JP2567485B2 - 塗料の吐出量制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、塗料ポンプ又は塗料供給バルブを介して塗
装機に供給される塗料の供給流量を検出し、塗料の吐出
量に応じた供給流量の目標値と検出された供給流量との
偏差に基づき、前記塗料ポンプの回転数又は塗料バルブ
の弁開度を流量−操作量変換データを参照して決定し、
当該操作量に応じた制御信号を出力して供給流量をフィ
ードバック制御する塗料の吐出量制御方法に関する。

〔従来の技術〕

例えば、連続して搬送される自動車ボディを塗装する
場合、塗装不良を防止するために予め設定された吐出量
に応じた供給流量で塗料を供給するようにしている。

そして、塗装部位に応じて塗装パターンを変化させる
場合には塗装機への供給流量を増減し、同一のパターン
で塗装する場合には一定の流量で供給するようにしてい
る。

しかし、一定の流量で供給しようとしても温度，湿度
等の塗装環境の変化により、溶剤の混合率の変化により
塗料粘度が変化すると、塗料の供給流量が変動し、多過
ぎる場合にはタレ，少な過ぎる場合にはスケと呼ばれる
塗装不良を生ずることとなる。

このため、従来は、塗料の供給流量を検出し、塗料の
吐出量に応じた供給流量の目標値と検出された供給流量
との偏差に基づき、塗料ポンプの回転数又は塗料バルブ
の弁開度を流量−操作量変換データを参照して決定し、
当該操作量に応じた制御信号を出力して供給流量をフィ
ードバック制御するようにしている。

しかし、フィードバック制御する場合に、新たな制御
信号を出力してから所望の流量が得られるまで、例え
ば、塗料供給バルブを駆動する空気回路のタイムラグ
や、塗料バルブが所定の開度に開かれてから流量が所望
流量に達するまでのタイムラグにより、応答時間の遅れ
を生ずる。

そして、応答時間の遅れを生じている間も、フィード
バック制御が実行されているため、実際には目標値の流
量に応じた弁開度に開かれているにもかかわらず、応答
時間の遅れにより供給流量が目標値に達せず、その偏差
に応じて塗料供給バルブをより開くように又はより閉じ
るように制御信号が出力されてしまう。

したがって、塗料供給バルブが必要以上に開閉操作さ
れ、例えば塗料の供給流量は目標値を大きく超えて必要
以上の吐出量で吐出され、いわゆるオーバーシュートを
生じ、塗装不良を起こすこととなる。

即ち、目標値以上の供給流量が検出された時は、既に
塗料供給弁が開き過ぎており、この時点で塗料供給バル
ブを閉じる制御信号が出力されるので、オーバーシュー
トを防止することはできない。

また、オーバーシュートを検出して弁開度を閉じてい
く場合、塗料流量が目標値まで下がってきたときはすで
に塗料バルブは必要以上に閉じられてしまい、今度は、
塗料の供給流量が過少になるという問題がある。

そして、定常状態に収束するまで長時間を要し、その
間、供給流量が増減するハンチング現象を生じ、塗装不
良を生じるという問題がある。

これは、塗装パターンを変えるために供給流量の目標
値を変更した場合も同様である。

そこで、本発明は、塗装開始時又は塗装部位の変更時
に目標値を変更することにより偏差を生じたときや、目
標値が一定のときに温度，湿度等の塗装環境の変動によ
り塗料の供給流量との間に偏差を生じたときに、その偏
差に基づいて操作量を変更するフィードバック制御を行
う場合、塗料の供給流量のオーバーシュートやハンチン
グを防止することにより、吐出量を安定させて塗装不良
を防止させるようにすることを課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決するために、本発明は、塗料ポンプ又
は塗料供給バルブを介して塗装機に供給される塗料の供
給流量を検出し、塗料の吐出量に応じた供給流量の目標
値と検出された供給流量との偏差に基づき、前記塗料ポ
ンプの回転数又は塗料バルブの弁開度を、単位流量あた
りの操作量を示す流量−操作量変換データを参照して決
定し、当該操作量に応じた制御信号を出力して供給流量
をフィードバック制御する塗料の吐出量制御方法におい
て、一定の目標値で塗料を定量供給している間に検出さ
れた流量とそのときの操作量に基づいて前記流量−操作
量変換データを更新記憶し、目標値が変更されることに
より又は供給流量が変動することにより偏差が許容範囲
を超えたときに、更新された前記流量−操作量変換デー
タに基づいて操作量を変更し、塗料ポンプ又は塗料供給
バルブが変更後の操作量に至るまで、段階的に操作する
制御信号を出力することを特徴としている。

〔発明の作用〕

本発明方法によれば、偏差が生じたときに偏差に応じ
た操作量を決定する流量−操作量変換データが、一定の
目標値で塗料を定量供給している間に供給された流量と
そのときの操作量に基づいて更新記憶されるので、温
度，湿度等による塗装環境の変化に基づいて塗料粘度が
変化しても、当該データに基づきその時点における正確
な操作量が得られる。

したがって、得られた操作量に基づいて、塗料ポンプ
の回転数又は塗料供給バルブの弁開度を制御すれば、塗
料の供給流量はいち早く確実に目標値に達し、供給流量
の変化も最小限に押さえることができる。しかも、流量
−操作量変換データは、自動的に更新記憶されていくの
で、設定し直す手間が一切必要ない。

そして、目標値が変更されることにより又は供給流量
が変動することにより偏差が許容範囲を超えたときに、
更新された前記流量−操作量変換データに基づいて操作
量を変更し、塗料ポンプ又は塗料供給バルブが変更後の
操作量に至るまで、段階的に操作する制御信号が出力さ
れ、例えば塗料ポンプを使用している場合は回転数が段
階的に回転制御され、塗料供給バルブを使用している場
合はその弁開度が段階的に開閉制御されて、偏差が徐々
に小さくなり、最終的に目標値に達する。

すなわち、当初から目標値に応じた操作量に対応する
制御信号がそのまま出力されるのではなく、その操作量
に至るまで制御信号が段階的に出力されるので、塗料ポ
ンプや塗料供給バルブは徐々に目標値に応じた操作量に
近付くように操作され、目標値を超えるように誤操作さ
れることはなく、オーバーシュートやハンチングによる
吐出量変動に基づく塗装不良が防止される。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に
説明する。

第１図は本発明方法に使用する塗装装置を示すフロー
シート、第２図は制御手順を示すフローチャート、第３
図は時間の経過に伴う流量と操作量の関係を示すグラ
フ、第４図は塗装環境の変化に伴う流量と操作量の関係
を示すグラフである。

１は、コンベア２により搬送される自動車ボディ等の
ワークＷを塗装する塗装機であって、塗料ホース３に介
装された塗料供給バルブ４を介して、塗料供給源５から
所定の流量で塗料が供給されるようになされている。

なお、塗料供給バルブ４は、操作用エア供給源4aから
制御バルブ4bを介して供給される操作用エアにより開閉
制御されるようになされている。

６は、塗料の流量を目標値に維持して塗装機１に供給
するための流量制御装置であって、前記塗料ホース３の
塗料供給バルブ４と塗装機１との間に介装された流量計
７で供給流量を検出し、目標値設定器８で設定された目
標値と検出された流量とを、比較器９で比較してその偏
差を求め、その偏差を変換器10で流量−弁開度（操作
量）変換テーブル11を参照し、当該テーブル11に記憶さ
れた単位流量あたりの弁開度を示す流量−弁開度変換デ
ータに基づいて所定のパルス数の制御信号に変換して、
補正演算装置12を介して前記制御バルブ4bに出力するよ
うに成されている。

流量−弁開度変換テーブル11には、一定の目標値で塗
料を定量供給している間に、前記流量計で検出された流
量と、そのときの弁開度が入力され、これらに基づいて
前記流量−弁開度変換データが更新記憶され、単位流量
あたりの弁開度を示すデータに変更があるときは新たな
データを記憶する。

また、補正演算装置12は、制御信号が入力されると、
前記偏差を一定の割合で下回る補正率（例えば80％）に
応じたパルス数の制御信号を出力する。

したがって、塗料供給バルブ４は段階的に開閉操作さ
れ、塗料の供給流量は、その偏差が徐々に縮小されて目
標値に近付くこととなる。

なお、前記補正率は、応答時間の長短等を考慮して任
意に設定することができる。

次に、第２図を伴って流量制御装置６の制御手順を説
明する。

まず、塗装開始時に、ステップにおいて塗料の種別
を読み出し、ステップに移行して当該塗料に応じた供
給流量の目標値を目標値設定器８から読み出す。

次いで、ステップに移動して流量計７で検出された
塗料の供給流量を読み込み、ステップに移行して目標
値と検出された流量とを比較して偏差を求める。

そして、ステップに移行して前記偏差が目標値に対
して一定の許容範囲を超えているか否かを判断し、許容
範囲内にあるときは現状を維持してステップに戻り、
許容範囲を超えていると判断された場合には、ステップ
に移行する。

次いで、ステップでは、流量−弁開度変換テーブル
11に記憶されている当該塗料の単位流量あたりの弁開度
を表す流量−弁開度変換データαを読み出し、ステップ
に移行して変換器10で偏差に応じた弁開度に対応する
所定のパルス数を有するパルス信号Ｐに変換し、補正演
算装置12に出力する。

そして、ステップでは補正演算装置12に予め設定さ
れた所定の補正率（例えば80％）を読み出し、ステップ
に移行して、前回出力した制御信号C_n-1に偏差に応じ
た補正分を加えた新たな制御信号C_n（C_n＝C_n-1＋0.8P）
を出力し、ステップにおいてD/A変換して塗料供給バ
ルブ４を開閉操作する。

次いで、ステップで塗料種別（塗色）が変更された
か否かを判断し、変更されずに同一の塗料で塗装するす
る場合はステップに戻り、塗料が変更される場合はそ
れまで塗装していた塗料の最終の流量−弁開度変換デー
タαを更新記憶する。

なお、流量−弁開度変換データαは、ステップａ〜
ｅに示す制御手順により一定の目標値で塗料を定量供
給している間に検出された流量とそのときの操作量に基
づいて更新設定される。

すなわち、ステップａで、流量−弁開度変換テーブ
ル11に補正演算装置12から現在出力されている制御信号
が入力されると、ステップｂ及びｃで所定回数（例
えば５回）流量を検出し、ステップｄでその平均値を
求め、ステップｅに移行して、当該平均値と前記弁開
度から単位流量あたりの弁開度を算出し、これを流量−
弁開度変換データαとして更新記憶していく。

次に、第３図及び第４図を伴って本発明方法について
説明する。

例えば、第３図に示す如く、時刻t₁で目標値をy₁とし
て塗装開始し、時刻t₃で塗装パターンを変えるため目標
値をy₁からy₃に変更する場合について説明する。

塗装開始時（時刻t₁）は、目標値y₁,供給流量は０で
あるから偏差＝目標値y₁となり（ステップ〜）、流
量−弁開度変換テーブル11に前回更新記憶しておいた流
量−弁開度変換データα_１に基づいて、目標値y₁に応じ
た弁開度x₁（x₁＝y₁/α_１）が算出され、変換器10で弁
開度x₁に応じたパルス信号Ｐ（Ｐ＝x₁）が出力される
（ステップ）。

このパルス信号Ｐが補正演算装置12に入力されて、補
正係数（例えば0.8）に応じて制御信号C₁（C₁＝0.8P）
が出力され、塗料供給バルブ４が制御信号C₁に応じた所
定の弁開度に開くように操作される（ステップ〜
）。

そして、制御信号C_n＝x₁に達するまで段階的に塗料供
給バルブ４が操作され、目標値に達するまで塗料の供給
流量はオーバーシュートやハンチングを生ずることなく
スムースに変化させることができ、吐出量にムラを生ず
ることがなく均一な塗装を行うことができる。

そして、塗料が定量で供給開始されると（時刻t₂）、
その後は検出された流量とそのときの操作量に基づいて
前記流量−弁開度変換データαを更新記憶し、偏差が生
じたときは、常に最新の流量−弁開度変換データαに基
づいて操作量を決定する。

例えば、前回記憶された流量−弁開度変換データα_１
を更新したときと全く同じ塗装条件であれば、弁開度x₁
で得られる供給流量はy₁のはずであるが、時間の経過等
に伴って周囲の温度，湿度，塗料の溶剤混合比等の塗装
条件が変化してしまい、y₁の供給流量が得られず、流量
計７により検出された流量がy₂だったとすると、その流
量y₂及び現在の弁開度x₁から、流量−弁開度変換データ
α_２（α_２＝y₂/x₁）を求め、その塗料の特性直線をｙ
＝α₂xと補正する。

次いで、偏差ｄ（ｄ＝y₁−y₂）に応じて、以下の式に
基づいて新たな弁開度x₂を設定し直す。

x₂＝x₁＋d/α ＝x₁＋d/（y₂/x₁） ＝x₁＋（y₁−y₂）／（y₂/x₁） そして、この新たな弁開度x₂まで一度に開くのではな
く、前述と同様に、偏差の分に補正率をかけて、 x₂′＝x₁＋0.8d/α ＝x₁＋0.8（y₁−y₂）／（y₂/x₁） で求められる弁開度x₂′に応じた制御信号を制御バルブ
4bに出力し、当該バルブ4bを介して出力される操作用エ
アによって塗料供給バルブ４が開閉される。

したがって、塗料供給バルブ４は、段階的に弁開度x₂
まで開かれ、オーバーシュートやハンチングを起こすこ
となく、塗料の供給流量をy₂からy₁までスムースに修正
することができる。

また、流量−弁開度変換データαを自動的に算出して
更新記憶しているので、一々データαを訂正し直す必要
はなく、特に、多色塗料が供給される色替塗装装置にお
いては、各色ごとに訂正する手間が一切不要となる。

さらに、時刻t₃において、塗料の供給流量の目標値が
y₁からy₃に変更される場合は、更新された流量−弁開度
変換データ（例えばα_２）に基づいて新たな弁開度x₃を
求め、補正演算装置12を介して、x₂からx₃まで段階的に
変化させる。

このように、本発明によれば、偏差に応じた操作量に
至るまで、塗料供給バルブが段階的に操作されるので、
検出される供給流量にタイムラグがあっても、必要以上
の弁開度に開かれることがなく、目標値が変更されたこ
とにより偏差を生じたときも、目標値一定のときに塗装
環境の変化により偏差を生じたときも、オーバーシュー
トやハンチング等に起因する塗装不良を防止することが
できる。

また、塗装しながら、流量−弁開度変換データが検出
され更新されていくので、常に、最新のデータに基づ
き、弁開度が正確に決定される。

なお、実施例の説明においては、供給流量を調節する
手段として塗料供給バルブ４を使用した場合について説
明したが、本発明はこれに限らず、例えば塗料ポンプを
使用し、制御信号によりその回転数を可変制御して流量
を増減させる場合であってもよい。

また、制御信号を、流量−弁開度変換データαに基づ
いて、弁開度に応じたパルス数のパルス信号として出力
する場合について説明したが、流量−弁開度変換データ
αを、単位流量あたりのビット数データとして記憶して
おき、弁開度をビットデータとして直接出力して、制御
バルブ4bを介して塗料供給バルブ４を操作する場合であ
ってもよい。

また、補正率は80％に限らず、任意に設定することが
できる。

さらに、塗料の供給流量の目標値を増加させる場合に
ついて説明したが、減少させる場合にも本発明を適用で
きることは勿論である。

さらにまた、ワークに塗着させる塗料として、通常の
塗料の他に、塗油剤，染料，防錆剤等を定量供給する場
合にも適用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明方法によれば、流量−操作
量変換データが、一定の目標値で塗料を定量供給してい
る間に検出された流量とそのときの操作量に基づいて更
新記憶されるので、温度，湿度等による塗装環境の変化
に基づいて燃料粘度が変化しても、その時点における単
位流量あたりの正確な操作量を求めることができるとい
う効果がある。

また、偏差が許容範囲を超えたときに、操作量に対応
する制御信号がそのまま出力されるのではなく、その操
作量に至るまで制御信号が段階的に出力されるので、塗
料ポンプや塗料供給バルブは徐々に目標値に応じた操作
量に近付くように操作され、目標値を超えるように誤操
作されることはなく、オーバーシュートやハンチングに
よる吐出量変動に基づく塗装不良を確実に防止すること
できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に使用する塗装装置を示すフローシ
ート、第２図は制御手順を示すフローチャート、第３図
は時間の変化に伴う流量と弁開度との関係を示すグラ
フ、第４図は塗料の特性に基づく弁開度と流量との関係
を示すグラフである。 符号の説明 １……塗装機、３……塗料ホース、 ４……塗料供給バルブ、６……流量制御装置、 ７……流量計、８……目標値設定器、９……比較器、 10……変換器、11……変換テーブル、 12……補正演算装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塗料ポンプ又は塗料供給バルブ（４）を介
   して塗装機（１）に供給される塗料の供給流量を検出
   し、塗料の吐出量に応じた供給流量の目標値と検出され
   た供給流量との偏差に基づき、前記塗料ポンプの回転数
   又は塗料バルブ（４）の弁開度を、単位流量あたりの操
   作量を示す流量−操作量変換データを参照して決定し、
   当該操作量に応じた制御信号を出力して供給流量をフィ
   ードバック制御する塗料の吐出量制御方法において、一
   定の目標値で塗料を定量供給している間に検出された流
   量とそのときの操作量に基づいて前記流量−操作量変換
   データを更新記憶し、目標値が変更されることにより又
   は供給流量が変動することにより偏差が許容範囲を超え
   たときに、更新された前記流量−操作量変換データに基
   づいて操作量を変更し、塗料ポンプ又は塗料供給バルブ
   （４）が変更後の操作量に至るまで、段階的に操作する
   制御信号を出力することを特徴とする塗料の吐出量制御
   方法。