JP4503717B2

JP4503717B2 - 塗装ヘッド

Info

Publication number: JP4503717B2
Application number: JP34998598A
Authority: JP
Inventors: 徹竹内
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2018-12-09
Also published as: JP2000167446A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗料を吹付け塗装する霧化ノズルを形成する塗装ヘッドに関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
従来、吹付け塗装は、円状（丸吹き）あるいは楕円状（平吹き）にしたスプレ−パタ−ンで塗り重ねながら一定の膜厚になるようにスプレ−ガンを駆動する。一つのスプレ−ガンで広い面積を効率良く塗装するためには、出来るだけスプレ−パタ−ン幅を広げて少ない塗り重ねで塗装することが必要である。
【０００３】
一般に、吹付け塗装の塗着効率は、刷毛やロ−ラ−塗装と比較して非常に低く通常５０〜６０％程度である。またエアスプレ−やエアレススプレ−等の吹付け塗装の場合、スプレ−パタ−ンの中心に比較して、パタ−ン端部へいくほど塗着効率は低下する傾向にある。これは、霧化空気流や随伴気流が、被塗物に衝突して霧化粒子を運び去る搬送空気流として作用するためで、パタ−ン端部の霧化粒子ほど被塗物方向への慣性力が低いために該搬送空気流の影響を受けやすくなる。そのためパタ−ン幅を広げることは、塗着効率の低下を招く要因となっていた。
【０００４】
上記塗着効率を向上させるには、スプレ−パタ−ンを極力絞って霧化された塗料粒子の被塗物方向への慣性力を高くする必要があり、その一つの手段として至近距離で吹付けることが有効である。即ちスプレ−ガンを数センチメ−トルの塗装距離で移動させながら吹付け塗装すれば、霧化された塗料粒子を高い塗着速度で被塗物へ衝突させることが可能で、その結果、塗着効率を９０％以上確保することも可能である。但し、この場合のスプレ−パタ−ン開き角度は最大でも約３０度以内にする必要がある。
【０００５】
しかしながら、このようにスプレ−距離を近づけるとスプレ−パタ−ン幅が極端に小さくなってしまい、その結果、一回のスプレ−ガン移動操作で吹付けられるウェット塗膜が厚くなり過ぎてタレやナガレなどの塗膜欠陥を招く原因となっていた。
【０００６】
一回のスプレ−ガン移動操作で吹付けられるウェット塗膜を適度に薄くするには、吐出量を小さくする必要があるが、生産速度を落とさないために多数のスプレ−ガンを同時併用しなくてはならない。
【０００７】
通常のスプレ−ガンは、霧化を行なうノズル部分の外径に対し、ボディ本体の外径が数倍もの大きさとなるため、スプレ−ガンを隙間なく連結しても、各ノズル間のピッチは約２ｃｍが限界である。一般的に均一な膜厚分布を得るためには、スプレ−パタ−ンの塗り重ねピッチを有効スプレ−パタ−ン幅の１／２以下にすることが知られている。従って、ノズル間ピッチが２ｃｍということは、有効スプレ−パタ−ン幅を４ｃｍ以下にすると膜厚分布が不均一になる恐れがあることを示している。
【０００８】
塗着効率９０％以上が期待できる至近距離塗装の塗装距離は約５ｃｍ以内であり、この距離で有効スプレ−パタ−ン幅を４ｃｍ以上確保しようとすれば、スプレ−パタ−ン開き角度を約９０度以上にする必要があるが、従来のスプレ−ガンやスプレ−ノズルでは実現困難な条件である。無理にパタ−ンを広げたとしても搬送空気流の影響で塗着効率９０％を確保することは困難である。
【０００９】
本発明の目的は、エアスプレ−塗装において特殊なガンを使用しなくても、多数のノズルを有する塗装ヘッドが作成でき、該ノズル数やノズルピッチを自由に設計可能で、塗装距離や塗料吐出量で決定されるスプレ−パタ−ン幅を最適な塗り重ねピッチに合わせられ、高塗着効率を確保できる塗装ヘッドを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、等間隔に配置された第一の細管群と、該各細管に連通し均等に塗料を供給する第一のマニホ−ルドと、第一の細管群と同じ等間隔で配置され、該第一の細管より大きい径を有する第二の細管群と、該各細管に連通し且つ第一のマニホ−ルドと連結して形成される第二のマニホ−ルドとから構成され、第一の細管は第二の細管の内側に位置して第一の細管群と第二の細管群の各細管で二重円筒形状のノズルを形成し、さらに第一の各細管の外周にワイヤ−を螺旋状に巻き付け、これをスペ−サ−として第二の各細管の内面に接するようにして、第一の細管群と第二の細管群とを各々同心円筒状に組合せてなり、第一の細管群から吐出される塗料を第二の細管群から吐出される圧縮空気で霧化することを特徴とする塗装ヘッドに関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では、第一の細管群と第二の細管群とで形成される各同心二重円管が夫々一つの霧化ノズルとして作用する、多数のノズルを有する塗装ヘッドを提供するものである。各霧化ノズルの取り付けピッチは、第二の細管群の管外径以上であれば自由に設計することが可能である。
【００１２】
第一の細管群は、塗料を吐出するものであり、該細管群への塗料供給は、連通する第一のマニホ−ルドで均等に分配されるため、各霧化ノズルの塗料吐出のＯＮ／ＯＦＦは、第一のマニホ−ルドへの塗料供給経路をＯＮ／ＯＦＦすることで行なうことができる。また第二の細管群は、霧化空気を吐出するものであり、該細管群への霧化空気供給も、上記と同様に、連通する第二のマニホ−ルドで均等に分配されるため、各霧化ノズルの霧化空気吐出のＯＮ／ＯＦＦは、第二のマニホ−ルドへの霧化空気供給経路をＯＮ／ＯＦＦすることで行なうことができる。本発明の塗装ヘッドにおいて、第一のマニホ−ルドと第二のマニホ−ルドを連結し、各マニホ−ルドに連通した細管群を組合わせて霧化ノズルを形成する際、第一の細管群と第二の細管群で形成される空間には、螺旋状に成型したワイヤ−を組み込んでスペ−サ−にすることができる。これによって第一の細管群と第二の細管群は各々正確な同心二重円筒状のノズルを形成することができる。
【００１３】
この場合、螺旋状に成型したワイヤ−は、同心二重円筒状のノズルの霧化空気経路にセットされることになり、霧化空気はワイヤ−の螺旋形状に従ってスパイラル状にノズルから吐出されるため、霧化粒子が飛散しにくく直進性の良好なスプレ−パタ−ンを形成することができる。
【００１４】
本発明では、さらに、第一、第二の細管群と同じ等間隔で配置され、該第一、第二の細管より大きい径を有する第三の細管群と、該各細管に連通し且つ第一、第二のマニホ−ルドと連結して形成される第三のマニホ−ルドを組合わせることも可能である。その場合には、第一、第二のマニホ−ルドから２色の塗料を供給し、第三のマニホ−ルドから霧化空気を供給すれば、至近距離で且つ高塗着効率を実現する混色霧化塗装が可能となる。
【００１５】
【実施例】
図１は、本発明の塗装ヘッドの一実施例の示す説明図であり、図２は実施例で示される塗装ヘッドの断面拡大図である。
【００１６】
図１では、（ａ）塗装ヘッドの断面図及び（ｂ）塗装ヘッドの正面図を示す。まず、内径が１ｍｍ、外径が２ｍｍ、管長が５０ｍｍの第一の細管群１を１０ｍｍの間隔で第一のマニホ−ルド２に蝋付けし、マニホ−ルド２の内部と各細管１とを連通した。次に内径が３ｍｍ、外径が４ｍｍ、管長が３０ｍｍの第二の細管群３を１０ｍｍの間隔で第二のマニホ−ルド４に蝋付けし、マニホ−ルド４の内部と各細管３とを連通した。塗装ヘッド５は、その面積が約４２ｃｍ²（タテ６ｃｍ、ヨコ７ｃｍ）で、第一の細管群１と第二の細管群３とからなる二重円筒形状のノズルを千鳥状に合計２３個を配置した。マニホ−ルド２、４の内容積は、吐出の安定性を考慮し、夫々約２００ｃｃを確保できる設計にした。
【００１７】
さらに図２のように、第一の細管群１の外周に、太さ１ｍｍのステンレスワイヤ−６を螺旋状に巻き付けて成型し、第二の細管群３と同心二重円筒を形成する部分（先端から３０ｍｍ）に蝋付けして固定した。
【００１８】
第一のマニホ−ルド２は、エアオペレ−ションタイプの塗料バルブを介して加圧タンク（いずれも図示せず）に連結されており、加圧タンク内の塗料は、レギュレ−タ−（図示せず）で一定圧に加圧され、第一のマニホ−ルド２まで圧送供給される。
【００１９】
また第二のマニホ−ルド４は、第一のマニホ−ルド２と連結することで閉空間を形成するようになっており、パイロットエアによりＯＮ／ＯＦＦするエアオペレ−ションバルブ及びレギュレ−タ−（いずれも図示せず）を介して霧化空気供給源につながっている。
【００２０】
ここで、塗料（「アミラック＃１０００ホワイト」、関西ペイント社製）を粘度２０秒（フォ−ドカップ＃４）に希釈し、加圧タンクの圧送圧を１．５ｋｇ／ｃｍ²に調整した。定常状態での第一のマニホ−ルド２に連通した第一の細管群１からの吐出量は各々約２０ｃｃ／ｍｉｎで、ノズル間の吐出量のバラツキは±１％以内で安定していた。第二のマニホ−ルド４にはレギュレ−タ−で３ｋｇ／ｃｍ²に調整された圧縮空気を供給し、各ノズルから霧化用空気として吐出させた。さらに本塗装ヘッド５を塗装ロボットに取り付け、運行速度０．５ｍ／ｓｅｃで平板被塗物を塗装した。
【００２１】
その結果、スプレ−距離（ノズルから被塗物までの距離）５ｃｍにおいて、各ノズルで生成する塗料霧化粒子の平均粒子径は約２５ミクロン（マルバ−ン社のパ−ティクルサイザ−にて測定）、有効スプレ−パタ−ン幅（最大膜厚の１／２を与える膜厚間の長さ）は約２．５ｃｍで、各ノズルのスプレ−パタ−ンの重なりによる膜厚分布のバラツキは０．５％以内という良好な膜厚分布が得られた。また塗着効率は約９５％であった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、特別なスプレ−ガンを使用しなくても簡単に二流体ノズル（エアスプレ−ノズル）をつくることができるので、多数のノズルをもつ塗装ヘッドを安価に作成することができる。
【００２３】
またノズルピッチおよびノズル数を自由に設計することが可能なので、塗装距離や塗料吐出量で決定されるスプレ−パタ−ン幅を最適な塗り重ねピッチに合わせることができるだけでなく、各ノズルにストップ弁を別個に設けることで、ノズル１つ１つの吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御でき、それによって全ノズルで形成される全体パタ−ンの大きさを制御することができる。
【００２４】
従って各塗装距離での有効スプレ−パタ−ン幅を確保しつつ高塗着効率であるスプレ−塗装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗装ヘッドの一実施例の示す説明図である。
【図２】本発明実施例で示される塗装ヘッドの断面拡大図である。
【符号の説明】
１第一の細管群
２第一のマニホ−ルド
３第二の細管群
４第二のマニホ−ルド
５塗装ヘッド
６螺旋状ステンレスワイヤ−
７スプレ−パタ−ン

Claims

等間隔に配置された第一の細管群と、該各細管に連通し均等に塗料を供給する第一のマニホ−ルドと、第一の細管群と同じ等間隔で配置され、該第一の細管より大きい径を有する第二の細管群と、該各細管に連通し且つ第一のマニホ−ルドと連結して形成される第二のマニホ−ルドとから構成され、第一の細管は第二の細管の内側に位置して第一の細管群と第二の細管群の各細管で二重円筒形状のノズルを形成し、さらに第一の各細管の外周にワイヤ−を螺旋状に巻き付け、これをスペ−サ−として第二の各細管の内面に接するようにして、第一の細管群と第二の細管群とを各々同心円筒状に組合せてなり、第一の細管群から吐出される塗料を第二の細管群から吐出される圧縮空気で霧化することを特徴とする塗装ヘッド。