JPWO2013183416A1 - 静電塗装装置 - Google Patents

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Abstract

エアモータ(3)の前端側には回転霧化頭(4)を取付ける。回転霧化頭(4)の後側にはエア噴出孔(10,11)が形成されたシェーピングエアリング(9)を設ける。シェーピングエアリング(9)は導電材料より形成され、接地される。回転霧化頭(4)の周囲に外部電極(13)を設ける。エアモータ(3)の外周側を覆って絶縁材料からなるフィルム製カバー(17)を設ける。シェーピングエアリング(9)の外周側に設けたアダプタ(16)に、半導電部材(21)を交換可能に取付ける。半導電部材(21)の後端部(21B)は、フィルム製カバー(17)の前端部(19D)に接触させる。半導電部材(21)の前端部(21C)は、シェーピングエアリング(9)に接触させる。

Description

本発明は、高電圧を印加した状態で塗料を噴霧するようにした静電塗装装置に関する。
一般に、静電塗装装置として、例えばエアモータの前側に該エアモータによって回転可能に設けた回転霧化頭と、回転霧化頭の周囲に設けられた外部電極と、外部電極に高電圧を印加し回転霧化頭から噴霧された塗料粒子に間接的に高電圧を帯電させる高電圧発生器とを備えたものが知られている(特許文献1,2)。
特許文献1には、エアモータをハウジング部材に取付けると共に、ハウジング部材および外部電極を絶縁材料からなるカバーで覆う構成が開示されている。特許文献2には、回転霧化頭の後側に、エア噴出孔を備えたシェーピングエアリングを設けると共に、シェーピングエアリングを接地した構成が開示されている。
国際公開第2007/015335号 国際公開第2010/131541号
ところで、特許文献1による静電塗装装置では、外部電極にマイナスの高電圧が印加されると、外部電極の先端近傍にはコロナ放電によるコロナイオンが発生する。このため、カバーの外表面は、放電されているマイナスイオンの負極性に帯電している。
このとき、カバーの先端部分はシェーピングエアリングに接触または接近した状態で配置される。この状態で、特許文献2による静電塗装装置のように、シェーピングエアリングを接地すると、カバーの先端部分では、シェーピングエアとの間で電荷の放電と充電が繰り返され、劣化し易い傾向がある。
一方、塗装装置の軽量化やメンテナンスの容易性を考慮して、カバーには、安価で成形性の良い厚さが1mm以下の絶縁樹脂フィルムを用いるのが好ましい。しかし、このような絶縁樹脂フィルムをカバーに用いた場合には、例えば数時間程度の静電塗装によって、カバーの先端部分に劣化による割れや欠落が発生するという問題がある。
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、カバーの劣化を抑制し、耐久性を高めることができる静電塗装装置を提供することにある。
(1).本発明によると、モータと、該モータの前側に該モータにより回転可能に設けられた回転霧化頭と、該回転霧化頭の周囲に設けられた外部電極と、該外部電極に高電圧を印加し前記回転霧化頭から噴霧された塗料粒子に間接的に高電圧を帯電させる高電圧印加手段とを備えてなる静電塗装装置において、前記回転霧化頭の後側に設けられ、接地されたアース部材と、絶縁材料によって形成され、前記モータの外周側を覆うフィルム製カバーと、半導電材料によって形成され、一端部が該フィルム製カバーに接触すると共に、他端部が前記アース部材に接触した半導電部材とを、さらに備えたことを特徴としている。
この構成によれば、外部電極の近傍には、コロナ放電によるコロナイオンが発生し、このコロナイオンによるマイナスのイオン化圏域が形成される。このため、回転霧化頭から噴霧された塗料粒子は、イオン化圏域を通過することによってマイナスの高電圧に帯電され、帯電塗料粒子となる。
一方、フィルム製カバーの外表面は、放電されているマイナスイオンの負極性に帯電する。ここで、回転霧化頭の後側にアース部材を設けると共に、半導電部材の一端部がフィルム製カバーに接触し、半導電部材の他端部がアース部材に接触する構成とした。これにより、フィルム製カバーに帯電した電荷は半導電部材に対して放電するが、アース部材に直接的に放電するのに比べて、短時間で集中的な大きな電流にはならず、緩慢な電流になる。この結果、フィルム製カバーの劣化を抑制して、耐久性を高めることができる。
さらに、外部電極からのイオンは、アース部材に接触した半導電部材に集中し易くなる。しかし、半導電部材は、金属材料に比べて体積抵抗率や表面抵抗率が高い抵抗体になるため、半導電部材には電位勾配が形成され、電位が高い状態になる。このとき、半導電部材は帯電塗料粒子と同じ極性で帯電するから、アース部材に比べて、帯電塗料粒子が付着し難くなり、汚れを抑えることができる。
(2).本発明によると、前記回転霧化頭の後側には、シェーピングエアを噴出するエア噴出孔が形成されたシェーピングエアリングを設け、該シェーピングエアリングは、導電材料を用いて形成され、接地された前記アース部材を構成している。
この構成によれば、シェーピングエアリングがアース部材を構成するから、半導電部材の他端部を接地するためだけに別個の部材を設ける必要がなくなる。しかも、接地されたシェーピングエアリングの周囲でも放電が生じるから、エア噴出孔の周囲にイオンを供給することができ、シェーピングエアを通じて、塗料粒子の帯電を促進することができる。
(3).本発明によると、前記シェーピングエアリングには、絶縁材料または半導電材料からなるアダプタを設け、前記半導電部材は、該アダプタに交換可能に取付けている。
この構成によれば、シェーピングエアリングには絶縁材料または半導電材料からなるアダプタを設けたから、フィルム製カバーとシェーピングエアリングとの間の絶縁性を高めて、これらの間の直接的な放電を抑制することができる。半導電部材の他端部はシェーピングエアリングに接触するから、フィルム製カバーに比べて、アースに近い電位となり、塗料粒子が付着し易い。このとき、半導電部材はアダプタに交換可能に取付けたから、汚れ易い半導電部材だけを容易に交換することができ、半導電部材とフィルム製カバーの両方を一緒に交換する場合に比べて、メンテナンス性を高めることができる。
(4).本発明によると、前記シェーピングエアリングには、前記半導電部材の一端部と他端部との間の途中部位と対向した位置に内側係合部を設け、前記半導電部材には、前記シェーピングエアリングの内側係合部と係合する外側係合部を設け、前記半導電部材は、前記外側係合部が前記内側係合部に係合した状態で前記シェーピングエアリングに交換可能に取付けている。
この構成によれば、シェーピングエアリングに内側係合部を設けると共に、半導電部材に外側係合部を設けたから、外側係合部が内側係合部に係合した状態で半導電部材をシェーピングエアリングに交換可能に取付けることができる。このため、汚れ易い半導電部材だけを容易に交換することができ、半導電部材とフィルム製カバーの両方を一緒に交換する場合に比べて、メンテナンス性を高めることができる。
(5).本発明によると、前記外部電極は、電極支持腕と、該電極支持腕に設けられ前記高電圧印加手段から高電圧が印加される針状電極とによって構成され、前記フィルム製カバーは、前記モータに加えて、前記外部電極の電極支持腕を覆い、前記外部電極の針状電極は、前記フィルム製カバーに形成した電極用開口から露出している。
この構成によれば、外部電極の針状電極はフィルム製カバーに形成した電極用開口から露出するから、針状電極からのイオンを塗料粒子に供給することができる。フィルム製カバーは、モータに加えて、外部電極の電極支持腕を覆うから、電極支持腕の汚れを防止して清浄に保つことができる。
(6).本発明によると、前記モータは、ハウジング部材に支持され、前記フィルム製カバーは、該ハウジング部材に取付けられた筒状の後カバーと、該後カバーの前側に取付けられ前記モータを覆う筒状の前カバーとによって構成している。
この構成によれば、フィルム製カバーに塗料粒子が付着したときでも、前カバーと後カバーとを分離することによって、フィルム製カバーをハウジング部材から取外すことができる。このため、フィルム製カバーを容易に交換することができ、メンテナンス性を高めることができる。
(7)本発明によると、前記モータは、ハウジング部材に支持され、前記ハウジング部材は、前記外部電極を覆う電極カバー部を備え、前記フィルム製カバーは、該電極カバー部の前側に取付けられ前記モータを覆う筒状の前カバーによって構成している。
この構成によれば、前カバーに塗料粒子が付着したときでも、前カバーを電極カバー部から分離することによって、前カバーをハウジング部材から取外すことができる。このため、前カバーを容易に交換することができ、メンテナンス性を高めることができる。
本発明の第1の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示す斜視図である。 図1中の回転霧化頭型塗装装置の後カバーと前カバーと半導電部材を分解した状態を示す分解斜視図である。 図1中の回転霧化頭型塗装装置を示す断面図である。 図3中のシェーピングエアリングおよび半導電部材の周囲を拡大して示す要部拡大断面図である。 半導電部材を前方から拡大して示す正面図である。 半導電部材を図5中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。 第2の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示す図4と同様位置の要部拡大断面図である。 第3の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置の前カバーと半導電部材を分解した状態を示す分解斜視図である。 第3の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示す図3と同様位置の断面図である。
以下、本発明の実施の形態による静電塗装装置として回転霧化頭型塗装装置を例に挙げて添付図面に従って詳細に説明する。
図1ないし図6は本発明に係る静電塗装装置の第1の実施の形態を示している。
図において、1は第1の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置(以下、塗装装置1という)を示している。図2、図3に示すように、この塗装装置1は、後述の噴霧器2、ハウジング部材6、シェーピングエアリング9、外部電極13、高電圧発生器15、フィルム製カバー17、半導電部材21を含んで構成されている。
2はアース電位にある被塗物(図示せず)に向けて塗料を噴霧する噴霧器を示している。この噴霧器2は、後述するエアモータ3、回転霧化頭4を含んで構成されている。
エアモータ3は、回転霧化頭4を回転駆動するもので、該エアモータ3は、例えばアルミニウム合金等の導電金属材料によって構成されると共に、接地されている。図3に示すように、エアモータ3は、モータハウジング3Aと、モータハウジング3A内に静圧エア軸受3Bを介して回転可能に支持された中空の回転軸3Cと、回転軸3Cの基端側に固定されたエアタービン3Dとによって構成されている。エアモータ3は、エアタービン3Dに駆動エアを供給することにより、回転軸3Cと回転霧化頭4を、例えば3000〜150000rpmで高速回転させるものである。
回転霧化頭4は、エアモータ3の前側に回転可能に設けられている。即ち、この回転霧化頭4は、エアモータ3の回転軸3Cの先端側に取付けられている。回転霧化頭4は、例えばアルミニウム合金等の導電金属材料によって形成されると共に、エアモータ3を通じて接地されている。回転霧化頭4には、その外周側の先端部分に位置して塗料を放出するための塗料放出端縁4Aが形成されている。これにより、回転霧化頭4は、エアモータ3によって高速回転された状態で、後述のフィードチューブ5を通じて回転霧化頭4に塗料が供給されると、その塗料を遠心力によって塗料放出端縁4Aから噴霧する。
フィードチューブ5は、回転軸3C内に挿通して設けられ、このフィードチューブ5の先端側は、回転軸3Cの先端から突出して回転霧化頭4内に延在している。フィードチューブ5内には塗料通路(図示せず)が設けられ、この塗料通路は、色替弁装置等を介して塗料供給源および洗浄流体供給源(いずれも図示せず)に接続されている。これにより、フィードチューブ5は、塗装時には塗料通路を通じて塗料供給源からの塗料を回転霧化頭4に向けて供給する。一方、フィードチューブ5は、洗浄時、色替時等には洗浄流体供給源からの洗浄流体(シンナ、空気等)を回転霧化頭4に向けて供給する。
ハウジング部材6は、エアモータ3を収容すると共に前端側に回転霧化頭4が配置されるものである。このハウジング部材6は、例えば絶縁樹脂材料によって略円柱状に形成されている。ハウジング部材6の前側には、エアモータ3を収容するモータ収容穴6Aが形成されている。このモータ収容穴6A内にモータハウジング3Aが取付けられることによって、エアモータ3はハウジング部材6に支持されている。
エア通路部材7は、ハウジング部材6の前側部位の外周面を覆って設けられている。このエア通路部材7は、例えばハウジング部材6と同様な絶縁樹脂材料を用いて筒状に形成されている。エア通路部材7とハウジング部材6との間には、第1のシェーピングエアを供給するための第1のエア通路8が形成されている。
9は回転霧化頭4の外周面に向けてシェーピングエアを噴出するシェーピングエアリングを示している。このシェーピングエアリング9は、回転霧化頭4の後方に位置してハウジング部材6の前端側に設けられている。シェーピングエアリング9は、例えば導電金属材料を用いて筒状に形成されると共に、エアモータ3を通じて接地されている。これにより、シェーピングエアリング9は、本発明に係るアース部材を構成している。なお、シェーピングエアリング9は、直接的に接地してもよく、抵抗を介して間接的に接地してもよい。
図4に示すように、シェーピングエアリング9の外周面9Aには、アダプタ16を取付けるための、複数の溝部9Bが形成されている。これら複数の溝部9Bは、周方向に等間隔に離間して配置されている。シェーピングエアリング9の前端部分には、径方向内側部分を前方に突出させることにより段差部9Cが形成されている。
シェーピングエアリング9には、第1のエア噴出孔10と第2のエア噴出孔11とが形成されている。第1のエア噴出孔10は、シェーピングエアリング9の段差部9Cよりも径方向内側部分(前側突出部分)に配置され、回転霧化頭4の塗料放出端縁4Aに沿って複数設けられている。これら第1のエア噴出孔10は、円環状に列設されている。各エア噴出孔10は、ハウジング部材6とエア通路部材7との間に設けられた第1のエア通路8に連通している。各第1のエア噴出孔10には、エア通路8を通じて第1のシェーピングエアが供給され、エア噴出孔10は、第1のシェーピングエアを回転霧化頭4の塗料放出端縁4Aの近傍に向けて噴出する。
第2のエア噴出孔11は、第1のエア噴出孔10と一緒にシェーピングエアリング9に形成されている。各第2のエア噴出孔11は、第1のエア噴出孔10よりも径方向内側に位置して複数設けられ、これら第2のエア噴出孔11は、円環状に配設されている。各第2のエア噴出孔11は、ハウジング部材6に設けられた第2のエア通路12に連通している。これにより、第2のエア噴出孔11には、エア通路12を通じてシェーピングエアと同じ圧力または異なる圧力の第2のシェーピングエアが供給され、第2のエア噴出孔11は、この第2のシェーピングエアを回転霧化頭4の背面に向けて噴出する。
これにより、第1,第2のシェーピングエアは、回転霧化頭4から放出される塗料の液糸を剪断して塗料粒子の形成を促進すると共に、回転霧化頭4から噴霧された塗料粒子の噴霧パターンを整形する。このとき、第1のシェーピングエアの圧力と第2のシェーピングエアの圧力を適宜調整することによって、噴霧パターンを所望の大きさや形状に変更することができる。
13はハウジング部材6の外周側に設けられた外部電極を示している。図2に示すように、この外部電極13は、ハウジング部材6の後側に配置された鍔状の支持部材14に取付けられている。この支持部材14は、例えばハウジング部材6と同様な絶縁樹脂材料を用いて形成され、ハウジング部材6から径方向外側に向けて突出している。外部電極13は、支持部材14の突出端側(外径側)に位置して周方向に等間隔に例えば8個設けられている。これら8個の外部電極13は、回転霧化頭4と同軸の環状に配置され、回転軸3Cを中心とした円に沿って配置されている。なお、外部電極13は、8個に限らず、9個以上でもよく、7個以下でもよい。
ここで、外部電極13は、支持部材14から前側に向けて長尺の棒状に延びた電極支持腕13Aと、電極支持腕13Aの先端に設けられた針状電極13Bとによって構成されている。電極支持腕13Aは、例えばハウジング部材6、支持部材14と同様な絶縁樹脂材料を用いて形成され、その先端が回転霧化頭4の周囲として、回転霧化頭4の後方外周側に配置されている。一方、針状電極13Bは、例えば金属等の導電材料を用いて先端が自由端となった針状に形成され、電極支持腕13Aの先端に設けられた浅底な収容凹部内に配置されている。この針状電極13Bは、電極支持腕13A内に設けられた抵抗(図示せず)を介して後述する高電圧発生器15に接続されている。
8個の針状電極13Bは、回転霧化頭4と同軸の環状に配置され、回転軸3Cを中心として直径寸法が大きい大径円に沿った位置に設けられている。8個の針状電極13Bは、シェーピングエアリング9に比べて、噴霧器2の後側に配置されている。これにより、外部電極13は、針状電極13Bでコロナ放電が生じることによって、回転霧化頭4から噴霧される塗料粒子にマイナスの高電圧を帯電させる。
高電圧発生器15は、外部電極13に接続され、該高電圧発生器15は、外部電極13に対する高電圧印加手段を構成している。この高電圧発生器15は、例えば多段式整流回路(所謂、コッククロフト回路)を用いて構成され、外部電極13の各針状電極13Bに電気的に接続されている。そして、高電圧発生器15は、例えば−10kV〜−150kVの直流電圧からなる高電圧を発生し、この高電圧を外部電極13の各針状電極13Bに対して供給する。
アダプタ16は、シェーピングエアリング9に設けられ、このアダプタ16は、絶縁材料または半導電材料によって形成されている。具体的には、アダプタ16は、リング状に形成され、シェーピングエアリング9の外周面9Aを覆って、シェーピングエアリング9に取付けられている。アダプタ16の外周側には、後述の半導電部材21を取付けるための、リング状の係合溝部16Aが全周に亘って形成されている。
さらに、アダプタ16の内周側には、シェーピングエアリング9の溝部9Bと対応した位置に、径方向内側に向けて突出した複数の突起16Bが設けられている。これら複数の突起16Bは、周方向に等間隔に配置されている。
アダプタ16をシェーピングエアリング9に取付けるときには、前方から後方に向けてシェーピングエアリング9の外周側にアダプタ16を押し込み、この状態でアダプタ16を周方向に所定角度だけ回転させる。これにより、アダプタ16の突起16Bがシェーピングエアリング9の溝部9Bに挿入されて、両者が係合し、アダプタ16がシェーピングエアリング9に取付けられる。以上と逆の操作を行うことによって、シェーピングエアリング9からアダプタ16を取外すことができる。
なお、アダプタ16は、突起16Bと溝部9Bとからなる係合機構によって、シェーピングエアリング9に取付け、取外しができるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、アダプタ16の内周側に雌ねじを形成すると共に、シェーピングエアリング9の外周側に雄ねじを形成し、これらをねじ止め固定してもよい。さらに、アダプタ16を取外す必要がなければ、アダプタ16をシェーピングエアリング9に固着してもよい。
17はエアモータ3の外周側を覆うフィルム製カバーを示している。このフィルム製カバー17は、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)等の絶縁樹脂材料を用いて形成されている。フィルム製カバー17は、厚さ寸法が2mm以下、好ましくは0.1mm〜1.5mm程度の厚さ寸法をもった樹脂フィルムによって形成されている。材料コストを低減するためには、フィルム製カバー17の機械的な強度が確保できる範囲で、フィルム製カバー17の厚さ寸法はできるだけ薄くした方がよい。ここで、フィルム製カバー17は、ハウジング部材6に取付けられた筒状の後カバー18と、後カバー18の前側に取付けられエアモータ3を覆う筒状の前カバー19とによって構成されている。
フィルム製カバー17の材料は、難燃性や自己消火性を有すると共に、加工性、耐溶剤性を考慮して適宜選択される。フィルム製カバー17を真空成形する場合を考えると、水性塗料を用いるときには、例えばポリ塩化ビニル(PVC)を用いるのが好ましく、溶剤系塗料を用いるときには、耐溶剤性に優れた材料として例えばポリプロピレン(PP)によって形成するのが好ましい。
後カバー18は、円筒状に形成されハウジング部材6に固定される固定部18Aと、固定部18Aの前端から前方に向けベル状に拡開して延びた拡開部18Bとを備えている。固定部18Aは、例えばボルト、ロックピン等の固定手段(図示せず)を用いて支持部材14の外周側に取付けられ、ハウジング部材6に固定される。このとき、拡開部18Bの内部には、8個の電極支持腕13Aが配置される。さらに、拡開部18Bの前側開口端には、径方向外側に広がるフランジ部18Cが設けられている。
前カバー19は、後部外周側に位置して円板状に形成された円板部19Aと、円板部19Aの内周縁に連続して形成され前方に向けて延びた円筒部19Bとを備えている。円板部19Aには、外部電極13の先端部分と対応した位置に電極用開口20が形成されている。外部電極13の針状電極13Bは、この電極用開口20から前側に向け露出する。図3に示すように、針状電極13Bの先端は、例えば電極用開口20から1mm〜10mm程度の突出寸法dをもって突出させるのが好ましい。
円板部19Aの後側開口端には、その内周側に位置して全周に亘って延びる環状の組付け溝部19Cが形成されている。この組付け溝部19C内には、後カバー18のフランジ部18Cが挿入される。これにより、前カバー19は、後カバー18の前側に組付けられる。一方、前カバー19を前方に引っ張ることにより、後カバー18のフランジ部18Cを弾性的に変形させ、フランジ部18Cと組付け溝部19Cとを分離させることができる。これにより、後カバー18から前カバー19を取外すことができる。
円筒部19Bは、ハウジング部材6、エア通路部材7を含めてエアモータ3の外周側を覆う。円筒部19Bの前端部19Dは、シェーピングエアリング9と径方向に離間した位置で、シェーピングエアリング9の後端周辺に配置される。即ち、フィルム製カバー17は、シェーピングエアリング9に対して接触することはなく、フィルム製カバー17とシェーピングエアリング9との間には、径方向または軸方向の隙間が形成されている。
21は半導電材料によって形成された半導電部材を示している。この半導電部材21は、例えば表面抵抗率が1010〜107Ωまたは体積抵抗率が108〜105Ωmの半導電樹脂材料を用いて形成される。具体的には、半導電部材21は、例えばアモルファス・ポリエチレンテレフタレート(A−PET)に半導電樹脂を混練した半導電樹脂シート、2枚のポリプロピレン(PP)のフィルム間にポリスチレン半導電フィルムを挟んだ3層樹脂フィルム等を用いて形成される。半導電部材21は、例えば2mm以下、好ましくは0.1mm〜1.5mm程度の厚さ寸法を有し、前方から後方に向けて拡開した略円錐状または略円筒状に形成されている。なお、半導電部材21は、例えばフィルム製カバー17と同じ樹脂材料に導電素材を配合することによって半導電性を有した樹脂材料によって形成してもよい。
半導電部材21の前,後方向の中間位置には、径方向内側に向けて突出した複数(例えば5個)の係合突起21Aが形成されている。これら複数の係合突起21Aは、周方向に向けてアダプタ16の係合溝部16Aに沿って円弧状に延びると共に、周方向で互いに等間隔に配置されている。半導電部材21は、アダプタ16に向けて前方から後方に向けて押付けると、これら複数の係合突起21Aがアダプタ16の係合溝部16Aに挿入される。これにより、半導電部材21は、アダプタ16の外周側に取付けられる。半導電部材21を前方に引っ張ると、係合突起21Aが弾性的に変形し、係合突起21Aが係合溝部16Aから抜け出す。これにより、アダプタ16から半導電部材21を取外すことができる。
半導電部材21の一端部となる後端部21Bは、前カバー19の前端部19Dに接触する。具体的には、半導電部材21の後端部21Bは、前カバー19の前端部19Dを外側から覆い、この前端部19Dに面接触し、電気的に導通させる。
一方、半導電部材21の他端部となる前端部21Cは、シェーピングエアリング9に接触する。具体的には、半導電部材21の前端部21Cは、径方向内側に向けて延びたリング状の平板として形成され、シェーピングエアリング9の前方外周側に設けられた段差部9Cの端面に面接触し、電気的に導通させる。
なお、半導電部材21の後端部21Bと前カバー19の前端部19Dとが面接触し、半導電部材21の前端部21Cとシェーピングエアリング9の段差部9Cとが面接触するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、半導電部材21の後端部21Bと前カバー19の前端部19Dとが互いに電気的に接続されていれば、これらは線接触や点接触してもよい。同様に、半導電部材21の前端部21Cとシェーピングエアリング9の段差部9Cとが、線接触や点接触してもよい。シェーピングエアリング9と前カバー19との間で半導電部材21の電気的な抵抗を大きくするためには、半導電部材21の前端と後端とを線接触や点接触させた方がよい。一方、電気的な接続を確実にするためには、半導電部材21はシェーピングエアリング9や前カバー19に面接触させた方がよい。
第1の実施の形態による塗装装置1は上述の如き構成を有するもので、次に、この塗装装置1を用いて塗装作業を行うときの動作について説明する。
まず、エアモータ3によって回転霧化頭4を高速回転させ、この状態でフィードチューブ5を通じて回転霧化頭4に塗料を供給する。これにより、噴霧器2は、回転霧化頭4が回転するときの遠心力によって塗料を微粒化し、塗料粒子として噴霧する。このときに、シェーピングエアリング9に設けられた第1,第2のエア噴出孔10,11から第1,第2のシェーピングエアが供給され、これらのシェーピングエアによって塗料粒子からなる噴霧パターンが制御される。
ここで、外部電極13の針状電極13Bには、高電圧発生器15によってマイナスの高電圧が印加されている。このため、針状電極13Bとアース電位となった被塗物との間には常に静電界が形成されている。これにより、針状電極13Bの先端では、コロナ放電が発生し、回転霧化頭4の周囲にコロナ放電に伴うイオン化圏域を発生させる。この結果、回転霧化頭4から噴霧された塗料粒子は、イオン化圏域を通過することによって、間接的に高電圧に帯電する。高電圧に帯電した塗料粒子(帯電塗料粒子)は、針状電極13Bと被塗物との間に形成された静電界に沿って飛行し、被塗物に塗着する。
次に、半導電部材21によるフィルム製カバー17の劣化や汚れ抑制等の効果について説明する。
ここで、例えば半導電部材21を省いた場合について述べる。この場合には、絶縁材料からなるフィルム製カバー17の表面は、外部電極13からのイオンによって衝突帯電し、電位が上昇する。このとき、帯電したフィルム製カバー17と、接地されたシェーピングエアリング9とでは、電位差が拡大し、絶縁状態が維持できなくなると、放電が発生する。空気中では数マイクロ秒のパルス放電が発生し、帯電によって蓄積されていたエネルギーが短時間で放出される。
これにより、放電に伴う電子の衝突、電流による局所的なジュールの発熱、プラズマによるオゾンの生成、励起状態から基底状態への遷移に伴う電磁波放出等が起きる。これらの現象によって、フィルム製カバー17のような周辺材料には酸化や分子量の減少が発生し、劣化する。特に、シェーピングエアリング9や回転霧化頭4は電位がアース電位に固定されており、かつ外部電極13からの電気力線が引き込まれるため、イオン粒子が集中する。この結果、シェーピングエアリング9、回転霧化頭4の近傍にあるフィルム製カバー17の前端部19Dは、他の部位に比べて帯電し易く、劣化の進行が著しくなる。
これに対し、第1の実施の形態では、絶縁材料からなるフィルム製カバー17の前端部19Dと、導電材料からなるシェーピングエアリング9との境界を、半導電部材21で覆っている。これにより、半導電部材21の後端部21Bをフィルム製カバー17の前端部19Dと接触させると共に、半導電部材21の前端部21Cをシェーピングエアリング9の段差部9Cに接触させて接地している。
この場合、フィルム製カバー17に帯電した電荷は半導電部材21に対して放電するが、導電材料からなるシェーピングエアリング9に放電したときのような短時間で集中的な大きな電流にはならず、緩慢な電流となる。このため、フィルム製カバー17の劣化が抑制される。一方、フィルム製カバー17からの放電に伴って半導電部材21にも電流が流れるが、この電流は、数十μA以下になる。このため、半導電部材21自体が電流の通電によって実用上劣化を来たす虞れはない。
さらに、シェーピングエアリング9はアース電位にあるから、外部電極13からのイオンは、シェーピングエアリング9に接触した半導電部材21に集中し易くなる。しかし、半導電部材21は、金属材料に比べて体積抵抗率や表面抵抗率が高い抵抗体になるため、半導電部材21には電位勾配が形成され、シェーピングエアリング9に比べて、電位が高い状態になる。このとき、半導電部材21は帯電塗料粒子と同じ極性で帯電するから、シェーピングエアリング9に比べて、帯電塗料粒子が付着し難くなり、汚れを抑えることができる。
かくして、第1の実施の形態によれば、半導電部材21の後端部21Bをフィルム製カバー17に接触させ、半導電部材21の前端部21Cをシェーピングエアリング9に接触させたから、半導電部材21によってフィルム製カバー17とシェーピングエアリング9との間の放電を防止し、フィルム製カバー17の劣化を抑制して、耐久性を高めることができる。これに加えて、半導電部材21を帯電塗料粒子と同じ極性で帯電させることができるから、帯電塗料粒子の付着を抑制することができる。
シェーピングエアリング9を接地したから、半導電部材21の前端部21Cを接地するためだけに別個の部材を設ける必要がなくなる。さらに、接地されたシェーピングエアリング9の周囲でも放電が生じるから、エア噴出孔10,11の周囲にイオンを供給することができ、シェーピングエアを通じて、塗料粒子の帯電を促進することができる。
シェーピングエアリング9には、絶縁材料または半導電材料からなるアダプタ16を設けている。これにより、フィルム製カバー17の前端部19Dがシェーピングエアリング9の周囲に配置されるときでも、フィルム製カバー17とシェーピングエアリング9との間の絶縁性を高めて、これらの間の直接的な放電を抑制することができる。
一方、半導電部材21の前端部21Cは、シェーピングエアリング9と電気的に接触しているから、半導電部材21は、フィルム製カバー17に比べて、アースに近い電位となり、塗料粒子が付着し易い。しかし、半導電部材21は、アダプタ16に交換可能に取付けたから、汚れ易い半導電部材21だけを容易に交換することができ、メンテナンス性を高めることができる。
外部電極13の針状電極13Bは、フィルム製カバー17に形成した電極用開口20から露出するから、針状電極13Bからのイオンを塗料粒子に供給することができる。このフィルム製カバー17は、エアモータ3に加えて、外部電極13の電極支持腕13Aを覆うから、フィルム製カバー17によって電極支持腕13Aの汚れを防止し、清浄に保つことができる。
さらに、フィルム製カバー17は、ハウジング部材6に取付けられた筒状の後カバー18と、後カバー18の前側に取付けられエアモータ3を覆う筒状の前カバー19とによって構成している。これにより、フィルム製カバー17に塗料粒子が付着したときでも、前カバー19と後カバー18を分離することによって、フィルム製カバー17をハウジング部材6から取外すことができる。このため、フィルム製カバー17を容易に交換することができ、メンテナンス性を高めることができる。
次に、図7は本発明に係る静電塗装装置の第2の実施の形態を示している。第2の実施の形態の特徴は、シェーピングエアリングに内側係合部を設けると共に、半導電部材の一端部と他端部との間の途中部位には内側係合部と係合する外側係合部を設けたことにある。なお、第2の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
31は第2の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置(以下、塗装装置31という)を示している。この塗装装置31は、第1の実施の形態による塗装装置1とほぼ同様に、噴霧器2、ハウジング部材6、シェーピングエアリング32、外部電極13、高電圧発生器15、フィルム製カバー17、半導電部材33等を備えている。
32は第2の実施の形態によるシェーピングエアリングを示している。このシェーピングエアリング32は、第1の実施の形態によるシェーピングエアリング9とほぼ同様に構成され、第1,第2のエア噴出孔10,11が設けられている。一方、シェーピングエアリング32は、アース部材を構成している。このため、シェーピングエアリング32は、例えば導電金属材料を用いて筒状に形成されると共に、エアモータ3を通じて接地されている。
シェーピングエアリング32の外周面32Aには、径方向外側に向けて突出した環状の鍔部32Bが形成されている。この鍔部32Bは、後述する半導電部材33の後端部33Bと前端部33Cとの間の途中部位と対向した位置に配置される。即ち、鍔部32Bは、係合突起33Aと係合する内側係合部を構成する。なお、前カバー19の前端部19Dと鍔部32Bとの間での放電を防止するためには、例えば鍔部32Bは、前端部19Dよりも段差部32Cに近い位置に配置するのが好ましい。
33は半導電材料によって形成された第2の実施の形態による半導電部材を示している。この半導電部材33は、第1の実施の形態による半導電部材21とほぼ同様に形成される。このため、半導電部材33は、前方から後方に向けて拡開した略円錐状または略円筒状に形成されている。
半導電部材33の前,後方向の中間位置には、径方向内側に向けて突出した複数(例えば5個)の係合突起33Aが形成されている。これら複数の係合突起33Aは、シェーピングエアリング32の鍔部32Bと係合する外側係合部を構成する。具体的には、複数の係合突起33Aは、周方向に向けてシェーピングエアリング32の鍔部32Bに沿って円弧状に延びると共に、周方向で互いに等間隔に配置されている。
半導電部材33の一端部となる後端部33Bは、前カバー19の前端部19Dに接触し、電気的に導通させる。具体的には、半導電部材33の後端部33Bは、前カバー19の前端部19Dを外側から覆い、前カバー19の前端部19Dに面接触し、電気的に導通させる。
一方、半導電部材33の他端部となる前端部33Cは、シェーピングエアリング32に接触する。具体的には、半導電部材33の前端部33Cは、径方向内側に向けて延びたリング状の平板として形成され、シェーピングエアリング32の前方外周側に設けられた段差部32Cの端面に面接触し、電気的に導通させる。
半導電部材33をシェーピングエアリング32に向けて前方から後方に押付けると、複数の係合突起33Aは、鍔部32Bを乗り越え、該鍔部32Bの後面に引っ掛かる。このとき、半導電部材33の前端部33Cは、シェーピングエアリング32の段差部32Cの端面に面接触する。これにより、半導電部材33の係合突起33Aと前端部33Cとの間に、シェーピングエアリング32の鍔部32Bと段差部32Cとが、前,後方向から挟まれる。この結果、半導電部材33は、シェーピングエアリング32の外周側に取付けられる。
一方、半導電部材33を前方に引っ張ると、係合突起33Aが弾性的に変形し、係合突起33Aが鍔部32Bから抜け出す。これにより、シェーピングエアリング32から半導電部材33を取外すことができる。
かくして、このように構成された第2の実施の形態でも、前述した第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第2の実施の形態では、シェーピングエアリング32に鍔部32Bを設けると共に、半導電部材33に係合突起33Aを設けたから、係合突起33Aが鍔部32Bに係合した状態で半導電部材33をシェーピングエアリング32に交換可能に取付けることができる。このため、汚れ易い半導電部材33だけを容易に交換することができる。しかも、第1の実施の形態に比べて、アダプタ16を省くことができ、製造コストを低減することができる。
次に、図8および図9は本発明に係る静電塗装装置の第3の実施の形態を示している。第3の実施の形態の特徴は、ハウジング部材の電極カバー部の前側に取付けられた筒状の前カバーによってフィルム製カバーを構成したことにある。なお、第3の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
41は第3の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置(以下、塗装装置41という)を示している。この塗装装置41は、第1の実施の形態による塗装装置1とほぼ同様に、噴霧器2、ハウジング部材42、シェーピングエアリング9、外部電極13、高電圧発生器15、前カバー44、半導電部材21等を備えている。
42はエアモータ3が収容されると共に前端側に回転霧化頭4が配置された第3の実施の形態によるハウジング部材を示している。このハウジング部材42は、第1の実施の形態によるハウジング部材6とほぼ同様に構成される。このため、エアモータ3は、ハウジング部材42のモータ収容穴42Aに収容され、ハウジング部材42に支持されている。
ハウジング部材42の後方には、外部電極13を支持する支持部材14が設けられる。支持部材14には、全ての外部電極13を径方向外側から覆う電極カバー部43が設けられる。この電極カバー部43は、全ての外部電極13を取囲んで支持部材14の前端から前方に向けベル状に拡開して延びている。電極カバー部43の前側開口端には、径方向外側に向けて広がるフランジ部43Aが設けられている。
前カバー44は、第3の実施の形態に用いられるフィルム製カバーを構成する。具体的には、前カバー44は、第1の実施の形態による前カバー19とほぼ同様に形成される。このため、前カバー44は、後部外周側に位置して円板状に形成された円板部44Aと、円板部44Aの内周縁に連続して形成され前方に向けて延びた円筒部44Bとを備えている。円板部44Aには、外部電極13の先端部分と対応した位置に電極用開口45が形成されている。外部電極13の針状電極13Bは、この電極用開口45から露出する。
円筒部44Bは、ハウジング部材42、エア通路部材7を含めてエアモータ3の外周側を覆う。円筒部44Bの前端部44Dは、シェーピングエアリング9と離間した位置で、シェーピングエアリング9の後端周辺に配置され、半導電部材21の後端部21Bと接触し、電気的に導通させる。
円板部44Aの後側開口端には、その内周側に位置して全周に亘って延びる環状の組付け溝部44Cが形成されている。電極カバー部43の前側から前カバー44を押付けると、組付け溝部44C内にフランジ部43Aが挿入される。これにより、前カバー44は、電極カバー部43の前側に組付けられる。一方、前カバー44を前方に引っ張ると、フランジ部43Aは弾性的に変形して、フランジ部43Aが組付け溝部44Cから抜け出す。これにより、ハウジング部材42から前カバー44を取外すことができる。
かくして、このように構成された第3の実施の形態でも、前述した第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第3の実施の形態では、ハウジング部材42の電極カバー部43の前側に取付けられた前カバー44によってフィルム製カバーを構成した。このため、前カバー44に塗料粒子が付着したときでも、前カバー44を電極カバー部43から分離することによって、前カバー44をハウジング部材42から取外すことができる。この結果、前カバー44を容易に交換することができ、メンテナンス性を高めることができる。
ここで、一般的にハウジング部材42の後端部は、ロボットやレシプロケータ等に取付けられている。このため、第1の実施の形態のように、外部電極13の後方に位置して後カバー18を設けた場合には、後カバー18を交換するときに、塗装装置1をロボット等から取外す必要がある。これに対し、第3の実施の形態では、外部電極13の前側に位置した前カバー44によってフィルム製カバーを構成し、外部電極13の後方はハウジング部材42に固定的に取付けられた電極カバー部43によって覆う構成となっている。このため、塗装装置41をロボット等に取付けた状態で前カバー44を交換することができると共に、汚れが付着し難い電極カバー部43は別途洗浄を行うことによって、メンテナンス性を高めることができる。
なお、前記第3の実施の形態では、第1の実施の形態に適用した場合を例に挙げて説明したが、第2の実施の形態に適用してもよい。
前記第3の実施の形態では、外部電極13の電極支持腕13Aとは別個に電極カバー部43を設ける構成としたが、電極支持腕と電極カバー部を一体化して形成してもよい。
一方、前記各実施の形態では、半導電部材21,33の係合突起21A,33Aは周方向に離間して5個設けた場合を例に挙げて説明したが、2個、3個または4個設けてもよく、6個以上設けてもよい。さらに、例えば全周に亘って円環状またはC字状に突出した1個の係合突起を形成してもよい。
前記第1,第3の実施の形態では、半導電部材21は、シェーピングエアリング9に設けたアダプタ16に交換可能に取付ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば半導電部材21とアダプタ16とを一体化して半導電部材を形成してもよい。この場合、アダプタが一体化された半導電部材をシェーピングエアリングに交換可能に取付ける構成とすればよい。
前記第1の実施の形態では、半導電部材21の後端部21Bをフィルム製カバー17の前カバー19に接触させ、半導電部材21の前端部21Cをシェーピングエアリング9に接触させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば半導電部材を径方向に延びる円環状の板体として形成し、その径方向外側端部をフィルム製カバーに接触させ、径方向内側端部をシェーピングエアリングに接触させる構成としてもよい。即ち、フィルム製カバーとアース部材との間を、半導電部材を用いて電気的に接続するのであれば、半導電部材の一端部および他端部の位置は適宜設定することができる。この構成は、第2および第3の実施の形態にも適用することができる。
前記第1の実施の形態では、半導電部材21はフィルム製カバー17に分離可能な状態で接触したが、例えば半導電部材はフィルム製カバーに分離不能な状態で接合や接着してもよく、一体化して形成してもよい。この場合、半導電部材とフィルム製カバーとの接触不良を防止することができる。この構成は、第2および第3の実施の形態にも適用することができる。
前記第1の実施の形態では、シェーピングエアリング9がアース部材を構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばシェーピングエアリングとは別個にアース部材を設け、半導電部材をアース部材を介して接地する構成としてもよい。この構成は、第2および第3の実施の形態にも適用することができる。
前記各実施の形態では、針状電極13Bを噴霧器2の後側に配置した場合を図示したが、噴霧器2の前側に配置してもよい。塗料粒子に対するイオンの供給を促進するためには、針状電極13Bは、噴霧器2の前側に配置した方がよい。一方、塗装装置1,31,41を小型化するためには、針状電極13Bは、噴霧器2の後側に配置した方がよい。
各実施の形態では、ハウジング部材6の後側に配置された鍔状の支持部材14に外部電極13の長尺な棒状体からなる電極支持腕13Aを設けた場合を例示した。しかし、本発明はこの構成に限らず、支持部材14をエア通路部材7ないし回転霧化頭4の方まで延びた筒状の支持部材として形成し、この筒状支持部材の先端に短尺な電極支持腕を設ける構成としてもよい。
前記各実施の形態では、回転霧化頭4は、その全体を導電材料によって形成するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、特許文献2に記載された回転霧化頭のように、絶縁材料を用いて回転霧化頭4とほぼ同じ形状の本体部分を形成すると共に、本体部分の外側表面と内側表面に対して導電性または半導電性の被膜を設ける構成としてもよい。この場合、回転霧化頭の塗料放出端縁は、被膜を通じて接地するものである。
前記各実施の形態では、外部電極13は、針状電極13Bを用いて形成するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば前カバーの円筒部の外周側を取囲んで細長い導電線を円環状に形成したリング電極を用いて外部電極を形成してもよい。この他にも、特許文献1に記載された薄刃状のブレードリング、細長い導電線を星形状に形成した星形リング、細長い導電線を螺旋状に形成した螺旋リング等を用いて外部電極を形成してもよい。
前記各実施の形態では、ハウジング部材6,42とエア通路部材7とを別個に設ける構成としたが、ハウジング部材とエア通路部材を、絶縁材料を用いて一体化して形成してもよい。
前記各実施の形態では、モータとしてエアモータを例に挙げて説明したが、例えば電動モータを用いる構成としてもよい。
さらに、前記各実施の形態では、シェーピングエアリング9,32にはシェーピングエアを噴出する第1,第2のエア噴出孔10,11を二重の円環状に配置する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば第1,第2のエア噴出孔のうちいずれか一方を省いて、エア噴出孔を一重の円環状に配置する構成としてもよい。
1,31,41 回転霧化頭型塗装装置(塗装装置)
3 エアモータ(モータ)
3C 回転軸
4 回転霧化頭
4A 塗料放出端縁
6,42 ハウジング部材
9,32 シェーピングエアリング(アース部材)
10 第1のエア噴出孔
11 第2のエア噴出孔
13 外部電極
13A 電極支持腕
13B 針状電極
15 高電圧発生器(高電圧印加手段)
16 アダプタ
17 フィルム製カバー
18 後カバー
19,44 前カバー
19D,44D 前端部
20,45 電極用開口
21,33 半導電部材
21A,33A 係合突起(外側係合部)
21B,33B 後端部(一端部)
21C,33C 前端部(他端部)
32B 鍔部(内側係合部)
43 電極カバー部
43A フランジ部

Claims (7)

  1. モータ(3)と、該モータ(3)の前側に該モータ(3)により回転可能に設けられた回転霧化頭(4)と、該回転霧化頭(4)の周囲に設けられた外部電極(13)と、該外部電極(13)に高電圧を印加し前記回転霧化頭(4)から噴霧された塗料粒子に間接的に高電圧を帯電させる高電圧印加手段(15)とを備えてなる静電塗装装置において、
    前記回転霧化頭(4)の後側に設けられ、接地されたアース部材(9,32)と、
    絶縁材料によって形成され、前記モータ(3)の外周側を覆うフィルム製カバー(17)と、
    半導電材料によって形成され、一端部(21B,33B)が該フィルム製カバー(17)に接触すると共に、他端部(21C,33C)が前記アース部材(9,32)に接触した半導電部材(21,33)とを、さらに備えたことを特徴とする静電塗装装置。
  2. 前記回転霧化頭(4)の後側には、シェーピングエアを噴出するエア噴出孔(10,11)が形成されたシェーピングエアリング(9,32)を設け、
    該シェーピングエアリング(9,32)は、導電材料を用いて形成され、接地された前記アース部材(9,32)を構成してなる請求項1に記載の静電塗装装置。
  3. 前記シェーピングエアリング(9)には、絶縁材料または半導電材料からなるアダプタ(16)を設け、
    前記半導電部材(21)は、該アダプタ(16)に交換可能に取付けてなる請求項2に記載の静電塗装装置。
  4. 前記シェーピングエアリング(32)には、前記半導電部材(33)の一端部(33B)と他端部(33C)との間の途中部位と対向した位置に内側係合部(32B)を設け、
    前記半導電部材(33)には、前記シェーピングエアリング(32)の内側係合部(32B)と係合する外側係合部(33A)を設け、
    前記半導電部材(33)は、前記外側係合部(33A)が前記内側係合部(32B)に係合した状態で前記シェーピングエアリング(32)に交換可能に取付けてなる請求項2に記載の静電塗装装置。
  5. 前記外部電極(13)は、電極支持腕(13A)と、該電極支持腕(13A)に設けられ前記高電圧印加手段(15)から高電圧が印加される針状電極(13B)とによって構成され、
    前記フィルム製カバー(17)は、前記モータ(3)に加えて、前記外部電極(13)の電極支持腕(13A)を覆い、
    前記外部電極(13)の針状電極(13B)は、前記フィルム製カバー(17)に形成した電極用開口(20,45)から露出してなる請求項1に記載の静電塗装装置。
  6. 前記モータ(3)は、ハウジング部材(6)に支持され、
    前記フィルム製カバー(17)は、該ハウジング部材(6)に取付けられた筒状の後カバー(18)と、該後カバー(18)の前側に取付けられ前記モータ(3)を覆う筒状の前カバー(19)とによって構成してなる請求項1に記載の静電塗装装置。
  7. 前記モータ(3)は、ハウジング部材(42)に支持され、
    前記ハウジング部材(42)は、前記外部電極(13)を覆う電極カバー部(43)を備え、
    前記フィルム製カバー(17)は、該電極カバー部(43)の前側に取付けられ前記モータ(3)を覆う筒状の前カバー(44)によって構成してなる請求項1に記載の静電塗装装置。
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