JPH0622714B2 - 回転霧化式塗装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の技術分野＞ 本発明は、扁平形状の塗装パターンが得られる回転霧化
式の塗装装置に関する。

＜従来の技術＞ この種の塗装装置は、特開昭62-49963号に開示したよう
に、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、第１１図乃至第１３図に例示するように、霧
化頭ａを挟んだ上下の対称位置から霧化頭ａ先端部の外
周面に向けて斜前方に空気を噴出する対の空気噴出口
ｂ，ｂを設けている。

扁平形状の塗装パターンは、高品質の広い塗装面を得る
場合に用いられる。その場合には、扁平形状の塗装パタ
ーンの短軸方向、即ち、厚さ方向に、塗装装置を往復動
させて塗り重ね、塗膜の厚さと仕上がり具合を均一化す
る。

その際、塗装装置を往復動させる距離Ｌは、塗装パター
ンが被塗装面をほぼ完全に通過するように設定するの
で、次式のようになる。

Ｌ＝ｌ＋Ｔ ただし、ｌは被塗装面上の塗装パターン通過距離であ
り、Ｔは塗装パターンの短軸方向の長さ、即ち、厚さで
ある。

ここで、塗装パターンの厚さＴは、被塗装面以外を塗装
する距離であるので、短い方が良い。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところが、上記の塗装装置によって得られる扁平形状の
塗装パターンは、第１４図に例示するように、左半分と
右半分が上下に若干ずれて歪み、上下方向の厚さＴが厚
くなる。

従って、被塗装面以外を塗装する距離Ｔが長くなるの
で、塗料消費量と塗装時間が多くなり、塗装費が高くな
る。

本発明の目的は、上記のような従来の問題点を解決する
ことである。

＜問題点が生ずる原因＞ 第１１図乃至第１３図に示すように、霧化頭ａを挟んだ
上下の対称位置に霧化頭ａの軸芯に向けて配置した一対
の空気噴出口ｂ，ｂから霧化頭ａ先端部の外周面に向け
て斜前方に空気を噴出すると、両空気噴出口ｂ，ｂから
噴出された空気は、それぞれ、霧化頭ａ先端部の外周面
に衝突し、その外周面の円筒面に沿って左右の両側方に
流れ、左右の各側方に流れた空気流は、それぞれ、もう
一方の空気噴射口ｂから噴出されて霧化頭ａ先端部の外
周面に沿って左右の各側方に流れた同様な空気流と霧化
頭ａ外周面の左側位置又は右側位置で衝突して、前方に
折曲される。

即ち、各空気噴出口ｂ，ｂから噴出された空気流は、そ
れぞれ、霧化頭ａ先端部の外周面の上側又は下側の半分
を覆い、扇形状の空気流となって前方に流れる。

ところが、霧化頭ａは、塗料を霧化するために回転して
おり、第１１図示乃至第１３図に矢印で示すように、霧
化頭ａの外周面は、周方向に回動している。

従って、霧化頭ａ先端部の外周面に沿って左右の各側方
に流れる空気流は、それぞれ、霧化頭ａの回転によって
影響を受け、霧化頭ａの外周面の回動方向と同方向に流
れる空気流は、霧化頭ａの回転によって加速され、一
方、霧化頭ａの外周面の回動方向と逆方向に流れる空気
流は、霧化頭ａの回転によって減速される。

即ち、霧化頭ａ外周面の左側位置と右側位置では、それ
ぞれ、霧化頭ａの回転によって加速された空気流と霧化
頭ａの回転によって減速された空気流が衝突して、上側
と下側の扇形状の空気流が形成されることになる。

従って、上下の両空気噴出口ｂ，ｂから空気が同一の条
件で噴出されたとしても、霧化頭ａの回転によって加速
された高速の空気流と、霧化頭ａの回転によって減速さ
れた低速の空気流が衝突することになり、その結果、扇
形状の両空気流は、それぞれ、霧化頭ａの回転方向の速
度成分を持つことになる。

よって、霧化頭ａの塗料放出部からその半径方向に放射
された塗粒は、上記の扇形状の両空気流に乗って被塗装
面に搬送されるので、塗装パターンは、霧化頭ａの回転
方向に歪むこととなる。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記の原因から明らかなように、塗装パターンが霧化頭
の回転方向に歪むのを防止するには、霧化頭の外周面上
で衝突する２つの空気流の衝突時の速度を等しくすれば
よい。

そこで、霧化頭を挟んだほぼ対称位置から霧化頭の外周
面に衝突する空気を噴出する対の空気噴出口の噴出方向
を、それぞれ、霧化頭の軸芯に向かう方向から、その空
気噴出口から噴出する空気が衝突する位置の霧化頭外周
面の回動方向と反対側に偏向させると、偏向した側に流
れる空気流は速度が増加すると共に、偏向した側と反対
側に流れる空気流は速度が減少する。即ち、霧化頭の回
転によって減速される空気流は増速し、一方、霧化頭の
回転によって加速される空気流は減速し、噴出方向の偏
向による増減速と霧化頭の回転による加減速が相殺さ
れ、霧化頭の外周面上で衝突する２つの空気流の衝突時
の速度が等しくなることに気付いた。

従って、上記の事項から明らかなように、本発明は、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出装置を設けた回転霧化式塗装装
置において、 上記の空気噴出装置に、霧化頭を挟んだほぼ対称位置か
ら霧化頭の外周面に衝突する空気を噴出する対の空気噴
出口を形成した回転霧化式塗装装置であって、 上記の各空気噴出口の噴出方向を、それぞれ、霧化頭の
軸芯に向かう方向から、その空気噴出口から噴出する空
気が衝突する位置の霧化頭外周面の回動方向と反対側に
偏向した方向に、配置したことを特徴とする回転霧化式
塗装装置である。

＜作用＞ 本発明の回転霧化式塗装装置においては、霧化頭を挟ん
だほぼ対称位置から霧化頭の外周面に衝突する空気を噴
出する対の空気噴出口の噴出方向を、それぞれ、霧化頭
の軸芯に向かう方向から、その空気噴出口から噴出する
空気が衝突する位置の霧化頭外周面の回動方向と反対側
に偏向した方向に、配置しているので、上記の事項から
明らかなように、霧化頭の外周面上で衝突する２つの空
気流は、噴射方向の偏向による増減速と霧化頭の回転に
よる加減速が相殺され、衝突時の速度が等しくなり、そ
の結果、扇形状の両空気流は、それぞれ、霧化頭の回転
方向の速度成分を持たず、塗装パターンは、霧化頭の回
転方向に歪まない。

＜第１実施例（第１図乃至第４図参照）＞ 第１図と第２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
ースの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の中心位置の取付孔６にエアターボモータの回転
軸２の先端部を密嵌して、ハブの円盤部５の中心位置を
貫通したビス７によってハブ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をその周壁に貫通したビス９によっ
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によって円筒状の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、荷電電極に兼用してい
る。

エアターボモータ１のケースの先端には、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の円環状基端に塗料供給路１０を接
続している。

霧化頭のハブ３の円筒部４の周壁先端には、多数の塗料
通過孔１１を等間隔に貫設して、霧化頭３，８の円環状
基端を霧化頭の円環状先端に連通し、円筒体８の前半部
の内周面を塗料流動面１２に形成し、塗料流動面１２の
先端に、塗粒への空気の巻込を防止する多数の塗料分流
溝１３を等間隔に軸芯方向に沿って形成し、塗料流動面
１２の先端縁、即ち、円筒体８の先端の円環状開口縁を
塗料放出部１４にしている。

また、エアターボモータ１のケースの先端の上側位置と
下側位置には、それぞれ、空気噴出装置１５を同様に設
けている。

上側と下側の一対の空気噴出装置１５は、それぞれ、基
体１６を、エアターボモータ１のケースの先端の上面、
下面にビス１７で固定して、霧化頭３，８の後半部の上
方位置、下方位置に配置し、各基体１６内に空気通路１
８を形成し、各空気通路１８に図示しない塗装パターン
調整用の流量制御弁を介在した高圧空気供給路１９を接
続している。

霧化頭の塗料放出部１４の後方に位置する上側と下側の
両基体１６の先端傾斜面には、第１図に示すように、空
気通路１８に連通する細孔２０を穿設して、霧化頭３，
８を挟んだ上下の対称位置から霧化頭３，８の先端部の
外周面に向けて斜前方の空気を噴出する一対の空気噴出
口２０，２０を設けている。

各空気噴出口２０の左右の噴出方向は、第２図に示すよ
うに、霧化頭３，８の軸芯に向かう方向から、その空気
噴出口２０から噴出する空気が衝突する位置の霧化頭
３，８外周面の回動方向と反対側に偏向している。その
偏向角度θは、10度である。偏向角度θは、霧化頭３，
８の外径と常用回転数によって定められ、一般的には、
60度以内が好ましい。

各空気噴出口２０の前後の噴出方向は、第１図に示すよ
うに、霧化頭３，８の外周面の母線との間の角度αが50
度になる方向である。その角度αは、０〜90度が好まし
い。

空気噴出口２０は、直径と個数が2.4mmと２個であり、
従って、総開口面積が約９mm²である。総開口面積は、
実用上の観点から、約50mm²以下が好ましい。

また、第１図に示すように、各空気噴出口２０から噴出
した空気が衝突する霧化頭３，８外周面上の点から塗料
放出部１４までの距離Ｓは、10mmである。その距離Ｓ
は、０〜50mmが好ましい。

上下の両空気噴出口２０，２０間の距離Ｄは、50mmであ
る。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。上下の両空気噴出口２０，２０間の
距離Ｄは、実用上の観点から、塗料放出部１４の外径ｄ
の４倍以下が好ましい。

霧化頭３，８の外形は、等径の円筒形状であるが、先太
又は先細の円錐台形でもよい。霧化等が円錐台形状の場
合、霧化等の外周面の母線と霧化頭の軸芯のなす角度
は、45度以内が好ましい。

本例の回転霧化式塗装装置を駆動すると、霧化頭３，８
が第２図に示す矢印方向に高速回転し、一方、荷電電極
兼用の霧化頭３，８とその前方に配置した図示しな被塗
装物との間に直流高電圧が印加され、また、空気噴出装
置の空気通路１８に高圧空気が供給されて、各空気噴出
口２０から空気が噴出し、また、塗料供給路１０から霧
化頭のハブ３内に塗料が供給される。

回転中の霧化頭３，８の基端に供給された塗料は、遠心
力によって、塗料通過孔１１を経て塗料流動面１２に至
り、塗料流動面１２を薄膜状になって流動し、塗料分流
溝１３に流入して液糸流に分流し、塗料放出部１４から
その半径方向に放射され、繊維状微粒化が行われる。

一方、上下の各空気噴出口２０から噴出された空気は、
それぞれ、霧化頭３，８先端部の外周面に衝突し、その
外周面の円筒面に沿って左右の両側方に流れ、左右の各
側方に流れた空気流は、それぞれ、もう一方の空気噴射
口２０から噴射されて霧化頭３，８先端部の外周面に沿
って左右の各側方に流れた同様な空気流と霧化頭３，８
外周面の左側位置又は右側位置で衝突して、前方に折曲
される。即ち、各空気噴出口２０から噴出された空気
は、それぞれ、霧化頭３，８先端部の外周面の上側又は
下側の半分を覆い、扇形状の空気流となって前方に流れ
る。

霧化頭の塗料放出部１４からその半径方向に放射された
塗粒は、上記の扇形状の空気流による力と、塗粒と被塗
装物間に作用する静電引力とによって、主に扇形状の空
気流によって、前方に搬送され、被塗装物に付着する。

各空気噴出口２０から噴出して霧化頭３，８先端部の外
周面に衝突する空気によって、扇形状の空気流が形成さ
れる際、上下の各空気噴出口２０の左右の噴出方向は、
それぞれ、霧化頭３，８の軸芯に向かう方向から、その
空気噴出口２０から噴出する空気が衝突する位置の霧化
頭３，８外周面の回動方向と反対側に偏向しているの
で、偏向していない従来の場合と比較して、偏向した側
に流れる空気流、即ち、霧化頭３，８の回転によって減
速される空気流は、増速し、一方、偏向した側と反対側
に流れる空気流、即ち、霧化頭３，８の回転によって加
速される空気流は、減速する。

従って、空気噴出口２０の噴出方向の偏向による増減速
と霧化頭３，８の回転による加減速が相殺されることに
なり、霧化頭３，８の外周面上で衝突する空気流の衝突
時の速度が等しくなる。

その結果、扇形状の両空気流は、それぞれ、霧化頭３，
８の回動方向の速度成分を持たない。

従って、塗装パターンは、霧化頭３，８の回転方向に歪
まないことになる。

塗装パターンを調整する場合、高圧空気供給路１９の流
量調整弁によって、空気噴出口２０から噴出する空気の
流量を調整する。

塗装パターンの形状、寸法と両空気噴出口２０から噴出
する空気の流量の関係は、第３図と第４図に例示する通
りである。

塗装パターンは、上記の空気流量が零のときには、第３
図に示すように、外径が約90cmの円環状になり、空気流
量が500/minのときには、第４図に示すように、左右
の長さが75cmで上下の厚さが20cmのダンベル状の扁平形
状になる。

その扁平形状は、空気噴出口２０の左右の噴出方向の偏
向角度θが零である従来の場合と比較して、歪がほとん
どなく、厚さが10cm減少し、長さが5cm増加している。

＜第２実施例（第５図乃至第１０図参照）＞ 第５図と第６図に示す本例の回転霧化式塗装装置は、前
例のそれと比較すると、前例における空気噴出装置１５
に相当する第２空気噴出装置５７の外に、第１空気噴出
装置５１を設けている。

第１空気噴出装置５１は、エアターボモータ１のケース
の先端に、円環状の基体５２を、霧化頭３，８と同芯状
にビス５３で固定し、霧化頭３，８の後半部の外回り位
置に配置された基体５２内に円環状の空気通路５４を形
成し、空気通路５４に図示しない塗装パターン調整用の
流量制御弁を介在した高圧空気供給路５５を接続してい
る。

霧化頭の塗料放出部１４の後方に位置する基体５２の前
面には、第５図と第６図に示すように、多数の第１空気
噴出口５６を、空気通路５４に連通して穿設し、霧化頭
３，８と同芯の円環状に等間隔に配列し、各第１空気噴
出口５６の噴出方向をそれぞれ中心側に傾斜して配置し
ている。

第１空気噴出口５６は、直径と個数が0.6mmと33個であ
り、従って、総開口面積が約10mm²である。その総開口
面製は、実用上の観点から、約40mm²以下が好ましい。

第１空気噴出口５６の噴出方向は、霧化頭３，８の外周
面の母線となす角度が10度になる方向である。その角度
は、実用上の観点から、零度以上で直角より小さい角度
が好ましい。

第１空気噴出口５６の開口から霧化頭の塗料放出部１４
までの距離は、20mmである。

円環状に配列した第１空気噴出口５６の中心径は、44mm
である。なお、霧化頭の外径、即ち、塗料放出部１４の
外径は、37mmである。

また、第１空気噴出装置の基体５２の上側位置と下側位
置には、それぞれ、第２空気噴出装置５７を同様に設け
ている。

上側と下側の一対の第２空気噴出装置５７は、それぞ
れ、ブロック状の基体５８を、第１空気噴出装置の基体
５２の上面、下面に固定して、霧化頭３，８後半部の上
方位置、下方位置に配置し、各基体５８内に空気通路５
９を形成し、各空気通路５９に図示しない塗装パターン
調整用の流量制御弁を介在した高圧空気供給路６０を接
続している。

霧化頭の塗料放出部１４の後方に位置する上側と下側の
両基体５８の先端傾斜面には、第５図と第６図に示すよ
うに、それぞれ、空気通路５９に連通する２個の細孔６
１を、霧化頭３，８の軸芯を通る垂直線から右側、左側
に少しずれた位置に穿設して、霧化頭３，８を挟んだ上
下の対称位置から霧化頭３，８の先端部の外周面に向け
て斜前方に空気を噴出する２対の第２空気噴出口６１を
設けている。

各第２空気噴出口６１の開口位置が霧化頭３，８の軸芯
を通る垂直線から右側、左側にずれる距離ｅは、３mmで
ある。その距離ｅは、霧化頭３，８の径の４分の１より
短い方が好ましい。

上側と下側の第２空気噴出口６１，６１間の距離は、80
mm位である。

各第２空気噴出口６１の左右の噴出方向は、第６図に示
すように、霧化頭３，８の軸芯を通る垂直線から右側、
左側に少しずれた位置から真下、真上を向いており、従
って、霧化頭３，８の軸芯に向かう方向から、その空気
噴出口６１から噴出する空気が衝突する位置の霧化頭
３，８外周面の回動方向と反対側に偏向した方向であ
る。その偏向角度は、約４度である。

各第２空気噴出口６１の前後の噴出方向は、第５図に示
すように、霧化頭３，８の外周面の母線との間の角度が
αが70度になる方向である。

第２空気噴出口６１は、直径と個数が1.4mmと４個であ
り、従って、総開口面積が約６mm²である。

また、第５図に示すように、各第２空気噴出口６１から
噴出した空気が衝突する霧化頭３，８外周面上の点から
塗料放出部１４までの距離は、11mmと５mmである。

その他の点は、前例におけるのと同様であるので、第５
図と第６図に同一符号を付して説明を省略する。

塗装パターンを調整する場合、第１空気噴出口５６から
噴出する第１空気の流量と、第２空気噴出口６１から噴
出する第２空気の流量をそれぞれ調整する。

塗装パターンの形状、寸法と上記の第１空気流量、第２
空気流量の関係は、第７図と第１０図に例示する通りで
ある。

塗装パターンは、第１空気流量と第２空気流量が零のと
きには、第７図に示すように、外径が約90cmの円環状に
なる。また、第１空気流量が200/minで第２空気流量
が零のときには、第８図に示すように、径が約40cmの円
板形状になる。

また、第１空気流量が零で第２空気流量が300/minの
ときには、第９図に示すように、左右の長さが65cmで上
下の厚さが15cmのダンベル状の扁平形状になる。また、
第１空気流量が200/minで第２空気流量が300/minの
ときには、第１０図に示すように、左右の長さが55cmで
上下の厚さが20cmの楕円状の扁平形状になる。

それらの扁平形状は、第２空気噴出口６１の開口位置が
霧化頭３，８の軸芯を通る垂直線から左右にずれていな
い従来の場合と比較して、歪がほとんどなく、厚さが５
〜10cm減少し、長さが５cm位増加している。

塗着効率は、従来の回転霧化式塗装装置におけるより若
干低くなるが、エア霧化塗装装置におけるよりも高い。

第１空気噴出口５６と第２空気噴出口６１の各開口にお
ける噴出空気の平均速度（＝空気流量／総開口面積）
は、音速を越える方がよい。

＜その他＞ 上記の第１、第２実施例においては、空気噴出口の個
数、寸法、形状と配置位置は、上記して図示した通りで
あるが、これらに限定するものではない。例えば、対の
空気噴出口は、霧化頭を挟んだ位置に配置しているが、
エアターボモータを挟む位置に配置してもよい。

また、空気噴出装置は、エアターボモータのケースに取
付けているが、これに限定するものではなく、例えば、
洗浄覆い筒付の回転霧化式塗装装置の場合には、その洗
浄覆い筒に取付けてもよい。

また、塗装装置は、静電式のものであるが、これに限定
するものではなく、非静電式のものでもよい。

＜発明の効果＞ 本発明の回転霧化式塗装装置によって得られる扁平形状
の塗装パターンは、扁平形状が歪まず、扁平形状の短軸
方向の厚さが厚くならない。

従って、高品質の広い塗装面を得る場合、従来の回転霧
化式塗装装置を用いる場合に比較して、被塗装面以外を
塗装する距離が短くなるので、塗装消費量と塗装時間が
少なくなり、塗装費が安くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の回転霧化式塗装装置の
一部縦断側面図である。 第２図は、同装置の正面図である。 第３図と第４図は、同装置における塗装パターンの例を
示す略図である。 第５図は、本発明の第２実施例の回転霧化式塗装装置の
一部縦断側面図である。 第６図は、同装置の正面図である。 第７図乃至第１０図は、同装置における塗装パターンの
例を示す略図である。 第１１図乃至第１３図は、従来装置における空気噴出口
から噴出した空気の流れ状態を示す略図であり、第１１
図は正面図であり、第１２図は側面図であり、第１３図
は平面図である。 第１４図は、従来装置における塗装パターンの例を示す
略図である。 １：エアターボモータ，回転駆動装置 ２：回転軸、３，８：霧化頭 １０：塗料供給路、１４：塗料放出部 １５：空気噴出装置、２０：空気噴出口 ５１：第１空気噴出装置 ５６：第１空気噴出口 ５７：第２空気噴出装置 ６１：第２空気噴出口 θ：偏向角度

フロントページの続き (72)発明者 小山 陽一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 鈴木 正一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−49963（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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出装置を設けた回
   転霧化式塗装装置において、 上記の空気噴出装置に、霧化頭を挟んだほぼ対称位置か
   ら霧化頭の外周面に衝突する空気を噴出する対の空気噴
   出口を形成した回転霧化式塗装装置であって、 上記の各空気噴出口の噴出方向を、それぞれ、霧化頭の
   軸芯に向かう方向から、その空気噴出口から噴出する空
   気が衝突する位置の霧化頭外周面の回動方向と反対側に
   偏向した方向に、配置したことを特徴とする回転霧化式
   塗装装置。
2. 【請求項２】上記の空気噴出装置に、霧化頭先端部の外
   回り位置を前方に空気を噴出する円環状の空気噴出口を
   形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   回転霧化式塗装装置。