JPS6211565A

JPS6211565A - 静電塗装用回転霧化ヘツド

Info

Publication number: JPS6211565A
Application number: JP61158643A
Authority: JP
Inventors: エリック・プリュス
Original assignee: Sames SA
Current assignee: Sames SA
Priority date: 1985-07-05
Filing date: 1986-07-05
Publication date: 1987-01-20
Also published as: EP0209447B1; FR2584314A1; DE3667753D1; FR2584314B1; EP0209447A1; US4811906A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は特に塗料又はニスの静電塗装に適した高速回転
霧化ヘッドに関するもので、更に詳細には霧化ディスク
又はカップを支承する回転軸を懸架する新しいシステム
に関するものである。

（従来の技術とその問題点）高速度で回転しアースに対して相対的に高い電圧に保持
されるディスク又はカップの形状になった霧化部材を含
む静電塗装装置については公知である。霧化される液体
はディスク上又はカップ内に放出され、液体に与えられ
る電気力と遠心力の結果、微細な粒子に分割される。荷
電された粒子が電気的にアース接続されているその塗装
すべき構造物によって吸着される。粒子ビームの方向特
性は霧化部材の後部のエアジェツトのリングにより高め
ることができる。構造物の良好な表面仕上げを得るには
粒子寸法をできるだ番プ小さくすることが必須要件であ
る。他の要件が等しい場合はこれは霧化部材の回転速度
を高める必要があることを意味している。霧化ヘッドの
型式に従ってこの速度は例えば１０００ないし１１００
０００ｒｐの値にて広範囲に変化する。

公知のある技術においては霧化ディスク又はカップを支
承しているシャフトは玉軸受又はころ軸受によって支承
される。これらの軸受はシャフトの半径方向懸架と霧化
ヘッドの本体内でのシャフトの軸方向の安定をちたらづ
。ａ“／ｌ滑を受けて軸受は装置の使用か命を数千時間
に延ばず。

使用寿命を長くするため、空気と混合された油のミスト
によりこれらの軸受を永久的に１ＩｖＩ滑させる試みが
なされて来た。然し乍ら、この型式の装置では油が漏出
して塗料と混合し、塗装された表面の仕上げを損じると
いう問題が生じている。

又、公知の潤滑システムにおいては、軸受の使用寿命は
軸受の固定部分に対するその可動部分の接線方向速度と
反比例する。従って、軸受の直径、即ち霧化部材を駆動
するシャフトの直径を削減することが必要である。この
解決方法は高速回転速度を得るべき場合においては技術
上の限界に遭遇する。特に、霧化される液体を中空軸内
の軸方向供給孔を通じて供給することが実際上不可能と
なる。この理由のため霧化される液体を横方向に供給す
るシステムが提案されて来ている。

以下、本明細よではｒ軸受」という用語はシャフトの懸
架と半径方向案内を得る（又はそれを得るのに貢献する
）全ての装置に対し使用され、「スラスト軸受」という
用語は霧化ヘッドの本体に対して軸方向の位置付けを得
る全ての装置に対し使用される。任意の軸受又はスラス
ト軸受は、軸上に加えられる力のその結果生ずる変位に
対する比である剛性により特徴づけられている。玉軸受
ところ軸受の剛性は高く、これらの軸受は大した変位を
伴わずに相当の負荷に耐えることができる。然し乍ら、
シャフトの機械的軸線は常時その慣性主要軸線と一致す
るとは限らないので結果的に生じる不均衡により軸受レ
ースと玉又はころに極めて強い力が発生する。潤滑装置
はある場合にはこれらの不均衡が軸受の急速な破壊をも
たらす程度連署しく損傷を受ける。また、霧化部材に最
も使い軸受は一般的に軸受の近くで放出される噴霧化さ
れた塗料から十分に保護されていない。

当技術においては、少なくともある程度迄ころ軸受を無
くすような試みが最近なされて来ている。

これらの軸受の２つの本質的な機能、即ち、一方ではシ
ャフトの懸架と半径方向の案内及び他方では本体内での
シャフトの軸方向の位置付けを満たすように各種システ
ムが提案されて来ている。

これらの２つの機能が流体軸受及び少なくとも１つの流
体スラスト軸受により実施されるような公知の装置が存
在している。一般的に空気である気体が軸上及び霧化ヘ
ッドの本体内に画定された半径方向と軸方向軸受面の間
に加圧状態下で噴出される。この気体の流れは本体内の
シャフトを完全に懸架し、この本体とは直接の機械的Ｆ
Ｊ擦接触がない。これによって摩耗が削減され、シャフ
トの直径を縮小せずにシ１１フトを高速度で回転させる
ことができる。従って、霧化される液体を軸方向に供給
することができる。然し乍ら、真に効率的なシステムに
するには固定部材と回転部材の間隙を数ミクロン程度に
極めて狭くしなければならない。従って、これらの部材
は特に注意して機械加工しなければならない。又、狭い
半径方向の間隙は理論上の回転軸線に対してシャフトの
僅かの変位のみを可能にする。従って、シャフトとこの
シャフトが収容されている各種穴との間の接触の危険性
は、特に使用中に不均衡または不安定と共振現象が生じ
る場合、比較的高くなる。最後に、特に流体輪受に関し
て空気の消費量、従ってエネルギーの消費量が高い。

半径方向懸架の問題に特に関連して米国特許第４．３７
８．０９１号に説明された他のシステムでは、空気の自
然の吸引により自己供給する主要流体軸受と補助的な磁
気軸受の組合せが提案されている。この種の軸受の機能
は種として低回転速度で流体軸受を援助し且つ装置の始
動時と停止時における部品同志の接触を防止することに
ある。

この磁気軸受においては磁化方向は半径方向であり、そ
の結果、軸受は半径方向に重ねられる２つの協働して相
互に貫入する磁石により具体化される。流体軸受に関す
る場合、厳密な間隙が存在するので、前述した不安定な
現象に対処するには磁気懸架の剛性の低いこの型式のシ
ステムでは利用出来ない。

（問題点を解決するための手段）本発明は新しい構造の磁気軸受と組合せるこの装置の改
良を提案するものである。

本発明では、本体と、該本体内の長手方向空洞と、霧化
ヘッドの軸線をなす主要対称軸線を有する該空洞内のシ
ャフトと、該シ１戸ラフト回転させる駆動手段と、該本
体から軸方向に突出するよう該シャフトの一端に取付け
られた霧化手段と、該シャフトを該本体に対して軸方向
に安定化させる手段と、少なくとも部分的に該シ１１フ
トを半径方向にて支承可能な少なくとも１つの磁気軸受
とからなり、該受なくとも１つの磁気軸受は固定子と回
転子を構成する２つの磁化された環状部からなり、該固
定子と該回転子は相互に対向してその間に該シャフトの
該主要対称軸線とほぼ直角の面をなすエアギャップを画
成し、かつそれぞれが該シャフトの該主要対称軸線と一
致する主要対称軸線を有していることを特徴とする静電
塗装用回転霧化ヘッドが提供される。

本明細書において１回転子」及びｒ固定子」という用語
は可動及び固定の磁化された環状部を識別する簡便な方
法として単に使用されており、言う迄もなく以下に説明
する実施例においてこの磁化されだ部分がモーターの機
能を有していないことは明らかである。好適実施例にお
いて、この磁化された環状部は相互に引合うよう反対の
極性、即ち対向面の極性がＮ−８である２つの領域を有
している。

従って、軸方向に磁化されるこの型式の磁気軸受の場合
、軸受の２つの磁化された部分の間の引合う力を調整す
るエアギャップの長さが一方では回転子と本体の間、他
方では固定子とシャフトの間の機能上の半径方向の間隙
から独立していることから、不均衡と他の乱れる現象に
対処するにはこの型式の軸受の剛性の低さを利用して流
体軸受をなくすことが出来る。これらの機能上の間隙は
シャフト懸架の能力に影響せずに増加させることが出来
る。

前述した軸方向安定化手段によれば、磁気軸受の２つの
部分の間のエアギャップの良さを決定し、このエアギャ
ップの長さを一定値にすることが出来る。その具体例に
ついては後述する。

ディスク又はカップにより霧化される液体が正確な作動
に影響を及ぼすことがないように、霧化部材を支承して
いるシトフトの端部に近接してこの智！式の磁気軸受を
配することが特に好ましい。

幅心度が最大になりやすいのがこの個所であるので、固
定部品と可動部品の間に相当な大ぎさの間隙が必要とさ
れるのもこの個所である。

高速回転に特に適合している第１実施例においては、懸
架と半径方向の案内の両方が相互に軸方向に隔置された
少なくとも２つの同様の磁気軸受により提供される。こ
れら２つの軸受のそれぞれの磁極片はシャフト上で対向
する軸方向力を発生するよう配設され、こうしてシャフ
トを一定しない位置で平衡状態にする。この場合、軸方
向安定化手段は好適にはそれ自体知られている流体スラ
スト軸受で構成される。この型式の流体スラスト軸受の
剛性は磁気スラスト軸受で達成される場合より相当高く
、そのため固定部材と可動部材の間の接触の危険性が少
ない。また、これは固定平衡状態位置に近接してシャフ
トを効果的に支承する。

低速度で作動する霧化ヘッドに対しては、霧化部材から
最も遠方にある磁気軸受と軸方向安定化手段の代わりに
、単一の球軸受、好適には軸の整合上の欠陥を許容出来
るようにする目的から制限された回転能力を呈するボー
ルソケット又は同様の型式の軸受、を利用することも同
様に可能である。更にこの軸受は軸方向スラスト軸受と
して作用する。

（実施例）本発明よる回転霧化ヘッドの以下の説明と添削図面から
本発明の特徴及び利点について一層明らかにされよう。

図面を参照して説明すると、霧化ヘッド１１は回転シャ
フト１３を収納する本体１２と、シャフト１３の軸方向
一端部に設置されて本体１２から突出するカップ状の霧
化部材１４を含む。回転シャフト１３は長手方向孔を有
し、本体１２に固定された長手方向管１５と同軸的に設
置され、霧化される液体（例えば、塗料又はニス）はこ
の長手方向管を通じてインジェクタ１６に供給され、オ
リフィス１６ａを通じて霧化部材１４の空洞１７の内部
に排出される。空洞の一方の壁１８にはリング状に配設
さ゛れた一連のオリフィス１９が備えられ、液体は霧化
部材の回転により発生する遠心力によりこのオリフィス
を通って流れる。従って、液体は霧化部材の霧化縁部１
４ａに達する。シャフト１３と霧化部材１４は導電性で
あり、炭素ブラシ２０により高直流電圧に保持される。

炭素ブラシはばね手段によりシャフト１３の表面と接触
した状態に保持される。本体１２は保護する肩部により
軸方向で共に組立てられた複数のスリーブ２２−２６を
有し、このスリーブ内にはとりわけシャフト１３を回転
ざＵる空圧駆動装置、２つの磁気軸受２７．２８及び圧
搾空気が供給される流体軸方向スラスト軸受２９を収容
する空洞が画定される。スリーブ２２の後部には空圧弁
３０が備えられ、この空圧弁には孔３１により圧搾空気
が供給され、この空圧弁は、管１５内に挿入され一端部
においてインジェクタ１６上の環状座３４と協働するニ
ードル３３を具備する棒３２の軸方向変位を制御し、霧
化される液体は空圧弁３０が実際に圧搾空気供給源に接
続される場合にのみ通過できる。霧化される液体はスリ
ーブ２２内の半径方向孔３６を通じて管１５内に導入さ
れる。このスリーブは又、スリーブ２２と２３の間に挿
入されるディスク４０により閉じられる２つの環状溝３
８．３９を含む。このディスクは、シャフト１３に固定
されてスリーブ２３内の空洞４２内にて自由回転するこ
とかできるタービン車４１に面する。環状溝３８及び３
９は圧搾空気供給源に接続された個々の孔３８ａ及び３
９ａと連通する。ディスク４０及びタービン車４１は周
方向に規則的に配設された２列の孔を含む。ディスク内
の孔４０ａは環状溝３８と連通し、タービン車内の孔４
１ａに面し、一方、ディスク内の孔４０ｂは環状溝３９
と連通し、タービン車内の孔４１ｂと面する。各周方向
列内の孔はタービン車の回転軸線に対し傾斜しており、
２列の孔の方向は異なっていて、その結果環状溝３８内
に噴射される圧搾空気がタービン車４１とシャフト１３
を回転させる一方、環状溝３９内に噴射された圧搾空気
はタービン車４１とシャツ］〜１３を制動する。シャフ
ト１３を回転させるこの駆動手段は常套手段であり、本
発明の一部ではない。駆動空気を自由に排出できるよう
にするため空洞４２は孔４５により外部と連通される。

本発明によれば、シャフト１３は、好ましくは霧化部材
１４を支承するシャフトの端部に近接した、第１磁気軸
受２７により少なくとも部分的に半径方向に懸架される
。実施例においては、この半径方向懸架は相互に軸方向
に隔置された２つの同様の磁気軸受２７及び２８により
得られる。各軸受は回転軸１３に連結されている回転子
と本体１２の内側に固定された固定子を各々形成する２
つの磁化された環状部４８．４９を有し、これらの環状
部は対向していて、その間にほぼシャフト１３の主要対
称軸線に対して直角の面をなすエアギャップ５０を画定
する。このように、シ１？フトを懸架する力が作出され
るエアギャップがシャフトを包囲している空間内ではな
くて、シャフトと直角の面内に延在するので、図示の如
く一方では回転子と本体１２の間、他方では固定子と固
定シャフト１３の間に実質的な機能上の間隙を設けて、
作動時における相当の不均衡を可能にすることが出来る
。

実施例においては、磁化される部分は相互に引付は合う
反対の極性Ｎ−８の２つの領域を通じて相互に面し、こ
れらの部分の主要対称軸線はほぼシャフト１３の軸線と
一致している。これらの磁化された部分は好適には軸方
向で平端面を有するリング状になっていて、その間に画
定された各エアギャップは軸方向で一定の長さを有する
。磁化された各環状部は本体１２の内側に固定された固
定子ケージ５５内又はシャツ１−１３に固定された回転
子ケージ５６内に収容される。この構成は、ケージが磁
石に面して保護的な役割を果し、遠心力により磁石が脱
落するのを防止するので、主として回転子部分に対して
重要である。

ケージ５５．ケージ５６は磁気軸受の他のケージ内の溝
に面する相似の開口した円形溝を右する。

磁化された環状部はこれらの溝内に位置づる。第１図で
は、２つの軸受の固定子ケージは軸方向に最も離れてお
り、回転子ケージは共に最も近くなっており、ケージ内
に磁化された部分を配設すると、各磁気軸受はシャフト
１３上で反対方向の軸方向力を生むようになり、シャフ
トの非固定平衡位置を発生させることに注意されたい。

この非固定平衡位置は、磁気軸受２７の固定子ケージ５
５とこのケージを収容するスリーブ２５上の肩部との間
に挿入される、厚さが調節自在なシム５７により得られ
る。

霧化ヘッドには更に本体に対しシャフトを軸方向に安定
化させる手段が備えられ、この手段は実施例においては
、圧搾空気が供給される流体スラスト軸受２９から構成
される。それ自体公知のこの軸方向スラスト軸受は２つ
の磁気軸受２７と２８の間に位置する。これはシャフト
１３に固定されて平行な対向する側部、即ち２つの固定
壁６２゜６３を有するリング６１を有し、この固定壁に
は各々円形状に配設されて加圧流体の供給孔６６に連通
された一連のオリフィス６５が形成しである。

圧搾空気がオリフィス６６ａを通して導入され、リング
６１の両側に流れて、その一部はこのリングの半径方向
に延びるオリフィス６７を通じて、一部は磁気軸受の収
容される空間を通じて、大気に逃げる。

流体スラスト軸受２９の剛性は作動中の２つの陽気ｌＴ
ｇｌｌ受のエアギャップに対して良好な安定性を提供す
る。そのため軸方向スラスト軸受は半径方向の磁気懸架
の性能を高めている。この型式の軸方向スラスト軸受は
又、軸受の固定部分と可動部分が接触する危険性が低い
ことから、剛性の低い磁気スラスト軸受よりも好ましい
ものである。

先に述べた如く、相当の不均衡性を１！？るために、軸
受の低い剛性をスラスト軸受の高い剛性に組合せる他の
組合せを決定することが出来る。従って、軸方向スラス
ト軸受２９と軸受２８を、シャフト１３と本体１２の間
に設置され、好適には磁気軸受２７から軸方向に隔置さ
れたボールソケット型又は類似の型式の軸受（図示せず
）と置換することもできる。ボールソケット型の軸受は
ほぼ第１図の磁気軸受２８の位置に配設可能であろう。

シャフトの半径方向懸架に貢献するばかりでなく、この
軸受はシャフトを軸方向に安定化させ、よって磁気軸受
２７内のエアギ↑Ｉツブの寸法を安定化させるであろう
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による霧化ヘッドの長手方向断面図、第
２図は本発明による磁気軸受の２つの構成部材の詳細図
である。１１・・・・・・霧化ヘッド　　１２・・・・・・本　
体１３・・・・・・回転軸１４・・・・・・霧化部材（カップ）１４ａ・・・霧化縁部　　　１５・・・・・・長手方向
管１６・・・・・・インジェクタ　１６ａ・・・オリフ
ィス１７・・・・・・空　　洞　　　　　　　１８・・
・・・・壁１９・・・・・・オリフィス　　２０・・・
・・・炭素ブラシ２２・・・・・・スリーブ　　　２３
・・・・・・スリーブ２４・・・・・・スリーブ　　　
２５・・・・・・スリーブ２６・・・・・・スリーブ　
　　２７・・・・・・磁気軸受２８・・・・・・磁気軸
受２９・・・・・・流体軸スラスト軸受３０・・・・・・空圧弁　　　　３１・・・・・・孔３
２・・・・・・棒　　　　　　３３・・・・・・ニード
ル３４・・・・・・環状座　　　　３６・・・・・・半
径方向孔３８・・・・・・環状溝　　　　３８ａ・・・
孔３９・・・・・・環状溝　　　　３９ａ・・・孔４０
・・・・・・ディスク　　　４０ａ・・・孔４０ｂ・・
・孔　　　　　　４１・・・・・・タービン車４１ａ・
・・孔　　　　　　４１ｂ・・・孔４２・・・・・・空
　洞　　　　４５・・・・・・孔４８・・・・・・環状
部　　　　４９・・・・・・環状部５０・・・・・・エ
アギャップ　５５・・・・・・固定子ケージ５６・・・
・・・回転子ケージ　５７・・・・・・シ　ムロ１・・
・・・・リング　　　　６２・・・・・・固定壁６３・
・・・・・固定壁　　　　６５・・・・・・オリフィス
６６・・・・・・孔　　　　　　６６ａ・・・オリフィ
ス６７・・・・・・オリフィス

Claims

【特許請求の範囲】

（１）本体と、該本体内の長手方向空洞と、霧化ヘッド
の軸線をなす主要対称軸線を有する該空洞内のシャフト
と、該シャフトを回転させる駆動手段と、該本体から軸
方向に突出するよう該シャフトの一端に取付けられた霧
化手段と、該シャフトを該本体に対して軸方向に安定化
させる手段と、少なくとも部分的に該シャフトを半径方
向にて支承可能な少なくとも１つの磁気軸受とからなり
、該少なくとも１つの磁気軸受は固定子と回転子を構成
する２つの磁化された環状部からなり、該固定子と該回
転子は相互に対向してその間に該シャフトの該主要対称
軸線とほぼ直角の面をなすエアギャップを画成し、かつ
それぞれが該シャフトの該主要対称軸線と一致する主要
対称軸線を有していることを特徴とする静電塗装用回転
霧化ヘッド。
（２）前記磁化された環状部が対向して互いに引き合う
反対の極性の２つの領域を有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の静電塗装用回転霧化ヘッド。
（３）前記磁気軸受が前記シャフトの前記霧化手段を担
持する端部に近接することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の静電塗装用回転霧化ヘッド。
（４）前記少なくとも１つの磁気軸受と同様の構成であ
り、かつこれから軸方向に隔置される第２の磁気軸受を
有し、該各磁気軸受の磁極片が前記シャフト上で対向す
る軸方向力を発生するよう配設され、これにより該シャ
フトを非固定の平衡位置に支承してなることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の静電塗装用回転霧化ヘッ
ド。
（５）前記シャフトが全体的に前記磁気軸受により半径
方向に懸架されていることを特徴とする特許請求の範囲
第４項記載の静電塗装用回転霧化ヘッド。
（６）前記軸方向安定化手段が軸方向の流体スラスト軸
受からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の静電塗装用回転霧化ヘッド。
（７）前記流体スラスト軸受が、円形状に配設されたオ
リフィスが形成された固定平行壁に各々対向する２つの
平行面を有しかつ前記シャフトに固定されたリングと、
加圧された流体を該オリフィスに供給する手段からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の静電塗装
用回転霧化ヘッド。
（８）前記軸方向安定化手段が前記２つの磁気軸受の間
に配された軸方向の流体スラスト軸受からなることを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載の静電塗装用回転霧
化ヘッド。
（９）前記少なくとも１つの磁気軸受の前記磁化された
環状部が各々軸方向で平端面を有するリング状になつて
いることを特徴とする特許請求の範囲１項記載の静電塗
装用回転霧化ヘッド。
（１０）前記回転子を形成する前記磁化された環状部が
、前記シャフトに固定されかつ前記シャフトと同軸であ
るほぼ円形状のケージ内に収容され、該ケージは前記固
定子に面する円形溝を含み、該円形溝に該回転子を形成
する磁化された環状部が遠心力による脱落防止のために
収容されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項
記載の静電塗装用回転霧化ヘッド。
（１１）前記シャフトと前記本体の間に配設されたボー
ルソケット型等の軸受を有することを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の静電塗装用回転霧化ヘッド。
（１２）前記ボールソケット型等の軸受が前記少なくと
も１つの磁気軸受から軸方向に隔置され、前記軸方向安
定化手段を構成しかつ前記シャフトの前記半径方向懸架
に貢献することを特徴とする特許請求の範囲第１１項記
載の静電塗装用回転霧化ヘッド。