(57)【要約】スプレー炉ブース内における塗装プロセスを制御するためのシステムであって、空気をブース内に取り込むための第１のベンチレーション・グループと、ブースから空気を取り出すための第２のベンチレーション・グループと、ブース内に取り込む空気を加熱するためのデバイスと、ブース内の環境圧力を検出するためのデバイスとを有するシステムにおいて、第１のベンチレーション・グループ、第２のベンチレーション・グループ、空気を加熱するためのデバイスおよび圧力を検出するためのデバイスに接続されたＰＬＣタイプの中央制御ユニットをさらに有することを特徴とするシステムが提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプレー炉ブース内における塗装プロセスを制御するためのシステムであって、
空気を前記ブース内に取り込むための第１のベンチレーション・グループと、
前記ブースから空気を取り出すための第２のベンチレーション・グループと、
前記ブース内への取り込み空気を加熱するためのデバイスと、
前記ブース内の環境圧力を検出するためのデバイスと
を有するシステムにおいて、
前記第１のベンチレーション・グループ、前記第２のベンチレーション・グループ、空気を加熱するための前記デバイス、および圧力を検出するための前記デバイスに接続されたＰＬＣ中央制御ユニットをさらに有することを特徴とするスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項２】
前記中央制御ユニットが、前記ブースの内部に向けて／内部から運ばれた空気の遮断および進路を逸らすためのデバイスに接続されており、該デバイスは、前記中央制御ユニットからの所定の信号に基づいて、前記運ばれた流れの方向を反転させることができる請求項１に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項３】
前記中央制御ユニットが、プレナムおよび前記ブース内の吸込み平面の区域を変更するためのデバイスに接続されている請求項１または請求項２に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項４】
前記中央制御ユニットが、塗料をスプレーするための空気を遮断するための弁デバイスに接続されている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項５】
前記中央制御ユニットが、前記ブースの扉の開／閉状態を検出するセンサ・デバイスに接続されている請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項６】
前記中央制御ユニットが、前記ブース内の環境温度を検出するセンサ・デバイスに接続されている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項７】
前記中央制御ユニットがモデム・デバイス等に接続されている請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項８】
前記中央制御ユニットがＧＳＭデータ受信／送信デバイス等に接続されている請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項９】
前記中央制御ユニットがイーサネット（登録商標）データ送信ネットワーク等に接続されている請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項１０】
前記中央制御ユニットがディスプレイ・パネルを有している請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項１１】
前記中央制御ユニットが、第２の遠隔制御ユニットから／へデータを受信／送信する請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項１２】
前記ブース内に取り込む空気を加熱するための前記デバイスが直火式バーナを有している請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項１３】
前記第１のベンチレーション・グループが、電動機に接続されたファンおよび前記電動機に接続されたインバータ・デバイスを少なくとも有している請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項１４】
前記第２のベンチレーション・グループが、電動機に接続されたファンおよび前記電動機に接続されたインバータ・デバイスを少なくとも有している請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のスプレー炉ブース内における塗装プロセスの制御システム。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４までに記載の塗装プロセスを制御するためのシステムを組み込んだスプレー炉ブース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプレー・ブース内における塗装プロセスを制御するためのシステムに関するものであり、より正確には、本発明は、塗装プロセスのすべてのステップを制御するためのシステムを組み込んだスプレー・ブースに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
いくつかのスプレー・ブースが当分野では既に知られており、適切な塗装プラントでは、物品を塗装するためのサイクルのすべてのステップ、例えば表面浄化、表面活性化、第１の塗料コーティング、追加塗料コーティング、乾燥および表面最終コーティングなどのステップを実行することができる。そのようなブースでは、塗装サイクルは、オペレータによって実質的に制御された態様で、プロセスおよび塗布する塗料のメーカによって設定された塗装環境の温度、湿度、乾燥空気流の流量などのいくつかのパラメータに従って実行される。
【０００３】
また塗装サイクルは、ブースを取り囲む環境の温度より高い塗装環境温度をしばしば必要とし、これに鑑みて、いわゆる「炉ブース（ｆｕｒｎａｃｅ  ｂｏｏｔｈ）」がその目的のために導入されている。炉ブースは、ブースの内部に実質的に密閉された構造を有しており、一定の量の空気がオペレータによって設定された温度（この温度は、使用する塗料の種類、ブランド等によって決まる）で強制的に循環するようになされている。そのために、熱い空気を取り込むための第１のデバイス、ならびに炉ブースから／炉ブースに向けて空気を取り出すための第２のデバイスが提供される。第２のデバイスは、制御されたベンチレーション（換気装置）の２つのグループによって実質的に構成されており、第１および第２の各デバイスは、周知の理由で取り入れられた空気を濾過するための専用のグループを備えている。
【０００４】
塗装プロセスのために、炉ブースは、外部に対してわずかな圧力下（１ｍｍＨ２Ｏと６ｍｍＨ２Ｏの間）に維持されており、それによって扉が開いている間にブースの周囲の空気中のほこりが流入する可能性を回避している。ブースの内部の圧力は、制御パネルの近傍に配置されたマノメータで読み取り可能であり、排出フィルタの閉塞レベルを決定するために制御の下で一定に維持されなければならない。
【０００５】
従来の炉ブースには、２つの処理ステップ、すなわち塗装ステップおよび乾燥ステップが存在している。
【０００６】
（１）塗装ステップ
入口グループによって外部から吸い込まれた新鮮な空気が予濾過され、設定温度で加熱され、プレナム中に配置され、そしてブースの天井に設けられたフィルタで再濾過される。次いで、上から下へ向かってブースを垂直方向に横切ることによってこの空気が一様に分配される。空気と懸濁した塗装顔料が格子の下方に配置された乾燥フィルタにより保持される。次いで、吸込みグループによって排気空気が排出ダクトを介して外部へ排出される。このように実現された回路は、塗装の間に空気を全面的に交換することを可能にする。
【０００７】
（２）乾燥ステップ
ベンチレーション・グループ（換気装置群）によって空気が予濾過チャンバに取り込まれ、いくつかのフィルタを横切ることによって浄化される。続いて、天井に設けられた炉ブース内の入口である濾過パネルを介して空気がプレナムに向けて運搬され、その間に、例えばバーナなどの空気加熱デバイスによって乾燥温度にされる。次に、吸込みグループによって運ばれたディスチャージのほうに空気は流れる。
【０００８】
そのようなプロセスでは、ブースと（熱）発生器の間で空気が循環する。この目的のために、ゲート遮断扉が入口ダクト上に提供されて、「乾燥」位置にある時にサイクルを反転させる。このようにして、外部から取り込まれる対応する量の新鮮な空気とサイクルとを再統合することによって、溶媒の蒸発に必要な量（総体積の１０％〜１５％）の入口空気を取り込むことができる。そのように実現された回路を使用することにより、乾燥ステップを実行している間にブース内の空気を部分的に交換することができる。
【０００９】
一方、使用する塗料（従来の溶媒塗料あるいは冷水新塗料）の種類に応じて、また、ブースのサイズに応じて、様々な出力の電動機（典型的には、例えば５．５ＣＶから１５ＣＶまでの範囲）を使用したベンチレーション・グループが提供される。このようにして、様々な量および様々な速度の空気が得られる。
【００１０】
しかしながらそのように構成された現況技術による炉ブースは、全体の作業サイクルの間にオペレータが必ずしも同じ（すなわち最大の）流量の空気を供給する必要がないという事実に起因する第１の欠点を有しており、それゆえ電動機によって供給される出力の不必要なさらなる消費があり、電力エネルギーの大量の消費の損害に繋がっている。実際、炉ブースのユーザおよび塗料の製造所自身によって報告された経験によれば、現在、冷水塗料の出現により、過去の２つの従来ステップに代わって、空気の速度および流量を常に変更することができ、あるいは常に変更しなければならない複数のステップに移行している。
【００１１】
このような欠点を解決するために、ベンチレーション・グループの電動機に設けられる「インバータ」デバイスであって、電動機に供給される電力を調整し、延いては電動機の定格を調整するための「インバータ」デバイスの使用が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
電気エネルギーの消費に関する限りにおいてはそのような解決法による改善が見受けられるとしても、そのような解決法は、この分野のユーザのニーズを完全に満足していない。実際、インバータによって電動機に供給される電力の調整は、実時間ではなく、オペレータによってプリセットされた制御によって、既定の値の大きさ（例えば最小／中間／最大定格）で実施されており、これは電気エネルギーの実測定消費の観点に関する限り、ほとんどすべてのサイクルにおいて必要なパラメータのニーズを十分に満足していない。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、スプレー・ブース内における塗装プロセスを制御するためのシステムであって、処理する製品の塗装および乾燥サイクルの全体にわたって、オペレータによりプリセットされたパラメータを実時間で制御するシステムを提供することにより、前述の不利な状況および欠点を解決することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、スプレー・ブース内における塗装プロセスを制御するためのシステムであって、塗装および乾燥プロセスの全体にわたって、必要に応じてエネルギーの消費を制御および低減するシステムを提供することである。
【００１５】
本発明の付加的な目的は、スプレー・ブース内における塗装プロセスを制御するためのシステムであって、塗装および乾燥プロセス全体の実行に必要な時間をとりわけ効率的な方法で短縮し、延いてはコストおよび生産を節約するシステムを提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、本発明による制御システムを組み込んだスプレー・ブースを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
したがって本発明によれば、特許請求の範囲の請求項１の前段部分に記載された構成を有する炉ブース内における塗装プロセスを制御するためのシステムであって、請求項１の特徴部分に記載された構成を特徴とするシステムが提供される。
【００１８】
また本発明によれば、本発明のそのような制御システムを有するスプレー炉ブースが提供される。
【００１９】
以下、本発明による塗装プロセスを制御するためのシステムおよびそのようなプロセスのためのスプレー・ブースの好ましい実施例について、何ら制限されることのない実施例によって、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００２０】
ここで図１を参照すると、本発明による制御システムの論理スキームが示されている。
【００２１】
システムは、スプレー炉ブースの外部に配置された制御ユニット（ＰＬＣ）を提供する。制御ユニットは、電気回路によってベンチレーション・グループに接続されている。ベンチレーション・グループは、空気を加熱するための例えばバーナなどのデバイス、空気をブース内に取り込むためのベンチレーション・グループ、ブースから空気を取り出すためのベンチレーション・グループ、およびベンチレーション・ダクトに設けられた遮断ゲートであって、炉内を流れる空気を遮断および反転させるための遮断ゲートを実質的に有している。ベンチレーション・グループの各々は、電動機に結合されたファン、濾過グループ、および電動機に結合されたインバータを有している。これらのデバイスはすべて制御ユニットとインタフェース接続され、制御ユニットによって管理される。
【００２２】
一方、スプレー炉ブースには、ブースの内部圧力を検出するためのプローブ、スプレー・プロセスのために空気を遮断するための弁デバイス、ブース扉の開／閉状態のセンサ、ブースの内部環境温度を検出するための１つまたは複数のプローブ、およびプレナムの面積（すなわち区域）およびプレナムの空気入口平面の面積を変更するためのチェンジャ・デバイスが提供されている。これらのデバイスはすべて制御ユニットにインタフェース接続され、制御ユニットによって管理される。
【００２３】
また、制御ユニットは、ディスプレイを備えた制御パネルであって、オペレータがすべてのパラメータを設定するため、ならびに上記デバイスを管理および制御するための制御パネルを有している。実際、この制御パネルを使用することによって、使用する塗装製品の動作作業サイクルを選択および／またはカスタマイズすることができ、またこの方法によればオペレータは塗装および乾燥サイクルの設定を容易に変更することができる。
【００２４】
中央制御ユニットにインタフェース接続された上記デバイスを組み合わせることにより、塗装および乾燥サイクルの個々のステップを実時間で、且つ最適な方法で管理することができる。
【００２５】
本発明による制御システムから派生する塗装プロセスは複数のサイクルを有し、これらは以下の表に示すように総合的に図式化することができる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表から明らかなように、中央ユニットによる塗装および乾燥サイクル全体の管理が、作業ステップ毎に最適な流量の空気をもたらす。
【００２８】
また、中央ユニットとサイクルを反転させるためのゲートとがインタフェース接続されているため、現況技術によるブースの構造と比較すると、ゲートを極めて短時間で駆動することができる。実際、従来のブースの場合、「空気交換」ステップから「リサイクル（再循環）」ステップへ移行するためにサーボ・モータを使用してゲートを移動させているため、駆動時間は数分間に及ぶ。一方、本発明による制御システムの場合、このような移行は、２０秒未満で十分である。またバーナを使用する場合、従来のブースでは動作温度に達するまでに数分間が必要であり、この時間が従来の炉ブース内のゲートを駆動するために必要な時間に追加され、サイクルの継続時間が倍になっているため、従来の炉ブースと比較するとサイクル全体の時間が節約される。
【００２９】
また本発明のシステムによれば、それには限定されないが、４分未満で８０℃の乾燥温度に達するため、直火式バーナの類のバーナが使用されることが好ましい。それに対して従来のバーナの場合、同じ温度に達するのに少なくとも２５分は必要である。
【００３０】
また本発明のシステムによれば、ブース内の圧力を測定するため、および取出しインバータの調整によってブース内の圧力を一定に維持するために必要な圧力変換器の使用が提供される。
【００３１】
また本発明によれば、塗装ステップへの自動的な移行を実現するようになされた中央制御ユニットを提供することができる。より正確には、ブース内で塗装するコンポーネントに対する準備ステップが終了した後で、オペレータがスプレーのためのピストルを取り上げて作業を開始すると、センサが圧力の変化を検出し、ブースを塗装ステップへ自動的に切り換える。
【００３２】
またベンチレーション・グループは、中央制御ユニットが複数の電気ベンチレーション・グループを単一のインバータを使用して同時に管理することができるように構成されている。
【００３３】
また中央制御ユニットは、プレナムおよび／または空気入口平面の区域を自動的に修正し、ブースの内部を流れる空気の速度を増す。実際、塗装ステップが終了した後は、極めて高速の空気流を用いた、塗装製品の内部に含まれる余分な水を速やかに除去するためのフラッシング・ステップが通常必要である。プレナムもしくは空気入口平面の区域を制限することによって速度が増す。
【００３４】
また中央制御ユニットは、ブース内における作業ステップの動作モードのライトを自動的に制御するようにさらに構成することができる。より正確には、塗装ステップが終了した後で、オペレータが外に出てブースを乾燥ブースに切り換えると、自動的に外部のライトが消える。ライトは、必要に応じて手動でいつでも点けることができるが、一定の設定時間が経過すると消える。
【００３５】
また本発明によれば、中央制御ユニットは、中央ユニットおよび周辺ユニットの制御、プログラミングおよび維持を遠隔管理するためのモデム・デバイスとインタフェース接続することができ、したがってオペレータに対する「遠距離からの支援」を実現することも可能である。
【００３６】
追加で、もしくは別法として、中央制御ユニットは、ＧＳＭネットワーク、ＧＰＲＳネットワーク、ＵＭＴＳネットワークなどの無線トランシーバ・ボード等とインタフェース接続されることができ、したがって、モデムに代わって制御ユニットの管理を実行することができる。
【００３７】
追加で、もしくは別法として、中央制御ユニットは、遠隔制御ユニットもしくは中央制御ユニットの遠隔コントロールとインタフェース接続することができる。この方法によれば、オペレータは、ブースの外部に配置された配電盤の制御パネル上のステップを選択するためにブースに入る必要はなく、あるいはブースから離れる必要はない。
【００３８】
追加で、もしくは別法として、中央制御ユニットは、プラント・ネットワークあるいはイーサネット（登録商標）等とインタフェース接続することができ、それによりＰＣ遠隔ユニットなどを使用してシステムを遠隔監視することができ、また、個々のスプレー・ブースで塗装される一連のコンポーネントに対して実行すべき１つまたは複数の塗装サイクルをプログラムする可能性を遠隔監視することができる。
【００３９】
図２の表は、カー・コンポーネント・サンプルに対して実行される塗装および乾燥サイクル全体の様々なステップのパラメータを図式的に示したものである。表に示す値は、従来の炉ブースおよび本発明による制御システムを組み込んだブース（ＵＳＩブース）を使用して得られた値である。
【００４０】
分析結果から明らかなように、本発明による制御システムを組み込んだ炉ブースの総サイクル時間は、従来の炉ブースを使用してサイクルを完了するために必要な時間より３６％短く、オペレータあるいは本発明による制御システムを備えたブースを有する会社にとって操作上または経済上の利点をもたらすことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による制御システムの動作および機能を示す略図である。
【図２】従来の炉ブースおよび本発明による制御システムを組み込んだ炉ブースのプロセス時間を示す表である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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