JP2852823B2 - 回転霧化頭型静電塗装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転軸内を介して塗料
を供給するセンターフィード方式の回転霧化頭型静電塗
装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ベル型またはディスク型の回転
霧化頭を用いたセンターフィード方式の静電塗装装置
は、該回転霧化頭を高速回転させると共に回転軸内に設
けたフィードチューブを介して回転霧化頭に帯電塗料を
供給することによって当該塗料を霧化し、霧化された帯
電塗料粒子を電気力線に沿って被塗物に飛行塗着させる
ようになっている。

【０００３】そこで、従来技術によるセンターフィード
方式の静電塗装装置について、図３および図４を参照し
つつ述べる。

【０００４】まず、図３において、１は静電塗装機、２
は該静電塗装機１のハウジングをなす樹脂材料（例え
ば、ポリアセタール）からなる本体で、該本体２の先端
側は環状のモータホルダ部２Ａとなり、後端側には取付
用ブラケット（図示せず）が設けられている。

【０００５】３は前記本体２のモータホルダ部２Ａに設
けられたタービン型のエアモータを示し、該エアモータ
３は金属材料により円筒状に形成されたモータハウジン
グ４と、該モータハウジング４内の軸方向に穿設され、
軸方向一側に位置して半径方向に円形のタービン室５Ａ
が、中間部付近には大径穴部５Ｂが形成された軸穴５
と、該軸穴５の大径穴部５Ｂに位置してモータハウジン
グ４に配設されたラジアル空気軸受６，６と、軸穴５の
タービン室５Ａの軸方向前後に設けられたスラスト空気
軸受７，７と、該各スラスト空気軸受７間に位置して配
設され、外周面には多数の羽根（図示せず）が等間隔で
配設されたタービン８とから大略構成されている。

【０００６】ここで、前記各ラジアル空気軸受６は軸穴
５に対して後述する回転軸１５を非接触状態で支持する
ために、該回転軸１５の周囲に位置してモータハウジン
グ４に固着された通気性の金属材からなるスリーブ状の
軸受９と、該軸受９の外周面に位置してモータハウジン
グ４に軸穴５と同心状に形成された空気室１０とから構
成されている。そして、前記各空気軸受６は軸受９と空
気室１０とによって静圧空気軸受を構成し、後述する如
く空気室１０に供給された高圧空気を軸受９から噴出す
ることにより、回転軸１５を非接触状態で支持すること
ができる。なお、各ラジアル空気軸受６は軸線方向に所
定間隔を離間させて２個配設するものとして述べたが、
該空気軸受６は１個としてもよく、また３個以上配設し
てもよいものである。

【０００７】また、前記各スラスト空気軸受７はタービ
ン室５Ａに対してタービン８を非接触状態で支持するた
めに、該タービン８の両側面に位置してモータハウジン
グ４に配設され、タービン８の両側面を挟むようにモー
タハウジング４に固着された通気性の金属材からなる円
環状の軸受１１と、該軸受１１の背面側に位置してモー
タハウジング４に形成された空気室１２とから構成され
る。そして、前記各空気軸受７も軸受１１と空気室１２
とで静圧軸受を構成し、空気室１２に供給された高圧空
気を軸受１１に噴出することによりタービン８を非接触
状態で支持することができる。

【０００８】１３は本体２およびモータハウジング４に
形成されたタービン駆動用空気通路を示し、該タービン
駆動用空気通路１３の一端は空気源（図示せず）に接続
され、その他端はタービン室５Ａ内においてタービン８
の羽根の前面に向け開口したノズル口となっている。そ
して、タービン駆動用空気通路１３に供給された高圧空
気をタービン８の羽根に噴射することにより、該タービ
ン８を高速回転させるようになる。

【０００９】１４は本体２およびモータハウジング４に
形成された軸受用空気通路を示し、該空気通路１４の一
端は圧気源（図示せず）と接続され、その他端１４Ａ，
１４Ａ，…は分岐してそれぞれ各空気室１０，１２に接
続されている。

【００１０】１５は前記エアモータ３の軸穴５に挿嵌さ
れた金属材料により中空筒状に形成された回転軸を示
し、該回転軸１５の基端側はタービン８が固着され、先
端部１５Ａはエアモータ３外に突出し、かつ途中部分は
各ラジアル空気軸受６によって静圧的にモータハウジン
グ４との間に微小間隙を有して非接触状態で支持されて
いる。

【００１１】１６は前記エアモータ３外に位置して回転
軸１５の先端部１５Ａに固着されたベル型の回転霧化頭
を示し、該回転霧化頭１６は軸方向中間のリム１６Ａを
挟んで一端側が回転軸１５の先端側に取付けられる取付
部１６Ｂとなり、他側が朝顔状に拡開する平滑化面１６
Ｃとなり、該平滑化面１６Ｃの先端は多数のＶ字状溝が
形成された放出端縁１６Ｄとなっている。そして、前記
回転霧化頭１６には平滑化面１６Ｃの途中に位置してハ
ブ部材１７が取付けられ、該ハブ部材１７は背面側が後
述のフィードチューブ２６から塗料ノズル３０を介して
塗料、洗浄溶剤等が供給される凸円錐状の塗料供給面１
７Ａとなり、周辺部には該塗料供給面１７Ａからの塗
料、洗浄溶剤を放出端縁１６Ｄ側に供給する第１のハブ
孔１７Ｂが多数穿設され、かつ中央部にはハブ前面１７
Ｃを洗浄する際に洗浄溶剤を供給する第２のハブ孔１７
Ｄ，１７Ｄ，…が穿設されている。

【００１２】１８は回転霧化頭１６の外周を囲むように
して本体２の先端側に設けられた第１のシェーピングエ
アノズル、１９は該第１のシェーピングエアノズル１８
の外側に設けられた第２のシェーピングエアノズルを示
し、該第２のシェーピングエアノズル１９は本体２，エ
アモータ３を覆う本体カバー２０に螺着、固定されると
共に、第１のシェーピングエアノズル１８をエアモータ
３との間で挟着している。また、シェーピングエアノズ
ル１８，１９および本体カバー２０は絶縁材料（例え
ば、ポリアセタール）により形成されている。

【００１３】ここで、前記エアモータ３と本体カバー２
０との間には第１のシェーピングエアチャンバ２１が形
成され、該エアチャンバ２１には本体２に形成したシェ
ーピングエア供給通路（図示せず）を介してシェーピン
グエアが供給されるようになっている。さらに、前記第
１，第２のシェーピングエアノズル１８，１９間には第
２のシェーピングエアチャンバ２２が形成され、第１，
第２のシェーピングエアチャンバ２１，２２間は第１の
シェーピングエアノズル１８に形成したシェーピングエ
ア通路２３を介して連通している。そして、前記第２の
シェーピングエアチャンバ２２内のシェーピングエア
は、第１，第２のシェーピングエアノズル１８，１９の
先端に形成されたリング状エア噴出孔２４から、回転霧
化頭１６の先端側の外周に噴出され、該回転霧化頭１６
から噴霧された塗装パターンを円形状にパターン成形す
る。

【００１４】なお、回転霧化頭１６の先端側外周面と第
１のシェーピングエアノズル１８先端との間にもリング
状エア噴出孔２５が形成され、各エア軸受６，７および
タービン８等から流出したエアの一部をシェーピングエ
アとして噴出する。

【００１５】２６は回転軸１５内に同軸に設けられたフ
ィードチューブを示し、該フィードチューブ２６は、金
属材料によって筒状に形成された外筒２７と内筒２８と
からなり、該外筒２７の基端側は後述するリング３９お
よび保持部材４０を介して本体２に取付けられ、先端側
は後述する塗料ノズル３０が取付けられるノズル取付部
２７Ａとなっている。また、前記内筒２８の基端側は保
持部材４０を介して本体２に取付けられ、先端側は外筒
２７のノズル取付部２７Ａ近傍に延在し、該内筒２８と
外筒２７との間を連通する連通部２９となっている。

【００１６】３０は前記外筒２７のノズル取付部２７Ａ
に設けられ、金属材料により筒状に形成された塗料ノズ
ルを示し、該塗料ノズル３０は図４に示す如く、筒部３
０Ａと、該筒部３０Ａの先端側に形成された小径部３０
Ｂと、該小径部３０Ｂの先端面にテーパ状に形成された
吐出部３０Ｃと、基端面に後述する塗料供給弁３４の弁
体３４Ｃが着座すべく形成された弁座３０Ｄと、前記筒
部３０Ａの外周面に形成されたねじ部３０Ｅと、該ねじ
部３０Ｅと弁座３０Ｄとの間に位置し、筒部３０Ａの外
周面に環状に形成されたＯリング３１を装着するＯリン
グ溝部３０Ｆとから構成されている。また、該塗料ノズ
ル３０の内周面は塗料吐出通路３０Ｇとなっている。

【００１７】３２は前記内筒２８内に形成された塗料供
給通路を示し、該塗料供給通路３２は外筒２７に設けら
れた塗料ノズル３０の塗料吐出通路３０Ｇと後述の塗料
供給弁３４を介して開閉可能に連通している。３３は前
記外筒２７と内筒２８との間に形成された塗料排出通路
を示し、該塗料排出通路３３と塗料供給通路３２とは連
通部２９の位置で連通している。また、塗料供給通路３
２は図示しない色替え装置に接続され、塗料排出通路３
３は図示しない排液タンクに接続される。

【００１８】３４は２ポート２位置のスプリングリター
ン型エア切換弁からなる塗料供給弁を示し、塗料供給弁
３４は本体２に設けられたアクチュエータ３４Ａと、内
筒２８内に挿通され、基端側が該アクチュエータ３４Ａ
によって進退する弁軸３４Ｂと、該弁軸３４Ｂの先端に
設けられ塗料ノズル３０の弁座３０Ｄに離着座する弁体
３４Ｃとからなっており、塗料供給通路３２と塗料吐出
通路３０Ｇとの間を開閉する。３５は同じく２ポート２
位置のスプリングリターン型エア切換弁からなる排液弁
を示し、該排液弁３５も本体２に設けられたアクチュエ
ータ３５Ａと、弁軸３５Ｂと、塗料排出通路３３の途中
を開閉する弁体３５Ｃとから構成されている。

【００１９】３６はエアモータ３の外周面に装着された
環状の導電性リングを示し、該導電性リング３６は接続
部材３７，高圧抵抗３８を介して高圧ケーブル（図示せ
ず）に接続され、該高圧ケーブルは外部に設けられた図
示しない高電圧発生装置に接続されている。

【００２０】３９，４０は本体２とエアモータ３との間
に設けられた金属製のリング，保持部材を示し、該リン
グ３９はエアモータ３のモータハウジング４とフィード
チューブ２６の外筒２７とを電気的に接続し、保持部材
４０はフィードチューブ２６の外筒２７および内筒２８
の各基端側を本体２に保持すると共に、モータハウジン
グ４と内筒２８とをリング３９を介して電気的に接続し
ている。

【００２１】そして、高電圧発生装置からの高電圧は高
圧ケーブル，高圧抵抗３８，接続部材３７および導電性
リング３６を介してエアモータ３のモータハウジング４
に供給されると共に、リング３９および保持部材４０を
介してフィードチューブ２６に供給される。

【００２２】従来技術はこのように構成されるが、次に
その塗装行程について述べる。

【００２３】まず、塗装準備工程において、色替え装置
を駆動させて塗料を塗料供給通路３２に充填されている
ものとする。そして、高電圧発生装置から高電圧ケーブ
ル、高抵抗３７，接続部材３７，導電性リング３６を介
して、エアモータ３のモータハウジング４およびリング
３９，保持部材４０を介して、フィードチューブ２６に
高電圧を供給する。また、シェーピングエア供給通路か
らシェーピングエアを供給し、第１のシェーピングエア
チャンバ２１、シェーピングエア通路２３、第２のシェ
ーピングエアチャンバ２２を介して、リング状エア噴出
孔２４から当該シェーピングエアを噴出する。この状態
で塗料供給弁３４のアクチュエータ３４Ａに塗装用エア
制御信号を供給し、弁軸３４Ｂと一体に弁体３４Ｃを図
中右方に変位させ開弁する。

【００２４】この結果、塗料供給通路３２内の塗料は塗
料ノズル３０の塗料吐出通路３０Ｇから回転霧化頭１６
に設けられたハブ部材１７の塗料供給面１７Ａに向け吐
出される。吐出された塗料は回転霧化頭１６の高速回転
によって、第１のハブ孔１７Ｂを通過して平滑化面１６
Ｃを放出端縁１６Ｄに向け流れ、該放出端縁１６Ｄから
液糸として噴霧され、静電霧化されて帯電粒子となる。
この帯電粒子は回転霧化頭１６と被塗物との間の電気力
線に沿って飛行し、該被塗物に塗着する。

【００２５】このとき、フィードチューブ２６には高電
圧が印加されているから、塗料が塗料供給通路３２を通
過する間に帯電され、この帯電された塗料が回転霧化頭
１６から噴霧されるときに帯電粒子となって、被塗物へ
の塗着効率を向上させるようになっている。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、塗料の帯電をフィードチューブ２６に高電
圧を印加することによって、塗料を帯電させるようにな
っているが、高圧ケーブルを介して供給される高電圧は
フィードチューブ２６に印加されるだけでなく、エアモ
ータ３のモータハウジング４にも供給されているから、
該モータハウジング４も高電圧状態となる。一方、フィ
ードチューブ２６を通過する間に高電圧に帯電された塗
料が回転霧化頭１６に連続的に噴出されているから、回
転霧化頭１６および回転軸１５も高電圧となる。しか
し、該回転軸１５および回転霧化頭１６は各空気軸受
６，７によって、各軸受９，１１と微小間隙を有して非
接触状態で支持されているから、高電圧に帯電している
フィードチューブ２６およびモータハウジング４とは直
接接触してしない。このため、回転軸１５と軸穴５およ
び各軸受９，１１との間は微小間隙からなる空気室が存
在するため、この間での異常な電圧差のためにスパッタ
リング現象が発生する。

【００２７】この結果、このスパッタリング現象によ
り、軸穴５の内周面および各軸受９，１１の金属がイオ
ン化して回転軸１５の外周面に蒸着され、図３のように
蒸着物Ｓ，Ｓ，…が発生する。これにより、この各蒸着
物Ｓが回転軸１５の径方向に成育し、回転軸１５が各軸
受９，１１および軸穴５と接触するようになり、回転軸
１５の回転抵抗となり、回転霧化頭１６の回転数を落と
してしまい、塗料の霧化効率を低下させ、塗着効率を低
下させ、ひいては回転霧化頭型静電塗装装置の寿命を短
命にするという問題がある。

【００２８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は長期使用においても塗着効率を
低下させず使用できるようにした回転霧化頭型静電塗装
装置を提供することを目的としている。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、金属材料によって形成されたモータ
ハウジングの軸方向に軸穴が穿設され、該軸穴の周囲に
ラジアル空気軸受が設けられると共に、該軸穴の奥部に
スラスト空気軸受で支持されたタービンが設けられたエ
アモータと、該エアモータの軸穴に挿通されて前記空気
軸受によって支持され、軸方向一端が前記タービンに固
着されると共に他端側がエアモータ外に突出し、前記タ
ービンにより該エアモータに対して非接触状態で回転す
る金属材料からなる回転軸と、該回転軸の他端側に設け
られた回転霧化頭と、前記回転軸内に同軸に挿通され、
一端側が塗料源に連なり、他端側が該回転霧化頭内に延
在する金属材料からなるフィードチューブと、前記エア
モータを介して該フィードチューブに高電圧を印加する
高電圧印加手段とからなる回転霧化頭型静電塗装装置に
おいて、前記フィードチューブまたは回転軸のいずれか
一方には、該フィードチューブから回転軸に高電圧を印
加するスパッタリング防止用ブラシを設けたことを特徴
としている。

【００３０】

【作用】上記構成により、高電圧印加手段からエアモー
タに印加された高電圧は、モータハウジングを介してフ
ィードチューブに供給される。そして、フィードチュー
ブに供給された高電圧は、スパッタリング防止用ブラシ
を通じてフィードチューブから回転軸に供給される。こ
れにより、回転軸とエアモータとの間のスパッタリング
を防止できる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図２に基
づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。

【００３２】図中、４１は外筒２７のノズル取付部２７
Ａに設けられた本実施例の塗料ノズルを示し、該塗料ノ
ズル４１は従来技術の塗料ノズル３０とほぼ同様に金属
材料により筒状に形成され、該塗料ノズル４１は図２に
示す如く、筒部４１Ａと、該筒部４１Ａの先端側に形成
された小径部４１Ｂと、該小径部４１Ｂの先端面にテー
パ状に形成された吐出部４１Ｃと、基端面に塗料供給弁
３４の弁体３４Ｃが着座すべく形成された弁座４１Ｄ
と、前記筒部４１Ａの外周面に形成されたねじ部４１Ｅ
と、該ねじ部４１Ｅと弁座４１Ｄとの間に位置し、筒部
４１Ａの外周面に環状に形成されたＯリング４２を装着
するＯリング溝部４１Ｆとから構成されている。また、
該塗料ノズル４１の内周面は塗料吐出通路４１Ｇとな
り、前記小径部４１Ｂとねじ部４１Ｅとの間に位置する
筒部４１Ａには小孔部４１Ｈが形成されている。

【００３３】４３はスパッタリング防止用ブラシを示
し、該スパッタリング防止用ブラシ４３は柔軟性の高い
繊維状の導電性材料（例えば、カーボン繊維）数十本か
らなり、その基端側は前記塗料ノズル４１の小孔部４１
Ｈ内に挿嵌され、先端側は塗料ノズル４１に径方向に拡
散するように伸びている。ここで、前記スパッタリング
防止用ブラシ４３は小孔部４１Ｈに挿嵌された後、該小
孔部４１Ｈの周囲をポンチで叩くことにより固着される
もので、４４，４４，…はポンチの打痕である。

【００３４】そして、スパッタリング防止用ブラシ４３
を備えた塗料ノズル４１をフィードチューブ２６の外筒
２７のノズル取付部２７Ａに設けることによって、スパ
ッタリング防止用ブラシ４３の先端側は回転軸１５に接
触するから、フィードチューブ２６の外筒２７に供給さ
れた高電圧をスパッタリング防止用ブラシ４３を介して
回転軸１５に印加される。このため、エアモータ３によ
り回転軸１５が回転した場合でも、スパッタリング防止
用ブラシ４３は回転軸１５の回転抵抗にはならずに、常
に回転軸１５と接触し、回転軸１５に高電圧を印加し続
けている。

【００３５】本実施例による静電塗装装置は上述の如き
構成を有するもので、その基本的作動については従来技
術によるものと格別差異はない。

【００３６】かくして、本実施例によれば、スパッタリ
ング防止用ブラシ４３を有する塗料ノズル４１をフィー
ドチューブ２６の外筒２７のノズル取付部２７Ａに設け
ることにより、フィードチューブ２６の外筒２７に供給
された高電圧をスパッタリング防止用ブラシ４３を介し
て回転軸１５に印加することができ、回転軸１５に高電
圧を容易に印加することができる。

【００３７】この結果、回転軸１５とエアモータ３のモ
ータハウジング４および各軸受９，１１との電位差をな
くして同電位として、回転軸１５と軸穴５および各軸受
９，１１との間に発生するスパッタリング現象を確実に
防止することができる。これにより、回転軸１５の外周
面にスパッタリング現象により発生していた蒸着物Ｓの
発生を効果的に防止することができるから、回転軸１５
の回転抵抗を低減することなく、長期に亘って回転軸１
５を定格通りの高回転させることができる。そして、回
転霧化頭１６の回転数の低下を防止し、霧化効率を常に
一定に保つことができ、塗着効率の低下を防止できる。
従って、静電塗装装置の寿命を効果的に延ばすことがで
きる。

【００３８】なお、前記実施例では、スパッタリング防
止用ブラシ４３を塗料ノズル４１に設けるものとして述
べたが、本発明はこれに替えて、回転軸１５の内周面に
スパッタリング防止用ブラシ４３を設けてもよく、また
スパッタリング防止用ブラシ４３の形状は繊維状に限ら
ず、回転軸１５の回転抵抗にならないものであればよ
い。

【００３９】また、フィードチューブ２６は外筒２７，
内筒２８とからなる２重筒状のものを例示したが、例え
ば実公平１−４１４９６号公報に示すように１本のフィ
ードチューブを用いたものでもよい。

【００４０】さらに、フィードチューブ２６に対して塗
料ノズル４１を取付けたものを例示したが、塗料弁を塗
料供給通路の途中に設ける場合には、フィードチューブ
を１本の筒状体とし、塗料ノズルを廃止してもよく、こ
の場合にはフィードチューブの先端にスパッタリング防
止用ブラシを設ければよい。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、フ
ィードチューブまたは回転軸のいずれか一方には、該フ
ィードチューブから回転軸に高電圧を印加するスパッタ
リング防止用ブラシを設けるようにしたから、フィード
チューブから回転軸に高電圧を容易に印加することがで
き、従来発生していたエアモータと回転軸間のスパッタ
リング現象を確実に防止することができ、このスパッタ
リング現象により回転軸の外周面に生じていた蒸着物の
発生を効果的に防止でき、回転軸の回転数を長期に亘っ
て定格回転数に維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例を示す静電塗装機の要部縦
断面図である。

【図２】本発明による塗料ノズルおよびスパッタリング
防止用ブラシを示す斜視図である。

【図３】従来技術による静電塗装機の要部縦断面図であ
る。

【図４】従来技術による塗料ノズルの斜視図である。

【符号の説明】

１ 静電塗装機 ３ エアモータ ５ 軸穴 ６ ラジアル空気軸受 ７ スラスト空気軸受 ８ タービン １５ 回転軸 １６ 回転霧化頭 ２６ フィードチューブ ２７ 外筒 ２８ 内筒 ４１ 塗料ノズル ４３ スパッタリング防止用ブラシ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属材料によって形成されたモータハウ
   ジングの軸方向に軸穴が穿設され、該軸穴の周囲にラジ
   アル空気軸受が設けられると共に、該軸穴の奥部にスラ
   スト空気軸受で支持されたタービンが設けられたエアモ
   ータと、該エアモータの軸穴に挿通されて前記空気軸受
   によって支持され、軸方向一端が前記タービンに固着さ
   れると共に他端側がエアモータ外に突出し、前記タービ
   ンにより該エアモータに対して非接触状態で回転する金
   属材料からなる回転軸と、該回転軸の他端側に設けられ
   た回転霧化頭と、前記回転軸内に同軸に挿通され、一端
   側が塗料源に連なり、他端側が該回転霧化頭内に延在す
   る金属材料からなるフィードチューブと、前記エアモー
   タを介して該フィードチューブに高電圧を印加する高電
   圧印加手段とからなる回転霧化頭型静電塗装装置におい
   て、前記フィードチューブまたは回転軸のいずれか一方
   には、該フィードチューブから回転軸に高電圧を印加す
   るスパッタリング防止用ブラシを設けたことを特徴とす
   る回転霧化頭型静電塗装装置。