JP2006272211A - Paint flow rate feedback controlling system in painting - Google Patents
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Description
本発明は、特に自動塗装に際してスプレーガンから噴霧する塗料流量の制御及びその安定化を図り、塗装品質を向上させるシステムに関する。また塗装ロボットの制御に連動して合理的な自動塗装を可能にする技術に関するものである。 The present invention relates to a system for improving the coating quality by controlling and stabilizing the flow rate of a paint sprayed from a spray gun particularly during automatic painting. It also relates to a technology that enables rational automatic painting in conjunction with the control of the painting robot.
塗装ロボットを初めとする自動塗装の分野においては、スプレーガンからの塗料の噴霧は設定された条件を維持して行われなければ安定した品質の塗装が望めない。したがって噴霧塗装における種々の塗装条件と塗装仕上がりの監視をするが、自動化が前提である以上これらについても自動的に制御することが必要になってくる。多くの条件の中でスプレーガンからの噴霧量は直接かつ大きく塗装の仕上がりに影響するため安定した塗料供給が重要となっている。 In the field of automatic painting such as a painting robot, it is not possible to expect stable quality painting unless the spraying of the paint from the spray gun is performed under the set conditions. Therefore, although various coating conditions and finish in the spray coating are monitored, it is necessary to automatically control these as long as automation is a prerequisite. In many conditions, the amount of spray from the spray gun directly and greatly affects the finish of the paint, so a stable supply of paint is important.
塗料の供給は通常ポンプを用い、流量調整バルブ等で必要とされる流量に設定された状態でスプレーガンに供給される。しかし使用中に塗料粘度の変化や環境温度の変化、あるいはスプレーガンをはじめとする装置の変動等によって噴霧量は絶えず変化する状況にある。また必要によっては異なる噴霧量によって吹付け制御する必要性もある。 The paint is usually supplied to the spray gun in a state where a flow rate required by a flow rate adjusting valve or the like is set using a pump. However, the amount of spray is constantly changing during use due to changes in paint viscosity, changes in environmental temperature, or changes in devices such as spray guns. In addition, there is a need to control spraying with different spray amounts as required.
スプレーガンへの塗料供給量は、前記流量調整バルブで行っても実際のスプレーガンからの噴霧量とは異なることが多く定期的に作業者がその量を測定して確認したり、仕上がり状態を確認したりする作業を欠かすことができない。しかし大量生産、連続塗装の塗装現場では作業の中断は生産性の低下を招くため、自動的にチェックを行い、正しい条件に調整する作業を自動的に行える装置の必要性が高くなっている。 The amount of paint supplied to the spray gun is often different from the actual spray gun spray amount even if the flow rate adjustment valve is used, and the operator regularly measures the amount and checks the finished state. It is indispensable to check and work. However, in the mass production and continuous painting sites, the interruption of work leads to a decrease in productivity. Therefore, there is an increasing need for a device that can automatically check and adjust to the correct conditions automatically.
図3に示すごとく、流量制御弁4による前記流量の制御に加えて、スプレーガン3からの噴霧量を測定し、設定された流量とに差がある場合、流量制御弁4を操作し噴霧量を必要とする量にする方法は、フィードバック制御として知られている。この場合供給回路中に流量計7を設置し、その流量計7で測定した実質流量を信号で取り出し、その出力値を予め設定した流量と比較することで確認され、必要であれば調整のため前記流量制御弁4を操作する出力信号を出して設定値に安定させることができる。
As shown in FIG. 3, in addition to controlling the flow rate by the flow rate control valve 4, the spray amount from the
これらのフィードバック制御には精度の高い応答性の良い流量計を必要とし、さらには前記測定値の確認や調整のための出力等を行う特定のプログラムを組み込んだ演算装置が必要で、比較的高価な設備となることから応答性によらず安定の良いフィードバック制御を可能にした技術も提案されている。(特開平7−232113号) These feedback controls require a highly accurate and responsive flow meter, and further require an arithmetic device incorporating a specific program for confirming and adjusting the measured values, which is relatively expensive. In addition, a technology that enables stable feedback control regardless of responsiveness has been proposed. (Japanese Patent Laid-Open No. 7-232113)
一方自動塗装の先端を行く塗装ロボットによる塗装は、アームにスプレーガンを保持し自由な動きでコントロールされるロボット本体とこれをコントロールする制御装置で構成され、制御装置には多様なプログラムが組み込まれて、前記ロボット本体だけでなく、周辺の塗料供給装置や被塗装物の搬送装置等、他の周辺設備機器に対するコントロールも可能な機能を備えるようになってきている。
しかしながら流量計を用いて実質的な流量を正確に測定しても、その測定値が適正に活用されなければ意味が無く、この点において従来は有効かつ適正なフィードバック制御がされずに塗装上の不具合を見落とすなど、十分な塗装管理ができない等の問題がある。 However, even if the actual flow rate is accurately measured using a flow meter, it is meaningless if the measured value is not properly used. In this respect, effective and appropriate feedback control has not been achieved in the past. There are problems such as oversight of defects, and insufficient paint management.
前記先行技術例でも見られるように流量制御は、スプレーガンへの供給路に設けられるのが通常の方法であった。しかし塗装分野における塗料は多岐にわたり、例えばメタリック塗料に代表される金属等の微粉末を含んだ塗料のように沈殿性のある塗料の場合、スプレーガンが停止している間は流動がとまるため沈殿が避けられず、徐々に塗料経路の流動性に影響を与えたり、噴霧時に塗料の成分にばらつきが生じて塗面の不具合を生じたりすることになる。 As can be seen from the prior art examples, the flow rate control is usually provided in the supply path to the spray gun. However, there are a wide variety of paints in the coating field. For example, in the case of a paint having a precipitating property such as a paint containing fine powders of metals such as metallic paints, the flow is stopped while the spray gun is stopped. Inevitably, the fluidity of the paint path is gradually affected, and the components of the paint may vary during spraying, resulting in coating surface defects.
このために流量調整バルブの手前に循環する塗料回路を設けて改善することができるが流量調整バルブの先は依然として沈殿の可能性が残り、十分ではない。スプレーガンの直前望ましくはスプレーガン内部での循環通路を形成することで滞留沈殿の問題は改善されるが、スプレーガンが停止時、循環する塗料の流量は必ずしも噴霧量と一致せず、スプレーガンの塗料弁やその他の構造によって異なってくる。したがってこれをもってフィードバック制御することは不可能で、実質的な噴霧量の管理には問題があった。 For this reason, it is possible to improve by providing a paint circuit that circulates in front of the flow regulating valve, but the tip of the flow regulating valve still has a possibility of precipitation and is not sufficient. Immediately before the spray gun, it is desirable to form a circulation passage inside the spray gun to solve the problem of stagnant sedimentation. However, when the spray gun is stopped, the flow rate of the circulating paint does not necessarily match the spray amount. It depends on the paint valve and other structures. Therefore, it is impossible to perform feedback control with this, and there is a problem in management of the actual spray amount.
以上の背景から自動塗装における噴霧塗料の流量制御において、流量計で確認する流量を必要とする適切な流量として測定し、フィードバックする値として必要な値を用いるように設定し、正確な流量管理を可能にすることが要求される。さらに沈殿性塗料を使用する場合にも、塗料の沈殿に伴う幾つかの問題を解決し適正な噴霧流量のフィードバックを可能にして、結果として塗装品質の向上安定を図ることが課題である。また流量計の測定結果を有効に活用し、総合的に塗装管理の精度向上を図ることを目的とする。
From the above background, when controlling the flow rate of spray paint in automatic coating, measure the flow rate to be checked with a flow meter as an appropriate flow rate that is required, and set the required value as the value to be fed back to ensure accurate flow rate management. It is required to be possible. Furthermore, even when a precipitating paint is used, it is a problem to solve some problems associated with the precipitation of the paint and to enable feedback of an appropriate spray flow rate, and as a result, to improve and stabilize the coating quality. It is also intended to improve the accuracy of paint management comprehensively by making effective use of the flow meter measurement results.
流量制御弁を配した塗料供給経路中に流量計を備え、流量計の測定結果を演算装置にフィードバックし、前記流量制御弁を操作するフィードバック制御において、流量計による測定は、スプレーガンの噴霧作動と連動させ噴霧時のみの値を演算制御に使用させる。これによって確実に噴霧されている実質的な噴霧量のみが流量制御の確認用データとして使用され、不要なデータが入らないため信頼性の高いフィードバック制御が可能になる。 In the feedback control that provides a flow meter in the paint supply path with the flow control valve, feeds back the measurement result of the flow meter to the arithmetic unit, and operates the flow control valve, the measurement by the flow meter is the spray operation of the spray gun The value only at the time of spraying is used for calculation control. As a result, only a substantial spray amount that is reliably sprayed is used as confirmation data for the flow control, and unnecessary data is not entered, so that highly reliable feedback control is possible.
沈殿しやすい塗料のため、塗料回路のスプレーガン側に分岐回路を設けてリタンバルブを介して塗料供給ポンプに戻す循環路を設けた場合には、スプレーOFF時に前記のリタンバルブを開とし、このとき流量計の測定値はフィードバックをしないように演算装置に組み込んで、スプレーON時のみの測定値により行うフィードバック制御を行う。更にスプレーのON-OFFと同時に流量計の測定を連動させ、スプレーOFF後所定の時間経過後にリタンバルブを開に設定するタイマー手段を設けて流量を制御する。 When the spray circuit is provided with a branch circuit on the spray gun side of the paint circuit and a circulation path returning to the paint supply pump via the return valve, the aforementioned return valve is opened when the spray is turned off. The measured value of the meter is incorporated in the arithmetic unit so as not to be fed back, and feedback control is performed based on the measured value only when the spray is ON. Further, the flow rate is controlled by providing a timer means for setting the return valve to open after a predetermined time has elapsed after the spray is turned off, simultaneously with the ON / OFF of the spray.
更にスプレーON時のみの流量を積算、出力するようにすることで塗料使用量が把握できる。
Furthermore, the amount of paint used can be grasped by integrating and outputting the flow rate only when the spray is ON.
以上のように本発明によればスプレー時のみフィードバック制御を同期させることにより、実質噴霧量を設定どおり管理することができ、自動塗装において作業者を煩わせることなく安定した塗装を継続することができる。更に沈殿しやすい塗料で塗装中断時に起きる沈殿の問題を改善し、実質噴霧時の流量によるフィードバック制御で正確な噴霧量の安定供給が可能となり、塗装品質を維持することができる。
またスプレー時のみの流量を積算することにより塗装工程中の塗料使用量が把握できるため、スプレー中の流量管理と塗装全体における塗料使用量の管理とを併合させて、更に高い精度での塗装管理が可能となる。
As described above, according to the present invention, by synchronizing the feedback control only during spraying, the actual spray amount can be managed as set, and stable coating can be continued without bothering the operator in automatic coating. it can. Furthermore, it is possible to improve the problem of precipitation that occurs when coating is interrupted with a paint that tends to settle, and to accurately supply a stable spray amount by feedback control based on the flow rate during substantial spraying, thereby maintaining the coating quality.
Also, since the amount of paint used during the painting process can be grasped by integrating the flow rate only during spraying, the management of the flow rate during spraying and the management of the amount of paint used throughout the painting are combined to provide even more accurate paint management. Is possible.
図1は本発明の塗料供給回路のブロック図を示す。塗料供給ポンプ1は塗料容器2中の塗料を吸引し、スプレーガン3に供給するポンプで、一般的にはプランジャータイプやダイアフラム式が使用されている。連続供給に適した供給装置であればこれに限定されることは無い。供給回路Aには流量制御弁4と流量計7が直列に配置される。流量制御弁4は本例の場合エアオペレータ式の塗料減圧弁構造を有しており、入り口側から供給される塗料圧力が制御空気圧力によるダイアフラムの作動によってバルブの開度を調整され、設定された塗料圧力として吐出される。制御空気は演算装置5からの出力信号を受けて変換出力される電空バルブ6を経て前記流量制御弁4に送り込まれる。
FIG. 1 shows a block diagram of a paint supply circuit of the present invention. The
流量計7は応答性の関係でコリオリの力を利用した振動式の流量計が使用されているが、必ずしもこれに限定される必要は無い。実施例による流量計7の場合、測定した塗料流量の値はパルス信号として出力され、前記演算装置5に入力されて測定値として認識される。通常流量計7から測定値として認識される入力値は、予め設定された演算装置5のプログラム情報と比較演算され、流量制御弁4を操作するために必要な出力の基準として使用される。
As the flow meter 7, a vibration type flow meter using Coriolis force is used because of responsiveness, but it is not necessarily limited to this. In the case of the flowmeter 7 according to the embodiment, the measured value of the paint flow rate is output as a pulse signal, and is input to the
スプレーガン3は圧縮エアにより作動制御される自動ガンで塗装に応じて各種の仕様のものが使われる。ここでは塗料の入口から供給された塗料が先端ニードル弁の開放により噴霧される通路と、外部に循環される通路に分岐される循環式の自動ガンが使用されている。循環通路Bはスプレーガン3から塗料ポンプ1の吸い込み側もしくは塗料容器2に戻り、再び塗料ポンプによって供給回路に送り込まれる。循環式でない通常のスプレーガンを使用した場合は、スプレーガンの直前に循環通路への分岐路を持つジョイントを接続して同様の循環を可能にすることができる。
The
上記装置の構成において、スプレーガン3の作動は塗装ロボット等の制御装置により圧縮エアにより作動が行われるが図1では作動エアの回路等は省略されている。また流量計7を流量制御弁4の前に設けているが、流量制御弁の下流に設置しても差し支えない。さらに流量制御弁の機能が塗料ポンプに組み込まれている場合もあり、各装置の構造は特別の記載が無い限り、限定されるものではない。
In the configuration of the above apparatus, the
前記循環通路Bにはリタンバルブ8が設けられ、スプレーガン3からの塗料噴霧が停止したときに開いて循環通路Bに戻す働きをする。リタンバルブ8は演算装置5からの指令信号により開閉が制御される。開閉制御は安全性の点からエアオペレート式が望ましいとされている。
以上の構成によりスプレーガン3の作動にともなってリタンバルブ8の開閉と流量計7の作動をグラフ化したものが図2である。
The circulation passage B is provided with a return valve 8 which functions to open and return to the circulation passage B when the spray of paint from the
FIG. 2 is a graph showing the opening / closing of the return valve 8 and the operation of the flow meter 7 in accordance with the operation of the
塗料ポンプ1の運転により供給回路Aには塗料が加圧状態で送り込まれている。流量制御弁4は予め設定された圧力で供給される状態で制御されていて、スプレーガン3側には所定の噴霧量となる塗料圧力で送り込まれている。噴霧量はスプレーガン3の塗料ノズル口径との関係において塗料圧力によってほぼ決定され、塗料粘度等の条件に応じた実質噴霧量の関係が予めテストされデータとして使用されている。したがってそれぞれの条件に応じた噴霧量は塗料の供給圧力によって制御できる。
The paint is fed into the supply circuit A in a pressurized state by the operation of the
図2においてCでスプレーガンがスプレーONとなると同時に流量計7が測定を始めその結果を演算装置5に送り込む。演算装置5はこの測定値に応じて流量制御弁4の制御を行い、必要に応じた出力をする。すなわちフィードバック制御を行うもので、測定値が予め設定した噴霧量すなわち流量と設定した許容値の範囲内であればそのままとし、許容値を超える場合は補正の信号を出力することになる。
In FIG. 2, at the same time the spray gun is turned on in C, the flow meter 7 starts measurement and sends the result to the
次にDにおいてスプレーOFFになると前記フィードバック制御は中止され、リタンバルブ8が少しの時間T1を置いて開となる。これは塗装作業においてスプレーを短い時間で断続的に行うことが通常行われており、リタンバルブ8をスプレーと同期作動させた場合に、頻繁な作動によってリタンバルブ8の耐久等に影響することを避ける為で、この時間は通常数秒から十数秒で設定され、塗料の沈殿に問題がない範囲で長く設定することができることになる。 Next, when the spray is turned off at D, the feedback control is stopped, and the return valve 8 is opened after a short time T1. This is because the spraying is usually performed intermittently in a short time in the painting work, and when the return valve 8 is operated in synchronism with the spray, the operation of the return valve 8 is not affected by frequent operations. Thus, this time is usually set from several seconds to several tens of seconds, and can be set long as long as there is no problem in the precipitation of the paint.
スプレーが停止しリタンバルブ8が開いている間は、スプレーを停止した時の塗料圧力で循環通路Bを通って供給が継続しているが、このときの流量計7は演算装置5でカウントをしない設定としている。更にEにおいて再びスプレーONとする場合は、その直前T2の時間にリタンバルブ8を閉じ、スプレーがONされる。通常この時間T2は数百ミリ秒で、スプレーONと同時に前記同様フィードバック制御も開始される。したがってスプレーガン3の噴霧と流量計7よるフィードバック制御は同時に行われ、確実なフィードバック制御を行うことができる。尚、前記リタンバルブ8を閉じるタイミングのT2はスプレーONの直前としたが、スプレーガンの噴霧特性や配管の条件によってはスプレーONの後でもよい。
While the spraying is stopped and the return valve 8 is open, the supply continues through the circulation passage B with the paint pressure when the spraying is stopped. At this time, the flow meter 7 does not count with the
もしスプレーがON以外の時にフィードバック制御が行われた場合、流量制御弁4らの吐出圧力が同じでも実質流量は差が生じ、次のスプレーON時の流量が変化してしまうことになる。 If the feedback control is performed when the spray is other than ON, even if the discharge pressure of the flow control valve 4 is the same, a difference occurs in the actual flow, and the flow at the next spray ON changes.
またフィードバック制御時の流量計7の測定値を積算して演算装置5に記憶し、必要に応じて表示することで限定した塗装工程の全体の塗料使用量を知ることができる。これによりスプレー時の噴霧量管理に加え、全体としても適切な塗料使用量で塗装が行われているかの判断が可能となって、より精度の高い塗装管理が可能となる。
Moreover, the measured value of the flow meter 7 at the time of feedback control is integrated and memorize | stored in the calculating
更に塗装ロボットの制御に組み入れて行う場合には、被塗装物の塗装個所や塗装条件に異なる工程があっても、それぞれの塗装工程において必要とされるスプレー時の流量を設定しておけば、塗装ロボットの作動に合わせて個々の工程毎に状況に応じた噴霧量とその時のフィードバック制御が可能となる。
Furthermore, when it is incorporated in the control of the painting robot, even if there are different processes in the painting location and painting conditions of the object to be coated, if the flow rate during spraying required in each painting process is set, In accordance with the operation of the painting robot, the spray amount corresponding to the situation and the feedback control at that time can be performed for each process.
1 塗料ポンプ
2 塗料容器
3 スプレーガン
4 流量制御弁
5 演算装置
6 電空バルブ
7 流量計
8 リタンバルブ
9 電磁弁
A 供給回路
B 循環通路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
2. The flow rate feedback control system according to claim 1, wherein the flow rate only when the spray is ON is integrated and output.
Priority Applications (1)
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Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
JP2006272212A (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Anest Iwata Corp | Paint flow rate controlling system in multi-gun painting |
JP2009095783A (en) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Recs:Kk | Liquid application apparatus |
JP2010099558A (en) * | 2008-10-21 | 2010-05-06 | Midas Co Ltd | Liquid sprayer |
CN110465422A (en) * | 2019-08-29 | 2019-11-19 | 内蒙古大学 | A kind of flush coater kinetic control system and its motion control method based on FPGA |
CN111013852A (en) * | 2019-12-23 | 2020-04-17 | 广东创智智能装备有限公司 | Non-contact fluid conveying and flow monitoring closed-loop control device |
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2005
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