JP2866156B2 - 被覆材料吐出時の非線形流れ特性の補整方法及び装置 - Google Patents

被覆材料吐出時の非線形流れ特性の補整方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体吐出工程での材料流の制御に係わり、特
に、修正因子を校正して、放出量が変化した時に流れ特
性が変化してしまう流体被覆材料の塗布流量を制御する
方法及び装置に関する。
発明の背景 ワークピース表面に接着材のような被覆材料を自動的
に塗布する作業は、通常ロボットのようなプログラム制
御される装置に放出ガンを取り付けて行われる。このよ
うなガン支持装置は、ガンをワークピース表面に対して
移動させて一連の物品、即ちワークピースに所定の塗布
パターンを描くように、プログラムされている。この種
の装置では、ロボット制御プログラムが工具速度を設定
し、他方、ガンノズルの制御によって体積放出量を制御
し、ワークピース表面に対する工具速度が変化したとき
にも被覆材料のビード幅を一定もしくは所定の厚さに保
つようにしている。尚、工具速度とは、ロボット工学の
分野においてワークピークへの被覆材料の塗布点がワー
クピーク表面上を移動する線速度又は計数器速度（scal
er speed）として定義される用語である。工具速度は、
ほとんどの場合、ガンを支持したロボット・アームの関
節が放出ガンの運動を制御することによって決定され
る。また被覆材料の体積放出量は、放出ガンのガン及び
ノズル開口の流体圧によって決定される。
工具速度は、或る分野では一般に一様速度となるよう
に制御可能である。しかしながら、このような分野であ
っても、被覆路中の或る部分、特に工具の移動方向が変
化する部分において工具速度は必然的に変化してしま
う。このような工具速度の変化が生ずると、ノズルから
の被覆材料の体積放出量を補整して変化させない限り、
材料の線形塗布（linear deposition）は一様ではなく
なる。塗布を一様にすること、即ちビード寸法を一様に
することは、一般に被覆工程において達成すべき重要な
目的である。これは基材又はワークピースに接着材を塗
布する場合には特に重要である。
例えば、冷蔵庫や自動車のドアのようなドアパネルに
弾性シールを塗布する場合には、ドアパネルが組立ライ
ンのロボットの所を通過移動される際に、接着材放出ガ
ンのノズルがドアパネル表面に不規則な閉ループの塗布
路を描く。ロボットは、このループを描く時に塗布路の
隅部や曲線部で速度が変化する。接着材塗布工程におけ
る目標である、ビード寸法を一定に維持する目的の為
に、ガンノズルの開口は工具速度に少なくとも反比例し
て変化するようにプログラムされている。しかしなが
ら、接着材の材料特性の為に材料流量は非線形になりが
ちであったので、上述のビード寸法制御方法ではビード
寸法を一定に維持するという要求を充分には満足するこ
とができなかった。
また、材料塗布特性に応じて特別な流れ特性を有する
被覆材料がいろいろ開発されている。例えば接着材の場
合では、接着材材料はワークピース表面への塗布後に
は、その塗布位置に留まり、接着すべき部分が所定位置
に置かれるまで重力等の影響により流動しないことが望
ましい。しかしながら、このような接着材材料は、ノズ
ルからワークピースに向かって流動し、これにより接着
材塗布工程中は迅速かつ正確に塗布可能でなければなら
ない。従ってこの種の流体は、低圧の時は初期の流動抵
抗を有するが、ガンにおいて加圧された時には流動を開
始するにつれて抵抗が低下し流動性が増大する特性を有
する。
ワークピースに塗布された時には非流動性であるが、
ノズルからの放出を急速にすればする程に一層流動性が
増大するような流体特性は、ずり減粘、即ちノズルを通
る流体に生ずる内部ずり応力による減粘効果として知ら
れている。しかしこのようなずり減粘特性を有する材料
は、残念なことに流動開始時に減粘するだけでなく、減
粘の程度がノズルからの放出量に応じて変化してしま
う。更に、悪いことには、ノズル形状や材料組成や温度
などの多くの因子がずり減粘の程度に影響を及ぼし、こ
れらの因子は必ずしもすべてが制御可能もしくは予見可
能というわけではない。更に、この特性を或程度有する
材料としは、上述の特別開発の接着材の外に、多くの吐
出流体材料が存在する。また、この原因やその他の理由
により流体の多くは理想的なものではなく、また非線形
流れ特性又は非ニュートン流特性を有するものであり、
流体に作用する力が変化した時に流動抵抗が増大又は低
下してしまう。
これまでは、塗布工程の制御中に材料のずり減粘効果
やその他の非線形流れ特性を補整するのに適した又は有
効な装置や方法が存在しなかった。従って、吐出材料の
流動性と体積流量とその他の流体吐出パラメータとが非
線形の関係にあるという問題を解決することが望まれて
いた。
発明の要約 本発明の目的はプログラムされた又は制御された塗布
工程において被覆材料の非線形流れ特性を補整する方法
及び装置を提供することである。本発明の特別な目的
は、放出ノズルから塗布された材料の非線形流動性、特
にずり減粘を補整するために、プログラム制御された被
覆材放出装置を校正することであり、この放出ノズル
は、可変工具速度装置でワークピースに塗布された接着
材等の被覆材料のビード寸法を制御するようにプログラ
ムされている。
本発明の原理に従う方法及び装置は、工具速度のよう
な可変制御パラメータに関連して被覆材料の実際の流量
を測定する。この測定された流量値はパラメータ・デー
タと一緒に記憶され、理想流量、即ち線形流量が計算さ
れる。記憶された校正テーブル又はアルゴリズムを被覆
工程中に使用して、実際の制御パラメータを、理想流体
の流量を生ずる代用値で置換することによって材料の非
線形流れ特性を補整する。
本発明の好適実施例によると、プログラムされ、ロボ
ットに取り付けられた被覆材放出ノズルを制御する制御
系が設けられ、この制御系は校正モードの時に吐出装置
を作動して、複数個の標準化された制御信号に応じて各
制御信号について特定の運転時間の間、被覆材料の実際
の体積流量を測定する。この測定されたデータは、テー
ブル又はアルゴリズムの形で、各々の標準信号値に対応
してテーブルに記憶され、塗布工程中にロボットからの
工具速度信号を修正するのに使用され、これにより上記
工具速度信号を変更して、これによって測定流量の代わ
りに所望の流量を作る。運転モード中に流体が実際のワ
ークピースに吐出されると、上記変更された信号がプロ
グラムされた信号の代りに流体吐出ガンのノズル制御系
に送出され、これにより、ガンノズルを制御してワーク
ピース上に被覆材料を所望流量放出する。
更に詳述すると、校正モードの間、ロボットガンの工
具速度に対応した信号を表す一連の信号レベル又は電圧
がガンノズル制御系に送出され、被覆材流量が所定時間
の間、測定される。上記時間の間にノズルから放出され
た実際の材料を表す測定結果が、サンプル工具速度信号
値と一緒に記憶され、その後に修正テーブルが計算され
る。運転モードの間に、実際の工具速度を表す信号が制
御器に入力されると、理想流量が計算される。その後
に、上記テーブルが読み出され、直線補間法によって修
正済の工具速度信号が実際の工具速度信号の置換の為に
計算される。この修正済工具速度信号は計算された理想
流量に等しい実際流量を作る。好ましくは、これは校正
中にテーブルに記憶されたデータを用いた直線補間によ
って達成される。この修正済信号は、実際の工具速度信
号の代わりにガンに送出されて、実際の工具速度信号に
対して理想流量即ち制御された流量となる流れを作る。
更に、本発明の別の目的によると、本発明の好適実施
例では各部分に塗布された全材料が全体にわたって測定
され、新しいワークピース毎に流量制御パラメータを変
えて材料粘性の変化を補整する。ガンの自動ゼロ点規正
も行われる。
本発明によれば、被覆材料のビード寸法が一層均一と
なり塗布流量も一層線形となり、材料の無駄がなくな
り、被覆された製品の品質が向上する。
本発明の上述した及びそれ以外の目的及び利点は、図
面を参照した以下の詳細な説明から一層明らかになるで
あろう。
好適実施例の詳細な説明 第１図は、接着材吐出システム10において具体化され
た被覆材料の非線形流れ特性を補整する方法及び装置を
示したもので、この図示のシステム10の制御部は、流体
材料吐出装置12と組み合わされている。この流体材料吐
出装置12は、例えば出願日が1988年３月７日で発明の名
称が「位置依存形速度フィードバックを用いた流体材料
吐出装置及び方法」で、現在係属中である本願と同一出
願人の米国特許出願第07/164,536号に開示されたものを
使用できる。放出装置12は上記の構成の代わりに又はそ
れに加えて、出願日が1988年９月７日で、発明の名称が
「流体材料吐出装置」で、現在係属中である本願と同一
出願人の米国特許出願第07/243,238号に記載された特長
を具備していてもよい。上述の両特許出願に記載された
装置は、非ニュートン流体接着材を、ロボットにより支
持された流体吐出ガン13から流量調整弁14を介してワー
クピース16上にプログラムされた流体パターン15として
吐出するのに特に有用である。
上記出願第243,238号に記載された装置では、吐出流
体の流量は、ノズル14の圧力降下を検出するように配置
された圧力トランスジューサ17によって検出される。こ
のトランスジューサ17は帰還信号を発生し、この信号は
閉ループ制御系を介して電気空気式サーボ弁に送られ、
このサーボ弁は複動式空気シリンダを作動して上記弁を
計量する（meter）と共にノズルでの圧力降下を制御
し、駆動信号に従って吐出流体の流量を制御する。ガン
がロボットによって支持されている場合には、上記駆動
信号はワークピース16とノズル14との間の相対速度に関
連し、ワークピース16の表面に塗布された流体ビード15
に含まれる単位長さ当りの流体量を比較的に制御する。
尚、駆動信号は制御ライン18を介して印加される。
上記の特許出願第164,536号はガンを一部詳細に説明
しており、弁棒帰還信号が弁座に対するノズル弁棒の位
置と相対速度との両方に関連している。ライン19には別
の帰還信号が作られ、この帰還信号は弁制御系20に送ら
れ、弁が閉位置近傍にある時に帰還信号のゲインを高く
して上記制御系を更に安定かつ高感度にして弁を高精度
に制御する。
ガン弁制御系20はライン17及び19からの信号を受け
て、加算接続部20において上記両信号とライン22の逆極
性のアナログ信号とを加算する。これによって差信号が
発生し、この差信号は補整回路網25を介してガンサーボ
制御入力16に印加される。信号ライン22はプログラム制
御信号をガン弁制御系20に入力し、このプログラム制御
信号はガン13のノズル14からの材料15の流量を制御す
る。この材料はガン13に接続された入力ライン27を介し
て流体供給槽26から供給される。歯車形流量計28はライ
ン27中に接続され、パルスタコメータ29を駆動してディ
ジタル出力信号を発生する。このディジタル出力信号は
総パルス計数値であり、これは所定の時間の間に、ライ
ン27を介してガン13に流れる材料15の実際の流量に比例
している。
システム10は制御回路モジュール30を含み、この制御
回路モジュール30は本発明の好適実施例では本明細書で
述べる機能を行うようにプログラムされたマイクロプロ
セッサーである。尚、このマイクロプロセッサーは好適
実施例ではモトローラ（Motorola）社の68000シリーズ
を使用する。制御回路30の動作をもっと分り易くする為
に、その形状が第１図に示した実施例に関連して、構造
的に個々の回路として示した機能部品で記載されている
が、これらの個々の回路はハードウェアやソフトウェア
やファームウェアによって構成することができる。
回路30は自動ガンゼロ点規正回路33と材料校正回路34
と速度補整回路35とを含むと共に、更に、流量パルスカ
ウンタ36を含み、このカウンタ36の入力ライン37はパル
スタコメーター29の出力に接続され、これによりライン
27を介してガン13に流入する材料15の実際の流量に比例
した場合（rate）のパルスがカウンタ36に入力される。
ディジタル・データ出力バス40には材料校正回路34と
自動ガンゼロ回路33とからのディジタル・データ出力が
入力され、このディジタル・データ・出力バス40はこの
ように入力されたデータをディジタル出力ライン41に出
力し、ディジタル・アナログ変換器42を介して流量制御
アナログ信号ライン22に送る。こうしてライン41からの
データは、アナログデータとしてガン弁制御系20に送ら
れてノズル14の制御、即ちガン13からの材料15の放出装
置の制御に使用される。
回路30内には、論理モジュール44として示された別の
論理回路が設けられ、この論理モジュール44は自動ガン
ゼロ回路33と材料校正回路34と粘性補整回路35とカウン
タ36との機能を制御する。論理回路44は出力45を有し、
この出力45はカウンタ36のリセット入力に接続され、カ
ウンタ36の内容をクリアしてゼロにリセットする。論理
回路44は更に複数の出力を有し、これらの出力は出力バ
ス40への出力データを選択的にゲート制御する。これら
のゲート用出力はゲート、即ちディジタルスイッチ回路
47に接続された出力46を含み、これはライン48から出力
バス40へのディジタル出力をゲート制御し、信号をガン
弁制御系20に送って制御回路30のガンゼロ点規正作用の
間にノズル14の調整（セッティング）を制御する。この
ゼロ信号は、一度送出されると、ロボットから回路30の
入力50に送出される実際の工具速度信号をオフセット
（相殺）する。
論理回路44は更に一対のディジタル出力51と52を含
み、これらのディジタル出力51と52は夫々類似のゲート
回路53と54を制御して、材料校正回路34の一対の出力55
と56から出力バス40に送られるデータを制御する。材料
校正回路34の出力ライン55のデータはゲート53によって
ゲート制御されて、ガン弁制御系20に信号を送出し、回
路30の材料校正機能の実行中にノズル14を制御し、材料
15の吐出し量を制御する。出力56からの信号は回路54に
よってゲート制御されてバス40に送られるとガン弁制御
系20への正常運転信号となり、ガン13のノズル14を調整
してシステム10の正規運転サイクルの間にワークピース
16への流体15の吐出し量を制御する。
流体吐出装置12の正常運転モードでは、制御回路30の
機能は以下の通りである。即ち、制御回路30は、工具速
度に比例する信号50を受けて、ノズル制御用の出力制御
信号を出力バス40に送出して、ワークピース16への材料
15の放出量を制御しほぼ一定の線形流量とする。尚、こ
のライン50の工具速度信号はガン13を支持するロボット
からの信号であって、このロボットはガン13の工具速度
を制御しそれを決定するようにプログラムされている。
システム10に関連して記載されたような装置における用
語「工具速度」は、ガン13のノズル14から吐出された材
料15が最初にワークピース16の表面に接触するワークピ
ース16上の点58の移動を計数器表示（scalerrepresenta
tion）したものである。一般的にはこの接触点は、ノズ
ル14の軸とワークピース16の表面との交点と見倣すこと
ができる。しかしながら、或る種の塗布の場合には、こ
のような仮定には或る補正が必要となるであろうが、こ
れは本発明の説明にとって重要なことではない。
制御回路30の機能は、入力ライン50から出力バス40へ
送られる工具速度信号を処理して、ノズル14からワーク
ピース16への材料流量を入力50の工具速度信号に線形比
例させる信号を発生することである。この理想的、即ち
所望の流量は第２図のグラフに曲線ＦNで表されてい
る。この第２図のグラフは係数倍された（scaled）工具
速度信号ＳNの大きさ（水平軸）に対して流量（縦軸）
をプロットしたものである。この流量ＦNは係数倍され
た工具速度信号ＳNの関数となることが望ましい理想
的、即ち線形の流量を示しているが、しかしながら、実
際には典型的な吐出接着材材料15のような非ニュートン
流体の場合には、実際の流量はむしろ第２図の曲線Ｆ′
Nに対応する、即ち流体吐出装置12のガン13のような特
定のハードウェア装置を通った流体の流量特性を表す別
の非線形曲線に対応する。従って、本発明の好適実施例
では、修正器60がプログラムされた工具速度信号入力50
と出力56との間に直列に接続され、出力バス40に印加さ
れる信号を調整して実際流量の曲線を第２図の所望曲線
ＦNに一致させる。
更に詳述すると、第１図においてロボットからのプロ
グラム工具速度入力50は乗算器61を介して修正器60の入
力に接続されている。この乗算器61には、入力62と粘度
補整回路網35の出力63とが入力として接続され、これに
より乗算器61に入力50からの工具速度信号を上記出力63
と上記入力62の初期ビード寸法の所定設定とに従って係
数倍（scale）する。これによって乗算器61の出力には
信号が発生し、この信号は、もし修正器60によって修正
されない場合には、校正回路34の出力に送られてゲート
54を介して出力バス40に至る。
修正器60の機能は、乗算器出力64からの信号を変形す
ることであり、好ましくは修正因子計算器回路66の出力
65からの修正済信号との置換によって変形することであ
る。この修正済信号は、修正器60の出力56に印加され、
ガン弁制御系20に送出された時に流量をＦN（第２図）
とする。尚、この流量ＦNは、修正器60の入力64の係数
倍された工具速度信号がレベルＳNである時の所望流量
を表している。
計算器60は、正しい修正因子を使用する為に、メモリ
ー67から流体15の流れ特性に関連したデータが入力され
る。このデータの一例が第３図の表に示されている。メ
モリー67に記憶、即ち格納されているデータは、第３図
のように、例えば約12個の測定点からのサンプリングさ
れた流量データ表である。このメモリー67に格納された
データ表、即ちデータ・テーブルはサンプリングされ、
第０番〜第11番の番号を付した点の各々に対して、例え
ば乗算器61の出力に接続された導線64の変形済の工具速
度信号の大きさを表す一組の電圧ＳNの値を含んでい
る。これらのデータ点の各々には、ノズル14からの材料
15の実際の流量を表す値が対応しており、これらの値は
校正の間に測定された任意の一定時間間隔におけるパル
スタコメータ29の出力37に生ずるパルス計数値の形で記
憶される。この計数値は、電圧ＳNが出力バス40に直接
に印加されそれからガン弁制御系20の入力22にアナログ
値で印加された場合に発生したものである。
第３図の表は、また理論上の、即ち算出した流量計数
値の形で表した理論的な線形材料流量ＦNを示してお
り、これは理想流体に対する第３図の表の代表的信号Ｓ
Nの各々に対応して示されている。修正因子計算器66は
入力68において乗算器出力64からの信号ＳNを読み込
み、メモリー67に記憶された表（第３図）内のデータか
ら直線線形補間法を用いて、出力信号Ｓ′Nの値を算出
し、この出力信号Ｓ′Nの値は出力56で印加されて入力6
8での値ＳNに対する理想流量ＦNを作る。
修正因子計算器66は以下のサンプル計算を行う。即
ち、計算器66の入力68の係数倍され工具速度信号ＳNが
例えば6.280ボルトであるとすると、第３図の表のＳNを
付けた縦欄がメモリー内で走査され、その縦欄内の値が
入力68の信号と比較され、信号ＳNが表の隣接数字のど
の間に該当するかを決定する。例示したデータの場合に
は、ＳNはＮ＝８とＮ＝９のサンプルの間に属する。6.2
80ボルトの信号に対する理想的、即ち所望の流量値ＦN
は（4014/9）×6.28、即ち2801の計数値に等しい。直接
直線補間法（a direct linear interpolation method）
によって、計算器66は流量計数値2801を発生するのに必
要な値Ｓ′Nを６＋｛（2801−2663）／（3309−266
3）｝、即ち６＋（138/746）から求めて、6.188ボルト
を得る。従って、6.188ボルトが修正器60の入力65に送
出されて6.28ボルトの実際の係数倍工具速度入力信号Ｓ
Nを6.188ボルトの値Ｓ′Nに置換する。この値は、ゲー
ト54を介して出力バス40に送られると、ディジタルライ
ン41を通ってディジタル・アナログ変換器42に送られ、
ここでアナログ信号に変換されてライン22を介してガン
弁制御系20の入力に送られる。この制御系20はライン18
に信号を発生してこれをガン13に送り、これによりノズ
ル14を作動して流量ＦNを作る。この流量ＦNは、標準所
定時間間隔におけるパルスタコメータ29の計算値を2801
にする。
メモリー67に記憶される修正因子テーブルは、材料校
正回路34の校正モード機能によって作られる。この機能
はスキャナー70を含む回路によって実行される。このス
キャナー70は出力55と複数の入力71とを有し、この出力
55はゲート53を介して出力バス40に接続され、上記複数
の入力71は複数の標準工具速度信号（第３図の表のＳN
として示されている。）を表しており、これらの標準工
具速度信号は運転中に修正器60の入力64に現れると予想
される係数倍工具速度信号値の範囲に及んでいる。これ
らの標準信号ＳNは不揮発性メモリー装置72に記憶され
ており、各値はスキャナー70の入力71に接続された出力
73に現れる。自動ゼロ回路33によって決定されるゼロ参
照信号を記憶する為に、揮発性メモリーレジスタ74が設
けられている。このレジスタ74内の値は、ゲート53を介
して出力バス40に送られた時にノズル14をゼロ設定状態
にもたらす信号である。このゼロ信号値は、システム10
の電源投入（パワーアップ）時に自動ガンゼロ回路33に
よって計算された後にレジスタ74内に記憶される。
入力75に入力信号が入ると、正常運転中に修正器60の
出力56がゲート54を介してバス40に送出される代わり
に、スキャナー70の出力55が同一方法によりゲート53を
介してバス40に送出される。この校正機能は、ガン13が
ワークピース16ではなく、校正運転用のバケツ又はその
他の材料収集容器に放出している時にのみ、行われる。
このガンの放出方向は回路30ではなくロボット制御器に
よって制御されるが、しかしながら、このときガンが正
しい校正状態にあることを確認する信号を回路34に送る
ことは、重要なことである。
校正機能は、以下のスキャナー70の作用によって行わ
れる。即ち、スキャナー70が標準信号レジスタ72の一連
の出力73を順次切り換えて標準信号を順次バス40に送出
し、これらの信号をガン弁制御系20に順次送って、ガン
13のノズル14を操作する。一般に、これらの標準信号は
材料流を発生させる為にゼロ信号よりも大きくなければ
ならない。これらの信号としてはゼロレジスタの内容に
所定の信号値を加算したものを選定することができる。
複数の入力71の各々がスキャナーによって順次スキャナ
ー出力55に接続された時に、カウンタ36は、リセットラ
イン45の信号によってリセットされる。このリセット
は、論理回路44からスキャナートリガー入力77に送られ
るスキャナートリガー信号に一致するように論理回路44
によって同期がとられている。複数のライン71からの各
標準信号は同一の所定時間の間スキャナー70によって出
力55に接続され、この所定時間の間パルスタコメータ29
からのライン37のパルスがカウンタ36に入力している。
こうして、カウンタ36は実際の流量Ｆ′N（第３図）に
比例した計数値を順次記録する。上記所定の時間間隔が
終了しカウンタ36による流量測定が完了すると、その時
の計算値がカウンタ36の出力からライン78を介してメモ
リー67に記憶される。このとき、流量値ＦNが記憶され
るメモリーの位置は、標準信号ＳNの値がゲート53の出
力からライン79を介して記憶されるメモリー67の位置に
対応している。こうして両位置はＮの夫々の値に対応す
る。
これらの値は、スキャナーがゼロ信号レベルから順
次、次に高い標準信号レベルまで掃引するにつれて記憶
されるが、この掃引は、予め記録された値に等しいか又
はそれよりもあまり大きくない実際流量Ｆ′Nの値がカ
ウンタ36によって測定されるまで続けられる。上記の状
態はガン13のノズル14の飽和点を表しており、従って、
これはガン13がライン22の入力制御信号に比例応答でき
る運転範囲外であるとして無視される。ガン飽和レベル
が検出されると、そのときに最後に記録された信号がガ
ン13の最大流量として選定される。尚、この最大流量
は、第３図の表ではＦNについて９ボルト信号レベルで
発生している。このＳNの最大値を使用して、メモリー6
7に記憶される表の標準信号値の各々に対してＦNの理想
値を計算するのに必要な工具速度と流量との間の理想的
線形関係を決定する。
レジスタ74に記憶された標準ゼロ信号レベルは、装置
10の電源投入時に自動ゼロ回路33によって再度計算され
る。好適実施例のガン13はサーボ入力18の信号に応ずる
複動式シリンダによって駆動される。この入力18の入力
信号が一方の極性、例えば正極性であるとノズル14を開
き、逆極性、例えば負極性であると、ノズルを閉鎖駆動
する。ノズルの閉鎖はノズルを閉鎖状態に付勢する信号
によって行われ、この信号は、二つの吐出段階（フェー
ズ）間のアイドル状態中にノズルを閉鎖状態に保つため
に発生される。自動ゼロ回路33の機能は、ガン13のサー
ボ入力18の信号を中和するのに必要なオフセット量を求
めることである。尚、この入力18の信号はライン81のゼ
ロ信号値によって検出される。このライン81は、ガン弁
制御系20からアナログ・ディジタル変換器82を介して自
動ガンゼロ回路33の帰還入力83に接続された帰還ライン
である。上記信号はガン13のサーボ入力18の信号に正比
例する。
自動ゼロ回路33の機能は、電圧をゼロから連続する高
い値に段階的に昇圧し、これはライン83の帰還信号がゼ
ロになるまで続けられる。帰還信号がゼロになると、上
述のように作られた信号の値がライン85を介してレジス
タ74内にゼロ標準信号として記憶される。このライン85
は回路33の出力であり、材料校正回路34のゼロ信号レジ
スタ74の入力に接続されている。自動ゼロ設定探索中に
回路33が発生する階段状信号は、ゼロ回路出力48に出力
されゲート47を介して出力バス40に送出され、ディジタ
ル・アナログ変換器42を介してアナログ信号ライン22に
送られ、この信号は更に加算接続部24を介してガン13の
サーボ入力18に印加される。回路の電源投入時に、論理
回路44はゲート47を開放すると共に材料校正回路34の両
ゲート53と54とを閉じる。自動ゼロ点規正が完了する
と、ライン86の信号によって論理回路が材料校正回路34
をバス40に再接続することができる。
材料校正回路34の作用は、塗布点58がワークピース16
上を移動した時の工具速度の変化による材料15の流れ特
性の変化に応答することである。他方、材料レベルが変
化した時や異なったバッチの材料が貯蔵槽26内の材料に
追加された時の材料特性の変化や温度変動などによって
材料粘性が変化した場合には、流体15の流れ特性がもっ
とゆっくりと変化する。このような粘性の変化は粘性補
整回路網35によって制御され、この粘性補整回路網35は
その出力36に補整信号を発生し校正回路34の乗算器61に
送る。
粘性補整はシステム10の運転モード中に行われ、この
時には制御信号がワークピース16への材料15の実際の塗
布中にゲート54を介してバス40に印加される。この段階
（フェーズ）の間カウンタ36は、所定のワークピース16
に塗布された材料15の全量を測定する。新しいワークピ
ース16が被覆材塗布開始位置にもたらされる毎に、次の
ワークピースの被覆準備完了を示すパート・ストローブ
（PART STROBE）信号すなわちガン・イネーブル（GUN E
NABLE）信号がロボット装置から論理回路44の入力ライ
ン88に入力され、これによりリセット信号がライン45に
発生しカウンタ36をゼロにリセットする。このとき、パ
ルスタコメーター29からのライン37のパルスはワークピ
ース16に塗布された材料の全流量を表している。
このカウンタ36としては、校正モード中又は運転モー
ド中に材料校正回路が行った各測定に関する少なくとも
12ビットの２進表示のライン37の計数値を記憶できる少
なくとも12ビットのレジスタを使用することが好まし
い。所定のワークピースに塗布される材料の所望量を表
す数が材料重量設定として粘性補整回路網35の入力ライ
ン91に入力される。この材料重量設定値は、入力91から
比較器回路92に送出されると共に、比例及び積分比較器
回路93にも送られる。カウンタ36から出力される値を記
憶する為にメモリー94が更に設けられている。
粘性補整回路35の機能は各ワークピース16への測定流
量を比較し、その値を入力91の材料重量設定と比較する
ことである。この比較によって比較器93は出力95に信号
を発生しこれを比較器92に送り、これにより粘性補整信
号を出力63に印加して回路34の乗算器61に送り、工具速
度信号を係数倍して（scale）修正器60の入力64に送
る。比較器出力63が発生すると、粘性補整回路網がビー
ド寸法の制御を行い、入力91の材料重量設定がワークピ
ースへの実際のビード寸法制御に対して優先設定になる
ので、初期ビード寸法設定62が次第に無効とされる。
粘性補整回路網35によって実行される補整アルゴリズ
ムが選択されて所望値への収れんが高安定性・高信頼性
でかつ迅速に行われる。これは、比例項と積分項との両
方を含む補整因子を使用することによって達成される。
この比例項は好適実施例での入力91の測定された重量設
定値とカウンタ36の出力96の実際の測定値との差の1/2
が選定される。積分項は比例項から前回の積分項を引い
た値に等しく設定される。補整因子はカウンタ36の出力
96の実際値と積分項との合計に等しく設定される。この
ように、所望の設定値が100gであるときに実際値が例え
ば初期に200gとして測定された場合、実際値は以下に示
したように設定値に収れんされる。この収れんは以下の
表によって例示される。
操作No. 設定値 実際値 比例項 積分項 １ 100 200 −50 −50 ２ 100 150 −25 −75 ３ 100 125 −13 −88 ４ 100 112 −６ −94 ５ 100 106 −３ −94 ６ 100 103 −２ −99 ７ 100 101 −１ −100 ８ 100 100 ０ −100 ９ 100 100 ０ −100 10 100 100 ０ −100 システム10の作動は第４図乃至第６図のフローチャー
トに示されている。第４図において、システムの電源投
入時に、論理回路44がゼロ回路33のみをゲート47を介し
て出力バス40に選択的に接続して、自動ゼロモードを選
択するので、自動ゼロ回路33が始動する。この時点で、
ガン閉鎖用負信号がガン13のサーボ入力ライン18に送ら
れ、これによってガン13はノズル14を閉鎖させる位置へ
作動される。この時に、自動ガンゼロ回路33内のレジス
タにゼロとして初期設定される電圧値がライン85を通っ
て送られ、ゼロ信号レジスタ74に格納される。この時
に、ゼロのガン駆動信号が回路33から出力48とゲート47
とを介して出力バス40に出力され、ガン弁制御回路20に
送られる。すると、自動ゼロ回路33は信号をわずかな量
だけ増大し、これによって非常に小さな正信号がライン
48に出力されゲート47を介して出力バス40に送られる。
この信号は制御系20によってガン13のサーボ入力18に送
出されている負信号を増大して、ライン81と変換器82と
回路33のライン83とに対する負帰還信号をわずかに増加
させる。この信号はテストされ、もし負であれば、出力
信号48の値が再びライン85を介して送出されレジスタ74
に記憶される。これは第４図のフローチャートにおいて
「ゼロ値の記録」ブロックに至るループによって表され
ている。この増大作用は、上記ループが再実行されると
続行される。この続行は自動ゼロ回路によるバス40の値
出力が自動ゼロ回路33によって検出されるように正にな
る帰還ライン83の信号によって検出されるように、ガン
18に印加される負信号をキャンセルできる大きさになる
まで、行われる。これが起こると、レジスタ74に最後に
記憶されたゼロ値が上記ゼロ設定を行い、自動ゼロルー
チンが終了し、校正回路が運転モードの制御を行うので
ゲート47が断たれると共にゲート53が励起される。
材料校正回路34による校正は第５図のフローチャート
に示した工程に従って実行される。校正ルーチンが開始
されると、論理回路44がライン51を介してゲート53を励
起してスキャナー出力55をバス40に送出することによっ
て、校正モードが選択される。これはスキャナーの初期
状態設定と一緒になされる。この初期状態設定によって
ゼロ信号レジスタ74の出力はライン71を介して出力55に
送出される。この校正モードの間、論理回路はカウンタ
36をリセットする。その後、テスト容器に向けられてい
たガン13は、所定の標準化された時間間隔の間、材料15
を吐出し始める。この時間間隔の間、その動作がガン13
を通って流れ、流量計28で測定され、タコメータ29はパ
ルスをカウンタ36に送出する。この流れは上記時間間隔
の終わりまで続き、それから計数値が出力ライン78を介
してメモリー67に記憶され、このメモリー67にはライン
79を介して標準化された信号値ＳNも記憶される。この
後に、論理回路44はトリガーパルスをライン77を介して
スキャナー70に送出してレジスタ72からの標準信号を次
の値にシフトして、この値を出力ライン55を介してバス
40に送る。これによりガン13のノズル14は更に開かれ
て、異なった値がカウンタ36に入る。
カウンタ36は、スキャナー70にトリガーパルス77が入
力したときにそれと同期してリセットされる。こうし
て、カウンタ36が読み込む値は、次の標準信号がバス40
に送出される上記時間の増大の間に測定される値を表す
ことになる。このルーチンは、ガン13の飽和が検出され
るまで再び実行され、この飽和の検出時に第３図に示し
た表が完成し、メモリー67に記憶され、これにより材料
校正が完了する。
この校正が完了すると、最後の標準工具速度信号の設
定用の流量計数値の終点で、前に測定した実際流量値
Ｆ′Nの各々に対する比例的理想流量値の決定に備え
る。従って、第３図に示した表の最後の縦欄ＦNは、そ
のとき計算される。これにより、校正が完了し、論理回
路44はゲート53を不作動としゲート54を開放して正常の
運転に入る。
正常運転モード中では、次のワークピースの被覆準備
完了を示すパート・ストローブ（part strobe）信号に
よる表示、即ちガンイネーブル信号はライン88を介して
論理回路44に入力する。これにより、論理回路44はライ
ン45に信号を発生してカウンタ36をリセットする。その
後に、入力ライン50を介したロボットからの工具速度信
号は、入力62の初期ビード寸法設定と粘性補整回路網35
からのライン63の粘性補整因子とに従って係数倍され、
修正器60の入力64に工具速度係数倍信号を発生する。そ
の後、この修正因子は、ライン64の値が第３図の表に該
当する箇所を求めた後に、直線補間法によって上述の方
法により計算される。従って、所望の流量ＦNを作る係
数倍工具速度信号値Ｓ′が、記憶されている校正データ
から計算される。その後、64の信号は計算された修正済
信号に変換され、ライン65を介して修正器60に送られそ
の出力56からゲート54を介して出力バス40に送出され
る。このように、正しい信号がガン13に送られる。
この時間中、部品16に放出された材料は測定されてお
り、この測定値に比例する計数値がカウンタ36内に集め
られる。入力50の変化する工具速度値が上述のアルゴリ
ズムに従ってテーブル66の修正因子に応じて修正器60に
よって連続的に修正されて部品16が完成するまで、上記
材料の測定が続けられる。この部品が完成すると、ガン
は閉鎖しレジスタ36内の計数が終了する。その後、粘性
補整回路35がワークピース16上に吐出された材料の実際
の重量を計算し始め、この重量を入力ライン91の設定と
比較し、実際の重量に対する所望の重量の比率に等しい
補整因子と設定する。この因子は、次の部品用の入力ラ
イン50の工具速度を乗算器61によって更に係数倍して、
入力64に粘性補整済信号を発生する。この粘性補整済信
号は次のワークピースの被覆の間中、一定である。補整
因子の更新後に、論理回路44は、次のワークピースの被
覆準備完了を示すパートストローブ信号の入力待ちにな
る。
システム10の使用中の任意の時に、手動操作によって
入力ライン75に信号を印加して材料校正モードを手動選
択することもできる。この手動選択を行う場合には、通
常、流体をワークピースに塗布することなくテストでき
るようにノズルを容器の方に向けることになろう。メモ
リー67として不揮発性メモリーを使用するように校正回
路34を構成すれば、機器の電源投入毎の校正操作の実行
を不要とすることができる。しかしながら、材料特性が
機器の運転中に変化する場合には、システム10の各電源
投入中に一回以上校正操作を実行することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理を具体化した流体吐出システムの
好適実施例を示した機能的ブロック図である。 第２図は理論流体と非ニュートン流体との典型的な流れ
特性を示したグラフである。 第３図は本発明の好適実施例による材料特性校正用のサ
ンプル修正表である。 第４図乃至第６図は第１図のシステムの一実施例の制御
シーケンスを示したフローチャートである。 ［主要部分の符号の説明］ 10……接着材吐出システム 12……流体材料吐出装置 13……ガン 20……ガン弁制御系 28……流量計 34……材料校正回路 35……粘性補整回路 36……カウンタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート シー．ホール アメリカ合衆国．44136 オハイオ，ス トロングスヴィル，パメラ ドライヴ 10349 (56)参考文献 特開 昭61−11169（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−6296（ＪＰ，Ａ) 米国特許4358947（ＵＳ，Ａ) 英国公開2116720（ＧＢ，Ａ) 国際公開8700267（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B05C 7/00 - 21/00 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流体吐出装置において： 制御信号に応答し流体の吐出流量を変化させる制御器手
    段を有する流体吐出手段と； 上記流体吐出手段から吐出される材料の流量を測定する
    流量測定手段と； 入力信号に応答し、上記吐出手段によって吐出された流
    体流量を上記入力信号と所定の関係で変化させる運転信
    号を発生して上記吐出手段に送出する運転信号発生手段
    を含む制御信号発生器と； を具備し、上記発生手段は上記装置の運転モードと校正
    モードとの間で交互に作動し、上記運転信号発生手段
    は； 上記入力信号と記憶された修正データとに応答し上記装
    置が上記運転モードである時に上記運転制御信号を発生
    する手段と； プログラムされた一連の標準入力信号の一つに夫々応答
    する一連の校正制御信号を、上記装置が上記校正モード
    である時に発生し上記吐出手段に送る校正制御信号発生
    手段と； 上記校正制御信号に応答して発生された流量に関する上
    記流量測定手段の測定結果に従って上記データを記憶す
    るデータ記憶手段と； を含むことを特徴とする流体吐出装置。
  2. 【請求項２】上記データ記憶手段は吐出された流体の複
    数の測定値を記憶する手段を含み、これらの測定値の各
    々は上記校正制御信号の一つに対応していることを特徴
    とする請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】上記運転信号発生手段は； 上記所定の関係に従って、上記入力信号から理想の流量
    値を計算する手段と； 上記理想の流量値で流体を吐出するために上記制御信号
    の値を記憶データから計算する制御信号値計算手段と； を含み、上記運転信号発生手段は上記計算された制御信
    号値に従って上記運転制御信号を発生することを特徴と
    する請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】上記制御信号値計算手段は、上記計算され
    た理想値より大きい及び小さい上記記憶データから流量
    値を決定すると共にこの決定された記憶流量値に対応し
    た校正制御信号の値の間を補間することによって上記制
    御信号を計算する手段を含むことを特徴とする請求項３
    記載の装置。
  5. 【請求項５】上記補間機能は直線補間法であることを特
    徴とする請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】上記装置は、上記流体吐出手段の少なくと
    も一部を支持し、かつ変化しがちな工具速度でワークピ
    ース表面に流体を吐出するように上記一部を移動させる
    手段と、上記工具速度に比例して上記入力信号を発生す
    る信号発生手段と、を更に具備し、 上記信号発生手段は上記工具速度に比例して上記流量を
    変える運転制御信号を発生することを特徴とする請求項
    ５記載の装置。
  7. 【請求項７】上記所定の関係は線形であることを特徴と
    する請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】上記校正制御信号発生手段は： 予想された複数の入力信号の範囲にわたって離散された
    複数の制御信号値を発生する手段と、 上記複数の制御信号の各々を順次切り換えて上記吐出手
    段へ送る手段と； 上記切換えられた制御信号の各々に応じて流量値を上記
    測定手段に測定させる手段と；を含み、上記データ記憶
    手段は上記測定された流量値の各々を含む上記修正デー
    タをメモリーテーブルに記憶する手段を有することを特
    徴とする請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】上記校正制御信号発生手段は、連続する校
    正制御信号に応じて流量値測定結果を比較する手段と、
    上記吐出手段の最大流量を決定する手段とを更に具備す
    ることを特徴とする請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】上記校正制御信号発生手段は、上記測定
    された流量値の一つとこれに対応した校正制御信号とに
    応じて上記線形関係を作る手段を含むことを特徴とする
    請求項８記載の装置。
  11. 【請求項１１】上記流量測定手段は上記装置が上記運転
    モードである時にワークピースへの全流量を測定し、 上記制御信号発生器は、全流量測定結果を所定の全流量
    設定値と比較しかつこの比較結果に応じて上記入力信号
    を変更して、上記全流量測定結果と上記所定の全流量設
    定値との間の差を減少させる手段を更に具備することを
    特徴とする請求項１記載の装置。
  12. 【請求項１２】上記吐出手段は、上記吐出手段を夫々開
    放及び閉鎖する二極制御信号に応答し、上記吐出手段
    は、徐々に増大するゼロ点規正信号を発生し上記吐出手
    段に送る手段と、上記二極信号の極性をモニターする帰
    還手段と、上記帰還信号の極性変化に応じて吐出手段ゼ
    ロ点規正信号を記憶する手段と、を更に含むことを特徴
    とする請求項１記載の装置。
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