JP2006192407A - ピグの位置検出装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】防爆仕様にすることなく簡素な構造でピグの位置を検出できる装置及び方法を提供する。
【解決手段】ピグ１０が往復移動する塗料配管５を有する塗料供給装置における、ピグの位置を検出する装置であり、ピグの前面側の塗料配管に洗浄液を充填し、ピグを移動させたときの洗浄液の重量を計測する計測手段１３と、ピグを移動させたときのピグの位置と洗浄液の重量との関係を記憶する記憶手段１４と、計測手段で計測された洗浄液の重量に基づいて記憶手段に記憶されたピグの位置と液体の重量との関係からピグの位置を抽出する演算手段１５とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車塗装ラインの塗料供給系等に用いられるピグの位置検出装置及び位置検出方法に関する。

自動車の塗装ラインなどで用いられている塗料供給装置は、各塗色の塗料が仕込まれた塗料タンクと、これを圧送するポンプと、塗料タンクから塗装機（実際はカラーチェンジバルブユニット）まで塗料を導く塗料配管とを有し、塗色数に応じた数だけこうした塗料タンク、ポンプおよび塗料配管が設置されている。そして、塗装機の上流側に設けられたカラーチェンジバルブを切り替えることで、車両仕様に応じた塗色の塗料を吹き付ける。

ところで、複数の塗色に対して共通の循環配管を設け、この塗料配管内にピグと呼ばれる可動部材（フリーピストン）を通すことにより、塗料を供給したり、塗料配管に残留した前色塗料を回収したりすることも提案されている（特許文献１）。こうしたピグを用いた塗料供給系では、ピグの現在位置を検出することで塗料供給制御や塗料回収制御が実行されるが、従来のピグ位置検出装置としては、ピグ内に磁性体を埋め込み、塗料配管の特定位置に磁性センサを設けておくことで、ピグの通過を検出するものが提案されている。

しかしながら、この主の位置検出装置では、ピグに磁性体を埋め込むためにピグ自体の構造が複雑になり、高価なものになったり、ピグの寿命が短命になったりする。また、磁性センサを塗料配管に設けると、塗装ブース内では磁性センサの信号線を防爆仕様にする必要があり、しかも電気回路も複雑になるので装置の信頼性が低下する。
特開２００２−１２６６０８号公報

本発明は、防爆仕様にすることなく簡素な構造でピグの位置を検出できる装置及び方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のピグの位置検出装置は、ピグが往復移動する塗料配管を有する塗料供給装置における、前記ピグの位置を検出する装置において、前記ピグの前面側または背面側の塗料配管の少なくとも一方に液体を充填し、前記ピグを移動させたときの前記液体の重量または流量を計測する計測手段と、前記ピグを移動させたときの前記ピグの位置と前記液体の重量または流量との関係を記憶する記憶手段と、前記計測手段で計測された前記液体の重量または流量に基づいて前記記憶手段に記憶されたピグの位置と液体の重量または流量との関係からピグの位置を抽出する演算手段と、を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明のピグの位置検出方法は、ピグが往復移動する塗料配管を有する塗料供給装置における、前記ピグの位置を検出する方法において、前記ピグの前面側または背面側の塗料配管の少なくとも一方に液体を充填するステップと、前記ピグを移動させたときの前記液体の重量または流量を計測するステップと、前記ピグを移動させたときの前記ピグの位置と前記液体の重量または流量との関係を求めておくステップと、前記ステップで計測された前記液体の重量または流量に基づいて前記予め求めておいたピグの位置と液体の重量または流量との関係からピグの位置を抽出するステップと、を有することを特徴とする。

本発明では、ピグの移動にともない所定の関係で増減する、ピグの前面側または背面側の塗料配管の容積を、そこに充填した液体の重量または流量で間接的に計測する。そして、ピグの位置と計測される液体の重量または流量（塗料配管の容積）との関係を予め求めておき、実際に計測された液体の重量または流量に基づいて、この関係からピグの位置を抽出すれば、塗装ブース内に電気的装置を設けることなく、またピグの構造も複雑にすることなく、ピグの位置を正確に検出することができる。

発明の実施の形態

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るピグ位置検出装置の実施形態を示すブロック図であり、塗装ガン１に塗料を供給するための塗料供給装置に本発明を適用した例である。また、図２〜図７は本発明に係るピグ位置検出装置の動作を説明するための要部ブロック図である。

本例の塗料供給装置は、塗装ガン１と、この塗装ガン１に塗料を定量的に圧送するための塗料ポンプ２（たとえばギヤポンプ）と、多種類の塗料の中から塗装ガン１へ供給する塗料を選択するためのメインカラーチェンジバルブユニット（以下、メインＣＣＶとも言う。）３と、このメインＣＣＶ３から供給される塗料を塗装ガン１へ導くための塗料配管４とを有する。

図示する塗装ガン１は、たとえば塗装ブース内に設置された塗装ロボット１基に対して１台装着され、こうした塗装ガン１が装着された塗装ロボットが塗装ブース内に複数設けられている。

メインＣＣＶ３は、マニホールド３１に複数（同図では８個）の切替弁３２ａ〜３２ｈが設けられて構成され、切替弁３２ｈを除く各切替弁３２ａ〜３２ｇには塗料が供給され、何れか一つの切替弁３２ａ〜３２ｇを選択することでマニホールド３１内にその塗料が供給され、塗料配管４を介して塗料ポンプ２により塗装ガン１へ供給される。なお、切替弁３２ｈにはメインＣＣＶ３から塗装ガン１までの塗料流路を洗浄するための洗浄液及びエアーが供給され、洗浄液の供給とエアーの供給を繰り返すことで色替え時の配管洗浄が行われる。

塗料が供給される切替弁３２ａ〜３２ｇを代表して、図１に切替弁３２ｇの詳細構造を示す。切替弁３２ｇ以外の切替弁３２ａ〜３２ｆは、この切替弁３２ｇと同じように構成することができ、またこれに代えて塗料タンクからのメイン供給配管を直接切替弁３２ａ〜３２ｆに接続しても良い。

代表的に示す切替弁３２ｇには、塗料配管５の一端が接続され、この塗料配管５の他端に接続された供給側カラーチェンジバルブユニット（以下、供給側ＣＣＶとも言う。）６から塗料または洗浄液、エアーが供給される。また、切替弁３２ｇには配管７を介して洗浄液が供給され、この配管７の途中に供給される洗浄液の流量を計測するための流量計（計測手段）８が設けられている。切替弁６は、供給側ＣＣＶ６から供給される塗料または洗浄液、エアーと、配管７を介して供給される洗浄液とを選択的に切り替える機能と、この選択された塗料、洗浄液、エアー及び配管７を介して供給される洗浄液を、マニホールド３１に送るか、廃棄配管９に送るかを切り替える機能を有する。

供給側ＣＣＶ６は、メインＣＣＶ３と同様のカラーチェンジバルブユニットであって、マニホールド６１に複数（同図では７個）の切替弁６２ａ〜６２ｇが設けられて構成され、切替弁６２ｇを除く各切替弁６２ａ〜６２ｆには塗料が供給され、何れか一つの切替弁６２ａ〜６２ｇを選択することでマニホールド６１内にその塗料が供給され、塗料配管５を介してメインＣＣＶ３の切替弁３２ｇへ供給される。なお、図示は省略するが、各切替弁６２ａ〜６２ｆに供給される塗料は、密閉された塗料タンク内に収容され、この塗料タンク内をエアーなどで加圧することでタンク内の塗料を切替弁６２ａ〜６２ｆへ圧送する。また、切替弁６２ｇには供給側ＣＣＶ６からメインＣＣＶ３までの塗料流路を洗浄するための洗浄液及びエアーが供給され、洗浄液の供給とエアーの供給を繰り返すことで色替え時の配管洗浄が行われる。

本例では、供給側ＣＣＶ６と切替弁３２ｇとの間を接続する塗料配管５に、ピグ１０が設けられ、この間に残留した前色塗料を塗料タンクへ回収する。このため、供給側ＣＣＶ６のマニホールド６１内に一方のピグステーション１１が設けられ、メインＣＣＶ３の切替弁３２ｇに他方のピグステーション１２が設けられ、これら２つのピグステーション１１，１２間を移動可能に構成されている。

本例のピグ１０は、図４及び図６に示すように塗料配管５に残留した前色塗料を、その塗料タンクへ戻して回収するために塗料配管５内を移動するものであるが、当該ピグ１０の現在位置が不明であると塗料供給制御のタイミングを適切に図ることができない。このため、ピグ１０が図１において右側に移動する際（供給側ＣＣＶ６からメインＣＣＶ３へ移動する際、以下、往路ともいう。）の位置を検出する装置として、廃棄配管９から排出される洗浄液の重量を計測する計測手段１３と、ピグ位置と洗浄液の重量との関係を予め求め、これを数式や表などにマップ化することで記憶する記憶手段１４と、記憶手段１４に記憶されたピグ位置と洗浄液の重量との関係を参照して計測手段１３で計測された実際の洗浄液の重量から実際のピグ位置を演算する演算手段１５とを有する。

なお、このときにピグ１０の移動にともなってピグの前面に充填された洗浄液を廃棄配管９へ導く際に、常にこの流路に洗浄液が満たさせるように廃棄配管９に絞り弁１６が設けられている。ここで、図１においてピグ１０の右側をピグの前面といい、ピグ１０の左側をピグの背面という。

また、計測手段１３、記憶手段１４及び演算手段１５などの電気信号を取り扱う装置は、塗装ブース外に配置することが好ましい。

記憶手段１４に記憶されるピグ位置と洗浄液重量の関係は、たとえば図３及び図４の左下に示すグラフであり、ピグ１０が往復移動する塗料配管５の内部が均一であれば比例関係となるので、２つのピグステーション１１，１２間の塗料配管５の内容積を求めれば、同図に示すグラフは容易に取得することができる。なお、ここでいうピグ位置とは、たとえば一方のピグステーション（図３及び図４に示す例ではピグステーション１１）を始点として、ここからの距離Ｌをいう。

一方、ピグ１０が図１において左側に移動する際（メインＣＣＶ３から供給側ＣＣＶ６へ移動する際、以下、復路ともいう。）の位置は、ピグ１０の前面に充填する洗浄液の流量を計測することで検出する。このため、メインＣＣＶ３の切替弁３２ｇに供給される洗浄液の流量を計測するための流量計（計測手段）８と、ピグ位置と洗浄液の流量との関係を予め求め、これを数式や表などにマップ化することで記憶する記憶手段１７と、記憶手段１７に記憶されたピグ位置と洗浄液の流量との関係を参照して流量計（計測手段）８で計測された実際の洗浄液の流量から実際のピグ位置を演算する演算手段１８とを有する。

なお、流量計（計測手段）８、記憶手段１７及び演算手段１８などの電気信号を取り扱う装置は、塗装ブース外に配置することが好ましい。

記憶手段１７に記憶されるピグ位置と洗浄液流量の関係は、たとえば図６及び図７の下に示すグラフであり、ピグ１０が往復移動する塗料配管５の内部が均一であれば比例関係となるので、２つのピグステーション１１，１２間の塗料配管５の内容積を求めれば、同図に示すグラフは容易に取得することができる。なお、ここでいうピグ位置とは、たとえば一方のピグステーション（図６及び図７に示す例ではピグステーション１２）を始点として、ここからの距離Ｌをいう。

次に動作を説明する。

本発明に係るピグの位置検出動作を説明する前に、本例に係る塗料供給装置の概要を説明する。ここでは、供給側ＣＣＶ６の切替弁６２ｄから塗料Ａ（たとえば、ホワイト）を塗装ガン１へ供給する場合を例に挙げて説明すると、まずピグ１０は供給側ＣＣＶ６のピグステーション１１に収容された状態となる。また、供給側ＣＣＶ６の切替弁６２ｄ以外の切替弁は全て閉状態となり、メインＣＣＶ３の切替弁３２ｇは塗料配管５を介して送られてくる塗料Ａをマニホールド３１へ導くように切り替えられ、その他の切替弁３２ａ〜３２ｆ，３２ｈは全て閉状態に制御される。そして、塗料Ａが収容された塗料タンク内を加圧することで塗料Ａを押し出すと、塗料Ａはピグ１０を押しながら、供給側ＣＣＶ６の切替弁６２ｄ→マニホールド６１→塗料配管５→メインＣＣＶ３の切替弁３２ｇに至り、ここで塗料ポンプ２を作動させることで塗料Ａはさらにマニホールド３１→塗料配管４→塗装ガン１の順に送られ、被塗物に向かって吐出することになる。この塗料ポンプ２の作動タイミングは、塗料Ａの供給により移動するピグ１０がピグステーション１２へ到着したことを検出して実行される。

この塗料Ａの塗装が終了し、次色が塗料Ａ以外の場合には色替え操作と本発明に係るピグ位置の検出操作が実行されるが、この色替え及びピグ位置検出は以下の手順で行われる。

まず、塗料Ａの塗装完了の信号に基づいて、塗料Ａが収容された塗料タンク内の加圧を停止する。また、メインＣＣＶ３の切替弁３２ｇのマニホールド３１へ続く弁を閉じるとともに、配管７から続く弁を開けて洗浄液を供給する。一方、メインＣＣＶ３においては、切替弁３２ｈを開いてマニホールド３１内へエアーと洗浄液を交互に供給し、マニホールド３１から塗装ガン１の間に残留した前色の塗料Ａを塗装ガン１から押し出して廃棄するとともにこの間の流路を洗浄する。

供給側ＣＣＶ６からメインＣＣＶ３の切替弁３２ｇにおいては、配管７を介して洗浄液を切替弁３２ｇに供給することで、ピグステーション１２に保持されていたピグ１０を供給側ＣＣＶ６へ向かって移動させる。この状態を図５〜図７に示す。この操作により、塗料配管５に残留した塗料Ａが塗料タンクへ回収されることになる。また、ピグ１０の移動により塗料配管５の内壁に付着した塗料Ａも掻き取られ、さらにピグ１０の前面に洗浄液が充填されるのでこれによっても塗料配管５が洗浄されることになる。

この洗浄液を塗料配管５に充填する際に、配管７に設けられた流量計（計測手段）８によって供給される洗浄液の流量を計測し、所定間隔で演算手段１８へ送出する。演算手段１８では、流量計８から実際の洗浄液流量が入力されるたびに、記憶手段１７に記憶されたピグ位置と洗浄液流量との関係を参照し、計測された実際の流量に基づいて実際のピグ位置を抽出する。たとえば、図６に示すように、流量計８にて計測された洗浄液流量がＱ１であるときは、記憶手段１７に記憶された同図の下に示すグラフを参照し、横軸の洗浄液流量Ｑ１に基づいて縦軸のピグ位置Ｌ１を求める。これにより、ピグ１０の復路における位置Ｌを検出することができ、このピグ位置が図７に示すＬ２、すなわちピグステーション１１に到着したことを検出したら、配管７からの洗浄液の供給を停止し、供給側ＣＣＶ６の切替弁６２ｄも閉じる。以上により、塗料Ａの塗装を終了してから次色供給に至るまでの色替え操作及びピグ位置検出操作（復路）が終了する。

次に、図７に示す状態から次色塗料Ｂ（たとえばブラック）を供給する際のピグ位置検出操作について図２〜図４を参照しながら説明する。

次色塗料Ｂは供給側ＣＣＶ６の切替弁６２ａから供給されるものとすると、図２に示すように、ピグ１０は供給側ＣＣＶ６のピグステーション１１に収容された状態となり、上述したとおりピグ１０の前面側の塗料配管５には洗浄液が充填されている。また、供給側ＣＣＶ６の切替弁６２ａ以外の切替弁は全て閉状態となり、メインＣＣＶ３の切替弁３２ｇは塗料配管５を介して送られてくる充填された洗浄液を廃棄配管９のみへ導くように切り替えられ、その他の切替弁３２ａ〜３２ｆ，３２ｈは全て閉状態に制御される。そして、塗料Ｂが収容された塗料タンク内を加圧することで塗料Ｂを押し出すと、塗料Ｂはピグ１０を押しながら、供給側ＣＣＶ６の切替弁６２ａ→マニホールド６１→塗料配管５→メインＣＣＶ３の切替弁３２ｇに至る。

この塗料Ｂを塗料配管５を介してメインＣＣＶ３へ圧送する際に、廃棄配管９から廃棄される洗浄液の重量を計測手段１３によって計測し、所定間隔で演算手段１５へ送出する。演算手段１５では、計測手段１３から実際の洗浄液重量が入力されるたびに、記憶手段１４に記憶されたピグ位置と洗浄液重量との関係を参照し、計測された実際の重量に基づいて実際のピグ位置を抽出する。たとえば、図３に示すように、計測手段１３にて計測された洗浄液重量がＷ１であるときは、記憶手段１４に記憶された同図の左下に示すグラフを参照し、横軸の洗浄液重量Ｗ１に基づいて縦軸のピグ位置Ｌ１を求める。これにより、ピグ１０の往路における位置Ｌを検出することができ、このピグ位置が図４に示すＬ２、すなわちピグステーション１２に到着したことを検出したら、塗料ポンプ２を作動させ、ピグ１０の背面に充填されている塗料Ｂを、さらにマニホールド３１→塗料配管４→塗装ガン１の順に送り、被塗物に向かって吐出させる。

以上により、ピグ１０によって塗料配管５に残留した前色塗料を回収することができるとともに、往路及び復路の両方においてピグ１０の現在位置を正確に検出することができる。特に本例では、ピグ１０自体に磁性体などを設けることなく従来のピグを使用することができ、しかも塗装ブース内に電気配線を設ける必然性もないので防爆仕様にする必要もない。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態では、往路のピグ位置を洗浄液の重量により検出し、復路のピグ位置を洗浄液の流量により検出するように構成したが、洗浄液の重量に代えて洗浄液の流量によりピグ位置を検出することもできるし、逆に洗浄液の流量に代えて洗浄液の重量によりピグ位置を検出することもできる。

本発明に係るピグ位置検出装置の実施形態を示すブロック図である。 本発明に係るピグ位置検出装置の動作を説明するための要部ブロック図である。 本発明に係るピグ位置検出装置の動作を説明するための要部ブロック図である。 本発明に係るピグ位置検出装置の動作を説明するための要部ブロック図である。 本発明に係るピグ位置検出装置の動作を説明するための要部ブロック図である。 本発明に係るピグ位置検出装置の動作を説明するための要部ブロック図である。 本発明に係るピグ位置検出装置の動作を説明するための要部ブロック図である。

符号の説明

１…塗装ガン
２…塗料ポンプ
３…メインＣＣＶ
３１…マニホールド
３２ａ〜３２ｈ…切替弁
４，５…塗料配管
６…供給側ＣＣＶ
６１…マニホールド
６２ａ〜６２ｇ…切替弁
７…配管
８…流量計（計測手段）
９…廃棄配管
１０…ピグ
１１，１２…ピグステーション
１３…計測手段
１４，１７…記憶手段
１５，１８…演算手段
１６…絞り弁

Claims (12)

1. ピグが往復移動する塗料配管を有する塗料供給装置における、前記ピグの位置を検出する装置において、
   前記ピグの前面側または背面側の塗料配管の少なくとも一方に液体を充填し、前記ピグを移動させたときの前記液体の重量または流量を計測する計測手段と、
   前記ピグを移動させたときの前記ピグの位置と前記液体の重量または流量との関係を記憶する記憶手段と、
   前記計測手段で計測された前記液体の重量または流量に基づいて前記記憶手段に記憶されたピグの位置と液体の重量または流量との関係からピグの位置を抽出する演算手段と、を有することを特徴とするピグの位置検出装置。
2. 前記液体が前記塗料配管の洗浄液であることを特徴とする請求項１記載のピグの位置検出装置。
3. 前記計測手段は、前記ピグの前面側に予め充填された液体の重量または流量を、前記ピグを前面側に向かって移動させながら計測することを特徴とする請求項１または２記載のピグの位置検出装置。
4. 前記ピグの背面側に塗装すべき塗料を充填することにより、前記ピグを前面側に向かって移動させることを特徴とする請求項３記載のピグの位置検出装置。
5. 前記計測手段は、前記ピグの前面側に充填してゆく液体の重量または流量を、前記ピグを背面側に向かって移動させながら計測することを特徴とする請求項１または２記載のピグの位置検出装置。
6. 前記ピグを背面側に向かって移動させることにより、前記ピグの背面側に充填されている塗料を回収することを特徴とする請求項５記載のピグの位置検出装置。
7. ピグが往復移動する塗料配管を有する塗料供給装置における、前記ピグの位置を検出する方法において、
   前記ピグの前面側または背面側の塗料配管の少なくとも一方に液体を充填するステップと、
   前記ピグを移動させたときの前記液体の重量または流量を計測するステップと、
   前記ピグを移動させたときの前記ピグの位置と前記液体の重量または流量との関係を求めておくステップと、
   前記ステップで計測された前記液体の重量または流量に基づいて前記予め求めておいたピグの位置と液体の重量または流量との関係からピグの位置を抽出するステップと、を有することを特徴とするピグの位置検出方法。
8. 前記液体が前記塗料配管の洗浄液であることを特徴とする請求項７記載のピグの位置検出方法。
9. 前記ピグの前面側に前記液体を予め充填しておき、この充填された液体の重量または流量を、前記ピグを前面側に向かって移動させながら計測することを特徴とする請求項７または８記載のピグの位置検出方法。
10. 前記ピグの背面側に塗装すべき塗料を充填するステップを有し、これにより前記ピグを前面側に向かって移動させることを特徴とする請求項９記載のピグの位置検出方法。
11. 前記ピグの前面側に充填してゆく液体の重量または流量を、前記ピグを背面側に向かって移動させながら計測することを特徴とする請求項７または８記載のピグの位置検出方法。
12. 前記ピグを背面側に向かって移動させることにより、前記ピグの背面側に充填されている塗料を回収するステップを有することを特徴とする請求項１１記載のピグの位置検出方法。
    
    

Images