KR20140017673A - 회전 무화두형 도장기 - Google Patents

Abstract

하우징(2)에는, 에어 모터(6)의 에어 베어링(6E)을 향해 베어링 에어가 공급되는 베어링 에어 유로(13)와 터빈(6C)을 향해 구동 에어가 공급되는 터빈 에어 유로(15)를 설치한다. 에어 모터(6)의 주위에는, 하우징(2)과 커버(5)와의 사이에 환형 공간(17)을 설치한다. 환형 공간(17)과 베어링 에어 유로(13)를 접속하는 베어링 에어 분기로(18)와 환형 공간(17)과 터빈 에어 유로(15)를 접속하는 터빈 에어 분기로(19)를 설치한다. 에어 분기로(18, 19)는, 압축 에어의 일부를 환형 공간(17)으로 안내하고, 커버(5)를 가온 상태로 유지한다.

Description

회전 무화두형 도장기{ROTARY ATOMIZER HEAD-TYPE COATING MACHINE}

본 발명은, 예를 들면, 자동차, 가정 전기 제품 등의 피도장물(被塗裝物)을 도장하는 데 사용하기에 바람직한 회전 무화두형(霧化頭型) 도장기(塗裝機)에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 차체, 가구, 전화(電化) 제품 등을 도장하는 경우에는, 도료의 도착(途着) 효율, 도장 마무리가 양호한 회전 무화두형 도장기를 사용하여 도장하고 있다. 이 회전 무화두형 도장기는, 모터 수용부를 가지는 통형의 하우징과, 상기 하우징의 외주측을 덮는 통형의 커버와, 상기 하우징의 모터 수용부에 수용되고 에어 베어링에 의해 지지된 회전축을 터빈에 의해 회전 구동하는 에어 모터와, 상기 하우징의 앞쪽에 위치하여 상기 에어 모터의 회전축의 선단부에 장착되고 상기 회전축과 함께 회전하는 동안에 공급된 도료를 분무하는 회전 무화두와, 상기 회전축 내에 삽통(揷通)되어 설치되고 상기 회전 무화두를 향해 도료를 공급하는 피드 튜브와, 상기 하우징의 전단측(前端側)에 상기 회전 무화두의 외주면을 에워싸 설치되고 상기 회전 무화두로부터 분무된 도료의 분무 패턴을 정돈하기 위한 셰이핑 에어(shaping air)를 분출하는 에어 분출구를 가지는 셰이핑 에어링(shaping air ring)을 구비하고 있다.

회전 무화두형 도장기의 하우징에는, 에어 모터의 에어 베어링을 향해 베어링 에어가 유통하는 베어링 에어 유로와, 에어 모터의 터빈을 향해 터빈 에어가 유통하는 터빈 에어 유로가 설치되어 있다. 이들 에어 유로에 공급된 베어링 에어, 터빈 에어로서의 압축 에어는 하우징의 외부로 배출된다. 여기서, 베어링 에어, 터빈 에어에는, 청정하며 충분히 건조된 드라이 에어가 사용되고, 소정의 압력, 유량을 가지고 공급된다.

한편, 회전 무화두형 도장기에는, 회전 무화두에 공급되는 도료에 고전압을 인가하는 고전압 발생기를 구비한 정전(靜電) 도장기가 있다. 이 경우, 고전압에 대전(帶電)로 된 도료 입자는, 피(被)도장물과의 사이에 형성되는 전기력선에 따라 비행할 수 있어, 피도장물에 효율적으로 도장되는 것이 가능하다.

최근의 회전 무화두형 도장기에서는, 많은 도료를 분무함으로써 넓은 도장 범위를 효율적으로 도장 가능하도록, 회전 무화두의 회전수, 즉 에어 모터의 터빈의 회전수가 높여져 있다. 이에 따라, 에어 모터에 공급하는 터빈 에어로 되는 압축 에어는, 그 압력이 상승하고, 유량도 증대되어 있다.

이와 같이, 터빈 에어의 압력을 높인 경우, 고압인 터빈 에어는, 터빈을 향해 분출되었을 때, 단열 팽창의 작용에 의해 온도가 급격하게 저하된다. 이 온도 저하에 의해, 에어 모터와 그 외주측에 위치하는 하우징 등이 냉각되게 된다.

여기서, 도장 작업을 행하는 도장 부스 내는, 도장의 마무리가 양호해지도록 온도와 습도가 관리되고 있다. 예를 들면, 자동차의 보디를 도장하는 부스 내는, 온도가 20∼25 ℃ 정도, 습도가 70∼90 % 정도로 유지되고 있다. 따라서, 배출 에어에 의해 하우징이 냉각되면 고온 다습한 부스 내에서는 하우징을 덮는 커버의 표면에 결로(結露)가 생긴다.

정전 도장기의 경우, 커버의 표면에 결로가 생기면, 도료에 인가하기 위한 고전압이 어스 측으로 리크하여 버리므로, 정전 도장을 행할 수 없게 된다. 또한, 결로에 의해 커버가 어스 측에 접속되면, 고전압에 대전된 도료 입자가 커버 측으로 비행하여 상기 커버의 표면에 부착되므로, 커버 표면의 전기 절연성의 저하를 촉진하는 요인으로도 된다.

또한, 정전 도장기의 경우에는 물론, 고전압을 인가하지 않으며 도장을 행하는 비정전 도장기의 경우라도, 커버 표면의 결로가 진행되면, 결로된 수분이 물방울로 된다. 이 상태에서 도장기를 동작하면, 커버 표면의 물방울이 비산되어 도장면에 부착된다. 이 경우, 입경이 작은 안개형의 물방울이라도, 양의 다소에 구애받지 않고 도장면에 부착되었을 때는 도장 품질을 현저하게 저하시킨다.

그래서, 커버의 표면의 결로를 방지하기 위한 회전 무화두형 도장기가 있다. 이 도장기는, 에어 모터의 주위를 에워싸도록 공간부를 설치하고, 이 공간부에 단열용의 에어를 유통시키는 구성으로 하고 있다. 단열용의 에어는, 전용으로 설치된 단열 에어 유로로부터 공간부에 공급하는 구성으로 되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

국제 공개 제WO2006/129407호

특허 문헌 1에 의한 회전 무화두형 도장기에서는, 단열용의 에어로서 전용의 에어, 즉 공압원(空壓源)으로부터 전용으로 뺀 압축 에어를 공간부에 공급하고 있다. 그러므로, 도장기에는, 도료, 베어링 에어, 터빈 에어, 셰이핑 에어 등을 유통시키는 유로, 배관과는 별개로, 단열 에어용의 유로, 배관을 설치하지 않으면 안된다. 이 결과, 유로, 배관의 경로가 복잡하게 되어 도장기가 대형화되는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 기존의 에어 유로를 유통하는 에어의 일부를 이용함으로써, 간단한 구성으로 커버 표면의 결로를 방지할 수 있어, 전체를 소형화할 수 있도록 한 회전 무화두형 도장기를 제공하는 것에 있다.

(1). 본 발명에 의한 회전 무화두형 도장기는, 내주측이 모터 수용부로 된 통형의 하우징과, 상기 하우징의 외주측을 덮는 통형의 커버와, 상기 하우징의 모터 수용부에 수용되고 에어 베어링에 의해 지지된 회전축을 터빈에 의해 회전 구동하는 에어 모터와, 상기 하우징의 앞쪽에 위치하여 상기 에어 모터의 회전축의 선단부에 장착되고 상기 회전축과 함께 회전하는 동안에 공급된 도료를 분무하는 회전 무화두와, 상기 회전축 내에 삽통되어 설치되고 상기 회전 무화두를 향해 도료를 공급하는 피드 튜브와, 상기 하우징의 전단측에 상기 회전 무화두의 외주면을 에워싸 설치되고 상기 회전 무화두로부터 분무된 도료의 분무 패턴을 정돈하기 위한 셰이핑 에어를 분출하는 에어 분출구를 가지는 셰이핑 에어링과, 상기 하우징에 설치되고 상기 에어 모터의 에어 베어링을 향해 베어링 에어를 공급하는 베어링 에어 유로와, 상기 하우징에 설치되고 상기 에어 모터의 터빈을 향해 구동 에어를 공급하는 터빈 에어 유로를 구비하고 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명이 채용하는 구성의 특징은, 상기 하우징과 상기 커버와의 사이에는, 상기 에어 모터를 에워싸는 환형(環形) 공간을 설치하고, 상기 베어링 에어 유로 및/또는 상기 터빈 에어 유로로부터 상기 에어 모터를 향해 공급되는 압축 에어의 일부를, 상기 환형 공간으로 안내하는 구성으로 한 것에 있다.

이 구성에 의하면, 베어링 에어 유로를 통하여 에어 모터의 에어 베어링에 베어링 에어를 공급하고, 터빈 에어 유로를 통하여 터빈에 구동 에어를 공급하면, 회전축과 함께 회전 무화두를 회전 구동시키는 것이 가능하다. 이 상태에서 피드 튜브를 통해 도료를 회전 무화두에 공급함으로써, 회전 무화두로부터 피도장물을 향해 도료를 분무할 수 있다. 한편, 에어 베어링, 터빈에 공급된 압축 에어는, 에어 베어링, 터빈으로 분출되었을 때 단열 팽창에 의한 온도 저하가 생겨, 에어 모터를 냉각시킨다.

이에 대하여, 에어 모터의 주위에는, 이 에어 모터를 에워싸는 위치에 환형 공간을 설치하고, 베어링 에어 유로 및/또는 터빈 에어 유로를 에어 모터를 향해 공급되는 압축 에어의 일부를 환형 공간으로 안내하는 구성으로 하고 있다. 이로써, 환형 공간에는, 압축열에 의해 가온된 압축 에어를 유통시킬 수 있으므로, 에어 모터의 외측을 덮는 커버를 가온(加溫) 상태, 즉 커버가 냉각되는 것을 방지할 수 있는 상태로 유지하는 것이 가능하다.

따라서, 환형 공간에서 압축 에어를 유통시킴으로써 커버를 가온 상태로 유지하는 것이 가능하므로, 커버의 표면의 결로를 방지할 수 있어, 물방울의 부착에 의한 도장 불량을 억제하여 도장 품질을 양호하게 유지할 수 있다. 한편, 예를 들면, 고전압을 인가하는 정전 도장기에 적용한 경우에는, 결로에 의해 커버에 고전압이 리크하는 현상을 미리 막아 도장 효율을 높일 수 있다. 또한, 커버의 표면에 도료가 부착되는 것을 방지할 수 있다.

이 결과, 에어 모터를 에워싸는 환형 공간에, 기존의 에어 유로를 유통하는 압축 에어를 안내한다는 간단한 구성으로 커버의 결로를 방지할 수 있으므로, 각 에어 유로의 배치 관계를 컴팩트하게 설계할 수 있어, 도장기 전체를 소형화할 수 있다.

(2). 본 발명에 의하면, 상기 하우징에는, 상기 베어링 에어 유로와 상기 환형 공간과의 사이 및/또는 상기 터빈 에어 유로와 상기 환형 공간과의 사이를 접속하고, 상기 환형 공간에 압축 에어의 일부를 안내하기 위한 에어 분기로(分岐路)를 설치하는 구성으로 한 것에 있다.

이 구성에 의하면, 베어링 에어 유로와 환형 공간과의 사이 및/또는 터빈 에어 유로와 환형 공간과의 사이를 접속하는 에어 분기로를 설치하는 것만으로, 환형 공간에 가온 상태의 압축 에어를 안내할 수 있다. 이로써, 기존의 베어링 에어 유로, 터빈 에어 유로의 위치, 형상은 변경할 필요가 없기 때문에, 간단한 구성으로 커버 표면의 결로를 방지할 수 있다.

(3). 본 발명에 의하면, 상기 에어 분기로는, 상기 각 에어 유로에 비해 좁게 형성함으로써, 베어링 에어에 의한 상기 에어 베어링의 동작 및 터빈 에어에 의한 상기 터빈의 동작에 영향을 주지 않는 소량의 에어를 상기 환형 공간으로 안내하는 구성으로 한 것에 있다. 이로써, 에어 베어링은, 회전축을 안정적으로 지지할 수 있다. 터빈은, 회전축을 소정의 회전수로 안정적으로 구동할 수 있다.

(4). 본 발명에 의하면, 상기 환형 공간으로부터 유출되는 유출 에어는, 상기 회전 무화두의 외주면의 위치에서 대기 중으로 배출하는 구성으로 한 것에 있다. 이로써, 유출 에어를 이용하여 회전 무화두의 외주면의 주위를 정압(正壓) 상태로 할 수 있어, 회전 무화두의 외주면에 분무 도료가 부착되는 것을 방지할 수 있다.

(5). 본 발명에 의하면, 상기 셰이핑 에어링에는, 상기 회전축의 회전을 규제하기 위한 회전 방지 지그의 로드가 삽입되는 지그 삽통공(揷通孔)을 직경 방향으로 연장하여 형성하고, 상기 지그 삽통공의 외경측의 개구는, 상기 환형 공간의 하류단에 개구되고, 상기 지그 삽통공의 내경측(內徑側)의 개구는, 상기 회전 무화두의 외주면을 에워싸고 있는 상기 셰이핑 에어링의 무화두 수용공에 개구되는 구성으로 한 것에 있다.

이 구성에 의하면, 셰이핑 에어링의 지그 삽통공에 회전 방지 지그의 로드가 삽입됨으로써, 회전축의 회전을 규제할 수 있다. 이 회전축의 고정 상태에서는, 회전 무화두를 회전축에 대하여 회전시킬 수 있어, 상기 회전 무화두를 회전축에 장착하거나, 분리해 낼 수 있다.

한편, 환형 공간으로부터 유출되는 유출 에어는, 셰이핑 에어링의 지그 삽통공을 통해 셰이핑 에어링의 무화두 수용공으로 유출시키는 것이 가능하다. 이로써, 유출 에어를 이용하여 회전 무화두의 외주면의 주위를 정압 상태로 할 수 있어, 회전 무화두의 외주면에 분무 도료가 부착되는 것을 방지할 수 있다.

(6). 본 발명에 의하면, 상기 하우징은, 상기 피드 튜브의 기단측(基端側)을 지지하는 동시에 상기 각 에어 유로의 유입구를 가지는 후방 하우징부와, 상기 후방 하우징부의 앞쪽에 설치되고 상기 모터 수용부가 설치된 전방 하우징부에 의해 구성되고, 상기 커버는, 상기 전방 하우징부의 외주측을 덮는 위치에 배치하고, 상기 환형 공간은, 상기 전방 하우징부와 상기 커버와의 사이에 형성하는 구성으로 한 것에 있다.

이 구성에 의하면, 하우징의 후방 하우징부에는, 피드 튜브의 기단측을 지지할 수 있다. 후방 하우징부에 설치한 유입구로부터, 베어링 에어 유로, 터빈 에어 유로에 압축 에어를 공급할 수 있다. 또한, 전방 하우징부의 외주측에 커버를 설치하는 구성으로 하고 있으므로, 이 전방 하우징부와 커버와의 사이에 환형 공간을 용이하게 형성할 수 있다. 이 환형 공간에 압축 에어를 공급하는 것만으로, 커버의 표면을 가온 상태로 유지할 수 있다.

(7). 본 발명에 의하면, 상기 환형 공간은, 상기 하우징의 상기 모터 수용부에 대응하는 축 방향의 길이의 범위로 설치하는 구성으로 한 것에 있다. 이로써, 에어 모터의 주위에는, 이 에어 모터를 전체 길이에 걸쳐 에워싸는 위치에 환형 공간을 설치할 수 있으므로, 에어 모터로부터의 냉기가 커버로 전해지는 것을 확실하게 저지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 회전 무화두형 도장기를 도 2 중의 화살표 I―I 방향으로부터 본 종단면도이다.
도 2는 도 1 중의 회전 무화두형 도장기를 화살표 II―II 방향으로부터 본 배면도이다.
도 3은 회전 무화두형 도장기를 도 1 중의 화살표 III―III 방향으로부터 본 횡단면도이다.
도 4는 회전 무화두형 도장기를 도 3 중의 화살표 IV―IV 방향으로부터 본 종단면도이다.
도 5는 도 1 중의 회전 무화두형 도장기를 화살표 V―V 방향으로부터 본 횡단면도이다.
도 6은 도 1 중의 회전 무화두형 도장기를 화살표 VI―VI 방향으로부터 본 횡단면도이다.
도 7은 도 1 중의 A부를 확대하여 나타낸 주요부 확대의 종단면도이다.
도 8은 도 1 중의 B부를 확대하여 나타낸 주요부 확대의 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 회전 무화두형 도장기를 나타낸 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 제1 변형예에 의한 회전 무화두형 도장기를 도 6과 같은 위치로부터 본 횡단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 변형예에 의한 회전 무화두형 도장기를 도 6과 같은 위치로부터 본 횡단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 의한 회전 무화두형 도장기를, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 여기서, 회전 무화두형 도장기에는, 고전압을 인가하여 도장을 행하는 정전 도장기와, 고전압을 인가하지 않고 도장을 행하는 비정전 도장기가 존재하지만, 지금부터 설명하는 실시형태에서는, 직접 대전식의 정전 도장기를 예로 들어 설명한다.

도 1 내지 도 8은 본 발명에 관한 회전 무화두형 도장기의 제1 실시형태를 나타내고 있다.

도 1에 있어서, 부호 "1"은 제1 실시형태에 의한 회전 무화두형 도장기를 나타내고 있다. 이 회전 무화두형 도장기(1)는, 고전압 발생기(도시하지 않음)에 의해 도료에 고전압을 직접적으로 인가하는 직접 대전식의 정전 도장기로서 구성되어 있다. 회전 무화두형 도장기(1)는, 예를 들면, 도장용 로봇, 레시프로케이터(reciprocator) 등의 암(arm)(도시하지 않음)의 선단에 장착되어 있다. 회전 무화두형 도장기(1)는, 후술하는 하우징(2), 커버(5), 에어 모터(6), 회전 무화두(7), 피드 튜브(8), 셰이핑 에어링(9), 베어링 에어 유로(13), 터빈 에어 유로(15), 환형 공간(17), 베어링 에어 분기로(18), 터빈 에어 분기로(19) 등에 의해 구성되어 있다.

부호 "2"는 회전 무화두형 도장기(1)의 하우징을 나타내고 있다. 이 하우징(2)은, 축 방향의 뒤쪽에 위치하는 후술하는 후방 하우징부(3)와, 상기 후방 하우징부(3)의 앞쪽에 설치된 전방 하우징부(4)에 의해 구성되어 있다. 하우징(2)은, 내부에 에어 모터(6)를 수용하고 있다.

후방 하우징부(3)는, 하우징(2)의 후방 부분을 구성하고, 상기 후방 하우징부(3)는, 예를 들면, 도장용 로봇의 암 선단에 장착되어 있다. 이 경우, 후방 하우징부(3)는, 절연성을 가지는 수지 재료, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 고기능 수지 재료(고성능 플라스틱)를 사용하여 형성되어 있다. 이로써, 후방 하우징부(3)는, 후술하는 전방 하우징부(4), 커버(5)와 함께 절연성 수지 재료를 사용하여 형성함으로써, 고전압 발생기에 의한 고전압에 대전하는 에어 모터(6)와 도장용 로봇의 암과의 사이를 절연하고, 도료에 인가되는 고전압이 어스 측으로 리크하는 것을 방지하고 있다.

후방 하우징부(3)는, 직경 방향으로 두꺼운 원통체로서 형성되고, 상기 후방 하우징부(3)의 축 중심 위치는, 후술하는 피드 튜브(8)의 기단측을 지지하는 튜브 지지공(3A)으로 되어 있다. 이 튜브 지지공(3A)의 전방측은, 확개(擴開)됨으로써 스러스트(thrust) 베어링 수용부(3B)로 되고, 상기 스러스트 베어링 수용부(3B) 내에는, 후술하는 에어 모터(6)의 스러스트 에어 베어링(6F)이 수용되어 있다. 한편, 후방 하우징부(3)의 후단면(後端面)(3C) 측에는, 후술하는 트리거 밸브(10), 덤프 밸브(11), 선단 세정 밸브(12)가 예를 들면, 상방향, 하방향으로 배열된 상태로 장착되어 있다. 또한, 후방 하우징부(3)의 후단면(3C)에는, 후술하는 베어링 에어 유로(13)의 유입구(13A), 터빈 에어 유로(15)의 유입구(15A), 셰이핑 에어 유로(20)의 유입구(도시하지 않음) 등이 개구되어 있다.

전방 하우징부(4)는, 후방 하우징부(3)의 앞쪽에 장착되고, 상기 전방 하우징부(4)는, 예를 들면, 후방 하우징부(3)와 대략 동일한 절연성 수지 재료를 사용하여 형성되어 있다. 전방 하우징부(4)는, 계단식 원통체로서 형성되고, 뒤쪽이 대경(大徑) 통부(4a)로 되고, 앞쪽이 소경(小徑) 통부(4B)로 되어 있다. 전방 하우징부(4)의 내주측은, 앞쪽을 향해 단계적으로 소경으로 되는 계단식으로 모터 수용부(4C)로 되고, 이 모터 수용부(4C)에는, 후술하는 에어 모터(6)의 모터 케이스(6A)가 삽입되어 끼워진다. 상기 소경 통부(4B)의 외주측에는, 전방측에 위치하여 수나사부(4D)가 형성되어 있다. 또한, 전방 하우징부(4)에는, 후술하는 베어링 에어 유로(13), 터빈 에어 유로(15), 베어링 에어 분기로(18), 터빈 에어 분기로(19), 셰이핑 에어 유로(20) 등이 설치되어 있다.

커버(5)는, 전방 하우징부(4)를 덮도록 상기 전방 하우징부(4)의 외주측에 장착되어 있다. 이 커버(5)는, 예를 들면, 후방 하우징부(3), 전방 하우징부(4)와 대략 동일한 절연성 수지 재료로 이루어지고, 표면으로 되는 부드러운 외주면(5A)을 가지는 원통체로서 형성되어 있다. 커버(5)의 앞쪽은, 전방을 향해 축경(縮徑) 된 테이퍼부(5B)로 되고, 상기 테이퍼부(5B)는, 그 전방 부분에서 후술하는 셰이핑 에어링(9)의 장착 통부(9D)를 덮고 있다. 여기서, 커버(5)는, 전방 하우징부(4)의 외주측에 고정함으로써, 커버(5)의 내주면과 전방 하우징부(4)의 외주면과의 사이에 후술하는 원통형의 환형 공간(17)을 형성할 수 있다.

에어 모터(6)는, 하우징(2)에 설치되고, 상기 에어 모터(6)는, 압축 에어를 동력원으로 하여 후술하는 회전 무화두(7)를 예를 들면, 3000∼150000 rpm의 고속으로 회전시키는 것이다. 에어 모터(6)는, 전방 하우징부(4)의 모터 수용부(4C) 내에 수용된 계단식 원통형의 모터 케이스(6A)와, 상기 모터 케이스(6A)의 뒤쪽 치우친 곳에 위치하여 터빈실(6B) 내에 회전 가능하게 수용된 터빈(6C)과, 축 방향의 기단측이 상기 터빈(6C)의 중심부에 일체로 장착되고, 앞쪽으로 연장된 선단부가 모터 케이스(6A)로부터 돌출된 중공의 회전축(6D)과, 상기 모터 케이스(6A)에 설치되고 상기 회전축(6D)을 회전 가능하게 지지하는 래디얼 에어 베어링(6E)을 포함하여 구성되어 있다. 한편, 후방 하우징부(3)의 스러스트 베어링 수용부(3B) 내에는, 에어 모터(6)의 일부를 구성하는 스러스트 에어 베어링(6F)이 설치되어 있다.

여기서, 모터 케이스(6A), 회전축(6D) 등은, 예를 들면, 알루미늄 합금 등의 도전성을 가지는 금속 재료를 사용하여 형성되어 있다. 이로써, 고전압 발생기를 모터 케이스(6A)에 전기적으로 접속함으로써, 회전 무화두(7)를 향해 토출되는 도료에 회전축(6D)을 통하여 고전압을 인가할 수 있다.

에어 모터(6)의 회전축(6D)은, 그 선단부가 후술하는 셰이핑 에어링(9)의 무화두 수용공(9A) 내로 돌출하고, 선단부의 외주측에는 수나사부(6D1)가 형성되어 있다. 이 수나사부(6D1)는, 회전 무화두(7)의 암나사부(7C)에 나사장착되는 것이다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 회전축(6D)의 선단측에는, 셰이핑 에어링(9)의 지그 삽통공(9F)에 대응하는 축 방향 위치에, 서로 평행하게 되는 한 쌍의 절결면부(切缺面部)(6D2)가 형성되어 있다. 셰이핑 에어링(9)의 각각의 지그 삽통공(9F)에 후술하는 회전 방지 지그(23)의 로드(23A)를 삽통했을 때, 각각의 절결면부(6D2)는, 로드(23A)와 걸어맞추어짐으로써, 회전축(6D)의 회전을 규제(회전 방지)하는 것이다. 이 회전축(6D)의 회전 방지 상태에서는, 상기 회전축(6D)에 대하여 회전 무화두(7)를 회전시킬 수 있어, 상기 회전 무화두(7)를 회전축(6D)에 장착하거나, 분리해 낼 수 있다.

이와 같이 구성된 에어 모터(6)는, 후술하는 베어링 에어 유로(13)를 통하여 래디얼 에어 베어링(6E)과 스러스트 에어 베어링(6F)에 압축 에어를 공급한다. 이 경우, 래디얼 에어 베어링(6E)은, 회전축(6D)의 외주면과의 사이에 공기층을 형성하고, 상기 회전축(6D)을 회전 가능하게 지지할 수 있다. 한편, 스러스트 에어 베어링(6F)은, 터빈(6C)의 후단면과의 사이에 공기층을 형성하면서 대면함으로써, 상기 회전축(6D)의 회전을 허락하면서 상기 회전축(6D)을 축 방향으로 위치결정할 수 있다.

여기서, 래디얼 에어 베어링(6E)과 스러스트 에어 베어링(6F)은, 회전축(6D), 터빈(6C)과의 사이에 공기층을 안정적으로 형성하는 것이다. 이 때문에, 각 에어 베어링(6E, 6F)에는, 일정한 압력의 압축 에어가 일정한 유량으로 공급되도록 되어 있다.

에어 모터(6)는, 후술하는 터빈 에어 유로(15)를 통하여 터빈(6C)에 압축 에어를 공급한다. 이 경우, 터빈(6C)에 공급하는 압축 에어의 압력, 유량을 조정함으로써, 터빈(6C)[회전축(6D)]의 회전수를 조정할 수 있다. 일반적으로, 터빈(6C)에 공급되는 압축 에어는, 각 에어 베어링(6E, 6F)에 공급되는 압축 에어와 비교하여, 압력이 높고, 유량도 많아져 있다.

회전 무화두(7)는, 에어 모터(6)의 회전축(6D)의 선단부에 장착되고, 이 회전 무화두(7)는, 예를 들면, 벨형 내지 컵형으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 회전 무화두(7)는, 기단측이 원통형의 장착부(7A)로 되고, 선단측이 확개되어 도료 분무부(7B)로 되어 있다. 장착부(7A)의 안쪽부에는, 회전축(6D)의 수나사부(6D1)에 나사장착하는 암나사부(7C)가 형성되어 있다. 또한, 회전 무화두(7)의 외주면(7D)은, 도료 분무부(7B)를 향해 테이퍼형으로 확개되어 있다. 회전 무화두(7)는, 에어 모터(6)에 의해 고속 회전된 상태로 후술하는 피드 튜브(8)로부터 도료가 공급되는 것에 의해, 그 도료를 도료 분무부(7B)로부터 원심력에 의해 미립화한 무수한 도료 입자로서 분무하는 것이다.

여기서, 회전 무화두(7)의 외주면(7D)은, 장착부(7A)로부터 도료 분무부(7B)에 이르는 범위로 되어 있다. 일반적으로는, 회전 무화두(7)를 고속으로 회전시킨 경우, 원심력에 의해 회전 무화두(7)의 외주면(7D) 측에 부압(負壓)이 생긴다. 이에 대하여, 제1 실시형태에서는, 환형 공간(17)으로부터 유출되는 압축 에어를 셰이핑 에어링(9)의 무화두 수용공(9A)에 배출함으로써, 회전 무화두(7)의 외주면(7D)의 주위에 위치하는 환형 에어 배출 통로(9G)를 배출 에어에 의해 정압 상태로 할 수 있다.

피드 튜브(8)는, 에어 모터(6)의 회전축(6D) 내에 삽통되어 설치되고, 상기 피드 튜브(8)의 기단측은, 후방 하우징부(3)의 튜브 지지공(3A)에 삽통 상태로 고정되어 있다. 한편, 피드 튜브(8)의 선단측은, 회전축(6D)의 선단으로부터 돌출되어 회전 무화두(7) 내로 연장되어 있다. 피드 튜브(8)는, 외통(8A)과 내통(8B)에 의해 이중 구조의 관체로서 형성되고, 내통(8B) 내의 유로가 도료 유로(8C)로 되어 있다. 외통(8A)과 내통(8B)과의 사이의 환형 유로가 세정 유체 유로(8D)로 되어 있다. 도료 유로(8C)는, 색교체 밸브 장치 등의 도료 공급원에 접속되고, 세정 유체 유로(8D)는, 세정 유체 공급원(모두 도시하지 않음)에 접속되어 있다.

피드 튜브(8)는, 후술하는 트리거 밸브(10)를 밸브를 개방했을 때, 도료 유로(8C)로부터 회전 무화두(7)를 향해 도료를 공급하는 것이다. 한편, 피드 튜브(8)는, 후술하는 선단 세정 밸브(12)를 밸브를 개방했을 때, 세정 유체 유로(8D)로부터 회전 무화두(7)를 향해 세정 유체를 공급할 수 있다.

셰이핑 에어링(9)은, 하우징(2)의 전방 하우징부(4)의 앞쪽에 설치되어 있다. 이 셰이핑 에어링(9)은, 하우징(2)과 마찬가지의 절연성 수지 재료를 사용한 통형체로서 형성되어 있다. 셰이핑 에어링(9)은, 전방 하우징부(4)의 앞쪽 위치에 동축(同軸)에 장착되고, 상기 셰이핑 에어링(9)의 축 중심 위치에는, 회전 무화두(7)의 장착부(7A), 에어 모터(6)의 회전축(6D)을 삽통시키기 위한 무화두 수용공(9A)이 형성되어 있다. 셰이핑 에어링(9)의 앞부분에는, 다수개의 에어 분출구(9B)(2개만 도시)가 회전 무화두(7)를 에워싸도록 주위 방향으로 나란히 개구되어 있다. 상기 각 에어 분출구(9B)는, 복수의 연통공(9C)을 통하여 후술하는 셰이핑 에어 유로(20)에 접속되고, 또한 상류측은 셰이핑 에어 공급 호스(21)를 통하여 공압원에 접속되어 있다.

셰이핑 에어링(9)은, 셰이핑 에어 공급 호스(21), 셰이핑 에어 유로(20)를 통하여 공급되는 셰이핑 에어를 각 에어 분출구(9B)로부터 분출한다. 이로써, 셰이핑 에어는, 회전 무화두(7)로부터 분무된 도료의 분무 패턴을 원하는 분무 패턴으로 되도록 정돈하는 것이다.

셰이핑 에어링(9)의 후부 외주측에는, 장착 통부(9D)가 후방을 향해 연장되어 있다. 이 장착 통부(9D)의 내주측에는, 전방 하우징부(4)의 수나사부(4D)에 나사장착하는 암나사부(9E)가 형성되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 셰이핑 에어링(9)의 후방측에는, 무화두 수용공(9A)을 지나도록 2개의 지그 삽통공(9F)이 평행하게 나란히 직경 방향으로 연장되어 설치되어 있다. 도 3 중에 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 이 2개의 지그 삽통공(9F)에는, 후술하는 회전 방지 지그(23)의 로드(23A)를 삽통할 수 있다. 이 경우, 각각의 지그 삽통공(9F)은, 셰이핑 에어링(9)의 무화두 수용공(9A)을 통하여 직경 방향으로 관통하여 형성되어 있다. 따라서, 각각의 지그 삽통공(9F)은, 외경측의 개구가 환형 공간(17)의 하류단(17B)에 개구되고, 내경측의 개구가 무화두 수용공(9A)에 개구되는 것에 의해, 환형 공간(17)과 무화두 수용공(9A) 내를 연통하고 있다.

또한, 무화두 수용공(9A)의 내경측, 즉 회전 무화두(7)의 외주면(7D)와 무화두 수용공(9A)과의 사이에는, 환형 에어 배출 통로(9G)가 형성되어 있다. 이로써, 도 4에 나타낸 바와 같이, 각각의 지그 삽통공(9F)은, 환형 공간(17)으로부터 유출된 압축 에어를 무화두 수용공(9A) 내의 환형 에어 배출 통로(9G)를 통해 외부로 배출할 수 있다.

트리거 밸브(10)는, 하우징(2)의 후방 하우징부(3)에 장착되고, 상기 트리거 밸브(10)는, 피드 튜브(8)의 도료 유로(8C)를 향해 공급되는 도료 또는 세정 유체를 공급하거나, 또는 정지하는 것이다. 덤프 밸브(11)는, 트리거 밸브(10)와 중첩되도록 하우징(2)의 후방 하우징부(3)에 장착되어 있다(도 2 참조). 이 덤프 밸브(11)는, 도료의 색교체를 행할 때, 밸브를 개방하여 도료의 공급로로부터 전색(前色) 도료를 배출시키는 것이다. 또한, 선단 세정 밸브(12)는, 덤프 밸브(11)와 중첩되도록 하우징(2)의 후방 하우징부(3)에 장착되어 있다. 이 선단 세정 밸브(12)는, 개폐함으로써 피드 튜브(8)의 세정 유체 유로(8D)에 세정 유체를 공급하거나, 또는 정지하는 것이다.

다음에, 제1 실시형태의 주요부를 이루는 베어링 에어 유로(13), 터빈 에어 유로(15), 환형 공간(17)에 대하여 설명한다.

부호 "13"은 하우징(2)에 설치된 베어링 에어 유로이다. 이 베어링 에어 유로(13)는, 에어 모터(6)를 구성하는 래디얼 에어 베어링(6E)과 스러스트 에어 베어링(6F)을 향해 압축 에어를 공급하는 것이며, 압축기 등의 공압원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 베어링 에어 유로(13)는, 후방 하우징부(3), 전방 하우징부(4) 및 에어 모터(6)의 모터 케이스(6A)에 걸쳐 형성되어 있다.

베어링 에어 유로(13)는, 후방 하우징부(3)의 후단면(3C)에 개구되어 설치되고, 베어링 에어 공급 호스(14)가 접속되는 유입구(13A)와, 상기 유입구(13A)로부터 후방 하우징부(3)를 통하여 전방 하우징부(4)까지 앞쪽으로 연장되고, 직경 방향의 내측으로 굴곡되어 래디얼 에어 베어링(6E)에 접속된 제1 유로부(13B)와, 후방 하우징부(3)에서 제1 유로부(13B)로부터 분기하고, 스러스트 에어 베어링(6F)에 접속된 제2 유로부(13C)에 의해 구성되어 있다.

여기서, 베어링 에어 유로(13)로부터 에어 모터(6)의 각 에어 베어링(6E, 6F)에 공급되는 압축 에어에 대하여 설명한다. 각 에어 베어링(6E, 6F)은, 회전축(6D)과의 사이에 압축 에어를 분출함으로써, 이 회전축(6D)을 공기층을 통하여 정압적(靜壓的)으로 띄운 상태로 지지하는 것이다. 따라서, 각 에어 베어링(6E, 6F)에 공급되는 압축 에어는, 터빈(6C)을 구동시키기 위한 압축 에어와 비교하여, 낮은 압력으로 정량적으로 공급된다.

부호 "15"는 하우징(2)에 설치된 터빈 에어 유로이다. 이 터빈 에어 유로(15)는, 에어 모터(6)를 구성하는 터빈(6C)을 향해 압축 에어를 공급하는 것이며, 공압원에 접속되어 있다. 터빈 에어 유로(15)는, 베어링 에어 유로(13)와 대략 마찬가지로, 후방 하우징부(3), 전방 하우징부(4) 및 에어 모터(6)에 걸쳐 형성되어 있다. 즉, 터빈 에어 유로(15)는, 후방 하우징부(3)의 후단면(3C)에 개구되어 설치되고, 터빈 에어 공급 호스(16)가 접속되는 유입구(15A)와, 상기 유입구(15A)로부터 후방 하우징부(3)를 통하여 전방 하우징부(4)까지 앞쪽으로 연장되고, 직경 방향의 내측으로 굴곡되어 터빈실(6B)의 외주측에 접속된 유로부(15B)에 의해 구성되어 있다.

터빈 에어 유로(15)로부터 에어 모터(6)의 터빈(6C)에 공급되는 압축 에어에 대하여 설명한다. 터빈(6C)은, 회전축(6D)을 고속으로 회전 구동하는 것이므로, 각 에어 베어링(6E, 6F)에 공급되는 압축 에어와 비교하여, 높은 압력으로 대량으로 공급된다. 그 일례로서는, 터빈 에어 유로(15)로부터 에어 모터(6)의 터빈실(6B)에는, 압력이 0.1∼0.9 MPa이며, 유량이 100∼700 NL/min로 이루어지는 고압의 터빈 에어가 대량으로 공급된다. 이 경우, 에어 모터(6)는, 고압, 대유량(大流量)의 터빈 에어를 분출함으로써, 터빈(6C)을 고속으로 회전할 수 있다. 한편, 터빈 에어는, 터빈실(6B)로 분출되었을 때 단열 팽창하기 때문에, 이 때의 터빈 에어는, 온도가 급격하게 저하된다.

부호 "17"은 하우징(2)의 외주측에 설치된 환형 공간을 나타내고 있다. 이 환형 공간(17)은, 전방 하우징부(4)의 모터 수용부(4C)에 대응하는 축 방향의 길이의 범위에 에어 모터(6)를 에워싸도록 설치되어 있다. 즉, 환형 공간(17)은, 전방 하우징부(4)의 후단으로부터 전단(前端)의 사이에서, 그 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 여기서, 환형 공간(17)은, 에어 모터(6)의 에어 베어링(6E, 6F)에 공급되는 압축 에어의 일부와 터빈(6C)에 공급되는 압축 에어의 일부가 유통됨으로써, 이들 에어에 의해 환형 공간(17) 내를 가온 상태로 할 수 있다.

그리고, 환형 공간(17)은, 전방 하우징부(4)의 후단으로부터 전단의 사이에서, 그 전체 길이에 걸쳐 형성하는 것으로서 기술하였으나, 환형 공간(17)은, 전방 하우징부(4)의 전체 길이보다 짧게 형성해도 된다. 한편, 환형 공간(17)을 전방 하우징부(4)의 전체 길이보다 길게 형성해도 된다.

즉, 도 1, 도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이, 환형 공간(17)은, 전방 하우징부(4)의 외주측과 커버(5)의 내주측과의 사이에 원환형(圓環形)의 공간으로서 형성되어 있다. 구체적으로는, 환형 공간(17)은, 후방 하우징부(3)와 전방 하우징부(4)와의 경계 위치가 상류단(17A)으로 되고, 커버(5)의 테이퍼부(5B) 선단과 셰이핑 에어링(9)의 장착 통부(9D)와의 간극이 하류단(17B)으로 되어 있다. 도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 환형 공간(17)의 하류단(17B)은, 셰이핑 에어링(9)의 지그 삽통공(9F)과 연통되어 있다. 이로써, 도 4 중에 화살표로 나타낸 바와 같이, 환형 공간(17)으로부터 유출되는 압축 에어(유출 에어)는, 지그 삽통공(9F)을 통해 셰이핑 에어링(9)의 무화두 수용공(9A) 내로 안내되고, 회전 무화두(7)의 외주면(7D)의 위치에 형성된 환형 에어 배출 통로(9G)를 통해 대기 중으로 배출된다.

부호 "18"은 전방 하우징부(4)의 뒤쪽에 설치된 베어링 에어 분기로를 나타내고 있다. 이 베어링 에어 분기로(18)는, 베어링 에어 유로(13)의 공급 도중 위치로부터 분기하고, 환형 공간(17)의 상류단(17A) 측 위치와 연통되는 것이며, 직경 방향으로 연장되는 소경공(小徑孔)으로서 형성되어 있다. 이로써, 베어링 에어 분기로(18)는, 베어링 에어 유로(13)를 에어 모터(6)의 래디얼 에어 베어링(6E)을 향해 유통하는 베어링 에어의 일부를 환형 공간(17)으로 안내할 수 있다.

여기서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 베어링 에어 분기로(18)는, 근소한 유량의 압축 에어가 환형 공간(17)을 향해 흐르도록, 그 내경(內徑) 치수[유로 단면적(斷面績)]가 설정되어 있다. 구체적으로는, 베어링 에어 분기로(18)는, 베어링 에어 유로(13)를 유통하는 압축 에어의 전량에 대하여, 5∼10 % 정도의 압축 에어가 유통하도록 설정되어 있다. 이로써, 베어링 에어 분기로(18)는, 베어링 에어 유로(13)에 비해 좁게 형성되어 있고, 상기 베어링 에어 유로(13)로부터 환형 공간(17) 측으로 흘러나오는 압축 에어는 소량으로 되어 있다. 따라서, 각 에어 베어링(6E, 6F)에는, 대량의 베어링 에어를 공급할 수 있어, 회전축(6D)을 안정적으로 지지 가능하게 되어 있다. 한편, 환형 공간(17)에 대하여 보면, 상기 환형 공간(17)의 내부를 압축열에 의해 가온된 상태의 압축 에어가 소량씩이라도 흐르는 것만으로, 에어 모터(6)로부터의 냉기를 차단하고, 커버(5)를 가온 상태[즉, 커버(5)의 냉각을 방지하려는 상태]로 유지할 수 있다.

부호 "19"는 전방 하우징부(4)의 뒤쪽에 설치된 터빈 에어 분기로를 나타내고 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 이 터빈 에어 분기로(19)는, 베어링 에어 분기로(18)와 대략 마찬가지로, 터빈 에어 유로(15)의 공급 도중 위치로부터 분기하고, 환형 공간(17)의 상류단(17A) 측 위치와 연통되는 것이며, 직경 방향으로 연장되는 소경공으로서 형성되어 있다. 이로써, 터빈 에어 분기로(19)는, 터빈 에어 유로(15)를 에어 모터(6)의 터빈실(6B)을 향해 유통하는 터빈 에어의 일부를 환형 공간(17)으로 안내할 수 있다.

터빈 에어 분기로(19)는, 베어링 에어 분기로(18)와 대략 마찬가지로, 터빈 에어 유로(15)를 유통하는 압축 에어의 전량에 대하여, 5∼10 % 정도의 압축 에어가 유통하도록 설정되어 있다. 이와 같이, 터빈 에어 분기로(19)에서는, 터빈 에어 유로(15)로부터 분기된 소량의 압축 에어만을 환형 공간(17)으로 안내하도록 하고 있다. 따라서, 터빈(6C)에는, 대량의 터빈 에어가 공급되므로, 회전축(6D)을 소정의 회전수로 안정적으로 구동할 수 있다. 또한, 환형 공간(17)에서는, 에어 모터(6)로부터의 냉기를 차단하고, 커버(5)를 가온 상태[즉, 커버(5)의 냉각을 방지하려는 상태]로 유지할 수 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 실시형태에 의한 베어링 에어 분기로(18)와 터빈 에어 분기로(19)는, 주위 방향으로 약 90° 어긋난 위치에 배치되어 있다. 이들의 배치는, 기존의 베어링 에어 유로(13)와 연통되도록 베어링 에어 분기로(18)를 형성하고, 터빈 에어 유로(15)와 연통되도록 터빈 에어 분기로(19)를 형성한 것에 의한다. 따라서, 하우징(2)에 구멍 가공을 행하는 것만으로, 커버(5)의 외주면(5A)이 결로되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 베어링 에어 분기로(18)와 터빈 에어 분기로(19)는, 환형 공간(17)에 대하여 상이한 2개소로부터 압축 에어를 유입시키고 있기 때문에, 원환형을 한 환형 공간(17) 내의 구석구석까지 압축 에어를 공급할 수 있다.

그리고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 셰이핑 에어 유로(20)는, 하우징(2)에 설치되고, 상기 셰이핑 에어 유로(20)는, 셰이핑 에어링(9)의 각 에어 분출구(9B)를 향해 압축 에어가 유통함으로써, 셰이핑 에어 공급 호스(21)(도 2 참조) 등을 통하여 공압원에 접속되어 있다. 한편, 도 5 중에 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 부호 "22"는 터빈 에어의 배출 유로에서, 상기 배출 유로(22)는, 터빈실(6B)에 공급된 압축 에어를 하우징(2)의 뒤쪽으로부터 대기 중으로 배출하는 것이다.

또한, 회전 방지 지그(23)는, 회전축(6D)에 대하여, 회전 무화두(7)를 장착하거나, 분리할 때의 도구로서 사용되는 것이다(도 3 중에 2점 쇄선으로 도시). 이 회전 방지 지그(23)는, 평행하게 연장되는 2개의 로드(23A)를 셰이핑 에어링(9)의 각각의 지그 삽통공(9F)에 삽입함으로써, 회전축(6D)의 각각의 절결면부(6D2)에 걸어맞추어져 상기 회전축(6D)의 회전을 규제할 수 있다. 이 회전축(6D)의 고정 상태에서는, 회전 무화두(7)를 회전시킴으로써, 상기 회전 무화두(7)를 회전축(6D)에 대하여 장착하거나, 분리 작업을 행할 수 있다.

제1 실시형태에 의한 회전 무화두형 도장기(1)는 전술한 바와 같은 구성을 가지는 것이며, 다음에, 이 도장기(1)를 사용하여 도장 작업을 행할 때의 동작에 대하여 설명한다.

베어링 에어 유로(13)를 통해 에어 모터(6)의 래디얼 에어 베어링(6E)과 스러스트 에어 베어링(6F)에 베어링 에어를 공급하여 회전축(6D)을 회전 가능하게 지지한다. 한편, 터빈 에어 유로(15)를 통해 에어 모터(6)의 터빈실(6B)에 터빈 에어를 공급하여 터빈(6C)을 회전 구동시킨다. 이로써, 회전축(6D)과 함께 회전 무화두(7)가 고속으로 회전한다. 이 상태에서, 색교체 밸브 장치에서 선택된 도료를 피드 튜브(8)의 도료 유로(8C)로부터 회전 무화두(7)에 공급함으로써, 이 도료를 회전 무화두(7)로부터 미립화한 도료 입자로서 분무할 수 있다.

이 때, 도료(도료 입자)에는, 고전압 발생기에 의해 고전압을 인가하고 있기 때문에, 이로써, 고전압에 대전된 도료 입자는, 어스에 접속된 피도장물을 향해 비행하여 효율적으로 도장되는 것이 가능하다.

한편, 터빈 에어 유로(15)로부터 에어 모터(6)의 터빈실(6B)에 공급되는 고압인 터빈 에어는, 상기 터빈실(6B)로 분출되었을 때 단열 팽창에 의한 온도 저하가 생기면서, 이 단열 팽창에 의한 온도 저하에 의해 에어 모터(6)가 냉각된다.

여기서, 도장 작업을 행하는 도장 부스 내는, 도장 마무리가 양호해지도록 온도와 습도가 일정하게 유지되고, 예를 들면, 도장 부스 내의 온도는 20∼25 ℃ 정도, 습도는 70∼90 % 정도로 유지되어 있다. 따라서, 냉각된 에어 모터(6)에 의해 하우징(2)을 통하여 커버(5)가 차가워지면, 고온 다습의 환경에서는 커버(5)의 외주면(5A)(표면)에 결로가 쉽게 생기게 된다.

그러나, 제1 실시형태에 의하면, 에어 모터(6)의 주위에는, 전방 하우징부(4)와 커버(5)와의 사이에서 에어 모터(6)를 에워싸는 위치에 환형 공간(17)을 설치하는 구성으로 하고 있다. 또한, 하우징(2)에는, 환형 공간(17)과 베어링 에어 유로(13)를 접속하는 베어링 에어 분기로(18)와, 환형 공간(17)과 터빈 에어 유로(15)를 접속하는 터빈 에어 분기로(19)를 설치하는 구성으로 하고 있다. 이로써, 에어 분기로(18, 19)는, 에어 모터(6)의 각 에어 베어링(6E, 6F) 및 터빈(6C)을 향해 공급하는 가온 상태의 압축 에어의 일부를, 환형 공간(17)으로 안내할 수 있다.

따라서, 환형 공간(17) 내에 압축 에어를 유통시킴으로써, 커버(5)의 주위를 압축 에어에 의해 가온한 상태로 유지할 수 있어, 에어 모터(6)가 냉각되어도, 상기 커버(5)의 온도 저하를 억제할 수 있다. 이로써, 정전 도장을 행하는 경우라도, 결로에 의해 커버(5)에 고전압이 리크하는 현상을 미리 막아 도장 효율을 높일 수 있고, 커버(5)의 외주면(5A)에 도료가 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 결로에 의해 커버(5)의 외주면(5A)에 발생한 물방울이 도장면에 부착되어 도장 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 도장 품질을 양호하게 유지할 수 있다.

이 결과, 에어 모터(6)를 에워싸는 환형 공간(17)에, 기존의 에어 유로(13, 15)를 이용하여 압축 에어를 유통시키는 간단한 구성으로 커버(5)의 외주면(5A)의 결로를 방지할 수 있다. 이로써, 베어링 에어 유로(13), 터빈 에어 유로(15) 등의 배치 관계를 컴팩트하게 설계할 수 있어, 회전 무화두형 도장기(1)를 소형화할 수 있다.

또한, 베어링 에어 분기로(18), 터빈 에어 분기로(19)는, 하우징(2)에 대하여 구멍 가공을 행하는 것만으로 간단하게 형성할 수 있다. 이로써, 기존의 베어링 에어 유로(13), 터빈 에어 유로(15)의 위치, 형상은 변경할 필요가 없기 때문에, 간단한 구성으로 커버(5)의 결로를 방지할 수 있다.

베어링 에어 분기로(18)와 터빈 에어 분기로(19)는, 베어링 에어 유로(13), 터빈 에어 유로(15)에 비해 각각 유로 단면적을 작게 형성하고 있기 때문에, 베어링 에어에 의한 에어 베어링(6E, 6F)의 동작 및 터빈 에어에 의한 터빈(6C)의 동작에 영향을 주지 않는 소량의 에어를, 환형 공간(17)으로 안내할 수 있다. 이로써, 에어 베어링(6E, 6F)은, 회전축(6D)을 안정적으로 지지할 수 있다. 터빈(6C)은, 회전축(6D)을 소정의 회전수로 안정적으로 구동할 수 있다.

한편, 환형 공간(17)으로부터 유출되는 유출 에어는, 셰이핑 에어링(9)의 각각의 지그 삽통공(9F)을 이용하여 무화두 수용공(9A)에 유출시키고, 이 무화두 수용공(9A)과 회전 무화두(7)의 외주면(7D)와의 사이에 설치한 환형 에어 배출 통로(9G)를 통하여 외부로 배출할 수 있다. 이로써, 회전 무화두(7)가 고속 회전해도, 환형 공간(17)으로부터의 유출 에어를 이용하여 회전 무화두(7)의 외주면(7D)의 주위를 정압 상태로 할 수 있어, 회전 무화두(7)의 외주면(7D)에 분무 도료가 부착되는 것을 방지할 수 있다.

전방 하우징부(4)의 외주측과 커버(5)의 내주측과의 사이에 환형 공간(17)을 설치하는 구성으로 하고 있으므로, 전방 하우징부(4)와 커버(5)와의 사이에 환형 공간(17)을 용이하게 형성할 수 있다. 이 환형 공간(17)에 압축 에어를 공급하는 것만으로, 커버(5)의 외주면(5A)가 결로되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 환형 공간(17)은, 전방 하우징부(4)의 모터 수용부(4C)에 대응하는 축 방향의 길이의 범위로 설치하고 있으므로, 환형 공간(17)에 의해 에어 모터(6)의 주위를 덮을 수 있다. 이로써, 에어 모터(6)로부터의 냉기가 커버(5)로 전해지는 것을 확실하게 저지할 수 있다.

다음에, 도 9는 본 발명의 제2 실시형태를 나타내고 있다. 본 실시형태의 특징은, 터빈 에어 분기로를 폐지하고, 베어링 에어 유로와 환형 공간과의 사이에 베어링 에어 분기로만을 설치하는 구성으로 한 것에 있다. 그리고, 제2 실시형태에서는, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

도 9에 있어서, 부호 "31"은 제2 실시형태에 의한 하우징, 부호 "32"는 상기 하우징(31)의 전방 하우징부를 각각 나타내고 있다. 이 전방 하우징부(32)는, 제1 실시형태에 의한 전방 하우징부(4)과 대략 마찬가지로, 대경 통부(32A), 소경 통부(32B), 모터 수용부(32C), 수나사부(32D)에 의해 구성되어 있다. 그러나, 제2 실시형태에 의한 전방 하우징부(32)는, 터빈 에어 분기로가 설치되어 있지 않은 점에서, 제1 실시형태에 의한 전방 하우징부(4)와 상위하게 되어 있다.

따라서, 이와 같이 구성된 제2 실시형태에 있어서도, 전술한 제1 실시형태와 대략 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 특히, 제2 실시형태에 의하면, 전방 하우징부(32)에는, 환형 공간(17)에 압축 에어를 안내하는 유로로서, 베어링 에어 유로(13)를 유통하는 압축 에어를 환형 공간(17)으로 안내하는 베어링 에어 분기로(18)만을 설치하는 구성으로 하고 있다.

이 경우, 베어링 에어는, 터빈 에어와 비교하여 낮은 압력으로 안정적[정적(靜的)]으로 공급되는 것이므로, 환형 공간(17)으로부터 유출되는 유출 에어는, 회전 무화두(7)의 외주면(7D) 측에 적당량만큼 공급할 수 있다. 이 결과, 회전 무화두(7)의 외주면(7D) 측에 많은 에어를 공급한 경우와 같이, 셰이핑 에어가 흐트러져 도료의 분무 패턴이 불안정하게 되도록 한 현상을 미리 막을 수가 있어, 도장 마무리, 신뢰성 등을 향상시킬 수 있다.

그리고, 제1 실시형태에서는, 베어링 에어 유로(13)[베어링 에어 분기로(18)]와 터빈 에어 유로(15)[터빈 에어 분기로(19)]를 하우징(2)의 주위 방향으로 약 90°어긋난 위치에 배치하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 베어링 에어 유로(13)[베어링 에어 분기로(18)]와 터빈 에어 유로(15)[터빈 에어 분기로(19)]를 하우징(2)의 주위 방향으로 약 180°어긋난 위치에 배치해도 된다. 이 경우에는, 2개의 에어 분기로(18, 19)에 의해 환형 공간(17)에서 단열용의 에어를 균일하게 유통시킬 수 있다. 또한, 베어링 에어 분기로(18)와 터빈 에어 분기로(19)를, 90°, 180° 이외의 각도로 배치하는 구성으로 해도 된다.

제1 실시형태에서는, 환형 공간(17)을, 전방 하우징부(4)의 후단으로부터 전단의 사이에서, 그 전체 길이에 걸쳐 형성한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 환형 공간(17)을, 전방 하우징부(4)의 전체 길이보다 짧게 형성해도 된다. 한편, 환형 공간(17)을 전방 하우징부(4)의 전체 길이보다 길게 형성해도 된다. 이들 구성은 제2 실시형태에도 적용할 수 있는 것이다.

제1 실시형태에서는, 환형 공간(17)은, 전방 하우징부(4)와 커버(5)와의 사이에 원환형의 공간으로서 형성한 경우를 예시하고 있다. 그러나, 환형 공간(17)은, 주위 방향으로 간격을 두고 기둥형, 판형 등의 형상을 한 지지 돌기를 형성해도되는 것이다. 즉, 도 10에 나타낸 제1 변형예와 같이, 전방 하우징부(4)의 외주면과 커버(5)와의 사이에 직경 방향의 외측 방향으로 돌출하는 1개, 또는 복수 개, 예를 들면, 3개의 지지 돌기(41)를 1조(組)로 하여 길이 방향으로 복수 열 설치하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 각 지지 돌기(41)는, 각각의 열마다 주위 방향의 위치가 어긋나는 것(이른바 지그재그로 배치하는 것)에 의해, 각 지지 돌기(41)를 형성한 경우라도 환형 공간(17)의 전체 주위에 걸쳐 단열용의 압축 에어를 유통시킬 수 있다. 이 지지 돌기(41)는, 전방 하우징부(4)에 대하여 커버(5)를 위치결정할 수 있어, 커버(5)를 내측으로부터 지지함으로써 외부로부터의 부하에 대한 커버(5)의 강도를 높일 수 있다.

한편, 환형 공간(17)에는, 그 전체 길이에 걸쳐 1개, 또는 복수 개의 돌기(돌조)를 설치하는 구성으로 해도 된다. 즉, 도 11에 나타낸 제2 변형예와 같이, 전방 하우징부(4)의 외주면과 커버(5)와의 사이에 직경 방향의 외측 방향으로 돌출되어 환형 공간(17)의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 1개, 또는 복수 개, 예를 들면, 3개의 지지 돌기(51)를 형성하는 구성으로 해도 된다. 각 지지 돌기(51)에는, 주위 방향으로 절결함으로써 홈형의 통기로(51A)가 형성되어 있다. 이로써, 환형 공간(17)의 전체 길이에 걸쳐 각 지지 돌기(51)를 형성한 경우라도, 각각의 통기로(51A)를 통하여 환형 공간(17)의 전체 주위에 걸쳐 단열용의 압축 에어를 유통시킬 수 있다. 그리고, 통기로(51A)는, 절결홈 이외에도 관통공 등에 의해 형성해도 된다. 이들 구성은 제2 실시형태에도 적용할 수 있는 것이다.

제2 실시형태에서는, 하우징(31)에 베어링 에어 분기로(18)만을 설치하고, 베어링 에어 유로(13)를 유통하는 압축 에어를 환형 공간(17)으로 안내하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 하우징(2)에 터빈 에어 분기로(19)만을 설치하고, 터빈 에어 유로(15)를 유통하는 압축 에어를 환형 공간(17)으로 안내하는 구성으로 해도 된다.

각 실시형태에서는, 회전 무화두형 도장기(1)에 고전압을 직접적으로 인가하는 직접 대전식의 정전 도장기로서 구성한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 회전 무화두로부터 분무된 도료 입자에 외부 전극에 의해 고전압을 인가하는 간접 대전식의 정전 도장기에 적용하는 구성으로 해도 된다. 또한, 본 발명은, 고전압을 인가하지 않고 도장을 행하는 비정전 도장기에도 적용할 수 있다. 이 비정전 도장기에서는, 하우징, 커버, 셰이핑 에어링 등을 도전성 재료, 예를 들면, 알루미늄 합금 등의 금속 재료에 의해 형성할 수 있다.

1: 회전 무화두형 도장기
2, 31: 하우징
3: 후방 하우징부
4, 32: 전방 하우징부
4C, 32C: 모터 수용부
5: 커버
5A: 외주면(표면)
6: 에어 모터
6A: 모터 케이스
6B: 터빈실
6C: 터빈
6D: 회전축
6E: 래디얼 에어 베어링
6F: 스러스트 에어 베어링
7: 회전 무화두
7D: 외주면
8: 피드 튜브
8C: 도료 유로
8D: 세정 유체 유로
9: 셰이핑 에어링
9B: 에어 분출구
9F: 지그 삽통공
9G: 환형 에어 배출 통로
13: 베어링 에어 유로
13A, 15A: 유입구
15: 터빈 에어 유로
17: 환형 공간
18: 베어링 에어 분기로
19: 터빈 에어 분기로
20: 셰이핑 에어 유로

Claims (8)

1. 내주측이 모터 수용부(4C, 32C)로 된 통형의 하우징(2, 31);
   상기 하우징(2, 31)의 외주측을 덮는 통형의 커버(5);
   상기 하우징(2, 31)의 모터 수용부(4C, 32C)에 수용되고 에어 베어링(6E, 6F)에 의해 지지된 회전축(6D)을 터빈(6C)에 의해 회전 구동하는 에어 모터(6);
   상기 하우징(2, 31)의 앞쪽에 위치하여 상기 에어 모터(6)의 회전축(6D)의 선단부에 장착되고 상기 회전축(6D)과 함께 회전하는 동안에 공급된 도료를 분무하는 회전 무화두(霧化頭)(7);
   상기 회전축(6D) 내에 삽통(揷通)되어 설치되고 상기 회전 무화두(7)를 향해 도료를 공급하는 피드 튜브(8);
   상기 하우징(2, 31)의 전단측(前端側)에 상기 회전 무화두(7)의 외주면(7D)을 에워싸 설치되고 상기 회전 무화두(7)로부터 분무된 도료의 분무 패턴을 정돈하기 위한 셰이핑 에어(shaping air)를 분출하는 에어 분출구(9B)를 가지는 셰이핑 에어링(shaping air ring)(9);
   상기 하우징(2, 31)에 설치되고 상기 에어 모터(6)의 에어 베어링(6E, 6F)을 향해 베어링 에어를 공급하는 베어링 에어 유로(13); 및
   상기 하우징(2, 31)에 설치되고 상기 에어 모터(6)의 터빈(6C)을 향해 구동 에어를 공급하는 터빈 에어 유로(15);
   를 포함하여 이루어지는 회전 무화두형 도장기(塗裝機)에 있어서,
   상기 하우징(2, 31)과 상기 커버(5) 사이에는, 상기 에어 모터(6)를 에워싸는 환형(環形) 공간(17)을 설치하고,
   상기 하우징(2, 31)에는, 상기 베어링 에어 유로(13)와 상기 환형 공간(17) 사이 및/또는 상기 터빈 에어 유로(15)와 상기 환형 공간(17) 사이를 접속하고, 상기 환형 공간(17)에 압축 에어의 일부를 안내하기 위한 에어 분기로(分岐路)(18, 19)를 설치하고,
   상기 에어 분기로(18, 19)는, 상기 에어 유로(13, 15)에 비해 좁게 형성함으로써, 상기 베어링 에어 유로(13) 및/또는 상기 터빈 에어 유로(15)로부터 상기 에어 모터(6)를 향해 공급되는 압축 에어의 일부를, 상기 환형 공간(17)으로 안내하는 구성으로 한,
   회전 무화두형 도장기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 에어 분기로(18, 19)는, 베어링 에어에 의한 상기 에어 베어링(6E, 6F)의 동작 및 터빈 에어에 의한 상기 터빈(6C)의 동작에 영향을 주지 않는 소량의 에어를 상기 환형 공간(17)으로 안내하는 구성으로 이루어지는, 회전 무화두형 도장기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 환형 공간(17)으로부터 유출되는 유출 에어는, 상기 회전 무화두(7)의 외주면(7D)의 위치에서 대기 중으로 배출하는 구성으로 이루어지는, 회전 무화두형 도장기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 셰이핑 에어링(9)에는, 상기 회전축(6D)의 회전을 규제하기 위한 회전 방지 지그(23)의 로드(23A)가 삽입되는 지그 삽통공(9F)을 직경 방향으로 연장하여 형성하고,
   상기 지그 삽통공(9F)의 외경측의 개구는, 상기 환형 공간(17)의 하류단에 개구되고,
   상기 지그 삽통공(9F)의 내경측(內徑側)의 개구는, 상기 회전 무화두(7)의 외주면(7D)을 에워싸고 있는 상기 셰이핑 에어링(9)의 무화두 수용공(9A)에 개구되는 구성으로 이루어지는, 회전 무화두형 도장기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 하우징(2, 31)은, 상기 피드 튜브(8)의 기단측(基端側)을 지지하는 동시에 상기 각 에어 유로(13, 15)의 유입구(13A, 15A)를 가지는 후방 하우징부(3)와, 상기 후방 하우징부(3)의 앞쪽에 설치되고 상기 모터 수용부(4C, 32C)가 설치된 전방 하우징부(4, 32)에 의해 구성되고,
   상기 커버(5)는, 상기 전방 하우징부(4, 32)의 외주측을 덮는 위치에 배치하고,
   상기 환형 공간(17)은, 상기 전방 하우징부(4, 32)와 상기 커버(5) 사이에 형성하는 구성으로 이루어지는, 회전 무화두형 도장기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 환형 공간(17)은, 상기 하우징(2, 31)의 상기 모터 수용부(4C, 32C)에 대응하는 축 방향의 길이의 범위에 설치하는 구성으로 이루어지는, 회전 무화두형 도장기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 에어 분기로는, 상기 베어링 에어 유로(13)를 유통하는 압축 에어를 상기 환형 공간(17)으로 안내하는 베어링 에어 분기로(18)인, 회전 무화두형 도장기.
8. 내주측이 모터 수용부(4C, 32C)로 된 통형의 하우징(2, 31);
   상기 하우징(2, 31)의 외주측을 덮는 통형의 커버(5);
   상기 하우징(2, 31)의 모터 수용부(4C, 32C)에 수용되고 에어 베어링(6E, 6F)에 의해 지지된 회전축(6D)을 터빈(6C)에 의해 회전 구동하는 에어 모터(6);
   상기 하우징(2, 31)의 앞쪽에 위치하여 상기 에어 모터(6)의 회전축(6D)의 선단부에 장착되고 상기 회전축(6D)과 함께 회전하는 동안에 공급된 도료를 분무하는 회전 무화두(7);
   상기 회전축(6D) 내에 삽통되어 설치되고 상기 회전 무화두(7)를 향해 도료를 공급하는 피드 튜브(8);
   상기 하우징(2, 31)의 전단측에 상기 회전 무화두(7)의 외주면(7D)을 에워싸 설치되고 상기 회전 무화두(7)로부터 분무된 도료의 분무 패턴을 정돈하기 위한 셰이핑 에어를 분출하는 에어 분출구(9B)를 가지는 셰이핑 에어링(9);
   상기 하우징(2, 31)에 설치되고 상기 에어 모터(6)의 에어 베어링(6E, 6F)을 향해 베어링 에어를 공급하는 베어링 에어 유로(13); 및
   상기 하우징(2, 31)에 설치되고 상기 에어 모터(6)의 터빈(6C)을 향해 구동 에어를 공급하는 터빈 에어 유로(15);
   를 포함하여 이루어지는 회전 무화두형 도장기에 있어서,
   상기 하우징(2, 31)은, 상기 피드 튜브(8)의 기단측을 지지하는 동시에 상기 각 에어 유로(13, 15)의 유입구(13A, 15A)를 가지는 후방 하우징부(3)와, 상기 후방 하우징부(3)의 앞쪽에 설치되고 상기 모터 수용부(4C, 32C)가 설치된 전방 하우징부(4, 32)에 의해 구성되고,
   상기 커버(5)는, 상기 전방 하우징부(4, 32)의 외주측을 덮는 위치에 배치하고,
   상기 전방 하우징부(4, 32)와 상기 커버(5) 사이에는, 상기 에어 모터(6)를 에워싸는 환형 공간(17)을 형성하고,
   상기 베어링 에어 유로(13) 및/또는 상기 터빈 에어 유로(15)로부터 상기 에어 모터(6)를 향해 공급되는 압축 에어의 일부를, 상기 환형 공간(17)으로 안내하는 구성으로 한,
   회전 무화두형 도장기.
   

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