JP2005000785A - 静電粉体塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに対する塗装品質を向上させるとともに、塗装ガンを簡便な構造にする。
【解決手段】塗装ガン２２における粉体塗料供給経路内に、エレメント６２ａ、６２ｂからなる静止型混合器６２を設ける。エレメント６２ａは右捻り板形状であり、エレメント６２ｂは左捻り板形状であり、エレメント６２ａとエレメント６２ｂは交互に配置されている。隣接するエレメント６２ａ、６２ｂの端部は、軸流方向からみた交差角度が９０°に設定されている。エレメント６２ａ、６２ｂのそれぞれの捻り角度は１８０°に設定されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体塗料を噴出するための塗装ガンを備える静電粉体塗装装置に関し、特に、静電印加用電極からイオンを発生させ、該イオンによって粉体塗料を帯電させて噴出する静電粉体塗装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体塗料を使用して車両のボンネットやドア等のワークに塗装を行う場合、静電放電方式の塗装ガンが広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。塗装ガンには、粉体塗料噴射口の直前に静電印加用電極が配設されており、この静電印加用電極からイオンを発生させ、このイオンによって粉体塗料が帯電され、該粉体塗料をワークに対して噴出することにより、該粉体塗料を該ワークに付着させるものである。
【０００３】
塗料容器からスクリューを用いて粉体塗料を切り出して、塗装ガンに供給する場合、遠心力により粉体塗料に偏りが発生してブロック状態（塊又は凝集した状態）となることがある。また、粉体塗料を塗装ガンに搬送する搬送経路において、粉体塗料と経路内壁との摩擦等により不要な静電気が発生することによって粉体塗料がブロック状態となることがある。このように粉体塗料がブロック状態のまま粉体塗料噴射口から噴出されると、図１０に示すように、ワークＷに塗料１のむらが生じてしまう。
【０００４】
このような事態を防止するために、塗装ガンの内部に圧縮空気を送給して旋回流を発生させて粉体塗料を破砕させる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−２６９７６６号公報（図１）
【特許文献２】
特開平８−５７３６１号公報（図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、塗装ガンの内部で旋回流を発生させるためには、粉体塗料を供給するための圧力源とは別に、専用の圧力源及び圧縮空気供給管路を設ける必要がある。また、旋回流を発生させるために塗装ガンの内部において、複雑な圧縮空気流路を設ける必要がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡便な構造で、かつ塗装品質を向上させる静電粉体塗装装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る静電粉体塗装装置は、粉体塗料を噴出する際、静電印加用電極からイオンを発生させ、該イオンによって粉体塗料を帯電させる塗装ガンを備える静電粉体塗装装置において、粉体塗料供給機から粉体塗料噴出口への粉体塗料供給経路内に、軸流方向に捻られた１以上の羽根板を備える静止型混合器を有することを特徴とする。
【０００９】
このように、粉体塗料供給経路内に静止型混合器を設けることにより、粉体塗料を粉砕、分散させることができワークの塗装品質を向上させることができる。静止型混合器は簡便な構造であり、塗装ガンをシンプルにすることができる。
【００１０】
この場合、前記静止型混合器は、前記塗装ガンの内部に設けられていると、静止型混合器で粉砕された粉体塗料がそのまま噴出されることから、ブロック状態となることが防止できて好適である。
【００１１】
また、前記静止型混合器は、直列に配置された複数の羽根板からなり、該羽根板は軸流方向に捻られた形状で、かつ、隣接する羽根板の捻り方向が逆であってもよい。羽根板をこのように構成することにより、粉体塗料が受ける慣性力が急激に反転して乱流攪拌され、粉体塗料を効率的に粉砕、分散させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る静電粉体塗装装置の実施の形態例について図１〜図９を参照しながら説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態に係る静電粉体塗装装置１０は、圧縮空気を発生させる圧力源１２と、粉体塗料が収納された塗料容器１４と、該塗料容器１４に接続されたスクリューケーシング１６及びホッパ１８と、ホッパ１８から供給される粉体塗料を圧力源１２から供給される圧縮空気により塗料供給チューブ（粉体塗料供給経路）２０を介して塗装ガン２２へ圧送するインジェクタ２４とを有する。
【００１４】
塗料容器１４は、圧縮空気が供給されるエア室２６と粉体塗料室２８が多孔板３０で区切られている。エア室２６に供給された圧縮空気は多孔板３０を介して粉体塗料室２８内部の粉体塗料へと付与され、粉体塗料の流動化が行われ、スクリューケーシング１６に導かれることとなる。
【００１５】
スクリューケーシング１６内に設けられたスクリュー３４は、モータ３６によって回転し、粉体塗料をホッパ１８に導入することができる。粉体塗料はホッパ１８内を落下してインジェクタ２４に導入される。インジェクタ２４から圧縮空気によって導出された粉体塗料は、塗料供給チューブ２０及び塗装ガン２２を通り、順次搬送されるワークＷに向かって噴出される。圧力源１２からインジェクタ２４へ供給される圧縮空気は、図示しない制御部によって圧力や温度が調整される。
【００１６】
塗装ガン２２から粉体塗料を噴出する際、静電印加用電極７０（図２参照）からマイナスイオン１０２（図７Ａ参照）を発生させ、該マイナスイオン１０２によって粉体塗料の粒子１００（図７Ａ参照）はマイナス電位に帯電される。一方、ワークＷは、アースされており、マイナス電位に帯電した粉体塗料の粒子１００が静電塗着し塗膜が形成される。
【００１７】
図２及び図３に示すように、塗装ガン２２は、中心部に流路５０を備えるハウジング５２がベースとなって構成されている。流路５０は、下方向（矢印Ａ１方向）が大径流路５０ａ、上方向（矢印Ａ２方向）が小径流路５０ｂとなっている。小径流路５０ｂは、前記塗料供給チューブ２０に連通している。大径流路５０ａには、ピン５４によって固定された中心部材５６が設けられている。該中心部材５６によって大径流路５０ａは円環形状をなし、粉体塗料噴出口５８に連通している。小径流路５０ｂには、ねじ５９でハウジング５２に固定された管（粉体塗料供給経路）６０が設けられている。該管６０の内部には、右捻り板形状のエレメント（羽根板）６２ａと左捻り板形状のエレメント（羽根板）６２ｂからなる静止型混合器（スタティックミキサとも呼ばれる）６２が備えられている。
【００１８】
ハウジング５２の下方向には、大径流路５０ａ及び粉体塗料噴出口５８を形成するようにエアピース６６が設けられている。エアピース６６の先端面には中心部材５６の軸に対して所定間隔離間して８個の電極カバー６８が埋設される。８個の前記電極カバー６８には、ピン状の静電印加用電極７０が下方に指向してそれぞれ植設され、８本の静電印加用電極７０の後端側は電極リング７２に連結される。この電極リング７２は、エアピース６６に埋め込まれるリード線７４を介して高電圧発生器（図示せず）に電気的に接続されている。このリード線７４の一部は、保護カバー７６によって保護されている。
【００１９】
ハウジング５２の上方向には、該ハウジング５２を囲繞するようにイオントラップ７８が装着されている。該イオントラップ７８の外周面はハウジング５２の外周面と面一であり、該イオントラップ７８には、該ハウジング５２の軸を中心に所定角度離間した８個の孔部８０が該イオントラップ７８の半径方向に形成される。各孔部８０内には、先端側が外周面から突出するピン状のイオントラップ電極８２がそれぞれ配設され、該イオントラップ電極８２の後端側は電極リング８４に連結される。この電極リング８４は、リード線８６を介して接地されている。また、前記電極リング８４は、前記イオントラップ７８内に設けられる環状の電極カバー８８に隣接している。
【００２０】
図４に示すように、静止型混合器６２は、軸流方向（矢印Ａ方向）に１８０°捻られた羽根板であるエレメント６２ａ及び６２ｂが交互に直列に配置された構成であり、前記の通り、エレメント６２ａは右捻り板形状であり、エレメント６２ｂは左捻り板形状である。本実施の形態に係る静電粉体塗装装置１０ではエレメント６２ａが２つ、エレメント６２ｂが２つの計４つが管６０の内部に設けられている。また、隣接するエレメント６２ａ及び６２ｂの縦端部９０、９２は、軸流方向からみた交差角度が９０°となるように配置されている。エレメント６２ａ、６２ｂは、ポリテトラフルオロエチレンであり、各種樹脂の中でも非常に小さい摩擦係数を有することから粉体塗料の付着が少ない。
【００２１】
エレメント６２ａ及びエレメント６２ｂは、幅Ｄに対する軸流方向の長さＨが、Ｈ／Ｄ＝１．５〜２．５の比となるように構成されている。幅Ｄは、管６０の内径と同径であり、エレメント６２ａ、６２ｂの横端部９４は、管６０の内壁に接している。静止型混合器６２は管６０に対して着脱自在であり、静止型混合器６２を取り外すことにより、管６０の内面を清掃することができる。
【００２２】
次に、このように構成される静電粉体塗装装置１０を用いて、ワークＷに静電塗装を行う動作について説明する。
【００２３】
先ず、粉体塗料を噴出するのに先立って、塗装ガン２２における８本の静電印加用電極７０が連結される電極リング７２に接続された高電圧発生器（図示せず）により高電圧を発生して該静電印加用電極７０に印加する。これにより、前記静電印加用電極７０からマイナスイオン１０２（図７Ａ参照）が発生する。このとき、ハウジング５２の後端部に装着されるイオントラップ７８に設けられるイオントラップ電極８２は接地レベルにあるため、前記静電印加用電極７０からの電気力線は該イオントラップ電極８２に集中し、前記静電印加用電極７０で発生したマイナスイオン１０２の多くは前記電気力線に沿って移動して該イオントラップ電極８２にトラップされる。
【００２４】
次いで、スクリュー３４及び圧力源１２等を駆動させることによって、インジェクタ２４から塗料供給チューブ２０を介して粉体塗料を塗装ガン２２に供給する。塗料供給チューブ２０が長い場合、又は塗料供給チューブ２０の屈曲部が多い場合には、粉体塗料は帯電してブロック状態となることがある。
【００２５】
粉体塗料は塗装ガン２２内の管６０に導かれ、静止型混合器６２により粉砕、分散される。具体的には、図５に示すように、エレメント６２ａに到達した粉体塗料は、縦端部９０で２分割され、それぞれ右方向（進行方向に向かって時計方向）に１８０°回転して、次のエレメント６２ｂに導出される。隣接するエレメント６２ａ及び６２ｂの縦端部９０、９２は、軸流方向からみた交差角度が９０°となるように配置されていることから、エレメント６２ａで２分割された粉体塗料は、次のエレメント６２ｂの縦端部９２によりさらに２分割される。
【００２６】
図６に示すように、縦端部９２で２分割された粉体塗料は、それぞれ左方向（進行方向に向かって反時計方向）に１８０°回転して、次のエレメント６２ａに導出される。縦端部９０、９２は、交差角度が９０°となるように配置されていることから、粉体塗料は、次のエレメント６２ａの縦端部９０によりさらに２分割される。
【００２７】
このように、粉体塗料は１つのエレメント６２ａ又は６２ｂを通過する毎に２分割され、概念的な分割数は２^４となる。また、粉体塗料は、エレメント６２ａ又は６２ｂの捻れ面に沿って並び替えられる転換作用を受ける。さらに、エレメント６２ａとエレメント６２ｂは捻り方向が逆であることから、粉体塗料が受ける回転方向が変わり、慣性力が急激に反転して乱流攪拌される。
【００２８】
粉体塗料は、管６０内で粉砕、転換、反転作用を受けて均一に分散した状態になり、粉体塗料噴出口５８から噴出される粉体パターンも偏りがなく、塗布された面に生成される膜の厚みは均一となる。
【００２９】
粉体塗料噴出口５８から噴出された粉体塗料は、静電印加用電極７０から発生するマイナスイオン１０２によって帯電され、該粉体塗料がワークＷに付着することにより該ワークＷに塗装が施される。
【００３０】
このとき、図７Ａに示すように、粉体塗料は粒子１００の分布が均質化しマイナスイオン１０２と接触する機会が増加し、帯電効率が向上する。結果として、多くの粒子１００はマイナスに帯電し、ワークＷに吸着されることとなる。また、粒子１００と結合しないマイナスイオン１０２であるフリーイオンが減少し、該フリーイオンによってワークＷの電位を変動させることが少ない。
【００３１】
これに対して、従来技術の静電塗装装置によれば、図７Ｂに示すように、粉体塗料は粒子１００の分布が不均質なために、凝集した粒子１００はマイナスイオン１０２と接触する機会が少なく帯電効率が低かったと考えられる。なお、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、白抜きの○は帯電していない粉体塗料の粒子であり、「−」が付された○はマイナスに帯電した粉体塗料の粒子を示す。また、粉体塗料の粒子より小さい○に「−」が付されたものはマイナスイオン１０２を示す。
【００３２】
本実施の形態に係る静電粉体塗装装置１０によって静電塗装したワークＷは、図８に示すように、塗料１が万遍なく塗布され、膜厚が均一に塗装される。これは、従来の実施例によって塗装を行ったワークＷ（図１０参照）と比較して、塗装品質及び外観平滑性が非常に向上している。
【００３３】
また、実験した結果によれば、エレメント６２ａ及び６２ｂをそれぞれ１つずつの計２つ設けた静止型混合器６２を用いた場合には、静電塗装したワークＷは、図９に示すように、塗装品質向上の効果は認められるが、塗料１にやや偏りが見られた。
【００３４】
さらに、エレメント６２ａ及び６２ｂの合計数を６にすると、塗装品質向上の効果は認められるが、塗料１にやや偏りが見られた。これは、エレメント６２ａ及び６２ｂを通過する際の圧力損失が大きくなったためと考えられる。
【００３５】
このように、エレメント６２ａ及び６２ｂの数を増減して実験した結果によれば、静止型混合器６２を塗装ガン２２の内部に設ける場合、エレメント６２ａ及び６２ｂの合計数は１〜６の範囲が適当であり、合計数が４の場合が最も効果が大きい。また、エレメント６２ａ及び６２ｂの厚さは、１［ｍｍ］又はそれ以下であるとよい。
【００３６】
粉体塗料はワークＷに対して噴出する直前に静止型混合器６２で粉砕、分散されることが望ましいことから、本実施の形態に係る静電粉体塗装装置１０においては、該静止型混合器６２が塗装ガン２２内に設けられている。しかしながら、既存の塗装ガンには、静止型混合器６２を増設することが困難な場合もある。この場合、静止型混合器６２を塗料供給チューブ２０の内部に設けるようにしてもよい。実験によれば、塗料供給チューブ２０の内部に静止型混合器６２を設ける場合には、エレメント６２ａ及び６２ｂの合計数は、１〜１２の範囲が適当である。
【００３７】
このように、本実施の形態に係る静電粉体塗装装置１０では、インジェクタ２４から粉体塗料噴出口５８へ至る粉体塗料供給経路内に静止型混合器６２を設けている。従って、スクリュー３４の遠心力や途中の搬送経路内の摩擦等に起因する静電気によって粉体塗料がブロック状態となって塗装ガン２２に導入された場合においても、静止型混合器６２により粉体塗料を粉砕、分散させることができ、ワークＷの塗装品質を向上させることができる。
【００３８】
また、塗装ガン２２内には、旋回流を発生させるような複雑な構造や、駆動部が不要であり、簡便な構成にすることができる。さらに、旋回流を発生させるための圧縮空気を供給する付加的な圧力源が不要であり、静電粉体塗装装置１０全体をシンプルな構成にすることができる。
【００３９】
なお、エレメント６２ａ、６２ｂは、ポリテトラフルオロエチレンに限らず、フッ素樹脂等の他の樹脂を用いてもよい。この場合、ポリテトラフルオロエチレンやフッ素樹脂のように摩擦係数の小さい樹脂を用いると粉体塗料の付着が少なく、好適である。
【００４０】
フッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体を用いることができる。
【００４１】
また、エレメント６２ａ、６２ｂは、ステンレス鋼又はセラミックであってもよい。ステンレス鋼を用いると、表面を滑らかにすることができ、しかも粉体塗料の付着が少ない。セラミックを用いると、エレメント６２ａ、６２ｂが帯電しにくい。
【００４２】
また、静止型混合器６２に備える羽根板はエレメント６２ａ、６２ｂのような形状に限らず、駆動部分のない固定羽根であって粉体塗料を粉砕、分散する作用を奏するものであればよい。
【００４３】
さらに、塗装ガン２２を多関節ロボットの先端に設けて、ワークＷに対して適当な位置となるように移動させながら塗装を行ってもよい。
【００４４】
この発明に係る静電粉体塗装装置は、上述の実施の形態例に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る静電粉体塗装装置によれば、粉体塗料の供給経路に静止型混合器を設けることにより、ワークに対する塗装品質を向上させることができるとともに、塗装ガンを簡便な構造にすることができる。
【００４５】
静止型混合器は、直列に配置された複数の羽根板からなり羽根板は軸流方向に捻られた形状で、かつ、隣接する羽根板の捻り方向が逆となるように設定すると、ブロック状態となった粉体塗料を効率的に粉砕、分散させることができ、ワークに対する塗装品質をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る静電粉体塗装装置の一部省略構成図である。
【図２】本実施の形態に係る静電粉体塗装装置に備えられた塗装ガンの一部省略断面図である。
【図３】図２における矢印Ａ１方向からの矢視説明図である。
【図４】静止型混合器の斜視図である。
【図５】右捻り板形状のエレメントを示す斜視図である。
【図６】左捻り板形状のエレメントを示す斜視図である。
【図７】図７Ａは、本実施の形態に係る静電粉体塗装装置によって噴出された粉体塗料の粒子とフリーイオンの状態を示す説明図であり、図７Ｂは、従来技術の静電塗装装置によって噴出された粉体塗料の粒子とフリーイオンの状態を示す説明図である。
【図８】本実施の形態に係る静電粉体塗装装置によって塗装されたワークを示す説明図である。
【図９】静止型混合器のエレメントの数を２とした静電粉体塗装装置によって塗装されたワークを示す説明図である。
【図１０】従来技術の静電塗装装置によって塗装されたワークを示す説明図である。
【符号の説明】
１０…静電粉体塗装装置 １２…圧力源
１４…塗料容器 １８…ホッパ
２０…塗料供給チューブ ２２…塗装ガン
２４…インジェクタ ３４…スクリュー
５０…流路 ５０ａ…大径流路
５０ｂ…小径流路 ５２…ハウジング
６０…管 ６２…静止型混合器
６２ａ、６２ｂ…エレメント ７０…静電印加用電極
７８…イオントラップ ８２…イオントラップ電極
９０、９２…縦端部 ９４…横端部
１００…粒子 １０２…マイナスイオン
Ｗ…ワーク

Claims (3)

1. 粉体塗料を噴出する際、静電印加用電極からイオンを発生させ、該イオンによって粉体塗料を帯電させる塗装ガンを備える静電粉体塗装装置において、
   粉体塗料供給機から粉体塗料噴出口への粉体塗料供給経路内に、軸流方向に捻られた１以上の羽根板を備える静止型混合器を有することを特徴とする静電粉体塗装装置。
2. 請求項１記載の静電粉体塗装装置において、
   前記静止型混合器は、前記塗装ガンの内部に設けられていることを特徴とする静電粉体塗装装置。
3. 請求項１又は２記載の静電粉体塗装装置において、
   前記静止型混合器は、直列に配置された複数の羽根板からなり、該羽根板は軸流方向に捻られた形状で、かつ、隣接する羽根板の捻り方向が逆であることを特徴とする静電粉体塗装装置。

Images