(57)【要約】【課題】  主に塗料の噴出条件が変わったとき、もしくは変化したときに適正な噴霧状態を維持させることができ、これらに対する塗装準備時間を短縮し、生産性の向上を図ることができ、また特別な技術を要さなくても、他の塗装条件から自動的に適正吹付圧力を演算し、制御することができるようにする。【解決手段】  使用塗料データと噴霧装置３０に関わる塗装機器条件データとが入力されると、これらのデータと噴霧装置３０の吹付における基準圧力値とを用い、予め噴霧装置３０の種類に応じて組み込まれた自動演算手段１１による自動演算により、適正吹付圧力値を求め、吹付圧力調整機能を有する電空バルブ２０を介しての噴霧装置３０の塗料吹付圧力制御が行われるようにした。【選択図】  図１
2007000690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴霧装置の塗料吹付圧力制御を行う塗料吹付圧力制御方法であって、
使用塗料データと前記噴霧装置に関わる塗装機器条件データとが入力されると、これらのデータと前記噴霧装置の吹付における基準圧力値とを用い、予め前記噴霧装置の種類に応じて組み込まれた演算手段による自動演算により、適正吹付圧力値を求め、吹付圧力調節手段を介して前記噴霧装置の吹付圧力を制御する
ことを特徴とする塗料吹付圧力制御方法。
【請求項２】
前記自動演算により、塗料噴出量に比例した前記吹付圧力値を求めることを特徴とする請求項１に記載の塗料吹付圧力制御方法。
【請求項３】
前記自動演算により、前記噴霧装置側から得られる塗料噴出量検出データに基づく前記吹付圧力値を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗料吹付圧力制御方法。
【請求項４】
前記自動演算により、塗料特性に応じて前記吹付圧力を加減する定数を用いて前記吹付圧力値を求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の塗料吹付圧力制御方法。
【請求項５】
前記自動演算により、メタリック系塗料に対応させた定量の圧力値を加えて前記吹付圧力値を求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の塗料吹付圧力制御方法。
【請求項６】
前記自動演算により、塗料の粘度に比例した乗数を用いて前記吹付圧力値を求めることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の塗料吹付圧力制御方法。
【請求項７】
噴霧装置の塗料吹付圧力制御を行う塗料吹付圧力制御装置であって、
前記噴霧装置の種類に応じた基準圧力値を保持する基準圧力値保持手段と、
前記噴霧装置の種類に応じて組み込まれた演算手段とを備え、
前記演算手段は、使用塗料データと前記噴霧装置に関わる塗装機器条件データとが入力されると、これらのデータと前記基準圧力値とを用いた自動演算により、前記噴霧装置に対する吹付圧力値を求め、吹付圧力調節機構を介して前記噴霧装置の吹付圧力を制御する
ことを特徴とする塗料吹付圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装ロボットに搭載される塗料を噴霧する噴霧装置による塗料吹付圧力に関わる設定を自動で行う塗料吹付圧力制御方法及び塗料吹付圧力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、塗装ロボットにおいては、本塗装の準備段階として、噴霧装置（スプレーガン）の軌跡を教示し、続いて予測される様々な塗装条件を設定してテスト塗装が行われる。その際、作業者が塗り残しの有無や塗面の状況、さらには塗料の膜厚を確認しながら噴霧装置の軌跡、塗料の吐出量、塗料の吹付け圧力等の塗装条件を、被塗装物（ワーク）に対して最適となるように繰り返し調整していく。
【０００３】
ところで、噴霧装置における塗料吹付圧力は、塗料の種類、噴霧装置である塗装機器の種類、被塗装物に対しての要求塗面程度等に応じて大きな違いを生じてしまう。このような塗料吹付圧力の設定は、塗装仕上（塗料、被塗装物、仕上げ状態）に基づき使用するガンによって標準的に適正な吹付け条件を求めることができる。また、塗料吹付圧力の設定の組み合わせは多様であり、同じ塗装仕様でも幾つかの適正な組み合わせを採用することも可能である。適正な組み合わせの選択は、経験、たとえば使用するスプレーガンが変わった場合、他の条件である吹付圧力や吹付距離等を変えることで対応することも可能である。
【０００４】
塗料吹付圧力の設定を容易に行うようにしたものとして、特許文献１では、塗装ガンの被塗装物の種類毎に応じた塗料吐出量、霧化エアー圧あるいはパターンエアー圧等の塗装条件のデータを、被塗装物の種類を示す識別番号と対応してデータ記憶手段に予め記憶しておき、被塗装物の種類の変更時に、条件設定手段に被塗装物の種類番号を入力することによって対応する塗装条件のデータをデータ記憶手段から呼び出し、そのデータに対応した制御信号を塗装ガンの制御装置に送出するとともに、雰囲気条件等によって修正を必要とする場合、補正手段によって条件設定手段に呼び出された塗装条件のデータを補正するようにした自動塗装システムの塗装条件管理装置を提案している。
【特許文献１】実用新案登録第２５５５６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した特許文献１に示されるものでは、条件設定手段に被塗装物の種類番号を入力することにより対応する塗装条件のデータが得られるため、塗装条件の設定に際し比較的熟練を要しないものと考えられる。
【０００６】
ところが、データ記憶手段に記憶されているデータは、被塗装物の種類毎に応じたものであるため、上述したように、塗料の種類、噴霧装置である塗装機器の種類、被塗装物に対しての要求塗面程度等に変更が生じた場合、噴霧装置における塗料吹付圧力の設定のし直しが必要となる。
【０００７】
また、塗装条件は、データ記憶手段に記憶されているデータに基づいて予め標準設定されるが、塗装工程中に条件が変化、たとえば被塗装物形状により部分的に狭い部分（塗装範囲）を塗装する場合、パターン開を小さくし、噴出量を少としたり、あるいは塗装中に環境温度が変化し塗料の粘性が変化することで吹付け適正圧力や噴出量を適正に維持する調整が必要となるが、これらに対応できないと、塗装不良になる。このような調整に際しては、熟練を要するばかりか、非常に時間のかかる作業となっているため、塗装準備時間が長引いてしまうことで、生産性の向上を図る上で妨げとなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、主に塗料の噴出条件が変わったとき、もしくは変化したときに適正な噴霧状態を維持させることができ、これらに対する塗装準備時間を短縮し、生産性の向上を図ることができ、また特別な技術を要さなくても、他の塗装条件から自動的に適正吹付圧力を演算し、制御することができる塗料吹付圧力制御方法及び塗料吹付圧力制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の塗料吹付圧力制御方法は、噴霧装置の塗料吹付圧力制御を行う塗料吹付圧力制御方法であって、使用塗料データと前記噴霧装置に関わる塗装機器条件データとが入力されると、これらのデータと前記噴霧装置の吹付における基準圧力値とを用い、予め前記噴霧装置の種類に応じて組み込まれた演算手段による自動演算により、適正吹付圧力値を求め、吹付圧力調節手段を介して前記噴霧装置の吹付圧力を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、前記自動演算により、塗料噴出量に比例した前記吹付圧力値を求めるようにしてもよい。
【００１１】
また、前記自動演算により、前記噴霧装置側から得られる塗料噴出量検出データに基づく前記吹付圧力値を求めるようにしてもよい。
【００１２】
また、前記自動演算により、塗料特性に応じて前記吹付圧力を加減する定数を用いて前記吹付圧力値を求めるようにしてもよい。
【００１３】
また、前記自動演算により、メタリック系塗料に対応させた定量の圧力値を加えて前記吹付圧力値を求めるようにしてもよい。
【００１４】
また、前記自動演算により、塗料の粘度に比例した乗数を用いて前記吹付圧力値を求めるようにしてもよい。
【００１５】
本発明の塗料吹付圧力制御装置は、噴霧装置の塗料吹付圧力制御を行う塗料吹付圧力制御装置であって、前記噴霧装置の種類に応じた基準圧力値を保持する基準圧力値保持手段と、前記噴霧装置の種類に応じて組み込まれた演算手段とを備え、前記演算手段は、使用塗料データと前記噴霧装置に関わる塗装機器条件データとが入力されると、これらのデータと前記基準圧力値とを用いた自動演算により、前記噴霧装置に対する吹付圧力値を求め、吹付圧力調節手段を介して前記噴霧装置の吹付圧力を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、使用塗料データと噴霧装置に関わる塗装機器条件データとが入力されると、これらのデータと噴霧装置の吹付における基準圧力値とを用い、予め噴霧装置の種類に応じて組み込まれた演算手段による自動演算により、適正吹付圧力値を求め、吹付圧力調節手段を介して噴霧装置の吹付圧力を制御するようにしたので、主に塗料の噴出条件が変わったとき、もしくは変化したときに適正な噴霧状態を維持させることができ、これらに対する塗装準備時間を短縮し、生産性の向上を図ることができ、また特別な技術を要さなくても、他の塗装条件から自動的に適正吹付圧力を演算し、制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の塗料吹付圧力制御装置の概要を説明するための図、図２は、図１の自動演算手段の詳細を説明するための図、図３は、図１の塗料吹付圧力制御装置による塗料吹付圧力の設定方法を説明するためのフローチャートである。
【００１８】
図１及び図２に示すように、塗料吹付圧力制御装置１０は、各種仕様に基づき塗装装置の吹付け条件を入力、選択し、それに基づいて塗装ロボット装置、塗装装置等の制御を行う塗装ロボット制御装置の一部として組み込まれている。自動演算手段１１は、吹付圧力調整機能を有する電空バルブ２０を介しての噴霧装置３０の塗料吹付圧力制御を行うものであり、噴霧装置３０による塗料吹付圧力に関わる設定を自動で行う。
【００１９】
演算手段としての自動演算手段１１は、噴霧装置３０の種類に応じたその他の塗装仕様条件の変化に対する吹付圧力値を自動演算によって求めるように組み込まれたものであり、塗料吹付圧力演算部１２、基準圧力値保持メモリ１３を備えている。
【００２０】
塗料吹付圧力演算部１２は、塗装装置に搭載される噴霧装置３０の種類に応じてプログラミングされた塗料吹付圧力自動設定演算式に基づく自動演算により、噴霧装置３０の吹付圧力値を求め、その吹付圧力値に応じた塗料吹付圧力制御信号を圧力調整機能を有する電空バルブ２０に出力する。
【００２１】
塗料吹付圧力演算部１２による自動演算は、塗装ロボット制御装置に入力もしくは演算された結果として基準圧力値保持メモリ１３に保持されている塗装ガンと吹付け条件に応じた基準圧力値と、吐出量を基準とする噴霧条件データとを用いて行われる。なお、噴霧条件データの入力は、タッチパネルを有するモニタの画面へのタッチ操作に応じて行われるようにしてもよいし、専用のデータ入力キーの操作に応じて行われるようにしてもよい。
【００２２】
また、基準圧力値保持手段としての基準圧力値保持メモリ１３は、噴霧装置３０の基準圧力値、塗料特性に応じて吹付圧力を加減する定数、メタリック系塗料に対応させた定量の圧力値、塗料の粘度に比例した乗数等を保持する。
【００２３】
ここで、本発明においては、吹付圧力値の自動演算として、基準となる塗料噴出量に対して変化の比率を乗ずることにより、塗装仕上げの条件として最適な吹付け圧力を制御している。それぞれの塗装ガンには標準吹付圧力とこれに対する適用範囲としての吐出量があり、その中でも基準となる標準吐出量が決められている。これはそのスプレーガンにおける最も適した条件として示された値であり、通常メーカーから示されている。したがって標準値をたとえば毎分１００ミリリットルとした場合、これより少ない場合は吹付圧力も低くすることによって適正な噴霧状態を維持することができる。
【００２４】
すなわち、吐出量が毎分８０ミリリットルとなった場合、標準吹付圧力の８０％に制御される。もし使用者側の特別な塗装条件の範囲で特有の標準条件が存在する場合において、もしくは経験又は、その他固有の条件の違いにより適正な標準値が提示された値と異なるときは、プログラム上で変更し、もしくは比例定数を変更することも可能である。これによって少ない吐出量とした場合は、それに見合った吹付圧力に制御でき、過度の微粒化による塗面の変動や飛散粒子の増加を起こしたり、圧力不足による塗面不良を引き起こすことを防ぐことができる。
【００２５】
また、塗料の特性は塗装仕上げに大きく影響し、吹付条件の調整が必要とされ、その中でも吹付圧力は重要な要素として考慮されており、たとえば微細な金属粉を含んだメタリック塗料では吹付圧力を通常の塗料より高くして微粒化を促進し、かつ塗装面に塗着するまでに乾燥を促進して均一なメタル分布を得て斑の無い美麗な塗装を行うことができると知られている。
【００２６】
本発明では、これらの塗料特性を区分し、その特性に応じた圧力を加減することによって、塗料の特性による塗装条件の調整を自動的に演算し、最適な吹付圧力が得られるようにしている。これら塗料特性の違いは一定の数値を加減することで適合させることが確認されており、たとえば前記メタリック塗料の場合には、通常ソリッドと呼ばれている一般的な塗料に比べ５０から２００ｋＰａ（キロパスカル）を加算することで、適正値を得ることができた。この加算圧力はメタリック塗料もしくはこれと類似の塗料などの種類によって異なる数値が適正値として記憶されるが、一般的なエアースプレーガンであれば１００ｋＰａで広い範囲に適応できることも確認されている。
【００２７】
更に、塗料については前記特性とは別に、個々の塗料に対して塗料粘度が大きな要因として知られている。この場合、塗料の粘性が塗料の微粒化に影響を与えることから、基準塗料粘度に対して増加に応じた乗数を演算値として設定し、高い粘度で噴霧する場合にはそれに応じた比率を吹付圧力に乗じて微粒化を助け、適正な仕上げが得られるように制御される。
【００２８】
基準となる塗料粘度は塗料や塗装装置により異なるが、一般的に推奨されている塗料調整粘度を基準とし、それを基準として高くなる（又は低くなる）にしたがって大きな（１より小さい）定数を乗ずるようにすればよい。定数は実際のテストにより確認して定めればよく、状況によって変更することも可能である。定数は塗料粘度を直接入力し予め演算装置に組み込まれたデータにより吹付圧力を算出して制御しても、定数を直接入力して吹付圧力を算出して制御してもよい。
【００２９】
実施の一例では、基準粘度が塗料粘度測定用フォードカップで１３秒の場合、１６秒では１．２倍の圧力とすることで適正な噴霧状態が得られている。これらの数値は実施結果や試験結果により精度を高めることができる。これらの変動要素に対する吹付圧力の自動演算制御は必ずしも全てを組み入れる必要は無く、影響が少ない範囲で、もしくは許容できる範囲で実施しても適正吹付圧力に近づけることができる。
【００３０】
演算に要する係数や定数は経験と、幾つかの試験や実際の塗装作業の中から得ることができ、必要なデータテーブルを作成し、又は演算装置に−度組み込んでおけば、その後特別な熟練知識が無くても、決められた直接の条件を入力するだけで、容易に自動設定が可能でしかも作業者による個人差も無く安定した品質の塗装が継続して実施することができる。
【００３１】
次に、塗料吹付圧力の設定方法について説明する。
まず、図３に示すように、塗装ロボット制御装置には、被塗装物に対する塗装仕様条件における塗装ロボットの作動条件が入力、記憶されるとともに、これと協動する噴霧装置３０の噴霧条件及び使用塗料の条件が入力される（ステップＳ１）。
【００３２】
噴霧条件としては、塗料噴出量、吹付標準圧力、パターンエアー圧力となる。使用塗料の条件としては、塗料種類（塗料特性定数）、塗料粘度（粘度係数）となる。これらの値は直接入力してもよいし、その他の塗装条件の入力値により演算された出力値を用いてもよい。
【００３３】
噴霧条件及び使用塗料の条件が入力されると、自動演算手段１１により吹付圧力が算出される（ステップＳ２）。この場合、吹付標準圧力に塗料噴出量の標準値に対する割合を掛ける、吹付圧力に塗料種類（塗料特性定数）を加える、吹付圧力に塗料粘度（粘度係数）を掛ける等の演算が行われる。
【００３４】
そして、自動演算手段１１により算出された吹付圧力に基づき、吹付圧力調整機能を有する電空バルブ２０を介しての噴霧装置３０の塗料吹付圧力制御が行われる（ステップＳ３）。
【００３５】
このように、本実施形態では、使用塗料データと噴霧装置３０に関わる塗装機器条件データとが入力されると、これらのデータと噴霧装置３０の吹付における基準圧力値とを用い、予め噴霧装置３０の種類に応じて組み込まれた自動演算手段１１による自動演算により、適正吹付圧力値を求め、吹付圧力調整機能を有する電空バルブ２０を介しての噴霧装置３０の塗料吹付圧力制御が行われるようにした。
【００３６】
通常、塗装ロボットは、被塗装物に対する教示の中で１つの塗装の中に幾つかの塗装ステップが組み入れられ塗装が完了するように教示される。この場合、被塗装物によっては、途中のステップにおいて被塗装物に合わせて塗料噴出量を変えた状態で教示されることがある（パターンを狭く噴出量を抑える場合など）。本実施形態では、このような場合にも教示された噴出量にもとづき塗装ロボット制御装置が自動的（噴出量の変化に応じて）に吹付圧力を適正圧力に演算して、噴霧装置３０に出力させることができるため、常に適正な噴霧状態を維持し、品質の安定した塗装を提供できる。
【００３７】
また、教示の際に噴出量の変化に応じた吹付圧力の変更を作業者が判断して入力することが必要なくなる。すなわち、塗装工程中に条件が変化、たとえば前記のように被塗装物形状により部分的に狭い部分（塗装範囲）を塗装する場合、パターン開を小さくし、噴出量を少とするか、あるいは塗装中に環境温度が変化し塗料の粘性が変化することで噴出量が変化し、これにともなって吹付け適正圧力が変化し、これらに対応できないと、塗装不良になるが、上述したように、塗装ロボット制御装置が自動的（噴出量の変化に応じて）に吹付圧力を演算するため、作業者の判断によっての吹付圧力の変更入力が不要となる。
【００３８】
また、塗装ロボット制御装置が自動的（噴出量の変化に応じて）に吹付圧力を演算するため、塗装準備時間を短縮でき、生産性の向上を図ることができ、また特別な技術を要さなくても、他の塗装条件から自動的に適正吹付圧力を演算し、制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
塗装吹付圧力の設定には熟練を要し、時間のかかるものであったが、本発明により塗装時間が短縮され、生産性が向上するとともに、熟練作業者のいない作業所や中小企業などにおいて広範な活用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の塗料吹付圧力制御装置の概要を説明するための図である。
【図２】図１の自動演算手段の詳細を説明するための図である。
【図３】図１の塗料吹付圧力制御装置における塗料吹付圧力の設定方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  塗料吹付圧力制御装置
１１  自動演算手段
１２  塗料吹付圧力演算部
１３  基準圧力値保持メモリ
１４  補正演算部
２０  電空バルブ
３０  噴霧装置（スプレーガン）
【図１】
2007000690.tif 000003
【図２】
2007000690.tif 000004
【図３】
2007000690.tif 000005