JPH0424111B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種の塗装パターンを得ることがで
きる回転霧化式塗装装置に関する。

〔従来技術〕

従来、回転霧化式塗装装置は、回転駆動装置の
回転軸に円筒形状、ベル形状等の霧化頭を取付
け、霧化頭の基端に塗料供給路を接続し、霧化頭
の先端に塗料放出部を形成し、塗料放出部から放
射される塗粒を前方へ折曲する空気流を噴出する
空気噴射口を霧化頭の後方位置に円環状に設けて
いる。そして、塗装パターンの調整は、空気噴射
口から噴出する空気の流量を増減して行う。

ところが、噴出空気の流量を大きく増減しても
（空気流量：０〜500／min）、塗装パターンの
形状は、ドーナツ状のままで、塗装パターンの幅
も大きく変化せず、塗装パターンの調整範囲が狭
い。言うまでもなく、楕円状やダンベル状の塗装
パターンを得ることは不可能である。

また、塗装パターンの形状を制御することを目
的として、霧化頭の外周り位置に多数の空気噴射
口を設けて該噴射口からの空気噴射を霧化頭の周
方向に制御するような回転霧化式塗装装置が考案
されている〔実開昭54−25270号〕。この塗装装置
は、霧化頭の外周前方に形成される空気流の速度
や幅を霧化頭の周方向に制御することによつて、
霧化頭から遠心方向に放出される塗粒の拡散を制
御しようとしたものである。しかし、塗粒が霧化
頭から遠心方向に放出されることによつて霧化頭
の外周りに一旦拡散すると、これらの塗粒の拡散
方向を上記のような空気流で制御するのは、下記
の点で非常に難しく、非能率的であり、実用的で
ない。

塗粒自身が比較的大きい運動エネルギーを持
つため、その飛行方向（拡散方向）を変えるに
は大きな速度、あるいは厚い幅の空気流を形成
させる必要がある。

霧化頭の外周りに一旦拡散した塗粒全体を上
記の条件を満足する空気流で覆うには、非常
に多くの空気を噴射する必要がある。

空気噴射口のピツチ円径が大きいため、塗装
装置が大型になり、重くなる。

霧化頭から放出された塗粒の一部が空気噴射
口近傍に付着し、スピツト（塗装欠陥の一種）
の原因となる。これを防止するためには、霧化
頭のより後方位置に空気噴射口を配置すること
が必要となり、塗装パターンの制御のためにさ
らに多くの空気を噴射する必要が生じる。

また、楕円状の塗装パターンを得ることを目的
として、円環状に設けた多数の第１空気噴射口
と、該噴射口から噴射される空気流を歪ませるた
めの空気流を噴射する第２空気噴射口とを設けた
回転霧化式塗装装置も提案されている〔特開昭57
−180460号、実開昭59−127762号〕。しかし、こ
れらの塗装装置は、いずれも霧化頭の外周前方に
形成される円環状空気流に別の空気流を衝突さ
せ、空気流の速度や幅を霧化頭の周方向に制御す
ることによつて、霧化頭から遠心方向に放出され
る塗粒の拡散を制御しようとしたもので、その基
本的な設計思想は、前記実開昭54−25270号の塗
装装置と何ら変わるところがないと言える。従つ
て、全く同じような問題点を持ち、実用的でな
い。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、円形（ドーナツ状を含む）の
塗装パターンに加えて、楕円状やダンベル状の塗
装パターンが得られる、塗装パターンの調整範囲
の広い回転霧化式塗装装置を提供することにあ
る。

〔着眼点〕

本発明者らは、回転霧化式塗装装置における塗
装パターンの制御方法について鋭意研究し、下記
の結論を得た。

塗装パターンを効率的に（少量の空気で）制
御するには、霧化頭から遠心方向に塗粒を拡散
させないことが不可欠である。これにより、塗
装パターンの制御が容易になり、同時に塗装装
置への塗料付着がなくなり、スピツトが発生し
なくなる。

霧化頭から遠心方向に塗粒を拡散させないた
めには、霧化頭の塗料放出部の近傍に大きい速
度を持つ空気流を形成させることが必要であ
る。

霧化頭の軸芯を中心としてそのほぼ対称位置
で霧化頭の外周回りに設けた少なくとも一対の
空気噴射口から、霧化頭（形状は先太、同径、
先細等を含む）のフラツトな外周面に向かつて
前方へ空気を噴射すると、第１図乃至第３図に
示すような高速の空気流が形成される。すなわ
ち、空気噴射口から噴射された空気は、霧化頭
の外周面にあたると、その外周面に沿つて流
れ、外周面上の中間地点で、もう一方の空気噴
射口から噴射された空気流と衝突して扇状に広
がる空気流を形成する。これのポイントは、霧
化頭の外周面近傍を外周面に沿つて流れる高速
空気流と、当該空気流が外周面上の中間地点で
衝突することによつて形成される扇状の高速空
気流にある。前者の空気流は、霧化頭から遠心
力で放出される塗粒の拡散を防止して、外周面
上の中間地点近傍に塗粒を搬送する役割を果た
す。また、後者の空気流は、外周面上の中間地
点近傍に搬送された塗粒を、扇状に広げる役割
を果たす。そして、これにより結果として塗装
パターンは楕円状、あるいはダンベル状とな
る。

〔発明の構成〕

(1) 第１発明の回転霧化式塗装装置は、回転駆動
装置の回転軸に霧化頭を取付け、霧化頭の基端
に塗料供給路を接続し、霧化頭の先端に塗料放
出部を形成し、塗料放出部から塗粒を放射する
回転霧化式塗装装置において、霧化頭の軸芯を
中心としてそのほぼ対称位置で霧化頭の外周回
りに、霧化頭の外周面に向かつて前方へ空気を
噴射する少なくとも一対の空気噴射口を配置す
る構成である。

(2) さらに、第２発明の装置は、上記の空気噴射
口（第２空気噴射口）と、塗料放出部から放射
される塗粒を前方へ折曲する空気流を噴出する
空気噴射口（第１空気噴射口）とを配置する構
成である。

〔発明の作用および効果〕

上記構成からなる第１発明の装置は、霧化頭の
軸芯を中心としてそのほぼ対称位置で霧化頭の外
周回りに設けた少なくとも一対の空気噴射口から
霧化頭の外周面に向かつて前方へ噴射される空気
によつて、霧化頭の外周面近傍を外周面に沿つて
流れる空気流と、当該空気流が外周面上の中間地
点で衝突して形成される扇状の空気流とが形成さ
れることにより（第１図乃至第３図参照）、従来
の回転霧化式塗装装置では得られなかつた楕円状
やダンベル状の塗装パターンが得られ、塗装パタ
ーンの調整範囲が広いという実用上優れた効果を
有する。

なお、上述した霧化頭の外周面に沿つて流れる
空気流は、霧化頭から遠心力で放射される塗粒が
遠心方向に拡散されるのを防止すると共に、外周
面上の中間地点近傍に塗粒を集めるべく、搬送す
る役割を果たす。また、扇状に広がる空気流は、
外周面上の中間地点に集められた塗粒を扇状に広
げて搬送する役割を果たす。

また、上記構成からなる第２発明の装置では、
第１空気噴射口から前方に向かつて噴射される空
気によつて、円環状ないしは円状の空気流が形成
される。この空気流によつて搬送される塗流は、
円環状ないしは円状の塗装パターンを形成する。
さらに、第２発明の装置は、上記の第１空気噴射
口の他に霧化頭の軸芯を中心としてそのほぼ対称
位置に設けた少なくとも一対の第２空気噴射口が
あるので、それぞれの空気噴射口から噴射する空
気の流量を変えることにより、塗装パターンを大
径のドーナツ状、小径の円状、楕円状、あるいは
ダンベル状に設定できる。従つて、第１発明の構
成からなる塗装装置よりさらに塗装パターンの調
整範囲が広いという実用上極めて優れた効果を有
する。

以下、本発明の代表的な実施例を説明する。

〔第１実施例〕 第４図と第５図に示す本例の回転霧化式塗装装
置は、最高回転数が毎分６万回転になるエアター
ボモータ１のケース先端から突出した回転軸２
に、円筒部４の先端に円盤部５を同芯状に連設し
たハブ３を挿嵌し、ハブの円盤部５の中心に穿設
したテーパ状の取付孔６にエアターボモータの回
転軸２のテーパ状先端部を密嵌して、ハブの円盤
部５の中心を貫通したビス７によつてハブ３をエ
アターボモータの回転軸２に同芯状に取付け、ハ
ブ３の外周に円筒体８の後半部を嵌合し、円筒体
８の前半部をハブ３の前方位置に突出して、円筒
体８をその周壁に螺貫したビス９によつてハブ３
に同芯状に取付け、一体化したハブ３と円筒体８
によつて霧化頭を構成している。霧化頭３，８
は、エアターボモータ１を介して図示しない直流
高電圧発生装置に接続し、電極に兼用している。

エアターボモータ１のケース先端には、図示し
ない塗料供給装置に接続した塗料供給路１０を取
付け、塗料供給路１０の先端開口を霧化頭のハブ
の円筒部４内に配置して、霧化頭３，８の基端に
塗料供給路１０を接続している。霧化頭のハブの
円筒部４先端周壁には、円筒体８の前半部内に連
通する多数の塗料通過孔１１を等間隔に貫設し、
円筒体８の前半部内周面を塗料流動面１２に形成
し、また、円筒体８の先端内周面に、塗粒への空
気の巻込を防止する多数の塗料分流溝１３を等間
隔に軸方向に沿つて設け、円筒体８の先端の開口
縁を塗料放出部１４にしている。

また、エアターボモータ１のケース先端の上端
面１５と下端面１６には、一対の空気噴射部材１
８を霧下頭３，８に遊嵌して、エアターボモータ
１のケース先端の上端面１５と下端面１６にビス
１７で固定し、霧下頭３，８の外周りに配置した
一対の空気噴射部材１８内にそれぞれ空気通路１
９を形成し、空気通路１９を図示しない流量調整
弁を介して高圧空気供給装置に接続し、霧化頭の
塗料放出部１４より後方に位置する一対の空気噴
射部材１８の前内周面に、空気通路１９に連通す
る２個ずつ計４個の空気噴射口２０を、その軸芯
の延長線が霧化頭３，８の外周面と交差するよう
に、かつ霧化頭３，８の軸芯を中心として対称位
置に穿設している。それぞれの空気噴射部材１８
に穿設された２個の空気噴射口２０は霧化頭３，
８の周方向に３mm離れている。

空気噴射口２０の径と数は1.8mmと４個で、空
気噴射口２０の総開口面積Ｓは実用上より約50mm²
以下で本例では約10mm²である。

また、空気噴射口２０の軸芯の延長線と霧化頭
３，８の外周面との成す角θ_pは、0°〜90°の範囲で
本例では50°で空気噴射口２０の軸芯の延長線が
霧化頭３，８の外周面と交わる点と塗料放出部１
４との距離L_pは０〜50mmの範囲で本例では10mm
である。なお、上端部と下端部の空気噴射口２０
間の距離D_pは実用上より4d≧D_pの関係を満たし、
本例では、50mmであり、霧下頭３，８の外径即ち
塗料放出部の外径ｄは37mmである。また、霧化頭
３，８の外観形状は先太、同径、先細、即ち、縦
断面よりみて霧化頭の外周面と該霧化頭の軸線と
のなす角度は±45°の範囲が好ましく本例では0°
である。

本例の回転霧化式塗装装置を駆動すると、霧化
頭３，８が高速回転し、電極兼用の霧化頭３，８
とその前方に配置した図示しない被塗装物との間
に直流高電圧が印加され、空気通路１９に高圧空
気が供給されて、空気噴射口２０から前方に空気
が噴出し、また、塗料供給路１０から霧化頭の基
端側のハブ３内に塗料が供給される。回転中の霧
化頭のハブ３内に供給された塗料は、遠心力によ
つて、多数の塗料通過孔１１を経て円筒体８の前
半部内に至り、円筒体の塗料流動面１２を薄膜状
になつて流動し、多数の塗料分流溝１３に流入し
て多数の液糸流に分流し、塗料放出部１４から半
径方向に放射され、繊維状微粒化が行われる。こ
のとき、塗料放出部１４から放射される塗粒は、
上下二対の空気噴射口２０から霧化頭３，８の外
周面に向かつて前方へ噴射される空気によつて形
成される霧化頭３，８の外周面に沿つた高速空気
流に搬送され、霧化頭３，８の外周面の中間地点
近傍に集められ、さらに上記高速空気流が霧化頭
３，８の中間地点で衝突することによつて形成さ
れる扇状の空気流により扇状に広げられる。扇状
に広げられた塗粒は、空気流による力と、塗粒と
被塗装物との間に働く静電引力とによつて、被塗
装物面まで飛行し塗着する。

本例の回転霧化式塗装装置の場合、空気流量と
塗装パターンの関係は第６図及び第７図のように
なる。塗装パターンは、空気流量が０のとき、幅
約90cmのドーナツ状になるが、500N／minの
空気を噴射すると、幅約70cmのダンベル状にな
る。なお、いずれの空気流量でも塗装装置への塗
粒の付着は認められなかつた。

〔第２実施例〕 第８図と第９図に示す本例の回転霧化式塗装装
置は、最高回転数が毎分６万回転になるエアター
ボモータ１のケース先端から突出した回転軸２
に、円筒部４の先端に円盤部５を同芯状に連設し
たハブ３を挿嵌し、ハブの円盤部５の中心に穿設
したテーパ状の取付孔６にエアターボモータの回
転軸２のテーパ状先端部を密嵌して、ハブの円盤
部５の中心を貫通したビス７によつてハブ３をエ
アターボモータの回転軸２に同芯状に取付け、ハ
ブ３の外周に円筒体８の後半部を嵌合し、円筒体
８の前半部をハブ３の前方位置に突出して、円筒
体８をその周壁に螺貫したビス９によつてハブ３
に同芯状に取付け、一体化したハブ３と円筒体８
によつて霧化頭を構成している。霧化頭３，８
は、エアターボモータ１を介して図示しない直流
高電圧発生装置に接続し、電極に兼用している。

エアターボモータ１のケース先端には、図示し
ない塗料供給装置に接続した塗料供給路１０を取
り付け、塗料供給路１０の先端開口を霧化頭のハ
ブの円筒部４内に配置して、霧化頭３，８の基端
に塗料供給路１０を接続している。霧化頭のハブ
の円筒部４先端周壁には、円筒体８の前半部内に
連通する多数の塗料通過孔１１を等間隔に貫設
し、円筒体８の前半部内周面を塗料流動面１２に
形成し、また、円筒体８の先端内周面に、塗粒へ
の空気の巻込を防止する多数の塗料分流溝１３を
等間隔に軸方向に沿つて設け、円筒体８の先端の
開口縁を塗料放出部１４にしている。

また、エアターボモータ１のケース先端には、
絶縁材料の円環状部材５１を霧化頭３，８に遊嵌
して固定し、霧化頭３，８の外回りに配置した円
環状部材５１内に円環状の第１空気通路５２を形
成し、第１空気通路５２の側部に図示しない流量
調整弁を介して高圧空気供給装置に接続し、霧化
頭の塗料放出部１４より後方に位置する円環状部
材５１の前面に、第１空気通路５２に連通する多
数の第１空気噴射口５３を、霧化頭３，８の軸芯
から等距離に等間隔に穿設している。

また、円環状部材５１の上端部と下端部に一対
の第２空気噴射部材５４を図示しないビスで固定
し、円環状部材５１の外周りに配置した一対の第
２空気噴射部材５４内にそれぞれ第２空気通路５
５を形成し、第２空気通路５５を図示しない流量
調整弁を介して高圧空気供給装置に接続し、霧化
頭の塗料放出部１４より後方に位置する一対の第
２空気噴射部材５４の前内周面に、第２空気通路
５５に連通する２個ずつ計４個の第２空気噴射口
５６を、その軸芯の延長線が霧化頭３，８の外周
面と交差するように、かつ霧化頭３，８の軸芯を
中心として対称位置に穿設している。

それぞれの第２空気噴射部材５４に穿設された
２個の第２空気噴射口５６は、霧化頭３，８の軸
方向に５mm離れている。

第１空気噴射口５３の径と数は0.6mmと33個で、
第１空気噴射口５３の総開口面積S_Sは約40mm²以下
で本例では約10mm²である。また、第１空気噴射口
５３の開口から霧化頭の塗料放出部１４までの距
離l_Sは20mmで、空気噴射口５３の軸芯の延長線と
霧化頭３，８の外周面ないしはその延長線とのな
す角θ_sは実用上より0°≦θ_s＜90°の関係を満たし本
例では10°である。なお、霧化頭３，８と同芯の
円環状に配列した第１空気噴射口５３の中心径
D_sは、44mmであり、霧化頭３，８の外径即ち塗
料放出部１４の外径ｄは37mmである。

また、第２空気噴射口５６の径と数は、1.4mm
と４個で、第２空気噴射口５６の総開口面積S_Pは
約６mm²である。片端２個の第２空気噴射口５６の
軸芯の延長線と霧化頭３，８の外周面とのなす角
θ_P1、θ_P2は、ともに70°で、２個の第２空気噴射口
５６の軸芯の延長線が霧化頭３，８の外周面と交
わる点と塗料放出部１４との距離L_P1、L_P2はそれ
ぞれ11mmと５mmである。円環状部材５１の上端部
と下端部の第２空気噴射口５６間の距離D_Pは80
mmである。

本例の回転霧下式塗装装置を駆動すると、霧化
頭３，８が高速回転し、電極兼用の霧化頭３，８
とその前方に配置した図示しない被塗装物との間
に直流高電圧が印加され、各空気通路５２，５５
に高圧空気が供給されて、各空気噴射口５３，５
６から前方に空気が噴出し、また、塗料供給路１
０から霧化頭の基端側のハブ３内に塗料が供給さ
れる。回転中の霧化頭のハブ３内に供給された塗
料は、遠心力によつて、多数の塗料通過孔１１を
経て円筒体８の前半部内に至り、円筒体の塗料流
動面１２を薄膜状になつて流動し、多数の塗料分
流溝１３に流入して多数の液糸流に分流し、塗料
放出部１４から半径方向に放射され、繊維状微粒
化が行われる。このとき、塗料放出部１４から放
射される塗粒は、第１空気噴射口５３および第２
空気噴射口５６から塗料放出部の外周り位置を前
方に噴射する高速空気流による力と、塗粒と被塗
装物との間に働く静電引力とによつて、被塗装物
面まで飛行し塗着する。

第２空気噴射口から噴射される空気の作用と効
果は、第１実施例の場合とほぼ同様であるので説
明を省略する。第１空気噴射口５３から塗料放出
部１４の外周り位置を前方に噴出する高速の空気
流は、塗料放出部１４から放射される塗料を霧化
頭３，８の軸芯の延長線に集める作用を示す。

本例の回転霧化式塗装装置の場合、第１空気噴
射口５３および第２空気噴射口５６から噴射され
る空気（それぞれを第１空気、第２空気と呼ぶ）
の流量と塗装パターンとの関係は第１０図乃至第
１３図々示のようになる。塗装パターンは、第
１、第２空気をともに噴射しないと幅約90cmのド
ーナツ状になるが、第１空気を200N／min噴
射すると幅約40cmの中実円形になる。また、第２
空気だけを300N／min噴射すると、塗装パタ
ーンは幅約60cmのダンベル状となり、第１空気を
200N／minと第２空気を300N／minとを噴
射すると、塗装パターンは幅約50cmの楕円状とな
る。

上記のように、本例の回転霧化式塗装装置は、
第１空気の流量と第２空気の流量とを調整するこ
とにより、塗装パターンを大きく変えられる特長
を有する。一般に第１空気流量を増加させると、
塗装パターンは幅の狭い中実円形に近づき、第２
空気の流量を増加させると、塗装パターンは幅の
広い楕円状ないしはダンベル状に近づく。

第１空気噴射口５３と第２空気噴射口５６の総
開口面積S_S、S_Pは、噴射口の開口での空気の平均
速度〔＝空気流量／総開口面積（S_S又はS_P）〕が
音速を越えるようにするのがよい。また、第１空
気の流量Q₁は、Q₁／ｄが2.5（Ｎ／mm・min）以
上に設定することが好ましい。

第２空気噴射口を二対以上設ける場合、少なく
とも一対の第２空気噴射口の軸芯の延長線が霧化
頭の外周面と交差すればよい。またθ_Pi（ｉ＝１，
２…）は同じ値でなくともよい。

本実施例では、第１空気と第２空気を別個に供
給できるようにしたが、一体で供給できるように
してもよい。さらに、すべての空気噴射口を円環
状に配置し、その中の一部の空気噴射口が以下の
条件を満足するようにしてもよい。すなわち、霧
化頭の軸芯を中心としてその対称位置にある少な
くとも一対の空気噴射口の軸芯の延長線が霧化頭
の外周面と交差する。

（変形例） Γ第２実施例の回転霧化式塗装装置の場合、第１
空気と第２空気の流量をそれぞれ高速の流量制
御装置で切換えると、塗装パターンが瞬時に切
換わるので、自動塗装装置用や塗装ロボツト用
の塗装装置として有用である。さらに空気流量
の切り換えと塗料吐出量の切り換えを連動させ
ると、実用性が向上する。

Γ本発明は、霧化頭の形状や空気噴出口の形状、
数、配置を上記実施例に限定するものではな
い。また、静電塗装装置に限定するものでもな
い。

Γ塗着効率は、従来の回転霧化式塗装装置の場合
より、若干低くなるが、エア霧化式塗装装置の
場合より高い。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の基本となる空気流
の状態をそれぞれ示す概念図、第４図及び第５図
は第１実施例の装置を示す縦断面図及び横断面
図、第６図及び第７図は第１実施例の装置による
塗装パターンをそれぞれ示す概要図、第８図及び
第９図は第２実施例の装置を示す縦断面図及び横
断面図、第１０図乃至第１３図は第２実施例の装
置による塗装パターンをそれぞれ示す概要図であ
る。 図中、３，８……霧化頭、１０……塗料供給路、
１４……塗料放出部、１９……空気通路、２０…
…空気噴射口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転駆動装置の回転軸に霧化頭を取付け、霧
   化頭の基端に塗料供給路を接続し、霧化頭の先端
   に塗料放出部を形成し、塗料放出部から塗粒を放
   射する回転霧化式塗装装置において、霧化頭の軸
   芯を中心としてそのほぼ対称位置で、霧化頭の外
   周回りに霧化頭の外周面に向かつて前方へ空気を
   噴出する少なくとも一対の空気噴射口を設けたこ
   とを特徴とする回転霧化式塗装装置。 ２ 回転駆動装置の回転軸に霧化頭を取付け、霧
   化頭の基端に塗料供給路を接続し、霧化頭の先端
   に塗料放出部を形成し、塗料放出部から放射され
   る塗粒を前方へ折曲する空気流を噴出する第１空
   気噴射口を設けた回転霧化式塗装装置において、
   前記第１空気噴射口の他に霧化頭の軸芯を中心と
   してそのほぼ対称位置で、かつ霧化頭の外周面に
   向かつて前方へ空気を噴射する少なくとも一対の
   第２空気噴射口を設けたことを特徴とする回転霧
   化式塗装装置。