CN103097034B - 旋转雾化涂装装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转雾化涂装装置，即使对于一般的静电涂装也能够使用该旋转雾化涂装装置，其能够实现涂料的微粒化，并同时能够扩大涂料的涂敷图案。其具有：旋杯(3)，在涂料的喷雾方向(图1中所示的箭头X的方向)上配置于最前部，轴支承在旋转轴(2b)上；以及成型空气环(4)，与该旋杯(3)相比在涂料的喷雾方向上配置于后部，并在以旋转轴(2b)为中心的圆周上形成了多个喷出口(4a、4a……)；以多个喷出口(4a、4a……)的轴心方向成为相对于旋转轴(2b)歪斜的方向的方式形成多个喷出口(4a、4a……)，使多个喷出口(4a、4a……)的轴心方向朝向旋杯(3)的相对于涂料的喷雾方向处于背面侧的部位即背面部(3b)地形成。

Description

旋转雾化涂装装置

技术领域

本发明涉及一种在静电涂装中使用的旋转雾化式的涂装装置的技术。

背景技术

以往，作为用于对汽车的车身等进行静电涂装的涂装装置已知有所谓旋转雾化涂装装置。

近年来，在旋转雾化涂装装置中，存在进一步缩短涂装时间的需求，但是通过使涂装机器人更高速地进行动作来缩短涂装时间，也逐渐濒临极限。因此，通过使涂装机器人的动作速度与以往相当的同时扩大涂料的涂敷图案来缩短涂装时间的技术正在研究中。若能够扩大涂料的涂敷图案，则重叠量能够比以往增大，所以涂装机器人的移动距离比以往短，能够实现涂装时间的缩短。

但是，在以往的旋转雾化涂装装置中存在如下问题：若优先扩大涂料的涂装图案，则难以实现涂料的微粒化；若优先实现涂料的微粒化，则难以扩大涂料的涂料图案。

因此，研究了有关能够在实现涂料的微粒化的同时扩大涂料的涂敷图案的旋转雾化涂装装置的各种技术，例如以下所示的专利文献1中公开了该技术，其已为公知。

在专利文献1中公开的现有技术中采用了如下结构：使以朝向旋转雾化头的旋转方向回旋的方式喷出的成型气体瞄准该旋转雾化头的排放端或排放端的稍外侧而喷出。

通过这样的结构，喷出的成型气体以螺旋状的轨迹进行扩散，另外，能够克服因离心力的作用而在旋转雾化头的前方区域产生的负压的作用，不向轴心侧收束地进行扩散，所以能够在实现涂料的微粒化的同时扩大涂敷图案。

专利文献1：日本特开平3-101858号公报

但是，专利文献1中记载的旋转雾化涂装装置是金属涂装用的旋转雾化涂装装置，以以往的金属涂装用的旋转雾化涂装装置为基准的情况下，虽然实现了涂装图案的扩大，但是与一般的静电涂装中使用的旋转雾化涂装装置相比，涂敷图案仍旧狭窄，所以不能充分实现涂装时间的缩短。另外，这样的旋转雾化涂装装置中，即使进一步增加成型气体的流量，也不能有效地实现涂敷图案的扩大。

因此，能够在一般的静电涂装中使用并能够在实现涂料的微粒化的同时扩大涂料的涂敷图案的旋转雾化涂装装置有待开发。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种在一般的静电涂装中也能够使用并能够在实现涂料的微粒化的同时扩大涂料的涂敷图案的旋转雾化涂装装置。

本发明所要解决的技术问题如以上所示，以下说明关于解决该技术问题的技术手段。

即、第一发明提供一种旋转雾化涂装装置，其具备：旋杯，在涂料的喷雾方向上配置于最前部，并轴支承在旋转轴上；以及成型空气环，与该旋杯相比在涂料的喷雾方向上配置于后部，并在以所述旋转轴为中心的圆周上形成了多个喷出口；以所述多个喷出口的轴心方向成为相对于所述旋转轴歪斜的方向的方式来形成所述多个喷出口，其中，使所述多个喷出口的轴心方向朝向所述旋杯的背面部地形成，所述背面部是所述旋杯的相对于涂料的喷雾方向处于背面侧的部位。

第二发明中，使所述多个喷出口的轴心方向朝向由从所述多个喷出口喷出的成型气体形成回旋流的方向地形成，所述回旋流的旋转方向与所述旋杯的旋转方向反向。

第三发明中，在所述旋杯的背面部的相对于涂料的喷雾方向处于前方侧的端部上形成有笔直部，所述笔直部是由与所述旋转轴平行的面构成的部位。

发明效果

作为本发明的效果，起到以下所示的效果。

第一发明能够实现涂料的涂敷图案的扩大。

第二发明能够实现涂料的涂敷图案的扩大，并能够实现涂料的微粒化。

第三发明能够容易地获得所希望的涂料涂敷图案。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的涂装枪的侧视角度的局部剖面示意图。

图2是表示本发明的第一实施方式的涂装枪的示意图，(a)是侧视角度的局部剖面示意图，(b)是正视角度的示意图。

图3是表示以往的涂装枪的侧视角度的局部剖面示意图。

图4是表示本发明的一实施方式的涂装枪的应用效果(涂料的微粒化和涂敷图案的扩大化的情况)的图示。

图5是表示本发明的第二实施方式的涂装枪的示意图，(a)是侧视角度的局部剖面示意图，(b)是正视角度的示意图。

图6是表示因旋杯端部的形状变更引起的涂敷图案的变化的示意图。

图7是表示在旋杯端部未设置笔直部时的涂料相对于被涂物的扩散情况的示意图。

图8是表示在旋杯端部设有笔直部时的涂料相对于被涂物的扩散情况的示意图。

图9是表示设有笔直部时和未设置笔直部时的涂料的各膜厚分布的图示。

具体实施方式

接着，说明本发明的实施方式。

首先，参照图1～图4对本发明的第一实施方式的旋转雾化涂装装置的整体结构进行说明。另外，将图1中所示的箭头X的方向规定为涂料的喷雾方向、即前方，来进行以下的说明。

如图1所示，作为本发明的第一实施方式的旋转雾化涂装装置的涂装枪1是用于对在静电涂装中使用的被涂物喷涂雾化涂料的涂装装置，具备枪主体2、旋杯3、成型空气环4。

枪主体2是由用于以所希望的位置和姿势使涂装枪1变位的机械手(未图示)支承并附设旋杯3和/或成型空气环4的部位，其内置有气动马达2a。并且，作为用于输出旋转的部位的旋转轴2a从气动马达2a朝向前方突出地设置。

另外，在枪主体2中内置有：用于对旋杯3供给涂料的涂料供给配管2c、用于对成型空气环4供给空气的气体供给配管2d、2d……、用于对枪主体施加高电压的未图示的高电压产生装置等。

旋杯3是起到在进行静电涂装时通过该旋杯3的旋转对涂料产生离心力而使涂料扩散的作用的部件，形成在内侧具有凹状部位的大致钟形的形状。

旋杯3以使其轴心与旋转轴2b的轴心P一致的状态轴支承在旋转轴2b上，在涂装枪1的涂料的喷雾方向X上配置于最前部。

另外，形成如下结构：在旋杯3的内表面形成有作为用于使涂料延展的部位的延展部3a，还形成有作为用于对该延展部3a供给涂料的贯通孔部的涂料供给孔3c、3c……，从上述的涂料供给配管2c对该涂料供给孔3c供给涂料。

旋杯3以延展部3a相对于涂料的喷雾方向X朝向前侧开放、且旋杯3的外侧的背面部3b相对于涂料的喷雾方向X配置在后侧的方式由旋转轴2b支承。另外，在延展部3a和背面部3b的边界部上形成有边缘状的周端部3d。

成型空气环4是用于喷出成型气体SA的部位，起作用在于，将在旋杯3的延展部3a上从旋转轴2b的轴心的内侧朝向外侧延展并从外周缘部飞散的涂料沿着成型气体SA的流向进行引导，从而将其以所希望的涂敷图案在喷雾方向上进行喷雾涂装。

成型空气环4是具有大致环状的形状的部件，与旋杯3相比在涂料的喷雾方向X上配置于更后部，以使其轴心与轴心P一致的状态附设在枪主体2上。

并且，在成型空气环4上形成有多个喷出口4a、4a……。

如图2(b)所示，在本发明的第一实施方式的涂装枪1中，多个喷出口4a、4a……按照从正面观察时在以轴心P为中心的同心圆上等间隔地开口的方式形成；另外，各喷出口4a、4a……的轴心方向按照具有相对于轴心P的方向歪斜的关系的形式形成，以使得如图2(a)所示地从侧面观察时与轴心P所成的角度为角度A，并且以图2(a)为俯视图时与轴心P所成的角度为角度B。

另外，各喷出口4a、4a……其轴心的延长线形成在与形成于旋杯3的背面的背面部3b相交的方向上。

因此，在涂装枪1上，从各喷出口4a、4a……喷出的成型气体SA接触背面部3b，沿该背面部3b的倾斜角度扩散。

另外，本实施方式中，背面部3b的倾斜角度被规定为垂直于轴心P的垂线与背面部3b所成的角度。

即、在本发明的第一实施方式的涂装枪1，形成从各喷出口4a、4a……喷出的成型气体SA朝向旋杯3背面的背面部3b喷出的结构，从各喷出口4a、4a……喷出的成型气体SA沿旋杯3背面的背面部3b形成具有回旋半径随着接近涂料的涂敷对象物而逐渐扩大的形式的回旋流。

如图3所示，以往的涂装枪21采用从形成于成型空气环24上的各喷出口24a、24a……喷出的成型气体SA瞄准旋杯的周端部3d或该周端部3d的更外侧而喷出的结构，所以不受背面部3b的倾斜角度的影响，形成回旋半径随着各喷出口24a、24a……的角度而逐渐扩大的回旋流。

因此，以往的涂装枪21中，由于几乎不形成朝向旋杯3的半径方向外侧的气流，所以受在旋杯3的前面部产生的负压区域的影响，在旋杯3的前面部涂料的涂敷图案缩小。

另一方面，如图2(a)所示，本发明的第一实施方式的涂装枪1中，成型气体SA沿背面部3b的倾斜角度喷出，所以形成朝向旋杯3的半径方向外侧的气流。由此，能够抵消在旋杯3的前面部产生的负压区域的影响，扩大涂料的涂敷图案。

另外，如图2(b)所示，本发明的第一实施方式的涂装枪1中，从各喷出口4a、4a……喷出的成型气体SA构成以与旋杯3的旋转方向Q反向的回旋方向R形成回旋流的形式。

如此通过使成型气体SA的旋转方向(回旋方向R)和旋杯3的旋转方向Q反向，使成型气体SA与从旋杯3的周端部3d飞散的涂料的飞散方向相交而发生撞击，进一步促进了涂料的微粒化。

在此，对于涂装枪1的应用效果(涂敷图案的扩大化和涂料的微粒化)进行说明。

图4中，在气体对于成型空气环的供给压力为0.15MPa，旋杯的转速为25000rpm的条件下，比较例示使用(1)以往的一般涂装枪、(2)以往的金属涂装用的涂装枪、(3)本发明的一实施方式的涂装枪的各个涂装枪来涂敷涂料时的、涂料的平均粒径和涂料的涂敷图案的各测定结果。

如图4所示，以往的一般涂装枪中，采用朝向旋杯的背面吹送笔直的(即不是歪斜方向上的)成型气体的形式。

这种情况下的涂料的微粒化情况为36.4μm。

另外，这种情况下的涂敷图案的宽度为430mm。

另外，以往的金属涂装用的涂装枪中，采用朝向旋杯的端部(或者端部的更外侧)喷吹以歪斜方向喷出的成型气体的形式。

这种情况下的涂料的微粒化情况为平均粒径是24.7μm。

另外，这种情况下的涂敷宽度为300mm。

即，以往的各涂装枪中，从涂敷图案的观点来看，一般涂装枪比金属涂装用的涂装枪优良，从涂料的微粒化的观点来看，金属涂装用的涂装枪比一般涂装枪优良。

并且，在本发明的第一实施方式的涂装枪1中，采用朝向旋杯的背面喷吹以歪斜方向喷出的成型气体SA的形式。

这种情况下的涂料的微粒化情况为平均粒径是24.3μm，其可以与以往的金属涂装用的涂装枪的微粒化情况相较。

另外，这种情况下的涂敷图案的宽度为420mm，其可以与以往的一般涂装枪的涂敷图案的宽度的扩大情况相较。

即，在使用本发明的第一实施方式的涂装枪1的情况下，能够实现与以往的金属涂装用的涂装枪相当的微粒化，同时能够与以往的一般涂装枪相当地扩大涂敷图案的宽度。

即，在本发明的第一实施方式的涂装枪1中，使多个喷出口4a、4a……的轴心方向朝向由从多个喷出口4a、4a……喷出的成型气体SA形成回旋流的方向而形成，其中，上述回旋流的回旋方向R与旋杯3的旋转方向Q反向。

通过采用这样的结构，能够实现涂料的涂敷图案的扩大，并能够实现涂料的微粒化。

因此，在使用涂装枪1的情况下，能够实现涂装时间的缩短，并能够得到更为均匀的涂膜，也有助于涂装质量的提高。

另外，如图4所示，在本发明的第一实施方式的涂装枪1中，当微粒化程度与以往的一般涂装枪相当即可的情况下(即、涂料的平均粒径为36.4μm左右即可的情况下)，能够降低成型气体SA的使用量来加以运用。

在使用涂装枪1时，如图4所示，在气体对成型空气环4的供给压力降低至0.08MPa并且旋杯3(即、气动马达2a的旋转轴2b)的转速降低至20000rpm的情况下，此时的涂料的微粒化情况也为平均粒径是36.4μm，能够实现可与以往的一般涂装枪相较的微粒化。

另外，这种情况下的涂敷图案的宽度为420mm，保持了可与一般涂装枪相较的涂敷图案的宽度。

并且，气体供给压力的降低及旋杯转速的降低与气体使用量的降低有关，所以若使用本发明的第一实施方式的涂装枪1，则能够确保与以往的一般涂装枪相当的涂装质量，同时降低气体的使用量。

另外，若气体的使用量降低，则不仅能够随之降低运转成本，也可减少未用于静电涂装的剩余气体，随剩余气体扩散的涂料量减少，所以也能够提高涂料的涂装效率。

即，本发明的第一实施方式的涂装枪1具有：旋杯3，在涂料的喷雾方向(图1中所示的箭头X的方向)上配置于最前部，并轴支承在旋转轴2b上；以及成型空气环4，与该旋杯3相比在涂料的喷雾方向上配置于后部，并在以旋转轴2b(轴心P)为中心的圆周上形成了多个喷出口4a、4a……；以多个喷出口4a、4a……的轴心方向成为相对于旋转轴2b歪斜的方向的方式形成多个喷出口4a、4a……，使多个喷出口4a、4a……的轴心方向朝向旋杯3的相对于涂料的喷雾方向处于背面侧的部位即背面部3b地形成。

通过采用这样的结构，能够实现涂料的涂敷图案的扩大。

接着，参照图1和图5对于本发明的第二实施方式的旋转雾化涂装装置进行说明。

本发明的第一实施方式的涂装枪1中，例示了成型气体SA的回旋方向R和旋杯3的旋转方向Q为反向的情况，但是为了获得使涂敷图案扩大的效果，也可以是成型气体SA的回旋方向与旋杯3的旋转方向同向。

如图1所示，作为本发明第二实施方式的旋转雾化涂装装置的涂装枪11其基本结构与上述的涂装枪1相同，仅仅是形成于成型空气环14上的各喷出口14a、14a……的轴心方向不同。

如图5(b)所示，在本发明的第二实施方式的涂装枪11中，多个喷出口14a、14a……按照从正面观察时在以轴心P为中心的同心圆上等间隔地开口的方式形成；另外，各喷出口14a、14a……的轴心方向按照具有相对于轴心P的方向歪斜的关系的形式形成，以使得如图5(a)所示地从侧面观察时与轴心P所成的角度为角度A，并且以图5(a)作为俯视图时与轴心P所成的角度为角度C。

另外，如图5(b)所示，在涂装枪11中，从各喷出口14a、14a……喷出的成型气体SA构成以与旋杯3的旋转方向Q同向的回旋方向S来形成回旋流的形式。

如此通过使回旋流的回旋方向S和旋杯3的旋转方向Q同向，与第一实施方式的涂装枪1同样地，能够实现涂料的涂敷图案的扩大。

接着，参照图6对本发明的一实施方式的各涂装枪1、11的涂料的涂敷图案的调整方法进行说明。

本发明的一实施方式的各涂装枪1、11中，由于采用沿着旋杯3背面的背面部3b喷出成型气体SA而形成回旋流的结构，所以能够通过该背面部3b的形状来调整涂料的涂敷图案。

如图6所示，采用了如下结构：调整作为垂直于旋杯3的轴心P的垂线与背面部3b所成的角度的倾斜角度，来改变成型气体SA的扩散情况，以改变涂料的涂敷图案。

另外，本实施方式中，背面部3b的倾斜角度被规定为垂直于轴心P的垂线与背面部3b所成的角度。另外，旋杯3的周端部3d上的半径r是相同的。

即，如图6所示，以采用背面部3b的倾斜角度为角度α的旋杯3的情况下(图6中所示的图案(1)的情况下)的涂敷图案的宽度d1为基准，当变更为背面部3b的倾斜角度为比角度α小的角度β的旋杯3时(图6中所示的图案(2)的情况下)，这时的涂敷图案的宽度d2比宽度d1扩大。

即，本发明的一实施方式的各涂装枪1、11中，改变旋杯3的背面部3b的倾斜角度，以改变成型气体SA的涂敷图案。

通过采用这样的结构，能够容易地获得所希望的涂料的涂敷图案。

另外，如图6所示，本发明的各涂装枪1、11中，采用保持背面部3b的倾斜角度为角度α的条件，并且在相对于背面部3b在涂料的喷雾方向X上处于前侧的周端部3d上，形成由与轴心P平行的面构成的大致呈圆柱状的部位即笔直部3e的结构。

并且，形成如下结构，通过改变该笔直部3e的在轴心P的方向上的形成长度，来改变涂料的涂敷图案。

即，如图6所示，以采用背面部3b的倾斜角度为角度α的旋杯3的情况下(图6中所示的图案(1)的情况下)的涂敷图案的宽度d1为基准，当使用背面部3b的倾斜角度保持角度α并且形成了长度为L1的笔直部3e的旋杯3时(图6中所示的图案(3)的情况下)，这时的涂敷图案的宽度d3比宽度d1缩小。

另外，若进一步采用背面部3b的倾斜角度保持角度α并且以比长度L1长的长度L2形成了笔直部3e的旋杯3时(图6中所示的图案(4)的情况下)，则此时的涂敷图案的宽度d4比宽度d3进一步缩小。

这是由于，成型气体SA具有沿背面部3b和笔直部3e的倾斜角度展开的性质，所以笔直部3e越长，则越趋近沿着该笔直部3e的直径的涂敷图案。

即，本发明的一实施方式的各涂装枪1、11中，在旋杯3的背面部3b的相对于涂料的喷雾方向X处于前方侧的周端部3d上，形成作为由与旋转轴2b(轴心P)平行的面构成的部位即笔直部3e，通过改变该笔直部3e的在旋转轴方向上的形成长度(即、长度L1、L2等)，改变成型气体SA的涂敷图案。

并且，图6所示的各图案(1)～(4)中的各涂敷图案的宽度d1～d4的关系为d4＜d3＜d1＜d2，通过将背面部3b的倾斜角度和/或笔直部3e的形成长度进行各种组合变更，能够获得所希望的涂敷图案。

接着，参照图7～图9对设置笔直部3e所获得的效果进行说明。

如图7所示，在未设置笔直部3e的旋杯3中，喷吹到背面部3b的成型气体SA顺沿着背面部3b的倾斜角度而向被涂物30扩展。

涂料粒子T由于随着成型气体SA的气流而扩散，所以设此时的涂料粒子T的速度为Va，则其分为朝向与被涂物30的涂装面30a平行的方向的速度分量Vax和朝向与涂装面30a垂直的方向的速度分量Vay。

在此，速度分量Vay是有助于涂料粒子T涂装在涂装面30a上的速度分量，而速度分量Vax则是妨碍涂料粒子T涂装在涂装面30a上的速度分量。

相对于此，如图8所示，具备笔直部3e的旋杯3中，喷吹到背面部3b的成型气体SA顺沿着背面部3b的倾斜角度而进行扩散，但当到了笔直部3e时，成型气体SA沿笔直部3e流动。

设此时的涂料粒子T的速度为Vb，则其分为朝向与涂装面30a平行的方向上的速度分量Vbx和朝向与涂装面30a垂直的方向的速度分量Vby。

在此，速度分量Vby是有助于涂料粒子T涂装在涂装面30a上的速度分量，而速度分量Vbx则是妨碍涂料粒子T涂装在涂装面30a上的速度分量。

在此，比较设有笔直部3e时和未设置笔直部3e时的各速度分量，有助于涂料粒子T涂装于被涂物30上的各速度分量Vay·Vby未发现明显差异。另一方面，妨碍涂料粒子T涂装于被涂物30上的各速度分量Vax·Vbx则产生明显差异，速度分量Vby比速度分量Vay小。

即，在设有笔直部3e的情况下，妨碍涂料粒子T涂装于被涂物30上的因素(速度分量Vbx)变少，能够改善涂装的效率。

另外，图9中表示分别利用设有笔直部3e的旋杯3和未设置笔直部3e的旋杯3进行涂装时的膜厚分布的测定结果。

一般而言，将为最大膜厚的一半膜厚的部分的宽度定义为图案宽度，在此，将未设置笔直部3e时的最大膜厚规定为Ha，将设有笔直部3e时的最大膜厚规定为Hb。

另外，将未设置笔直部3e时的涂膜的最大宽度规定为Wa，将涂膜的膜厚为1/2Ha的部分的图案宽度规定为Wc。

另一方面，将设有笔直部3e时的涂膜的最大宽度规定为Wb，将涂膜的膜厚为1/2Hb的部分的图案宽度规定为Wd。

图9所示的测定结果中，设有笔直部3e时的图案宽度Wd比未设置笔直部3e时的图案宽度Wc小。

另外，表示设有笔直部3e时的坡面宽度的最大宽度为Wb比未设置笔直部3e时的最大宽度Wa小。

即，在设有笔直部3e的情况下，能够将最大宽度Wb(涂敷图案的坡面宽度)抑制得较小，并且，能够使坡面部分的上升更明确(能够使膜厚分布更接近梯形分布)，所以膜厚分布的偏差减小，更容易确保进行重叠涂敷时的涂膜质量。

另外，在设有笔直部3e的情况下，能够减小图案宽度Wc，所以与未设置笔直部3e时相比，能够抑制被涂物端部的涂敷开始部位的过喷涂，所以能够提高涂料的成品率，进而能够降低涂料的使用量。

即，本发明的一实施方式的各涂装枪1、11中，在旋杯3的背面部3b的相对于涂料的喷雾方向X处于前方侧的周端部3d上，形成有由与旋转轴2b(轴心P)平行的面构成的部位即笔直部3e。

通过采用这样的结构，能够容易地获得所希望的涂料的涂敷图案。

产业上的可利用性

本发明不仅能够适用于在静电涂装中使用的旋转雾化式涂装装置，也能够适用于不进行静电涂装的情况下使用的旋转雾化式的涂装装置。

Claims (1)

1.一种旋转雾化涂装装置，其具备：

旋杯，在涂料的喷雾方向上配置于最前部，并轴支承在旋转轴上；以及

成型空气环，与该旋杯相比在涂料的喷雾方向上配置于后部，并在以所述旋转轴为中心的圆周上形成了多个喷出口；

以所述多个喷出口的轴心方向成为相对于所述旋转轴歪斜的方向的方式来形成所述多个喷出口，

使所述多个喷出口的轴心方向朝向所述旋杯的背面部地形成，所述背面部是所述旋杯的相对于涂料的喷雾方向处于背面侧的部位，

在所述旋杯的背面部的相对于涂料的喷雾方向处于前方侧的端部上形成有笔直部，所述笔直部是由与所述旋转轴平行的面构成的部位，

所述旋转雾化涂装装置的特征在于，

通过改变所述笔直部的形成长度来改变涂敷图案。