(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング１の内部に、回転軸７及び上記回転軸後端部に連結された回転力発生装置のロータ８を組み込み、上記回転軸７及びロータ８を静圧気体軸受の軸受隙間６を介して回転自在に支持し、上記回転軸７の前端部に塗料噴霧ヘッド１３を取り付けた静電塗装機用スピンドルにおいて、
上記回転軸７及びロータ８と対向する上記ハウジング１側の対向面を、給気ノズル４，５の開口部を除いて同一の材料で形成すると共に、上記ハウジング１と対向する上記回転軸７側及びロータ８側の対向面を、それぞれ同一の材料で形成し、
上記軸受隙間６を構成する、上記回転軸７の表面又は上記ロータ８の表面のいずれかの面に、導電性を有する導電性皮膜よりなる導電層１１，１１’を設け、上記導電層１１，１１’及びそれと対向する面とが形成する隙間を、上記軸受隙間６の他の部分より狭くしたことを特徴とする静電塗装機用スピンドル。
【請求項２】
上記導電層１１が、上記回転軸７の軸方向のほぼ中央部の外周面に設けられた請求項１に記載の静電塗装機用スピンドル。
【請求項３】
上記導電層１１’が、上記ロータ８の端面に設けられた請求項１に記載の静電塗装機用スピンドル。
【請求項４】
上記導電層１１，１１’の材料が、上記回転軸７又は上記ロータ８の表面と同一材料である請求項１乃至３のいずれかに記載の静電塗装機用スピンドル。
【請求項５】
上記導電性皮膜が、導電性樹脂コーティングにより形成された皮膜である請求項１乃至４のいずれかに記載の静電塗装機用スピンドル。
【請求項６】
上記導電性皮膜が、めっき処理により形成された皮膜である請求項１乃至４のいずれかに記載の静電塗装機用スピンドル。
【請求項７】
上記導電性皮膜が、蒸着により形成された皮膜である請求項１乃至４のいずれかに記載の静電塗装機用スピンドル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転霧化型静電塗装装置に組み込まれるスピンドルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車部品や電気部品等の塗装に、塗料を霧状にした状態で負の電荷を帯電させ、電気的な吸引力を利用して被塗装面に付着させる静電塗装機が数多く用いられる。
【０００３】
このような静電塗装機においては、霧化する塗料の粒径をできるだけ小さくして均一な塗装面を得るために、塗料の噴霧ヘッドを高速で回転することが求められており、これに対処するため、その噴霧ヘッドを取り付けるスピンドルの回転軸を静圧気体軸受により非接触で支持する構造が一般的にとられている。
【０００４】
図５は、この種の静電塗装機の構造を示したものである。この塗装機は、高電圧発生器３１と接続するハウジング３０の内部に軸受隙間３２を介して回転軸３３を挿入し、ハウジング３０に形成した複数の給気ノズル３４から軸受隙間３２に圧縮空気を吹き出すことにより、回転軸３３を非接触で支持するようになっている。
【０００５】
上記回転軸３３は、前端部に回転軸３３の回転によって塗料を霧状化して周囲に吹き出す塗料噴霧ヘッド３５が固定され、後端部にステータとロータを有するモータ３６が設けられており、軸受隙間３２を介して浮上支持された状態で、高電圧発生器３１のグランドに対して電気的に絶縁状態で保持される。
【０００６】
上記の構造では、高電圧発生器３１のグランドとワークの被塗装面とを同一電位に設定した状態で、高電圧発生器３１によりハウジング３０に負の高電圧を印加すると、ハウジング３０と高速回転している回転軸３３の間の軸受隙間３２で放電現象が起こり、上記回転軸３３に接続する塗料噴霧ヘッド３５が帯電される。そして、塗料が噴霧ヘッド３５によって負の電荷に帯電され、霧状となって吹き出され、電気的な吸引作用によってその塗料が被塗装面に付着して均一な塗装面が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構造においては、印加する電圧や、軸受すき間、使用材料等の組合せにより、軸受隙間３２において放電現象が生じ、この放電現象によりスパッタリングが発生する場合がある。
【０００８】
このようにスパッタリングが発生すると、ハウジング３０の軸受面を構成する金属原子が飛び出し、回転軸３３の表面に付着するため、軸受隙間３２が減少して回転軸３３の支持状態が不安定になり、回転軸３３とハウジング３０とが接触する場合があった。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、印加電圧や使用材料、軸受すき間等の組合せによる条件にあまり影響されずに、静圧気体軸受隙間におけるスパッタリングの発生をより抑え、安定した回転支持を維持することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、ハウジングの内部に、回転軸及び上記回転軸後端部に連結された回転力発生装置のロータを組み込み、上記回転軸及びロータを静圧気体軸受の軸受隙間を介して回転自在に支持し、上記回転軸の前端部に塗料噴霧ヘッドを取り付けた静電塗装機用スピンドルにおいて、上記回転軸表面、上記ロータ表面、又は上記ハウジングの回転軸若しくは上記ロータと対向する面の少なくとも一方の面に上記軸受隙間に突き出した導電層を設けたのである。
【００１１】
上記回転軸表面、上記ロータ表面、若しくは上記ハウジングの回転軸又は上記ロータと対向する面の少なくとも１つの面に上記軸受隙間間に突き出した導電層を設けたので、上記導電層と対向する面の隙間は、他の上記静圧気体軸受の軸受隙間より狭くなる。このため、上記ハウジングと上記回転軸との間の放電現象は、上記導電層に集中的に発生し、他の軸受隙間には発生しなくなり、軸受隙間におけるスパッタリングの発生を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
【００１３】
図１に示すように、ハウジング１に負の高電圧を発生する高電圧発生器２が電気的に接続され、その内部に圧縮空気供給源（図示略）に連結した空気通路３が形成されており、ハウジング１の内部孔１ａには、上記空気通路３に連結する複数の給気ノズル４、５が形成されている。
【００１４】
上記ハウジング１の内部孔１ａには、回転軸７及び回転軸後端部に設けられた回転軸７を回転させるための回転力発生装置（例えばタービン）のロータ８が、軸受隙間６を介して挿入されている。上記回転軸７の周囲と給気ノズル４との間でラジアル空気軸受９が形成され、上記ロータ８と給気ノズル５との間でスラスト空気軸受１０がそれぞれ形成される。そして、給気ノズル４及び５から圧縮空気が軸受隙間６に供給されると、その空気の圧力により回転軸７及びロータ８が浮上支持され、ハウジング１に対して非接触状態となり、ラジアル空気軸受９及びスラスト空気軸受１０からなる静圧気体軸受の機能が発揮される。
【００１５】
上記回転軸７や上記ロータ８に用いられる材料は、特に限定されるものではないが、防錆のため、ステンレス鋼を用いることが好ましい。また、その表面の軸受面に、軸受接触時のかじり防止や焼き付きを抑えるため、硬質クロムメッキ処理等の硬化処理を施してもよい。
【００１６】
上記回転軸７の前端部に取り付けられる塗料噴霧ヘッド１３は、回転軸７にねじ込みで取り付けられるカップ状の金属性案内板１４と、その案内板１４との間で環状の塗料導入空間１５を形成する支持板１６と、導入空間１５に開口が臨むように取り付けられる塗料噴射ノズル１７とからなり、案内板１４と支持板１６の間に多数の塗料流出孔１８が形成されている。
【００１７】
この噴霧ヘッド１３では、噴射ノズル１７から噴射された塗料は、噴霧ヘッド１３が高速回転することにより流出孔１８を通ってカップ状の案内板１４の内周面に導入され、遠心力によって霧状となりながら周囲に吹き飛ばされる。この場合、案内板１４が帯電状態にあると、その内周面を流れる間に塗料が負の電荷に帯電される。
【００１８】
また、噴霧ヘッド１３としては、図１に示す形態ものだけでなく、他の形態のものも使用することができ、例えば、図５に記載の噴霧ヘッド３５の形態のものでもよい。図５に記載の噴霧ヘッド３５は、塗料噴射ノズル３７が回転軸１７の中を経由しているものでなく、外部から直接、塗料導入空間３８に導入されるものである。塗料導入空間３８に噴射された塗料は、噴霧ヘッド３５が高速回転することにより流出孔３９を通ってカップ状の案内板４０の内周面に導入され、遠心力によって霧状となりながら周囲に吹き飛ばされる。塗料を帯電する方法は、図１の場合と同様である。
【００１９】
一方、回転軸７後端のロータ８の周囲には、複数のタービンブレード１９が配置され、ハウジング１にはそのタービンブレード１９に圧縮空気を吹き出す圧縮空気噴出孔２０が形成されている。また、この噴出孔２０にコンプレッサ２１が連結されている。この構造では、コンプレッサ２１から噴出孔２０を通してタービンブレード１９に圧縮空気が吹き付けられると、タービンブレード１９には回転力が与えられ、その結果、浮上支持された回転軸７を高速度で回転させる。
【００２０】
なお、このような回転軸７に回転力を発生させる手段は、図５に記載のモータを用いた構造を採用することもできる。
【００２１】
上記回転軸７の表面、上記ロータ８の表面、又は上記ハウジング１の回転軸７若しくはロータ８と対向する面の少なくとも一方の面に上記軸受隙間に突き出した導電層１１が設けられている。すなわち、図１に示すように、回転軸７の表面に上記導電層１１が設けられる場合は、ラジアル空気軸受９の回転軸７の外周面に円筒状に形成される。この導電層１１は、図２に示すように、回転軸７の外周面と比べて数μｍ高く形成されており、軸受隙間６より狭い、導電層１１とハウジング１との隙間１２が形成される。また、円筒形状の導電層１１を、回転軸７の外周面と対向するハウジング１の内部孔１ａの内周面に設けてもよい。このようにしても、軸受隙間６より狭い隙間１２が形成される。さらに、上記円筒形状の導電層１１を、上記回転軸７の外周面及びこれと対向するハウジング１の内部孔１ａの内周面の両方に設けてもよい。
【００２２】
上記導電層をロータ８の端面に設けてもよい。この場合は、図３や図４に示すように、上記ロータ８の端面にロータ８の回転中心を中心とする円環状の導電層１１’が設けられる。このようにすると、軸受隙間６より狭い導電層１１’とハウジング１との隙間が形成される。また、円環状の導電層１１’をロータ８の端面と対向するハウジング１の内面側に設けてもよい。このようにしても、軸受隙間６より狭い隙間が形成される。さらに、円環状の導電層１１’を、ロータ８の端面及び上記ロータ８の端面と対向するハウジング１の内面側の両方に設けてもよい。
【００２３】
上記導電層１１、１１’は、導電性を有する、摩擦係数の小さい材料が用いられ、塗装や蒸着等の方法で導電性皮膜を形成することにより設けられる。例えば、二硫化モリブデンと黒鉛をベースとした導電性樹脂を用いて塗布等のコーティングすることにより上記導電性皮膜形成することができる。また、窒化チタン等を蒸着することによっても上記導電性皮膜形成することができる。さらに、硬質クロムメッキ等のメッキ処理によっても上記導電性皮膜形成することができる。
【００２４】
また、回転軸７若しくはロータ８に上記導電層を設ける場合は、回転軸７やロータ８を加工する際にそれらの表面材料と同一の材料を用いて導電性皮膜を形成してもよい。
【００２５】
ラジアル空気軸受９の部分、すなわち、回転軸７の表面、又はハウジング１の回転軸７と対向する面のいずれかの面に上記導電層１１を設ける場合は、ラジアル空気軸受９の部分の任意の場所に導電層１１を設けることができるが、回転軸７が回転したとき、固定振動数と同調すると共振が生じる。このため、導電層１１と回転軸７が接触しやすくなる。このことから、上記共振が生じたとき、回転軸７の振幅が小さいところに導電層１１を設けることが好ましく、上記振幅の節となる部分、例えば、回転軸７の軸方向ほぼ中央部に設けることがより好ましい。
【００２６】
上記の構造からなる静電塗装機においては、高電圧発生器２によりハウジング１が負の高電圧に印加されると、導電層１１、１１’及びそれと対向する面とが形成する隙間がもっとも狭いので、この部分の絶縁耐力が最も小さくなる。このため、この部分に放電現象が発生し、相対的に絶縁耐力の大きい軸受隙間６に放電現象が生じなくなる。よって、スパッタリングによる溶融金属の付着が防止される。また、絶縁耐力が小さくなることから、導電層１１、１１’及びそれと対向する面とが形成する隙間における放電時のエネルギ−が小さくなり、この部分でのスパッタリングの影響を抑えることができる。
【００２７】
従って、スパッタリングにより軸受隙間６に生じる接触等を未然に防止することができる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、回転軸表面、回転力発生装置のロータ表面、若しくはハウジングの回転軸又は上記ロータと対向する面の少なくとも一方の面に軸受隙間に突き出した導電層を設けることにより、上記導電層と対向する面の隙間が、他の上記静圧気体軸受の軸受隙間より狭くなる。このため、ハウジングから回転軸又は上記ロータに向かう放電現象は、導電層で集中的に発生し、他の軸受隙間では発生しなくなるので、軸受隙間におけるスパッタリングの発生を防止することができる。また、上記導電層と対向する面の隙間が、他の上記静圧気体軸受の軸受隙間より狭くなるため放電時のエネルギーが小さくなるので、この部分のスパッタリングの影響も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の静電塗装機の一例を示す縦断正面図
【図２】図１の一部拡大断面図
【図３】この発明の静電塗装機の他の一例を示す縦断正面図
【図４】図３のＡ−Ａ断面図
【図５】従来の静電塗装機を示す縦断正面図
【符号の説明】
１  ハウジング
１ａ  内部孔
２  高電圧発生器
３  空気通路
４  給気ノズル
５  給気ノズル
６  軸受隙間
７  回転軸
８  ロータ
９  ラジアル空気軸受
１０  スラスト空気軸受
１１、１１’  導電層
１２  隙間
１３  塗料噴霧ヘッド
１４  案内板
１５  塗料導入空間
１６  支持板
１７  塗料噴射ノズル
１８  塗料流出孔
１９  タービンブレード
２０  空気噴出孔
２１  コンプレッサ
３０  ハウジング
３１  高電圧発生器
３２  軸受隙間
３３  回転軸
３４  給気ノズル
３５  塗料噴霧ヘッド
３６  モータ
３７  塗料噴射ノズル
３８  塗料導入空間
３９  流出孔
４０  案内板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003694556.tif 000005
【図５】
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