JP2015073948A - Rotary atomization electrostatic coating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転霧化静電塗装装置に関する。 The present invention relates to a rotary atomizing electrostatic coating apparatus.
自動車のボディ等の塗装には、静電塗装装置が広く用いられている。静電塗装装置は、被塗装物側を陽極、塗装装置側を陰極として両極間に静電界を構成し、負側に帯電した霧化塗料を静電気力により被塗装物に吸着させる。 Electrostatic coating devices are widely used for painting automobile bodies and the like. The electrostatic coating apparatus forms an electrostatic field between both electrodes with the object to be coated as an anode and the coating apparatus as a cathode, and adsorbs the atomized paint charged on the negative side to the object by electrostatic force.
また、回転霧化静電塗装装置は、高速で回転する回転霧化頭(ベルヘッド)に塗料を供給し、回転霧化頭の遠心力により回転方向に噴霧された塗料に対して被塗装物方向のシェーピングエアを吹きつける。これにより、塗料粒子からなる噴霧パターンが形成される。 The rotary atomizing electrostatic coating device supplies paint to a rotating atomizing head (bell head) that rotates at high speed, and the direction of the object to be coated with respect to the paint sprayed in the rotating direction by the centrifugal force of the rotating atomizing head Spray the shaping air. Thereby, the spray pattern which consists of paint particles is formed.
なお、特許文献1の回転霧化静電塗装装置では、装置の外周面に外側を向いた針状静電電極を設けることにより、装置単体が形成する静電界よりも広範囲な静電界が形成される。その結果、被塗装物に跳ね返って浮遊している塗料粒子を被塗装物側に運ぶことができる。
In the rotary atomizing electrostatic coating apparatus of
従来、シェーピングエアのエア圧(噴出力)を調整することにより、スプレーパターンの大きさを調整していた。つまり、エア圧を低くすると、回転霧化頭から噴霧された塗料粒子を被塗装物側に運ぶ力が弱くなり、スプレーパターンの径は大きくなる。一方、エア圧を高くすると、回転霧化頭から噴霧された塗料粒子を被塗装物側に運ぶ力が強くなり、スプレーパターンの径は小さくなる。しかしながら、エア圧が高い場合、勢いよく被塗装物に当たった塗料粒子は、被塗装物に塗着せずに、跳ね返って回転霧化静電塗装装置まで飛んできてしまう。このため、回転霧化静電塗装装置が汚れてしまうという問題があった。 Conventionally, the size of the spray pattern has been adjusted by adjusting the air pressure (jet power) of the shaping air. That is, when the air pressure is lowered, the force to carry the paint particles sprayed from the rotary atomizing head to the object to be coated is weakened, and the diameter of the spray pattern is increased. On the other hand, when the air pressure is increased, the force to carry the paint particles sprayed from the rotary atomizing head to the object to be coated is increased, and the diameter of the spray pattern is decreased. However, when the air pressure is high, the paint particles that have struck the object to be coated rebound and fly to the rotary atomizing electrostatic coating apparatus without being applied to the object to be coated. For this reason, there existed a problem that a rotary atomization electrostatic coating apparatus will become dirty.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、塗料粒子の跳ね返りを抑制しつつ、スプレーパターンの形状を制御することができる回転霧化静電塗装装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a rotary atomizing electrostatic coating apparatus capable of controlling the shape of a spray pattern while suppressing the rebound of paint particles. It is aimed.
本発明の一態様にかかる回転霧化静電塗装装置は、装置本体と、前記装置本体の前端部に回転可能に設けられ、塗料を被塗装物に噴霧する回転霧化頭と、前記装置本体の外周側に設けられた第1の電極と、前記第1の電極に第1の電圧を印加する第1の電圧印加手段と、前記第1の電圧を可変制御することにより、前記回転霧化頭から噴霧される前記塗料により形成されるスプレーパターンの形状を制御する制御手段と、を備えるものである。これにより、シェーピングエアのエア圧を変更することなく、スプレーパターンの形状を制御することができる。したがって、塗料粒子の跳ね返りを抑制しつつ、スプレーパターンの形状を制御することができる。 A rotary atomizing electrostatic coating apparatus according to an aspect of the present invention includes an apparatus main body, a rotary atomizing head that is rotatably provided at a front end portion of the apparatus main body, and sprays paint on an object to be coated. The first electrode provided on the outer peripheral side of the first electrode, first voltage applying means for applying a first voltage to the first electrode, and variably controlling the first voltage, thereby rotating the atomization. Control means for controlling the shape of the spray pattern formed by the paint sprayed from the head. Thereby, the shape of the spray pattern can be controlled without changing the air pressure of the shaping air. Therefore, it is possible to control the shape of the spray pattern while suppressing the rebound of the paint particles.
また、前記回転霧化頭に第2の電圧を印加する第2の電圧印加手段と、をさらに備え、 前記制御手段は、前記第1の電圧と、前記第2の電圧と、をそれぞれ個別に可変制御してもよい。 And a second voltage applying means for applying a second voltage to the rotary atomizing head, wherein the control means individually controls the first voltage and the second voltage. Variable control may be performed.
また、前記第1の電極は、複数の針状電極を含み、前記回転霧化頭を中心とする円の円周上に配列されていてもよい。 The first electrode may include a plurality of needle-like electrodes, and may be arranged on a circle around the rotary atomizing head.
また、複数の針状電極を含み、前記回転霧化頭を中心とする円であって、前記第1の電極が配列された円とは異なる径の円の円周上に配列された第2の電極と、前記第2の電極に第3の電圧を印加する第3の電圧印加手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記第1の電圧と、前記第3の電圧と、をそれぞれ個別に可変制御することにより、前記スプレーパターンの形状を制御してもよい。 A second circle arranged on the circumference of a circle including a plurality of needle-like electrodes, the circle being centered on the rotary atomizing head and having a diameter different from the circle on which the first electrodes are arranged; And a third voltage applying means for applying a third voltage to the second electrode, and the control means comprises the first voltage and the third voltage, respectively. The shape of the spray pattern may be controlled by performing variable control individually.
本発明の一態様にかかる回転霧化静電塗装装置は、装置本体と、前記装置本体の前端部に回転可能に設けられ、塗料を被塗装物に噴霧する回転霧化頭と、前記装置本体の外周側に設けられ、電圧が印加される電極と、を備え、前記回転霧化頭の回転軸から前記電極の端部までの第1の距離が、前記回転軸から前記回転霧化頭の端部までの第2の距離の3.8倍以上である。これにより、噴霧された塗料粒子が回転霧化頭の回転軸方向を向く静電気力を受ける期間が長くなる。そのため、シェーピングエアのエア圧を変更することなく、スプレーパターンの径を小さくすることができる。したがって、塗料粒子の跳ね返りを抑制しつつ、スプレーパターンの形状を制御することができる。 A rotary atomizing electrostatic coating apparatus according to an aspect of the present invention includes an apparatus main body, a rotary atomizing head that is rotatably provided at a front end portion of the apparatus main body, and sprays paint on an object to be coated. An electrode to which a voltage is applied, and a first distance from the rotation axis of the rotary atomizing head to an end of the electrode is from the rotary axis to the rotary atomizing head. It is 3.8 times or more of the second distance to the end. Thereby, the period during which the sprayed paint particles are subjected to the electrostatic force directed toward the rotation axis of the rotary atomizing head is lengthened. Therefore, the diameter of the spray pattern can be reduced without changing the air pressure of the shaping air. Therefore, it is possible to control the shape of the spray pattern while suppressing the rebound of the paint particles.
また、前記塗料を前記被塗装物に噴霧するためのシェーピングエアを噴出するエア噴出手段をさらに備え、前記シェーピングエアのエア圧が0.01Mpa以下であってもよい。 Further, the apparatus may further include an air ejecting unit that ejects shaping air for spraying the paint onto the object to be coated, and an air pressure of the shaping air may be 0.01 MPa or less.
また、前記第1の距離が、前記第2の距離の3.8倍以上5.2倍以下であってもよい。 The first distance may be not less than 3.8 times and not more than 5.2 times the second distance.
本発明により、塗料粒子の跳ね返りを抑制しつつ、スプレーパターンの形状を制御することができる回転霧化静電塗装装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotary atomizing electrostatic coating apparatus capable of controlling the shape of a spray pattern while suppressing the rebound of paint particles.
<実施の形態1>
以下、図面を参照して本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本実施の形態にかかる回転霧化静電塗装装置1(以下、単に塗装装置1と称す)の外観図を示す。図2は、塗装装置1のブロック図を示す。塗装装置1は、装置本体11と、塗料噴霧部12と、針状静電電極13と、電圧発生器14と、制御部15と、を備える。塗装装置1は、塗料の塗布対象となる被塗装物90に対して、塗料を噴霧して塗装を行う。
<
なお、被塗装物90は、接地されており、アース電位となっている。一方、塗装装置1には負電圧が印加されており、塗料粒子に高電圧が帯電する。そして、針状静電電極13への電圧印加により生じた電界に沿って、帯電した塗料粒子が被塗装物90へと飛行する。これにより、塗料粒子が被塗装物90に塗着する。
The object to be coated 90 is grounded and has a ground potential. On the other hand, a negative voltage is applied to the
装置本体11は、塗料噴霧部12や、回転霧化頭121を回転駆動させるモータ(図示省略)等を収容する。装置本体11の前側(被塗装物90側)端部には、回転霧化頭121及びシェーピングエアリング122が位置している。装置本体11は、例えば絶縁性樹脂材料等により形成されている。
The apparatus
塗料噴霧部12は、装置本体11に収容され、外部から供給される塗料を被塗装物90に噴霧する。塗料噴霧部12は、回転霧化頭121(ベルヘッド)と、シェーピングエアリング122と、を有する。回転霧化頭121は、装置本体11の前端部に回転可能に設けられ、装置本体11に収容されたモータにより回転駆動する。そして、回転駆動した状態の回転霧化頭121に塗料を供給することにより、回転霧化頭121が、遠心力により塗料を噴霧する。
The
また、回転霧化頭121は、例えば金属等の導電性の材料によって形成されている。このため、回転霧化頭121の全体に高電圧を印加することができる。回転霧化頭121に電圧を印加することにより、回転霧化頭121の表面に触れる塗料粒子を直接的に高電圧に帯電させることができる。
The
シェーピングエアリング122(エア噴出手段)は、複数個のエア吐出孔(図示省略)を有する。具体的には、シェーピングエアリング122は、回転霧化頭121から噴霧される塗料に向けてシェーピングエアを被塗装物90方向(図1の矢印方向)に噴出する。噴出されたシェーピングエアは、回転霧化頭121から噴霧された塗料粒子のスプレーパターンを整形する。なお、シェーピングエアリング122からのシェーピングエアのエア圧は調整可能である。
The shaping air ring 122 (air ejection means) has a plurality of air ejection holes (not shown). Specifically, the shaping
また、シェーピングエアリング122は、例えば金属等の導電性の材料によって形成されている。このため、シェーピングエアリング122の全体に高電圧を印加することができる。シェーピングエアリング122に電圧を印加することにより、シェーピングエアにより飛ばされる塗料粒子を高電圧に帯電させることができる。
The shaping
針状静電電極13(第1の電極)は、装置本体11の外周側に設けられた電極である。針状静電電極13は、導電性を有する電極支持部材131を介して、シェーピングエアリング122に固定されている。このため、シェーピングエアリング122と電極支持部材131を通じて、針状静電電極13に対して高電圧が印加される。つまり、本実施の形態においては、シェーピングエアリング122と針状静電電極13に印加される電圧は共通の(同じ)電圧である。針状静電電極13に高電圧が印加されることにより、針状静電電極13の先端に電界を集中させることができる。したがって、針状静電電極13と被塗装物90との間に強い静電界Eを形成することができる。なお、静電界Eに含まれる複数の破線は、静電界Eの電気力線Lを示している。
The acicular electrostatic electrode 13 (first electrode) is an electrode provided on the outer peripheral side of the apparatus
電圧発生器14(第1の電圧印加手段)は、高電圧ケーブル141を介して、装置本体11と接続される。また、電圧発生器14は、低電圧ケーブル142を介して、制御部15と接続される。電圧発生器14は、低電圧ケーブル142から入力される直流電圧を昇圧して、例えば−30kV〜−150kVの直流の電源電圧(第1の電圧)を生成する。生成された電源電圧は、高電圧ケーブル141を介して、回転霧化頭121、シェーピングエアリング122、及び針状静電電極13に印加される。
The voltage generator 14 (first voltage applying means) is connected to the apparatus
制御部15は、電圧発生器14が生成する電源電圧を可変制御する。制御部15は、低電圧ケーブル142を介して、電圧発生器14に接続されている。制御部15は、例えば、20V程度の直流電圧を、低電圧ケーブル142を介して、電圧発生器14に出力する。制御部15は、電圧発生器14に入力する電圧を変化させることにより、電圧発生器14が生成する電源電圧を可変制御する。これにより、制御部15は、塗料噴霧部12のスプレーパターンの形状を制御する。
The
続いて、図3を参照して、本実施の形態にかかる塗装装置1における塗料粒子の動きについて説明する。図3は、塗料粒子20の飛行軌跡を示す図である。まず、塗料噴霧部12に供給された塗料は、回転霧化頭121に接触すると、回転駆動している回転霧化頭121の遠心力によりに噴霧される。つまり、塗料は、回転霧化頭121の回転軸Cを中心として、放射状に噴霧される。
Then, with reference to FIG. 3, the motion of the paint particle in the
このとき、塗料は、回転霧化頭121に接触した際に、高電圧に帯電する。また、回転霧化頭121から噴霧された塗料は、シェーピングエアを吹きつけられることにより、せん断されて微粒子(塗料粒子20)になる。なお、塗料粒子20は、シェーピングエアが吹きつけられることにより、シェーピングエアの吐出方向(被塗装物90方向)への力を受ける。
At this time, the paint is charged to a high voltage when it contacts the
塗料噴霧部12から噴霧された塗料粒子20は、針状静電電極13により形成された静電界Eの影響を受ける。具体的には、静電界Eの電気力線Lの接線方向の静電気力Fを受ける。図3に示す例においては、噴霧された塗料粒子20は、図3の静電気力Fを受けている。より詳細には、塗料粒子20は、静電気力Fによって、回転霧化頭121の回転軸Cに向かう力と、被塗装物90に向かう力と、を含む力を受ける。ただし、噴霧直後においては、電気力線Lにより塗料粒子20が受ける静電気力Fよりも、噴霧の際に回転霧化頭121の回転により塗料粒子20が受けた遠心力(回転軸Cから離れる方向の力。図示省略)の方が大きい。そのため、塗料粒子20は、回転霧化頭121から離れる方向に移動する。
The
しかし、噴霧後においても、塗料粒子20は、静電界Eの影響により、常に回転軸Cに向かう力を含む静電気力Fを受ける。このため、遠心力により生じた回転軸Cから離れる方向の力は、徐々に打ち消される。最終的には、回転軸Cから離れる方向の力はほとんど無くなるため、塗料粒子20は、電気力線に沿って移動し、被塗装物90に塗着する。
However, even after spraying, the
このとき、塗料粒子20には負の電荷が帯電しているため、塗料粒子20を電荷qとみなすことができる。電荷qは、静電界E内で静電気力Fを受ける。クーロンの法則により静電気力FはF=qEで示される。つまり、静電界Eが変化すると静電気力Fも変化する。電圧発生器14から針状静電電極13に印加される電源電圧を変化させることにより、静電界Eは変化する。つまり、電源電圧が大きくなると静電気力Fが大きくなり、電源電圧が小さくなると静電気力Fが小さくなる。したがって、制御部15は、電圧発生器14の生成する電源電圧を変化させることにより、電荷q(塗料粒子20)が受ける静電気力Fの大きさを制御する。
At this time, since the
静電気力Fが小さくなると、被塗装物90方向の力が弱くなる。つまり、塗料粒子20は、回転霧化頭121による遠心力の影響を大きく受ける。そのため、塗料粒子20は広がり、スプレーパターンの径は大きくなる。一方、静電気力Fが大きくなると、被塗装物90方向の力が強くなる。つまり、回転霧化頭121による遠心力の影響は低減される。そのため、塗料粒子20は広がらず被塗装物90方向へ向かうため、スプレーパターンの径は小さくなる。
When the electrostatic force F becomes smaller, the force in the direction of the
以上のように、本実施の形態にかかる塗装装置1の構成によれば、制御部15が、電圧発生器14に供給する電圧を変化させることにより、電圧発生器14から針状静電電極13に印加される電圧を可変制御する。これにより、電荷qを帯びた塗料粒子20が静電界Eから受ける静電気力Fが変化する。これにより、被塗装物90方向の力の大きさが変化する。その結果、スプレーパターンの形状が変化する。したがって、制御部15は、シェーピングエアのエア圧を変更することなく、スプレーパターンの形状を制御することができる。
As described above, according to the configuration of the
つまり、塗装装置1は、スプレーパターンの形状を制御するために、シェーピングエアのエア圧の調整ではなく、針状静電電極13に印加される電圧を調整する。これにより、シェーピングエアのエア圧を高めることなく、スプレーパターンの大きさを制御することができる。したがって、高いエア圧の影響で被塗装物90から跳ね返って来る塗料粒子の量を低減することができる。
That is, the
また、制御部15は、塗料の噴霧中に、電圧発生器14に供給する電圧を変化させることにより、電圧発生器14から針状静電電極13に印加される電圧を可変制御する。これにより、塗装部位や被塗装物の形状の変化に流動的に追従してスプレーパターンの形状を変化させることができる。そのため、塗装部位や被塗装物の形状に適した塗装を行うことができるため、塗装品質や塗装効率を向上させることができる。
The
<針状静電電極13の構成>
ここで、本実施の形態にかかる針状静電電極13の形状について詳細に説明する。本実施の形態にかかる回転霧化頭121と針状静電電極13の構成を図4に示す。図4は、塗装装置1を被塗装物90側から見た正面図である。また、針状静電電極13の径の大きさとスプレーパターンの径の大きさとの関係を図5に示す。図5は、針状静電電極13の径を変化させた場合のスプレーパターンの径を示した表である。図5においては、エア圧(SA(シェーピングエア)圧)は0.01Mpaに固定している。また、図5に示した測定結果は、いずれも回転霧化頭121の径が77mmの場合の測定結果である。なお、以下の説明において、パターン径の値は、スプレーパターンの最大膜厚の1/2の高さにおけるパターンの幅を意味している(図6参照)。
<Configuration of needle-like
Here, the shape of the acicular
図4に示すように、針状静電電極13は、装置本体11の外周側であって、回転霧化頭121の回転軸Cを中心とする円の円周上に配置されている。具体的には、針状静電電極13は、シェーピングエアリング122から放射状に配置された電極支持部材131に固定されている。また、本実施の形態にかかる塗装装置1は、8つの針状静電電極13を備える。8つの針状静電電極13は、塗装装置1の正面から見て(平面視において)、回転軸Cに対して点対称に配置されている。なお、針状静電電極13の個数は8つに限られないが、回転軸Cに対して点対称に配置されていることが好ましい。これにより、上下左右に均等な静電界Eが発生するため、スプレーパターンの形状が安定する。
As shown in FIG. 4, the needle-like
本実施の形態にかかる針状静電電極13の径は300mmであり、回転霧化頭121の径は77mmである。つまり、針状静電電極13の径は回転霧化頭121の径の3.8倍程度である。言い換えると、回転軸Cから針状静電電極13の端部までの距離(第1の距離)は、回転軸Cから回転霧化頭121の端部までの距離(第2の距離)の3.8倍程度である。
The diameter of the needle-like
また、針状静電電極13の径を400mmとしてもよい。この場合、針状静電電極13の径は400mmであり、回転霧化頭121の径は77mmであるため、針状静電電極13の径は回転霧化頭121の径の5.2倍程度である。言い換えると、回転軸Cから針状静電電極13の端部までの距離(第1の距離)は、回転軸Cから回転霧化頭121の端部までの距離(第2の距離)の5.2倍程度である。
The diameter of the needle-like
これに対して、比較例にかかる回転霧化頭121と針状静電電極93の構成を図7に示す。比較例にかかる針状静電電極93の径は168mmであり、回転霧化頭121の径は77mmである。つまり、針状静電電極93の径は回転霧化頭121の径の2.2倍程度である。言い換えると、回転軸Cから針状静電電極93の端部までの距離は、回転軸Cから回転霧化頭121の端部までの距離の2.2倍程度である。
On the other hand, the structure of the
なお、上記の説明において、針状静電電極の端部とは、より詳細には、針状静電電極の先端部であり、電圧の印加に応じて、静電界Eが形成される部分である。また、回転霧化頭121の端部とは、回転霧化頭121の外周縁であり、装置本体11から供給される塗料が回転霧化頭121から空気中へと離れる(放たれる)部分である。
In the above description, the end portion of the needle-like electrostatic electrode is more specifically the tip portion of the needle-like electrostatic electrode, which is a portion where the electrostatic field E is formed in response to voltage application. is there. Moreover, the edge part of the
次に、本実施の形態にかかる塗装装置1と比較例にかかる塗装装置9とのスプレーパターンのパターン径について説明する。なお、本実施の形態にかかる塗装装置1及び比較例にかかる塗装装置9(いずれも回転霧化頭121の径が77mmの塗装装置)が目標とするパターン径は400mm〜450mm程度であるとする。
Next, the pattern diameter of the spray pattern of the
図5に示すように、本実施の形態にかかる塗装装置1は、SA圧が0.01Mpaの状態において、針状静電電極13の径が300mmの場合、パターン径は400mmである。また、針状静電電極13の径が400mmの場合、パターン径は440mmである。したがって、いずれの場合も目標パターン径の範囲(400mm〜450mm)内に収まっている。
As shown in FIG. 5, the
一方、比較例にかかる塗装装置9は、SA圧が0.01Mpaの状態において、針状静電電極93の径が168mmの場合、パターン径は500mmである。このため、比較例にかかる塗装装置9のパターン径は、目標パターン径よりも大きい径となっている。これは、図8に示すように、針状静電電極93の径が小さいからである。具体的には、針状静電電極93の端部から回転霧化頭121の端部までの距離が短いからである。これにより、回転霧化頭121の端部から飛び出した塗料粒子20は、すぐに針状静電電極93の端部よりも外側に飛び出す。このため、回転霧化頭121の端部から塗料粒子20が飛び出してから回転霧化頭121の回転軸方向を向く静電気力Fを受ける期間が本実施の形態(図3参照)よりも短い。その結果、塗料粒子20は、回転霧化頭121から放たれた直後から、回転霧化頭121の回転軸から離れる方向の静電気力Fを受ける。その結果、パターン径が広がってしまう。
On the other hand, the coating apparatus 9 according to the comparative example has a pattern diameter of 500 mm when the diameter of the needle-like
なお、比較例の塗装装置9において、パターン径が目標パターン径の範囲に収まるように、SA圧を高めてパターン径を小さく制御することも考えられる(図9参照)。つまり、塗料粒子20の被塗装物90方向への力を強くして、塗料粒子20が広がる前に被塗装物90へ塗着させる方法である。しかしながら、SA圧を高くすると、塗料粒子20の跳ね返り量が多くなり塗着効率が低下してしまう。
In the coating apparatus 9 of the comparative example, it is conceivable to increase the SA pressure and control the pattern diameter to be small so that the pattern diameter is within the target pattern diameter range (see FIG. 9). That is, this is a method in which the force of the
具体的に、SA圧と塗料の塗着効率(TE)との関係を図10に示す。なお、図10に示す測定結果は、比較例にかかる塗装装置9を用いた場合の数値である。図10の表に示すように、SA圧0.01Mpaのときの塗着効率が99%で最も高い値である。そして、SA圧を高くするにつれて、塗着効率は低下する。つまり、SA圧を高くするにつれて、塗料粒子20の跳ね返り量も多くなる。つまり、比較例の塗装装置の構成では、SA圧を高くすることにより、パターン径を目標パターン径の範囲に収めることはできるが、塗着効率が低下してしまう。
Specifically, FIG. 10 shows the relationship between SA pressure and paint application efficiency (TE). In addition, the measurement result shown in FIG. 10 is a numerical value at the time of using the coating apparatus 9 concerning a comparative example. As shown in the table of FIG. 10, the coating efficiency at the SA pressure of 0.01 MPa is 99%, which is the highest value. And as the SA pressure is increased, the coating efficiency decreases. That is, as the SA pressure is increased, the amount of rebound of the
これに対して、本実施の形態にかかる塗装装置1の構成によれば、針状静電電極13の径は回転霧化頭121の径の3.8倍以上である。つまり、回転軸Cから針状静電電極13の端部までの距離は、回転軸Cから回転霧化頭121の端部までの距離の3.8倍以上である。これにより、回転霧化頭121の端部から針状静電電極13の端部までの距離が、比較例に比べて長くなる。そのため、回転霧化頭121の端部から塗料粒子20が飛び出してから回転霧化頭121の回転軸方向を向く静電気力Fを受ける期間が、比較例にかかる塗装装置よりも長くなる(図3参照)。その結果、回転霧化頭121から飛び出した塗料粒子20は、比較例に比べて広がりが少なくなる。したがって、SA圧を高めることなく、スプレーパターンの径を小さくすることができる。つまり、塗料粒子の跳ね返りを抑制しつつ、スプレーパターンの形状を制御することができる。
On the other hand, according to the structure of the
なお、上述の通り、本発明のポイントの一つは、回転霧化頭121の端部(塗料が塗装装置1から離れる部分)から、針状静電電極13の端部(静電界Eを発生させる部分)までの距離を十分に取ることである。具体的には、比較例においては、回転軸Cから針状静電電極の端部までの距離は、回転軸Cから回転霧化頭121の端部までの距離の2.2倍程度であるのに対して、本実施の形態においては、3.8倍以上としている。
As described above, one of the points of the present invention is that the end of the needle-like electrostatic electrode 13 (electrostatic field E is generated from the end of the rotary atomizing head 121 (the part where the paint is separated from the coating apparatus 1). It is necessary to take a sufficient distance to the part to be made. Specifically, in the comparative example, the distance from the rotation axis C to the end of the needle-like electrostatic electrode is about 2.2 times the distance from the rotation axis C to the end of the
しかしながら、図4に示すように、針状静電電極の径を168mmから300mmまで大きくすると、パターン径は小さくなる傾向にある。一方、針状静電電極の径を300mmから400mmまで大きくすると、パターン径は大きくなる傾向にある。このため、針状静電電極13の径をさらに大きくし過ぎると、目標パターン径の範囲(400mm〜450mm)を超えてしまうと考えられる。また、針状静電電極13の径を大きくし過ぎると、被塗装物90周囲に存在する物体(壁、床、天井など)と針状静電電極13との距離が近くなる恐れがある。この場合、針状静電電極13からこれらの物体に静電界が発生してしまう。その結果、漏電等が発生し、針状静電電極13の電圧異常となってしまう。
However, as shown in FIG. 4, when the diameter of the needle-shaped electrostatic electrode is increased from 168 mm to 300 mm, the pattern diameter tends to decrease. On the other hand, when the diameter of the needle-shaped electrostatic electrode is increased from 300 mm to 400 mm, the pattern diameter tends to increase. For this reason, it is considered that if the diameter of the needle-like
このため、針状静電電極13の上限は、400mm程度が好ましい。言い換えると、針状静電電極13の径は回転霧化頭121の径の5.2倍以下であることが好ましい。このような構成であれば、上記の通り、パターン径も440mmとなり、目標パターン径の範囲内となる。また、自動車のボディ等の被塗装物90の大きさに比べれば、径が400mmの針状静電電極13は十分小型であるため、周囲の壁等と接近することも回避できる。したがって、針状静電電極13の径は回転霧化頭121の径の3.8倍以上5.2倍以下であることが好ましい。
For this reason, the upper limit of the acicular
さらに、エア圧(SA圧)が0.01Mpaであることが好ましい。本実施の形態にかかる塗装装置1の構成によれば、エア圧を高くすることなく、パターン径を小さくできる(目標パターン径を実現できる)。そのため、図10に示した表のうち、最も塗着効率が高い0.01Mpaにすることにより、パターン径を小さくしつつ、塗着効率も向上させることができる。
Furthermore, the air pressure (SA pressure) is preferably 0.01 MPa. According to the configuration of the
ここで、パターン径が狭いことのメリットについて説明する。SA圧とスプレーパターンの裾野の広がりの関係について図11に示す。なお、図11の表において、φAは、パターン径を意味し、φBは、最大膜厚の1/5の高さにおけるパターンの幅を意味し、拡大率は、φB/φAを意味する(図12参照)。図9の表に示すように、SA圧が高い程、スプレーパターンの裾野が広がりやすい。このように裾野が広がると、オーバースプレーが大きくなり、塗着効率が悪くなる。なお、図11に示す測定結果は、比較例にかかる塗装装置9を用いた場合の数値である。 Here, the merit of the narrow pattern diameter will be described. FIG. 11 shows the relationship between the SA pressure and the spread of the spray pattern base. In the table of FIG. 11, φA means the pattern diameter, φB means the width of the pattern at the height of 1/5 of the maximum film thickness, and the enlargement ratio means φB / φA (FIG. 11). 12). As shown in the table of FIG. 9, the higher the SA pressure, the easier the spread of the spray pattern. When the skirt spreads as described above, the overspray becomes large and the coating efficiency is deteriorated. In addition, the measurement result shown in FIG. 11 is a numerical value at the time of using the coating apparatus 9 concerning a comparative example.
図13及び図14を用いて、裾野の大きさの違いに応じたオーバースプレーの量について説明する。裾野が大きい(パターン径が大きい)スプレーパターンのオーバースプレーの量を図13に示す。また、裾野が小さい(パターン径が小さい)スプレーパターンのオーバースプレーの量を図14に示す。いずれの場合も、被塗装物90の端部901を中心とする位置で1回目の塗布(t1)を行い、塗布所定の塗り重ねピッチだけずらして、2回目の塗布(t2)、3回目の塗布(t3)を行った場合を示している。
The amount of overspray according to the difference in the size of the skirt will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 13 shows the amount of overspray of a spray pattern having a large skirt (large pattern diameter). Moreover, the amount of overspray of a spray pattern with a small base (pattern diameter is small) is shown in FIG. In any case, the first application (t1) is performed at a position centering on the
図13に示すように、裾野が大きい(パターン径が大きい)スプレーパターンのオーバースプレーの量は、被塗装物90の端部901よりも外側(図13の下側)に位置する領域B1〜B3の合計である。一方、図14に示すように、裾野が小さい(パターン径が小さい)スプレーパターンのオーバースプレーの量は、被塗装物90の端部901よりも外側(図14の下側)に位置する領域S1〜S3の合計である。
As shown in FIG. 13, the amount of overspray of the spray pattern having a large base (the pattern diameter is large) is an area B <b> 1 to B <b> 3 located outside the
1回目の塗布(t1)においては、塗布した塗料の半分が被塗装物90に塗着せず、オーバースプレーが発生する。このとき、裾野が大きいスプレーパターンも、裾野が小さいスプレーパターンも、同じ吐出量であれば、オーバースプレーの量も同じになる。
In the first application (t1), half of the applied paint is not applied to the
しかし、2回目の塗布(t2)、3回目の塗布(t3)においては、裾野が小さいスプレーパターンの方が、裾野が大きいスプレーパターンよりもオーバースプレーが少なくなる。したがって、パターン径が小さい方が、オーバースプレーを低減することができる。 However, in the second application (t2) and the third application (t3), the spray pattern with a small skirt has less overspray than the spray pattern with a large skirt. Therefore, overspray can be reduced when the pattern diameter is smaller.
<実施の形態2>
本発明にかかる実施の形態2について説明する。本実施の形態にかかる塗装装置2の構成を図15に示す。塗装装置2においては、針状静電電極13を支持する電極支持部材131が、絶縁材料により形成されている。このため、シェーピングエアリング122と針状静電電極13とは、電気的に絶縁されている。
<
A second embodiment according to the present invention will be described. FIG. 15 shows the configuration of the
また、塗装装置2は、2つの電圧発生器14a、14bと、2つの制御部15a、15bと、を備える。電圧発生器14a(第1の電圧印加手段)は、高電圧ケーブル141aを介して、針状静電電極13に電圧V1(第1の電圧)を印加する。電圧発生器14b(第2の電圧印加手段)は、高電圧ケーブル141bを介して、回転霧化頭121及びシェーピングエアリング122に電圧V2(第2の電圧)を印加する。つまり、針状静電電極13に印加される電圧V1と、回転霧化頭121及びシェーピングエアリング122に印加される電圧V2と、は異なる電圧である。
The
制御部15aは、低電圧ケーブル142aを介して電圧発生器14aに供給する電圧を変化させることにより、電圧V1を制御する。制御部15bは、低電圧ケーブル142bを介して電圧発生器14bに供給する電圧を変化させることにより、電圧V2を制御する。つまり、塗装装置2は、電圧V1と電圧V2とを個別に制御することができる。なお、その他の構成については塗装装置1と同様である。
The
以上のように、本実施の形態にかかる塗装装置2の構成によれば、電圧V1と電圧V2とを別々の電源に接続する。このため、針状静電電極13に印加する電圧V1と、回転霧化頭121やシェーピングエアリング122に印加する電圧V2と、を分けて制御することができる。これにより、針状静電電極13に高電圧を印加して、静電界Eのみを強くしたい場合に、電圧発生器14a及び制御部15aのみが高電圧を発生すればよい。つまり、回転霧化頭121やシェーピングエアリング122に電圧を印加する電圧発生器14b及び制御部15bは、印加電圧を抑えることができる。その結果、電圧発生器14b及び制御部15bの負荷を低減することができる。
As described above, according to the configuration of the
<実施の形態3>
本発明にかかる実施の形態3について説明する。本実施の形態にかかる塗装装置3の構成を図16に示す。また、塗装装置3の正面図を図17に示す。塗装装置3は、回転霧化頭121を中心とする円の円周上に配置された複数の針状静電電極13aと、針状静電電極13aが配列された円とは異なる径の円の円周上に配列された13c、13d(第2の電極)と、を備える。針状静電電極13aが配置された円の径はφaである。針状静電電極13cが配置された円の径はφcである。針状静電電極13dが配置された円の径はφdである。つまり、いずれの円も径は異なる。なお、いずれの円も回転霧化頭121の回転軸Cを中心としている。
<
A third embodiment according to the present invention will be described. FIG. 16 shows the configuration of the
また、塗装装置3は、3つの電圧発生器14a、14c、14dと、3つの制御部15a、15c、15dと、を備える。電圧発生器14a(第1の電圧印加手段)は、高電圧ケーブル141aを介して、針状静電電極13aに電圧V1を印加する。電圧発生器14c(第3の電圧印加手段)は、高電圧ケーブル141cを介して、針状静電電極13cに電圧V3(第3の電圧)を印加する。電圧発生器14d(第3の電圧印加手段)は、高電圧ケーブル141dを介して、針状静電電極13dに電圧V4(第3の電圧)を印加する。つまり、針状静電電極13a、13c、13dに印加される電圧V1、V3、V4は、それぞれ異なる電圧である。
The
制御部15aは、低電圧ケーブル142aを介して電圧発生器14aに供給する電圧を変化させることにより、電圧V1を制御する。制御部15cは、低電圧ケーブル142cを介して電圧発生器14cに供給する電圧を変化させることにより、電圧V3を制御する。制御部15dは、低電圧ケーブル142dを介して電圧発生器14dに供給する電圧を変化させることにより、電圧V4を制御する。つまり、塗装装置3は、電圧V1、V3、V4をそれぞれ個別に制御することができる。なお、その他の構成については塗装装置1と同様である。
The
以上のように、本実施の形態にかかる塗装装置3の構成によれば、径の異なる複数の円周上に配置された針状静電電極13a、13c、13dの印加電圧を個別に制御する。そして、各針状静電電極13a、13c、13dは、個別に静電界Eを形成する。これにより、3つの静電界Eが合わさり、1つの円周上に配置された針状静電電極のみでは形成できないような複雑な静電界Eを形成することができる。したがって、静電界Eのパターンのバリエーションを増やすことができる。つまり、スプレーパターンの形状のバリエーションを増やすことができる。
As described above, according to the configuration of the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせをすることが可能である。例えば、針状静電電極13及び回転霧化頭121の寸法は、上述の実施の形態の数値に限られない。上記の通り、回転霧化頭121の端部から針状静電電極13の端部までの距離が十分であれば、本発明の効果を奏するため、針状静電電極13の径は回転霧化頭121の径の3.8倍以上であれば、寸法は特に限定されない。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed and combined without departing from the spirit of the present invention. For example, the dimensions of the needle-like
1〜3、9 塗装装置
11 装置本体
12 塗料噴霧部
13、93 針状静電電極
14 電圧発生器
15 制御部
20 塗料粒子
90 被塗装物
121 回転霧化頭
122 シェーピングエアリング
131 電極支持部材
141 高電圧ケーブル
142 低電圧ケーブル
1-3, 9
Claims (7)
前記装置本体の前端部に回転可能に設けられ、塗料を被塗装物に噴霧する回転霧化頭と、
前記装置本体の外周側に設けられた第1の電極と、
前記第1の電極に第1の電圧を印加する第1の電圧印加手段と、
前記第1の電圧を可変制御することにより、前記回転霧化頭から噴霧される前記塗料により形成されるスプレーパターンの形状を制御する制御手段と、
を備える回転霧化静電塗装装置。 The device body;
A rotary atomizing head that is rotatably provided at the front end of the apparatus main body and sprays paint on an object to be coated;
A first electrode provided on the outer peripheral side of the device body;
First voltage applying means for applying a first voltage to the first electrode;
Control means for controlling the shape of the spray pattern formed by the paint sprayed from the rotary atomizing head by variably controlling the first voltage;
A rotary atomizing electrostatic coating device comprising:
前記制御手段は、前記第1の電圧と、前記第2の電圧と、をそれぞれ個別に可変制御する請求項1に記載の回転霧化静電塗装装置。 A second voltage applying means for applying a second voltage to the rotary atomizing head;
The rotary atomizing electrostatic coating apparatus according to claim 1, wherein the control unit variably controls the first voltage and the second voltage individually.
前記第2の電極に第3の電圧を印加する第3の電圧印加手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記第1の電圧と、前記第3の電圧と、をそれぞれ個別に可変制御することにより、前記スプレーパターンの形状を制御する請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転霧化静電塗装装置。 A second electrode including a plurality of needle-like electrodes and centered on the rotary atomizing head and arranged on the circumference of a circle having a diameter different from that of the circle on which the first electrode is arranged When,
A third voltage applying means for applying a third voltage to the second electrode;
The said control means controls the shape of the said spray pattern by carrying out the variable control of each of the said 1st voltage and the said 3rd voltage separately, respectively. Rotary atomizing electrostatic coating device.
前記装置本体の前端部に回転可能に設けられ、塗料を被塗装物に噴霧する回転霧化頭と、
前記装置本体の外周側に設けられ、電圧が印加される電極と、を備え、
前記回転霧化頭の回転軸から前記電極の端部までの第1の距離が、前記回転軸から前記回転霧化頭の端部までの第2の距離の3.8倍以上である回転霧化静電塗装装置。 The device body;
A rotary atomizing head that is rotatably provided at the front end of the apparatus main body and sprays paint on an object to be coated;
An electrode provided on the outer peripheral side of the apparatus main body, to which a voltage is applied,
A rotary mist in which a first distance from the rotation axis of the rotary atomizing head to the end of the electrode is 3.8 times or more a second distance from the rotary axis to the end of the rotary atomizing head. Electrostatic coating equipment.
前記シェーピングエアのエア圧が0.01Mpa以下である請求項5に記載の回転霧化静電塗装装置。 An air ejection means for ejecting shaping air for spraying the paint onto the object to be coated;
The rotary atomizing electrostatic coating apparatus according to claim 5, wherein an air pressure of the shaping air is 0.01 Mpa or less.
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