JP6270878B2 - 回転霧化式塗装装置及び噴霧ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、回転霧化式塗装装置及びこれに用いられる噴霧ヘッドに関する。

従来、塗装機から供給された塗料を、ハブ部材に設けた塗料出口孔を介して、回転の遠心力によりヘッド本体の内周に設けられ、回転軸線に向かって凹状の曲面で構成する塗料拡散面に送り出し、該塗料拡散面の外縁の付近において塗料を霧化して被塗装体に向けて噴出する回転霧化式塗装装置が提案されている（特許文献１参照）。

この装置において、塗料拡散面は、回転軸線に向かって凹状の曲面で構成されているので、塗料の液膜を塗料拡散面の外縁へ速やかに供給することができる。

しかしながら、同一半径方向に移動する塗料は、塗料拡散面の外縁に向かうに従って移動加速度が小さくなる傾向があるため、凹状の曲面で構成される塗料拡散面では、後述する凸状の曲面で構成される塗料拡散面に比べて、塗料の液膜が厚くなることがある。その理由は、遠心力をＦとし、回転軸線と凹状の曲面に沿う方向とがなす角度をθとしたとき、Ｆsinθにより表される凹状の曲面に沿う方向の遠心力の分力は、塗料拡散面の外縁に向かうに従って小さくなり、逆にＦcosθにより表される凹状の曲面に沿う方向に垂直な方向の遠心力の分力は、塗料拡散面の外縁に向かうに従って大きくなることから、理解できる。

その結果、塗料拡散面の外縁付近において厚くなった塗料の液膜は、塗料拡散面の外縁の付近に形成された溝から溢れ出す可能性があり、その溢れ出された塗料が液糸化されないまま噴出されることが懸念される。また、塗料の液膜が極厚くなった場合には、塗料拡散面の外縁付近に達する前に凹状の曲面から離れて、被塗装体の外観不具合を引き起こす可能性がある。

また、塗料ノズルから供給された塗料を、塗料出口孔を介して噴霧ヘッドの内周に設けられ回転軸線に向かって凸状の曲面で構成する塗料拡散面に送り出し、該塗料拡散面の外縁付近において塗料を霧化して被塗装体に向けて噴出する回転霧化静電塗装装置が、提案されている（特許文献２参照）。

この装置において、塗料拡散面は、回転軸線に向かって凸状の曲面で構成されているので、塗料は、塗料拡散面の外縁に向かうに従いその液膜が薄くなる。従って、液膜が厚くなることによる不都合は回避される。

しかしながら、塗料は、塗料拡散面の外縁に向かうに従いその加速度が大きくなる傾向であるため、塗料拡散面の外縁付近において、塗料の移動速度が速くなりすぎ、塗料拡散面の外縁付近に形成された溝に入り込むことなく、液糸とならず噴出されることとなる。

特開２００５−１１８７１０号公報 特開平１０−５２６５７号公報

本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、塗料の薄膜化と液糸化の両方を実現する回転霧化式塗装装置と、これに用いられる噴霧ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の回転霧化式塗装装置は、円錐台形状の筒体からなり、その小径側の開口端から導入された塗料を大径側の開口端から噴霧するように構成された噴霧ヘッドと、該噴霧ヘッドの小径側の開口端に係合して該噴霧ヘッドを前記筒体の軸線周りに回転させながら該噴霧ヘッド内に塗料を供給する塗料供給機とを備え、前記噴霧ヘッドは、内側面において前記筒体の軸線に向かって凸状の曲面で構成される第１塗料拡散部と、該第１塗料拡散部から前記筒体の大径側の開口端の外縁に延在し、前記軸線に向かって凹状の曲面で構成される第２塗料拡散部と、前記第１塗料拡散部よりも前記筒体の小径側に設けられたテーパ部とを有し、前記第２塗料拡散部は、前記外縁に設けられた溝を有し、ハブ部が前記噴霧ヘッドの内部に配設され、前記ハブ部は、前記筒体の径方向に前記テーパ部の内側に突出する突出端部を有し、前記テーパ部は、前記軸線とのなす角度が４５°以下とし、前記突出端部には、前記突出端部の外周に開口して、前記塗料供給機から供給された塗料を前記テーパ部に供給する塗料出口孔が設けられ、前記突出端部の外周は、前記軸線との角度が４５°以下となる前記テーパ部に沿うものであり、前記塗料出口孔は、前記軸線との角度が４５°以下となる前記テーパ部に臨んで、塗料を吐出し、前記第１塗料拡散部と前記テーパ部との境界は、前記筒体の軸線の方向に前記ハブ部より前記筒体の大径側の開口端の方に位置し、前記軸線を通る前記噴霧ヘッドの内側面の断面における前記テーパ部の傾斜線は、該断面の前記境界における前記第１塗料拡散部の接線で表されていることを特徴とする。

本発明の回転霧化式塗装装置によれば、第１塗料拡散部が、軸線に向かって凸状の曲面で構成され、外縁に向かう従い凸状の曲面に沿う方向の遠心力の分力が大きくなるので、塗料液膜の移動速度が速くなり、塗料は薄膜化される。また、第２塗料拡散部が、被塗装体側に最も近く位置する外縁に延在し、軸線に向かって凹状の曲面で構成されることにより、外縁に向かうに従い凹状の曲面に沿う方向に垂直な方向の遠心力の分力が大きくなるので、外縁付近において薄膜化された塗料が確実に第２塗料拡散部の溝へ導かれ、塗料の液糸化が実現する。

本発明の回転霧化式塗装装置によれば、軸線となす角度が４５°以下であるテーパ部により、塗料を傾斜面へ押し付ける方向の遠心力の分力が大きくなるため、傾斜面に対し放射状に供給された塗料を傾斜面全体に押し広げることができる。

本発明の実施形態に係る回転霧化式塗装装置を示す断面図。 噴霧ヘッドの塗料拡散部を拡大して示す断面図。

図１に示すように、例えば、自動車などの車体の塗装に用いられる本発明の実施形態に係る回転霧化式塗装装置１は、軸線Ｏを中心とする円形の断面を有する円錐台形状の筒体からなる噴霧ヘッド２と、噴霧ヘッド２の中心軸線Ｏに垂直な円形断面の径が小さい側（図１で右側。これを小径側という。）の開口端に係合して噴霧ヘッド２を前記筒体の軸線周りに回転させながら噴霧ヘッド２内に塗料を供給する塗料供給機３とを備える。

噴霧ヘッド２は、その小径側から中心軸線Ｏに垂直な円形断面の径が大きい側（図１で左側。これを大径側という。）に向かって縮小する内径を有する塗料供給機取付け部２１と、その内部の大径側に配置されたハブ部２２と、塗料供給機取付け部２１から大径側に向かって拡大する内径を有するカップ状部２３とで構成されている。

塗料供給機取付け部２１は、中空の円筒状に形成され、その開口端に塗料供給機３の回転駆動部が嵌合することで塗料供給機３に取り付けられる。

ハブ部２２は、カップ状部２３の小径側に設けられている。そして、塗料供給機取付け部２１の内側とカップ状部２３の内側とは、ハブ部２２を介在させることによって離隔されている。また、ハブ部２２は、塗料供給機取付け部２１の内側とカップ状部２３の内側とを連通する塗料出口孔２４を備えている。そこで、塗料供給機３から噴霧ヘッド２内に供給された塗料は、塗料出口孔２４を通って後述の塗料拡散部２５に送り込まれる。

カップ状部２３は、前記筒体の小径側から大径側に向かって拡径する中空の円錐台形状を有し、大径側の開口端の外縁２６と、その内周面に設けられた塗料拡散部２５とを備える。

図２に示すように、塗料拡散部２５は、前記筒体の小径側から大径側に向かって順にテーパ部２７、第１塗料拡散部２８及び第２塗料拡散部２９とで構成されている。

テーパ部２７は、傾斜面からなる。テーパ部２７の小径側の端部は、ハブ部２２が嵌合するように形成されている。

以上の構成により、塗料供給機３から噴霧ヘッド２内供給された塗料は、塗料出口孔２４を通ってテーパ部２７に到達する。詳細には、噴霧ヘッド２の大径側の開口面から見て、ハブ部２２の円周部に沿って間隔をあけて形成された複数の塗料出口孔２４から塗料が吐出し、テーパ部２７に対して放射状に供給される。このテーパ部２７の傾斜面と軸線Ｏとがなす角度αは、４５°以下である。これにより、塗料をテーパ部２７へ押し付ける方向の遠心力の分力が大きくなるので、テーパ部２７に対して放射状に供給された塗料を、テーパ部２７全面に押し広げることができる。

第１塗料拡散部２８は、軸線Ｏに向かって所定の曲率半径を有する凸状の曲面で構成されている。第１塗料拡散部２８とテーパ部２７は、境界３０（図２では、断面形状線Ｌ上の点で示す）において連接されている。テーパ部２７の傾斜面は、第１塗料拡散部２８の凸状の曲面の境界３０を通る接線で表される。テーパ部２７と第１塗料拡散部２８とは、滑らかに連接されている。

なお、第１塗料拡散部２８は、軸線Ｏに向かって一定の曲率半径を有する断面円弧状の凸面で構成されてもよい。この場合、円弧状凸面の曲率中心は、凸面の内側にある。

第２塗料拡散部２９は、外縁２６まで延びて、軸線Ｏに向かって所定の曲率半径を有する凹状の曲面で構成されている。第１塗料拡散部２８と第２塗料拡散部２９は、境界３１（図２では、断面形状線Ｌ上の点で示す）において連接されている。この境界３１を通る凸状の曲面の接線と凹状の曲面の接線とは一致している。これにより、第１塗料拡散部２８と第２塗料拡散部２９とは、滑らかに連接されている。

なお、第２塗料拡散部２９は、軸線Ｏに向かって一定の曲率半径を有する断面が円弧状の凹面で構成されてもよい。この場合、円弧状凹面の曲率中心は、凹面の内側にある。第２塗料拡散部２９の軸線Ｏ方向の長さは、第１塗料拡散部２８の軸線Ｏ方向の長さより短いことが好ましい。

また、第２塗料拡散部２９は、開口端の軸線Ｏを中心とする円の半径方向に凹み、軸線Ｏの方向に沿ってカップ状部２３の開口端の外縁２６から内側に延びる複数の溝４を備える。これら複数の溝４は、薄膜化された塗料を液糸化するために、軸線Ｏを中心とする円の周に沿って断続的に設けられている。各溝４は、カップ状部２３の内側に位置する後端が第１塗料拡散部２８に位置するように形成されてもよい。また、各溝４の延びる方向は、図１に示すように軸線Ｏに対して平行な方向に限らず、軸線Ｏに対して傾斜する方向であってもよい。

このように、塗料拡散部２５は、図２に示された中空の円錐台形状を有しており、外縁２６付近において薄膜化された塗料を確実に溝４へ流入させ、液糸化させることができる。このため、塗料の供給量が増えたとしても塗料が溝４から溢れ出すことがなく、塗料を確実に液糸化することができる。これにより、特に大吐出が求められる塗装に適している。

詳細には、第１塗料拡散部２８は、軸線Ｏに向かって凸状の曲面で構成され、外縁２６に向かうに従って、凸状の曲面に沿う方向の遠心力の分力が大きくなるので、塗料液膜の移動速度が速くなり、塗料は薄膜化される。また、第２塗料拡散部２９は、外縁２６に延在し、軸線Ｏに向かって凹状の曲面で構成されることにより、外縁２６に向かうに従って凹状の曲面に沿う方向と垂直な方向の遠心力の分力が大きくなるので、外縁２６付近において薄膜化された塗料は確実に第２塗料拡散部２９の溝４へ導かれ、塗料の液糸化が実現する。そして、塗料は、塗料拡散部２５の外縁２６で形成された開口端から外方に噴霧される。

上記実施形態によれば、塗料の薄膜化と液糸化の両方を実現することができる。

上記実施形態では、塗料拡散部２５が、テーパ部２７と第１塗料拡散部２８と第２塗料拡散部２９とで構成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、塗料拡散部２５は、第１塗料拡散部２８と、この第１塗料拡散部２８より噴霧ヘッド２の大径側に設けられた第２塗料拡散部２９とで構成されてもよい。このとき、塗料供給機３から供給された塗料は、塗料出口孔２４を通って直接、第１塗料拡散部２８に到達することとなる。

１…回転霧化式塗装装置、２…噴霧ヘッド、３…塗料供給機、４…溝、２１…塗料供給機取付け部、２２…ハブ部、２３…カップ状部、２４…塗料出口孔、２５…塗料拡散部、２６…外縁、２７…テーパ部、２８…第１塗料拡散部、２９…第２塗料拡散部、３０…第１塗料拡散部とテーパ部との境界、３１…第１塗料拡散部と第２塗装拡散部との境界、Ｏ…軸線。

Claims (1)

1. 円錐台形状の筒体からなり、その小径側の開口端から導入された塗料を大径側の開口端から噴霧するように構成された噴霧ヘッドと、該噴霧ヘッドの小径側の開口端に係合して該噴霧ヘッドを前記筒体の軸線周りに回転させながら該噴霧ヘッド内に塗料を供給する塗料供給機とを備え、
   前記噴霧ヘッドは、内側面において前記筒体の軸線に向かって凸状の曲面で構成される第１塗料拡散部と、該第１塗料拡散部から前記筒体の大径側の開口端の外縁に延在し、前記軸線に向かって凹状の曲面で構成される第２塗料拡散部と、前記第１塗料拡散部よりも前記筒体の小径側に設けられたテーパ部とを有し、
   前記第２塗料拡散部は、前記外縁に設けられた溝を有し、
   ハブ部が前記噴霧ヘッドの内部に配設され、
   前記ハブ部は、前記筒体の径方向に前記テーパ部の内側に突出する突出端部を有し、
   前記テーパ部は、前記軸線とのなす角度が４５°以下とし、
   前記突出端部には、前記突出端部の外周に開口して、前記塗料供給機から供給された塗料を前記テーパ部に供給する塗料出口孔が設けられ、
   前記突出端部の外周は、前記軸線との角度が４５°以下となる前記テーパ部に沿うものであり、
   前記塗料出口孔は、前記軸線との角度が４５°以下となる前記テーパ部に臨んで、塗料を吐出し、
   前記第１塗料拡散部と前記テーパ部との境界は、前記筒体の軸線の方向に前記ハブ部より前記筒体の大径側の開口端の方に位置し、
   前記軸線を通る前記噴霧ヘッドの内側面の断面における前記テーパ部の傾斜線は、該断面の前記境界における前記第１塗料拡散部の接線で表されていることを特徴とする回転霧化式塗装装置。