JP5548330B2 - 高温シールド・エア・システム - Google Patents

Description

本発明は、アトマイザ（Zerstaeuber、atomizer）、特に高温シールド・エア・システムを有するロータリ・アトマイザ、およびその駆動方法に関する。

構成部分（パーツ）（例えば、自動車の車体部品、等）を塗装する場合、それぞれの塗料（コーティング剤、コーティング材、被覆剤、被覆材）（例えば、充填材、下地ラッカー、透明ラッカー、等）をアトマイザ（Zerstaeuber：噴霧器、スプレイ、霧化塗装器）（例えば、高速ロータリ・アトマイザ、エア・アトマイザ、超音波アトマイザ）で噴霧し、制御用空気および塗料（被覆剤）を帯電させて被塗装部分に塗布するのが一般的である。ウェット・ラッカー（湿潤ラッカー）を塗布する場合には、ラッカーの噴霧中や作業中に、油性ラッカーの場合には溶剤が、また水性ラッカーの場合には水等、特に軽く揮発性の高い成分が、気化（蒸発）して周囲の空気中へ逃げる。従って、使用中のウェット・ラッカーの固形成分（固体）濃度が、噴霧前のウェット・ラッカーの固形成分濃度とは異なる。

使用中の固形成分（固体）濃度の上昇は、一方でロータリ・アトマイザ（回転噴霧器）の回転数、排出量（噴霧量）、制御用空気量、塗装距離、等の使用時のパラメータの影響を受ける。

しかし、また、ラッカー・キャビン（塗装ブース、塗装室）内の空気の湿度、空気（霧）の沈下速度、空気の温度といった環境条件も、溶剤または水の気化に影響するので、使用中の固形成分濃度を上昇させる要因となる。

従って、自動車の車体部品または構成部分を塗装する従来の塗装装置では、ラッカー・キャビン内の空気の出入りを一定にし、それによって気化条件や使用時の固形成分濃度の上昇を極力一定に保つのに、多額のコストを必要とした。即ち、従来の塗装装置では、ラッカー・キャビンの空調機に多額のコストを要することが欠点となっていた。

ラッカー・キャビンの空調方法としてもっとも多用されているのは、加熱抵抗器および洗浄機（ウォッシャ）で加熱および加湿（低濃度化、希釈）する方法である。その場合、（例えば、夏は空気が湿っているなど）気象条件を補正または調整できないので、天候や気象に左右されることが欠点となっていた。従って、環境条件に合わせた適切な調整が行われていない場合には、塗料の流れ落ちや塗装後も塗装面が安定しない等の塗装ミスまたは不良が発生する。また、このような空調法では電力消費が増大する。

別の空調方法として、通常のエアコンのように冷房と除湿（高濃度化、濃縮）を組み合わせて完全に空調するという方法もあるが、この場合には電力消費がさらに増大する。

米国特許公開公報ＵＳ２００５／０１８１１４２−Ａ１では、ロータリ・アトマイザの噴霧スプレイ塗料流（atomized spray paint flow：霧状塗料流、霧化塗料流）を、空調された空気流で包囲する（取り囲む）方法が開示されている。ここで、この文献全体を参照して組み込む。この文献では、噴霧スプレイ塗料流の外側に、包囲空気流で特定の気化条件を作り出すことによって、ラッカー・キャビン全体の空調に要するコストを削減している。この場合、形成されている包囲空気流は、外側のアトマイザ・ハウジング（ケーシング）上に配置される別個の環状（リング状）のアダプタから送り出される。しかし、この種の包囲空気流を形成する方法には多くの欠点があった。
ＵＳ２００５／０１８１１４２−Ａ１

その欠点の１つには、アダプタを別途取り付けるので、通常であれば滑らかな状態になっているロータリ・アトマイザの外面が乱されて汚れ易くなり、ロータリ・アトマイザの洗浄も難しくなる。

また、空調された空気をその補助アダプタまで導くためのパイプまたは管が別途必要になるが、そのパイプは、塗装ロボットが高速で激しく動くので、疲労し、最終的には破断する可能性がある。

さらに、補助アダプタを取り付けことによりロータリ・アトマイザの外形寸法および慣性モーメントが増すので、ロータリ・アトマイザの操作が妨げられ操作性が低下する。例えば、補助アダプタを取り付けたロータリ・アトマイザはその外形寸法が増大するので、狭小な開口部に挿入して内部の面を塗装することはもはや不可能となる。

補助アダプタの場合、そのアダプタ内の包囲（取り巻き）空気流噴射ノズルとベル状ディッシュ（皿）の間の軸方向の距離が相対的に増大するので、包囲（取り巻き）空気流（Huellstroms）の充分なエネルギおよび量が確保できない場合が多く、実際に必要な気化条件が得られない点も、別の欠点として挙げられる。

従って、本発明の課題は、従来の塗装装置を改良することである。

本発明は、この課題を、特許請求の範囲に記載のアトマイザおよびその駆動方法によって解決する。

即ち、本発明の特徴によれば、アトマイザ（１）は、ａ）噴霧塗料流（５）を被塗装部品（２４、２５）に塗布（噴射）する塗布部材（Applikationselement、application element）（２）と、ｂ）滑らかな外側面を有し、内側ハウジング（２２）と外側ハウジング（２３）を具えるアトマイザ・ハウジング（２３）と、ｃ）噴霧塗料流（５）を形成する制御用気流（７）を放出する内側制御用空気ノズル（６）と、ｄ）前記アトマイザ・ハウジングそのものに配置されていて（但し、前記アトマイザ・ハウジングの外側および／または内側に配置される場合を除く）、噴霧塗料流の周囲を全体的にジャケット状に包囲する空調済みの包囲気流または包囲流（Huellstroms）（１１）を放出する少なくとも１つの包囲気流ノズル（１０）と、ｅ）内側ハウジングと外側ハウジングの間に、空調済みの包囲気流を包囲気流ノズルに導くように形成された包囲気流誘導路と、ｆ）ロボットに当該アトマイザを取り付けるための接続フランジ（１３）であって、供給される制御用空気および包囲気流の気体が通る複数の接続部を有する接続フランジと、を具える。実施形態において、そのアトマイザはロータリ・アトマイザであってもよい。

実施形態において、前記包囲気流（１１）は、周囲の空気と比べて、ａ）加熱、ｂ）冷却、ｃ）乾燥、またはｄ）加湿されていてもよい。
また、前記アトマイザは、内側ハウジング（２２）と外側ハウジング（２３）を具えており、また前記内側ハウジングと前記外側ハウジングの間には、空調済みの包囲気流（１１）を包囲気流ノズル（１０）に導く包囲気流誘導路が形成されていてもよい。
また、前記アトマイザは、ａ）噴霧塗料流（５）を形成する内側制御用気流（７）を放出する内側制御用空気ノズル（６）、および／またはｂ）噴霧塗料流（５）を形成する外側制御用気流（９）を放出する外側制御用空気ノズル（８）を具えていてもよい。
また、前記外側制御用空気ノズルは包囲気流ノズルを構成してもよい。
また、前記包囲気流ノズル（１０）は、前記内側制御用空気ノズル（６）および／または外側制御用空気ノズル（８）とは別に設けられていてもよい。
また、前記塗布部材は、ａ）固定された噴射ノズル（Spruehduesse）、ｂ）超音波アトマイザ、ｃ）エアレス装置、またはｄ）空気混合装置であってもよい。
また、前記塗布部材（２）は、予め定めたベル状ディッシュ噴霧端部を有する回転ベル状ディッシュからなるものであってもよい。
また、前記包囲気流ノズル（１０）と前記ベル状ディッシュ噴霧端部の間の軸方向の距離（間隔）が、２、５、１０または１５ｍｍ、より大きく（またはそれ以上に）、および／または１５０、１００、７５または５０ｍｍ、より小さく（またはそれ以下に）設定できてもよい。
前記包囲気流ノズル（１０）は周方向に湾曲し、また所定の角度でねじれていてもよい。
前記包囲気流ノズル（１０）は、ａ）ベル状ディッシュ（２）の回転方向に、または
ｂ）前記ベル状ディッシュの回転方向と逆方向に、湾曲していてもよい。
また、前記包囲気流ノズル（１０）のねじれ角度は、０度より大きく４５度以下の範囲であってもよい。
また、前記包囲気流ノズル（１０）は、それぞれ、幅が、１、２または５ｍｍ、より大きい（またはそれ以上の）、および／または１５、１０、８または６ｍｍ、より小さい（またはそれ以下の）噴射開孔を１つ具えていてもよい。
また、前記包囲気流ノズル（１０）の本数は、５、１０、２０または３０本、より多く（またはそれ以上で）、および／または１００、６０、５０または４０本、より少なくても（またはそれ以下でも）よい。
また、前記包囲気流ノズルは、環状に取り囲む分割ノズルであってもよい。
前記包囲気流（１１）は、少なくともその一部が、ａ）空気、ｂ）空気の熱容量より大きい熱容量を有する、空気以外の気体、ｃ）空気より大きい電気絶縁性を有する、空気以外の気体、ｄ）空気の湿度飽和限度より高い湿度飽和限度を有する、空気以外の気体、の中のいずれか１つの気体であってもよい。
また、前記包囲気流（１１）の前記包囲気流ノズル（１０）における放出における温度が、＋３０℃、＋４０℃または＋６０℃、より高く（またはそれ以上）、および／または＋２００℃、＋１５０℃、＋１００℃または＋７５℃、より低くても（またはそれ以下でも）よい。
また、前記包囲気流（１１）の流量が、２５０ ｌ／分、５００ ｌ／分または７５０ ｌ／分、より多く（またはそれ以上）、および／または２５００ ｌ／分、２０００ ｌ／分、１５００ ｌ／分または１０００ ｌ／分、より少なくても（またはそれ以下でも）よい。
また、ロボットに、前記アトマイザ（１）を取り付けるための接続フランジ（１３）が取り付けられており、また前記接続フランジには多数のコネクタが取り付けられ、前記コネクタを通って、特に包囲気流が供給されてもよい。
また、前記包囲気流ノズル（１０）には、少なくともその一部が前記アトマイザ・ハウジング（２３）内を通る包囲気流誘導路から包囲気流が供給されてもよい。
また、前記アトマイザ・ハウジング（２３）の外面は滑らかな表面であってもよい。
また、塗装装置が前記アトマイザを具えていていてもよい。
前記塗装装置において、包囲気流（１１）を空調する空調機（２０、２１、３０〜３２）が設けられており、前記空調機は、包囲気流の下流で前記包囲気流ノズル（１０）と連結していてもよい。
前記塗装装置において、前記空調機には、空気加熱器（２０）が設けられていてもよい。

また、本発明の別の特徴によれば、アトマイザ（１）の駆動方法は、ａ）噴霧塗料流（Beschichtungsmittelstrahls、atomized spray paint flow）（５）を被塗装部品（２４、２５）に噴射する工程を含み、特徴として、ｂ）それと同時に、滑らかな外側面を有するアトマイザ・ハウジング（２３）そのものに配置された（但し、前記アトマイザ・ハウジングの外側および／または内側に配置される場合を除く）少なくとも１つの包囲気流ノズルによって、前記噴霧塗料流の全体的にジャケット状に包囲する空調済みの包囲気流または包囲気流（１１）を放出する工程と、ｃ）塗装装置が、塗装プロセスに影響を与える処理パラメータを決定する工程と、ｄ）前記塗装装置が、前記処理パラメータに応じて前記包囲気流（１１）を調整する工程と、を含む。実施形態において、そのアトマイザはロータリ・アトマイザであってもよい。

実施形態において、前記包囲気流（１１）は、空調プロセス（工程）において、ａ）加熱またはｂ）冷却、および／またはｃ）乾燥またはｄ）加湿されてもよい。
また、前記駆動方法は、ａ）塗装装置が、塗装プロセスに影響を与える処理パラメータを決定または検出する工程と、ｂ）前記塗装装置が、前記処理パラメータに応じて前記包囲気流（１１）を調整する工程と、をたどってもよい。
また、前記処理パラメータは、ａ）被塗装部品表面（２４、２５）の空間的配置（α）、ｂ）被塗装部品（２４、２５）のタイプまたは種類、ｃ）塗布する塗料のタイプ、ｄ）塗布する塗料の固形成分濃度、および／またはｅ）塗布する塗料の溶剤濃度、および／またはｆ）前記アトマイザの空間的配置、であってもよい。
また、包囲気流（１１）のａ）温度、および／またはｂ）湿度、および／またはｃ）流量は、前記処理パラメータによって変化するものであってもよい。
また、前記駆動方法は、ａ）塗装ロボット（２７）によって前記アトマイザを案内、誘導または移動する工程と、ｂ）ロボット制御装置（２６）の位置制御信号によって塗装ロボットを制御し、前記アトマイザの位置（ポジション）および空間的配置を決定する工程と、ｃ）前記ロボット制御装置の位置制御信号から、前記アトマイザ（１）の空間的配置（α）を検出する工程と、を含んでいてもよい。
また、前記駆動方法は、実質的に（ほぼ）垂直な部品表面（２４）を塗装する場合は、実質的に（ほぼ）水平な部品表面（２５）を塗装する場合に比べて、ａ）より低湿度、および／またはｂ）より高温、および／またはｃ）より大きい流量の包囲気流（１１）を噴射してもよい。
また、噴霧塗料流（５）は、固形成分濃度および溶剤濃度を有し、前記塗布部材（２）から噴射され被塗装部品表面（２４、２５）上に付着するまでの間に噴霧塗料流（５）から溶剤の一部が気化して包囲気流（１１）に移動することによって、噴霧状塗料流（５）の固形成分濃度が上昇するものであってもよい。
また、噴霧塗料流（５）は、溶剤の一部が気化し包囲気流（１１）中に流入することによって固形成分濃度が上昇し、その上昇割合が５％、１０％、２５％または５０％より高くても（またはそれ以上でも）よい。

但し、本発明の枠内では、包囲（取り巻き）気流を、前述の従来技術とは異なり、別途設けたアダプタからではなく、アトマイザの内部に組み込み一体化された包囲気流ノズル（包囲流ノズル）から放出しまたは吹き出している。

包囲気流ノズルをアトマイザ内に組み込み一体構造にすることによって、アトマイザ・ハウジングの外観が、包囲気流の技術的機構によって妨害されることがなくなり、結果的にアトマイザは汚れ難くなり、洗浄も容易になる。

また、包囲気流ノズルをアトマイザと一体化することによって、包囲気流用の空調エアをアトマイザの通常の接続フランジを通じて供給できるようになっている。その結果、従来技術の場合に設けられていた空調空気送風用のパイプが不要となり、パイプに亀裂が生じるといった問題も発生しない。

さらに、本発明では、包囲気流ノズルとベル状ディッシュ（皿）噴霧端部（端縁部）の間の軸方向の距離が短くなっているので、包囲気流のエネルギおよび量を充分に確保でき、結果として実際に必要な気化条件が容易に得られる。

本発明のように包囲気流ノズルをアトマイザ内に入れて一体化したことによって得られる利点として、本発明のアトマイザでは、包囲気流の技術的機構が存在しないので、従来のアトマイザと異なり外部寸法および慣性モーメントが殆ど若しくは全く増大せず、結果的に取り扱いが容易になることも挙げられる。

本発明では、包囲気流ノズルをアトマイザ内に組み込み一体化する方法として、包囲気流ノズルをアトマイザ・ハウジングの内部に取り付けるという方法を採用している。当然のことながら、その他にも、制御用空気リングまたはアトマイザの他の構成部品内に包囲気流ノズルを取り付けるという方法もある。

本発明では、噴霧状塗料流の周囲に特定の局所的または微小（マイクロ）気象環境を形成することによって、気化条件およびそれに伴う固形成分（固体）濃度の変化に影響を与えることができ、その結果、コストがかかるラッカー・キャビン全体の空調機をほとんど必要とせず、場合によっては完全に撤去できる、という技術的利点が得られる。

しかし、本発明は、ラッカー・キャビンを従来の方法の空調をなくした（放棄した）こうした塗装装置のみに限定されるものではなく、塗料ノズルの周囲に特定の局所的または微小（マイクロ）気象環境を形成すると同時にラッカー・キャビン全体の空調も行う塗装装置も含まれている。

本発明では、被塗装部分に噴霧状塗料流を噴射するための塗布部材（アプリケーション・エレメント）（例えば、ベル状ディッシュ、等）の他に、少なくとも１つの包囲気流ノズルが設けられており、そのノズルからは、噴霧状塗料流の少なくとも一部を包囲する（取り囲む）空調された包囲気流が噴射または放出され、噴霧状塗料流の周囲に特定の局所的または微小（マイクロ）気象環境を発生させ、それによって予め定めた気化条件が得られるようになっている。空調された包囲気流は、噴霧状塗料流の周囲および／または塗布部材と被塗装部分の間のその長さ全体に渡ってコートまたはジャケットのように包囲する（取り囲む）。

包囲気流の空調では、周囲の空気に比べて包囲気流の方を加熱、冷却または加湿できるようになっている。また、一方では包囲気流の加熱と冷却を、他方では乾燥と加湿をそれぞれ組み合わせることも可能である。

包囲気流の加熱は、特にアトマイザとは構造上別になっている空気加熱器で行う。これとは別に、加熱パイプまたは電気加熱素子で包囲気流を加熱する方法もあり、その場合も加熱素子は包囲気流ノズルの出口付近に設置できるので、熱損失が抑えられるようになっている。但し、静電アトマイザの場合、爆発防止の理由から、包囲気流の加熱は、アトマイザ内に設置した電気加熱素子ではなく、前述の分離型の空気加熱器で行う。

包囲気流の温度は、包囲気流ノズルから放出される際の温度が＋４０℃またはそれより高く、１００℃またはそれより低い任意の温度になりうる。実際、放出口（吹出し口）における包囲気流の温度は、使用する塗料（コーティング剤）によって変動する。例えば、溶剤に水を使用した場合、水は有機溶剤より気化しにくいので、水性ラッカー使用時は、放出口における包囲気流の温度は油性ラッカーの場合より高くなる。

包囲気流の流量は、５００ ｌ／分（liter／min）またはそれより多く、２５００ ｌ／分またはそれより少ないことが望ましく、実際この範囲内の任意の値であってよい。

また、包囲気流は、塗装装置内でも圧縮空気の形で利用できる空気（エア）から構成されている点にも言及しておく必要がある。但し、本発明の枠内では、空気以外の気体を包囲気流として用いることも可能である。特に、空気より熱容量、電気絶縁性および／または飽和限度が高い気体が適している。この場合、熱容量が大きい気体は、包囲気流ノズルから放出（吹き出）された直後の包囲気流の温度をほとんど下げることがないので、特定の気化条件も確保しやすい。これに対して、電気絶縁性の高い気体は静電アトマイザに適しているが、それは、包囲気流の電気絶縁性が帯電した塗料の分子の放電を妨げ塗装効果を高めるからである。一方、飽和限度（飽和量）が高い気体を包囲気流に使用することは、噴霧状塗料流から大量の溶剤が吸収される場合には適している。従って包囲気流には、六硫化フッ素（ＳＦ_６）または不活性ガス（例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）または窒素、等）が適している。

本発明のアトマイザでは、包囲気流を導くために内側ハウジングと外側ハウジングが取り付けられており、その場合、前記内側ハウジングと前記外側ハウジングの間に、空調された包囲気流を包囲気流ノズルへ導く包囲気流案内手段（ガイド）が設置されている。この包囲気流ガイドを設けることによって、包囲気流はアトマイザ内を流れる際にもほとんど冷却されず、包囲気流ノズルに達しても充分な高さの温度を確保できるようになっている。

但し、本発明の枠内では、制御用空気（気体、ガス）案内手段から包囲気流を供給するという別な方法も可能であり、その場合は、アトマイザの接続（連結）フランジおよび接続フランジに取り付けられているフランジ・コネクタを変える必要はない。

また、本発明の枠内では、本発明のアトマイザに、制御用空気流を放出する制御用空気ノズルを取り付け、制御用空気流で噴霧状塗料流を形成することも可能である。本発明の或る実施形態では、制御用空気流が１つしか形成されないものもある。また別の実施形態では、制御用空気流を内側の内部流（ストリーム）と外側の外部流の２種類にすることによって、噴霧状塗料流を形成する際のフレキシビリティ（柔軟性）を高めているものも存在する。後者の実施形態の場合、制御用空気の外側ノズルを同時に包囲気流ノズルにすることも可能である。

しかし、実際には包囲気流ノズルと制御用空気ノズルとは別々にし、互いに離して設けることが望ましい。

包囲気流ノズルの本数は、２０本またはそれより多く６０本またはそれより少ない範囲内のいずれかの本数である。

また、各包囲気流ノズルには、幅または直径が特に１ｍｍまたはそれより大きくおよび／または８ｍｍまたはそれより小さいノズル開口部が１つ設けられている。従って、包囲気流ノズルの開口部の方が、制御用空気ノズルの開口部より大きい。

本発明の或る実施形態の場合、包囲気流ノズルは、円環状（リング状）に包囲する（取り囲む）形で配置された分割（スプリット）ノズルである。この分割ノズルの隙間（スプリット）幅（Spaltbreite）は、特に０．１〜１ｍｍであり、また隙間の（環状配置の）直径は、特に５０〜１００ｍｍの範囲内にある。この種の分割ノズルは、ヨーロッパ特許公開公報ＥＰ００９２０４３Ａ２では制御用空気ノズルとして紹介されている。ここで、分割ノズルの構造および形状に関してこの公報の内容を参照して組み込む。
ＥＰ００９２０４３Ａ２

冒頭で触れた噴霧状塗料流を吹き付ける塗布部材とは、固定されたスプレイ噴射（噴霧）ノズルのことである。但し、本発明の枠内で用いられる塗布部材という概念は、一般的なものとして理解すべきであり、例えば、超音波アトマイザ、エアレス型の装置（Airless-Geraete）、空気混合型の装置（Airmix-Geraete）、等も含まれる。

前記塗布部材には、特に予め定めたベル状ディッシュ噴霧（噴出、噴射）端縁（端縁部）を具えた回転するベル状ディッシュである。この場合、包囲気流ノズルとベル状ディッシュ噴霧端部の間には、特に軸方向に５ｍｍまたはそれより大きくおよび／または１００ｍｍまたはそれより小さい或る距離がある。

また、包囲気流ノズルはベル状ディッシュの円周方向に湾曲または傾斜している、即ち、所定のねじれ角（Drallwinkel）がつけられており、従って包囲気流ノズルはベル状ディッシュの回転方向に、または前記ベル状ディッシュの回転方向と逆の方向に角度をつけられるようになっている。包囲気流ノズルのねじれ角は、０〜４５度の範囲の任意の角度にすることができる。

さらに、本発明のアトマイザは、粉体（粉末）アトマイザとしての機能とウェット（湿潤）ラッカー・アトマイザ（噴霧機）としての機能を選択できるようになっている。

さらに、本発明は、ここで説明している単体部品としての本発明のアトマイザだけに限定されることなく、この種のアトマイザを装備した塗装装置（塗装ロボットまたは塗装設備）も含まれる。

本発明の塗装装置には、アトマイザの他に、包囲気流の空調を行う空調機が設けられており、その場合、その空調機は特に包囲気流の下流で１つまたは複数の包囲気流ノズルと連結している。例えば、その空調機に従来の空気加熱器（エア・ヒータ）を取り付けて空気流を加熱することも可能である。また、その空調機に包囲気流を冷却する冷却機を取り付けてもよい。さらには、その空調機に包囲気流の除湿を行う除湿機、等を設けることも可能である。また、その空調機は従来の空調機と同様の構造でもよい。

さらに本発明には、噴霧状塗料流を放出するだけでなく、噴霧状塗料流の少なくとも一部を包囲する（取り囲む）空調された包囲気流も放出するという本発明のアトマイザの駆動方法も含まれている。

本発明の駆動方法の枠内では、被塗装部分表面の空間的配置または位置関係に応じて、包囲気流を調整できるようになっている。例えば、塗装作業は水平な構成部分表面に塗装する場合より垂直な構成部分表面に塗装する方が容易なので、水平な構成部分に塗装する場合より垂直な構成部分に塗装する方が固形成分濃度も高くする。従って、本発明の駆動方法の枠内では、特に被塗装部分表面の空間的配置または位置関係を検出し（ermittelt：決定し、算出し）、その検出された空間的配置または位置関係に応じて包囲気流が調整できるようになっている。アトマイザは、通常、被塗装部分表面の空間的配置または位置関係に合わせて動作させる（gefuehrt：案内される、支持される、駆動される）ので、被塗装部分表面の空間的配置または位置関係に代えて、アトマイザの空間的配置または位置関係を検出することも可能である。

多軸塗装ロボットを使用する場合は、アトマイザの空間的配置または位置関係を、ロボットの制御器または制御装置の位置制御信号から得ることも可能である。

被塗装部分表面および／またはアトマイザの空間的配置または位置関係に対応して、包囲気流の温度、湿度および／または流量を調整することが可能である。

この場合は、特に、ほぼ垂直な構成部分表面を塗装する場合の方が、ほぼ水平な構成部分表面を塗装する場合よりも包囲気流の湿度が低く、また温度および／または流量が高くまた大きくなる。

包囲気流に関しては、噴霧状塗料流が塗布部材から排出される時点から被塗装部分表面に付着するまでの間に、噴霧状塗料流の固形成分（固体）濃度が、５％、１０％、２５％または５０％の割合またはそれより高い割合だけ上昇するよう設定できる。

本発明の別の利点については、従属請求項で示されており、また図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する図面の簡単な説明からも明らかになる。

図１では、例えば、自動車の車体部品または構成部分、等の塗装に使用可能な、従来の構造に基づいて形成されたロータリ・アトマイザ１が簡略化した形で示されている。

ロータリ・アトマイザ１には、塗布部材として従来のベル状（鐘状）ディッシュまたはベル部材２が、ベル状ディッシュ軸３を回転軸としてタービン４によって回転するように取り付けられている。ベル状ディッシュ２からは、ベル状ディッシュ噴霧端部（端縁部）において噴霧状塗料流または噴霧状塗料雲５が供給（放出、吹き出）されるが、この図では噴霧状塗料流５は簡略化されて表示されている。

また、ロータリ・アトマイザ１には、複数の内部（内側）制御用空気ノズル（噴射ノズル）６が取り付けられており、その内部制御用空気ノズル６は、その円環状の配置がベル状ディッシュ軸３と同軸的に（同軸上に）配置され、かつ内部制御用空気流７をベル状ディッシュ２の外表面に向けて噴射する。この場合、内部制御用空気流７が噴霧状塗料流５を形成する。

また、ロータリ・アトマイザ１には、多数の制御用空気ノズル（噴射ノズル）８が配置されており、（その円環状の配置が軸３と同軸的に配置され）、その制御用空気ノズル８から外側（外部）制御用空気流９が放出（吹き出）され、それによってもさらに噴霧状塗料流５を形成する。

さらに、ロータリ・アトマイザ１は、同様に、ベル状ディッシュ軸３と同軸的に（同軸上に）配置された複数の包囲気流ノズル（噴射ノズル）または包囲気流噴射孔１０を具えており、その包囲気流ノズル１０からは、噴霧状塗料流５が、コート状またはジャケット状に包囲する（取り巻く）ように形成され、それによって特定の気化条件（Abdunstbedingungen、evaporation condition）を作り出す空調された（klimatisierten、air conditioned）包囲気流（Huellstrom：シールド・エア）１１が噴射される。

包囲気流または包囲流１１は、包囲気流ノズルまたは包囲流ノズル１０から噴射される際に、周辺の空気を副流（副流ガス）（Nebenstrom：誘引流）１２として一緒に取り込むが、その場合、取り込まれた副流は、包囲気流ノズル１０から放出される包囲気流１１の０〜５０％の量に相当する。

包囲気流１１、塗料（コーティング剤）および制御用空気は、異なる２本の制御用空気管１４、１５に接続できる接続フランジ１３を通して送られる。また、接続フランジ１３には、包囲気流送風管１６、１７、１８およびオプションの（任意選択的な）包囲気流送風管１９を接続し、空調済みの包囲気流１１をロータリ・アトマイザ１に供給できるようになっている。また、包囲気流送風管１６〜１９は、空気加熱器２０および空気送風量調整器２１に接続されているので、空調済みの包囲気流１１の送風量および温度を調整できるようになっている。

接続フランジ１３から包囲気流ノズル１０へ空調済みの包囲気流１１を送る場合は、ロータリ・アトマイザ１の内側ハウジング２２と外側ハウジング２３の間にある包囲気流誘導路または包囲気流誘導管（Durchleitung）を通して送られる。

この実施形態では、包囲気流ノズル１０の本数は２０〜６０の範囲内にあり、また各包囲気流ノズル１０にはそれぞれ幅（Breite：横幅）１〜８ｍｍのノズル開口または噴射開孔が設けられている。

また、包囲気流ノズル１０とベル状ディッシュ２のベル状ディッシュ噴霧端部（端縁部）の間の軸方向の間隔を５〜１００ｍｍの範囲に設定できることも言及しておく。

図２ａは、ロータリ・アトマイザ１によって垂直な構成部分表面２４に対して塗装を行う様子を示した概略図である。構成部分表面２４が垂直になっているので、吹き付けたラッカー（塗料）粒子に作用する重力ｇによって塗料が流れ落ちる危険性がある。こうした流れ落ちを防止するために、空気加熱器２０（図１を参照）で包囲気流１１の温度Ｔ１を意図的に高くし、垂直な構成部分表面２４に吹き付ける噴霧状塗料流５の固形成分濃度を高める。その結果、垂直な構成部分表面２４に吹き付けられた噴霧状塗料流５の液体溶剤（溶媒）濃度が低下し流れ落ちにくくなる。図２ａでは、溶剤が噴霧状塗料流５から気化し、包囲気流１１の中へ入る様子を、太い白抜きの矢印で示している。

これに対して図２ｂは、ロータリ・アトマイザ１で水平な構成部分表面２５に塗装する場合を示している。構成部分表面２５が水平になっているので、水平な構成部分表面２５上の塗料が流れ落ちる危険性は小さく、従って、噴霧状塗料流５から包囲気流１１へ気化させる必要のある液体溶剤の割合は少ない。従って、水平な構成部分表面２５を塗装する場合、包囲気流１１の温度Ｔ２は、垂直な構成部分表面２４を塗装する場合の温度Ｔ１より低くなる、即ちＴ２＜Ｔ１という関係になる。

図３は、案内する多軸塗装ロボット２７を位置制御信号で制御するロボット制御器（装置）２６を装備した本発明の塗装装置の、大幅に簡略化した回路図であり、この場合、その塗装ロボット２７がロータリ・アトマイザ１を案内する（fuehren：誘導する、移動させる）構造になっている。

位置制御信号はロボット制御器２６から計算機２８へ送られ、この計算機２８で、被塗装部分表面の傾斜角度αを検出する。

その後、被塗装部分表面の傾斜角度αは包囲気流１１を制御する包囲気流制御器（装置）２９に送られ、その包囲気流制御器２９は、被塗装部分表面の傾斜角度に応じて包囲気流１１を調整する。また、包囲気流制御器２９は、包囲気流乾燥機３０、包囲気流加熱器（ヒータ）３１、および包囲気流（量）調整器（バルブ、弁）（Huellstromventil）３２も調整し制御する。この場合、包囲気流１１は、被塗装部分表面の傾斜角度αに応じて、塗料が被塗装部分表面上で流れないように調整される。従って、包囲気流は、水平な構成部分表面を塗装する場合よりも垂直な構成部分表面を塗装する場合の方がより強く高い温度に加熱される。

また、ロボット制御器２６、計算機２８および包囲気流制御器２９は、共通する１つの電子的制御装置３３に一体化することができることも言及しておく必要がある。また、ロボット制御器２６、計算機２８および／または包囲気流制御器２９は、ソフトウェア・モジュールとして実装することもできる。

本発明は、上述の好ましい典型例の実施形態に限定されることなく、本発明の思想を利用しその保護範囲に該当する複数の変形および修正が可能である。

図１は、多数の包囲気流ノズルを具えた、本発明のロータリ・アトマイザの略図である。 図２ａおよび図２ｂは、垂直および水平な構成部分表面を塗装する場合の、包囲気流の変形を示した概略図である。 図３は、本発明の塗装装置の大幅に簡略化したブロック回路図である。

符号の説明

２６ ロボット制御器
２７ 塗装ロボット
２８ 計算機
２９ 包囲気流制御器
３０ 包囲気流乾燥機
３１ 包囲気流加熱器
３２ 包囲気流調整器
３３ 制御装置

Claims (32)

1. 噴霧塗料流を被塗装部品に塗布する塗布部材と、
   滑らかな外側面を有し、内側ハウジングと外側ハウジングを具えるアトマイザ・ハウジングと、
   噴霧塗料流を形成する制御用気流を放出する内側制御用空気ノズルと、
   前記アトマイザ・ハウジングそのものに配置されていて（但し、前記アトマイザ・ハウジングの外側および／または内側に配置される場合を除く）、噴霧塗料流の周囲を全体的にジャケット状に包囲する空調済みの包囲気流を放出する少なくとも１つの包囲気流ノズルと、
   前記内側ハウジングと前記外側ハウジングの間に、前記空調済みの包囲気流を前記包囲気流ノズルに導くように形成された包囲気流誘導路と、
   ロボットに当該アトマイザを取り付けるための接続フランジであって、供給される前記制御用空気および前記包囲気流の気体が通る複数の接続部を有する接続フランジと、
   を具える、アトマイザ。
2. 前記包囲気流（１１）は、周囲の空気と比べて、
   ａ）加熱、
   ｂ）冷却、
   ｃ）乾燥、または
   ｄ）加湿
   されていることを特徴とする、請求項１に記載のアトマイザ。
3. 噴霧塗料流（５）を形成する外側制御用気流（９）を放出する外側制御用空気ノズル（８）、
   を具えていることを特徴とする、請求項１または２に記載のアトマイザ。
4. 前記外側制御空気ノズルは包囲気流ノズルを構成するものであることを特徴とする、請求項３に記載のアトマイザ。
5. 前記包囲気流ノズル（１０）は、前記内側制御空気ノズル（６）および／または外側制御空気ノズル（８）とは別に設けられていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のアトマイザ。
6. 前記塗布部材が、
   ａ）固定された噴射ノズル、
   ｂ）超音波アトマイザ、
   ｃ）エアレス装置、または
   ｄ）空気混合装置、
   であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のアトマイザ。
7. 前記塗布部材（２）は、予め定めたベル状ディッシュ噴霧端部を有する回転ベル状ディッシュからなることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のアトマイザ。
8. 前記包囲気流ノズル（１０）と前記ベル状ディッシュ噴霧端部の間の軸方向の距離が、
   − ２、５、１０または１５ｍｍ、よりも大きく、および／または
   − １５０、１００、７５または５０ｍｍ、よりも小さく
   設定できることを特徴とする、請求項７に記載のアトマイザ。
9. 前記包囲気流ノズル（１０）は周方向に湾曲し、また所定の角度でねじれていることを特徴とする、請求項７または８に記載のアトマイザ。
10. 前記包囲気流ノズル（１０）は、
    ａ）ベル状ディッシュ（２）の回転方向に、または
    ｂ）前記ベル状ディッシュの回転方向と逆方向に、
    湾曲していることを特徴とする、請求項９に記載のアトマイザ。
11. 前記包囲気流ノズル（１０）のねじれ角度は、０度より大きく４５度以下の範囲であることを特徴とする、請求項９または１０に記載のアトマイザ。
12. 前記包囲気流ノズル（１０）は、それぞれ、幅が、
    − １、２または５ｍｍ、よりも大きい、および／または
    − １５、１０、８または６ｍｍ、よりも小さい
    噴射開孔を１つ具えていることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載のアトマイザ。
13. 前記包囲気流ノズル（１０）の本数は、
    − ５、１０、２０または３０本、よりも多く、および／または
    − １００、６０、５０または４０本、よりも少ない
    ことを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載のアトマイザ。
14. 前記包囲気流ノズルは、環状に取り囲む分割ノズルであることを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれかに記載のアトマイザ。
15. 前記包囲気流（１１）は、少なくともその一部が、
    ａ）空気、
    ｂ）空気の熱容量より大きい熱容量を有する、空気以外の気体、
    ｃ）空気より大きい電気絶縁性を有する、空気以外の気体、
    ｄ）空気の湿度飽和限度より高い湿度飽和限度を有する、空気以外の気体、
    の中のいずれか１つの気体であることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれかに記載のアトマイザ。
16. 前記包囲気流（１１）の前記包囲気流ノズル（１０）における放出における温度が、
    − ＋３０℃、＋４０℃または＋６０℃、よりも高く、および／または
    − ＋２００℃、＋１５０℃、＋１００℃または＋７５℃、よりも低い
    ことを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれかに記載のアトマイザ。
17. 前記包囲気流（１１）の流量が、
    − ２５０ ｌ／分、５００ ｌ／分または７５０ ｌ／分、よりも多く、および／または
    − ２５００ ｌ／分、２０００ ｌ／分、１５００ ｌ／分または１０００ ｌ／分、よりも少ない
    ことを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれかに記載のアトマイザ。
18. 前記包囲気流ノズル（１０）には、少なくともその一部が前記アトマイザ・ハウジング（２３）内を通る包囲気流誘導路から包囲気流が供給されることを特徴とする、請求項１乃至１７のいずれかに記載のアトマイザ。
19. 前記アトマイザ・ハウジング（２３）の外面は滑らかな表面であることを特徴とする、請求項１乃至１８のいずれかに記載のアトマイザ。
20. 前記アトマイザ（１）がロータリ・アトマイザであることを特徴とする、請求項１乃至１９のいずれかに記載のアトマイザ。
21. 請求項１乃至２０のいずれかに記載のアトマイザを具える塗装装置。
22. 包囲気流（１１）を空調する空調機（２０、２１、３０〜３２）が設けられており、前記空調機は、包囲気流の下流で前記包囲気流ノズル（１０）と連結していることを特徴とする、請求項２１に記載の塗装装置。
23. 前記空調機には、空気加熱器（２０）が設けられていることを特徴とする、請求項２２に記載塗装装置。
24. ａ）噴霧塗料流を被塗装部品に噴射する工程を含む、
    アトマイザの駆動方法であって、
    ｂ）それと同時に、滑らかな外側面を有するアトマイザ・ハウジングそのものに配置された（但し、前記アトマイザ・ハウジングの外側および／または内側に配置される場合を除く）少なくとも１つの包囲気流ノズルによって、前記噴霧塗料流の周囲を全体的にジャケット状に包囲する空調済みの包囲気流を放出する工程と、
    ｃ）塗装装置が、塗装プロセスに影響を与える処理パラメータを決定する工程と、
    ｄ）前記塗装装置が、前記処理パラメータに応じて前記包囲気流を調整する工程と、
    を含むことを特徴とする、アトマイザの駆動方法。
25. 前記包囲気流（１１）は、空調プロセスにおいて、
    ａ）加熱または
    ｂ）冷却、および／または
    ｃ）乾燥または
    ｄ）加湿
    されることを特徴とする、請求項２４に記載の駆動方法。
26. 前記処理パラメータは、
    ａ）被塗装部品表面（２４、２５）の空間的配置（α）、
    ｂ）被塗装部品（２４、２５）のタイプ、
    ｃ）塗布する塗料のタイプ、
    ｄ）塗布する塗料の固形成分濃度、および／または
    ｅ）塗布する塗料の溶剤濃度、および／または
    ｆ）前記アトマイザの空間的配置
    であることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の駆動方法。
27. 包囲気流（１１）の
    ａ）温度、および／または
    ｂ）湿度、および／または
    ｃ）流量
    は、前記処理パラメータによって変化するものであることを特徴とする、請求項２４乃至２６のいずれかに記載の駆動方法。
28. ａ）塗装ロボット（２７）によって前記アトマイザを案内する工程と、
    ｂ）ロボット制御装置（２６）の位置制御信号によって塗装ロボットを制御し、前記アトマイザの位置および空間的配置を決定する工程と、
    ｃ）前記ロボット制御装置の位置制御信号から、前記アトマイザ（１）の空間的配置（α）を検出する工程と、
    を含むことを特徴とする、請求項２６または２７に記載の駆動方法。
29. 実質的に垂直な部品表面（２４）を塗装する場合は、実質的に水平な部品表面（２５）を塗装する場合に比べて、
    ａ）より低湿度、および／または
    ｂ）より高温、および／または
    ｃ）より大きい流量
    の包囲気流（１１）を噴射することを特徴とする、請求項２４乃至２８のいずれかに記載の駆動方法。
30. 噴霧塗料流（５）は、固形成分濃度および溶剤濃度を有し、前記塗布部材（２）から噴射され被塗装部品表面（２４、２５）上に付着するまでの間に噴霧塗料流（５）から溶剤の一部が気化して包囲気流（１１）に移動することによって、噴霧状塗料流（５）の固形成分濃度が上昇するものであることを特徴とする、請求項２４乃至２９のいずれかに記載の駆動方法。
31. 噴霧塗料流（５）は、溶剤の一部が気化し包囲気流（１１）中に流入することによって固形成分濃度が上昇し、その上昇割合が、５％、１０％、２５％または５０％、よりも高いことを特徴とする、請求項３０に記載の駆動方法。
32. 前記アトマイザ（１）がロータリ・アトマイザであることを特徴とする、請求項２４乃至３１のいずれかに記載の駆動方法。

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