JP2514856B2 - 塗幅制御機構を備えたレシプロ塗装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主に自動車のボディの上面塗装に利用され
るレシプロ塗装装置、より詳しくは各塗装機について塗
幅範囲を制御して塗装しうるように改良された塗装装置
に関する。

（従来の技術） 一般に、自動車ボディの上面の自動塗装には、トップ
レシプロ塗装装置が利用される。

トップレシプロ塗装装置は、複数、通常三機の塗装機
を塗装ラインと直交する方向に吊設し、そしてすべてま
たは左右二機について水平に往復移動可能に備えてな
る。なお、塗装機の運動機構は種々あり、実開昭63−11
5461号、特開昭63−88067号、実開昭64−56862号および
実開平２−20960号などの公報に記載されている。

かかる塗装機は、夫々、塗料バルブ、カラーチェンジ
バルブ（CCV）、マニーホールド等からなる塗料機供給
装置と接続され、塗料バルブの作動により塗料の供給が
制御される。

塗装機とその周囲は有機溶剤雰囲気下にあるため防爆
措置を講じる必要があり、また静電塗装機を使用する場
合は高電圧印加下にあるため電気作動式の機器類が使い
にくいことから、塗料バルブ等としては空気圧作動式の
ものを用いるとともに、塗装機より離れた有機溶剤雰囲
気外や高電圧印加域外に電磁−空気圧制御バルブを備
え、そのバルブの動作によって連繋する前記塗料バルブ
等を開閉動せしめるという方法が通常採られる。

また、従来の塗装装置は、一般に、往復する塗装機の
移動距離と方向を検知してその移動位置を監視するモニ
ター機構を有し、該モニター機構からの信号に基づいて
制御回路により塗料吐出のタイミングを決定し、その吐
出タイミングの時に動作信号を上記塗料バルブに連繋す
る電磁−空気圧制御バルブに送るという制御システムを
備えてなる。

この制御システムには二三の型式があり、例えば、実
開昭54−80554号、特公昭58−38215号等の公報を参照す
ることにより、理解に役立つであろう。

また、塗装機からの塗料吐出は、通常、塗膜の厚さの
均一化を図るため、塗装機の往復変位域の全てにおいて
行なうことは少なく、塗装機の反転動作のためその運動
速度が遅くなる変位域の両側部分をともに除き、変位域
の中間部分内において行なう。

場合によっては、変位域の中間部分のうちの一定の範
囲についてのみ、塗料吐出が行なわれる。特開昭61−45
500号公報は、そのような塗料吐出方法の一例として、
塗装機の往復変位域を適当数に区分し、所望の区分につ
いて塗料を吐出するという技術を開示するものである。

（発明が解決しようとする課題） かかる塗幅制御の技術は、これまで主として、サイド
レシプロ塗装装置においてよく利用されてきた。この技
術をトップレシプロ塗装装置に適用した例は、特開昭64
−58366号公報など、数少ない文献に見られるだけであ
る。

塗幅制御の技術をトップレシプロ塗装装置に適用する
場合には、トップレシプロ塗装装置は複数の塗装機が同
時に往復動するものであるので、塗装機各々の塗幅範囲
の臨界が相互に合致するようにして、塗幅範囲同士が重
複してその部分が厚塗りとなる事態、あるいは塗幅範囲
間に隙間が発生し薄肉の塗膜（塗膜スケ）となる事態が
起きないように調整することが必要とされる。

一方、空気圧式塗料バルブの開閉動作は、それを制御
する電磁−空気圧制御バルブの動作と全く完全に同時で
はなく、それよりある程度の微小時間遅れることが経験
的に知られている。かかる時間差は、本発明者の調査に
よれば、普通、塗料バルブの開動作時で約20msec、閉動
作時で約50msecである。

したがって、トップレシプロ塗装装置においては、個
々のバルブ系ごとの上記時間差の入力データに応じて、
制御バルブの動作タイミングを時間差調整して塗料吐出
を行なう制御システムとすることにより、塗幅範囲の臨
界をうまく合致させ、厚塗りまたは塗膜スケの発生をな
くすことができると考えられる。

ところが、実際のトップレシプロ塗装においては、か
ように時間差調整された塗幅制御を行なっても、累積使
用時間が長くなるうちに、塗膜の厚さが不均一となり、
厚塗りまたは塗装スケの発生がみられるようになるとい
う問題があった。かかる欠陥は、塗装機の移動速度がよ
り速くなる程、より頻繁に生じ、かつ、より顕著に目立
つようになる。トップレシプロ塗装における塗装機の移
動は、最近ますます高速化の傾向にあり、上記の問題は
完全に十分な形で解決すべき重要な課題となってきた。

本発明は、上述の事情を考慮してなされたもので、そ
の目的は、経時的使用の後においても、各塗装機の塗幅
範囲の臨界が相互に完全に合致し、厚塗りまたは塗膜ス
ケなどの塗装欠陥が生じないレシプロ塗装装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、研究を重ねた結果、レシプロ塗装装置に
おける塗料バルブの開閉動作とその制御バルブの動作と
の間の時間差は、経時的に拡大していき、かつその拡大
の幅は個々のバルブ系ごとに相違することを見出した。
例えば、300〜400時間の使用の後では、時間差は、塗料
バルブの開動作時で30〜50msec、閉動作時で60〜80msec
に拡大する。そして、本発明者は、かかる時間差の拡大
こそが、上記の塗装欠陥の重要な原因であることを突き
止め、本発明を完成した。

したがって、本発明は、塗幅制御機構を備えたレシプ
ロ塗装装置において、上記時間差の拡大の量を実際に検
知し、検知したデータより調整すべき時間差の量を補正
し、その補正値に基づいて塗料吐出のタイミングを制御
するようにしたものである。

すなわち、本発明によるレシプロ塗装装置は、空気圧
式塗料バルブの作動によって塗料供給される複数の塗装
機を、各々、横方向または縦方向に往復移動可能に備え
てなるレシプロ塗装装置において、 往復する前記塗装機の移動距離と方向を検知しその位
置を監視するモニター機構と、 前記塗料バルブに接続する電磁−空気圧制御バルブを
備え、その動作タイミングを前記モニター機構からの信
号に基づいて制御することにより、塗装機の往復変位域
のうち所定の塗幅範囲において塗料を塗装機より吐出せ
しめる塗幅制御装置と、 前記塗料バルブに取り付けられ、該バルブの実際の動作
時を検知する動作時センサと、 前記塗幅制御装置と接続されまたはその中に組み入れら
れ、前記動作時センサからの検知信号に基づいて、前記
塗幅範囲の臨界が相互に合致するように前記制御バルブ
の動作タイミングを補正制御する補正制御手段 を備えてなることを特徴とするものである。

（発明の概要） 本発明に用いるモニター機構は、横方向または縦方向
に往復移動する塗装機の移動距離と方向を検知しその位
置を常時監視する機構であればよく、リミットスイッチ
による検知後の塗装機の移動距離をパルスカウントする
カウンタ方式と、スプロケットの回転角度を例えば光学
的に計測して塗装機の移動距離を算出する方式など、従
来使用の方式のものを採用できる。

本発明に用いる塗幅制御装置は、電磁−空気圧制御バ
ルブを備え、その動作タイミングを制御回路においてモ
ニター機構からの信号に基づいて決定し、その時に該制
御バルブを動作せしめこれにより空気圧式塗料バルブを
開閉するものである。従って、塗装機の往復変位域のう
ち所定の塗幅範囲において塗料を塗装機より吐出するこ
とを可能とする装置である。

例えば、塗装機の往復変位域のうち中間部分について
全体的に塗装することができ、あるいはその中間部分の
うち一部（例えば金属ボディ表面に対応する部位）につ
いて塗装し、他の部分（例えばボディのガラス表面に対
応する部位）については塗装しないようにすることがで
きる。制御バルブの動作タイミングの決定は、通常、モ
ニター機構からの信号のほか、予め設定された、塗料バ
ルブとの間の動作時間差に基づいて行なう。

本発明に用いる動作時センサは、塗料バルブの実際の
動作時を検知するセンサであれば、その種類、構造は問
わないが、高電圧印加の環境の下においても、支障を来
すことなく適正に機能するものが好ましい。その意味か
ら言えば、光ファイバーでその先端を反射光読取り可能
としたもの、または光磁気素子などを使用することが最
も好ましい。塗料バルブに取り付けるセンサの形態は、
付設、付着に限らず、押設などでもよく、センサの種類
に応じて決定される。

本発明に用いる補正制御手段は、動作時センサからの
検知信号に基づいて塗料バルブと制御バルブの実際の動
作時間差を検出し、そしてこの実際の時間差と上記の設
定時間差を比較し、そのずれの分制御バルブの動作タイ
ミングを補正して、各塗装機の塗幅範囲の臨界を相互に
合致せしめるものである。この手段は、塗幅制御装置と
接続されるか、またはその装置の制御回路の中に組み入
れられる。

（作用） 本発明では、動作時センサにより塗料バルブの実際の
動作時を検知し、そして補正制御手段により、塗料バル
ブと制御バルブの実際の動作時間差を検出し、これを当
初設定された時間差と比較して、ずれがあればその分制
御バルブの動作タイミングを補正するという塗幅制御シ
ステムを備えたので、かかる時間差が経時的に変化（拡
大）しようとも、常に、塗装機の塗幅範囲の臨界を相互
に合致せしめることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

実施例１ 第１図は、自動車ボディの上面塗装に利用される実施
例のトップレシプロ塗装装置の中で、塗料吐出に関連す
る要素を示す図である。

１は、静電塗装機を示す、２は、マニホールド10に組
み付けた所定数の塗料バルブを示す。これらはともに高
電圧印加域Ａ内にある。従って、塗料バルブ２は、空気
圧作動式のものである。

塗装機１は、より具体的には、第４図に示すように、
支持ボックス11より吊設された左、中および右の３機の
塗装機1a、1b、1cからなる。ボックス11内には、前記塗
料バルブ２・・、マニホールド10等の塗料供給装置が備
えられ、各装置は対応するそれぞれの塗装機1a、1b、1c
に塗料供給を行なう。

これら塗装機1a〜1cは、レシプロ装置13の運転によ
り、一緒になって、水平（矢印±ｘ方向）に往復移動可
能に備えられている。塗装機1a〜1cを備える昇降架台12
は、別のレシプロ装置14の運転により、レール15上を上
下（矢印±ｙ方向）に往復摺動可能に備えられてなる。

そして、塗装機1a〜1cが水平にかつ垂直に往復運動す
るのに対して、被塗装品の自動車ボディ20は、図示しな
いコンベアにより床面またはそれに近い高さで水平に搬
送される。

したがって、トップレシプロ塗装の実際には、第５図
に示すように、塗装機1a〜1cの各々の運動軌跡は、自動
車ボディ20の表面上を、最初一方向に直線運動し、その
後反転のため円運動に変わりそして逆の方向に直線運動
し、その後再び反転のため円運動に変わりそして前記一
方向に直線運動に戻るという一連の運動を繰り返す軌跡
（以下、蛇腹状軌跡と呼ぶ。）を成すことになる。図
中、22a、22b、22cは、左側、中央および右側の塗装機1
a、1b、1cのそれぞれの蛇腹状軌跡を示し、これらは各
々平行して進む。

第１図において、３は、高電圧印加域Ａ外に備えられ
た電磁−空気圧制御バルブを示し、それぞれ、エアホー
ス５により印加域Ａ内の対応する塗料バルブ２に接続し
てなる。そして、制御バルブ３は、電気回線６により、
塗幅制御のための制御回路４と接続されている。制御回
路４は、第２図示すように、カウンタ、判定回路、時間
設定メモリ、補正回路および比較回路などより構成され
る。

また実施例の塗装装置は、水平に往復移動する塗装機
1a、1b、1cの移動距離と方向をそれぞれ検知しその位置
を常時監視するモニター機構を備えてなる。モニター方
式は、第２図では、リミットスイッチによる検知時点か
らパルスカウントすることにより塗装機の移動距離と方
向を決定するカウンタ方式を図示するが、これに限定さ
れず、前記のうちいずれの方式も採用可能である。

制御回路４は、その中の判定回路において、パルスカ
ウントするカウントからの信号ａに基づいて制御バルブ
３の動作タイミングを決定し、その時に動作信号ｐを制
御バルブ３に送り、それより出力するエア動作信号ｐ′
（第１図）により塗料バルブ２を開閉するものである。
この際、制御バルブ３の動作タイミングは、予めメモリ
に設定された、塗料バルブ２と制御バルブ３の間の動作
の微小時間差の信号ｂに基づき時間差調整をした上で決
定される。

そして、制御回路４の中の判定回路は、塗装機1a、1
b、1cの往復変位域のうち、その運動速度が遅くなる両
側部分（軌跡22a、22b、22cのうち円運動の部分）を除
いた中間部分（軌跡22a、22b、22cのうち直線運動の部
分）において塗料が塗装機より吐出されるように、バル
ブ３のオン・オフ動作を制御する。

第５図において、21a、21b、21cは、各々、塗装機1
a、1b、1cより塗料吐出されるところの塗幅範囲を示
す。この塗幅範囲21a、21b、21cは、普通、全体的に塗
装されるが、必要により一部について、例えば、そのう
ち金属ボディ表面に対応する部位についてのみ塗装され
る。

そして、本装置の使用前においては、塗装機1aの塗幅
範囲21aの臨界と塗装機1bの塗幅範囲21bの臨界（図中、
ｌ−ｌ′線）、および塗装機1bの塗幅範囲21bの臨界と
塗装機1cの塗幅範囲21cの臨界（図中、ｍ−ｍ′線）
は、ともに合致するように設定されている。

また、実施例の装置は、さらに、第１図に示すよう
に、動作時センサ８を塗料バルブ２に取り付け、これ
を、変換回路７を介して制御回路４に接続してなる。

第３図はセンサ８の取付け形態を示すもので、光ファ
イバー９はニードル弁16を備えた塗料バルブ２の中に挿
設され、その先端部８はピストン室18に、ピストン17に
対向して臨む。従って、先端部８において、エアホース
５からの空気信号によって上下動（矢印±ｚ方向）する
ピストン17との間隔変化を反射光で読取りすることによ
り、塗料バルブ２の実際の動作時を検知することができ
る。このセンサ８は、高電圧印加域Ａのもとにおいて
も、支障を来すことなく適正に機能することができる。
なお、光ファイバーに代えて、光磁気素子などを使用し
てもよい。

変換回路７は、センサ８からの検知光信号ｑに基づい
て塗料バルブ２と制御バルブ３の実際の動作時間差を表
わす電気信号に変換して、その信号ｄを制御回路４特に
比較回路に送る。

比較回路は、第２図に示すように、メモリに設定され
た時間差の信号ｂと実際の時間差の信号ｄを比較し、そ
のずれの分を表わす信号ｅを補正回路に送る。

補正回路は、信号ｅに基づいて判定回路からの信号ｃ
を、制御バルブの動作タイミングを塗幅範囲21a、21b、
21cの臨界が相互に合致するように補正するべく、変換
し、そして信号ｐとして制御バルブ３に送る。

したがって、実施例の装置を用いた塗幅制御塗装にお
いては、使用の経過により、両バルブ２、３間の実際の
動作時間差が当初設定の時間差よりいかに拡大しようと
も、ｌ−ｌ′線、ｍ−ｍ−′線の部位において厚塗りま
たは塗膜スケなどを生じることなく、塗幅の前範囲にわ
たって均一な塗膜を形成することができた。

実施例２ 第６図は、実施例２のトップレシプロ塗装装置の中
で、塗料吐出制御に関連する要素を示す。なお、図示し
ない諸要素については、実施例１と同様である。

この実施例において、基準作動パルス値データメモリ
ーは、塗装機移動の開始と停止、反転、および加減速な
ど、塗装機の諸運動の基準となる種々の作動パルス値を
記憶してなる。ここで作動パルス値は、塗装機に連繋す
る空気圧式塗料バルブの開閉動作時と該バルブの作動を
制御する電磁−空気圧制御バルブの動作時との微小時間
差を予め見込んだ上で作成されている。そして、上記デ
ータメモリーは、作動パルス値の基準データを常時演算
補正回路に送る一方、最初は、それを初期データロード
として作動パルス値データエリアにも出力する。

作動パルス値データエリアは入力されたパルス値の基
準データを比較演算回路に送る。一方、パルスカウント
回路は、パルス発信機からのパルスをカウントしながら
その信号を比較演算回路に出力する。

比較演算回路は、パルスカウント回路からのパルス値
を上記データエリアからの作動パルス値と比較演算し、
そして両者が合致した時信号をバルブ出力回路に送る。
そしてバルブ出力回路は、この信号を受けて駆動信号を
制御バルブたる電磁弁に出力する。

電磁弁は、塗料バルブとともに作動エア供給系に組み
込まれ、入力駆動信号に応じてエア動作信号を、高電圧
印加域内の塗料バルブに出力する。

塗料バルブは、エア動作信号によって開閉し、塗装機
からの塗料の吐出とその停止を行なう。

また、この実施例の装置も、さらに、動作時センサ８
を塗料バルブに取り付け、これを、前記バルブ出力回路
と接続されたエアバルブ動作検出回路に接続してなる。

検出回路は、センサ８からの検知信号に基づいて塗料
バルブの実際の開閉動作時を検出するとともに、これを
前記電磁弁への駆動信号の出力時と比較し、両者の動作
時間差を表わす信号をパルス変換回路に送る。

パルス変換回路は、この信号をパルス変換して判定回
路に送る。判定回路は、変換された動作パルス差が、電
磁弁の作動が正常と認められる基準の範囲内であるかど
うかを判定し、基準の範囲内である限り当該変換パルス
を演算補正回路に送る一方、基準範囲を外れたときは、
信号を警報回路に送り、警報を発生せしめる。従って、
作業者はこの警報を受けて、故障した電磁弁を交換する
ことにより、塗装システムの保守を行なうことができ
る。

演算補正回路は、上記データメモリーからの作動パル
ス値の基準データを、判定回路からの実測の動作パルス
差の分だけ演算補正し、そして補正後の基準データを上
記データエリアに入力する。

これ以降、データエリアは、補正された作動パルス値
の基準データを比較演算回路に供給する。

そして、比較演算回路以降の各制御要素は、補正され
た作動パルス値に基づいて、上述の動作を繰り返す。

その後、塗料バルブと電磁弁の間の実際の動作時間差
がさらに変動したのを動作時センサ等により検出したと
き、動作パルス差の補正を上述の手順に従って行ない、
再補正された作動パルス値の基準データを作成し、そし
てこれを再補正前の作動パルス値の基準データに代えて
用い、塗料吐出制御を上述と同様に行なう。以後、以上
の制御手順を繰り返す。

したがって、この実施例の装置においても、かかる塗
幅制御塗装を行なうことにより、使用の経過により、電
磁弁と塗料バルブ間の実際の動作時間差が当初設定の時
間差よりいかに拡大しようとも、塗装機の塗幅範囲の臨
界部位において厚塗りまたは塗膜スケなどを生じること
なく、塗幅の全範囲にわたって均一な塗膜を形成するこ
とができた。

本実施例においては、本発明をトップレシプロ塗装装
置に適用した場合について説明したが、本発明は、複数
台の塗装機を備えたレシプロ塗装装置であれば、サイド
レシプロ塗装装置や、他の任意のレシプロ塗装装置にお
いても適用することができる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によるレシプロ塗装装置
は、塗幅制御塗装において、塗料バルブと制御バルブの
実際の動作時間差が、当初設定された時間差より、経時
的にいかに変化（拡大）しようとも、常に、塗装機の塗
幅範囲の臨界を相互に合致せしめることができ、従って
厚塗りまたは塗膜スケなどを生じることなく、塗幅の全
範囲にわたって均一な塗膜を形成することができ、高品
質の塗装を行なうことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１のレシプロ塗装装置の中で塗
料吐出に関連する要素を示す図、 第２図は実施例１の装置における塗料吐出制御システム
を示すブロック図、 第３図は第１図の塗料バルブの内部を示す断面図、 第４図は実施例１のレシプロ塗装装置の上部を示す正面
図、 第５図は実施例１の装置におけるトップレシプロ塗装の
様子を、特に塗装機の移動と塗料吐出の関係を示す図、 第６図は実施例２の装置における塗料吐出制御システム
を示すブロック図である。 図中、 １（1a、1b、1c）……静電塗装機 ２……空気圧式塗料バルブ ３……電磁−空気圧制御バルブ ４……制御回路 ８……動作時センサ ９……光ファイバ 20……自動車ボディ 21a、21b、21c……塗幅範囲 22a、22b、22c……塗装機の軌跡 ±ｘ……塗装機の往復運動方向 ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｐ……電気信号 ｐ′……エア信号 ｑ……光信号 ｌ−ｌ′、ｍ−ｍ′……塗膜範囲の臨界線

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気圧式塗料バルブの作動によって塗料供
   給される複数の塗装機を、各々、横方向または縦方向に
   往復移動可能に備えてなるレシプロ塗装装置において、 往復する前記塗装機の移動距離と方向を検知しその位置
   を監視するモニター機構と、 前記塗料バルブに接続する電磁−空気圧制御バルブを備
   え、その動作タイミングを前記モニター機構からの信号
   に基づいて制御することにより、塗装機の往復変位域の
   うち所定の塗幅範囲において塗料を塗装機より吐出せし
   める塗幅制御装置と、 前記塗料バルブに取り付けられ、該バルブの実際の動作
   時を検知する動作時センサと、 前記塗幅制御装置と接続されまたはその中に組み入れら
   れ、前記動作時センサからの検知信号に基づいて、前記
   塗幅範囲の臨界が相互に合致するように前記制御バルブ
   の動作タイミングを補正制御する補正制御手段 を備えてなることを特徴とする、塗幅制御機構を備えた
   レシプロ塗装装置。