JPH0641647Y2

JPH0641647Y2 - 回転霧化塗装装置

Info

Publication number: JPH0641647Y2
Application number: JP1989134263U
Authority: JP
Inventors: 敦己垰森
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2004-11-02
Also published as: JPH0375856U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、駆動源により回転駆動される回転霧化頭から
塗料を噴霧し、この回転霧化頭と、被塗装物との間に形
成された電位差に応じて塗料を被塗装物に静電吸着させ
る回転霧化塗装装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えば実開昭60-54754号公報に示されるように、
回転霧化頭を高速で回転させつつ、その先端部から塗料
を噴霧することにより、塗料を遠心力によって微粒化さ
せて拡散させるとともに、上記回転霧化頭に高電圧を印
加して、被塗装物との間に所定の電位差を形成し、この
電位差に応じて上記塗料を被塗装物に静電吸着させるよ
うにした回転霧化塗装装置が知られている。

上記回転霧化装置は、上記回転霧化頭の回転に応じて作
用する遠心力により、塗料がドーナッツ状に拡散するた
め、第14図に示すように、被塗装物Ｈ上に形成される塗
膜Ｔの中心部の厚みが薄くなるとともに、第15図に示す
ように、直線部Ｇを有する被塗装物Ｈに塗料を塗布する
場合に、上記直線部Ｇから食み出した部分、つまり斜線
で示した範囲Ｉの塗料が無駄に消費される等の問題があ
る。このため、上記従来装置では、塗料の噴霧方向を規
制する塗装パターン変形用のエアを噴出するパターン変
形用リングを設け、上記エアによって塗料の拡散を防止
して塗膜の厚みを均一化するとともに、塗料の無駄吹き
を抑制するようにしている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記のように、塗料の射出方向を規制する塗装パターン
変形用のエアを供給することにより、噴霧された塗料を
中心部側に寄せて塗膜の厚みを均一化するように構成し
たものでは、上記パターン変形用リングに形成されたエ
アの吹き出し孔の配置に応じて塗装パターンが規定され
るため、被塗装物の形状に対応させて塗装パターンを適
正に設定することが困難であるという問題がある。また
上記エアによって塗料の射出方向を規制するように構成
した場合には、大量のエアを供給しなければ塗料の射出
方向を効果的に規制することができず、しかもエアの供
給量が過多になると、却って塗料の射出方向にばらつき
が生じるという問題がある。

なお、上記構成に代えて回転噴霧頭の周縁部に針状のパ
ターン変形用の電極を設置し、このパターン変形用の電
極に高電圧を印加して電位差を生じさせることにより、
噴霧時に微粒化して帯電した塗料の噴射方向を、上記電
位差に応じて生じる電気力によって規制することが考え
られる。例えば、第15図の仮想線で示すように、被塗装
物Ｈの形状に対応させて塗装パターンを正方形に形成す
ることにより、塗料の無駄吹きを防止することができ
る。

しかし、上記針状のパターン変形用の電極を用いたもの
では、この電極の先端部と、被塗装物との距離が小さい
場合に、その間に形成された電位差に応じて電極の先端
部から被塗装物に向けて過電流が流れ、放電現象に起因
した火花が発生するという問題があった。

本考案は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、放電現象を生じることなく、被塗装物の形状に対
応させて塗装パターンを正確かつ容易に変化させること
ができる回転霧化塗装装置を提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、駆動部により回転駆動される回転霧化頭から
塗料を噴霧し、この回転霧化頭と、被塗装物との間に形
成された電位差に応じて塗料を被塗装物に静電吸着させ
る回転霧化塗装装置において、上記回転霧化頭の周囲に
四角形のリング状の電極を配設するとともに、このリン
グ状の電極のコーナ部から前方にピンを突設してその先
端部にボール状電極を配設し、上記回転霧化頭、リング
状の電極およびボール状電極にそれぞれ同極の電圧を印
加するように構成したものである。

〔作用〕上記構成の本考案によれば、回転霧化頭、リング状の電
極およびボール状電極に印加された電圧によって塗料の
噴霧方向が規制され、塗料の噴霧パターンが直線部を有
する被塗装物に対応した形状に形成されるとともに、被
塗装物に対向する電極がボール状に形成されているた
め、この電極から被塗装物に向けて過電流が流れる放電
現象の発生が効果的に防止される。

〔実施例〕

第１図は、本考案に係る回転霧化塗装装置の実施例を示
している。この回転霧化塗装装置は、図外のエアモータ
もしくは電動モータ等からなる回転駆動部１と、この回
転駆動部１によって25000rpm程度の高速で回転駆動され
るベル型の回転霧化頭２と、上記駆動部１のケーシング
３の周囲にブラケット４を介して設置されたリング状の
電極５と、このリング状の電極５から前方に突設された
ピン６と、このピン６の先端部に設けられたボール状の
電極７と、上記駆動部１のケーシング３に−70〜−100k
Vの高電圧を印加する高圧ケーブル８とを備えている。

上記回転霧化頭２は、図外の塗料供給管から供給された
塗料を、回転霧化頭２の回転に応じて作用する遠心力に
より拡散させて噴霧するとともに、上記高圧ケーブル８
から駆動部１のケーシング３に印加される高電圧によっ
て上記塗料を陰イオン化するように構成されている。ま
た、駆動部１のケーシング３には、塗装パターン規制用
のエアを供給するエア供給管（図示せず）が接続され、
上記ケーシング３の先端部に形成されたエア導出孔から
上記回転霧化頭２の周縁部に向けて所定圧のエアが供給
されるようになっている。

上記リング状の電極５は、第２図に示すように、回転霧
化頭２を囲繞する正方形に形成され、この電極５がブラ
ケット４内に設けられたリード線を介して上記駆動部１
のケーシング３に連結され、あるいは上記高圧ケーブル
８から分岐した高圧ケーブルが接続される等により、回
転霧化頭２と同極、つまり陰極の電圧が印加されるよう
に構成されている。また、上記ボール状の電極７および
ピン６は、正方形に形成されたリング状の電極５のコー
ナ部にそれぞれ配設され、ピン６を介してリング状の電
極５と同電圧が印加されている。

上記構成の回転霧化塗装装置によって塗料を噴霧して塗
装を施すには、上記高圧ケーブル８および駆動部１のケ
ーシング３から回転霧化頭２、リング状の電極５および
ボール状の電極７に高電圧を印加するとともに、エア供
給管から回転霧化頭２の周囲に塗装パターン変形用のエ
アを供給しつつ、上記回転霧化頭２を回転させて塗料を
噴霧する。そして噴霧された塗料は、上記塗装パターン
変形用のエアによってその塗装範囲が規制されつつ、回
転霧化頭２の回転に応じて作用する遠心力と、リング状
の電極５およびボール状の電極７と、被塗装物との間に
形成された電位差に応じて作用する電気力とを受け、そ
の合力の方向に飛行して被塗装物に付着する。

すなわち上記塗料は、回転霧化頭２から噴霧される際
に、微粒化するとともに、回転霧化頭２に印加された電
圧に応じて負電荷を帯びるため、第３図に示すように、
上記回転霧化頭２と被塗装物Ｈとの間に形成された電気
力線Ａと、リング状の電極５およびボール状の電極７と
被塗装物Ｈとの間に形成された電気力線Ｂとの影響を受
けて飛行することとなる。上記電気力線Ａの電気力E1お
よび電気力線Ｂの電気力E2は、下式に示す値となる。

E1＝Q1×a₁/2πε（a₁＋X1）^3/2 E2＝Q2×a₂/2πε（a₂＋X2）^3/2 この式において、Q1,Q2は電極5,7に付与される電荷、ε
は比誘電率、X1,X2は上記回転霧化頭２および電極5,7の
設置位置から測定点までの図面上の左右方向距離、a₁，
a₂は回転霧化頭２および電極5,7の設置位置から被塗装
物Ｈまでの距離である。

そして回転霧化頭２と電極5,7との間の距離ｌを325mmに
設定すると、上記電気力E1,E2およびこれらの電気力線
A,Bが合成されることによって形成された電気力線の電
気力Ｅは、第４図に示すように分布する。また、上記合
成電気力Ｅは電気力E1とE2の和に等しくなり、上記距離
ｌを変更すると、電場の広さおよび電気力Ｅの強さが変
化することが想定される。したがって、上記距離ｌを適
正値に設定することにより、回転霧化頭２の回転に応じ
て生じる遠心力および塗装パター変形用のエアに応じて
塗料に作用する慣性力と、上記電気力線A,Bに応じて塗
料に作用する電気力E1,E2とのバランスを調節し、これ
によって塗装パターンの広がりを規制して塗着効率を向
上させることができる。

上記慣性力と、電気力E1,E2とのバランスに応じた塗装
状態の変化を確認するために行った第１実験例につい
て、以下に説明する。すなわち、吐出量200cc/秒、回転
数25000rpm、パターン変形用のエアの吐出圧2.0kgf/cm²
に設定された回転霧化頭２を被塗装物から300mmの距離
に設置した状態で、粘度＃4FC21″/20℃のメラミンアル
キッド系塗料（NO.4のフォードカップで塗料を掬い上げ
て20℃の温度で排出させるのに21秒を要する粘度の塗
料）を、0.3〜0.35m/秒のブース風速で約５秒間吹き付
けるとともに、回転霧化頭２と、リング状の電極５との
距離ｌを種々変化させて塗装パターン幅および塗着効率
を測定したところ、第５図に示すような塗装パターン幅
のデータαおよび塗着効率のデータβが得られた。な
お、この第１実験例においては、上記リング状の電極５
に高電圧を印加することによる塗装状態の変化を観測す
るため、ボール状の電極７を設けることなく、第６図お
よび第７図に示すように、円形に形成されたリング状の
電極５′を設けて実験を行った。

そして上記実験データから、回転霧化頭２とリング状の
電極５′との距離ｌが150mm以下の範囲では、上記距離
ｌの増大に応じて塗装パターン幅が減少するとともに塗
着効率が上昇し、上記距離ｌが150mmを越える範囲で
は、距離ｌの増大に応じて塗装パターン幅が増大すると
ともに塗着効率が低下し、回転霧化頭２と、リング状の
電極５′との距離ｌを150mmに設定した場合に、塗着効
率が最大値を示すことが確認された。これは、上記距離
ｌが150mm以下の範囲においては、リング状の電極５′
に高電圧を印加することによって塗料に作用する電気力
E2の影響よりも、回転霧化頭２の回転に応じて塗料に作
用する遠心力の影響の方が大きいため、上記電気力E2に
よる塗装パターンの広がり規制作用が不充分となること
を示している。

次に、上記パターン変形用エアの供給圧力を変化させた
場合の塗装状態の変化を確認するため、上記距離ｌを15
0mmに設定した状態で、パターン変形用エアの供給圧力
を種々変化させて塗装パターン幅および塗着効率を測定
する第２実験を行ったところ、第８図に示すようなデー
タα，βが得られた。この実験データから上記エアの供
給圧力が低いほど塗着効率が上昇し、かつ塗装パターン
の幅が増大し、塗料の付着状態が良好であることが確認
された。これは、塗料の飛行方向を規制するリング状の
電極５′を設けた回転霧化塗装装置において、上記エア
を過度に供給した場合、その影響によって塗料の飛行方
向が乱れ、塗料の付着状態が却って不良になることを示
している。したがって上記のようにリング状の電極5,
5′を設けた場合には、従来塗料の拡散を防止するため
に必要とされていた上記パターン変形用のエアがそれ程
必要とされないことが確認された。

また上記のように、リング状の電極５と、回転霧化頭２
との距離ｌに応じて塗装パターンの幅が変化するため、
例えば第９図に示すように、リング状の電極５を正方形
に形成し、回転霧化頭２とリング状の電極５との距離ｌ
が、最大値１と最小値l2との間で倍の差が生じるように構成する等により、塗装パターン
の形状を変化させることができる。そして、上記正方形
のリング状電極５の一辺の長さを種々変化させて形成さ
れる塗装パターンの形状を確認する第３実験を行ったと
ころ、以下に示すような実験データが得られた。

すなわち、上記電極５の一辺の長さを150mm、200mm、30
0mmおよび400mmに変化させたところ、形成された塗装パ
ターンの長径の値、短径の値および正方形の場合を100
％とした場合における長径と短径の変化率の値は、以下
に示すように変化した。

長径:700mm、650mm、600mm、600mm。

短径:640mm、600mm、560mm、560mm。

変化率:29.3％、26.3％、22.8％、22.8％。

このようにリング状の電極５の形状を変化させただけで
は、塗装パターンの変化率は極めて低く、正方形の塗装
パターンを形成することができないことが確認された。

次に第10図に示すように、一辺の長さが300mmに形成さ
れた正方形のリング状電極５のコーナ部に、コロナピン
９を被塗装物に向けて突設して電荷を集中的に付与した
場合における塗装パターンの形状を確認する第４実験を
行ったところ、塗装パターンの長径の長さが750mm、短
径の長さが560mm、その変化率が86.5％になり、略正方
形の塗装パターンを形成できることが確認された。しか
し、上記コロナピン９の径が細く、かつその突出量が大
きい場合には、コロナピン９の先端から被塗装物に向け
て過電流が流れ、放電現象が発生する場合がある。この
ため、上記コロナピン９の径および突出量を種々の値に
設定し、通電される電流値（μＡ）測定して放電現象の
有無を確認する第５実験を行ったところ、下表に示すよ
うなデータが得られた。

上記実験データからコロナピン９の突出量と直径の比が
1:1の場合、あるいはコロナピン９の形状を球形に近い
形状に形成した場合には、過電流が流れず、放電現象が
発生しないことが確認された。

次に上記第１図および第２図に示す構造において、回転
霧化頭２の先端部から55mm上方の位置にリング状の電極
５を配設し、このリング状の電極５のコーナ部にピン６
を突設するとともに、このピン６の先端部に、上記球形
のコロナピンに相当するボール状の電極７を設置した場
合における放電現象の発生状態および塗装状態を確認す
るために行った第６実験例について説明する。すなわ
ち、上記ボール状の電極７の突出量Ｌおよび直径Ｄを種
々変化させて過電流の発生状態を確認したところ、第11
図に示すように、ボール状の電極７の直径Ｄが5mmおよ
び10mmの場合には、すべての領域で過電流が発生し、上
記直径Ｄが20mmの場合には、突出量Ｌが60mm以下の領域
で過電流が生じないことが確認された。

また、直径20mmのボール状電極７の突出量Ｌを種々変化
させ、形成される塗装パターンの形状を確認する第７実
験を行ったところ、第12図に示すようなデータが得られ
た。すなわち、上記突出量Ｌを30mm、40mm、50mm、60m
m、70mmおよび90mmに変化させたところ、塗装パターン
の長径と短径との差、つまり長径と短径との変化率が理
想とする正方形に対して以下に示すパーセンテイジとな
った。

変化率:16.2％、36.5％、57.4％、80.8％、100％、110
％。

したがって、上記ボール状の電極７の突出量Ｌを60mm程
度に設定し、この電極７の位置と、回転霧化頭２の先端
部の位置とを略同位置に設定することにより、理想とす
る正方形に近い形状の塗装パターンを形成することがで
きる。しかも、上記ボール状の電極７の突出量Ｌが70mm
以下の場合には、この電極７に塗料が付着することによ
る汚れも発生していないことが確認された。

次に上記第１図および第２図に示す本考案の実施例に係
る回転霧化塗装装置によって塗料を塗布した場合と、上
記第１実験例において使用した回転霧化塗装装置、つま
り直径150mmのリング状電極５′を設けた塗装装置によ
って塗料を塗布した場合とにおいて、塗膜の厚みを測定
する第８実験例について説明する。すなわち、それぞれ
３個の回転霧化塗装装置を550mm間隔で配設し、これら
を420mmのストロークで往復動させつつ、幅1500mmの被
塗装物に塗装を行う実験を行ったところ、本考案装置に
よる場合には、被塗装部における塗膜の厚みが第13図の
実線に示すように、破線で示す第１実験例の装置による
場合に比べて厚くなることが確認された。

したがって、上記のように回転霧化頭２の周囲に、回転
霧化頭２と同極の電圧が印加される四角形のリング状の
電極５およびそのコーナ部から前方に突出するボール状
の電極７を配設した場合には、これらの電極5,7から被
塗装物に過電流が流れる放電現象を生じることなく、塗
装パターンを任意の形状に変化させることができるとと
もに、塗装効率を効果的に向上させることができる。

すなわち、上記ボール状の電極７に印加された電圧に応
じて作用する電気力により上記電極７の設置部における
塗料の塗布範囲が規制されるとともに、この塗装範囲の
規制によって相隣接するボール状電極7,7の中間部にお
ける塗料の塗布範囲が第16図の破線Ｉ′に示すように広
がることが、上記リング状の電極５に印加される電圧に
応じて作用する電気力で規制されるため、塗料の塗布範
囲が、実線Ｉに示すように、正方形に近い状態に設定さ
れることになる。

なお、被塗装物の形状等に応じて塗装パターンの形状を
任意に変形できるように構成するため、リング状の電極
５およびボール状の電極７を支持するブラケット４の取
付位置を調節可能に構成する等により、上記ボール状の
電極７と、被塗装物との間隔を変更し、あるいは上記ボ
ール状の電極７と、回転霧化頭２との距離ｌを変更して
電気力E2の大きさを調節できるようにすることが望まし
い。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案は、回転霧化頭の周囲に四
角形のリング状の電極を配設するとともに、このリング
状の電極のコーナ部から前方にピンを突設してその先端
部にボール状電極を配設し、上記回転霧化頭、リング状
の電極およびボール状電極にそれぞれ同極の電圧を印加
するように構成したため、簡単な構成で塗料が拡散した
り、塗装パターン中央部の厚みが薄くなったりするのを
防止することができるとともに、直線部を有する被塗装
物の形状に応じて塗装パターンを規制することにより、
塗料の無駄吹きを防止することができる等の利点があ
る。また、上記ボール状の電極から被塗装物に過電流が
流れるのを効果的に防止し、放電現象の発生を確実に防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る回転霧化塗装装置の実施例を示す
概略図、第２図は上記塗装装置の底面図、第３図は電気
力線の形成状態を示す説明図、第４図は電気力の大きさ
を示すグラフ、第５図は本考案の効果を確認するために
行った第１実験例の実験データを示すグラフ、第６図は
上記第１実験例に使用した装置の正面図、第７図は上記
第１実験例に使用した装置の底面図、第８図は第２実験
例の実験データを示すグラフ、第９図は第３実験例に使
用した装置の底面図、第10図は第４実験例に使用した装
置の正面図、第11図は上記第４実験例の実験データを示
すグラフ、第12図は第７実験例の実験データを示すグラ
フ、第13図は第８実験例の実験データを示すグラフ、第
14図は従来装置の塗装パターンを示す断面図、第15図は
従来装置による塗装状態を示す説明図、第16図は塗料の
塗布パターンを示す説明図である。１……駆動部、２……回転霧化頭、５……リング状の電
極、６……ピン、７……ボール状の電極、Ｈ……被塗装
物。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】駆動部により回転駆動される回転霧化頭か
ら塗料を噴霧し、この回転霧化頭と、被塗装物との間に
形成された電位差に応じて塗料を被塗装物に静電吸着さ
せる回転霧化塗装装置において、上記回転霧化頭の周囲
に四角形のリング状の電極を配設するとともに、このリ
ング状の電極のコーナ部から前方にピンを突設してその
先端部にボール状電極を配設し、上記回転霧化頭、リン
グ状の電極およびボール状電極にそれぞれ同極の電圧を
印加するように構成したことを特徴とする回転霧化塗装
装置。