JP2608025B2 - 流体の移送方法及びシステム - Google Patents

流体の移送方法及びシステム

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JP2608025B2 JP50691392A JP50691392A JP2608025B2 JP 2608025 B2 JP2608025 B2 JP 2608025B2 JP 50691392 A JP50691392 A JP 50691392A JP 50691392 A JP50691392 A JP 50691392A JP 2608025 B2 JP2608025 B2 JP 2608025B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ロボットのような流体移送装置によって、
例えばペイントのような流体を流体移送する方法及びシ
ステムに関する。
背景技術 製品のペイント塗装作業においては、塗装作業者は１
つのペイント供給ラインのペイントドロップからそのス
プレーガンを外して、それを別の異る色のもうひとつの
ペイントドロッブに接続させることによってスプレーさ
れるペイントの色を変える。古いペイントカラーはスプ
レーガンを通って小量の新しいカラーを排出することに
よって一掃される。
手動ペイント塗装機械とは異り、自動塗装機械はさら
に自動カラー変換器を必要とする。これらの装置は弁や
マニホルドを必要とし、時には、スプレーガンに異るカ
ラーペイントを接続させ、ラインや弁やマニホルドやス
プレーガンを溶剤できれいにし、新しいカラーペイント
を再充填するために、長い管を必要とする。その長い管
は価値あるペイント材料を著しく無駄にし、また、カラ
ー変換中、それらの管を一掃してきれいに清掃するため
に多くの溶剤を使用することになる。また、そのような
材料の処分について環境問題が取り沙汰されるようにな
り、ペイントカラーを変換するためにもっと経済的な方
法が緊急に必要となった。
環境問題を解決する１つの方法は、100KVをこえるよ
うな高電圧の静電気の電荷をペイント材料に荷電する方
法であった。この方法はその被覆効率を上げ、ペイント
塗装の経済性を改善する。溶剤をベースにしたペイント
はその自然の絶縁特性によって静電荷でうまくスプレー
された。
環境問題を解決するもうひとつの望ましい方法は、溶
剤をベースにしたペイントより環境にやさしいとされる
水をベースにしたペイントを使用することであった。不
幸なことに、そのようなペイントは導電性であって、金
属製容器をペイント供給ラインから遮断し、絶縁した場
合にのみ静電気的にスプレーが可能となる。そのような
金属製容器の充填やその清掃やクリーニング、さらには
異るペイントカラーの再充填は、特に頻繁にカラー変換
を必要とする大量生産作業の場合、経済的解決を緊急に
求める１つの挑戦の対象となった。
ウィゲンスの米国特許第４、313、475は供給ラインシ
ステムとカラー変換器とバルブ装置により、さらに静電
荷が遮断された時、供給ラインから容器に充填するため
の空気取入れ容器によって、これらの挑戦に挑んだ。弁
が作動すると、電圧ブロックと呼ばれる遮断が供給ライ
ンで生じる。それは金属容器内の荷電ペイントからその
供給ラインを絶縁する。容器内にあって金属製容器の充
填により加圧される空気はペイントを金属製容器からス
プレー装置へ流動させる。その時、そのペイントは静電
気が荷電されている。
プラナート外の米国特許第４、771、729号、ダイアナ
の第４、932、589号、ベール外の第４、879、137号、テ
ィリーの第４、921、169号は全て、スプレーされるペイ
ントを測定した量だけ導入される貯槽を含む、電気絶縁
メカニズムを利用して導電材料を静電気的に被覆する種
々の方法と装置を開示している。
ロボットの出現により、量産スブレー式ペイント塗り
は一層効率的となり、品質も高度となった。ロボットの
場合のカラー変換は自動カラー変換器を使用することに
よって自動スプレー機械の先導に従った。しかしなが
ら、ロボットの機動性により、スプレーラインもそれだ
け長くなり、一掃し、清掃するための溶剤の使用量もそ
れぞれ多く必要となった。長い可撓性供給ラインが接地
面に接触する時、その供給ラインが静電気により損傷を
受け、結局、だめになってしまう。特に水をベースにた
ペイントの場合、静電気の使用を続けるには、ペイント
の分配やカラー変換について、更に、ロボットによるペ
イントスプレー装置の場合には静電気の絶縁についても
っとすぐれた方法が追求される必要がある。
現在のアプローチはスプレー塗装器に流体ラインによ
ってペイントカラー変換器の出口に接続させることであ
る。カラー変換器は一連のペイントの出口（カラードロ
ップ）に管で接続される。カラー変換器は弁装置により
塗装器へのペイント、空気、クリーニング溶剤の流れを
コントロールする。適切なペイントカラーを塗装器へ送
り、流体ラインを空気又は溶剤で清掃し、ライン間を清
浄にするために弁を選択的に開閉する。
ロボットによってペイントを被加工部材へ分配する多
くの方法は、そのロボットをホースによって供給ライン
に接続させた状態に保持する。ホースが長くなると、カ
ラー変換中、ペイントを無駄にし、清掃やカラー変換の
ために休止するために、ロボットの時間の損失となり、
また、ロボットの機動性を制限することにもなる。
例えば、水をベースにしたペイントのように導電性ペ
イントで静電塗装する場合、ペイントの荷電により、変
電圧の電荷がペイントラインを通ってペイント供給シス
テムの残りのペイントに通じてしまうので、そのような
ペイントは環境的効果にも拘らず、使用できなくなる。
ロボットで塗装する最近の方法は、ロボットのスプレ
ーガンに適切なカラーを接続させ、そしてカラー変換や
ラインの清掃のために一連の作業を行うために、多くの
弁や制御ソレノイドを備えた自動カラー変換器を必要と
する。これは常時、必要とされるものではなく、塗装工
程をより高価にし、複雑さも増すことになる。
前述のこととは対照的に、手動塗装では、作業者が自
分のスプレーガンを所望のカラー源に直接接続させ、そ
の色を使って仕上げをした時には、それを外すことがで
きるので、カラー変換器を必要としない。また、ペイン
ト分配ラインは、それが異るカラーペイントを送らない
時には清掃する必要はないので、クリーニングもスプレ
ーノズルだけすればよい。かくして、手動塗装はクリー
ニング溶剤に使用が非常に少い。さらに、ペイントライ
ンのクリーニングをしないで１つのカラーから次のカラ
ーへの切換え時間が短くてすむので、製造工程における
塗装に多くの時間をかけることができる。しかしなが
ら、手動による塗装は品値が落ちることが知らされてい
る。
ソロムの米国特許第４、785、760号は、ロボットと、
そのロボットによって支持されるスプレーヤーと、スプ
レーされ、またロボットによって支持される例えばペイ
ントのような流体の保管タンクとを包含するスプレーヤ
ー装置を開示している。
ロボットの機動性はその作業を簡素化し、自動カラー
変換装置を必要としない。ロボットの機動性はまた、ペ
イント供給ラインからスプレー装置を隔離するため特別
の絶縁設備を必要とせずに使用される。そのロボットは
自動塗装機の作業により、手動塗装作業に似ているの
で、自動カラー変換器を必要とせず、静電塗装スプレー
の間、特殊な電圧ブロックを必要としない。
カーボネッティJr.外の米国特許第３、674、207号、
ワタナベ外の第４、944、459号、及びシュミット外の第
５、029、755号は全て、ペイントカラーの変換するため
に他の装置に使用されるロボット又はマニプレータの使
用を開示している。
発明の概要 本発明の目的は、移送装置を使って製造工程における
塗装作業を行う際のカラー変換を行う実際的方法とシス
テムを提供し、移送装置に歪を与えることなく、捕捉的
な自動カラー変換器の必要を無くすることである。
本発明のもうひとつの目的は、移送装置に歪を与える
ことなく、容器に流体を充填するため、移送装置によっ
て支持された容器を加圧流体源にドッキングさせるシス
テムと方法を提供することである。
本発明のさらにもうひとつの目的は、製造時間を損失
することなしに容器（キャニスタ）の充填と充填との間
で、移送装置によって支持された塗装容器を清掃する方
法とシステムを提供することである。
本発明のさらにもうひとつの目的は、溶剤使用量が少
なく環境に優しいロボットの金属製容器を清掃する方法
とシステムを提供することであり、従って、これは環境
によりなじむ方法である。
本発明の更にもうひとつの目的は、ロボットが塗装さ
れる物体にとってその所望の量のペンキを貯槽に含み、
その貯槽に新しいカラーペイントを充填する前にそ望の
貯槽を清掃するようにした改良されたロボット式塗装の
方法とシステムを提供することである。これは、ロボッ
トをペイント源のラインに接続させる長くてわづらわし
いペイントラインを必要としないので、ペイントの無駄
を少くし、環境に危険な溶剤を使用する必要も少くする
ものである。
本発明の１つの目的は、ペイント供給ラインから静電
ロボット式塗装工程を隔離する必要をなくし、環境にと
って望ましい導電性の水をベースにしたペイント材料を
使用することができるようにした方法及びシステムを提
供することにある。
最後に、本発明の更にもうひとつの目的は、ロボット
と、ペイントスプレー手段と、ペイント貯槽と、貯槽を
ペイントドロップにドッキングさせる手段と、カラー変
換に必要とされるような、金属製容器の充填と充填との
間でペイントの流路を清掃する手段と、実際の塗装作業
中、充填の界面をきれいに保持する手段と、金属製容器
のドッキングシーケンス、充填シーケンス及びクリーニ
ングシーケスで成るロボット化したペイントスプレー方
法とシステムを提供することである。
本発明の前述の目的及びその他の目的を実施するため
に、加圧流体源から流体を移動させる方法が提供され
る。この方法は、加圧流体源に流体弁を配備するステッ
プと、入口弁（インレットバルブ）と流体分配装置を有
する流体貯槽を移送装置に配備するステップを含む。こ
の方法はまた、貯槽の入口弁が加圧流体源の出口弁（ア
ウトレットバルブ）のすぐ近くに位置づけられるように
貯槽と共に移送装置をドッキング位置へ移動させるステ
ップと、入口弁を出口弁に密閉的に結合させるステップ
と、貯槽の充填口と加圧流体源の流体の出口とを流体的
に連絡させるため流体弁と出口分とを開放させるステッ
プとを含む。最後に、この方法は、加圧流体源から所定
量の流体を貯槽に充填するステップと、入口弁と出口弁
を閉鎖するステップと、充填した貯槽と共に移送装置を
流体分配位置へ移動させるステップと、流体を貯槽から
分配装置へ流体的に連絡させるステップを含む。
好ましくは、入口弁と出口弁は事実上同時に開かれ、
その入口弁と出口弁は事実上同時に閉鎖される。
また、好ましくは、この方法はさらにホーム位置と、
密閉位置と、アクチュエイト位置（付勢・駆動位置）と
の間で移動可能なアクチュエイト手段（付勢・駆動手
段）を提供するステップを含み、前記開放ステップは、
入口弁とを結合させるように密閉力をかけるためそのホ
ーム位置から密閉位置へアクチュエイト手段を移動さ
せ、そして入口弁及び出口弁を開放するためそのアクチ
ュエイト位置へ移動させるステップを含む。
好ましくは、入口弁は開放ステップ、充填ステップ及
び閉鎖ステップ中、出口弁と密閉状に結合される。
また、好ましくは、この方法はさらに、少くとも、移
送装置を流体分配位置へ移動させるステップ中、充填口
を汚染から密閉状に保護するステップを含む。
また、上記ステップの各々を実施するシステムが提供
される。
さらに、本発明の上記目的及びその他の目的を実行す
るために、或る環境をリニア（直線的）に移動する物体
のリニアな位置を感知する非接触センサが配備される。
このセンサはその環境から隔離された空所（キャビテ
ィ）を限定する手段と、その空所に磁場を発生させる磁
場発生装置とを有する組立体を含む。磁場発生手段は上
記物体に連結され、それと共にリニアに移動するように
仕組まれている。その組立体は空所内に配置されたセン
サエレメントと、前記磁場発生手段とその磁場とがセン
サエレメントに沿って移動する動きに応答して移動する
ため、空所内でリニアな運動をするように支持された強
磁場装置とを有する。センサエレメントは、空所内でそ
のセンサエレメントに沿って移動する強磁場装置の位置
の変化に従って変化する特性を有する。そのセンサはセ
ンサエレメントの特性を表わす信号を発するようになっ
ており、それによって、空所内でセンサエレメントに沿
った強磁場装置の位置が支持される。
好ましくは、磁場発生手段は磁石を有する。
本発明の前記目的及びその他の目的・特徴及び効果
は、添付図面に関連して説明した本発明の最良の実施の
態様に関する以下の詳細な説明から容易に明らかとなる
であろう。
図面の簡単な説明 図１は本発明の方法とシステムを示す概略側面図であ
って、一部が切除され、また一部が断面で示されてい
る。
図２は金属製容器とアクチュエイトシリンダの横断面
図であり、スプレーガンコントロール用マニホルド供給
する通路を示す。
図３は種々のカラードロップが単一ケーシングを共有
しているペイントドロップフラスターの側面図であっ
て、一部が切除して示されている。
図４〜図７は金属製容器を充填する機構の詳細とそれ
を行う手順とを示す拡大側面図であり、一部切除した状
態で、一部横断図で示している。
図８は図４〜図７の類似図であるが、金属製容器の内
容物を密閉状態に保持するステップを示している。
図９は図１の類似図であるが、発明のもうひとつの実
施例を示している。
図10は非接触センサを備えた図１の金属製容器を示す
拡大側面図であり、一部が切除して示され、また一部が
横断面図で示す。
図11は図10の金属製容器の端部からみた断面図であ
る。
発明の最良の実施形態 概要説明 図１を参照すると、本発明の方法とシステムにおい
て、全体を符号10で示す例えばロボットのような移送装
置は、全体を符号12で示す貯槽、即ち金属製容器を支持
し、その移送装置は、スプレーガン14のようなスプレー
装置によって対象物をスプレーするためにその中に含ま
れる流体を使用する。この金属製容器12は所望の色のペ
イントの如き流体的に充填され、そして図９に示される
ようにロボットのリスト16のようなロボット部分、即ち
ロボットの腕部分11′に固定的に取付られる。
金属製容器12が空になると、ロボット10はペイント供
給ステーションに“ドック入り”し、手動ペイント塗装
の場合に使用されるものと同じ逆止弁接続部によって金
属製容器をペイント源に接続させ、そしてそのロボット
10は金属製容器12に所塗のペイントを再充填させること
ができる。その色を変える時、ロボット10は再充填の前
に、金属製容器12を清浄にするシーケンスを開始し、そ
の前に使用したペイントの色とは異る色のペイントを、
残留物によって汚染される危険がないようにして受容さ
れるようにその金属製容器を準備する。
一実施例において、清浄シーケンスはロボット10の内
部で開放され、そのロボット10は個々のペイントのドロ
ップに接続し、各ドロップは異なる種々の色のペイント
を有するので、自動式カラー変換器を必要としない。こ
の方法は、ロボット10がそれ自体の溶剤及び空気清浄ラ
インを支持するか、或いはロボット10が溶剤及び空気ラ
インのドッキング位置へ、好ましくはペイント供給ライ
ンのドッキング位置の近くへ行くようにプログラム編成
される。
もうひとつの実施例において、ロボット10はカラー変
換器に接続され、そのカラー変換器の弁を通して清浄シ
ーケンスが開始される。このアプローチはカラー変換器
の費用がかかるけれども、それは清掃ラインを支持する
ことからロボット10を開放するので、すでに自動カラー
変換器を有する現在の設備のロボットにそのアプローチ
を適用することができる。この方法とシステムはさら
に、長いペイント供給ラインを必要としないという効果
を有し、また、溶剤をベースにしたペイントと共に、静
電水をベースにしたペイントを容れることができ、その
排出や充填のために特殊な絶縁手段を必要としないとい
う効果をも有する。
この発明の方法及びシステムを支えるものとして、金
属製容器12をペイントドロップに取付けることのできる
ドッキング弁装置が備えられ、それは、種々の接続が行
われる前に界面を清浄にし、そして、スプレー作業中、
充填界面に保護カバーを保持するので、金属製容器の充
填と充填との間でカラーの汚染を防ぐことができる。
さらに、既知の対象物のペイント塗装を仕上げるのに
必要なだけ、正確な量のペイントを使用するために、金
属製容器12の充填量を測ることのできる非接触センサが
使用される。
本発明の一実施例はまた、ペイントを置換させ、使用
されるペイントの量を測定し、金属製容器12及びペイン
トスプレー装置を清浄にし、金属製容器12を周知のペイ
ント供給位置へドッキングさせる手段を有する、金属製
容器とロボットとの一体的システムについて記載されて
いる。
本発明の方法とシステムは、ペイント貯槽をペイント
供給ラインに接続させるラインを使用しないで、静電気
が荷電される導電性ペイント材料に使用するのに理想的
である。この方法とシステムはまた、漏電ラインから通
常の接地したペイント供給ラインまで静電電荷を保持す
るために、電圧ブロックとして知られている精巧で複雑
で、高価な絶縁方法の必要性をなくした。
細部の説明 ここで再度、図１を参照すれば、金属製容器には、例
えば中空リスト16のようなロボット10の一部に取付ら
れ、そして、全体を符号20で示す逆止性、即ちペイント
ドロップのような流体供給出口と、全体を符号18で示す
逆止弁、即ち弁組立体とドッキングさせ、そしてペイン
トドロップ20と金属製容器にとの間で流体を連絡させる
ために、全体を符号22で示すアクチュエイトシリンダに
よってそれらを一緒に締めつけることによって金属製容
器12に流体が充填される。中空リスト16は一般に、アキ
ール（Akeel）の米国特許第４、708、580号に開示され
ている型のものである。
金属製容器12は、ピストン26を包囲するシリンダ24で
構成され、そのピストン26は、ピストン26の前面に取付
られたスクレーパーシール28を有し、シリンダ24の内側
円筒面30と摺動接触してその内側円筒面30に付着したペ
イントをすくい取る。
ピストン26の周囲に取付られ、間隔を隔てて位置する
軸受リング32は、シリンダ24の内部のスクレーパーシー
ル28の動きにより生じる摩擦モーメントに対しピストン
28を側部から支持する。
ピストン26のリニアな運動を案内するため、さらに、
下文で説明するように、ピストン位置感知装置を包含す
るために中心支柱34が使用される。
シリンダライナー36はスクレーパーシール28のために
好ましい摺動兼すくい取り表面を提供する。ピストン26
は、マニホルド44の通孔42を通り、金属製容器12の円筒
形キャップ46にある通口を通ってピストン26の一側にあ
る空所40へ導入される。空気のような加圧流体によって
金属製容器12にある通孔38へ推進される。金属製容器12
の空所、即ち貯槽48が例えばペイントのような流体で充
満するとき、その流体はピストン26の反対側で推し進め
られ例えばスプレー式ペイント塗装のような製造工程に
おける使用のために通孔38を通って出口する。
図４に詳細に示すように、逆止弁18はケーシング50
と、ばね54を包含する端部キャップ52とを有する。この
ばね54は図７に最もよく示すように、ケーシング50の通
孔58を閉鎖するために逆止弁ポペット56に作用する。逆
止弁18は図１に示すように、シリンダ24に取付けられて
おり、その結果、シリンダ24の通孔60とケーシング50の
通孔62とは流体的に連絡する。
アクチュエイトシリンダ22はシリンダ本体64を有し、
このシリンダ本体64は一端を端部キャップ66により閉鎖
され、他端をプランジャー68と円形シール70のようなシ
ール手段とのシール結合によって閉鎖される。ピストン
72はシール73によりシリンダ本体64内で摺動するように
密閉状に取付られる。ピストン72は逆止弁ポペット74に
接続され、その逆止弁ポペット74によってプランジャー
68の通孔78の閉鎖するためそこを通ってリニアに移動
し、ばね76によってプランジャー68から離れる方向へ押
しやられる。
シール70はピストン72が通孔84、86の所でそれぞれ、
円筒形空所80、82へ導入される加圧流体によって摺動自
在にアクチュエイトされることを可能にする。シリンダ
本体64は、通孔84と86が、例えば図１に示す通路88のよ
うな流体供給通路と流体的に連絡するように金属製容
器、即ちシリンダ24に取付られる。通路88は、端部キャ
ップ46及びマニホルド44にある通孔90のような通孔を通
って外部制御弁（図せず）に連絡される。また、通孔84
及び86は図９に示すような硬い又は可撓性管財によって
そのような外部制御弁に連絡される。
図８に示すように、シリンダ22は逆止弁18と軸方向へ
整列して取付られるので、プランジャー68が伸長する
と、ポペット74は逆止弁ポペット56と合致結合する。そ
の目的については後述する。
ここで、図２を参照すれば、スプレーガン制御機能の
ためにマニホルド93へ供給するシリンダ24に形成された
制御通路91が示されている。
ここで図３を参照すれば、全体を符号19で示すペイン
トドロップクラスターが示されており、これは単一ケー
シングを共有する種々異るカラードロップ20、20′を有
する。
図４に示すように、ペイントドロップ20は供給通孔94
と戻り通孔96とを備えたケーシング92を有し、さらに、
端部キャップ102と共に逆止弁ポペット100を包含するカ
ートリッジ98を有する。ばね104は、端部キャップ102に
作用するばね104がカートリッジ98の弁座106に対してポ
ペット100を押しやる時、逆止弁20を閉鎖状態に保持す
る。ばねハウジング108は逆止弁組立体に汚染物質が侵
入しないように保護する。
普通、ペイントのような流体は、それが供給通孔94を
通って入口し、戻り通孔96を通って出口する時、ペイン
トドロップ20を通って連続的に循環する。ペイントの循
環はカートリッジ98内のペイントドロップ空所110内に
沈澱物が形成されないようにペイントピグメントを保持
し、ペイントの色彩を均一に保持する。
金属製容器の充填 ペイントドロップ20は支持体118によっていかなる固
定構造体にも取付られる。これらの支持体118は、ペイ
ントドロップ20と逆止弁18との間の界面でしっかりした
密閉結合を保証するのに必要な、横方向の動きに適応す
る。
ペイントドロップ20からペイントの金属製容器12に充
填するために、ロボットのリスト16が移動して、逆止弁
18とシリンダ22が図１に示すように、ペイントドロップ
20に股かけして位置づけられるようにする。リスト16は
そして移動して、逆止弁18をペイントドロップ20に結合
させ、図５に示すように当接状態にする。円錐形結合面
112及び114がその結合を案内する。そして、通孔84から
空所80へ加圧流体を導入させることによってシリンダ22
をアクチュエイトし、図６に示すように、プランジャー
68をばねハウジング108に接触させ、ケーシング50内で
シール116を圧縮することにより表面112、114のシール
結合を確実にする。
ピストン72がさらに移動すると、ばね76が圧縮され、
弁ポペット74を端部キャップ102に対して前進させ、ば
ね104を圧縮し、ポペット100とポペット56が両方とも同
一方向へ漸進的に移動する時、それらのポペットが結合
して両逆止弁が開き、図７に示すように、通孔58と空所
110との間で流体が連絡する。そしてペイントがペイン
トドロップ20の供給通孔94から通孔58、62、60を通って
金属製容器48へ流れる。
通常、空所48が最小量になるとき、充填が開始され
る。ペイントが金属製容器12へ流れる時、空所48を増大
させたり、その空所48の減少させたりするようにピスト
ン26を移動させ、それは金属製容器12内へ所望量のペイ
ントが入口するまで続く。そのペイントの量は、シリン
ダへ入口するペイントの入口時間を測り、例えば、線形
ポテンションメータによってピストンの移動をモニター
し、或いは何らかの流量測定法を使って測定することが
できる。
所望量のペイントが金属製容器12にたまると、プログ
ラム可能なコントローラ（図示せず）が通孔84からの加
圧流体、即ち空気を遮断し、ばね76を伸長させるので、
ピストン72と逆止弁ポペット74が引っ込み、ペイントド
ロップ20から離れる。そこで、ばね104が伸長し、ポペ
ット100を引っ込ませ、通孔106を閉鎖するので、弁18及
び金属製容器12へのペイントの流れが遮断される。同時
に、ポペット56はそのばね54の作用により移動して、ポ
ペット58を閉鎖し、かくして、ペイントを金属製容器12
内にとじ込める。
通孔86を通ってシリンダ本体64へ空気が入口する時、
ピストン72は空所80へ移動し、かくして、プランジャー
68がシリンダ本体64へ退くので、ペイントドロップ20と
の結合から解放される。そこで、ロボット10はペイント
ドロップ20から離れる方向へ移動し、通孔84の所からシ
リンダ本体40へ空気が入口して、プランジャー68を逆止
弁18と接触するように移動させるので、通孔58は汚染さ
れないように清潔さが保持され、金属製容器には同一ペ
イント又は新しいカラーペイントを充填する準備ができ
る。そして、ロボット10は金属製容器12に含まれたペイ
ントを使ってそのペイント塗装シーケンスを開始する。
同一ペイントを再充填する場合、同一ペイントドロッ
プ20の位置で、前述のシーケンスをくり返す。
カラーを変える場合、図３に示す新しい所望のペイン
トカラーのもうひとつのカラードロップ20′の位置で前
述のシーケンスを反復する前に、金属製容器12をまずは
じめに清浄する。
金属製容器の清浄 プランジャー68が図８に示されるように、弁組立体18
と密閉結合状態にある時、金属製容器12の清浄が行われ
る。通孔84から、空気の如き高圧流体が入口して、ポペ
ット74をポペット56に結合させ、通孔78と通孔58との間
に流体の連結を生じさせる。清掃流体、好ましくは、清
浄用溶媒及び空気のショットを通孔86から空所82、通孔
78、58、62、60を通って金属製容器12へ導入し、そして
通孔38を通ってスプレーガン14又はダンプ弁（図示せ
ず）へ送り、かくして金属製容器に及びそこに含まれる
部品の表面にくっついた残留ペイントを洗い流す。クリ
ーニングが終わると、金属製容器12は通孔86を通っての
み空気を送りこむことによって乾燥される。クリーニン
グと乾燥が完了する時、金属製容器12はそこで、新カラ
ーペイントを保管又は充填する準備ができる。
金属製容器12と装着用ロボット部分との間に誘電性絶
縁体を提供することによって、ペイントは高電圧静電電
荷が荷電され、電荷が接地されたロボット部分へもれる
こがない。結合を外した後、金属製容器とペイントドロ
ップ20、20′等との間で接続をさせないで、そのシステ
ムは先行技術に説明されるような、電圧ブロック装置に
より絶縁を高価な費用で行う必要はない。
ここで図９を参照すれば、本発明の方法とシステムの
第２実施例が示され、この場合、第１実施例の部品と同
一又は類似機能を行う部品には、ダッシュ記号をつけて
示す。図９において、全体を符号12′で示す金属製容器
は全体を符号10′で示すロボットの腕11′に取付られ
る。外部ペイントホース13′はスプレーガン14′へペイ
ントを送る。外部ガンコトロールライン90′、42′は金
属製容器12′の機能をコントロールするためにコントロ
ール信号を出す。ロボット腕11′及びリスト16′より内
部のスプレーガンコントロールライン（図示せず）はス
プレーガン14′へコントロール信号を送る。
全てのロボット装置におけるように、そのシステムは
普通、時間を測る所望のシーケンスで種々異る弁を通っ
て流体を導入するようにプラグラムされたプログラム可
能なコントローラによってコントロールされる。
非接触位置センサ ピストン26と接触することなしに金属製容器12内のピ
ストンのリニアな位置を感知するために、全体を符号12
0で示す非接触位置センサが図９、10に示すように備え
られている。空所48内のペイントは静電気的に、高電圧
が、典型的には100KVが荷電される。前述のように、ピ
ストン26は通孔60から空所48へ入口する加圧ペイントに
よって動かされ、通孔60が逆止弁（図示せず）によって
閉鎖される時、通孔42を通って加圧空気を空所40へ導入
することによって通孔38を通ってスプレー装置14へ放出
される。ガイドリング32と共働するシール28はペイント
室48と空気室40とを分離させるのに役立つ。スペーサ93
はピストン26がシリンダ24の端部と接触することを防
ぐ。
センサ120が金属製容器12へ入口したりそこから排出
されるペイントの量を測定できるように金属容器12の内
部を移動する時、そのセンサ120はピストン26の位置を
モニターし、コントロールする。例えば、ポテンショメ
ータ、電極、線形可変差動変圧器（LVDT）等のような通
常のセンサがペイントに露出することは実際的ではな
い。従って、ピストン26のペイントの環境から隔離され
た非接触センサが必要となる。金属製容器12の外側から
ピストンを追跡するセンサを備えることは可能である
が、スペースが制限される時、内部センサが必要とな
り、その内部センサはペイントからも静電環境から絶縁
されねばならない。
図10に示すように、センサ120は、センサエレメント1
24、ガイドワイヤ即ち、ガイドエレメント126、及び追
跡エレメント128の含む中空のプラスチック中心支柱34
を含む。センサエレメント124は、例えば、ポテンショ
メータ抵抗エレメント、歯付エンコーダエレメント、光
学的又は磁気的ひエンコードされるエレメント等のよう
ないかなる通常の型のものでもよい。
例えば磁石130のような磁場を発生させる機構は、ピ
ストン26と共に移動するように取付られ、それが追跡エ
レメント28をその磁場によって追跡するように取付られ
る。追跡エレメント128は、磁気130の磁場に対して応答
するように強磁性材料で形成され、そしてガイドエレメ
ント126に沿って摺動するように取付られる。その時、
追跡エレメント128は直接接触によって、或いは電磁又
は光学的カプリングを有してセンサエレメント124に接
触する。
従って、ピストン26が金属製容器12の内部を移動する
時、追跡エレメント128はピストン26と磁石130の動きに
応答してガイドエレメント126に沿って移動する。セン
サエレメント124は追跡エレメント128の位置を、ひいて
はピストン26の位置を示す信号を出す。その信号は端子
132、134によって金属製容器12の外側へ連絡され、その
信号は金属製容器12への流体の流れ、或いは流体を押し
やるピストン26の移動を調整するために、通常の制御手
段又はコントローラによって使用される。追跡エレメン
ト128は、センサエレメント124が抵抗式ポテンショメー
タである時、例えば、コンタクトワイパーのような簡単
な構造でできている。
ピストン26の位置を示す信号はそして、いくつかのよ
く知られた方法によって測定される。例えば、端子132
と134との間に、電圧Voがかかる時、ガイドワイヤ126を
通ってポテンショメータ124へ流れる電流の測定値は、
金属製容器12内のピストンの位置の測定値を示す。
ポテンショメータ124の２個の末端子132間に電圧Vo′
がかけられる時、２個の未端子132の片方と端子134との
間の電圧は、追跡エレメントの測定値であり、ひいて
は、ピストン26の測定値である。
ホイールストーンブリッジとして知られている従来の
配置において、端子132に２個の著しい抵抗が接続さ
れ、それらの端子132間に電圧Vo′がかけられる場合、
端子134と抵抗接合部との間の電圧は、追跡エレメント1
28の位置の測定値である。
これらの方法は、追跡エレメント128がポテンショメ
ータ又はセンサエレメント124と前記接触することを要
求し、ガイドエレメント126がまた導電性であるという
ことを要求する。摩擦を減らすために、ガイドエレメン
ト126と追跡エレメント128との間で支持面に導電性潤滑
材を使用することができる。これは磁場からの制限や逸
脱を防ぐことによってセンサの応答性や分解能を改善す
る。
まとめ この新規な方法とシステムは、スプレー式塗布器へ管
接続される容器を支持するためにロボット式マニプレー
タを使用し、それを直接、ペイントカラー出口（ペイン
トドロップ）に接続させ、カラー変換器を必要としな
い。従って、ロボット式マニプレータはその制御プログ
ラムを介して、所望のカラーのペイントドロップを求
め、充填のためにその容器を所望のペイントカラーに接
続させ、そして、豊かなペイントのスプレー使用のため
にスプレー式塗布器をアクチュエイトする。そのマニプ
レータは、クリーニング流体源に接近できると共に、ペ
イントの分配のため、またラインの清掃のために加圧空
気源に接近できる。ペイント塗装シーケンスや清掃シー
ケンスに従って流体の流れをコントロールするために、
マニプレータに弁装置が備えられている。
この方法とシステムは２個逆止弁を密閉状態で合致さ
せ、流体を流体源から容器へ流動させるために２個の弁
を同時に開放させるステップを含む。これらの２個の弁
の片方は内部から容器へ開き、他方の弁は流体出口から
外部へ開く。１個の弁のばねで押圧されるステムをその
ばねに従って押しやるためにアクチュエータが加勢され
るまで、ばねは２個の弁を普通、閉鎖状態に保持する。
かくして、片方の弁が開き、同時に、他方の弁をも押し
やることによってそれも開く、かくして、容器と流体の
出口はこの間で流体が連絡する。
この方法とシステムは密閉状態で容器を充填させる。
この場合、２個の弁のタンデムな動きによって、界面は
きれいに清拭され、従って、開放又は閉鎖作業の間、い
つでも、弁と弁との間にスペースが存在しないようにす
るので、流体の損失を最小限にすることができ、界面の
過度のクリーニング効果の必要をも最小限にする。
この方法とシステムはまた、外部の汚染物質が充填通
孔に入らないよにするため保護界面の使用し、また、外
れることなく金属製容器へクリーニング流体を連絡させ
るために保護用界面を使用し、さらにまた、次の充填作
業の間、充填通孔と流体の出口とを確実に結合させるた
めに同一の保護用界面を使用する。
このシステム及び方法に使用する非接触センサは、線
形トランスジューサーであって、これは、所望の量の流
体が容器に入口したことを示す位置にピストンが達する
時、充填の終了を感知し、充填流行によって動かされる
ピストンの位置を感知する。
非接触センサは、磁気カプリングによるピストンの動
きに応答し、移動物体とセンサのどこかの部分との間に
物理的接触は行われない。LVDTのセンサはコントラスト
により、磁気カプリングによる動きを感知するが、それ
は、物体がセンサエレメントの片方を他方に対して物理
的に押圧することを要求する。
ピストンはセンサのそれぞれの強磁性トレーサーと共
働する磁石のような磁場発生機構を支持する。センサエ
レメントは、導電性強磁トレーサーと共働する電気抵抗
型ポテンショメータである。
センサにある強磁性トレーサーは、好ましくは導電性
強磁材料でてきたビードであって、これは導電性ガイド
ワイヤに沿って案内され、磁力によってセンサエレメン
トと強制的に接触させられる。ガイドワイヤ、即ちガイ
ドエレメントは導電性であるので、それはセンサの信号
をコントローラに連絡させることができる。センサエレ
メントはピストン及びその環境から静電気的に、また流
体的に隔離される。
これまで、本発明を実施する最良の実施の態様につい
て詳細に説明してきたけれども、本発明が関係する技術
に精通した人々は、請求の範囲によって限定される本発
明を実施するために他の種々の設計や実施例を認識する
であろう。

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】加圧流体源に出口弁を配備するステップ
    と、 流体貯槽と、入口弁と、前記入口弁と出口弁とを流体的
    に連絡させるアクチュエイト手段とを有する移送装置を
    配備するステップを含み、前記アクチュエイト手段は入
    口弁及び流体分配装置と整列して貯槽に装着されてお
    り、 更に、貯槽の入口弁が加圧流体源の出口弁のすぐ近くに
    位置づけられるように、貯槽と共に移送装置をドッキン
    グ位置へ移動させるステップと、 入口弁をアクチュエイト手段により出口弁に密閉状に組
    み合わせるステップと、 加圧流体源の流体の出口と貯槽の充填口とを流体的に連
    絡させるため入口弁と出口弁をアクチュエイト手段によ
    り開放させるステップと、 入口弁と出口弁とを閉鎖するステップと、 移送装置と充填された貯槽とを流体分配位置へ移動させ
    るステップと、 貯槽からの流体を分配装置へ流体的に連絡させるステッ
    プとを含む、加圧流体源から流体を移送させる方法。
  2. 【請求項２】アクチュエイト手段はホーム位置と、密閉
    位置と、アクチュエイト位置との間を移動可能であり、
    開放ステップは、入口弁と出口弁とを組合わせるように
    密閉力をかけるためそのホーム位置から密閉位置へアク
    チュエイト手段を移動させ、そして、入口弁と出口弁を
    開くためそのアクチュエイト位置へ移動させるステップ
    を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】各弁にはバイアスがかけられ、閉鎖ステッ
    プ中、入口弁及び出口弁はアクチュエイト手段とタンデ
    ムで移動し、そのアクチュエイト手段はそのアクチュエ
    イト位置からそのホーム位置へ向って移動するようにし
    た、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】アクチュエイト手段はそれが入口弁と密閉
    状に結合するような保護位置を有し、前記方法をさら
    に、入口弁と出口弁の閉鎖ステップの後、充填通孔を汚
    染しないように密閉状に保護するためアクチュエイト手
    段をその保護位置へ移動させるステップを含む、請求項
    ２に記載の方法。
  5. 【請求項５】アクチュエイト手段は、それが入口弁を開
    放させるようなクリーニング位置を有し、前記方法は、
    さらに次のステップ、即ち、 対象物に流体の少くとも一部分を分配するため分配装置
    をコントロールするステップと、 加圧クリーニング流体源に流体の出口を備えるステップ
    と、 アクチュエイト手段をそのクリーニング位置へ移動させ
    るステップと、 貯槽を清掃するためアクチュエイト手段のクリーニング
    位置において、加圧クリーニング流体源の流体の出口と
    貯槽の充填口とを流体的に連絡させるステップとを含
    む、請求項２又は請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】充填口を流体的に連絡させるステップは、
    アクチュエイト手段に加圧クリーニング流体源の流体の
    出口を流体的に連絡させ、そして、アクチュエイト手段
    を貯槽の充填口に流体的に連絡させるステップを含む、
    請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】少くとも移送装置を流体分配システムへ移
    動させるステップ中、充填口を汚染されないように密閉
    状に保護するステップをさらに含むようにした、請求項
    １に記載の方法。
  8. 【請求項８】流体を対象物へ分配するために、分配装置
    をコントロールするステップをさらに含む、請求項１に
    記載の方法。
  9. 【請求項９】所定量の流体を計量するステップをさらに
    含むようにした、請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】貯槽内の流体を加圧するステップをさら
    に含むようにした、請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】加圧流体源と流体的に連絡するようにな
    った出口弁と、 リストを有するロボットと、 リストと共に移動するようにそのリストに取付られた流
    体の分配装置と、 入口弁と流体の充填口とを有する貯槽を含み、その貯槽
    は分配装置と流体的に連絡するようにロボットに支持さ
    れており、 更に、貯槽の充填口を加圧流体源の流体の出口に流体的
    に連絡させて、その貯槽に加圧流体源から、流体を充填
    させるために、入口弁と出口弁とを密閉状に結合させ、
    それからそれらの弁を開放させるアクチュエイト手段と
    を含む、加圧流体源から流体をロボットで移すシステ
    ム。
  12. 【請求項１２】アクチュエイト手段はホーム位置と、入
    口弁と出口弁とを結合させるためアクチュエイト手段が
    密閉力をかけるような密閉位置と、アクチュエイト手段
    が入口弁と出口弁とを開くようなアクチュエイト位置と
    の間で移動可能にした、請求項11に記載のシステム。
  13. 【請求項１３】入口弁及び出口弁の各々はそれぞれの弁
    をそれぞれの閉鎖位置へバイアスするバイアス手段を有
    し、そのバイアス手段の各々は、アクチュエイト手段が
    そのアクチュエイト位置からそのホーム位置へ向って移
    動する時、アクチュエイト手段とタンデムをなしてそれ
    ぞれの弁を移動させるようにした、請求項12に記載のシ
    ステム。
  14. 【請求項１４】アクチュエイト手段は保護位置を有し、
    このシステムはさらに、アクチュエイト手段の保護位置
    において、入口弁を汚染しないように密閉状に保護する
    ためアクチュエイト手段と入口弁をシールするシール手
    段をさらに含むようにした、請求項12に記載のシステ
    ム。
  15. 【請求項１５】アクチュエイト手段は入口弁と整列して
    ロボットに装着されるようにした請求項11又は14に記載
    のシステム。
  16. 【請求項１６】アクチュエイト手段は、そのアクチュエ
    イト手段が入口弁を開くようなクリーニング位置を有
    し、このシステムはさらに、 流体の出口を備えた加圧クリーニング流体源を有し、貯
    槽を清掃するためアクチュエイト手段がクリーニング位
    置にある時、貯槽の充填口を加圧クリーニング源の流体
    出口とを流体的に連絡する手段を有するようにした、請
    求項11に記載のシステム。
  17. 【請求項１７】充填口を流体的に連絡させる手段は、加
    圧クリーニング流体源の流体の出口をアクチュエイト手
    段に流体的に連絡させる手段と、 アクチュエイト手段を貯槽の充填口に流体的に連絡させ
    る手段とを含むようにした、請求項16に記載のシステ
    ム。
  18. 【請求項１８】入口弁と出口弁は両方ともポペット弁で
    あって、これらの弁はその入口弁と出口弁との間で相対
    的な動きをしない状態でアクチュエイト手段により密閉
    状に結合されるようにした、請求項11に記載のシステ
    ム。
  19. 【請求項１９】リストは中空であって、出口アクチュエ
    イト軸を有し、貯槽はリストに装着され、そして出口ア
    クチュエイト軸と完全に一致した縦軸を有するようにし
    た、請求項10に記載のシステム。
  20. 【請求項２０】貯槽は分配装置をコントロールするため
    中空リストから分配装置まで制御流体を連絡させるため
    そこを通って伸長する複数の縦方向へ伸長するコントロ
    ール開口を有するようにした、請求項19に記載のシステ
    ム。
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