JP2008104903A - 塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の歳差運動を防止する。
【解決手段】回転軸１２の外周に固着した環状の可動側永久磁石２３と、可動側永久磁石２３とは径寸法が異なる環状をなしていて可動側永久磁石２３に対して軸線方向にずれた位置において本体１０に固定された固定側永久磁石２２とによって構成される磁気保持手段２１は、その中心を略支点として回転軸１２に歳差運動を生じさせ得るのであるが、磁気保持手段２１は回転軸１２の軸線方向において離間した複数位置に配置したので、回転軸１２の歳差運動を確実に防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転霧化頭を有する塗装装置に関するものである。

回転霧化頭を有する塗装装置として、特許文献１に記載されているものがある。この塗装装置は、本体内に設けた回転軸の先端に回転霧化頭を一体回転し得るように固着し、回転霧化頭内に供給した塗料を、高速回転する回転霧化頭の内周面上で遠心力によって拡散させることにより霧化状に噴出させるようにしたものである。
この塗装装置では、回転軸を支承する軸受手段として、高速回転に対応すべく磁力を利用した軸受構造が採用されている。即ち、回転軸の外周に突成したフランジ部に環状の永久磁石を固着するとともに、本体内には回転軸の永久磁石と対応する環状の永久磁石を固定し、永久磁石間の磁気的反発力又は磁気的吸引力により、回転軸を軸方向及び径方向において調芯した状態を保つようになっている。この磁力を用いた軸受構造によれば、回転軸と本体とを非接触とすることができるので、高速回転に起因する焼き付きを回避することができる。
特開２０００−１３５４５３公報

上記従来の軸受手段では、本体の永久磁石をフランジ部の永久磁石とは異なる径寸法にすることによって回転軸を径方向に調芯するとともに、回転軸の永久磁石を本体の永久磁石で前後両側から軸方向に挟むことによって回転軸を軸方向に調芯している。しかしながら、高速回転している回転軸や回転霧化頭に対して軸線と交差する方向の外力が作用した場合には、回転軸が、その軸線上におけるフランジの永久磁石との対応位置を略支点として歳差運動を生じる虞がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、回転軸の歳差運動を防止することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、本体内に設けた回転軸の先端に回転霧化頭を一体回転し得るように固着し、前記回転霧化頭内に供給した塗料を、回転する前記回転霧化頭の内周面上で拡散させて霧化状に噴出させるようにした塗装装置であって、前記回転軸の外周に固着した環状の可動側永久磁石と、前記可動側永久磁石とは径寸法が異なる環状をなしていて前記可動側永久磁石に対して軸線方向にずれた位置において前記本体に固定された固定側永久磁石とによって構成される磁気保持手段を、前記回転軸の軸線方向において離間した複数位置に配置したところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記本体と前記回転軸には、周方向における一部分において摺接することで前記回転軸を調芯可能な滑り軸受手段を、軸方向に間隔を空けて複数設けたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記回転軸の外周に形成したエア受け部と、前記本体に設けられて前記エア受け部に対してエアを吹き付けることで前記回転軸に回転力を付与するノズルとからなるタービン機構を、軸線方向に隣り合う２つの磁気保持手段の間に配置したところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、複数の前記エア受け部と複数の前記ノズルを、周方向において等角度間隔で配置したところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
固定側永久磁石と可動側永久磁石とによって構成される磁気保持手段は、その中心を略支点として回転軸に歳差運動を生じさせ得るのであるが、本発明では、この磁気保持手段を軸線方向に離間した複数位置に配置しているので、回転軸の歳差運動を確実に防止することができる。

＜請求項２の発明＞
回転軸が低速回転しているときには、軸方向に間隔を空けて配置した複数の滑り軸受手段によって回転軸が調芯される。また、回転軸が高速回転している状態では、ジャイロ効果によって回転軸が調芯状態になるので、滑り軸受手段において接触抵抗が生じることがなく、回転軸が高速回転しているときに滑り軸受手段が焼き付く虞はない。

＜請求項３の発明＞
タービン機構は、エアの噴き付け力によって回転軸に径方向の力を付与することになるが、本発明では、タービン機構を、軸線方向に隣り合う２つの磁気保持手段の間に配置したので、タービン機構からのエア噴き付け力によって回転軸が歳差運動を生じる虞はない。

＜請求項４の発明＞
周方向において等角度間隔で配置した複数のエア受け部に対し、周方向において等角度間隔で配置した複数のノズルからエアが吹き付けられるので、エアから回転軸に付与される径方向の力は、周方向において偏ることがない。したがって、タービン機構に起因して回転軸に偏心力が作用する虞はない。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図３を参照して説明する。本実施形態１の塗装措置Ａは、本体１０内に円筒状の回転軸１２を設け、回転軸１２の前端部に回転霧化頭１３を一体回転するように固着したものである。本体１０内には前後方向に貫通する円形断面の軸受空間１１が形成され、回転軸１２は、その前端部を除いた領域が軸受空間１１内に同軸状に収容されている。軸受空間１１の内周と回転軸１２の外周とには、タービン機構１４と、このタービン機構１４の前後両側に配置された２つの磁気保持手段２１が設けられている。

タービン機構１４は、軸受空間１１の内周側に設けたノズル１５と、回転軸１２の外周に設けたエア受け部１６とからなる。軸受空間１１の内周壁には、周方向に連続する同心円形の連通孔１７が形成され、連通孔１７には、本体１０内に前後方向に延びるように形成されたエア供給路１８の前端部が連通されている。軸受空間１１の内周壁には、連通孔１７から軸受空間１１の内周面に貫通する複数のノズル１５が形成されている。複数のノズル１５は、前後に並ぶもの同士が対をなしており、複数対（本実施形態では８対であるが、７対以下でも、９対以上でもよい）のノズル１５が周方向に等角度間隔を空けて配置されている。ノズル１５は、径方向と周方向のいずれに対しても斜めをなし、エア供給路１８から連通孔１７に供給された加圧エアが、ノズル１５を通って軸受空間１１の内周面から斜めに噴出されるようになっている。

回転軸１２の外周面には、複数のエア受け部１６が形成されている。エア受け部１６は、回転軸１２の外周を凹ませた形態であって、軸線方向（前後方向）に見て三角形状をなす。この複数のエア受け部１６は、前後に並ぶもの同士が対をなし、複数対（ノズル１５よりも多い数）のエア受け部１６が、周方向に等角度間隔を空けて且つ周方向に連続して形成されている。ノズル１５から噴出したエアがエア受け部１６に吹き付けられると、回転軸１２に一方向の回転力が付与されるようになっている。

また、軸受空間１１の内周面と回転軸１２の外周面との間には、軸受空間１１の内周面におけるノズル１５の開口領域と回転軸１２の外周面におけるエア受け部１６の形成領域との隙間に連通する前後一対の排出孔１９が、全周に亘って連続して形成され、さらに、本体１０内には、一対の排出孔１９に連通して本体１０の後方へ延出するエア排出路２０が形成されている。ノズル１５からエア受け部１６に吹き付けられたエアは、排出孔１９とエア排出路２０を通って本体１０の外部へ排出される。

次に、磁気保持手段２１について説明する。２つの磁気保持手段２１は前後対称な形態であるため、前側の磁気保持手段２１について説明し、後側の磁気保持手段２１については説明を省略する。
軸受空間１１の内周には、前後一対の円環状をなす固定側永久磁石２２が、回転軸１２と同心状に固定して設けられている。この一対の固定側永久磁石２２は同じ寸法のものであり、Ｎ極が前面側に、Ｓ極が後面側に位置するような極性を有している。一方、回転軸１２の外周には、円環状をなす可動側永久磁石２３が同心状に固着されている。この可動側永久磁石２３は、固定側永久磁石２２よりも小径であり、可動側永久磁石２３の外径寸法は、固定側永久磁石２２の外径よりも小さく、且つ固定側永久磁石２２の内径よりも大きい寸法となっている。また、可動側永久磁石２３は、Ｓ極が前面側に、Ｎ極が後面側に位置するような極性、即ち固定側永久磁石２２とは前後逆の極性を有していて、一対の固定側永久磁石２２の間に挟まれるように配置されている。

かかる磁気保持手段２１は、前側の固定側永久磁石２２のＳ極と可動側永久磁石２３のＳ極とが対向するとともに、後側の固定側永久磁石２２のＮ極と可動側永久磁石２３のＮ極とが対向する。これにより、可動側永久磁石２３は、前方（前側の固定側永久磁石２２）からの磁気反発力と後方（後側の固定側永久磁石２２）からの磁気反発力を受けて、一対の固定側永久磁石２２の間で軸線方向への移動を規制される。
また、固定側永久磁石２２と可動側永久磁石２３の径寸法が異なるので、可動側永久磁石２３は、径方向外側（固定側永久磁石２２）からの磁気反発力を全周に亘って均等に受けて、径方向への移動を規制される。

また、軸受空間１１の内周には、前後一対の固定側永久磁石２２の間（つまり、可動側永久磁石２３と対応する位置）において円環状をなすベアリング２４が、回転軸１２とほぼ同心状に固着されている。一方、可動側永久磁石２３の外周には薄い層状の摺動材（図示せず）が固着されている。ベアリング２４の内径寸法は、摺動材の外径よりも僅かに大きい寸法であり、回転軸１２がベアリング２４に対して高い精度で同心配置されている状態では、ベアリング２４の内周面と摺動材の外周面とは非接触となる。かかるベアリング２４と摺動材は、滑り軸受手段２５を構成する。

タービン機構１４におけるノズル１５からのエアの噴出によって回転軸１２に回転力を付与すると、回転軸１２と一体となって回転霧化頭１３が毎分数千回の高速で回転する。この状態で、回転軸１２の中心孔内に配置した塗料供給路２６を通して回転霧化頭１３の内周面に塗料を供給すると、塗料は、回転霧化頭１３の内周面上で拡散されて霧化状に噴出され、被塗物に塗布される。

回転軸１２を高速で回転させている状態では、磁気保持手段２１による磁気反発力により、回転軸１２は軸受空間１１と同心状に保持される。つまり、回転軸１２は径方向にぶれたり、軸線方向に移動したりすることはない。また、固定側永久磁石２２と可動側永久磁石２３とによって構成される磁気保持手段２１は、その可動側永久磁石２３の中心を略支点として回転軸１２に歳差運動を生じさせ得るのであるが、本実施形態１では、この磁気保持手段２１を軸線方向に離間した２位置（複数位置）に配置しているので、回転軸１２の歳差運動（軸線を軸受空間１１の中心軸に対して傾けた状態で回転する運動）を確実に防止することができる。さらに、回転軸１２の回転速度が高くなるほど、ジャイロ効果が高くなるので、回転軸１２の歳差運動がより確実に防止される。

また、回転軸１２が低速回転しているときには、ジャイロ効果が低いために回転軸１２が軸ぶれすることが懸念されるが、本実施形態１では、低速用の滑り軸受手段２５を設け、摺動材の外周面とベアリング２４の内周面とが周方向における一部分において摺接することにより回転軸１２を調芯するようにしている。また、この滑り軸受手段２５は、軸方向に間隔を空けて２つ（複数）設けているので、回転軸１２の歳差運動が生じる虞はない。尚、回転軸１２が高速回転しているときには、ジャイロ効果によって回転軸１２が高い精度で軸受空間１１と同軸の状態に保たれるので、摺動材とベアリング２４は接触することがなく、滑り軸受手段２５において焼き付きが生じる虞はない。

また、タービン機構１４においては、ノズル１５からエア受け部１６へのエアの噴き付け力のために、回転軸１２には径方向と周方向の両方向に対して斜めとなる向きの力が付与されるため、回転軸１２が軸ぶれすることが懸念されるが、本実施形態１では、タービン機構１４を、軸線方向に隣り合う前後２つの磁気保持手段２１の間に配置したので、タービン機構１４からのエア噴き付け力によって回転軸１２が歳差運動を生じる虞はない。
また、周方向において等角度間隔で配置した複数のエア受け部１６に対し、周方向において等角度間隔で配置した複数のノズル１５からエアが吹き付けられるので、エアから回転軸１２に付与される径方向の力は、周方向において偏ることがない。したがって、タービン機構１４に起因して回転軸１２に偏心力が作用する虞はない。

＜実施形態２＞
次に、本発明を具体化した実施形態２を図４及び図５を参照して説明する。本実施形態２の塗装装置Ｂは、磁気保持手段４０Ｆ，４０Ｒと滑り軸受手段４５を上記実施形態１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施形態１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

磁気保持手段４０Ｆ，４０Ｒは、前後対称な形態で２つ設けられている。以下、前側の磁気保持手段４０Ｆについて説明し、後側の磁気保持手段４０Ｒについては説明を省略する。
本体３０の軸受空間３１の内周には、円環状をなす固定側永久磁石４１が、回転軸３２と同心状に固定して設けられている。この固定側永久磁石４１は、Ｎ極が内周面側に、Ｓ極が外周面側に位置するような極性を有している。一方、回転軸３２の外周には、円環状をなす可動側永久磁石４２が同心状に固着されている。この可動側永久磁石４２は、固定側永久磁石４１よりも小径であり、可動側永久磁石４２の外径寸法は、固定側永久磁石４１の内径よりも僅かに小さい寸法となっている。また、可動側永久磁石４２は、Ｓ極が内周面側に、Ｎ極が外周面側に位置するような極性、即ち固定側永久磁石４１とは内外逆の極性を有している。また、可動側永久磁石４２は、固定側永久磁石４１に対して後方へずれて配置され、軸線方向（前後方向）において、可動側永久磁石４２の前面は固定側永久磁石４１の前面と後面との間に位置している。

かかる磁気保持手段４０Ｆ，４０Ｒは、固定側永久磁石４１のＮ極と可動側永久磁石４２のＮ極とが対向し、これにより、可動側永久磁石４２は、前側の磁気保持手段４０Ｆにおける前方（固定側永久磁石４１）からの磁気反発力と後側の磁気保持手段４０Ｒにおける後方（固定側永久磁石４１）からの磁気反発力を受けて、軸線方向への移動を規制される。
また、固定側永久磁石４１と可動側永久磁石４２の径寸法が異なるので、可動側永久磁石４２は、径方向外側（固定側永久磁石４１）からの磁気反発力を全周に亘って均等に受けて、径方向への移動を規制される。

また、固定側永久磁石４１の内周面と可動側永久磁石４２の外周面には、夫々、ベアリング材料（図示せず）がコーティングされている。回転軸３２がベアリングに対して高い精度で同心配置されている状態では、双方のベアリング材料は非接触となる。かかるベアリング材料は、回転軸３２が低速回転するときのための滑り軸受手段４５を構成する。尚、ベアリング材料に替えて、固定側永久磁石４１の内周面と可動側永久磁石４２の外周面に摺動材を固着してもよい。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）１組の永久磁石によって構成される磁気保持手段を、軸方向に間隔を空けて３つ以上設けてもよい。
（２）タービン機構は、２つの磁気保持手段の間に限らず、複数の軸保持手段を挟んで回転霧化頭とは反対側の位置に配置してもよく、複数の軸保持手段と回転霧化頭との間に配置してもよい。
（３）タービン機構におけるノズルは、１つだけとしてもよい。
（４）タービン機構におけるエア受け部は、１つだけとしてもよい。
（５）ノズルの数とエア受け部の数が同じ数であってもよく、ノズルの数がエア受け部の数より多くてもよい。
（６）磁気保持手段において回転軸を保持する手段として、磁気反発力に限らず、磁気吸引力を利用してもよい。
（７）実施形態１において、前側の磁気保持手段における前側の固定側永久磁石と、後側の磁気保持手段における後側の固定側永久磁石を、ベアリングに置き換えるとともに、そのベアリングと可動側永久磁石とを軸線方向に接近させる構成としてもよい。このようにすれば、回転軸が本体に対して軸線方向へ移動することを防止できる。尚、同じ目的として、前側の磁気保持手段における後側の固定側永久磁石と、後側の磁気保持手段における前側の固定側永久磁石を、ベアリングに置き換えてもよい。

実施形態１の水平断面図 縦断面図 横断面図 実施形態２の水平断面図 縦断面図

符号の説明

Ａ…塗装装置
１０…本体
１２…回転軸
１３…回転霧化頭
１４…タービン機構
１５…ノズル
１６…エア受け部
２１…磁気保持手段
２２…固定側永久磁石
２３…可動側永久磁石
２５…滑り軸受手段
Ｂ…塗装装置
３０…本体
３２…回転軸
４０Ｆ，４０Ｒ…磁気保持手段
４１…固定側永久磁石
４２…可動側永久磁石
４５…滑り軸受手段

Claims (4)

1. 本体内に設けた回転軸の先端に回転霧化頭を一体回転し得るように固着し、前記回転霧化頭内に供給した塗料を、回転する前記回転霧化頭の内周面上で拡散させて霧化状に噴出させるようにした塗装装置であって、
   前記回転軸の外周に固着した環状の可動側永久磁石と、前記可動側永久磁石とは径寸法が異なる環状をなしていて前記可動側永久磁石に対して軸線方向にずれた位置において前記本体に固定された固定側永久磁石とによって構成される磁気保持手段を、前記回転軸の軸線方向において離間した複数位置に配置したことを特徴とする塗装装置。
2. 前記本体と前記回転軸には、周方向における一部分において摺接することで前記回転軸を調芯可能な滑り軸受手段を、軸方向に間隔を空けて複数設けたことを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
3. 前記回転軸の外周に形成したエア受け部と、前記本体に設けられて前記エア受け部に対してエアを吹き付けることで前記回転軸に回転力を付与するノズルとからなるタービン機構を、軸線方向に隣り合う２つの磁気保持手段の間に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の塗装装置。
4. 複数の前記エア受け部と複数の前記ノズルを、周方向において等角度間隔で配置したことを特徴とする請求項３記載の塗装装置。

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