WO2021181833A1 - 回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材 - Google Patents

回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材 Download PDF

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WO2021181833A1
WO2021181833A1 PCT/JP2020/048928 JP2020048928W WO2021181833A1 WO 2021181833 A1 WO2021181833 A1 WO 2021181833A1 JP 2020048928 W JP2020048928 W JP 2020048928W WO 2021181833 A1 WO2021181833 A1 WO 2021181833A1
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WO
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air
air holes
peripheral side
twist angle
transient
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Ceased
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PCT/JP2020/048928
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English (en)
French (fr)
Inventor
博之 立野
雄治 浜田
淳一 星原
山田　修司
文男 関口
利啓 鈴木
正道 白川
守博 磯崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cft Ransburg Japan KK
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Cft Ransburg Japan KK
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Priority to BR112022015366A priority patent/BR112022015366A2/pt
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/10—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces

Definitions

  • the present invention relates to a rotary atomization type electrostatic coating machine and its airing member.
  • An electrostatic coating method in which paint particles obtained by atomizing a liquid paint are charged and the charged paint particles are attracted to an object to be coated (hereinafter referred to as "work") by electrostatic force.
  • a typical example of a coating machine that realizes this is a rotary atomizing electrostatic coating machine equipped with a rotary atomizing head (hereinafter referred to as "Bell").
  • Bell rotary atomizing head
  • shaping air is generally used to forcibly direct paint particles scattered outward from a high-speed rotating bell to the front. This shaping air can form a circular coating pattern of the desired diameter.
  • Patent Document 1 discloses a rotary atomization type electrostatic coating machine that can be suitably applied to metallic paints.
  • This coating machine is provided with an air ring member that defines the discharge direction of shaping air.
  • the air ring member includes an inner peripheral side air hole located relatively inward in the radial direction and an outer peripheral side air hole located relatively outward.
  • the inner peripheral side shaping air discharged from the inner peripheral side air hole is intended for atomizing the paint.
  • the outer peripheral shaping air discharged from the outer peripheral air holes directs the paint particles forward and contributes to controlling the diameter of the circular coating pattern.
  • Patent Document 1 is a rotary atomization type for the purpose of maintaining coating quality even when a larger amount of liquid coating material (for example, 600cc / min.) Is discharged than before, and for improving coating efficiency.
  • the inner peripheral shaping air is directed to the back of the bell and twisted at an angle of 50 ° or more and less than 60 ° in the direction opposite to the direction of rotation of the bell.
  • the outer peripheral side shaping air is twisted in the direction opposite to the rotation direction of the bell like the inner peripheral side shaping air.
  • twisted and “twisted angle” are terms based on the straight hole disclosed in the following Patent Document 2, and mean that they are inclined in the circumferential direction with respect to the straight hole. There is.
  • the coating pattern of the rotary atomization type electrostatic coating machine is circular. Proposals have already been made to transform this circular coating pattern into an ellipse.
  • a rotary atomization type electrostatic coating machine that realizes an elliptical coating pattern a coating machine that generates an elliptical coating pattern using an external electrode and a coating machine that generates an elliptical coating pattern using shaping air are known. Has been done.
  • Patent Document 2 discloses a rotary atomization type electrostatic coating machine that generates a substantially elliptical coating pattern using shaping air.
  • FIG. 8 attached to the specification of the present application corresponds to FIG. 7 of Patent Document 2.
  • FIG. 9 is a schematic side view for explaining the coating machine of Patent Document 2.
  • reference numeral 200 indicates a coating machine of Patent Document 2.
  • Reference numeral 202 is a bell. The bell 202 rotates in one direction about the axis Ax.
  • Reference numeral 204 is an air ring member. The air ring member 204 is detachably attached to the coating machine main body 206 by a plurality of bolts 208 (FIG. 8).
  • the plurality of bolts 208 are composed of a total of six bolts arranged at equal intervals on the same circumference centered on the axis Ax. By removing all the bolts 208, the air ring member 204 can be positioned at an arbitrary position rotationally displaced about the axis Ax.
  • Patent Document 2 In the rotary atomization type electrostatic coating machine around 1983 when Patent Document 2 was filed, the rotation speed of the bell 202 was 10,000 rpm or less. Patent Document 2 describes that the rotation speed of the rotary atomizing electrostatic coating machine is 30,000 to 100,000 rpm, but at that time, such a high-speed rotating rotary atomizing electrostatic coating machine was not developed. From this fact, 30,000 to 100,000 rpm in Patent Document 2 is an erroneous description, and the correct value is 3,000 to 10,000 rpm.
  • the air ring member 204 has a plurality of air holes 210 arranged on the same circle centered on the axis Ax.
  • the plurality of air holes 210 discharge shaping air SA (FIG. 9).
  • the plurality of air holes 210 form a first group No. 1 and a second group No. 2 that oppose each other in the radial direction on the same circumference centered on the axis Ax.
  • the air ring member 204 is not provided with an air hole in the region between the first air hole group No. 1 and the second air hole group No. 2.
  • the air ring member 204 includes first and second air hole groups No. 1 and No. 2 in the upper and lower regions. , There are no air holes in the left and right regions.
  • Patent Document 2 discloses that a substantially elliptical coating pattern in which the upper and lower parts are crushed is generated by the first and second shaping airs SA (1) and SA (2) that oppose each other across the axis Ax. It is a suggestion. As described above, around 1983 when the application for Patent Document 2 was filed, the rotation speed of the bell 202 was 10,000 rpm or less. The amount of paint discharged at that time was generally about 300 cc / min.
  • the electrostatic coating machine 200 disclosed in Patent Document 2 can position the air ring member 204 at an arbitrary position in which the air ring member 204 is rotationally displaced by removing the plurality of bolts 208.
  • a pattern deformation ring is added as a modification of the embodiment, and the rotation amount of the pattern deformation ring is adjusted to obtain substantially the same effect as the rotation displacement of the air ring member 204.
  • This proposal is to deal with the rotational displacement of the coating pattern about the axis Ax when the coating conditions are changed with the change of the type of paint.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a painting device called "twin bell".
  • FIG. 10 (I) is a plan view of the twin bell coating apparatus 300 as viewed from above, and
  • FIG. 10 (II) is a rear view.
  • the twin bell coating apparatus 300 has a configuration in which two identical rotary atomizing electrostatic coating machines 302 (1) and 302 (2) are arranged on a common base 304.
  • reference numeral W indicates an object to be coated (work).
  • This twin bell painting device 300 is assembled to a painting robot or a reciprocating engine.
  • the alignment directions of the two coating machines 302 (1) and 302 (2) are indicated by reference numerals X (FIG. 10 (I)).
  • the twin bell coating apparatus 300 performs the coating operation while moving in the direction Y (FIG. 10 (II)) orthogonal to the alignment direction X of the two coating machines 302 (1) and 302 (2).
  • the paint discharge amount of each of the coating machines 302 (1) and 302 (2) is about 300 cc / min. A large amount of liquid paint of about 600 cc / min. Can be applied to the paint. As a result, the coating processing efficiency can be improved.
  • Patent Document 2 The inventors of the present application have adopted the technical idea disclosed in Patent Document 2 with the aim of achieving substantially the same coating processing efficiency as the twin bell coating apparatus 300 with one coating machine instead of the twin bell coating apparatus 300.
  • the coating machine that is, the rotary atomization type electrostatic coating machine 200 described with reference to FIGS. 8 and 9, was manufactured and tested under the condition of a paint discharge rate of about 600 cc / min.
  • this experiment was unsuccessful. That is, it was not possible to form a coating pattern having a substantially elliptical shape and a desired paint distribution under the coating conditions of a paint ejection amount of about 600 cc / min., Which is larger than that at the time when Patent Document 2 was filed. ..
  • the rotation speed of the bell 202 was 20,000 to 30,000 rpm, which is generally used at present.
  • the air hole is a straight hole, and shaping air is discharged straight from this straight air hole toward the front.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the produced air ring member 400 and the coating pattern 420 generated by the air ring member 400.
  • FIG. 11 (I) is a view of the air ring member 400 as viewed from the back.
  • the air hole 410 seen in FIG. 11 (I) is shown by a solid line.
  • the air ring member 400 includes first and second air hole groups No. 1 and No. 2 in the upper and lower regions on the same circumference, and the left and right regions. There are no air holes in.
  • the plurality of air holes 410 included in the upper and lower groups No. 1 and No. 2 have the same twist angle. Further, the diameters of the plurality of air holes 410 are all the same.
  • the twisted shaping air SA is discharged from each air hole 410.
  • the terms "twisted angle” and “twisted” are the same as those disclosed in Patent Document 1. It means that it has an inclination angle in the circumferential direction with reference to the "straight hole” disclosed in Patent Document 2.
  • the coating pattern 420 has a peanut-like outer contour. That is, the coating pattern 420 has a vertically crushed shape in which two circular portions 424 (1) and 424 (2) are connected by a relatively narrow connecting portion 426. This shape is preferable. However, the central portions 428 (1) and 428 (2) of the first and second circular portions 424 (1) and 424 (2) become the outer peripheral portions 430 (1), 430 (2) and the connecting portion 426. There was a new problem that the density of the paint was higher than that. This means that it is virtually impossible to make the paint adhering to the work a uniform film thickness.
  • FIG. 12 schematically shows the captured image.
  • FIG. 12 (I) is an image taken immediately after the paint adheres to the work. It can be seen that the liquid paint is concentrated on the two portions 440 (1) and 440 (2) separated from each other on the surface of the work.
  • FIG. 12 (II) is an image taken 2-3 seconds after the paint adheres to the work. From this image, it can be seen that the paint adhesion region expands outward from the two paint concentrated portions 440 (1) and 440 (2).
  • Reference numerals 442 (1) and 442 (2) indicate the outer peripheral portions generated by expanding the paint adhesion region outward from the two paint concentrated portions 440 (1) and 440 (2). Then, it was found that the coating pattern 420 of FIG. 11 (II) described above was finally generated by the adhesion region of the liquid paint. That is, the first and second central portions 428 (1) and 428 (2) of the coating pattern 420 (FIG. 11 (II)) become the paint concentrated portions 440 (1) and 440 (2) immediately after the paint adheres, respectively. It corresponds.
  • the inventors of the present application understood that the series of captured images of the above high-speed camera teaches the following. That is, in a large amount of paint discharged at 600 cc / min., By adopting twisted shaping air, the coating pattern 420 can be deformed into a crushed shape (FIG. 11 (II)).
  • this coating pattern 420 includes the first and second central portions 428 (1) and (2) having high paint densities, the coating film of the paint adhering to the work becomes non-uniform.
  • the reference symbol “R” shown in FIG. 11 (I) indicates the direction of rotation of the bell.
  • the coating pattern 420 is rotationally displaced in the same direction as the rotation direction R of the bell.
  • the painting conditions were as follows. (i) Bell rotation speed: 20,000 rpm to 30,000 rpm. (ii) Air pressure of shaping air SA: 2.0Kgf / cm 2 . (iii) Paint discharge rate: 600 cc / min.
  • the problem of rotational displacement of the coating pattern 420 does not need to be considered as a problem if the applicable paint is limited to one.
  • the problem of rotational displacement is seen as a problem when applied to various paints.
  • this problem can be solved by displacing the fixed position of the air ring member 400 around the axis Ax.
  • FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG.
  • the characteristics of paint differ depending on the color of the paint.
  • the electrostatic coating machine is generally controlled to change the bell rotation speed and the pressure of the shaping air according to the characteristics of the paint.
  • experiments were conducted to change the bell speed and / or the pressure of the shaping air in order to investigate the adaptability to the change of the bell speed and the pressure of the shaping air.
  • the resulting coating pattern is shown in FIG. FIG. 14 (I) shows the coating pattern 420 (A) when the bell rotation speed is changed from 20,000 rpm to 30,000 rpm.
  • FIG. 14 (II) shows the coating pattern 420 (B) when the pressure of the shaping air is changed from 2.0 Kgf / cm 2 to 3.0 Kgf / cm 2 while the bell rotation speed is maintained at 30,000 rpm. Note that FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG.
  • the twin bell coating apparatus 300 (FIG. 10) has the advantage of being able to improve the coating processing efficiency, as described above.
  • the twin bell coating device 300 requires two electrostatic coating machines 302 (1) and 302 (2). If one coating machine can achieve coating with substantially the same quality as the twin bell coating apparatus 300, the cost of the coating machine, related peripheral equipment, and equipment including control equipment can be significantly reduced.
  • the coating pattern 420 includes the central portions 428 (1) and 428 (2) having high paint densities at positions separated from each other.
  • the coating pattern is rotationally displaced in response to the change.
  • a main object of the present invention is a rotary atomization type electrostatic coating machine capable of generating a coating pattern having a crushed circular shape using shaping air and optimizing the coating distribution in the coating pattern.
  • the purpose is to provide an airing member.
  • a further object of the present invention is a rotary atomization type electrostatic coating machine capable of optimizing the paint distribution in the crushed coating pattern and suppressing the rotational displacement of the coating pattern even when applied to various paints.
  • the purpose is to provide an air ring member.
  • a further object of the present invention is to provide a rotary atomization type electrostatic coating machine that can be replaced with a twin bell coating device and an airing member thereof.
  • a rotating atomizing head that emits liquid paint particles
  • a plurality of mains constituting the first and second main groups arranged so as to oppose the radial direction on the first circumference centered on the rotation axis of the rotary atomizing head and having a first twist angle.
  • a plurality of inner peripherals located on the inner peripheral side of the plurality of main air holes, arranged over the entire circumference on the second circumference centered on the axis of the rotary atomizing head, and having a second twist angle.
  • Peripheral air hole and The outer peripheral side shaping air is discharged from the plurality of main air holes of the first and second main groups, and the outer peripheral side shaping air is discharged.
  • the inner peripheral side shaping air is discharged from the plurality of inner peripheral side air holes, and the inner peripheral side shaping air is discharged.
  • the inner peripheral side shaping air is stronger than the outer peripheral side shaping air
  • the first twist angle of each of the main air holes is a twist angle opposite to the rotation direction of the rotary atomizing head
  • the second twist angle of each of the inner peripheral side air holes is the rotary mist.
  • the twist angle is the same as the direction of rotation of the head.
  • the first twist angle of each of the main air holes is the twist angle in the same direction as the rotation direction of the rotary atomizing head
  • the second twist angle of each of the inner peripheral side air holes is the rotary atomization. This is achieved by providing a rotary atomizing electrostatic coating machine characterized by a twist angle opposite to the direction of rotation of the head and an airing member included therein.
  • the twisted outer peripheral side shaping air has the function of crushing the application pattern.
  • the twisted inner peripheral side shaping air has a function of optimizing the paint distribution in the coating pattern and making the coating film of the paint adhering to the work uniform. Then, by twisting the outer peripheral side shaping air and the inner peripheral side shaping air in opposite directions, it is possible to obtain the effect of suppressing the rotational displacement of the coating pattern even when applied to various paints.
  • the coating density of the central portion CP is low as compared with that of the central portion CP and the outer peripheral portion OP.
  • the size of the central CP which has a relatively low paint density, changes depending on the strength of the shaping air.
  • FIG. 15 (I) shows a coating pattern when the shaping air is weak
  • FIG. 15 (II) shows a coating pattern when the shaping air is strong.
  • the central CP expands (Fig. 15 (I)).
  • the central CP becomes smaller (Fig. 15 (II)).
  • the present invention is further characterized in that the strengths of the twisted shaping air inside and outside that are discharged diagonally forward from the air ring are different.
  • the inner peripheral side shaping air is stronger than the outer peripheral side shaping air.
  • the paint particles are conveyed toward the work by the strong propulsive force of the inner peripheral side shaping air, and the central portion CP having a low paint density is formed.
  • the paint distribution in the coating pattern can be optimized.
  • the circular coating pattern can be deformed into a crushed shape by the relatively weak outer peripheral side shaping air SA.
  • the outer peripheral side shaping air and the inner peripheral side shaping air are twisted in relatively opposite directions in order to generate a coating pattern having a crushed circular shape and to optimize the paint distribution in the coating pattern. It was found that this is effective in suppressing the rotational displacement of the coating pattern. Specifically, it was found that one of the following two combinations is effective.
  • the first twist angle of the outer peripheral side shaping air is the twist angle in the direction opposite to the rotation direction of the bell.
  • the second twist angle of the inner peripheral side shaping air is the twist angle in the same direction as the rotation direction of the bell.
  • the first twist angle of the outer peripheral side shaping air is the twist angle in the same direction as the rotation direction of the bell.
  • the second twist angle of the inner peripheral side shaping air is the twist angle in the direction opposite to the rotation direction of the bell.
  • the first twist angle of the outer peripheral side shaping air is the twist angle in the direction opposite to the rotation direction of the bell.
  • the second twist angle of the inner peripheral side shaping air is the twist angle in the direction opposite to the rotation direction of the bell.
  • ⁇ Fourth combination (1)
  • the first twist angle of the outer peripheral side shaping air is the twist angle in the same direction as the rotation direction of the bell.
  • the second twist angle of the inner peripheral side shaping air is the twist angle in the same direction as the rotation direction of the bell.
  • FIG. 7 is a view corresponding to FIG.
  • FIG. 7 of Patent Document 2 is a front view of an airing member incorporated in a conventional coating machine that generates an elliptical coating pattern by shaping air.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a configuration of a conventional coating machine incorporating the illustrated air ring member.
  • (I) is a diagram for explaining the arrangement of the two coating machines of the twin bell coating device, and
  • (II) is a diagram for explaining the moving direction of the twin bell coating device. It is a figure for demonstrating that a coating pattern of a crushed circle shape can be generated by using twisted shaping air
  • (I) is a rear view of the used air ring member
  • (II) is a coating pattern. It is a front view of.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining an image captured by a high-speed camera in order to analyze the problem of the illustrated coating pattern, and (I) shows a state immediately after the paint adheres to the work, and (II). ) Indicates the state after 2-3 seconds. It is a figure for demonstrating the state in which the air ring member was installed at the position which was rotationally displaced in order to correct the rotational displacement of the coating pattern generated by using the twisted shaping air, and is the figure corresponding to FIG.
  • FIG. 1 and 2 are views for explaining the rotary atomization type electrostatic coating machine 10 of the embodiment.
  • the liquid paint is supplied to the central portion of the bell 12. Further, a negative high voltage is applied to the bell 12.
  • the coating machine 10 discharges the charged paint particles from the outer peripheral edge of the bell 12 to the outside by rotating the bell 12 at high speed by an air motor (not shown).
  • FIG. 3 is a front view of the air ring member 14 as viewed from the front.
  • the air ring member 14 has a pair of air holes No. 1 and No. 2 located on the first circumference centered on the axis Ax and opposed to each other with the bell rotation axis Ax in between. .. That is, the first and second main groups No. 1 and No. 2 are located opposite to each other in the radial direction.
  • the first and second main groups No. 1 and No. 2 are composed of a plurality of first air holes 142, and the outer peripheral side shaping air SA (out) is discharged from the plurality of first air holes 142. ..
  • the air ring member 14 also has a plurality of second air holes 146 on the inner peripheral side of the plurality of first air holes 142.
  • the plurality of second air holes that is, the inner peripheral side air holes 146 are arranged at equal intervals over the entire circumference on the second circumference centered on the bell axis Ax.
  • the inner peripheral side shaping air SA (in) is discharged from the inner peripheral side air hole 146.
  • the inner peripheral side shaping air SA (in) is stronger than the outer peripheral side shaping air SA (out).
  • the plurality of first air holes constituting the first and second main groups No. 1 and No. 2 related to the outer peripheral side shaping air SA (out), that is, the outer peripheral side air holes 142 are all circular holes having the same diameter in cross section. be. Further, the plurality of second air holes that generate the inner peripheral side shaping air SA (in), that is, the inner peripheral side air holes 146 are all circular holes having the same diameter in cross section.
  • the outer peripheral side shaping air SA (out) is directed toward a position away from the outer peripheral edge of the bell 12.
  • the inner peripheral side shaping air SA (in) is directed toward the outer peripheral edge of the bell 12.
  • the inner peripheral side shaping air SA (in) may be directed to a position away from the outer peripheral edge of the bell 12. This separation distance is preferably in the range of about 5 mm from the outer peripheral edge of the bell 12.
  • the outer peripheral side shaping air SA (out) and the inner peripheral side shaping air SA (in) are twisted in relatively opposite directions. More specifically, with reference to FIGS. 1 and 3, the outer peripheral side shaping air SA (out) is twisted in the direction opposite to the rotation direction R of the bell 12. On the other hand, the inner peripheral side shaping air SA (in) is twisted in the same direction as the rotation direction R of the bell.
  • the outer peripheral side shaping air SA (out), that is, the first twist angle ⁇ out (FIG. 1) of the outer peripheral side air hole 142 is 45 ° in the direction opposite to the rotation direction R of the bell 12.
  • the twist angle ⁇ out of the outer peripheral air hole 142 is not limited to 45 °.
  • the first twist angle ⁇ out may be 10 ° to 60 °, preferably 30 to 50 °.
  • the inner peripheral side shaping air SA (in) that is, the second twist angle ⁇ in of the inner peripheral side air hole 146 is 45 ° in the same direction as the rotation direction R of the bell 12 (FIGS. 1 and 2).
  • the twist angle ⁇ in of the inner peripheral side air hole 146 is not limited to 45 °.
  • the second twist angle ⁇ in may be 10 ° to 60 °, preferably 30 to 50 °.
  • the inner peripheral side shaping air SA (in) is stronger than the outer peripheral side shaping air SA (out).
  • compressed air is supplied to the outer peripheral side air hole 142 from the outer peripheral side air chamber 28.
  • Compressed air is supplied from the inner peripheral side air chamber 30 to the inner peripheral side air hole 146.
  • Compressed air is supplied from the common compressed air source 32 to the outer peripheral side air chamber 28 and the inner peripheral side air chamber 30 through the first and second air pressure adjusting units 34 and 36.
  • the pressure of the compressed air supplied to the outer peripheral side and inner peripheral side air chambers 28 and 30 can be controlled by the outer peripheral side and inner peripheral side air pressure adjusting units 34 and 36.
  • the inner and outer air holes 142 and 146 have the same diameter, specifically 1.0 mm. Then, the pressure of the compressed air supplied to the inner peripheral side air chamber 30 is set to a value higher than that of the outer peripheral side air chamber 28.
  • the diameter of the bell 12 is 60 mm.
  • the amount of paint discharged, the number of revolutions of the bell, and the pressure of the compressed air supplied to the outer peripheral side and inner peripheral side air chambers 28 and 30 can be controlled by a control signal from a control panel (not shown).
  • the rotation speed of the bell 12 was controlled in the range of 30,000 to 40,000 rpm, and the pressure of the outer peripheral side shaping air SA (out) was fixed at 0.5 Kgf / cm 2.
  • the pressure of the inner peripheral side shaping air SA (in) was controlled in the range of 1.5 to 2.0 Kgf / cm 2 which is higher than the outer peripheral side shaping air SA (out).
  • the coating pattern 40 shown in FIG. 4 could be generated.
  • the coating pattern 40 had an elliptical outer contour, and the width in the major axis direction was 630 to 650 mm.
  • the coating pattern 40 was composed of an outer peripheral portion OP in which the amount of paint was large and the paint density was substantially uniform, and an inner peripheral portion CP in which the paint was thin. As a result, a coating film having a uniform film thickness could be formed on the work surface.
  • the whiskers 42 were found in the coating pattern 420 generated by the conventional coating machine 200 described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • the application pattern 420 in which the whiskers 42 are generated is shown in FIG.
  • the whiskers 42 appeared at the four corners of the application pattern 420.
  • the inventors of the present application have examined the airing member 14 (FIG. 3) of the first embodiment with the aim of realizing a more preferable coating pattern without a whiskers 42.
  • the air holes are completely present in the region sandwiched between the first and second main groups No. 1 and No. 2 composed of the plurality of outer peripheral side air holes 142.
  • the inventors of the present application have an extreme configuration between the region where the air holes 142 of the first main group No. 1 and the second main group No. 2 exist and the region where the air holes 142 do not exist at all. It was speculated that the difference was the cause of the whiskers 42. Based on this inference, additional air holes are provided in each transient region at both ends of the first main group No. 1 and the second main group No. 2, and relatively weak air is discharged from the additional air holes. I came up with that.
  • FIG. 5 shows the air ring member 50 of the second embodiment.
  • This FIG. 5 corresponds to FIG. Therefore, the air ring member 50 of the second embodiment will be described using the reference reference numerals used in FIG.
  • the air ring member 50 of the second embodiment has a total of four transient groups 152 that are continuous at both ends of the first main group No. 1 and the second main group No. 2.
  • the transient group 152 is composed of a plurality of transient air holes 154, and compressed air is supplied from the outer peripheral side air chamber 28 to the plurality of transient air holes 154.
  • the air discharged from the transient group 152 constitutes a part of the outer peripheral side shaping air SA (out).
  • the plurality of transient air holes 154 are arranged at equal intervals on the first circumference common to the outer peripheral side air holes 142 of the first main group No. 1 and the second main group No. 2.
  • Each transient air hole 154 is the same as the outer peripheral side air hole 142 in that it has a first twist angle of 45 ° in the direction opposite to the rotation direction R of the bell 12.
  • the air discharged from the plurality of transient air holes 154 is the first and first. It is weaker than the air discharged from the plurality of main air holes 142 constituting the main groups No. 1 and No. 2 of 2.
  • the outer peripheral air chamber 28 (FIG. 2) for supplying air to the main air hole 142 is used to supply air from the outer peripheral air chamber 28 to the transient air hole 154
  • the main air chamber 28 is used.
  • the diameter of the transient air hole 154 may be smaller than that of the air hole 142.
  • the diameter of the transient air hole 154 may be set to, for example, 0.8 mm.
  • the plurality of transient air holes 154 may all be formed of holes having the same diameter.
  • the diameter of each of the plurality of transient air holes 154 constituting the transient group 152 gradually or gradually increases as it approaches the end of the first main group No. 1 or the second main group No. 2. It may be designed to have a large diameter.
  • a plurality of transient air holes 154 constituting each transient group 152 are composed of two types of holes having a diameter of 0.8 mm and a diameter of 0.6 mm, and the first main group No. 1 or the second is formed.
  • the transient air hole 154 close to the main group No. 2 is composed of air holes with a diameter of 0.8 mm, and the transient air hole 154 far from the first main group No. 1 or the second main group No. 2 is 0.6 mm in diameter. It may be composed of the air holes of.
  • FIG. 6 shows the air ring member 60 of the third embodiment.
  • the air ring member 60 is also a modified example of the air ring member 50 of the second embodiment.
  • the air ring member 60 of the third embodiment has two transient groups 152 extending from both ends of the first main group No. 1 and two transient groups extending from both ends of the second main group. It has two complementary groups 162, each of which is continuous with 152.
  • the plurality of complementary air holes 164 constituting each complementary group 162 are the main air holes 142 of the first main group No. 1 and the second main group No. 2 and the transient air holes 154 of the transient group 152 adjacent thereto. They are arranged at equal intervals on the first circumference in common with. Compressed air is supplied from the outer peripheral side air chamber 28 to the plurality of complementary air holes 164.
  • the air discharged from the complement group 162 constitutes a part of the outer peripheral side shaping air.
  • the air ring member 60 of the third embodiment can discharge the outer peripheral side shaping air SA (out) from the plurality of complementary air holes 164, the main air holes 142, and the transient air holes 154 over the entire circumference.
  • the complementary air hole 164 is the same as the main air hole 142 and the transient air hole 154 in that it has a first twist angle of 45 ° in the direction opposite to the rotation direction R of the bell 12.
  • the air discharged from the plurality of complementary air holes 164 is weaker than the air discharged from the plurality of transient air holes 154.
  • air is supplied from the outer peripheral side air chamber 28 to the transient air hole 154 and the complementary air hole 164 by using the outer peripheral side air chamber 28 (FIG. 2) that supplies air to the main air hole 142. If this is the case, the diameter of the complementary air hole 164 may be smaller than that of the transient air hole 154.
  • the diameter of the main air hole 142 was 1 mm
  • the diameter of the transient air hole 154 was 0.8 mm
  • the diameter of the complementary air hole 164 was 0.5 mm.
  • FIG. 7 shows the action of the outer peripheral side shaping air SA (out) and the inner peripheral side shaping air SA (in) in the rotary atomization type electrostatic coating machine incorporating the air ring member 60 (FIG. 6) of the third embodiment. It is a figure for conceptually explaining that an elliptical coating pattern 40 is formed by superimposing the action of).
  • FIG. 7 (I) shows a first pattern 70 formed only by the outer peripheral side shaping air SA (out) without the inner peripheral side shaping air SA (in).
  • the outer contour of the first pattern 70 is substantially rectangular.
  • FIG. 7 (II) shows a second pattern 72 formed only by the inner peripheral side shaping air SA (in) without the outer peripheral side shaping air SA (out).
  • the outer contour of the second pattern 72 is circular.
  • the coating machine 10 incorporating the air ring member 60 of the third embodiment can achieve the same coating quality as the twin bell coating apparatus 300 (FIG. 10).
  • the rotary atomization type electrostatic coating machine according to the present invention is effective for the following coating conditions.
  • Bell rotation speed 20,000-45,000 rpm. Preferably 30,000-40,000 rpm.
  • Paint discharge rate 200 to 600 cc / min. Preferably 300-500 cc / min.
  • Applicable paints water-based and oil-based paints. Metallic paint, clear paint, solid paint.

Landscapes

  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

本発明の回転霧化式静電塗装機は、シェーピングエアを使って円形を押し潰した形状の塗布パターンを生成すると共に、塗布パターン内の塗料分布を適正化する。 静電塗装機は、第１の円周上の径方向に対抗して配置された第１、第２の主群（NO.1）,（N0.2）を構成し且つ第１の捻り角（θout）を有する複数の主エア孔（142）と、複数の主エア孔（142）の内周側に位置する第２の円周上の全周に亘って配置され且つ第２の捻り角（θin）を有する複数の内周側エア孔（146）とを有する。主エア孔（142）から外周側シェーピングエアSA(out)が吐出される。内周側エア孔から内周側シェーピングエアSA(in)が吐出される。内周側シェーピングエアSA(in)は外周側シェーピングエアSA(out)よりも強い。第１の捻り角（θout）は回転霧化頭の回転方向とは逆方向の捻り角であり且つ第２の捻り角（θin）が回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角である。または、第１の捻り角（θout）が回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角であり且つ第２の捻り角（θin）が回転霧化頭の回転方向と逆方向の捻り角である。

Description

回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材
　本発明は回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材に関する。
　液体塗料を微粒化した塗料粒子を帯電させて、この帯電した塗料粒子を静電力によって被塗物（以下、「ワーク」という。）に吸着させる静電塗装方法が知られている。これを実現する塗装機の典型例が、回転霧化頭（以下、「ベル(Bell)」という。）を備えた回転霧化式静電塗装機である。回転霧化式静電塗装機では、一般的に、高速回転するベルから外方に飛散する塗料粒子を強制的に前方に差し向けるのにシェーピングエアが用いられる。このシェーピングエアによって所望の直径の円形塗布パターンを形成することができる。
　特許文献１は、メタリック塗料に好適に適用できる回転霧化式静電塗装機を開示している。この塗装機は、シェーピングエアの吐出方向を規定するエアリング部材を備えている。エアリング部材は、相対的に径方向内方に位置する内周側エア孔と、外方に位置する外周側エア孔と、を備えている。内周側エア孔から吐出される内周側シェーピングエアは塗料の微粒化を目的としている。外周側エア孔から吐出される外周側シェーピングエアは、塗料粒子を前方に差し向けると共に、円形塗布パターンの直径を制御するのに貢献する。
　特許文献１は、従来よりも大量の液体塗料(例えば６００cc/min.)を吐出しても塗装品質を維持することを目的とし、また、塗着効率を高めることを目的とした回転霧化式静電塗装機を提案している。この目的の下で、内周側シェーピングエアは、ベルの背面に差し向けられ、そしてベルの回転方向とは逆方向に５０°以上、６０°未満の角度で捻られている。なお、外周側シェーピングエアは、内周側シェーピングエアと同様にベルの回転方向とは逆方向に捻られている。ここに、「捻られた」及び「捻り角」は次の特許文献２に開示のストレート孔を基準とした用語であり、ストレート孔を基準に円周方向に傾斜していることを意味している。
　ところで、回転霧化式静電塗装機の塗布パターンは円形である。この円形の塗布パターンを楕円に変形させる提案が既に行われている。楕円の塗布パターンを実現する回転霧化式静電塗装機として、外部電極を使って楕円の塗布パターンを生成する塗装機と、シェーピングエアを使って楕円の塗布パターンを生成する塗装機とが知られている。
　特許文献２は、シェーピングエアを使って略楕円の塗布パターンを生成する回転霧化式静電塗装機を開示している。本願明細書に添付の図８は特許文献２の図７に対応している。図９は、特許文献２の塗装機を説明するための概略側面図である。図９を参照して、参照符号２００は特許文献２の塗装機を示す。参照符号２０２はベルである。ベル２０２は軸線Ａxを中心に一方向に回転する。参照符号２０４はエアリング部材である。エアリング部材２０４は塗装機本体２０６に対して複数のボルト２０８（図８）によって脱着可能に取り付けられている。複数のボルト２０８は、軸線Ａxを中心とする同一円周上に等間隔に配置された合計６本で構成されている。全てのボルト２０８を取り外すことにより、軸線Ａxを中心にエアリング部材２０４を回転変位させた任意の位置に位置決めすることができる。
　なお、特許文献２が出願された１９８３年頃の回転霧化式静電塗装機は、ベル２０２の回転数が10,000rpm以下であった。特許文献２は、回転霧化式静電塗装機の回転数に関して30,000～100,000rpmと記載しているが、その当時、このような高速回転する回転霧化式静電塗装機は開発されていなかった事実から、特許文献２中の30,000～100,000rpmは誤記であり、正しくは3,000～10,000rpmである。
　図８を参照して、エアリング部材２０４は、軸線Ａxを中心とする同一円上に配置された複数のエア孔２１０を有する。複数のエア孔２１０はシェーピングエアSA（図９）を吐出する。複数のエア孔２１０は、軸線Ａxを中心とする同一円周上において、径方向に対抗する第１の群No.1、第２の群No.2を構成している。換言すれば、エアリング部材２０４は、第１のエア孔群No.1と第２のエア孔群No.2との間の領域にはエア孔が設けられていない。説明の都合上、図８を参照して「上下」という言葉を使うと、エアリング部材２０４は、上下の領域に第１、第２のエア孔群No.1、No.2を備えており、左右の領域にはエア孔群が全く存在していない。
　上下の群No.1、No.2に含まれる複数のエア孔２１０の直径は全て同じであり、そして各エア孔２１０は前方に向けた「ストレート孔」である。これにより、各エア孔２１０から吐出されるシェーピングエアSAは前方に向けて真っ直ぐに吐出される（図９）。軸線Ａxを挟んで互いに対抗する第１、第２のシェーピングエアSA(1)、SA(2)によって、上及び下を押し潰した略楕円状の塗布パターンを生成するというのが特許文献２の提案である。前述したように、特許文献２の出願が行われた１９８３年頃は、ベル２０２の回転数が10,000rpm以下であった。また、その当時の塗料吐出量は一般的に約３００cc/min.であった。
　特許文献２に開示の静電塗装機２００は、上述したように、複数のボルト２０８を取り外すことによりエアリング部材２０４を回転変位させた任意の位置に位置決めすることができる。特許文献２は、実施例の変形例としてパターン変形リングを追加して、このパターン変形リングの回転量を調整することによって実質的にエアリング部材２０４を回転変位させたのと同じ効果を得ることを提案している。この提案は、塗料の種類の変更に伴って塗装条件を変更すると、塗装パターンが軸線Ａxを中心に回転変位することに対処するためである。
　図１０は、「ツインベル」と呼ばれる塗装装置を説明するための図である。図１０(I）はツインベル塗装装置３００を上から見た平面図であり、図１０(II）は背面図である。図１０(I）を参照して、ツインベル塗装装置３００は２つの同じ回転霧化式静電塗装機３０２(1)、３０２(2)を共通のベース３０４に配置した構成を有している。図中、参照符号Ｗは被塗物（ワーク）を示す。
　このツインベル塗装装置３００は塗装ロボット又はレシプロケータに組み付けられる。ツインベル塗装装置３００において、２つの塗装機３０２(1)、３０２(2)の並び方向を参照符号Ｘで示す（図１０(I））。ツインベル塗装装置３００は、２つの塗装機３０２(1)、３０２(2)の並び方向Ｘと直交する方向Ｙ（図１０(II））に移動しながら塗装作業を行う。ツインベル塗装装置３００は、各塗装機３０２(1)、３０２(2)の塗料吐出量が各々約３００cc/min.であるが、２つの塗装機３０２(1)、３０２(2)の組によってワークに対して約６００cc/min.という大量の液体塗料を塗布することができる。これにより塗装加工効率を高めることができる。
　本願発明者らは、ツインベル塗装装置３００に代えて、１台の塗装機でツインベル塗装装置３００と実質的に同じ塗装加工効率を実現することを目指して、特許文献２に開示の技術的思想に基づく塗装機、つまり図８、図９を参照して説明した回転霧化式静電塗装機２００を作って塗料吐出量約６００cc/min.の条件の下で実験した。残念なことに、この実験は失敗であった。すなわち、特許文献２が出願された当時に比べて大量の約６００cc/min.という塗料吐出量の塗装条件の下では略楕円状の且つ所望の塗料分布の塗布パターンを形成することができなかった。なお、ベル２０２の回転数は、今現在一般的に採用されている20,000～30,000rpmであった。エア孔はストレート孔であり、このストレートのエア孔からシェーピングエアを前方に向けて真っ直ぐに吐出した。
　この実験結果は次のことを意味している。第１に、特許文献２が提案した静電塗装機は、10,000rpm以下のベル回転数では有効であるものの、これよりも高速のベル回転数を採用している現在の回転霧化式静電塗装機には適用できない。第２に、本願発明者らが設定した「一つの塗装機でツインベル塗装装置と実質的に同じ塗装品質を実現する」という開発を断念せざるを得ないことを意味している。しかし、本願発明者らは可能性を探るために、捻られたシェーピングエアを吐出するエアリング部材を作製した。図１１は、作製したエアリング部材４００及びこれにより生成される塗布パターン４２０を説明するための図である。図１１(I)はエアリング部材４００を背面から見た図である。なお、エア孔４１０の吐出口の配置を図面上で明確にするために、図１１(I)に見られるエア孔４１０を実線で図示してある。図１１(I)を参照して、エアリング部材４００は、同一円周上において、上下の領域に第１、第２のエア孔群No.1、No.2を備えており、左右の領域にはエア孔群が全く存在していない。
　上下の群No.1、No.2に含まれる複数のエア孔４１０は同じ捻り角を有している。また、複数のエア孔４１０の直径は全て同じである。捻られたシェーピングエアSAが各エア孔４１０から吐出される。「捻り角」、「捻られた」という用語は特許文献１で開示の内容と同じである。特許文献２に開示の「ストレート孔」を基準として円周方向に傾斜角を有する意味である。
　図１１(II)を参照して、塗布パターン４２０は落花生状の外形輪郭を有している。すなわち、塗布パターン４２０は２つの円形部分４２４(1)、４２４(2)の間を相対的に幅狭の連結部分４２６で連結した、上下に押し潰した形状を有している。この形状は好ましいことである。しかし、第１、第２の円形部分４２４(1)、４２４(2)の中心部分４２８(1)、４２８(2)が、その外周部分４３０(1)、４３０(2)及び連結部分４２６に比べて塗料の密度が高いという新たな問題が発生していた。このことは、ワークに付着した塗料を均一な膜厚にすることが事実上不可能になることを意味している。
　この新たな問題の原因を追及するため、本願発明者らは高速度カメラを使ってワーク表面を撮影し、撮像画像を使って、塗布パターン４２０が生成される過程を検証した。撮像画像を模式的に表したのが図１２である。図１２(I)はワークに塗料が付着した直後の撮像画像である。ワークの表面には、互いに離間した２つの部分４４０(1)、４４０(2)に集中して液体塗料が付着していることが分かる。図１２(II)はワークに塗料が付着した後２～３秒後の撮像画像である。この画像から、２つの塗料集中部分４４０(1)、４４０(2)から塗料の付着領域が外方に拡大しているのが分かる。２つの塗料集中部分４４０(1)、４４０(2)から塗料の付着領域が外方に拡大することにより生成された外周部分を参照符号４４２(1)、４４２(2)で示す。そして、液体塗料の付着領域によって、最終的に、前述した図１１(II)の塗布パターン４２０が生成されたことが分かった。すなわち、塗布パターン４２０（図１１(II)）の第１、第２中心部分４２８(1)、４２８(2)が、夫々、塗料付着直後の塗料集中部分４４０(1)、４４０(2)に対応している。
　本願発明者らは、上記の高速度カメラの一連の撮像画像は次のことを教えていると把握した。すなわち、６００cc/min.という大量の塗料吐出量において、捻じられたシェーピングエアを採用することで、塗布パターン４２０を押し潰した形状（図１１(II)）に変形できる。
　しかし、この塗布パターン４２０が、塗料密度の高い第１、第２の中心部分４２８(1)、(2)を備えている以上、ワークに付着した塗料の塗膜が不均一になる。
　図１１(I)に示す参照符号“Ｒ”はベルの回転方向を示す。図１１(I)と図１１(II)とを対比すると分かるように、塗布パターン４２０はベルの回転方向Ｒと同じ方向に回転変位している。
　塗装条件は次の通りであった。
　(i)ベルの回転数：20,000rpm～30,000rpm。
　(ii)シェーピングエアSAのエア圧：2.0Kgf/cm2。
　(iii)塗料吐出量：６００cc/min.。
　塗布パターン４２０の回転変位の問題は、適用する塗料を一つに限定すれば問題視する必要はない。換言すれば、回転変位の問題は、様々な塗料に適用させるときに問題視される。この問題に対して、図１３から分かるように、エアリング部材４００の固定位置を軸線Ａx回りに変位させれば解決することができる。しかし、塗装工程において、塗料交換に伴って迅速に対応することはできない。なお、図１３は、図１１に対応した図である。
　一般論として、塗料の色の違いなどで塗料の特性が異なる。これに対応するために静電塗装機は、一般的に塗料の特性に対応してベル回転数やシェーピングエアの圧力を変更する制御が行われる。この実情を念頭に置いて、ベル回転数、シェーピングエアの圧力の変更に対する適応能力を探るために、ベル回転数及び/又はシェーピングエアの圧力を変更する実験を行った。その結果、生成された塗布パターンを図１４に示す。図１４(I)は、ベル回転数を20,000rpmから30,000rpmに変更したときの塗布パターン４２０(A)を示す。図１４(II)は、ベル回転数を30,000rpmに維持したままシェーピングエアの圧力を2.0Kgf/cm2から3.0Kgf/cm2に変更したときの塗布パターン４２０(B)を示す。なお、図１４は、図１３に対応した図である。
　図１４(I)の塗布パターン４２０(A)と、図１４(II)の塗布パターン４２０(B)を対比すると分かるように、塗装条件を変更すると、これに対応して塗布パターン４２０が回転変位する現象が現れた。この現象から言えることは、ツインベル塗装装置３００と同様に様々な塗料を使って塗装する実情に順応できないということである。
US 10,016,770 B2 JP特開昭６０(1985)-５４７５４号公報
　前述したように、ツインベル塗装装置３００（図１０）は、塗装加工効率を高めることができるという利点を備えているのは前述した通りである。しかしながら、ツインベル塗装装置３００は２台の静電塗装機３０２(1)、３０２(2)が必須である。一つの塗装機でツインベル塗装装置３００と実質的に同じ品質の塗装が実現できれば、塗装機及び関連周辺機器並びに制御機器を含む設備を大幅にコストダウンできる。
　これを実現するのに、軸線Ａxを挟んで互いに対抗する２つの位置に、夫々、捻り角を有するエア孔群を設けて第１、第２のエア孔群から捻ったシェーピングエアを吐出させることで押し潰した形状の塗布パターン４２０を形成できることは確認できた。
　しかし、この塗布パターン４２０が、２つの互いに離間した位置に塗料密度が高い中心部分４２８(1)、４２８(2)を含むという新たな問題がある。次に、塗装条件を変更すると、この変更に反応して塗布パターンが回転変位するという第２の問題がある。
　本発明の主なる目的は、シェーピングエアを使って円形を押し潰した形状の塗布パターンを生成すると共に、塗布パターン内の塗料分布を適正化することができる回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材を提供することにある。
　本発明の更なる目的は、押し潰した塗布パターン内の塗料分布を適正化すると共に様々な塗料に適用しても塗布パターンの回転変位を抑えることができる回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材を提供することにある。
　本発明の更なる目的は、ツインベル塗装装置に置換可能な回転霧化式静電塗装機及びそのエアリング部材を提供することにある。
　上記の技術的課題は、本発明によれば、基本的には、
　液体塗料粒子を放出する回転霧化頭と、
　該回転霧化頭の回転軸線を中心とする第１の円周上の径方向に対抗して配置された第１、第２の主群を構成し且つ第１の捻り角を有する複数の主エア孔と、
　該複数の主エア孔の内周側に位置し、前記回転霧化頭の軸線を中心とした第２の円周上の全周に亘って配置され且つ第２の捻り角を有する複数の内周側エア孔と、
　前記第１、第２の主群の複数の主エア孔から外周側シェーピングエアが吐出され、
　前記複数の内周側エア孔から内周側シェーピングエアが吐出され、
　該内周側シェーピングエアが前記外周側シェーピングエアよりも強く、
　前記主エア孔の各々の前記第１の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向とは逆方向の捻り角であり且つ前記内周側エア孔の各々の第２の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角であり、
　又は、
　前記主エア孔の各々の前記第１の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角であり且つ前記内周側エア孔の各々の第２の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と逆方向の捻り角であることを特徴とする回転霧化式静電塗装機及びこれに含まれるエアリング部材を提供することにより達成される。
　捻られた外周側シェーピングエアは塗布パターンを押し潰す機能を奏する。他方、捻られた内周側シェーピングエアは、塗布パターン内の塗料分布を適正化してワークに付着した塗料の塗膜を均一にする機能を奏する。そして、外周側シェーピングエアと内周側シェーピングエアを逆方向に捻ることにより、様々な塗料に適用しても塗布パターンの回転変位を抑制する効果を得ることができる。
　図１５を参照して、一般的に、回転霧化式静電塗装機の塗布パターンは、中心部分ＣＰと外周部分ＯＰと対比すると、中心部分ＣＰは塗料密度が低い。シェーピングエアを使った塗装機では、シェーピングエアの強弱によって、塗料密度が相対的に低い中心部分ＣＰの大きさが変わる。図１５(I)はシェーピングエアが弱いときの塗布パターンを示し、図１５(II)はシェーピングエアが強いときの塗布パターンを示す。シェーピングエアが弱いと中心部分ＣＰが拡大する（図１５(I)）。シェーピングエアが強いと中心部分ＣＰが小さくなる（図１５(II)）。換言すると、シェーピングエアが弱いと、相対的に塗料密度が高い外周部分ＯＰの幅が小さくなる（図１５(I)）。他方、シェーピングエアが強いと外周部分ＯＰの幅が大きくなる（図１５(I)）。この特性を利用すれば、内周側シェーピングエアのエア圧を制御することにより、塗料の特性の違いに伴う塗装条件に対応して塗布パターンの中心部分ＣＰ（塗料密度が低い）の大きさを調整することができる。
　本発明は、更に、エアリングから共に斜め前方に吐出される内外の捻られたシェーピングエアの強さが異なる点に特徴を有している。外周側シェーピングエアに比べて、内周側シェーピングエアの方が強い。これにより内周側シェーピングエアによる強い推進力によって塗料粒子がワークに向けて搬送されると共に塗料密度が低い中心部分ＣＰが形成される。その結果塗布パターン内の塗料分布を適正化することができる。そして、相対的に弱い外周側シェーピングエアSAによって円形の塗装パターンを押し潰した形状に変形させることができる。
　実験によれば、円形を押し潰した形状の塗布パターンを生成すると共に、塗布パターン内の塗料分布を適正化するのに外周側シェーピングエアと内周側シェーピングエアとが相対的に逆方向に捻られていることが、塗布パターンの回転変位抑制などに効果的であることが分かった。具体的に説明すると次の２つの組み合わせのいずれか一方であるのが効果的であることが分かった。
＜第１の組み合わせ＞
　(1)外周側シェーピングエアの第１の捻り角がベルの回転方向と逆方向の捻り角である。
　(2)内周側シェーピングエアの第２の捻り角がベルの回転方向と同じ方向の捻り角である。
＜第２の組み合わせ＞
　(1)外周側シェーピングエアの第１の捻り角がベルの回転方向と同じ方向の捻り角である。
　(2)内周側シェーピングエアの第２の捻り角がベルの回転方向と逆方向の捻り角である。
　換言すると、内外のシェーピングエアが同じ方向に捻られている場合には、塗布パターンの回転変位を抑制するなどの所望の効果が得られないことが実験により分かった。具体的には、次の２つの組み合わせは本発明の目的に適していない。
＜第３の組み合わせ＞
　(1)外周側シェーピングエアの第１の捻り角がベルの回転方向と逆方向の捻り角である。
　(2)内周側シェーピングエアの第２の捻り角がベルの回転方向と逆方向の捻り角である。
＜第４の組み合わせ＞
　(1)外周側シェーピングエアの第１の捻り角がベルの回転方向と同じ方向の捻り角である。
　(2)内周側シェーピングエアの第２の捻り角がベルの回転方向と同じ方向の捻り角である。
　本発明の目的及び作用効果は、以下の本発明の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。
第１実施例の回転霧化式静電塗装機の前端部分の斜視図である。 第１実施例の塗装機の概略的な構成を説明するための図である。 第１実施例のエアリング部材の正面図である。 第１実施例の塗装機の塗布パターンを説明するための図である。 第２実施例のエアリング部材の正面図である。 第３実施例のエアリング部材の正面図である。 第３実施例のエアリング部材を組み込んだ塗装機において、塗料が希薄な中心部分を備えた略楕円の塗布パターンが生成される原理を説明するための図である。 特許文献２の図７に対応した図であり、シェーピングエアによって楕円の塗布パターンを生成する従来の塗装機に組み込まれているエアリング部材の正面図である。 図８に図示のエアリング部材を組み込んだ従来の塗装機の構成を説明するための図である。 (I)はツインベル塗装装置の２つの塗装機の配置を説明するための図であり、(II)はツインベル塗装装置の移動方向を説明するための図である。 捻ったシェーピングエアを使うことで円形を押し潰した形状の塗布パターンが生成できることを説明するための図であり、（I)は使用したエアリング部材の背面図であり、(II)は塗布パターンの正面図である。ここに、（I）に図示のエアリング部材に含まれるエア孔に関し、その吐出口の配置を図面上で明確にするためにエア孔の吐出口を実線で示してある。 図１１に図示の塗布パターンの問題点を解析するために高速度カメラで撮影した撮像画像を説明するための図であり、(I)はワークに塗料が付着した直後の状態を示し、(II)は２－３秒後の状態を示す。 捻ったシェーピングエアを使って生成した塗布パターンの回転変位を修正するためにエアリング部材を回転変位した位置に設置した状態を説明するための図であり、図１１に対応した図である。 捻ったシェーピングエアを使って生成した塗布パターンが塗装条件の違いによって回転変位することを説明するための図であり、図１３に対応した図である。 一般的な回転霧化式静電塗装機の円形塗布パターンの密度が低い中心部分がシェーピングエアの強弱によって変化することを説明するための図である。 捻ったシェーピングエアを使うことで円形を押し潰した形状の塗布パターンに発生する髭を説明するための図である。
　以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
　図１、図２は実施例の回転霧化式静電塗装機１０を説明するための図である。図示の塗装機１０において、液体塗料はベル１２の中心部分に供給される。また、ベル１２にはマイナスの高電圧が印可される。塗装機１０は、図外のエアモータによってベル１２を高速回転させることにより、帯電した塗料粒子をベル１２の外周縁から外方に放出する。
　ベル１２の後方にはエアリング部材１４が位置している。エアリング部材１４は塗装機本体１６に固定されている。図３はエアリング部材１４を前方から見た正面図である。エアリング部材１４は、軸線Ａxを中心とする第１の円周上において、ベル回転軸線Ａxを挟んで互いに対抗して位置する一対のエア孔群NO.1、No.2を有している。すなわち、第１、第２の主群NO.1、No.2は径方向に対抗して位置している。第１、第２の主群NO.1、No.2は複数の第１エア孔１４２で構成されており、これら複数の第１エア孔１４２から外周側シェーピングエアSA(out)が吐出される。
　エアリング部材１４は、また、複数の第１エア孔１４２の内周側に複数の第２エア孔１４６を有している。複数の第２エア孔つまり内周側エア孔１４６は、ベル軸線Ａxを中心とする第２の円周上において、その全周に亘って等間隔に配置されている。内周側エア孔１４６から内周側シェーピングエアSA(in)が吐出される。ここに、内周側シェーピングエアSA(in)は外周側シェーピングエアSA(out)よりも強い。
　外周側シェーピングエアSA(out)に関連する第１、第２の主群No.1、No.2を構成する複数の第１エア孔つまり外周側エア孔１４２は全て同じ直径の断面円形孔である。また、内周側シェーピングエアSA(in)を生成する複数の第２エア孔つまり内周側エア孔１４６は全て同じ直径の断面円形孔である。
　図２を参照して、外周側シェーピングエアSA(out)は、ベル１２の外周縁から離間した位置に向けて指向されている。他方、内周側シェーピングエアSA(in)は、ベル１２の外周縁に向けて指向されている。変形例として、内周側シェーピングエアSA(in)は、ベル１２の外周縁から離間した位置に指向されていてもよい。この離間距離は、ベル１２の外周縁から約５mmの範囲であるのがよい。内周側シェーピングエアSA(in)をベル１２の外周縁ないし５mmの範囲内に指向させることにより、塗布パターンの基本的な円形形状の輪郭を明確にすることができる。
　外周側シェーピングエアSA(out)と内周側シェーピングエアSA(in)は相対的に逆方向に捻られている。具体的に説明すると、図１、図３を参照して、外周側シェーピングエアSA(out)はベル１２の回転方向Ｒとは逆方向に捻られている。他方、内周側シェーピングエアSA(in)はベルの回転方向Ｒと同じ方向に捻られている。
　ここに、外周側シェーピングエアSA(out)つまり外周側エア孔１４２の第１の捻り角θout（図１）はベル１２の回転方向Ｒとは逆方向の４５°である。外周側エア孔１４２の捻り角θoutは４５°に限定されない。第１の捻り角θoutは１０°～６０°であればよく、好ましくは３０～５０°である。他方、内周側シェーピングエアSA(in)つまり内周側エア孔１４６の第２の捻り角θinはベル１２の回転方向Ｒとは同じ方向の４５°である（図１、図２）。内周側エア孔１４６の捻り角θinの４５°は限定的ではない。第２の捻り角θinは１０°～６０°であればよく、好ましくは３０～５０°である。
　先述したように、内周側シェーピングエアSA(in)は外周側シェーピングエアSA(out)よりも強い。これを実現する一例を図２を参照して説明する。図２において、外周側エア孔１４２には外周側エア室２８から圧縮エアが供給される。内周側エア孔１４６には内周側エア室３０から圧縮エアが供給される。外周側エア室２８、内周側エア室３０には、共通の圧縮エア源３２から第１、第２エア圧調整ユニット３４、３６を通じて圧縮エアが供給される。外周側、内周側エア圧調整ユニット３４、３６により外周側、内周側エア室２８、３０に供給する圧縮エアの圧力を制御することができる。ここに、限定するものではないが内外のエア孔１４２、１４６は同じ直径であり、具体的には1.0mmである。そして、内周側エア室３０に供給する圧縮エアの圧力は、外周側エア室２８よりも高い値に設定される。なお、ベル１２の直径は６０mmである。
　塗料吐出量、ベル回転数、外周側、内周側エア室２８、３０に供給する圧縮エアの圧力は、図外の制御盤からの制御信号によって制御可能である。
　メタリック塗料、クリア塗料、ソリッド塗料を使って塗料吐出量５００cc/min.の下で実施した。ベル１２の回転数を30,000～40,000rpmの範囲で制御し、また、外周側シェーピングエアSA(out)の圧力を0.5Kgf/cm2に固定した。内周側シェーピングエアSA(in)の圧力は、外周側シェーピングエアSA(out)よりも高圧の1.5～2.0Kgf/cm2の範囲で制御した。その結果、図４に図示の塗布パターン４０を生成することができた。図４から分かるように、塗布パターン４０は楕円の外形輪郭を有し、長軸方向の幅は６３０～６５０mmであった。この塗布パターン４０は、塗料の量が多く且つ塗料密度がほぼ均一な外周部分ＯＰと、塗料が希薄な内周部分ＣＰとで構成されていた。その結果、膜厚が均一の塗装膜をワーク表面に形成することができた。
　ところで、図８、図９を参照して説明した従来の塗装機２００が生成する塗布パターン４２０に髭４２が見られた。髭４２が発生した塗布パターン４２０を図１６に示す。髭４２は塗布パターン４２０の四隅に出現した。本願発明者らは、髭４２の無い、より好ましい塗布パターンを実現することを目指して第１実施例のエアリング部材１４（図３）に検討を加えた。
　図３を参照して、エアリング部材１４は、複数の外周側エア孔１４２からなる第１、第２の主群No.1、No.2に挟まれた領域にエア孔が全く存在していない。本願発明者らは、第１の主群No.1及び第２の主群No.2のエア孔１４２が存在する領域と、エア孔１４２が全く存在しない領域との間の極端な構成上の違いが髭４２の発生要因であると推測した。この推論の下で、第１の主群No.1、第２の主群No.2の両端に各々の過渡領域に追加エア孔を設け、この追加エア孔から相対的に弱いエアを吐出させることを思い付いた。
　図５は、第２実施例のエアリング部材５０を示す。この図５は図３に対応している。したがって図３で使用した参照符号を使用して第２実施例のエアリング部材５０を説明する。図５を参照して第２実施例のエアリング部材５０は、第１の主群No.1及び第２の主群No.2の両端に各々連続した合計４つの過渡群１５２を有している。この過渡群１５２は複数の過渡エア孔１５４で構成され、この複数の過渡エア孔１５４には外周側エア室２８から圧縮エアが供給される。過渡群１５２から吐出されるエアは外周側シェーピングエアSA(out)の一部を構成する。
　複数の過渡エア孔１５４は、第１の主群No.1及び第２の主群No.2の外周側エア孔１４２と共通する第１の円周上に等間隔に配置されている。各過渡エア孔１５４はベル１２の回転方向Ｒとは逆方向に４５°の第１の捻り角を有している点で外周側エア孔１４２と同じである。第１の主群No.1及び第２の主群No.2を構成するエア孔１４２を「主エア孔」と呼ぶと、複数の過渡エア孔１５４から吐出されるエアは、第１、第２の主群No.1、No.2を構成する複数の主エア孔１４２から吐出されるエアよりも弱い。
　限定するものではないが、主エア孔１４２にエアを供給する外周側エア室２８（図２）を使って、この外周側エア室２８から過渡エア孔１５４にエアを供給するのであれば、主エア孔１４２よりも過渡エア孔１５４の直径を小さくすればよい。例えば主エア孔１４２の直径が１mmであるときに、過渡エア孔１５４の直径を例えば0.8mmに設定すればよい。これにより、各過渡エア孔１５４から吐出されるエアを各主エア孔１４２から吐出されるエアよりも相対的に弱くすることができる。
　複数の過渡エア孔１５４は全て同じ直径の孔で構成してもよい。変形例として、過渡群１５２を構成する複数の過渡エア孔１５４の各々の直径は、第１の主群No.1又は第２の主群No.2の端に接近するに従って徐々に又は段階的に大きな直径となるように設計してもよい。具体的に例示すれば、各過渡群１５２を構成する複数の過渡エア孔１５４を直径0.8mmと直径0.6mmの２種類の孔で構成し、そして、第１の主群No.1又は第２の主群No.2に近い過渡エア孔１５４を直径0.8mmのエア孔で構成し、第１の主群No.1又は第２の主群No.2から遠い過渡エア孔１５４を直径0.6mmのエア孔で構成してもよい。
　この第２実施例のエアリング部材５０を使用して塗装したところ、上述した髭４２（図１６）の発生を防止できる効果を確認できた。
　図６は第３実施例のエアリング部材６０を示す。このエアリング部材６０は、上記第２実施例のエアリング部材５０の変形例でもある。図６を参照して、第３実施例のエアリング部材６０は、第１の主群No.1の両端から延びる２つの過渡群１５２と、第２の主群の両端から延びる２つの過渡群１５２とを夫々連続させる２つの補完群１６２を備えている。各補完群１６２を構成する複数の補完エア孔１６４は、第１の主群No.1及び第２の主群No.2の主エア孔１４２及びこれに隣接する過渡群１５２の過渡エア孔１５４と共通する第１の円周上に等間隔に配置されている。この複数の補完エア孔１６４には外周側エア室２８から圧縮エアが供給される。補完群１６２から吐出されるエアは外周側シェーピングエアの一部を構成する。
　第３実施例のエアリング部材６０は、この複数の補完エア孔１６４及び主エア孔１４２、過渡エア孔１５４から全周に亘って外周側シェーピングエアSA(out)を吐出することができる。
　補完エア孔１６４はベル１２の回転方向Ｒとは逆方向に４５°の第１の捻り角を有している点で主エア孔１４２及び過渡エア孔１５４と同じである。複数の補完エア孔１６４から吐出されるエアは、複数の過渡エア孔１５４から吐出されるエアよりも弱い。限定するものではないが、主エア孔１４２にエアを供給する外周側エア室２８（図２）を使って、外周側エア室２８から上記過渡エア孔１５４及び補完エア孔１６４にエアを供給するのであれば、過渡エア孔１５４よりも補完エア孔１６４の直径を小さくすればよい。実際に作製したエアリング部材６０は、主エア孔１４２の直径が１mmであり、過渡エア孔１５４の直径が0.8mmであり、補完エア孔１６４の直径が0.5mmであった。これにより、複数の補完エア孔１６４から吐出されるエアを、複数の過渡エア孔１５４から吐出されるエアよりも弱くすることができる。
　図７は、第３実施例のエアリング部材６０（図６）を組み込んだ回転霧化式静電塗装機において、外周側シェーピングエアSA(out)の作用と、内周側シェーピングエアSA(in)の作用とが重畳することにより、楕円の塗布パターン４０が形成されることを概念的に説明するための図である。図７の(I)は、内周側シェーピングエアSA(in)無しで外周側シェーピングエアSA(out)だけで形成される第１パターン７０を示す。第１パターン７０の外形輪郭は略矩形である。図７の(II)は、外周側シェーピングエアSA(out)無しで内周側シェーピングエアSA(in)だけで形成される第２パターン７２を示す。第２パターン７２の外形輪郭は円形である。前述した内周側シェーピングエアSA(in)と外周側シェーピングエアSA(out)との組み合わせによって、楕円の外形輪郭を有し且つ塗料密度が低い中心部分ＣＰを備えた塗布パターン７４が形成される。
　実験によれば、第３実施例のエアリング部材６０を組み込んだ塗装機１０はツインベル塗装装置３００（図１０）と同等の塗装品質を実現できることが分かった。
本発明に従う回転霧化式静電塗装機は次の塗装条件に対して効果的である。
　（１）ベル回転数：20,000～45,000rpm。好ましくは30,000～40,000rpm。
　（２）塗料吐出量：200～600cc/min.。好ましくは300～500cc/min.。
　（３）適用可能な塗料：水性及び油性塗料。メタリック塗料、クリア塗料、ソリッド塗料。
１０　　実施例の回転霧化式静電塗装機
１２　　ベル
１４　エアリング部材
１４２　　外周側シェーピングエアを吐出する第１エア孔（外周側エア孔）
No.1　　外周側エア孔の第１の主群
No.2　　外周側エア孔の第２の主群
１４６　　内周側シェーピングエアを吐出する第２エア孔(内周側エア孔）
１６　　塗装機本体
２８　　外周側エア孔に圧縮エアを供給する外周側エア室
３０　　内周側エア孔に圧縮エアを供給する内周側エア室
３４　　外周側エア室に供給する圧縮エアのエア圧を調整する外周側ユニット
３６　　内周側エア室に供給する圧縮エアのエア圧を調整する内周側ユニット
４０　　塗布パターン
SA(in)　内周側シェーピングエア
SA(out)　外周側シェーピングエア
θout　　外周側エア孔の第１の捻り角
θin　　内周側エア孔の第２の捻り角
１５２　　過渡群
１５４　　過渡エア孔
１６２　　補完群
１６４　　補完エア孔

Claims (18)

  1. 液体塗料粒子を放出する回転霧化頭と、
    　該回転霧化頭の回転軸線を中心とする第１の円周上の径方向に対抗して配置された第１、第２の主群を構成し且つ第１の捻り角を有する複数の主エア孔と、
    　該複数の主エア孔の内周側に位置し、前記回転霧化頭の軸線を中心とした第２の円周上の全周に亘って配置され且つ第２の捻り角を有する複数の内周側エア孔と、
    　前記第１、第２の主群の複数の主エア孔から外周側シェーピングエアが吐出され、
    　前記複数の内周側エア孔から内周側シェーピングエアが吐出され、
    　該内周側シェーピングエアが前記外周側シェーピングエアよりも強く、
    　前記主エア孔の各々の前記第１の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向とは逆方向の捻り角であり且つ前記内周側エア孔の各々の第２の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角であり、
    　又は、
    　前記主エア孔の各々の前記第１の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角であり且つ前記内周側エア孔の各々の第２の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と逆方向の捻り角であることを特徴とする回転霧化式静電塗装機。
     
  2. 前記回転霧化頭の回転数が20,000～45,000rpmである、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  3. 塗料吐出量が200～600cc/min.である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  4. 前記複数の主エア孔に圧縮エアを供給する第１エア室と、
    　該第１エア室から独立し且つ前記内周側エア孔に圧縮エアを供給する第２エア室とを有し、
    　前記第２エア室の圧縮エアの圧力が前記第１エア室の圧縮エアの圧力よりも高い、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  5. 前記主エア孔の各々の前記第１の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向とは逆方向の捻り角であり且つ前記内周側エア孔の各々の第２の捻り角が前記回転霧化頭の回転方向と同一方向の捻り角である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  6. 前記内周側シェーピングエアの前記第２の捻り角が１０°～６０°である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  7. 前記内周側シェーピングエアの前記第２の捻り角が３０°～５０°である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  8. 前記外周側シェーピングエアの前記第１の捻り角が１０°～６０°である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  9. 前記外周側シェーピングエアの前記第１の捻り角が３０°～５０°である、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  10. 前記内周側シェーピングエアが前記回転霧化頭の外周縁又はその径方向外方の近傍に指向されている、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  11. 前記外周側シェーピングエアが前記回転霧化頭の外周縁から離間した位置に向けて指向されている、請求項１０に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  12. 前記第１、第２の主群に隣接し且つ前記第１の円周上に配置された複数の過渡エア孔からなる過渡群を更に有し、
    　前記複数の過渡エア孔が前記主エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
    　該複数の過渡エア孔から吐出されるエアが前記外周側シェーピングエアの一部を構成し、
    　該過渡エア孔の各々から吐出されるエアが前記主エア孔の各々から吐出されるエアよりも弱い、請求項１に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  13. 前記第１、第２の主群に隣接し且つ前記第１の円周上に配置された複数の過渡エア孔からなる過渡群を更に有し、
    　前記複数の過渡エア孔が前記主エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
    　該複数の過渡エア孔から吐出されるエアが前記外周側シェーピングエアの一部を構成し、
    　前記第１エア室から前記過渡エア孔に圧縮エアが供給され、
    　前記各過渡エア孔の直径が前記主エア孔の直径よりも小さい、請求項４に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  14. 前記第１の主群に隣接した過渡群と、前記第２の主群に隣接した過渡群との間に位置し且つ前記第１の円周上に配置された複数の補完エア孔からなる一対の補完群を有し、
    　前記複数の補完エア孔が前記過渡エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
    　該複数の補完エア孔から吐出されるエアが前記外周側シェーピングエアの一部を構成し、
    　該補完エア孔の各々から吐出されるエアが前記過渡エア孔の各々から吐出されるエアよりも弱い、請求項１３に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  15. 前記第１の主群に隣接した過渡群と、前記第２の主群に隣接した過渡群との間に位置し且つ前記第１の円周上に配置された複数の補完エア孔からなる一対の補完群を有し、
    　前記複数の補完エア孔が前記過渡エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
    　該複数の補完エア孔から吐出されるエアが前記外周側シェーピングエアの一部を構成し、
    　前記第１エア室から前記補完エア孔に圧縮エアが供給され、
    　前記各補完エア孔の直径が前記過渡エア孔の直径よりも小さい、請求項１４に記載の回転霧化式静電塗装機。
     
  16. 請求項１～１１のいずれか一項に記載の回転霧化式静電塗装機の一部を構成し、
    　前記複数の主エア孔と、前記複数の内周側エア孔とを有するエアリング部材。
     
  17. 前記第１、第２の主群に隣接して位置し且つ前記第１の円周上に配置された複数の過渡エア孔からなる過渡群を更に有し、
    　前記複数の過渡エア孔が前記主エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
    　該複数の過渡エア孔の直径が前記主エア孔の直径よりも小さい、請求項１６に記載のエアリング部材。
     
  18. 前記第１の主群に隣接した過渡群と、前記第２の主群に隣接した過渡群との間に位置し且つ前記第１の円周上に配置された複数の補完エア孔からなる一対の補完群を有し、
    　前記複数の補完エア孔が前記過渡エア孔と同じ方向の且つ同じ捻り角を有し、
    　該複数の補完エア孔の直径が前記過渡エア孔の直径よりも小さい、請求項１７に記載のエアリング部材。
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