JP4791672B2 - 塗布物質をスプレーする装置及びその回転スプレー要素 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、塗布物質(coating product)をスプレーするための装置であって、空気タービンのロータなどの駆動手段によって高速で回転駆動されるボウル又はディッシュなどの回転スプレー要素を備えている装置に関する。本発明は、また、この装置に用いることのできる回転スプレー要素に関する。
【０００２】
液状又は微粒状の塗布物質をスプレーする設備では、塗布物質を供給するボウル又はディッシュを用いて、それを３０，０００ｒｐｍ程度の速度で回転させることによって塗布物質をスプレーすることが知られている。このような回転速度では、特に、駆動タービンが空気軸受け及び／又は磁気タービンである場合に、アンバランスを最大限避けるために、このボウル又はディッシュはできる限り軽くてバランスがとられていることが望ましい。
【０００３】
軸方向に延びているねじ付き棒によって、及び回転スプレー要素すなわちボウルの軸方向の雌ねじによって、あるいは、この回転スプレー要素の回転軸を中心として周方向に配置されたボルトによって、タービンのロータに対して回転スプレー要素を取り付けることが知られている。このようなタイプの組立てはこの回転アセンブリの重量をかなり増大させる。また、組立て作業や分解作業が長くかかるとともに細心の注意を要する。これは、特に、自動車の生産ライン上において、メンテナンスのために使える時間に適合しない。
【０００４】
WO-A-94/12286はスプレー装置を開示している。この装置は半径方向に伸張できる嵌込みクラウンによって、スプレーのロータに連結されたボウルを有している。このシステムは満足すべきものである。
【０００５】
US-A-4473188は電動機によって駆動される回転ノズルを有する散布機器を開示している。このノズルと電動機の従動シャフトとの結合はこのノズルが固定されている金属リングをこのこのシャフトによって駆動される磁石に当接させることによって行われる。このような表面接触はこのシャフトに対するノズルの正確な位置決めを前提としている。このことは、ノズルの回転速度を制限する。さらに、磁石に金属微粒子が堆積すると、リングの表面接触はもはや不可能となる。そのため、ノズルと電動機のシャフトとの結合が妨げられる。さらに、シャフト上にノズルを連続して位置決めすると、ノズルのリングを接触した状態で受容しようとする磁石の表面が損なわれる場合がある。それゆえ、この装置は塗布物質のスプレー用に適合させることができない。そのためには、ボウルを定期的に掃除及び／又は交換して、このボウル又は新しいボウルを元の位置に位置決めしなければならない。
【０００６】
本発明の目的は、WO-A-94/12286に開示されたも解決法に代る解決法であって、構造上の観点からとりわけ単純で、それゆえ信頼できるとともに手ごろな値段であり、しかも、塗布物質のスプレーと両立できるような解決法を提案することである。
【０００７】
そのために、本発明は上述のタイプの塗布物質をスプレーする装置に関し、その装置は、回転スプレー要素と、それと連携する駆動手段との間を磁気結合させる手段とを備えている。その特徴は、これらの磁気結合手段の間にエアギャップが形成されている点である。
【０００８】
磁気結合手段を利用しているために、回転スプレー要素をその駆動手段に対して取り付けたり取り外したりすることが極めて迅速にできる。これは、回転スプレー要素を駆動手段に接近させるだけで磁気結合による効率的な連結効果がもたらされるからである。これらの結合手段は回転スプレー要素をロータに対して磁気的に芯合せすることを可能にしている。これらの磁気結合手段の間にエアギャップが形成されるので、ボウルが数回にわたって位置決めされた後でも、これらの結合手段の対向面の状態が悪化するおそれはない。さらに、これらの対向する表面の１つに金属微粒子又は不純物が堆積する可能性があるが、それによってこれらの結合手段の作用が妨げられることはない。したがって、ボウルを位置決めするために特別の予防策は必要でない。
【０００９】
本発明の第１の実施形態によれば、回転スプレー要素には駆動手段に保持された磁気ループ要素と協働するように適合された少なくとも１個の磁石が取り付けられている。
本発明の他の有利な実施形態によれば、駆動手段には回転スプレー要素に保持された磁気ループ要素と協働するように適合された少なくとも１個の磁石が取り付けられいる。
【００１０】
本発明の第３の実施形態によれば、回転スプレー要素及びロータには、それぞれ、磁石が設けられている。これらの磁石の極性は、回転スプレー要素がロータに取り付けられたときに、これらの磁石の間に吸引力を発生させるような向きに設定されている。
【００１１】
考慮された実施形態がどうであれ、この永久磁石は回転スプレー要素の回転軸上に中心を有する環状体又は環状体のセクターの形状を有する。別の実施形態においては、環状体のセクター又はスタッドの形状を有する複数の磁石が回転軸の周りに配置される。同様に、磁気ループ要素は回転スプレー要素の回転軸上に中心を有する金属製の環状体である。
【００１２】
本発明の他の有利な面によれば、磁石及び／又は磁気ループ要素は回転スプレー要素又は駆動手段に形成されたハウジング内に圧入されている。
【００１３】
本発明の他の有利な面によれば、この装置は回転スプレー要素を駆動手段に対して芯合せするための機械的手段を有する。これらのセンタリング手段は、駆動手段上にスプレー要素を位置決めするときに、磁気結合手段を予備位置決めを可能にしている。これらのセンタリング手段はスプレー要素をその駆動手段上に正しく保持することにも役立つ。その場合において、駆動手段の対応する円錐台形面に当接する少なくとも１つの円錐台形面が回転スプレー要素に形成される。好ましくは、回転スプレー要素の円錐台形面はほぼ磁気結合手段の周りに形成される。さらに、駆動手段の円錐台形面は回転スプレー要素を部分的に受容するためのキャビティを限定するスカートの自由縁のレベルに形成することができる。
【００１４】
本発明の他の有利な面によれば、磁気結合手段は回転スプレー要素をロータに対して自動的に芯合せする手段も構成している。これによって、機械的センタリング手段の全部又は一部を排除することが可能になる。
【００１５】
本発明は、また、上記の装置に使用できる回転スプレー要素すなわちボウルに関する。このボウルはそのボウルと当該駆動部材とを磁気結合によって連結するために、駆動部材上に設けられた相補的手段と協働するよう適合された手段を有している。また、ボウルには駆動部材の対応する面に当接する面が所定の位置に設けられ、その位置は協働する上記磁気結合手段の間にエアギャップが形成されるような位置である。
【００１６】
本発明は、添付図面を参照した以下の説明を読めば、さらに容易に理解されよう。なお、この説明は塗布物質をスプレーするための装置の二つの実施形態に関し、発明の本質を示すための単なる例示である。
【００１７】
図面を参照すると、図１及び図２は空気軸受けタービンのロータ１を部分的に示している。ロータ１はその回転軸Ｘ−Ｘ’に関して対称であって、２つの円錐台形面１１及び１２を形成している。これらの円錐台形面は同様に軸線Ｘ−Ｘ’上に中心を有し、ロータ１が属するタービンに対して外側に向けて、すなわち、本発明のスプレー装置の前部に向けて広がっている。
【００１８】
ロータ１は、空気軸受けタービンによる駆動のモードを考慮に入れると、１分当たり数万回転、例えば、３０，０００ｒｐｍ程度、また、いわゆる「高速」タービンに対しては８０，０００ｒｐｍもの回転速度に達する場合がある。
【００１９】
本明細書では、「前」及び「後」という用語は装置の使用中の形態に関して理解されることになっており、前側は塗布される対象物の方向に向けられ、一方、後側は塗布される対象物から遠ざかる方向に向けられる。
【００２０】
ロータ１は軸線Ｘ−Ｘ’上に中心を有するほぼ円筒形のスカート１３を形成しており、その場合、円錐台形面１２はスカート１３の自由縁１３ａのレベルにおいて、その半径方向内側に形成されている。
【００２１】
ロータ１は、また、軟鉄で形成された環状体２を受容するハウジング１４も形成している。ハウジング１４はショルダ１４ａ及び半径方向外面１４ｂを有する。ショルダ及び半径方向外面に対しては、図１に矢印Ｆ1で表わされるように、環状体２が圧入される。環状体２は、相補的形状によって、ハウジング１４内で固定される。
【００２２】
ボウル３は、軸線Ｘ−Ｘ’を中心として、高速で回転されるように、ロータ１に取り付けられるものである。このボウルはスカート１３の内部キャビティ(volume)内に配置される中央部分３１を有する。この中央部分は塗布物質をボウル３に供給するチューブ５の開口５１に対向状に配置される。このチューブ５も同様に軸線Ｘ−Ｘ’上に中心を有する。チューブ５によって、ボウル３に対してその後側から軸方向に塗布物質が供給される。ボウル３の中央部分３１はウェブ３３によってスプレー縁３２に連結されている。塗布物質は遠心作用(centrifugation)によってウェブ３３を経て分配される。中央部分３１に形成された溝３４によって、塗布物質は中央部分３１の後面３１ａからウェブ３３の前面３３ａに向かって流され、スプレー縁３２へ向かって流される。
【００２３】
ボウル３の後縁３６には第１の円錐台形面３５が設けられている。この面３５は、ボウルの外側において、チューブ５の上流方向に集束する。軸線Ｘ−Ｘ’の回りにおける円錐台形面３５の開口角α1はその軸線回りの円錐台形面１１の開口角α2とほぼ等しい。その結果、円錐台形面３５の円錐台形面１１に対する面支持が予想される。
【００２４】
ボウル３は、また、第２の円錐台形面３７も形成している。この第２の円錐台形面は同様に、軸線Ｘ−Ｘ’に向けて、チューブ５の上流方向に集束する。その収束角β1は開口角を表わす。この角度は軸線Ｘ−Ｘ’を中心とした円錐台形面１２の開口角β2にほぼ等しい。
【００２５】
面１１及び１２の中央ゾーン間の距離ｄ1は面３５及び３６の中央ゾーン間の距離ｄ2にほぼ等しい。その結果、面３５及び３７は面１１及び１２に対してそれぞれ同時に当接させられる。実際には、一方では、面３５及び１１が協働し、他方では、面３７及び１２が協働し、それによって、これらの面が配向され、ボウル３の軸線Ｘ−Ｘ’上への芯合せが可能になる。協働する面３５及び１１及び面３７及び１２の組の一方によって案内すなわち予備位置決めも可能になる。
【００２６】
本発明によれば、ボウル３には環状の永久磁石４が取り付けられている。このマグネットはボウル３の後縁３６のレベルに形成されたハウジング３８内に取り付けられている。ハウジング３１はショルダ３８ａ及びほぼ円筒形の半径方向面３８ｂを形成している。これらによって、矢印Ｆ2で表わされるように、磁石４のハウジング３８内への圧入が可能になっている。
【００２７】
磁石４は環状であるけれども、この磁石４の代わりに、複数の永久磁石を有する環状体を使用することも可能である。また、スタッドの形態の複数の磁石、たとえば、１２０°の間隔で配置された３個の磁石をボウル３の後部に配置することも可能である。
【００２８】
図２に示されるように、ボウル３がロータ１に取り付けられたときに、磁石４は軟鉄製の環状体２に対して対向配置され、面３５及び３７が面１１及び１２に当接することによって、エアギャップｅが形成される。
【００２９】
要素２及び４はロータ１とボウル３との間に強固な磁気結合の形成を可能にする。その場合において、環状体２は磁石４で発生した磁界を遮断する。このようにして、図３に矢印Ｆ3で表わされる吸引力が得られる。この吸引力は面３５及び３７を面１１及び１２に強固に当接させるのに役立ち、これによって、ボウル３がロータ１に対して軸方向にも回転方向にも動かないように固定される。ボウル３がロータ１に対して回転方向に動かないよう固定されるのは、接触している円錐台形面間の摩擦力によるものである。さらに、機械的装置、例えば、キータイプの装置を用いて、ロータ１に対するボウル３の回転を阻止することができる。
【００３０】
ボウル１がロータ３上に位置決めされるときには、操作者は、案内手段として面１１、１２、３５、３６を用いて、ボウル３をロータ１に接近させることで十分である。ただし、その操作は、磁石４と環状体２との間のエアギャップｅが十分に小さくなって、要素２及び４の間の磁気吸引力でロータ１にボウル３がしっかりと当接するまで行われる。
【００３１】
面１２、３５の形状によって、エアギャップｅの幅が限定される。
磁気結合要素２及び４はチューブ５の回りに配置される。言い換えれば、本発明の装置によれば、その後側から塗布物質をボウルに対して、軸方向すなわち中心方向へ供給することができる。
【００３２】
ボウル３がロータ１から取り外されるときには、軸線Ｘ−Ｘ’にほぼ平行で矢印Ｆ3で表わされる磁気吸引力に対向する方向の抜取り力をボウル３に加えるだけで十分である。
【００３３】
特殊な工具は必要でなく、ボウル３の組立てや分解はとりわけ簡単ですばやくできる作業である。
図３に示される本発明の第２の実施形態においては、第１の実施形態のものと同様な要素には１００を加えた同一の参照数字を付している。
【００３４】
この実施形態のボウル１０３は空気タービンのロータ１０１に取り付けられることを意図したものである。ボウル１０３には軟鉄製の環状体１０２が取り付けられている。この環状体はボウル１０３の後縁１３６付近に形成されたハウジング１３８に受容されている。ロータ１０１には複数の磁石１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ…によって形成された環状体１０４が設けられている。各磁石は環状体のセクターの形状を有している。
【００３５】
環状体１０４はロータ１０１の内側に形成されたハウジング１１４内に受容されている。
要素２及び４と同様に、要素１０２及び１０４はほぼ同一の半径を有する。その結果、これらの要素はボウル１０３とロータ１０１との間に効果的な磁気結合を形成し、それらの間にはエアギャップｅが形成されている。
【００３６】
円錐台形面１１２及び１３５はそれぞれロータ１０１及びボウル１０３に設けられている。これらの円錐台形面は、結合要素１０２及び１０４によって付与された吸引力の影響のもとに、要素１０１及び１０３の相対的な位置を限定する。特に、エアギャップｅの幅はこれらの面の位置によって決まる。
【００３７】
この実施形態には特別な利点がある。それは、ロータとボウルとを磁気結合させるための手段の能動部分を構成する環状体１０４がロータ１０１内に収容されているため、この環状体１０４が予想される不純物に対して保護され、環状体１０２が取り外されて本発明の装置が属するスプレー設備の外部に保管されるときに、この環状体１０４が金属微粒子又は鉄くずを吸引するようなおそれはない。
【００３８】
さらに、この実施形態においては、環状体１０４の磁石１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ…がロータ１０１に取り付けられた適切な手段によって制御される電磁石であってもよい。その場合、ボウル１０３の組立又は分解に応じて、これらの磁石を作動させたり作動させなかったりすることが可能となる。
【００３９】
この第２の実施形態においては、本発明の第１の実施形態を参照して述べられたものと同様に、ただ一つの環状電磁石を使用することも可能である。
【００４０】
環状体２及び１０２はワンピースであってもよいし、複数のピースから構成されていてもよい。これらは金属、好ましくは、軟鉄、鋼、その他の強磁性体で形成されている。
【００４１】
本発明の別の実施形態（図示されてない）によれば、磁気結合を行うために、２個の永久磁石が使用される。一方の磁石は、ボウルに取り付けられ、他方の磁石はロータに取り付けられる。これらの磁石の極性は、ボウルがロータに取り付けられたときに、一方の磁石が他方の磁石に対して吸引されるように配向されている。実際、そのような場合には、記述された実施形態の環状体２及び１０２によって構成される磁気ループ要素は第２の磁石によって構成される。
【００４２】
考慮された実施形態がどうであれ、ボウルとロータとを磁気結合させる手段は、ロータ及びボウルの回転軸に関してほぼ対称であり、ボウルをロータに対して自動的に芯合せすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態によるスプレー装置の軸方向断面図であり、組立の途中の状態を示す図である。
【図２】 図１の装置の軸方向断面図であり、組み立てられた状態を示す図である。
【図３】 図２と同様な図であり、本発明の第２の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１，１０１ ロータ
２，１０２ 環状体
３，１０３ ボウル
４ 永久磁石
１１，１２，３５，３７ 円錐台形面
１１２，１３５ 円錐台形面
１３ スカート
１３ａ 自由縁
１４，３８，１１４，１３８ ハウジング
１０４ 環状体
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ 磁石

Claims (14)

1. 塗布物質をスプレーするための装置であって、 回転スプレー要素（３；１０３）と、 前記要素を回転駆動させるように適合された駆動手段（１；１０１）と、 前記回転スプレー要素と前記駆動手段との間を磁気結合させるための手段（２，４；１０２，１０４）と、 を有し、前記磁気結合手段（２，４；１０２，１０４）の間にはエアギャップ（ｅ）が形成されている装置。
2. 前記回転スプレー要素（３）には前記駆動手段（１）に保持された磁気ループ要素（２）と協働するように適合された少なくとも１個の磁石（４）が設けられている請求項１に記載の装置。
3. 前記駆動手段（１０１）には前記回転スプレー要素（１０３）に保持された磁気ループ要素（１０２）と協働するように適合された少なくとも１個の磁石（１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）が設けられている請求項１記載の装置。
4. 前記回転スプレー要素及び前記駆動手段にはそれぞれ磁石が設けられ、前記磁石の極性は、前記回転スプレー要素が前記駆動手段に取り付けられたときに、前記磁石の間に吸引力を発生させるような向きになっている請求項１ないし３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記磁石（４；１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）は前記回転スプレー要素（３；１０３）の回転軸（Ｘ−Ｘ’）上に中心を有する環状体又は環状体のセクターの形状を有している請求項２ないし４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記回転スプレー要素の回転軸（Ｘ−Ｘ’）の周りに配置された環状体のセクター（１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）又はスタッドの形状の複数の磁石を有している請求項２ないし４のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記磁気ループ要素は前記回転スプレー要素の回転軸（Ｘ−Ｘ’）上に中心を有する金属の環状体（２；１０２）である請求項２又は３に記載の装置。
8. 前記磁石（４；１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）及び前記磁気ループ要素（２；１０２）の少なくとも一方が前記回転スプレー要素（３；１０３）又は前記駆動手段（１；１０１）に形成されたハウジング（１４，３８；１１４，１３８）内に圧入されている請求項２ないし７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記駆動手段（１；１０１）に対して前記回転スプレー要素（３；１０３）を芯合せする機械的手段（１１，１２，３５，３７）を有している請求項１ないし８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記回転スプレー要素（３；１０３）は前記駆動手段（１；１０１）の対応する円錐台形面（１１，１２）に当接する少なくとも１つの円錐台形面（３５，３７）を有している請求項９に記載の装置。
11. 前記回転スプレー要素（３；１０３）の前記円錐台形面（３５）は前記磁気結合手段（２，４；１０２，１０４）の周りに配置されている請求項１０に記載の装置。
12. 前記駆動手段（１；１０１）の前記円錐台形面（１２）は前記回転スプレー要素（３；１０３）を部分的に受容するためのキャビティを限定するスカート（１３）の自由縁（１３ａ）のレベルに配置されている請求項１０又は１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記磁気結合手段（２，４；１０２，１０４）は前記回転スプレー要素（３；１０３）を前記駆動手段（１；１０１）に対して自動的に芯合せするための手段を構成している請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の装置に用いられるように適合された回転スプレー要素であって、前記回転スプレー要素（３；１０３）と前記駆動部材（１；１０１）とを磁気結合によって連結するために、駆動部材に設けられた相補的手段（２，１０４）と協働するように適合された手段（４；１０２）を有し、前記回転スプレー要素には前記駆動部材の対応する面（１２；１１２）に当接する面（３５；１３５）が所定の位置に設けられ、その位置は協働する前記磁気結合手段の間にエアギャップ（ｅ）が形成されるような位置である回転スプレー要素。

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