(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクに接続されたインジェクタのメインノズルに圧縮エア源から吸引エアを吹き込ませることによりタンクから粉体塗料を吸引して塗装ガンへ供給し、粉体流量測定装置で測定された粉体塗料の流量に基づいて吸引エア圧力をＰＩＤ制御する粉体塗料供給装置において、
外部から粉体塗料の設定供給量を入力する設定供給量入力手段と、
外部から搬送エア流量設定値を入力する搬送エア流量入力手段と、
圧縮エア源とインジェクタのメインノズルとの間に接続された吸引エア圧力調節器と、
圧縮エア源とインジェクタのサブノズルとの間に接続された希釈エア圧力調節器と、
記憶手段と、
過去の設定供給量に対する吸引エア圧力の値を学習データとして前記記憶手段に記憶させると共に新たな設定供給量が前記設定供給量入力手段から入力されるとその設定供給量に対して前記記憶手段に記憶されている学習データの値に前記吸引エア圧力調節器を瞬時に操作した後に粉体流量測定装置で測定された粉体塗料の流量が新たな設定供給量となるように前記吸引エア圧力調節器を調節して吸引エア圧力をＰＩＤ制御し、インジェクタのメインノズルに吹き込まれる吸引エアの流量とサブノズルに吹き込まれる希釈エアの流量との総和が前記搬送エア流量入力手段から入力された搬送エア流量設定値となるように前記希釈エア圧力調節器を調節して希釈エア圧力をＰＩＤ制御する制御回路と
を備えたことを特徴とする粉体塗料供給装置。
【請求項２】
前記制御回路は、任意の供給量で予め行った検量の際の実供給量と吸引エア圧力の値に基づき各設定供給量に対する吸引エア圧力の推測データを作成して前記記憶手段に記憶させると共に前記設定供給量入力手段から入力された新たな設定供給量に対する学習データが前記記憶手段に記憶されていない場合にその設定供給量に対して前記記憶手段に記憶されている推測データの値に前記吸引エア圧力調節器を瞬時に操作した後に吸引エア圧力をＰＩＤ制御する請求項１に記載の粉体塗料供給装置。
【請求項３】
タンクに接続されたインジェクタのメインノズルに圧縮エア源から吸引エアを吹き込ませることによりタンクから粉体塗料を吸引して塗装ガンへ供給し、粉体流量測定装置で測定された粉体塗料の流量に基づいて吸引エア圧力をＰＩＤ制御する粉体塗料供給方法において、
過去の設定供給量に対する吸引エア圧力の値を学習データとして記憶し、
新たな設定供給量が入力されると吸引エア圧力を瞬時にその設定供給量に対して記憶されている学習データの値とし、
その後粉体流量測定装置で測定された粉体塗料の流量が新たな設定供給量となるように吸引エア圧力をＰＩＤ制御し、
外部から搬送エア流量設定値が入力されるとインジェクタのメインノズルに吹き込まれる吸引エアの流量とサブノズルに吹き込まれる希釈エアの流量との総和がその搬送エア流量設定値となるように希釈エア圧力をＰＩＤ制御する
ことを特徴とする粉体塗料供給方法。
【請求項４】
任意の供給量で予め検量を行い、
検量の際の実供給量と吸引エア圧力の値に基づき各設定供給量に対する吸引エア圧力の推測データを作成して記憶し、
入力された新たな設定供給量に対する学習データが存在しない場合に吸引エア圧力を瞬時にその設定供給量に対して記憶されている推測データの値とする
請求項３に記載の粉体塗料供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉体塗料供給装置及び方法に係り、特に設定供給量に対する実供給量の応答性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車体塗装等の粉体塗装作業にあっては、仕上がり塗膜の均質化、及び塗料の有効利用のために、常に、一定量の粉体塗料を塗装ガンに供給する必要がある。従来のこの種の粉体塗料供給装置においては、粉体塗料を収容するタンクに搬送管の一端を挿入し、搬送管の他端に設けられたインジェクタのノズルに吸引エアを吹き込むことにより、タンク内の粉体塗料が搬送管に吸引されて塗装ガンへと供給される。搬送管には粉体塗料の流量を測定する測定装置が取り付けられ、この測定装置によって測定された粉体塗料の実供給量とコントロールパネル等から入力された設定供給量との差分に基づき、実供給量が設定供給量に等しくなるようにインジェクタのノズルに吹き込まれる吸引エアの圧力がＰＩＤ制御される。ここで、ＰＩＤ制御は、ハンティングのない滑らかな制御を行う比例動作とオフセットを自動的に修正する積分動作と外乱に対する応答性を早くする微分動作とを組み合わせた制御方式である。このような粉体塗料供給装置により、塗装ガンに常に設定供給量の粉体塗料を供給することが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実供給量と設定供給量との差分に基づいてインジェクタのノズルに吹き込まれる吸引エアの圧力をＰＩＤ制御することにより設定供給量の粉体塗料を供給しようとしていたので、ＰＩＤ制御の比例帯を小さく設定すると、図７の曲線Ｃ１で示されるように、粉体塗料の設定供給量に対する実供給量の応答がオーバーシュートして振動的になり、一方ＰＩＤ制御の比例帯を大きく設定すると、図５の曲線Ｃ２で示されるように、粉体塗料の設定供給量に対する実供給量の応答が遅くなってしまう。このため、図８に示されるように、設定供給量の変更に対して所望の吸引エア圧力及び実供給量を得るまでに時間を要していた。
【０００４】
粉体塗装において頻繁に粉体塗料の吐出量の変更が必要とされるユーザより、塗装ガンへ応答性よく粉体塗料を供給し得る粉体塗料供給装置の開発が望まれていた。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、設定供給量に対する実供給量の応答性に優れた粉体塗料供給装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る粉体塗料供給装置は、外部から粉体塗料の設定供給量を入力する設定供給量入力手段と、圧縮エア源とインジェクタのメインノズルとの間に接続された吸引エア圧力調節器と、記憶手段と、過去の設定供給量に対する吸引エア圧力の値を学習データとして記憶手段に記憶させると共に新たな設定供給量が設定供給量入力手段から入力されるとその設定供給量に対して記憶手段に記憶されている学習データの値に吸引エア圧力調節器を瞬時に操作した後に粉体流量測定装置で測定された粉体塗料の流量が新たな設定供給量となるように吸引エア圧力調節器を調節して吸引エア圧力をＰＩＤ制御し、インジェクタのメインノズルに吹き込まれる吸引エアの流量とサブノズルに吹き込まれる希釈エアの流量との総和が搬送エア流量入力手段から入力された搬送エア流量設定値となるように希釈エア圧力調節器を調節して希釈エア圧力をＰＩＤ制御する制御回路とを備えたものである。
【０００６】
また、任意の供給量で予め行った検量の際の実供給量と吸引エア圧力の値に基づいて制御回路が各設定供給量に対する吸引エア圧力の推測データを作成して記憶手段に記憶させ、設定供給量入力手段から入力された新たな設定供給量に対する学習データが記憶手段に記憶されていない場合にはその設定供給量に対して記憶手段に記憶されている推測データの値に吸引エア圧力調節器を瞬時に操作した後に吸引エア圧力をＰＩＤ制御するようにすることもできる。
【０００７】
この発明に係る粉体塗料供給方法は、過去の設定供給量に対する吸引エア圧力の値を学習データとして記憶し、新たな設定供給量が入力されると吸引エア圧力を瞬時にその設定供給量に対して記憶されている学習データの値とし、その後粉体流量測定装置で測定された粉体塗料の流量が新たな設定供給量となるように吸引エア圧力をＰＩＤ制御し、外部から搬送エア流量設定値が入力されるとインジェクタのメインノズルに吹き込まれる吸引エアの流量とサブノズルに吹き込まれる希釈エアの流量との総和がその搬送エア流量設定値となるように希釈エア圧力をＰＩＤ制御する方法である。
【０００８】
また、任意の供給量で予め検量を行い、検量の際の実供給量と吸引エア圧力の値に基づいて各設定供給量に対する吸引エア圧力の推測データを作成して記憶し、入力された新たな設定供給量に対する学習データが存在しない場合に吸引エア圧力を瞬時にその設定供給量に対して記憶されている推測データの値とすることもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係る粉体塗料供給装置の構成を示す。粉体塗料Ｆを収容するタンク１は多孔板２を備えた、いわゆる流動床タンクであり、流動エアが吹き込まれて粉体塗料Ｆがタンク１内で流動状態に保たれる。このタンク１内に搬送管３の一端が挿入され、搬送管３の他端にインジェクタ４が接続されており、インジェクタ４に塗装ガン５が接続されている。搬送管３には管路内の静電容量の変化から粉体塗料Ｆの流量を測定する粉体流量測定装置６が取り付けられ、粉体流量測定装置６に増幅回路７が接続され、さらに増幅回路７に補正回路８が接続されている。なお、粉体流量測定装置６は、静電容量の変化として測定した搬送管３内の密度と搬送管３内に導入した測定用エアの流量Ｑｆとに基づいて粉体塗料Ｆの流量を測定するものである。そして、補正回路８からの出力信号がコントローラ９に入力され、コントローラ９からインジェクタ４のメインノズル４ａ及びサブノズル４ｂへそれぞれ吸引エア及び希釈エアが供給される。
【００１０】
コントローラ９には、図示しない圧縮エア源に接続され且つ塗装ガン５の運転信号に基づいて開閉されるバルブ１０と、このバルブ１０に分岐点Ａを介してそれぞれ接続された吸引エア用圧力レギュレータ１１及び希釈エア用圧力レギュレータ１２とが備えられている。これらのレギュレータ１１及び１２は、この発明における吸引エア圧力調節器及び希釈エア圧力調節器を構成するもので、それぞれインジェクタ４のメインノズル４ａ及びサブノズル４ｂに接続されている。さらに、コントローラ９は、レギュレータ１１及び１２並びに補正回路８に接続された制御回路１３を有すると共に、この制御回路１３に接続されたコントロールパネル１４とメモリ１５とを有している。なお、コントロールパネル１４はこの発明における設定供給量入力手段及び搬送エア流量入力手段を構成し、メモリ１５は過去に実績した粉体塗料Ｆの設定供給量に対する吸引エア圧力の値を学習データとして記憶するもので、この発明における記憶手段を構成している。
【００１１】
次に、この粉体塗料供給装置の基本的動作について説明する。まず、タンク１に流動エアが吹き込まれて粉体塗料Ｆがタンク１内で流動状態に保たれる。塗装ガン５が運転されると、その運転信号によりコントローラ９内のバルブ１０が開放され、図示しない圧縮エア源からの圧縮エアがピンチバルブ１０を通った後、分岐点Ａで分流され、吸引エア用圧力レギュレータ１１を介して吸引エアがインジェクタ４のメインノズル４ａへ吹き込まれると共に希釈エア用圧力レギュレータ１２を介して希釈エアがインジェクタ４のサブノズル４ｂへ吹き込まれる。メインノズル４ａに吹き込まれた吸引エアによりタンク１から粉体塗料Ｆが搬送管３内に吸引され、さらに吸引エアと希釈エアとによって粉体塗料Ｆが塗装ガン５へ供給され、被塗物に向かって噴出される。
【００１２】
ここで、この実施の形態における動作を図２のフローチャートを参照してさらに詳細に説明する。まず、ステップＳ１でコントロールパネル１３から粉体塗料Ｆの設定供給量Ｑｍと、塗装ガン５へ粉体塗料Ｆを搬送するための搬送エア流量Ｑｔとが入力される。制御回路１３は、ステップＳ２で、入力された設定供給量Ｑｍにおける吸引エア圧力Ｐｆｍの学習データがメモリ１５内に記憶されているかどうかを判定する。メモリ１５内に記憶されていれば、制御回路１３は、ステップＳ３でその吸引エア圧力Ｐｆｍの学習データを読み出し、続くステップＳ４で吸引エア用圧力レギュレータ１１を読み出した学習データの値に瞬時に操作する。
【００１３】
このように吸引エア圧力Ｐｆｍを読み出した学習データの値にした状態で所定時間運転した後、ステップＳ５で設定供給量Ｑｍを目標値としてＰＩＤ制御に移行する。すなわち、粉体流量測定装置６で測定された粉体塗料Ｆの流量がステップＳ１で入力された設定供給量Ｑｍとなるように吸引エア用圧力レギュレータ１１が制御回路１３によって調節される。
【００１４】
なお、粉体流量測定装置６は、静電容量の変化として測定した搬送管３内の密度と搬送管３内に導入した測定用エアの流量Ｑｆとに基づいて粉体塗料Ｆの流量を測定するもので、この粉体流量測定装置６からの出力信号が増幅回路７で増幅され、補正回路８で例えば０点補正を受けた後、粉体塗料Ｆの供給量Ｑｐを表す信号としてコントローラ９の制御回路１３に入力される。ここで、０点補正は、粉体塗料の供給中に搬送管３の内壁に付着する粉体の影響を実用上弊害のない程度にまで減少させるもので、この粉体塗料供給装置の停止後の測定値（粉体付着量に相当する測定値）を補正基準値として運転中の測定値を補正するものである。
【００１５】
補正回路８から供給量Ｑｐを表す信号を入力した制御回路１３は、この信号により表される供給量Ｑｐをコントロールパネル１４から予め入力された粉体塗料Ｆの設定供給量Ｑｍと比較し、設定供給量Ｑｍに対する過不足量に応じて吸引エア用圧力レギュレータ１１を調節してインジェクタ４のメインノズル４ａへ吹き込まれる吸引エアの圧力Ｐｆｍを制御する。これにより、塗装ガン５に常に設定供給量Ｑｍの粉体塗料Ｆが供給されることとなる。これと同時に、制御回路１３は、コントロールパネル１４から入力された搬送エア流量Ｑｔと吸引エアの流量Ｑｆｍとの差分Ｑｔ−Ｑｆｍを演算し、希釈エアの流量Ｑｆｓがこの差分と一致するように希釈エア用圧力レギュレータ１２を調節する。
【００１６】
このように、粉体塗料Ｆの設定供給量Ｑｍにおける吸引エア圧力Ｐｆｍの過去の学習データに基づいて吸引エア用圧力レギュレータ１１を瞬時に操作した後、ＰＩＤ制御に移行するため、図３に示されるように、実供給量を短時間で設定供給量Ｑｍとすることができる。
【００１７】
このようにして実供給量が設定供給量Ｑｍとなったときの吸引エア圧力Ｐｆｍの値が、ステップＳ６で、制御回路１３により学習データとしてメモリ１５に記憶される。
さらに、ステップＳ７で粉体塗料Ｆの設定供給量Ｑｍの変更があるか否かを判定し、変更がない場合にはステップＳ５に戻ってＰＩＤ制御の実行を継続する。一方、変更がある場合には、ステップＳ８で新たな設定供給量Ｑｍを入力し、ステップＳ２に戻って、この新たな設定供給量Ｑｍにおける吸引エア圧力Ｐｆｍの学習データがメモリ１５に記憶されているかどうかが判定される。
なお、ステップＳ２において、入力された設定供給量Ｑｍにおける吸引エア圧力Ｐｆｍのデータがメモリ１５に記憶されていない場合には、過去の学習データがないものとしてステップＳ５に進み、設定供給量Ｑｍを目標値としてＰＩＤ制御を実行する。
【００１８】
以上のように過去の学習データに基づいた吸引エア用圧力レギュレータ１１の瞬時の操作とその後のＰＩＤ制御とを組み合わせたことにより、例えば図４に示されるように変化する設定供給量Ｑｍに対しても実供給量の応答性は極めて優れたものとなる。従って、安定した膜厚分布の塗膜を形成することが可能となる。なお、吸引エア圧力調節器及び希釈エア圧力調節器としてそれぞれ圧力レギュレータを用いたが、これに限るものではなく、例えばコントロールバルブを用いても良い。
【００１９】
実施の形態２．
実施の形態２に係る粉体塗料供給装置は、図１に示した実施の形態１の装置と同様の構成を有しているが、装置を稼働する前に予め任意の供給量で粉体塗料を供給する検量を行い、検量の際の実供給量と吸引エア圧力の値に基づいて各設定供給量に対する吸引エア圧力の推測データを作成して記憶するようにしたものである。
【００２０】
図５のフローチャートを参照してこの実施の形態２における動作を説明する。まず、ステップ１１で検量を実施する。このとき、図６に示されるように、任意の供給量を指示して粉体塗料を供給し、実供給量Ｑ１に対する吸引エア圧力Ｐ１の値を得る。同様にして、実供給量Ｑ２及びＱ３に対する吸引エア圧力Ｐ２及びＰ３の値を検量により求め、原点及びこれらの測定点Ｍ１〜Ｍ３を順次直線で結ぶことにより補間する。ステップ１２でこのような直線のデータが推測データとしてメモリ１５に記憶される。なお、供給量がＱ３より大きい範囲については、測定点Ｍ２とＭ３とを結ぶ直線を延長してこれを推測データとする。
【００２１】
続くステップ１〜３は、実施の形態１と同様である。すなわち、ステップＳ１で粉体塗料Ｆの設定供給量Ｑｍと搬送エア流量Ｑｔとが入力されると、制御回路１３は、ステップＳ２で、入力された設定供給量Ｑｍにおける吸引エア圧力Ｐｆｍの学習データがメモリ１５内に記憶されているかどうかを判定し、メモリ１５内に記憶されていれば、ステップＳ３でその吸引エア圧力Ｐｆｍの学習データを読み出す。
【００２２】
一方、ステップＳ２において、入力された設定供給量Ｑｍにおける吸引エア圧力Ｐｆｍの学習データがメモリ１５に記憶されていない場合には、ステップＳ１３に進み、入力された設定供給量Ｑｍに対応する吸引エア圧力Ｐｆｍの推測データをメモリ１５から読み出す。
【００２３】
その後のステップＳ４〜Ｓ８は実施の形態１と同様である。すなわち、ステップＳ４では、上述したステップ３で読み出された学習データあるいはステップ１３で読み出された推測データの値に吸引エア用圧力レギュレータ１１が瞬時に操作される。この状態で所定時間運転した後、ステップＳ５で設定供給量Ｑｍを目標値としてＰＩＤ制御に移行し、ステップＳ６で、実供給量が設定供給量Ｑｍとなったときの吸引エア圧力Ｐｆｍの値が学習データとしてメモリ１５に記憶される。さらに、ステップＳ７で粉体塗料Ｆの設定供給量Ｑｍの変更があるか否かを判定し、変更がない場合にはステップＳ５に戻ってＰＩＤ制御の実行を継続する。一方、変更がある場合には、ステップＳ８で新たな設定供給量Ｑｍを入力し、ステップＳ２に戻る。
【００２４】
以上のように、この実施の形態２においては、予め任意の供給量で検量を実施して各設定供給量に対する吸引エア圧力の推測データを作成し記憶するので、入力された新たな設定供給量に対する学習データが存在しない場合に、吸引エア圧力を瞬時にその設定供給量に対して記憶されている推測データの値とすることによって起動時や設定供給量の変更時における実供給量の応答性は優れたものとなる。
【００２５】
なお、図６では、３つの測定点について検量を行った例を示したが、少なくとも一つの測定点で検量を実施すればよい。測定点が一つの場合には、その測定点と原点とを結ぶ直線を作成して推測データとすることができる。
また、推測データは、直線の方程式の形式で記憶されていてもよく、あるいは各設定供給量に対する吸引エア圧力のデータマップの形式で記憶されていてもよい。
さらに、図６では、原点と３つの測定点とを順次異なる直線で結んだが、これに限るものではなく、原点と複数の測定点からこれらに最も近い１本の近似直線あるいは近似曲線を求め、これを推測データとすることも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、過去の設定供給量に対する吸引エア圧力の値を学習データとして記憶し、新たな設定供給量が入力されると吸引エア圧力を瞬時にその設定供給量に対して記憶されている学習データの値とし、その後粉体流量測定装置で測定された粉体塗料の流量が新たな設定供給量となるように吸引エア圧力をＰＩＤ制御し、外部から搬送エア流量設定値が入力されるとインジェクタのメインノズルに吹き込まれる吸引エアの流量とサブノズルに吹き込まれる希釈エアの流量との総和がその搬送エア流量設定値となるように希釈エア圧力をＰＩＤ制御するので、起動時や設定供給量の変更時における実供給量の応答性に優れ、短時間で制御性のよい粉体塗装を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る粉体塗料供給装置を示すブロック図である。
【図２】  実施の形態１の動作を示すフローチャートである。
【図３】  実施の形態１における実供給量の応答性を示すグラフである。
【図４】  実施の形態１における設定供給量、吸引エア圧力及び実供給量の関係を示すタイミングチャートである。
【図５】  実施の形態２の動作を示すフローチャートである。
【図６】  実施の形態２における検量の結果を示すグラフである。
【図７】  従来の粉体塗料供給装置における実供給量の応答性を示すグラフである。
【図８】  従来の粉体塗料供給装置における設定供給量、吸引エア圧力及び実供給量の関係を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  タンク、３  搬送管、４  インジェクタ、４ａ  メインノズル、４ｂ  サブノズル、５  塗装ガン、６  粉体流量測定装置、７  増幅回路、８  補正回路、９  コントローラ、１０  バルブ、１１  吸引エア用圧力レギュレータ、１２希釈エア用圧力レギュレータ、１３  制御回路、１４  コントロールパネル、１５  メモリ。
【図１】
0003753422.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003753422.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003753422.tif 000008
【図８】
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