(57)【要約】【課題】霧化頭インナー背面側にセンターコーン部を有する回転霧化塗装装置において、塗料の吐出にともなう塗料の跳ね返りによる汚れを低減するとともに、回転霧化塗装装置の洗浄性を向上させることを課題とする。【解決手段】霧化頭インナー１背面側にセンターコーン部３３を有する回転霧化塗装装置３において、センターコーン部３３の先端角度θを、霧化頭インナー１前面側に対して、３０°＜θ＜９０°とするとともに、センターコーン部３３の斜面部において、該センターコーン３３先端部から、塗料吐出ノズル３２の最外端部の延長線と交わる部位までを直線形状にする。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
霧化頭インナー背面側にセンターコーン部を有する回転霧化塗装装置において、センターコーン部の先端角度θを、霧化頭インナー前面側に対して、３０°＜θ＜９０°としたことを特徴とする回転霧化塗装装置。
【請求項２】
霧化頭インナー背面側にセンターコーン部を有する回転霧化塗装装置において、センターコーン部の先端角度θを、霧化頭インナー前面側に対して、６０°＜θ＜８０°としたことを特徴とする回転霧化塗装装置。
【請求項３】
センターコーン部の斜面部において、該センターコーン先端部から、塗料吐出ノズルの最外端部の延長線と交わる部位までを直線形状にしたことを特徴とする請求項１記載の回転霧化塗装装置。
【請求項４】
センターコーン部の斜面部において、塗料吐出ノズルの最外端部の延長線と交わる部位よりも、外側部分が凹曲面形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転霧化塗装装置。
【請求項５】
塗料吐出ノズルが１つもしくは複数個であることを特徴とする請求項１、２もしくは３に記載の回転霧化塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗料を微粒化又は粗粒化させて被塗物に塗着させる回転式の霧化塗装装置の技術に関する。よりくわしくは、回転するセンターコーンに塗料を吐出し、霧化した塗料を噴射する回転霧化塗装装置において、回転霧化塗装装置の洗浄性を向上させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転霧化塗装装置として、塗装ガン先端部に、高速回転される霧化頭を有し、霧化頭により塗料の霧化を行い、シェーピングエアーなどにより塗料飛散の形状を整え、塗装を行うものが知られている。霧化頭は、インナーに構成されたセンターコーンに塗料を吐出させて、遠心力により塗料を飛散させ、塗料を霧化するものである。
回転霧化塗装装置において、色替えを行う時には、回転霧化塗装装置の洗浄を行うものである。回転霧化塗装装置の洗浄は、霧化頭のインナーに吐出口から洗浄剤としてシンナーなどを供給して行うものである。そして、回転霧化塗装装置の洗浄性を向上すべく、
霧化頭インナーの中央部に霧化頭インナー背面から霧化頭インナー前面に通じる霧化頭インナー前面洗浄シンナーの通路を設けた回転霧化塗装装置において、シンナーの通路のうち、霧化頭インナー前面側への出口側の通路形状を、霧化頭インナー前面に向かって末広がり形状としたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２１５６１１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、霧化頭インナー前面に向かって末広がり形状としたものにおいては、塗料の吐出により、塗料が霧化頭インナー内部で跳ね返り、該霧化頭インナーの内面に付着する場合がある。塗料が霧化頭インナー内部において、霧化頭インナー前部背面に吐出されると、霧化頭インナー前部背面によりはじかれ、塗料が霧化頭インナーの後部前面に付着する。はねにより塗料の付着する部位は、洗浄液を効率的に供給し難い部位である。これにより、霧化頭の内部が洗浄し難い状態となり、短時間の洗浄では、次色の塗装時に塗装の品質を維持できない状態が発生する可能性がある。すなわち、従来の霧化頭インナーの形状において、霧化頭インナーの背面部（内面）における洗浄性が課題となるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のごとく、霧化頭インナー背面側にセンターコーン部を有する回転霧化塗装装置において、センターコーン部の先端角度θを、霧化頭インナー前面側に対して、３０°＜θ＜９０°とした。
【０００６】
請求項２に記載のごとく、霧化頭インナー背面側にセンターコーン部を有する回転霧化塗装装置において、センターコーン部の先端角度θを、霧化頭インナー前面側に対して、６０°＜θ＜８０°とした。
【０００７】
請求項３に記載のごとく、センターコーン部の斜面部において、該センターコーン先端部から、塗料吐出ノズルの最外端部の延長線と交わる部位までを直線形状にした。
【０００８】
請求項４に記載のごとく、センターコーン部の斜面部において、塗料吐出ノズルの最外端部の延長線と交わる部位よりも、外側部分を凹曲面形状とした。
【０００９】
請求項５に記載のごとく、塗料吐出ノズルが１つもしくは複数個であることを特徴とする請求項１、２もしくは３に記載の回転霧化塗装装置を構成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について、図を用いて説明する。
図１は回転霧化塗装装置の利用例を示す図である。図１（ａ）は塗装ロボットのマニピュレータに装着された状態を示す図、図１（ｂ）は垂直用の専用自動機のマニピュレータに装着された状態を示す図、図１（ｃ）は水平用の専用自動機のマニピュレータに装着された状態を示す図である。
図１に示すように、回転霧化塗装装置である回転霧化機３は、塗装ロボット２１のマニピュレータや、垂直用専用自動機２２のマニピュレータ、あるいは、水平用専用自動機のマニピュレータに装着されて使用されるものである。このため、回転霧化機３を自動で洗浄する必要があり、回転霧化機３において一定量の塗装を行った場合や、塗装色の変更を行う場合には、洗浄剤を回転霧化機３に供給して、回転霧化機３の洗浄を行うものである。回転霧化機３においては、洗浄剤にシンナーなどの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を用いるので、洗浄効率を向上することにより、ＶＯＣの低減を図ることが出来ると共に、短時間の洗浄で製造効率を向上できるものである。さらに、回転霧化機３の内部汚れを防止することにより、塗装品質を向上できるものである。
【００１１】
次に、回転霧化機３の構成について、図２を用いて説明する。図２は回転霧化機の側面断面図である。図２に示すように、回転霧化機３は、塗料を霧化するベルヘッド（回転霧化頭）４と、ベルヘッド４を先端に取付けベルヘッド４と一体に回転する中空の回転軸１０と、回転軸１０を回転駆動するエアモーター６（回転軸１０を回転自在に支持する空気軸受を含む）と、回転軸１０の中空部を通ってベルヘッド４の内側まで延びベルヘッド４に塗料を供給する塗料シャフト５と、ベルヘッド４の外周エッジから半径方向外側に飛散する塗料に向けて前方にシェーピングエアを噴出するエアノズルを有するエアキャップ１１と、ベルヘッド４に付与する高電圧を発生する高電圧発生器７と、ケーシング１２と、を有する。ベルヘッド４は、塗料シャフト５の先端に対向する壁部分の外周部に形成された塗装時に塗料を通す塗料噴出孔４ａと、壁部分の中央部に形成された洗浄時に洗浄剤を通すセルフクリーニング用経路４ｂと、を有する。
高電圧発生器７により、エアモーター６、塗料シャフト５などを通してベルヘッド４に高電圧が印加され、ベルヘッド４の回転などにより霧化された塗料粒子を帯電させることにより、塗着効率のよい塗装を可能にしている。
【００１２】
次に、ベルヘッド４について、図３から図５を用いて説明する。
図３はベルヘッドの斜視図、図４はベルヘッドの組立て構成を示す断面図、図５は霧化頭インナーおよび吐出ノズルの構成を示す側面断面図である。
ベルヘッド４は霧化頭インナー１および霧化頭アウタ２により構成されている。霧化頭アウタ２に霧化頭インナー１を挿入して固定することにより、ベルヘッド４が構成されている。霧化頭アウタ２は前部に霧化頭インナー１を挿入する開口部を有するとともに、後部に塗料シャフトであるマルチフィードチューブ３１を挿入する開口部を有する。そして、霧化頭アウタ２はラッパもしくはベル型に構成されており、開口部が広い側を前部としている。
霧化頭インナー１は後部が開口したドラム形状に構成されており、前部の背面側においてセンターコーン３３を有する。霧化頭インナー１の前部には、塗料噴出孔４ａおよびセルフクリーニング用経路４ｂが設けられ、霧化頭インナー１の内部に連通している。
ベルヘッド４には、霧化頭アウタ２の後開口部よりマルチフィードチューブ３１が挿入され、霧化頭インナー１の内側に塗料を供給可能にしている。マルチフィードチューブ３１は複数のチューブ３２・３２・・を束ねたものであり、各々のチューブ３２より塗料を供給可能である。そして、ベルヘッド４が高速で回転することにより、霧化頭インナー１内に吐出された塗料が、霧化頭インナー１の塗料噴出孔４ａより塗料が飛散する。マルチフィードチューブ３１は霧化頭インナー１前部の内側に向けて配設されており、霧化頭インナー１前部の内側には後方に突出したセンターコーン３３が設けられている。センターコーン３３は最も後方に突出した先端部位置をベルヘッドの回動中心軸上に位置させており、底部を広げた円錐形状に構成されている。
【００１３】
なお、従来のベルヘッドにおいては、図４において、Ｘ印を付した部分Ａ、部分ＢおよびＣに、逆流により塗料が付着して、洗浄性が低下していたものである。すなわち、霧化頭インナー１の後開口部付近である部分Ａ、霧化頭アウタ２の霧化頭インナー１接続面であってマルチフィードチューブ３１の挿入部付近である部分Ｂ、マルチフィードチューブ３１の吐出口付近である部分Ｃに、マルチフィードチューブ３１より吐出した塗料が、霧化頭インナー１の内面に当たり、はじけて付着していたものである。
図５（ｂ）はマルチフィードチューブ３１の構成を示す正面図である。マルチフィードチューブ３１は、図５（ｂ）に示すごとく、複数のチューブ３２を束ねて構成されている。このため、一部のチューブ３２において、塗料をベルヘッド４の回転中心より離れた位置に、すなわちベルヘッド４の回転軸に対して偏心位置に塗料を吐出する構成となる。ここにおいて、従来のごとく霧化頭インナー１が前面に向かって末広がり形状と成っている場合には、偏心位置においてセンターコーンの側面が吐出口に対向する方向に向いており、偏心位置において吐出された塗料がはじけて逆流し易くなり、ベルヘッド４内に塗料が付着しやすくなっていたものである。
【００１４】
次に、霧化頭インナー１前部のセンターコーン３３について説明する。図６は従来および本実施例のセンターコーンの構成を示す側面断面図、図６（ａ）は従来のセンターコーンの形状を示す側面断面図、図６（ｂ）は本発明の実施例におけるセンターコーンの形状を示す側面断面図である。
図６（ａ）に示すごとく、従来のセンターコーン３４の形状においては、先端部の頂点角度が側面視９０°、図中においては垂直方向に対して頂点部の側面がそれぞれ４５°の角度を成す構成となっており、側面と垂直方向との成す角が底面側に向かうにつれて大きくなるように構成されている。すなわち、従来のセンターコーン３４は頂点部よりなだらかに、側面が水平方向にねてゆく形状となっている。
【００１５】
本発明の実施例においては、図６（ｂ）に示すごとく、センターコーン３３の頂点部より一定の範囲において側面の角度が一定に保たれている。そして、その範囲より外側においては、側面の角度がしだいに寝るように構成されている。すなわち、センターコーン３３の頂点はベルヘッドの回転軸上にあり、センターコーン３３において、ベルヘッドの回転軸より一定範囲内、半径ｄの範囲内において、センターコーン３３の側面同士のなす角度が側面視９０°より小さく構成されている。そして、ベルヘッドの回転軸より一定範囲外、半径ｄの範囲外においてセンターコーンの側面とベルヘッドの回転軸とが成す角度を９０°に近づけてゆくものである。
センターコーン３３の頂点部とベルヘッドの回転軸とが成す角度は、４５°から１５°に設定することにより、すなわち、頂点角θにおいて、９０°＞θ＞３０°条件を満たすことにより、頂点部に塗料が吐出された際に塗料の吐出口側へのはねを抑制することができる。塗料の物理的性質により、頂点部の最適な角度はことなるが、頂点角θを８０°＞θ＞６０°とすることにより、塗料のはねを抑制するとともに、洗浄性を両立させることができるものである。
すなわち、センターコーン３３の斜面部において、該センターコーン先端部から、塗料吐出ノズルの最外端部の延長線と交わる部位までを直線形状にし、センターコーン３３の斜面部において、塗料吐出ノズルの最外端部の延長線と交わる部位よりも、外側部分を凹曲面形状とすることにより、多種の塗料において逆流を防止するものである。
【００１６】
次に、図７を用いて、塗料の吐出口であるマルチフィードチューブ３１とセンターコーン３３との関係について説明する。図７はマルチフィードチューブとセンターコーンの関係を示す側面図である。
センターコーン３３において、側面の角度を一定に保つ範囲は、マルチフィードチューブ３１より吐出される塗料が直接当たる部分とするものである。これにより、マルチフィードチューブ３１より吐出された塗料のセンターコーン３３によるはねが抑制される。
センターコーン３３は側面視において、吐出塗料との衝突部においては、直線に構成されている。側面視直線に構成されている側面部分を、吐出塗料が直接当たる部分より大きく確保することにより、確実に塗料のはねによる逆流を抑制できる。
このように、センターコーン３３の山の角度を９０°未満とし、直線斜辺の長さを塗料衝突面以上確保することにより、センターコーン３３への衝突後の塗料の分散力は、センターコーン３３の外側方向に強まり、塗料がセンターコーン３３の外側に流れやすくなり、中心部へ跳ね返る力が弱まる。そして、塗料が霧化頭インナー１の内部において外周側に向かい分散し、塗料の逆流が防止される。
【００１７】
次に、従来のセンターコーンと本発明の実施例であるセンターコーンとについて、塗料の跳ね返り状態および洗浄効果について調べた。
従来のセンターコーンは、頂点角が９０°であり、頂点より塗料吐出方向に向かうに従い、側面の法線ベクトルとベルヘッド回転軸との成す角度が小さくなる形状となっている。本発明の実施例であるセンターコーンは、頂点角が３０°より大きく９０°より小さく構成されており、頂点より吐出された塗料が直接あたる部分まで、側面の法線ベクトルとベルヘッド回転軸との成す角度が一定と成るように構成されている。そして、吐出された塗料が直接あたる部分より外側においては、塗料吐出方向に向かうに従い、側面の法線ベクトルとベルヘッド回転軸との成す角度が小さくなる形状となっている。
【００１８】
このような従来のセンターコーンと本発明の実施例であるセンターコーンとについて、それぞれ、回転霧化塗装機において、９００ｃｃの塗料を１５秒間で吐出し、状態を目視により確認した。この後に、シンナー、エアーの吐出を各０．５秒行い、これを３回繰り返した後に洗浄状態を目視により確認した。
まず、従来のセンターコーンを使用したものにおいては、図４に示す部分Ａ、Ｂ、Ｃに跳ね返った塗料が多く付着した。そして、洗浄後では、霧化頭アウタ２のＢ部分および霧化頭インナー１のＡ部分の汚れは薄くなったが、マルチフィードチューブ３１の吐出口付近のＣ部分の汚れは残ったままであった。
次に、本発明の実施例であるセンターコーンを使用したものにおいては、図４に示す部分Ａ、Ｂに跳ね返った塗料が薄く付着し、部分Ｃに付着した塗料は少なかった。そして、洗浄後においては、部分Ａ、Ｂ、およびＣにおいて、汚れはほとんど残っていなかった。
上記のごとく、本発明の回転霧化塗装装置を用いることにより、回転霧化塗装装置内における塗料の付着を低減できるとともに、回転霧化塗装装置の洗浄性を向上できるものである。これにより、塗装時における色の切換にかかる時間を短縮し、塗装工程にかかる時間を短縮することができる。さらに、洗浄性が向上するので、洗浄に用いるＶＯＣの量を低減できる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１に記載のごとく、霧化頭インナー背面側にセンターコーン部を有する回転霧化塗装装置において、センターコーン部の先端角度θを、霧化頭インナー前面側に対して、３０°＜θ＜９０°としたので、センターコーンに衝突して飛散した塗料の逆流を防止し、回転霧化塗装装置の汚れを低減できるとともに、回転霧化塗装装置の洗浄効率を向上させて、塗装色の切換にかかる時間を短縮することができる。
【００２０】
請求項２に記載のごとく、霧化頭インナー背面側にセンターコーン部を有する回転霧化塗装装置において、センターコーン部の先端角度θを、霧化頭インナー前面側に対して、６０°＜θ＜８０°としたので、多くの種類の塗料について、塗料の飛散による逆流を防止し、回転霧化塗装装置の汚れを低減できる。
【００２１】
請求項３に記載のごとく、センターコーン部の斜面部において、該センターコーン先端部から、塗料吐出ノズルの最外端部の延長線と交わる部位までを直線形状にしたので、センターコーンに衝突して飛散した塗料の逆流を防止し、回転霧化塗装装置の汚れを低減できるとともに、回転霧化塗装装置の洗浄効率を向上させて、塗装色に切換にかかる時間を短縮することができる。さらに、センターコーンの形状を簡素化でき、製造コストを低減できる。特に、センターコーン部分における洗浄性を向上できる。
【００２２】
請求項４に記載のごとく、センターコーン部の斜面部において、塗料吐出ノズルの最外端部の延長線と交わる部位よりも、外側部分が凹曲面形状であるので、回転霧化塗装装置よりの霧化塗料の噴射特性を維持しながら、確実に塗料の飛散による逆流を防止できる。さらに、センターコーンにおける塗料および洗浄液の円滑な流れを構成できるので、回転霧化塗装装置内が汚れにくく、洗浄しやすくなる。
【００２３】
請求項５に記載のごとく、塗料吐出ノズルが１つもしくは複数個とするので、各種の回転霧化塗装装置に対応可能であり、ノズル位置の配置範囲を拡大して、安定した塗装性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転霧化塗装装置の利用例を示す図。
【図２】回転霧化機の側面断面図。
【図３】ベルヘッドの斜視図。
【図４】ベルヘッドの組立て構成を示す断面図。
【図５】霧化頭インナーおよび吐出ノズルの構成を示す側面断面図。
【図６】従来および本実施例のセンターコーンの構成を示す側面断面図。
【図７】マルチフィードチューブとセンターコーンの関係を示す側面図。
【符号の説明】
１  霧化頭インナー
２  霧化頭アウタ
３  回転霧化塗装機
４  ベルヘッド
５  塗料シャフト
３３  センターコーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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