JP4622881B2 - 回転霧化静電塗装装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転霧化頭に静電高電圧を印加して、被塗装物に対して静電塗装を行う回転霧化静電塗装装置に関する。

一般的に、自動車のボディ等の被塗装物に対する塗装は、被塗装物側を陽極とし、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力により被塗装物に吸着させることで塗装を行う、静電塗装が用いられている。

このような静電塗装を行う塗装装置としては、例えば、静電高電圧を印加した回転霧化頭を回転駆動し、該回転霧化頭に供給された流体塗料を遠心力で微粒化させて、回転霧化頭に印加された静電高電圧で微粒化粒子を帯電させ、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、回転霧化静電塗装装置があり、回転霧化頭の回転駆動はエアモータにて行っている。

また、回転霧化静電塗装装置においては、塗料を該回転霧化静電塗装装置に装着される塗料カートリッジから、回転霧化頭に供給するようにした、カートリッジ式の塗装機に構成されたものがある。
さらに、カートリッジ式の塗装機では、例えば、特許文献１に記載される塗装機のごとく、カートリッジから回転霧化頭への塗料の供給を、サーボモータの駆動力を用いて行うように構成したものがある。
特開２００３−１７５３４８号公報

前述のごとく、回転霧化頭の回転駆動源としてエアモータを用いた回転霧化静電塗装装置においては、エアにより回転数の制御を行っているため、回転数の制御応答性が悪いという問題があった。例えば、回転霧化頭の駆動開始時から、回転霧化頭の回転数が塗料の噴霧に必要な３万回転に達するまでに、５秒程度の時間を要することとなっていた。
また、回転駆動中に回転数の変動が生じるため、塗装品質が安定しないという問題もある。

そこで、本発明では、回転霧化頭の回転制御応答性を向上させるとともに、安定した回転数を得ることができる回転霧化静電塗装装置を提供するものである。

上記課題を解決する回転霧化静電塗装装置は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、回転霧化頭に静電高電圧を印加して、被塗装物に対して静電塗装を行う回転霧化静電塗装装置であって、回転霧化頭を回転駆動する電動モータと、塗料が充填されるとともに静電高電圧が印加されるカートリッジと、回転霧化頭に静電高圧を印加する高圧発生器とを備え、前記回転霧化頭と電動モータとの間、および前記カートリッジと電動モータとの間に、それぞれ絶縁体を介装した。
これにより、エアモータを用いた場合に比べて、回転霧化頭の回転数制御を行う際の応答性や、回転数の安定性が良好になり、塗装機による塗装品質を向上させることができる。
この場合、回転霧化頭と電動モータとが電気的に絶縁されることとなり、該回転霧化頭に印加されている静電高電圧が、電動モータを通じて該電動モータの電源へリークすることはなく、該電源に負担をかけることがない。

また、請求項２記載の如く、前記回転霧化静電塗装装置は、さらに、前記電動モータからの出力回転を増速して回転霧化頭に伝達する増速機を備え、前記回転霧化頭と電動モータとの間に介装される絶縁体は、前記電動モータと増速機との間に介装される。
これにより、増速機と電動モータとが絶縁体により絶縁されていることにより、該電動モータを用いて回転霧化頭を回転駆動する際に、電源に負担をかけることなく、回転霧化頭の必要な回転数を容易に得ることが可能となる。

また、請求項３記載の如く、前記電動モータは、サーボモータである。
これにより、塗装の途中で回転霧化頭の回転速度を応答性良く変化させることができ、多様な塗装パターンに対応することが可能となる。

本発明によれば、エアモータを用いた場合に比べて、回転霧化頭の回転数制御を行う際の応答性や、回転数の安定性が良好になり、塗装機による塗装品質を向上させることができる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

図１に示す塗装機１は回転霧化静電塗装装置に構成されており、ハウジング１２の一側（図１における左側）に塗料噴出口となる回転霧化頭１４を回転自在に取り付け、ハウジング１２の他側（図１における右側）に、塗料が充填されたカートリッジ１６を着脱可能に装着して構成されている。
カートリッジ１６に充填される塗料としては、例えば、水系塗料（水性塗料）が用いられている。

カートリッジ１６内には、塗料および塗料の押し出し用媒体が充填されるシリンダ（図示せず）が形成されており、該シリンダ内にはピストン（図示せず）が摺動自在に嵌装されている。
そして、該ピストンを前記押し出し用媒体にて摺動させることにより、シリンダ内に充填された塗料をシリンダから押し出し、塗料供給管１７を通じて回転霧化頭１４へ供給するように構成している。

ハウジング１２内には高圧発生器（カスケード）２０が設けられており、該高圧発生器２０にて発生した静電高電圧が、回転霧化頭１４に印加されている。回転霧化頭１４に印加される静電高電圧は、例えば−９０ｋＶ程度となっている。

また、前記回転霧化頭１４は、ハウジング１２内に収納される電動モータであるサーボモータ１３により回転駆動されており、該サーボモータ１３からの回転駆動力は、同じくハウジング１２内に収納される増速機１５を介して回転霧化頭１４へ伝達されている。

高電圧が印加されるとともに、サーボモータ１３により回転駆動される回転霧化頭１４に塗料が供給されると、該塗料は回転霧化頭１４により帯電されるとともに、遠心霧化されて、帯電塗料粒子となって噴霧される。
この帯電塗料粒子は、高電圧に印加された回転霧化頭１４とアース体である被塗装物との間に形成される静電界に沿って飛行し、被塗装物に塗着することとなる。

図２に示すように、前記増速機１５は、例えば前段遊星歯車機構２１と後段遊星歯車機構２２との２段の増速機構を備えており、高増速比を得ることが可能となっている。
また、増速機１５における前段遊星歯車機構２１側の入力軸１５ａには前記サーボモータ１３の出力軸１３ａが接続されており、後段遊星歯車機構２２側に接続される出力軸１５ｂには前記回転霧化頭１４が接続されている。

これにより、サーボモータ１３からの回転駆動力が、増速機１５の前段遊星歯車機構２１と後段遊星歯車機構２２とで２段に増速された後、回転霧化頭１４に伝達されることとなる。
このように、サーボモータ１３からの回転駆動力を増速機１５にて増速することで、サーボモータ１３を用いて回転霧化頭１４を回転駆動する際にも、塗料を噴霧する際に必要となる３万回転程度の回転霧化頭１４の回転数を容易に得ることが可能となっている。

なお、本例では、前段遊星歯車機構２１と後段遊星歯車機構２２との２段の増速機構を備えた増速機１５を用いているが、前段遊星歯車機構２１および後段遊星歯車機構２２の何れか１段のみを備えた増速機を用いることも可能である。また、３段以上の増速機構を備えた増速機を用いることも可能である。

また、サーボモータ１３は、増速機１５を介して回転霧化頭１４と電気的に接続されているので、回転霧化頭１４に印加される静電高電圧は、サーボモータ１３にも同様に印加されることとなる。
しかし、サーボモータ１３と該サーボモータ１３の電源２４とを接続するリード線２６の途中部には、ハウジング１２内に収納される絶縁トランス１９が介装されているため、回転霧化頭１４へ印加される静電高電圧が、サーボモータ１３を通じて塗装機１の外部へ漏れ出すことはなく、高電圧が印加される状態にあるサーボモータ１３を塗装機１に用いることが可能となっている。

ここで、絶縁トランスとは、入力側の線と出力側の線とが電気的に絶縁状態にあり、分離しているトランスをいい、入力側の電気は電磁誘導によって出力側へ伝達されるように構成されている。
このように、絶縁トランス１９の入力側（電源２４側）と出力側（サーボモータ１３側）とは電気的に分離されているため、サーボモータ１３に高電圧が印加されていたとしても、その高電圧が電源２４側へ漏れ出すことがない。

以上のように、塗装機１においては、回転霧化頭１４をサーボモータ１３等の電動モータにより回転駆動するように構成しているので、エアモータを用いた場合に比べて、回転霧化頭１４の回転数制御を行う際の応答性や、回転数の安定性が良好になり、塗装機１による塗装品質を向上させることができる。

例えば、サーボモータ１３を用いて回転霧化頭１４を回転駆動した場合、例えば、回転霧化頭の駆動開始時から０．５秒程度の短時間で、回転霧化頭の回転数が塗料の噴霧に必要な３万回転に達することが可能となる。
このように、起動から塗料の噴霧が可能な状態となるまでの時間を大幅に短縮することができる。

また、回転霧化頭１４をサーボモータ１３により回転駆動することで、塗装の途中で回転霧化頭１４の回転速度を応答性良く変化させることができるので、多様な塗装パターンに対応することが可能となる。

また、回転霧化静電塗装装置は、次のように構成することもできる。
すなわち、図３に示す塗装機１０は回転霧化静電塗装装置に構成されており、ハウジング１２の一側（図３における左側）に塗料噴出口となる回転霧化頭１４を回転自在に取り付け、ハウジング１２の他側（図３における右側）に、塗料が充填されたカートリッジ１６を着脱可能に装着して構成されている。

カートリッジ１６には、前述の塗装機１の場合と同様に、例えば水系塗料（水性塗料）が充填されており、該カートリッジ１６内のピストンを押し出し用媒体にて摺動させることにより、シリンダ内に充填した塗料をシリンダから押し出し、塗料供給管１７を通じて回転霧化頭１４へ供給するように構成している。

また、回転霧化頭１４には、ハウジング１２内の前記高圧発生器（カスケード）２０にて発生した静電高電圧（例えば−９０ｋＶ程度）が印加されるとともに、ハウジング１２内の電動モータである前記サーボモータ１３により回転駆動可能に構成されている。
サーボモータ１３からの回転駆動力は、前記増速機１５を介して回転霧化頭１４へ伝達されている。
なお、サーボモータ１３には、リード線２６を通じて電源２４が供給されており、増速機１５は、前述の塗装機１の場合と同様の構成となっている。

このように、サーボモータ１３により回転駆動される回転霧化頭１４に対して、高電圧が印加されるとともに塗料が供給されると、供給された塗料は回転霧化頭１４により帯電されるとともに遠心霧化されて、帯電塗料粒子となって噴霧される。
この帯電塗料粒子は、高電圧に印加された回転霧化頭１４とアース体である被塗装物との間に形成される静電界に沿って飛行し、被塗装物に塗着する。

ここで、塗装機１０においては、前記増速機１５は、高圧発生器２０により静電高電圧が印加される回転霧化頭１４と電気的に接続されているため、該増速機１５にも回転霧化頭１４と同等の静電高電圧が印加されている。また、前記カートリッジ１６にも高圧発生器２０からの静電高電圧が印加されている。

また、前記サーボモータ１３は、樹脂等の電気的絶縁体にて構成されるスペーサ１８を介して増速機１５と接続されており（つまり、前記サーボモータ１３と増速機１５および回転霧化頭１４との間には前記スペーサ１８が介装されており）、該サーボモータ１３と増速機１５および回転霧化頭１４とは電気的に絶縁されている。
さらに、カートリッジ１６におけるサーボモータ１３との接続部１６ａは、樹脂等の電気的絶縁体にて構成されており、該サーボモータ１３とカートリッジ１６とは電気的に絶縁されている。

このように、サーボモータ１３は、静電高電圧が印加されている回転霧化頭１４、増速機１５およびカートリッジ１６と電気的に絶縁されているので、該サーボモータ１３に静電高電圧が印加されることはない（サーボモータ１３の電位は、例えば０ｋＶ程度となっている）。
従って、回転霧化頭１４および増速機１５に印加されている静電高電圧が、サーボモータ１３を通じて電源２４へリークすることはなく、該電源２４に負担をかけることがない。
さらに、増速機１５とサーボモータ１３とがスペーサ１８により絶縁されていることにより、該サーボモータ１３を用いて回転霧化頭１４を回転駆動する際に、電源２４に負担をかけることなく、回転霧化頭１４の必要な回転数を容易に得ることが可能となっている。

また、前述の図１に示した塗装機１においては、サーボモータ１３と電源２４との間に絶縁トランス１９を介装して、該絶縁トランス１９により、回転霧化頭１４からの高電圧が塗装機１の外部へ漏れ出すことを防止している。
これに対して、本例の塗装機１０においては、サーボモータ１３と回転霧化頭１４との間に絶縁体にて構成されるスペーサ１８を介装して、該回転霧化頭１４からの高電圧がサーボモータ１３を通じて電源２４に印加されないようにしているため、前記塗装機１の場合のように絶縁トランス１９を設ける必要がなく、塗装機１０を前記塗装機１に対して軽量、小型化することが可能となっている。

本発明にかかる塗装機を示す側面断面図である。 塗装機に備えられる増速機を示すスケルトン図である。 塗装機の第２の実施形態を示す側面断面図である。

Claims (3)

1. 回転霧化頭に静電高電圧を印加して、被塗装物に対して静電塗装を行う回転霧化静電塗装装置であって、
   回転霧化頭を回転駆動する電動モータと、
   塗料が充填されるとともに静電高電圧が印加されるカートリッジと、
   回転霧化頭に静電高圧を印加する高圧発生器とを備え、
   前記回転霧化頭と電動モータとの間、および前記カートリッジと電動モータとの間に、それぞれ絶縁体を介装した、
   ことを特徴とする回転霧化静電塗装装置。
2. 前記回転霧化静電塗装装置は、さらに、
   前記電動モータからの出力回転を増速して回転霧化頭に伝達する増速機を備え、
   前記回転霧化頭と電動モータとの間に介装される絶縁体は、前記電動モータと増速機との間に介装される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転霧化静電塗装装置。
3. 前記電動モータは、サーボモータであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転霧化静電塗装装置。

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