JP4491458B2

JP4491458B2 - 塗装機とその回転霧化頭

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Publication number: JP4491458B2
Application number: JP2006513817A
Authority: JP
Inventors: 村孝夫野; 田重義稲; 俣卓士勝; 田聡竹
Original assignee: Trinity Industrial Corp
Current assignee: Trinity Industrial Corp
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: EP1759771A1; CN100446868C; EP1759771A4; EP1759771B1; US7959092B2; CA2567143A1; US20070240645A1; CN1956795A; JPWO2005115629A1; WO2005115629A1

Description

本発明は、回転霧化式の塗装機とそれに使用する回転霧化頭に関する。

自動車塗装ラインでは、塗色の異なるワークが混在して搬送されてくるため、１台の塗装機に各色塗料を択一的に供給し、任意の塗色で色替塗装を行う回転霧化式の多色静電塗装装置が用いられている。
図７はこのような従来の静電塗装機３１を示すもので、内蔵されたエアモータ３２で回転駆動されるの回転霧化頭３３を備えている。
回転霧化頭３３は、エアモータ３２の管状回転軸３４の先端に取り付けられるアウターベル３５にインナーベル３６が取り付けられ、インナーベル３６の背面側とアウターベル３５との間に塗料室３７が形成されている。
そして、色替装置（図示せず）で選択された色の塗料が管状回転軸３４に挿通された細管状ノズル３８を通って塗料室３７に供給され、塗料室３７の周面部に貫通形成された塗料吐出孔３９から遠心力によりアウターベル３５のリム部４０内面に沿って流出され、その先端側に形成された霧化エッジ４１で回転霧化されるようになっている。
特開平９−９４４８９号公報特願２００３−３７４９０９

これによれば、塗料回転霧化頭３３をエアモータ３２で高速回転駆動させながら、先行するワークの塗色塗料を細管状ノズル３８から供給すると、その塗料は、塗料室３７に流入されてインナーベル３６の背面側に当り、その回転による遠心力により塗料室３７の周面に飛ばされ、塗料吐出孔３９からリム部４０に流出されてその先端で霧化される。
次いで、後続のワークの塗色が異なる場合、そのワークが到来する前に、細管状ノズル３８から回転霧化頭３３内にシンナー（洗浄液）及びエアなどの洗浄流体を供給して塗装機３１内に残存する前色塗料を洗浄した後、次色塗料を供給する。

ところで、最近では環境上、ＶＯＣ（揮発性有機物質）及びＣＯ_２の低減が要請されているが、色替塗装を行う場合、先行するワークの塗装が終るごとに、後続のワークが到来するまでの限られた時間内で色替洗浄しなければならず、洗浄が不十分な場合には色混じりを起こして塗装不良を生ずるので、洗浄に使用するシンナーの使用量も極端に減らすことはできない。
特に、インナーベル３６の背面は細管状ノズルから供給されたシンナーが直接噴射されるので洗浄し易いが、塗料室３７の天井側は塗料室にシンナーを充満させなければ洗浄することができないので、その使用量を減らすことができない。

また、塗料室３７に供給された塗料は、その周面に貫通形成された塗料吐出孔３９から遠心力によりアウターベル３５のリム部４０内面に沿って流出され、その先端側に形成された霧化エッジ４１で回転霧化されるが、塗料室３７内の塗料に遠心力が作用したときに、周方向に形成されたどの塗料吐出孔３９…に対しても均一に塗料が供給されるとは限らない。
したがって、回転霧化頭３３を中心にして３６０°にわたって均一に塗料が吐出されているわけではなく、供給量の多いところと少ないところがあり、これらの場所が時間の経過と共にランダムに変化すると共に回転しているので、全体的には概ね均一の塗膜が形成されている。
しかし、発明者の実験によれば、確率的に僅かではあるが、供給量の多いところや少ないところがランダムに変化した結果、多いところ同士、少ないところ同士が干渉し合って、塗膜の厚いところと薄いところができる場合があることが判明した。

そこで本発明は、第一に洗浄効率を向上させ、少ないシンナーの使用量で塗料室内をきれいに洗浄できるようにすると同時に、第二に回転霧化頭を中心にして３６０°にわたって常に均一に塗料を吐出させ、厚さにムラのない塗膜を形成することを技術的課題としている。

本発明は、管状回転軸の先端に取り付けられるアウターベルにインナーベルが取り付けられた回転霧化頭を備え、インナーベルの背面側とアウターベルとの間に塗料室が形成され、前記管状回転軸に挿通された細管状ノズルから塗料室に供給された塗料が、塗料室の周面部に形成された塗料吐出孔からアウターベルのリム部内面に沿って流出され、その先端側に形成された霧化エッジで回転霧化されるように成された塗装機において、前記回転霧化頭は、前記細管状ノズルから供給された塗料や洗浄液を塗料室内で攪拌するフィンが、前記インナーベルの背面側に放射状に設けられると共に、前記塗料吐出孔から霧化エッジに至るリム部内面に、塗料吐出孔から流出する塗料を一時的に溜める環状の塗料溝が形成され、前記フィンに、その回転方向に対して前方から後方に向って徐々に高くなるテーパ面が形成されたことを特徴としている。

本発明に係る塗装機によれば、回転霧化頭を回転しながら、細管状ノズルから塗料室に塗料を供給すると、塗料は回転するインナーベルの背面に当ってその遠心力で周囲に飛ばされ、塗料室の周面部に貫通形成された塗料吐出孔からアウターベルのリム部内面に沿って流出され、その先端側に形成された霧化エッジで回転霧化される。
このとき、塗料吐出孔から霧化エッジに至るリム部に、塗料吐出孔から流出した塗料を一時的に溜める環状の塗料溝が形成されているので、リム部を流れた塗料はその塗料溝に一次的に蓄えられた後、そこから溢れるようにして霧化エッジに流れていく。
したがって、塗料室内の塗料の挙動により塗料吐出孔から流出する塗料が３６０°にわたって均一でなくても、一旦、塗料溝に蓄えられて遠心力が作用するので、塗料溝全周にわたって均一に蓄えられ、塗料溝から溢れ出るときは回転霧化頭を中心にして３６０°にわたって均一に流出させることができ、厚さにムラのない塗膜を形成することができるという大変優れた効果を奏する。

また、インナーベルの背面側に塗料室に供給される塗料や洗浄液を攪拌するフィンが形成されているので、塗装時は塗料が塗料室内で効果的に攪拌混合され、特に２液混合塗料など複数種類の塗料を同時に供給する場合などは極めて効果的に塗料成分が均一化され、ひいては塗膜品質の均一化を図ることができる。
そして、塗装終了後に回転霧化頭を回転しながらシンナーなどの洗浄液を供給する場合は、洗浄液が塗料室内で攪拌されるため塗料室内に充満させなくても塗料室の天井側が洗浄され、洗浄液の使用量を少なくすることができる。
特に、請求項５に記載されたように、フィンが、その回転方向に対して前方から後方に向って徐々に高くなるテーパ面を有する場合、インナーベルの背面側に供給された洗浄液がフィンのテーパ面で塗料室の天井側に跳ね飛ばされ、僅かな液量で塗料室内が万遍なく洗浄される。

本例では、洗浄効率を向上させて少ないシンナーの使用量で塗料室内をきれいに洗浄できるようにすると同時に、回転霧化頭を中心にして３６０°にわたって常に均一に塗料を吐出させ厚さにムラのない塗膜を形成するという目的を極めて簡単な構成で達成した。

図１は本発明な係る塗装機の一例を示す説明図、図２はその要部を示す水平断面図及び側面図、図３は本発明に係る回転霧化頭の組立図、図４は他の実施形態を示す説明図、図５は他の実施形態を示す説明図、図６はさらに他の実施形態を示す説明図である。

図１に示す塗装機１は、内蔵されたエアモータ２により回転駆動される回転霧化頭３を備え、エアモータ２の管状回転軸４に挿通された細管状ノズル５から回転霧化頭３に供給された塗料を静電気力によりワークに付着させるセンターフィード型の回転霧化式静電塗装機である。
回転霧化頭３は、管状回転軸４の先端に取り付けられるアウターベル６にインナーベル７が取り付けられ、インナーベル７の背面側とアウターベル６との間に塗料室８が形成され、管状回転軸４に挿通された細管状ノズル５から塗料室８に供給された塗料が、塗料室８の周面部に形成された塗料吐出孔９からアウターベル６のリム部６Ｒ内面に沿って流出され、その先端側に形成された霧化エッジ６Ｅで回転霧化されるように成されている。

インナーベル７の背面側には、細管状ノズル５から供給された洗浄液を塗料室８内で攪拌するフィン１０が放射状に設けられている。
各フィン１０は、インナーベル７の中心から離れるにしたがって回転方向に湾曲する曲面状に形成され、その正面側には回転方向（図２矢印図示）に対して前方から後方に向って徐々に高くなるテーパ面１０ａが形成されている。
したがって、細管状ノズル５からインナーベル７の背面に供給される塗料も洗浄液も、その一部が回転するインナーベル７のフィン１０によって、テーパ面１０ａの垂線方向に跳ね飛ばされて、塗料室８内で攪拌される。

本例では、インナーベル７は、アウターベル６と異なる材質、例えば、高分子ポリエチレン、ＰＥＥＫ材などの弾性のある硬質プラスチックで形成されている。
そして、フィン１０がインナーベル７の外周面の外側に突出するように形成され、その先端１０ｂがアウターベル６の内面に形成された嵌合孔６ａに嵌め付けられて、アウターベル６とインナーベル７が一体化されて成る。
これにより、アウターベル６とインナーベル７の間に塗料吐出孔９となる環状スリットが形成され、多数の小径孔を環状に穿設する場合に比して、切削加工が不要となるだけでなく、スリット幅を任意に設計することにより、孔の大きさも自由に設定することができるようになる。
また、多数の小径孔を環状に穿設した場合は、塗料が小径孔を通過する際に加速されてリム部６Ｒに当るので、その塗料によって小径孔から霧化エッジ６Ｅに向って放射状に延びる磨耗痕が形成されるという問題があったが、塗料吐出孔９をスリット状にすることにより、均一に塗料が吐出されることからそのような磨耗痕が形成されることがない。

さらに、塗料吐出孔９から霧化エッジ６Ｅに至るリム部６Ｒには、塗料吐出孔９から流出した塗料を一時的に溜める環状の塗料溝１１が形成されている。
これにより、リム部６Ｒを流れる塗料は霧化エッジ６Ｅに達する前に、塗料溝１１に一次的に蓄えられ、そこから溢れるようにして霧化エッジ６Ｅに流れていく。

以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
塗装機１のエアモータ２により回転霧化頭３を回転させながら、塗料を細管状ノズル５から供給すると、一部は回転するインナーベル７による遠心力が作用して塗料室８の周面に向って直接飛ばされ、一部は回転するインナーベル７のフィン１０によりテーパ面１０ａの垂線方向に跳ね飛ばされ、塗料室８の天井面に付着して周面に向って流れていく。

塗料室８の周面には、アウターベル６とインナーベル７の間に塗料吐出孔９となる環状スリットが形成されているので、この塗料吐出孔９から塗料はアウターベル６のリム部６Ｒ内面に沿って流出し、霧化エッジ６Ｅに達する前に、塗料溝１１に一次的に蓄えられ、そこから溢れるようにして霧化エッジ６Ｅに流れていく。
したがって、塗料室８内の塗料の挙動により塗料吐出孔９から流出する塗料が３６０°にわたって均一でなくても、一旦、塗料溝１１に蓄えられた際に遠心力が作用して塗料溝１１の全周にわたって均一に蓄えられるので、塗料溝１１から溢れ出るときは３６０°方向にわたって均一に流出させることができ、厚さにムラのない塗膜を形成することができる。
また、塗料室８内には、インナーベル７の背面側にフィン１０が設けられているので、塗装時は塗料が塗料室８内で効果的に攪拌混合され、特に２液混合塗料など複数種類の塗料を同時に供給する場合などは極めて効果的に塗料成分が均一化され、ひいては塗膜品質の均一化を図ることができる。

また、色替洗浄するときは、回転霧化頭３を回転させながら、シンナーなどの洗浄液を細管状ノズル５から供給すると、塗料と同様に、一部は回転するインナーベル７による遠心力が作用して塗料室８の周面に向って直接飛ばされ、一部は回転するインナーベル７のフィン１０によりテーパ面１０ａの垂線方向に跳ね飛ばされ、塗料室８の天井面に付着して周面に向って流れる。

このように、フィン１０で洗浄液が攪拌されるので塗料室８内に洗浄液を充満させなくても、塗料室８の天井面まで万遍なく洗浄することができ、洗浄液の使用量を格段に減少させることができる。
その後、洗浄液は、アウターベル６とインナーベル７の間に形成された塗料吐出孔９となる環状スリットから、アウターベル６のリム部６Ｒ内面に沿って流出してリム部６Ｒを洗浄すると共に、塗料溝１１に一次的に蓄えられて塗料溝１１内が洗浄され、さらに、そこから溢れるようにして霧化エッジ６Ｅまでが洗浄される。

以上述べたように、本例によれば、塗料室８に供給された洗浄液がフィン１０により塗料室８内で攪拌されるので、洗浄効率が向上され、少ないシンナーの使用量で塗料室８内をきれいに洗浄することができる。
また、リム部６Ｒに環状の塗料溝１１が形成されているので、その塗料溝１１に溜めた状態で遠心力を作用させた後、塗料を溢れ出させることにより、回転霧化頭３を中心にして３６０°にわたって常に均一に塗料を吐出させ、塗膜厚さにムラのない塗膜を形成することができる。

図４（ａ）は他の実施例を示す側面図、図４（ｂ）はインナーベルの平面図であって、図１〜図３と共通する部分は同一符号を付して詳細説明を省略する。
本例では、各フィン２１がインナーベル７の中心側から外側に向って伸びる十字のプロペラ状に形成されると共に、インナーベル７をアウターベル６に取り付けるブラケットを兼用している。
即ち、フィン２１はその先端側が、インナーベル７の背面から浮いたように形成され、その断面は、上面側が回転方向に対して前方から後方に向って徐々に高くなるテーパ面２１ａで形成された翼形状となっている。

また、アウターベル６には、その内面に前記フィン２１の先端と対応する位置に嵌合孔６ａが形成され，フィン２１を介してインナーベル７をアウターベル６に取り付けることができるようになっている。
これにより、インナーベル７は塗料室８内に浮いた状態に支持されることとなり、その外周には全周にわたってアウターベル６との間に塗料吐出孔２２となる環状のスリットが形成される。
そして、本例では、アウターベル６のリム部６Ｒに形成された環状の塗料溝２３内にインナーベル７の周端部７ａが延びており、塗料溝２３と周端部７ａの隙間が塗料吐出孔２２となっている。

したがって、本例でも、回転霧化頭３を回転させながら、塗料を細管状ノズル５から供給すると、一部は回転するインナーベル７に付着した後、その遠心力により塗料室８の周面に向って直接飛ばされ、一部は回転するフィン２１によりテーパ面２１ａの垂線方向に跳ね飛ばされ、塗料室８の天井面に付着して周面に向って流れていく。

そして、塗料は、アウターベル６のリム部６Ｒ内面に沿って流出し、塗料吐出孔２２を通過する際に塗料溝２３に一次的に溜められて、そこから溢れるようにして霧化エッジ６Ｅに流れていく。
塗料は、塗料溝２３に蓄えられた際に遠心力が作用して、その全周にわたって均一に蓄えられることになるので、塗料溝２３から溢れ出るときは３６０°方向にわたって均一に流出させることができ、厚さにムラのない塗膜を形成することができる。

また、色替洗浄時にシンナーなどの洗浄液を細管状ノズル５から供給すると、塗料と同様に、一部は回転するインナーベル７の付着して遠心力によりその背面に沿って流れ、背面を洗浄しながら塗料室８の周面に向って飛ばされ、一部は回転するインナーベル７のフィン２１によりテーパ面２１ａの垂線方向に跳ね飛ばされ、塗料室８の天井面に付着した後、周面に向って流れる。

したがって、塗料室８内に洗浄液を充満させなくても、塗料室８の天井面まで万遍なく洗浄することができ、洗浄液の使用量を格段に減少させることができる。
その後、洗浄液は、アウターベル６のリム部６Ｒ内面に沿って塗料吐出孔２２を通過する際に塗料溝２３に流入し、さらに、そこから溢れて霧化エッジ６Ｅに達するので、この間が洗浄される。

また、図５（ａ）は他の実施例を示す側面図、図５（ｂ）は回転霧化頭の水平断面図である。
本例では、各フィン２４がプロペラ状に形成され、その回転中心側端部がインナーベル７に取り付けられ、外側先端部がアウターベル６から離れて形成されている。
また、塗料室８の底面外周部（インナーベル７の外周部）に、多数の小径孔を環状に穿設した塗料吐出口２５が形成され、アウターベル６のリム部６Ｒに塗料吐出口２５から流出した塗料を一時的に溜める塗料溝２６が形成されている。
この場合も、塗膜の均一化を図り、洗浄効率を向上させることができる。

さらに、図６（ａ）は他の実施例を示す側面図、図６（ｂ）は回転霧化頭の水平断面図である。
本例では、各フィン２７がプロペラ状に形成され、その外側端部が塗料室８の内壁を形成するアウターベル６に固定され、回転中心側端部がインナーベル７から離れて形成されている。
また、塗料室８の底面外周部（インナーベル７の外周部）に、多数の小径孔を環状に穿設した塗料吐出口２５が形成され、アウターベル６のリム部６Ｒに塗料吐出口２５から流出した塗料を一時的に溜める塗料溝２６が形成されている。
本例でも、塗膜の均一化を図り、洗浄効率を向上させることができる。

本発明は、自動車ボディの塗装ラインのように、高品質塗膜が要求され、また、塗色の異なるワークが混在して搬送されてくるような塗装ラインに用いられる回転霧化式塗装機に用いて好適である。

本発明に係る塗装機を示す説明図。本発明の要部を示す水平断面図及び側面図。本発明に係る回転霧化頭の組立図。他の実施形態を示す説明図。他の実施形態を示す説明図。他の実施形態を示す説明図。従来装置を示す説明図。

符号の説明

１塗装機
３回転霧化頭
４管状回転軸
５細管状ノズル
６アウターベル
６Ｒリム部
６Ｅ霧化エッジ
６ａ嵌合孔
７インナーベル
８塗料室
９塗料吐出孔
１０フィン
１０ａテーパ面
１１塗料溝

Claims

管状回転軸の先端に取り付けられるアウターベルにインナーベルが取り付けられた回転霧化頭を備え、インナーベルの背面側とアウターベルとの間に塗料室が形成され、前記管状回転軸に挿通された細管状ノズルから塗料室に供給された塗料が、塗料室の周面部に形成された塗料吐出孔からアウターベルのリム部内面に沿って流出され、その先端側に形成された霧化エッジで回転霧化されるように成された塗装機において、
前記回転霧化頭は、前記細管状ノズルから供給された塗料や洗浄液を塗料室内で攪拌するフィンが、前記インナーベルの背面側に放射状に設けられると共に、前記塗料吐出孔から霧化エッジに至るリム部内面に、塗料吐出孔から流出する塗料を一時的に溜める環状の塗料溝が形成され、
前記フィンに、その回転方向に対して前方から後方に向って徐々に高くなるテーパ面が形成されたことを特徴とする塗装機。
回転霧化式塗装機の管状回転軸の先端に取り付けられるアウターベルにインナーベルが取り付けられ、インナーベルの背面側とアウターベルとの間に塗料室が形成され、前記管状回転軸に挿通された細管状ノズルから塗料室に供給された塗料を塗料室の周面部に形成された塗料吐出孔から遠心力によりアウターベルのリム部内面に沿って流出させてその先端側に形成された霧化エッジで回転霧化させる回転霧化頭において、
前記細管状ノズルから供給された塗料や洗浄液を塗料室内で攪拌するフィンが、前記インナーベルの背面側に放射状に設けられ、前記塗料吐出孔から霧化エッジに至るリム部に、塗料吐出孔から流出する塗料を一時的に溜める環状の塗料溝が形成され、
前記フィンに、その回転方向に対して前方から後方に向って徐々に高くなるテーパ面が形成されたことを特徴とする回転霧化頭。
回転霧化式塗装機の管状回転軸の先端に取り付けられるアウターベルにインナーベルが取り付けられ、インナーベルの背面側とアウターベルとの間に塗料室が形成され、前記管状回転軸に挿通された細管状ノズルから塗料室に供給された塗料を塗料室の周面部に貫通形成された塗料吐出孔から遠心力によりアウターベルのリム部内面に沿って流出させてその先端側に形成された霧化エッジで回転霧化させる回転霧化頭において、
前記細管状ノズルから供給された塗料や洗浄液を塗料室内で攪拌するフィンが、前記インナーベルの背面側に放射状に設けられると共に、当該フィンに、その回転方向に対して前方から後方に向って徐々に高くなるテーパ面が形成されたことを特徴とする回転霧化頭。
前記アウターベルとインナーベルの間に塗料吐出孔となる環状スリットが形成されて成る請求項２又は３記載の回転霧化頭。
アウターベルの内面側に形成された嵌合孔に、前記インナーベルに形成されたフィンの先端側が嵌合されて、アウターベルとインナーベルが一体化されて成る請求項２記載の回転霧化頭。
前記各フィンが、インナーベルの中心から離れるにしたがって回転方向に湾曲する曲面状に形成された請求項２又は３記載の回転霧化頭。
前記各フィンがプロペラ状に形成され、その端部がインナーベル又はアウターベルのいずれか一方又は双方に固定された請求項２又は３記載の回転霧化頭。
前記各フィンがプロペラ状に形成され、その両端がインナーベル及びアウターベルに夫々固定され、該フィンを介してインナーベルがアウターベルに取り付けられてなる請求項２又は３記載の回転霧化頭。