JPS637826B2 - - 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
粘度の低い潤滑剤を噴出させ、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
て塗料を微細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
例えばジユラルミンのような高力アルミニウム合
金からなる回転軸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、更に
これら両ランナ３９，４０の間には各ランナ３
９，４０と環状板４４とがわずかな間隙を隔だて
るようにスペーサ４５が挿入される。第４図に示
されるように各ランナ３９，４０に対面する環状
板４４の両側面上には夫々環状凹所４６が形成さ
れ、これら凹所４６内には夫々環状の永久磁石４
７，４８が嵌着固定される。ランナ３９の側面上
には永久磁石４７に対面して環状凹所４９が形成
され、この環状凹所４９内に環状の永久磁石５０
が嵌着固定される。一方、ランナ４０の側面上に
も永久磁石４８に対面して環状凹所５１が形成さ
れ、この環状凹所５１内に環状の永久磁石５２が
嵌着固定される。第５図に示されるように永久磁
石４７，５０は互いに対向する側がＮ極となるよ
うに配置され、一方永久磁石４８，５２は互いに
対向する側がＳ極となるように配置される。従つ
て環状板４４とランナ３９とは永久磁石４７，５
０の反撥力によつて互いに引離され、また環状板
４４とランナ４０とは永久磁石４８，５２の反撥
力によつて互いに引離される。このように環状板
４４とランナ３９，４０は永久磁石の反撥力によ
つて微少な空気層を介して非接触状態で保持さ
れ、斯くして環状板４４とランナ３９，４０とは
非接触型のスラスト磁気軸受を構成する。なお、
磁気抵抗を小さくして永久磁石から発する磁束数
を増大し、それによつて永久磁石間の反撥力を大
きくするためにスペーサ４５は透磁率の高い材料
から形成することが好ましい。

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からなるスラスト磁気軸受と、一対の
テイルテイングパツトラジアル空気軸受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、前述したようにスラス
ト磁気軸受では永久磁石の反撥力によつて環状板
４４とランナ３９，４０間の微少間隙が保持され
る。従つて回転軸８は一対のラジアル空気軸受並
びにスラスト磁気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ている。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。更に本発
明では回転軸のスラスト軸受として磁気軸受を使
用している。この磁気軸受は４個の環状の永久磁
石からなり、各永久磁石は環状板およびランナに
形成された環状凹所内に嵌着固定されている。従
つて回転軸が80000r.p.m程度の高速度で回転めし
められ、それによつて各永久磁石に大きな遠心力
が加わつても永久磁石が破損するという危険性を
回避することができる。

【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図の一部拡大側面断面
図、第５図は第４図Ａ部の拡大側面断面図、第６
図は第１図の環状板の正面図、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、４７，４８，５０，５２……永久
磁石、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
   状噴霧頭の内周壁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
   型ラジアル軸受並びに非接触型スラスト磁気軸受
   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、上記非接触型
   スラスト磁気軸受が上記ハウジングに固定された
   環状板と、上記回転軸に固定されかつ該環状板か
   らわずかな間〓を隔てて環状板の両側に配置され
   た一対のランナと、環状板の両側面上に形成され
   た環状凹所内に夫々嵌着固定された環状の永久磁
   石と、該永久磁石に対面して各ランナの側面上に
   形成された環状所内に夫々嵌着固定された環状の
   永久磁石とにより構成されている回転霧化静電塗
   装装置。