JPH0122823B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転霧化静電塗装装置に関する。

従来より、例えば車両ボデイーを塗装するため
の塗装装置として、塗装装置のハウジング内にお
いて回転軸を玉軸受或いはコロ軸受によつて支承
し、回転軸の外端部に固定したカツプ状噴霧頭に
負電圧を印加すると共に回転しているカツプ状噴
霧頭の内周面上に塗料を供給し、カツプ状噴霧頭
から負電圧に帯電された微粒塗料を噴出せしめて
これを電気的に接地された被塗装面上に電気力に
より吸引し、それによつて被塗装面を塗装するよ
うにした回転霧化静電塗装装置が知られている。
このような回転霧化静電塗装装置では噴霧頭から
噴出する塗料噴霧のほぼ90パーセントが被塗装面
の塗装に有効に利用できるために塗料の消費量が
少なく、従つて広い産業分野において利用されて
いる。

一方、噴霧塗料を用いて塗装する場合において
きれいな塗装面に仕上げるには噴霧塗料の粒径を
できるだけ小さくさせる必要がある。上述のよう
な回転霧化静電塗装装置のように噴霧頭の回転に
より発生する遠心力を利用して塗料を微粒化せし
めるようにしている場合には遠心力の大きさ、即
ち噴霧頭の回転数が噴霧塗料の粒径に大きな影響
を与え、噴霧頭の回転数が高くなればなるほど噴
霧塗料の粒径は小さくなる。従つてこのような回
転霧化静電塗装装置を用いてきれいな塗装面に仕
上げるには噴霧頭の回転数をできるだけ大きくす
ることが必要となる。前述したように従来の回転
霧化静電塗装装置では回転軸を支承するために玉
軸受或いはコロ軸受が用いられており、これら玉
軸受或いはコロ軸受は通常グリースのような潤滑
剤が封入されている。このようなグリース潤滑し
た軸受は回転軸を高速度で回転せしめるとたちま
ち劣化してしまい、従つてこのようなグリース潤
滑した軸受を採用している回転霧化静電塗装装置
では回転軸の回転数、即ち噴霧頭の回転数をせい
ぜい20000r.p.m程度までしか上げることができな
い。しかしながら噴霧頭の回転数が20000r.p.m程
度である場合には噴霧塗料の粒径はかなり大き
く、従つてこのような回転霧化静電塗装装置を用
いてきれいな塗装面に仕上げるには困難である。
従つて通常車両ボデイーの塗装工程は電着塗装に
よる下塗り、次いで中塗り、次いで仕上塗装とな
る上塗りからなるがこの回転霧化静電塗装装置は
中塗りをするために使用されており、上塗りをす
るためには使用することができない。

一方、玉軸受或いはコロ軸受の内輪と外輪間に
粘度の低い潤滑油を噴出させ、この潤滑油によつ
て玉或いはコロと内外輪間のころがり摩擦を大巾
に低減させると共に摩擦熱を奪い取るようにした
ジエツト給油方式を採用するとグリース潤滑によ
る軸受を使用した場合よりも回転軸の回転数を上
げることができる。しかしながらこのジエツト給
油方式は大がかりな潤滑油供給装置が必要となる
ために回転霧化静電塗装装置に適用するのは実用
上不適当である。更に、潤滑油が塗料内に混入す
ると塗装面が著しく損なわれるのでこのようなジ
エツト給油方式を採用した場合には潤滑油の漏洩
を完全に阻止する必要がある。しかしながら実際
には潤滑油の漏洩を完全に阻止するのは困難であ
り、従つてジエツト給油方式を回転霧化静電塗装
装置に適用するのは不可能である。

一方、噴霧塗料の粒径をかなり小さくすること
のできる塗装装置として、噴出する空気流によつ
て塗料を微粒化するようにした空気式霧化静電塗
装装置が知られている。この空気式霧化静電塗装
装置では上述のように噴霧塗料の粒径がかなり小
さくなるのできれいな塗装面に仕上げることがで
き、従つてこの空気式霧化方法は車両ボデイーの
上塗りに採用されている。しかしながらこの空気
式霧化静電塗装装置では塗料と共に多量の空気流
が被塗装面上に衝突し、次いで多量の塗料が被塗
装面上に付着することなく空気流と共に逃げてし
まうために噴霧塗料の40パーセント程度しか被塗
装面の塗装に有効に利用できず、従つて塗料の消
費量が必然的に大きくなるという問題がある。更
に空気流と共に逃げた塗料が工場内における公害
問題をひき起こしている。

本発明は従来の回転霧化静電塗装方法と空気式
霧化静電塗装方法の両者の欠点を除去すると共に
それら両方法の利点を兼ね備えた、即ち噴霧塗料
の粒径を小さくすることができると共に塗料の消
費量を少くすることのできる回転霧化静電塗装装
置を提供することにある。

以下、添附図面を参照して本発明を詳細に説明
する。

第１図を参照すると、その全体を符号１で示す
回転霧化静電塗装装置はほぼ中空円筒状の金属製
前部ハウジング２とほぼ中空円筒状の金属製後部
ハウジング３とを具備し、これらの両ハウジング
２，３はボルト４によつて強固に結合される。後
部ハウジング３の円筒孔５内には電気絶縁材料か
らなる支持ロツド６が嵌着され、後部ハウジング
３はボルト７によつて支持ロツド６に固締され
る。この支持ロツド６は図示しない基台によつて
支持されている。一方、前部ハウジング２内には
金属製の回転軸８が挿入される。この回転軸８は
その中央部に位置する中空円筒部８ａと、中空円
筒部８ａの前端部に一体形成された軸部分８ｂ
と、中空円筒部８ａの後端部に固着された軸部分
８ｃとにより構成され、この回転軸８の軸部分８
ｂには金属製噴霧頭９がナツト１０により固締さ
れる。この噴霧頭９は環状空間１１をその内部に
形成した噴霧頭支持体１２と、この支持体１２上
に固定されたカツプ状の噴霧頭本体１３とにより
構成される。第１図並びに第２図に示されるよう
に支持体１２の外筒部１４上には環状空間１１内
に開口しかつ噴霧頭本体１３の内壁面１５に滑ら
かに接続する多数の塗料流出孔１６が形成され
る。一方、前部ハウジング２の前端部には端板１
７が固定され、この端板１７上に塗料噴射ノズル
１８が取付けられる。この塗料噴射ノズル１８は
塗料供給ポンプ１９を介して塗料タンク２０に連
結され、また塗料噴射ノズル１８のノズル口２１
は支持体外筒１４の円筒状内周壁面に指向され
る。

第１図に示されるように前部ハウジング２には
テイルテイングパツド空気軸受からなる一対の非
接触型ラジアル軸受２２，２３が設けられ、これ
ら一対のテイルテイングパツド空気軸受２２，２
３によつて回転軸８は前部ハウジング２上に回転
可能に支持される。これらのテイルテイングパツ
ド空気軸受２２，２３は同一の構造を有してお
り、従つて片方のテイルテイングパツド空気軸受
２２の構造のみについて以下に説明する。第１図
並びに第３図を参照すると、テイルテイングパツ
ド空気軸受２２は回転軸中空円筒部８ａの外周面
と極めてわずかな間隙を隔だてて配置された３個
のパツド２４，２５，２６と、これらのパツド２
４，２５，２６を夫々保持する支持ピン２７，２
８，２９とを具備する。これらの各支持ピン２
７，２８，２９は夫々の内端部に球体３０，３
１，３２を一体形成しており、これら球体３０，
３１，３２が各パツド２４，２５，２６の背面上
に形成された球状凹所内に係合する。従つて各パ
ツド２４，２５，２６は対応する球体３０，３
１，３２を支点として揺動することができる。前
部ハウジング２の外周壁面上には軸受枠３３が例
えばボルトにより固締され、支持ピン２８，２９
はこの軸受枠３３に夫々ナツト３４，３５によつ
て固締される。一方、弾撥性板状部３６ａを有す
る支持アーム３６の一端部がボルト３７によつて
軸受枠３３に固締され、一方支持アーム３６の他
端部に支持ピン２７がナツト３８によつて固締さ
れる。従つてパツド２４は支持アーム３６の弾撥
力によつて回転軸中空円筒部８ａ上に押圧せしめ
られる。

再び第１図を参照すると、回転軸８の軸部分８
ｃには一対のデイスク状ランナ３９，４０が挿入
され、これらランナ３９，４０はスペーサ４１並
びにタービン翼車４２を介してナツト４３により
軸部分８ｃに固締される。一方、これら両ランナ
３９，４０の間には環状板４４が配置され、ラン
ナ３９，４０と環状板４４は非接触型のスラスト
空気軸受を構成する。なお、各ランナ３９，４０
は環状板４４とわずかな間隙を隔だてるように配
置される。環状板４４は一対のＯリング４５，４
６を介して密封的に前部ハウジング２に固定され
る。第１図並びに第４図に示すように前部ハウジ
ング２内には環状板４４の外周面に沿つて環状溝
４７が形成され、この環状溝４７は前部ハウジン
グ２内に形成された圧縮空気導入孔４８を介して
空気供給ポンプ４９に連結される。一方、環状板
４４内には環状溝４７から半径方向内方に向かつ
て延びる多数の空気通路５０が形成され、これら
の各空気通路５０の内端部近傍からは夫々ランナ
３９９並びにランナ４０に向けて延びる空気流出
孔５１，５２が形成される。

一方、前部ハウジング２内には環状板４４に隣
接してタービンノズルホルダ５３が固定され、こ
のタービンノズルホルダ５３と前部ハウジング２
間には環状の空気導入室５４が形成される。この
空気導入室５４は圧縮空気導入孔５５を介してコ
ンプレツサ５６に連結される。空気導入室５４は
多数のガイドベーン（図示せず）を具えた圧縮空
気噴出ノズル５７を有し、この噴出ノズル５７に
対面してタービン翼車４２のタービンブレード５
８が配置される。一方、タービン翼車４２が配置
されているハウジング内部室５９は後部ハウジン
グ３に形成された排気孔６０を介して大気に連結
される。コンプレツサ５６から空気導入室５４内
に導入された圧縮空気は噴出ノズル５７を介して
ハウジング内部室５９内に噴出する。このとき噴
出圧縮空気がタービン翼車４２に回転力を与え、
斯くして回転軸８は高速度で回転せしめられるこ
とになる。次いでこの噴出圧縮空気は排気孔６０
を介して大気に排出される。

一方、第１図並びに第５図に示すようにハウジ
ング内部室５９内には後部ハウジング３の内周面
に突設された環状フランジ部６１にボルト６２に
よつて固締されたホルダ６３が設けられる。ホル
ダ６３の前面部には環状溝６４が形成され、この
環状溝６４内には環状の永久磁石６５が嵌着固定
される。この永久磁石６５はボルト６６によりホ
ルダ６３上に固締された端板６７によつて環状溝
６４内に強固に保持される。第６図に示されるよ
うに永久磁石６５は回転軸８の軸線方向に磁化さ
れており、例えば永久磁石６５の左端部がＮ極、
右端部がＳ極となつている。なお、ホルダ６３並
びに端板６７は強磁性体材料から形成されてい
る。一方、ホルダ６３並びに端板６７の中心部に
は回転軸８の軸線と共軸的に円孔６８が形成さ
れ、この円孔６８内には回転軸軸部分８ｃの後端
部に形成された小径円筒状突起６９が突出する。
この小径円筒状突起６９は回転軸８の軸線と共軸
的に形成される。第６図に示されるように小径円
筒状突起６９の外周壁面上には断面三角形状の複
数個の環状突起７０，７１，７２，７３が一体形
成され、これらの環状突起７０，７１，７２，７
３の外径は円孔６８の内径よりも小さく形成され
ている。従つて各環状突起７０，７１，７２，７
３の先端部は円孔６８の内周壁面からわずかな間
隔を隔だてて配置されている。なお、小径円筒状
突起６９並びに環状突起７０，７１，７２，７３
は強磁性体材料から形成されている。第６図に示
されるように各環状突起７０，７１，７２，７３
の先端部と円孔６８の内周壁面間には夫々磁性液
体７４，７５，７６，７７が保持されている。即
ち、環状突起７０，７１，７２，７３の先端部と
円孔６８の内周壁面とを磁性液体７４，７５，７
６，７７によつて橋絡すると第６図において矢印
Ａ，Ｂで示すような磁気回路が形成され、このと
き磁性液体７４，７５，７６，７７は磁場に対し
て引き付けられる性質を有しているのでこれらの
磁性液体７４，７５，７６，７７は各環状突起７
０，７１，７２，７３の先端部と円孔６８の内周
壁面間に保持されることになる。磁性液体７４，
７５，７６，７７を引きつける力は磁場が強くな
るほど強くなる。従つて各環状突起７０，７１，
７２，７３を断面三角形状にして環状突起７０，
７１，７２，７３の先端部と円孔６８の内周壁面
間に強力な磁場が形成されるようにしている。な
お、磁気回路Ａ，Ｂを形成するために環状突起７
０，７１，７２，７３は永久磁石６５に対して右
左に分配形成することが好ましい。斯くして、ホ
ルダ６３は磁性液体７４，７５，７６，７７を介
して小径円筒状突起６９に電気的に接続され、従
つて後部ハウジング３は磁性液体７４，７５，７
６，７７を介して回転軸８に電気的に接続され
る。一方、第１図に示されるように後部ハウジン
グ３の外壁面上には端子７８がボルト７９によつ
て固締され、この端子７８は−60kVから−90kV
の負の高電圧を発生するための高電圧発生装置８
０に接続される。従つて前部ハウジング２並びに
後部ハウジング３には負の高電圧が印加され、更
に噴霧頭９にも磁性液体７４，７５，７６，７７
並びに回転軸８を介して負の高電圧が印加され
る。

第７図は別の実施例を示す。この実施例では小
径円筒状突起６９′が非磁性材料から形成され、
この小径円筒状突起６９′は滑らかな円筒状外周
面を有する。更に、小径円筒状突起６９′の外周
面周りには間隔を隔てて一対の環状磁極片８１，
８２が設けられ、これらの環状磁極片８１，８２
は夫々ホルダ６３並びに端板６７に一体形成され
る。環状磁極片８１，８２は互にわずかな間隔を
隔てて配置され、この間隙内に磁性液体８３が保
持される。なお、このときの磁気回路は矢印Ｃで
示すようになり、また磁性液体８３は小径円筒状
突起６９′の外周壁面と常時接触する。従つてホ
ルダ６３は磁性液体８３を介して小径円筒状突起
６９′に電気的に接続されることになる。

回転軸８は後述するように高速度に回転せしめ
られるが環状突起７０，７１，７２，７３（第６
図）の外径、並びに小径円筒状突起６９′の外径
は小さいので環状突起７０，７１，７２，７３の
先端部並びに小径円筒状突起６９′の外周面の線
速度は小さい。従つて環状突起７０，７１，７
２，７３の先端部と円孔６８の内周面間の相対速
度、並びに小径円筒状突起１９′の外周面と円孔
６８の内周面間の相対速度も小さなために磁性液
体７４，７５，７６，７７，８３のすべり抵抗は
小さく、斯くしてこれら磁性液体７４，７５，７
６，７７，８３は環状突起７０，７１，７２，７
３と円孔６８の内周面間、並びに小径円筒状突起
６９′の外周面上に確実に保持される。なお、こ
のように磁性液体７４，７５，７６，７７，８３
のすべり速度が小さいのでこれらの磁性液体７
４，７５，７６，７７，８３はほとんど回転軸８
の回転抵抗とならない。更に、磁性液体７４，７
５，７６，７７，８３内を流れる電流は極めて少
ないために電気抵抗の若干大きな磁性流体７４，
７５，７６，７７，８３を用いても発熱損失を低
く抑えることができる。

塗料噴射ノズル１８のノズル口２１から支持体
外筒１４の内周壁面上に噴射された塗料は噴霧頭
９の回転により生ずる遠心力によつて塗料流出孔
１６を通つて噴霧頭本体１３の内周壁面１５上に
流出する。次いでこの塗料は内周壁面１５上にお
いて薄い液膜となつて広がりながら噴霧頭本体１
３の先端部１３ａに達する。前述したように噴霧
頭９は負の高電圧が印加されており、従つて噴霧
頭９の回転により生ずる遠心力によつて噴霧頭本
体１３の先端部１３ａから薄い膜状に広がつた塗
料は負の高電圧に帯電された噴霧となる。通常、
被塗装面は零電位となつているので塗料噴霧は電
気力によつて被塗装面に向けて吸引され、それに
よつて被塗装面の塗装が行なわれることになる。

前述したように回転軸８はランナ３９，４０と
環状板４４からなるスラスト空気軸受と、一対の
テイルテイングパツドラジアル空気軸受２２，２
３により支承されている。このテイルテイングパ
ツド空気軸受２２，２３では回転軸８が回転した
際に回転軸中空円筒部８ａと各パツド２４，２
５，２６（第３図）間の微少間隙内に空気が引込
まれ、これら回転軸中空円筒部８ａと各パツド２
４，２５，２６間におけるいわゆる空気の楔作用
によつて空気が圧縮されて圧力上昇し、それによ
つて各パツド２４，２５，２６が回転軸８を支持
する力が発生する。一方、上述のスラスト軸受で
は空気供給ポンプ４９から環状溝４７内に導入さ
れた圧縮空気は空気通路５０を介して空気流出孔
５１，５２から環状板４４とランナ３９，４０間
の間隙に噴出し、この間隙内に環状板４４とラン
ナ３９，４０との間の微少間隙を保持するに必要
な圧力が発生する。従つて回転軸８は一対のラジ
アル軸受並びにスラスト軸受によつて微少な空気
層を介して非接触状態で支承される。よく知られ
ているように空気の粘性係数は潤滑油の粘性係数
の千分の一程度である。従つて空気を潤滑剤とす
る空気軸受は摩擦損失が極めて小さく、斯くして
摩擦損失によつて生じる熱は極めて小量であるの
でかなりの高速回転が可能となる。第１図に示す
実施例では回転軸８を80000r.p.m程度の高速回転
数で回転させることができる。

第８図は直径75mmの噴霧頭９を用いたときの塗
料粒子の大きさと回転数との関係を示す。第８図
において縦軸S.M.Dはザウター平均粒径で表わし
た塗料粒子の粒径（μｍ）を示し、横軸Ｎは噴霧
頭９の回転数（r.p.m）を示す。前述したように
従来の回転霧化静電塗装装置では回転数Ｎはせい
ぜい20000r.p.m程度までしか上げられないために
直径75mmの噴霧頭９を用いた場合には噴霧塗料の
粒径は55μｍから65μｍ程度までしか微粒化でき
ない。これに反して本発明では80000r.p.m程度ま
で回転数を上げることができるので噴霧塗料の粒
径は15μｍから20μｍ程度まで微粒化できること
になる。従つて本発明による回転霧化静電塗装方
法は従来に比べて噴霧塗料の粒径を大巾に小さく
できることがわかる。

また、前述したように前部および後部ハウジン
グ２，３並びに回転軸８には共に等しい負電圧が
印加されるためにこれらの前部および後部ハウジ
ング２，３と回転軸８との間で放電する危険性は
ない。

以上述べたように本発明によれば噴霧頭の回転
数を80000r.p.m程度まで上げることができるので
噴霧塗料の微粒化は極めて良好であり、従来の空
気式霧化静電塗装方式と同等以上の微粒化性能が
得られる。従つて極めてきれいな塗装面を得るこ
とができ、従つて例えば車両ボデイーの塗装工程
において仕上げ塗装となる上塗りに使用すること
ができる。更に、本発明は塗料の微粒化を空気噴
流によつて行なわない回転霧化静電塗装方式なの
で噴霧塗料のほぼ90パーセントを被塗装面の塗装
に有効に利用することができる。従つて噴霧塗料
が工場内に飛散することがないので工場内におけ
る大気汚染の問題を解決できるばかりでなく塗料
の消費量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転霧化静電塗装装置の
側面断面図、第２図は第１図の−線に沿つて
みた断面図、第３図は第１図の−線に沿つて
みた断面図、第４図は第１図の−線に沿つて
みた断面図、第５図は第１図の一部拡大側面図、
第６図は第５図の一部拡大側面断面図、第７図は
別の実施例の側面断面図、第８図は噴霧塗料の粒
径を示すグラフである。 ２……前部ハウジング、３……後部ハウジン
グ、８……回転軸、９……噴霧頭、１８……塗料
噴射ノズル、２２，２３……テイルテイングパツ
ド空気軸受、２４，２５，２６……パツド、３
９，４０……ランナ、４２……タービン翼車、４
４……環状板、５１，５２……空気流出孔、５７
……噴出ノズル、５８……タービンブレード、６
３……ホルダ、６５……永久磁石、６８……円
孔、７４，７５，７６，７７，８３……磁性液
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転霧化静電塗装装置のハウジング内におい
   て回転可能に支承された回転軸を具備し、該回転
   軸の外端部にカツプ状噴霧頭を固定し、該カツプ
   状噴霧頭の内周面上に塗料を供給するための塗料
   供給装置と該回転軸駆動装置を具備した回転霧化
   静電塗装装置において、該回転軸を非接触型ラジ
   アル軸受と非接触型スラスト軸受とにより支承
   し、該回転軸後端部の外周壁面からわずかな間隔
   を隔てかつ該外周壁面を包囲する開孔を上記ハウ
   ジング内に形成し、更に該回転軸後端部と該開孔
   内壁面間に磁場を形成する磁石を具備すると共に
   該回転軸後端部と該開孔内壁面間を該磁場によつ
   て保持される磁気液体により橋絡して該回転軸後
   端部と開孔内壁面間を電気的に接続し、上記ハウ
   ジングを負の高電圧発生源に接続した回転霧化静
   電塗装装置。