JP2005230767A - 自動ローラ塗装システム - Google Patents

Abstract

【課題】全自動化され複数の車種に対応が可能で、粘性の高い水性塗料の膜厚、仕上がり外観の双方を満足できる塗装が可能な自動ローラ塗装システムを提供する。
【解決手段】 自動ローラ塗装システムを、複層構造のローラ刷毛を有する塗布用ローラ１７１ａ、１７２ａを備えた曲面対応ローラ式塗布装置と、塗装ロボット１７１、１７２と、塗料流量制御装置１４０と、被塗装体の車種を判別する車種識別装置９７ａ、９７ｂとで構成するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、本出願人の先行発明に係る自動化に最適な構造の片圧送又は両圧送ローラを使用して、車種別を問わず塗装ロボットによる塗装の全自動化を図るシステムに関するものである。

ローラ式塗布はこれまでもいろいろの分野で用いられてきており、その１つに、例えば、自動車製造工場において、完成した自動車を出荷する場合に、自動車の塗膜を雨水，鉄粉，花粉，鳥糞等の汚染から保護し、品質の低下を防ぐ目的で塗膜表面上に保護膜を形成するのにも使用されている。
自動車の塗膜対象としては、フード、ルーフ、トランクに限らず、垂直面のバンパー、フェンダー、ドア等が挙げられる。
保護膜の形成には水溶性アクリルタイプの水性材料や油脂系合成ワックスタイプ等のワックスあるいは炭酸カルシューム系パウダを塗膜表面に塗布する方法や塩化ビニール系樹脂製のフィルムを塗布膜表面に貼設する方法が広く行われていた。

先ず、ワックス塗布により形成される保護膜は、鉄粉や花粉に対する保護効果に劣り、且つ、自動車の塗膜上に塗布後約３〜４ケ月と保護効果の持続期間が短く、また出荷先においてワックス除去作業の負荷が大きく、アンモニア系薬剤あるいはケロシン等の溶液を使用して除去することから環境安全性に劣り、更に廃水処理のための設備を要する等の不具合がある。
また、パウダー塗布による保護膜は、鉄粉、花粉、雨水等の降り掛かるものに対しては保護効果が期待できるものの、接触などにより発生する傷に対する保護効果に劣り、且つ、風雨により塗布したパウダーが消失することから保護効果の持続期間も約１〜３ケ月と短く、更に、保護膜を除去する際には、車体の隙間、例えば、フロントフェンダとフロントフード等の間に付着した保護膜の除去作業に困難を招き、且つ、砂塵過設備等の大掛かりな後処理設備を要するなどの不具合がある。

これらワックスやパウダの塗布による保護層の形成は、一般に塗装ブース内でのスプレーによる吹き付けによって行われることから、塗着効率が約１０〜３０％であって、残りのワックスやパウダ等は塗装ブース下に落下して循環水によってブース外に排出されて廃棄処分されることから歩留まりが悪く、またワックスやパウダなどがスプレー噴霧されることから塗装ブース内がミストで汚れ、且つ循環水の循環及び吸排気装置の作動に伴う騒音発生等による作業環境の悪化を招く等の不具合がある。
一方、フィルムの貼着による方法は、複雑な自動車の形状に沿ってフィルムを貼設する作業には負荷が大きく、万一貼設したフィルムと塗膜との間に隙間が生じると、この隙間に雨水等が侵入して塗膜の膨潤が発生する恐れがある。そしてフィルムを塗膜表面から単に剥がすことにより保護膜の除去が行え、保護膜の除去作業性に優れるものの、除去後のフィルムを処理するための償却設備等を要する。

この対策として、例えば、特許文献１に開示の「ストリッパブルペイントの塗布方法」のように、洗浄水切りされた自動車の塗膜表面に剥離可能な水性塗料をローラ式塗布装置により塗布し、その後乾燥させて剥離可能な保護膜を形成する方法があった。
このような水性塗料を自動車の表面に塗布する際には、一般にドラム缶等の塗料供給源によって搬入された塗料を一旦塗料タンクに貯蔵し、ポンブ等によってローラ式塗布装置に圧送して自動車の塗膜表面上に塗布するというのが、一般的な形式である。

しかし、このローラ式塗布装置によると、作業者の被塗布面へのローラ刷毛の押し付け力のみによってローラ刷毛を回転させることから、高粘度の塗料を塗布する場合、高粘度の塗料がローラ支持体と内側エンドキャップとの摺動部に侵入して円滑なローラ刷毛の回転を阻害し均一な厚さの保護膜を得るのを困難にし、且つこの摺動部からローラの中空部内に圧送した塗料が流出して歩留まりが低下し、更に作業性及び作業環境を悪化させる恐れがある。

特開平０７−８０３９９号公報

最終的には塗料を均一に厚く、且つ作業者による個人差の無い均一な仕上げ品質を望むには塗装ロボットを用いて自動化する必要があるが、このローラ式塗布装置も含めて従来公知のローラ式塗布装置（片、両圧送ローラ）は自動化に適した形態では無く、特にローラ刷毛を曲面の塗布面に均一に当接させることが難しいため自動化は困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、塗料の無駄を無くし、かつローラ刷毛に塗料を均一に分配することのできる本出願人の先行発明に係る片圧送ローラあるいは両圧送ローラ（以降、「片・両圧送ローラ」と言う。）を使用し、かつドラム缶に入っている状態の塗料を塗料タンクに送り、撹拌し、ゴミ等を除去した後、最適な液量を塗装ブース内の前記片・両圧送ローラに送り、同じく本発明に係るロボット装置を用いて、膜厚の厚膜化と泡が発生しない仕上がり外観を両立させる複層ローラを使用し全自動化することにより曲面のある塗布面でも均一に仕上がり良く、車種別に関わりなく複数の車種に自動塗装を行うことが可能な自動ローラ塗装システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１記載の自動ローラ塗装システムの発明は、塗料缶から塗料を補給される塗料タンクと、被塗装物に塗料を塗る塗装装置と、前記塗料タンクから前記塗装装置へ通じる配管と、該配管内に設けられ前記塗装装置へ塗料を給送するポンプと、を有する自動ローラ塗装システムであって、前記塗装装置が、軸中心を貫通する軸中心孔と該軸中心孔の複数箇所から半径方向に放射状に延びる放射孔とを残して中実をなす中実円筒体と、該中実円筒体の外周に取り付けられる塗布用ローラと、該塗布用ローラの前記中実円筒体の前記軸中心孔両端に接続される塗料圧送管と、前記塗布用ローラを前記塗布用ローラの片側又は両端で回転可能に支持するアーム部と、該アーム部を前記塗布用ローラの軸を含む垂直面と平行な面で旋回可能に支持する旋回可能支持機構と、該アーム部を上下方向に移動可能に支持する上下可能支持機構と、を備えて成る曲面対応ローラ式塗布装置と、該曲面対応ローラ塗布装置を取りつけた３次元方向に移動可能な３次元移動ロボットと、塗装する車種に応じて前記３次元移動ロボットを制御するロボット制御装置と、塗装する車種に応じて前記曲面対応ローラ塗布装置へ圧送する塗料流量を制御する塗料流量制御装置と、塗装ブースへ搬送される車種を識別する車種識別装置と、を備え、前記車種識別装置の出力を前記ロボット制御装置と前記塗料流量制御装置に入力することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の自動ローラ塗装システムにおいて、前記車種識別装置が車に向けて発射する発光器と該発光器から発射された光を受光する受光器を備え、該受光器の受光状態から車高又は車幅を測定して車種を識別することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の自動ローラ塗装システムにおいて、前記３次元移動ロボットが、前記識別された車種毎に動作軌跡を切換えて実施されるティーチング・プレイバック方式により駆動されることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システムにおいて、塗料に混入した異物を除去する溶液用フィルタを前記塗料タンクから前記塗装装置へ通じる配管内に設けたことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システムにおいて、前記配管内の塗料流量の変動を無くして前記塗装装置の塗布量を一定に保つための流量計を用いた流量制御を行う液量安定化装置を前記塗料タンクから前記塗装装置へ通じる配管内に設けたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システムにおいて、前記塗装装置内の塗料を最適温度に調節して供給するために熱交換器を前記塗料タンクから前記塗装装置へ通じる配管内に設けたことを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システムにおいて、前記塗料タンクから前記塗装装置へ給送された塗料のうち使用されなかった剰余塗料を前記塗料タンクまで戻す戻し配管を設けたことを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システムにおいて、前記戻し配管の先端部が前記塗料タンク内の液面内に突出しかつタンク側壁に沿って周方向に折曲していることを特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システムにおいて、前記塗料タンクから前記塗装装置へ通じる配管内に設けられた塗色切替弁と、洗浄剤タンクからの洗浄剤を前記塗色切替弁に導く配管と、該配管内に設けられ前記塗色切替弁へ洗浄剤を給送するポンプと、を備えたことを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システムにおいて、前記塗布用ローラが前記中実円筒体の外周に取り付けられる繊維ローラとセルの集合体による複層構造のローラ刷毛とから構成されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、従来より、塗膜保護用水性塗料といった粘性の高い塗料をスプレー式で噴射することは難しく、自動化は不可能であった。そこで塗装はもっぱらローラを用いて手動で行われていた。またローラによる塗装の自動化も曲面対応が難しく、これも自動化は不可能とされていた。ところが、本発明の構成によれば、この両圧送ローラを備えたローラ塗装機は曲面対応ができることで従来不可能であった塗装ローラによる塗装の全自動化が可能となり、しかも、塗装ブースへ搬送される車種を識別する車種識別装置を備えることで車種識別装置の出力を前記ロボット制御装置と前記塗料流量制御装置に入力することによって車種に関係なく複数の車種に同じように効率的な自動化塗装を行うことができるようになる。
また、請求項２に記載の発明によれば、簡単な光学式識別装置で普通車、軽自動車等のサイズを測定することで車種を確実に識別できるので、塗装の全自動化に寄与することとなる。
また、請求項３に記載の発明によれば、車種を識別された被塗装車は車種に応じた塗装パターンによるテイーチング・プレイバック方式により、塗装ロボットのアームが駆動されて正確な塗装を行うことができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、溶液用フィルタで異物を除去するために、綺麗な塗装を行えると共に、異物による装置内の故障を防止できる。
また、請求項５に記載の発明によれば、液量安定化装置で塗装装置の塗布量を一定に保つため、濃淡のない綺麗な塗装を行うことができる。
また、請求項６に記載の発明は、塗装装置内の塗料を最適温度に調節できるので、四季を通じて塗料の粘度を一定に保つことができる。
また、請求項７に記載の発明は、剰余塗料を塗料タンクへ戻すようにすることで塗料の使用の有無に関係無く塗料を循環させればよく、必要な時に必要な量の塗料を使用できるので、吐出量制御が簡単になる。
また、請求項８に記載の発明は、簡単な構成で塗料タンク内の塗料の撹拌ができるようになる。
また、請求項９に記載の発明は、塗装装置の洗浄を簡単な構成で効率良く実施できる。
また、請求項１０に記載の発明によれば、膜厚の厚膜化と塗料のボタ落ち、塗面泡等の発生しない良好な仕上がり外観が得られる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
自動車に塗膜保護の保護膜を形成する工程の前段は、次のようにしている。
（１）まず、車をきれいに洗浄し、（２）水切し、（３）保護膜を形成するところ以外をマスキングし、（４）この保護膜を塗布し、（５）必要に応じて補正仕上塗布した後、（６）乾燥させて終了する。
すなわち、（１）保護膜を形成すべき自動車Ｗは、洗浄工程に搬入され、車体全体を回転ブラシを使用するシャワー式洗車装置により洗浄して塗膜表面に付着した雨水や塵埃等を除去する。寒冷期には塗膜表面に付着した水滴の凍結により塗膜表面に傷を付けるおそれがあることから例えば３０〜５０℃の温水を用いる。
（２）洗浄工程で洗浄された自動車Ｗの塗膜を、続く水切工程において約３０〜７０℃の温風によるエアブローにより塗膜表面に残存する洗浄水を除去して乾燥させる。洗浄工程に使用される温水と水切工程で使用される温風によるエアブローにより後工程である塗布工程における水性塗料の塗布を良好にするため自動車の表面温度を適切に保持できる。表面温度は塗料の成膜性からすると１５℃以上、望ましくは２０〜３０℃である。
（３）水切工程において洗浄水切り乾燥された自動車Ｗは次のマスキング工程で水性塗料を塗布する塗布範囲と非塗布範囲とを仕切るためのマスキングテープを貼着し、かつエンジンフードに開口するインテークダクトやその他塗布範囲内にある樹脂部品等の非塗布部品をカバー等の載置により被覆する。
（４）続く塗布工程において、予めマスキング工程で区画された塗布範囲を本出願人の先行発明に係るローラ刷毛を用いた塗装ロボット塗布装置によりアクリルエマルジョンを主成分とした水性塗料（例えば関西ペイント社製ラップガードＬ）を塗布する。
（５）必要に応じて行うことができる次の仕上塗布工程では、前記マスキング工程で貼着したマスキングテープの剥離除去及びカバー等を除去し、かつ塗布範囲の細部の未塗布部分を小型ローラ刷毛又はスプレーを備えた塗装ロボットで水性塗料を塗布仕上げする。 なお、マスキング工程、塗布工程及び仕上塗布工程の各工程は塗装ブース内で行われる。
（６）続く乾燥工程において赤外線乾燥炉を用いて約３０〜９０秒間赤外線照射により塗布された水性塗料の内部からの乾燥を促進させ、続いて熱風乾燥炉を用いて被塗装物全体を均一に加熱して水性塗料を乾燥又は熱風乾燥炉だけを用いて乾燥させて保護膜を形成する。熱風乾燥炉としては水性塗料の成膜性、自動車の各種電装品等の付属部品保護の観点から乾燥温度が５０〜１００℃で風速が毎秒０．５〜８ｍの条件下で約２〜１０分間乾燥せしめることが好ましい。
また、上記工程に代えて、インライン方式を採ることも可能である。その場合は、自動車の塗装（中塗り、上塗り）が終わってさらに検査終了後に、保護用塗料が塗布され、乾燥され、その後、計器等の部品が取り付けられて完成車となる。

ここで言う塗料は、前述のように、塗膜保護用の塗膜形成用のものであり、通常のカラー塗料と比べて粘度が高いので、従来のスプレー式の自動塗装装置では実現が困難であった。したがって、従来は塗装ローラを用いた手作業による塗装で行っていた。
ところが、今回、本出願人の発明に係る自動塗装ローラの出現により、粘度の高い保護膜の形成を塗装ローラで全自動化することが可能となった。

図１は本発明に係る自動ローラ塗装システムの構成図である。
図１に示したのは、上記（１）〜（６）の工程のうちの（４）の塗布工程の全自動化である。図１において、１００は塗料調合室であり、この塗料調合室１００内には、塗装ローラに塗料を供給する塗料供給系１１０〜と塗装ローラを洗浄するために塗装ローラに洗浄剤を供給する洗浄剤供給系１６０〜とが設けられている。
まず、塗料供給系１１０について説明する。以下、ここで言う塗料とは上述のように塗膜保護用の粘度の高い塗料を指している。１１１は塗料缶、１１２はポンプ、１１２Ａはポンプ駆動用モータ、１１３はレギュレータ、１１３Ａは目盛ゲージ、１１４は塗料内に混入する異物を除去する溶液用フィルタ、１１５は塗料タンク、１１６はポンプ、１１６Ａはポンプ駆動用モータである。塗料缶１１１内の成膜用の水性塗料はポンプ１１２で吸引されて塗料缶１１１から出て、レギュレータ１１３で液圧を制御され、溶液用フィルタ１１４で不純物を濾過されて塗料タンク１１５に入る。塗料調合室１００の外には、レギュレータ１２０、目盛ゲージ１２０Ａ、塗料内に混入する異物を除去する溶液用フィルタ１２１、移送される塗料の温度を調節する熱交換器１３０、液量安定化装置１４０がある。液量安定化装置１４０を出た塗料は塗装ブース内の２台の自動塗装装置に供給するため２つの配管１５１と１５２にそれぞれ分岐する。２台の自動塗装装置に供給した後の剰余塗料は戻り配管１５５を通って塗料タンク１１５に戻る。

次に、洗浄剤供給系１６０について説明する。
１６１は洗浄剤ドラム 、１６２はポンプ、１６２Ａはポンプ駆動用モータ、１６３は洗浄剤用フィルタである。洗浄剤用フィルタ１６３を出た洗浄剤は２つの配管１５３と１５４にそれぞれ分岐して、塗装ブース内の２台の自動塗装装置にそれぞれ供給される。１７０は塗装ブースである。塗装ブース１７０内には、２台の塗装ロボット１７１と１７２が設けられており、１７１ａ、１７２ａはその塗装ロボット１７１と１７２の各アーム先端に装着された本発明に係る曲面塗布対応型の両圧送ローラである。各両圧送ローラ１７１ａ、１７２ａはブースの入口に設けられたＣＣＶ（ｃｏｌｏｒ ｃｈａｎｇｅ ｖａｌｖｅ：切替バルブ）１７３、１７４の出口側とそれぞれ配管１７５、１７６で繋がれている。ＣＣＶ１７３、１７４は１種類の塗料をオン・オフさせてニードルバルブと異なり、複数塗液をエアの切替で複数塗液の１つを吐出させることのできるバルブである。ここでは、ＣＣＶ１７３の入口側に塗料配管１５１と洗浄剤配管１５３が繋がれていて、ＣＣＶ１７３はエアの切替でその都度一方の配管から他方の配管へ切り替えることができるようになっている。各ＣＣＶ１７４についても同様に入口側には塗料配管１５２と洗浄剤配管１５４が繋がれていて、ＣＣＶ１７４はエアの切替でその都度一方の配管から他方の配管へ切り替えることができるようになっている。
なお、ＣＣＶ１７３、１７４は図１では塗装ブース１７０の入り口に設けているが、塗装ロボット１７１と１７２のアーム近傍に設けておくと、洗浄剤の消費が少なくて同じく塗装ローラ１７１ａ、１７２ａの洗浄が行える。

図１において、Ｗは検査工程ラインやマスキング工程（３）を経て塗装ブース１７０内に搬入された自動車等の被塗装媒体であり、車体Ｗは普通車、軽自動車等の車種を車種識別装置の投光器９７ａ、受光器９７ｂにより識別され、識別信号は計測部（図示していない）よりシステム制御装置へ通知され、複数の車種の塗装が同一塗装ブースで処理できるように構成されている。識別された車体Ｗは塗装ブース１７０で保護膜を塗布され、必要に応じて補正仕上げ塗布される。
２００は均し塗装を行って後補正する均し装置である。
均し塗装２００は塗装ロボット１７１と１７２で塗装できなかった曲率の大きな面や凹凸部分に対する補正である。この場合、全長の短い塗装ローラか塗装スプレーを別の塗装ロボットに持たせ、全長の短い塗装ローラの場合少しずつ曲面を塗装しながら移動してゆき、塗装スプレーの場合はミストが出ないように塗装対象に接近状態で使用することで曲率の大きな面や凹凸部分に対する塗装補正がおこなわれる。そして仕上げ塗布された自動車Ｗは塗装ブース１７０から出て、次の乾燥工程（６）へ進む。

以下、上述の各構成要素について詳しく説明する。
図２は、本発明で採用する塗料タンクの１例を示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。塗料タンク１１５は塗布液表面に皮張りができるおそれのない高品質の塗料貯蔵が確保でき、かつタンクの小型化及び構成の簡素化となるタンクで、塗料タンク１１５は、水性塗料を貯蔵するタンク本体１１５ａと、タンク本体を密閉的に閉鎖する蓋１１５ｂと、タンク本体内１１５ａに貯蔵される水性塗料Ｐ内に水性塗料Ｐを流入する補給配管１１５ｃ、給送配管１１５ｈ、戻り配管１５５とを備えている。タンク本体１１５ａは上方が開放した有底円筒状のタンクで、テフロン等の液切れの良い材質で内部コーティングしてある。タンク本体１１５ａの底部１１５ｅの近傍に張設されたスクリーンメッシュ１１５ｆと、タンク本体１１５ａの側壁１１５ｇの上端に固設されて、タンク本体１１５ａを密閉する蓋１１５ｂを載置している。
補給配管１１５ｃおよび戻り配管１５５は、タンク本体１１５ａの側壁１１５ｇの中間高さに位置し互に異なる高さで側壁１１５ｇを貫通して設けられており、かつ各先端部はタンク本体１１５ａ内において図２（ｂ）に示すように側壁１１５ｇに沿って周方向に折曲し、各補給配管１１５ｃ、戻り配管１５５の先端から水性塗料内流入する水性塗料Ｐが渦を形成するようにして、タンク本体内１１５ａに貯蔵されている水性塗料Ｐを、空気を巻き込まないで静かに撹拌するようにしている。塗料タンク本体１１５ａの底部１１５ｅに排出管１１５ｈが接続され、ポンプ１１６によって塗装ブース１７０内の塗装装置へ塗料が供給され、本発明に係るロボットおよびローラによって自動車の塗膜上に塗布される。

塗装ブース１７０側で余剰となった塗料は戻り配管１５５を経由して塗料タンク１１５内に戻される。塗料の使用により塗料タンク１１５の塗料Ｐの液面Ｌが予め設定された下限値まで降下すると補給ポンプ１１２の作動により塗料缶１１１から補給配管１１５ｃを介して塗料Ｐが塗料タンク１１５内に補給され、液面Ｌが予め設定された上限値に達すると補給が終る。
このように塗料タンク１１５内の塗料Ｐの液面Ｌは、設定された上限値と下限値との間を間欠的に変動せしめられる。しかし、タンク本体１１５ａの上端は蓋１１５ｂにより密閉的に閉鎖されることから塗料タンク１１５内の塗料Ｐの上方に位置する空間内は過度に乾燥することなく、塗料Ｐに含有する水分の蒸発等により湿度略１００％の加湿状態に保持され、液面Ｌより上方の側壁１１５ｇの内面に付着残存する塗料及び液面Ｌにおける塗料の乾燥が回避されて側壁１１５ｇの内面及び液面Ｌでの塗料Ｐの半固形化、即ち皮張りの発生が回避される。

一方、塗布作業中における塗料タンク１１５内の塗料Ｐは、戻り配管１５５の先端から側壁１１５ｇに沿って流入する塗料によって常時緩やかに撹拌され、塗料中に含有する顔料の沈降による凝結、いわゆるケーキングの発生が防止できる。
また、補給配管１１５ｃ及び戻り配管１５５の各先端部はタンク本体１１５ａ内の塗料Ｐの内部に突出しているので、空中の泡を巻き込むことがない。
また、従来装置のように、撹拌ポンプを別途用いる必要がないので、コスト安となる他、空中の泡を巻き込む虞もない。
このように、塗料タンク１１５によると、水性塗料Ｐを貯蔵するタンク本体１１５ａの上部を蓋１１５ｂにより密閉することから、タンク本体１１５ａ内の上方の空間が、水性塗料Ｐに含有する水分の蒸発によって加湿状態に保持され、塗料液面Ｌより上方の側面１１５ｇ内面に付着する塗料及び液面における塗料の乾燥が回避されて皮張りの発生が防止され、かつ供給配管１１５ｃ及び戻り配管１５５からタンク１内に流入する塗料によりタンク１内の塗料Ｐが撹拌されて顔料の沈降に伴うケーキングの発生が防止され、皮張りやケーキングの混入がない均一な塗料の貯蔵が可能になり、かつオーバーフロー槽や撹拌ポンプが不要になることから構成の簡素化及び小型化が図られる。

次に、本発明で使用するポンプ１１２の１例を示しておく。
ポンプ１１２としては、ここでは加圧タイプのダイヤフラムポンプが用いられ、これによって塗料の移送量を大きく増量できるという特長がある。
図３は本発明で使用するポンプ１１２の縦断面図である。
図において、１１２はポンプであって、上方の鍔部１１２Ｈから下方に向けてポンプ室凹部１１２Ｂが形成され、ポンプ室凹部１１２Ｂの底部には係止段部１１２Ｃが形成されている。又、ポンプ１１２の下方の鍔部１１２Ｄに向けて流入路凹部１１２Ｅと吐出路凹部１１２Ｆとが仕切壁１１２Ｇをもって区分して凹設されている。又、流入路凹部１１２Ｅより係止段部１１２Ｃに向けて吸入弁座１１２２が形成され、この吸入弁座１１２２の上流は流入路凹部１１２Ｅに開口し、下流は係止段部１１２Ｃに開口する。

１１２３は、ポンプ１１２の係止段部１１２Ｃ上に固定配置される弁座体であり、この下面には、吸入弁座１１２２に臨む吸入側逆止弁収納凹部１１２５と吐出弁座１１２４とが仕切壁１１２Ｗを介して区分形成されている。前記吐出弁座１１２の上流はポンプ室凹部１１２Ｂに開口し、下流は係止段部１１２Ｃに向けて開口する。

弁座体１１２３とポンプ１１２の係止段部１１２Ｃとの間には、吐出側逆止弁１１２Ｕと吸入側逆止弁１１２Ｖとが挟持されて固定されている。また、吸入側逆止弁１１２Ｖはその右端が挟持されて吸入弁座１１２２に臨んで配置され、吐出側逆止弁１１２Ｕはその左端が挟持されて吐出弁座１１２４に臨んで配置されている。

又、ポンプ１１２の鍔部１１２Ｈ上にはポンプカバー１１２７が配置され、鍔部１１２Ｈとポンプカバー１１２７との間には、ポンプダイヤフラム１１２８が挟持されている。 以上のように、ポンプダイヤフラム１１２８の下面とポンプ室凹部１１２Ｂとによってポンプ室１１２Ｐが形成され、ポンプダイヤフラム１１２８の上面とポンプカバー１１２７とによって脈動圧室１１２Ｑが形成され、この脈動圧室１１２Ｑには脈動圧導入路１１２９が開口している。

ポンプ１１２の下方の鍔部１１２Ｄ上にサージタンクカバー１１２Ｍが配置されている。そのサージタンクカバー１１２Ｍは、流入路凹部１１２Ｅに臨む第１凹部１１２Ｊと吐出路凹部１１２Ｆに臨む第２凹部１１２Ｋとが仕切壁１１２Ｌによって区分形成されている。
そして、鍔部１１２Ｄとサージタンクカバー１１２Ｍとの間にはサージダイヤフラム１１２Ｎが挟持され、そのうち流入路凹部１１２Ｅと第１凹部１１２Ｊとの間に吸入側サージダイヤフラム１１２Ｎ１が配置され、吐出路凹部１１２Ｆと第２凹部１１２Ｋとの間には吐出側サージダイヤフラム１１２Ｎ２が配置されている。以上により、吸入側サージダイヤフラム１１２Ｎ１と第１凹部１１２Ｊとによって吸入側サージタンクが形成され、吐出側サージダイヤフラム１１２Ｎ２と第２凹部１１２Ｋにより吐出側サージタンクが仕切壁１１２Ｌにて区分形成されている。仕切壁１１２Ｌには吸入側サージタンク１１２Ｊと吐出側サージタンク１１２Ｋとを連通する連通路１１２Ｒを設け、両サージタンク間を連通させている。

又、ポンプ１１２の吐出路凹部１１２Ｆが吐出側サージダイヤフラム１１２Ｎ２にて閉塞されたことによって吐出路１１２Ｓが形成され、流入路凹部１１２Ｅが吸入側サージダイヤフラム１１２Ｎ１にて閉塞されたことによって吸入路１１２Ｔが形成され、前記吐出路１１２Ｓは塗料タンク１１５（図１）側に接続され、吸入路１１２Ｔは塗料缶１１１（図１）側に接続されている。

次に、このポンプ１１２の作用について説明する。
駆動モータ１１２Ａ（図１）等により脈動圧導入路１１２９を介して負圧が脈動圧室１１２Ｑ内へ導入されると、ポンプダイヤフラム１１２８は脈動圧室Ｑ側へ移動してポンプ室１１２Ｐ内の室容積を増加してポンプ室Ｐ内の圧力を低下させる。これによると吐出側逆止弁１１２Ｕは吐出弁座１１２４を閉塞し、一方吸入側逆止弁１１２Ｖは吸入弁座１１２２を開放する。従って、塗料缶１１１（図１）内の塗料は、吸入路１１２Ｔ、吸入弁座１１２２を介してポンプ室１１２Ｐ内へ吸入される。
次いで、脈動圧導入路１１２９を介して正圧が脈動圧室１１２Ｑ内へ導入されるとポンプダイヤフラム１１２８はポンプ室１１２Ｐ側へ移動してポンプ室１１２Ｐ内の室容積を減少してポンプ室１１２Ｐ内の圧力を高める。これによると、吐出側逆止弁１１２Ｕは吐出弁座１１２４を開放し、一方吸入側逆止弁１１２Ｖは吸入弁座１１２２を閉塞する。
従って、ポンプ室１１２Ｐ内に貯溜された塗料は、吐出弁座１１２４、吐出路１１２Ｓを介して吐出される。
そして、脈動圧導入路１１２９より継続的に脈動圧力が脈動圧室１１２Ｑ内へ導入されると、ポンプダイヤフラム１１２８は継続的に往復動をなすもので、これによって昇圧された塗料が連続的に供給される。

ポンプ１１２の吐出工程時において、吐出路１１２Ｓ内には昇圧された塗料がポンプ室１１２Ｐから供給されるもので、これによると吐出路１１２Ｓに臨んで配置された吐出側サージダイヤフラム１１２Ｎ２は圧力を受けて吐出側サージタンク１１２Ｋ内に向けて変位し、吐出側サージタンク１１２Ｋ内の圧力を上昇させる。そして、この上昇した圧力は仕切壁１１２Ｌに設けた連通路１１２Ｒを介して吸入側サージタンク１１２Ｊ内へ導入され、吸入側サージダイヤフラム１１２Ｎ１に押圧力を付勢し、吸入側サージダイヤフラム１１２Ｎ１に吸入路１１２Ｔ側に向かう押圧力を蓄圧する。これは前記サージタンク１１２Ｊ、１１２Ｋ内には圧縮性を有する空気が封入されることによる。

次いで、ポンプの吸入工程に入ると、吸入弁座１１２２は吸入側逆止弁１１２Ｖによって開放され、ポンプ室１１２Ｐ内の負圧によって吸入路１１２Ｔ内の塗料がポンプ室１１２Ｐ内へ吸入されるが、このとき、前記吐出工程において吸入路１１２Ｔ側に向かう押圧力を蓄圧された吸入側サージダイヤフラム１１２Ｎ１は、一気に吸入路１１２Ｔ側へ変位し、吸入路１１２Ｔ内の塗料をポンプ室１１２Ｐ内に向けて圧送する作用をなす。

このように本発明が用いたポンプ１１２によると、ポンプ室１１２Ｐ内には、ポンプダイヤフラム１１２８の移動によるポンプ室１１２Ｐの負圧吸引作用による塗料流入に加え、吸入側サージダイヤフラム１１２Ｎ１の変位による塗料の圧送作用に流入が付加されるもので、これによってポンプ室１１２Ｐ内には従来に比較して多量の塗料を吸入できる。
次いで、ポンプ室１１２Ｐの吐出工程に入ると、ポンプ室１１２Ｐ内に貯溜される塗料が吐出弁座１１２４を介して吐出路１１２Ｓ内へ吐出されるもので、上記によって塗料吐出量を大きく増量できる。

なお、上記では移送量の多いダイアフラムポンプを用いた例を示したが、本発明ではもちろんこれに限定されるものではなく、他に、移送量の上限を大きくできて高速塗装が可能となるプランジャーポンプ（特開２００１−０７９８１２号、特開２００１−１９３５９２号、特開２００１−０９０６７６号参照）や、高精度に定量の塗料移送を行うことができ、故障やメンテナンスの際にその交換作業が極めて簡単で短時間で行うことができるギアポンプ（特開２００２−００５０４１号、特開平１１−２４４７６７号、特開平１１−０００５８９号参照）や、塗料漏洩の虞のない長寿命で操作性のよいロータリーポンプ（特開平０７−３２４６８４号）や、レイアウト上の制限を小さくでき、また長い経路でも安定した移送が可能となるモーノポンプ（例えば、特開平１０−０７０９７２号、特開２００２−２７３５５６号、特開２００１−１４９８３８号参照）等が用いられることも可能である。

以上、塗料缶１１１に設けるポンプ１１２について説明したが、塗料タンク１１５に設けるポンプ１１６、洗浄剤ドラム１６１に設けるポンプ１６２についても同一のものを用いてもよいし、それぞれの特徴を生かして上記ポンプのうち別のものを用いてもよい。また、それらを組み合わせて用いてもよい。
なお、上記では塗料タンク１１５や塗料缶１１１内の塗料の移送はポンプで移送しているが、重力による自重、タンクを上部から加圧することによる加圧によって移送することも、省エネ対策として採用可能である。

また、塗料缶１１１用のポンプ１１２は無くして塗料タンク１１５用のポンプ１１６の１個にして塗料缶１１１内の塗料の塗料タンク１１５への移送を兼用することも可能である。
図４はこのように１個のポンプで２個のポンプを兼用できる省エネの塗料循環装置の１例を示している。この省エネの塗料循環装置は、ブース周辺に設置された塗料タンク１１５'、循環ポンプ１１６、レギュレータ１２０、塗料内に混入する異物を除去する溶液用フィルタ１２１、移送される塗料の温度を調節する熱交換器１３０等と、ブース１７０内の塗装装置への配管１５１、１５２と、戻り配管１５５とを備え、戻り配管１５５は塗料タンク１１５'の近くで配管１５５ａと１５５ｂとに分岐し、配管１５５ａは直接配管１１５ｃへ、配管１５５ｂはエジェクタポンプ４００を経て配管１１５ｃへ繋がっている。また、配管１５５ａと１５５ｂとの分岐点には、切替弁４７０が設けられている。切替弁４７０は弁４７１と支軸４７２とで構成され、弁４７１は支軸４７２を中心に配管１５５ａ側と配管１５５ｂ側との間で切り替わり、弁４７１を配管１５５ａ側に倒すことで配管１５５ｂを開放し、配管１５５ｂ側に倒すことで配管１５５ａを開放する。

配管１１５ｃの先端は塗料タンク１１５'内の塗料Ｐの内部に突出すると共に、図２（ｂ）の１１５ｃで示したように、塗料タンク１１５'内において側壁に沿って周方向に折曲し、戻り配管１５５の先端から水性塗料内流入する塗料Ｐが渦を形成するようにして、タンク本体内に貯蔵されている塗料Ｐを空気を巻き込まないように静かに撹拌するようにしている。したがって、ここでの塗料の撹拌はもっぱら配管１１５ｃからの移送塗料の運動エネルギーによっている。
塗料タンク１１５'の底部から出る配管１１５ｈはポンプ１１６等を経て塗装ブース１７０内に入り、ブース内の塗装装置１７１ａ、１７２ａと接続する配管１５１、１５２に分岐され、さらに剰余塗料用の配管１５５が配管１５５ａと配管１５５ｂとに分岐し、配管１５５ｂはエジェクタポンプ４００を介して塗料タンク１１５'に再び戻る配管となっている。

エジェクタポンプ４００は、戻り配管１５５の一方の配管１５５ｂ中に組み入れて成るとともに、その吸込み口４１０を塗料缶１１１と接続して成る。そして、配管１５５ｂ中を流れる塗料が流入するための入口４２０と、同塗料が流出するための出口４４０と、吸込み口４１０のうち、吸込み口４１０および出口４４０はポンプ内室４５０と連通して成るとともに、入口４２０からの流入管４３０の先端を、ポンプ内室４５０の壁に形成した漏斗状内面４６０に臨ませている。
従って、配管１５５ｂ中の塗料が入口４２０より流入管４３０を経て出口４４０より流出するという流れが形成されると、漏斗状内面４６０付近に負圧が生じ、これにより接続管路１１１ａ中の塗料、したがってまた塗料缶１１１内の塗料が吸込み口４１０よりポンプ内室４５０に吸い込まれ、そしてその後これら両塗料は混合しながら一緒に出口４４０より配管１１５ｃへ流出し、最終的に塗料タンク１１５'に送られるようになる。

通常の運転時は切替弁４７０の弁４７１を支軸４７２を中心に配管１５５ａ側から配管１５５ｂ側に倒されており、したがってこの場合は、ポンプ１１６の作動によって塗料が塗装ブース１７０へ送られ消費されると共に、剰余塗料は戻り管路１５５から管路１５５ａを経て管路１１５ｃから塗料タンク１１５'へ回収される。
運転を続けるうちに塗料タンク１１５'中の塗料が減少し、液面センサ（図示なし）が一定液位以下の残量となったのを検知したとき、切替弁４７０の弁４７１を支軸４７２を中心に配管１５５ｂ側から配管１５５ａ側に倒すことで管路１５５ａを閉鎖し、配管１５５ｂを開放するので戻り配管１５５内の塗料をエジェクタポンプ４００内に流入させる。
エジェクタポンプ４００内では、エジェクタポンプ４００の作用により、塗料缶１１１中の塗料が配管１１１ａを経てエジェクタポンプ４００内に吸い込まれ、その後両者は一緒になって塗料タンク１１５'ヘ導入されることにより、別途のポンプを用いないでも塗料缶１１１から塗料タンク１１５'への塗料移送を容易に行なうことができる。
また、エジェクタポンプ４００の利用により、塗料移送のためのスペースが大幅に削減できる。
さらにそれ以上に、エジェクタポンプ４００の作動に電気エネルギー等がほとんど要らないため、省エネに貢献し、運転費用を格段に減少することができる。

次に、ここで用いるフィルタについて１例を示す。
図５は塗料内の沈降性物質が底部に沈殿しにくい塗料フィルタを示している。 この塗料フィルタ５００は、図５に示すとおり、塗料供給路に接続されるジョイント５０１、５０２を両側に備えたヘッド５１１の下方に、底板カバー５１２を備えたシェル５１３をロッド５１４を介して固定してなるフィルタハウジング５１５中に、中空のフィルタカートリッジ５０３が配されたもので、入口側のジョイント５０１と連通するヘッド５１１の入口ノズル５１１ａから進入した塗料は、フィルタカートリッジ５０３の周囲からフィルタカートリッジ５０３の中心側へ向かって通過してろ過され、その後に、フィルタカートリッジ５０３の中空部を上方へ移動して出口側のジョイント５０２から塗料供給路へと圧送される。 ５０４は、フィルタカートリッジ５０３をシェル５１３内で所定位置に配するためのガイドスプリングであり、５０５は各種計測用ゲージのための接続部である。このような塗料フィルタ５００において、フィルタカートリッジ５０３を交換する際には、ロッド５１４の先端に設けられたナット５１６を弛めてシェル５１３をヘッド５１１から取外して、内部のフィルタカートリッジ５０３を交換する。このように、溶液の供給時にフィルタ本体が溶液供給側の上方に位置するようになっているので、フィルタ本体内を通過する塗料内の比重の大きな沈降性物質がフィルタ本体内に沈殿・蓄積することがなくなる。

次に、塗料の温度調節を行う熱交換器１３０について説明する。
塗料調合室１００から塗装ブース１７０までは距離があり、冬場などでは配管が冷たくなっており、塗装ブース１７０へ到達するころには塗料も低温となり、粘度が高くなってしまう。逆に、夏の炎天下のもとで温度が高すぎると、塗料の乾燥が速くなり過ぎてこれもまた好ましくない。
そこで、塗料の液温を適温に維持するため、熱交換器１３０を途中に設けることにより、四季を通して作業が安定して行われることができる。
熱交換器１３０の一例としては、特許３１２０９９５号明細書記載の熱交換器を、塗装ローラ用塗装装置に援用することができる。

図６はその熱交換器の一例を示すものである。
図６において、フィルタ１２１（図１）を出た塗液は熱交換部１３６の一次側コイル１３６ａを通って液量安定化装置１４０へ行く。一方、熱交換部１３６の二次側コイル１３６ｂには温水および冷水が混ぜて通される。
冷水タンク１３１ａと冷水ポンプ１３２ａとにより冷水が吸い上げられ、配管１３３ａ、１３３ｃ、１３３ｅを通って元に戻る冷水供給手段が構成されている。
一方、温水は温水タンク１３１ｂと温水ポンプ１３２ｂとにより吸い上げられ、配管１３３ｂ、１３３ｄ、１３３ｆを通って元に戻る温水供給手段が構成されている。熱交換部１３６の放熱部１３６ｂの入力側は供給管１３６ｃを介して三方弁１３４ａに接続され、放熱部１３６ｂの排出側は、排出管１３６ｄを介して三方弁１３４ｂに接続されている。更に、熱交換部１３６と塗装ブース１７０（図１）との間の配管１５１（図１）には管内の流体の温度を測定する図示のない計測器と温度調節器が設けられ、温度調節器の出力で三方弁１３４ａの開度を制御する。また、三方弁１３４ｂの開度制御は三方弁１３４ｂ近傍の排出管１３６ｄ内の流体の温度を測定する図示のない計測器と温度調節器が設けられ、この温度調節器の出力で制御される。

次に、このように構成された熱交換器の動作について説明する。
塗料が配管１５１を通過すると、計測器が塗料温度を検出し、計測結果液温が低いとこれに基づいて三方弁１３４ａの開度を制御し、熱交換部１３６に対する温水の供給量を増加するとともに冷水の供給量を減少させる。また、計測器の計測結果で塗料温度が上昇し過ぎると、三方弁１３４ａを制御し、熱交換部１３６に対する冷水の供給量を増加させるとともに温水の供給量を減少させる。このように三方弁１３４ａの調節によって熱交換部１３６に送る冷熱媒の量を調節することで塗料温度を調節することができる。

ところで、前記のように塗料温度を調節していた場合であっても、何等かの原因によって急激に塗料温度が低下する場合がある。この場合は、熱交換部１３６に冷媒が送られないように三方弁１３４ａの開度を調節するとともに、熱交換部１３６に熱媒が連続して最高量送られるように三方弁１３４ａの開度を調節する。
以上のように冷熱媒の供給を調節することで塗料温度を調節することができる。
この熱交換器１３０によれば、最低限の塗料のみを温度調節すれば良いので省エネルギーの熱交換器となる。

また、図６のような本格的な熱交換器を必要としない塗料の場合には、塗料調合室１００の室温管理としてエアコン（空気調和装置）を用いるようにするだけでもよい。
または、タンク本体１１５ａを二重構造にして、内部に塗料を通し、二重構造側を蒸気や温水で加温制御するようにしてもよい。
さらに、粘度が液温に左右され難い材質の塗液を用いれば熱交換器等の設備はもちろん不要となる。

上記では、２台の自動塗装装置に供給した後の剰余塗料は戻り配管１５５を通って塗料タンク１１５に戻していた（サーキュレーション法）が、使用する量の塗料だけ２台の自動塗装装置に給送して、末端の自動塗装装置で使い切るデッドエンド法を採用すれば、サーキュレーション途中で泡を巻き込む怖れが無くなるので好ましい。

配管１５１と１５２、戻り配管１５５、洗浄剤用１５３と１５４、両圧送ローラ用配管１７５と１７６の材質は、ポンプ、レギュレータ、ＣＣＶ、ホースの塗料接液部は高圧がかかるのでステンレス（ＳＵＳ）仕様が好ましいが、高圧のかからない部分ではテフロン、ナイロン製配管でも使用可能である。

この自動ローラ塗装システムは他の塗装装置と同じく、塗料の粘度変化や通路部への塗料の付着等の要因で塗料流量が変動することがある。この種の塗料流量安定化制御は、基本的には、水性塗料の特性や吐出量等によって決定される流量の目標値と流量計によって測定される実際の流量値との誤差を最小にするフィードバック制御が一般的であり、その制御装置にはＰＩＤ調節計を使用するもの、あるいは特開昭６３−５４９６９号公報に記載されたようにマイクロコンピュータを使用するものなどが採用されることができる。

しかしながら、かかる従来の流量安定化装置にあっては、流量計の応答性が劣るために、あるいは流量自体が安定しないために、特に塗装ローラなど液体吐出手段の作動のオン／オフに伴って液体の流れが断続される際の流量変動時における高速かつ安定した制御が困難になるという問題点があった。
このため、応答性の高い非接触型流量計を使用することも考えられるが、そのような流量計は一般に高価であり、また寸法や重量が大きく、振動等によって誤動作も生じ易いので、この種の自動塗装装置などには問題がある。

そこで、ここでは、スプレーガン対象の特開平７−２３２１１２号公報記載の制御方法を塗装ローラ用に改良して適用することとした。これにより、流量計の応答性能によらず安定した流量制御が可能な流量安定化が行えることとなった。
以下、図面を参照して安定なこの流量制御方法について説明する。
図７は本発明が用いている液量安定化装置の１構成例を示す。
図において、１４０は液量安定化装置、１４１はエアオペレート式コントロールバルブ、１４２は流量計、１４３はカウンタ、１４４はバリアアンプ、１４５はアナログメモリユニット、１４６は調節計、１４７は変換器である。
タンク１１５（図１）からの塗料は、熱交換器１３０（図１）を経て液量安定化装置１４０に至り、ここではエアオペレート式コントロールバルブ１４１および流量計１４２を介して図１のＣＣＶ１４０を経て最終的に自動塗装ローラ１７１ａ、１７２ａから被塗装物に向けて吐出される。
塗装ローラ１７１ａ、１７２ａは、塗装ロボット１７１、１７２からの制御信号によってモータ、電磁弁等の駆動に連動して進退駆動され、これに応じて塗料吐出のオン／オフ制御が行われる。また、電磁弁の駆動に連動して塗装ローラ１７１ａ、１７２ａのローラ吐出用エアのオン／オフも行われる。
さらに、塗装ロボット１７１、１７２からの電磁弁の駆動制御信号（オン／オフ信号）はカウンタ１４３に送出される。

流量計１４２は、塗料流量に応じた周波数のパルス信号を発生し、このパルス信号はカウンタ１４３およびバリアアンプ１４４を介して、Ｄ／Ａ変換手段および記憶手段を有するアナログメモリユニット１４５に供給される。
カウンタ１４３は、流量計１４２のパルス信号および塗装ロボット１７１、１７２のオン／オフ信号を受信してアナログメモリユニット１４５の制御信号を生成する。すなわち、カウンタ１４３は、塗装ロボット１７１、１７２からの信号の立ち上がり（オフからオン）に応じて流量計１４２のパルス信号の計数動作を開始し、パルス数が設定値に達したときに、フィードバックに配設されたアナログメモリユニット１４５に供給する制御信号をオンとする。
カウンタ１４３は、塗装ロボット１７１、１７２からの信号の立ち下がり（オンからオフ）に応じて計数値がリセットされ、立ち上がり（オフからオン）に応じて計数動作を開始するものでも、塗装ロボット１７１、１７２からの信号の立ち上がりに応じて計数値のリセットおよび計数動作の再開を行うものでもよい。

アナログメモリユニット１４５は、カウンタ１４３からの制御信号がオンのときには入力した信号に対応した値の電流を出力し、オフになるとその時点での入力信号に対応した電流値をホールドして出力するように構成されている。
アナログメモリユニット１４５の出力信号は、流量の測定値として調節計１４６に供給される。
調節計１４６は、コントロールバルブ１４１の開度すなわち流量のＰＩＤ制御を行うＰＩＤ調節計の形態を有し、さらに流量設定値（目標値）とアナログメモリユニット１４５からの入力値（フィードバック値）とを表示するための表示器を内部に有している。調節計１４６は設定値と入力値とを比較し、誤差に対応した制御信号を出力し、その出力信号は変換器１４７に供給される。変換器１４７は減圧弁を介して供給される圧縮空気圧を調節計１４６の出力信号レベルに応じて調節し、エア制御型のコントロールバルブ１４１に制御空気として供給する。
コントロールバルブ１４１は、供給される制御空気圧に応じてバルブ開度を調整し、これによって、塗料流路への塗料の付着等の環境要因によらず、設定値からの偏差が最小となるように塗料流量が制御される。

次に、このように構成された液量安定化装置の動作を説明する。
図８は水性塗料の流量の時間的変化と各部の動作を示す図である。塗装ローラ１７１ａ、１７２ａ（図１）は、塗装ロボット１７１、１７２（図１）からの制御信号に従ってｔ３の期間オンとなり、ｔ４の期間オフとなるものとする。
アナログメモリユニット１４５は、塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオフの期間は内部に記憶された測定値を出力されたホールド状態となっているが、時刻ｔＡで塗装ローラ１７１ａ、１７２ａはオン状態となり、さらにカウンタ１４３が設定数分のパルス信号を計数する期間ｔ１が経過した時点ｔＢで入力した流量測定値に対応した電流を出力するスルー状態となる。
また、アナログメモリユニット１４５は、時刻ｔＣで塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオフになると、これと同時にホールド状態となって前回のフィードバック量を保持する。
時刻ｔＢからｔＣまでの期間ｔ２は調節計１４６を介したフィードバック制御が行われるが、それ以外の期間ではアナログメモリユニット１４５のホールド値に基づくオープンループ制御が行われる。

調節計１４６に対してはその動作を規定するべく例えば２種類の値（比例感度Ｐ、積分時間Ｉおよび微分時間Ｄによって定まる値）を設定し、塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオフ状態のときには第１の設定値を、オン状態のときには第２の設定値に切り替えるようにすることができる。
ここで、目標流量とアナログメモリユニット１４５に記憶した流量には多少ずれがあることがあり、第２の設定値のままでは調節計１４６はずれを修正しようとして制御空気圧を変化させる一方、調節計１４６への入力はアナログメモリユニット１４５に記憶した固定値であるためにずれが修正されることはなく、制御空気圧は継続して変化してしまう。そこでこれを解消して制御系の安定化を図るべく、第１の設定値については応答をにぶらせた適切な値に設定しておく。
一方、第２の設定値は、目標流量に対する測定流量の偏差をスムーズに修正するための設定値であり、応答性が高すぎれば安定性が損なわれてチャタリングが発生し得、逆に応答性が低いと修正動作が鈍くなるので、システムに要求される制御特性に応じて最適な値を選択しておく。

次に、塗装ローラ１７１ａ、１７２ａの吐出流量にあまり変化がない場合の動作について用いて説明する。
いま、塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオン（作動）状態で、フィードバック制御により吐出流量が仮に設定値２００ｃｃ／分を維持しているときの流量計１４２の出力パルス数が２２２パルス／分、アナログメモリユニット１４５がスルーしている出力レベルが７．２ｍＡ、調節計１４６の出力レベルが１１．２ｍＡ、変換器１４７からの制御空気圧が０．４５ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧。以下同じ）であったとすると、塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオフになった場合でもアナログメモリユニット１４５には７．２ｍＡが保持され、これが調節計１４６に出力されるので、コントロールバルブ１４１への制御空気圧は０．４５ｋｇｆ／ｃｍ2に保たれる。

図８に示すように、時刻ｔＡで塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオンになると、流量計１４２には応答遅れがあるため、アナログメモリユニット１４５の出力は本来、図中一点鎖線で示すように、ｔ'だけ遅れて立ち上がることになる。
しかし、アナログメモリユニット１４５は、カウンタ１４３からの制御信号がオフである限り前回塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオフになった時点での測定値（７．２ｍＡ）を保持しこれを調節計１４６に出力しているため、制御空気圧は０．４５ｋｇｆ／ｃｍ2に保たれ、したがって塗装ローラ１７１ａ、１７２ａの吐出流量は速やかに２００ｃｃ／分に立ち上がる。このとき、調節計１４６のＰＩＤ値が第２の設定値（図のＮｏ．２）に切り替わることは応答性を向上する上で有効である。流量計１４２の出力が十分に安定するまでの期間、すなわちカウンタ１４３の計数値によって規定される期間ｔ１（＞ｔ'）が経過して流量計１４２の動作が安定して時点で、その出力をフィードバック量としたクローズドループ制御が行われる。

時刻ｔＣで塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオフになると、流量計１４２の出力は立ち下がるが、このときもその応答遅れｔ"によってアナログメモリユニット１４５への入力レベルは直ちに立ち下がらない。従って、塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオフになった直後にアナログメモリユニット１４５をホールド状態として、７．２ｍＡの出力を保持するようにする。もちろん、不都合が生じない範囲で、そのホールドタイミングを塗装ローラ１７１ａ、１７２ａの立ち下がりタイミングに先行させようにしてもよい。塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオフの期間では、調節計１４６のＰＩＤ値が第１の設定値（図のＮｏ．１）に切り替わるので、外乱等の影響を受けずにコントロールバルブ１４１に対し一定の制御空気圧を安定に供給し、次のオン時点における過渡動作を安定化することができる。以下同様の動作が繰り返される。

次に、水性塗料通路部への塗料の固着等によって塗装ローラ１７１ａ、１７２ａの吐出流量が変化した場合の動作を図９を参照して説明する。
図９に示すように、塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオンするまでに塗料流量が本来要求される２００ｃｃ／分から１８０ｃｃ／分に低下していたとする。塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオンしてからカウンタ１４３の計数値によって規定される期間ｔ１'（＞ｔ'）は、前回のオン時における操作量がコントロールバルブ１４１に加えられるオープンループ制御が行われるため、塗料流量は１８０ｃｃ／分である。しかしこの期間が経過すると、流量計１４２の測定値（流量１８０ｃｃ／分に対応する例えば２００パルス／分）に対応した出力（例えば７．２ｍＡ）がアナログメモリユニット１４５から調節計１４６に供給される。

これにより、調節計１４６の出力は１１．２ｍＡから１２ｍＡに増加し、変換器１４７の制御空気圧を０．４５ｋｇｆ／ｃｍ2から０．５ｋｇｆ／ｃｍに増加させ、コントロールバルブ開度を調節して所望の流量（２００ｃｃ／分）が得られるようにする。そして、塗装ローラ１７１ａ、１７２ａの吐出量ないしは流量が当該所望値となれば、流量計はその値に対応した数のパルスを発生し、従ってアナログメモリユニット１４５は対応値（７．２ｍＡ）を出力する。この状態で目標値との差がなくなるので、ＰＩＤ調節計１４６はそのときの出力（１２ｍＡ）を保持する。アナログメモリユニット１４５は、塗装ローラ１７１ａ、１７２ａがオフになっても出力を保持し、従って、以後はオン当初から所望流量が得られるように制御が実行される。

以上のようにこの液量安定化装置によれば、塗装ローラ１７１ａ、１７２ａのオン／オフで塗料の流れが断続されても、オン時の立ち上がり時に塗料の吐出が円滑に行われるとともに、安定した制御が可能となる。
また、流量に対応して流量計が発生するパルスを計数し、その計数値に応じてフィードバック制御に移行するようにしたので、流量計のタイプによって定まるパルス数の計数値を電子カウンタに初期設定しておけば足り、吐出量の変更に応じてタイマの設定時間を変更する必要がなくなるので、システムに対して操作者が設定すべき項目数が減り、かつ煩雑な操作が回避できる。

また、塗装条件によっては、塗装ローラへの塗料吐出のオン・オフを頻繁に繰り返す場合が生じるが、そのような場合は、特開平５−５００１３号公報記載のように、塗料通路に介設した流量計により計測される吐出量の実際の計測値を制御装置にフイードバツクしつつ、その制御装置により、その計測値と、塗料や被塗物の種類等に基づく各種塗装条件に応じて予め定められた吐出量の設定値を比較し、その比較結果に基づいて塗料通路に介設した塗料レギユレータを調節して吐出量を設定値に制御するのを、塗装条件が変わつた際の塗料の供給し始めの一定時間について行い、それ以降の同一塗装条件下での塗装中は、塗料レギユレータを制御時間の終わりの状態に保持する構成とするのがよい。
このようにすることにより、新たな塗装条件による塗装の準備が整つたら、一定時間制御装置を作動させてローラから塗料を吐出し続け、その間に流量計により実際の吐出量が計測されて制御装置にフイードバツクされつつその塗装条件に対応した設定値と比較され、比較結果に基づいて塗料レギユレータが調節されて吐出量が設定値に制御され、一定時間が経過すると、制御装置の塗料レギユレータを随時調節する機能が停止すると同時に塗料レギユレータが制御時間の最後の調節状態に保持され、それ以降同一塗装条件下で塗装が行われる間は、最終的に制御された吐出量に維持されるので、ローラへの吐出オン・オフ動作を頻繁に繰り返す場合であつても、常に、設定した吐出量で塗装することができるようになる。
上記の塗装条件には、本発明で採用した塗料と洗浄剤とのＣＣＶによる切替の場合にも適用できることとなる。

次に、塗装ローラの運行制御について説明する。
本出願人の先行発明に係る片圧送・両圧送ローラ塗装装置を駆動装置にセットして塗装する場合は、後述するように片圧送・両圧送ローラ塗装装置自体が曲面追従性があるので、逆に駆動装置としては高価な高精度のものは必要でなく、汎用のロボット装置で実現することができる。例えば、被塗物とローラ押し付け圧力が制御できる程度の運行制御であればよい。６軸等の多関節ロボットから単軸ロボットまで用途に応じて適宜選択することができる。
例えば、片圧送・両圧送ローラ塗装装置を用いたレシプロ塗装の場合には、特許第２５１４８５６号記載の発明を援用することができる。

次に、塗装ブース１７０で使用される、塗装ローラによる塗装の全自動化を可能ならしめた本発明に係る塗装ローラについて説明する。
図１０は両圧送ローラの斜視図である。
図１０において、４０は両圧送ローラの刷毛部分である２層構造（詳細は後述する）のローラ刷毛組立体で、４１はそのローラ刷毛を回転自在に支持するアーム、４２はアームに差し渡された下部フレーム、４４は塗料圧送管である。
５０は旋回可能支持機構であり、５１は延設板で下部フレーム４２の上面に延設される。５３は旋回機構の中間フレーム、５３ａはその基台であり、５２は板５１と中間フレーム５３を回動自在に連結するピンである。
６０は上下動支持機構であり、６４は上下動支持機構の上部フレーム、６１はそれを支えるアーム、６２はアーム６１を基台５３ａに揺動可能に、係止するピンである。

図１１において、図はローラ刷毛組立体４０の側面断面図であり、７１は中実円柱体で、７２は中実円柱体７１の外周に嵌着されるローラ刷毛、７３は軸中心孔、７４は９０度差で半径方向へ配設される放射孔、７５は放射孔７４からの塗料を拡散させる溝で、７８はドラム、７９は溝７５に合致する孔である。
図１２において、図はローラ刷毛組立体４０の正面断面図で、８２は円板、８１はそれを係合させるガスケット、８３はボルトである。ローラ刷毛７２はコア側をウーローラ８４で、外層側を砂骨材ローラ８５で構成する２層構造とすると、泡のない仕上がりの美しいしかも膜厚の塗装が簡単に短時間で行えるようになる。

つぎに動作について説明する。
先ず、図１０〜図１２を参照して両圧送ローラの構造について説明する。
この両圧送ローラは図に示す様に、中実円筒体７１の両端部には塗料圧送管４４が接続され、その塗料圧送管４４は移送ポンプに接続されて、ローラ刷毛組立体４０は軸中心孔７３の両端から塗料が供給される。軸中心孔７３から塗料は各放射孔７４を経て環状の溝７８に送られ、溝７８を介してローラ刷毛７２に分配される。これによって塗料が塗布用ローラの両端から供給され、且つ、両端が支持されているために、軸中心を貫通する軸中心孔７３全体に亙って液圧が均一になり、塗布用ローラに加わる押圧力が均一となるので、ローラ全体に塗料を均一に分配できる。

また、両圧送ローラは図１０に示すように、矢印Ａ方向への旋回機構５０と、矢印Ｂ方向への上下動支持機構６０を有している。図１３の動作説明図に示す様に、旋回機構５０の動作は、図１３（ａ）が平らな面を転動する状態で、図１３（ｂ）が右上がりの曲面を転動する状態を、図１３（ｃ）は左上がりの曲面を転動する状態を夫々示している。図１３（ａ）では平らな面を２層ローラ刷毛を有するローラ刷毛組立体４０が転動するので、中間フレーム５３はピン５２を中心に水平状態になっている。

図１３（ｂ）では、ローラ刷毛組立体４０が右上がりの曲面にさしかかると、中間フレーム５３はピン５２を中心に回転するので、中間フレーム５３は水平を保ちながらも、下方のローラ刷毛組立体４０は右上がりの曲面に沿って転動することができる。また、図１３（ｃ）では、ローラ刷毛組立体４０が左上がりの曲面にさしかかると、中間フレーム５３はピン５２を中心に逆の方向へ回転するので、中間フレーム５３は水平のままローラ刷毛組立体４０は、右上がりの曲面に沿って転動することができる。

一方、上下動支持機構６０の動作については、図１４の説明図に示すように、図１４（ａ）では低い面をローラ刷毛組立体が転動するので、上下動機構６０はそのアーム６１、６１の開き角度が大きい状態になって、ローラ刷毛組立体４０は下方へ達することができる。図１４（ｂ）では、高い面をローラ刷毛組立体４０が転動するので、上下動機構６０はそのアーム６１、６１の開き角度が狭い状態になり、ローラ刷毛組立体４０は高い面に退却できる。
このように上下動機構６０と、旋回機構５０によって、上下且つ左右に傾斜のある曲面でも均一な塗布が可能になる。

次に、ローラ刷毛組立体４０に使用される２層構造のローラ刷毛について説明する。図１５は本発明に係る塗装用ローラを説明する図で、（ａ）はその正面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
図１５において、４０は本発明に係る塗装用ローラ、８５は塗装用ローラ４０の２層目（表面側）のセルの集合体による砂骨材ローラで、８４は１層目（コア側）の繊維材質によるウーローラである。７６はローラコアで塗料圧送式の場合はここから塗料が刷毛部に供給される。

図１６は本発明に係る塗装用ローラの使用状態の断面拡大図である。
図１６において、８４はウーローラ、８５は砂骨材ローラ、７６はローラコア、８６は保護塗膜塗料である。圧送式の場合はローラコア７６から供給された塗料８６が、ウーローラ８４と砂骨材ローラ８５の２層ローラ４０により、まず１層目のウーローラ８４で塗料の含みを確保して塗装後のボタ落ちを抑制され、２層目の砂骨材ローラ８５により膜厚の制御（膜厚調整）と安定した転がりを確保することによって、自動車ボデイ等の塗布面８８に十分な厚膜で、かつ泡の発生も見られない仕上がり外観の良い塗布を行うことができる。

図１７は従来のローラと本発明のハイブリッドローラを用いた塗布状況を示す説明図である。
図において、従来のローラはウーローラと砂骨材ローラをそれぞれ使用した。ウーローラは繊維の毛丈が１４ｍｍ、砂骨材ローラはセル膜厚が１４ｍｍで、セル数が単位長さ当たり多いもの（したがって、セルの孔径は小さい）、中位のもの、少な目のもの（したがって、セルの孔径は大きい）の３種類を用いた。一方、本発明のハイブリッドローラは１層目（コア側）を繊維材質（ウーローラ）、２層目（表面側）をセル材質（砂骨材ローラ）のものとし、繊維の毛丈は１４ｍｍ、セル膜厚は１４ｍｍで、セル数が中位のものを使用した。
評価結果としては、（ａ）厚膜化、（ｂ）塗料のボタ落ち、（ｃ）塗面の泡の発生具合について調べ、良好を丸、不良をバツ（×が多いほどダメ）、許容できるを三角（△）で示している。

従来のローラであるウーローラの評価結果は、塗料を一度に厚く付けられないので厚膜化には不向きであるが、塗料のボタ落ち（塗料タレ）は含みを確保できるので少なく、また、塗面泡の発生も抑制できた。
砂骨材ローラは、セル数が多い場合は、厚膜化には不向きであるが、塗料のボタ落ち（塗料タレ）は少なく、また、塗面泡の発生も抑制でき、ウーローラに近い評価結果となった。逆に、セル数が少なくなると、評価結果は厚膜化には適しているが、セル集合体の塗料吐出量が大きいので塗料のボタ落ちが発生しやく、セル集合体は空間容積が大きいために、転写界面で泡の巻き込みが発生するので塗面泡の発生が多くなった。

これに対して本発明に係るハイブリッド型のローラで、セルの膜厚を１４ｍｍとしたものの評価結果は、厚膜化に適し、塗料のボタ落ちが発生しにくく、転写界面で泡の巻き込みが行われ易いため塗面泡の発生が若干生じたが、許容範囲であった。一方、ハイブリッド型のローラで、セルの膜厚を５ｍｍと薄くしたものの評価結果は、厚膜化に適し、塗料のボタ落ちが発生しにくく、塗面泡の発生もなかった。膜厚と仕上がり外観が両立できた。

以上、本出願人の先行発明に係るローラとして、１層目（コア側）をウーローラ、２層目（表面側）を砂骨材ローラにしたローラ構造のものを説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、１層目と２層目を逆にして、１層目（コア側）をローラ、２層目（表面側）をウーローラとしても同じような評価結果が得られた。

また、これまでは、１層目（コア側）と２層目（表面側）の２層構造について説明したが、コア側層と表面側層の間に第３の層を備えた３層構造にしたり、それ以上の多層構造にすることも可能である。その場合の各層のローラ材質については、ウーローラと砂骨材ローラを交互に配置してもよいし、セル膜厚の違う砂骨材ローラやセル数の異なる砂骨材ローラを交互に配置してもよい。ただし、表面側の層だけは、ウーローラか、セル膜厚の薄い砂骨材ローラか、セル数の多い砂骨材ローラとするのが泡の発生しない外観の仕上がりからも好ましい。

ここで１例として３層構造のハイブリッドローラを示す。
図１８は３層構造のハイブリッドローラのローラ材質と評価結果を示す表である。
図１８において、１層目（コア側）を毛丈１４ｍｍのウーローラとし、２層目（中間層）を膜厚１４ｍｍの砂骨材ローラとして、３層目（表面側）を膜厚５ｍｍの砂骨材ローラの構造にしている。
この場合の塗布状態の評価結果は、厚膜化については２層目、３層目に砂骨材ローラを使用し、特に２層目に塗料収容能力の大きい厚い膜厚の砂骨材ローラを使用しているので厚膜化が容易であり、塗料のボタ落ちについては１層目（コア側）のウーローラの作用により防止でき、塗面泡については、３層目（表面側）の膜厚の薄い砂骨材ローラの作用により抑制された。
このように厚膜化が可能で泡の発生しない外観の仕上がりが良い塗装用ローラが得られた。

以上の階層構造においては、１つの層においては全面を同一材質で構成してきたが、本発明によれば、さらに部分的に階層構造とすることも可能である。
図１９は部分的階層構造の例で、（ａ）は横ゼブラ模様、（ｂ）は縦ゼブラ模様、（ｃ）は両端２層構造を示している。
図において、例えば１９０はウーローラ、１９１は砂骨材ローラ、１９２はローラコアである。（ａ）はウーローラ１９０をベースとし、その上に軸方向に延びる長尺の砂骨材ローラ１９１を積層したゼブラ部２層構造を示している。
（ｂ）はウーローラ１９０をベースとし、その上に円周方向に延びる環状の砂骨材ローラ１９１を複数個平行に配設したゼブラ部２層構造を示している。
（ｃ）はウーローラ１９０をベースとし、その上の両端に、円周方向に延びる環状の砂骨材ローラ１９１を配設した両端２層構造を示している。
こうした部分的階層構造としても、従来ローラと比べると、塗料の吐出量を多くできるので厚膜化が容易で、毛丈（層厚）を短くすることにより塗面泡の発生を抑制できる材料節約型のハイブリッド型２層ローラを構成できる。

次に、図１に示した塗装ブース１７０内の塗装装置、すなわち両圧送ローラを装着した塗装ロボットを駆動する制御部の動作について説明する。
図２０は塗装ロボットの制御装置の概念図であり、図２１は中央制御装置のブロック図である。
塗装ロボット２７は、実際の形状はトップレシプロ（一方向）塗装装置のように、被塗装媒体の自動車が水平に搬送される搬送ライン上に、複数の塗装ロボット（２機、３機等、図１は２機の例）を昇降架台より吊設して、各塗装装置が水平、且つ、垂直に往復運動を繰返しながら通過する自動車ボディにムラなく塗料塗布を行うものが一般的である。
ロボット自体については基本的には、例えば、図２０に示すように、多関節型ロボット本体９４のアーム７４１の先端に両圧送ローラ２９（１７１ａ）が装着されて、中央制御装置９５の指令によりロボット制御装置７４２によって制御される構成等による。
また、制御方式の１例として、ティーチング・プレイバック方式の場合、例えば、図２２に示す塗装軌跡の教示パターンのような実際に塗装される自動車ボディの塗装面に設定される教示点Ｐ１〜Ｐ１６を各塗装ロボット２７（１７１）、２８（１７２）に教示させる。図２２において、教示点Ｐ１〜Ｐ１６が塗装ロボット２７側の教示点であり、Ｐ１´〜Ｐ１６´が塗装ロボット２８側の教示点である。塗装ロボット２７側の教示点を例にとると、ローラ刷毛１７１ａがなぞる軌跡（蛇腹軌跡）はＰ１〜Ｐ２は直線運動を行い、Ｐ２〜Ｐ３が円運動による反転（図示していない）動作となり、Ｐ３〜Ｐ４が再び直線運動となり、直線運動の部分が塗装範囲で、ＯＮ信号が先述の液量安定化装置１４０へ送られ、コントロール・バルブ１４１が開となって塗料が圧送される。Ｐ２〜Ｐ３等の反転動作部分はオフされる区間であってコントロールバルブが絞られる。ｄ１（及び、ｄ２）は垂直方向の塗装距離であり、同時に車体の移動に従って進行方向へ移動する。一方、Ｐ１´〜Ｐ１６´は塗装ロボット２８の軌跡で、塗装ロボット２７と同期して駆動される。

図２３は教示回路の概略ブロック図であり、７４１は塗装ロボット１７１のアームで、１８０はアームを駆動するモータであり、１８５はエンコーダ等のモータ１８０の回転角度を検出してパルスを出力する回転センサである。１８２はアーム７４１の位置をモータ回転角に変換演算する逆運動学演算部、１８３はモータ回転角度をアーム位置に変換演算する順運動学演算部で、１８１は各種演算処理結果を格納するメモリである。なお、図示はしていないが、同時に力センサ等を用いてローラ刷毛の押圧力を検出してアーム変位演算を行い演算値を格納値に加算すれば、ローラの押圧力の教示設定も同時に行われる。

次に、ロボット制御装置７４２による教示動作について説明する。
図２４はサブルーチンとしての教示プログラムの一般的な教示手順を示すフローチャートである。
先ず、普通車か軽自動車か等の車種毎に異なる、該当車種の教示点をメモリより読み出す（Ｓ１０１）。読み出した軌跡パターンは図２２に示すＰ１〜Ｐ１６のような教示点だとする。
図２３のモータ１８０の動力を切ってアームを動かして各教示点Ｐ１〜Ｐ１６を教示する（Ｓ１０２）。
次に、に塗装開始点、送り方向、塗装距離、ピッチ、回数等を入力する（Ｓ１０３）。この場合の塗装開始点はＰ１となり、塗装ピッチが１往復期間Ｐ１〜Ｐ４を表し、回数は１スキャン周期の間の往復回数であって図２２では４回を図示している。
教示点のモータ回転角度より順運動学演算部１８３によりアーム位置データを演算してメモリ１８１に記憶する（Ｓ１０４）。この場合の教示手順はアーム７４１を動かした時の回転角度検出計１８５の出力パルスより順運動学演算部１８３においてアーム位置情報を演算してメモリ１８１に格納するものである。これと同時に、図示していないが、ローラ刷毛の押圧力を計算してアーム変位量を演算してメモリ値に加算する。

図２５はプレイバックプログラムの処理手順を示すサブルーチンのフローチャートである。
先ず、普通車か、軽自動車か等の車種に従い教示点、液量安定化装置１４０の設定流量値を読み出す（Ｓ２００）。この教示点は図２２に示すＰ１〜Ｐ１６である。
読み出した教示点のアーム位置より図２３の回路に示すような逆運動学演算部１８２によりモータ角度指令に変換演算する（Ｓ２０１）。
演算結果に基づき、アームを塗装開始点Ｐ１へ移動する（Ｓ２０２）。
塗装開始点Ｐ１においてオン信号を液量安定化装置１４０へ送出して、所定のローラ押圧力によりＰ２に向け塗装を開始する（Ｓ２０３）。
教示点Ｐ２に到達したらオフ信号を液量安定化装置１４０へ送出して、塗装動作をオフし反転する（Ｓ２０４）。
反転してＰ３にセットされたら、又オン信号を送出して教示点Ｐ４に向けアームを移動させる（Ｓ２０５）。
Ｐ１〜Ｐ１６までの１スキャン周期の塗装が終了したか？を判断して、ＹＥＳならば、再度、Ｓ２０３の処理に戻り塗装ループを繰り返す（Ｓ２０６）。
若しもＳ２０６の判断がＮＯならば、更にＰ４からＰ１６迄のアームの移動による塗装を続行する（Ｓ２０７）。
自動車車体の塗装が終了したか？を判断して、ＮＯならばＳ２０３からやり直す。若し、ＹＥＳならばサブルーチンの処理を終了する（Ｓ２０８）。

以上、プレイバック動作について塗装ロボット２７を例に説明したが、もう１台の塗装ロボット２８も同様にＰ１´〜Ｐ１６´迄の移動を１周期として、塗装ロボット２７と同期制御される。このようなプレイバック動作では、図２３に示すように、逆運動学演算部１８２で変換されたモータ回転角度に基づいて、サーボコントローラ１８４のサーボ制御によりモータ１８０を制御してアーム７４１を駆動するが、この場合のサーボコントローラ１８４によるサーボ制御は、逆運動学演算部１８２の演算結果より作成されるモータ角度指令と、モータ回転計１８５からの回転角度検出パルスの偏差を計算して、算出した偏差に制御係数を乗算して、位置、速度、トルクのフィードバック制御が行われて、サーボコントローラ１８４によるアーム７４１の駆動制御が行われる。なお、サーボコントローラの制御方式については、制御遅れ、外乱による影響等を考慮する場合は、例えば、ブロック先読みによるフィードフオワード制御により、スキャン・タイムｎ−１、ｎ−３…時等の処理結果の平均により、スキャン・タイムｎ＋１、ｎ＋２…、へのフィードフォワード制御を行うようにしてもよい。

図２１は中央制御装置の一般的なブロック図であり、センサ入力として温度／湿度センサ９６と、負荷（塗装装置）の位置データ等を検知して監視制御を行うための位置センサーとして、リミットスイッチの検知地点よりパルスカウントにより移動距離と方向を算出するパルス・カウンター方式の位置センサー、あるいは光学的位置検出センサー９７等を備えている。
中央制御装置９５は、受信した温度／湿度、位置データの処理、ＲＡＭ７５１内の軌跡データの解析、ポンブ制御装置７３１（図２０に示すポンプ２は図１の主ポンプに相当）や、ロボット制御装置７４２による制御等、塗料供給システムと塗装駆動装置の双方を制御する自動塗装装置全体のシステムを制御するＣＰＵ７５０と、塗装軌跡、環境の温度、湿度、塗料の種類や粘度、塗料圧送ポンプ圧、塗料圧、供給塗料の温度等についてのデータを記憶するＲＡＭ７５１と、ＣＰＵ７５０の演算処理手順を記憶するＲＯＭ７５２等を備えている。そして、ＲＡＭ７５１に収集された各種状況データにより、動作指令に対する各種補正が行われる。

つぎに図２１のブロック図の動作を説明する。
今、塗装（塗布）しようとする対象に、どの塗料を用いて如何なる膜厚の塗装をするかの塗装条件（例えば、自動車ボディに保護膜を塗布する工程で、水溶性塗料のラップガード（商品名）を用いる等）をキーボード７５４から入力する。
一方、温度／湿度センサー９６からは環境の検出信号が中央制御装置９５へ送られる。中央制御装置９５では塗装条件、温度／湿度の検出信号等に基づいて、塗装条件を満たすための最適塗料吐出量等を演算して塗料流量制御装置７３１へ指令し、塗料流量制御装置７３１は指令に従って、塗料流量を制御する。
また、中央制御装置９５は、記憶する塗装軌跡を基に動作指令を作成してロボット制御装置７４２に指令を与えて動作させ、塗装ロボット２７、２８のアームの移動位置、速度、ローラの押圧力などを、実際のアームのセンサー等の検出値と指令値の偏差を解消するように駆動制御される。

図２６は中央制御装置９５による自動ローラ塗装システムの全体のメインプログラムを示すフローチャートである。図２６を参照して自動ローラ塗装システムの全体の処理手順を説明する。
塗装工程の場合は（Ｓ３００）、塗料種類、塗装条件等をキーボードより入力する（Ｓ３０１）。なお、ここでは事前に車種が分かっている場合の処理を示している。もしも車種が不明の場合は、Ｓ３０４の処理をＳ３０１の前に移して実行する。
温度・湿度センサ９６からの環境データに基づいて、車種の塗装条件を満たす最適塗料吐出量を計算して流量制御装置７３１へ指令して、熱交換機の調節（Ｓ３０２）、塗料タンクのレベルチェックによるポンプ制御等の流量制御を行う（Ｓ３０３）。
本発明は、普通車、軽自動車など車種やカラー塗装、保護膜塗装等の種類に関わらず、マルチ・ユースとして動作するもので、光学式の車種識別装置９７ａ、９７ｂ等により車種の識別を行う（Ｓ３０４）。
車種の識別（判別）では、レーザ光線による反射型等の光学式や、撮像画像を微分処理して車体の輪郭を抽出して比較する画像処理方式等が使用できるが、塗装ブース１７０内の電界の存在を考慮すると、光学式反射型やＣＣＤの撮像画像による画像処理型等の複雑な処理を要する装置ではマルチユースの場合に誤作動の危険が考えられ好ましくないので、例えば、投光器と受光器のシンプルな組合わせにより、車幅を検出して１，４８ｍ以下なら軽自動車等として判別、識別する等の方法が考えられるが、ブース外への設置を考慮すれば画像処理方式でも構わない。
次に、識別した車種（普通車／軽自動車）の塗装軌跡のパターンをメモリから読み出してセットする（Ｓ３０５）。この塗装軌跡は図２２に示したようなものであり、サブルーチンＡにジャンプして、図２４に示したような教示プログラムによる教示点Ｐ１〜Ｐ１６の教示を行う。塗装ロボット２７の教示が終了したら、同時に塗装ロボット２８の教示点Ｐ１´〜Ｐ１６´の教示も、塗装ロボットの軌跡が二重に重なったり、ずれて隙間が生じたりしないように同期・連結して実施される（Ｓ３０６）。教示が終了したら図２５に示したようなサブルーチンＢに飛んで、プレイバックプログラムのサブルーチンを実行して、塗装を行う。

塗装ロボット２７、２８による保護膜塗装が開始されたら、Ｃに戻り液量安定化装置１４０による安定化制御が行われる（塗装中はＢ−Ｃ間の往復制御）。塗装ロボット２７、２８からのオン信号が入力されたら（Ｓ３０７）、液量安定化装置１４０はカウンタ１４３によりカウントを開始して（Ｓ３０８）、流量計１４２により循環路の塗料流量を計測してパルスを出力する。カウンタ１４３はオン信号が入力中は続けて流量計１４２の計測値をカウントして取り込み（Ｓ３０９）、アナログメモリ１４５を介してＰＩＤ調節計１４６へ計測値を出力して、調節計１４６で目標流量値と比較してフィードバック制御を行い、制御遅れを補正して、エアー式コントロールバルブ１４１の開度を調節して流量制御を行う（Ｓ３１０）。一方、塗装ロボットからオフ信号が入力したら、流量計１４２のカウントを停止してアナログメモリ１４５にホールドしている計測値を調節計１４６へ出力して（Ｓ３１１）、コントロールバルブ１４１の制御を行う（Ｓ３１２）。
以上の流量制御の間、流量計制御期間とホールド制御期間では乗算する制御係数ＮＯ１、ＮＯ２を切換える。なお、流量計制御でも定常状態に移行したらオープンループ制御とする。

塗装ロボットによる保護膜塗装が終了したら、オフ信号に基づき洗浄工程に移行する（Ｓ３００）。先ず、ＣＣＶの塗料バルブを減圧弁を作動させて塗料バルブから洗浄剤バルブに切換えて洗浄剤を塗装ロボット２７、２８へ供給して洗浄工程を行い、洗浄剤ポンプの駆動により流量制御を行う（Ｓ３１４）。なお、車体のカラー塗装等の場合は、更に、頻繁に塗装→洗浄工程の切換えが行われる。 最後に、塗装ロボットによる塗装が終了したら、赤外線・熱風などによる乾燥工程を実施して終了する（Ｓ３１３）。

このような、本実施の形態によれば、塗装ロボット２７、２８のアームに曲面対応の両圧送ローラ２９、３０を装着して自動塗装を行うようにしたので、塗布面に凹凸があっても塗布面の凹凸に追随して塗布が可能ので、従来の自動スプレー方式に比較しても、膜厚のより均一な保護膜の塗布が可能になる。
また、ローラの通過箇所しか塗布しないので、従来のスプレー方式のようなダストが全く生じないので、塗料を無駄にしない正確な塗布が可能である。
また、ロボット制御装置側は、塗布面の凹凸状況をいちいち認識して、塗装ロボットのアームを塗装面に合わせて上下させると言った複雑な軌跡制御を行う必要も無く、蛇腹状軌跡に沿って平面的な軌道制御を行えばよいので、制御が著しく簡単化され、スピードアップが可能になる。
また、同じことは進行方向つまり塗布面が左右方向へ勾配を持つ曲面に対しても言えることで、水平駆動制御だけで済むので、制御が簡単化されスピードアップが可能になる。

図２７は本発明の他の実施の形態に係る片圧送ローラ塗装駆動装置の片圧送ローラの斜視図である。
図２８は片圧送ローラの分解斜視図である。
図２７、図２８において、９００は片圧送ローラであり前述の両圧送ローラとの相違は塗料圧送管が片側だけの点が異なっていて、大きく別けてウーローラ８４と砂骨材ローラ８５の２層構造になるローラ刷毛９０１と、ローラ支持体９０３と、ハンドル９０４で構成される。

２層構造のローラ刷毛９０１は塗布面となる自動車のボディーを転動して塗料を塗布するもので、前述した両圧送ローラと同材質のものであり、このローラ刷毛９０１を回転自在に支持するローラ支持体９０３を有し、ハンドル９０４はこれを支えてローラ刷毛９０１に塗料を供給する。ハンドル９０４の先端にはローラ支持体９０３が片持ち支持されている。ハンドル９０４は剛性を有する金属製で、例えば、ステンレス鋼製の塗料導管となっている。ハンドル９０４の後端には塗料供給管が接続され、操作レバーにより塗料供給管から圧送される塗料をハンドル９０４側へ流入・遮断が可能になっている。

ローラ支持体９０３には、回転可能にディフューザ９０２を取付け、図２８に示すように、複数なディフューザ単体８３１〜８３６を有している。各ディフューザ単体は多角形で、その各頂部方向に中央部から放射状に伸びる略星形の中空部を有する柱状形で、各ディフューザ単体８３１〜８３６の凹部とローラ９０１の内周面とによって各塗料貯溜室が形成される。このディフューザ９０２を覆うのが２層構造のローラ刷毛９０１である。
また、２層構造のローラ刷毛９０１は、筒状のローラ９０１ａとローラの外周に装着される円筒状の刷毛素体９０１ｂから構成され、ローラ９０１ａは全周に亙り内外を連通する複数の噴出孔が設けられている。

この状態で圧送される塗料は、フレーム本体９０４、ローラ支持体９０３、更にローラシャフト９０６の塗料供給孔９０６ａを経て、ディフューザ９０２内の塗料溜まり内に圧送され、各塗料貯溜室に分散導入される。そこから噴出孔を通ってローラ９０１ａの外周へ噴出し、刷毛素体に浸透する。

この片圧送ローラを前述の両圧送ローラに代えて、図１に示す塗装ロボット１７１、１７２のローラ１７１ａ、１７２ａとして装着して塗料塗布を行う例であって、図１に示す、塗料供給システムの制御動作、塗装ロボットを駆動する塗装駆動装置の制御動作は同じなので、制御動作の重複する説明は省略する。

本発明に係る自動ローラ塗装システムの構成図である。 本発明で採用する塗料タンクを説明する図で、（ａ）は縦断面図（ｂ）は横断面図である。 本発明で使用するポンプの縦断面図である。 自動車の塗装ブースに設備される省エネの塗料循環装置に関するものである。 本発明で使用するフィルタの縦断面図である。 本発明で使用する熱交換器の１例である。 本発明の一実施例に係る液量安定化装置を用いた自動塗装装置の構成例を示す。 図７の液量安定化装置の水性塗料の流量の時間的変化と各部の動作を示す図である。 図７の液量安定化装置において吐出流量が変化した場合の動作を示す図である。 本発明に係る両圧送ローラの斜視図である。 図１０に示す両圧送ローラの横断面図である。 図１０に示す両圧送ローラの正面断面図である。 図１０に示す旋回可能支持機構の動作説明図である。 図１０に示す上下動支持機構の動作説明図である。 本発明の塗装ローラ刷毛を示す図である。 図１５に示す塗装ローラ刷毛の断面図である。 図１５に示す塗装ローラ刷毛の材質を示す図である。 図１７に示す塗装ローラ刷毛の厚膜特性を示す図である。 図１５に示す塗装ローラ刷毛の評価を示す図である。 図１に示す塗装ロボットの制御装置の概念図である。 図２０に示す中央制御装置のブロック図である。 図２０に示す塗装ロボットの教示軌跡を示す図である。 図２０に示す制御装置の教示ブロックを示す図である。 図２０に示す塗装ロボットの教示処理のフローチャートである。 図２４の教示軌跡のプレイバック処理のフローチャートである。 図２１に示す中央制御装置の全体処理のフローチャートである。 本発明の他の実施の形態に係る片圧送ローラの塗料供給システムと塗装駆動装置の片圧送ローラの斜視図である。 図２７に示す片圧送ローラの分解斜視図である。

符号の説明

４０ ローラ刷毛組立体
４１ アーム
４２ 下部フレーム
４４ 塗料圧送管
５０ 旋回可能支持機構
５１ 延設板
５３ 旋回機構の中間フレーム
５３ａ 基台
５２ 連結ピン
６０ 上下動支持機構
６１ アーム
６２ 係止ピン
６４ 上部フレーム
７１ 中実円柱体
７２ ローラ刷毛
７３ 軸中心孔
７４ 放射孔
７５ 拡散溝
７８ ドラム
７９ 孔
８１ ガスケット
８２ 円板
８３ ボルト
８４ ウーローラ
８５ 砂骨材ローラ
９４ 多関節型ロボット本体
９５ 中央制御装置
９６ 温度／湿度センサ
９７ 位置検出センサー
９７ａ、ｂ 光学式車種識別装置
１００ 塗料調合室
１１０ 塗料供給系
１１１ 塗料缶
１１２ ポンプ
１１２Ａ ポンプ駆動用モータ
１１２Ｂ ポンプ室凹部
１１２Ｃ 係止段部
１１２Ｄ 下方の鍔部
１１２Ｅ 流入路凹部
１１２Ｆ 吐出路凹部
１１２Ｇ 仕切壁
１１２Ｈ 上方の鍔部
１１２Ｊ 第１凹部
１１２Ｋ 第２凹部
１１２Ｌ 仕切壁
１１２Ｍ サージタンクカバー
１１２Ｎ サージダイヤフラム
１１２Ｎ１ 吸入側サージダイヤフラム
１１２Ｎ２ 吐出側サージダイヤフラム
１１２Ｐ ポンプ室
１１２Ｑ 脈動圧室
１１２Ｓ 吐出路
１１２Ｔ 吸入路
１１２Ｕ 吐出側逆止弁
１１２Ｖ 吸入側逆止弁
１１２Ｗ 仕切壁
１１２２ 吸入弁座
１１２３ 弁座体
１１２４ 吐出弁座
１１２５ 吸入側逆止弁収納凹部
１１２７ ポンプカバー
１１２８ ポンプダイヤフラム
１１２９ 脈動圧導入路
１１３ レギュレータ
１１３Ａ 目盛ゲージ
１１４ 溶液用フィルタ
１１５ 塗料タンク
１１５ａ タンク本体
１１５ｂ 蓋
１１５ｃ 補給配管
１１５ｈ 給送配管
１１５ｅ 底部
１１５ｆ スクリーンメッシュ
１１５ｇ 側壁
１１６ ポンプ
１１６Ａ ポンプ駆動用モータ
１２０ レギュレータ
１２０Ａ 目盛ゲージ
１２１ 溶液用フィルタ
１３０ 熱交換器
１３１ａ 冷水タンク
１３１ｂ 温水タンク
１３２ａ 冷水ポンプ
１３２ｂ 温水ポンプ
１３３ａ〜１３３ｆ 配管
１３４ａ 三方弁
１３６ 供給管
１３６ 熱交換部
１３６ａ 一次側コイル（放熱部）
１３６ｂ 二次側コイル
１３６ｃ 供給管
１３６ｄ 排出管
１４０ 液量安定化装置
１４１ エアオペレート式コントロールバルブ
１４２ 流量計
１４３ カウンタ
１４４ バリアアンプ
１４５ アナログメモリユニット
１４６ 調節計
１４７ 変換器
１５１〜１５４ 配管
１５５ 戻り配管
１６０ 洗浄剤供給系
１６１ 洗浄剤ドラム
１６２ ポンプ
１６２Ａ ポンプ駆動用モータ
１６３ 洗浄剤用フィルタ
１７０ 塗装ブース
１７１、１７２ ２７、２８ 塗装ロボット
１７１ａ、１７２ａ、２９ 両圧送ローラ
１７３、１７４ ＣＣＶ
１７５、１７６ 配管
１８０ モータ
１８１ 教示メモリ
１８２ 逆運動学演算部
１８３ 順運動学演算部
１８４ サーボコントローラ
１８５ 回転角度計
４００ エジェクタポンプ
４１０ 吸込み口
４２０ 入口
４３０ 流入管
４４０ 出口
４５０ ポンプ内室
４６０ 漏斗状内面
５００ 塗料フィルタ
５０１、５０２ ジョイント
５０３ フィルタカートリッジ
５０４ ガイドスプリング
５０５ 各種計測用ゲージ接続部
５１１ ヘッド
５１１ａ 入口ノズル
５１２ 底板カバー
５１３ シェル
５１４ ロッド
５１５ フィルタハウジング
７３１ 塗料流量制御装置
７４１ アーム
７４２ ロボット制御装置
７５０ ＣＰＵ
７５１ ＲＡＭ
７５２ ＲＯＭ
７５３ 表示装置
７５４ キーボード
７５５ インタフェース
８３１〜８３６ ディフューザ単体
９００ 片圧送ローラ
９０１ ローラ刷毛
９０１ａ 筒状ローラ
９０１ｂ 刷毛素体
９０２ ディフューザ
９０３ ローラ支持体
９０４ ハンドル
９０６ ローラシャフト
９０６ａ 塗料供給孔

Claims (10)

1. 塗料缶から塗料を補給される塗料タンクと、被塗装物に塗料を塗る塗装装置と、前記塗料タンクから前記塗装装置へ通じる配管と、該配管内に設けられ前記塗装装置へ塗料を給送するポンプと、を有する自動ローラ塗装システムであって、前記塗装装置が、軸中心を貫通する軸中心孔と該軸中心孔の複数箇所から半径方向に放射状に延びる放射孔とを残して中実をなす中実円筒体と、該中実円筒体の外周に取り付けられる塗布用ローラと、該塗布用ローラの前記中実円筒体の前記軸中心孔両端に接続される塗料圧送管と、前記塗布用ローラを前記塗布用ローラの片側又は両端で回転可能に支持するアーム部と、該アーム部を前記塗布用ローラの軸を含む垂直面と平行な面で旋回可能に支持する旋回可能支持機構と、該アーム部を上下方向に移動可能に支持する上下可能支持機構と、を備えて成る曲面対応ローラ式塗布装置と、
   該曲面対応ローラ塗布装置を取りつけた３次元方向に移動可能な３次元移動ロボットと、
   塗装する車種に応じて前記３次元移動ロボットを制御するロボット制御装置と、
   塗装する車種に応じて前記曲面対応ローラ塗布装置へ圧送する塗料流量を制御する塗料流量制御装置と、
   塗装ブースへ搬送される車種を識別する車種識別装置と、を備え、
   前記車種識別装置の出力を前記ロボット制御装置と前記塗料流量制御装置に入力することを特徴とする自動ローラ塗装システム。
2. 前記車種識別装置は車に向けて発射する発光器と該発光器から発射された光を受光する受光器を備え、該受光器の受光状態から車高又は車幅を測定して車種を識別することを特徴とする請求項１記載の自動ローラ塗装システム。
3. 前記３次元移動ロボットは、前記識別された車種毎に動作軌跡を切換えて実施されるティーチング・プレイバック方式により駆動されることを特徴とする請求項２記載の自動ローラ塗装システム。
4. 塗料に混入した異物を除去する溶液用フィルタを前記塗料タンクから前記塗装装置へ通じる配管内に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システム。
5. 前記配管内の塗料流量の変動を無くして前記塗装装置の塗布量を一定に保つための流量計を用いた流量制御を行う液量安定化装置を前記塗料タンクから前記塗装装置へ通じる配管内に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システム。
6. 前記塗装装置内の塗料を最適温度に調節して供給するために熱交換器を前記塗料タンクから前記塗装装置へ通じる配管内に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システム。
7. 前記塗料タンクから前記塗装装置へ給送された塗料のうち使用されなかった剰余塗料を前記塗料タンクまで戻す戻し配管を設けたことを特徴とする１〜６のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システム。
8. 前記戻し配管の先端部が前記塗料タンク内の液面内に突出しかつタンク側壁に沿って周方向に折曲していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システム。
9. 前記塗料タンクから前記塗装装置へ通じる配管内に設けられた塗色切替弁と、洗浄剤タンクからの洗浄剤を前記塗色切替弁に導く配管と、該配管内に設けられ前記塗色切替弁へ洗浄剤を給送するポンプと、を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システム。
10. 前記塗布用ローラは前記中実円筒体の外周に取り付けられる繊維ローラとセルの集合体による複層構造のローラ刷毛とから構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の自動ローラ塗装システム。

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