JPS6246220B2 - - 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
きれいな塗装面を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を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。

そこで本発明では、回転軸を非接触型スラスト
軸受および非接触型スラスト軸受により支承して
回転軸を高速度で回転せしめるようにしている。
ところが、回転霧化静電塗装装置では噴霧頭に負
の高電圧を印加する必要があり、従つてこのよう
に回転軸を非接触型スラスト軸受と非接触型ラジ
アル軸受により支承した場合には回転軸と接触す
る電極を設ける必要がある。しかしながらこのよ
うに回転軸と接触する電極を設けると回転軸が高
速度で回転せしめられるために電極が過熱し、電
極の摩耗が促進されると共に電極が劣化するとい
う問題を生ずる。

本発明はタービンを通過した圧縮空気の温度が
低下することを利用してタービンを通過した圧縮
空気により電極を冷却し、それによつて電極の寿
命を延ばすようにした回転霧化静電塗装装置を提
供することにある。

以下、添付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に一体形成された前端部８ｂと、中空円
筒部８ａに固着された後端部８ｃとにより構成さ
れ、この回転軸８の前端部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１７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つて配置された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の後端部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
後端部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
３９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はハウ
ジング内に形成された圧縮空気排出室５９内に配
置され、この圧縮空気排出室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
圧縮空気排出室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。一方、タービン翼車４２を通過した圧縮
空気は圧縮空気排出室５９において膨張し、斯く
して圧縮空気の温度は急激に低下する。次いで温
度低下した圧縮空気排出室５９内の圧縮空気は排
気孔６０を介して大気に排出される。

一方、圧縮空気排出室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は回転軸後端部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７１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。第１図に示され
るように電極６６の前端部は電極ホルダ６３の先
端部から突出しており、従つて電極６６の前端部
は圧縮空気排出室５９内に露呈している。従つて
電極６６は圧縮空気排出室５９内の温度低下した
圧縮空気によつて冷却され、斯くして電極６６の
摩耗を抑制し、電極６６の劣化を阻止することが
できる。

塗料噴霧ノズル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の内壁面１５上に流
出する。次いでこの塗料は内壁面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１３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１
３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。

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
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。これに対して本発明では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。

第５図に別の実施例を示す。なお、第５図にお
いて第１図と同様の構成要素は同一の符号で示
す。第５図に示す実施例では回転軸８を支持する
ために一対の多孔質型ラジアル空気軸受７２，７
３と多孔質型スラスト空気軸受７４とが使用され
る。一対の多孔質型ラジアル軸受７２，７３は同
じ構造を有し、従つて片方の多孔質型ラジアル軸
受７２のみの構造について説明する。多孔質型ラ
ジアル軸受７２は回転軸中空円筒部８ａの外周壁
面に対面する多孔質材料からなる多孔質軸受リン
グ７５と、この多孔質軸受リング７５を支持する
ための一対の支持リング７６，７７と、これら両
支持リング７６，７７間に挿入されたリング状ス
ペーサ７８と、多孔質軸受リング７５とスペーサ
３８間に形成された環状空気導入室７９とにより
構成され、各支持リング７６，７７は夫々Ｏリン
グ８０，８１を介して前部ハウジング２内に密封
的に嵌着される。また、多孔質型ラジアル軸受７
２と７３の間にはリング状スペーサ８２が挿入さ
れ、このリング状スペーサ８２上には前部ハウジ
ング２上に形成された排気孔８３と整列する排気
孔８４が形成される。空気導入室７９は空気導入
孔８５，８６を介して空気供給ポンプ４９に連結
され、従つて空気導入室７９から多孔質軸受リン
グ７５を介して回転軸中空円筒部８ａの外周壁面
上に噴出する空気によつて回転軸８は非接触状態
で支承される。一方、多孔質型スラスト軸受７４
は空気流出孔５１，５２を覆うようにして環状板
４４の両側面上に夫々多孔質材料からなる多孔質
環状板８７，８８が固着せしめられる。従つて空
気流出孔５１，５２から多孔質環状板８７，８８
を介してランナ３９，４０上に噴出する空気によ
つて多孔質環状板８７，８８とランナ３９，４０
とは非接触状態に保持される。

第６図は回転軸８（第１図）を支試するための
ラジアル空気軸受の別の実施例を示す。この実施
例ではラジアル空気軸受が静圧空気軸受から構成
される。この静圧空気軸受８９は前部ハウジング
２内にＯリング２０，９１によつて密封的に嵌着
された軸受リング９２を具備し、この軸受リング
９２と前部ハウジング２間に形成された環状の空
気導入室９３は空気導入孔９４を介して空気供給
ポンプ４９（第５図）に連結される。一方、空気
導入室９３に通ずる多数の空気噴出孔９５が軸受
リング９Ｃの内周壁面上に形成され、この空気噴
出孔９５から噴出する空気によつて回転軸８は非
接触状態で支持される。

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、従つて
極めてきれいな塗装面を得ることができるので例
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。また、タ
ービン翼車を通過後に膨張することによつて温度
低下する圧縮空気により電極が冷却されるので電
極が過熱するのを阻止することができ、斯くして
電極が摩耗するのを抑制することができると共に
電極を劣化するのを阻止することができる。

【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図は別の実施例の側面断面図、
第６図はラジアル空気軸受の別の実施例の側面断
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、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、５
９……圧縮空気排出室、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
   軸の前端部に噴霧頭を固定し、該噴霧頭のカツプ
   状内壁面上に塗料を供給するための塗料供給装置
   を具備した回転霧化静電塗装装置において、上記
   回転軸を非接触型ラジアル軸受と非接触型スラス
   ト軸受により支承し、該回転軸にタービン翼車を
   固定すると共に該タービン翼車を通過した圧縮空
   気が流通する圧縮空気排出室をハウジング内に形
   成して該圧縮空気排出室内に回転軸の後端部を配
   置し、更に該回転軸の後端部と接触して回転軸に
   負電圧を印加する電極を該圧縮空気排出室内に配
   置した回転霧化静電塗装装置。