JPS637828B2

JPS637828B2 -

Info

Publication number: JPS637828B2
Application number: JP55066367A
Authority: JP
Inventors: Hikari Morishita; Suekichi Sugyama; Shunichi Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1980-05-21
Filing date: 1980-05-21
Publication date: 1988-02-18
Also published as: US4378091A; JPS56163776A

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幅
に低減させると共に摩擦熱を奪い取るようにした
ジエツト供給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、従つてジエツト結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は支持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の前端部に固着された軸部分８ｂと、中
空円筒部８ａの後端部に一体形成された軸部分８
ｃ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はそれぞれその内端部に球体３
０，３１，３２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３
０，３１，３２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３
３が例えばボルトにより固締され、支持ピン２
８，２９はこの軸受枠３３に夫々ナツト３４，３
５によつて固締される。一方、弾撥性板状部３６
ａ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３
６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。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
板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
５１，５２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、斯しくて
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。

回転軸８の全外周面が連続した軸受面で覆われ
ていない第３図に示すようなテイルテイングパツ
ド空気軸受２２ではかなり高速回転まで回転軸８
とパツド２４，２５，２６間に安定した空気層を
形成することができるのでテイルテイングパツド
空気軸受２２は特に高速回転する回転軸に対して
使用するのに適している。また、図面には示さな
いがフオイル軸受も高速回転する回転軸に対して
使用するのに適しており、従つてテイルテイング
パツド空気軸受２２，２３に代えてフオイル軸受
を使用することもできる。しかしながらテイルテ
イングパツド空気軸受並びにフオイル軸受は回転
軸８が回転しないと回転軸８と軸受間に回転軸８
を支持する支持力が発生しないので回転軸８が停
止するか、或いは回転軸８の回転数が極めて小さ
くなつた場合には回転軸８と軸受とが固体接触す
ることになる。従つて回転軸８の起動、停止が繰
返されるとその都度回転軸８と軸受とが接触する
ために軸受が摩耗することになる。テイルテイン
グパツド空気軸受或いはフオイル軸受のような空
気軸受は微少な摩耗でも軸受性能に大きな影響を
与えるためにこのような空気軸受を使用した場合
には回転軸８と軸受とを固体接触させないように
する必要がある。このために本発明による回転霧
化静電塗装装置では第１図に示すようにテイルテ
イングパツド軸受２２と２３との間に更に永久磁
石の反撥力を利用した磁気軸受７２が設けられ
る。この磁気軸受７２は第１図並びに第６図に示
されるように回転軸８に取付けられた環状永久磁
石７３と、回転軸８の下側のみに配置された円弧
状永久磁石７４により構成される。回転軸８の中
央軸部分８ａの内壁面上には環状凹所７５が形成
され、この環状凹所７５内に永久磁石７３が嵌着
固定される。一方、永久磁石７４は円弧状磁石ホ
ルダ７６に固着され、この磁石ホルダ７６はボル
ト７９により前部ハウジング２の内周壁面上に固
締される。第５図に示されるように回転軸中央軸
部分８ａの外周壁面と永久磁石７４とは微少な間
隙を隔てて配置され、更に例えば永久磁石７３の
外側がＮ極となり、永久磁石７４の内側がＮ極と
なるように配置される。従つて永久磁石７３，７
４間には反撥力が作用し、この反撥力によつて回
転軸８が永久磁石７４に対して非接触状態で支持
される。この反撥力による回転軸８の支持力は回
転が停止したとしても回転軸８に作用し、従つて
回転軸８とテイルテイングパツド空気軸受２２，
２３とが固体接触するのを阻止することができ
る。なお、このように一対の永久磁石７３，７４
からなる磁気軸受７２は回転軸８が停止したとき
に回転軸８を支持すればよいので回転軸８に上向
きの支持力を与えれば十分であり、斯くして第６
図に示すように永久磁石７４を中央軸部分８ａの
下側のみに設ければ足りる。また、このように永
久磁石７４を中央軸部分８ａの下側のみに設ける
ことによつて回転霧化静電塗装装置１の重量を軽
量化することができる。更に環状よりも円弧状の
永久磁石の方が作りやすいので永久磁石７４の製
造が容易であるという利点がある。

第７図に別の実施例を示す。この実施例では回
転軸中央軸部分８ａ内に嵌着された環状永久磁石
７３が２つ割りの永久磁石により構成されてい
る。なお、いずれの実施例においても永久磁石７
３，７４は希土類コバルト磁石を用いることが好
ましい。

第８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８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、回転軸の回転が停止したときで
も回転数とラジアル空気軸受とが固体接触するこ
とがないのでラジアル空気軸受の寿命を延ばすこ
とができる。また、ハウジングに固定された永久
磁石は環状をなしておらず円弧状をなしているの
で回転霧化静電塗装装置を軽量化できると共に永
久磁石の製造が容易であるという利点がある。

【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Ａ部の拡大側面断
面図、第６図は第１図の−線に沿つてみた断
面図、第７図は第６図と同様に示した別の実施例
の断面図、第８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、６
６……電極、７２……磁気軸受、７３，７４……
永久磁石。

Claims

【特許請求の範囲】

１回転霧化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
アル軸受並びに非接触型スラスト軸受により支承
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、上記非接触型ラジアル軸
受を圧縮空気源を必要としない少くとも１対の空
気軸受と、永久磁石同志の反発力を利用した少く
とも１個の磁気軸受とにより構成し、該磁気軸受
が回転軸に固定された環状の永久磁石と、回転軸
の下方においてハウジングに固定された円弧状の
永久磁石からなる回転霧化静電塗装装置。