JP2626194B2

JP2626194B2 - 回転霧化静電塗装装置

Info

Publication number: JP2626194B2
Application number: JP2181661A
Authority: JP
Inventors: 山崎　　勇; 豊出羽; 賢治福田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPH0471656A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動車用ボデー等の塗装に用いられる回転
霧化静電塗装装置に関し、とくに回転霧化頭を回転軸に
着脱するときの回転軸のまわり止め構造に関する。

〔従来の技術〕

回転霧化静電塗装装置は、機械的な高速回転力により
塗装を微粒化（霧化）し、この微粒化された塗料に電荷
を加え、塗料を静電力で非塗装物に吸着させる装置であ
る。塗料を霧化させる霧化頭の回転数は塗料によって異
なるが、ソリッド系の塗料の場合は1.5万〜3.0万rpm、
メタリック系の塗料の場合は3.0万〜5.0万rpmと非常に
回転となる。したがって、回転軸を通常のコロ軸受等で
支持する場合は潤滑が不十分となり、軸受の損傷を招
く。この潤滑に起因する問題を解決するために、回転軸
を空気軸受で支持した回転霧化静電塗装装置が提案され
ている（特開昭56−141864号公報）。

第３図は、従来の空気軸受方式の回転霧化静電塗装装
置１の要部を示している。回転軸２は空気軸受３で支持
されており、回転軸２の先端部には霧化頭４が取り付け
られている。霧化頭４が取り付けられる側と反対側の回
転軸端部には、回転軸２を回転させるためのタービン翼
（図示略）が連結されている。塗料はフィードチューブ
５により霧化頭４に供給され、霧化頭４の高速回転によ
りエッジ６で霧化され塗装が行なわれる。回転軸２の先
端部にはテーパ部2aが形成されており、霧化頭４には回
転軸２のテーパ部2aと嵌合可能なテーパ部4aが形成され
ている。回転軸２と霧化頭４とは、テーパ嵌合された状
態で霧化頭４側から挿通されたビス（ボルト）７の螺合
緊締によって締結されている。霧化頭４はテーパ部の作
用によって、回転軸２に対して自動的に芯出しされる。

回転霧化静電塗装装置１では、霧化頭４の後方側面部
のフィードチューブ５から供給された塗料は霧化頭４か
ら吐出される。塗料の色替え時には、回転霧替静電塗装
装置１および配管系８に残存している前色の塗料と、こ
の塗料を洗浄するためのシンナー、エアも霧化頭４から
吐出される。そのため、塗料の色替え、洗浄を実施する
ためには、被塗装物へのそれらの飛散、付着を防止する
ことが要求される。従来の回転霧化静電塗装装置１で
は、第４図に示すように、霧化頭４の周囲を覆い隠す色
替用のシュラウド９により、前色の塗料、洗浄用のシン
ナー、エアを捕集することが行なわれている。

しかし、シュラウド９を設けることによって前色の塗
料および洗浄用のシンナー、エアの大部分が捕集可能に
なったものの、洗浄シンナーがシュラウド９の先端部9a
に付着し、この付着したシンナーが塗装時に被塗装面に
落下して、塗装品質が低下するという問題があった。ま
た、第３図の回転霧化静電塗装装置１の構造の場合は、
霧化頭４の部屋4bおよびその周辺が減圧状態になるた
め、霧化頭４の周辺では空気の流れ（エアポンピング現
象）10が発生し、回転霧化静電塗装装置１の霧化頭４の
外周面4cおよびシェーピングエアキャップ11に塗料が付
着し、この付着塗料が塗装中に被塗装物に飛んで、塗装
品質を低下させるという問題もある。

このため、最近のベル塗装機では、回転軸の回転中心
に非接触状態でフィードチューブ（塗料供給管）を配置
し、回転中心から塗料を供給する構造が採用されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

回転中心から塗料を供給する塗装装置においては、回
転軸中心にフィードチューブが挿入されているため、第
３図のように回転軸と霧化頭とを回転軸中心部位にてビ
スで締結することができない。そのため、回転軸と霧化
頭をテーパ嵌合とねじで締結する方法がとられている。

しかし、霧化頭を回転軸にねじで締結する場合、回転
軸が霧化頭につれまわりして霧化頭を回転軸にねじ着す
ることが困難であるという問題が生じる。

本発明は、回転軸に対する霧化頭の着脱を容易に行え
る回転霧化静電塗装装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕この目的を達成する本発明に係る回転霧化静電塗装装
置は、つぎの通りである。

本体ハウジングを含む非回転部材に回転軸を回転可能
に支持し、前記回転軸の回転中心部位に前記回転軸に非
接触で塗料供給管を配置し、前記回転軸の先端部にねじ
とテーパ嵌合とで霧化頭を取り付けた回転霧化静電塗装
装置であって、前記非回転部材に、前記回転軸に向って
進退可能にストッパピンを設け、前記回転軸の、前記ス
トッパピンと対向する部位に、前記ストッパピンが進入
可能な凹部を形成したことを特徴とする回転霧化静電塗
装装置。

〔作用〕

上記本発明の回転霧化静電塗装装置においては、霧化
頭の回転軸への着脱時に非回転部材に設けられたストッ
パピンを回転軸に形成された凹部に進入させることによ
り、回転軸が非回転部材に回転をロックされ、回転軸の
霧化頭へのつれまわりが阻止される。したがって、外部
からスパナ等によって回転軸を押える必要はなくなる。
その結果、霧化頭の回転軸への装着が容易になる。

〔実施例〕

以下に、本発明に係る回転霧化静電塗装装置の望まし
い実施例を、図面を参照して説明する。

第１図および第２図は、本発明の一実施例を示してい
る。第１図において、21は回転霧化静電塗装装置を示し
ている。回転霧化静電塗装装置21は略円筒状（中空）の
回転軸22を有しており、回転軸22は、本体ハウジング40
を含む非回転部材から空気軸受24を介して回転可能に支
持されている。回転軸22の先端部には、塗料を霧化する
ための霧化頭25が取り付けられている。回転軸22、霧化
頭25が取り付けられる側と反対側の端部には、回転軸22
を回転させるためのタービン翼26が連結されている。回
転軸22の回転中心部位には、塗料供給管としてフィード
チューブ23が回転軸22と非接触で配置されている。

フィードチューブ23は、内管23aと外管23bとからなる
二重管から構成されている。内管23aは、図示されない
塗料ホースを介してカラーチェンジバルブと接続されて
いる。内管23aの先端には、外管23bの先端に配置された
バルブシート27と接触するバルブ28が設けられている。
内管23aの反対側の端部はエアシリンダ29と接続されて
おり、塗装中はエアシリンダ29をパイロットエア30で作
動させることにより、バルブ28とバルブシート27を開状
態とし、塗料を霧化頭25に供給するようになっている。
塗装時には、高速回転する霧化頭25によって塗料は霧化
され、霧化された塗料に静電電圧−90KV〜−110KVを印
加することにより、塗料は効率よく被塗装物に付着され
る。

色替え洗浄時には、エアシリンダ29がパイロットエア
30によって作動され、バルブ28とバルブシート27が閉状
態とされる。これによって、カラーチェンジバルブ（図
示略）から供給され内管23aに残存している前色の塗料
は、シンナーによって洗浄され、圧縮エアにより外管23
bを介して系外に排出される用になっている。また、図
示されない内管23aが洗浄された時点で、エアシリンダ2
9をパイロットエア30で作動させてバルブ28とバルブシ
ート27を開状態とし、シンナー、エアを霧化頭25に供給
して霧化頭25の洗浄が行なわれる。この一連の色替え洗
浄作業により、塗料、シンナー、エアは極少量しか霧化
頭25から吐出されないため、これら吐出物の被塗装物へ
の飛び散り、被塗装物への付着が抑制され、塗料の色替
え洗浄時における被塗装物の品質は確保される。

霧化頭25の部屋25aは、従来技術に示した霧化頭の部
屋とは異なり、周辺空気と直接接触しないようになって
いる。したがって、霧化頭25の外周空気が霧化頭25に向
けて流れるようなエアポンピング現象は生成されず、霧
化頭25の外周面25bおよび本体ハウジング40の一部を構
成するシェーピングエアキャップ31に付着した塗料の飛
散による被塗装物の品質低下が防止されるようになって
いる。

第２図は、回転軸22と霧化頭25との締結部構造を示し
ている。第２図に示すように、回転軸22の先端には、ね
じ部35が形成されている。ねじ部35は、雄ねじから構成
されている。回転軸22の先端にはねじ部35に隣接してテ
ーパ部36が形成されている。ねじ部35とテーパ部36を機
械加工する場合、ねじ部とテーパ部の加工設備が異なる
ので両者の加工中心の再現精度が問題となるが、本実施
例では、両者の中心の同軸度と回転安定性との基礎解析
に基づき、同軸度が0.05mm以下となるように設定し、か
つ、両者の中心と回転軸の中心が一致するように設定し
た。

本実施例では、回転軸22に形成されるねじ部35は、Ｍ
−15であり、ねじ部35のピッチはＭ−15のJIS規格であ
り、ねじ山からねじ谷までの距離は、JIS規格に対し
て、ねじ谷方向に0.2mmだけ余分に切り込んである。こ
れによって、後述するねじ部37との螺合時の半径方向の
ガタが大とされる。回転軸22に形成されるテーパ部36
は、長さＬが20mmであり、テーパ部36の長さＬの1/2に
おけるテーパ部36の直径は、20mmとなっている。テーパ
部36の1/2長におけるテーパ直径とテーパ部36の長さの
比は、0.5〜1.2（好ましくは0.7〜1.0）に設定されてい
る。この関係は、実験によって求められたものである。

第２図において、回転軸22のテーパ部36の表面には、
テーパ部36の外周面の損傷を防止するために、硬質層41
が形成されている。本実施例では、回転軸22をステンレ
ス（SUS）材から構成し、硬質層41は硬質クロムメッキ
からなっている。また、回転軸22が焼入れ可能な鋼材か
ら構成される場合は、熱処理等によって硬質層41を形成
する構成としてもよい。

霧化頭25には、ねじ部37が形成されている。霧化頭25
には、ねじ部37に隣接してテーパ部38が形成されてい
る。ねじ部37は、Ｍ−15であり、ピッチＭ−15のJIS規
格であり、ねじ山からねじ谷までの距離もJIS規格であ
る。テーパ部38は、回転軸22と同一寸法で加工されてい
る。霧化頭25のねじ部37の加工とテーパ部38の加工は、
同一の設備で行なうことができるので、両者の間に芯ず
れはないものとし、前述したテーパ部36のような関係
は、特別には規定しない。

回転軸22のねじ部35とテーパ部38との間には、周方向
に延びる逃がし溝39が形成されている。逃がし溝39は、
回転軸22と霧化頭25との締結時に、回転軸22のテーパ部
36が霧化頭25のねじ部37に当接するのを回避し、テーパ
部36が損傷するのを防止する機能を有する。

回転軸22の先端部の外周面には、ストッパピン53と対
向する部位に、凹部51が形成されている。凹部51は、望
ましくはテーパ部36と段差端面22aとの間に位置してい
る。空気軸受24を保持する本体ハウジング40を含む非回
転部材には、凹部51に進入可能なストッパ52が設けられ
ている。ストッパ52は、ストッパピン53、調整ねじ54、
圧縮コイルばね55のアッセンブリから構成されている。
ストッパピン53は、非回転部材に形成された保持穴56に
摺動自在に挿通されている。ストッパピン53の頭部は、
保持穴56に連なるねじ穴57に位置している。ストッパピ
ン53の頭部とねじ穴57の底面との間には、ストッパピン
53を外方に付勢する圧縮コイルばね55が配置されてい
る。ねじ穴57には、調整ねじ54が螺合されており、この
調整ねじ54の回動によってストッパピン53が回転軸22に
対して進退するようになっている。したがって、ストッ
パピン53の非回転部材からの突出量を大にすることによ
り、ストッパピン53の先端が回転軸22の凹部51に進入
し、本体ハウジング40に対する回転軸22の回転方向の動
きが拘束されるようになっている。

つぎに、上記の回転霧化静電塗装装置における作用に
ついて説明する。

第２図の２点鎖線で示した回転軸22は、回転軸22と霧
化頭25との締結状態を示している。本実施例では、ねじ
部35とテーパ部36との同軸度は、ねじ部35とねじ部37と
の螺合時の半径方向のクリアランスよりも小に設定され
るので、テーパ部36、38の嵌合のみによる回転軸22と霧
化頭25との芯出しが確実に行なわれる。

ここで、回転軸22のねじ部35の有効径は10〜20mmであ
り、この場合のねじ部35とテーパ部36の同軸度は0.05mm
に設定されている。また、ねじ部35とねじ部38との螺合
時における半径方向のクリアランスは0.2mmに設定され
ており、霧化頭25の重量は180gとなっている。本実施例
で、霧化頭25の振れ量を0.04mm以下に抑えるには、テー
パ長1/2におけるテーパ直径の比を0.5〜1.2、好ましく
は0.7〜1.0に設定すればよい。これは実験の結果から判
明した。

回転霧化静電塗装装置21においては、回転軸22と霧化
頭25との締結条件を上記の如くに設定することにより、
霧化頭25の回転時の振れ量を小さくすることが可能とな
り、安定した高速回転が得られ、塗装品質および装置の
耐久性の向上がはかれる。

霧化頭25には付着した塗料が固着するので、霧化頭25
は定期的に交換し、洗浄しなければならない。霧化頭25
の回転軸22から取外す場合は、ストッパ52の調整ねじ54
の回転によってストッパピン53が押し下げられ、ストッ
パピン53の先端が回転軸22の凹部51に進入される。調整
ねじ54には鍔部54aが形成されており、この鍔部54aと本
体ハウジング40との当接により、ストッパピン53の進入
はストッパピン53の先端が凹部51の底面に当接する直前
で停止される。この状態では、凹部51とストッパピン53
とが回転軸22の回転方向に係合し、本体ハウジング40に
対する回転軸22の回転方向の動きが阻止される。また、
この係合状態では、ストッパピン53によって回転軸22が
半径方向外方に押圧されることもないので、回転軸22と
空気軸受24との干渉（接触）は防止される。

回転軸22の回転がストッパ52によって阻止されると、
作業者によって霧化頭25のみが回動され、ねじ部35とね
じ部37との螺合が解除される。これによって、霧化頭25
は回転軸22から離脱される。なお、洗浄済の霧化頭25や
新製の霧化頭25を回転軸22に取り付ける際は、上述と同
様にストッパピン53によって回転が阻止されている回転
軸22のねじ部35に霧化頭25のねじ部37を螺合させること
により、両者の締結は行なわれる。

このように、霧化頭25の装着または離脱時には、回転
軸22の動きをスパナ等によって押える必要がなくなり、
霧化頭25の着脱作業は容易に行なわれる。

〔発明の効果〕

本発明の回転霧化静電塗装装置によれば、非回転部材
にストッパピンを設け、回転軸に凹部を形成したので、
霧化頭の着脱時に、ストッパピンによって回転軸の回転
を非回転部材にロックすることができ、霧化頭回転時の
回転軸のつれまわりを阻止でき、回転軸に対する霧化頭
の着脱が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る回転霧化静電塗装装置
の断面図、第２図は第１図の回転霧化静電塗装装置における回転軸
と霧化頭との分解断面図、第３図は従来の回転霧化静電塗装装置の霧化頭近傍の断
面図、第４図は塗装飛散防止用シュラウドを設けた従来の回転
霧化静電塗装装置の一部を断面にした側面図である。 21……回転霧化静電塗装装置 22……回転軸 23……塗料供給管（フィードチューブ） 24……空気軸受 25……霧化頭 35……ねじ部 36……テーパ部 37……ねじ部 38……テーパ部 39……逃がし溝 40……本体ハウジング 51……回転軸の凹部 52……ストッパ 53……ストッパピン

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】本体ハウジングを含む非回転部材に回転軸
を回転可能に支持し、前記回転軸の回転中心部位に前記
回転軸に非接触で塗料供給管を配置し、前記回転軸の先
端部にねじとテーパ嵌合とで霧化頭を取り付けた回転霧
化静電塗装装置であって、前記非回転部材に、前記回転
軸に向って進退可能にストッパピンを設け、前記回転軸
の、前記ストッパピンと対向する部位に、前記ストッパ
ピンが進入可能な凹部を形成したことを特徴とする回転
霧化静電塗装装置。