JP5347469B2 - 回転霧化塗装機および回転霧化塗装機のシェーピングエアー供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転霧化塗装機および回転霧化塗装機のシェーピングエアー供給方法に関する。

近年、ベル型塗装機を使用した塗装が一般的に行われている。この塗装方法では、エアーモータにより回転する回転霧化頭の遠心力で霧化された塗料を強いシェーピングエアーで被塗物に吹き付けている（例えば、特許文献１参照）。このようなベル型塗装機では、従来の比較的低い回転数、例えば４０Ｋｒｐｍ程度でエアーモータを使用する際には、通常、タービンエアーおよびシェーピングエアーを一般的な工場エアー配管から供給できる。

しかし、例えば２倍程度の吐出量のベル型塗装機を実現しようとすると、タービンエアーおよびシェーピングエアーへのエアー供給が、一般的な工場エアー配管からでは困難となる虞がある。
特開平３−３０８４９号公報

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、必要なエアー量の増加を極力抑えつつ吐出量の増加が可能な回転霧化塗装機および回転霧化塗装機のシェーピングエアー供給方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る回転霧化塗装機は、エアーモータにより回転する回転霧化頭に塗料を供給して噴霧し、噴霧された塗料を、ノズルから吐出されるシェーピングエアーにより被塗物に対してパターン成形する。当該回転霧化塗装機には、シェーピングエアー供給源から供給されたエアーをノズルから吐出させるシェーピングエアー供給流路を設けている。また、回転霧化塗装機には、エアーモータの排気側に設けられ、エアーモータから排気されたタービン排気エアーの少なくとも一部をシェーピングエアーとしてノズルから吐出させるタービンエアー排気流路を設けている、ここで、回転霧化塗装機には、タービンエアー排気流路の途中に、タービンエアー排気流路内の圧力が設定値を超えないようにタービン排気エアーを外部に排出するリリーフ弁を設けている。

上記目的を達成する本発明に係る回転霧化塗装機のシェーピングエアー供給方法は、エアーモータにより回転する回転霧化頭に塗料を供給して噴霧し、噴霧された塗料を、ノズルから吐出されるシェーピングエアーにより被塗物に対してパターン成形する。回転霧化塗装機のシェーピングエアー供給方法では、シェーピングエアー供給源から供給されるエアーと、エアーモータから排気されるタービン排気エアーと、をそれぞれシェーピングエアーとして用いる。ここで、回転霧化塗装機のシェーピングエアー供給方法では、リリーフ弁を介してタービン排気エアーを外部に排出することによって圧力が設定値を超えないように保つ。

上記のように構成した本発明に係る回転霧化塗装機は、取出弁が設けられるため、エアーモータからの排気エアーをシェーピングエアーとして取り出して再利用でき、必要なエアー量の増加を極力抑えつつ吐出量の増加が可能である。

上記のように構成した本発明に係る回転霧化塗装機のシェーピングエアー供給方法は、タービン排気エアーをシェーピングエアーとして取り出すため、タービン排気エアーを再利用でき、必要なエアー量の増加を極力抑えつつ吐出量の増加が可能である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る回転霧化塗装機の概略断面図である。

図１に示すように、実施形態に係る回転霧化塗装機１は、塗料噴霧方向側に開く内表面８を備えたベル型の回転霧化頭３をエアーモータ２により高速回転させ、内表面８に塗料を供給しつつ内表面８を介して遠心力により塗料を噴霧する装置である。回転霧化頭３は、エアーモータ２により回転駆動される駆動軸４に連結されて、回転可能な構造となっている。本実施形態の回転霧化塗装機１は、エアーモータ２が約７５ｋｒｐｍ程度まで回転する超高速回転型であり、圧力１０ｋｇ／ｃｍ^２、流量１０００ＮＬ／ｍｉｎ程度のタービンエアーを必要とし、シェーピングエアーも流量１０００ＮＬ／ｍｉｎ程度を必要とする。

駆動軸４の内部には、回転霧化頭３の内部に形成される空間部５まで伸びる供給管１２が設けられ、この供給管１２を通って塗料が空間部５に供給される。空間部５に供給された塗料は、空間部５の塗料噴霧方向側を覆うハブ部材６に設けられる複数の貫通穴７から外部に漏出され、回転に伴う遠心力により内表面８に沿って移動し、内表面８の環形状外側端部から微粒子化されて噴霧される。この回転霧化頭３には高電圧が印加されており、供給される塗料を帯電させることができ、微粒子化された帯電塗料粒子は、回転霧化頭３と回転霧化頭３の開口方向に設置される被塗物との間に形成される静電界に沿って移動し、被塗物に塗着される。

回転霧化頭３の外側には、回転霧化頭３を囲むようにリング状に形成されるノズル９が設けられており、ノズル９から吐出されるシェーピングエアーにより、回転霧化頭３から噴霧された塗料が、被塗物にパターン成形される。

エアーモータ２は、内部に、エアー軸受１０により回転支持されたタービン１１を備えている。エアーモータ２には、タービン１１を駆動するための駆動用エアーをブースターコンプレッサー２０（エアー供給源）から供給するタービンエアー供給流路１３と、タービン１１からのエアーを排出するためのタービンエアー排気流路１４と、エアー軸受１０を駆動するための軸受用エアー供給流路１５とが連結されている。タービンエアー供給流路１３は、エアー供給源としてのブースターコンプレッサー２０に接続されている。ブースターコンプレッサー２０には、超高速回転を実現するために必要な圧力１０ｋｇ／ｃｍ^２、流量１０００ＮＬ／ｍｉｎ程度のエアーを供給可能な装置が用いられる。タービンエアー供給流路１３には、電空変換器１６（流量調整弁）が設けられており、流量調整が可能となっている。なお、流量調整弁の代わりに圧力調整弁を適用して、圧力を調整可能とすることもできる。

ノズル９には、シェーピングエアーを供給するシェーピングエアー供給源１８からエアーを供給するシェーピングエアー供給流路１７が連結されている。シェーピングエアー供給源１８は、一般的な工場エアー配管であり、圧力５ｋｇ／ｃｍ^２、流量１０００ＮＬ／ｍｉｎ以下のエアーを供給できる。

シェーピングエアー供給流路１７には、電空変換器２１（流量調整弁）が設けられており、流量調整が可能となっている。なお、流量調整弁の代わりに圧力調整弁を適用して、圧力を調整可能とすることもできる。タービンエアーを制御する電空変換器１６およびシェーピングエアーを制御する電空変換器２１は、いずれも制御部１９に接続されて、各々の絞り弁を個別に調整可能となっている。

タービンエアー排気流路１４は、ノズル９へ連結されており、タービンエアー排気流路１４の途中には、リリーフ弁２２（取出弁）が設けられている。リリーフ弁２２は、タービンエアー排気流路１４内の圧力が所定値を超える際に、タービンエアー排気流路１４内の圧力を一定に保つように、一部のエアーを排出口２３から排気する。タービンエアー排気流路１４からノズル９へ供給されたタービン排気エアーは、シェーピングエアー供給流路１７からノズル９へ供給されるシェーピング用供給エアーを補強するアシストエアーとして機能する。

次に、本実施形態に係る回転霧化塗装機１の作用について説明する。

図２は、エアータービンの回転数とタービン排気エアー流量の関係を示すグラフ、図３は、シェーピングエアー流量の時系列変化の一例を示すグラフである。

回転霧化塗装機１を用いて塗装を行うには、まず、電空変換器１６を介して流量調整された駆動用エアーをタービンエアー供給流路１３からエアータービン１１へ供給し、更に軸受用エアー供給流路１５を通してエアー軸受１０へ軸受用エアーを供給する。これにより、エアーモータ２が駆動し、駆動軸４を介して回転霧化頭３が回転する。エアータービン１１からのタービン排気エアーは、リリーフ弁２２が設けられたタービンエアー排気流路１４に排出され、少なくとも一部がノズル９へ達する。

リリーフ弁２２は、図２に示すように、タービン排気エアーが所定の圧力値を超えるまでは排出口２３側へエアーを排出せず、全てのタービン排気エアーをアシストエアーとしてノズル９側へ取り出す。タービン排気エアーが所定の圧力値を超えると、リリーフ弁２２はタービン排気エアーの一部を排出口２３から大気中へ排気して、ノズル９側へ取り出されるアシストエアーを一定圧力に調整する。なお、一定圧力となったアシストエアーは、温度等の他の条件が大きく変化しない限り、略一定流量でノズル９へ供給される。実際に塗料の噴霧に使用する実用域は、エアータービン１１が所定の回転数以上となってリリーフ弁２２が作動し、アシストエアーが一定流量（一定圧力）でノズル９へ供給される領域であることが好ましい。アシストエアーは、例えば４００〜５００ＮＬ／ｍｉｎの間の所定流量に保持される。

図３は運転条件の一例であり、アシストエアーを一定流量で供給し、シェーピングエアー供給流路１７からの流量を段階的に増加させた例である。このように、シェーピングエアーは、リリーフ弁２２により一定流量で供給されるアシストエアーと、流量を任意に制御可能なシェーピングエアー供給流路１７からのシェーピング用供給エアーとが加算されてノズル９から吐出されることとなる。

この後、供給管１２を通して塗料を空間部５に供給し、遠心力により塗料を回転霧化頭３から噴霧するとともに、ノズル９から吐出されるシェーピングエアーにより、噴霧された塗料を被塗物にパターン成形する。

ここで、図４に示すような、リリーフ弁２２が設けられずに、タービン排気エアーが全て大気中へ排出される構造を備えた比較例としての回転霧化塗装機３１を説明する。なお、本実施形態と同様の作用を奏する部位については同一の符号を付し、重複を避けるために説明を省略する。この比較例としての回転霧化塗装機３１は、シェーピングエアーとしてタービン排気エアーを再利用しないため、本実施形態のように一般的な工場エアー配管をシェーピングエアー供給源１８とすることができない。すなわち、一般的な工場エアー配管からのみではシェーピングエアーの流量が足りないため、タービンエアー供給源としてのブースターコンプレッサー２０の他に、シェーピングエアー用のブースターコンプレッサー３２を必要とする。これに対し、本実施形態に係る回転霧化塗装機１は、エアータービン１１からのタービン排気エアーをシェーピングエアーとして再利用するため、高圧、高流量のシェーピングエアー供給源を必要とせず、必要なエアー量の増加を極力抑えつつ吐出量の増加が可能である。また、高圧、高流量のシェーピングエアー供給源としてブースターコンプレッサー３２を必要としないため、設備費の削減が可能である。

更に、図５に示すような、リリーフ弁２２が設けられずに、タービン排気エアーが全てノズル９へ供給される構造を備えた比較例としての回転霧化塗装機４１を説明する。なお、本実施形態と同様の作用を奏する部位については同一の符号を付し、重複を避けるために説明を省略する。この比較例としての回転霧化塗装機４１は、タービン排気エアーが全てノズル９へ供給されるため、エアータービン１１（回転霧化頭３）の回転数にしたがってシェーピングエアーの流量が変化し、塗料の望ましいパターン成形および品質を得ることが困難である。これに対し、本実施形態に係る回転霧化塗装機１は、リリーフ弁２２を介した一定流量のアシストエアーと、流量を制御可能なシェーピング用供給エアーとを併用するため、高圧、高流量かつ制御可能なシェーピングエアーを吐出でき、優れたパターン成形および品質を実現できる。

また、取出弁としてリリーフ弁２２が設けられることで、リリーフ弁を予め設定するのみでアシストエアーを一定流量（一定圧力）に保持できるため、シェーピングエアーの流量調整が容易となる。また、リリーフ弁２２によりアシストエアーが一定流量（一定圧力）に保持されるため、シェーピングエアーの制御が乱され難い。

また、ノズル９には、リリーフ弁２２からのアシストエアーに加え、流量（または圧力）を制御可能なシェーピング用供給エアーを用いるため、アシストエアーに対する上乗せ分のエアーを制御するのみで、容易にシェーピングエアーの流量（または圧力）を制御できる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、軸受用エアー供給流路１５を、エアーモータ２とリリーフ弁２２の間のタービンエアー排気流路１４から分岐させることで、タービン１１からの排気エアーを、エアー軸受１０の軸受用エアーとして再利用することもできる。これにより、エアー経路を削減してエアーホースの取り回しが容易となり、さらに全体としてのエアー供給量を減らすことができる。

本発明の第１実施形態に係る回転霧化塗装機の概略断面図である。 エアータービンの回転数とタービン排気エアー量の関係を示すグラフである。 シェーピングエアー量の時系列変化の一例を示すグラフである。 比較例としての回転霧化塗装機の概略断面図である。 他の比較例としての回転霧化塗装機の概略断面図である。

符号の説明

１ 回転霧化塗装機、
２ エアーモータ、
３ 回転霧化頭、
８ 内表面、
９ ノズル、
１０ エアー軸受、
１１ タービン、
１３ タービンエアー供給流路、
１４ タービンエアー排気流路、
１５ 軸受用エアー供給流路、
１６ 電空変換器（流量調整弁）、
１７ シェーピングエアー供給流路、
１９ 制御部、
２１ 電空変換器（流量調整弁）、
２２ リリーフ弁（取出弁）。

Claims (4)

1. エアーモータにより回転する回転霧化頭に塗料を供給して噴霧し、噴霧された前記塗料を、ノズルから吐出されるシェーピングエアーにより被塗物に対してパターン成形する回転霧化塗装機であって、
   シェーピングエアー供給源から供給されたエアーを前記ノズルから吐出させるシェーピングエアー供給流路と、
   前記エアーモータの排気側に設けられ、前記エアーモータから排気されたタービン排気エアーの少なくとも一部を前記シェーピングエアーとして前記ノズルから吐出させるタービンエアー排気流路と、を有し、
   前記タービンエアー排気流路の途中に、前記タービンエアー排気流路内の圧力が設定値を超えないように前記タービン排気エアーを外部に排出するリリーフ弁を設けた回転霧化塗装機。
2. 前記シェーピングエアー供給流路は、流量または圧力が制御された前記エアーを前記ノズルに対して供給する請求項１に記載の回転霧化塗装機。
3. エアーモータにより回転する回転霧化頭に塗料を供給して噴霧し、噴霧された前記塗料を、ノズルから吐出されるシェーピングエアーにより被塗物に対してパターン成形する回転霧化塗装機のシェーピングエアー供給方法であって、
   シェーピングエアー供給源から供給されるエアーと、前記エアーモータから排気されるタービン排気エアーと、をそれぞれ前記シェーピングエアーとして用い、
   リリーフ弁を介して前記タービン排気エアーを外部に排出することによって圧力が設定値を超えないように保つ回転霧化塗装機のシェーピングエアー供給方法。
4. 流量または圧力が制御された前記エアーを前記ノズルへ供給する請求項３に記載の回転霧化塗装機のシェーピングエアー供給方法。

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