JP2004114042A - Ultrasonic standing wave atomizer - Google Patents
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Abstract
【課題】 ワークピースの塗装に適した塗料の噴霧ミストを生成することを可能にする。
【解決手段】 本発明の超音波定常波アトマイザ装置は、ソノトロード(14)と、このソノトロード(14)と向い合せに配置されたコンポーネント(16)とを備える。運転の際に、前記ソノトロード(14)と前記コンポーネント(16)の中間の空間の中に定常波の超音波場が形成される。上記装置は、更に、少なくとも一つの塗料供給デバイスを備え、これによって、超音波場の音の粒子速度が最大値となる領域の近傍に塗料を送り込むことができる。前記少なくとも一つの塗料供給デバイスは、定常波の超音波場の領域内で、実質的にパイプ片(26)として形成される。前記ソノトロード(14)及び前記コンポーネント(16)の互いに向い合う表面(18,20)の形状は、音の粒子速度を上記パイプ片(26)に沿って実質的に同一にする効果を有する。
【選択図】 図1(a)PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a spray mist of paint suitable for painting a workpiece.
SOLUTION: The ultrasonic standing wave atomizer device of the present invention includes a sonotrode (14) and a component (16) arranged facing the sonotrode (14). During operation, an ultrasonic field of a standing wave is formed in the space between the sonotrode (14) and the component (16). The apparatus further comprises at least one paint supply device by which the paint can be delivered in the vicinity of the region where the particle velocity of the sound of the ultrasonic field is maximum. The at least one paint supply device is formed substantially as a piece of pipe (26) in the region of the standing wave ultrasonic field. The shape of the facing surfaces (18, 20) of the sonotrode (14) and the component (16) has the effect of making the sound particle velocity substantially the same along the pipe piece (26).
[Selection diagram] Fig. 1 (a)
Description
本発明は、ワークピースを塗装するために塗料の噴霧ミストを生成するための超音波定常波アトマイザ装置に係る。 The present invention relates to an ultrasonic standing wave atomizer device for generating a spray mist of paint for painting a workpiece.
ワークピースを塗装するため、特に、自動車産業でしばしば行われているような大量生産方式の塗装の際に、今日、一般的に知られている高回転速度アトマイザが好まれて使用されている。高回転速度アトマイゼーションの場合、塗料は金属製ベル状部材の内部を通ってその前側に到達する。ここで、この金属製ベル状部材の前側はワークピースに面している。上記の金属製ベル状部材は、通常、圧縮空気のタービンで駆動され、最高で毎分80,000回転の速度で回転する。この場合に作用する遠心力は、次いで、塗料を上記ベル状部材の前側のエッジまで到達させ、そこで微細な液滴に分割する。これによって、塗料の噴霧ミストの液滴のサイズが10μmから60μmの範囲(塗料の被膜の適切な品質のために要求される)に収まると言う効果がもたらされる。 High-speed atomizers, commonly known today, are favored and used today for painting workpieces, especially in high-volume applications, such as are often done in the automotive industry. In the case of high rotational speed atomization, the paint passes through the interior of the metal bell and reaches its front side. Here, the front side of the metal bell-shaped member faces the workpiece. The metal bell is typically driven by a turbine of compressed air and rotates at a maximum speed of 80,000 revolutions per minute. The centrifugal force acting in this case then causes the paint to reach the front edge of the bell, where it breaks up into fine droplets. This has the effect that the droplet size of the spray mist of the paint falls in the range of 10 μm to 60 μm (required for proper quality of the coating of the paint).
一般的に知られるようになった原理の考察によれば、原則として、塗料は超音波定常波アトマイゼーション(ultrasonic standing-wave atomization)によってもアトマイズさせることができる。しかしながら、この原則のこれらの考察によれば、アトマイゼーション中の液滴の平均サイズとして100μmから200μmまでの値が測定されてはいるが、同時に、それより大きなサイズの液滴も発生する。しかしながら、この種の大きなサイズの液滴は塗料の皮膜の品質に悪い影響を及ぼす。そのため、塗装技術の中での超音波定常波の使用を魅力の乏しいものにしている。 According to a consideration of the principle that has become generally known, in principle, paints can also be atomized by ultrasonic standing-wave atomization. However, according to these considerations of this principle, although the average droplet size during atomization is measured from 100 μm to 200 μm, larger droplets are also generated at the same time. However, such large size droplets have a negative effect on the quality of the paint film. This makes the use of ultrasonic standing waves in coating technology less attractive.
このような先行技術に鑑み、本発明の目的は超音波定常波アトマイザ装置を提供することにある。この装置を用いることによって、塗装技術の中で使用するのに適切な品質を有する塗料の噴霧ミストを生成することが可能になる。 In view of such prior art, an object of the present invention is to provide an ultrasonic standing wave atomizer device. The use of this device makes it possible to produce a spray mist of paint of suitable quality for use in painting technology.
この目的は、本発明の超音波定常波アトマイザ装置によって実現される。本発明は、ワークピースを塗装するために塗料の噴霧ミストを生成するための超音波定常波アトマイザ装置であって、ソノトロード(sonotrode)と、このソノトロードと向い合せに配置されたコンポーネントとを備え、運転の際に前記ソノトロードと前記コンポーネントの中間の空間の中に定常波の超音波場が形成される。更に、この超音波定常波アトマイザ装置は、少なくとも一つの塗料供給デバイスを備え、この塗料供給デバイスによって塗料を超音波場の音の粒子速度が最大値となる領域の近傍に送り込むことができる。このケースでは、前記塗料供給デバイスは、前記定常波の超音波場の領域の中で、実質的にパイプ片として構成される。最後に、前記ソノトロード及び前記コンポーネントの互いに向い合う表面部分の形状は、音の粒子速度を上記パイプ片に沿って実質的に同一にする効果を有する。 This object is achieved by the ultrasonic standing wave atomizer of the present invention. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an ultrasonic standing wave atomizer apparatus for generating a spray mist of paint for painting a workpiece, comprising a sonotrode and a component disposed face-to-face with the sonotrode. In this case, an ultrasonic field of a standing wave is formed in a space between the sonotrode and the component. Further, the ultrasonic standing wave atomizer device includes at least one paint supply device, and the paint supply device can feed the paint near an area where the particle velocity of the sound of the ultrasonic field is maximum. In this case, the paint supply device is substantially configured as a piece of pipe in the region of the ultrasonic field of the standing wave. Finally, the shape of the opposing surface portions of the sonotrode and the component has the effect of making the sound particle velocity substantially the same along the pipe piece.
この点において、塗料を最大の超音波場の音の粒子速度の近傍に送り込むことができることは、先ず第一に有利である。これは、塗料のアトマイゼーションを生じさせるために、超音波場の中で最大値となる領域の近傍が最も好ましいポイントであることによる。更に、本発明のアイデアによれば、前記ソノトロード及び前記コンポーネントの互いに向い合う表面部分は、音の粒子速度を上記パイプ片に沿って実質的に同一にするように構成される。本発明のアイデアのこの部分は、また、実現可能な最良の、即ち実現可能で最も一様な、実現可能な最も微細な液滴状態の塗料のアトマイゼーションを目指している。 In this regard, it is firstly advantageous to be able to feed the paint in the vicinity of the sound particle velocity of the maximum ultrasonic field. This is because the most preferable point is in the vicinity of the region where the maximum value is obtained in the ultrasonic field in order to cause the atomization of the paint. Further in accordance with the idea of the present invention, the opposing surface portions of the sonotrode and the component are configured to make the sound particle velocity substantially the same along the piece of pipe. This part of the idea of the present invention is also aimed at the atomization of the best possible, i.e. the feasible and most uniform, the finest possible droplet state paint.
本発明に基づく方法に基づいて、前記ソノトロード及び前記コンポーネントを構成することによって、塗料は、前記パイプ片を通って音の粒子速度が最大値となる領域の中に送り込まれるが、パイプ片の塗料の出口に付着して残った塗料、あるいは、パイプ片の外側に沿って流れた塗料も、同様に、そこに存在している音の粒子速度の最大値によってアトマイズされ、微細な塗料の液滴になる。仮に、音の粒子速度の最大値が、従来の場合のように、塗料の出口の近傍にのみに現れるとすると、パイプ片の外側の側面に沿って流れる塗料によって、比較的大きな塗料の液滴が、時折、パイプ片から離れ、それによって塗装に欠陥が生ずる。塗装プロセスにおいて許容されないそのような大きな液滴の形成は、本発明に基づく超音波定常波アトマイザ装置によって防止される。好ましい方法において、塗装技術での使用に非常に良く適合した品質を有する噴霧塗料のミストが、このようにして形成される。 By configuring the sonotrode and the component according to the method according to the invention, paint is fed through the pipe piece into the region where the sound particle velocity is at a maximum, but the paint on the pipe piece The paint remaining on the outlet of the pipe or flowing along the outside of the pipe piece is also atomized by the maximum value of the sound particle velocity existing there, and fine paint droplets become. Assuming that the maximum value of the sound particle velocity appears only near the paint outlet, as in the conventional case, the paint flowing along the outer side of the piece of pipe will cause relatively large paint droplets. Occasionally, however, they will separate from the pipe pieces, thereby causing defects in the coating. The formation of such unacceptably large droplets in the painting process is prevented by the ultrasonic standing wave atomizer device according to the present invention. In a preferred method, a mist of spray paint having a quality very well adapted for use in painting technology is thus formed.
本発明に基づく超音波定常波アトマイザ装置の効果的な形態において、前記コンポーネントは第二のソノトロードである。このようにして、要求される定常波の超音波場を形成し、特別に効果的な方法でコントロールすることができる。 In an advantageous embodiment of the ultrasonic standing wave atomizer device according to the invention, said component is a second sonotrode. In this way, the required standing wave ultrasonic field can be formed and controlled in a particularly effective manner.
本発明の主題の更に効果的な形態において、前記ソノトロード及び前記コンポーネントの互いに向い合う表面部分は、中空円筒状に形成される。その円筒の軸は、パイプ片の長手方向の軸に対して平行に配置される。このようにすることによって、定常波の超音波場をパイプ片の形状に対応するような形態で形成することが確保される。その結果、対応する音の粒子速度の最大値の分布も同様な形態となる。 In a further advantageous form of the present subject matter, the opposing surface portions of the sonotrode and the component are formed as hollow cylinders. The axis of the cylinder is arranged parallel to the longitudinal axis of the pipe piece. In this way, it is ensured that the ultrasonic field of the standing wave is formed in a form corresponding to the shape of the pipe piece. As a result, the distribution of the maximum value of the particle velocity of the corresponding sound has a similar form.
あるいは、他の表現で説明すると、本発明に基づくそのような装置によって、塗料出口のポイントで直接的に塗料をアトマイズさせるのみではなく、比較的広い領域である上記パイプ片に沿ってアトマイゼーションを実現することが可能になる。 Alternatively, in other words, such a device according to the present invention not only causes the atomization of paint directly at the point of paint exit, but also the atomization along the relatively large area of the pipe piece. It can be realized.
本発明の主題の更に効果的な形態において、エンクロージング・エレメントは、前記ソノトロードと前記コンポーネントの中間の空間の周りに配置され、塗料が噴霧される方向に隙間を有し、他の方向への超音波の放射を実質的に防止する。この点で、特に、エンクロージング・エレメントはU字型の形状で形成される。このようにして、形成された超音波が比較的高い割合でアトマイゼーションに使用され、一方、超音波の放射の使用されなかった割合が可能な限り小さく抑えられるという効果が効果的に実現される。 In a further advantageous form of the subject of the present invention, the enclosing element is arranged around a space between the sonotrode and the component, with a gap in the direction in which the paint is sprayed, and in other directions. Substantially prevents the emission of ultrasonic waves. In this respect, in particular, the enclosing element is formed in a U-shaped configuration. In this way, the effect is achieved that the formed ultrasound is used for atomization at a relatively high rate, while the unused rate of ultrasound radiation is kept as small as possible. .
本発明の主題の更に効果的な形態は、前記エンクロージング・エレメントを用いて実現されるものと同様な効果を狙ったものである。本発明によれば、リング状部材またはリング・セグメント状部材がパイプ片の塗料出口開口部の周りに配置される。パイプ片の塗料出口開口部は、前記内側のリング状部材の外周面により定義される円筒形状の中、または、前記リング・セグメント状部材の径方向内側の外周面により定義される円筒形状セグメントの中に配置される。 更 に A more effective form of the subject of the present invention aims at the same effect as that realized with the enclosing element. According to the invention, a ring or ring segment is arranged around the paint outlet opening of the pipe piece. The paint outlet opening of the pipe piece is in the cylindrical shape defined by the outer peripheral surface of the inner ring-shaped member, or of the cylindrical segment defined by the radially inner outer peripheral surface of the ring segment-shaped member. Placed inside.
本発明に基づくアトマイザ装置の更に効果的な形態は、従属クレームから知ることができる。 Further advantageous forms of the atomizer device according to the invention can be found in the dependent claims.
本発明、本発明による有利な効果、及び本発明の更なる改良形態は、添付図面中に示された説明のための実施形態に基づいて特定され且つ説明される。 The invention, its advantages and further refinements of the invention are specified and described based on the illustrative embodiments illustrated in the accompanying drawings.
図1(a)に、本発明に基づく第一の超音波定常波アトマイザ装置10を示す。この図は等角投影法によって表わされている。直交座標は、X、Y及びZ方向の矢印で示され、符号12が付されている。なお、この図は、装置の概略を示すことのみを意図したものであり、そのため、この図から正確な相対的サイズを知ることはできない。
FIG. 1A shows a first ultrasonic standing
第一のソノトロード14は、第一の反射ボディ16と互いに向い合うように配置される。このケースでは、ソノトロード14は、円筒形のベース・ボディ及びサウンド・ボディ21によってこの図の中で象徴的に表されている。このサウンド・ボディ21は、円筒形のベース・ボディの端面から突出し、反射ボディ16に対して向い合っている。上記のサウンド・ボディ21の形状はほぼ直方体であり、第一の反射ボディ16に対して向い合う端面は、仮想中空円筒により形成される表面の一部に該当する形状を有している。この形状を表わすために、第一の破線17及び第二の破線19が第一のサウンド・フェイス18の上に描かれている。この第一の破線17は、上記の中空円筒の仮想中心軸に対して平行である。更に、第一のサウンド・フェイス18の関係するエッジ・ラインと第一の破線17の接触点は、当該関係するエッジ・ラインの中央に正確に位置している。
The
第二の破線19は円弧のセグメントに対応している。第一の破線17及び第二の破線19は、それぞれの中点で互いに交差し、この交点で互いに垂直になっている。これから、第二の破線19の終点が、その結果として、第一のサウンド・フェイス18の関係する二つのエッジ・ラインの中点に正確に一致していることが分かる。第一の破線17及び第二の破線19の交点で、第一のサウンド・フェイス18に対して垂直に第一の中心線24が描かれている。
The second
第一の反射ボディ16は、その形状に関して、サウンド・ボディ21と非常に良く似ている。従って、第二のサウンド・フェイス22は、第一のサウンド・フェイス18と同様なやり方で表すことができる。従って、上記の第一の破線17及び第二の破線19に相当する二つの破線が示されている。更に、第一の反射ボディ16は、第一の破線17とそれに対応する第一の反射ボディ16上の線が、互いに平行になるように配置されている。また、第一の破線17及び第二の破線19にそれぞれ対応する第一の反射ボディ16上の二本の線の交点は、上記の第一の中心線24上に位置している。その結果、第一のサウンド・フェイス18及び第二のサウンド・フェイス22は、正確に互いに向かい合うように配置されている。
The first
第一のサウンド・フェイス18と第二のサウンド・フェイス22の中間の空間の中に、第一のパイプ片26が描かれている。第一のパイプ片26の自由端は、第一のサウンド・フェイス18と第二のサウンド・フェイス22の間の中間位置に正確に配置され、更に、第一の中心線24の上で直接的に終結している。この第一のパイプ片26は、長手方向に関して真っ直ぐであり、且つ、第一の破線17に対して平行であるように形成されている。
A
更に、上記のパイプ片26は、塗料供給デバイス(当該部分以外は図示されていない)の一部である。この塗料供給デバイスは必要な量の塗料を供給し、供給された塗料はこの第一の超音波定常波アトマイザ装置10によってアトマイズされる。従って、このパイプ片26のもう一方の端は、あたかもフリー・スペースの中で終結しているように描かれているが、実際には、そこに当該塗料供給デバイスとの接続部がある。
Furthermore, the
塗料の供給速度についての代表的な値は、200mL/minから400mL/minである。更に、当該塗料供給デバイスを用いて、複数のパイプ片26に塗料を供給することは容易に思い付くことが可能であり、且つ、本発明のアイデアの範囲内である。これらの複数のパイプ片の自由端は、その場合、超音波場の中で異なる音の粒子速度の最大値となる箇所に、それぞれ配置される。
代表 Typical values for the supply rate of the paint are 200 mL / min to 400 mL / min. Furthermore, it is easy to come up with a paint supply device for the plurality of
パイプ片26の上記第一の端の効果的な位置を表わすため、超音波場の音の粒子速度のプロファイルを示す図形がこの領域に描かれている。この図形のX軸は第一の中心線24の上にあり、この図形のY軸はパイプ片26の長手方向の軸に対して平行である。音の粒子速度の二つの正弦曲線の半波は、Y方向に互いにオフセットされた状態で配置されて、この図形に描かれている。上記の二つの半波は、それぞれ、Y軸との交点で零になり、パイプ片26長手方向の軸に一致するときに最大値になる。
In order to represent the effective position of the first end of the
音の粒子速度の波動が描かれている上記の図形は、第一のソノトロード14と第一の反射ボディ16の中間の空間の中に、定常波の超音波場が形成されることを示すことを意図している。更に、パイプ片26が、上記の塗料供給デバイスの一部として、超音波場の中に形成された音の粒子速度が最大値となる箇所の近傍に塗料が送り出されるように配置されていることが示されている。
The above diagram depicting the sound particle velocity wave shows that a standing wave ultrasonic field is formed in the space between the
次のことは、特に有利であり、それは同様に上記の図形によって示されている。即ち、本発明に基づく第一のソノトロード14及び第一の反射ボディ16の形状は、超音波の定常波による超音波場を形成させ、この超音波場は、従来の場合のように、ある特定のポイントで音の粒子速度の最大値が出現するのみではなく、ここで示したように、ある軸に沿って、具体的には、Y方向に沿って且つパイプ片26の中心軸に沿って出現する。このような最大値は、ある距離に渡って線状に広がり、その距離は、第一のソノトロード14及び第一の反射ボディ16の寸法によって予め決定することが可能であり、更に、音の粒子速度の最大値は実質的にはほとんど減少することがない。
The following is particularly advantageous, which is likewise illustrated by the above figures. That is, the shapes of the
言い換えると、これは、本発明に基づく装置によれば次のような効果が実現されることを意味している。即ち、第一のソノトロード14と第一の反射ボディ16の中間の空間の中において、音の粒子速度が上記パイプ片26に沿って実質的に同一である。また、いずれにせよ、音の粒子速度がほんの僅かしか減少しないので、先に詳しく説明した距離に渡ってアトマイゼーションが起こる。
In other words, this means that the following effects are realized by the device according to the present invention. That is, in the space between the
本発明に基づく装置を構成する第一の反射ボディ16を、更なるソノトロードで置き換えることについても、極めて容易に容易に思い付くことができる。これによって、より強力な超音波場を作り出すことが可能になり、また、その超音波場を特に正確にコントロールすることが可能になる。従って、上記のアトマイゼーションが更に改善され、それによって、塗料の噴霧ミストの品質もまた改良される。
The replacement of the first
定常波の超音波場の形成のための更なる利点は、次のように構成することによって、得られる。即ち、第一の反射ボディ16の幅または第一のソノトロード14の第一のサウンド・フェイス18の幅13(即ち、この図の中に示されたZ方向の大きさ)を、第一のサウンド・フェイス18または第二のサウンド・フェイス22の形成表面によって構成される上記中空円筒上記の半径15と同一になるように設定する。
更 Further advantages for the formation of the ultrasonic field of the standing wave can be obtained by configuring as follows. That is, the width of the first reflecting
このケースでは、特に好ましい装置が実現され、且つ、特に優れて適切な定常波の超音波場が実現されることが分かる。 分 か る In this case, it can be seen that a particularly preferable device is realized, and a particularly excellent and appropriate standing wave ultrasonic field is realized.
図1(b)に、第二の超音波定常波アトマイザ装置20を示す。この装置は、図1(a)に示した装置と同等なほぼ構成を備えている。従って、図1(a)中で既に示された要素に対しては同一の符号が付されている。この図に示されているのは、第二のソノトロード28及び第二の反射ボディ32である。これらは、先の第一のソノトロード14及び第一の反射ボディ16と同様なやり方で、配置され且つ組み立てられている。
FIG. 1B shows a second ultrasonic standing
但し、関係するサウンド・フェイスのみは異なっている。即ち、第三のサウンド・フェイス34及び第四のサウンド・フェイス36は、どちらのケースでも、3つの個別の平らな部分表面によって、即ち多面体の表面として、形成されている。このケースでは、サウンド・フェイス34,36の各々の部分表面は、それらに対応するサウンド・フェイス18,22(図1(a))の中空円筒のプロファイルに近似するように配置されている。即ち、第二のソノトロード28と第二の反射ボディ32の中間の空間の中に超音波定常波の場が形成され、それによって、音の粒子速度の最大値がある程度の距離に渡って、パイプ片26の中心軸に沿って、同様に出現する。
However, only the related sound faces are different. That is, the
図1(c)に、本発明に基づく更なる装置、即ち、第三の超音波定常波アトマイザ装置30を示す。この装置は、第三のソノトロード38及び第三の反射ボディ40を有している。先の図面において既に説明してあるので、先の図面と同一の要素に対しては、この図面でも先の図面と同一の符号を付す。図1(a)及び図1(b)の形態との相違点は、第三のソノトロード38の第五のサウンド・フェイス42、及び第三の反射ボディ40の第六のサウンド・フェイス44である。それらは、第三のソノトロード38及び第三の反射ボディ40の実質的に円筒形のベース・ボディにそれぞれ形成されている。
FIG. 1C shows a further apparatus according to the present invention, that is, a third ultrasonic standing
しかしながら、第五のサウンド・フェイス42及び第六のサウンド・フェイス44は、中空円筒体の形状に対応するように形成される。上記の中空円筒の仮想中心線は、同様に、パイプ片26の中心軸に対して平行に配置される。定常波の超音波場を形成することに関しては、これは、結局のところ図1(a)及び図1(b)の中で既に説明したものと同様な場を形成することに他ならない。このことは、同様に、描かれた二つの音の粒子速度のループによって象徴的に表されている。
However, the
本発明に基づく超音波定常波アトマイザ装置を例示する形態の全ては、共通の特徴を備えている。それは、ソノトロード14,28,38及び反射ボディ16,32,40が、音の粒子速度が塗料の出口の領域において(即ちパイプ片26の第一の端部の領域の中で)特に大きくなるように、配置されると言うことであり、そして、上記パイプ片26に沿って実質的に同一であり、悪くても、僅かに減少する程度であると言うことである。
形態 All of the embodiments illustrating the ultrasonic standing wave atomizer device according to the present invention have common features. That is, the
これは、そこに形成されている超音波場の結果として、塗料の出口に形成される塗料のシートに関して、例えその塗料が上記のパイプ片26の外周に沿って流れたとしても、この塗料のシートがアトマイズされて、要求されている比較的小さな液滴になることを意味している。その結果として、塗料の品質を損なう比較的大きな液滴が予め形成されることが効果的に防止される。
This is because, as a result of the ultrasonic field formed therein, with respect to the sheet of paint formed at the outlet of the paint, even if the paint flows along the outer circumference of said
超音波場が上記パイプ片26に沿ってより均一に作られる。その結果として、塗料の要求品質を満足するために適切な、許容し得る程度に小さな液滴へのアトマイゼーションが上記パイプ片26に沿って起こる。
An ultrasonic field is created more uniformly along the
図2は、図1(a)に基づく装置を示す。この装置は、第一のソノトロード14、第一の反射ボディ16及びパイプ片26を備え、更に、ハウジング46を備えている。このハウジング46は、U字型の形状に成形され、その脚部(または側部)は、第一のソノトロード14、直方体のサウンド・ボディ21及び第一の反射ボディ16を三つの側面から取り囲むように形成されている。即ち、ハウジング46の側面部分とそれに対向するサウンド・ボディ21の側面の間、及び、ハウジング46の側面部分とそれに対向する第一の反射ボディ16の側面の間の距離が、互いに接触することなく且つ可能な限り小さくなるように配置されている。
FIG. 2 shows an apparatus based on FIG. This device comprises a
ハウジング46のベース部分は、上記の二つの脚部によって支持され、そこをパイプ片26が貫通している。しかしながら、当該ベース部分に要求される隙間は、この目的でこの図の中に示されているだけであり、技術的により正確には表されていない。このハウジング46は、塗装方向に対応しない空間方向への超音波の放射を防止するか、または減少させる。
The base of the
図3に、本発明に基づく第四の超音波定常波アトマイザ装置50の更に他の形態を示す。この図は、特に、シート状のリング48を備えたパイプ片26の第一の端部52の効果的な形態を示したものである。このケースでは、シート状のリング48が第一の端部52の近傍でパイプ片26に取り付けられる。第一の端部52の塗料の出口の開口部は、このシート状のリング48によって境界が定められる円筒状の空間の中に少しだけ突出している。このシート状のリング48は、ワークピース(図示せず)への噴霧を上記の円筒状の空間の端面の一つを介して行うことができるように配置されている。上記の円筒状の空間の半径方向に対する超音波の放射は、効果的なやり方で排除されるかあるいは減少される。
FIG. 3 shows still another embodiment of the fourth ultrasonic standing
この例の中で示されている塗料の粒子54は、そこに形成されている超音波場によってアトマイズされる。そのような塗料の粒子54が誇張されたサイズで描かれている。実際には、60μm未満のサイズの塗料粒子がそこに確実に形成される、即ち、適切な品質を備えた塗装を実現するためのランダムな粒子の分布状態で形成される。
塗料 The
図4に、本発明の主題を発展させるための可能性の更なる例を示す。この詳細図は、図3に基づいており、そのため、同じ部分には同じ符号が付されている。しかしながら、この図では、図3に示されたシート状のリング48の代わりに、シート状のリング・セグメント56がパイプ片26の第一の端部52に配置されている。
FIG. 4 shows a further example of possibilities for developing the subject of the invention. This detailed view is based on FIG. 3 and therefore the same parts are given the same reference numbers. However, in this figure, a sheet-
このシート状のリング・セグメント56は、この例では円弧の約210度の範囲に広がっているが、より広い範囲に広がっていても良い。シート状のリング・セグメント56の幅、または、シート状のリング48の幅は、パイプ片26の直径よりも狭い値に設定するのみではなく、その直径よりも広い値に設定することも可能である。シート状のリング・セグメント56またはシート状のリング48について、より大きな幅を選定することによって、シート状のリング・セグメント56またはシート状のリング48によって覆われた方向への超音波の放射を減少させる効果も増大する。
The sheet-
本発明の主題の形態の全てに対して適用することができることは、エアの吹き付けをソノトロードまたは反射ボディが濡れることを防止する目的で使用することである。本発明に基づく超音波定常波アトマイザ装置により作られた塗料の噴霧ミストは、いわゆるクリーニング・エアまたは方向付け用のエアによって方向付けられる。更に、塗料の噴霧ミストの液滴を静電気を用いて、より正確に言うとチャージング装置を用いて、帯電させることもできる。このチャージング装置は、高回転速度のアトマイザを用いて実施される塗装プロセスから、既に原理的に知られている。特に、内部チャージング、外部チャージング、または内部チャージングと外部チャージングの組み合せの原理は、そのようなチャージング装置に対して知られている。 What is applicable to all of the aspects of the present subject matter is the use of air blowing to prevent the sonotrode or reflective body from getting wet. The spray mist of the paint produced by the ultrasonic standing wave atomizer device according to the present invention is directed by so-called cleaning air or directing air. Further, the droplets of the spray mist of the paint can be charged using static electricity, or more precisely, using a charging device. This charging device is already known in principle from painting processes which are carried out using atomizers with a high rotational speed. In particular, the principle of internal charging, external charging or a combination of internal and external charging is known for such charging devices.
いわゆる内部チャージングのケースでは、適切な高い静電位(例えば40,000ボルト)が塗料に、それが既に塗料供給デバイスの中にある間に与えられる。一方、塗装対象のワークピースはアースに接続される。このようにして、静電気で帯電した塗料の粒子は、塗装対象のワークピースの方に移動しようとし、このようにして塗装プロセスをサポートする。 In the case of so-called internal charging, a suitable high electrostatic potential (eg 40,000 volts) is applied to the paint while it is already in the paint supply device. On the other hand, the workpiece to be painted is connected to ground. In this way, the electrostatically charged particles of the paint tend to move towards the workpiece to be painted, thus supporting the painting process.
いわゆる外部チャージングのケースでは、通常、幾つかの高電圧電極が塗料供給デバイスの塗料の出口の周囲に配置される。これらの電極によって作り出された高電圧の静電気場の中を塗料の粒子が通過し、このようにして、それらの塗料の粒子が静電気で帯電する。このケースでも、また、ワークピースはアースに接続される。それによって、静電気で帯電した塗料の粒子は、その結果として、ワークピースに向かって進む。 In the case of so-called external charging, several high-voltage electrodes are usually arranged around the paint outlet of the paint supply device. The paint particles pass through the high voltage electrostatic field created by these electrodes, thus charging the paint particles electrostatically. In this case also, the workpiece is connected to ground. Thereby, the electrostatically charged particles of the paint are consequently directed towards the workpiece.
10・・・第一の超音波定常波アトマイザ装置、12・・・方向の矢印、13・・・・・・幅、14・・・第一のソノトロード、15・・・半径、16・・・第一の反射ボディ、17・・・第一の破線、18・・・第一のサウンド・フェイス、19・・・第二の破線、20・・・第二の超音波定常波アトマイザ装置、21・・・第二のサウンド・ボディ、22・・・第二のサウンド・フェイス、24・・・第一の中心線、26・・・パイプ片、28・・・第二のソノトロード、30・・・第三の超音波定常波アトマイザ装置、32・・・第二の反射ボディ、34・・・第三のサウンド・フェイス、36・・・第四のサウンド・フェイス、38・・・第三のソノトロード、40・・・第三の反射ボディ、42・・・第五のサウンド・フェイス、44・・・第六のサウンド・フェイス、46・・・ハウジング、48・・・シート状リング、50・・・第四の超音波定常波アトマイザ装置、52・・・第一の端部、54・・・塗料の粒子、56・・・シート状リングのセグメント。 Reference numeral 10: first ultrasonic standing wave atomizer device, 12: directional arrow, 13: width, 14: first sonotrode, 15: radius, 16: first One reflection body, 17 ... first dashed line, 18 ... first sound face, 19 ... second dashed line, 20 ... second ultrasonic standing wave atomizer device, 21 ... A second sound body, 22 a second sound face, 24 a first centerline, 26 a piece of pipe, 28 a second sonotrode, 30 a first Three ultrasonic standing wave atomizer devices, 32 ... second reflecting body, 34 ... third sound face, 36 ... fourth sound face, 38 ... third sonotrode, 40 ... Third reflective body, 42 ... Fifth sound face 44 a sixth sound face, 46 a housing, 48 a sheet ring, 50 a fourth ultrasonic standing wave atomizer device, 52 a first end, 54 a ..Particles of paint, 56 ... Segment of sheet ring.
Claims (18)
ソノトロード(14,28,38)と、このソノトロードと向い合せに配置されたコンポーネント(16,32,40)とを備え、運転の際に、前記ソノトロード(14,28,38)と前記コンポーネント(16,32,40)の中間の空間の中に定常波の超音波場が形成され;
少なくとも一つの塗料供給デバイスを備え、この塗料供給デバイスによって、前記超音波場の音の粒子速度が最大値となる領域の近傍に塗料を送り込むことが可能であり;
下記特徴を備える:
前記少なくとも一つの塗料供給デバイスは、前記定常波の超音波場の領域の中で、実質的にパイプ片(26)として構成され;
前記ソノトロード(14,28,38)及び前記コンポーネント(16,32,40)の互いに向い合う表面(18,22)の形状は、音の粒子速度を上記パイプ片(26)に沿って実質的に同一にする効果を有する。 An ultrasonic standing wave atomizer device (10, 20, 30) for generating a spray mist of paint for painting a workpiece, comprising:
A sonotrode (14, 28, 38) and a component (16, 32, 40) arranged opposite to the sonotrode, and in operation, the sonotrode (14, 28, 38) and the component (16) , 32, 40), an ultrasonic field of a standing wave is formed in the intermediate space;
Comprising at least one paint supply device, by means of which the paint can be delivered in the vicinity of the region where the sound particle velocity of the ultrasonic field is at a maximum;
With the following features:
The at least one paint supply device is configured substantially as a piece of pipe (26) in the region of the standing wave ultrasonic field;
The shape of the opposing surfaces (18, 22) of the sonotrode (14, 28, 38) and the component (16, 32, 40) substantially reduces the sound particle velocity along the pipe piece (26). It has the same effect.
前記コンポーネント(16,32,40)は第二のソノトロードである。 The ultrasonic standing wave atomizer device according to claim 1, comprising the following features:
The component (16, 32, 40) is a second sonotrode.
前記ソノトロード(14,28,38)及び前記コンポーネント(16,32,40)の互いに向い合う表面(18,22)の形状は、中空円筒形に形成され;且つ、
この中空円筒の軸は、前記パイプ片(26)長手方向の軸に対して平行に配置される。 The ultrasonic standing wave atomizer device according to claim 1, comprising the following features:
The shape of the opposing surfaces (18, 22) of the sonotrode (14, 28, 38) and the component (16, 32, 40) is formed as a hollow cylinder;
The axis of this hollow cylinder is arranged parallel to the axis of the pipe piece (26) in the longitudinal direction.
前記端面(18,22)の前記中空円筒形状は、その形状に対応するように配置された幾つかの部分表面(36)によって近似的に形成される。 The ultrasonic standing wave atomizer device according to claim 3, comprising the following features:
The hollow cylindrical shape of the end faces (18, 22) is approximately formed by a number of partial surfaces (36) arranged corresponding to the shape.
前記端面(18,22)は、好ましくは、直方体のソノトロードのサウンド・ボディ(21)及び前記コンポーネント(16,32,14)に、それぞれ形成される。 The ultrasonic standing wave atomizer device according to any one of claims 1 to 4, comprising the following features:
The end faces (18, 22) are preferably formed on the sound body (21) of a rectangular sonotrode and on the components (16, 32, 14), respectively.
前記中空円筒(13)の半径(15)は、前記端面(18,22)をほぼ形成し;
これらの端面(18,22)は、サウンド・ボディ(21)の外表面、または、前記コンポーネント(16,32,40)の外表面の側面の長さに対応し;
この外表面は、前記パイプ片(26)の中心線に対して垂直である。 An ultrasonic standing wave atomizer device according to any one of claims 1 to 5, having the following features:
A radius (15) of the hollow cylinder (13) substantially forming the end face (18, 22);
These end faces (18, 22) correspond to the length of the outer surface of the sound body (21) or the side surfaces of the outer surface of said component (16, 32, 40);
This outer surface is perpendicular to the center line of the pipe piece (26).
前記中間の空間の周りに、エンクロージング・エレメント(46)が配置され;
このエンクロージング・エレメント(46)は、塗料の噴射方向に隙間を有し、他の方向への超音波の放射を実質的に防止する。 An ultrasonic standing wave atomizer device according to any one of claims 1 to 6, having the following features:
Around said intermediate space, an enclosing element (46) is arranged;
The enclosing element (46) has a gap in the paint spraying direction and substantially prevents the emission of ultrasonic waves in other directions.
前記エンクロージング・エレメント(46)はU字型である。 The ultrasonic standing wave atomizer device according to claim 7, comprising the following features:
The enclosing element (46) is U-shaped.
前記パイプ片(26)は、エンクロージング・エレメント(46)を貫通する。 The ultrasonic standing wave atomizer device according to claim 7, comprising the following features:
The pipe piece (26) passes through the enclosing element (46).
前記隙間は、噴霧ミストを、妨げられることなく塗装対象のワークピースに到達させるために丁度十分な長さであるように選定される。 An ultrasonic standing wave atomizer device according to any one of claims 7 to 9, having the following features:
The gap is selected to be just long enough to allow the spray mist to reach the workpiece to be coated without interruption.
前記エンクロージング・エレメント(46)と、前記ソノトロード(14,28,38)または前記コンポーネント(16,32,40)との間の距離は、通常の運転状態において両者の接触がかろうじて生じない程度に小さく設定される。 An ultrasonic standing wave atomizer device according to any one of claims 7 to 10, comprising:
The distance between the enclosing element (46) and the sonotrode (14, 28, 38) or the component (16, 32, 40) should be such that, under normal operating conditions, contact between them is barely possible. Set smaller.
前記パイプ片(26)の塗料の出口開口部の周りにリング状部材(48)が配置され;
このパイプ片(26)の塗料の出口開口部は、半径方向に内側のリングの外周面によって規定される円筒形の内側に位置している。 An ultrasonic standing wave atomizer device according to any one of claims 1 to 11, having the following features:
A ring-shaped member (48) is arranged around the paint outlet opening of said pipe piece (26);
The paint outlet opening of the pipe piece (26) is located inside the cylindrical shape defined by the outer peripheral surface of the radially inner ring.
前記塗料の出口開口部の周りの近傍にリング・セグメント状部材(56)が配置され;
この塗料の出口開口部は、前記リング・セグメント(56)の半径方向に内側の外周面によって規定される円筒形の内側に位置している。 An ultrasonic standing wave atomizer device according to any one of claims 1 to 11, having the following features:
A ring segment (56) is disposed near the periphery of the paint outlet opening;
The paint outlet opening is located inside a cylindrical shape defined by a radially inner peripheral surface of the ring segment (56).
前記リング状部材(48)またはリング・セグメント状部材(56)は、疎水性の表面を有し、特に、テトラ・フルオロ・エチレンからなる表面を有する。 An ultrasonic standing wave atomizer device according to claim 12 or 13, comprising the following features:
The ring-shaped member (48) or the ring-segmented member (56) has a hydrophobic surface, in particular a surface made of tetrafluoroethylene.
前記リング状部材(48)またはリング状セグメント(56)は、クリーニング・エアを吹き付けることができるように構成されている。 An ultrasonic standing wave atomizer device according to any one of claims 12 to 14, comprising:
The ring-shaped member (48) or the ring-shaped segment (56) is configured to be able to blow cleaning air.
クリーニング・エアの流れが形成され、それによって前記ソノトロードおよび/または前記コンポーネントの濡れが防止され、または少なくされる。 The ultrasonic standing wave atomizer device according to any one of claims 1 to 15, comprising the following features:
A flow of cleaning air is formed, thereby preventing or reducing wetting of the sonotrode and / or the component.
方向付けエアの流れが形成され、それによって前記塗料の噴霧ミストの飛翔軌道に影響を与えることができる。 An ultrasonic standing wave atomizer device according to any one of the preceding claims, having the following features:
A directing air flow is created, which can affect the trajectory of the paint spray mist.
チャージ用のデバイスを備え、それによって前記塗料を静電気で帯電させることができる。 An ultrasonic standing wave atomizer device according to any one of the preceding claims, having the following features:
A charging device is provided, whereby the paint can be charged electrostatically.
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