に接続された取付具154を担持する。コレクタ筐体128の下部は、未使用粉体塗装材料を担持する容器からのライン56に接続された粉体入口158を含む。コレクタ筐体128は、図2で示すように、粉体入口158から下方向に放射状内側に先細りになり、外部フランジ162を含む先細りの基部160を形成する。
【0087】
上記で検討したように、1次ホッパー60に関連付けられたロード・セル106Aが適切に機能するためには、1次ホッパー60に完全に粉体塗装材料がない状態で、これを「ゼロ設定」つまり重量の読取値をゼロに設定しなければならない。この方法により、ロード・セル106Aは、実際に1次ホッパー60に入る粉体塗装材料のみを計量する。1次ホッパー60内で確実に粉体の重量を正確に読み取るために、第1粉体受けユニット58に関連付けられたすべての要素を、1次ホッパー60とは独立して、図2に示す枠164上で支持する。この枠164は、垂直の脚168上に支持された上板166、上板166と垂直脚168との間に延びる傾斜した筋交い170、および垂直脚168間の中間位置にある1個以上の水平支持体172を含む。
【0088】
コレクタ筐体128は、コレクタ筐体128の外部フランジ162と上板166との間に延びるボルト174によって、枠164の上板166に取り付けられる。コレクタ筐体128の先細りの基部160から下方向に延びるのは、コレクタ筐体128を、カンザス州サリーナのプライマー ニューマティックス インコーポレーテッド(Premier Pneumatics,Inc.)が型番MDR-F-G-76-10NH-2-RT-CHE-T3で市販しているタイプの回転エア・ロック計量装置178に連結するフレキシブル・スリーブ176である。計量装置178は、1本の垂直脚168に接続した支持板184上に担持されたモータ182の出力部に、ベルト(図示せず)によって駆動接続される。モータ182が作動して、計量装置178内の一連の内部翼186を回転させ、計量した量の粉体塗装材料を、コレクタ筐体128の先細りの基部160から水平支持体172上に取り付けられた回転式篩196に移送する。回転式篩196は、ドイツのAzo Incorporatedが型式E−240で製造販売しているタイプの市販の商品である。回転式篩196は、粉体塗装材料を、第2フレキシブル・スリーブ198を通って1次ホッパー60の粉体入口200に移送する。これについては、図3でさらに詳細に図示し、以下で述べる。
運転時には、第1真空ポンプ62が、制御装置108によって起動され、吸込みホースまたはライン61に沿って真空を生成し、コレクタ筐体128の中空の内部130に負圧を生成する。これによって、未使用粉体塗装材料が、供給用容器54からライン56および粉体入口158を通って、コレクタ筐体128の中空の内部130に引き込まれる。粉体塗装材料の一部が、重力によってコレクタ筐体128の先細りの基部160に落下し、粉体塗装材料のある一部は、カートリッジ・フィルタ132の壁に溜まる。アキュムレータ160から定期的に供給された加圧空気が、カートリッジ・フィルタ132と整列した逆エア・ジェット弁147を通って、パルス状に搬送される。この空気のジェットによって、フィルタ132の壁に溜まった粉体塗装材料が離れ、コレクタ筐体128の先細りの基部160へと下方向に落下することができる。
【0089】
粉体塗装材料は、モータ182の動作に応じて、エア・ロック計量装置178によってコレクタ筐体128から移送されるので、計量された量の粉体塗装材料が、回転式篩196に入る。粉体塗装材料は、回転式篩196を通過した後、重力によってフレキシブル・スリーブ198を通過し、1次ホッパー60の粉体入口200へと落下する。所定量の粉体塗装材料が1次ホッパー60内に溜まったら、それに関連付けられたロード・セル106Aが制御装置108に信号を送信し、これが第1真空ポンプ62の操作を停止する。上述したように、図1の粉体移送システムのその他の粉体受けユニット66、82および94はすべて、構造的にも機能的にも同一である。
【0090】
図11を参照すると、粉体受け600の別の実施形態が、詳細に図示されている。粉体受け600は、図2の検討に関連して上述した粉体受け58、66、82および94と部分的に類似し、図11では、図2と共通の構造を特定するために同じ参照番号を使用する。粉体受け600と粉体受け58との1つの違いは、粉体塗装材料をコレクタ筐体128から1次ホッパー60に移送するための構造である。特定のタイプの粉体材料を用いる用途では、粉体受け58の先細りの基部160の領域で塗装材料がアーチ状またはブリッジ状になるので、中間で流れが停止することがあるのが分かっている。先細りの基部160が閉塞すると、粉体塗装材料は、エアロック計量装置178を通って図2で図示した構造の回転式篩196に入ることができない。また、図11の粉体受け600は、篩196を含まないが、ホッパー60の上に配置して、ホッパー60に導入する前に粒子状の粉体塗装材料を篩にかけることができると考えられる。少なくとも、たとえば受け58および82などの、システムに粉体塗装材料を最初に導入する箇所で、篩196を使用することが好ましい。図1を参照のこと。
【0091】
図11の粉体受け600は、基本的に図2の粉体受け68の上部で構成され、下部はコレクタ筐体128に向かう粉体塗装材料を流動化する構造を含むので、1次ホッパー60に滑らかに移送することができる。コレクタ筐体128の底部は、流動床602を含む内部を規定し、これはキャップ142と、コレクタ筐体128の側壁から外側に延びて側壁にブラケット(図示せず)で支持された有孔板604との間に延びる。コレクタ筐体128の基部内の第2区域は、コレクタ筐体128の側壁129に取り付けられたブラケットによって担持された円形の取付板610と有孔板604との間に延びるエア・プレナム608である。コレクタ筐体内部の基部内の第3区域は、コレクタ筐体128の底壁614と取付板610との間に延びるモータ・チャンバ612である。以下で明白になる目的のために、粉体受け600全体を、支持スタンド615の頂部に、1次ホッパー60またはその他のホッパーの垂直方向上部の位置に取り付けることが好ましい。
【0092】
供給ホッパー600の基部には撹拌器616が設けられ、これは取付板610に接続されたモータ・マウントによってモータ・チャンバ612内に担持されたモータ618を含む。モータ618の出力は、軸受624内に回転可能な方法で担持された軸622に駆動接続される。軸受624は、軸受マウントによって取付板610に取り付けられ、エア・プレナム608を通って有孔板604のすぐ上の箇所まで、垂直上方向に延びる。軸受624を通って延びる軸622の頂部には、ロック・ナット630によって少なくとも2本のエントレインメント・アーム628が固定されるので、モータ618の動作に応じて、エントレインメント・アーム628が有孔板604に対して、その上の位置で回転する。
【0093】
モータ・チャンバ612の片側に入る空気供給ライン636に、少なくとも2個の空気入口632が、管によって図示していない方法で接続される。この空気供給ラインは、加圧空気の供給源73に接続される。
【0094】
上方向に向く空気の流れが、空気入口632を通ってエア・プレナム608に入り、ここで空気は、軸受け624に取り付けられたバッフル638によって偏向する。このバッフルの目的は、本発明の譲受人の所有する米国特許第5,018,909号で詳細に開示され、その開示を、参照によって本明細書にそっくりそのまま組み込む。
【0095】
移送管640は、一方端が、有孔板604の上かつ流動床602の内部で、コレクタ筐体128に接続される。移送管640の他方端は、1次ホッパー60の入口642に取り付けられる。回転式エア・ロック178は、モータ182によって駆動され、いずれも粉体受け58の検討に関連して上述したのと同じタイプであるが、移送管640内で接続される。図11で概略的に示すように、モータ182の動作は制御装置108によって制御され、従って回転式エア・ロック178の動作もこれに制御される。粉体受け600内の流動床602からの粉体塗装材料は、回転式エア・ロック178の動作に応じて、重力によって下方向に流れ、移送管640を通過してから1次ホッパー60の内部に入る。モータ182が停止して、所望通りに回転式エア・ロック178の動作を停止し、移送管640を通る粉体塗装材料の流れを留める。粉体受け600のこの構成が、1次ホッパー60への粉体の滑らかな移送を提供し、このような粉体受け600は、図1および10双方の実施形態の代替品として利用できると考えられる。その他では、粉体受け600は上述した粉体受け58と同じ方法で機能し、そのような動作についての検討を、ここで繰り返すことはしない。
【0096】
1次および再生ホッパー
1次ホッパー60および再生ホッパー80は、基本的に相互に等しく、検討するためには、1次ホッパー60についてのみ図示し、詳細に述べる。図3および4を参照すると、1次ホッパー60は、おおむね「8の字」の形状の内壁204を有する筐体202を含む。したがって、内壁204は、2つの円形部206および208を含み、これはそれぞれが筐体202の片側に接続された対向する三角形のバッフル212および214によって規定され、筐体202の中心にある直径減少区域210で合う。バッフル212、214はそれぞれ、筐体202の壁から内側に延びて合い、筐体内部203の中心に向かって頂部220を形成する1対のサイド・パネル216、218を有する。
図4で最もよく分かるように、有孔板222は、筐体202の基部付近のマウント224によって担持され、筐体内部203を、有孔板222と筐体202の上壁229との間にある流動床226と、有孔板222と筐体202の底壁232との間に位置するエア・プレナム230とに分離する。エア・プレナム230は、幾つかのバッフル270およびおおむねU字形の有孔空気管272を含む。
底壁232は、本発明の粉体移送システムに関連して上記で検討したロード・セル106Aの頂部に配置される。
【0097】
筐体202の上壁228は、第1撹拌器234と、第2撹拌器236と、ハンドル240および掛け金機構242を有して上壁228の開口部244に蝶番243によって取り付けられるアクセス・カバー238とを支持する。この開口部244は、1次ホッパー60の粉体入口200からずれるので、保守などのために、粉体入口200と干渉することなく、筐体内部203にアクセスすることができる。第1撹拌器234は、軸248によってギア・ボックス250に接続されるモータ246を含む。ギア・ボックス250の出力は、管254内に収納された軸252に駆動接続される。軸252の下端には、少なくとも2個の撹拌器の櫂256が取り付けられ、これは内壁204によって形成された筐体内部203の円形部206の内部で、有孔板222の垂直上方の位置で回転する。第2撹拌器236は、第1撹拌器234と同様の構造を有する。第2撹拌器236は、ギア・ボックス262に接続された軸260を有するモータ258を含み、ギア・ボックスの出力は、管266内に収納された軸264に駆動接続される。2個以上の櫂268が、内壁204によって形成された筐体内部203の他方の円形部208内で、軸264の基部に取り付けられる。図4で示すように、第2撹拌器246に関連付けられた軸264および管266は、第1撹拌器234のそれよりわずかに長いので、第2撹拌器236の櫂268は、第1撹拌器234より有孔板222に近い位置にある。櫂256、268は重なるが、垂直方向にずれているので、互いに干渉することはない。
【0098】
上述したように、本発明の一つの態様は、たとえば1時間当たり136.2キログラム(300ポンド)以上などの大量の粉体塗装材料を、1秒当たり0.454ないし0.908キログラム(1ないし2ポンド)などの流量で移送しながら、粉体塗装材料の流れで所望の密度および粒子分布を維持することである。上述したように、「密度」という用語は、粉体と空気との相対的な混合または割合を指し、「粒子分布」という用語は、粉体塗装材料の流れの中の様々なサイズの粉体粒子の分布を指す。1次ホッパー60および再生ホッパー80は、粉体塗装材料の高いスループットにおいて、所望の密度および粒子分布の要件を満たすよう設計されている。
【0099】
運転時には、エア・プレナム230内の有孔空気管272に加圧空気が導入されて、空気の上向きの流れを生成し、これがバッフル270によって有孔板222の底部全体にむらなく分布する。粉体塗装材料は、粉体入口20を通って筐体内部203に導入され、流動化用の上向きの空気の流れによって、および第1および第2撹拌器234、236の動作によって、有孔板222に沿って分布する。撹拌器の櫂256、268が、有孔板222に対して動くにつれ、内壁204によって規定された筐体内部203の「8の字」形によって、内部の「死点」がほぼなくなるので、粉体塗装材料は有孔板222の表面全域に沿ってむらなく分布し、粉体材料の凝集または蓄積がほぼなくなる。これによって、流動床226内に粉体がむらなく均一に分布し、所望の粒子分布および密度になる。第2真空ポンプ69が起動すると、空気に混入した粉体塗装材料が、1次ホッパー60の筐体202から吸い出され、筐体内部203に挿入された吸込み管274を通り、筐体内部は、上述した移送ライン64に接続されている。
【0100】
供給ホッパー
第1および第2供給ホッパー68および96は、基本的に構造が等しいので、ここでは第1供給ホッパー68についてのみ詳細に検討する。図5を参照すると、供給ホッパー68は、カバー279で閉じられた開口部を付けて形成された上壁278と、ほぼ円筒形の側壁280と、ロード・セル106Bに担持された底壁282とを備える。筐体276は、基本的に3つの別個の区域に分離した内部を規定する。1つの区域は、筐体の側壁280から外方向に延びてブラケット288によって側壁に支持された有孔板286と上壁278との間に延びる流動床284である。筐体276内の第2の区域は、側壁280に取り付けられたブラケット294によって担持された円形の取付板292と有孔板286との間に延びるエア・プレナム290である。筐体276の内部の第3の区域は、取付板2292と底壁282との間に延びるモータ・チャンバ296である。
【0101】
供給ホッパー68には、取付板292に接続されたモータ・マウント302によってモータ・チャンバ296内に担持されたモータ300を含む撹拌器298が設けられている。モータ300の出力は、軸受306内に回転可能な状態で担持された軸304に、駆動接続される。軸受306は、軸受マウント308によって取付板292に取り付けられ、エア・プレナム290を通って垂直上方向に延び、有孔板286のすぐ上の箇所に至る。軸受206を通って延びる軸304に頂部には、ロック・ナット310によって少なくとも2つの櫂308が固定されているので、モータ300の動作に応じて、櫂308は有孔板286に対し、そのすぐ上の位置で回転する。
【0102】
少なくとも2個の空気入口312が、取付板292に担持され、管314によって、モータ・チャンバ296の片側に入る空気供給ライン316に図示していない方法で接続される。この空気供給ライン316は、粉体受けに関して上述した加圧空気供給源73に接続される。空気入口313を通ってエア・プレナム290に、上方向の空気の流れが提供され、ここで空気は、軸受306に取り付けられたバッフル318によって偏向する。このバッフル318は、粉体受け600に使用したものと同じタイプで、上述した米国特許第5,018,909号で開示されている。
【0103】
運転時には、粉体塗装材料が、筐体276の側壁280に沿って取り付けられた先細りの粉体入口276を通って、筐体276の流動床284内に導入される。モータ300が作動して、櫂308を回転するので、粉体塗装材料は死点なく有孔板286に沿ってむらなく分布する。粉体塗装材料は、空気供給ライン316および空気入口312からの上方向の空気の流れによって、有孔板286に沿って流動化される。粉体塗装材料を筐体276から取り出すために、ポンプ74などの1個以上の粉体ポンプを操作し、有孔板286のすぐ上で筐体内部へと延びる吸込み管322を通って、粉体塗装材料を吸い出す。供給ホッパー68から粉体を吸い出すために、複数の粉体ポンプ74を使用できることを例証するため、図5に幾つかの吸込み管322を示す。
【0104】
ロボット・ホッパー
図1に概略的に示したロボット・ホッパー78を、図6にさらに詳細に示す。
【0105】
本発明の好ましい実施形態では、ロボット・ホッパー78は、上端に1つ以上の櫂330が取り付けられている軸328に駆動接続されたモータ326を収容するモータ・チャンバとエア・プレナムとの混合324を形成する円筒形の基部を含む。ロボット・ホッパー78の頂部は、エア・プレナムおよびモータ・チャンバ324と連絡する有孔板336によって形成された底壁と上壁334とを有する円筒形の筐体332を含む。円筒形の筐体332は、流動床338を規定し、その中には長方形の板またはバッフル340が取り付けられている。バッフル340は、有孔板336の上に垂直に間隔をおき、流動床338を2つの区画に分割する。バッフル340の一方の区画または側では、供給ホッパー68からの粉体塗装材料が、円筒形筐体332の頂部に概略的に図示された粉体入口342に通って導入される。粉体ポンプ79に関連付けられた吸込み管344が、バッフル340の反対側で円筒形筐体332に取り付けられ、この吸込み管344は、有孔板336のすぐ上で終了している。
【0106】
ロボット・ホッパー78は、供給ホッパー68に関連付けられた粉体ポンプ74から、ライン76を介して粉体塗装材料を受け取る。粉体塗装材料は、円筒形筐体332の粉体入口342に入り、バッフル340の一方側に沿って下方向に向かい、有孔板336に至る。モータ326が作動して、有孔板336のすぐ上の櫂330を回転するので、空気に混入した粉体材料の均一な流れが、吸込み管344を通って粉体ポンプ79から引き出され、ロボット40およびそれに関連付けられたスプレー・ガン42に送られる。円筒形筐体332の内部にバッフル340があると、有孔板336にわたる粉体塗装材料の流動化を安定させるのに役立ち、粉体ポンプ79によって引き出される粉体塗装材料の流れに、確実に所望の密度および粉体分布が維持される。
【0107】
粉体収集回収システム
図1および7ないし9を参照すると、粉体収集回収システム16が、さらに詳細に図示されている。このシステム16は、全体としてShuticその他に帰される米国特許第5,078,084号で開示されたシステムに関係があり、その開示は、参照により本明細書にそっくりそのまま組み込む。上述したように、粉体収集回収システム16は、粉体吹付けブース12の床20の下で、車体32がコンベヤ34によって移送されるブース12の中心部36のいずれかの側に位置する。図7の左側の部分で示すように、格子38がブースの床20を覆うので、過剰に吹き付けた空気混入の粉体塗装材料は、ブース室内30のいかなる区域からもシステム16内へと下方向に吸い込むことができる。
【0108】
粉体収集回収装置16は、構造がモジュール式で、全体として、ブース12の全長に沿って縦方向に延び並んで取り付けられた一連の粉体収集ユニット346を備える。図7の中央を参照のこと。図1および図4の右側で示すように、粉体収集ユニット346は、たとえば3つか4つのグループで、粉体収集ユニット346の下に位置する個々のファンまたはブロワ・ユニット348に接続される。
【0109】
各粉体収集ユニット346は、対向する側壁354、356、対向する端壁358、360、および傾斜した底壁362を有するコレクタ筐体350を含む。クリーン・エア・チャンバ364がコレクタ筐体350の頂部に位置し、内側に傾斜してそれぞれが幾つかの間隔をあけた開口部368を有する1対の支持板366、367、対向する側板369、390、およびそれぞれ側板369、370に蝶番で留められた1対のアクセス・ドア371、372によって形成される。
【0110】
クリーン・エア・チャンバ364は、コレクタ筐体350の長さにわたって延び、延長部373に接続するが、その目的については以下で述べる。コレクタ筐体350の下部は、有孔板376で規定された底壁および先細りの側壁を有する粉体収集チャンバ374を形成する。有孔板376は、コレクタ筐体350の基部362に、水平に対して約5度の角度で取り付けられ、その間にエア・プレナム377を形成する。入口(図示せず)を通って、有孔板376の下のエア・プレナム377に、上方向の空気の流れが導入されるので、粉体収集チャンバ374に入る粉体塗装材料は、有孔板376の頂部で流動化する。
本発明の好ましい実施形態では、2グループすなわち2列のカートリッジ・フィルタ378が、粉体収集チャンバ374内に位置し、図8で分かるように、逆V字形に配置される。各カートリッジ・フィルタ378の開放された頂部は、クリーン・エア・チャンバ364の支持板366、367の一方によって、この板366、367の開口部368の上の位置に担持される。各カートリッジ・フィルタ378は、上端にねじ込んだ中心棒382を有し、棒382に締め付けられたマウント384を受けるので、支持板366または367の一方が、マウント384とカートリッジ・フィルタ378の頂部との間に挟まれる。コレクタ筐体350の端壁358、360間に延びるフィルタ取付板386のうち1枚以上が、各カートリッジ・フィルタ378に追加の支持を提供することが好ましい。
上記で検討したようにコレクタ筐体350に入る粉体塗装材料を、カートリッジ・フィルタ378の壁から除去するために、カートリッジ・フィルタ378の各バンクに、1組または1グループのエア・ジェット・ノズル392が設けられる。1組のエア・ジェット・ノズル392が、クリーン・エア・チャンバ364内に取り付けられたノズル支持体394上に担持され、第2組のエア・ジェット・ノズル392が、クリーン・エア・チャンバ364内のノズル支持体396上に担持される。図8で示すように、各組のエア・ジェット・ノズル392は、1グループすなわち1列のカートリッジ・フィルタ378の開放された頂部に向けられている。各列のカートリッジ・フィルタ378に関連付けられたエア・ジェット・ノズル392は、空気ライン398によって油圧弁400に接続され、これは加圧空気供給源73に接続される。システム制御装置108からの信号に応じて、油圧弁400が作動し、加圧空気のジェットがエア・ジェット・ノズル392から一方または両方の列のカートリッジ・フィルタ378へと放出されるよう、空気ライン398を通って加圧空気を選択的に方向づける。このパルス状の空気ジェットが、粉体塗装材料をカートリッジ・フィルタ378の壁から取り除くので、粉体塗装材料は、重力によって粉体収集チャンバ374へ、さらに有孔板376へと落下することができる。
【0111】
図1および7を参照すると、空気に混入した粉体塗装材料は、上述したブロワ・ユニット348によって生成された負圧がかかると、ブース内部30から粉体収集ユニット346のそれぞれに吸い込まれる。各ブロワ・ユニット348は、ファンまたはブロワ404を収容するファン・プレナム402、および図1で概略的に示す幾つかの最終フィルタ406を含む。ファン・プレナム402は、幾つかの開口部408が形成され、その上に排気ダクト410が固定される。各排気ダクト410は、垂直上方向に延び、各粉体収集ユニット346に関連付けられたクリーン・エア・チャンバ364の1つの基部に位置する軸継手412と係合する。ファン・プレナム402内のブロワ404の作動に応じて、排気ダクト410内に負圧が生成され、各粉体収集ユニット346に関連付けられたクリーン・エア・チャンバ364内にも生成する。この負圧は、ブース室内30に下向きの空気の流れを生じ、それに過剰に吹き付けた粉体塗装材料が混入する。空気に混入した粉体塗装材料は、吹付けブース12の床20にある格子38を通過して、各粉体収集ユニット346に入り、ここで粉体塗装材料は、カートリッジ・フィルタ378の壁に沿って溜まるか、コレクタ筐体350の基部にある有孔板376上に落下する。
【0112】
本発明の粉体収集回収システム16の重要な態様は、1つのブロワ・ユニット348が限られた数の粉体収集ユニット346に対応することである。たとえば、図7の右側部分に示したブロワ・ユニット348Aには、それぞれが1つの粉体収集ユニット346に接続された排気ダクト410を受ける4つの開口部408で形成されたファン・プレナム402を有する。したがって、4つの粉体収集ユニット346に、1つのブロワ・ユニット348Aが対応している。他のブロワ・ユニット348は、比較的小さいグループの隣接する粉体収集ユニット346に関連付けられ、その結果、ブース室内30全体に均一な下向きの空気の流れが与えられる。さらに、各粉体収集ユニット346のクリーン・エア・チャンバ延長部373の構成によって、吹付けブース12の一方側にある粉体収集ユニット346は、ブース12の反対側にある粉体収集ユニット346に「あり継ぎ」つまり嵌合することができる。図7の中央を参照のこと。これによってスペースが節約され、ブース12の全体的寸法が小さくなる。
【0113】
本発明の粉体収集回収システム16の別の態様は、収集した過剰吹付け粉体を粉体収集ユニット346から回収して、粉体キッチン14に再循環して戻すことである。上述したように、ブース室内30からの空気に混入した粉体材料は、各粉体収集ユニット346に吸い込まれ、重力によって基部にある有孔板376上に落下するか、エア・ジェット・ノズル392から放出した加圧空気の定期的な噴射により、カートリッジ・フィルタ378の壁から取り除かれる。本発明の好ましい実施形態では、有孔板376への粉体の移動は、エア・ジェット・ノズル293から逆の加圧空気ジェットが放出されると振動するように、各粉体収集ユニットのコレクタ筐体350の壁354〜362を、たとえば18〜20ケージのNo.304ステンレス鋼などの比較的薄手の金属で形成することによって助けられる。有孔板376は、水平に対して約5度の角度がついているので、その上の流動化した粉体塗装材料は、有孔板376の下端にあるコレクタ筐体350の一方側の出口422に向かって流れる。粉体収集ユニット346の各出口422は、分岐ライン424によって共通のヘッダ・パイプ426と接続され、これは粉体ブース12の長さに沿って、その両側を縦方向に延びる。ヘッダ・パイプ426は、粉体キッチン14内の第3粉体受け82につながる再生ライン86に接続される。各分岐ライン424内にギロチン型のゲート弁428を担持し、この弁が、粉体塗装材料が流れることができる開位置とこのような流れを妨げる閉位置との間で移動できることが好ましい。
【0114】
粉体キッチン14内の第3真空ポンプ84は、上述したように第3粉体受け82および再生ホッパー80に関連付けられるが、この起動に応じて、ヘッダ・パイプ426内に負圧が生成される。粉体移送システムに関連して上述したシステム制御装置108が作動して、各粉体収集ユニット346に関連付けられたゲート弁428を選択的に開放するので、その中の粉体はそれぞれの分岐ライン424を通ってヘッダ・パイプ426に吸い込まれる。多数の粉体収集ユニット346があるので、所与の時間には所定の数のゲート弁428しか開放されず、第3粉体受け82および1次ホッパー80につながる再生ライン86に移送するためにヘッダ・パイプ426に入ることができる粉体材料の総量を制限する。
【0115】
図1を参照すると、圧力センサ430が、ブロワ・ユニット348のファン・プレナム402に接続されるよう、概略的に図示されている。圧力センサ430の目的は、ブロワ・ユニット348内の最終フィルタ406での圧力低下を感知し、それを表す信号を制御装置108に送信することである。所与のブロワ・ユニット348と関連付けられた粉体収集ユニット346内で1つ以上のカートリッジ・フィルタ348に故障またはその他の問題が生じた場合は、粉体塗装材料がクリーン・エア・チャンバ364を通過して、最終フィルタ406に至り、最終フィルタ406で圧力が低下する。この圧力低下は、圧力センサ430によって感知され、この時点で、このような圧力低下を表す信号が制御装置108に送信され、オペレータにこのような粉体収集ユニット346内に問題があることを警告する。幾つかのブロワ・ユニット346があるので、粉体収集回収システム16内の故障を正確に指摘し、1つのブロワ・ユニット348および関連の粉体収集ユニット346のグループに帰することができる。これはシステムの保守を容易にし、オペレータは、このような問題が生じた時に、ブロワ・ユニット348のそれぞれを検査する必要がない。
【0116】
本発明は、好ましい実施形態に関連して述べてきたが、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、その要素に様々な変更ができ、同等品で置換できることが理解される。また、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対して、多くの修正を特定の状態または材料に加えることができる。
たとえば、本発明のシステム10は、単一の1次ホッパー60、単一の再生ホッパー80、ロボット・ホッパーおよびロボット40に関連付けられた供給ホッパー68、および頭上ガン・マニピュレータ44に関連付けられた供給ホッパー96があると述べてきた。図面で示し上述したシステム10の実施形態は、本発明の主題となる事項を例証することを目的とし、システム10は特定の用途の要件に応じて修正できることが理解される。複数の1次ホッパー60および再生ホッパー80を使用することができ、様々な組合せの供給ホッパーやロボット・ホッパーで供給した自動操作および手動操作のガンを含む、様々なスプレー・ガンの構成を使用することができる。
【0117】
したがって、本発明は、本発明を実行すると企画される最善のモードとして、開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の請求の範囲に入るすべての実施形態を含むもとのする。
【図面の簡単な説明】
【図1】粉体収集回収システムの一部および供給ホッパーを含む粉体吹付けブースの一方端部を描き、粉体キッチンの概略図を含む、本発明の1つの実施形態の部分概略図である。
【図2】粉体キッチンに含まれる1次ホッパーと粉体受けユニットとの立面図である。
【図3】図1に示す1次ホッパーの平面図である。
【図4】おおむね図3の線4−4に沿って切り取った断面図である。
【図5】本発明の供給ホッパーの1つの実施例の部分断面図の立面図である。
【図6】本発明のロボット・ホッパーの概略部分切断図である。
【図7】粉体収集回収システムの概略部分切断図である。
【図8】粉体収集チャンバの端面図である。
【図9】図8で描いた粉体収集チャンバの側面図である。
【図10】本発明の粉体塗装システムの別の実施形態を除き、図1に類似の図である。
【図11】図5に示した供給ホッパーの別の実施形態の部分断面図の立面図である。
【図12】未使用の粒状粉体塗装材料の粒子サイズ分布を体積百分率で示したグラフである。
【図13】再生した粒状粉体塗装材料の粒子サイズ分布を体積百分率で示したグラフである。
【図14】所定数の再生サイクルの後に様々な百分率の未使用粉体を有する粉体塗装材料内に存在する、10ミクロン未満の粒子サイズの粒状粉体塗装材料の百分率をグラフで示す、計算値の曲線の組である。
【図15】図10に示した本発明の実施形態で使用する制御装置が実施する測定および制御機能を描くブロック図である。
【符号の説明】
12 粉体吹付けブース
42、46 スプレー・ガン
80 再生ホッパー
82 第3粉体受け
84 第3真空ポンプ
130 中空の内部
132 フィルタ
146 逆エア・ジェット弁
178 回転エア・ロック計量装置
196 回転式篩[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a powder coating system, in particular, a powder spray booth, a powder collection and recovery system, and a mixture of unused powder coating material and unused and recycled or oversprayed powder coating material. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a powder coating system used in a vehicle manufacturing facility including a powder supply device that transports to a coating dispenser associated with a spraying booth.
[0002]
[Prior art]
The process of applying coating materials to large objects such as automobiles and other car bodies has traditionally been in the form of elongated tunnels formed at the entrance where the car body enters, the paint application area, depending on the design, the curing or drying area, and the exit where the car body exits. Has been carried out in a spray booth having the structure of In many systems, “conditioned” air, ie humidified and filtered air, is introduced by a blower or blower fan into the plenum chamber at the top of the blowing booth and then directed to the vehicle passing through the booth. To the bottom. The conditioned air picks up overspray coating material in the booth chamber, and this oversprayed material that is conveyed by air is exhausted downward by one or more exhaust fans through the floor or side of the booth. Filters are provided to capture oversprayed coating material and the resulting filtered or clean air is drawn from the booth and vented to the atmosphere or recirculated and reused in the system.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The most commonly used coating material for vehicles such as automobiles and trucks is a high-solid resin coating material having a relatively high proportion of liquid solvent component that facilitates atomization of the resin material. There are detailed records of the problems associated with the recovery of excessively sprayed resin coating materials, which continue to be an environmental issue in the paint and finish industries. See U.S. Pat. No. 4,247,591 attributed to Cobbs and 4,553,701 attributed to Rehman et al.
[0004]
As disclosed in US Pat.No. 5,078,084, attributed to Shutic et al. And owned by the assignee of the present invention, powder coating materials are an alternative to solvent-based liquid paint materials for painting large objects such as car bodies. Has been proposed. In practice of powder coating, when the powdered resin is applied to the substrate and then the substrate and the powder are heated, the powder is melted, and then cooled to form a continuous solid film on the substrate. In most powder spray applications, the amount of powder that adheres to the substrate increases and imparts a static charge to the spray powder directed toward the grounded object to be applied to help hold the powder to the substrate. The operation of applying powder material to the body of an automobile or truck is carried out in a spray booth that provides a management area where excess spray powder that does not adhere to the vehicle body can be collected. The containment of the oversprayed powder in the booth is assisted by a discharge system that generates a negative pressure in the booth chamber and sucks out the oversprayed powder from the booth and puts it in the powder collection and recovery system. The recovered oversprayed powder can be stored for future use or immediately recirculated to the powder spray gun associated with the powder spray booth.
[0005]
There are some inherent problems in painting automobiles and other car bodies with powder coating materials. Due to the design of the vehicle manufacturing facility, the source of coating material is usually far from the spray booth, that is, hundreds of feet. In addition, a large amount of powder coating material, such as 136.2 kilograms per hour (300 pounds) or more, can be applied at a relatively high flow rate such as 0.454 to 0.908 kilograms per second (1 to 2 pounds). Long distances must be transferred from the source to the spray booth. Also, in order to properly coat the powder material on the vehicle body, the powder coating material must be transferred with an appropriate density and particle distribution. The term “density” refers to the relative mixing or proportion of powder and air, and the term “particle distribution” is conveyed by air, sent to a spray gun associated with the powder spray booth Refers to the distribution of powder particles of various sizes in the flow of powder material. Currently available powder coating systems have been found to be unable or insufficient to maintain the desired density and particle distribution while transferring large amounts of powder material over long distances at high flow rates. .
[0006]
As described above, the powder coating material released in the powder spray booth does not all adhere to the vehicle body passing through the booth. This oversprayed powder material is collected in a powder collection and recovery system at the base of the booth as disclosed, for example, in US Pat. No. 5,078,084 attributed to Shutic et al. In this type of system, the powder collection and recovery system includes individual groups or banks of individually contained cartridge filters in a series of powder collection chambers mounted side by side under the spray booth floor. A single exhaust fan or blower creates a negative pressure in the booth chamber, and the negative pressure sucks into the individual powder collection chambers the powder material that is over-blasted and conveyed by air, where the powder is Collected on the wall of the cartridge filter, "clean air" passes through it and is then released to the atmosphere.
[0007]
When the reversed air jet is operated to remove the collected powder from the wall of the cartridge filter, the powder falls to the base of the powder collection chamber where the spray spray associated with the powder spray booth. Removed for collection or recirculation back to the gun.
[0008]
In large-scale applications such as painting of automobile bodies, the practicality of the powder collection and recovery system and the application of uniform negative pressure in the booth room are particularly problematic. Using a single exhaust fan or blower fan to achieve a uniform negative pressure in the booth chamber is somewhat difficult in some cases, which negatively affects the efficiency with which powder coating material can be collected and It has been found that the pattern of powder coating material emitted from the spray gun on the passing vehicle body may be disrupted. In this type of system, there is also a need to improve the practicality of the reverse air jet valve contained within each powder recovery chamber.
[0009]
There are other problems with powder coating systems of the type described above, which are related to the recovery of excess spray powder for recirculation back to the spray gun associated with the powder spray booth. . The unused powder coating material includes powder particles having a wide particle size distribution, that is, various sizes. Larger powder particles tend to adhere to objects to be painted in the spray booth. This is because, due to its size, the electrostatic charge is higher than the smaller particles, and the larger and heavier particles have a greater moment than the smaller particles when released from the spray gun towards the painted object. . As a result, the powder that is oversprayed and collected to recirculate back to the spray gun without adhering to the object has a higher percentage of particles that are smaller than the unused powder. This is because the larger particles adhere to the object more than the smaller particles.
[0010]
The stability of the operation of the powder coating system depends, at least in part, on how to avoid the deposition or accumulation of “fine powder”, eg, particles having a size of less than about 10 microns. As used herein, the term “stability” refers to the ability of a system to fluidize, transport and spray powder coating materials without the problems caused by excessive levels of fines. Excessive levels of fines in the powder coating material will reduce powder fluidization, impact fusion, clogging of filter cartridges and sieves, powder spray booth interior and powder to spray gun May result in an increase in adhesion and a decrease in coating efficiency. The term “impact fusion” refers to the attachment of powder particles to the surface as a result of particle velocity relative to electrostatic attraction, and “coating efficiency” refers to the amount of powder sprayed toward an object. It is a measure of the proportion of adhering powder material.
[0011]
Powder coating systems of the type described above have essentially no measures to ensure system stability when the oversprayed powder material is recycled to the spray gun after collection. Ventilation units are used to remove fines from supply hoppers, etc., but such units have limited effectiveness and control the level or proportion of fines in a given supply hopper with the desired accuracy You can't rely on this to do it.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the desired density and particle distribution can be maintained while conveying a large amount of powder material at a relatively large flow rate over a long distance, and the appropriate amount of powder coating material in the system is maintained regardless of the required amount. , Large amounts of excessively sprayed powder is collected and recovered efficiently for recirculation, avoiding the accumulation of excessive levels of fines, relatively easy to maintain, such as large cars and other car bodies It is part of the object of the present invention to provide a powder spray system for applying a powder coating material to an object.
[0013]
These objectives include a powder spray booth that defines a control area where powder coating material is applied to the car body, and powder coating material to apply the powder coating material to large objects such as cars, trucks or other car bodies, "Powder kitchen" located far from the spray booth and the powder coating material from the powder kitchen located in the vicinity of the booth and associated with the booth and operated automatically or manually This is accomplished in an instrument that includes several supply hoppers that feed a powder spray gun. The excessively sprayed powder coating material is removed from the booth room by a powder collection and recovery system that recirculates the excessively sprayed powder to the powder spray gun. Return to one or more mixing hoppers.
[0014]
One aspect of the present invention is based on the concept of providing an effective means for transferring powder coating material from a remote location, that is, from a powder kitchen location to a supply hopper located near the spray booth. is expected. This is accomplished with the instrument of the present invention by a powder transfer system operating at vacuum or negative pressure rather than positive pressure. The powder kitchen includes one or more primary hoppers, each coupled to a powder receiver unit, connected to a source of unused powder coating material in the powder kitchen. The transfer line interconnects the primary hopper with a powder receiver unit associated with each supply hopper of the spray booth. The first vacuum pump is operated to generate a negative pressure in the powder receiving unit associated with the primary hopper, and the unused powder material is sucked into the powder receiving unit from the supply source to obtain the primary powder. Can be supplied to the hopper. A second vacuum pump applies negative pressure in each powder receiving unit associated with the supply hopper so that unused powder material from the primary hopper located in the powder kitchen passes through a long transfer line. And sucked into the powder receiving unit associated with the supply hopper in the vicinity of the spray booth. The powder receiving unit in the spray booth fills individual supply hoppers with powder, and the powder is transferred from the supply hopper to the powder spray gun in the spray booth by a powder pump.
[0015]
This same principle of powder transfer with negative pressure applied is used to collect the oversprayed powder material from the spray booth. A regeneration hopper located in the powder kitchen is coupled to a powder receiving unit, which is connected by a regeneration line to a powder collection and recovery system associated with the powder spray booth. The vacuum pump generates a negative pressure in a powder receiving unit associated with a regeneration hopper that receives excessively sprayed powder from the booth, and transfers such excessively sprayed powder to the regeneration hopper. In one preferred embodiment of the invention, this regenerated oversprayed powder is then transported from the regenerative hopper under a negative pressure by another vacuum pump and connected to a supply hopper located near the booth. Supply excess spray powder to the receiving unit. The supply hopper then supplies excess spray powder to a spray gun associated with the spray booth, which operates to apply the powder to other parts of the vehicle body to be painted.
[0016]
In another embodiment, the regeneration hopper and the primary hopper are each connected to a mixing hopper located in the powder kitchen. A powder pump in the primary and regenerative hoppers transfers a selected proportion of unused powder and regenerated or oversprayed powder to the mixing hopper, such powder being associated with the spray booth. Here it is mixed in preparation for transfer to a spray gun. According to the method of the present invention in which the particle size distribution of the powder contained in the mixing hopper is mathematically predicted, the supply of unused powder and recycled powder introduced into the mixing hopper is included in the mixing hopper. The volume percentage of the fines is controlled so that it does not exceed a predetermined maximum percentage. This ensures a stable operation of the powder coating system when reclaimed or oversprayed powder is applied to objects in the booth.
[0017]
For example, a large amount of powder coating material of about 136.2 kilograms (300 pounds) per hour is efficiently and effectively conveyed by the vacuum transfer system described above, and the source of the powder coating material is powder blowing. It has been found that the specific demands of an automobile manufacturing facility located far from the attached booth can be satisfied. Using negative pressure instead of positive pressure would reduce air usage and therefore reduce the overall energy requirements of the system. Also, if any one of the transfer lines extending between the powder kitchen and the spray booth leaks, the powder material will be forced out in the case of a positive pressure powder transfer system. In such a transfer line, a vacuum is drawn inside the line. This reduces the risk of contaminating the facility with powder if a leakage problem occurs.
[0018]
Another aspect of the powder transfer aspect of the present invention relates to automatically monitoring and replenishing unused powder coating material and oversprayed powder material as the coating operation proceeds. The primary hopper, regeneration hopper and feed hopper are each carried by a load cell connected to a programmable logic controller. This load cell is effective in measuring the weight of powder material entering each individual hopper during system operation, with each hopper set to zero reference with an empty weight. For example, considering a primary hopper, the load cell associated with it sends a signal to the controller indicating the weight of the powder in such primary hopper during system operation. When the amount of powder material in the primary hopper falls below a predetermined minimum value, the controller receives a signal from the load cell and connects to the powder receiver unit associated with such primary hopper. As a result, additional unused powder coating material is conveyed from the supply source to the powder receiver unit and then to the primary hopper. When the primary hopper receives a sufficient level of powder coating material, the supply of further powder is stopped. The regeneration hopper and feed hopper operate in a similar manner, so that appropriate levels of powder coating material are maintained during the powder coating operation. In one embodiment, a connection line is provided between each primary hopper and regeneration hopper so that the amount of excess spray powder material collected in the spray booth powder collection and recovery system is reduced in the regeneration hopper. If the amount of powder material is insufficient to maintain the desired level, unused powder coating material can be fed from the primary hopper to the regeneration hopper.
[0019]
In another embodiment, a programmable controller transfers the unused powder coating material from each primary hopper and the associated hopper according to a selection ratio determined by the method described above and discussed in detail below. Governs regeneration or transfer of oversprayed powder to the mixing hopper. The mixing hopper supplies a mixture of unused powder and regenerated powder to one or more spray guns.
[0020]
Another aspect of the present invention is that the structure for each of the primary hopper, regeneration hopper and feed hopper ensures that the powder coating material is transported through the system at the desired density and particle distribution and fed to the spray gun. Regarding measures. In this embodiment, the same operating principle used in the powder feed hopper disclosed in U.S. Pat.No. 5,018,909 owned by the assignee of the present invention and attributed to Crum et al. It is used. In general, each hopper herein includes a perforated plate that receives an upward flow of air passing through a baffle disposed in the base space of such hopper. A stirrer containing a rotary spear or wing is placed on the perforated plate, which ensures proper fluidization of powder material, even distribution of powder particles, and appropriate before discharging from individual hoppers High density or air to particle ratio is ensured.
[0021]
Yet another aspect of the invention is based on the concept that a powder spray booth provides an efficient and easily maintainable powder collection and recovery system that produces a homogeneous, downward air flow in the booth chamber. Based. The powder collection and recovery system has a modular structure and includes several powder collection units mounted alongside the floor along the length of the powder spray booth. Each powder collection unit includes a powder collection chamber, which is arranged in two groups or two rows mounted in an inverted V shape on an angled fluidization plate located at the base of the powder collection chamber. Of cartridge cartridges. A limited number of individual powder collection units are connected to separate exhaust fans or blower units by a common duct. Each exhaust fan creates a negative pressure in the associated powder collection unit and sucks in over-powdered powder material conveyed by air from the booth chamber down through the booth floor and then into each powder collection chamber. It is effective to put. Excess blown powder material accumulates on the wall of the cartridge filter, and “clean” air passes through it and enters the clean air chamber associated with each powder collection unit. When a pulsed air jet is periodically introduced into the cartridge filter from an air jet valve located above the cartridge filter, the powder is then removed from the filter wall. Drops onto an angled fluidization plate at the base of each powder collection chamber and is removed. Each powder collection chamber has an outlet connected to a common header pipe, and a gate valve is disposed at each of the outlet lines. The system controller is effective to open and close the valves sequentially so that the collected powder material is removed from the various powder collection units in the order in which it is transferred to the regeneration hopper associated with the powder kitchen. .
[0022]
The structure of the powder collection and recovery system described herein has several advantages. Since several exhaust or blower units are used, each associated with a limited number of powder collection units, a more even and evenly distributed downward air flow is present in the powder spray booth room. And along its entire length. This is an improvement over systems with a single exhaust fan or blower. This is because it is difficult to obtain a uniform negative pressure with only one blower unit in a spray booth that has the extreme length necessary to apply large objects such as car bodies. Because it is. Maintenance of the powder collection and recovery system described herein is also much easier than that of conventional designs. For ease of access, a reverse air jet valve is placed at the top of the powder collection unit, allowing a single operator to easily remove the cartridge filter from the powder collection chamber. Removing the powder material from each powder collection chamber is also facilitated by an angled fluidizing plate at its base, which helps to smoothly transfer the powder from the chamber. Also, the walls of the powder collection chamber are made thin enough to help vibrate and deliver the powder onto the perforated plate when the reverse jet of air is activated.
[0023]
The operation and advantages of the structure of the presently preferred embodiment of the present invention will become more apparent when the following description is considered in conjunction with the accompanying drawings.
[0024]
【Example】
Referring now to the drawings, one embodiment of the powder coating system 10 of the present invention includes a powder spray booth 12, an apparatus for transferring powder coating material from the powder kitchen 14 to the booth 12, and the booth 12. A powder collection and recovery system 16 associated with the. These system elements are described separately below and their operation is discussed.
[0025]
Powder spray booth
With reference to FIGS. 1 and 2, the powder spray booth 12 includes a ceiling 18, a floor 20, opposing sidewalls 22, 24, and opposing end walls that define a booth inlet 26 and a booth outlet 28. See also FIG. The structure of the spray booth 12 includes a room 30 that forms a control area in which a powder coating material is applied to an object such as a vehicle body 32 that is moved by a conveyor 34 through a central portion 36 that extends in the longitudinal direction of the spray booth 12. Stipulate. Excess spray powder material that does not adhere to the vehicle body 32 passes through a grid 38 disposed along the floor 20 of the spray booth 12 and enters the powder collection and recovery system 16 described in detail below.
[0026]
The powder spray booth 12 extends a considerable distance in the vertical direction, and in the process of passing through the booth room 30, the powder coating material is applied to the entire area of the vehicle body 32 so that various powders can be applied at various positions along the powder coating booth 12. A body spray gun can be placed. For illustration, the robot 40 carrying the spray gun 42 is depicted on one side of the spray booth 12 and the overhead gun manipulator 44 is shown carrying the spray gun 47 at a position above the vehicle body 32. ing. Depending on the size of the car body 32, the type of powder coating material to be applied, the desired coating area on the car body 32 and other factors, an automatic or manual operation is performed to coat the car body 32 with the powder coating material. Basically any number of spray guns can be provided along the length of the spray booth 12. The specific position and operation of such a spray gun is not considered here as it does not form part of the present invention in itself.
[0027]
In the preferred embodiment of the present invention, the vehicle body 32 is maintained at ground potential by the conveyor 34 and the spray coatings 42 and 46 provide an electrostatic charge to the powder coating material. The electrostatic charge imparted to the powder material increases the amount of powder adhering to the car body 32 and helps retain the powder on it, but still a relatively large amount of powder material is “oversprayed”. That is, it does not adhere to the vehicle body 32. This oversprayed powder must be collected and collected during the powder coating operation as described below.
[0028]
Fig. 1 Powder coating system
An important aspect of the present invention relates to the structure of the system 10 for transferring powder coating material from the powder kitchen 14 to the spray booth 12. In many vehicle manufacturing facilities, the powder kitchen 14 is located far from the spray booth 12, for example, several tens to hundreds of meters (hundreds of feet), and a large amount of powder coating material is quickly passed between them. Must be transported. A powder flow rate of 0.454 to 0.908 kilograms (1-2 pounds) per second and a total demand of 136.2 kilograms (300 pounds) per hour is not uncommon. The overall configuration of the powder transfer system of the present invention that can satisfy such parameters efficiently and economically is first described, and then the various individual elements that make up such a transfer system. Consider in detail.
[0029]
In the embodiment of FIG. 1, the powder kitchen 14 is essentially a closed enclosure (not shown) and is “conditioned” supplied from a conventionally designed air house (not shown). Air, ie, air that has been filtered and humidified, is provided. Within the powder kitchen 14 is a supply source 54 that contains unused powder coating material, which is connected by a line 56 to a first powder receiver unit 58 that will be described in detail below. The powder receiving unit 58 is connected to the primary hopper 60 and also connected to the first vacuum pump 62 by a suction hose 61, both of which are accommodated in the powder kitchen 14. The primary hopper 60 is connected to a second powder receiver 66 coupled to the first supply hopper 68 by a transfer line 64. This transfer line 64 carries a first gate valve 70 and is connected to a first make-up air valve 72, both located in the powder kitchen 14 downstream of the primary hopper 60. The makeup air valve 72 is connected to a pressurized air supply source 73 schematically depicted in FIG. As illustrated at the top of FIG. 1, the second powder receiver 66 and the first supply hopper 68 are located in the vicinity of the powder spraying booth 12, but the primary hopper 60 and the second powder receiver 66 are connected to each other. The interconnecting transfer lines 64 may be tens to hundreds of meters (hundreds of feet) long. The supply hopper 68 is connected by a line 67 to a third vacuum pump 69 housed in the powder kitchen 14 and carries a powder pump 74 (see FIG. 5), which is connected to the robot hopper 78 by a line 76. Connected. Robot hopper 78 is connected by line 79 to spray gun 42 associated with robot 40.
[0030]
As illustrated in FIG. 1, the right portion of the powder kitchen 14 includes a structure similar to that described above with respect to the primary hopper 60. Instead of receiving unused powder coating material from the container 54, this portion of the powder kitchen 14 is primarily supplied with collected oversprayed powder from the collection and recovery system 16 of the powder spray booth 12. Is done. In a preferred embodiment of the present invention, the powder kitchen 14 contains a regenerative hopper 80 coupled to a third powder receiving unit 82 of the same type as the receiving units 58 and 66. The third powder receiving unit 82 is connected by a line 83 to a third vacuum pump 84 disposed in the powder kitchen 14 and, as will be discussed below, by a regenerative suction line 86 by a powder collection and recovery system 16. To be joined. The second transfer line 88 carries the replenishing air valve 92 and the gate valve 90 connected to the air supply source 73 and interconnects the regeneration hopper 80 with the fourth powder receiving unit 94. The fourth powder receiving unit 94 is coupled to a second supply hopper 96 located in the vicinity of the powder spray booth 12. As schematically illustrated in FIGS. 1 and 5, a second supply hopper 96 is a positive pressure powder pump that supplies powder material through line 100 to a spray gun 46 associated with the overhead gun manipulator 44. 98 is included. The fourth powder receiving unit 94 is connected to the fourth vacuum pump 102 located in the powder kitchen 14 by a line 104.
[0031]
In a preferred embodiment of the present invention, primary hopper 60, first supply hopper 68, robot hopper 78, regeneration hopper 80 and second supply hopper 96 are each manufactured by Hardy Instruments Company, part number FLB-3672- Supported on individual load cells 116A-E of the type commercially available in 1K and H1242 PS-C500. Load cells 106A-E are “zeroed” or adjusted to reflect zero weight when there is no powder coating material in each associated hopper. As discussed below, each load cell 106A-E operates to measure the weight or amount of powder coating material accumulated in the associated hopper and generate a signal representative of such weight readings. The signal is sent to the programmable logic controller 108 (PLC), which is preferably of the type sold by Allen Bradley, Cleveland, Ohio, under model number PLC-5. The control device 108 operates the vacuum pumps 62, 71, 84, and 102 and the valves 70, 72, 90, and 92, respectively, in response to signals from the load cells 106A to 106E.
[0032]
FIG.Of the powder coating system shown in Fig.
The structure and operation of each individual element of the powder coating system 10 will be discussed in detail below, and the overall operation of one embodiment thereof can be described with reference to the schematic diagram of FIG. Unlike many prior systems, the powder coating system 10 of the present invention conveys powder coating material from the powder kitchen 14 to the powder spray booth 12 using negative pressure. In addition, powder supply and transfer are basically automatically performed as the powder coating operation proceeds.
Referring first to the left side of the powder kitchen 14, when the controller 108 activates the first vacuum pump 62, unused powder coating material is transferred from the supply source 54. The first vacuum pump 62 generates a negative pressure in the first powder receiver 58, whereby unused powder coating material is drawn from the supply 54 into the first powder receiver 58 through the line 56. As will be described below, the first powder receiver 58 releases powder coating material into the primary hopper 60 and the amount of such powder coating material received is a load cell associated with the primary hopper 60. Monitored at 106A. When a predetermined level or amount of powder coating material is in the primary hopper 60, the load cell 106A sends a signal representative of this condition to the controller 108, which stops the first vacuum pump 62.
[0033]
The operation of transferring the powder coating material from the primary hopper 60 to the first supply hopper 68 is also performed by applying a negative pressure. The control device 108 activates the second vacuum pump 69 to generate a negative pressure in the second powder receiver 66 associated with the first supply hopper 68. This negative pressure sucks the powder coating material from the primary hopper 60 into the transfer line 64 and passes it through the gate valve 70 which is opened simultaneously with the start of the second vacuum pump 69 by the control device 108. The transfer of powder from the primary hopper 60 is monitored by its load cell 116A, which sends a signal to the controller 108 when a predetermined amount or weight of powder is discharged from the primary hopper 60. The controller 108 closes the gate valve 70 in the transfer line 64, stops the flow of powder through it, and switches off the second vacuum pump 69. The operation of filling the first supply hopper 68 with the powder from the primary hopper 60 is performed by the load cell 106B associated therewith monitoring the weight or amount of the powder. When the amount of powder in the first supply hopper 68 falls below a predetermined level, the load cell 106B sends a signal to the controller 108, as will be discussed in detail below, as described in detail below. Start the weighing device included in. Next, the powder transferred from the primary hopper 60 to the second powder receiver 66 is directed to the first supply hopper 68, and when a predetermined weight is obtained, a signal is sent from the load cell 106B to the control device 108. As a result, the measuring device in the second powder receiver 66 stops operating.
[0034]
As schematically shown at the top of FIG. 1, the powder coating material in the first supply hopper 68 is removed by the powder pump 74 under positive pressure (see also FIG. 5), via line 76, It is transported to a robot hopper 78 carried on its own load cell 106C. When the robot hopper 78 receives a sufficient amount of powder coating material, the load cell 106C monitors, the controller 108 stops the powder pump 74, and the second powder pump 77 passes through line 79. Then, the powder coating material is transferred from the robot hopper 78 to the spray gun 42 associated with the robot 40 and applied to the vehicle body 32.
[0035]
The purpose of the load cells 106A-E is to ensure that the flow rate and total amount of powder coating material transported through the system meets the requirements when a predetermined number of vehicle bodies 32 pass through the powder spray booth 12. Is basically automatic operation. Each of the load cells 106A-C associated with the primary hopper 60, the first supply hopper 68 and the robot hopper 78 monitors the amount or weight of the powder coating material, respectively, and the amount of powder falls below a predetermined level. Once activated, the controller 108 is activated to provide a signal. When the controller 108 receives such a signal, an appropriate vacuum pump or metering device is activated to transfer the powder coating material to a hopper that has been depleted of the supplied coating material. In this way, the hoppers 60, 68 and 78 all supply sufficient powder coating material continuously.
[0036]
Due to the extreme length of the transfer line 64, it remains in the transfer line 64 when the second vacuum pump 69 stops and stops the flow of powder coating material from the primary hopper 60 to the second powder receiver 66. The powder kitchen 14 includes a valve action arrangement so that no powder coating material is present. As described above, the controller 108 opens the gate valve 70 in the transfer line 64 during the transfer operation from the primary hopper 60 through the second powder receiver 66.
[0037]
When the load cell 106A associated with the primary hopper 60 indicates that a predetermined amount has been released from the primary hopper, the controller 108 stops the second vacuum pump 69 in the powder kitchen 14, The gate valve 70 is closed and the replenishment air valve 72 is opened. Next, pressurized air from the air supply source 73 passes through the replenishment air valve 72 and enters the transfer line 64, and the coating material remaining upstream of the transfer line 64 is received from the powder kitchen 14 by the second powder receiver. “Pursue” to 66, that is, positively forced transfer. As a result, accumulation of the powder coating material in the transfer line 64 is substantially prevented, so that the subsequent powder transfer operation from the primary hopper 60 to the first supply hopper 68 is performed quickly and efficiently. be able to.
[0038]
Referring to the right portion of the powder kitchen 14 and the upper right portion of FIG. 1, the components of the powder transfer system that supply the powder coating material to the spray gun 46 are depicted. As discussed above, such elements are located near the regeneration hopper 80, the third powder receiver 82 and the third and fourth vacuum pumps 84, 102, and the powder spray booth 12 in the powder kitchen 14. 4 includes a fourth powder receiver 94, a second supply hopper 96 and a third powder pump 98. The structure and operation of these elements are essentially the same as the corresponding elements in the left part of FIG. 1, but instead of conveying only unused powder coating material from the powder kitchen 14 to the spray booth 12, Such elements primarily convey the collected oversprayed powder coating material received from the collection and recovery system 16.
[0039]
In order to fill the regeneration hopper 80 with the oversprayed powder material, the control device 108 activates the third vacuum pump 84 to generate a negative pressure in the third powder receiver 82, and passes through the regeneration line 84. The powder coating material is sucked from the collection and recovery system 16 into the third powder receiver 82. The third powder receiver 82 places the oversprayed powder material into the regeneration hopper 80 in a manner that will be discussed in detail below. The amount of powder entering the regeneration hopper 80 is monitored in its associated load cell 106D. When the control device 108 activates the fourth vacuum pump 102, the powder material is transferred from the regeneration hopper 80 to the fourth powder receiver 94 and the second supply hopper 96. The negative pressure generated in the fourth powder receiver 94 sucks the powder from the regeneration hopper 80 through the gate valve 90 opened by the control device 108 into the second transfer line 88, and the fourth powder receiver In 94. The second supply hopper 96 receives such powder from the fourth powder receiver 94, the amount of which is monitored by the load cell 106E associated with it, and the positive pressure powder pump 98 then Is transferred from the second supply hopper 96 through the line 100 to the spray gun 46 carried by the manipulator 44. The operation of the metering device associated with the vacuum pumps 84 and 102 and the fourth powder receiver 94 is the same as discussed above, namely the load cell 106D and the load cell 106D associated with the regeneration hopper 80 and the second supply hopper 96, respectively. In response to the signal from 106E, it is governed by the controller 108. The operation of the positive pressure powder pump 98 is also controlled by the control device 108 depending on whether or not the vehicle body 32 exists in the powder spray booth 12. The valves 90 and 92 in the powder kitchen 14 function in the same manner as the valves 70 and 72 described above.
[0040]
Before discussing each of the individual elements associated with the powder transfer system in detail, two further features of the powder transfer system should be mentioned. Depending on the application, the total amount of powder coating material required for the regeneration hopper 80 may exceed the amount of oversprayed powder coating material supplied from the collection and recovery system 16. In order to ensure that there is always a sufficient amount of powder coating material in the regeneration hopper 80, the primary hopper 60 containing unused powder coating material is line 112 to the mini cyclone 114 carried by the regeneration hopper 80. A powder pump 110 connected by This minicyclone 114 is commercially available from Nordson Corporation, Amherst, Ohio, under model number PC-4-2. If the load cell 106D associated with the regeneration hopper 80 senses that the powder material in the regeneration hopper 80 is below the required weight and the powder cannot be sufficiently supplied from the collection and recovery system 16, the controller 108 will The body pump 110 is activated, and unused powder coating material is transferred to the regeneration hopper 80 via the line 112 and the mini cyclone 114 to replenish the total amount of the powder. If such transfer is necessary, both unused powder coating material and powder coating material from booth 12 collected by overspraying are mixed in the regenerative hopper 80 and then described above. To the spray gun 46 in the same manner.
[0041]
Yet another embodiment of the powder transfer system shown in FIG. 1 uses an aeration utility collector 116 located in the powder kitchen 14 and connected by a line 118 to a vent 120 at the top of the primary hopper 60. To do. Similarly, the second ventilation utility collector 122, which is also included in the powder kitchen 14, is connected to the ventilation hole 126 of the regeneration hopper 80 by a line 124. The ventilation utility collectors 116, 122 vent the interior of the primary and regenerative hoppers 60, 82, respectively, and remove "fines" from above the interior of such hoppers 60, 82. As used herein, the term “fine powder” is typically concentrated near the upper portion of the powder feed hopper and does not charge static electricity when discharged from a spray gun, such as spray guns 42 and 46, It refers to particles of powder material of very small diameter of less than 10μ that do not have enough moment to reach the object to be applied. Such small particles are usually not attracted to the surface of the object to be applied and therefore tend to accumulate in the system, reducing the coating efficiency, ie the proportion of particles adhering to the object to be applied. Accordingly, these small particles or fines are advantageously removed by the aeration utility collectors 116 and 112 in the powder kitchen 14 and then disposed of.
[0042]
FIG.Powder coating system and operating method
Referring to FIG. 10, another embodiment of a powder coating system 500 according to the present invention is schematically illustrated. Since the powder coating system 500 includes several of the elements shown in FIG. 1 and described above, the same reference numerals are used in FIG. 10 to identify structures common to FIG.
The distinction between the system 500 of FIG. 10 and the system 10 of FIG. 1 avoids excessive accumulation of “fines” primarily in certain spraying applications using various types of unused powder coating materials. Based on the recognition that you need to be careful. The term “fine powder” refers to powder particles that are less than about 10 microns in size. As mentioned above, excessive accumulation of fines reduces fluidization in the hoppers 60, 68, impact fusion on the parts to be painted, filter cartridge and sieve clogging, spray booth 12 and various It has been found that there are problems of increased powder accumulation in the coating dispensers 42, 46 and reduced coating efficiency. With many types of powder coating materials, if more than 30% of the total amount of powder coating material accumulates, one or more of the problems listed above may occur, but depending on the type of powder coating material, The proportion of fines that cause problems is different.
[0043]
In addition to concerns about the accumulation of excessive amounts of fine powder in the powder coating material supplied to the spray guns 42, 46, the appearance of the finished product should be taken into account when painting the coating material with particles in powder form. It is a power element. For example, as the proportion of relatively large or coarse particles increases, the surface finish tends to deteriorate. For example, particles larger than about 70 microns do not flow on the surface of the part to be painted as much as particles of about 10 microns, and therefore have a rough surface finish. On the other hand, the smaller the particles, the better the surface finish, but the above problem becomes dominant when the relative proportion of such small particles exceeds a predetermined level.
[0044]
To address the problem of maintaining an acceptable surface finish while limiting excessive fines accumulation, the system 500 shown in FIG. 10 includes unused particulate powder material by a pair of supply lines 504, 505. It connects with the mixing hopper 502 connected to the primary hopper 60, and connects with the reproduction | regeneration hopper 80 which receives the excessive spraying powder from the booth 12 by one pair of supply lines 506 and 507 as mentioned above. A gate valve 508 is disposed in each of supply lines 504 and 505 extending from the primary hopper 60 to the mixing hopper 502, and a gate valve 509 is provided in each line 506 and 507 between the regeneration hopper 80 and the mixing hopper 502. It is attached. The mixing hopper 502 was connected to the fourth powder receiving unit 94 by a transfer line 512, which was connected to the regeneration hopper 80 by a line 88 in the embodiment of FIG.
[0045]
In addition to the above, other structural differences between the coating system 10 and the system 500 illustrated in FIG. 1 are that a single vacuum pump 514 connected to each powder receiver 66 and 94 by a line 516 is used. is there. As described above, in the embodiment of FIG. 1, two vacuum pumps 69 and 102 were used to provide a negative pressure to transfer the coating material to the powder receivers 66 and 94, respectively. Also, in FIG. 10, one aeration utility collector 518 is used instead of the two aeration utility collectors 116, 122 depicted in FIG. The aeration utility collector 518 has a larger capacity than that described above and is connected to the filter unit 522 by a line 520 as shown in the right portion of the powder kitchen 14 of FIG. Filter unit 522 is connected to fan 526 by duct 524. The aeration utility collector 518 is connected to the primary hopper 60 by line 519, to the regeneration hopper 80 by line 521, and to the mixing hopper 502 by line 523.
[0046]
As described above in connection with the discussion of the ventilation utility collectors 116, 122 of FIG. 1, the purpose of the ventilation utility collector 518 is to provide at least one of the fines present in the primary hopper 60, the regeneration hopper 80, and the mixing hopper 502. To avoid excessive fines accumulation and to avoid the same attendant problems described above. Nevertheless, the aeration utility collectors 116, 112, and 518, as such, are an overall mixture of unused powder coating material and recycled powder coating material supplied to at least a portion of the spray gun. The relative volume percentage of fines in is not sufficient to properly control.
[0047]
The powder coating system 500 of FIG. 10 operates in the same manner as described above with respect to FIG. 1, except that a mixture of unused powder coating material and regenerated or oversprayed powder coating material is It is supplied to the coating dispenser 46. As shown in FIG. 1 and described above, rather than supplying oversprayed powder material directly from the regenerative hopper 80 to the gun 46, the system 500 of the present invention has overspread unused powder coating material. Mixing with the regenerated powder coating material in an appropriate volume percentage, no excess fines accumulate in the mixing hopper 502, and with such a mixture fed to the coating dispenser 46, an appropriate particle size distribution is achieved. Methods and means of operation are provided to ensure acquisition. The gate valve 508 associated with the unused powder supply lines 504, 505 and the gate valve 509 associated with the regenerated powder supply lines 506, 507 are in accordance with the mathematical model executed by the software in the controller 108, and are controlled by the controller. 108 operates. The purpose of the mathematical model is to predict the particle size distribution in the mixing hopper 502 in steady state operation, which will make it “stable”, that is, without excessive fines and easily fluidized. From the supply hopper 60 to the mixing hopper 502 for combination with regenerated or oversprayed powder fed from the regeneration hopper 80 to the hopper 502 so as to obtain a powder mixture that can be pumped and sprayed onto the parts to be painted. It can be determined how much unused powder coating material should be added.
[0048]
Referring first to FIGS. 12 and 13, the particle size distribution within the powder coating material is depicted graphically. The term “particle size distribution” refers to the volume percentage of powder particles in a particular size range of a given powder coating material sample. FIG. 12 shows the particle size distribution of an unused powder coating material sold by Ferro, Cleveland, Ohio and sold as No. 158E114. This unused powder coating material has a median particle size of 22 microns and the graphed data points represent the total volume percentage of the 16 particle size range within this type of unused powder coating material. It is physically measured and represented by a laser diffraction particle size analyzer such as the Malvern PSD analyzer commercially available from Malvern Instruments, Inc., Southborough, Massachusetts. The range of 16 particle sizes is, for example, 0.5 to 1.9 μ, 1.9 to 2.4 μ, etc., and is a range selected for easy illustration. In the following description of the method of the invention, various It is believed that other particle size ranges can be used.
[0049]
FIG. 13 is a graph similar to FIG. 12, but the particulate powder regenerated or collected from the powder spraying booth 12 after applying an unused powder coating material to a predetermined vehicle body 32 in the booth 12. It represents the particle size distribution within the coating material. That is, FIG. 13 shows the particle size distribution of the powder coating material that did not adhere to the vehicle body 32 in the spray booth 12 after spraying once with the unused powder coating material shown in FIG. Show. The particle size distribution of the powder shown in FIG. 13 was also measured with a Malvern PSD analyzer, and as shown, the oversprayed powder sample after one pass in FIG. The proportion of smaller particles is larger than the coating material. This is because, in general, large powder particles are easily and efficiently charged with static electricity by the coating dispenser 42 or 46 before being deposited on the object, and such large particles have a larger mass. This is because the moment for flowing to the vehicle body 32 in the attached booth 12 is large.
[0050]
The purpose of the mathematical model of the present invention is to accumulate a sufficient amount of unused powder coating material from the primary hopper 60 continuously into the mixing hopper 502 during the steady operation of the system 500 to accumulate excess fines. Is to mathematically predict the particle size distribution of the powder that remains in the system, i.e. does not adhere to the vehicle body 32 in the booth 12, so that an acceptable overall particle size distribution can be maintained.
[0051]
In order to calculate the change in particle size distribution over time, the probability that particles will remain in the system must be determined. A method for obtaining the probability coefficient for each size range of the distribution will be briefly described below, and then mathematically detailed. The purpose is to find a set of numbers (probability coefficients) that, when multiplied by the unused particle size distribution, yields an oversprayed particle size distribution.
(i) First, for each size range, the ratio of the size distribution of unused particles to the size distribution of regenerated particles is obtained. This percentage is a measure of the relative tendency that various particle sizes are attracted to the part. Particle sizes having a ratio of 1 or more are more likely to be attracted to the part than particle sizes with a ratio of less than 1. This latter particle tends to remain in the system.
(ii) Next, normalize the cumulative sum of data from paragraph (i) to 1.00 to ensure that the probability distribution still reflects 100% of all particles.
(iii) The probability that the powder remains in the system is calculated by subtracting the probability distribution of each particle size from the value of “1” and normalizing it. However, this mathematical operation still does not provide the necessary probability distribution. What we are looking for is a set of numbers that, when multiplied by the size distribution of unused particles, yields a size distribution of oversprayed particles.
(iv) To obtain a good match between the calculated particle size distribution and the particle size distribution of the oversprayed powder, use the appropriate multiplier for each particle size in the distribution of paragraph (iii) above. . When this new set of numbers is also normalized, the resulting value is the particle size distribution of each cycle through the system multiplied by a probability factor.
[0052]
The first step of the method outlined above physically measures the particle size distribution Fv of the unused powder coating material used for a given coating application using the above-described Malvern PSD analyzer. Next, this material is sprayed into a spray booth 12 of a predetermined configuration where a specific vehicle body 32 to be painted exists, and then the oversprayed or recycled powder coating material is collected. For the purposes of this specification, such excessively sprayed powder material is referred to as “one pass regeneration”, ie, a powder that has been regenerated after one “pass” or spraying operation. Next, the particle size distribution of one-pass regeneration is physically measured to determine Fr.
[0053]
As can be seen in FIGS. 12 and 13, the particle size “distribution” refers to the volume percentage summed of 16 distinct particle size ranges from 0.5 microns to 188 microns. Therefore, the terms Fv and Fr are expressed as follows:
[0054]
[Expression 1]
Figure 0003708445
Where Fv1= Volume percentage of particles of unused powder coating material of size 0.5-1.9μ, Fv2= Volume percentage of particles of unused powder coating material having a size of 1.9 to 2.4 μ, and so on.
[0055]
[Expression 2]
Figure 0003708445
Where Fr1= Volume percentage of particles of 1-pass recycled powder coating material of 0.5-1.9μ, Fr2= Volume percentage of particles of 1-pass recycled powder coating material of 1.9 to 2.4 μ,
....
[0056]
The measured particle size distributions Fv and Fr are input to the controller 108, which can calculate the quotient of the particle size distribution as follows.
[0057]
[Equation 3]
Figure 0003708445
The quotient obtained from Equation (3) above is then normalized according to the following relationship:
[0058]
[Expression 4]
Figure 0003708445
This is accomplished in a two-stage process, but first Fv / Fr1Is obtained, that is, S.
[0059]
[Equation 5]
Figure 0003708445
Then, for each of the 16 particle size ranges shown in the graphs of FIGS. 12 and 13, various quotient “normalized” values are calculated as follows.
[0060]
[Formula 6]
Figure 0003708445
The next sequence of calculations performed by the software of the controller 108, for example, for each particle size range P1~16A solution of the probability coefficient P is obtained. Probability coefficient P1~16Represents the probability that in each of the 16 size ranges shown in FIGS. 12 and 13, the particles remain in the system 500, i.e. not attracted to the car body 32 in the booth 12, and thus regenerated as overspray . This information is important because, as mentioned above, the stability of the system depends on maintaining the volume percentage of fines in the mixing hopper 502 below a predetermined level, such as 30%. Probability coefficient P1~16The equation used to determine is given as:
[0061]
[Expression 7]
Figure 0003708445
Where FA= Adjustment factor x = integer 1 to 16 P = probability factor P1, P2... P16F in equation (7)AThe part after the term is obtained by the following two-stage calculation. First, the coefficient Z is calculated as follows.
[0062]
[Equation 8]
Figure 0003708445
Next, the quotient obtained from the calculation based on Expression (8) is normalized to 1.
[0063]
[Equation 9]
Figure 0003708445
The quotient obtained from the calculation based on equation (9) represents the normalized value for each of the 16 particle size ranges in the graphs of FIGS. This value is then used in equation (7) to represent the probability factor P for each particle size range, that is, the probability that each size range will remain in the system (do not adhere to the part) after a particular painting operation.
For example, for a powder particle having the size of a first group of particles of 0.5 to 1.9 microns, writing equation (7), the probability coefficient P1Can be requested.
[0064]
[Expression 10]
Figure 0003708445
For each of the 16 groups of particle sizes, the “adjustment factor” F empirically by trial and error.AIs more accurate than actual measurements of unused particles and 1-pass regenerated particles.
[0065]
## EQU11 ##
Figure 0003708445
[0066]
[Expression 12]
Figure 0003708445
[0067]
[Formula 13]
Figure 0003708445
That is, as described in the equations (1) and (2), an appropriate adjustment value F is used by using the actual measurement values of the particle size distributions Fv and Fr first obtained by the laser diffraction particle size analyzer.AFr16To ensure that the final mathematical calculation of is as accurate as possible. Given the type of powder coating material described above, the actual adjustment factor F for the particle size range increasing from 0.5 to 1.9 microns to 87.2 to 188 microns.A1~16Are preferably 1.0, 0.95, 0.90... 0.25, respectively.
[0068]
Probability coefficient P as above1~16Once each is calculated, this value must also be normalized to 1.0 in the same manner as above. Now the resulting P1~16Can be used as a multiplier, such as by multiplying the particle size distribution of the unused powder, for example, to mathematically predict the oversprayed particle size distribution for each cycle through the apparatus 10.
[0069]
The above discussion is based on the premise that, to put it simply, no other unused powder material is added to the system and the original amount of powder material is recycled during continuous painting operations. It was based on a mathematical model. Since the powder coating material adheres to objects such as the car body 32 in the booth 12 under normal operating conditions and must be constantly replaced, to approximate the actual operation of the system 500, a predetermined fraction of A mathematical model is needed in which unused powder material is added to the system.
[0070]
In the above, the calculation given by the equations (1) to (13) is not repeated, and the particle size distribution of one-pass regeneration is expressed from the equations (11) to (13) using the following relational expressions.
[0071]
[Expression 14]
Figure 0003708445
Therefore, the term Fr represents the particle size distribution in the first pass regenerated powder as calculated using the mathematical models of equations (1) to (13).
Considering the addition of the volume fraction y of new unused powder added to the recycled powder after the first pass or painting operation, normalized to 1.0 in equation (14), the following relationship is derived: It is burned.
[0072]
[Expression 15]
Figure 0003708445
Here, the volume fraction of unused powder coating material added to the system after collecting y = 1 pass recycled powder, Friy = particle size distribution of one-pass recycled powder containing unused powder coating material of fraction y, i = index of the number of passes starting from unused powder coating material.
FriOnce the value of y is calculated, the subsequent “pass” or particle distribution of the painting operation can be expressed as:
[0073]
[Expression 16]
Figure 0003708445
After normalizing equation (16) to 1.0, the following calculation is executed.
[0074]
[Expression 17]
Figure 0003708445
The term Fri + 1y represents the particle distribution in the second pass regenerated powder (i + 1) containing the unused powder of fraction y.
[0075]
This same series of calculations is repeated for the number of cycles so that a curve of the type depicted in the graph of FIG. 14 can be generated. FIG. 14 represents the volume percentage of fines present when the Ferro 158E 114 powder coating material is sprayed with varying percentage or volume percentage of unused powder. Each curve in the graph of FIG. 14 represents various volume percentages of the unused powder y in the recycled powder and depicts how the volume percentage of the powder changes with the number of cycles or continuous painting operations. Based on the calculations from equations (15) and (17) and its iterative iteration over the total particle size (i + 16), a calculated particle size distribution over the entire range of 16 particle size ranges is obtained. The controller 108 software operates to sum the calculated volume percentages for all particles below 10 microns in each of the 16 size ranges, and for each continuous cycle or painting operation, A coordinate value is obtained. To illustrate how the volume percentage of fines changes with successive cycles and changes with changes in the percentage of the unused powder relative to the reclaimed powder, by way of example, the calculated values for several different y values are: It was included in FIG.
[0076]
The curve in FIG. 14 was mathematically derived from the above equation using Ferro 158E114 virgin powder coating material with a median particle size of about 22 microns. For this type of material, it has been found that the volume percentage of fines should be kept below about 30% in order to avoid the problem of excessive fines accumulation described above. From the graph of FIG. 14, in order to maintain a fine powder volume percentage of less than 30%, during steady state operation, the system 500 can be filled with unused powder with a fraction y on the order of more than 65% or about 70%. It is observed that it can be added. This is performed by the operation of the controller 108, which includes the gate valve 508 of each line 504, 505 from the primary hopper 60 to the mixing hopper 502, and each line extending between the regeneration hopper 80 and the mixing hopper 502. The gate valves 509 of 506 and 507 are selectively opened and closed.
[0077]
As discussed above, the mathematical model used herein is useful for indicating the percentage of fines in the mixing hopper 502 for powder coating materials containing various volume percentages of unused powder. In this way, it is possible to add unused powder having an appropriate volume fraction to the mixing hopper 502 so that excessive fine powder does not accumulate in the mixing hopper 502 during the steady operation of the system 500. As a safety measure, the system 500 of the present invention also includes software that monitors the particle size distribution in the mixing hopper 502 to ensure that the actual fines percentage in the mixing chamber 502 matches the value expected in the mathematical model. , Included in the control device 108.
[0078]
Referring to FIG. 15, there is a flowchart illustrating a sequence of operations for executing the above monitoring function. First, the sample is manually extracted from the mixing hopper 502 and the actual particle size distribution F in the mixing hopper 502 is used using the same laser diffraction particle size analyzer as described above, as schematically depicted at block 528.MMeasure. Information on the particle size distribution is input manually or electronically from block 528 to controller 108 via line 530. Thereafter, all the operations depicted in FIG. 15 are performed electronically by the software of the control device 108. Controller 108 operates to calculate the volume percentage of fines, such as particles less than about 10 microns, contained in mixing hopper 502.
[0079]
See block 532. One value representative of such a calculated volume percentage is entered into block 536 by line 534, where for a particular type of powder coating material to be applied by system 500, the calculated volume percentage of fines and Compare with a predetermined maximum volume percentage. In the illustrative embodiment shown in FIG. 15, the desired maximum volume percentage of 30% is nominally indicated in block 536, but for other types of coating materials, other minimum volume percentage fines are better. It is understood that this may be appropriate. If the calculated fines percentage is less than or equal to 30%, a “NO” signal is sent back to block 528 by line 538 until the next monitoring period begins, eg, 1 day, 1 week or other desired period The monitor sequence is complete.
[0080]
If it is determined at block 536 that the calculated fines percentage is 30% by weight above the powder in the mixing chamber 502, a signal is sent from block 53 to block 542 via line 540. The calculation performed by the controller 108, as indicated by block 542, empirically selects a weight fraction W, ie, a 20%, 30%, etc. fraction. Next, the control device 108 solves the following equation using the selected weight fraction W.
[0081]
[Expression 18]
Figure 0003708445
Where Ff = desired volume percentage of fines in the mixing hopper, eg <30%, W = weight fraction of unused powder, Fm = particle size distribution of powder in the mixing hopper, Fv = unused The particle size distribution of the powder.
[0082]
When the value of Ff becomes larger than 30% at the selected weight fraction W, another larger weight fraction W is selected, and the calculation using the equation (18) is repeated.
[0083]
The next step in the monitoring sequence shown in FIG. 15 is to weigh the powder in the mixing hopper 502 using a load cell 106 of the type described above in connection with FIG. See box 544. Next, as shown schematically at block 546, the actual weight of the powder in the mixing hopper 502 is compared to the total weight capacity of the mixing hopper 502, and a signal representing the calculation is blocked via line 548. Enter in 550. As indicated by block 550, if the powder level in the mixing hopper 502 is 1-W or less, the controller 102 is activated to place unused powder coating material into the mixing hopper 502 (block 552). If the mixing hopper 502 is full and does not receive the unused powder coating material with the volume fraction W required to reduce the volume fraction of fines to the desired level, ie> (1-W), the controller 108. Release a sufficient amount of powder from the mixing hopper 502 as indicated by block 554 and then add the unused powder coating material. The amount of powder that must be discharged or removed from the mixing hopper 502 to allow room for adding unused particulate powder coating material can be determined from the following relationship:
[0084]
[Equation 19]
Figure 0003708445
Where QD= Fraction of powder discharged from the mixing hopper, MHw = weight measurement of the mixing hopper, MHc = volume of the mixing hopper.
Thus, the series of weight calculations described above has sufficient capacity in the mixing hopper 502 to accept the new unused powder coating material, so that the total volume fraction of fines is reduced without overflowing the mixing hopper 502. It is guaranteed to go down. After the unused powder coating material is added (block 552), the monitoring operation is completed until the next monitoring period.
[0085]
Thus, the above method of maintaining the desired ratio of recycled powder coating material to unused powder coating material in the mixing hopper 502 measures the weight loss in the mixing hopper 502 as the coating operation proceeds. Depends on. Alternatively, it is believed that an appropriate amount of recycled and unused powder coating material can be supplied to the mixing hopper 502 based on flow rate measurements rather than weight measurements. In this embodiment, the flow rate of the powder coating material discharged from the mixing hopper 502 is monitored over time, and a regenerative hopper 80 is respectively used by using a flow rate control device such as a screw supply device (not shown). And from the primary hopper 60, a predetermined amount of both recycled powder coating material and unused powder coating material is added to the mixing hopper 502. A screw supply device or similar device associated with the primary hopper 60 and a separate screw supply device associated with the regeneration hopper 80 may be responsive to signals from the mixing hopper 502 or additional unused powder coating material. And / or after a predetermined period of time during which the recycled powder coating material is introduced into the mixing hopper 502, or both.
[0086]
Powder receiver
Referring to FIG. 2, the powder receiver 58 described above in connection with the discussion of the system 10 of FIG. 1 is illustrated in detail. It is understood that each of the other powder receivers 66, 82 and 94 is structurally and functionally equivalent to the powder receiver 58, so that only one of the powder receivers will be discussed in detail herein. I want. An alternative embodiment of the powder receiver 600 is also disclosed below in connection with FIG.
The powder receiver 58 includes a collector housing 128 having a hollow interior 130 with a cartridge filter 132 attached by a plate 134. Since the access panel 136 is fixed along one side of the collector housing 128 so as to be opened by a latch 138, the cartridge filter 132 can be accessed.
The interior 130 of the collector casing 128 is vented by the vent hole 140, and the upper end thereof is closed by a cap 143 fixed by a latch 144. The cap 142 carries a reverse air jet valve 146 aligned with the open end of the cartridge filter 132 connected to the plate 134. The reverse air jet valve 146 is connected to the accumulator 150 by line 148, which is connected to a source 73 of pressurized air, schematically shown in FIG. The cap 142 carries a fitting 154 connected to a suction hose or line 61 from the first vacuum pump 62. The lower portion of the collector housing 128 includes a powder inlet 158 connected to a line 56 from a container carrying unused powder coating material. The collector housing 128 tapers radially inwardly downward from the powder inlet 158 and forms a tapered base 160 that includes an external flange 162, as shown in FIG.
[0087]
As discussed above, in order for the load cell 106A associated with the primary hopper 60 to function properly, it is “zeroed” with the primary hopper 60 completely free of powder coating material. That is, the weight reading must be set to zero. In this way, the load cell 106A only weighs the powder coating material that actually enters the primary hopper 60. In order to reliably read the weight of the powder in the primary hopper 60, all the elements associated with the first powder receiving unit 58 are independent of the primary hopper 60 and shown in FIG. Support on 164. The frame 164 includes an upper plate 166 supported on the vertical legs 168, an inclined brace 170 extending between the upper plate 166 and the vertical legs 168, and one or more horizontal positions intermediate the vertical legs 168. A support 172 is included.
[0088]
The collector housing 128 is attached to the upper plate 166 of the frame 164 by bolts 174 extending between the outer flange 162 of the collector housing 128 and the upper plate 166. Extending downward from the tapered base 160 of the collector housing 128 is the collector housing 128 manufactured by Primer Pneumatics, Inc. of Salina, Kansas, model number MDR-FG-76-10NH- A flexible sleeve 176 connected to a rotary air lock metering device 178 of the type commercially available in 2-RT-CHE-T3. The weighing device 178 is drivingly connected to the output portion of the motor 182 carried on the support plate 184 connected to one vertical leg 168 by a belt (not shown). The motor 182 was activated to rotate a series of inner wings 186 in the metering device 178 and a metered amount of powder coating material was mounted on the horizontal support 172 from the tapered base 160 of the collector housing 128. Transfer to rotary sieve 196. The rotary sieve 196 is a commercially available product of the type manufactured and sold by Azo Incorporated, Germany, with model E-240. The rotary sieve 196 transfers the powder coating material through the second flexible sleeve 198 to the powder inlet 200 of the primary hopper 60. This is illustrated in more detail in FIG. 3 and described below.
In operation, the first vacuum pump 62 is activated by the controller 108 to generate a vacuum along the suction hose or line 61 and to generate a negative pressure in the hollow interior 130 of the collector housing 128. Thereby, unused powder coating material is drawn from the supply container 54 through the line 56 and the powder inlet 158 into the hollow interior 130 of the collector housing 128. Part of the powder coating material falls onto the tapered base 160 of the collector housing 128 by gravity, and some part of the powder coating material collects on the wall of the cartridge filter 132. Pressurized air periodically supplied from the accumulator 160 is conveyed in pulses through a reverse air jet valve 147 aligned with the cartridge filter 132. This air jet allows the powder coating material that accumulates on the walls of the filter 132 to separate and fall downwardly onto the tapered base 160 of the collector housing 128.
[0089]
The powder coating material is transferred from the collector housing 128 by the air lock metering device 178 in response to the operation of the motor 182, so that a metered amount of the powder coating material enters the rotary sieve 196. After passing through the rotary sieve 196, the powder coating material passes through the flexible sleeve 198 by gravity and falls to the powder inlet 200 of the primary hopper 60. When a predetermined amount of powder coating material has accumulated in the primary hopper 60, the associated load cell 106A sends a signal to the controller 108, which stops the operation of the first vacuum pump 62. As noted above, all other powder receiver units 66, 82 and 94 of the powder transfer system of FIG. 1 are all structurally and functionally identical.
[0090]
Referring to FIG. 11, another embodiment of the powder receiver 600 is illustrated in detail. The powder receiver 600 is partially similar to the powder receivers 58, 66, 82 and 94 described above in connection with the discussion of FIG. 2, and in FIG. 11, the same references are used to identify structures common to FIG. Use numbers. One difference between the powder receiver 600 and the powder receiver 58 is the structure for transferring the powder coating material from the collector housing 128 to the primary hopper 60. In applications using certain types of powder material, it has been found that the flow may stop in the middle as the coating material becomes arched or bridged in the region of the tapered base 160 of the powder receiver 58. . When the tapered base 160 is occluded, the powder coating material cannot pass through the airlock metering device 178 and enter the rotary sieve 196 having the structure shown in FIG. 11 does not include the sieve 196, but is considered to be arranged on the hopper 60 so that the particulate powder coating material can be sieved before being introduced into the hopper 60. It is done. It is preferred to use a sieve 196 at least where the powder coating material is first introduced into the system, such as receivers 58 and 82, for example. See FIG.
[0091]
The powder receiver 600 of FIG. 11 is basically composed of the upper part of the powder receiver 68 of FIG. 2, and the lower part includes a structure for fluidizing the powder coating material toward the collector housing 128. Can be transported smoothly. The bottom of the collector housing 128 defines an interior that includes a fluidized bed 602, which includes a cap 142 and a perforated plate that extends outwardly from the sidewall of the collector housing 128 and is supported by a bracket (not shown) on the sidewall. 604. A second area within the base of the collector housing 128 is an air plenum 608 that extends between a circular mounting plate 610 and a perforated plate 604 carried by brackets attached to the side wall 129 of the collector housing 128. . A third area within the base within the collector housing is a motor chamber 612 that extends between the bottom wall 614 of the collector housing 128 and the mounting plate 610. For purposes that will become apparent below, the entire powder receiver 600 is preferably attached to the top of the support stand 615 in the vertical upper position of the primary hopper 60 or other hopper.
[0092]
A stirrer 616 is provided at the base of the supply hopper 600 and includes a motor 618 carried in a motor chamber 612 by a motor mount connected to a mounting plate 610. The output of the motor 618 is drivingly connected to a shaft 622 carried in a rotatable manner within the bearing 624. The bearing 624 is attached to the mounting plate 610 by a bearing mount and extends vertically upward through the air plenum 608 to a location just above the perforated plate 604. At least two entrainment arms 628 are secured to the top of the shaft 622 extending through the bearings 624 by lock nuts 630 so that the entrainment arms 628 are perforated in response to the operation of the motor 618. Rotate relative to 604 at a position above it.
[0093]
At least two air inlets 632 are connected to the air supply line 636 entering one side of the motor chamber 612 by a tube in a manner not shown. The air supply line is connected to a pressurized air supply source 73.
[0094]
Upward air flow enters the air plenum 608 through the air inlet 632, where the air is deflected by a baffle 638 attached to the bearing 624. The purpose of this baffle is disclosed in detail in US Pat. No. 5,018,909 owned by the assignee of the present invention, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety.
[0095]
One end of the transfer pipe 640 is connected to the collector housing 128 on the perforated plate 604 and inside the fluidized bed 602. The other end of the transfer pipe 640 is attached to the inlet 642 of the primary hopper 60. The rotary air lock 178 is driven by a motor 182, both of the same type as described above in connection with the study of the powder receiver 58, but connected within the transfer tube 640. As shown schematically in FIG. 11, the operation of the motor 182 is controlled by the controller 108, and thus the operation of the rotary air lock 178 is also controlled thereby. The powder coating material from the fluidized bed 602 in the powder receiver 600 flows downward by gravity according to the operation of the rotary air lock 178, passes through the transfer pipe 640, and then enters the interior of the primary hopper 60. to go into. The motor 182 stops and stops the operation of the rotary air lock 178 as desired, stopping the flow of powder coating material through the transfer tube 640. This configuration of the powder receiver 600 provides a smooth transfer of powder to the primary hopper 60, and such powder receiver 600 is considered to be usable as an alternative to both the embodiments of FIGS. It is done. Otherwise, the powder receiver 600 functions in the same manner as the powder receiver 58 described above, and the discussion of such operation will not be repeated here.
[0096]
Primary and regenerative hopper
The primary hopper 60 and the regeneration hopper 80 are basically equal to each other, and only the primary hopper 60 is illustrated and described in detail for consideration. Referring to FIGS. 3 and 4, the primary hopper 60 includes a housing 202 having an inner wall 204 that is generally “eight-shaped”. Thus, the inner wall 204 includes two circular portions 206 and 208, each defined by opposing triangular baffles 212 and 214 connected to one side of the housing 202, with a reduced diameter at the center of the housing 202. Fit in area 210. Each of the baffles 212, 214 has a pair of side panels 216, 218 that extend inwardly from the wall of the housing 202 and form a top 220 toward the center of the housing interior 203.
As best seen in FIG. 4, the perforated plate 222 is carried by a mount 224 near the base of the housing 202, and the housing interior 203 is placed between the perforated plate 222 and the upper wall 229 of the housing 202. It separates into a fluidized bed 226 and an air plenum 230 located between the perforated plate 222 and the bottom wall 232 of the housing 202. The air plenum 230 includes a number of baffles 270 and a generally U-shaped perforated air tube 272.
The bottom wall 232 is located at the top of the load cell 106A discussed above in connection with the powder transfer system of the present invention.
[0097]
The upper wall 228 of the housing 202 has a first stirrer 234, a second stirrer 236, a handle 240 and a latch mechanism 242 and is attached to the opening 244 of the upper wall 228 by a hinge 243. And support. Since the opening 244 is displaced from the powder inlet 200 of the primary hopper 60, the inside of the housing 203 can be accessed without interfering with the powder inlet 200 for maintenance or the like. First agitator 234 includes a motor 246 connected to gear box 250 by shaft 248. The output of the gear box 250 is drivingly connected to a shaft 252 housed in the tube 254. At least two stirrer troughs 256 are attached to the lower end of the shaft 252, inside the circular portion 206 of the housing interior 203 formed by the inner wall 204, at a position vertically above the perforated plate 222. Rotate. The second stirrer 236 has the same structure as the first stirrer 234. The second agitator 236 includes a motor 258 having a shaft 260 connected to a gear box 262, and the output of the gear box is drivingly connected to a shaft 264 housed in a tube 266. Two or more ridges 268 are attached to the base of the shaft 264 within the other circular portion 208 of the housing interior 203 formed by the inner wall 204. As shown in FIG. 4, the shaft 264 and the tube 266 associated with the second stirrer 246 are slightly longer than that of the first stirrer 234, so that the trough 268 of the second stirrer 236 is It is in a position closer to the perforated plate 222 than 234. Although the ridges 256 and 268 overlap, they are displaced in the vertical direction and do not interfere with each other.
[0098]
As noted above, one aspect of the present invention is to provide a large amount of powder coating material, such as 136.2 kilograms per hour (300 pounds) or more, from 0.454 to 0.908 kilograms per second (1 to Maintaining the desired density and particle distribution in the powder coating material flow while transferring at a flow rate such as 2 pounds). As mentioned above, the term “density” refers to the relative mixing or proportion of powder and air, and the term “particle distribution” refers to various sizes of powder in the flow of powder coating material. Refers to particle distribution. Primary hopper 60 and regenerative hopper 80 are designed to meet the desired density and particle distribution requirements at high throughput of powder coating materials.
[0099]
In operation, pressurized air is introduced into the perforated air tube 272 in the air plenum 230 to create an upward flow of air that is evenly distributed by the baffle 270 across the bottom of the perforated plate 222. The powder coating material is introduced into the housing interior 203 through the powder inlet 20 and is perforated by the upward air flow for fluidization and by the operation of the first and second agitators 234, 236. Distributed along the line 222. As the stirrer troughs 256, 268 move relative to the perforated plate 222, the "eight" shape of the housing interior 203 defined by the inner wall 204 substantially eliminates the "dead point" inside. The body coating material is evenly distributed along the entire surface of the perforated plate 222, and the aggregation or accumulation of the powder material is almost eliminated. As a result, the powder is uniformly distributed in the fluidized bed 226, and a desired particle distribution and density are obtained. When the second vacuum pump 69 is activated, the powder coating material mixed in the air is sucked out from the casing 202 of the primary hopper 60 and passes through the suction pipe 274 inserted into the casing interior 203. , Connected to the transfer line 64 described above.
[0100]
Supply hopper
Since the first and second supply hoppers 68 and 96 are basically identical in structure, only the first supply hopper 68 will be discussed in detail here. Referring to FIG. 5, the supply hopper 68 includes a top wall 278 formed with an opening closed by a cover 279, a substantially cylindrical side wall 280, and a bottom wall 282 carried by the load cell 106B. Is provided. The housing 276 basically defines a separate interior into three distinct areas. One area is a fluidized bed 284 that extends outwardly from the side wall 280 of the housing and extends between a perforated plate 286 supported on the side wall by a bracket 288 and an upper wall 278. A second area within the housing 276 is an air plenum 290 that extends between a circular mounting plate 292 and a perforated plate 286 carried by a bracket 294 mounted to the side wall 280. A third area inside the housing 276 is a motor chamber 296 that extends between the mounting plate 2292 and the bottom wall 282.
[0101]
The supply hopper 68 is provided with a stirrer 298 that includes a motor 300 carried in a motor chamber 296 by a motor mount 302 connected to a mounting plate 292. The output of the motor 300 is drivingly connected to a shaft 304 that is rotatably supported in the bearing 306. The bearing 306 is attached to the mounting plate 292 by a bearing mount 308 and extends vertically upward through the air plenum 290 to a location just above the perforated plate 286. At least two hooks 308 are secured to the top of the shaft 304 that extends through the bearing 206 by a lock nut 310 so that, depending on the operation of the motor 300, the hooks 308 are immediately against the perforated plate 286. Rotates in the upper position.
[0102]
At least two air inlets 312 are carried on the mounting plate 292 and connected by a tube 314 to an air supply line 316 that enters one side of the motor chamber 296 in a manner not shown. This air supply line 316 is connected to the pressurized air supply source 73 described above with respect to the powder receiver. An upward air flow is provided to the air plenum 290 through the air inlet 313, where the air is deflected by a baffle 318 attached to the bearing 306. This baffle 318 is the same type used for the powder receiver 600 and is disclosed in the aforementioned US Pat. No. 5,018,909.
[0103]
In operation, powder coating material is introduced into the fluidized bed 284 of the housing 276 through a tapered powder inlet 276 attached along the side wall 280 of the housing 276. Since the motor 300 operates and rotates the basket 308, the powder coating material is evenly distributed along the perforated plate 286 without dead center. The powder coating material is fluidized along the perforated plate 286 by the upward air flow from the air supply line 316 and the air inlet 312. In order to remove the powder coating material from the housing 276, one or more powder pumps, such as the pump 74, are operated and passed through a suction pipe 322 extending directly into the housing just above the perforated plate 286, Suction body paint material. To illustrate that multiple powder pumps 74 can be used to draw powder from the supply hopper 68, several suction tubes 322 are shown in FIG.
[0104]
Robot hopper
The robot hopper 78 shown schematically in FIG. 1 is shown in more detail in FIG.
[0105]
In a preferred embodiment of the present invention, the robot hopper 78 has a motor chamber and air plenum mix 324 that houses a motor 326 that is drivingly connected to a shaft 328 with one or more rods 330 attached to the upper end. Including a cylindrical base. The top of the robot hopper 78 includes a cylindrical housing 332 having a bottom wall and a top wall 334 formed by a perforated plate 336 communicating with the air plenum and motor chamber 324. A cylindrical housing 332 defines a fluidized bed 338, in which a rectangular plate or baffle 340 is mounted. The baffle 340 is vertically spaced above the perforated plate 336 and divides the fluidized bed 338 into two compartments. In one compartment or side of the baffle 340, powder coating material from the supply hopper 68 is introduced through a powder inlet 342 schematically illustrated at the top of the cylindrical housing 332. A suction pipe 344 associated with the powder pump 79 is attached to the cylindrical housing 332 on the opposite side of the baffle 340, and the suction pipe 344 terminates just above the perforated plate 336.
[0106]
Robot hopper 78 receives powder coating material via line 76 from powder pump 74 associated with supply hopper 68. The powder coating material enters the powder inlet 342 of the cylindrical housing 332, travels downward along one side of the baffle 340, and reaches the perforated plate 336. Since the motor 326 operates and rotates the bowl 330 just above the perforated plate 336, a uniform flow of powder material mixed in the air is drawn from the powder pump 79 through the suction pipe 344, and the robot 40 and its associated spray gun 42. The presence of the baffle 340 inside the cylindrical housing 332 helps stabilize the fluidization of the powder coating material across the perforated plate 336 and ensures that the flow of powder coating material drawn by the powder pump 79 is The desired density and powder distribution is maintained.
[0107]
Powder collection and recovery system
Referring to FIGS. 1 and 7-9, the powder collection and recovery system 16 is illustrated in further detail. This system 16 is generally related to the system disclosed in US Pat. No. 5,078,084 attributed to Shutic et al., The disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety. As described above, the powder collection and recovery system 16 is located on either side of the center 36 of the booth 12 where the vehicle body 32 is transferred by the conveyor 34 under the floor 20 of the powder spraying booth 12. As shown in the left portion of FIG. 7, the grid 38 covers the booth floor 20 so that oversprayed aerated powder coating material can flow downward into the system 16 from any area of the booth chamber 30. Can inhale.
[0108]
The powder collection and recovery apparatus 16 has a modular structure, and includes a series of powder collection units 346 attached as a whole extending in the vertical direction along the entire length of the booth 12. See the center of FIG. As shown on the right side of FIGS. 1 and 4, the powder collection units 346 are connected to individual fans or blower units 348 located under the powder collection unit 346, for example in groups of three or four.
[0109]
Each powder collection unit 346 includes a collector housing 350 having opposed side walls 354, 356, opposed end walls 358, 360, and an inclined bottom wall 362. A pair of support plates 366, 367, opposite side plates 369, with a clean air chamber 364 located at the top of the collector housing 350 and having inwardly inclined openings 368 that are spaced apart from each other; 390 and a pair of access doors 371, 372 hinged to side plates 369, 370, respectively.
[0110]
The clean air chamber 364 extends over the length of the collector housing 350 and connects to the extension 373, the purpose of which will be described below. The lower portion of the collector housing 350 forms a powder collection chamber 374 having a bottom wall defined by a perforated plate 376 and a tapered side wall. The perforated plate 376 is attached to the base 362 of the collector housing 350 at an angle of about 5 degrees with respect to the horizontal, forming an air plenum 377 therebetween. The upward flow of air is introduced through the inlet (not shown) into the air plenum 377 below the perforated plate 376 so that the powder coating material entering the powder collection chamber 374 is perforated. Fluidize at the top of plate 376.
In a preferred embodiment of the present invention, two groups or two rows of cartridge filters 378 are located in the powder collection chamber 374 and are arranged in an inverted V shape, as can be seen in FIG. The open top of each cartridge filter 378 is carried by the one of the support plates 366, 367 of the clean air chamber 364 at a position above the opening 368 of this plate 366, 367. Each cartridge filter 378 has a central bar 382 threaded at the top and receives a mount 384 clamped to the bar 382 so that one of the support plates 366 or 367 is mounted between the mount 384 and the top of the cartridge filter 378. Sandwiched between them. One or more of the filter mounting plates 386 extending between the end walls 358, 360 of the collector housing 350 preferably provide additional support for each cartridge filter 378.
A set or group of air jet nozzles in each bank of cartridge filters 378 for removing the powder coating material entering the collector housing 350 as discussed above from the walls of the cartridge filters 378. 392 is provided. A set of air jet nozzles 392 is carried on a nozzle support 394 mounted in a clean air chamber 364, and a second set of air jet nozzles 392 is in the clean air chamber 364. Is supported on a nozzle support 396. As shown in FIG. 8, each set of air jet nozzles 392 is directed to the open top of a group or row of cartridge filters 378. An air jet nozzle 392 associated with each row of cartridge filters 378 is connected to a hydraulic valve 400 by an air line 398, which is connected to a pressurized air supply 73. In response to a signal from the system controller 108, the hydraulic valve 400 is actuated so that a jet of pressurized air is discharged from the air jet nozzle 392 to one or both rows of cartridge filters 378. Selectively direct the pressurized air through 398. This pulsed air jet removes the powder coating material from the wall of the cartridge filter 378 so that the powder coating material can fall by gravity into the powder collection chamber 374 and further into the perforated plate 376. .
[0111]
Referring to FIGS. 1 and 7, the powder coating material mixed in the air is sucked from the booth interior 30 into each of the powder collecting units 346 when the negative pressure generated by the blower unit 348 described above is applied. Each blower unit 348 includes a fan plenum 402 that houses a fan or blower 404 and a number of final filters 406 shown schematically in FIG. The fan plenum 402 is formed with several openings 408 on which the exhaust duct 410 is secured. Each exhaust duct 410 extends vertically upward and engages a shaft coupling 412 located at one base of a clean air chamber 364 associated with each powder collection unit 346. In response to operation of the blower 404 in the fan plenum 402, negative pressure is generated in the exhaust duct 410 and also in the clean air chamber 364 associated with each powder collection unit 346. This negative pressure generates a downward air flow in the booth chamber 30 and the powder coating material sprayed excessively is mixed therein. The powder coating material entrained in the air passes through the grid 38 on the floor 20 of the spray booth 12 and enters each powder collection unit 346 where the powder coating material is applied to the wall of the cartridge filter 378. It collects along or falls onto the perforated plate 376 at the base of the collector housing 350.
[0112]
An important aspect of the powder collection and recovery system 16 of the present invention is that one blower unit 348 corresponds to a limited number of powder collection units 346. For example, the blower unit 348A shown in the right portion of FIG. 7 has a fan plenum 402 formed with four openings 408 each receiving an exhaust duct 410 connected to one powder collection unit 346. . Therefore, one blower unit 348A corresponds to four powder collecting units 346. The other blower unit 348 is associated with a relatively small group of adjacent powder collection units 346 so that a uniform downward air flow is provided throughout the booth chamber 30. Further, due to the configuration of the clean air chamber extension 373 of each powder collection unit 346, the powder collection unit 346 on one side of the spray booth 12 is replaced with the powder collection unit 346 on the opposite side of the booth 12. Can be "joint" or mated. See the center of FIG. This saves space and reduces the overall size of the booth 12.
[0113]
Another aspect of the powder collection and recovery system 16 of the present invention is to collect the collected oversprayed powder from the powder collection unit 346 and recirculate it back to the powder kitchen 14. As described above, the powder material mixed in the air from the booth chamber 30 is sucked into each powder collecting unit 346 and falls on the perforated plate 376 in the base by gravity, or the air jet nozzle 392. Is removed from the wall of the cartridge filter 378 by periodic jets of pressurized air released from it. In a preferred embodiment of the invention, the movement of the powder to the perforated plate 376 oscillates when the opposite pressurized air jet is discharged from the air jet nozzle 293 so that the collector of each powder collection unit. For example, the walls 354 to 362 of the housing 350 are connected to the No. 18 cage of 18-20 cage. Helped by forming with a relatively thin metal such as 304 stainless steel. Since the perforated plate 376 has an angle of about 5 degrees with respect to the horizontal, the fluidized powder coating material on the perforated plate 376 has an outlet 422 on one side of the collector housing 350 at the lower end of the perforated plate 376. It flows toward. Each outlet 422 of the powder collection unit 346 is connected by a branch line 424 to a common header pipe 426 that extends longitudinally on both sides along the length of the powder booth 12. The header pipe 426 is connected to a regeneration line 86 connected to the third powder receiver 82 in the powder kitchen 14. A guillotine-type gate valve 428 is preferably carried within each branch line 424 and is movable between an open position where powder coating material can flow and a closed position which prevents such flow.
[0114]
As described above, the third vacuum pump 84 in the powder kitchen 14 is associated with the third powder receiver 82 and the regeneration hopper 80. In response to this activation, a negative pressure is generated in the header pipe 426. . The system controller 108 described above in connection with the powder transfer system is activated to selectively open the gate valve 428 associated with each powder collection unit 346 so that the powder therein is in its respective branch line. It is sucked through 424 into the header pipe 426. Since there are a large number of powder collection units 346, only a predetermined number of gate valves 428 are open at a given time for transfer to the regeneration line 86 leading to the third powder receiver 82 and the primary hopper 80. Limit the total amount of powder material that can enter the header pipe 426.
[0115]
Referring to FIG. 1, a pressure sensor 430 is schematically illustrated as being connected to a fan plenum 402 of a blower unit 348. The purpose of the pressure sensor 430 is to sense a pressure drop at the final filter 406 in the blower unit 348 and send a signal representative thereof to the controller 108. If one or more cartridge filters 348 fail or have other problems within the powder collection unit 346 associated with a given blower unit 348, the powder coating material will cause the clean air chamber 364 to Passes through to the final filter 406 where the pressure drops. This pressure drop is sensed by the pressure sensor 430, at which point a signal representing such a pressure drop is sent to the controller 108 to alert the operator that there is a problem in such a powder collection unit 346. To do. Since there are several blower units 346, faults within the powder collection and recovery system 16 can be pinpointed and attributed to a group of one blower unit 348 and associated powder collection unit 346. This facilitates system maintenance and the operator does not need to inspect each of the blower units 348 when such problems occur.
[0116]
Although the present invention has been described in connection with a preferred embodiment, those skilled in the art will recognize that various modifications can be made to the elements and that equivalents can be substituted without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to a particular condition or material to the teachings of the invention without departing from the basic scope thereof.
For example, the system 10 of the present invention includes a single primary hopper 60, a single regeneration hopper 80, a supply hopper 68 associated with the robot hopper and robot 40, and a supply hopper associated with the overhead gun manipulator 44. There have been 96. It is understood that the embodiment of the system 10 shown in the drawings and described above is intended to illustrate subject matter of the present invention, and that the system 10 can be modified according to the requirements of a particular application. Multiple primary hoppers 60 and regenerative hoppers 80 can be used, using a variety of spray gun configurations, including automatic and manually operated guns supplied by various combinations of feed hoppers and robot hoppers. be able to.
[0117]
Accordingly, the present invention is not limited to the particular embodiments disclosed as the best mode contemplated for carrying out the invention, and the invention includes all embodiments that fall within the scope of the appended claims. To do.
[Brief description of the drawings]
1 is a partial schematic diagram of one embodiment of the present invention depicting one end of a powder spray booth including a portion of a powder collection and recovery system and a supply hopper, including a schematic diagram of a powder kitchen. is there.
FIG. 2 is an elevation view of a primary hopper and a powder receiving unit included in the powder kitchen.
3 is a plan view of the primary hopper shown in FIG. 1. FIG.
4 is a cross-sectional view taken generally along line 4-4 of FIG.
FIG. 5 is an elevation view of a partial cross-sectional view of one embodiment of a feed hopper of the present invention.
FIG. 6 is a schematic partial cutaway view of the robot hopper of the present invention.
FIG. 7 is a schematic partial cutaway view of a powder collection and recovery system.
FIG. 8 is an end view of the powder collection chamber.
9 is a side view of the powder collection chamber depicted in FIG. 8. FIG.
10 is a view similar to FIG. 1 except for another embodiment of the powder coating system of the present invention.
11 is an elevational view of a partial cross-sectional view of another embodiment of the supply hopper shown in FIG.
FIG. 12 is a graph showing the particle size distribution of an unused granular powder coating material as a percentage by volume.
FIG. 13 is a graph showing the particle size distribution of the regenerated granular powder coating material as a percentage by volume.
FIG. 14 graphically illustrates the percentage of granular powder coating material having a particle size of less than 10 microns present in a powder coating material having various percentages of unused powder after a predetermined number of regeneration cycles. A set of value curves.
15 is a block diagram depicting measurement and control functions performed by the control device used in the embodiment of the present invention shown in FIG.
[Explanation of symbols]
12 Powder spray booth
42, 46 spray gun
80 Reproduction hopper
82 Third powder receiver
84 Third vacuum pump
130 Hollow interior
132 Filter
146 Reverse Air Jet Valve
178 Rotating air lock metering device
196 Rotating sieve

Claims (7)

粉体吹付けブース(12)を通って移動する物体に粉体塗装材料を付着させるために粉体塗装材料を少なくとも一つの塗装用ディスペンサ(42,46)へ供給するための粉体塗装材料供給装置において、該粉体吹付けブース(12)内で該粉体塗装材料の一部が該物体に付着せずに過剰吹付け粉体塗装材料となり、過剰吹付け粉体塗装材料を回収するために該粉体吹付けブース(12)の下に配置された複数の粉体収集ユニット(346)が備えられており、該複数の粉体収集ユニット(346)のそれぞれは、過剰吹付け粉体塗装材料を回収する一又は二以上のフィルタ(378)と、該フィルタ(378)から取り除かれた粉体を一時的に保持する収集チャンバ(374)とを有しており、該収集チャンバ(374)のそれぞれはコネクタ・ライン(424)により移送導管(86)に接続された出口(422)を有しており、該移送導管(86)は移送装置(82,84)に接続されており、該移送装置(82,84)は負圧の適用の下で作動して過剰吹付け粉体塗装材料を該収集チャンバ(374)から再生ホッパー(80)へ移送することを特徴とする粉体塗装材料供給装置。  Powder coating material supply for supplying powder coating material to at least one coating dispenser (42, 46) to adhere the powder coating material to an object moving through the powder spray booth (12) In the apparatus, in the powder spray booth (12), a part of the powder coating material does not adhere to the object but becomes an excessive spray powder coating material, and the excessive spray powder coating material is recovered. Are provided with a plurality of powder collecting units (346) disposed under the powder spraying booth (12), and each of the plurality of powder collecting units (346) includes an excessively sprayed powder. One or more filters (378) for collecting the coating material, and a collection chamber (374) for temporarily holding the powder removed from the filter (378), the collection chamber (374) ) Is connected And an outlet (422) connected to a transfer conduit (86) by a data line (424), which is connected to a transfer device (82, 84). 82, 84) operate under application of negative pressure to transfer the oversprayed powder coating material from the collection chamber (374) to the regeneration hopper (80). 該移送装置は、該再生ホッパー(80)に結合された粉体受けユニット(82)と、該粉体受けユニット(82)に接続された真空装置(84)とを備え、該粉体受けユニット(82)は、該粉体吹付けブース(12)から粉体塗装材料を受けて粉体塗装材料の規定量を該再生ホッパー(80)へ移送し、該真空装置(84)は、負圧の適用の下で粉体塗装材料を該粉体受けユニット(82)の中へ移送することを特徴とする請求項1に記載の粉体塗装材料供給装置。  The transfer device includes a powder receiving unit (82) coupled to the regeneration hopper (80) and a vacuum device (84) connected to the powder receiving unit (82). (82) receives the powder coating material from the powder spray booth (12) and transfers a prescribed amount of the powder coating material to the regeneration hopper (80), and the vacuum device (84) 2. The powder coating material supply device according to claim 1, wherein the powder coating material is transferred into the powder receiving unit (82) under the application of. 該粉体受けユニット(82)は、粉体塗装材料を受けるための粉体回収室(130)と、該粉体回収室(130)がカートリッジ・フィルタ(132)を含んでおり、該粉体回収室(130)から離れて配置されている清浄空気室と、該カートリッジ・フィルタ(132)から粉体塗装材料を取り除くためのエア・ジェット装置(146)と、粉体塗装材料の規定量を該粉体回収室(130)から該再生ホッパー(80)へ移送するための装置(178)とを備えていることを特徴とする請求項2に記載の粉体塗装材料供給装置。  The powder receiving unit (82) includes a powder recovery chamber (130) for receiving a powder coating material, and the powder recovery chamber (130) includes a cartridge filter (132). A clean air chamber disposed away from the recovery chamber (130), an air jet device (146) for removing the powder coating material from the cartridge filter (132), and a prescribed amount of the powder coating material. The powder coating material supply device according to claim 2, further comprising a device (178) for transferring the powder from the powder recovery chamber (130) to the regeneration hopper (80). 粉体塗装材料の規定量を移送するための該装置は、該粉体回収室(130)に接続された計量エア・ロック(178)と、該計量エア・ロックと該再生ホッパー(80)との間に接続されたふるい(196)とを備えていることを特徴とする請求項3に記載の粉体塗装材料供給装置。  The apparatus for transferring a specified amount of powder coating material comprises a metering air lock (178) connected to the powder recovery chamber (130), the metering air lock and the regeneration hopper (80). The powder coating material supply device according to claim 3, further comprising a sieve (196) connected between the two. 該コネクタ・ライン(424)のそれぞれは、開位置と閉位置との間で動作可能な弁(428)に接続されており、該粉体塗装材料供給装置は、該粉体収集ユニット(346)のそれぞれに関連付けられた該弁(428)を順次開閉する制御手段(108)をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の粉体塗装材料供給装置。  Each of the connector lines (424) is connected to a valve (428) operable between an open position and a closed position, and the powder coating material supply device comprises the powder collection unit (346) The powder coating material supply device according to claim 1, further comprising a control means (108) for sequentially opening and closing the valves (428) associated with each of the valves. 該粉体収集ユニット(346)のそれぞれの該収集チャンバ(374)は、水平に対して角度をつけた位置に取り付けられて該粉体吹付けブース(12)からの粉体塗装材料を受け取る有孔板(376)と、受け取った粉体塗装材料を流動化させるために該有孔板(376)の下に設けられ空気の流れを該有孔板(376)に通すためのエア・プレナム(377)とを含み、該有孔板(376)は他方の端部よりも低い一方の下端部を有しており、該出口(422)は該下端部に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の粉体塗装材料供給装置。  Each collection chamber (374) of each of the powder collection units (346) is mounted at an angle with respect to the horizontal to receive powder coating material from the powder spray booth (12). A perforated plate (376) and an air plenum (underneath the perforated plate (376) for fluidizing the received powder coating material and for passing an air flow through the perforated plate (376)) 377), the perforated plate (376) has one lower end lower than the other end, and the outlet (422) is arranged at the lower end. The powder coating material supply apparatus according to claim 1. 該粉体収集ユニット(346)のそれぞれの該収集チャンバ(374)は、水平に対して角度をつけた位置に取り付けられて該粉体吹付けブース(12)からの粉体塗装材料を受け取る有孔板(376)と、受け取った粉体塗装材料を流動化させるために該有孔板(376)の下に設けられ空気の流れを該有孔板(376)に通すためのエア・プレナム(377)とを含み、該有孔板(376)は他方の端部よりも低い一方の下端部を有しており、該出口(422)は該下端部に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の粉体塗装材料供給装置。  Each collection chamber (374) of each of the powder collection units (346) is mounted at an angle with respect to the horizontal to receive powder coating material from the powder spray booth (12). A perforated plate (376) and an air plenum (underneath the perforated plate (376) for fluidizing the received powder coating material and for passing an air flow through the perforated plate (376)) 377), the perforated plate (376) has one lower end lower than the other end, and the outlet (422) is arranged at the lower end. The powder coating material supply apparatus according to claim 5.
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