JP2023049676A - 回転霧化式塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シェーピングエアを用いることなく塗料の粒子をベルカップの前方に向けて吐出できる回転霧化式塗装装置を提供する。【解決手段】回転霧化式塗装装置１０は、回転駆動部１４を有する本体部１２と、回転駆動部１４に取り付けられたベルカップ１６とを有し、ベルカップ１６は、回転駆動部１４の軸線方向の先端に向けて延在する側面部２０と、側面部２０の内面と外面とを連通し、塗料９０を噴出する貫通孔と、貫通孔よりも軸線方向の先端寄りに形成され、側面部２０よりも回転駆動部１４の軸線２２の半径方向の外方に突出する外凸部３２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、回転霧化式塗装装置に関する。

回転霧化式塗装装置は、回転するベルカップから塗料を遠心力で外側に噴出して塗装を行う装置である。ベルカップは、回転駆動部に取り付けられる。ベルカップは、回転駆動部で回転されることにより、塗料を外側に噴出する。ベルカップは、周壁がベルカップの軸線に沿った円筒状の側面部を有する。ベルカップの側面部は、内面から外面までを貫通する複数の貫通孔を有する（例えば、特許文献１参照）。

回転霧化式塗装装置において、塗料はベルカップの側面部の複数の貫通孔を通過してベルカップの外側に噴出する。貫通孔は、塗料の通過を制限する。これにより、回転式霧化塗装装置は、噴出する塗料の粒子径を、貫通孔の孔径よりも小さく制限する。

特開２００１－４６９２７号公報

上記の従来技術では、塗料の粒子は遠心力によって軸線の径方向外側に噴出される。しかし、塗装面は、ベルカップの先端に配置される。したがって、従来技術では、塗装面に向けて塗料の粒子を噴出できないため、塗装パターンが広がる。

塗装パターンの広がりを防止するべく、塗装面に向けて流れるシェーピングエアを使用することができる。しかし、シェーピングエアは、塗装面への塗料の塗着効率を低下させる。

本発明は、上記した課題を解決することを目的とする。

以下の開示の一観点は、回転駆動部を有する本体部と、前記回転駆動部に取り付けられたベルカップとを有する回転霧化式塗装装置であって、前記ベルカップは、前記回転駆動部の軸線方向の先端に向けて延在する側面部と、前記側面部の内面と外面とを連通し、塗料を噴出する貫通孔と、前記貫通孔よりも前記軸線方向の先端側に形成され、前記側面部よりも前記回転駆動部の軸線の半径方向の外方に突出する外凸部と、を備える、回転霧化式塗装装置にある。

上記観点の回転霧化式塗装装置は、シェーピングエアを用いることなく塗料の粒子をベルカップの前方に向けて吐出できる。

図１は、実施形態に係る回転霧化式塗装装置による塗装を示す説明図である。 図２は、第１実施形態の回転霧化式塗装装置のベルカップの側面部の部分拡大断面図である。 図３Ａは、図２のベルカップの先端付近の拡大断面図であり、図３Ｂは図２のベルカップの貫通孔の配置パターンを示す部分拡大図である。 図４は、図２のベルカップの外凸部の部分拡大図である。 図５は、図２のベルカップの外方の空気の流れを示す説明図である。 図６は、比較例に係るベルカップの外方の空気の流れを示す説明図である。 図７は、第２実施形態に係るベルカップの先端付近の拡大断面図である。 図８は、第３実施形態に係るベルカップの先端付近の拡大断面図である。 図９Ａは、第４実施形態に係るベルカップの斜視断面図であり、図９Ｂは図９Ａの第１切込部の拡大断面図である。 図１０は、第５実施形態に係るベルカップの斜視断面図である。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る回転霧化式塗装装置１０は、霧状の塗料９０を対象物９２に塗装する。回転霧化式塗装装置１０は、本体部１２と、回転駆動部１４と、ベルカップ１６とを有する。本体部１２は、ベルカップ１６に塗料９０を供給する。本体部１２は、回転駆動部１４を介してベルカップ１６を支持する。回転駆動部１４は、モータを含む。回転駆動部１４は、モータを介してベルカップ１６を回転可能に支持する。

ベルカップ１６は、回転による遠心力により、塗料９０を回転中心である軸線２２から径方向の外方に霧状に噴出する。ベルカップ１６から噴出された霧状の塗料９０は、電荷を帯びている。電荷を帯びた霧状の塗料９０は、静電気力により対象物９２に吸い寄せられて塗着する。

図２に示すように、ベルカップ１６は、ベルカップ本体１８と、側面部２０とを有する。ベルカップ本体１８は、側面部２０の基端に位置する。ベルカップ本体１８の基端は、回転駆動部１４に接続されている。ベルカップ本体１８は、回転駆動部１４から離れる方向である先端方向に向けて徐々に直径が広がるベル状の形状を有する。ベルカップ本体１８及び側面部２０の中心は、回転駆動部１４の回転中心である軸線２２と一致する。ベルカップ本体１８は、内部に空洞部１８１を有する。ベルカップ本体１８の空洞部１８１には、閉塞部２４が配置される。閉塞部２４は、回転駆動部１４に接続されている。閉塞部２４は、基端側に霧化室２５を有する。霧化室２５は、塗料９０に遠心力を与える空室である。

側面部２０は、ベルカップ本体１８から回転駆動部１４から離れる方向に延びる。側面部２０は、軸線２２に中心を有する円筒形状を有する。図３Ａに示すように、側面部２０は、貫通孔２６を複数有する。貫通孔２６は、円形又は矩形の断面形状を有する。貫通孔２６は、側面部２０を半径方向に貫通することで、側面部２０の内面２８と外面３０とを連通させる。貫通孔２６は、側面部２０の内面２８に供給された塗料９０を外方に噴出させる。なお、側面部２０は、軸線２２に対して傾斜して延びてもよい。この場合には、後に説明する外凸部３２の外端面３２３は、側面部２０のなかで最も径の大きな箇所よりもさらに外方に突出するように形成される。

複数の貫通孔２６は、側面部２０の周方向に延びる帯状領域３４、３６、３８に配置されている。図３Ｂに示すように、各々の帯状領域３４、３６、３８において、複数の貫通孔２６は、ちどり状に配置される。すなわち、隣接する貫通孔２６同士は、周方向及び軸線２２の方向にずれて配置される。貫通孔２６のちどり状の配置パターンは、噴出された塗料９０の粒子の衝突を防ぎ、塗装ムラの発生を防止する。なお、側面部２０は、帯状領域３４、３６、３８を有しなくてもよい。この場合には、貫通孔２６は、側面部２０のより広い範囲に配置される。

図２及び図３Ａに示すように、側面部２０は、先端の縁部に外凸部３２を有する。外凸部３２は、側面部２０から外方に向けて板状に延び出る。外凸部３２は、側面部２０の外面３０の周方向の全域に亘って延在する。外凸部３２は、円形のフランジ状の形状を有する。

図４に示すように、外凸部３２は、先端面３２１と、基端面３２２と、外端面３２３とを有する。先端面３２１は、外凸部３２の先端に位置する。先端面３２１は、軸線２２に直交する平坦面よりなる。先端面３２１は、側面部２０の先端面２１と同一の平面を形成する。外端面３２３は、外凸部３２の外周の縁に位置する。基端面３２２は、外凸部３２の基端に位置する。基端面３２２は、先端面３２１と平行な内周部３２４と、内周部３２４の外周に形成された外周部３２５とを有する。外周部３２５は、外周に向かうにつれて、先端面３２１に接近するように傾斜する。なお、基端面３２２は、内周部３２４と外周部３２５とが滑らかな曲面で連続的に形成された曲面であってもよい。

側面部２０と基端面３２２との境目と、基端面３２２と外端面３２３との境目と、外端面３２３と先端面３２１との境目とは、滑らかな曲面で接続される。

本実施形態の回転霧化式塗装装置１０は以上のように構成され、以下その作用について説明する。

図１に示すように回転霧化式塗装装置１０は、回転駆動部１４によりベルカップ１６を回転させた状態で使用に供される。塗料９０は、回転するベルカップ１６に供給される。塗料９０は、遠心力によりベルカップ１６の内面２８に沿って流動する。塗料９０は、ベルカップ本体１８の傾斜に沿って側面部２０に流れる。塗料９０は、側面部２０の貫通孔２６を通じて外方に流出し、軸線２２の径方向の外側に向けて霧状に噴射される。霧状の塗料９０は、ベルカップ１６の周囲の気流に沿って流れる。

図６の比較例のベルカップ９４は、側面部９６を有する。側面部９６は、外凸部３２を有しない。回転するベルカップ９４は、側面部９６の基端から先端に向かう気流と、側面部９６の先端から基端に向かう気流を発生させる。２つの気流は、側面部９６の軸線２２の方向の中央付近で衝突し、側面部９６の径方向の外方に向かう気流を発生させる。側面部９６の外方の気流は、径方向の外方のみを向いており、先端側に向いていない。そのため、比較例のベルカップ９４では、霧状の塗料９０は、側面部９６の外方に向かう気流に乗って径方向の外方に噴射される。

これに対し、図５に示すように、本実施形態のベルカップ１６は、側面部２０の外凸部３２によって先端に向かう気流を生み出すことができる。すなわち、側面部２０の外凸部３２は、外面３０よりも外側に突出する。そのため、外凸部３２の周方向の速度は、外面３０の周方向の速度よりも大きい。ベルカップ１６の周囲の気流の流速の分布は、外凸部３２の先端で最大となる。外気の流速の増大にともなって、外凸部３２の周囲で圧力が低下する。そのため、ベルカップ１６の周囲の空気は、ベルカップ１６の先端に向けて流れる。その結果、図示のようにベルカップ１６は、側面部２０の外側において先端に向かう空気の流れを生み出す。この先端に向かう空気の流れは、霧状の塗料９０の噴射方向を、対象物９２（図１参照）に向ける。したがって、本実施形態の回転霧化式塗装装置１０は、塗料９０を先端に向けて噴射できる。また、回転霧化式塗装装置１０は、塗装パターンの径を縮小できる。

（第２実施形態）
図７に示すように、本実施形態のベルカップ１６１は、側面部２０１において、図１～図４を参照しつつ説明したベルカップ１６と異なる。なお、図７のベルカップ１６１において、図１～図４を参照しつつ説明したベルカップ１６と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図７に示すように、本実施形態の側面部２０１は、内面２８に内凸部４４を有する。内凸部４４は、複数の貫通孔２６が形成された帯状領域３４、３６、３８よりも先端に配置される。内凸部４４は、内面２８の先端に位置する。内凸部４４の先端面４４１は側面部２０１の先端面２１と同一の面を形成する。図示のように、内凸部４４は、内面２８から軸線２２に接近するように突出する。内凸部４４は、内面２８の周方向の全域に亘って延在し、環状に形成されている。

本実施形態のベルカップ１６１は以上のように、内凸部４４を有する。内凸部４４は、側面部２０に供給される塗料９０の供給量が増えた場合に、塗料９０の流出を妨げるダムの役割を果たす。したがって、ベルカップ１６１は、塗料９０がベルカップ１６１の先端から噴出されることを抑制する。

（第３実施形態）
図８に示すように、本実施形態のベルカップ１６２は、側面部２０２において、図７を参照しつつ説明したベルカップ１６１と異なる。なお、図８のベルカップ１６２において、図７を参照しつつ説明したベルカップ１６１と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態のベルカップ１６２は、側面部２０２の内面２８に、第１溝部４６、第２溝部４８及び第３溝部５０を有する。第１溝部４６は、ベルカップ本体１８に最も近い位置にある帯状領域３４に沿って形成される。第１溝部４６は、内面２８に対して外面３０に向けて凹んだ溝状に形成される。第１溝部４６は、内面２８の周方向の全域に亘って環状に延びる。第１溝部４６の内部において、帯状領域３４に含まれる複数の貫通孔２６が開口する。

第２溝部４８は、帯状領域３６に沿って形成された環状の溝である。第２溝部４８は、第１溝部４６と同じ幅（軸線２２方向の寸法）及び同じ深さを有する。第２溝部４８において、帯状領域３６に含まれる複数の貫通孔２６が開口する。

第３溝部５０は、最も先端に位置する帯状領域３８に沿って形成された環状の溝である。第３溝部５０は、第１溝部４６と同じ幅及び同じ深さを有する。第３溝部５０において、帯状領域３８に含まれる複数の貫通孔２６が開口する。

本実施形態のベルカップ１６２は、以上のように、第１溝部４６、第２溝部４８及び第３溝部５０を有する。ベルカップ本体１８から供給された塗料９０は、まず第１溝部４６に流入する。第１溝部４６に流入した塗料９０は、第１溝部４６に開口する貫通孔２６を通じて側面部２０の外側に噴出する。塗料９０の流量が増加すると、塗料９０の一部は、第１溝部４６を乗り越えて第２溝部４８に流入する。第２溝部４８に流入した塗料９０は、第２溝部４８に開口する貫通孔２６を通じて側面部２０の外側に噴出する。

塗料９０の流量がさらに増加すると、塗料９０の一部は、第２溝部４８を乗り越えて第３溝部５０に流入する。第３溝部５０に流入した塗料９０は、第３溝部５０に開口する貫通孔２６を通じて側面部２０の外側に噴出する。以上のように、ベルカップ１６２は、塗料９０の流量が変化した場合であっても、噴出する塗料９０の粒子径を安定化させる。

（第４実施形態）
図９Ａに示すように、本実施形態のベルカップ１６３は、側面部２０３において、図８を参照しつつ説明したベルカップ１６２と異なる。なお、図９Ａのベルカップ１６３において、図８を参照しつつ説明したベルカップ１６２と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態のベルカップ１６３は、側面部２０３の内面２８の先端及びその近傍に、複数の第１切込部５２を有する。第１切込部５２は、軸線２２の方向に延びる溝である。第１切込部５２は、第３溝部５０と側面部２０３の先端との間に形成される。複数の第１切込部５２は、内面２８の周方向に微小な間隔を開けて、内面２８の周方向の全域に亘って配置される。内凸部４４を有する場合には、第１切込部５２は、内凸部４４の内側に形成される。図９Ｂに示すように、各々の第１切込部５２は断面がＶ字の形状を有する。

塗料９０は、第３溝部５０を乗り越えてベルカップ１６３の先端に流動する際に、第１切込部５２を通過する。塗料９０は、表面張力によって第１切込部５２の細かい流路に分配される。塗料９０は、第１切込部５２を通ってベルカップ１６３の先端から噴出される。第１切込部５２は、塗料９０の流量及び形状を一定かさせることで、ベルカップ１６３の先端から噴出する塗料９０の粒子径を安定化させる。したがって、ベルカップ１６３は、塗料９０の粒子径を均一化することで、塗装品質を向上させる。

（第５実施形態）
図１０に示すように、本実施形態のベルカップ１６４は、側面部２０４において、図８を参照しつつ説明したベルカップ１６２と異なる。なお、図１０のベルカップ１６４において、図８を参照しつつ説明したベルカップ１６２と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態のベルカップ１６４は、側面部２０４の先端に、軸線方向に垂直な先端面２１を有する。先端面２１は、外凸部３２の先端面３２１と同一面を形成する。ベルカップ１６４は、先端面２１、３２１に、複数の第２切込部５４を有する。第２切込部５４は、微細な溝状に形成される。第２切込部５４は、軸線２２の半径方向に延びる。複数の第２切込部５４は、周方向に微細な間隔を開けて配置される。複数の第２切込部５４は、ベルカップ１６４の先端から見て放射状に配置される。第２切込部５４は、側面部２０４の先端面２１の内周の縁から、外凸部３２の先端面３２１の外周の縁にまで延びる。各々の第２切込部５４は、図９Ｂに示す第１切込部５２と同様のＶ字状の断面形状を有する。

塗料９０は、側面部２０４の先端にまで到達すると、遠心力によっての側面部２０４の先端に沿うようにして外周に向けて流動する。側面部２０４の先端を流動する塗料９０は、表面張力により第２切込部５４に沿うように流れる。第２切込部５４は、塗料９０の流量及び形状を一定に揃えることで、噴出する塗料９０の粒子径を安定化させる。したがって、ベルカップ１６４は、塗料９０の粒子径を均一化することで、塗装品質を向上させる。

上記の諸実施形態に記載された回転霧化式塗装装置１０は、以下の効果を奏する。

回転霧化式塗装装置１０は、回転駆動部１４を有する本体部１２と、回転駆動部に取り付けられたベルカップ１６とを有し、ベルカップは、回転駆動部の軸線方向の先端に向けて延在する側面部２０と、側面部の内面２８と外面３０とを連通し、塗料９０を噴出する貫通孔２６と、貫通孔よりも軸線方向の先端に形成され、側面部よりも回転駆動部の軸線の半径方向の外方に突出する外凸部３２と、を備える。

上記の回転霧化式塗装装置１０は、ベルカップ１６の先端に外方に突出する外凸部３２を有する。外凸部３２は、回転するベルカップ１６の側面部２０よりも周速が早くなることにより、外凸部３２の近傍に負圧を発生させる。その結果、外凸部３２は、ベルカップ１６の近傍に、先端に向かう気流を生み出し、先端に向けて塗料９０の粒子を噴出させる。したがって、回転霧化式塗装装置１０は、シェーピングエアを用いることなく塗料９０を先端に向けて噴出できる。

上記の回転霧化式塗装装置において、外凸部は、ベルカップの軸線方向の先端の縁部に形成されてもよい。このようなベルカップ１６は、先端の縁部に外凸部３２を有することで、より効果的に先端に向かう気流を発生できる。

上記の回転霧化式塗装装置において、外凸部は、軸線方向の先端に位置する先端面３２１と、軸線方向の基端に位置する基端面３２２と、を有し、基端（基端面３２２）は、外凸部３２の外周に向かうにつれて先端面３２１に接近するように傾斜してもよい。このように傾斜した基端面３２２は、より効果的にベルカップ１６の先端に向かう気流を発生させることで、塗料９０をさらに効果的に先端に向けて噴出できる。

上記の回転霧化式塗装装置において、基端面は、曲面状に傾斜してもよい。このような曲面状に傾斜する基端面３２２は、より効果的に、先端に向かう気流を発生できる。

上記の回転霧化式塗装装置において、側面部は、複数の貫通孔を有する。複数の貫通孔２６は、塗料９０の流量が多い場合であっても、安定的に塗料９０の粒子を噴出させる。

上記の回転霧化式塗装装置において、複数の前記貫通孔は、側面部においてちどり状に配置されてもよい。ちどり状に配置された複数の貫通孔２６は、噴出した塗料９０の粒子の衝突を防いで、均質な塗装を可能とする。

上記の回転霧化式塗装装置において、側面部は、貫通孔よりも軸線方向の先端に、内面から軸線２２の中心に向けて突出した環状の内凸部４４を有してもよい。この内凸部４４は、塗料９０の流量が増大した場合に、塗料９０がベルカップ１６１の先端から吐出されることを防ぐことで、塗装ムラの発生を防止する。

上記の回転霧化式塗装装置において、ベルカップは、ベルカップの先端とその付近の内面に、軸線方向に延びる溝状の第１切込部５２を有してもよい。第１切込部５２は、ベルカップ１６３を先端に向けて流動する塗料９０の流量及び形状を一定化させることで、先端から噴出される塗料９０の粒径を安定化させる。これにより、第１切込部５２は、塗装ムラの発生を防いで、均一な塗装を可能とする。

上記の回転霧化式塗装装置において、ベルカップは、先端に回転軸に垂直な先端面２１を有し、先端面に軸線の半径方向に延びる溝状の第２切込部５４を有してもよい。第２切込部５４は、ベルカップ１６４の先端面２１を流動する塗料９０の流量及び形状を揃えることで、噴出される塗料９０の粒径を安定化させる。これにより、第２切込部５４は、塗装ムラの発生を防いで均一な塗装を可能とする。

なお、本発明は、上記した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。

１０…回転霧化式塗装装置 １２…本体部
１４…回転駆動部
１６、１６１、１６２、１６３、１６４…ベルカップ
２０、２０１、２０２、２０３、２０４…側面部
２２…軸線 ２６…貫通孔
２８…内面 ３０…外面
３２…外凸部 ４４…内凸部
５２…第１切込部 ５４…第２切込部

Claims (9)

1. 回転駆動部を有する本体部と、前記回転駆動部に取り付けられたベルカップとを有する回転霧化式塗装装置であって、
   前記ベルカップは、
   前記回転駆動部の軸線方向の先端に向けて延在する側面部と、
   前記側面部の内面と外面とを連通し、塗料を噴出する貫通孔と、
   前記貫通孔よりも前記軸線方向の先端寄りに形成され、前記側面部よりも前記回転駆動部の軸線の半径方向の外方に突出する外凸部と、
   を備える、回転霧化式塗装装置。
2. 請求項１記載の回転霧化式塗装装置であって、
   前記外凸部は、前記ベルカップの前記軸線方向の先端の縁部に形成されている、回転霧化式塗装装置。
3. 請求項１又は２記載の回転霧化式塗装装置であって、
   前記外凸部は、前記軸線方向の先端に位置する先端面と、前記軸線方向の基端に位置する基端面と、を有し、
   前記基端は、前記外凸部の外周に向かうにつれて前記先端面に接近するように傾斜する、回転霧化式塗装装置。
4. 請求項３記載の回転霧化式塗装装置であって、
   前記基端面は、曲面状に傾斜する、回転霧化式塗装装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の回転霧化式塗装装置であって、
   前記側面部は、複数の前記貫通孔を有する、回転霧化式塗装装置。
6. 請求項５記載の回転霧化式塗装装置であって、
   複数の前記貫通孔は、前記側面部において、ちどり状に配置されている、回転霧化式塗装装置。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の回転霧化式塗装装置であって、
   前記側面部は、前記貫通孔よりも前記軸線方向の先端に前記内面から前記軸線の中心に向けて突出した環状の内凸部を有する、回転霧化式塗装装置。
8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の回転霧化式塗装装置であって、
   前記ベルカップは、前記ベルカップの先端とその近傍の前記内面に、前記軸線方向に延びる溝状の第１切込部を有する、回転霧化式塗装装置。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の回転霧化式塗装装置であって、
   前記ベルカップは、先端に前記軸線方向に垂直な先端面を有し、
   前記先端面に前記軸線の前記半径方向に延びる溝状の第２切込部を有する、回転霧化式塗装装置。

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