JP2567072B2 - 回転霧化式塗装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の技術分野＞ 本発明は、小径の塗装パターンが得られる回転霧化式
塗装装置に関する。

＜従来の技術＞ 回転霧化式塗装装置は、高速回転駆動装置の回転軸に
円筒状又はカップ状の霧化頭を同芯状に取り付け、霧化
頭の内部に塗料供給路の開口を配置し、霧化頭の内周面
を塗料流動面に形成し、霧化頭前面の開口縁を塗料放出
部に形成し、塗料供給路の開口から流出する塗料が高速
回転中の霧化頭と塗料流動面を膜状になって流動して霧
化頭の塗料放出部から塗粒となって放出される構成にし
ている。

霧化頭と、霧化頭の前方に配置される被塗装面は、そ
れぞれ、直流高電圧発生装置に接続する構成にしてい
る。

また、霧化頭の外回り位置には、塗装パターン調整用
の円環状の空気噴出口を同芯状に設けて、霧化頭の前方
向きに開口し、これから噴出する塗装パターン調整用空
気によって、霧化頭の塗料放出部から霧化頭の径方向に
放射される塗粒を霧化頭の前方に折曲する構成にしてい
る。

塗装パターン調整用の空気噴出口は、流量調整弁を介
して高圧空気供給装置に接続し、流量調整弁によって塗
装パターン調整用空気の流量を増減して、塗装パターン
の径を増減する構成にしている。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところが、上記回転霧化式塗装装置においては、塗装
パターン調整用空気の流量を増加していくと、塗装パタ
ーンの径は縮小するが、この関係には限度があり、この
限度を越えると、塗装パターン調整用空気の流量を増加
しても、塗装パターンの径は縮小しない。

例えば、霧化頭の塗料放出部と被塗装面との間の吹付
距離が15cm位の場合、塗装パターン調整用空気の流量を
増加していくと、塗装パターンの径は15cm位まで縮小す
るが、それより小さくはならない。

即ち、塗装パターンは、調整範囲が狭く、最小径が大
きい。

従って、広い被塗装面と狭い被塗装面を交互に連続し
て塗装する場合や、幅狭部と幅広部を有する帯状の被塗
装面を連続して塗装する場合に、塗装パターンの最小径
が狭い被塗装面や帯状被塗装面の幅狭部より大きいと、
塗料の一部が無駄になり、塗料消費量が多くなる。

本発明の目的は、上記のような従来の課題を解決する
ことである。

＜課題が生ずる原因＞ 上記の回転霧化式塗装装置においては、塗料供給路の
開口から流出する塗料は、霧化頭の高速回転に基く遠心
力によって、霧化頭の塗料流動面を膜状になって流動し
て霧化頭の塗料放出部から塗粒となって霧化頭の径方向
に放射される。

この塗料は、霧化頭の前方向きに噴出する塗装パター
ン調整用空気の力と、塗粒と被塗装面間に作用する静電
引力によって、霧化頭の前方に折曲されて飛行し、霧化
頭の前方に配置された被塗装面に付着して塗装パターン
を形成する。

従って、霧化頭から被塗装面に向かう塗粒の流れの径
を小さくすれば、被塗装面に形成される塗装パターンの
径を小さくすることができる。

ところが、霧化頭から被塗装面に向かって飛行する塗
粒は、霧化頭の高速回転に基く遠心力によって霧化頭の
前方方向と直角方向の速度成分を有するので、霧化頭か
ら被塗装面に向かう塗粒の流れは、霧化頭から遠ざかっ
て被塗装面に近かずくに従って径が拡大する。

そこで、塗粒の有する霧化頭の前方方向と直角方向の
速度成分を減少させるため、霧化頭の回転数又は霧化頭
の径を減少させて、霧化頭の回転に基く遠心力を小さく
することが考えられるが、霧化頭の回転に基く遠心力が
小さくなると、塗料の微粒化性能が低下するので、霧化
頭の回転に基く遠心力を小さくすることは困難である。

従って、回転霧化式塗装装置においては、回転霧化と
いう機能上、塗装パターンの径を小さくすることは困難
である。

＜課題を解決するための着眼点＞ 回転霧化式塗装装置においては、上記の通り、回転霧
化という機能上、塗装パターンの径を小さくすることに
は限度があるので、本発明者は、塗料を霧化するに当
り、霧化した塗粒に、被塗装面に向かう方向と直角方向
の速度成分を付与しない方法について検討したところ、
塗料を、被塗装面に向かう方向に噴出する空気によって
霧化する空気霧化の方法を思い付いた。

空気霧化式塗装装置においては、塗料の霧化に被塗装
面に向かう方向に噴出する空気を使用するので、回転霧
化式塗装装置における塗装パターンの最小径より小さい
径の塗装パターンを得ることができる。

そこで、回転霧化式塗装装置に空気霧化の機構を組み
込み、回転霧化による塗装パターンの最小径より小さい
被塗装面を塗装するときには、回転霧化に代えて空気霧
化を行ない、回転霧化による塗装パターンの最小径より
小さい径の塗装パターンを得ることを考え付いた。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、霧化頭をその前後方向の軸芯の回りに回転
する構成にし、霧化頭の前面に開口した中心孔の内部に
塗料噴出口を設け、霧化頭の中心孔の周面を塗料流動面
に形成し、霧化頭前面の中心孔開口縁を塗料放出部に形
成し、塗料噴出口から噴出される塗料が霧化頭の塗料流
動面を流動して霧化頭の塗料放出部から塗粒となって放
射される構成にした回転霧化式塗装装置であって、 空気噴出口を、霧化頭の前方向きに開口して、これか
ら噴出する空気が塗料噴出口から霧化頭の塗料流動面に
至る塗料噴出路を横断する位置に設け、 空気噴出口から空気を噴出すると、その空気が塗料噴
出口から噴出される塗料を霧化頭の前方へ折曲しつつ微
粒化して、塗粒を霧化頭の前方に搬送する構成にしたこ
とを特徴とする回転霧化式塗装装置である。

＜作 用＞ 本発明の回転霧化式塗装装置においては、霧化頭を回
転し、空気噴出口から空気を噴出せずに、塗料噴出口か
ら塗料を噴出すると、塗料噴出口から噴出される塗料
は、回転中の霧化頭の塗料流動面を流動して霧化頭の塗
料放出部から塗粒となって放射される。即ち、回転霧化
が行なわれて、径の大きい塗装パターンが得られる。

そして、空気噴出口から空気を噴出すると、その空気
が塗料噴出口から噴出される塗料を霧化頭の前方へ折曲
しつつ微粒化して、塗粒を霧化頭の前方に搬送する。即
ち、空気霧化が行なわれて、径の小さい塗装パターンが
得られる。

＜発明の効果＞ 本発明の回転霧化式塗装装置においては、空気噴出口
から空気を噴出しないと、回転霧化による径の大きい塗
装パターンが得られ、空気噴出口から空気を噴出する
と、空気霧化による径の小さい塗装パターンが得られる
ので、塗装パターンの調整範囲が広く、塗装パターンの
最小径が小さい。

従って、広い被塗装面と狭い被塗装面を交互に連続し
て塗装する場合や、幅狭部と幅広部を有する帯状の被塗
装面を連続して塗装する場合、塗装パターンの最小径が
大きい従来の回転霧化式塗装装置におけるのとは異な
り、狭い被塗装面や帯状被塗装面の幅狭部を塗装すると
きに、塗装パターンを、狭い被塗装面や帯状被塗装面の
幅狭部に合致する径に縮小することができる。

即ち、塗料が無駄にならず、塗料消費量が多くならな
い。

＜第１実施例（第１図と第２図参照）＞ 本例の回転霧化式塗装装置は、第１図に示すように、
円筒状のケース１内に高速回転駆動装置のエアターボモ
ータ２を同芯状に配置し、ケース１の前面開口からエア
ターボモータ２の前面を少し突出して、ケース１にエア
ターボモータ２を固定している。

エアターボモータ２の前面に突出した中空状の回転軸
３の外周面には、第１図に示すように、円筒状の霧化頭
４の後半部を同芯状に被嵌して螺着し、霧化頭４の先広
円錐筒状の前半部をエアターボモータ２の回転軸３の前
側に配置して、霧化頭４をエアターボモータ２の回転軸
３に同芯状に取り付けている。

エアターボモータ２の回転軸３の中心孔には、第１図
と第２図に示すように、塗料供給管５を同芯状に配置
し、塗料供給管５の閉鎖した前端を霧化頭４の中心孔の
前半部に配置し、塗料供給管５の閉鎖前端の周壁に４個
の塗料噴出口６を等間隔位置に貫設し、各塗料噴出口６
を霧化頭４の前半部の内周面に向けて開口している。

なお、塗料供給管５は、図示しないが、ケース１に固
定しており、流量調整弁を介して塗料供給装置に接続す
る構成にしている。

霧化頭４の前半部の先広円錐面状内周面は、塗料流動
面７に形成し、霧化頭４の前面開口縁は、塗料放出部８
に形成している。

即ち、各塗料噴出口６から噴出される塗料が回転中の
霧化頭内周面の塗料流動面７を薄膜状になって流動して
霧化頭前端の塗料放出部８から塗粒となって放射される
構成にしている。

霧化頭４と、霧化頭４の前方に配置される図示しない
被塗装面は、それぞれ、図示しない直流高電圧発生装置
に接続する構成にしている。

エアターボモータ２の回転軸３の中心孔には、第１図
と第２図に示すように、空気供給管９を塗料供給管５の
外回りに被嵌して同芯状に配置し、空気供給管９の内周
面と塗料供給管５の外周面の間を空気供給路10に形成
し、空気供給路10の円環状の前端開口を、塗料供給管５
の各塗料噴出口６の後側位置に配置して霧化頭４の前方
向きに開口して、塗料霧化用の空気噴出口11に形成して
いる。

即ち、塗料霧止用の空気噴出口11は、霧化頭４の前方
向きに開口して、これから噴出する塗料霧化用の空気が
塗料供給管５の各塗料噴出口６から霧化頭４の塗料流動
面７に至る塗料噴出路を横断する位置に設けている。

なお、図示しないが、空気供給管９は、ケース１に固
定しており、また、空気供給路10は、開閉弁と流量調整
弁を介して高圧空気供給装置に接続する構成にしてい
る。

塗料霧化用の空気噴出口11から空気を噴出すると、そ
の塗料霧化用の空気が各塗料噴出口６から噴出される塗
料を霧化頭４の前方へ折曲しつつ微粒化して、微粒化し
た塗粒を霧化頭４の前方に搬送する構成にしている。

また、ケース１の前面開口縁には、第１図に示すよう
に、略円錐筒状の外側部材12を同芯状に連結して固定
し、外側部材12の内側に略円筒状の内側部材13を同芯状
に遊嵌して固定し、外側部材12と内側部材13の間に空気
通路14を形成している。

空気通路14の円環状の前端開口は、第１図に示すよう
に、霧化頭４の外回り位置に同芯状に配置して霧化頭４
の塗料放出部８に向けて開口し、塗装パターン調整用の
空気噴出口15に形成している。

即ち、塗装パターン調整用の空気噴出口15から噴出す
る空気によって、霧化頭４の塗料放出部８から霧化頭４
の径方向に放射される塗粒を霧化頭４の前方に折曲する
構成にしている。

塗装パターン調整用の空気噴出口15を前端に形成した
空気通路14の後端には、第１図に示すように、ケース１
とエアターボモータ２の間に形成した空気通路16を接続
している。

塗装パターン調整用の空気噴出口15に接続した空気通
路16は、図示しないが、流量調整弁を介して高圧空気供
給装置に接続する構成にし、流量調整弁によって塗装パ
ターン調整用空気の流量を増減して塗装パターンの径を
増減する構成にしている。

なお、霧化頭４の最高回転数は、70,000rpmである。
また、霧化頭４の塗料放出部８の径は、25mmである。各
塗料噴出口６の径は、同一であって0.8mmである。塗料
霧化用の空気噴出口11の外径と内径は、3.5mmと3.0mmで
ある。塗料霧化用の空気噴出口11と各塗料噴出口６との
間の距離は、3mmである。

本例の回転霧化式塗装装置を駆動すると、エアターボ
モータ２の回転駆動によって霧化頭４が高速回転し、一
方、霧化頭４とその前方に配置した図示しない被塗装面
との間に直流高電圧が印加され、また、塗装パターン調
整用の空気噴出口15から空気が噴出し、各塗料噴出口６
から塗料が噴出する。

塗料霧化用の空気噴出口11から空気を噴出しない場合
は、各塗料噴出口６から噴出される塗料は、回転中の霧
化頭４の塗料流動面７に到達し、霧化頭４の回転に基く
遠心力によって霧化頭４の塗料流動面７を薄膜状になっ
て流動し、霧化頭４の塗料放出部８からその半径方向に
塗粒となって放射され、回転霧化が行なわれる。

霧化頭４の塗料放出部８からその半径方向に放射され
る塗粒は、塗装パターン調整用の空気噴出口15から噴出
する空気の力と、塗粒と被塗装面間に作用する静電引力
とによって、飛行方向を霧化頭４の前方に折曲され、被
塗装面に向かって飛行し、被塗装面に付着して塗装パタ
ーンを形成する。

塗装パターンの径を調整する場合は、流量調整弁によ
って塗装パターン調整用の空気噴出口15から噴出する空
気の流量を調整する。

霧化頭４の塗料放出部８と被塗装面との間の吹付距離
が15cm位の場合、塗装パターンは、塗装パターン調整用
空気の流量が零のときに、外径が約60cmの円環形状にな
り、塗装パターン調整用空気の流量が250Nl/minのとき
に、径が約15cmの中実円形状になる。

ところが、塗装パターン調整用空気の流量を250Nl/mi
nより増加しても、塗装パターンの径を約15cmより更に
小さくすることは困難である。

即ち、吹付距離が15cm位の場合、回転霧化による塗装
パターンの最小径は、約15cmである。

一方、塗料霧化用の空気噴出口11から空気を噴出する
と、その塗料霧化用の空気は、各塗料噴出口６から噴出
される塗料が霧化頭４の塗料流動面７に到達する前に、
各塗料噴出口６から噴出される塗料を霧化頭４の前方へ
折曲しつつ微粒化して、空気霧化を行なう。

塗料霧化用空気によって、微粒化された塗粒は、被塗
装面に向けて飛行し、被塗装面に付着して塗装パターン
を形成する。

この空気霧化による塗装パターンの径は、塗料霧化用
空気の流量の調整によって増減する。

霧化頭４の塗料放出部８と被塗装面との間の吹付距離
が15cm位の場合、塗装パターンは、塗料霧化用空気の流
量が150Nl/minのときに、径が約10cmの中実円形状にな
り、塗料霧化用空気の流量が300Nl/minのときに、径が
約5cmの中実円形状になって、最小径になる。

即ち、吹付距離が15cm位の場合、空気霧化による塗装
パターンの最小径は、約5cmであり、回転霧化による塗
装パターンの最小形の３分の１位になる。

結局、回転霧化を行なっている途中で、塗料霧化用の
空気噴出口11から空気を噴出すると、回転霧化による大
径の塗装パターンから空気霧化による小径の塗装パター
ンに切り替わる。

また、塗料霧化用の空気噴出口11から噴出する空気を
停止すると、空気霧化による小径の塗装パターンから回
転霧化による大径の塗装パターンに切り替わる。

従って、本例の回転霧化式塗装装置においては、広い
被塗装面と狭い被塗装面を交互に連続して塗装する場合
や、幅狭部と幅広部を有する帯状の被塗装面を連続して
塗装する場合、広い被塗装面や帯状被塗装面の幅広部を
塗装するときには、塗料霧化用の空気噴出口11から空気
を噴出せずに、回転霧化を行ない、塗装パターンを、広
い被塗装面や帯状被塗装面の幅広部に合致する大径にす
る。

次に、狭い被塗装面や帯状被塗装面の幅狭部を塗装す
るときには、塗料霧化用の空気噴出口11から空気を噴出
して、空気霧化を行ない、塗装パターンを、狭い被塗装
面や帯状被塗装面の幅狭部に合致する小径に縮小する。

本例の回転霧化式塗装装置においては、塗料霧化用の
空気噴出口11を霧化頭４と同芯状に配置しているので、
空気霧化によって被塗装面に形成される塗装パターン
は、回転霧化によって被塗装面に形成される塗装パター
ンと同様に、霧化頭４に対して同芯状になる。

従って、霧化頭４と被塗装面の配置位置を決めるのが
容易であり、塗装ロボットに霧化頭４の移動軌跡を教え
込むのが容易である。

なお、本例の回転霧化式塗装装置においては、塗料霧
化用の空気噴出口11から空気を噴出して空気霧化を行な
って小径の塗装パターンを形成する間、塗料噴出口６か
ら噴出する塗料の流量を、空気霧化による小径の塗装パ
ターンと回転霧化による大径の塗装パターンの面積比に
応じた割合で減少させると、空気霧化による小径の塗装
パターンの塗膜厚さは、回転霧化による大径の塗装パタ
ーンの塗膜厚さと同程度になる。

＜第２実施例（第３図と第４図参照）＞ 本例の回転霧化式塗装装置は、前例のそれと比較する
と、前例における塗料供給管５と空気供給管９の構成を
変更したものである。

エアターボモータ２の回転軸３の中心孔には、第３図
と第４図に示すように、空気供給管21を同芯状に配置し
ている。

空気供給管21の前端開口は、第３図と第４図に示すよ
うに、霧化頭４の中心孔の中央部に配置し、霧化頭４の
前方向きに開口して、塗料霧化用の空気噴出口22に形成
している。

また、エアターボモータ２の回転軸３の中心孔には、
第３図と第４図に示すように、塗料供給管23を空気供給
管21と平行に配置し、塗料供給管23の前端を空気供給管
21の前端の前側に湾曲している。

塗料供給管23の前端開口は、第３図と第４図に示すよ
うに、空気供給管21の塗料霧化用空気噴出口22の前側に
配置し、霧化頭４の前半部内周面の塗料流動面７に向け
て開口して、塗料噴出口24に形成している。

即ち、塗料霧化用の空気噴出口22は、霧化頭４の前向
きに開口して、これから噴出する塗料霧化用の空気が塗
料供給管23の塗料噴出口24から霧化頭４の塗料流動面７
に至る塗料噴出路を横断する位置に設けている。

なお、霧化頭４の塗料放出部８の径は、25mmである。
塗料噴出口24の径は0.8mmであり、塗料霧化用の空気噴
出口22の径は1mmである。塗料霧化用の空気噴出口22と
塗料噴出口24との間の距離は、3mmである。

その他の点は、前例におけるのと同様である。

第３図と第４図において、前例におけるのと同一の部
分には、同一の符号を付する。

＜第３実施例（第５図参照）＞ 本例の回転霧化式塗装装置は、第１実施例のそれと比
較すると、第１実施例における空気供給路10の形成方法
を変更したものである。

エアターボモータ２の回転軸３の中心孔は、第５図に
示すように、小径に形成し、回転軸３の中心孔の周面
と、回転軸３の中心孔の軸芯位置に配置した塗料供給管
５の外周面の間に空気供給路25を形成している。

塗料供給管５は、第１実施例におけるのと同様に、ケ
ース１に固定してもよいし、また、エアターボモータ２
の回転軸３に固定して、回転軸３や霧化頭４と共に回転
する構成にしてもよい。

その他の点は、第１実施例におけるのと同様である。

第５図において、第１実施例におけるのと同一の部分
には、同一の符号を付する。

＜第４実施例（第６図参照）＞ 本例の回転霧化式塗装装置は、第１実施例のそれと比
較すると、第１実施例における空気供給管９の固定方法
を変更したものである。

霧化頭４の中心孔の中央部には、第６図に示すよう
に、鐶部26を周設し、鐶部26に空気供給管９の前端を挿
通して嵌着し、空気供給管９を霧化頭４に固定して霧化
頭４と共に回転する構成にしている。

塗料供給管５は、第１実施例におけるのと同様に、ケ
ース１に固定してもよいし、また、霧化頭４又はエアタ
ーボモータ２の回転軸３に固定して、霧化頭４や回転軸
３と共に回転する構成にしてもよい。

その他の点は、第１実施例におけるのと同様である。

第６図において、第１実施例におけるのと同一の部分
には、同一の符号を付する。

＜第５実施例（第７図参照）＞ 本例の回転霧化式塗装装置は、第１実施例のそれと比
較すると、第１実施例における塗料供給管５と空気供給
管９を前後動可能に変更したものである。

エアターボモータ２の回転軸３の中心孔と霧化頭４の
中心孔に同芯状に配置した塗料供給管５と空気供給管９
を一体として前後動する構成にし、塗料霧化用の空気噴
出口11から空気を噴出して空気霧化を行なうときに、第
７図に示すように、塗料供給管５と空気供給管９を一体
として前進させ、霧化頭４の中心孔に配置されていた各
塗料噴出口６と塗料霧化用の空気噴出口11を霧化頭４の
前方に突出する。

そして、この突出状態で、塗料霧化用の空気噴出口11
から噴出する空気によって、各塗料噴出口６から噴出す
る塗料を霧化頭４の前方へ折曲しつつ微粒化して、空気
霧化を行なう。

すると、空気霧化された塗粒は、被塗装面に向けて飛
行する際、霧化頭４の回転による空気の乱れの影響を受
けないので、被塗装面に形成される塗装パターンの径
は、霧化頭４の回転による空気の乱れの影響を受ける第
１実施例における場合に比較して、少し小さくなる。

その他の点は、第１実施例におけるのと同様である。

第７図において、第１実施例におけるのと同一の部分
には、同一の符号を付する。

＜変形例＞ 上記の各実施例において、塗料噴出口6,24を霧化頭４
と同様に直流高電圧発生装置に接続する構成にする。

すると、塗料霧化用空気噴出口11,22から空気を噴出
して空気霧化を行なう場合、塗着効率が高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の回転霧化式塗装装置の
一部縦断側面図である。 第２図は、第１図のII−II線断面図である。 第３図は、第２実施例の回転霧化式塗装装置の一部縦断
側面図である。 第４図は、同装置の正面図である。 第５図は、第３実施例の回転霧化式塗装装置の一部縦断
側面図である。 第６図は、第４実施例の回転霧化式塗装装置の一部縦断
側面図である。 第７図は、第５実施例の回転霧化式塗装装置の一部縦断
側面図であって、空気霧化を行なう状態を示す図であ
る。 4:霧化頭、6:塗料噴出口 7:塗料流動面、8:塗料放出部 11:塗料霧化用の空気噴出口 22:塗料霧化用の空気噴出口 24:塗料噴出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 青山 正男 神奈川県横須賀市田浦港町無番地 関東 自動車工業株式会社内 (72)発明者 中林 忠男 神奈川県横須賀市田浦港町無番地 関東 自動車工業株式会社内 (72)発明者 新明 直樹 神奈川県横須賀市田浦港町無番地 関東 自動車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−87869（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−50568（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】霧化頭をその前後方向の軸芯の回りに回転
   する構成にし、霧化頭の前面に開口した中心孔の内部に
   塗料噴出口を設け、霧化頭の中心孔の周面を塗料流動面
   に形成し、霧化頭前面の中心孔開口縁を塗料放出部に形
   成し、塗料噴出口から噴出される塗料が霧化頭の塗料流
   動面を流動して霧化頭の塗料放出部から塗粒となって放
   出される構成にした回転霧化式塗装装置であって、 空気噴出口を、霧化頭の前方向きに開口して、これから
   噴出する空気が塗料噴出口から霧化頭の塗料流動面に至
   る塗料噴出路を横断する位置に設け、 空気噴出口から空気を噴出すると、その空気が塗料噴出
   口から噴出される塗料を霧化頭の前方へ折曲しつつ微粒
   化して、塗粒を霧化頭の前方に搬送する構成にしたこと
   を特徴とする回転霧化式塗装装置。