JP2008093521A - 回転式静電塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗装パターン幅を可変制御することのできる回転式静電塗装装置を提供する。
【解決手段】シェーピングエア吐出口1は、回転ヘッドの回転軸線Lを中心とした第一円周2上に配列され、その外周側にパターン制御エア吐出口3が設けられている。シェーピングエア吐出口1及びパターン制御エア吐出口3は回転軸線L回りに傾斜しており、これによりシェーピングエア5及びパターン制御エア6は、同じ旋回方向の螺旋状気流となる。パターン制御エア6の傾斜角βは、シェーピングエア5の傾斜角αよりも絶対値が大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は回転式静電塗装装置に関する。

静電塗装技術は、微粒化した塗料を静電力によって電気的に被塗物（ワーク）に吸着させるものであるが、これを実現する装置として、回転ヘッド（通称「ベルカップ」と呼ばれている）を備えた回転式静電塗装装置が知られている。この種の静電塗装装置は、粉体塗料、絶縁性液体塗料（例えば油性塗料）及び導電性液体塗料（例えば水性塗料）に適用される。例えば、絶縁性塗料に向けた静電塗装装置であれば、典型的には回転ヘッドに高電圧を印加して塗料を帯電させる方式が採用される。また、導電性塗料に向けた静電塗装装置であれば、塗装装置の外部に設置した外部電極に高電圧を印可して塗料を帯電させる方式が採用される。

回転式静電塗装装置は、塗料を被塗物に差し向けるためにシェーピングエアが用いられる。特許文献１は、シェーピングエア量を増大させると塗装パターン幅が小さくなってしまうという問題点を指摘し、これを改善するためにシェーピングエアを回転ヘッドの回転軸線回りに傾斜して吐出することを提案している。ここに特許文献１を援用することにより、その詳しい説明は省くが、シェーピングエア量を増大するに従って塗装パターン幅が小さくなるのは、回転ヘッドの前方領域に発生する負圧が原因であり、この負圧によってシェーピングエアが内方側に引き寄せられる結果、塗装パターン幅が小さくなる。

この問題を解決するために特許文献１に開示の発明は、シェーピングエアを回転ヘッドの回転軸線回りに傾斜した方向に吐出することで、螺旋状の気流のシェーピングエアを形成し、この螺旋状の気流による遠心力によって上記負圧による影響を低減又は負圧の影響を打ち消して塗装パターン幅を拡大することを提案している。

なお、特許文献１の発明は、回転式静電塗装装置を使ってアルミニウム片や雲母などを含むメタリック塗装を行う際に、メタリック塗装の仕上がり品質（明度）を高めるためにシェーピングエア量を増大するときに有効である。

特許文献２は、上記特許文献１の発明に従う回転式静電塗装装置によれば塗装パターン幅が固定されるため、例えば自動車ピラーのような幅狭な部位を塗装する際にオーバースプレーとなって塗料のロスなどの問題があると指摘し、これに対する改善案を提案している。

具体的には、特許文献２は、特許文献１が提案した回転ヘッドの回転軸線回りに傾斜した方向にシェーピングエア（第１シェーピングエア）の吐出することに加えて、その外周側に第２シェーピングエアを吐出し、この第２シェーピングエアを第１シェーピングエアと衝突させることで塗装パターン幅を狭めることを提案している。

特許文献３は、特許文献１、２のように回転ヘッドの回転軸線回りに傾斜してシェーピングエアを吐出するものではないが、シェーピングエアを回転ヘッドの円錐状外周面に向けて吐出すると共に、このシェーピングエアよりも外周側にパターン制御エアを吐出し、そして、このパターン制御エアをシェーピングエアに衝突させることで塗装パターン幅を狭めることを提案している。

特開平３−１０１８５８号公報 特開平７−２４３６７号公報 ＵＳＰ6,991,178

本発明は、特許文献１に開示のようにシェーピングエアを回転ヘッドの回転軸線回りに傾斜して吐出した場合に、塗装パターン幅が一定となってしまう問題を改善することを目的とする。

本発明の更なる目的は、塗装パターン幅を可変することのできる回転式静電塗装装置を提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
塗料を径方向外方に飛散させる回転ヘッドを有し、該回転ヘッドの外周縁から放出された塗料をシェーピングエアによって被塗物に向けて噴霧する回転式静電塗装装置において、
前記シェーピングエアが回転ヘッドの回転軸線回りに傾斜して吐出され、
該シェーピングエアの外周側において、該シェーピングエアに隣接してパターン制御エアが吐出され、
該パターン制御エアが、前記シェーピングエアの吐出方向と同一方向に前記回転ヘッドの軸線回りに傾斜して吐出され、
前記パターン制御エアの傾斜角(β)が、前記シェーピングエアの傾斜角(α)よりも絶対値が大きいことを特徴とする回転式静電塗装装置を提供することにより達成される。

図１は本発明の概念構成図であり、図中、参照符号Ｌは回転ヘッドの回転軸線を示す。シェーピングエア吐出口１は、回転ヘッドの回転軸線Ｌを中心とした第一円周２上に配列した複数の孔で構成されている。この第一円周２の外周側にパターン制御エア吐出口３が設けられ、このパターン制御エア吐出口３は、上記第一円周２と同心の第二円周４上に配列した複数の孔で構成されている。なお、図中、矢印Ａは回転ヘッドの回転方向を示す。

回転軸線Ｌ回りに傾斜したシェーピングエア吐出口１から吐出されるシェーピングエア５は、図１では破線で示してあるが、第１の螺旋状の気流を形成する。このシェーピングエア５の螺旋状気流の外周側に、パターン制御エア吐出口３から吐出されたパターン制御エア６の螺旋状気流が形成される。

特許文献１を参照した従来技術の説明で述べたように、シェーピングエア５の量を増大するに従って回転ヘッドの前方領域に発生する負圧によって塗装パターン幅が小さくなる傾向になるが、シェーピングエア５の螺旋状気流による遠心力で、上記負圧の影響を低減させる又は当該負圧に打ち勝つことにより塗装パターン幅を拡大することができる。また、このシェーピングエア５の螺旋状気流の外周側に、これと同一方向に旋回するパターン制御エア６の螺旋状気流が形成され、そして、パターン制御エア吐出口３の傾斜角βをシェーピングエア５の傾斜角αよりも大きな絶対値に設定することでパターン制御エア６の旋回度合いを高め、これによりシェーピングエア５の遠心力を助勢することができ、この助勢によって塗装パターン幅を更に拡大することができる。そして、パターン制御エアの量をシェーピングエアの量との関係で相対的に増減することで塗装パターン幅を可変に制御することができる。勿論、シェーピングエア５のエア量を増減することで塗装パターン幅を変化させることができる。したがって、本発明にあっては、シェーピングエア５のエア量、パターン制御エア６のエア量、シェーピングエア５に対するパターン制御エア６の相対的なエア量を制御することで塗装パターン幅を可変に制御することができる。

図１では、好ましい態様として、同一方向に旋回するシェーピングエア５及びパターン制御エア６の螺旋状の気流の旋回方向が回転ヘッドの回転方向Ａとは逆方向に設定されている。しかし、本発明においては、シェーピングエア５及びパターン制御エア６の旋回方向は回転ヘッドの回転方向Ａと同じ方向であってもよい。

本発明の回転式静電塗装装置は、典型的には、自動車ボディの塗装に多用されている塗装ロボットに組み込まれて自動制御により塗装が行われ、自動車ボディの塗装箇所に応じて上述した制御を行って塗装パターン幅を塗装箇所に応じて変化させることでオーバースプレーによる塗料の無駄を低減することができる。本発明に従う回転式静電塗装装置は、液体塗料、粉体塗料に適した種々の形式の静電塗装装置に適用可能であり、また、絶縁性塗料、導電性塗料に適した種々の静電塗装装置に適用することができる。勿論、シェーピングエアの量を増大するのが好ましいメタリック液体塗料に対しても好適に適用することができる。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

第１実施例（図２〜図４）：
図示の回転式静電塗装装置１０は、従来と同様に、装置本体１１に内蔵されたエアモータによって回転するベルカップ１２を有する。塗料はベルカップ１２の中心部分に供給され、ベルカップ１２の内面を伝って径方向外方に移動した後、ベルカップ１２の外周縁１２ａから放出される。図中、Ｌは、前述したように、ベルカップ１２の回転軸線を示し、矢印Ａはベルカップ１２の回転方向を示す。

ベルカップ１２の外周縁１２ａよりも後方に、シェーピングエア吐出口１とパターン制御エア吐出口３が設けられている。図４において、参照符号１３は、シェーピングエア用のリング状空間であり、１４はパターン制御エア用のリング状空間である。シェーピングエア用リング状空間１３及びパターン制御エア用リング状空間１４は、装置本体１１の先端部に形成されている。シェーピングエア用リング状空間１３には、第一エア供給路１５を通じて第一エア源１６から加圧エアが供給される。他方、パターン制御エア用リング状空間１４には、第二エア供給路１７を通じて第二エア源１８から加圧エアが供給される。後に変形例として説明するように、第一エア源１６と第二エア源１８は共通のエア源２２（例えば図５）であってもよい。

第一エア供給路１５、第二エア供給路１７には、夫々、第一制御弁１９、第二制御弁２０が介装され、この第一、第二制御弁１９、２０は制御盤２１から送信される信号によって制御され、シェーピングエア用リング状空間１３、パターン制御エア用リング状空間１４へ供給されるエア量が調整される。

装置本体１１の端面に形成されたシェーピングエア吐出口１及びその外周側に形成されたパターン制御エア吐出口３は、その吐出方向が、図１を参照して説明したように、ベルカップ１２の回転軸線Ｌ回りに傾斜している（図１のα、β）。なお、図１を参照して説明したように、シェーピングエア吐出口１がベルカップ１２の回転軸線Ｌを中心とした円周上に配列した複数の孔、図示の例では数多くの小孔で構成されている。パターン制御エア吐出口３は、シェーピングエア吐出口１の円周（図１の符号２）よりも大きな直径の円周（図１の符号４）上に配列した複数の孔、図示の例では数多くの小孔で構成されている。

シェーピングエア吐出口１とパターン制御エア吐出口３は、ベルカップ１２の回転方向Ａと同一方向に傾斜してもよいが、図１に示すようにベルカップ１２の回転方向Ａとは逆方向に傾斜しているのが好ましい。また、図１を参照して説明したように、シェーピングエア吐出口１の傾斜角αは、パターン制御エア吐出口３の傾斜角βよりも小さな絶対値が設定される。換言すれば、パターン制御エア吐出口３の傾斜角βは、シェーピングエア吐出口１の傾斜角αよりも絶対値が大きい（｜β｜＞｜α｜）。

この第１実施例では、図４から理解できるように、シェーピングエア吐出口１とパターン制御エア吐出口３の指向方向は、共に、ベルカップ１２の回転軸線Ｌと平行であり、そして、シェーピングエア吐出口１はベルカップ１２の外周縁１２ａに向けて指向されている。これにより、シェーピングエア吐出口１から吐出されたシェーピングエアは、ベルカップ１２の前方に配置された被塗物（図示せず）に向けて塗料を噴霧する、つまりシェーピングエアによって塗料を被塗物に差し向けるだけでなく、ベルカップ１２の外周縁１２ａから放出される液体塗料を微粒化するという機能を併せ持つことになる。

この第１実施例の回転式静電塗装装置１０は、液体塗料に好ましく適用され、特に自動車ボディのメタリック塗料に適用される。自動車ボディの塗装を行っている最中は、第一、第二制御弁１９、２０の制御が実行され、これにより塗装パターン幅を調整してルーフなどの比較的広い塗装箇所やピラーのような比較的狭い塗装箇所に適した塗装パターン幅を形成することで、特に、ピラーのような比較的狭い塗装箇所でのオーバースプレーを低減することができる。

第１変形例（図５）：
上述した第１実施例の回転式静電塗装装置１０は、図５に図示の変形例としての回転式静電塗装装置３０のように構成してもよい。すなわち、第１実施例の回転式静電塗装装置１０では、シェーピングエア用リング状空間１３及びパターン制御エア用リング状空間１４には独立した第一、第二のエア源１６、１８から加圧エアを供給するように構成したが、図５に示すように、共通のエア源２２からシェーピングエア用リング状空間１３とパターン制御エア用リング状空間１４へ加圧エアを供給するようにしてもよい。

第１変形例の回転式静電塗装装置３０にあっては、パターン制御エア吐出口３の傾斜角βは、シェーピングエア吐出口１の傾斜角αよりも大きな絶対値が設定される点では上記第１実施例と同様であり、また、パターン制御エア吐出口３の指向方向がシェーピングエア吐出口１の指向方向と平行である点も上記第１実施例と同様であるが、シェーピングエア吐出口１が、ベルカップ１２の円錐状の外周面１２ｂに向けて指向されている点で上記第１実施例と異なっている。

第２変形例（図６）：
図６に示す第２変形例の回転式静電塗装装置４０では、パターン制御エア吐出口３の指向方向が第１変形例（図５）の静電塗装装置３０とは異なっており、パターン制御エア吐出口３の指向方向は、シェーピングエア吐出口１から吐出されたシェーピングエア５がベルカップ１２の外周縁１２ａで偏向された後のシェーピングエア５の中心線と平行となるように設定されている。

第３変形例（図７）：
図７に示す第３変形例の回転式静電塗装装置５０では、シェーピングエア吐出口１の指向方向がベルカップ１２の外周縁１２ａに向けられている点で第１実施例（図４）と共通であるが、シェーピングエア吐出口１の指向方向は、回転軸線Ｌとは平行ではなく、ベルカップ１２の回転軸線Ｌと平行な軸線Ｌ’に対して仰角（＋θ）となるように設定されている。

第４変形例（図８）：
図８に示す第４変形例の回転式静電塗装装置６０では、上記第３変形例とは逆に、シェーピングエア吐出口１の指向方向が、回転軸線Ｌと平行な軸線Ｌ’に対して伏角（−θ）となるように設定されている。

第５変形例（図９）：
第１実施例（図４）、第３変形例（図７）、第４変形例（図８）では、シェーピングエア吐出口１の指向方向がシェーピングエア５がベルカップ１２の外周縁１２ａに差し向けられていたが、この第５変形例の回転式静電塗装装置７０のように、シェーピングエア吐出口１の指向方向をベルカップ１２の外周縁１２ａの近傍に差し向けるようにしてもよい。

第２実施例（図１０）：
図２〜図９を参照して上述した第１実施例及びその変形例にあっては、シェーピングエア５が、ベルカップ１２の外周縁１２ａから放出された塗料を被塗物に向けて噴霧すると共に、ベルカップ１２の外周縁１２ａから放出された塗料を微粒化する機能を有している。しかし、図１０の第２実施例の回転式静電塗装装置８０は、シェーピングエア５がベルカップ１２の外周縁１２ａから放出された塗料を微粒化する機能は有しておらず、塗料を被塗物に差し向けるだけの機能を有しているに過ぎない。この第２実施例の静電塗装装置８０にあっても、シェーピングエア吐出口１とパターン制御エア吐出口３は、ベルカップ１２の回転方向Ａと同一方向に傾斜してもよいが、ベルカップ１２の回転方向Ａとは逆方向に傾斜しているのが好ましい。また、図１を参照して説明したように、パターン制御エア吐出口３の傾斜角βは、シェーピングエア吐出口１の傾斜角αよりも大きな絶対値が設定される（｜β｜＞｜α｜）。

この第２実施例の回転式静電塗装装置８０にあっても、螺旋状に旋回するシェーピングエア５の外周側に位置して、シェーピングエア５と同じ方向に旋回するパターン制御エア６の相対的なエア量の増減、シェーピングエア５のエア量の増減によって塗装パターン幅を可変に制御可能であることは前述した第１実施例と同様である。

本発明の基本概念図である。 第１実施例の静電塗装装置の説明図であり、その先端部を斜め前方から見た斜視図である。 図２と同様に第１実施例の静電塗装装置の説明図であり、その先端部の側面図である。 図２と同様に第１実施例の静電塗装装置の説明図であり、その先端部の断面図である。 第１変形例を説明するための図であり、図４に対応した断面図である。 第２変形例を説明するための図であり、図４に対応した断面図である。 第３変形例を説明するための図であり、図４に対応した断面図である。 第４変形例を説明するための図であり、図４に対応した断面図である。 第５変形例を説明するための図であり、図４に対応した断面図である。 第２実施例を説明するための図であり、図４に対応した断面図である。

符号の説明

Ｌ 回転ヘッドの回転軸線
Ａ 回転ヘッドの回転方向
１ シェーピングエア吐出口
２ シェーピングエア吐出口に関する第１円周
３ パターン制御エア吐出口
４ パターン制御エア吐出口に関する第２円周
５ シェーピングエア
６ パターン制御エア

Claims (4)

1. 塗料を径方向外方に飛散させる回転ヘッドを有し、該回転ヘッドの外周縁から放出された塗料をシェーピングエアによって被塗物に向けて噴霧する回転式静電塗装装置において、
   前記シェーピングエアが回転ヘッドの回転軸線回りに傾斜して吐出され、
   該シェーピングエアの外周側において、該シェーピングエアに隣接してパターン制御エアが吐出され、
   該パターン制御エアが、前記シェーピングエアの吐出方向と同一方向に前記回転ヘッドの軸線回りに傾斜して吐出され、
   前記パターン制御エアの傾斜角(β)が、前記シェーピングエアの傾斜角(α)よりも絶対値が大きいことを特徴とする回転式静電塗装装置。
2. 前記シェーピングエア及び前記パターン制御エアが傾斜して吐出される方向が、回転ヘッドの回転方向とは逆方向である、請求項１に記載の回転式静電塗装装置。
3. 前記シェーピングエアの吐出方向が前記回転ヘッドの外周縁又はその近傍に指向されている、請求項１又は２に記載の回転式静電塗装装置。
4. 塗料を径方向外方に飛散させる回転ヘッドと、
   前記回転ヘッドの回転軸線を中心とした第一円周の上に配列され、前記回転ヘッドの外周縁から放出された塗料を被塗物の方向へ噴霧するシェーピングエアを吐出する複数のシェーピングエア吐出口と、
   前記第一円周と同心の第二円周であって、前記第一円周よりも径の大きな第二円周の上に配列され、前記シェーピングエアに隣接してパターン制御エアを吐出する複数のパターン制御エア吐出口と、
   前記シェーピングエア吐出口から吐出されるシェーピングエアの量を調整するシェーピングエア量調整手段と、
   前記パターン制御エア吐出口から吐出されるパターン制御エアの量を調整するパターン制御エア量調整手段と、
   前記シェーピングエア量調整手段及び前記パターン制御エア量調整手段を制御する制御手段とを有し、
   前記シェーピングエア吐出口及び前記パターン制御エア吐出口が、回転ヘッドの回転軸線回りに傾斜した方向に指向されると共に、前記シェーピングエア吐出口と前記パターン制御エア吐出口の傾斜方向が同一であり、
   前記パターン制御エア吐出口の傾斜角(β)が、前記シェーピングエア吐出口の傾斜角(α)よりも絶対値が大きな値に設定されていることを特徴とする回転式静電塗装装置。

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