JPS6224137B2 - - 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のは困難であ
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
８ｂ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は夫々その内端部に球体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。第
１図並びに第４図からわかるように支持ピン２
７，２８，２９の両側の前部ハウジング２外周壁
面上には一対のリング溝３３，３４が形成され、
これらリング溝３３，３４内に嵌着されたＯリン
グ３５，３６を介して軸受枠３７が前部ハウジン
グ２上に取付けられる。第３図に示されるように
各支持ピン２８，２９は夫々前部ハウジング２上
に形成された開孔３８を貫通し、軸受枠３７にワ
ツシヤ３９′を介してナツト３９により固締され
る。一方、弾撥性板状部４０ａを有する支持アー
ム４０の一端部がボルト４１によつて軸受枠３７
に固締される。支持ピン２７は前部ハウジング２
に形成された開孔４２並びに軸受枠３７に形成さ
れた開孔４３を貫通し、支持アーム４０の他端部
にワツシヤ４４′を介してナツト４４により固締
される。従つてパツド２４は支持アーム４０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。一方、第１図、第３図並びに第４図に
示されるように前部ハウジング２に形成されたね
じ孔４５内には軸受枠３７に形成された開孔４６
を貫通するボルト４７の先端部が螺着する。ま
た、このボルト４７内にはワツシヤ４８が嵌着さ
れ、このワツシヤ４８と軸受枠３７間に圧縮ばね
４９が挿入される。このボルト４７は前部ハウジ
ング２に対する軸受枠３７の相対回転および軸方
向への移転を阻止し、更に圧縮ばね４９と協力し
て前部ハウジング２と軸受枠３７とを電気的に接
続する役割を果す。

一方、第６図から第８図に示されるように支持
アーム４０には支持ピン２７の外周壁面に沿つて
支持ピン２７の軸線方向に延び次いでワツシヤ４
４′の下壁面に沿つて延びるＬ字形溝５０が形成
され、この溝５０内を導線５１が貫通する。この
導線５１の下端部はパツド２４の背面上に溶着さ
れ、導線５２の上端部はワツシヤ４４′に溶着さ
れる。従つてパツド２４は導線５１、ワツシヤ４
４′並びに支持アーム４０を介して軸受枠３７に
電気的に接続される。一方、上述したように軸受
枠３７は圧縮ばね４９並びにボルト４７を介して
前部ハウジング２に電気的に連結されており、斯
くしてパツド２４は前部ハウジング２に連結され
ることになる。なお、図面には示さないが他のパ
ツド２５，２６も同様に導線を介して対応するワ
ツシヤ３９′に連結される。従つてこれらのパツ
ド２５，２６も対応する導線を介して前部ハウジ
ング２に電気的に接続される。

回転軸８が高速度回転しているときは各パツド
２４，２５，２６と回転軸８間の微少間隙内に大
きな圧力が発生するために各パツド２４，２５，
２６と支持ピン２７，２８，２９の球体３０，３
１，３２とは強固に接触しており、従つてこのと
きは各パツド２４，２５，２６は一方では支持ピ
ン２７，２８，２９を介して前部ハウジング２に
電気的に接続され、他方では導線５１を介して前
部ハウジング２に電気的に接続されている。しか
しながら回転軸８の回転数が低くなると各パツド
２４，２５，２６と回転軸８間の微少間隙内に発
生する圧力は小さくなり、その結果パツド２４，
２５，２６が不安定となつて振動し、各パツド２
４，２５，２６が対応する支持ピン２７，２８，
２９の球体３０，３１，３２から瞬間的に離れる
場合がある。このようなときもし第６図において
導線５１がなかつたならば支持ピン２７の球体３
０とパツド２４間に高電位差が生じ、その結果支
持ピン２７の球体３０とパツド２４間で放電する
という問題が生ずるばかりでなく支持ピン２７の
球体３０を受容するためにパツド２４の背面上に
形成された球状凹所５２が電解腐触するという問
題が生ずる。しかしながら本発明による回転霧化
静電塗装装置ではパツド２４が支持ピン２７の球
体３０から離れてもパツド２４は導線５１を介し
て支持アーム４０に電気的に接続されているので
支持ピン２７の球体３０とパツド２４は同電位に
保持され、従つて支持ピン２７の球体３０とパツ
ド２４間において放電する危険性がなく、またパ
ツド２４の背面上に形成された球状凹所５２が電
解腐触することもない。なお、軸受枠３７と前部
ハウジング２間に挿入されたＯリング３５，３６
は回転軸８の振動を減衰する役割りを果す。

第９図に別の実施例を示す。この実施例では支
持ピン２７の内部にその軸線方向に延びる貫通孔
５３が形成され、この貫通孔５３内を導線５４が
貫通する。導線５４の下端部は球状凹所５２内に
おいてパツド２４に溶着され、導線５５の上端部
はワツシヤ４４′に溶着される。

第１０図は更に別の実施例を示す。この実施例
ではパツド２４の球状凹所５２内に更に凹溝５５
が形成される。また支持ピン２７の球体３０の下
端部にも凹溝５６が形成され、これら凹溝５５，
５６間に圧縮ばね５７が挿入される。従つてこの
実施例ではパツド２４が支持ピン２７の球体３０
から離れたとしてもパツド２４と支持ピン２７は
圧縮ばね５７を介して互いに電気的に接続され
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５８，５９が挿入
され、これらランナ５８，５９はスペーサ６０並
びにタービン翼車６１を介してナツト６２により
軸部分８ｃに固締される。一方、これら両ランナ
５８，５９の間には環状板６３が配置され、ラン
ナ５８，５９と環状板６３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５８，５９
は環状板６３とわずかな間隙を隔てるように配置
される。

第１図に示されるように環状板６３の外周フラ
ンジ部６３ａの外周壁面と前部ハウジング２間に
は一対のＯリング６４，６５が挿入され、更に環
状板外周フランジ部６３ａの両側面と前部ハウジ
ング２並びに後述するノズルホルダ６６間にも夫
夫Ｏリング６７，６８が挿入される。一方、環状
板外周フランジ部６３ａから外方に延びる開孔６
９が前部ハウジング２内に形成され、この開孔６
９にはねじ７０が螺着される。このねじ７０と環
状板６３間には圧縮ばね７１が挿入され、この圧
縮ばね７１によつて環状板６３と前部ハウジング
２とは電気的に接続される。第１図並びに第５図
に示すように前部ハウジング２内には環状板外周
フランジ部６３ａの外周面に沿つて環状溝７２が
形成され、この環状溝７２は前部ハウジング２内
に形成された圧縮空気導入孔７３を介して空気供
給ポンプ７４に連結される。一方、環状板６３内
には環状溝７２から半径方向内方に向かつて延び
る多数の空気通路７５が形成され、これらの各空
気通路７５の内端部近傍からは夫々ランナ５８並
びにランナ５９に向けて延びる空気流出孔７６、
７７が形成される。

一方、前部ハウジング２内には環状板６３に隣
接してタービンノズルホルダ６６が固定され、こ
のタービンノズルホルダ６６と前部ハウジング２
間には環状の空気導入室７８が形成される。この
空気導入室７８は圧縮空気導入孔７９を介してコ
ンプレツサ８０に連結される。空気導入室７８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８１を有し、この噴出ノズル８１に
対面してタービン翼車６１のタービンブレード８
２が配置される。一方、タービン翼車６１が配置
されているハウジング内部室８３は後部ハウジン
グ３に形成された排気孔８４を介して大気に連結
される。コンプレツサ８０から空気導入室７８内
に導入された圧縮空気は噴出ノズル８１を介して
ハウジング内部室８３内に噴出する。このとき噴
出圧縮空気がタービン翼車６１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８４
を介して大気に排出される。

一方、ハウジング内部室８３を郭成する後部ハ
ウジング３の端部壁８５には貫通孔８６が形成さ
れ、この貫通孔８６内を貫通する電極ホルダ８７
がボルト８８によつて端部壁８５に固締される。
この電極ホルダ８７の内部には回転軸８の回転軸
線と共軸的に形成された円筒孔８８が形成され、
この円筒孔８８内にカーボンのような耐摩耗性導
電材料からなる電極８９が移動可能に挿入され
る。更に電極８９と電極ホルダ８７間には圧縮ば
ね９０が挿入され、この圧縮ばね９０のばね力に
よつて電極８９の先端面９１は回転軸部分８ｃの
端面上に押圧せしめられる。一方、後部ハウジン
グ３の外壁面上には端子９２がボルト９３によつ
て固締され、この端子９２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９
４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にも電極８９並びに回転軸８を介して
負の高電圧が印加される。

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５８，５９と
環状板６３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７４から環状溝７２内に導入さ
れた圧縮空気は空気通路７５を介して空気流出孔
７６，７７から環状板６３とランナ５８，５９間
の間隙に噴出し、この間隙内に環状板６３とラン
ナ５８，５９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１１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１
１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。更に、回転軸８の回転数が低くなつてもテ
イルテイングパツド空気軸受のパツドは回転軸と
同電位に保持されるのでこれらの間で放電する危
険性もない。

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図の矢印Ａで示す部分
の拡大図、第５図は第１図の−線に沿つてみ
た断面図、第６図は第１図の矢印Ｂで示す部分の
拡大図、第７図は第６図の矢印に沿つてみた側
面図、第８図は第６図の−線に沿つてみた断
面図、第９図は第６図と同様に示した別の実施例
の側面断面図、第１０図は第６図と同様に示した
更に別の実施例の側面断面図、第１１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、５１
……導線、５７……圧縮ばね、５８，５９……ラ
ンナ、６３……環状板、８９……電極。

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回転駆動装置を具備した回転
   霧化静電塗装装置において、該回転軸をテイルテ
   イングパツドラジアル空気軸受並びに非接触型ス
   ラスト軸受により支承し、上記ハウジングを負電
   圧発生装置に接続すると共に該回転軸の内端部に
   常時接触する負電圧印加用電極を該ハウジングに
   取付けて該電極によりハウジングと回転軸とを電
   気的に接続し、更に回転軸外周壁面と微少間隙を
   隔てて配置されたテイルテイングパツドラジアル
   空気軸受のパツドを導線或いはばねを介して上記
   ハウジングに電気的に接続した回転霧化静電塗装
   装置。