(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料を前方かつ径外方向に噴霧する回転霧化頭を備え、該回転霧化頭の後方周囲に配した複数のシェーピングエア噴出孔から回転霧化頭の前端縁近傍に向けシェーピングエアを噴出させて塗料の塗装パターンを形成する回転霧化塗装装置において、
シェーピングエア供給路が形成された装置本体と、前記装置本体の前端に取り付けられるシェーピングリングと、を備え、
前記シェーピングリングは、
前記回転霧化頭の軸心周りに円環状に形成され、前記シェーピングエア供給路に連通するマニホールドと、
前記マニホールドの前方において前記軸心周りに複数配され、前記マニホールドと各々傾斜供給孔を介して連通し、前記傾斜供給孔から流れ込むエアがその内周面に衝突することにより螺旋流が発生する螺旋流形成室と、
前記各螺旋流形成室に連通する前記シェーピングエア噴出孔と、
を有し、
前記各シェーピングエア噴出孔の各々からシェーピングエアが螺旋流として噴出することを特徴とする回転霧化塗装装置。
【請求項２】
前記螺旋流形成室は、
後端に前記傾斜供給孔が開設された円筒部と、
前記円筒部の前端から前方に向けて縮径し、前端に前記シェーピングエア噴出孔が開設された円錐部と、
から構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転霧化塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式の霧化塗装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転塗装装置の一例として塗装機本体の先端に回転霧化頭（ベルカップ）を回転可能に設けたものが挙げられる。塗料供給配管から回転霧化頭内に供給された塗料は、回転霧化頭の高速回転による遠心力により回転霧化頭の内面に薄膜状に広がり、回転塗装装置内に配設された高電圧ケーブルにより高電圧が印加される。塗料は前記遠心力により薄膜状から微粒状に変異して回転霧化頭の先端の塗料放出端から放出され、さらにその微粒化した塗料は前記印加された高電圧により帯電しているため、粒子同士が反発し合って塗料の微粒化が一層促進される。微粒化された塗料には前記遠心力により径方向に飛散する力が加わるが、塗装機本体のシェーピングエア噴出口から噴出されるシェーピングエアにより塗料は回転霧化頭の前方に飛散するように絞りこまれ、これにより塗装パターン形成がなされる。塗料はシェーピングエアとの衝突により一層微粒化される。
【０００３】
しかしながら、シェーピングエアの量または流速の増加に伴って回転霧化頭の前方には負圧が発生することから、この負圧によりシェーピングエアが回転霧化頭の回転軸心方向に引き寄せられ、塗料の微粒化が不十分となってワークに塗着後の塗料タレが発生しやすくなる。
【０００４】
このような問題に対し、シェーピングエアの噴出口を回転霧化頭の回転方向と逆方向に傾斜させてシェーピングエアを螺旋状軌跡を描くように流し、その螺旋状軌跡による遠心力が前記負圧に基づく吸引力に勝るように設定することで、回転霧化頭の回転軸心方向への塗料微粒子の収束を抑制し、塗料の微粒化を促進する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
また、特許文献３には、バンパのような複雑な形状に対応するためにバンパの格子部やモール部を塗装するときは、アシストエアを噴出して塗装パターン幅を狭小化する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２４３６７号公報
【特許文献２】特開平８−２２９４４５号公報
【特許文献３】特開平１０−７１３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に記載された、シェーピングエアの噴出口を回転霧化頭の回転方向と逆方向に傾斜させる技術では、シェーピングエアの量または流速を増やしても塗装パターンを絞ることはできない。したがって、例えばバンパのような凹凸を有する複雑な形状のワークにおいて狭小で奥深い凹部が形成されている場合、短時間（定められたサイクルタイム）で十分な量の微粒化塗料をこの凹部の底面まで到達させることが困難となる。このような場合、従来では作業者が後工程で別途ハンドガンにより補完作業を行うなどの措置が採られていた。
【０００８】
特に、最近のバンパは、意匠性を高めるために、より狭小で奥深い凹部を採用していることも多い。このような凹部の底面まで十分な量の微粒化塗料を到達させるためには、シェーピングエアの量または流速を増加させることが必要となるが、シェーピングエアの量または流速を増加させると回転霧化頭の前方に発生する負圧も大きくなることから、シェーピングエアが回転霧化頭の回転軸心方向に引き寄せられ、塗料の微粒化が不十分となってワークに塗料タレが発生しやすくなる。この問題は特許文献３に記載の技術でも対処することは難しい。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決するために創作されたものであり、回転霧化頭の前方における負圧の発生が抑制され、塗料の良好な微粒化が得られる回転霧化塗装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、塗料を前方かつ径外方向に噴霧する回転霧化頭を備え、該回転霧化頭の後方周囲に配した複数のシェーピングエア噴出孔から回転霧化頭の前端縁近傍に向けシェーピングエアを噴出させて塗料の塗装パターンを形成する回転霧化塗装装置において、シェーピングエア供給路が形成された装置本体と、前記装置本体の前端に取り付けられるシェーピングリングと、を備え、前記シェーピングリングは、前記回転霧化頭の軸心周りに円環状に形成され、前記シェーピングエア供給路に連通するマニホールドと、前記マニホールドの前方において前記軸心周りに複数配され、前記マニホールドと各々傾斜供給孔を介して連通し、前記傾斜供給孔から流れ込むエアがその内周面に衝突することにより螺旋流が発生する螺旋流形成室と、前記各螺旋流形成室に連通する前記シェーピングエア噴出孔と、を有し、前記各シェーピングエア噴出孔の各々からシェーピングエアが螺旋流として噴出することを特徴とする。
【００１１】
螺旋流は旋回成分を有する分、直進性が高い。また、この螺旋流によって回転霧化頭の前方に大きな負圧が発生することはほとんどない。たとえシェーピングエアの量または流速を増加させたとしても、螺旋流自体の径外方向への拡がりが抑制されるように作用することから、シェーピングエアの量または流速の増加に伴って回転霧化頭の前方に生ずる負圧が大きくなるという問題は生じない。したがって、シェーピングエアが回転霧化頭の軸心方向に引き寄せられ、その結果、塗料の微粒化が不十分となり、ワークに塗料タレが発生しやすくなるという不都合が解消される。
【００１３】
そして、この回転霧化塗装装置によれば、エアはマニホールドで圧力が均一化されたうえで各螺旋流形成室に供給される。したがって、各シェーピングエア噴出孔から均一な螺旋流が噴出される。また、螺旋流形成室により簡単に螺旋流を発生させることができる。したがって、汎用の装置本体を用いて螺旋流を簡単に生成可能な回転霧化塗装装置を実現できる。
【００１４】
また、本発明は、前記螺旋流形成室は、後端に前記傾斜供給孔が開設された円筒部と、前記円筒部の前端から前方に向けて縮径し、前端に前記シェーピングエア噴出孔が開設された円錐部と、から構成されることを特徴とする。
【００１５】
この回転霧化塗装装置によれば、円筒部で発生した螺旋流を円錐部により高速かつ高回転にしてシェーピングエア噴出孔から噴出させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来のようにシェーピングエアの量または流速を増加しなくても、例えばバンパのような複雑な形状のワークにおいて狭小で奥深い凹部が形成されている場合、定められたサイクルタイムで十分な量の微粒化塗料をこの凹部の底面まで到達させることができる。したがって、後工程での作業者による補完作業を要することなく、回転霧化塗装装置のみの自動塗装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回転霧化塗装装置の正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る回転霧化塗装装置の部分側面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図３におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図６】図３における螺旋流形成室周りの拡大図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る回転霧化塗装装置の正面図である。
【図８】図７におけるＦ−Ｆ断面図である。
【図９】図８におけるＧ−Ｇ断面図である。
【図１０】図８におけるＨ−Ｈ断面図である。
【図１１】螺旋流の回転方向が回転霧化頭の回転方向と同方向である様子を示す回転霧化塗装装置の正面図である。
【図１２】（ａ）は図４における螺旋流形成室の拡大図、（ｂ）は（ａ）に対して螺旋流の回転方向を逆向きに設定した場合の螺旋流形成室の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
「第１実施形態」
以降、図３における上下方向を前後方向というものとして説明する。図３において、本発明の回転霧化塗装装置Ｐは、内部に回転軸２が同軸上に軸支された筒形状の装置本体１を備える。回転軸２の前端周りは装置本体１の前端面から突出し、その先端には回転霧化頭（ベルカップ）３が取り付けられている。回転霧化頭３は、前方に向けて拡径する円錐台形状を呈している。回転軸２の内部には塗料供給路４が穿設されており、この塗料供給路４の前端側は回転霧化頭３に連通している。
【００１９】
装置本体１の前端面にはシェーピングリング５が取り付けられている。シェーピングリング５には中央開孔６が貫通形成されており、この中央開孔６の前端側は回転霧化頭３の外周円錐面に倣った円錐状空間として形成されている。回転軸２は中央開孔６内を挿通し、回転霧化頭３は、その外周円錐面が中央開孔６の円錐面と間隔を空けるようにしてその後端周りが中央開孔６の円錐状空間内に位置する。回転霧化頭３の前端周りは、中央開孔６の円錐状空間から前方にはみ出しており、シェーピングリング５の前端面から突出している。
【００２０】
シェーピングリング５の後端面（装置本体１の前端面と接する面）には、回転霧化頭３の軸心Ｏ周りに円環状で断面矩形溝状のマニホールド７が穿設されている。マニホールド７は、装置本体１に形成された複数のシェーピングエア供給路８と連通する。シェーピングリング５内においてマニホールド７の前方には図１にも示すように軸心Ｏ周りに等間隔で複数の螺旋流形成室９が形成されている。各螺旋流形成室９は、円筒状の空間をなす円筒部１０と、円筒部１０の前端から前方に向けて縮径する円錐状の空間をなす円錐部１１とから構成されている。
【００２１】
螺旋流形成室９は、例えばマニホールド７の円環中心円周線Ｄ１（図４参照）上を室中心Ｘ１（図１２参照）として形成されており、室の最大径となる円筒部１０の径寸法は例えばマニホールド７の径方向幅寸法と同じである。そして、円錐部１１の前端からシェーピングリング５の前端面にかけて軸心Ｏと平行にシェーピングエア噴出孔１３が開設されている。図１に示すように、シェーピングエア噴出孔１３は、回転霧化頭３の前端径よりも若干大径の円周線（円環中心円周線Ｄ１）上を孔中心として、孔全体が回転霧化頭３の前端径よりも外側に位置する程度の孔径寸法で、円周方向に等間隔で形成されている。
【００２２】
図３において、各螺旋流形成室９の円筒部１０とマニホールド７とは、軸心Ｏ周りに等間隔で形成された傾斜供給孔１２により連通している。傾斜供給孔１２は、図３から判るように側面視して軸心Ｏに対して傾斜角を形成する孔である。この傾斜供給孔１２は、開孔１２ａによりマニホールド７の前端面に臨み、開孔１２ｂにより円筒部１０の後端面に臨む。なお、傾斜供給孔１２は、図３に点線で示されるようにその孔径は開孔１２ａから開孔１２ｂにかけて一定であり、図３は図１におけるＡ−Ａ断面視の図であるため、開孔１２ａから開孔１２ｂにかけて孔径が変化する様が実線で示されている。
【００２３】
傾斜供給孔１２は、この傾斜供給孔１２の開孔１２ｂから螺旋流形成室９に流れ込んだエアが螺旋流形成室９の内周面に衝突して螺旋流を発生させ得る向きに穿孔されている。図１２（ａ）は図４における１つの螺旋流形成室９を拡大した図である。開孔１２ａは、円環中心円周線Ｄ１よりも小径かつマニホールド７の内周面７ａ（図４）よりも大径の円周線Ｄ２上を孔中心Ｘ２として形成されている。開孔１２ｂは、円環中心円周線Ｄ１よりも大径かつマニホールド７の外周面７ｂ（図４）よりも小径の円周線Ｄ３上を孔中心Ｘ３として形成されている。
【００２４】
そして、平面視状態で、開孔１２ａの孔中心Ｘ２と室中心Ｘ１とを通過する線に対して一方側に開孔１２ｂの孔中心Ｘ３を位置させた場合、開孔１２ｂから円筒部１０に流れ込んだエアは円筒部１０の内周面に斜めに衝突した後、内周面に沿って図１２（ａ）における反時計回り方向に流れる。これにより、図１に示すように回転霧化頭３の回転方向Ｋと逆方向に回転する螺旋流Ｓが発生する。
【００２５】
もし、図１１に示すように、回転霧化頭３の回転方向Ｋと同方向に回転する螺旋流Ｓを発生させる場合には、図１２（ｂ）に示すように、開孔１２ａの孔中心Ｘ２と室中心Ｘ１とを通過する線に対して他方側に開孔１２ｂの孔中心Ｘ３が位置するように傾斜供給孔１２を穿孔する。これにより、開孔１２ｂから円筒部１０に流れ込んだエアは円筒部１０の内周面に図１２（ａ）とは逆向きの斜めに衝突した後、内周面に沿って図１２（ｂ）における時計回り方向に流れ、図１１に示すように回転霧化頭３の回転方向Ｋと同方向に回転する螺旋流Ｓが発生する。
【００２６】
以上の構成からなる回転霧化塗装装置Ｐの作用を説明する。
シェーピングエア供給路８を介してマニホールド７に供給されたエアは、この円環状の空間であるマニホールド７において圧力が均一化される。次いでエアはマニホールド７から傾斜供給孔１２を経由して各螺旋流形成室９の円筒部１０に供給される。このとき、エアは、傾斜供給孔１２の向きによって円筒部１０の内周面に斜めに衝突する。これにより、円筒部１０内ではその内周面に沿って、前方に向かい、かつ本実施形態では回転霧化頭３の回転方向Ｋと逆方向に回転する螺旋流Ｓが発生する。この場合の「逆方向に回転する」とは、図１に示すように一方向から見た平面視において、回転霧化頭３が例えば半時計回りに回転するときには螺旋流Ｓが時計回りに回転することを意味する。
【００２７】
そして、円筒部１０の内周面に沿って前方に向けて上昇した螺旋流Ｓは、図６に示すように、円錐部１１により螺旋流Ｓの径が徐々に絞られる。これにより、シェーピングエアは、高速かつ高回転の螺旋流Ｓとなったうえで小径のシェーピングエア噴出孔１３から回転霧化頭３の前端縁の若干外側あたりを通過するように噴出される。
【００２８】
一方、回転軸２内の塗料供給路４を介して回転霧化頭３に供給された塗料は、回転霧化頭３の高速回転による遠心力により回転霧化頭３の内面に薄膜状に広がり、高電圧が印加されたうえで前記遠心力により回転霧化頭３の前端縁から霧状となって噴霧される。このとき、塗料は、回転霧化頭３の回転方向Ｋに、かつ前記遠心力により径外方向に飛散しようとする。
【００２９】
しかし、この塗料の径外方向への飛散は螺旋流Ｓによって抑制される。すなわち、シェーピングエア噴出孔１３は図１に示されるように平面視で、回転霧化頭３の周縁に位置し、つまり回転霧化頭３の前端径よりも若干大径の円周線上に位置し、かつ孔全体が回転霧化頭３の前端径よりも外側に位置しており、孔の向きは回転軸２の軸心と平行であることから、シェーピングエア噴出孔１３から噴出する螺旋流Ｓは、ほぼ回転霧化頭３の前端縁の若干外側あたりを通過するように回転軸２の軸心に沿って直線状に形成される。径外方向へ飛散しようとする塗料はこの複数の螺旋流Ｓによって遮られて適宜な塗装パターン径に絞られ、ワークに向けて噴霧される。また、回転霧化頭３の回転方向Ｋと逆方向の螺旋流Ｓの流れにより、塗料の微粒化が一層促進されることとなって良好な塗着が得られる。
【００３０】
螺旋流Ｓは旋回成分を有する分、直進性が高い。また、この螺旋流Ｓによって回転霧化頭３の前方に大きな負圧が発生することはほとんどない。たとえシェーピングエアの量または流速を増加させたとしても、螺旋流Ｓ自体の径外方向への拡がりが抑制されるように作用することから、シェーピングエアの量または流速の増加に伴って回転霧化頭３の前方に生ずる負圧が大きくなるという問題は生じない。したがって、シェーピングエアが回転霧化頭３の回転軸心方向に引き寄せられ、その結果、塗料の微粒化が不十分となり、ワークに塗料タレが発生しやすくなるという不都合が解消される。
【００３１】
本発明によれば、螺旋流Ｓからなるシェーピングエアは、回転軸２の軸心に沿う直進性が高く維持される。そのため、従来のようにシェーピングエアの量または流速を増加しなくても、例えばバンパのような複雑な形状のワークにおいて狭小で奥深い凹部が形成されている場合、短時間（定められたサイクルタイム）で十分な量の微粒化塗料をこの凹部の底面まで到達させることが可能となり、後工程での作業者による補完作業を要することなく、回転霧化塗装装置Ｐのみの自動塗装が可能となる。
【００３２】
また、装置本体１の前端に取り付けられるシェーピングリング５において、回転霧化頭３の軸心Ｏ周りに円環状に形成され、装置本体１のシェーピングエア供給路８に連通するマニホールド７と、マニホールド７の前方において軸心Ｏ周りに複数配され、マニホールド７と各々傾斜供給孔１２を介して連通し、傾斜供給孔１２から流れ込むエアがその内周面に衝突することにより螺旋流Ｓが発生する螺旋流形成室９と、各螺旋流形成室９に連通するシェーピングエア噴出孔１３とを有する構成とすれば、エアはマニホールド７で圧力が均一化されたうえで各螺旋流形成室９に供給される。したがって、各シェーピングエア噴出孔１３から均一な螺旋流Ｓが噴出される。また、螺旋流形成室９により簡単に螺旋流Ｓを発生させることができる。したがって、汎用の装置本体１を用いて螺旋流Ｓを簡単に生成可能な回転霧化塗装装置Ｐを実現できる。
【００３３】
さらに、螺旋流形成室９を、後端に傾斜供給孔１２が開設された円筒部１０と、円筒部１０の前端から前方に向けて縮径し、前端にシェーピングエア噴出孔１３が開設された円錐部１１と、から構成すれば、円筒部１０で発生した螺旋流Ｓを円錐部１１により高速かつ高回転にしてシェーピングエア噴出孔１３から噴出させることができる。
【００３４】
「第２実施形態」
次いで、図７〜１０を参照して第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。この第２実施形態は、シェーピングリング５において、シェーピングエア噴出孔１３と同心状であって内径側に複数の第２シェーピングエア噴出孔１４を円周方向に複数開設したことを主な特徴とする。
【００３５】
シェーピングリング５の後端面には円環状で断面矩形溝状の第２マニホールド１５が穿設され、装置本体１には第２マニホールド１５と連通するように複数の第２シェーピングエア供給路１６が開設されている。シェーピングリング５の中央開孔６において円錐状空間の後端には、軸心Ｏと直交面をなす環状の段差面１７が形成されている。第２シェーピングエア噴出孔１４は、その後端が第２マニホールド１５に連通し、前端は段差面１７において回転霧化頭３の前端縁を指向するように開設されている。
【００３６】
第２シェーピングエア噴出孔１４から噴出される第２シェーピングエアは、回転する回転霧化頭３の外周円錐面に沿って回転霧化頭３の前端縁に供給される。塗料はこの第２シェーピングエアにより微粒化が一層促進される。第２シェーピングエアは回転霧化頭３の前端縁から噴霧される塗料と螺旋流Ｓとの間に介在することから、この第２シェーピングエアの量または流速を制御することにより、塗料の塗装パターンをより精度良く制御することが可能となる。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。説明した実施形態ではシェーピングリング５を単体の部材としているが、複数の部材に分割構成されたものであってもよい。また、螺旋流Ｓの回転方向は、回転霧化頭３の回転方向Ｋと逆方向に限定されるものではなく、図１１および図１２（ｂ）で説明したように、回転霧化頭３の回転方向Ｋと同方向であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１      装置本体
２      回転軸
３      回転霧化頭
５      シェーピングリング
７      マニホールド
８      シェーピングエア供給路
９      螺旋流形成室
１０      円筒部
１１      円錐部
１２      傾斜供給孔
１３      シェーピングエア噴出孔
Ｐ      回転霧化塗装装置
【図１】
0005342600.tif 000002
【図２】
0005342600.tif 000003
【図３】
0005342600.tif 000004
【図４】
0005342600.tif 000005
【図５】
0005342600.tif 000006
【図６】
0005342600.tif 000007
【図７】
0005342600.tif 000008
【図８】
0005342600.tif 000009
【図９】
0005342600.tif 000010
【図１０】
0005342600.tif 000011
【図１１】
0005342600.tif 000012
【図１２】
0005342600.tif 000013