JP5861515B2 - 回転霧化頭 - Google Patents

Description

本発明は、回転霧化式塗装装置において塗料を回転霧化するための回転霧化頭に関する。

従来、自動車のボディ等の被塗装物の塗装に用いられる塗装装置としては、回転霧化式塗装装置が知られている（特許文献１）。この回転霧化式塗装装置は、流通する空気のエネルギーによって駆動するエアモータと、エアモータに連結された回転霧化頭とを備えている。

回転霧化頭は、塗料供給部を備えた中央窪み部と、中央窪み部の開口端部から延設された塗料拡散面と、中央窪み部の開口端部を覆うベルハブとを備えており、中央窪み部の内面とベルハブとの間には空隙部が形成されている。回転霧化頭をエアモータによって回転させ、塗料供給部から空隙部の内側に塗料を供給すると、塗料が遠心力によって塗料拡散面へと流動し、塗料拡散面の外周端において霧化され回転霧化式塗装装置の先端から噴出されるよう構成されている。

特開平９−９４４８８号公報

しかしながら、上述の回転霧化式塗装装置に用いられる回転霧化頭には以下の問題点がある。
上記回転霧化頭においては、ベルカップ本体の中央窪み部の内面に付着した塗料が洗浄によって除去されず、中央窪み部の内面に残存する場合がある。この中央窪み部の内面に残存した塗料が、色替え後の塗料と共に噴出されることで、塗装品質を低下させるおそれがある。

すなわち、上記回転霧化頭を用いた回転霧化式塗装装置は、自動車等の生産ラインにおける塗装工程に配される。この塗装工程においては、複数の色の塗装を行うため、塗料の色を変更する色替えが行われる。このとき、回転霧化頭の内側及び外側に残存する塗料を除去するために洗浄が行われる。

回転霧化頭の洗浄は、その外側面及び内側面に有機溶剤等の洗浄液を吹き付けて行うが、空隙部内には洗浄液が流入しにくく、中央窪み部の内面に固着塗料が残る場合がある。この中央窪み部の内面に残った塗料が色替え後の塗料と共に噴出されると塗装面に不良が生じることとなる。

また、空隙部内に供給された塗料の大半は、ベルハブの裏面に衝突した後、塗料流通孔を通じて遠心力によって塗料拡散面へと流動する。このとき、塗料は連続して供給されているため、ベルハブの裏面においては、塗料が乾燥することなく塗料拡散面へと送られる。

一方、空隙部内に供給された塗料の一部は、空隙部内において飛散して中央窪み部の内面へと付着する。この中央窪み部の内面に付着する塗料の量はわずかであり、空隙部内の空気に触れるため、塗料が乾燥し固着した固着塗料が形成されやすい。この固着塗料は、液状の塗料に比べて洗浄液に溶けにくく、中央窪み部の内側に残りやすい。そのため、色替えの後に、中央窪み部の内側に残った固着塗料が剥離し、塗料と共に噴出した場合にも、塗装面に不良が生じることとなる。

本発明は、上述した背景に鑑みてなされたものであり、空隙部の内側を効率良く洗浄することができる回転霧化頭を提供しようとするものである。

回転霧化式塗装装置において塗料供給手段から供給された塗料を回転霧化して噴出させる回転霧化頭であって、
該回転霧化頭の回転中心線上に形成され先端側に開口すると共に塗料供給手段から塗料を供給される中央窪み部と、該中央窪み部の開口端部から先端側に向けて拡径するよう延設された塗料拡散面とを有するベルカップ本体と、
上記中央窪み部の開口端部を覆うように装着され、上記中央窪み部の内側に供給された塗料を上記塗料拡散面へと送るための塗料流通孔を形成するベルハブと、
上記中央窪み部の内周面と上記ベルハブとの間に形成された空隙部内において自由移動可能に配された固形体とを有し、
該固形体が球状をなしていると共に、上記ベルカップ本体の回転及び上記空隙部内に流入する洗浄液の圧力によって上記空隙部内を移動可能であり、
かつ、上記中央窪み部における基端側に形成された底部には、上記回転中心線の周囲を囲むように環状の凹溝部を形成してあり、該凹溝部は、上記ベルカップ本体の軸線方向における断面形状が略円弧状の曲面からなり、球状をなす上記固形体の半径が、上記凹溝部をなす曲面の半径よりも小さく設定されていることを特徴とする回転霧化頭。
にある（請求項１）。

上記回転霧化頭は、上記空隙部内において自由移動可能に配された上記固形体を備えている。この固形体は、上記回転霧化頭を洗浄する際に、上記回転霧化頭の回転及び上記空隙部に流入する洗浄液の圧力によって上記空隙部内を移動する。これにより、上記空隙部内の洗浄液の攪拌性が高まり、洗浄性を高めることができる。それゆえ、上記中央窪み部の内面に付着した塗料を確実に除去することができる。さらに、上記中央窪み部の内面に万一固着塗料が付着していた場合でも、これに上記固形体を衝突させ、固着塗料を効率良く洗浄除去することができる。

以上のごとく、上記回転霧化頭によれば、空隙部の内側を効率良く洗浄することができる。

実施例１における、回転霧化頭を示す断面図。 図１における、部分拡大図。 実施例１における、回転霧化式塗装装置の先端部分を示す部分断面図。 実施例１における、回転霧化頭の洗浄装置を示す断面図。

上記回転霧化頭において、上記固形体が球状をなしている。この場合には、上記空隙部の内側で上記固形体がその内面上をスムーズに転がりながら移動しやすい。したがって、上記固形体によって上記空隙部の内側に残る塗料をより効率良く除去することができる。

また、上記中央窪み部における基端側に形成された底部には、上記回転中心線の周囲を囲むように環状の凹溝部を形成してあり、該凹溝部は、上記ベルカップ本体の軸線方向における断面形状が略円弧状の曲面からなり、球状をなす上記固形体の半径が、上記凹溝部をなす曲面の半径よりも小さく設定されている。この場合には、上記固形体を上記凹溝部の内面全面に接触し得る状態で配することができる。したがって、上記凹溝部の内側に付着した塗料を、上記固形体によって効率良く除去することができる。

また、上記塗料供給手段は、上記中央窪み部の底部に貫通形成された挿通穴に挿通されたフィードチューブを有し、上記挿通穴と上記フィードチューブとの間隔よりも上記固形体の大きさが大きく設定されていてもよい（請求項２）。この場合には、上記挿通穴と上記フィードチューブとの間に形成される隙間に、上記固形体が入り込むことを防止することができる。

また、上記ベルハブはその中央部に上記塗料供給手段に向かって突出する突起部を備えており、上記塗料供給手段の先端と上記突起部との間隔よりも上記固形体の大きさが大きく設定されていてもよい（請求項３）。この場合には、上記固形体における、上記塗料供給手段が有する塗料供給孔への入りこみ、及び詰まりを防止することができる。

（実施例１）
回転霧化頭にかかる実施例について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すごとく、回転霧化頭１は、回転霧化式塗装装置１００において塗料供給手段から供給される塗料を回転霧化して噴出させるものである。回転霧化頭１は、その回転中心線Ｌ上に形成され先端側に開口すると共に塗料供給手段から塗料を供給される中央窪み部２１と、中央窪み部２１の開口端部２１１から先端側に向けて拡径するよう延設された塗料拡散面２２とを有するベルカップ本体２０を備えている。また、回転霧化頭１は、中央窪み部２１の開口端２１１部を覆うように装着され、中央窪み部２１の内側に供給された塗料を塗料拡散面２２へと送るための塗料流通孔３１を形成する円板状のベルハブ２３を備えている。中央窪み部２１の内周面とベルハブ２３との間に形成された空隙部内には、自由移動可能に配された固形体４を配してある。

以下、さらに詳細に説明する。
本例に示す回転霧化頭１は、図３に示す回転霧化式塗装装置１００に用いられるものである。
回転霧化式塗装装置１００は、塗装ロボット（図示略）のアーム先端に配されており、上述の回転霧化頭１と、回転霧化頭１を回転させるエアモータ（図示略）と、シェーピングエアを噴出するエアノズル６１とを備えている。回転霧化頭１とエアモータとは、回転軸５によって連結されており、エアモータによって回転霧化頭１を回転可能に構成されている。

また、回転軸５の外周側に配された外筒部６の内部には、エア流路６２を備えており、このエア流路６２を流通する圧縮エアを、外筒部の先端側に配されたエアノズル６１からシェーピングエアとして噴出可能に構成されている。

上記のごとく構成された回転霧化式塗装装置１００は、エアモータによって回転霧化頭１を回転させることで供給される塗料を霧化させて噴霧すると共に、エアノズル６１からシェーピングエアを噴出させることにより、霧化された塗料の飛散を防止し、塗着率を向上することができる。

上述の回転霧化頭１は、図３に示すごとく、回転霧化式塗装装置１００の先端に配されたベルカップ本体２０と、ベルカップ本体２０の中央窪み部２１に配されたベルハブ２３とを備えている。
ベルカップ本体２０は、アルミニウム合金材料からなり、円筒状の連結部２０１と、連結部２０１の先端から延設されると共に先端側に向かって拡径する略ベル形状をなす拡散部２０２とを備えている。尚、連結部２０１の中心軸及び拡散部２０２の中心軸は、回転霧化頭１の回転中心線Ｌ上に配されている。

連結部２０１の内周には、内側に塗料供給手段の先端に配されたフィードチューブ５１を備えると共に、エアモータの回転運動を伝達する回転軸５を挿通固定可能に構成されている。尚、回転軸５の内側に配されたフィードチューブ５１は、先端に塗料を供給するための塗料供給孔を有しており、フィードチューブ５１の先端は、回転軸５の先端から突出するように配してある。また、回転軸５とフィードチューブ５１とは、互いに固定されておらず、回転軸５を回転させた際に、フィードチューブ５１は停止している。

連結部２０１の先端側に配された拡散部２０２は、図１及び図２に示すごとく、その先端よりも後退した位置に形成された中央窪み部２１と、中央窪み部２１の開口端部２１１から延設されると共に先端側に向かって拡径するテーパ形状をなす塗料拡散面２２とを有している。

中央窪み部２１は、先端側から見たとき円形をなしており、その中心線は回転霧化頭１の回転中心線Ｌ上に配される。また、中央窪み部は、先端側に開口した開口端部２１１と、基端側に形成された底部２１２とを備えている。底部２１２における中心には、挿通穴２１３が形成してあり、上述した連結部２０１の内周と連通している。したがって、回転軸５を連結部２０１に挿通固定した際に、塗料供給手段の先端に配されたフィードチューブ５１が挿通穴２１３に挿通され、その先端が中央窪み部２１の内側に配されるよう構成されている。

また、底部２１２には、挿通穴２１３の周囲を囲むように環状の凹溝部２１４が形成してある。凹溝部２１４は、ベルカップ本体２０の軸線方向における断面形状が略円弧状の曲面からなる

図２に示すごとく、中央窪み部２１の開口端部２１１を覆うように配されたベルハブ２３は、略円板状に形成された樹脂材料からなる。
ベルハブ２３において先端側と反対側に配された裏面２３２には、その中央に形成された略円錐状の突起部２３３と、外周に沿って等間隔に立設した複数の櫛歯部２３４とを備えている。

図２に示すごとく、ベルハブ２３は、複数の櫛歯部２３４の先端を中央窪み部２１の側壁面２１５に嵌合させることでベルカップ本体２０に固定されており、中央窪み部２１の側壁面２１５とベルハブ２３の外周側面との間には、塗料流通孔３１をなす隙間が形成されている。この塗料流通孔３１は、隣り合う櫛歯部２３４の間に形成された隙間を通じて中央窪み部２１の内側と連通しており、フィードチューブ５１から中央窪み部２１の内側に供給された塗料を、塗料流通孔３１を通じて塗料拡散面２２へと供給することができる。

図２に示すごとく、ベルハブ２３は、先端面２３１と裏面２３２とを繋ぐように貫通形成された３つの洗浄穴２３５を有している。３つの洗浄穴２３５における先端側の開口部は、先端面２３１の中心近傍の位置において、ベルハブ２３と同心の円周上に等間隔でそれぞれ配されている。

また、３つの洗浄穴２３５における裏面側の開口部は、先端側の開口部よりも径方向外側の位置に配されている。尚、裏面側の開口部においても、ベルハブ２３と同心の円周上に等間隔でそれぞれ配されている。
また、各洗浄穴２３５における先端側の開口部と裏面側の開口部とは、先端側から見たとき、互いに周方向にずれた位置に配されている。

上記のごとく、形成された洗浄穴２３５における先端側の開口部から流入した洗浄液は、裏面側の開口部から傾斜して噴出される。本例においては、裏面側の開口部から噴出された洗浄液が凹溝部２１４に衝突するように設定した。

図１及び図２に示すごとく、中央窪み部２１の内周面とベルハブ２３との間に形成された空隙部３０には、１つの固形体４が自由移動可能に配されている。固形体４は、アルミニウム合金材料からなり、中央窪み部２１の底部２１２に形成された凹溝部２１４の断面における曲率半径よりも小さい半径の球状に形成されている。また、固形体４の大きさは、中央窪み部２１の底部２１２に形成された挿通穴２１３とフィードチューブ５１との間隔、及びフィードチューブ５１の先端と突起部２３３との間隔よりも大きく設定してある。本例においては空隙部３０の内側に１つの固形体４を設けたが、複数設けることもできる。

上記のごとく構成された回転霧化頭１を用いた回転霧化式塗装装置１００は、自動車等の生産ラインにおける塗装工程に配される。この塗装工程において、回転霧化式塗装装置１００を用いて塗装を行う際には、エアモータによって回転霧化頭１を回転させると共に、塗装を行う面に応じて、回転霧化式塗装装置１００の姿勢を変化させながら塗装を行う。

また、上記の塗装工程においては、複数の色の塗装を行うため、塗料の色を変更する色替えが行われる。このとき、回転霧化頭１の内側及び外側に残存する塗料を除去するために洗浄が行われる。
この回転霧化頭１の洗浄は、回転霧化式塗装装置１００を備えた塗装ロボットの移動範囲内に配された洗浄装置１０１によって行われる。

図４に示すごとく、洗浄装置１０１は、上端が開放された箱状の洗浄枠体１０２と、洗浄枠体１０２の内側に配された外側洗浄ノズル１０３と内側洗浄ノズル１０４とを備えている。外側洗浄ノズル１０３は、回転霧化頭１の外周側から回転霧化頭１の外周面に向かって有機溶剤からなる洗浄液を噴出するように構成されている。また、内側洗浄ノズル１０４は、回転霧化頭１の先端側からベルカップ本体２０の中心近傍に向かって洗浄液を噴出するように構成されている。

このとき、回転霧化頭１の空隙部３０内に配された固形体４は、回転及び空隙部３０に流入する洗浄液の圧力によって空隙部３０内を移動する。これにより、空隙部３０内の洗浄液の攪拌性が高まり、洗浄性を高めることができる。それゆえ、中央窪み部２１の内面に付着した塗料を確実に除去することができる。さらに、中央窪み部２１の内面に万一固着塗料が付着していた場合でも、これに固形体４を衝突させ、固着塗料を効率良く洗浄除去することができる。

また、回転霧化頭１が有する固形体４は球状をなしている。そのため、空隙部３０の内側で固形体４がその内面上をスムーズに移動しやすい。したがって、固形体４によって中央窪み部の内側に付着した塗料をより効率良く除去することができる。

また、中央窪み部２１における基端側に形成された底部２１２には、回転中心線Ｌの周囲を囲むように環状の凹溝部２１４を形成してあり、凹溝部２１４は、ベルカップ本体２０の軸線方向における断面形状が略円弧状の曲面からなり、球状をなす固形体４の半径が、凹溝部２１４をなす曲面の半径よりも小さく設定されている。そのため、固形体４を凹溝部２１４の内面全面に接触し得る状態で配することができる。したがって、固着塗料が凹溝部２１４の内側に付着した塗料を、固形体４によって効率良く除去することができる。

また、塗料供給手段は、中央窪み部２１の底部２１２に貫通形成された挿通穴２１３に挿通されたフィードチューブ５１からなり、挿通穴２１３とフィードチューブ５１との間隔よりも固形体４の大きさを大きく設定されている。そのため、挿通穴２１３とフィードチューブ５１との間に形成される隙間に、固形体４が入り込むことを防止することができる。

また、ベルハブ２３は、塗料供給手段の先端に配されたフィードチューブ５１に向かって突出する突起部２３３を備えており、フィードチューブ５１の先端と突起部２３３との間隔よりも固形体４の大きさを大きく設定されている。そのため、固形体４における、フィードチューブ５１が有する塗料供給孔への入り込み、及び詰まり防止することができる。

以上のごとく、本例の回転霧化頭１によれば、空隙部３０の内側を効率良く洗浄することができる。

尚、上述した回転霧化頭に用いる固形体の形状及び材質は一例であり、種々の形状及び材質によって形成することができる。固形体の形状としては、例えば、角部にフィレットを施した多面体や、楕円球体等がある。また、固形体の材質としては、例えば、樹脂材料や種々の金属材料によって形成することができるが、耐摩耗性及び耐衝撃性に優れ、適度な比重を有する材料であることが好ましい。

１ 回転霧化頭
１００ 回転霧化式塗装装置
２ ベルカップ本体
２１ 中央窪み部
２１２ 底部
２１３ 挿通穴
２１４ 凹溝部
２２ 塗料拡散面
２３ ベルハブ
２３３ 突起部
３０ 空隙部
３１ 塗料流通孔
４ 固形体
５１ フィードチューブ

Claims (3)

1. 回転霧化式塗装装置において塗料供給手段から供給された塗料を回転霧化して噴出させる回転霧化頭であって、
   該回転霧化頭の回転中心線上に形成され先端側に開口すると共に塗料供給手段から塗料を供給される中央窪み部と、該中央窪み部の開口端部から先端側に向けて拡径するよう延設された塗料拡散面とを有するベルカップ本体と、
   上記中央窪み部の開口端部を覆うように装着され、上記中央窪み部の内側に供給された塗料を上記塗料拡散面へと送るための塗料流通孔を形成するベルハブと、
   上記中央窪み部の内周面と上記ベルハブとの間に形成された空隙部内において自由移動可能に配された固形体とを有し、
   該固形体が球状をなしていると共に、上記ベルカップ本体の回転及び上記空隙部内に流入する洗浄液の圧力によって上記空隙部内を移動可能であり、
   かつ、上記中央窪み部における基端側に形成された底部には、上記回転中心線の周囲を囲むように環状の凹溝部を形成してあり、該凹溝部は、上記ベルカップ本体の軸線方向における断面形状が略円弧状の曲面からなり、球状をなす上記固形体の半径が、上記凹溝部をなす曲面の半径よりも小さく設定されていることを特徴とする回転霧化頭。
2. 請求項１に記載の回転霧化頭において、上記塗料供給手段は、上記中央窪み部の底部に貫通形成された挿通穴に挿通されたフィードチューブを有し、上記挿通穴と上記フィードチューブとの間隔よりも上記固形体の大きさが大きく設定されていることを特徴とする回転霧化頭。
3. 請求項１又は２に記載の回転霧化頭において、上記ベルハブはその中央部に上記塗料供給手段に向かって突出する突起部を備えており、上記塗料供給手段の先端と上記突起部との間隔よりも上記固形体の大きさが大きく設定されていることを特徴とする回転霧化頭。

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