JPWO2019066041A1 - 塗装装置 - Google Patents

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Abstract

インナ部材の交換頻度を少なくできる回転霧化式の塗装装置を提供することを目的とする。塗装装置1は、回転軸24と、アウタ部材4と、アウタ部材4の内側においてアウタ部材4の少なくとも何れかに接続されたインナ部材5と、を備え、インナ部材5は、アウタ部材4の少なくとも何れかに接続され、アウタ部材4の塗料拡散面46に連続する環状の開口部62を備える筒状の本体部6と、開口部62の内側に設けられ、開口部62よりも小径の外周縁部72を有する円盤状の蓋部71と、蓋部71と本体部6とを接続する支持部75と、を備え、蓋部71の後面73aと本体部6の内周面63とによって回転軸24側から供給される塗料が溜まる空間である塗料溜り部8が形成され、蓋部71の外周縁部72と開口部62との間には、塗料溜り部8内の塗料を塗料拡散面46に導く環状のスリット9が形成され、支持部75は、軸線Oに沿って視てスリット9よりも径方向内側に設けられる。

Description

本発明は、塗装装置に関する。より詳しくは、筒状のアウタ部材と、アウタ部材の内側に設けられたインナ部材とを、回転軸で回転させることにより、遠心力を利用して液状の塗料を霧化し、被塗装面に塗膜を形成する回転霧化式の塗装装置に関する。
自動車のボディやパネル等の被塗装物に塗装を施す塗装装置には、回転霧化式のものが広く用いられている。回転霧化式の塗装装置は、筒状、より具体的にはベル状の回転霧化頭を高速回転することにより、回転霧化頭の内周面において遠心力を利用して液状の塗料を霧化し、被塗装面に塗膜を形成する。回転霧化頭は、例えば、回転軸に取り付けられたベル状のアウタ部材と、このアウタ部材の内側に設けられ回転軸側から供給される塗料をアウタ部材の内周面である塗料拡散面に供給するインナ部材と、を組み合わせたものが多い。またインナ部材には、被塗装面側である前面側に蓋部を備える筒状であり、その側部には後面側から供給される塗料を上記塗料拡散面に導く複数の貫通孔が形成されているものが用いられる(例えば、特許文献1,2参照)。
特開平9−234393号公報 特開2016−36771号公報
ところで、インナ部材の表面は、塗装装置の使用条件(例えば、塗料の材質、塗料の吐出量、及び回転霧化頭の回転数等)やインナ部材の材質等に応じた速度で、使用とともに摩耗する。とりわけ、塗料に硬度の高いマイカやアルミナ等の光輝顔料を用いた場合、摩耗が速く進行する。またインナ部材に形成される塗料の流路の中でも、塗料拡散面に近い貫通孔の周囲の摩耗が激しい。
摩耗が過度に進行した状態で使用を継続すると、被塗装面に形成される塗膜の品質が低下してしまうため、インナ部材は適切なタイミングで交換する必要がある。しかしながらインナ部材を交換するには、費用や交換するための時間がかかってしまうことから、交換頻度を最小限にできるようインナ部材の寿命はできるだけ長いことが好ましい。
本発明は、インナ部材の交換頻度を少なくできる回転霧化式の塗装装置を提供することを目的とする。
(1)本発明の塗装装置(例えば、後述の塗装装置1,1A)は、回転軸(例えば、後述の回転軸24)と、当該回転軸の先端側に接続された筒状のアウタ部材(例えば、後述のアウタ部材4)と、前記アウタ部材の内側において前記回転軸及び前記アウタ部材の少なくとも何れかに接続されたインナ部材(例えば、後述のインナ部材5)と、を備え、前記インナ部材は、前記回転軸及び前記アウタ部材の少なくとも何れかに接続され、前記アウタ部材の内周面である塗料拡散面(例えば、後述の塗料拡散面46)に連続する環状の開口部(例えば、後述の開口部62)を備える筒状の本体部(例えば、後述の本体部6)と、前記開口部の内側に設けられ、当該開口部よりも小径の外周縁部(例えば、後述の外周縁部72)を有する円盤状の蓋部(例えば、後述の蓋部71)と、前記蓋部と前記本体部とを接続する支持部(例えば、後述の支持部75)と、を備え、前記蓋部の前記回転軸側の面(例えば、後述の後面73a)と前記本体部の内周面(例えば、後述の内周面63)とによって前記回転軸側から供給される塗料が溜まる空間である塗料溜り部(例えば、後述の塗料溜り部8)が形成され、前記蓋部の前記外周縁部と前記開口部との間には、前記塗料溜り部内の塗料を前記塗料拡散面に導く環状のスリット(例えば、後述のスリット9)が形成され、前記支持部は、軸方向に沿って視て前記スリットよりも径方向内側に設けられることを特徴とする。
(2)この場合、前記蓋部と前記支持部とは一体の部材(例えば、後述のハブ部材7,7A)であり、前記本体部と前記蓋部及び前記支持部とは別の部材であり、前記支持部は、前記本体部と接続する円筒状の結合部(例えば、後述の結合部76)と、前記軸方向に沿って延び前記結合部と前記蓋部とを接続する複数の支持柱部(例えば、後述の支持柱部77a,77b,77c,78a,78b,78c)と、を備え、前記結合部は、前記軸方向に沿って前記スリットよりも前記回転軸側に設けられることが好ましい。
(3)この場合、前記本体部の先端側には前記開口部が形成され、前記本体部の基端側には前記回転軸に対し垂直な面に沿って延びる環状の基端部(例えば、後述の基端部65)が形成され、前記基端部のうち前記回転軸側には、複数の工具穴(例えば、後述の)が形成され、前記結合部は、前記基端部の内周面(例えば、後述の接続面66)に接続されることが好ましい。
(1)塗装装置は、回転軸の先端側に接続されたアウタ部材と、このアウタ部材の内側に設けられたインナ部材と、を備える。インナ部材は、アウタ部材の塗料拡散面に連続する開口部を備える本体部と、開口部よりも小径の外周縁部を有する蓋部と、本体部と蓋部とを接続する支持部と、を備える。またインナ部材において、塗料溜り部は蓋部の回転軸側の面と本体部の内周面とによって形成され、環状のスリットは蓋部の外周縁部と本体部の開口部との間に形成される。よって本発明の塗装装置によれば、回転軸によってアウタ部材とインナ部材とを回転させながら、回転軸側の塗料ノズルから塗料溜り部に塗料を供給すると、塗料溜り部内の塗料は、遠心力によって径方向外側のスリットへ向けて加速し、このスリットを介して塗料拡散面に導かれ、この塗料拡散面において薄膜化され、さらに霧化され、アウタ部材の前面側に設けられる被塗装面に塗膜を形成する。特に本発明では、スリットを形成する蓋部を本体部に接続する支持部を、軸方向に沿って視てスリットよりも径方向内側に設ける。このため支持部には塗料溜り部の塗料が軸線側からスリットへ向けて十分に加速される前の塗料が衝突するため、支持部をスリットに設けた場合よりも摩耗を抑えることができる。このように本発明の塗装装置によれば、従来では摩耗が激しかった部分である支持部の摩耗を抑制できるので、ひいてはインナ部材の交換頻度を少なくすることができる。
(2)本発明の塗装装置では、蓋部と支持部とを一体の部材とし、本体部と蓋部(支持部を含む)とを別の部材とすることにより、本体部と蓋部の加工を容易にできる。またこれらを別の部材とすることにより、本体部と蓋部とを分解して洗浄したり、メンテナンスしたりでき、さらには蓋部のみ或いは本体部のみを交換したりすることもできる。なお、このように本体部と、蓋部及び支持部と、を別の部材とすると、支持部が使用により摩耗した場合には、蓋部が本体部に対しずれてしまい、塗膜の品質が低下するおそれがある。これに対し本発明の塗装装置では、支持部は、本体部と接続する円筒状の結合部と軸方向に沿って延び結合部と蓋部とを接続する複数の支持柱部とで構成し、さらに結合部は軸方向に沿ってスリットよりも回転軸側に設ける。このように結合部をスリットよりも回転軸側に設けることにより、結合部には十分に加速される前の塗料が流れるため、その摩耗を抑制できる。したがって本発明によれば、本体部と蓋部及び支持部とを別の部材とすることによるデメリットが顕在化することもない。
(3)本発明の塗装装置では、本体部に、その基端側において回転軸に対し垂直な面に沿って延びる環状の基端部を設け、さらにこの基端部のうち開口部と反対側である回転軸側に複数の工具穴を形成する。本発明の塗装装置によれば、このような位置に工具穴を形成することにより、インナ部材をアウタ部材から取り外す際に、工具に力を入れやすくすることができる。また本発明の塗装装置では、本体部と蓋部とを接続する結合部を、基端部の内周面に接続することにより、結合部及びこの結合部から軸方向に沿って延びる複数の支持柱部をさらに軸線に近づくように径方向内側に寄せることができるので、これら結合部及び支持柱部の摩耗をさらに抑えることができる。
本発明の第1実施形態に係る塗装装置の構成を示す断面図である。 インナ部材の断面図である。 インナ部材の一部品である本体部の構成を示す斜視図である。 インナ部材の一部品であるハブ部材の構成を示す斜視図である。 図4の線A−Aに沿った断面図である。 本発明の第2実施形態に係る塗装装置のハブ部材の断面図である。
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る塗装装置1の構成を示す断面図である。塗装装置1は、回転軸24によって回転霧化頭3を回転しながらこの回転霧化頭3の内部に液状の塗料を供給するとともに、遠心力を利用して回転霧化頭3において塗料を薄膜化し、さらに霧化し、被塗装物(図示せず)の塗装面に塗膜を形成する、所謂回転霧化式である。塗装装置1は、例えば図示しないロボットアームの先端部に取り付けられ、回転霧化頭3の前面側に設けられる自動車のボディに塗膜を形成する。
塗装装置1は、回転軸24と、この回転軸24を回転可能に軸支する装置本体2と、回転軸24の先端側に設けられた円筒状の回転霧化頭3と、を備える。
回転軸24は、中空状であり、軸線Oに沿って延びる。回転軸24の内部には、回転霧化頭3の内部へ液状の塗料や洗浄液を導く管状のフィードチューブ27が設けられている。フィードチューブ27の先端部28は、回転軸24の先端面26よりも前面側へ延びており、回転霧化頭3の内部に形成されている後述の塗料溜り部8の内部に至る。
装置本体2は、回転軸24と、この回転軸24を回転させるエアモータ(図示せず)と、フィードチューブ27の内部に液状の塗料や洗浄液を供給する供給装置(図示せず)と、これら回転軸24やエアモータ等を支持するハウジング22と、を備える。
回転霧化頭3は、筒状のアウタ部材4と、このアウタ部材4の内側に設けられた筒状のインナ部材5と、を組み合わせて構成される。アウタ部材4とインナ部材5は、それぞれ別の部材である。アウタ部材4は、ステンレス、チタン、アルミ等の金属によって製造されるが、本発明はこれに限らない。またインナ部材5は、以下で説明するような立体構造を考慮して、樹脂(具体的には、例えばPEEK材)によって製造されることが好ましいが、本発明はこれに限らない。インナ部材5は、その耐久性を考慮して、ステンレス、チタン、アルミ等の金属によって製造してもよい。
アウタ部材4は、筒状、より具体的には、回転軸24側から前面側へ向けて拡径するベル状である。アウタ部材4は、軸線Oに沿って回転軸24側から前面側へ順に、円筒状の基端部41と、インナ部材5を収容する円筒状の収容部43と、ベル状の拡径壁部45と、を備える。
アウタ部材4は、その基端部41の内部に回転軸24の先端部25を篏合し、さらにこれら基端部41と先端部25とを図示しない締結部材等で固定することにより、回転軸24と同軸に固定される。収容部43は、インナ部材5の外形に沿った形状の内周面43aを備える。
拡径壁部45の内周面である塗料拡散面46は、インナ部材5に形成される後述の円環状のスリット9から、最も被塗装物に近い環状の先端縁47に向かうに従い拡径するテーパ状である。またこの塗料拡散面46のうち先端縁47側には、塗料拡散面46を膜状に拡がる塗料を液糸にするため、径方向に沿って延びる複数の溝(図示せず)が周方向に沿って等間隔で形成されている。
インナ部材5は、円筒状の本体部6と、この本体部6の内側に設けられるハブ部材7と、を組み合わせて構成される。これら本体部6とハブ部材7とは、別の部材であり、図3及び図4に示すように、分解することが可能となっている。
図2は、インナ部材5の断面図である。
図3は、インナ部材5の一部品である本体部6の構成を示す斜視図である。
図4は、インナ部材5の一部品であるハブ部材7の構成を示す斜視図である。
本体部6は、軸線Oに沿って延びる筒状の筒部61と、筒部61の回転軸24側に設けられた基端部65と、を備える。これら筒部61と基端部65とは、一体の部材となっている。基端部65は、軸線Oに対し垂直な面に沿って延びる円盤状である。基端部65の中央には軸線Oに沿って貫通孔が形成されており、その筒状の内周面は、ハブ部材7が接続する接続面66となっている。また基端部65のうち回転軸24側の面には複数の工具穴67,67が形成されている。
筒部61は、基端部65から軸線Oに沿って前面側へ延びる筒状である。筒部61の最前面は、環状の開口部62となっている。図1に示すように、インナ部材5をアウタ部材4に取り付けると、開口部62はアウタ部材4の塗料拡散面46に連続する。また筒部61の内周面63は、回転軸24側から開口部62に向かうに従い拡径するテーパ状である。また筒部61の外周面は、アウタ部材4の内周面43aと接する接続面64となっている。
ハブ部材7は、開口部62の内側に設けられる円盤状の蓋部71と、この蓋部71と本体部6とを接続する支持部75と、を備える。これら蓋部71と支持部75とは、一体の部材である。
蓋部71の外周縁部72の外径は、本体部6の開口部62の内径よりも小さい。外周縁部72には、回転軸24側から前面側に向かうに従い拡径するテーパ面72aが形成されている。テーパ面72aと開口部62の内周面63とは略平行である。またテーパ面72aと内周面63との間には全周にわたり隙間が形成されており、後述の塗料溜り部8内の塗料を塗料拡散面46に導く環状のスリット9となっている。
また、蓋部71の回転軸24側の面である後面73aと、本体部6の内周面63とによって形成される空間は、フィードチューブ27から軸線Oに沿って供給される塗料が溜まる塗料溜り部8となっている。
また蓋部71には、後面73aから前面73bへ貫通する貫通孔74が形成されている。また後面73aの中央には、塗料溜り部8内の塗料をスリット9へ導く円錐面73cが形成されている。
支持部75は、本体部6と接続する結合部76と、軸線Oに沿って延び結合部76と蓋部71とを接続する複数本(例えば、3本)の支持柱部77a,77b,77cと、を備える。
結合部76は、軸線Oと同軸の円筒状であり、その外周面は、本体部6の接続面64と接する接続面76aとなっている。また軸線Oから接続面76aまでの径方向に沿った距離L2は、軸線Oからスリット9までの径方向に沿った距離L1よりも短い。すなわち、結合部76は、軸線Oに沿って視てスリット9よりも径方向内側に設けられている。また結合部76は、軸線Oに沿ってスリット9よりも回転軸24側に設けられる。
支持柱部77a〜77cは、それぞれ軸線Oと平行に延びる柱状であり、結合部76の前面側の端部76bと蓋部71の後面73aとを接続する。
図5は、図4の線A−Aに沿った断面図、より具体的にはハブ部材7の支持柱部77a〜77cの断面を軸線Oに沿って視た図である。図5に示すように、これら支持柱部77a〜77cは、周方向に沿って等間隔に設けられている。また軸線Oから支持柱部77a〜77cまでの径方向に沿った距離L3は、軸線Oからスリット9までの径方向に沿った距離L1よりも短い。すなわち、支持柱部77a〜77cは、軸線Oに沿って視てスリット9よりも径方向内側の塗料溜り部8の内部を貫通して設けられている。
以上のようなハブ部材7は、その結合部76を本体部6の筒部61へ押し込み、結合部76の接続面76aと筒部61の内周面63とを圧着させることにより本体部6に取り付けられる。また以上のようにして本体部6とハブ部材7とによって組み立てられたインナ部材5は、その本体部6をアウタ部材4の収容部43へ押し込み、本体部6の接続面64と収容部43の内周面43aとを圧着させることによりアウタ部材4に取り付けられる。また以上のようにしてアウタ部材4に取り付けられたインナ部材5は、図示しない棒状の工具の先端部を工具穴67,67に篏合させて、軸線Oに沿って前面側へ押し出すことにより、アウタ部材4から取り外すことができる。
(1)塗装装置1では、スリット9を形成する蓋部71を本体部6に接続する支持部75を、軸線Oに沿って視てスリット9よりも径方向内側に設ける。このため支持部75の支持柱部77a〜77cには塗料溜り部8の塗料が軸線O側からスリット9へ向けて十分に加速される前の塗料が衝突するため、支持柱部77a〜77cをスリット9に設けた場合よりも摩耗を抑えることができる。このように塗装装置1によれば、従来では摩耗が激しかった部分である支持柱部77a〜77cの摩耗を抑制できるので、ひいてはインナ部材5の交換頻度を少なくすることができる。
(2)塗装装置1では、蓋部71と支持部75とを一体のハブ部材7とし、本体部6とハブ部材7とを別の部材とすることにより、本体部6とハブ部材7の加工を容易にできる。またこれらを別の部材とすることにより、本体部6とハブ部材7とを分解して洗浄したり、メンテナンスしたりでき、さらにはハブ部材7のみ或いは本体部6のみを交換したりすることもできる。なお、このように本体部6と、ハブ部材7と、を別の部材とすると、ハブ部材7の支持部75が使用により摩耗した場合には、蓋部71が本体部6に対しずれてしまい、塗膜の品質が低下するおそれがある。これに対し塗装装置1では、支持部75は、本体部6と接続する円筒状の結合部76と軸線Oに沿って延び結合部76と蓋部71とを接続する複数の支持柱部77a〜77cとで構成し、さらに結合部76は軸線Oに沿ってスリット9よりも回転軸24側に設ける。このように結合部76をスリット9よりも回転軸24側に設けることにより、結合部76には十分に加速される前の塗料が流れるため、その摩耗を抑制できる。したがって塗装装置1によれば、本体部6とハブ部材7とを別の部材とすることによるデメリットが顕在化することもない。
(3)塗装装置1では、本体部6に、その基端側において回転軸24に対し垂直な面に沿って延びる環状の基端部65を設け、さらにこの基端部65のうち開口部62と反対側である回転軸24側に複数の工具穴67,67を形成する。塗装装置1によれば、このような位置に工具穴67,67を形成することにより、インナ部材5をアウタ部材4から取り外す際に、工具に力を入れやすくすることができる。また塗装装置1では、本体部6とハブ部材7とを接続する結合部76を、基端部65の内周面である接続面66に接続することにより、結合部76及びこの結合部76から軸線Oに沿って延びる複数の支持柱部77a〜77cをさらに軸線Oに近づくように径方向内側に寄せることができるので、これら結合部76及び支持柱部77a〜77cの摩耗をさらに抑えることができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る塗装装置1Aについて図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る塗装装置1Aは、ハブ部材7Aの構成が第1実施形態に係る塗装装置1と異なる。なお以下の説明において、第1実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、その図示及び詳細な説明を省略する。
図6は、本実施形態に係る塗装装置1Aに用いられるハブ部材7Aの構成を示す断面図である。ハブ部材7Aは、図5に示す第1実施形態に係るハブ部材7と、支持柱部78a,78b,78cの構成が異なる。
支持柱部78a〜78cは、それぞれ軸線Oに沿って延びる柱状であり、周方向に沿って等間隔に設けられている。また軸線Oから支持柱部78a〜78cまでの径方向に沿った距離L3は、軸線Oからスリット9までの径方向に沿った距離L1よりも短い。すなわち、支持柱部78a〜78cは、軸線Oに沿って視てスリット9よりも径方向内側の塗料溜り部8の内部を貫通して設けられている。
また支持柱部78a〜78cは、軸線Oに対し垂直な断面視で略等脚台形状である。また支持柱部78a〜78cにおいて断面視で略平行となる長辺781及び短辺782の長さは、脚783の長さよりも短い。脚783と接線との成す角θは、0〜90°の間に設定される。
なお、塗料溜り部8内の塗料は、軸線O側から径方向外側のスリット9へ向けて旋回しながら流れることから、この塗料の流れが支持柱部78a〜78cによって妨げられないように、脚783と接線との成す角θは、40〜80°の間に設定することが好ましい。例えば、本願発明者によってなされたシミュレーションの結果によれば、支持柱部78a〜78cが設けられる位置において、塗料は、径方向に対し10〜20°傾斜していることが明らかになった。そこで脚783と接線との成す角θは、70〜80°の間に設定することが最も好ましい。
本実施形態の塗装装置1Aによれば、上記(1)〜(3)の効果に加えて以下の効果を奏する。
(4)塗装装置1Aによれば、支持柱部78a〜78cを軸線Oに対し垂直な断面視で略等脚台形状とし、その脚783と接線との成す角θを40〜80°の間、より好ましくは70〜80°の間に設定することにより、塗料が脚783の面に沿って流れるように、換言すれば塗料の脚783に対する衝突角度を略0°にできる。よって、支持柱部78a〜78cの断面積を確保しつつ、塗料の流れ方向の投影面積を抑えることができるので、支持柱部78a〜78cの摩耗をさらに抑えることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
1,1A…塗装装置
24…回転軸
3…回転霧化頭
4…アウタ部材
46…塗料拡散面
5…インナ部材
6…本体部
62…開口部
63…内周面
65…基端部
67,67…工具穴
7,7A…ハブ部材(一体の部材)
71…蓋部
72…外周縁部
75…支持部
76…結合部
77a,77b,77c,78a,78b,78c…支持柱部
8…塗料溜り部
9……スリット

Claims (3)

  1. 回転軸と、当該回転軸の先端側に接続された筒状のアウタ部材と、前記アウタ部材の内側において前記回転軸及び前記アウタ部材の少なくとも何れかに接続されたインナ部材と、を備える塗装装置であって、
    前記インナ部材は、前記回転軸及び前記アウタ部材の少なくとも何れかに接続され、前記アウタ部材の内周面である塗料拡散面に連続する環状の開口部を備える筒状の本体部と、前記開口部の内側に設けられ、当該開口部よりも小径の外周縁部を有する円盤状の蓋部と、前記蓋部と前記本体部とを接続する支持部と、を備え、
    前記蓋部の前記回転軸側の面と前記本体部の内周面とによって前記回転軸側から供給される塗料が溜まる空間である塗料溜り部が形成され、
    前記蓋部の前記外周縁部と前記開口部との間には、前記塗料溜り部内の塗料を前記塗料拡散面に導く環状のスリットが形成され、
    前記支持部は、軸方向に沿って視て前記スリットよりも径方向内側に設けられることを特徴とする塗装装置。
  2. 前記蓋部と前記支持部とは一体の部材であり、
    前記本体部と前記蓋部及び前記支持部とは別の部材であり、
    前記支持部は、前記本体部と接続する円筒状の結合部と、前記軸方向に沿って延び前記結合部と前記蓋部とを接続する複数の支持柱部と、を備え、
    前記結合部は、前記軸方向に沿って前記スリットよりも前記回転軸側に設けられることを特徴とする請求項1に記載の塗装装置。
  3. 前記本体部の先端側には前記開口部が形成され、前記本体部の基端側には前記回転軸に対し垂直な面に沿って延びる環状の基端部が形成され、
    前記基端部のうち前記回転軸側には、複数の工具穴が形成され、
    前記結合部は、前記基端部の内周面に接続されることを特徴とする請求項2に記載の塗装装置。
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