(57)【要約】【課題】  粉体静電塗装ガンに供給する粉体と噴霧制御用空気の量を入力するだけで、制御弁の開度調整を自動的に行ない必要な調整が簡単に且つ迅速に達成できる制御を可能にする。 【解決手段】粉体吐出量と噴霧空気量の入力値を予め設定した演算値によりポンプと搬送空気の供給圧力値に変換して出力させ、その出力値に応じてパイロット弁(圧力センサーを備えた電磁弁)と空気圧式減圧弁を制御する。搬送路、粉体の性状、スプレーガン等によって吐出量が異なる場合は、その差を入力することにより、演算補正され実効値を簡単に合わせることができる。【選択図】  図１
2006102708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送空気と共に粉体を供給し、スプレーガンより噴出させる粉体塗装装置の粉体吐出量を、圧縮空気により作動する供給ポンプで所定量を送り出すと共に、搬送路中に搬送空気を追加して所定の流量比とした固気二相流としてスプレーガンより噴出させる粉体供給制御装置において、吐出量および搬送空気総流量の値を入力し、これらの値の組み合わせに応じて予め設定され、記憶された供給ポンプ作動空気圧力と搬送空気圧力に演算した指令信号を出力する制御手段と、前記指令信号を受け設定空気圧力を吐出する電空パイロット弁と該吐出圧力を受けて作動する空圧式減圧弁からなり供給ポンプの作動空気圧力と搬送空気圧力を制御するそれぞれの制御弁と、前記作動空気圧が供給されるエジェクタポンプと、該エジェクタポンプの粉体吸込み口下流に接続され前記搬送空気が供給される搬送路を有する粉体供給制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、出力した指令信号による実質の吐出量と目標値とに差異が生じた場合、異なる２ヶ所での実測値と設定値をそれぞれ入力することにより、設定吐出量を自動的に演算し、補正値が指令信号として出力される演算機能を含んでいる請求項１の装置
【請求項３】
搬送空気と共に粉体を供給し、スプレーガンより噴出させる粉体塗装装置の粉体吐出量を、圧縮空気により作動する供給ポンプで所定量を送り出すと共に、搬送路中に搬送空気を追加して所定の流量比とした固気二相流としてスプレーガンより噴出させる粉体供給制御装置において、吐出量および搬送空気総流量の組み合わせに応じて予め設定され、記憶された供給ポンプの作動圧力と搬送空気圧力として演算された電気信号を出力させ、それぞれの出力値に応じてパイロットエア圧力を吐出する電空パイロット弁とパイロットエア圧力を受けて作動する空圧式減圧弁からなるそれぞれの制御弁により調整された空気を、エジェクタポンプの作動空気入口と該エジェクタポンプの吐出側通路に供給し、粉体吐出量と搬送空気総流量を自動的に調整する粉体供給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、静電粉体塗装を行う場合の粉体塗料の供給制御に関し、特に粉体塗料をスプレーガンより噴霧する際に簡単な設定で、自動的に適正な噴霧条件での粉体供給を可能にする制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
揮発性有機溶剤等を使用しない粉体塗装は、環境公害や資源の有効活用等から、また塗面の強度や耐候性など多くの利点があり、これからの塗装方法として更に活用されることが期待されている。しかし塗面の品質や塗装設備の投資額、使用上の専門技術等、解決しなければならない課題もまだ多く残されている。
【０００３】
各種の塗装物に対し工業的にかつ汎用的に使用される粉体塗装技術としては、被塗装物に向け静電的に荷電した粉体塗料を噴霧塗着させ、加熱溶着により塗膜を形成する方法が最も適している。この場合に塗膜の品質は、粉体用スプレーガンから噴霧される粉体の吐出状態が大きな影響をもたらし、粉体塗料の安定供給が重要となっている。
【０００４】
一般的な粉体塗装の粉体供給装置としては、図７に示されるように粉体塗料Ｆを収容する容器２は多孔板２２を備えた、いわゆる流動床容器が多く採用される。この容器２に流動エアが吹き込まれて粉体塗料Ｆが容器２内で流動状態に保たれる。この容器２に圧縮空気の流通による負圧で吸引された粉体塗料を送り出すエジェクタポンプ１が設置され、吸込管２１より該エジェクタポンプ１に吸引され、圧縮空気と共に、接続された搬送路１５を介して粉体スプレーガン６に供給される構成を持っている。
【０００５】
通常、粉体スプレーガン６を作動すると、その作動信号によりコントローラ５内のバルブ７が開放され、圧縮空気源からの圧縮空気が供給ポンプ作動空気としてエジェクタポンプ１のノズル４に供給されて噴射される。粉体吐出量は、この供給ポンプ作動空気流量に基づいて概ね決定され、圧力（流量）に比例して増加する。更に粉体塗装では粉体塗料の吐出量のほかスプレー時の噴霧状態を決定付ける搬送空気量が極めて重要であり、通常、前記エジェクタポンプ１に供給される供給ポンプ作動空気に加え、搬送路内に別途制御された搬送空気が搬送空気供給口１４に送り込まれる。
【０００６】
これらの供給ポンプ作動空気と搬送空気は塗装の条件により、一定の関連性から、それぞれの供給空気圧力（流量）に置き換えられて調整され塗装作業が行われる。しかしながら粉体塗料の性状が変ったり、粉体搬送路の長さ、接続・設置状態等よって変化するために、経験と熟練した技術によりその状態を確認しながら調整する必要があり、更に粉体吐出量は搬送空気量の大小に影響を受けるため標準作業として誰でもが容易に正確に噴霧作業を行うことに難しさがあった。
【０００７】
これらの粉体噴霧条件を自動的に制御する技術として、特開昭５５−１１１３２０にはエジェクタポンプの供給ポンプ作動空気と吐出した粉体に送り込む搬送用空気により供給量を調整する粉体供給装置の調整エアに電磁式調圧弁を用いた技術が示されている。また特開２０００−２５４５５８には粉体供給量をエジェクタポンプへの圧力を制御することによって粉体の供給量を制御し、その粉体供給流量を流通路において粉体流量測定装置により計測し、予め入力された設定供給量と比較することによって、該設定供給量に対する過不足量に応じたコントロールバルブの開度が調節され、供給ポンプ作動空気の流量が制御される技術が示されている。さらに制御回路により、粉体の流量を調節したことによる供給ポンプ作動空気の変化に応じて搬送空気の増減を調整する指令信号が出力され、搬送空気のコントロールバルブが作動し、搬送に伴う総空気量が一定に保たれるようにコントロールすることが示されている。
【０００８】
しかしながら粉体の供給量を搬送路中において測定し、その測定値を制御回路にフィードバックして設定値との比較により補正する方法は、一般的によく採用されることであるが、粉体流量測定装置は上記先行技術にも示されているごとく、例えば静電容量の変化として測定した搬送管内の密度と搬送管内に導入した測定用エアの流量とに基づいて粉体塗料の流量を測定するものなどが用いられ、装置そのものの追加と関連する配管や制御回路等の設備を必要とし、装置の複雑化、費用の増大、取扱いやメンテナンスの増加などが生じ、商業的にもまた作業者の負担も増加することになる。
【特許文献１】特開昭５５−１１１３２０
【特許文献２】特開２０００−２５４５５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
粉体塗装はこれまで設備投資のかかるものとして限られた塗装分野、企業に使用されるのが主流であった。しかし資源、環境あるいは塗膜強度等多くの利点を考慮した場合、小規模でも設備費をかけずに使用でき、広い分野での活用が望まれる。そのためにより簡単な設備で必要な機能を持った塗装設備が必要であり、その一つとして必要とする粉体を、必要な条件で安定して供給できる粉体供給装置が重要となる。
【００１０】
本発明は、粉体静電塗装ガンに供給する粉体の供給量と、適正な噴霧パターン形成を行うために必要な噴霧制御用空気の総量を、それぞれ入力するだけで、それぞれの供給量を調整する制御弁の開度調整を自動的に行ない、所望の噴霧状態を作業者の技術に拠らず簡単に且つ迅速に達成できる制御を可能にしようとするものである。
【００１１】
さらに粉体塗料、設備、使用条件等の塗装条件が変化した場合においても、実際の噴霧量との差異を入力するだけで補正が可能な制御システムを含み、取扱の容易な粉体供給システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するため、圧縮空気により作動する供給ポンプを使用し、粉体の供給量が供給ポンプ作動用空気の圧力もしくは流量で調整されるエジェクタポンプを使用し、送り出された粉体に搬送空気を追加して、スプレー条件に調整された固気二相流をスプレーガンより噴出させる粉体供給制御装置において、粉体供給量および搬送空気総流量（供給ポンプ作動空気量と搬送空気量の総和）の入力により、前記ポンプ作動空気圧力と搬送空気圧力を演算し出力された信号に基づき制御弁を所定の開度に調整する。信号を出力する制御手段は、粉体供給量と搬送空気総流量値の組み合わせに応じて予め設定記憶された供給ポンプの作動圧力と搬送空気圧力に演算した指令信号を出力し、制御弁は電空パイロット弁と空圧式減圧弁からなり、供給ポンプの作動空気圧と搬送空気量を制御する。制御された圧縮空気はエジェクタポンプの作動空気入口と、該エジェクタポンプの粉体吸込み口下流に接続され、搬送路を介して粉体スプレーガンに供給される。
【００１３】
また前記制御手段は、出力した指令信号による実質の粉体吐出量と目標とする値に差異が生じた場合、異なる値の吐出量設定で２点の吐出量を測定しそれぞれの設定値と実側値を入力することで実質吐出量に対する設定吐出量を自動的に演算し、その補正値が指令信号として出力される演算機能を含んでいる。
【発明の効果】
【００１４】
粉体の吐出量（供給量）と搬送空気総流量を入力することにより、予め設定された関係に基づいて、粉体供給量に相当するポンプ作動圧力と、その圧力時における搬送空気量を設定する減圧弁操作圧力に調整される電気信号として演算され出力されることにより、自動的に制御弁が調整され、所定の圧力が送り込まれて目的とする粉体吐出量と搬送空気量が供給される。従って作業者は、特別に熟練した取扱い技術、調整技術が無くても求める粉体の吐出量とスプレーを適正に行うための搬送空気の量が自動的に得られ、安定した品質の粉体塗装が可能となる。
【００１５】
この場合粉体の供給量と搬送用として追加する空気の量の入力によって、予め実験値より二つの値の組み合わせによって設定された演算式に基づき、必要とするメインエアとサブエア、すなわちポンプ作動圧力と搬送空気圧力を供給するに必要な電気信号値として出力する制御手段を備えているので、それぞれの制御が同時に確実に行われ安定した供給が可能となる。
【００１６】
また本発明によれば、電気信号を受けて作動する制御弁は、圧力センサーを備えた電磁弁による電空パイロット弁から該当する圧力の空気が供給され、該圧力に応じて調整される空圧式減圧弁によって構成され、前記必要な空気を迅速に且つ正確に供給が可能であり、装置自体の簡素化が図れる。
【００１７】
更には設備において粉体搬送路や粉体ガン、あるいは粉体塗料の性状によって供給量に差が出た場合、実際の吐出量と目標値との差異を２点測定し、それぞれの値を入力することによって自動的に補正がなされるため、各種条件が変わった場合においても即座に簡単な作業で、正しい吐出量に補正され、安定した噴霧が可能となる。
【００１８】
これらの操作には直接的に把握しやすい量をそのまま入力するという手順で行えばよく、何ら難しい操作は必要としないので、初心者でも適正な噴霧条件を容易に維持でき、粉体塗装の容易化に有効である。
【００１９】
粉体供給量の安定化は、望むならばレベルセンサーを設け、一定量の粉体を維持する構成とした粉体供給槽と共に用いることによって、エジェクタポンプの供給量をより安定した状態で使用できることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１に本発明の実施の形態に係る粉体塗料供給装置の全体構成を示す。粉体供給用のエジェクタポンプ１はポンプ作動圧力が導入される作動空気入口１１、粉体吸込み口１２、粉体と作動空気が搬送路１５に送りだされる出口１３と搬送路１５に搬送空気を追加供給する搬送空気供給口１４が設けられている。搬送空気供給口１４は粉体吸込み口１２の下流であれば搬送路１５の途中に設けられても良い。
【００２１】
容器２は流動手段をもち、吸込管２１によって前記エジェクタポンプ１の粉体吸込み口１２と接続されている。流動手段は、粉体の安定した供給を行うため底部の流動床２２より空気を送り込む方法や機械的振動を与える方法等幾つかの既存技術が採用できる。また図１の例はエジェクタポンプ１の下部に容器２を配置したが、上部より導入する等の変更も可能である。
【００２２】
エジェクタポンプ１の作動空気入口１１及び搬送空気供給口１４に供給される圧縮空気は、空気源３よりそれぞれの制御弁を介して送り込まれる。制御弁は電気信号を受け開閉する電磁弁とその出口側に設けた圧力センサーによって、設定電圧（電流）に応じた圧力で出力される電空パイロット弁４１と、該パイロット圧力を受けて調整される空圧式減圧弁４２によって構成される。図２はその一例としての構造を示し、パイロット弁４１からの圧力を上から受けたピストン４３がバルブ４４を開き出口側４７に圧縮空気を流通させると共に、出口側４７の圧力が前記ピストン４３の下側に作用しピストン４３を戻すことによって、パイロット圧に応じた出口側圧力が維持される空圧式減圧弁として知られている。図３はパイロット弁４１のブロック図で、入力信号３１を受けた制御回路３２からの信号により電磁弁３３を作動させ入力側３４より圧縮空気が出力側３５に吐出される。吐出圧は圧力センサー３６により検知され、制御回路３２にフィードバックされ、設定された圧力で電磁弁３３の出力を停止する仕組みとなっている。
【００２３】
図１に戻り、作動空気入口１１へ接続される制御弁４５より送りだされた空気量はエジェクタポンプ１の粉体供給量を決め、搬送空気供給口１４へ接続される制御弁４６より送りだされた空気量は搬送空気量を決定する。搬送路１５を通り、粉体スプレーガン６より噴出する総空気量はこれら制御弁４５及び制御弁４６より送りだされた空気量の総和となり、粉体塗装における塗装条件を左右することになる。
【００２４】
これらの供給量を制御する制御装置５０は、粉体の吐出量とその時の搬送空気総流量が入力され、該入力値（５１、５２）に基づき予め設定された演算手段５３により所要の圧力を制御弁より供給するための電気信号（５５、５６）として出力される。即ち粉体の吐出量はエジェクタポンプ１に送る作動空気圧力によって概ね決定され、予め標準設定された条件に基づき吐出量即ち粉体の供給量が得られる空気圧力が演算され、その圧力を出力するパイロット弁４１への電気信号、ここでは電流値として前記制御弁４５に出力される。
【００２５】
同様に搬送空気総流量が制御装置５０に入力されると、予め設定された関係式に基づき前記作動空気圧力によってエジェクタポンプ１に送り込まれる空気圧力が演算され、該作動空気圧力による空気量との関係において追加空気量として必要な制御弁への供給圧力に対するパイロット弁への電気信号が制御弁４６に出力される。
【００２６】
これらの出力値は、粉体の供給量と搬送空気総流量の組み合わせによって予め設定された演算式により設定され、粉体供給量の測定無しにコントロールができる。しかしながら粉体塗装による粉体塗料の種類によっては、粒度や流動性等が異なることによって吐出量が異なり、また搬送路となる供給ホースの長さや内径、内面状態あるいは置かれた状態等々によって、更には粉体スプレーガンの構造、噴霧ノズルによっても変化するのは避けられない。このため補正が必要であり、その実施例として図１のＡ部が追加される。
【００２７】
本発明は装置の簡素化、低価格化を目的としており、容易な取扱いを可能とするもので、吐出量は実際の吐出量を測定して確認される。このとき入力した設定値と実測値が異なる場合は、異なる値の吐出量設定で２点の吐出量を測定し、それぞれの設定値と実測値を入力することにより実際の吐出量に一致する補正吐出量が演算処理され、補正設定値として自動的に調整されて出力信号として制御弁に送り込まれる。
このため、標準状態と異なる条件での粉体供給であっても、予め２点の実測により補正をかけておくだけで、複雑高価な粉体流量測定装置等を設置しなくても条件設定で最も重要であり、わかりやすい吐出量と搬送空気総流量を入力するだけで簡単に必要条件が設定できることになる。
【実施例】
【００２８】
制御装置５０からの指令信号（電気信号）に対する供給ポンプ作動空気圧力は図４に示すように電圧（電流）に比例し出力される。粉体の吐出量はこの供給ポンプ作動空気圧力にほぼ比例して増加するので使用する電空パイロット弁はその特性を十分考慮して選定する必要がある。
【００２９】
また図５は必要な粉体の吐出量（供給量）に対し、供給ポンプ作動空気圧力と搬送空気圧力の組み合わせによって変化する傾向を示したグラフ図である。このグラフ図は標準的な使用条件を例に多くの実験と確認により求めたもので、このように供給ポンプ作動空気圧力が低く供給量が少ないほど搬送空気を追加しても吐出量には差が生じないが、供給ポンプ作動空気圧力を増加し供給量を増加させると搬送空気の圧力を増加させるほど粉体の吐出量が低下する。言い換えると搬送空気量が増えると必要な粉体の吐出量を得るための供給ポンプ作動空気圧力を高くする必要があり、単にエジェクタポンプの作動空気圧力のみで正しい塗料吐出量を得ることはできない。
【００３０】
このようにエジェクタポンプへの作動空気圧力は吐出量によってのみ決定されるものでなく、搬送用空気の条件によって変化することから、本発明はこれらの組み合わせによって予め設定した演算式に基づきそれぞれの設定圧力が演算され制御信号値として制御弁に出力されるようにしたものである。
【００３１】
演算式は一実施例を示すと、例えば吐出量（供給量）毎分１５０ｇの場合、多くの実験と確認により搬送空気圧力(ｋPa)は「3.28×搬送空気総流量−200」が得られる。更にそれぞれの吐出量に対する各係数の関係を求め、図６の例では、ｙ＝(−0.004a＋3.9)ｘ＋(−0.45a−127)の関係式が求められる。ここで「ａ」は粉体の吐出量、「ｘ」は総流量を表す。図６により例えば吐出量（供給量）毎分１５０ｇの場合、搬送空気総流量より搬送空気圧力を求め、  図５に例示する前記搬送空気圧力と供給ポンプ作動空気圧力の関係より、前記吐出量（供給量）に見合った供給ポンプ作動空気圧力の値が求まる。
【００３２】
前記の演算手段には標準の装置において求めたこれらの関係式が記憶され、粉体吐出量と搬送空気総流量を入力することで、それぞれの制御弁が作動し粉体の供給がコントロールされる。
【００３３】
次に設定に対し一部に条件が異なる等で実質の吐出量との間に差異が生じた場合、本発明では実質吐出量を測定し補正をかけるが、吐出量の変化が直線的に変動することから、異なる２点を測定し、そのそれぞれの実測値と設定値（基準値）を入力することによって、差異の大きさと比率の変動から補正後の吐出量を算出し、前記関係式に算入することで自動的に演算処理され、制御弁のコントロール信号として出力するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明における粉体供給装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】空圧式減圧弁に一例を示す構造図である。
【図３】電空パイロット弁のブロック図である。
【図４】電空パイロット弁への指令信号に対する供給ポンプ作動空気圧力の関係グラフ図である。
【図５】粉体の供給量に対する供給ポンプ作動空気圧力と搬送空気圧力の関係を示したグラフ図である。
【図６】搬送空気総流量に対して必要な搬送空気の供給圧力を粉体の供給量毎に示したグラフ図である。
【図７】従来の粉体供給装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    エジェクタポンプ
２    容器
３    空気源
４    ノズル
５    コントローラ
６    粉体スプレーガン
７    バルブ
１１  作動空気入口
１２  粉体吸込み口
１３  出口
１４  搬送空気供給口
１５  搬送路
２１  吸込管
２２  流動床
４１  電空パイロット弁
４２  空圧式減圧弁
４５、４６  制御弁
５０  制御装置  
５１  吐出量入力
５２  搬送空気総流量入力
５３  演算手段  
５４  記憶部
５５，５６  電気信号  
【図１】
2006102708.tif 000003
【図２】
2006102708.tif 000004
【図３】
2006102708.tif 000005
【図４】
2006102708.tif 000006
【図５】
2006102708.tif 000007
【図６】
2006102708.tif 000008
【図７】
2006102708.tif 000009