JPH08252504A - 溶接された缶に粉体塗装する装置と方法 - Google Patents

溶接された缶に粉体塗装する装置と方法

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JPH08252504A
JPH08252504A JP8028830A JP2883096A JPH08252504A JP H08252504 A JPH08252504 A JP H08252504A JP 8028830 A JP8028830 A JP 8028830A JP 2883096 A JP2883096 A JP 2883096A JP H08252504 A JPH08252504 A JP H08252504A
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air
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aerated
gun
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Timothy Edward Wilson
エドワード ウィルソン ティモシイ
Masafumi Matsunaga
正文 松永
Wataru Kakuta
角田  亘
Raymond J Merk
ジェー. マーク レイモンド
Ronald E Niemiec
イー. ニエミエック ロナルド
Laurence B Saidman
ビー. セッドマン ローレンス
Gerald W Crum
ダヴリュ. クラム ジェラルド
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Nordson Corp
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Abstract

(57)【要約】 缶成形機の溶接アームに設置された粉体塗装ガンから、
溶接された中空缶本体の内面に粉体を吹き付ける方法と
機器が開示される。粉体塗装ガンは、中空缶本体の溶接
継ぎ目部分に高度に帯電した粉体の縞を塗布するか、長
い溶接継ぎ目部分の第1の厚さと、内面の残りの部分
の、第1の厚さより薄い第2の厚さの粉体塗装を同時に
塗布する。空気は、溶接アームを通じて運ばれる粉体の
流れから排気され、空気に対する粉体の比率が向上す
る。空気は溶接アームの下流側の端から導入され、溶接
アームを通る粉体の流れを引き出すのを助け、粉体の流
れの速度を増大させてガンの中の粉体の摩擦帯電を向上
させ、吹き付けパターンの安定性を改善するための吸引
力を生み出す。粉体塗装ガンを通る清掃用空気の流れ
は、粉体が塗装ガンに固定されたスプレー・ノズルの前
面に集まるのを防止する。ガン組立体はアークを防止す
るために効果的に接地され、缶の粉体塗装を改善するた
めに幾何学的に組み合わされた外形を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基盤に粉体塗装す
る適用例に関し、より詳細には、3部分から成る金属製
缶の内面を、高濃度の粉体で粉体塗装する適用例に関す
る。本発明は、1994年2月18日出願の、米国特許
出願第08/198、506号の一部継続出願である。
【0002】
【従来の技術】3部分から成る金属製缶の製造プロセス
は、通常、塗装済みの金属板から円筒形の缶本体を形成
し、その後2つの塗装済みの蓋を、缶本体の両端に取り
付けるステップを含む。円筒形の缶本体は、金属の薄板
を、マンドレルまたはスタブホーンに巻き付けて成形さ
れる。金属板の縁は、繋ぎ合わされるか、重ね合わされ
てから、溶接によって互いに固定される。溶接継ぎ目
は、缶の内容物(例えば、食品)を、金属の汚染から保
護するため、保護塗装で覆わなければならない。溶接継
ぎ目は、液体または粉体で塗装される。粉体塗装が使用
される場合、通常、余分に吹き付けられた粉体は、缶本
体の内部から、真空装置によって回収される。
【0003】継ぎ目を保護塗装で覆った後、缶は、塗装
材料を硬化させるため、所定時間加熱される。粉体塗装
が使用される場合、粉体塗装(通常、乾燥樹脂粉末)の
均一な層が、継ぎ目に堆積し、粉体が溶解・融合して、
所定の硬化時間内に、むらなく密着した塗装膜を形成す
ることが重要である。塗装が一部分で厚すぎると、完全
に溶解せず、その結果、缶の内容物を汚染する。
【0004】従来技術によれば、液体材料による塗装
は、例えば、米国特許第3、526、027号、4、2
15、648号、4、259、923号、4、346、
667号の各明細書が開示するように、溶接アームまた
はスタブホーンの先端に直接取り付けられた塗装ガンに
よって、缶本体の内部の溶接継ぎ目に対して行なわれ
る。
【0005】塗装アームの先端に固定された粉体塗布機
を使って、缶本体の溶接継ぎ目に粉体塗装する適用例を
開示する他の特許には、米国特許第4、215、648
号、4、259、923号及び再発行特許33、394
号がある。
【0006】塗装済みの缶の薄板からの溶剤の放出を避
けるためには、缶の内面全体を粉体塗装することが望ま
しい。さらに、液体塗装では、通常、塗装する度に硬化
を行うために薄い層で、2回塗装を行う必要がある。こ
の工程は、2台の硬化炉、または1台の硬化炉の中の2
つの通路を必要とするため、大量のエネルギーが使用さ
れる。一方、粉体塗装は、溶剤の放出がなく、厚い塗装
を1ステップで、均一に塗布して硬化出来る。缶成形機
の溶接アームの上で缶の内面を粉体塗装することには、
他にも利点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、産業界は、溶
接アームの先端で缶を粉体塗装する、商業的に適した満
足のいく設備を、現在まで、開発していない。米国特許
第4、343、436号は、溶接アームの先端に設置し
た塗装ガンで、中空の缶の内面を粉体塗装し、缶の内面
の他の部分に比べて厚い塗装が溶接継ぎ目に塗布される
ようにした適用例をたしかに説明している。同特許第
4、343、436号で開示されたこの構想は、例え
ば、缶の内面全体を塗装するのに必要な量の、空気混入
の粉体を、溶接アームの狭い通路を通じて、充分な流量
で、缶の内面から除去しなければならぬ余分な輸送用空
気を使うことなく、どうやって輸送するかが説明されて
いないために、不十分である。
【0008】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、溶接された中空の缶本体の内面に粉体塗装を塗布す
る装置と方法を提供し、従来技術の装置の問題と制限を
除去することである。本発明の他の目的は、中空の缶本
体の溶接継ぎ目部分に、縞状の塗装用粉体を塗布する装
置と方法を提供し、現在の、縞状粉体塗装の適用例を改
善することである。
【0009】本発明のさらに他の目的は、中空の缶また
は容器の内面の、縦に延びる溶接継ぎ目の上の、第1の
厚さと、他の部分の上の、第1の厚さより小さい第2の
厚さとを持つ粉体塗装を、同時に塗布する方法と装置を
提供することである。
【0010】本発明のさらに他の目的は、溶接アームに
流れ込む空気混入の粉体の、空気に対する粉体の比率を
高めるように、溶接アームを通じて輸送される空気混入
の粉体の流れから空気を抜くことによって、溶接アーム
の先端に設置した粉体塗装ガンによる、中空の缶または
容器本体の粉体塗装を改善することである。
【0011】本発明の他の目的は、粉体塗装ガンに供給
される空気混入の粉体の流れの速度を高め、その結果生
じる溶接アームの下流端の吸引力が、溶接アームを通じ
て、空気混入の粉体を引き込む助けになるように、溶接
アームから出た空気混入の粉体の流れに圧縮空気を導入
することによって、溶接アームの先端に設置した塗装ガ
ンによる、中空の容器本体の粉体塗装をさらに改善する
ことである。
【0012】本発明のさらに他の目的は、塗装ガンに供
給される空気混入の粉体に空気の流れを導入して、空気
中の粉体をさらに均一に混合し、粉体が流通路の底部に
集中することを防止することである。
【0013】本発明のさらに他の目的は、塗装用粉体
が、高速溶接・粉体塗装機で塗装される中空の容器本体
の内面に付着することを確実にする、充分な静電荷力を
提供することである。
【0014】本発明のさらに他の目的は、溶接アームの
先端に設置した粉体塗装ガンを通じて、清掃用空気の流
れを供給して、粉体が粉体塗装ガンに固定されたノズル
の前面に集まることを防止することである。
【0015】本発明のさらに他の目的は、中空容器本体
の内面への塗装用粉体の付着を高めるような形状の、溶
接アームに設置した粉体ガン組立体を提供することであ
る。
【0016】本発明のさらに他の目的は、溶接継ぎ目部
分が、中空容器本体の内面の他の部分よりも多くの粉体
で塗装されるように塗装用粉体を噴射するスプレー・ノ
ズルが取り付けられた、溶接アームに設置した粉体ガン
組立体を提供することである。
【0017】本発明のさらに他の目的は、溶接アームを
通じて有効に接地され、アークの発生を防止する、溶接
アームに設置された粉体ガン組立体を提供することであ
る。
【0018】本発明に従って、本装置と、本装置を操作
する方法は、所定の通路を間隔を置いて移動する中空容
器本体の内面の少なくとも一部分に、粉体塗装を静電的
に塗布するステップを含む。粉体塗装ガンは、缶成形機
の溶接アームの先端に設置される。塗装ガンは、空気混
入の塗装用粉体に静電気を帯電させ、それをノズルを通
じて中空容器本体に噴射し、内面を塗装する。空気混入
の塗装用粉体が、空気混入の粉体の供給源から溶接アー
ムを通じて塗装ガンに供給される。デンシファイア(d
ensifier)として知られる、粉体濃縮装置が、
粉体供給源と溶接アームの間に設けられ、塗装ガンが、
空気混入の粉体から空気と塗装用粉体を抜きとるのを助
ける。その効果は、溶接アームを通じてガンに輸送され
る空気混入の粉体の、空気に対する粉体の比率を、供給
源から溶接アームに輸送される空気混入の粉体の、空気
に対する粉体の比率以上のレベルまで高めることであ
る。その結果、多量の粉体が、溶接アームの狭い通路を
通じて、少ない輸送用空気で輸送出来る。このため、缶
の内部から多量の輸送用空気を除去する必要なしに、高
速度で移動する缶の内面全体を塗装するために、高い濃
度の粉体を缶に吹き付けることが出来る。
【0019】本発明の他の実施例によれば、粉体塗装ガ
ンの先端に固定されたノズル構造体が、1つの連続した
吹き付け通路を通じて、中空容器本体の内面に空気混入
の塗装用粉体を吹き付け、第1の厚さを持つ、中空容器
本体内部の長い溶接継ぎ目部分と、第1の厚さより小さ
い第2の厚さを持つ、中空容器本体の内面の残りの部分
との、同時塗装を行なう。
【0020】本発明の他の実施例によれば、溶接アーム
と塗装ガンの間に増幅器が設置され、狭い供給路を通じ
て空気混入の粉体の流れを引きよせるために、溶接アー
ムの狭い供給路の出口に、吸引力を発生させる。増幅器
と塗装ガンの間にディフューザ(拡散体)を設置し、粉
体をガンの中で帯電させる前に、輸送用空気の中の粉体
を均一に混合することも出来る。
【0021】さらに、本発明によれば、粉体ガンの出口
に設置されたノズルを清掃するための空気通路が、ディ
フューザと粉体ガンを通じて延びている。
【0022】また、本発明によれば、縞を描くノズル組
立体が、中空容器本体の溶接継ぎ目部分に粉体を塗布す
るために提供される。縞を描くノズルは、デンシファイ
アを含む装置でも含まない装置でも使用出来る。ノズル
組立体は、空気混入の粉体の流れを中空容器本体の溶接
継ぎ目部分の端から端まで誘導する粉体流通路と、粉体
流通路から離れた帯電組立体を有している。帯電組立体
は、粉体流通路と導体の間の、ノズル本体に設置され
た、複数の間隔を置いた電極を含む。各電極は、空気混
入の粉体の流れに静電気を帯電させ、中空容器本体の溶
接継ぎ目部分への空気混入の粉体の密着性を高める、炭
化けい素繊維のプラグに接続される。
【0023】本発明によれば、粉体塗装ガン組立体は、
アークの発生を防ぐように効果的に接地され、容器本体
の粉体塗装を改善するために幾何学的に組み合わされた
外形を持つ。さらに、本発明によれば、縞を描くノズル
組立体は、鋸状の歯を持つ電極板を含み、鋸状の歯か
ら、多数のコロナ放電を発生する。
【0024】
【発明の実施の形態】図1は、円筒形中空缶本体または
容器本体12の製造に使用される、缶成形機10の略図
である。成形機10は、缶本体12が、溶接アーム14
の上を下流方向に移動しながら形成される際に、その周
囲に巻きつけるマンドレルとして機能する、溶接アーム
またはスタブホーン14を含む。缶本体12は、チェー
ン・コンベア(図示せず)のラグ(図示せず)のような
通常の手段によって、貯蔵庫から溶接アーム14の上の
所定の通路を縦に移動する、金属の未加工素材16から
形成される。これらのラグは、金属の未加工素材16の
後部端に係合して、未加工素材が円筒形に成形されつ
つ、それを溶接アーム14に沿って押し出す。溶接アー
ム14の上の缶本体12の移動の最終段階では、各缶本
体12を形成する薄板状の金属素材16の縁16A,1
6Bは、継ぎ合わせステーション17で、互いに衝接さ
れ、または重ね合わされる。継ぎ合わせステーション1
7は、素材16の、衝接され、または重ね合わされた縁
16A,16Bを溶接するための溶接装置(図示せず)
を持つ。本発明は、必ずしも溶接缶継ぎ目に限定され
ず、接着、半田付け等の他の手段によって継ぎ合わされ
た缶の場合にも適切な役割を果たすが、本発明は、特
に、溶接された缶の内面と継ぎ目の粉体塗装の際生じる
問題を克服するように設計されている。
【0025】通常の操作では、缶本体12は、溶接アー
ム14の上で、毎分約550缶の割合で形成される。こ
の割合は、缶製造業者によって異なるが、通常、長さが
10.16cm(4インチ)で、標準的な直径が7.6
2cmから8.1cm(3または3・3/16インチ)
の缶の製造ラインでは、缶本体毎分約550個は、ごく
普通の今日の平均値である。
【0026】継ぎ合わせステーション17は、粉体塗装
ステーション18のすぐ上流に位置する。缶本体12
は、溶接アーム14を離れると、内面粉体塗装ステーシ
ョン18に運ばれ、図2に示すように、継ぎ目部分22
を含む、缶本体12の内面に、塗装用粉体の保護塗装が
塗布される。
【0027】塗装用粉体の塗装は、帯電セクション28
とスプレー・ノズル30を持つ、粉体塗装ガン24によ
って、缶本体12の内面に静電的に塗布される。帯電セ
クション28は、1992年10月5日出願の、米国特
許出願書第07/956、615号明細書で説明され
た、オハイオ州アムハーストのノードソン コーポレー
ションで製造された、登録商標トリボマテックII(T
ribomatic II登録商標)型ガンの帯電セク
ションとほぼ同等である。図2に示すように、ガン24
は、缶本体12が、溶接アーム14を離れた直後に、ガ
ン24に運ばれるように、溶接アーム14の下流の端に
固定される。
【0028】ガン24は、図2に示すように、粉体の流
れを広げて環状リングに入れるための入り口部26、入
り口部26のすぐ下流側に位置する帯電セクション2
8、帯電した粉体を吹き付けるための、帯電セクション
28の出口にあるスプレー・ヘッドまたはスプレー・ノ
ズル30を含む。帯電セクション28は、中空外部シリ
ンダ34の内部に取り外せるように位置し、その間に環
状ギャップ36を形成する、内部コア32を持つ。外部
シリンダ34と内部コア32は、それぞれ、絶縁材料製
の、ゆるやかにうねる波状の円筒形帯電面38、40を
持つ。帯電面38、40の間の環状ギャップ36は、粉
体が流れる曲がりくねった通路を有する。この曲がりく
ねった通路は、粉体と帯電面の接触を高め、粉体に与え
られる摩擦電気帯電を増大する。電気的接地は、帯電セ
クション28を形成する絶縁材料に沿って、粉体通路の
外側に位置する接地リング44に至り、さらに溶接アー
ム14を通じてもどるガンの制御部分(図示せず)に至
る接地ワイヤ(図示せず)を通じた表面伝導によって行
われる。帯電セクション28で、いったん摩擦電気に帯
電された粉体は、スプレー・ノズル30を通じて吹き付
けられる(以下説明する)。
【0029】本発明の原理的な特徴は、溶接アーム14
を通じて提供される、直径の小さな通路46を通る塗装
用粉体の、充分に高い流量を実現する能力に関する。こ
の通路は、通常、約6mmの直径を持つ。充分に高い流
量は、中空缶12が高速度で移動する時、缶成形機10
が、中空の缶12の内面全体に粉体塗装を吹き付けるこ
とが出来るようにするために、必要である。
【0030】図1に最も良くみられるように、粉体は、
最初流動化粉体ホッパ52から供給される。ホッパ52
は、以下に詳細に説明されるように、サイクロン分離器
56と回転式網フルイ58を通じて粉体を受け取る。流
動化空気は、ホッパ52底部の空気だまり(プリナム)
に導かれ、流動化プレートを通じて、粉体を流動化し、
粉体が、ポンプ62によって、流動化ベッド・ホッパ5
2の出口から、出口導管64を通じて、粉体デンシファ
イア70に、空気混入の粉体として送られるようにす
る。または、粉体は、非流動化オーガ駆動ホッパからポ
ンプに供給出来る。流動化ホッパ52からの余分な空気
は、以下詳細に説明されるように、排気ライン72を通
じてカートリッジ・フィルター・コレクタ74に排気さ
れるか、または、フィルター・ユニット(図示せず)に
送られ、そこで空気が、排気中に排出された粉体材料と
分離され、収集された粉体材料は、廃棄される。
【0031】回転式網フルイ58は、米国特許第3、9
63、608号明細書に説明された網フルイで良い。回
転式網フルイ58は、また、オハイオ州アムハースト
の、ノードソン コーポレーションから、部品番号24
9、450として入手可能な、回転式網フルイでも良
い。あるいは、超音波振動網フルイも、粉体をふるうた
めに使用出来る。網フルイ58は、サイクロン分離器5
6から粉体を受け取り、粉体を、網を通過して粉体ホッ
パ52に送られる粒子と、網の中に残って、排出口(図
示せず)から除去される、粉体の大きな塊または不純物
とに、分離する。サイクロン分離器56は、米国特許第
4、710、286号明細書に説明されたサイクロン分
離器と同様のサイクロン分離器である。サイクロン分離
器56は、その上部外被の正接入り口を通じて、空気混
入の粉体を、様々な供給源から受け取る。新しい、また
は未使用の粉体は、1つの入り口からライン54を通じ
て、粉体と空気の混合物として受け取られる。別の粉体
と空気の混合物は、第2の入り口から、ライン78を通
じて、デンシファイア70から受け取られる(追って説
明する)。第3の粉体と空気の混合物は、第3の入り口
から、ライン75を通じて、コレクタ74から受け取ら
れる(追って説明する)。サイクロン分離器56は、シ
リンダの各入り口からの輸送用空気と粉体の混合物をか
き回すので、空気は、公知の方法で粉体と分離し、粉体
の粒子が分離器の底に落下して回転式網フルイ58に入
り、輸送用空気と、ごく細かい粉体の粒子の一部が、ラ
イン77を通じて、カートリッジ・フィルター・コレク
タ74に排出される。
【0032】サイクロン分離器56から網フルイ58
へ、そして網フルイ58からホッパ52へいったん供給
された粉体は、前に説明したように、ホッパ52で流動
化され、ポンプ62によってデンシファイア70に送ら
れる。デンシファイア70は、高速度で缶の内面全体を
効果的に塗装するために、充分に高い流量の粉体が溶接
アーム14の狭い通路を通じて供給されることを確実に
するために使用される。粉体デンシファイア70は、溶
接アーム14のすぐ上流側に配置され、供給装置の中
で、粉体の流れから輸送用空気を除去することによって
粉体を濃縮するために使用される。デンシファイア70
は、図5に示すように、長さ方向に延びる流通路72を
持つデンシファイア本体71を含む。流通路72は、導
管64によって、流動化粉体ホッパ52の粉体ポンプ6
2と接続する構造の入り口部73を持つ。入り口部73
と隣合う下流側に、入り口部73に設置された導管64
の内径とほぼ同一の内径を持つ、排気部74がある。排
気通路76(図6も参照)は、デンシファイア本体71
の壁を通じて排気部74に延び、排気ライン78によっ
てサイクロン分離器56の入り口に接続される。排気ラ
イン78と導管64は、適当な接続手段によってデンシ
ファイア70に取り付けられる。排気通路76は、図
1、5で、デンシファイア本体71から垂直に上向きに
延びるように示されているが、下向きあるいは他のどん
な方向を向いていても、本発明の条件の範囲内である。
排気部74のすぐ下流側は、出口部82に至る流通路7
2の先細部80である。供給用導管84は、濃縮された
粉体を、デンシファイア70から、溶接アーム14を通
じて粉体塗装ガン24の入り口部26に延びる粉体流通
路46に供給するために出口部82に接続される。
【0033】動作について説明する。空気混入の粉体の
流れがデンシファイア70の排気部74を通じて移動す
る時、排気部74の中心に向かう空気混入の粉体の一部
は、空気混入の粉体の動きが排気部74の内壁面に対し
て発生する摩擦のために、排気部74の内壁面85に近
い空気混入の粉体より早く移動する。空気と粉体が、排
気部74から排出される一方、粉体よりも多い空気が、
排気口76から自然に引き出される。これは、空気より
も大きい運動量を持つ、粉体の集合体が、排出口76を
通過して先細部80に、自然に下流側に移動し続けるた
めに起こる。しかし、空気は先細部80の圧迫に出会う
と、自然に、最も容易な流通路、すなわち、排出口76
を通じて、排気ライン72から逃れる。もちろん、粉体
は依然として、開口部76を通じて抜き取られる空気と
混合されているが、排出口76を通じて抜き取られる空
気に対する粉体の濃度は比較的低い。一方、出口部82
を通過する空気に対する粉体の濃度は比較的高い。
【0034】通常、デンシファイア70の入り口73
は、好適な本実施例では、出口部82に接続される導管
の内径の約3倍の内径を持つ導管に接続出来る。例え
ば、粉体塗装ガン24が中空缶12の内面全体を塗装す
るために使用される時、出口導管64の内径は約18m
mで、供給用導管84の内径は約6mmである。ガン2
4が、中空缶12の溶接継ぎ目部分22の端から端まで
の縞を塗装するためにだけ使用される時は、導管64の
内径は約12mmで、導管84の内径は約4mmであ
る。
【0035】デンシファイア70の動作中、デンシファ
イア70に流れ込む空気混入の粉体中の粉体の約45〜
55パーセント、好適には約50パーセントは、通気口
76を通じて抜き取られ、通気ライン78を通じてサイ
クロン分離器56に導かれる。粉体と共に、約75〜8
5パーセント、好適には約80パーセントの輸送用空気
は、通気口76から抜き取られ、通気ライン78を通じ
てサイクロン分離器56に導かれる。その結果、ポンプ
62によって粉体ホッパ52から出口導管64を通じて
運ばれる空気混入の粉体の流れの、もとの粉体の約50
パーセントと、もとの空気の約20パーセントが溶接ア
ーム14を通じてスプレー・ノズル30に送られ、中空
缶12の内面に吹き付けられる。
【0036】デンシファイア70の目的は、粉体塗装ガ
ン24に流れ込む塗装用粉体の流量を、粉体が含まれる
空気の量を増やすことなく増大させることである。ガン
24のスプレー・ノズル30から吹き付けられる粉体の
流量を増大させる能力は、中空缶12が急速に形成さ
れ、下流側に運ばれる際に、溶接アーム14を通じて運
ばれる塗装用粉体によって、中空缶12の内面全体を塗
装出来るようにするため、本発明の重要な特徴である。
【0037】空気混入の粉体は、デンシファイア70と
供給用導管84を出た後、溶接アーム14の中の粉体流
通路46を通じて、帯電セクション28に流れ込み、最
後に、以下詳細に説明される適当なノズル30を通じ
て、中空缶本体12の限られた部分に吹き付けられる。
通常、供給された空気混入の粉体の大半は、中空缶12
の内面に静電的に付着し、缶成形機10の下流側に位置
するオーブン(図示せず)の中で本来の位置で溶解され
る。中空缶の内面に付着しない粉体の粒子は、缶の間の
隙間から逃れ、図1に示すように缶本体の通路の外側
の、スプレー・ノズル30の近くに位置する捕集フード
94に集められる。
【0038】図1に示すように、返送ライン96は、集
められた粉体を、捕集フード94からカートリッジ・フ
ィルター・コレクタ74に戻す。コレクタ74は、米国
特許第4、218、227号明細書に示すような、通常
のカートリッジ・フィルター型集じん器でよい。粉体
は、粉体を空気と分離する場合には、フィルターに抗し
て、余分に吹き付けられた粉体を吸収するファンに接続
されたカートリッジ・フィルターによって空気と分離さ
れる。カートリッジ・フィルターは、周期的に反転して
脈動し、フィルターの外側に吸い付いた粉体を、フィル
ター・コレクタの底部の回収ホッパにたたき落とす。粉
体は、回収ホッパの中で空気だまりと流動化プレートに
よって、通常の方法で流動化され、粉体ポンプ98によ
って導管75を通じてサイクロン分離器56に運ばれ
る。サイクロン分離器56は、前に論じたように、粉体
を空気と分離し、分離された粉体を網フルイ58を通じ
てホッパ52に供給する。単純に粉体をカートリッジ・
フィルター・コレクタ74から集めて廃棄物として処理
することも、本発明の条件の範囲内である。
【0039】図1に示すように、余分に吹き付けられた
粉体を、カートリッジ・フィルターコレクタ74と組み
合わされたファン(図示せず)の力でコレクタ74に運
ぶ環状ギャップ36に加えて、流通路72、77も粉体
をコレクタ74に戻す。流通路72は、若干の細かい粒
子を含む供給ホッパ52の排気ラインである。流通路7
7は、やはり若干の細かい粉体の粒子を含むサイクロン
分離器56からの空気排出ラインである。コレクタ74
は、流通路72、77を通じて導入された細かい粒子を
輸送用空気と分離し、粒子をサイクロン分離器56に戻
して、そこから網フルイ58を通じて供給ホッパ52に
戻す。従って、この装置は、好適な実施例では、最初に
中空缶に付着しない全ての粒子は全て缶に再塗布される
ために塗装ガンにもどされて完全にリサイクルされるよ
うな、完全に閉じたシステムから成る。
【0040】本発明の他の重要な実施態様は、図3、4
に示すスプレー・ノズル30に関する。ノズル30はシ
ュラウド100とディフレクタ112から成る。シュラ
ウド100は、図2に示すように、帯電セクション28
の出口に固定されるように構成された入り口開口部10
4の付いた入り口部102を持つ。先の広がった円錐形
の出口部106は、入り口部102から外側に延びる。
入り口部102の下流の端の円筒形の壁108は、粉体
を入り口部102から出口部106に流すための、等間
隔に設けた複数の通し孔110を持つ。シュラウド10
0は、図4に示すように、シュラウドと同じ長さの、細
長い狭い通路107を含んでも良い。ディフレクタ11
2は、壁108の内側にネジを切った開口部を通じるよ
うに、シュラウド100にネジで固定される、円筒形の
端部114を持つ円錐形状である。ディフレクタ112
は、プラスチックのような材料のムク材から形成され、
ディフレクタと同じ長さで、ディフレクタがシュラウド
100の中に組み合わされた時、狭い通路107と向か
い合うような位置に設けた狭い通路116を持つ。
【0041】缶成形機10の動作中、濃縮され帯電した
空気混入の粉体は、帯電セクション28を出ると、通し
孔110を通じ、さらに、スプレー・ノズル30が組み
立てられる時、ディフレクタ112とシュラウド100
の間に形成される円錐形の空間118を通じて移動す
る。その結果、空気混入の粉体はノズル30の前面の全
円周360度から吹き付けられるので、中空缶の内面全
体が均一に塗装される。さらに、狭い通路107、11
6が、円錐形の空間118の他の部分より広い、ほぼ長
方形の開口部120を形成する。開口部120は、中空
缶12の溶接継ぎ目部分22に向きあって配置されてい
るから、前に論じた理由で、中空缶の他の部分に比べて
厚い粉体材料の縞を溶接継ぎ目部分に塗布できる。
【0042】粉体デンシファイア70は、ノズル30か
ら吹き付けられる空気に対する粉体の比率を高めるのに
有効だが、空気に対する粉体の比率をさらに高めるため
に考えられた別の粉体デンシファイア130も開示され
る。デンシファイア130は、図7に示すように、貫通
する流通路134を持つデンシファイア本体132を含
む。排気入り口部材136が、流通路134の入り口開
口部138に取り付けられる。入り口部材136は、そ
の中に導管64が固定される入り口開口部140を持
つ。入り口部材136は、入り口開口部140より大き
な内径を持つ下流排気部142を持つ。導管64は、図
示するように入り口部材136の幾らか内側まで延びる
のが好ましい。排気通路143は、入り口部材136の
壁を通じて延び、排気部142と連通して、サイクロン
分離器56にホースによって接続される。入り口開口部
138の内部には下流の流通路134に延びるノズル1
44が設置される。ノズル144は、わずかに先細の通
路146と出口開口部148を持つ。排気口150は、
ノズル144の出口開口部148の位置から上流側に、
デンシファイア本体132の壁を貫通するように構成さ
れる。排気口150は、ホースのような通常の手段によ
ってサイクロン分離器56と接続される。排気口150
のすぐ下流側で、排気部142は先細の通路152に接
続し、それが今度は出口部154に接続する。出口部1
54は、塗装ガン24の入り口に供給するために、溶接
アーム14を通じて延びる粉体流通路46に、濃縮され
た空気混入の粉体を導くための供給用導管84に接続さ
れる。
【0043】動作について説明する。導管64を通じて
流れる空気混入の粉体は、排気部142の中に広がり、
外側の乱流摩擦境界層と、内側の層流層を形成する。内
側の層流層がノズル144の制限付きの通りにくい開口
部に移動するので、摩擦境界層は、排気部142から最
も通りやすい流通路を有する排気通路143を通じて流
れ出る。空気混入の粉体の残りは、ノズル144を通じ
て流れる。流れがノズル144の出口開口部148から
出て先細通路152に入ると、ノズルの出口開口部14
8の縁に形成される粉体の流れの乱流部分は、排気口1
50から流れ出てサイクロン分離器56に戻される。残
りの空気混入の粉体の流れは、本質的に層流であり、先
細通路152を下って出口部154を通じて導管84に
至る。
【0044】図7のデンシファイア130の基本原理
は、デンシファイアの中心を流れる粉体の流れを濃縮
し、デンシファイアの壁から輸送用空気を排出すること
である。この方法で、空気に対する粉体の比率は、粉体
と空気の混合物がデンシファイア130を通じて導管6
4から出口導管84に流れる間に増大出来る。
【0045】図7のデンシファイア130と、図5のデ
ンシファイア70は、缶製造装置の溶接アームを粉体の
流れが通過する前に粉体の流れを濃縮する際に使用する
ことが開示されているが、デンシファイア70、130
は、他の粉体塗装作業にも使用出来る。
【0046】ノズル30は缶本体12の内面全体に吹き
付けするのに有効であるが、粉体を缶本体12の溶接継
ぎ目部分22のみに適用するための縞ノズル170を提
供するのも本発明の範囲内である。ノズル170は、図
8−図11に示すように、マウント・ブラケット176
の一方の端に固定されている。静電吹き付けで一般に使
用されるタイプの通常の電圧増倍器178が、マウント
・ブラケット176のもう一方の端に固定されている。
ノズル170と増倍器178は、共に、溶接アーム14
の先端に形成される溝201の中に設置される。以下に
説明するように、高圧ケーブル179が増倍器178と
ノズル170の間に、電気的に絶縁された導電路を提供
する。空気混入の粉体は導管181を通じて供給され、
缶の内部からの余分な粉体は、導管183を通じてコレ
クタ74に戻される。
【0047】縞ノズル170は、ブラケット176に設
置される長方形のベース部材185を持つ。必要なら、
ノズル170は、缶が塗装される前に、缶の内面を転が
るローラーによって保持される。ローラーは、粉体が缶
に塗布される点の前で、図2の実施例の帯電セクション
28とスプレー・ノズル30を支持するのにも使われ
る。ノズル本体部材180は、ベース部材185に固定
される。ノズル本体部材180は、先細の側壁190、
192と交差する2つの垂直の側壁186、188を持
つ。1組のブラシ194が、本体部材180の先細の側
壁190、192に設置される。このブラシは、継ぎ目
部分22に向かい合う側で缶本体12を内部から固定し
て、粉体を継ぎ目部分22に沿って囲むためのものであ
る。下側の細長い長方形の溝182が部材180の下側
の面に開放され、ベース部材185によって囲われる。
溝182はケーブル179を受け、そのケーブルが今度
は電圧増倍器178に接続される。部材180はまた、
本体部材180と同じ長さで、図11に示すように、ほ
ぼ長方形で、本体部材180の上部に開いた上側の溝1
96を持つ。
【0048】細長い粉体流れインサート200は溝19
6中に設置される。インサート200は、空気混入の粉
体を流通路204に導くための導管181と接続される
一方の端の、粉体供給路202を持つ。導管181は、
溶接アーム14を通じて形成される粉体供給路46と接
続される。流通路204は、インサート200の中央部
分に沿って縦に延びる上側に面した面205によって形
成される。流通路204は、インサート200の上の上
部の溝196の側壁の一部によって形成される側壁と、
ブラシ194と中空缶12の間の空間を持つ。インサー
ト200の出口部206は、面205が下り傾斜路20
8と交差して、インサート200の中に形成された上面
210を持つ流路211を形成するところから始まる。
出口部206は、以下により詳細に説明するように、余
分の粉体をリサイクルするための導管216に接続され
る出口開口部214を持つ、返送用通し孔212を持
つ。複数の通し孔218A、218B、218Cは、流
通路211を、缶12とノズル170の間の空間217
と接続し、缶本体12の内側に余分に吹き付けられた粉
体を流通路211に戻す。粉体流通路204に開いた複
数の電極孔220A、220B、220Cは、インサー
ト200の中に、お互いに間隔を開けて設けられてい
る。
【0049】最後に、縞ノズル170の重要な実施態様
は、電極帯電組立体219に関する。発明の好適な形態
では、ケーブル179は電圧増倍器178に接続され、
それが今度は溶接アーム14を通じてコントローラーに
つながる低電圧制御ライン(図示せず)に接続される。
ケーブル179は、ほぼ図8、11に示すように、溝1
82の中にきっちりはまって固定される。絶縁層232
に覆われた導体230を含む長い電気ケーブル179
は、溝182の中に納められる。導体230は、ノード
ソン コーポレーションの米国特許第5、154、35
8号明細書に論じられるように、電荷を伝えるが、静電
放電率を制限する固有抵抗を持つ、一連の炭化けい素繊
維の束から形成される、一連の抵抗体コアである。図1
0に示すように、導体のピン234がケーブル179を
通じて導体230に挿入される。各ピンは、本体部材1
80を通じて、電極孔220A、220B、220Cに
配置された炭化けい素繊維236のプラグに突き出す。
ノードソン コーポレーションの米国特許第4、81
9、879号明細書に説明されているのと同様の炭化け
い素繊維は、静電荷を導体230からピン234を通じ
て伝えられるようにし、粉体流通路204に突き出した
各炭化けい素繊維の先端が静電電極を含むようにする。
この方法で、各繊維の先端が点電極として働き、粉体流
通路204を通じて流れる塗装用粉体を帯電させる、多
点帯電電極が作られる。さらに、これらの点電極は、そ
れぞれ、缶への重大な静電放電(つまり火花)を防止す
るのに充分な固有抵抗を持つ材料によって形成される。
【0050】動作を説明する。上記で説明したタイプの
デンシファイア70、130を通じて導かれるのが好ま
しい空気混入の粉体は、流通路46と導管181を通じ
て、供給路202と、ひいては流通路204に流れる。
ケーブル179によって、前に説明した電気の通路と向
かい合う炭化けい素繊維236に供給される高電圧静電
エネルギーは、各電極孔220A、220B、220C
の内部に位置する多数の抵抗性材料の繊維の先端にコロ
ナ放電を発生させ、空気混入の粉体が流通路204、2
11を通じて流れる時、空気混入の粉体の流れに静電荷
を付与させる。流通路204,211に閉じこめられた
帯電した粉体は、コンベアに電気的に接地された中空缶
12の溶接継ぎ目部分22に引きつけられる。その後、
缶12に付着しない残りの空気混入の粉体は、返送流通
路211を通じて返送孔212に流れ、導管216を通
じてコレクタ74に運ばれて、缶の間から逃れた粉体
は、返送ライン96を通じて回収される。
【0051】従って、本発明は、説明されたように、缶
の内面全体または溶接継ぎ目のみを塗装するために、缶
製造装置の溶接アームを通じて濃縮された粉体の流れを
供給する。デンシファイアは、缶塗装で使用するために
開示されたが、他の粉体塗装の適用例でも使用可能であ
る。さらに、図2、8のスプレー・ノズルは図5、7の
デンシファイアと共に使用されるのが最適だが、デンシ
ファイアなしでも使用出来る。摩擦帯電は、缶の内面を
塗装するために示され、コロナ放電は、縞上に塗布する
粉体を帯電させるために示されたが、摩擦帯電を、縞上
に塗布する粉体に使用し、コロナ放電を、缶の内面全体
の塗装のために使用することも出来る。
【0052】図1の線図で説明した缶成形機10の上記
で説明した実施例は、ある作業条件で、溶接アーム14
の上に形成される缶本体12の内面と継ぎ目を粉体塗装
する有効な手段を提供するが、粉体が塗装ガンの摩擦帯
電通路を通じて流れる時粉体をより良く帯電させ、より
良い形状の吹き付けパターンを発生させるために、溶接
アームを通る空気混入の粉体の流れの速度を増大させる
ことが望ましい。さらに、速度が増大すると、改良がな
される前にはある条件の元で障害となっていた、デンシ
ファイアを通る粉体の流れがよりスムースになる。
【0053】図12、13を参照すると、増幅器30
4、ディフューザ306、塗装ガン308を含む塗装ガ
ン組立体302以外は、図1で説明した缶成形機10と
実質的に同一である缶成形機300の線図が示される。
増幅器304とディフューザ306は、溶接アーム1
4’の先端と塗装ガン308の間に設置される。明細書
を通じて、’を付けて繰り返される番号は、’の付かな
い同じ番号によって示される構成部品と実質的に同じ構
成部品を示す。
【0054】<増幅器>本発明の特徴の1つは、溶接ア
ーム14’の先端310の空気増幅器304の構造と配
置である。空気増幅器304は、図14、15に説明す
るように、出口部318と交差する入り口部316の付
いた通し孔314を持つ増幅器本体312を含む。入り
口部316には、第1の直径を持つ円筒形の内面317
が形成される。出口部318は、増幅器304のスロー
トを形成し、入り口部316と交差して、交差部分にシ
ョルダー320を形成する、内径の小さな円錐台形の内
面319を持つ。増幅器本体312の入り口部316に
形成される空気通路322は、入り口取付具326によ
って、空気ライン324に接続される。空気ライン32
4は溶接アーム14’を通じて接続され、空気通路32
2に運ばれる圧縮空気の供給源に接続される。
【0055】摩擦または妨害を提供する寸法の円筒形の
外面を持つ入り口部330と出口部332の付いた増幅
器インサート部品328は、増幅器本体12を通る通し
孔314の円筒形の内面317と嵌合する。インサート
部品328は、増幅器本体312の中に固定して設置さ
れ、その先端の面334がショルダー320に衝接す
る。インサート部品328の入り口部330と出口部3
32の間に配置された中間部336は、入り口部330
または出口部332よりも外径の小さな外面を持ち、図
13に示すような、空気通路322から圧縮空気を受け
取るための空気だめ部338を形成する。中間部336
と先端面334の間の出口部332を通じて延びる複数
の穴339は、中央の軸340からお互いに同じ角度で
放射状の線の上に置かれる。例えば、図15に示す好適
な実施例では、8つの穴がお互いに45゜の角度で設け
られている。
【0056】増幅器304では、穴339は、空気の噴
射を先が広がった出口部318に導く。空気の噴射は、
デンシファイア70から溶接アーム14’を通じて延び
る粉体ライン84’を通じて運ばれる空気混入の粉体の
流れに吸引力を生み出す。粉体は、先細の通し孔346
を通じて、先が広がった出口部318に引き込まれる。
増幅器304の出口部318を通じていったん流れた空
気混入の粉体は、穴339を通じて流れる圧縮空気と混
合され、粉体の流れの速度は、空気混入の粉体がディフ
ューザ306に流れる時増大する。
【0057】<ディフューザ>ディフューザ306は、
図13、16、17で説明されるように、入り口部35
2、出口部354、入り口部352と出口部354の間
に置かれた中間部356を持つディフューザ本体350
を含む。ディフューザ本体350を通る通し孔358
は、図17に示すように、入り口部352と出口部35
4にそれぞれネジを切った部分360、362を持つ。
組立体302は、図13に示すように、溶接アーム1
4’に設置される増幅器304と、ディフューザ306
の内側にネジを切った部分360を、増幅器の外側にネ
ジを切った部分364にネジ止めすることによって増幅
器304にネジ止めされるディフューザ306を含む。
【0058】ディフューザ306の内部には、図13に
示すように分配マウント364が設置される。分配マウ
ント364は、ディフューザ本体350の内側にネジを
切った部分362にネジ止めされる外周面の外側にネジ
を切った円盤状の中央部366を持つ。中央部366の
外側の縁に沿った環状の溝368は、通常、多孔性セラ
ミック材料製の、多孔性スリーブ370の一方の端を固
定する。セラミック・スリーブ370のもう一方の端
は、増幅器本体312の先端面374に形成される環状
の溝372に固定される。分配マウント364は、とが
った円錐形の先端380を持つ円筒形の流れ分配器37
8をネジ止めする、ネジを切った部分376を持つ。分
配マウント364は、図16に示すように、中央部36
6に、約30゜といった均等な角度で配置された複数の
通し孔382を持つ。以下に説明する理由から、分配マ
ウント364の底部の時計の針の6時の位置には穴がな
い。ディフューザ306は、入り口部352の中に、圧
縮空気入り口384を持つ。溶接アーム14’を通じて
延びる(図13参照)圧縮空気ライン386は、圧縮空
気入り口384に設置された空気入り口388に接続さ
れる。
【0059】圧縮空気は、入り口384を通じて、ディ
フューザ本体350の中間部356と多孔性スリーブ3
70の間の空気だめ390に移動する。その後、圧縮空
気は、多孔性スリーブ370を通過してディフューザ3
06の内部に至り、空気中の粉体をより均一に分配する
ため増幅器304からの空気混入の粉体と混合される。
空気だめ390中の圧縮空気の一部も、ディフューザ3
06の出口部354と分配マウント364の円盤状の中
間部分336の間の隙間392を通過して、ノズル清掃
用空気の流れを供給する。ノズル清掃用空気は、隙間3
92から分配マウント364の時計の針の6時の部分を
通じて空気通路394に流れ込む。ノズル清掃用空気
は、通路396を通じて、Oリング400のようなシー
ル・リングが設置される開口部398から流れ続ける。
その後圧縮空気は、以下に説明するように、ガン・チュ
ーブ456に流れ込む。
【0060】ディフューザ306の動作中、増幅器30
4のスロート348からの空気混入の粉体は、特に多孔
性のセラミック・スリーブ370によって形成される粉
体通路を通じて、ディフューザ306に流れ込む。圧縮
空気は、多孔性のスリーブ370を通過してディフュー
ザ306の内部に流れ込む。ディフューザ306に導入
された空気は、空気混入の粉体と完全に混合されるの
で、粉体は空気中により均一に分散され、粉体が流通路
の底部に集まる傾向が大きく低減される。塗装ガン30
8の帯電セクションに入る前に粉体を均一化することに
よって、粉体の帯電が改善され、より均一な吹き付けパ
ターンが得られる。
【0061】ディフューザ306の軸上中心線に沿って
位置する流れ分配器378は、粉体を放射状に分配する
のを助ける。分配器378はテフロンで、ガン308の
帯電セクションと同じ材料で製作されている。従って、
流れ分配器378は、粉体を摩擦静電気によってあらか
じめ帯電させる。あらかじめ帯電され放射状に分配され
た粉体は、分配マウント364の穴382を通じて流れ
る。穴382は、以下により詳細に説明するガンのカラ
ー404と、分配マウント364の出口部405の間の
環状の流通路402をめぐって、粉体の流れを均一に分
配する。分配マウント364の底部には穴382がない
ので、この部分に粉体流通路がないため、ガン308の
底部に粉体が集まることが防止される。従って、重力の
ため流通路402の底部に粉体が集まる傾向が低減され
る。
【0062】<接地リング>粉体塗装ガン308への粉
体の流れを説明する前に、ディフューザ306の両側に
配置され、図13、17Aに示される、接地リング41
0A、410Bを説明する。各接地リングは、真鍮の様
な導体材料で製作され、図13に示すように増幅器本体
312とガン・カラー404の周囲に設置するための内
径を持つ。各接地リング410A、410Bは、ガン3
08の接地リング420(後で説明される)から、接地
リング410Bに、ディフューザ306を越えて接地リ
ング410Aに、増幅器304を越え、溶接アーム1
4’を通じて接地接続される、接地ワイヤ418を取り
付けるためのネジを受ける、ネジを切った通し孔411
を持つ。流れがテフロンの流れ分配器378を通るた
め、粉体はディフューザ306の中であらかじめ帯電さ
せられるので、帯電はディフューザ306の中で増強さ
れ、多量のアークが、ディフューザから、缶や作業員と
いった近くの接地基準に発生する。この潜在的な問題を
除去するために、接地リング410A、410Bが設置
される。ディフューザ306中に発生する電荷は、ディ
フューザ306のいろいろな面に沿って両側の端に流
れ、さらに接地リング410A、410Bに流れる。こ
れらの接地リングが設けられていないと、帯電は、それ
がたまたまディフューザ306のどちらかの端から作業
員や、缶のような接地の対象にアークを発生するまで、
ディフューザの中に蓄積される。後でより詳細に説明さ
れるように、これらの接地リングは溶接アーム14’を
通じてガン308のための接地リング420と共に接地
され、ガン308とディフューザ306がアークを発生
するのを防止する。
【0063】<粉体塗装ガン>ディフューザ306から
ガン308への粉体の流れに戻って、粉体塗装ガン30
8によって中空容器本体の内面に静電的に塗布される粉
体は、ガン308によって帯電され、スプレー・ノズル
430から吹き付けられる。ガン308の帯電セクショ
ン432は、米国特許第5、344、082号明細書に
開示された、登録商標トリボマテック(Triboma
tic)II(登録商標)型ガンの帯電セクションと実
質的に似ている。ガン308は、図13に示すように、
帯電セクション432をディフューザ306に設置する
ガン・カラー404を含む。分配マウント364は、ガ
ン・カラー404の通し孔406の中に延び、間に環状
の流通路402を形成する。分配マウント364は入り
口分配器433に隣接し、ガン・カラー404を通る粉
体の流れが入り口分配器433のすぐ下流側に位置する
帯電セクション432を通る環状のリングを形成する。
【0064】帯電セクション432は、外側の中空シリ
ンダ438の中に取り外せるように位置する内側のコア
434を持ち、間に環状の隙間436を形成する。外側
のシリンダ438と内側のコア434は、それぞれ絶縁
材料製の波状の帯電面440、442を持つ。帯電面4
40、442の間の環状の隙間436は、粉体が流れる
曲がりくねった通路を提供する。この曲がりくねった通
路は、粉体の帯電面との接触を高め、粉体の摩擦静電気
による帯電を増大する。電気的接地は、帯電セクション
432を形成する絶縁材料に沿って、粉体通路の外側に
位置する接地リング420に至る表面伝導によって達成
される。接地ワイヤ418は、接地リング420と、接
地リング410B、410Aに接続される。接地ワイヤ
418は溶接アーム14’を通じて接地される。帯電セ
クション432で摩擦静電気に一度帯電した粉体は、ス
プレー・ノズル430を通じて吹き付けられる(後で説
明される)。
【0065】本発明の他の重要な特徴は、ガン・カラー
404に配置された入り口分配器433の前側の壁を通
じて、分配マウント364の通路396から、開口部4
50(図18参照)に至るノズル清掃用空気の流れのた
めの流通路の提供に関する。Oリング400が、分配マ
ウント364の出口開口部398の周囲に配置された環
状のショルダー399の上に設置される。Oリング40
0は、ノズル清掃用空気が通路396を通じて開口部4
50に流れる時、その漏れを防止する。
【0066】ノズル清掃用空気は、図18に示すよう
に、開口部450から、ガン・チューブ456を通じて
延びる空気通路462を通じて流れる。ガン・チューブ
456は、ガン308と同じ長さで、入り口と出口にネ
ジを切った部(それぞれ458、460)を持つ。入り
口のネジを切った部458は、入り口側分配器433の
ネジを切った通し孔454の内側に螺着される。ガン・
チューブ456のネジを切った部460は、出口側分配
器466のネジを切った孔464の内側に螺着される。
図13に示すように、ネジを切った部460の外側の端
は、ノズル430を螺着するために、出口側分配器46
6の端の壁468から突き出す。ガン308の端部イン
サート472の内壁470は、出口側分配器466の外
壁474に対して隔置され、ノズル430の外面478
を経由して帯電セクション432から受け取られ、中空
容器本体(図示せず)に吹き付けられる、空気混入の帯
電した粉体塗装材料を運ぶための流通路476を形成す
る。
【0067】<スプレー・ノズル>本発明の他の重要な
面はスプレー・ノズル430である。図18、19に示
すように、スプレー・ノズル430は、ノズル430の
軸上に延びた中心線482に関して対称に配置された後
部円筒形部480を持つ。ノズル430はまた、細い円
筒形の端部の壁488と交差する先の広がった外壁48
6を持つ前方部484を含む。前面491は、前方部4
84中にその穴の口を円錐形に広げているから、端部の
壁488の前面489と交差する。前面491に垂直に
延びる中心線493は、スプレー・ノズルを通じて延び
る中心線482から、わずかな角度、約6゜から8゜、
好適には、約4゜だけずれている。ノズル430が、出
口側分配器466の端部の壁468と隣接するように、
ガン・チューブ456の端部部460に取り付けられる
時、ノズル430の流れに接する面484とインサート
472の内壁470の間の環状の粉体流通路476の広
さは、ノズル430の片寄りによって異なる。ノズル
は、ノズルの正面から見た時、流通路476の一番狭い
位置が時計の針の6時の位置(すなわち、ノズルの底
部)で、流通路の一番広い位置が12時の位置(すなわ
ち、ノズルの上部)になるように取り付けられる。従っ
て、より多くの粉体は、ノズル430の底部でなく上部
から流れ出る。缶の溶接継ぎ目はノズルの上部、すなわ
ち12時の位置に向かって位置するので、缶の内部の側
壁の他の部分に比べて溶接継ぎ目により多くの粉体が吹
き付けられる。このため缶の溶接継ぎ目は粉体で有効に
塗装される。さらに、流通路476の上部部分とノズル
430を通じて多くの空気混入の粉体を導くことによっ
て、粉体が流通路の底部に集まる傾向が低減される。
【0068】図19、20に示すように、円形の多孔性
ディスク490が、ノズル430の円筒形の端部の壁4
88と境界を接する溝492の中に固定される。多孔性
ディスク490は、粗い親水性の高密度ポリエチレンで
製作されるのが好ましく、チューブ456の通路462
から清掃用空気がノズル430の出口部496に流れ込
み、多孔性ディスク490を通じて出るようにする。
【0069】缶成形機300の動作中、図13に示すよ
うに、ノズル清掃用空気は、溶接アーム14’を下って
延びる空気ライン386を通じて、圧縮空気の供給源
(図示せず)から供給される。その後清掃用空気はディ
フューザ本体350の空気入り口384に流れ込み、溝
392から出て、分配マウント364の通路396に流
れ続ける。その後ノズル清掃用空気はガン・チューブ4
56の通路462を通じてノズル430に流れ込み、デ
ィスク490を通じて出る。ノズル清掃用空気の目的
は、粉体がノズル430の前面に集まるのを防止するこ
とにある。粉体がノズル430の前面に集まると、周期
的に落下して粉体塗装された缶の塗装を損なう。
【0070】<粉体ガン組立体の形状>本発明の他の特
徴は、ガン本体308、ディフューザ306、増幅器3
04を含むガン組立体302の、外部の幾何学的な形状
と寸法に関する。図13に示すように、ガン組立体30
2は、第1の直径D1、それより小さい第2の直径D
2、さらに小さい第3の直径D3を持つ。ディフューザ
306の直径D1と、ガン・カラー404の直径はほぼ
同一である。この直径は、缶が高速度で、ディフューザ
306とガン・カラー404に渡って溶接アーム14’
を下流側に移動する時、缶の内面に形成される空気の境
界層を取り除くのに充分な大きさである。本明細書を通
じて、’を付けて繰り返される番号は、’の付かない同
じ番号によって示される構成部品と実質的に同じ構成部
品を示す。この境界層は、通常、乱流境界層であるが、
取り除かれないと、ノズル430から吹き付けられる粉
体が缶の内面に付着する能力を妨害する。直径D1は、
大量の空気の缶とガン組立体302の間を通過するのを
防止するのに充分な大きさであるので、境界層の厚さは
低減され、その強さは弱められる。境界層を弱めること
によって、粉体は境界層を突破して缶の内面により均一
に付着すると考えられる。通常、直径D1は、缶の内径
より約3.18mmから12.7mm(約0.125か
ら約0.50インチ)小さいのが望ましい。直径D1に
より、薄くて弱い乱流境界層が形成される一方、ガン組
立体302と缶の間にこのような狭い通路を形成するこ
とは、境界層の空気の速度を増大させる。このため、粉
体は缶の内面に吸い付かず、かえって跳ね返ることにな
る。この問題を克服するために、ガン308の帯電セク
ション432の直径D2は、セクション498でくび
れ、直径D1より小さい直径D2となる。缶と帯電セク
ション432の間に広い通路を形成することで、境界層
はさらに乱され乱流となり、その結果、粉体の雲が形成
され、粉体は缶の内面に付着すると考えられる。粉体が
上記のような雲を形成するためには、直径D2が、缶の
内径から約9.53mmから15.88mm(約0.3
75インチから0.625インチ)小さいことが有効で
あることが発見されている。雲は、粉体が缶に付着出来
る速度で下流側に移動する。直径D2は、缶の内面の直
径より約1.27cm(約0.5インチ)小さいのがよ
り好適である。さらに、粉体の雲を充分に発達させるた
めには、さらに大きな隙間を提供することが望ましいこ
とが発見されている。従って、ノズル430の周囲の、
ガン308の出側開口部では、直径D3は、缶の直径よ
り約15.88mmから25.4mm(約0.625イ
ンチから約1.0インチ)小さい。より好適には、直径
D3は、缶の直径より約1.9cm(約0.75イン
チ)小さい。従って、直径D1は、まず境界層を乱し、
直径D2が、さらに境界層を乱し、粉体の雲の発達を開
始させ、直径D3が、粉体の雲をさらに発達させる。
【0071】<電極板の付いた縞ノズル>図8−図11
で説明される縞ノズル170は、粉体塗装を缶本体12
の溶接継ぎ目部分に塗布するのに有効であるが、図2
1、22に示すような縞ノズル500を含む他の実施例
を提供することも、本発明の範囲内である。縞ノズル5
00はマウント・ブラケット514に固定されている。
ブラケット514は又、静電吹き付けで一般的に使用さ
れる形式の、通常の電圧増倍器502に接続される。ノ
ズル500と増倍器502は、溶接アーム14”の端に
形成されるスロット515に設置される。高圧ケーブル
526は、以下に説明するように、増倍器502とノズ
ル500の間の電気の通路を提供する。空気混入の粉体
は、溶接アーム14”を貫通する粉体供給導管506を
通じて供給され、缶12からの余分な粉体は、やはり溶
接アーム14”を貫通している返送導管507を通じて
戻される。電気ラインも溶接アーム14”を通じて提供
され、増倍器502に電源を提供する。粉体塗装装置5
00は、缶12の内面の溶接継ぎ目に塗装を行うように
設計され、継ぎ目溶接機(図示せず)の下流側の、その
線上に位置する。ノズル500は、缶12が運ばれる方
向に長くて狭い溝を形成するノズル開口部510を含む
ノズル本体508を持つ。ノズル開口部510は、缶本
体12の内面の溶接継ぎ目22に面する。ノズル本体5
08は、一般に長方形の横断面を持って設計され、ブラ
ケット514の上に設置される。
【0072】ノズル本体508は、先細の側壁518、
520にそれぞれ交差する2つの垂直の側壁514、5
16(図22参照)を持つ。1組のブラシ522A、5
22Bが、ノズル本体508の先細の壁518、520
に設置される。ブラシ522A、522Bは、継ぎ目部
分22の両側で缶本体12を内側から支え、継ぎ目部分
22に沿って粉体を囲むために提供される。細長い下側
の長方形の溝524がノズル本体508の下側の面52
7に開き、ブラケット514で塞がれる。溝524は、
電圧増倍器502に接続される高圧ケーブル526を受
ける。ノズル本体508は、実質上本体508と同じ長
さで、図22に示すようにほぼ長方形で、ノズル本体5
08の上端に開いた上側の溝528を持つ。
【0073】ノズル本体508は、空気混入の粉体を塗
装セクション540に導くための導管506と接続され
る、粉体供給入り口532を持つ。図22に示すよう
に、塗装セクション540は、上側の溝528、ブラシ
522A、522Bの間の空間、ブラシの間の缶12の
内面を含む。導管506は、溶接アームを通じて形成さ
れる図12の粉体供給通路46に接続される。ノズル本
体508の粉体出口部542は、余分な粉体を集めるた
めに導管548と接続出来る、出口開口部546を持
つ、返送通し孔544を持つ。
【0074】ノズル500の重要な実施態様は、電極帯
電組立体550に関する。本発明の好適な形態では、ケ
ーブル526は電圧増倍器502に接続され、それが今
度は溶接アームを通じてコントローラー(図示せず)に
至る低電圧制御ライン551に接続される。ケーブル5
26は絶縁層554によって覆われた導体552(図2
2参照)を含む。導体552は、電荷を伝えるが、上記
でケーブル179に関して論じたように、静電放電率を
制限する固有抵抗を持つ。図10に示す実施例と同様
に、導体ピン556がケーブル526に挿入され、導体
552と電気的に接触する。
【0075】導体ピン556の反対側の端は、上側の溝
528とほぼ同じ長さの、複数の鋸状の歯563を持
つ、鋸状の上側エッジ562を持つ電極プレート560
に取り付けられる。プレート560は、図22に示すよ
うにベース508に埋め込まれる。電極プレート560
は、金属やカーボンのような導体または半導体製であ
る。
【0076】動作について説明する。継ぎ目溶接機によ
って溶接される縦の継ぎ目22を持つ円筒形の缶本体1
2は、図21の上流側から連続的に供給される。塗装用
粉体は、搬送用空気と共に粉体供給導管506を通じて
塗装部540に供給される。高電圧発電機502から電
極プレート560に、導体ケーブル526と導体ピン5
56を経由して供給される高電圧は、電極プレート56
0の多数の鋸状の歯563から、多数のコロナ放電を発
生する。電極プレート560と、缶コンベアによって図
21のライン570を通じて接地された形を取る缶12
の間に電位差を発生させることによって、塗装用粉体は
電界を通過して、缶本体12の内面に付着する。これ
は、図13の実施例でなされたような粉体の摩擦帯電で
はなく、粉体のコロナ放電である。
【0077】<修正された塗装ノズル>図23を参照す
ると、1つの電極プレート560が、上記で説明したプ
レート560と実質上同一な2つの電極プレート560
A、560Bに置き換えられる、粉体塗装ノズル装置5
00の変更態様が説明される。プレート560A、56
0Bは、それぞれ、前に説明したように、導体552と
電気的に接触するためにケーブル526に挿入された下
側部分574を持つ、1つかそれ以上の接続ピン572
によって接続される。接続ピン572はそれぞれ、プレ
ート560A、560Bに取り付けられた2つの分岐5
76、578を含む。図23に示す配置は2列に提供さ
れた電極プレート560A、560Bを有するが、この
配置は2つの電極プレートには限定されず、上側の溝5
28の底部の壁や側壁に延びる3列かそれ以上の電極プ
レートを含み得る。電極プレートを増やすことで、粉体
塗装はより有効に帯電され、缶12により均一な粉体塗
装が行われる。
【0078】本発明は上記の実施例と組み合わせて説明
されたが、上記の記述を考慮すれば、本技術に熟練した
者には、多くの変更、修正、変形が有り得ることは明き
らかである。従って、本発明は、添付の請求項の精神と
範囲の中で、全ての変更、修正、変形を受け入れるもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による、溶接された中空缶本体の内面に
粉体塗装を塗布するための装置を含む、缶本体製造ライ
ンの略図である。
【図2】溶接された缶本体の内面に塗装用粉体を塗布す
るために使用される粉体塗装ガンの拡大側面図(一部断
面図)で、塗装ガンは、一方の端で溶接アームに設置さ
れ、反対の端にはノズルが取り付けられる。
【図3】図2に示すノズルの正面図である。
【図4】図3の4−4の線から見た側面図である。
【図5】本発明による、粉体デンシファイアの側断面図
である。
【図6】排気開口部を示す、図5のデンシファイアの一
部平面図である。
【図7】本発明による、粉体デンシファイアの第2の実
施例の側断面図である。
【図8】本発明による、溶接アームに固定され、塗装用
粉体を缶本体の溶接継ぎ目に塗布する構造のノズルの他
の実施例の側断面図である。
【図9】ノズルを通る粉体の流れを示す、図8の9−9
の線から見た平面図である。
【図10】図8の電極の詳細を示す、拡大詳細図であ
る。
【図11】図8の11−11の線から見たノズルの断面
図である。
【図12】本発明による、溶接された中空缶本体の内面
に塗装用粉体を塗布するための装置の第2の実施例を含
む、缶本体製造ラインの略図である。
【図13】溶接アームの端と粉体塗装ガンの間に増幅器
とディフューザを持つ、溶接アームの端に接続された粉
体塗装ガンの拡大側断面図である。
【図14】図13に示す空気増幅器の組立分解図であ
る。
【図15】15−15の線から見た、図14に示す増幅
器のスロート部品の出口の端面図である。
【図16】分配マウントの端面図である。
【図17】ディフューザ本体、分配器、分配マウント、
ガン・カラーを含む、ディフューザの、(多孔性スリー
ブ370を取り外した)組立分解図である。
【図17A】接地リングの側面図である。
【図18】粉体塗装ガンを通じて延び、一方の端に分配
器の入り口を持ち、もう一方の端に分配器の出口とオフ
セット・デフレクタが設置された、ガンチューブの組立
分解図である。
【図19】オフセット・デフレクタと、多孔性ディスク
組立体の組立分解図である。
【図20】図19で説明された、多孔性ディスクの正面
図である。
【図21】本発明に従う、溶接アームに固定され、塗装
用粉体を缶本体の溶接継ぎ目に塗布するために使用され
るノズルの他の実施例の側面図(一部断面図)である。
【図22】22−22の線から見た、図21に示すノズ
ルの横縦断立面図である。
【図23】複数の電極プレートを持つ、図22に示すノ
ズルの他の実施例の横縦断立面図である。
【符号の説明】
24,308 粉体塗装ガン 46 粉体流通路 70,130 粉体デンシファイア 304 空気増幅器 306 ディフューザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 亘 日本国神奈川県川崎市麻生区高石5丁目11 −5 (72)発明者 レイモンド ジェー. マーク アメリカ合衆国.44070 オハイオ,ノー ス オルムステッド,アパートメント ナ ンバー304,コロンビア ロード 4851 (72)発明者 ロナルド イー. ニエミエック アメリカ合衆国.44035 オハイオ,エリ リア,ウエスト リヴァー ロード 2207 (72)発明者 ローレンス ビー. セッドマン アメリカ合衆国.44012 オハイオ,エイ ヴォン レイク,エレクトリック ブール ヴァード 33308 (72)発明者 ジェラルド ダヴリュ. クラム アメリカ合衆国.44035 オハイオ,エリ リア,エヌ アパートメント エー3,ウ エスト リヴァー ロード 1207

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 缶成形機を通じて既定の通路に沿って移
    動する中空容器本体の内面の少なくとも一部を、粉体塗
    装材料で静電塗装する装置において、 a)前記中空容器本体の前記内面の前記少なくとも一部
    分に前記粉体の塗装を形成するために、前記中空容器本
    体の内側に空気混入の粉体を吹き付けるための、前記缶
    成形機の溶接アームに設置された塗装ガンと、 b)前記粉体の供給源から前記空気混入の粉体の流れを
    輸送するための前記溶接アームを通じて延びる供給路
    と、 c)前記空気混入の粉体が前記溶接アームを通じて延び
    る前記流通路に運ばれる前に、前記空気混入の粉体の流
    れから前記空気の一部を排気するデンシファイアと、 d)前記溶接アームから前記流通路を出る前記空気混入
    の粉体の流れに圧縮空気を導入する装置とを含む装置。
  2. 【請求項2】 圧縮空気導入装置が増幅器であり、該増
    幅器が1つかそれ以上の空気流通路を含み、該空気流通
    路が空気混入の粉体の流れの方向に角度を付けられた、
    請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 増幅器と塗装ガンの間にディフューザを
    さらに含み、該ディフューザが、前記増幅器を出る空気
    混入の粉体に圧縮空気を導入する、請求項1に記載の装
    置。
  4. 【請求項4】 増幅器とディフューザの間に設置された
    第1の導体接地部材と、前記ディフューザと塗装ガンの
    間に設置された第2の導体接地部材を含み、前記第1・
    第2接地部材が溶接アームを通じて電気的に接地され
    る、請求項3に記載の装置。
  5. 【請求項5】 塗装ガンが、第1の厚さを持つ粉体を中
    空容器本体の内側の長い溶接継ぎ目部分に吹き付け、ま
    た第1の厚さより小さい第2の厚さを持つ粉体を中空容
    器本体の内面の残りの部分に吹き付けるためのスプレー
    ・ノズルを含む、請求項1に記載の装置。
  6. 【請求項6】 スプレー・ノズルが、容器本体の内壁に
    粉体を塗布する連続する環状のスプレー開口部を形成す
    るために、粉体ガンの出口開口部の中に位置する後部円
    筒形部を持つ、オフセット・スプレー・ノズルである、
    請求項5に記載の装置。
  7. 【請求項7】 オフセット・スプレー・ノズルが、円錐
    台形状の外壁のある前方部を持ち、該前方部がその軸を
    通る第1の中心線を持ち、該第1の中心線が、塗装ガン
    を通じて縦に延びる第2の軸とずれて、第1の厚さを吹
    き付けるための拡大された部分を持つ単一の連続する環
    状のスプレー開口部を形成する、請求項6に記載の装
    置。
  8. 【請求項8】 ノズルが前方部の前面端に設置された多
    孔性ディスクを持つ、請求項7に記載の装置。
  9. 【請求項9】 清掃用空気通路を通じて圧縮空気を導
    き、粉体が多孔性ディスクの前面に集まるのを防止す
    る、ディフューザ、塗装ガン、スプレー・ノズルを通る
    前記清掃用空気通路を含む、請求項8に記載の装置。
  10. 【請求項10】 缶成形機を通じて既定の通路に沿って
    移動する中空容器本体の内面を、粉体塗装材料で静電塗
    装する装置において、 a)粉体の供給源から空気混入の粉体の流れを輸送する
    ための溶接アームを通じて延びる供給路と、 b)前記中空容器本体に空気混入の粉体を吹き付け、前
    記中空容器本体の前記内面に塗装を形成する、前記缶成
    形機の溶接アームに設置され、前記供給路に接続された
    塗装ガンと、 c)粉体を前記容器本体の内壁に塗布するための拡大さ
    れた部分を持つ連続的な環状のスプレー開口部を形成す
    るための粉体ガンの出口側開口部の中に設置されたスプ
    レー・ノズルとを含む装置。
  11. 【請求項11】 既定の通路に沿って移動する中空容器
    本体の内面の少なくとも一部を、粉体塗装材料で静電塗
    装する方法において、 a)空気混入の粉体を空気混入の粉体の供給源から溶接
    アームを通じて延びる供給路に運ぶステップと、 b)空気混入の粉体の流れが前記供給路の入り口に運ば
    れる前に、前記空気混入の粉体の流れから空気を排気す
    るステップと、 c)前記供給路の出口に、前記供給路を通じて前記空気
    混入の粉体の流れを引き出すための吸引力を生み出すス
    テップと、 d)缶成形機の溶接アームに設置された塗装ガンから前
    記中空容器本体の内部に空気混入の粉体を吹き付け、前
    記中空容器本体の前記内面の前記少なくとも一部に前記
    粉体の塗装を形成するステップとを含む方法。
  12. 【請求項12】 供給路の出口に吸引力を生み出すステ
    ップが、圧縮空気を供給路を出る空気混入の粉体の流れ
    に導いて、前記空気混入の粉体の流れを増大させるステ
    ップを含む、請求項11に記載の装置。
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