JPS6351739B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転霧化静電塗装装置に関する。

従来より、例えば車両ボデイーを塗装するため
の塗装装置として、塗装装置のハウジング内にお
いて回転軸を玉軸受或いはコロ軸受によつて支承
し、回転軸の外端部に固定したカツプ状噴霧頭に
負電圧を印加すると共に回転しているカツプ状噴
霧頭の内周面上に塗料を供給し、カツプ状噴霧頭
から負電圧に帯電された微粒塗料を噴出せしめて
これを電気的に接地された被塗装面上に電気力に
より吸引し、それによつて被塗装面を塗装するよ
うにした回転霧化静電塗装装置が知られている。
このような回転霧化静電塗装装置では噴霧頭から
噴出する塗料噴霧のほぼ90パーセントが被塗装面
の塗装に有効に利用できるために塗料の消費量が
少なく、従つて広い産業分野において利用されて
いる。

一方、噴霧塗料を用いて塗装する場合において
きれいな塗装面に仕上げるには噴霧塗料の粒径を
できるだけ小さくさせる必要がある。上述のよう
な回転霧化静電塗装装置のように噴霧頭の回転に
より発生する遠心力を利用して塗料を微粒化せし
めるようにしている場合には遠心力の大きさ、即
ち噴霧頭の回転数が噴霧塗料の粒径に大きな影響
を与え、噴霧頭の回転数が高くなればなるほど噴
霧塗料の粒径は小さくなる。従つてこのような回
転霧化静電塗装装置を用いてきれいな塗装面に仕
上げるには噴霧頭の回転数をできるだけ大きくす
ることが必要となる。前述したように従来の回転
霧化静電塗装装置では回転軸を支承するために玉
軸受或いはコロ軸受が用いられており、これら玉
軸受或いはコロ軸受は通常グリースのような潤滑
剤が封入されている。このようなグリース潤滑し
た軸受は回転軸を高速度で回転せしめるとたちま
ち劣化してしまい、従つてこのようなグリース潤
滑した軸受を採用している回転霧化静電塗装装置
では回転軸の回転数、即ち噴霧頭の回転数をせい
ぜい20000r.p.m程度までしか上げることができな
い。しかしながら噴霧頭の回転数が20000r.p.m程
度である場合には噴霧塗料の粒径はかなり大き
く、従つてこのような回転霧化静電塗装装置を用
いてきれいな塗装面を仕上げるのは困難である。
従つて通常車両ボデイーの塗装工程は電着塗装に
よる下塗り、次いで中塗り、次いで仕上塗装とな
る上塗りからなるがこの回転霧化静電塗装装置は
中塗りをするために使用されており、上塗りをす
るためには使用することができない。

一方、玉軸受或いはコロ軸受の内輪と外輪間に
粘度の低い潤滑油を噴出させ、この潤滑油によつ
て玉或いはコロと内外輪間のころがり摩擦を大巾
に低減させると共に摩擦熱を奪い取るようにした
ジエツト給油方式を採用するとグリース潤滑によ
る軸受を使用した場合よりも回転軸の回転数を上
げることができる。しかしながらこのジエツト給
油方式は大がかりな潤滑油供給装置が必要となる
ために回転霧化静電塗装装置に適用するのは実用
上不適当である。更に、潤滑油が塗料内に混入す
ると塗装面が著しく損なわれるのでこのようなジ
エツト給油方式を採用した場合には潤滑油の漏洩
を完全に阻止する必要がある。しかしながら実際
には潤滑油の漏洩を完全に阻止するのは困難であ
り、従つてジエツト給油方式を回転霧化静電塗装
装置に適用するのは不可能である。

一方、噴霧塗料の粒径をかなり小さくすること
のできる塗装装置として、噴出する空気流によつ
て塗料を微粒化するようにした空気式霧化静電塗
装装置が知られている。この空気式霧化静電塗装
装置では上述のように噴霧塗料の粒径がかなり小
さくなるのできれいな塗装面に仕上げることがで
き、従つてこの空気式霧化方法は車両ボデイーの
上塗りに採用されている。しかしながらこの空気
式霧化静電塗装装置では塗料と共に多量の空気流
が被塗装面上に衝突し、次いで多量の塗料が被塗
装面上に付着することなく空気流と共に逃げてし
まうために噴霧塗料の40パーセント程度しか被塗
装面の塗装に有効に利用できず、従つて塗料の消
費量が必然的に大きくなるという問題がある。更
に空気流と共に逃げた塗料が工場内における公害
問題をひき起こしている。

本発明は従来の回転霧化静電装置方法と空気式
霧化静電塗装方法の両者の欠点を除去すると共に
それら両方法の利点を兼ね備えた、即ち噴霧塗料
の粒径を小さくすることができると共に塗料の消
費量を少なくすることのできる回転霧化静電塗装
装置を提供することにある。

以下、添附図面を参照して本発明を詳細に説明
する。

第１図を参照すると、その全体を符号１で示す
回転霧化静電塗装装置は、ほぼ中空円筒状の金属
製前部ハウジング２とほぼ中空円筒状の金属製後
部ハウジング３とを具備し、これらの両ハウジン
グ２，３はボルト４によつて強固に結合される。
後部ハウジング３の円筒孔５内には電気絶縁材料
からなる支持ロツド６が嵌着され、後部ハウジン
グ３はボルト７によつて支持ロツド６に固締され
る。この支持ロツド６は図示しない基台によつて
支持されている。一方、前部ハウジング２内には
回転軸８が挿入される。この回転軸８はその中央
部に位置する中空円筒部８ａと、中空円筒部８ａ
の前端部に一体形成された軸部分８ｂと、中空円
筒部８ａの後端部に固着された軸部分８ｃとによ
り構成され、この回転軸８の軸部分８ｂには金属
製噴霧頭９がナツト１０により固締される。この
噴霧頭９は環状空間１１をその内部に形成した噴
霧頭支持体１２と、この支持体１２上に固定され
たカツプ状の噴霧頭本体１３とにより構成され
る。第１図並びに第２図に示されるように支持体
１２の外筒部１４上には環状空間１１内に開口し
かつ噴霧頭本体１３の内壁面１５に滑らかに接続
する多数の塗料流出孔１６が形成される。一方、
前部ハウジング２の前端部には端板１７が固定さ
れ、この端板１７上に塗料噴射ノズル１８が取付
けられる。この塗料噴射ノズル１８は塗料供給ポ
ンプ１９を介して塗料タンク２０に連結され、ま
た塗料噴射ノズル１８のノズル口２１は支持体外
筒１４の円筒状内周壁面に指向される。

第１図に示されるように前部ハウジング２には
テイルテイングパツド空気軸受からなる一対の非
接触型ラジアル軸受２２，２３が設けられ、これ
ら一対のテイルテイングパツド空気軸受２２，２
３によつて回転軸８は前部ハウジング２上に回転
可能に支持される。これらのテイルテイングパツ
ド空気軸受２２，２３は同一の構造を有してお
り、従つて片方のテイルテイングパツド空気軸受
２２の構造のみについて以下に説明する。第１図
並びに第３図を参照すると、テイルテイングパツ
ド空気軸受２２は回転軸中空円筒部８ａの外周面
と極めてわずかな間隙を隔だてて配置された３個
のパツド２４，２５，２６と、これらのパツド２
４，２５，２６を夫々保持する支持ピン２７，２
８，２９とを具備する。これらの各支持ピン２
７，２８，２９は夫々その内端部に球体３０，３
１，３２を一体形成しており、これら球体３０，
３１，３２が各パツド２４，２５，２６の背面上
に形成された球状凹所内に係合する。従つて各パ
ツド２４，２５，２６は対応する球体３０，３
１，３２を支点として揺動することができる。前
部ハウジング２の外周壁面上には軸受枠３３が例
えばボルトにより固締され、支持ピン２８，２９
はこの軸受枠３３に夫々ナツト３４，３５によつ
て固締される。一方、弾撥性板状部３６ａを有す
る支持アーム３６の一端部がボルト３７によつて
軸受枠３３に固締され、一方支持アーム３６の他
端部に支持ピン２７がナツト３８によつて固締さ
れる。従つてパツド２４は支持アーム３６の弾撥
力によつて回転軸中空円筒部８ａ上に押圧せしめ
られる。

再び第１図を参照すると、回転軸８の軸部分８
ｃには一対のデイスク状ランナ３９，４０が挿入
され、これらランナ３９，４０はスペーサ４１並
びにタービン翼車４２を介してナツト４３により
軸部分８ｃに固締される。一方、これら両ランナ
３９，４０の間には環状板４４が配置され、ラン
ナ３９，４０と環状板４４は非接触型のスラスト
空気軸受を構成する。なお、各ランナ３９，４０
は環状板４４とわずかな間隙を隔だてるように配
置される。環状板４４は一対のＯリング４５，４
６を介して密封的に前部ハウジング２に固定され
る。第４図並びに第５図に示すように前部ハウジ
ング２内には環状板４４の外周面に沿つて環状溝
４７が形成され、この環状溝４７は前部ハウジン
グ２内に形成された圧縮空気導入孔４８を介して
空気供給ポンプ４９（第１図）に連結される。一
方、環状板４４内には環状溝４７から等角度間隔
において半径方向内方に向かつて延びる多数の空
気通路５０が形成され、これらの各空気通路５０
の内端部近傍からは夫々ランナ３９並びにランナ
４０に向けて延びる空気流出孔５１，５２が形成
される。従つて各空気流出孔５１，５２は環状板
４４の両側壁面上に等角度間隔をおいて配置形成
されることになる。

一方、第１図に示すように前部ハウジング２内
には環状板４４に隣接してタービンノズルホルダ
５３が固定され、このタービンノズルホルダ５３
と前部ハウジング２間には環状の空気導入室５４
が形成される。この空気導入室５４は圧縮空気導
入孔５５を介してコンプレツサ５６に連結され
る。空気導入室５４は多数のガイドベーン（図示
せず）を具えた圧縮空気噴出ノズル５７を有し、
この噴出ノズル５７に対面してタービン翼車４２
のタービンブレード５８が配置される。一方、タ
ービン翼車４２が配置されているハウジング内部
室５９は後部ハウジング３に形成された排気孔６
０を介して大気に連結される。コンプレツサ５６
から空気導入室５４内に導入された圧縮空気は噴
出ノズル５７を介してハウジング内部室５９内に
噴出する。このとき噴出圧縮空気がタービン翼車
４２に回転力を与え、斯くして回転軸８は高速度
で回転せしめられることになる。次いでこの噴出
圧縮空気は排気孔６０を介して大気に排出され
る。

一方、ハウジング内部室５９を郭成する後部ハ
ウジング３の端部壁６１には貫通孔６２が形成さ
れ、この貫通孔６２内を貫通する電極ホルダ６３
がボルト６４によつて端部壁６１に固締される。
この電極ホルダ６３の内部には回転軸８の回転軸
線と共軸的に形成された円筒孔６５が形成され、
この円筒孔６５内にカーボンのような耐摩耗性導
電材料からなる電極６６が移動可能に挿入され
る。更に電極６６と電極ホルダ６３間には圧縮ば
ね６７が挿入され、この圧縮ばね６７のばね力に
よつて電極６６の先端面６８は回転軸部分８ｃの
端面上に押圧せしめられる。一方、後部ハウジン
グ３の外壁面上には端子６９がボルト７０によつ
て固締され、この端子６９は−60kVから−90kV
の負の高電圧を発生するための高電圧発生装置７
１に接続される。従つて前部ハウジング２並びに
後部ハウジング３には負の高電圧が印加され、更
に噴霧頭９にも電極６６並びに回転軸８を介して
負の高電圧が印加される。

塗料噴射ノズル１８のノズル口２１から支持体
外筒１４の内周壁面上に噴射された塗料は噴霧頭
９の回転により生ずる遠心力によつて塗料流出孔
１６を通つて噴霧頭本体１３の内周壁面１５上に
流出する。次いでこの塗料は内周壁面１５上にお
いて薄い液膜となつて広がりながら噴霧頭本体１
３の先端部１３ａに達する。前述したように噴霧
頭９は負の高電圧が印加されており、従つて噴霧
頭９の回転により生ずる遠心力によつて噴霧頭本
体１３の先端部１３ａから薄い膜状に広がつた塗
料は負の高電圧に帯電された噴霧となる。通常、
被塗装面は零電位となつているので塗料噴霧は電
気力によつて被塗装面に向けて吸引され、それに
よつて被塗装面の塗装が行なわれることになる。

前述したように回転軸８はランナ３９，４０と
環状板４４からなるスラスト空気軸受と、一対の
テイルテイングパツトラジアル空気軸受２２，２
３により支承されている。このテイルテイングパ
ツド空気軸受２２，２３では回転軸８が回転した
際に回転軸中空円筒部８ａと各パツド２４，２
５，２６（第３図）間の微少間隙内に空気が引込
まれ、これら回転軸中空円筒部８ａと各パツド２
４，２５，２６間におけるいわゆる空気の楔作用
によつて空気が圧縮されて圧力上昇し、それによ
つて各パツド２４，２５，２６が回転軸８を支持
する力が発生する。一方、上述のスラスト軸受で
は空気供給ポンプ４９から環状溝４７内に導入さ
れた圧縮空気は空気通路５０を介して空気流出孔
５１，５２から環状板４４とランナ３９，４０間
の間隙に噴出し、この間隙内に環状板４４とラン
ナ３９，４０との間の微少間隙を保持するに必要
な圧力が発生する。この場合、空気流出孔５１，
５２は等角度間隙で形成されているので環状板４
４とランナ３９，４０間の間隙の全領域に亘つて
空気が一様に噴出し、斯くして環状板４４とラン
ナ３９，４０との間隙を全領域に亘つて一定に保
持することができる。従つて回転軸８が正規の回
転軸線に対して傾斜するのを抑制することがで
き、環状板４４とランナ３９，４０が接触するの
を防止することができる。ところで本発明では上
述したように回転軸８は一対のラジアル軸受並び
にスラスト軸受によつて微少な空気層を介して非
接触状態で支承される。よく知られているように
空気の粘性係数は潤滑油の粘性係数の千分の一程
度である。従つて空気を潤滑剤とする空気軸受は
摩擦損失が極めて小さく、斯くして摩擦損失によ
つて生じる熱は極めて小量であるのでかなりの高
速回転が可能となる。第１図に示す実施例では回
転軸８を80000r.p.m程度の高速回転数で回転させ
ることができる。また、第４図に示すようにスラ
スト軸受を構成する環状板４４は一枚の板より形
成されているのでスラスト軸受の軸方向長さを短
かくすることができ、斯くして装置全体をコンパ
クト化することができる。更にスラスト軸受の軸
方向長さが短かくなると回転軸８の自励振動を発
生する回転数を大きくすることができるので
80000r.p.m程度の高速度まで安定した運転を確保
することができる。また、環状板４４が一枚の板
より形成されているのでスラスト軸受の性能に大
きな影響を与える環状板４４とランナ３９，４０
間の間隙を予め定められた寸法に精度よく容易に
一致させることができる。

第８図は直径75mmの噴霧頭９を用いたときの塗
料粒子の大きさと回転数との関係を示す。第８図
において縦軸S.M.Dはザウター平均粒径で表わし
た塗料粒子の粒径（μm）を示し、横軸Ｎは噴霧
頭９の回転数（r.p.m）を示す。前述したように
従来の回転霧化静電塗装装置では回転数Ｎはせい
ぜい20000r.p.m程度までしか上げられないために
直径75mmの噴霧頭９を用いた場合には噴霧塗料の
粒径は55μmから65μm程度までしか微粒化できな
い。これに反して本発明では80000r.p.m程度まで
回転数を上げることができるので噴霧塗料の粒径
は15μmから20μm程度まで微粒化できることにな
る。従つて本発明による回転霧化静電塗装方法は
従来に比べて噴霧塗料の粒径を大巾に小さくでき
ることがわかる。

また、前述したように前部および後部ハウジン
グ２，３並びに回転軸８には共に等しい負電圧が
印加されるためにこれらの前部および後部ハウジ
ング２，３と回転軸８との間で放電する危険性は
ない。

第６図並びに第７図に別の実施例を示す。この
実施例では空気流出孔５１，５２よりも外方に更
に別の空気流出孔７２，７３が形成される。この
空気流出孔７２，７３の一端部はランナ３９，４
０の側壁周縁部に向けて開口し、空気流出孔７
２，７３の他端部は空気通路５０に連結される。
また、第７図からわかるようにこの空気流出孔７
２，７３は１つおきの空気通路５０に対して設け
られている。従つてこの実施例では空気流出孔７
２，７３からも空気が流出する。この空気流出孔
７２，７３から流出する空気は回転軸８が正規の
回転軸線に対して傾斜した場合に回転軸８の回転
軸線を正規の回転軸線に戻そうとする大きな力を
ランナ３９，４０に与え、それによつて環状板４
４とランナ３９，４０が接触するのを更に防止す
る役割を果す。

以上述べたように本発明によれば噴霧頭の回転
数を80000r.p.m程度まで上げることができるので
噴霧塗料の微粒化は極めて良好であり、従来の空
気式霧化静電塗装方式と同等以上の微粒化性能が
得られる。従つて極めてきれいな塗装面を得るこ
とができ、従つて例えば車両ボデイーの塗装工程
において仕上げ塗装となる上塗りに使用すること
ができる。更に、本発明は塗料の微粒化を空気噴
流によつて行なわない回転霧化静電塗装方式なの
で噴霧塗料のほぼ90パーセントを被塗装面の塗装
に有効に利用することができる。従つて噴霧塗料
が工場内に飛散することがないので工場内におけ
る大気汚染の問題を解決できるばかりでなく塗料
の消費量を低減することができる。また、本発明
によるスラスト軸受では空気流出孔が環状板の両
側壁面上に等角度間隔をおいて形成されており、
しかも各空気流出孔は夫々独立した空気通路を介
して空気供給源に連結されているので各空気流出
孔から環状板とランナ間の間隙の全領域に亘つて
一様な量の空気を噴出せしめることができる。そ
の結果、環状板とランナ間の間隙を全領域に亘つ
て一定に維持することができるので回転軸が正規
の回転軸線に対して傾斜するのが阻止され、斯く
して環状板とランナが接触するのを阻止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転霧化静電塗装装置の
側面断面図、第２図は第１図の―線に沿つて
みた断面図、第３図は第１図の―線に沿つて
みた断面図、第４図は第１図のスラスト軸受の拡
大側面断面図、第５図は第４図の―線に沿つ
てみた断面図、第６図はスラスト軸受の別の実施
例の拡大側面断面図、第７図は第６図の―線
に沿つてみた断面図、第８図は噴霧塗料の粒径を
示すグラフである。 ２…前部ハウジング、３…後部ハウジング、８
…回転軸、９…噴霧頭、１８…塗料噴射ノズル、
２２，２３…テイルテイングパツド空気軸受、２
４，２５，２６…パツド、３９，４０…ランナ、
４２…タービン翼車、４４…環状板、５０…空気
通路、５１，５２，７２，７３…空気流出孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転霧化静電塗装装置のハウジング内におい
   て回転可能に支承された回転軸を具備し、該回転
   軸の前端部にカツプ状噴霧頭を固定し、該カツプ
   状噴霧頭の内周面上に塗料を供給するための塗料
   供給装置と、回転軸を回転させるための駆動装置
   を具備し、カツプ状噴霧頭に負の高電圧を印加す
   るようにした回転霧化静電塗装装置において、上
   記回転軸を非接触型ラジアル軸受並びに非接触型
   スラスト空気軸受により支承し、該スラスト空気
   軸受が上記装置のハウジングに固定された環状板
   と該環状板を挾むようにして上記回転軸に固定さ
   れた一対のランナから構成され、該ランナと対面
   する上記環状板の両側壁面上に複数個の空気流出
   孔を等角度間隔で穿設すると共に該環状板内に等
   角度間隔で放射状に延びる複数個の空気通路を形
   成し、該空気通路の一端部を夫々対応する上記空
   気流出孔に連結すると共に該空気通路の他端部を
   空気供給源に連結した回転霧化静電塗装装置。