JP4428973B2 - 回転霧化塗装装置および塗装方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗料を微粒化させて被塗物に塗着させる回転式の霧化塗装装置の技術に関する。より詳しくは、ベルスプレーとガンスプレーとを兼用した塗装装置のための技術に関する。

回転霧化塗装装置は、流体塗料を回転するベルカップ内面に展延させて、遠心力により塗料を微粒化させ、霧化頭などに印加された静電高電圧で微粒化粒子に帯電させ、接地された被塗装物との間で形成される静電電界により静電塗装を行うものである。
そして、このような回転霧化塗装装置において、カップ状の先端部を駆動する速度を制御することにより、回転霧化とエアー霧化とを切替え、回転霧化用とエアー霧化用とを兼用し得るようにしたものも知られている（特許文献１）。
また、エアーの噴出量の調整により、塗料のパターン幅を調節する構成も知られている（特許文献２）。
特公平４−５６６７４号 特開平１０−７１３４５号

ベル型塗装機の形成するスプレーパターンは約２００から１０００ｍｍの直径であり、塗装部品などによっては狙ったところのみを塗装することが困難な場合がある。これは、ベルカップの回転による遠心力と、塗料粒子に帯電した静電気による粒子間の静電反発とによるものである。そして、小径のスプレーパターンを得るべく静電気を切って塗装する場合においては、遠心力の影響によりスプレーパターンが拡がってしまうと同時に塗着効率が大幅に低下してしまう。
一方、塗装の作業性は十分に小さなスプレーパターンがベル型塗装機から得られないため、その局所部位および、その小型の製品の仕上げだけはハンドスプレーガンで作業者が塗装する場合がある。このため、大きな作業性の低下を招くと同時に、大幅なコストの上昇につながるものである。
そこで、本発明の目的は、ベル型塗装機で上記部位を塗装するための小径スプレーパターンを達成し、かつ、一台の塗装機で大径と小径のパターンを適時切替えて塗装することのできる回転霧化型塗装機を提供するものである。

本発明はベル型塗装機の回転軸中央に中空の非回転部位を設け、ここに小径スプレーパターンを形成することのできるスプレーガンノズルを装備し、このノズルが回転ベルカップの中央部に突出し、ベルスプレーとガンスプレーとを適時切替えできるようなバルブ機構を内蔵させるものである。
本発明の回転霧化型塗装機では、従来公知のベル型霧化頭を用いて、これをエアモーター等で回転させながら、遠心霧化させるものである。ベルカップで霧化された塗料粒子はベル回転の遠心力と粒子への静電帯電により、ある大きさの噴霧パターンを形成する。一般にこの噴霧パターンを被塗装物の方向に効率よく搬送するために、静電気力のほかに補助エアーとしてシェーピングエアを環状にベルエッジ周辺に吐出し、噴霧粒子の方向を規制する。しかし、シェーピングエア流量を上げても噴霧パターンの直径はある程度の大きさより小さくなることはない。
そこで、小さい噴霧パターンを得るために、ベル型塗装機の回転軸中央に中空の非回転部位に小径スプレーガンノズルを装備し、大小のパターンを適時選択できるようにするものである。
そして、塗料供給配管の上流に装備したバルブにより塗料の吐出口をベル側とガン側に適時切替えて、大径または小径の塗料噴霧パターンを一台の塗装機で得るようにするものである。これにより、本発明の塗装装置は、直流高電圧発生装置に連結されて噴霧された塗料粒子を帯電させると同時に、塗装機と被塗装物との間で形成する静電場により塗料を効率的に塗着させることができるものである。

すなわち、本発明は次のような手段を用いるものである。
請求項１に記載のごとく、回転時に塗料を遠心力により飛散させるベル状カップおよびシェーピングエア噴出口を備える回転霧化塗装装置において、該回転霧化塗装装置の回転軸中央に中空の非回転部位を設け、該非回転部位の塗料吐出方向側先端部にスプレーガン用ノズル、該非回転部位の中空部に該スプレーガン用ノズル又は前記ベル状カップに塗料を供給する分岐構造を有する塗料流路、該スプレーガン用ノズルの径方向外側にスプレーガン用エアー噴出口、該非回転部位の塗料吐出方向先端部に前記ベル状カップに塗料を供給するベル用ノズル、及び塗料の流れをベル状カップ側またはスプレーガン用ノズル側へ適宜切替え可能であるニードルを設けた。

請求項２に記載のごとく、前記ニードルは、前記塗料流路上に設けられ、前記スプレーガン用ノズルと前記ベル用ノズルとの何れか一方を選択的に閉じる。

請求項３に記載のごとく、前記ニードルの先端部に前記スプレーガン用ノズルと前記ベル用ノズルとの何れか一方を選択的に閉じる塗料切替え部を設け、該塗料切替え部にニードルの延出方向に貫通する塗料孔を設け、前記ニードルが前記ベル用ノズルを閉じているときは、前記塗料孔により前記塗料流路と前記スプレーガン用ノズルとが連通する。

請求項４に記載のごとく、塗料の流れがベル状カップ又はスプレーガン用ノズルへと適宜切替えられるのと連動し、シェーピングエア又はスプレーガン用エアーの噴出も適宜切替え可能とする制御装置を設けた。

請求項５に記載のごとく、回転時に塗料を遠心力により飛散させるベル状カップおよびシェーピングエア噴出口を備える回転霧化塗装装置を用いて塗装する塗装方法において、該回転霧化塗装装置の回転軸中央に中空の非回転部位を設け、該非回転部位の塗料吐出方向側先端部であってスプレーガン用ノズルの径方向外側にスプレーガン用エアー噴出口、該非回転部位の塗料吐出方向先端部に前記ベル状カップに塗料を供給するベル用ノズル、該スプレーガン用ノズルと該ベル用ノズルとの何れか一方を選択的に閉じるニードルを設け、該ニードルによりベル状カップ又は前記スプレーガン用ノズルからの塗料の噴出を、適宜切替える。

請求項６に記載のごとく、前記スプレーガン用ノズルから塗料を噴出する際、前記スプレーガン用エアー噴出口からエアーを噴出する。

請求項７に記載のごとく、塗料の噴出がベル状カップまたはスプレーガン用ノズルへ適宜切替えられるのと連動し、シェーピングエアまたはスプレーガン用エアーの噴出も適宜切替え可能とする。

請求項１に記載のごとく、回転時に塗料を遠心力により飛散させるベル状カップおよびシェーピングエア噴出口を備える回転霧化塗装装置において、該回転霧化塗装装置の回転軸中央に中空の非回転部位を設け、該非回転部位の塗料吐出方向側先端部にスプレーガン用ノズル、該非回転部位の中空部に該スプレーガン用ノズル又は前記ベル状カップに塗料を供給する分岐構造を有する塗料流路、該スプレーガン用ノズルの径方向外側にスプレーガン用エアー噴出口、該非回転部位の塗料吐出方向先端部に前記ベル状カップに塗料を供給するベル用ノズル、及び塗料の流れをベル状カップ側またはスプレーガン用ノズル側へ適宜切替え可能であるニードルを設けたので、回転霧化塗装装置の回転軸中央部より塗料を噴出させてスプレーガンによる塗装を行うことが可能となり、従来の塗装機の構成の大部分を利用しながら、塗装パターンを小径にできる。そして、塗料供給経路を簡便に構成するとともに、安定した塗料供給により回転霧化塗装装置の操作性を向上できる。
また、ガンスプレーもしくはベルスプレーを選択可能となり、大径の塗装パターンおよび小径の塗装パターンを選択することができる。
また、容易な構成によりガンスプレーもしくはベルスプレーの切替えを行うことが可能であり、耐久性のある切替機構を有する回転霧化型塗装装置を構成することができ、塗料を安定供給することができ、塗料噴射のムラを低減して安定した塗装を行うことができる。

請求項２に記載のごとく、前記ニードルは、前記塗料流路上に設けられ、前記スプレーガン用ノズルと前記ベル用ノズルとの何れか一方を選択的に閉じるので、容易な構成によりガンスプレーもしくはベルスプレーの切替えを行うことが可能であり、耐久性のある切替機構を有する回転霧化型塗装装置を構成することができ、塗料を安定供給することができ、塗料噴射のムラを低減して安定した塗装を行うことができる。

請求項３に記載のごとく、前記ニードルの先端部に前記スプレーガン用ノズルと前記ベル用ノズルとの何れか一方を選択的に閉じる塗料切替え部を設け、該塗料切替え部にニードルの延出方向に貫通する塗料孔を設け、前記ニードルが前記ベル用ノズルを閉じているときは、前記塗料孔により前記塗料流路と前記スプレーガン用ノズルとが連通するので、容易な構成によりガンスプレーもしくはベルスプレーの切替えを行うことが可能であり、耐久性のある切替機構を有する回転霧化型塗装装置を構成することができる。

請求項４に記載のごとく、塗料の流れがベル状カップ又はスプレーガン用ノズルへと適宜切替えられるのと連動し、シェーピングエア又はスプレーガン用エアーの噴出も適宜切替え可能とする制御装置を設けたので、ガンスプレーもしくはベルスプレーの切替えを行うことが可能であり、耐久性のある切替機構を有する回転霧化型塗装装置を構成することができ、ガンスプレーおよびベルスプレーの塗装品質を維持できる。

請求項５に記載のごとく、回転時に塗料を遠心力により飛散させるベル状カップおよびシェーピングエア噴出口を備える回転霧化塗装装置を用いて塗装する塗装方法において、該回転霧化塗装装置の回転軸中央に中空の非回転部位を設け、該非回転部位の塗料吐出方向側先端部であってスプレーガン用ノズルの径方向外側にスプレーガン用エアー噴出口、該非回転部位の塗料吐出方向先端部に前記ベル状カップに塗料を供給するベル用ノズル、該スプレーガン用ノズルと該ベル用ノズルとの何れか一方を選択的に閉じるニードルを設け、該ニードルによりベル状カップ又は前記スプレーガン用ノズルからの塗料の噴出を、適宜切替えるので、塗装工程にかかる時間を短縮して塗装にかかるコストを低減することが可能となる。さらに、ガンスプレーとベルスプレーとの切替えにかかる時間を短縮できるので、時間差による塗装ムラを容易に低減することが可能である。
また、塗料吐出部近傍において塗料経路の切替えを行うことができ、切替えまでの反応時間を短くでき操作性がよいと共に、安定したガンスプレーとベルスプレーとの切替えを行うことが出来、切替えにかかる時間を短縮し、塗装工程のコストを低減できる。

請求項６に記載のごとく、前記スプレーガン用ノズルから塗料を噴出する際、前記スプレーガン用エアー噴出口からエアーを噴出するので、簡便な構造でガンスプレーを構成することができる。

請求項７に記載のごとく、塗料の噴出がベル状カップまたはスプレーガン用ノズルへ適宜切替えられるのと連動し、シェーピングエアまたはスプレーガン用エアーの噴出も適宜切替え可能とするので、ガンスプレーおよびベルスプレーの塗装品質を維持しながら、塗装の切り替えを可能とできる。

回転時に塗料を遠心力により飛散させるベル状カップおよびシェーピングエア噴出口を備える回転霧化塗装装置において、塗料経路およびエアー噴出経路を切替え、スプレーパターンの切替えを可能とするものである。

次に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
図１は回転霧化塗装装置の利用例を示す図であり、図１（ａ）はベルスプレー時の状態を示す図であり、図１（ｂ）はガンスプレー時の状態を示す図である。
図１に示すように、回転霧化塗装装置である回転霧化塗装機３は、塗装ロボット２１のマニピュレータに装着されて使用されるものである。
図１（ａ）に示すごとく、ベルスプレー時には回転霧化塗装機３のベルカップを回転させるとともに、塗料粒子を帯電させ、遠心力と静電気とにより塗料を微粒子化して塗装を行うものである。この場合には、大径のスプレーパターンにより塗装を行うものである。そして、局所部位や小型の製品の仕上げを行う場合には、図１（ｂ）に示すごとく、回転霧化塗装機３をガンスプレーに切替え、小径のスプレーパターンにより塗装作業を行うものである。
このように、一台の回転霧化塗装機３により大径と小径のスプレーパターンを切り替えて塗装を行い、塗装工程における処理時間を短縮でき、製造効率を向上できるものである。

次に、回転霧化塗装機３の構成について、図２および図３を用いて説明する。
図２は回転霧化塗装機の側面断面図であり、図３はベルカップの斜視図である。回転霧化塗装機３は、塗料を霧化するベルカップ（回転霧化頭）４と、ベルカップ４を先端に取付けベルカップ４と一体に回転する中空のモーターシャフト１０と、モーターシャフト１０を回転駆動するエアモーター６と、モーターシャフト１０の中空部を通ってベルカップ４の内側まで延びベルカップ４に塗料を供給する塗料シャフト５と、ベルカップ４の外周エッジから半径方向外側に飛散する塗料に向けて前方にシェーピングエアを噴出するエアーノズル１１ｂを有するエアキャップ１１と、を有する。エアモーター６には圧縮空気が供給され、モーターシャフト１０が高速で回転駆動される。
ベルカップ４の前面中央部には塗料シャフト５の先端部が突出しており、ベルカップ４の前面において塗料シャフト５の周囲にはベル用塗料ノズル４ｂ・・・が設けられている。
なお、回転霧化塗装機３には図示しない高電圧発生器により、エアモーター６、塗料シャフト５などを通してベルッカップ４に高電圧が印加され、ベルカップ４の回転などにより霧化された塗料粒子を帯電させることにより、塗着効率のよい塗装を可能にしている。

図４は塗料シャフト５の構成を示す側面断面図である。
塗料シャフト５は回転霧化機の回転軸中央に配設されるものであり、回転霧化塗装機３の非回転部位である。
塗料シャフト５内の中心には塗料通路５ｂが構成されており、この塗料通路５ｂを介してベルカップ４に塗料を供給する。塗料通路５ｂ内には、ニードルシャフト２１が配設されており、このニードルシャフト２１は塗料のスプレー状態を切替えるものである。そして、塗料シャフト５の側壁内部にはガン用のエアー通路５ｃが構成されている。
塗料シャフト５の先端中央には塗料通路５ｂに連通するガン用塗料ノズル５ｇが構成されており、ガン用塗料ノズル５ｇの周りにはガン用霧化エアーノズル５ｆが構成されている。すなわち、塗料シャフト５の先端部において、ガン用塗料ノズル５ｇの径方向外側にスプレーガン用エアー噴出口であるガン用霧化エアーノズル５ｆを設けるものである。
塗料シャフト５の先端側部において、ガン用塗料ノズル５ｇの後方には塗料通路５ｂに連通するベル用塗料ノズル５ｈが構成されている。
そして、ベル用塗料ノズル５ｈは、塗料シャフト５をベルカップ４に挿入した状態においてベルカップ４内側のベル用塗料ノズル４ｂに一致する位置に構成されている。これにより、ベル用塗料ノズル５ｈよりベル用塗料ノズル４ｂに塗料通路５ｂよりの塗料を供給することができる。

塗料シャフト５内には、ニードルシャフト２１が配設されており、ニードルシャフト２１の先端部は塗料切替え部２１ｂとなっている。塗料切替え部２１ｂにはニードルシャフト２１の延出方向に設けられた塗料孔２１ｃ・２１ｃが設けられている。
ニードルシャフト２１の塗料切替え部２１ｂは、ガン用塗料ノズル５ｇもしくはベル用塗料ノズル５ｈのいずれかを閉じるものであり、どちらか一方を閉じて他方に塗料通路５ｂよりの塗料を供給するものである。

次に、ニードルシャフト２１によるベルスプレーとガンスプレーの切替え構成について説明する。
回転霧化塗装機３は、ニードルシャフト２１を前後に摺動することで、スプレーパターンをベルスプレーとガンスプレーとに切替え可能に構成している。
まず、回転霧化塗装機３のベルスプレー時における構成について説明する。
図５はベルスプレー時の構成を示す側面断面図であり、図６はベルスプレー時の塗料およびシェーピングエアの流れを示す模式図である。
ニードルシャフト２１はベルカップ４のベル用塗料ノズル４ｂから塗料を噴霧するベルスプレーと、塗料シャフト５のガン用塗料ノズル５ｇから塗料を噴霧するガンスプレーとを切替るものである。図５に示すごとく、ニードルシャフト２１の塗料切替え部２１ｂを前方に摺動してすることにより、塗料孔２１ｃが閉じ、ベル用塗料ノズル５ｈが開かれる。これにより、塗料通路５ｂより供給された塗料は、ベル用塗料ノズル５ｈ、ベルハブ４ｈを介して、ベル用塗料ノズル４ｂより噴霧される。
ガン用塗料ノズル５ｇは塗料シャフト５の軸心上に位置しており、塗料切替え部２１ｂに設けた塗料孔２１ｃはガン用塗料ノズル５ｇにオフセットした状態で設けられている。そして、ニードルシャフト２１を前方に摺動した際にはニードルシャフト２１の前面が塗料シャフト５の内側面に当接して閉じられると同時にベル用塗料ノズル５ｈが開かれる。これにより、塗料がベル用塗料ノズル５ｈより排出されてベルカップ４のベル用塗料ノズル４ｂから噴霧される。

ベルカップ４の縁部には前方に向けて、エアーノズル１１ｂよりシェーピングエアが噴出可能に構成しており、ベル用塗料ノズル４ｂから噴霧された塗料がシェーピングエアにより前方に噴射される。これにより、スプレーパターンをベルスプレーとする。
回転霧化塗装機３において、ニードルシャフト２１が前方に摺動し、ベルスプレーに切り替わるとシェーピングエアもベルスプレー用に切替えられ、エアーノズル１１ｂから噴射されるようにするものである。
すなわち、塗料の流路切替えに応じてエアーの流路を切替えるものであり、スプレーパターンの切替えによっても安定した塗料噴霧を可能にするものである。なお、エア経路の切替えは、回転霧化塗装機３内もしくは回転霧化塗装機３に接続する配管において行うことが可能である。

次に、ガンスプレー時の構成について説明する。
図７はガンスプレー時の構成を示す側面断面図であり、図８はガンスプレー時の塗料およびエアーの流れを示す模式図である。
図７に示すごとく、ニードルシャフト２１の塗料切替え部２１ｂを後方に摺動することにより、ベル用塗料ノズル５ｈが閉じ、ガン用塗料ノズル５ｇが開かれる。塗料切替え部２１ｂを配設する塗料通路５ｂの前部の内径は、後方の内径より大きく構成されており、塗料切替え部２１ｂの外径は前部の内径にほぼ一致している。そして、塗料切替え部２１ｂを後方に摺動すると、塗料切替え部２１ｂと塗料シャフト５の内側面とが当接して、塗料通路５ｂが閉じられる。しかし、塗料切替え部２１ｂには塗料孔２１ｃが設けられており、塗料孔２１ｃによってガン用塗料ノズル５ｇと塗料通路５ｂとが連通する。これにより、塗料通路５ｂより供給された塗料は、ガン用塗料ノズル５ｇより噴霧される。

ガン用塗料ノズル５ｇの周囲には、ガン用霧化エアーノズル５ｆが設けられており、ガン用霧化エアーノズル５ｆより噴出するエアーによりガン用塗料ノズル５ｇよりの塗料が霧化されて前方に噴射され、ガンスプレーとなる。
回転霧化塗装機３において、ニードルシャフト２１が後方に摺動し、ガンスプレーに切り替わるとエアの流路もガンスプレー用に切替えられ、ガン用霧化エアーノズル５ｆから噴射されるようになる。
回転霧化塗装機３において、塗料シャフト５は回転しないものであり、塗料シャフト５の先端に設けられたガン用塗料ノズル５ｇより噴射された塗料は回転の影響を受けないため、広がりにくく狭い部分の塗装に適した塗料噴射を行うことが出来る。そして、塗料シャフト５が回転しないので塗料シャフト５に設けられた塗料通路５ｂを介して塗料を安定供給することができ、塗料噴射のムラを低減して安定した塗装を行うことができる。

このように、ベルスプレーとガンスプレーとをニードルシャフト２１の摺動により容易に切替可能であり、ベルスプレーとガンスプレーの切替えに応じてエアーの流路を切替える構成としているので、スプレーパターンを切替えても、安定した塗料噴射を得ることが出来るものである。

回転霧化塗装機の利用例を示す図。 回転霧化塗装機の側面断面図。 ベルカップの斜視図。 塗料シャフト５の構成を示す側面断面図。 ベルスプレー時の構成を示す側面断面図。 ベルスプレー時の塗料およびシェーピングエアの流れを示す模式図。 ガンスプレー時の構成を示す側面断面図。 ガンスプレー時の塗料およびエアーの流れを示す模式図。

４ ベルカップ
４ｂ ベル用塗料ノズル
４ｈ ベルハブ
５ 塗料シャフト
５ｂ 塗料通路
５ｃ ガン用エアー通路
５ｇ ガン用塗料ノズル
６ エアモーター
１０ モーターシャフト
２１ ニードルシャフト
２１ｂ 塗料切替え部
２１ｃ 塗料孔

Claims (7)

1. 回転時に塗料を遠心力により飛散させるベル状カップおよびシェーピングエア噴出口を備える回転霧化塗装装置において、
   該回転霧化塗装装置の回転軸中央に中空の非回転部位を設け、該非回転部位の塗料吐出方向側先端部にスプレーガン用ノズル、該非回転部位の中空部に該スプレーガン用ノズル又は前記ベル状カップに塗料を供給する分岐構造を有する塗料流路、該スプレーガン用ノズルの径方向外側にスプレーガン用エアー噴出口、該非回転部位の塗料吐出方向先端部に前記ベル状カップに塗料を供給するベル用ノズル、及び塗料の流れをベル状カップ側またはスプレーガン用ノズル側へ適宜切替え可能であるニードルを設けたことを特徴とする回転霧化塗装装置。
2. 前記ニードルは、前記塗料流路上に設けられ、前記スプレーガン用ノズルと前記ベル用ノズルとの何れか一方を選択的に閉じることを特徴とする、請求項１記載の回転霧化塗装装置。
3. 前記ニードルの先端部に前記スプレーガン用ノズルと前記ベル用ノズルとの何れか一方を選択的に閉じる塗料切替え部を設け、該塗料切替え部にニードルの延出方向に貫通する塗料孔を設け、
   前記ニードルが前記ベル用ノズルを閉じているときは、前記塗料孔により前記塗料流路と前記スプレーガン用ノズルとが連通することを特徴とする、請求項１又は２記載の回転霧化塗装装置。
4. 塗料の流れがベル状カップ又はスプレーガン用ノズルへと適宜切替えられるのと連動し、シェーピングエア又はスプレーガン用エアーの噴出も適宜切替え可能とする制御装置を設けたことを特徴とする、請求項１、２又は３記載の回転霧化塗装装置。
5. 回転時に塗料を遠心力により飛散させるベル状カップおよびシェーピングエア噴出口を備える回転霧化塗装装置を用いて塗装する塗装方法において、
   該回転霧化塗装装置の回転軸中央に中空の非回転部位を設け、該非回転部位の塗料吐出方向側先端部であってスプレーガン用ノズルの径方向外側にスプレーガン用エアー噴出口、該非回転部位の塗料吐出方向先端部に前記ベル状カップに塗料を供給するベル用ノズル、該スプレーガン用ノズルと該ベル用ノズルとの何れか一方を選択的に閉じるニードルを設け、該ニードルによりベル状カップ又は前記スプレーガン用ノズルからの塗料の噴出を、適宜切替える塗装方法。
6. 前記スプレーガン用ノズルから塗料を噴出する際、前記スプレーガン用エアー噴出口からエアーを噴出することを特徴とする請求項５記載の塗装方法。
7. 塗料の噴出がベル状カップまたはスプレーガン用ノズルへ適宜切替えられるのと連動し、シェーピングエアまたはスプレーガン用エアーの噴出も適宜切替え可能とすることを特徴とする請求項５又は６記載の塗装方法。

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