JP7389890B2

JP7389890B2 - 回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材

Info

Publication number: JP7389890B2
Application number: JP2022505785A
Authority: JP
Inventors: 博之立野; 雄治浜田; 淳一星原; 修司山田; 文男関口; 利啓鈴木; 正道白川; 守博磯崎
Original assignee: CFT RANSBURG JAPAN K.K.; Honda Motor Co Ltd
Current assignee: CFT RANSBURG JAPAN K.K.; Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2023-11-30
Anticipated expiration: 2040-12-25
Also published as: JPWO2021181833A1; CN115297967B; CN115297967A; WO2021181833A1; BR112022015366A2

Description

本発明は回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材に関する。

液体塗料を微粒化した塗料粒子を帯電させて、この帯電した塗料粒子を静電力によって被塗物（以下、「ワーク」という。）に吸着させる静電塗装方法が知られている。これを実現する塗装機の典型例が、回転霧化頭（以下、「ベル(Bell)」という。）を備えた回転霧化式静電塗装機である。回転霧化式静電塗装機では、一般的に、高速回転するベルから外方に飛散する塗料粒子を強制的に前方に差し向けるのにシェーピングエアが用いられる。このシェーピングエアによって所望の直径の円形塗布パターンを形成することができる。

特許文献１は、メタリック塗料に好適に適用できる回転霧化式静電塗装機を開示している。この塗装機は、シェーピングエアの吐出方向を規定するエアリング部材を備えている。エアリング部材は、相対的に径方向内方に位置する内周側エア孔と、外方に位置する外周側エア孔と、を備えている。内周側エア孔から吐出される内周側シェーピングエアは塗料の微粒化を目的としている。外周側エア孔から吐出される外周側シェーピングエアは、塗料粒子を前方に差し向けると共に、円形塗布パターンの直径を制御するのに貢献する。

特許文献１は、従来よりも大量の液体塗料(例えば６００cc/min.)を吐出しても塗装品質を維持することを目的とし、また、塗着効率を高めることを目的とした回転霧化式静電塗装機を提案している。この目的の下で、内周側シェーピングエアは、ベルの背面に差し向けられ、そしてベルの回転方向とは逆方向に５０°以上、６０°未満の角度で捻られている。なお、外周側シェーピングエアは、内周側シェーピングエアと同様にベルの回転方向とは逆方向に捻られている。ここに、「捻られた」及び「捻り角」は次の特許文献２に開示のストレート孔を基準とした用語であり、ストレート孔を基準に円周方向に傾斜していることを意味している。

ところで、回転霧化式静電塗装機の塗布パターンは円形である。この円形の塗布パターンを楕円に変形させる提案が既に行われている。楕円の塗布パターンを実現する回転霧化式静電塗装機として、外部電極を使って楕円の塗布パターンを生成する塗装機と、シェーピングエアを使って楕円の塗布パターンを生成する塗装機とが知られている。

特許文献２は、シェーピングエアを使って略楕円の塗布パターンを生成する回転霧化式静電塗装機を開示している。本願明細書に添付の図８は特許文献２の図７に対応している。図９は、特許文献２の塗装機を説明するための概略側面図である。図９を参照して、参照符号２００は特許文献２の塗装機を示す。参照符号２０２はベルである。ベル２０２は軸線Ａxを中心に一方向に回転する。参照符号２０４はエアリング部材である。エアリング部材２０４は塗装機本体２０６に対して複数のボルト２０８（図８）によって脱着可能に取り付けられている。複数のボルト２０８は、軸線Ａxを中心とする同一円周上に等間隔に配置された合計６本で構成されている。全てのボルト２０８を取り外すことにより、軸線Ａxを中心にエアリング部材２０４を回転変位させた任意の位置に位置決めすることができる。

なお、特許文献２が出願された１９８３年頃の回転霧化式静電塗装機は、ベル２０２の回転数が10,000rpm以下であった。特許文献２は、回転霧化式静電塗装機の回転数に関して30,000～100,000rpmと記載しているが、その当時、このような高速回転する回転霧化式静電塗装機は開発されていなかった事実から、特許文献２中の30,000～100,000rpmは誤記であり、正しくは3,000～10,000rpmである。

図８を参照して、エアリング部材２０４は、軸線Ａxを中心とする同一円上に配置された複数のエア孔２１０を有する。複数のエア孔２１０はシェーピングエアSA（図９）を吐出する。複数のエア孔２１０は、軸線Ａxを中心とする同一円周上において、径方向に対抗する第１の群No.1、第２の群No.2を構成している。換言すれば、エアリング部材２０４は、第１のエア孔群No.1と第２のエア孔群No.2との間の領域にはエア孔が設けられていない。説明の都合上、図８を参照して「上下」という言葉を使うと、エアリング部材２０４は、上下の領域に第１、第２のエア孔群No.1、No.2を備えており、左右の領域にはエア孔群が全く存在していない。

上下の群No.1、No.2に含まれる複数のエア孔２１０の直径は全て同じであり、そして各エア孔２１０は前方に向けた「ストレート孔」である。これにより、各エア孔２１０から吐出されるシェーピングエアSAは前方に向けて真っ直ぐに吐出される（図９）。軸線Ａxを挟んで互いに対抗する第１、第２のシェーピングエアSA(1)、SA(2)によって、上及び下を押し潰した略楕円状の塗布パターンを生成するというのが特許文献２の提案である。前述したように、特許文献２の出願が行われた１９８３年頃は、ベル２０２の回転数が10,000rpm以下であった。また、その当時の塗料吐出量は一般的に約３００cc/min.であった。

特許文献２に開示の静電塗装機２００は、上述したように、複数のボルト２０８を取り外すことによりエアリング部材２０４を回転変位させた任意の位置に位置決めすることができる。特許文献２は、実施例の変形例としてパターン変形リングを追加して、このパターン変形リングの回転量を調整することによって実質的にエアリング部材２０４を回転変位させたのと同じ効果を得ることを提案している。この提案は、塗料の種類の変更に伴って塗装条件を変更すると、塗装パターンが軸線Ａxを中心に回転変位することに対処するためである。

図１０は、「ツインベル」と呼ばれる塗装装置を説明するための図である。図１０(I）はツインベル塗装装置３００を上から見た平面図であり、図１０(II）は背面図である。図１０(I）を参照して、ツインベル塗装装置３００は２つの同じ回転霧化式静電塗装機３０２(1)、３０２(2)を共通のベース３０４に配置した構成を有している。図中、参照符号Ｗは被塗物（ワーク）を示す。

このツインベル塗装装置３００は塗装ロボット又はレシプロケータに組み付けられる。ツインベル塗装装置３００において、２つの塗装機３０２(1)、３０２(2)の並び方向を参照符号Ｘで示す（図１０(I））。ツインベル塗装装置３００は、２つの塗装機３０２(1)、３０２(2)の並び方向Ｘと直交する方向Ｙ（図１０(II））に移動しながら塗装作業を行う。ツインベル塗装装置３００は、各塗装機３０２(1)、３０２(2)の塗料吐出量が各々約３００cc/min.であるが、２つの塗装機３０２(1)、３０２(2)の組によってワークに対して約６００cc/min.という大量の液体塗料を塗布することができる。これにより塗装加工効率を高めることができる。

本願発明者らは、ツインベル塗装装置３００に代えて、１台の塗装機でツインベル塗装装置３００と実質的に同じ塗装加工効率を実現することを目指して、特許文献２に開示の技術的思想に基づく塗装機、つまり図８、図９を参照して説明した回転霧化式静電塗装機２００を作って塗料吐出量約６００cc/min.の条件の下で実験した。残念なことに、この実験は失敗であった。すなわち、特許文献２が出願された当時に比べて大量の約６００cc/min.という塗料吐出量の塗装条件の下では略楕円状の且つ所望の塗料分布の塗布パターンを形成することができなかった。なお、ベル２０２の回転数は、今現在一般的に採用されている20,000～30,000rpmであった。エア孔はストレート孔であり、このストレートのエア孔からシェーピングエアを前方に向けて真っ直ぐに吐出した。

この実験結果は次のことを意味している。第１に、特許文献２が提案した静電塗装機は、10,000rpm以下のベル回転数では有効であるものの、これよりも高速のベル回転数を採用している現在の回転霧化式静電塗装機には適用できない。第２に、本願発明者らが設定した「一つの塗装機でツインベル塗装装置と実質的に同じ塗装品質を実現する」という開発を断念せざるを得ないことを意味している。しかし、本願発明者らは可能性を探るために、捻られたシェーピングエアを吐出するエアリング部材を作製した。図１１は、作製したエアリング部材４００及びこれにより生成される塗布パターン４２０を説明するための図である。図１１(I)はエアリング部材４００を背面から見た図である。なお、エア孔４１０の吐出口の配置を図面上で明確にするために、図１１(I)に見られるエア孔４１０を実線で図示してある。図１１(I)を参照して、エアリング部材４００は、同一円周上において、上下の領域に第１、第２のエア孔群No.1、No.2を備えており、左右の領域にはエア孔群が全く存在していない。

上下の群No.1、No.2に含まれる複数のエア孔４１０は同じ捻り角を有している。また、複数のエア孔４１０の直径は全て同じである。捻られたシェーピングエアSAが各エア孔４１０から吐出される。「捻り角」、「捻られた」という用語は特許文献１で開示の内容と同じである。特許文献２に開示の「ストレート孔」を基準として円周方向に傾斜角を有する意味である。

図１１(II)を参照して、塗布パターン４２０は落花生状の外形輪郭を有している。すなわち、塗布パターン４２０は２つの円形部分４２４(1)、４２４(2)の間を相対的に幅狭の連結部分４２６で連結した、上下に押し潰した形状を有している。この形状は好ましいことである。しかし、第１、第２の円形部分４２４(1)、４２４(2)の中心部分４２８(1)、４２８(2)が、その外周部分４３０(1)、４３０(2)及び連結部分４２６に比べて塗料の密度が高いという新たな問題が発生していた。このことは、ワークに付着した塗料を均一な膜厚にすることが事実上不可能になることを意味している。

この新たな問題の原因を追及するため、本願発明者らは高速度カメラを使ってワーク表面を撮影し、撮像画像を使って、塗布パターン４２０が生成される過程を検証した。撮像画像を模式的に表したのが図１２である。図１２(I)はワークに塗料が付着した直後の撮像画像である。ワークの表面には、互いに離間した２つの部分４４０(1)、４４０(2)に集中して液体塗料が付着していることが分かる。図１２(II)はワークに塗料が付着した後２～３秒後の撮像画像である。この画像から、２つの塗料集中部分４４０(1)、４４０(2)から塗料の付着領域が外方に拡大しているのが分かる。２つの塗料集中部分４４０(1)、４４０(2)から塗料の付着領域が外方に拡大することにより生成された外周部分を参照符号４４２(1)、４４２(2)で示す。そして、液体塗料の付着領域によって、最終的に、前述した図１１(II)の塗布パターン４２０が生成されたことが分かった。すなわち、塗布パターン４２０（図１１(II)）の第１、第２中心部分４２８(1)、４２８(2)が、夫々、塗料付着直後の塗料集中部分４４０(1)、４４０(2)に対応している。

本願発明者らは、上記の高速度カメラの一連の撮像画像は次のことを教えていると把握した。すなわち、６００cc/min.という大量の塗料吐出量において、捻じられたシェーピングエアを採用することで、塗布パターン４２０を押し潰した形状（図１１(II)）に変形できる。

しかし、この塗布パターン４２０が、塗料密度の高い第１、第２の中心部分４２８(1)、(2)を備えている以上、ワークに付着した塗料の塗膜が不均一になる。

図１１(I)に示す参照符号“Ｒ”はベルの回転方向を示す。図１１(I)と図１１(II)とを対比すると分かるように、塗布パターン４２０はベルの回転方向Ｒと同じ方向に回転変位している。

塗装条件は次の通りであった。
(i)ベルの回転数：20,000rpm～30,000rpm。
(ii)シェーピングエアSAのエア圧：2.0Kgf/cm²。
(iii)塗料吐出量：６００cc/min.。

塗布パターン４２０の回転変位の問題は、適用する塗料を一つに限定すれば問題視する必要はない。換言すれば、回転変位の問題は、様々な塗料に適用させるときに問題視される。この問題に対して、図１３から分かるように、エアリング部材４００の固定位置を軸線Ａx回りに変位させれば解決することができる。しかし、塗装工程において、塗料交換に伴って迅速に対応することはできない。なお、図１３は、図１１に対応した図である。

一般論として、塗料の色の違いなどで塗料の特性が異なる。これに対応するために静電塗装機は、一般的に塗料の特性に対応してベル回転数やシェーピングエアの圧力を変更する制御が行われる。この実情を念頭に置いて、ベル回転数、シェーピングエアの圧力の変更に対する適応能力を探るために、ベル回転数及び/又はシェーピングエアの圧力を変更する実験を行った。その結果、生成された塗布パターンを図１４に示す。図１４(I)は、ベル回転数を20,000rpmから30,000rpmに変更したときの塗布パターン４２０(A)を示す。図１４(II)は、ベル回転数を30,000rpmに維持したままシェーピングエアの圧力を2.0Kgf/cm²から3.0Kgf/cm²に変更したときの塗布パターン４２０(B)を示す。なお、図１４は、図１３に対応した図である。

図１４(I)の塗布パターン４２０(A)と、図１４(II)の塗布パターン４２０(B)を対比すると分かるように、塗装条件を変更すると、これに対応して塗布パターン４２０が回転変位する現象が現れた。この現象から言えることは、ツインベル塗装装置３００と同様に様々な塗料を使って塗装する実情に順応できないということである。

US 10,016,770 B2 JP特開昭６０(1985)-５４７５４号公報

前述したように、ツインベル塗装装置３００（図１０）は、塗装加工効率を高めることができるという利点を備えているのは前述した通りである。しかしながら、ツインベル塗装装置３００は２台の静電塗装機３０２(1)、３０２(2)が必須である。一つの塗装機でツインベル塗装装置３００と実質的に同じ品質の塗装が実現できれば、塗装機及び関連周辺機器並びに制御機器を含む設備を大幅にコストダウンできる。

これを実現するのに、軸線Ａxを挟んで互いに対抗する２つの位置に、夫々、捻り角を有するエア孔群を設けて第１、第２のエア孔群から捻ったシェーピングエアを吐出させることで押し潰した形状の塗布パターン４２０を形成できることは確認できた。

しかし、この塗布パターン４２０が、２つの互いに離間した位置に塗料密度が高い中心部分４２８(1)、４２８(2)を含むという新たな問題がある。次に、塗装条件を変更すると、この変更に反応して塗布パターンが回転変位するという第２の問題がある。

本発明の主なる目的は、シェーピングエアを使って円形を押し潰した形状の塗布パターンを生成すると共に、塗布パターン内の塗料分布を適正化することができる回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材を提供することにある。

本発明の更なる目的は、押し潰した塗布パターン内の塗料分布を適正化すると共に様々な塗料に適用しても塗布パターンの回転変位を抑えることができる回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材を提供することにある。

本発明の更なる目的は、ツインベル塗装装置に置換可能な回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材を提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、基本的には、
液体塗料粒子を放出する回転霧化頭と、
該回転霧化頭の回転軸線を中心とする第１の円周上の径方向に対抗して配置された第１、第２の主群を構成し且つエアを前方に向けて真っ直ぐに吐出するストレート孔を基準として円周方向に傾斜した第１の捻り角を有する複数の主エア孔と、
前記第１の円周上には、前記第１、第２の主群の間にはエア孔が配置されておらず、
前記複数の主エア孔の内周側に位置し、前記回転霧化頭の軸線を中心とした第２の円周上の全周に亘って配置され且つエアを前方に向けて真っ直ぐに吐出するストレート孔を基準として円周方向に傾斜した第２の捻り角を有する複数の内周側エア孔と、
前記第１、第２の主群の複数の主エア孔から外周側シェーピングエアが吐出され、
前記複数の内周側エア孔から内周側シェーピングエアが吐出され、
該内周側シェーピングエアが前記外周側シェーピングエアよりも強く、
前記主エア孔の各々の前記第１の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向とは逆方向の捻り角であり且つ前記内周側エア孔の各々の前記第２の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角であり、
又は、
前記主エア孔の各々の前記第１の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角であり且つ前記内周側エア孔の各々の前記第２の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と逆方向の捻り角であり、
前記外周側シェーピングエアにより、塗布パターンを押し潰して略楕円状の塗布パターンを生成し、
前記内周側シェーピングエアによって、前記塗布パターン内の塗料分布を適正化する、ことを特徴とする回転霧化式静電塗装機及びこれに含まれるエアリング部材を提供することにより達成される。

捻られた外周側シェーピングエアは塗布パターンを押し潰す機能を奏する。他方、捻られた内周側シェーピングエアは、塗布パターン内の塗料分布を適正化してワークに付着した塗料の塗膜を均一にする機能を奏する。そして、外周側シェーピングエアと内周側シェーピングエアを逆方向に捻ることにより、様々な塗料に適用しても塗布パターンの回転変位を抑制する効果を得ることができる。

図１５を参照して、一般的に、回転霧化式静電塗装機の塗布パターンは、中心部分ＣＰと外周部分ＯＰと対比すると、中心部分ＣＰは塗料密度が低い。シェーピングエアを使った塗装機では、シェーピングエアの強弱によって、塗料密度が相対的に低い中心部分ＣＰの大きさが変わる。図１５(I)はシェーピングエアが弱いときの塗布パターンを示し、図１５(II)はシェーピングエアが強いときの塗布パターンを示す。シェーピングエアが弱いと中心部分ＣＰが拡大する（図１５(I)）。シェーピングエアが強いと中心部分ＣＰが小さくなる（図１５(II)）。換言すると、シェーピングエアが弱いと、相対的に塗料密度が高い外周部分ＯＰの幅が小さくなる（図１５(I)）。他方、シェーピングエアが強いと外周部分ＯＰの幅が大きくなる（図１５(I)）。この特性を利用すれば、内周側シェーピングエアのエア圧を制御することにより、塗料の特性の違いに伴う塗装条件に対応して塗布パターンの中心部分ＣＰ（塗料密度が低い）の大きさを調整することができる。

本発明は、更に、エアリングから共に斜め前方に吐出される内外の捻られたシェーピングエアの強さが異なる点に特徴を有している。外周側シェーピングエアに比べて、内周側シェーピングエアの方が強い。これにより内周側シェーピングエアによる強い推進力によって塗料粒子がワークに向けて搬送されると共に塗料密度が低い中心部分ＣＰが形成される。その結果塗布パターン内の塗料分布を適正化することができる。そして、相対的に弱い外周側シェーピングエアSAによって円形の塗装パターンを押し潰した形状に変形させることができる。

実験によれば、円形を押し潰した形状の塗布パターンを生成すると共に、塗布パターン内の塗料分布を適正化するのに外周側シェーピングエアと内周側シェーピングエアとが相対的に逆方向に捻られていることが、塗布パターンの回転変位抑制などに効果的であることが分かった。具体的に説明すると次の２つの組み合わせのいずれか一方であるのが効果的であることが分かった。

＜第１の組み合わせ＞
(1)外周側シェーピングエアの第１の捻り角がベルの回転方向と逆方向の捻り角である。
(2)内周側シェーピングエアの第２の捻り角がベルの回転方向と同じ方向の捻り角である。
＜第２の組み合わせ＞
(1)外周側シェーピングエアの第１の捻り角がベルの回転方向と同じ方向の捻り角である。
(2)内周側シェーピングエアの第２の捻り角がベルの回転方向と逆方向の捻り角である。

換言すると、内外のシェーピングエアが同じ方向に捻られている場合には、塗布パターンの回転変位を抑制するなどの所望の効果が得られないことが実験により分かった。具体的には、次の２つの組み合わせは本発明の目的に適していない。

＜第３の組み合わせ＞
(1)外周側シェーピングエアの第１の捻り角がベルの回転方向と逆方向の捻り角である。
(2)内周側シェーピングエアの第２の捻り角がベルの回転方向と逆方向の捻り角である。
＜第４の組み合わせ＞
(1)外周側シェーピングエアの第１の捻り角がベルの回転方向と同じ方向の捻り角である。
(2)内周側シェーピングエアの第２の捻り角がベルの回転方向と同じ方向の捻り角である。

本発明の目的及び作用効果は、以下の本発明の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。

第１実施例の回転霧化式静電塗装機の前端部分の斜視図である。第１実施例の塗装機の概略的な構成を説明するための図である。第１実施例のエアリング部材の正面図である。第１実施例の塗装機の塗布パターンを説明するための図である。第２実施例のエアリング部材の正面図である。第３実施例のエアリング部材の正面図である。第３実施例のエアリング部材を組み込んだ塗装機において、塗料が希薄な中心部分を備えた略楕円の塗布パターンが生成される原理を説明するための図である。特許文献２の図７に対応した図であり、シェーピングエアによって楕円の塗布パターンを生成する従来の塗装機に組み込まれているエアリング部材の正面図である。図８に図示のエアリング部材を組み込んだ従来の塗装機の構成を説明するための図である。 (I)はツインベル塗装装置の２つの塗装機の配置を説明するための図であり、(II)はツインベル塗装装置の移動方向を説明するための図である。捻ったシェーピングエアを使うことで円形を押し潰した形状の塗布パターンが生成できることを説明するための図であり、（I)は使用したエアリング部材の背面図であり、(II)は塗布パターンの正面図である。ここに、（I）に図示のエアリング部材に含まれるエア孔に関し、その吐出口の配置を図面上で明確にするためにエア孔の吐出口を実線で示してある。図１１に図示の塗布パターンの問題点を解析するために高速度カメラで撮影した撮像画像を説明するための図であり、(I)はワークに塗料が付着した直後の状態を示し、(II)は２－３秒後の状態を示す。捻ったシェーピングエアを使って生成した塗布パターンの回転変位を修正するためにエアリング部材を回転変位した位置に設置した状態を説明するための図であり、図１１に対応した図である。捻ったシェーピングエアを使って生成した塗布パターンが塗装条件の違いによって回転変位することを説明するための図であり、図１３に対応した図である。一般的な回転霧化式静電塗装機の円形塗布パターンの密度が低い中心部分がシェーピングエアの強弱によって変化することを説明するための図である。捻ったシェーピングエアを使うことで円形を押し潰した形状の塗布パターンに発生する髭を説明するための図である。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
図１、図２は実施例の回転霧化式静電塗装機１０を説明するための図である。図示の塗装機１０において、液体塗料はベル１２の中心部分に供給される。また、ベル１２にはマイナスの高電圧が印可される。塗装機１０は、図外のエアモータによってベル１２を高速回転させることにより、帯電した塗料粒子をベル１２の外周縁から外方に放出する。

ベル１２の後方にはエアリング部材１４が位置している。エアリング部材１４は塗装機本体１６に固定されている。図３はエアリング部材１４を前方から見た正面図である。エアリング部材１４は、軸線Ａxを中心とする第１の円周上において、ベル回転軸線Ａxを挟んで互いに対抗して位置する一対のエア孔群NO.1、No.2を有している。すなわち、第１、第２の主群NO.1、No.2は径方向に対抗して位置している。第１、第２の主群NO.1、No.2は複数の第１エア孔１４２で構成されており、これら複数の第１エア孔１４２から外周側シェーピングエアSA(out)が吐出される。

エアリング部材１４は、また、複数の第１エア孔１４２の内周側に複数の第２エア孔１４６を有している。複数の第２エア孔つまり内周側エア孔１４６は、ベル軸線Ａxを中心とする第２の円周上において、その全周に亘って等間隔に配置されている。内周側エア孔１４６から内周側シェーピングエアSA(in)が吐出される。ここに、内周側シェーピングエアSA(in)は外周側シェーピングエアSA(out)よりも強い。

外周側シェーピングエアSA(out)に関連する第１、第２の主群No.1、No.2を構成する複数の第１エア孔つまり外周側エア孔１４２は全て同じ直径の断面円形孔である。また、内周側シェーピングエアSA(in)を生成する複数の第２エア孔つまり内周側エア孔１４６は全て同じ直径の断面円形孔である。

図２を参照して、外周側シェーピングエアSA(out)は、ベル１２の外周縁から離間した位置に向けて指向されている。他方、内周側シェーピングエアSA(in)は、ベル１２の外周縁に向けて指向されている。変形例として、内周側シェーピングエアSA(in)は、ベル１２の外周縁から離間した位置に指向されていてもよい。この離間距離は、ベル１２の外周縁から約５mmの範囲であるのがよい。内周側シェーピングエアSA(in)をベル１２の外周縁ないし５mmの範囲内に指向させることにより、塗布パターンの基本的な円形形状の輪郭を明確にすることができる。

外周側シェーピングエアSA(out)と内周側シェーピングエアSA(in)は相対的に逆方向に捻られている。具体的に説明すると、図１、図３を参照して、外周側シェーピングエアSA(out)はベル１２の回転方向Ｒとは逆方向に捻られている。他方、内周側シェーピングエアSA(in)はベルの回転方向Ｒと同じ方向に捻られている。

ここに、外周側シェーピングエアSA(out)つまり外周側エア孔１４２の第１の捻り角θout（図１）はベル１２の回転方向Ｒとは逆方向の４５°である。外周側エア孔１４２の捻り角θoutは４５°に限定されない。第１の捻り角θoutは１０°～６０°であればよく、好ましくは３０～５０°である。他方、内周側シェーピングエアSA(in)つまり内周側エア孔１４６の第２の捻り角θinはベル１２の回転方向Ｒとは同じ方向の４５°である（図１、図２）。内周側エア孔１４６の捻り角θinの４５°は限定的ではない。第２の捻り角θinは１０°～６０°であればよく、好ましくは３０～５０°である。

先述したように、内周側シェーピングエアSA(in)は外周側シェーピングエアSA(out)よりも強い。これを実現する一例を図２を参照して説明する。図２において、外周側エア孔１４２には外周側エア室２８から圧縮エアが供給される。内周側エア孔１４６には内周側エア室３０から圧縮エアが供給される。外周側エア室２８、内周側エア室３０には、共通の圧縮エア源３２から第１、第２エア圧調整ユニット３４、３６を通じて圧縮エアが供給される。外周側、内周側エア圧調整ユニット３４、３６により外周側、内周側エア室２８、３０に供給する圧縮エアの圧力を制御することができる。ここに、限定するものではないが内外のエア孔１４２、１４６は同じ直径であり、具体的には1.0mmである。そして、内周側エア室３０に供給する圧縮エアの圧力は、外周側エア室２８よりも高い値に設定される。なお、ベル１２の直径は６０mmである。

塗料吐出量、ベル回転数、外周側、内周側エア室２８、３０に供給する圧縮エアの圧力は、図外の制御盤からの制御信号によって制御可能である。

メタリック塗料、クリア塗料、ソリッド塗料を使って塗料吐出量５００cc/min.の下で実施した。ベル１２の回転数を30,000～40,000rpmの範囲で制御し、また、外周側シェーピングエアSA(out)の圧力を0.5Kgf/cm²に固定した。内周側シェーピングエアSA(in)の圧力は、外周側シェーピングエアSA(out)よりも高圧の1.5～2.0Kgf/cm²の範囲で制御した。その結果、図４に図示の塗布パターン４０を生成することができた。図４から分かるように、塗布パターン４０は楕円の外形輪郭を有し、長軸方向の幅は６３０～６５０mmであった。この塗布パターン４０は、塗料の量が多く且つ塗料密度がほぼ均一な外周部分ＯＰと、塗料が希薄な内周部分ＣＰとで構成されていた。その結果、膜厚が均一の塗装膜をワーク表面に形成することができた。

ところで、図８、図９を参照して説明した従来の塗装機２００が生成する塗布パターン４２０に髭４２が見られた。髭４２が発生した塗布パターン４２０を図１６に示す。髭４２は塗布パターン４２０の四隅に出現した。本願発明者らは、髭４２の無い、より好ましい塗布パターンを実現することを目指して第１実施例のエアリング部材１４（図３）に検討を加えた。

図３を参照して、エアリング部材１４は、複数の外周側エア孔１４２からなる第１、第２の主群No.1、No.2に挟まれた領域にエア孔が全く存在していない。本願発明者らは、第１の主群No.1及び第２の主群No.2のエア孔１４２が存在する領域と、エア孔１４２が全く存在しない領域との間の極端な構成上の違いが髭４２の発生要因であると推測した。この推論の下で、第１の主群No.1、第２の主群No.2の両端に各々の過渡領域に追加エア孔を設け、この追加エア孔から相対的に弱いエアを吐出させることを思い付いた。

図５は、第２実施例のエアリング部材５０を示す。この図５は図３に対応している。したがって図３で使用した参照符号を使用して第２実施例のエアリング部材５０を説明する。図５を参照して第２実施例のエアリング部材５０は、第１の主群No.1及び第２の主群No.2の両端に各々連続した合計４つの過渡群１５２を有している。この過渡群１５２は複数の過渡エア孔１５４で構成され、この複数の過渡エア孔１５４には外周側エア室２８から圧縮エアが供給される。過渡群１５２から吐出されるエアは外周側シェーピングエアSA(out)の一部を構成する。

複数の過渡エア孔１５４は、第１の主群No.1及び第２の主群No.2の外周側エア孔１４２と共通する第１の円周上に等間隔に配置されている。各過渡エア孔１５４はベル１２の回転方向Ｒとは逆方向に４５°の第１の捻り角を有している点で外周側エア孔１４２と同じである。第１の主群No.1及び第２の主群No.2を構成するエア孔１４２を「主エア孔」と呼ぶと、複数の過渡エア孔１５４から吐出されるエアは、第１、第２の主群No.1、No.2を構成する複数の主エア孔１４２から吐出されるエアよりも弱い。

限定するものではないが、主エア孔１４２にエアを供給する外周側エア室２８（図２）を使って、この外周側エア室２８から過渡エア孔１５４にエアを供給するのであれば、主エア孔１４２よりも過渡エア孔１５４の直径を小さくすればよい。例えば主エア孔１４２の直径が１mmであるときに、過渡エア孔１５４の直径を例えば0.8mmに設定すればよい。これにより、各過渡エア孔１５４から吐出されるエアを各主エア孔１４２から吐出されるエアよりも相対的に弱くすることができる。

複数の過渡エア孔１５４は全て同じ直径の孔で構成してもよい。変形例として、過渡群１５２を構成する複数の過渡エア孔１５４の各々の直径は、第１の主群No.1又は第２の主群No.2の端に接近するに従って徐々に又は段階的に大きな直径となるように設計してもよい。具体的に例示すれば、各過渡群１５２を構成する複数の過渡エア孔１５４を直径0.8mmと直径0.6mmの２種類の孔で構成し、そして、第１の主群No.1又は第２の主群No.2に近い過渡エア孔１５４を直径0.8mmのエア孔で構成し、第１の主群No.1又は第２の主群No.2から遠い過渡エア孔１５４を直径0.6mmのエア孔で構成してもよい。

この第２実施例のエアリング部材５０を使用して塗装したところ、上述した髭４２（図１６）の発生を防止できる効果を確認できた。

図６は第３実施例のエアリング部材６０を示す。このエアリング部材６０は、上記第２実施例のエアリング部材５０の変形例でもある。図６を参照して、第３実施例のエアリング部材６０は、第１の主群No.1の両端から延びる２つの過渡群１５２と、第２の主群の両端から延びる２つの過渡群１５２とを夫々連続させる２つの補完群１６２を備えている。各補完群１６２を構成する複数の補完エア孔１６４は、第１の主群No.1及び第２の主群No.2の主エア孔１４２及びこれに隣接する過渡群１５２の過渡エア孔１５４と共通する第１の円周上に等間隔に配置されている。この複数の補完エア孔１６４には外周側エア室２８から圧縮エアが供給される。補完群１６２から吐出されるエアは外周側シェーピングエアの一部を構成する。

第３実施例のエアリング部材６０は、この複数の補完エア孔１６４及び主エア孔１４２、過渡エア孔１５４から全周に亘って外周側シェーピングエアSA(out)を吐出することができる。

補完エア孔１６４はベル１２の回転方向Ｒとは逆方向に４５°の第１の捻り角を有している点で主エア孔１４２及び過渡エア孔１５４と同じである。複数の補完エア孔１６４から吐出されるエアは、複数の過渡エア孔１５４から吐出されるエアよりも弱い。限定するものではないが、主エア孔１４２にエアを供給する外周側エア室２８（図２）を使って、外周側エア室２８から上記過渡エア孔１５４及び補完エア孔１６４にエアを供給するのであれば、過渡エア孔１５４よりも補完エア孔１６４の直径を小さくすればよい。実際に作製したエアリング部材６０は、主エア孔１４２の直径が１mmであり、過渡エア孔１５４の直径が0.8mmであり、補完エア孔１６４の直径が0.5mmであった。これにより、複数の補完エア孔１６４から吐出されるエアを、複数の過渡エア孔１５４から吐出されるエアよりも弱くすることができる。

図７は、第３実施例のエアリング部材６０（図６）を組み込んだ回転霧化式静電塗装機において、外周側シェーピングエアSA(out)の作用と、内周側シェーピングエアSA(in)の作用とが重畳することにより、楕円の塗布パターン４０が形成されることを概念的に説明するための図である。図７の(I)は、内周側シェーピングエアSA(in)無しで外周側シェーピングエアSA(out)だけで形成される第１パターン７０を示す。第１パターン７０の外形輪郭は略矩形である。図７の(II)は、外周側シェーピングエアSA(out)無しで内周側シェーピングエアSA(in)だけで形成される第２パターン７２を示す。第２パターン７２の外形輪郭は円形である。前述した内周側シェーピングエアSA(in)と外周側シェーピングエアSA(out)との組み合わせによって、楕円の外形輪郭を有し且つ塗料密度が低い中心部分ＣＰを備えた塗布パターン７４が形成される。

実験によれば、第３実施例のエアリング部材６０を組み込んだ塗装機１０はツインベル塗装装置３００（図１０）と同等の塗装品質を実現できることが分かった。

本発明に従う回転霧化式静電塗装機は次の塗装条件に対して効果的である。
（１）ベル回転数：20,000～45,000rpm。好ましくは30,000～40,000rpm。
（２）塗料吐出量：200～600cc/min.。好ましくは300～500cc/min.。
（３）適用可能な塗料：水性及び油性塗料。メタリック塗料、クリア塗料、ソリッド塗料。

１０実施例の回転霧化式静電塗装機
１２ベル
１４エアリング部材
１４２外周側シェーピングエアを吐出する第１エア孔（外周側エア孔）
No.1 外周側エア孔の第１の主群
No.2 外周側エア孔の第２の主群
１４６内周側シェーピングエアを吐出する第２エア孔(内周側エア孔）
１６塗装機本体
２８外周側エア孔に圧縮エアを供給する外周側エア室
３０内周側エア孔に圧縮エアを供給する内周側エア室
３４外周側エア室に供給する圧縮エアのエア圧を調整する外周側ユニット
３６内周側エア室に供給する圧縮エアのエア圧を調整する内周側ユニット
４０塗布パターン
SA(in) 内周側シェーピングエア
SA(out) 外周側シェーピングエア
θout 外周側エア孔の第１の捻り角
θin 内周側エア孔の第２の捻り角
１５２過渡群
１５４過渡エア孔
１６２補完群
１６４補完エア孔

Claims

液体塗料粒子を放出する回転霧化頭と、
該回転霧化頭の回転軸線を中心とする第１の円周上の径方向に対抗して配置された第１、第２の主群を構成し且つエアを前方に向けて真っ直ぐに吐出するストレート孔を基準として円周方向に傾斜した第１の捻り角を有する複数の主エア孔と、
前記第１の円周上には、前記第１、第２の主群の間にはエア孔が配置されておらず、
前記複数の主エア孔の内周側に位置し、前記回転霧化頭の軸線を中心とした第２の円周上の全周に亘って配置され且つエアを前方に向けて真っ直ぐに吐出するストレート孔を基準として円周方向に傾斜した第２の捻り角を有する複数の内周側エア孔と、
前記第１、第２の主群の複数の主エア孔から外周側シェーピングエアが吐出され、
前記複数の内周側エア孔から内周側シェーピングエアが吐出され、
該内周側シェーピングエアが前記外周側シェーピングエアよりも強く、
前記主エア孔の各々の前記第１の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向とは逆方向の捻り角であり且つ前記内周側エア孔の各々の前記第２の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角であり、
又は、
前記主エア孔の各々の前記第１の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角であり且つ前記内周側エア孔の各々の前記第２の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と逆方向の捻り角であり、
前記外周側シェーピングエアにより、塗布パターンを押し潰して略楕円状の塗布パターンを生成し、
前記内周側シェーピングエアによって、前記塗布パターン内の塗料分布を適正化する、ことを特徴とする回転霧化式静電塗装機。
前記回転霧化頭の回転数が20,000～45,000rpmである、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
塗料吐出量が200～600cc/min.である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記複数の主エア孔に圧縮エアを供給する第１エア室と、
該第１エア室から独立し且つ前記内周側エア孔に圧縮エアを供給する第２エア室とを有し、
前記第２エア室の圧縮エアの圧力が前記第１エア室の圧縮エアの圧力よりも高い、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記主エア孔の各々の前記第１の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向とは逆方向の捻り角であり且つ前記内周側エア孔の各々の前記第２の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記内周側シェーピングエアの前記第２の捻り角が１０°～６０°である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記内周側シェーピングエアの前記第２の捻り角が３０°～５０°である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記外周側シェーピングエアの前記第１の捻り角が１０°～６０°である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記外周側シェーピングエアの前記第１の捻り角が３０°～５０°である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記内周側シェーピングエアが前記回転霧化頭の外周縁又はその径方向外方の近傍に指向されている、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記外周側シェーピングエアが前記回転霧化頭の外周縁から離間した位置に向けて指向されている、請求項１０に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記第１、第２の主群の各々の各端に隣接し且つ前記第１の円周上に配置された複数の過渡エア孔からなる過渡群を更に有し、
前記第１の円周上には、前記過渡群の間にエア孔が配置されておらず、
前記複数の過渡エア孔が前記主エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
該複数の過渡エア孔から吐出されるエアが前記外周側シェーピングエアの一部を構成し、
該過渡エア孔の各々から吐出されるエアが前記主エア孔の各々から吐出されるエアよりも弱い、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記第１、第２の主群に隣接し且つ前記第１の円周上に配置された複数の過渡エア孔からなる過渡群を更に有し、
前記第１の円周上には、前記過渡群の間にはエア孔が配置されておらず、
前記複数の過渡エア孔が前記主エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
該複数の過渡エア孔から吐出されるエアが前記外周側シェーピングエアの一部を構成し、
前記第１エア室から前記過渡エア孔に圧縮エアが供給され、
前記各過渡エア孔の直径が前記主エア孔の直径よりも小さい、請求項４に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記第１の主群に隣接した過渡群と、前記第２の主群に隣接した過渡群との間に位置し且つ前記第１の円周上に配置された複数の補完エア孔からなる一対の補完群を更に有し、
前記複数の補完エア孔が前記過渡エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
該複数の補完エア孔から吐出されるエアが前記外周側シェーピングエアの一部を構成し、
該補完エア孔の各々から吐出されるエアが前記過渡エア孔の各々から吐出されるエアよりも弱い、請求項１３に記載の回転霧化式静電塗装機。
前記第１の主群に隣接した過渡群と、前記第２の主群に隣接した過渡群との間に位置し且つ前記第１の円周上に配置された複数の補完エア孔からなる一対の補完群を更に有し、
前記複数の補完エア孔が前記過渡エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
該複数の補完エア孔から吐出されるエアが前記外周側シェーピングエアの一部を構成し、
前記第１エア室から前記補完エア孔に圧縮エアが供給され、
前記各補完エア孔の直径が前記過渡エア孔の直径よりも小さい、請求項１４に記載の回転霧化式静電塗装機。
請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機の一部を構成し、
前記第１の円周上に配置され且つ前記第１、第２の主群を構成する複数の主エア孔と、前記第２の円周上の全周に亘って配置された前記複数の内周側エア孔とを有し、
前記第１の円周上には、前記過渡群の間にエア孔が配置されていないことを特徴とするエアリング部材。
前記第１、第２の主群に隣接して位置し且つ前記第１の円周上に配置された複数の過渡エア孔からなる過渡群を更に有し、
前記第１の円周上には、前記過渡群の間にエア孔が配置されておらず、
前記複数の過渡エア孔が前記主エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
該複数の過渡エア孔の直径が前記主エア孔の直径よりも小さい、請求項１６に記載のエアリング部材。
前記第１の主群に隣接した過渡群と、前記第２の主群に隣接した過渡群との間に位置し且つ前記第１の円周上に配置された複数の補完エア孔からなる一対の補完群を更に有し、
前記複数の補完エア孔が前記過渡エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
該複数の補完エア孔の直径が前記過渡エア孔の直径よりも小さい、請求項１７に記載のエアリング部材。