JPS6224138B2 - - 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。
このような回転務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。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。第１図からわかるように環状板４４の
両側面はランナ３９，４０に対面する内側領域Ａ
と、ランナ３９，４０の半径方向外方に位置する
周辺領域Ｂとを有し、第１図並びに第５図に示さ
れるように環状板４４内には環状板両側面の周辺
領域Ｂを相互に連結する複数個の圧力バランス孔
５２が形成される。一方、環状板４４は一対のＯ
リング４５，４６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３９並びにランナ４０に向けて
延びる空気流出孔５１が形成される。第１図から
これら空気流出孔５１は内側領域Ａ内の環状板両
側面上に形成されていることがわかる。

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、ハウジング内部室５９を郭成する後部ハ
ウジング３の端部壁６１には貫通孔６２が形成さ
れ、この貫通孔６２内を貫通する電極ホルダ６３
がボルト６４によつて端部壁６１に固締される。
この電極ホルダ６３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６５が形成され、
この円筒孔６５内にカーボンのような耐摩耗性導
電材料からなる電極６６が移動可能に挿入され
る。更に電極６６と電極ホルダ６３間には圧縮ば
ね６７が挿入され、この圧縮ばね６７のばね力に
よつて電極６６の先端面６８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６９がボルト７０によつ
て固締され、この端子６９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７
１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６６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３
９，４０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少量であるので
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。

上述したようにスラスト空気軸受では空気流出
孔５１からランナ３９，４０と環状板４４間の間
隙内に噴出する。次いでランナ３９と環状板４４
間に噴出した空気は半径方向外方に流れて前部ハ
ウジング２と回転軸中央軸部分８ａ間の空間Ｋ内
に流出し、一方ランナ４０と環状板４４間に噴出
した空気は同様に半径方向外方に流れてランナ４
０と、タービンノズルホルダ５３と、タービン翼
車４２によつて囲まれた空間Ｒ内に流出する。ス
ラスト空気軸受は環状板４４とランナ３９間の間
隙内における圧力分布が環状板４４とランナ４０
間の間隙内における圧力分布と等しくなつたとき
に安定した支持力を発生する。圧力分布が等しい
ということは環状板４４とランナ３９間からの空
気の流出部における圧力と環状板４４とランナ４
０間からの空気の流出部における圧力とが等しい
ということを意味している。本発明による回転霧
化静電塗装装置では環状板４４に圧力バランス孔
５２が形成されているために環状板４４とランナ
３９間からの空気の流出部における圧力と環状板
４４とランナ４０間からの空気の流出部における
圧力とは等しくなつており、斯くしてスラスト軸
受は安定した支持力を発生することができる。も
し、圧力バランス孔５２が設けられていないとす
ると空間Ｒ内に排出された空気はタービンノズル
ホルダ５３の噴出ノズル５７とタービン翼車４２
のタービンブレード５８間の間隙以外には逃げ場
がなく、斯くして空間Ｒ内の圧力は空間Ｋ内の圧
力よりも高くなるためにスラスト空気軸受の性能
が低下することになる。また、空間Ｒの圧力が高
くなると空間Ｒ内の空気が噴出ノズル５７とター
ビンブレード５８間の間隙を介してハウジング内
部室５９内に流出するがこのように空間Ｒ内の空
気が噴出ノズル５７とタービンブレード５８間に
流入すると噴出ノズル５７から噴出する空気流が
乱され、その結果タービン効率が低下するという
問題も生ずる。

第６図は第５図の別の実施例を示す。この実施
例では環状板４４の両側面上に多数のらせん溝７
２が形成される。これらのらせん溝７２は回転軸
８の回転方向に向かつて徐々に内方に近づくよう
に形成される。ランナ３９，４０が回転すると空
気がらせん溝７２を介してランナ３９，４０と環
状板４４間に引き込まれ、この引き込まれた空気
と空気流出孔５１から噴出する空気によつてラン
ナ３９，４０は非接触状態で支持される。

第７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７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図の環状板の側面図、
第６図は環状板の別の実施例の側面図、第７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、２
９，４０……ランナ、４２……タービン翼車、４
４……環状板、５１……空気流出孔、５２……圧
力バランス孔、６６……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、該回転軸を非接触型
   ラジアル軸受とスラスト空気軸受により支承する
   と共に該回転軸の内端部と常時接触する負電圧印
   加用電極を具備し、該スラスト軸受が上記ハウジ
   ングに固定された環状板と、該環状板とわずかな
   間隔をおいて該環状板の両側に設けられかつ該回
   転軸に固定された一対のランナとにより構成さ
   れ、該環状板の両側面は該ランナと対面する内側
   領域と該ランナより半径方向外方に位置する周辺
   領域とを有し、該内部領域内の環状板両側面上に
   圧縮空気流出孔を形成すると共に該環状板両側面
   の周辺領域を互に連結する圧力バランス孔を該環
   状板内に形成した回転霧化静電塗装装置。