(57)【要約】【課題】  自動塗装における噴霧塗料の流量制御において、流量計で確認する流量を適切に測定し、フィードバック制御を正確に管理、さらに沈殿性塗料を使用する場合にも、塗料の沈殿に伴う問題を解決して塗装品質の向上安定を図る。【解決手段】流量制御弁を配した塗料供給経路中に流量計を備え、流量計の測定結果を演算装置にフィードバックし、前記流量制御弁を操作するフィードバック制御において、流量計による測定は、スプレーガンの噴霧作動と連動させ噴霧時のみの値を演算制御に使用させる。沈殿しやすい塗料のため、リタンバルブを加えて循環路を設けた場合には、スプレーＯＦＦ時にリタンバルブを開とし、このとき流量計の測定値をフィードバックしないように演算装置に組み込んで、スプレーＯＮ時のみの測定値によりフィードバック制御を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料供給ポンプからスプレーガンに塗料を供給する回路中に、指令信号を受けて開度を調節する流量制御弁と実質流量を測定し測定結果を出力する流量計を直列に接続し、流量計で測定した結果を演算装置にフィードバックして比較し必要な出力信号を前記流量制御弁に出力して制御する塗料供給流量フィードバック制御システムにおいて、流量計による測定は、スプレーガンの噴霧作動と連動させ噴霧時のみの値を演算制御に使用させる塗料流量フィードバック制御システム。
【請求項２】
前記回路のスプレーガン側に分岐回路を設けてリタンバルブを介し塗料供給ポンプに戻す循環路を設け、スプレーＯＦＦ時にリタンバルブを開とし、このとき流量計からのフィードバックをしないように演算装置に組み込んで、スプレーＯＮ時のみの測定値により行う請求項１の流量フィードバック制御システム。
【請求項３】
スプレーのＯＮ-ＯＦＦと同時に流量計の測定を連動させ、スプレーＯＦＦ後所定の時間経過後にリタンバルブを開に設定するタイマー手段を設けた請求項２の流量フィードバック制御システム。
【請求項４】
スプレーＯＮ時のみの流量を積算、出力するようにした請求項１記載の流量フィードバック制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動塗装に際してスプレーガンから噴霧する塗料流量の制御及びその安定化を図り、塗装品質を向上させるシステムに関する。また塗装ロボットの制御に連動して合理的な自動塗装を可能にする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
塗装ロボットを初めとする自動塗装の分野においては、スプレーガンからの塗料の噴霧は設定された条件を維持して行われなければ安定した品質の塗装が望めない。したがって噴霧塗装における種々の塗装条件と塗装仕上がりの監視をするが、自動化が前提である以上これらについても自動的に制御することが必要になってくる。多くの条件の中でスプレーガンからの噴霧量は直接かつ大きく塗装の仕上がりに影響するため安定した塗料供給が重要となっている。
【０００３】
塗料の供給は通常ポンプを用い、流量調整バルブ等で必要とされる流量に設定された状態でスプレーガンに供給される。しかし使用中に塗料粘度の変化や環境温度の変化、あるいはスプレーガンをはじめとする装置の変動等によって噴霧量は絶えず変化する状況にある。また必要によっては異なる噴霧量によって吹付け制御する必要性もある。
【０００４】
スプレーガンへの塗料供給量は、前記流量調整バルブで行っても実際のスプレーガンからの噴霧量とは異なることが多く定期的に作業者がその量を測定して確認したり、仕上がり状態を確認したりする作業を欠かすことができない。しかし大量生産、連続塗装の塗装現場では作業の中断は生産性の低下を招くため、自動的にチェックを行い、正しい条件に調整する作業を自動的に行える装置の必要性が高くなっている。
【０００５】
図３に示すごとく、流量制御弁４による前記流量の制御に加えて、スプレーガン３からの噴霧量を測定し、設定された流量とに差がある場合、流量制御弁４を操作し噴霧量を必要とする量にする方法は、フィードバック制御として知られている。この場合供給回路中に流量計７を設置し、その流量計７で測定した実質流量を信号で取り出し、その出力値を予め設定した流量と比較することで確認され、必要であれば調整のため前記流量制御弁４を操作する出力信号を出して設定値に安定させることができる。
【０００６】
これらのフィードバック制御には精度の高い応答性の良い流量計を必要とし、さらには前記測定値の確認や調整のための出力等を行う特定のプログラムを組み込んだ演算装置が必要で、比較的高価な設備となることから応答性によらず安定の良いフィードバック制御を可能にした技術も提案されている。（特開平７−２３２１１３号）
【０００７】
一方自動塗装の先端を行く塗装ロボットによる塗装は、アームにスプレーガンを保持し自由な動きでコントロールされるロボット本体とこれをコントロールする制御装置で構成され、制御装置には多様なプログラムが組み込まれて、前記ロボット本体だけでなく、周辺の塗料供給装置や被塗装物の搬送装置等、他の周辺設備機器に対するコントロールも可能な機能を備えるようになってきている。
【特許文献１】特開平７−２３２１１３号公報
【特許文献２】特開２０００−３７６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら流量計を用いて実質的な流量を正確に測定しても、その測定値が適正に活用されなければ意味が無く、この点において従来は有効かつ適正なフィードバック制御がされずに塗装上の不具合を見落とすなど、十分な塗装管理ができない等の問題がある。
【０００９】
前記先行技術例でも見られるように流量制御は、スプレーガンへの供給路に設けられるのが通常の方法であった。しかし塗装分野における塗料は多岐にわたり、例えばメタリック塗料に代表される金属等の微粉末を含んだ塗料のように沈殿性のある塗料の場合、スプレーガンが停止している間は流動がとまるため沈殿が避けられず、徐々に塗料経路の流動性に影響を与えたり、噴霧時に塗料の成分にばらつきが生じて塗面の不具合を生じたりすることになる。
【００１０】
このために流量調整バルブの手前に循環する塗料回路を設けて改善することができるが流量調整バルブの先は依然として沈殿の可能性が残り、十分ではない。スプレーガンの直前望ましくはスプレーガン内部での循環通路を形成することで滞留沈殿の問題は改善されるが、スプレーガンが停止時、循環する塗料の流量は必ずしも噴霧量と一致せず、スプレーガンの塗料弁やその他の構造によって異なってくる。したがってこれをもってフィードバック制御することは不可能で、実質的な噴霧量の管理には問題があった。
【００１１】
以上の背景から自動塗装における噴霧塗料の流量制御において、流量計で確認する流量を必要とする適切な流量として測定し、フィードバックする値として必要な値を用いるように設定し、正確な流量管理を可能にすることが要求される。さらに沈殿性塗料を使用する場合にも、塗料の沈殿に伴う幾つかの問題を解決し適正な噴霧流量のフィードバックを可能にして、結果として塗装品質の向上安定を図ることが課題である。また流量計の測定結果を有効に活用し、総合的に塗装管理の精度向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
流量制御弁を配した塗料供給経路中に流量計を備え、流量計の測定結果を演算装置にフィードバックし、前記流量制御弁を操作するフィードバック制御において、流量計による測定は、スプレーガンの噴霧作動と連動させ噴霧時のみの値を演算制御に使用させる。これによって確実に噴霧されている実質的な噴霧量のみが流量制御の確認用データとして使用され、不要なデータが入らないため信頼性の高いフィードバック制御が可能になる。
【００１３】
沈殿しやすい塗料のため、塗料回路のスプレーガン側に分岐回路を設けてリタンバルブを介して塗料供給ポンプに戻す循環路を設けた場合には、スプレーＯＦＦ時に前記のリタンバルブを開とし、このとき流量計の測定値はフィードバックをしないように演算装置に組み込んで、スプレーＯＮ時のみの測定値により行うフィードバック制御を行う。更にスプレーのＯＮ-ＯＦＦと同時に流量計の測定を連動させ、スプレーＯＦＦ後所定の時間経過後にリタンバルブを開に設定するタイマー手段を設けて流量を制御する。
【００１４】
更にスプレーＯＮ時のみの流量を積算、出力するようにすることで塗料使用量が把握できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によればスプレー時のみフィードバック制御を同期させることにより、実質噴霧量を設定どおり管理することができ、自動塗装において作業者を煩わせることなく安定した塗装を継続することができる。更に沈殿しやすい塗料で塗装中断時に起きる沈殿の問題を改善し、実質噴霧時の流量によるフィードバック制御で正確な噴霧量の安定供給が可能となり、塗装品質を維持することができる。
またスプレー時のみの流量を積算することにより塗装工程中の塗料使用量が把握できるため、スプレー中の流量管理と塗装全体における塗料使用量の管理とを併合させて、更に高い精度での塗装管理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図1は本発明の塗料供給回路のブロック図を示す。塗料供給ポンプ１は塗料容器２中の塗料を吸引し、スプレーガン３に供給するポンプで、一般的にはプランジャータイプやダイアフラム式が使用されている。連続供給に適した供給装置であればこれに限定されることは無い。供給回路Aには流量制御弁４と流量計７が直列に配置される。流量制御弁４は本例の場合エアオペレータ式の塗料減圧弁構造を有しており、入り口側から供給される塗料圧力が制御空気圧力によるダイアフラムの作動によってバルブの開度を調整され、設定された塗料圧力として吐出される。制御空気は演算装置5からの出力信号を受けて変換出力される電空バルブ６を経て前記流量制御弁４に送り込まれる。
【００１７】
流量計７は応答性の関係でコリオリの力を利用した振動式の流量計が使用されているが、必ずしもこれに限定される必要は無い。実施例による流量計７の場合、測定した塗料流量の値はパルス信号として出力され、前記演算装置5に入力されて測定値として認識される。通常流量計７から測定値として認識される入力値は、予め設定された演算装置５のプログラム情報と比較演算され、流量制御弁４を操作するために必要な出力の基準として使用される。
【００１８】
スプレーガン３は圧縮エアにより作動制御される自動ガンで塗装に応じて各種の仕様のものが使われる。ここでは塗料の入口から供給された塗料が先端ニードル弁の開放により噴霧される通路と、外部に循環される通路に分岐される循環式の自動ガンが使用されている。循環通路Bはスプレーガン３から塗料ポンプ１の吸い込み側もしくは塗料容器2に戻り、再び塗料ポンプによって供給回路に送り込まれる。循環式でない通常のスプレーガンを使用した場合は、スプレーガンの直前に循環通路への分岐路を持つジョイントを接続して同様の循環を可能にすることができる。
【００１９】
上記装置の構成において、スプレーガン３の作動は塗装ロボット等の制御装置により圧縮エアにより作動が行われるが図１では作動エアの回路等は省略されている。また流量計7を流量制御弁4の前に設けているが、流量制御弁の下流に設置しても差し支えない。さらに流量制御弁の機能が塗料ポンプに組み込まれている場合もあり、各装置の構造は特別の記載が無い限り、限定されるものではない。
【００２０】
前記循環通路Ｂにはリタンバルブ８が設けられ、スプレーガン３からの塗料噴霧が停止したときに開いて循環通路Ｂに戻す働きをする。リタンバルブ８は演算装置５からの指令信号により開閉が制御される。開閉制御は安全性の点からエアオペレート式が望ましいとされている。
以上の構成によりスプレーガン３の作動にともなってリタンバルブ８の開閉と流量計7の作動をグラフ化したものが図２である。
【００２１】
塗料ポンプ１の運転により供給回路Ａには塗料が加圧状態で送り込まれている。流量制御弁４は予め設定された圧力で供給される状態で制御されていて、スプレーガン３側には所定の噴霧量となる塗料圧力で送り込まれている。噴霧量はスプレーガン３の塗料ノズル口径との関係において塗料圧力によってほぼ決定され、塗料粘度等の条件に応じた実質噴霧量の関係が予めテストされデータとして使用されている。したがってそれぞれの条件に応じた噴霧量は塗料の供給圧力によって制御できる。
【００２２】
図２においてCでスプレーガンがスプレーＯＮとなると同時に流量計７が測定を始めその結果を演算装置５に送り込む。演算装置５はこの測定値に応じて流量制御弁４の制御を行い、必要に応じた出力をする。すなわちフィードバック制御を行うもので、測定値が予め設定した噴霧量すなわち流量と設定した許容値の範囲内であればそのままとし、許容値を超える場合は補正の信号を出力することになる。
【００２３】
次にDにおいてスプレーＯＦＦになると前記フィードバック制御は中止され、リタンバルブ８が少しの時間Ｔ1を置いて開となる。これは塗装作業においてスプレーを短い時間で断続的に行うことが通常行われており、リタンバルブ８をスプレーと同期作動させた場合に、頻繁な作動によってリタンバルブ８の耐久等に影響することを避ける為で、この時間は通常数秒から十数秒で設定され、塗料の沈殿に問題がない範囲で長く設定することができることになる。
【００２４】
スプレーが停止しリタンバルブ８が開いている間は、スプレーを停止した時の塗料圧力で循環通路Ｂを通って供給が継続しているが、このときの流量計７は演算装置５でカウントをしない設定としている。更にEにおいて再びスプレーＯＮとする場合は、その直前Ｔ2の時間にリタンバルブ８を閉じ、スプレーがＯＮされる。通常この時間Ｔ2は数百ミリ秒で、スプレーＯＮと同時に前記同様フィードバック制御も開始される。したがってスプレーガン３の噴霧と流量計７よるフィードバック制御は同時に行われ、確実なフィードバック制御を行うことができる。尚、前記リタンバルブ８を閉じるタイミングのT2はスプレーＯＮの直前としたが、スプレーガンの噴霧特性や配管の条件によってはスプレーＯＮの後でもよい。
【００２５】
もしスプレーがＯＮ以外の時にフィードバック制御が行われた場合、流量制御弁４らの吐出圧力が同じでも実質流量は差が生じ、次のスプレーＯＮ時の流量が変化してしまうことになる。
【００２６】
またフィードバック制御時の流量計７の測定値を積算して演算装置５に記憶し、必要に応じて表示することで限定した塗装工程の全体の塗料使用量を知ることができる。これによりスプレー時の噴霧量管理に加え、全体としても適切な塗料使用量で塗装が行われているかの判断が可能となって、より精度の高い塗装管理が可能となる。
【００２７】
更に塗装ロボットの制御に組み入れて行う場合には、被塗装物の塗装個所や塗装条件に異なる工程があっても、それぞれの塗装工程において必要とされるスプレー時の流量を設定しておけば、塗装ロボットの作動に合わせて個々の工程毎に状況に応じた噴霧量とその時のフィードバック制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例を示す流量フィードバック制御システムのブロック図である。
【図２】スプレーガンの作動にともなうリタンバルブの開閉と流量計の作動を説明するグラフである。
【図３】従来の流量フィードバック制御システムのブロック図を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１    塗料ポンプ
２    塗料容器
３    スプレーガン
４    流量制御弁
５    演算装置
６    電空バルブ
７    流量計
８    リタンバルブ
９    電磁弁
Ａ    供給回路
Ｂ    循環通路
【図１】
2006272211.tif 000003
【図２】
2006272211.tif 000004
【図３】
2006272211.tif 000005