JP2006272212A - 多ガン塗装における塗料流量制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のスプレーガンから噴霧される塗料の流量制御を、１つの流量計を備えた供給量制御装置で確認、管理し、流量の変化ががあった場合は直ちに、警告もしくはフィードバッグして適切な流量管理を行う流量制御システムを提供する。
【解決手段】塗料供給ポンプ１からスプレーガン３１、３２に塗料を供給する回路Ａ中に、指令信号を受けて開度を調節する流量制御弁４と実質流量を測定し測定結果を出力する流量計７を直列に接続し、流量計で測定した結果を演算装置５にフィードバックして比較し必要な出力信号を前記流量制御弁に出力して制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、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し、特に多ガン塗装での塗料供給を１つの流量制御装置で合理的な供給制御を可能にする技術に関するものである。

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。

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り、安定した高品質の塗装仕上げを維持するためには常に必要条件を適正に保つため定期的な管理が必要とされている。

スプレーガンへの塗料供給量は、前記流量調整バルブ等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。

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調整する方法は、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。

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性の高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）

また流量制御は、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るが、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、噴霧時の塗料成分に分布上の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。

このために流量制御弁の前に循環する塗料回路を設けたり、スプレーガンの直前望ましくはスプレーガン内部に循環通路を形成し、出口側にリタンバルブを設けてスプレーガンの停止時にこのリタンバルブを通して塗料を供給回路に戻す方法を用いて滞留沈殿の問題を改善することができる。

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。

また自動塗装においては生産性を高めるために例えば特開平２００４−３３８８７号の例のように複数のガンを用いて同時に塗装を行わせることも少なくない。このような場合、一方のガンのみが塗料つまりを起こしたり他の不具合を起こすことが十分に考えられ、前記のような個々のスプレーガンに対してそれぞれ流量制御を行う必要がある。
特開平７−２３２１１３号公報 特開２０００−３７６５０号公報

しかしながら、このような生産性の向上を目的として複数のガンを使用する場合、当然１つの塗料供給装置により供給回路を分岐させ同じ条件のもと、複数のスプレーガンに塗料を供給している。したがって正常に作動していれば問題は無いが、前述のように一方のスプレーガンの不具合によりバランスが崩れると塗装不良につながるため、個々のスプレーガンに対する流量制御、流量管理を必要とし設備的な投資が増大し、設置スペースの問題やメンテナンスの負担もかかることになる。

塗料ポンプ等の供給装置を共通の装置として同じ条件で複数のスプレーガンに塗料を供給する必要がある場合に、それぞれのスプレーガンによって噴霧される塗料の流量を、共通の流量計を含む制御装置で確認管理ができることが望まれる。

以上の背景から本発明は、特に自動塗装において複数のガンを用いて塗装を行う場合に、それぞれのスプレーガンから噴霧される塗料の流量制御を、１つの流量計を備えた供給量制御装置で確認、管理するシステムを導き出すことを課題とする。流量制御システムは、それぞれのスプレーガンから噴霧される塗料の流量を管理でき、問題とされる流量の変化があった場合は直ちに、警告もしくはフィードバックして適切な流量管理を行い、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。

塗料供給ポンプからスプレーガンに塗料を供給する回路中に、流量制御弁と実質流量を測定して出力する流量計を直列に接続し、流量計で測定した結果を演算装置にフィードバックして流量制御弁を制御する塗料供給流量フィードバック制御システムを備えた塗料の供給回路の、流量制御弁の下流で供給回路を分岐し、それぞれの供給回路に接続したスプレーガンを同条件で噴霧する場合に、定期的に各スプレーガン毎の流量制御弁圧力における実質流量を流量計で測定し、各スプレーガンの測定値を比較し、その測定値に予め設定した値以上の差が生じた場合に信号を出してスプレーガンの噴霧状態に異常があったことを警告表示する。また警告を表示すると同時に噴霧作動を停止する制御信号を出力させる。

同様に、定期的に各スプレーガン毎の流量制御弁圧力と流量計の実質流量を測定し、予め設定した制御弁圧力における流量と前記実質流量に差があった場合に、制御装置からスプレーガンの弁開度調整手段に制御信号を出力することによって実質流量を調節し、設定値を維持するように制御する。

以上のように本発明によれば共通の流量計と流量制御弁を持ち、複数に分岐された供給回路に設けられたそれぞれのスプレーガンは、定期的に個別に噴霧させたときの実質流量が比較されるため、その差が無ければ同時に噴霧したときに同じ流量で噴霧が行われることになり、塗装品質を同じように維持することができる。もしその比較値に差があった場合は警告がなされ、作業者は直ちに点検修正に応じることができる。必要であれば警告と同時に噴霧作動を停止させることにより塗装不良を最小限にとどめることができる。

また警告表示をさせる代わりに各スプレーガンに備えた塗料の噴出量を調節する弁に外部信号により調節が可能な手段を設け、個別に噴霧させたときの実質流量が予め設定した値と異なる場合に、スプレーガンの弁開度調整手段に調整信号を出力することで、適正な流量にフィードバック制御させることができる。したがって常に安定した噴霧で自動塗装を継続することができ塗装品質を保つことができる。本発明ではこうした効果をそれぞれのスプレーガンごとに高価な流量計や流量制御弁を持たせる事無く、安価に提供できることになる。またこれらの装置の設置スペース上の問題も無く、演算装置を含めた各制御機器等のメンテナンスに対する負荷も軽減できることになる。

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。

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。

流量制御弁４の下流は分岐され２つのスプレーガン３１，３２に供給され、各スプレーガン３１，３２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は各スプレーガンから塗料ポンプ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Ｂ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。

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って圧縮エアで作動が行われるが、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４と分岐路の間に設置しても差し支えない。さらに流量制御弁４の機能が塗料ポンプ１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。

それぞれの前記循環通路Ｂにはリタンバルブ８が設けられ、スプレーガン３１、３２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。

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の塗料ノズル口径との関係において供給される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。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。

図１の場合スプレーガン３１とスプレーガン３２は同一条件で噴霧され、通常は同時に噴霧されるため流量計７で測定される流量は両スプレーガンの合計となる。噴霧停止時はリタンバルブ８が開き、供給塗料は循環通路Ｂを通り、ポンプ側に戻される。通常状態では噴霧時の流量が測定され、その測定値に基づき必要により流量制御弁４が働いて一定の流量に設定されるよう構成される。

以上の構成により制御装置によって定期的に行う作動の状態を説明したのが図２である。スプレーガンYとスプレーガンZは、塗装作業の停止時にそれぞれが単独で作動するようにプログラムされる。まずスプレーガンYが作動し停止するまでの間に流量が測定される。この時リタンバルブ及びスプレーガンZは閉止されていて、流量計で計測される流量はスプレーガンYから噴霧されている流量と一致する。次にスプレーガンZが作動し同様に停止するまでの間に流量が測定される。

これらの測定値は演算装置で比較処理され、一定の範囲すなわち誤差や塗装の品質変動に差し支えのない差の範囲を超えた場合に警告表示としての信号が出力される。出力表示はランプ点灯や警報の他、測定値の表示を含めディスプレイ表示等必要に応じて選択すればよい。

またスプレーガンに外部信号による塗料噴出量の調整手段として弁開度調整手段を備えた場合、前記各スプレーガンの測定結果を予め設定された流量と比較し、その差が調整必要範囲であれば演算処理されて弁開度調整の信号が出力される。これによってスプレーガン固有の噴霧量特性が調整され、それぞれのスプレーガンは設定された噴霧量で塗装を継続することが可能となる。通常弁開度調整により変化した流量は、流量計で改めて測定され、これがフィードバックされることで確認され最終的に調整されることになるが、このようなフィードバック制御による弁開度すなわち位置制御は既存の制御技術として知られており、リアルタイムに調整することが可能となっている。

以上の実施例では図１で示したように、分岐された塗料供給回路が各スプレーガンを通り、リタンバルブを通って循環される回路で説明したが、これらの循環回路を持たない場合においても本発明の範囲内で適用でき、同様の目的で効果をあげることが可能である。

本発明の一実施例を示す流量フィードバック制御システムのブロック図である。 スプレーガンと流量測定の作動状態を示す説明図である。 従来の流量フィードバック制御システムのブロック図を示す。

符号の説明

１ 塗料ポンプ
２ 塗料容器
３１，３２ 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 弁開度調整手段
Ａ 供給回路
Ｂ 循環通路

Claims (3)

1. 塗料供給ポンプからスプレーガンに塗料を供給する回路中に、指令信号を受けて開度を調節する流量制御弁と実質流量を測定し測定結果を出力する流量計を直列に接続し、流量計で測定した結果を演算装置にフィードバックして比較し必要な出力信号を前記流量制御弁に出力して制御する塗料供給流量フィードバック制御システムにおいて、流量制御弁の下流で供給回路を分岐し、それぞれの供給回路に接続したスプレーガンを同条件で噴霧する場合に、定期的に各スプレーガン毎の流量制御弁圧力に対する流量計の実質流量を測定し、各スプレーガンの測定値の比較値が、予め設定した値以上の差があった時に信号を出力して警告表示をする塗料流量フィードバック制御システム。
2. 警告表示をすると共に噴霧作動を停止する制御信号を出力させてなる請求項１の塗料流量フィードバック制御システム。
3. 塗料供給ポンプからスプレーガンに塗料を供給する回路中に、指令信号を受けて開度を調節する流量制御弁と実質流量を測定し測定結果を出力する流量計を直列に接続し、流量計で測定した結果を演算装置にフィードバックして比較し必要な出力信号を前記流量制御弁に出力して制御する塗料供給流量フィードバック制御システムにおいて、流量制御弁の下流で供給回路を分岐し、それぞれの供給回路に接続したスプレーガンを同条件で噴霧する場合に、定期的に各スプレーガン毎の流量制御弁圧力に対する流量計の実質流量を測定し、予め設定した流量制御弁圧力における流量と前記実質流量に差があった場合に、制御装置からスプレーガンの塗料弁開度調整手段に制御信号を出力する塗料流量フィードバック制御システム。
   
   

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