(57)【要約】【課題】回転霧化頭の裏面及びセンター部への塗料の付着を低減させることができる回転霧化式塗装装置を提供することを課題とする。【解決手段】シェーピングエアリング３６は、内側リング部材５１と、この内側リング部材５１に対向して設けられ外側部分を構成する外側リング部材５２と、この外側リング部材５２と内側リング部材５１との間に形成されエアを導く給気通路５３と、この給気通路５３の先端側に設けられ回転霧化頭の外周先端に向けてシェーピングエアを噴出する噴出口５５とからなる。外側リング部材５２の先端部にシェーピングエアの噴出方向を規制するガイド５６が設けられている。ガイドは外側リング部材５２の内面５７から延ばされ、内側リング部材５１の外面５８に接している。【効果】回転霧化頭の裏面及びセンター部への塗料の付着を低減することができる技術が提供される。【選択図】図２
2012081435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗装ガンに設けられ回転することで塗料を噴霧する回転霧化頭と、この回転霧化頭を取り囲むシェーピングエアリングとを備え、
このシェーピングエアリングが、前記回転霧化頭の近傍に設けられ内側部分を構成する内側リング部材、この内側リング部材に対向して設けられ外側部分を構成する外側リング部材、及びこの外側リング部材と前記内側リング部材との間に形成されエアを導く給気通路及び、この給気通路の先端側に設けられ前記回転霧化頭の外周先端に向けてシェーピングエアを噴出する噴出口からなる回転霧化式塗装装置において、
前記シェーピングエアリングは、前記内側リング部材または前記外側リング部材に、前記シェーピングエアの噴出方向を規制する複数のガイドが設けられていることを特徴とする回転霧化式塗装装置。
【請求項２】
前記ガイドは、前記回転霧化頭の回転軸と平行に形成され、前記内側リング部材または前記外側リング部材の少なくとも先端部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転霧化式塗装装置。
【請求項３】
前記ガイドは、前記回転霧化頭の回転軸と平行に形成され、且つ、前記噴出口に向けて広がるように形成され、前記内側リング部材または前記外側リング部材の少なくとも先端部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転霧化式塗装装置。
【請求項４】
前記ガイドの断面積の合計は、前記外側リング部材と前記内側リング部材との間に形成されるリング部の面積の１．１％〜２．３％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の回転霧化式塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転による遠心力で塗料を噴霧する回転霧化頭を備えた回転霧化式塗装装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転霧化頭から噴射された塗料は、シェーピングエアで形状が規定される。回転霧化頭を取り囲むシェーピングエアリングからシェーピングエアを供給する技術が知られている（例えば、特許文献１（図６）参照。）。
【０００３】
この特許文献１の技術を図面に基づいて以下に説明する。
図１０（ａ）に示されるように、回転霧化式塗装装置の装置本体の先端部に回転霧化頭１００が備えられている。塗料供給路１０１から回転霧化頭１００に供給された塗料は、回転霧化頭１００が回転することで遠心力により外周方向に広がるようにして噴霧される。
回転霧化頭１００はシェーピングエアリング１０２に取り囲まれており、その内側部分を構成する内側リング部材１０３と、外側部分を構成する外側リング部材１０４との間に設けられた噴出口１０５からシェーピングエアが噴出される。このシェーピングエアにより噴霧された塗料が所定の塗布パターンに整形されて前方に吹き付けられる。
【０００４】
回転霧化頭１００においては、次に述べる２箇所で負圧が発生する。
第１は回転霧化頭１００の中心１０６である。すなわち、回転霧化頭１００が高速で回転するため、中心１０６が不可避的に負圧になる。
第２はシェーピングエアの噴出口１０５近傍である。シェーピングエアを速度ｖで噴射すと、ベルヌーイの定理により、ｖ２／（２ｇ）＋ｐ／ρ＋ｚ＝ｃｏｎｓｔ（ｖ：流体の速度、ｇ：重力加速度、ｐ：圧力、ρ：密度、ｚ：基準面からの高さ）の式が成立する。
【０００５】
仮に、速度ｖが大きくなると、圧力ｐが小さくなる。そのため、速度ｖが大きくなるほど、噴出口１０５の近傍が大気圧より大きく下がり、付近の塗料ダストを含むエアを巻き込み、結果、回転霧化頭１００の裏面１０７が汚れる。
【０００６】
対策として、速度ｖを下げることが考えられる。
シェーピングエアの保有する運動エネルギーは、ｍｖ２／２で定義される。
速度ｖを下げると、運動エネルギーが小さくなり、シェーピングエアの直進性が低下する。結果、回転霧化頭１００の中心１０６の負圧域の影響でシェーピングエアが中心１０６へ曲がる。そのため、回転霧化頭１００の中心１０６に塗料ダストを含むエアが巻き込まれて汚れる。
【０００７】
したがって、回転霧化頭の裏面１０７及びセンター部１０６への塗料の付着を低減することができる技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−５７５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、回転霧化頭の裏面及びセンター部への塗料の付着を低減させることができる回転霧化式塗装装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、塗装ガンに設けられ回転することで塗料を噴霧する回転霧化頭と、この回転霧化頭を取り囲むシェーピングエアリングとを備え、このシェーピングエアリングが、前記回転霧化頭の近傍に設けられ内側部分を構成する内側リング部材、この内側リング部材に対向して設けられ外側部分を構成する外側リング部材、及びこの外側リング部材と前記内側リング部材との間に形成されエアを導く給気通路及び、この給気通路の先端側に設けられ前記回転霧化頭の外周先端に向けてシェーピングエアを噴出する噴出口からなる回転霧化式塗装装置において、前記シェーピングエアリングは、前記内側リング部材または前記外側リング部材に、前記シェーピングエアの噴出方向を規制する複数のガイドが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明では、ガイドは、回転霧化頭の回転軸と平行に形成され、内側リング部材または外側リング部材の少なくとも先端部に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明では、ガイドは、回転霧化頭の回転軸と平行に形成され、且つ、噴出口に向けて広がるように形成され、内側リング部材または外側リング部材の少なくとも先端部に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明では、ガイドの断面積の合計は、外側リング部材と内側リング部材との間に形成されるリング部の面積の１．１％〜２．３％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明では、シェーピングエアリングは、内側リング部材または外側リング部材に、シェーピングエアの噴出方向を規制する複数のガイドが設けられている。
シェーピングエアを前方へ指向させることで回転霧化頭の裏面での汚れ発生を抑制することができる。
また、ガイドを設けることで、噴出口の開口面積が小さくなりシェーピングエアの速度が上がる。結果、シェーピングエアの運動エネルギーが大きくなり直進性が向上するので、回転霧化頭のセンター部に引き込まれることなくシェーピングエアを前方へ指向させることができ、回転霧化頭のセンター部への塗料の付着を低減させることができる。
よって、本発明によれば、回転霧化頭の裏面及びセンター部への塗料の付着を低減することができる技術が提供される。
【００１５】
請求項２に係る発明では、ガイドは、回転霧化頭の回転軸と平行に形成されている。ガイドは、シェーピングエアリングの吹き出し方向と平行に形成されているので、シェーピングエアを滑らかに噴出させることができ、センター部への塗料の付着を一層低減させることができる。
【００１６】
加えて、内側リング部材または外側リング部材の少なくとも一方にガイド部材が設けられている。ガイドが内側リング部材に設けられている場合には、ガイドが内側リング部材の剛性を高める補強作用を発揮する。ガイドが外側リング部材に設けられている場合には、ガイドが外側リング部材の剛性を高める補強作用を発揮する。
従って、シェーピングエアリングの噴出口部分の耐久性を向上させることができる。
【００１７】
請求項３に係る発明では、ガイドは、回転霧化頭の回転軸と平行に形成され、且つ、噴出口に向けて広がるように形成され、内側リング部材または外側リング部材の少なくとも先端部に設けられている。風速が上がり塗料ダストを含むエアが、回転霧化頭とシェーピングエアリングの間に引き込まれることがなくなるので、巻き込みエアを減少させることができ、回転霧化頭の裏面への塗料の付着を低減させることができる。
【００１８】
請求項４に係る発明では、ガイドの断面積の合計は、外側リング部材と内側リング部材との間に形成されるリング部の面積の１．１％〜２．３％である。ガイドの断面積の合計を、外側リング部材と内側リング部材との間に形成されるリング部の面積の１．１％より小さくすると、回転霧化頭のセンター部に汚れが付着する傾向になる。また、外側リング部材と内側リング部材との間に形成されるリング部の面積の２．３％より大きくすると、回転霧化頭の裏面に汚れが付着する傾向になる。本発明によれば、ガイドの断面積の合計を、外側リング部材と内側リング部材との間に形成されるリング部の面積の１．１％〜２．３％にしたので、回転霧化頭のセンター部及び裏面への塗料の付着を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る回転霧化式塗装装置の全体図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図２の３部拡大図である。
【図４】図２の４矢視図である。
【図５】外側リング部材の斜視図である。
【図６】図５の６矢視図である。
【図７】本発明に係る回転霧化式塗装装置の作用図である。
【図８】図４の変形例を説明する図である。
【図９】図６の変形例を説明する図である。
【図１０】従来の技術の基本原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【００２１】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、塗装機設備１０は、回転霧化式塗装装置２０と、からなる。
回転霧化式塗装装置２０は、ベース部２２と、このベース部２２の上部に設けられている産業用ロボット２３と、この産業用ロボット２３のアーム部２４の先端に設けられている塗装ガン２５とからなる。
【００２２】
次に塗装ガン２５について説明する。
図２に示されるように、塗装ガン２５は、ケーシング３１の内側にエアタービン３２が保持部材３３により保持され、エアタービン３２の下部に回転自在にタービン回転軸３４が設けられ、このタービン回転軸３４に回転することで塗料を噴霧する回転霧化頭３５が設けられている。ケーシング３１の下部に回転霧化頭３５を取り囲むシェーピングエアリング３６が設けられている。
【００２３】
回転霧化頭３５の回転軸３７の近傍に塗料を吐出する中心部塗料吐出孔４１が設けられると共に、回転軸３７に対して円錐形を呈するように傾斜させて塗料を吐出する外側塗料吐出孔４２を有する。
【００２４】
回転霧化頭３５は、アウター部材４３と、このアウター部材４３との間に回転霧化頭３５の裏側としての塗料溜まり４４を構成するインナー部材４５と、アウター部材４３に塗料を導く塗料フィードチューブ４６とからなる。
塗料溜まり４４は、釣り鐘形状を呈しており、塗料溜まりの側壁４７は外側塗料吐出孔４２に滑らかに繋がっている。これにより、塗料を円滑に吐出することができる。
【００２５】
シェーピングエアリング３６は、回転霧化頭３５の近傍に設けられ内側部分を構成する内側リング部材５１と、この内側リング部材５１に対向して設けられ外側部分を構成する外側リング部材５２と、この外側リング部材５２と内側リング部材５１との間に形成されエアを導く給気通路５３と、この給気通路５３の先端側に設けられ回転霧化頭３５の外周先端５４に向けてシェーピングエアを噴出する噴出口５５とからなる。
【００２６】
次に本発明に係るシェーピングエアリング３６の要部について説明する。
図３に示されるように、外側リング部材５２の先端部にシェーピングエアの噴出方向を規制するガイド５６が設けられている。ガイドは外側リング部材５２の内面５７から延ばされ、内側リング部材５１の外面５８に接している。ガイド５６の長さ（回転軸３７に沿った長さ）は、Ｌ１であり、ガイド５６の高さ（回転軸３７に直交する方向の高さ）は、Ｌ２である。
【００２７】
図４に示されるように、ガイド５６の幅（周方向幅）は、Ｌ３である。また、外側リング部材５２は、回転軸（図２、符号３７）に沿う方向から見ると円状に形成されており、外側リング部材５２の内面５７における内径は、Ｄ１である。内側リング部材５１は、回転軸３７に沿う方向から見ると円状に形成されており、内側リング部材５１の外面５８における外径は、Ｄ２である。
【００２８】
図５に示されるように、ガイド５６は、外側リング部材５２の内面５７に等間隔に６個設けられている。なお、ガイド５６は、６個に限定されず、３個、４個等、シェーピングエアの噴出方向及び速度を適切に規制できれば、６個以外で複数個設けられていても差し支えない。
【００２９】
以上に述べた回転霧化式塗装装置１０の作用を次に述べる。
図６に示されるように、ガイド５６は、外側リング部材５２の少なくとも先端部６１に回転軸３７と平行に形成されている。ガイド５６と隣り合うガイド５６との距離（間隔）は、Ｌ４である。
シェーピングエアは、回転軸３７と平行に流れ、ガイド５６に近づいた所で流れは曲げられ、矢印（１）のように流れる。先端部６１における隣合う流れの幅は、Ｌ５である。Ｌ５＜Ｌ４であり、噴出口５５の面積は小さくなる。連続の式により、Ａ１×Ｖ１＝Ａ２×Ｖ２（Ａ１：ガイド５６上流のリング部の面積、Ｖ１：ガイド５６上流での速度、Ａ２：先端部６１の噴出口５５の面積、Ｖ２：先端部６１での速度）の式が成立する。よって、先端部６１でのシェーピングエアの速度は大きくなる。
【００３０】
図７はシェーピングエアの流れを示す図である。
（ａ）に示す比較例では、シェーピングエアは、噴出口５５から矢印（２）のように噴出される。回転霧化頭３５の裏面６２付近の空気が巻き込まれ、裏面６２が汚れることはない。しかし、矢印（２）のシェーピングエアの速度ｖが小さい場合、シェーピングエアの一部が矢印（３）のように回転霧化頭３５のセンター部６３に引き込まれ、センター部６３が汚れる。
【００３１】
（ｂ）に示す実施例では、噴出口５５にガイド５６が設けられているので、シェーピングエアの速度ｖが大きくなる。シェーピングエアの保有する運動エネルギーは、ｍｖ２／２で定義される。
速度ｖは大きいので、運動エネルギーが大きくなり、シェーピングエアの直進性が向上する。結果、シェーピングエアは、噴出口５５から矢印（４）のように噴出され、汚れた空気が巻き込まれてセンター部６３が汚れることはない。
【００３２】
ここで、発明者らは、シェーピングエアリング３６に設けるガイド５６の個数を変更することにより、回転霧化頭３５の裏面６２及びセンター部６３の汚れ具合を評価する実験を行った。
【００３３】
○実験０１〜０４：
実験では、塗料吐出量、回転霧化頭の回転数、シェーピングエアの風量、帯電圧、塗料の種類は、同じ条件とし、ガイド５６の個数のみを変更した。
実験の条件は次の通りである。
・各ガイド５６の断面積：０．２６ｍｍ２
・ガイド５６の高さＬ２（図３参照）：０．３１ｍｍ
・外側リング部材５１の内径Ｄ１（図４参照）：７２．４５ｍｍ
・内側リング部材５１の外径Ｄ２（図４参照）：７１．８４ｍｍ
【００３４】
外側リング部材５２と内側リング部材５１との間に形成される面積を、リング部の面積とする。結果は次表に示す通りである。
【００３５】
【表１】
2012081435.tif 000003
【００３６】
表１より、ガイド５６の断面積の合計は、リング部の面積の１．１％〜２．３％の範囲が好ましい。
【００３７】
次に図４の別形態を説明する。
図８に示されるように、内側リング部材５１にシェーピングエアの噴出方向を規制するガイド５６が設けられている。ガイドは内側リング部材５１の外面５８から延ばされ、外側リング部材５２の内面５７に接している。
ガイド５６の幅は、Ｌ３である。また、外側リング部材５２は、回転軸（図２、符号３７）に沿う方向から見ると円状に形成されており、外側リング部材５２の内面５７における内径は、Ｄ１である。内側リング部材５１は、回転軸３７に沿う方向から見ると円状に形成されており、内側リング部材５１の外面５８における外径は、Ｄ２である。
【００３８】
次に図６の別形態を説明する。
図９に示されるように、ガイド５６は、外側リング部材５２の少なくとも先端部６１に回転軸３７と平行に形成され、且つ、噴出口５５に向けて広がるように形成されている。
シェーピングエアは、回転軸３７と平行に流れ、ガイド５６に近づいた所で流れは曲げられ、矢印（５）のように流れる。
【００３９】
以上に述べた内容の作用効果をまとめて以下に記載する。
上記の図２に示されるように、塗装ガン２５に設けられ回転することで塗料を噴霧する回転霧化頭３５と、この回転霧化頭３５を取り囲むシェーピングエアリング３６とを備え、このシェーピングエアリング３６が、回転霧化頭３５の近傍に設けられ内側部分を構成する内側リング部材５１、この内側リング部材５１に対向して設けられ外側部分を構成する外側リング部材５２、及びこの外側リング部材５２と内側リング部材５１との間に形成されエアを導く給気通路５３及び、この給気通路５３の先端側に設けられ回転霧化頭３５の外周先端５４に向けてシェーピングエアを噴出する噴出口５５からなる回転霧化式塗装装置１０において、シェーピングエアリング３６は、内側リング部材５１または外側リング部材５２に、シェーピングエアの噴出方向を規制する複数のガイド５６が設けられている。
【００４０】
この構成により、シェーピングエアを前方に指向させることにより回転霧化頭３５の裏面６２での汚れ発生を抑制することができる。
また、ガイド５６を設けることで、噴出口５５の開口面積が小さくなりシェーピングエアの速度が上がる。結果、シェーピングエアの運動エネルギーが大きくなり直進性が向上するので、回転霧化頭３５のセンター部６３に引き込まれることなくシェーピングエアを前方へ指向させることができ、回転霧化頭３５のセンター部６３への塗料の付着を低減させることができる。
よって、本発明によれば、回転霧化頭３５の裏面６２及びセンター部６３への塗料の付着を低減することができる技術が提供される。
【００４１】
上記の図６に示されるように、ガイド５６は、回転霧化頭３５の回転軸３７と平行に形成され、内側リング部材５１または外側リング部材５２の少なくとも先端部６１に設けられている。
【００４２】
この構成により、ガイド５６が内側リング部材５１に設けられている場合には、ガイド５６が内側リング部材５１の剛性を高める補強作用を発揮する。ガイド５６が外側リング部材５２に設けられている場合には、ガイド５６が外側リング部材５２の剛性を高める補強作用を発揮する。
従って、シェーピングエアリング３６の噴出口５５部分の耐久性を向上させることができる。
【００４３】
上記の図９に示されるように、ガイド５６は、回転霧化頭３５の回転軸３７と平行に形成され、且つ、噴出口５５に向けて広がるように形成され、内側リング部材５１または外側リング部材５２の少なくとも先端部６１に設けられている。
【００４４】
この構成により、風速が上がり塗料ダストを含むエアが、回転霧化頭３５とシェーピングエアリング３６の間に引き込まれることがなくなるので、巻き込みエアを減少させることができ、回転霧化頭３５の裏面６２への塗料の付着を低減させることができる。
【００４５】
上記の表１に示されるように、ガイドの断面積の合計は、外側リング部材５２と内側リング部材５１との間に形成されるリング部の面積の１．１％〜２．３％である。
この構成により、ガイド５６の断面積の合計を、外側リング部材５２と内側リング部材５１との間に形成されるリング部の面積の１．１％より小さくすると、回転霧化頭３５のセンター部６３に汚れが付着する傾向になる。また、外側リング部材５２と内側リング部材５１との間に形成されるリング部の面積の２．３％より大きくすると、回転霧化頭３５の裏面６２に汚れが付着する傾向になる。本発明によれば、ガイド５６の断面積の合計を、外側リング部材５２と内側リング部材５１との間に形成されるリング部の面積の１．１％〜２．３％にしたので、回転霧化頭３５のセンター部６３及び裏面６２への塗料の付着を低減させることができる。
【００４６】
尚、本発明に係る回転霧化式塗装装置は、産業用ロボットに取付けた塗装ガンに適用したが、これに限定されず、回転霧化頭を取り囲むシェーピングエアリングを有する塗装ガンであれば、他の塗装ガンに適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の回転霧化式塗装装置は、回転による遠心力で塗料を噴霧する回転霧化頭を備えた回転霧化式塗装装置に好適である。
【符号の説明】
【００４８】
２０…回転霧化式塗装装置、２５…塗装ガン、３５…回転霧化頭、３６…シェーピングエアリング、３７…回転霧化頭の回転軸、５１…内側リング部材、５２…外側リング部材、５３…給気通路、５４…外周先端、５５…噴出口、５６…ガイド、６１…先端部、６２…回転霧化頭の裏面、６３…回転霧化頭のセンター部。
【図１】
2012081435.tif 000004
【図２】
2012081435.tif 000005
【図３】
2012081435.tif 000006
【図４】
2012081435.tif 000007
【図５】
2012081435.tif 000008
【図６】
2012081435.tif 000009
【図７】
2012081435.tif 000010
【図８】
2012081435.tif 000011
【図９】
2012081435.tif 000012
【図１０】
2012081435.tif 000013