JP2018126715A - 回転霧化頭 - Google Patents

Abstract

【課題】拡散面を浅くした場合であっても、塗料の微粒化の向上を図ることが可能な回転霧化頭を提供する。
【解決手段】回転霧化頭２は、塗装装置１００の回転軸１１に取付可能に構成され、供給される塗料を遠心力により放出して霧化するように構成されている。回転霧化頭２は、供給される塗料が流出される流出孔２６と、流出孔２６から流出した塗料が外縁部２７ｃに向けて拡散される拡散面２７とを備える。外縁部２７ｃには、溝部２８が形成され、拡散面２７には、溝部２８と流出孔２６との間に段差部２７ｂが形成されている。段差部２７ｂは、溝部２８の近傍に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転霧化頭に関する。

従来、回転軸に取り付けられた回転霧化頭を備える塗装装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。このような塗装装置では、回転軸により回転霧化頭が回転されることにより、回転霧化頭に供給される塗料が遠心力によって放出されて霧化されるようになっている。

特許文献１の回転霧化頭は、供給される塗料が流出される流出孔と、流出孔から流出した塗料が外縁部に向けて拡散される拡散面とを備え、塗料が拡散面の外縁部から放出されるように構成されている。拡散面には、流出孔と外縁部との間に段差部が形成されている。これにより、段差部で塗料が均一に広げられるので、霧化された塗料の粒径のばらつきが抑制され、塗装品質を向上させることが可能である。

特開２００６−１３０４２３号公報

ここで、回転霧化頭を軽量化するために、拡散面を浅くした場合（軸方向と直交する面に対する拡散面の傾斜度合いを小さくした場合）には、遠心力のうち塗料を拡散面に押し付ける成分が小さくなるので、塗料の波（塗料の厚みむら）が発生しやすくなる。したがって、拡散面を浅くした場合において、段差部が設けられていても、段差部を乗り越えた塗料が放出される前に波打つと、霧化される塗料の微粒化の向上を図ることが困難である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、拡散面を浅くした場合であっても、塗料の微粒化の向上を図ることが可能な回転霧化頭を提供することである。

本発明による回転霧化頭は、塗装装置の回転軸に取付可能に構成され、供給される塗料を遠心力により放出して霧化するように構成されている。回転霧化頭は、供給される塗料が流出される流出孔と、流出孔から流出した塗料が外縁部に向けて拡散される拡散面とを備える。外縁部には、溝部が形成され、拡散面には、溝部と流出孔との間に段差部が形成されている。段差部は、溝部の近傍に配置されている。

このように構成することによって、段差部を乗り越えた塗料が波打つ前に溝部に到達することにより、外縁部から放出される塗料を均一な液糸状にすることができるので、霧化される塗料の微粒化の向上を図ることができる。

本発明の回転霧化頭によれば、拡散面を浅くした場合であっても、塗料の微粒化の向上を図ることができる。

本実施形態による回転霧化頭を備える塗装装置を説明するための断面図である。 図１の回転霧化頭の外縁部を拡大して示した断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態による回転霧化頭２を備える塗装装置１００について説明する。この塗装装置１００は、いわゆるベルカップ型の静電塗装装置であり、液体の塗料を霧化して被塗装物（図示省略）に塗着させるように構成されている。なお、被塗装物は、たとえば車両のボディである。

塗装装置１００は、図１に示すように、装置本体１と、回転霧化頭２とを備えている。この塗装装置１００は、装置本体１により回転霧化頭２を回転させることにより、回転霧化頭２に供給される塗料が遠心力によって放出されて霧化されるように構成されている。また、塗装装置１００では、回転霧化頭２に高電圧が印加されるとともに、被塗装物が接地されることにより、霧化される塗料が帯電されて被塗装物に塗着しやすくなっている。

装置本体１には、回転軸１１および塗料供給管１２などが設けられている。回転軸１１の先端部１１ａには、回転霧化頭２が着脱可能に取り付けられている。この回転軸１１は、たとえばエアモータ（図示省略）によって回転するように構成されている。また、回転軸１１は、中空状に形成され、内部に塗料供給管１２が配置されている。塗料供給管１２は、液体の塗料を回転霧化頭２に供給するために設けられており、先端１２ａにノズル（図示省略）が形成されている。

回転霧化頭（ベルカップ）２は、基端側（Ｘ２方向側）に配置される取付部２１と、先端側（Ｘ１方向側）に配置されるヘッド部２２とを含んでいる。取付部２１は、円筒状に形成され、回転軸１１の先端部１１ａに取り付けられている。このため、回転霧化頭２は、回転軸１１が回転された場合に、その回転軸１１と一体的に回転するように構成されている。なお、円筒状の取付部２１の内部に回転軸１１の先端部１１ａが配置されている。

ヘッド部２２は、椀状に形成され、開口部２２ａが先端側（Ｘ１方向側）を向くように配置されている。このヘッド部２２は、先端側に向けて拡径するように形成され、内面２２ｂおよび外面２２ｃを有する。

内面２２ｂの中央には軸方向（Ｘ２方向）から見て円形の凹部２３が形成され、その凹部２３を塞ぐようにハブ２４が設けられている。このため、凹部２３およびハブ２４により塗料空間Ｓが区画されている。また、凹部２３の底部中央には貫通孔２５が形成され、その貫通孔２５に塗料供給管１２が配置されている。そして、塗料供給管１２の先端１２ａが塗料空間Ｓに臨むように配置されている。これにより、塗料供給管１２のノズルから塗料空間Ｓに塗料が供給されるようになっている。

ハブ２４は、円板状の別部材であり、凹部２３の開口端部（Ｘ１方向側の端部）を塞ぐように組み付けられている。ハブ２４の中央には、ほぼ円錐状の突起２４ａが塗料空間Ｓ側に突出するように形成されている。このハブ２４には、突起２４ａの近傍に洗浄の際に用いられる洗浄孔２４ｂが形成されている。また、ハブ２４の外縁部には、塗料空間Ｓから塗料を流出させるための流出孔２６が形成されている。

流出孔２６は、周方向に所定の間隔を隔てて複数設けられている。各流出孔２６は、凹部２３の内側面に沿って延びるように形成されている。このため、各流出孔２６では、入口（Ｘ２方向側の端部）が出口（Ｘ１方向側の端部）に比べて径方向の内側に配置されている。なお、周方向は、回転霧化頭２の回転方向であり、径方向は、回転霧化頭２の軸方向（Ｘ１およびＸ２方向）と直交する方向である。

そして、流出孔２６に対して径方向の外側の内面２２ｂが、塗料が拡散される拡散面２７として機能する。この拡散面２７は、回転霧化頭２を軽量化するために浅く形成されている。すなわち、拡散面２７は、軸方向と直交する面に対する傾斜度合いが小さくなっている。

ここで、本実施形態では、拡散面２７に、段差部２７ａおよび２７ｂが形成されている。段差部２７ａおよび２７ｂは、拡散面２７の外縁部２７ｃと流出孔２６との間に配置されており、段差部２７ａが流出孔２６の近傍に配置され、段差部２７ｂが外縁部２７ｃの近傍に配置されている。この段差部２７ａおよび２７ｂは、軸方向（Ｘ２方向）から見て円環状に形成され、先端側（Ｘ１方向側）に向けて若干拡径するように形成されている。これにより、塗料が段差部２７ａおよび２７ｂを通過する際に、遠心力のうち塗料を段差部２７ａおよび２７ｂに押し付ける成分が大きくなる。すなわち、塗料が段差部２７ａおよび２７ｂを通過する場合には、塗料が段差部２７ａおよび２７ｂ以外の拡散面２７を通過する場合に比べて、塗料が段差部２７ａおよび２７ｂに大きい力で押し付けられるため、塗料の厚みが均一になるように広げられる。段差部２７ａは、流出孔２６から流出した塗料を膜状に拡散させるために設けられている。段差部２７ｂは、段差部２７ａを乗り越えた後に拡散面２７に沿って流れる塗料の波（塗料の厚みむら）を解消するために設けられている。

また、拡散面２７の外縁部２７ｃには、図２に示すように、溝部２８が形成されている。この溝部２８は、塗料を液糸状にして放出端２９から放出するために設けられている。溝部２８は、径方向に延びるように形成されるとともに、周方向に所定の間隔を隔てて複数設けられている。

溝部２８の近傍に配置される段差部２７ｂは、放出端２９からの距離Ｄが以下の式（１）の関係を満たすように設けられている。

Ｄ≦０．３×ｒ ・・・（１）
なお、式（１）において、Ｄは、径方向における放出端２９から段差部２７ｂまでの距離であり、ｒは、回転霧化頭２（放出端２９）の半径である。

さらに、段差部２７ｂは、距離Ｄが以下の式（２）の関係を満たすように設けられていることが好ましい。

Ｄ≦０．１５×ｒ ・・・（２）
つまり、段差部２７ｂは、溝部２８と重畳されないようにした上で、径方向において回転中心から０．７×ｒの位置の外側（０．７×ｒから放出端２９までの範囲）に設けられ、好ましくは、径方向において回転中心から０．８５×ｒの位置の外側（０．８５×ｒから放出端２９までの範囲）に設けられる。

−塗装時の動作−
次に、図１および図２を参照して、塗装装置１００の動作について説明する。なお、塗装時には、回転霧化頭２に高電圧が印加され、被塗装物が接地される。そして、たとえばエアモータにより、回転軸１１および回転霧化頭２が回転される。

まず、塗料供給管１２（図１参照）のノズルから液体の塗料が吐出され、塗料空間Ｓに塗料が供給される。ノズルから吐出された塗料は、ハブ２４の突起２４ａに衝突し、径方向（凹部２３の内側面側）に拡散される。その塗料は、遠心力により流出孔２６から流出される。

そして、流出孔２６から流出した塗料は、遠心力により拡散面２７に沿って径方向の外側に流れる。具体的には、流出孔２６から流出した塗料が段差部２７ａに到達すると、塗料を段差部２７ａに押し付ける力が大きいため、塗料が段差部２７ａの全体に広げられる。このため、段差部２７ａを乗り越えた塗料は膜状になり、その塗料が段差部２７ｂに向けて流れる。

そして、段差部２７ｂに向けて流れる塗料は、拡散面２７に押し付けられる力が小さいため、径方向に進むにつれて波が発生する。その塗料の波が段差部２７ｂ（図２参照）に到達すると、塗料を段差部２７ｂに押し付ける力が大きいため、塗料が均一に広げられて波が解消される。段差部２７ｂを乗り越えた塗料は、波が発生する前に溝部２８に供給されることから、溝部２８を通過して放出端２９から放出される塗料が均一な液糸状になる。そして、放出された液糸状の塗料が霧化される。その霧化された塗料は帯電されており、被塗装物に塗着される。

−効果−
本実施形態では、上記のように、溝部２８の近傍に段差部２７ｂを設けることによって、段差部２７ｂを乗り越えた塗料が波打つ前に溝部２８に到達することにより、放出端２９から放出される塗料を均一な液糸状にすることができるので、霧化される塗料の微粒化の向上を図ることができる。したがって、回転霧化頭２を軽量化するために、拡散面２７を浅くした場合であっても、霧化される塗料の微粒化の向上を図ることができる。

［実験例］
次に、本実施形態の効果を確認するために行った実験例について説明する。この実験例では、本実施形態に対応する実施例１および２による回転霧化頭を作製するとともに、比較例による回転霧化頭を作製し、各回転霧化頭を用いた場合の塗料の粒径を計測した。その計測結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例による回転霧化頭では、回転霧化頭（放出端）の半径ｒを３８．５ｍｍとし、径方向における放出端から段差部までの距離Ｄを２３ｍｍとした。すなわち、比較例による回転霧化頭は、上記した式（１）および（２）が成立しないものである。この比較例による回転霧化頭を用いた場合の塗料の粒径は、４７．４μｍであった。

これに対して、実施例１による回転霧化頭では、回転霧化頭の半径ｒを３８．５ｍｍとし、径方向における放出端から段差部までの距離Ｄを１１ｍｍとした。すなわち、実施例１による回転霧化頭は、上記した式（１）のみが成立するものである。この実施例１による回転霧化頭を用いた場合の塗料の粒径は、４５．８μｍであった。

また、実施例２による回転霧化頭では、回転霧化頭の半径ｒを３８．５ｍｍとし、径方向における放出端から段差部までの距離Ｄを５．５ｍｍとした。すなわち、実施例２による回転霧化頭は、上記した式（１）および（２）が成立するものである。この実施例２による回転霧化頭を用いた場合の塗料の粒径は、４２．９μｍであった。

したがって、上記した式（１）を満たすように、溝部の近傍に段差部を設けることにより、塗料を微粒化することができた。さらに、上記した式（２）を満たすように、溝部の近傍に段差部を設けることにより、塗料をより微粒化することができた。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施形態において、霧化された塗料を制御するためのシェーピングエアを吐出するエア吐出部が設けられていてもよい。

また、本実施形態では、２つの段差部２７ａおよび２７ｂが設けられる例を示したが、これに限らず、３つ以上の段差部が設けられていてもよい。

本発明は、塗装装置の回転軸に取付可能に構成され、供給される塗料を遠心力により放出して霧化するように構成された回転霧化頭に利用可能である。

２ 回転霧化頭
１１ 回転軸
２６ 流出孔
２７ 拡散面
２７ｂ 段差部
２７ｃ 外縁部
２８ 溝部
１００ 塗装装置

Claims (1)

1. 塗装装置の回転軸に取付可能に構成され、供給される塗料を遠心力により放出して霧化するように構成された回転霧化頭であって、
   供給される塗料が流出される流出孔と、
   前記流出孔から流出した塗料が外縁部に向けて拡散される拡散面とを備え、
   前記外縁部には、溝部が形成され、前記拡散面には、前記溝部と前記流出孔との間に段差部が形成され、
   前記段差部は、前記溝部の近傍に配置されていることを特徴とする回転霧化頭。

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