JP3618456B2

JP3618456B2 - 液体材料供給装置の流量制御機構

Info

Publication number: JP3618456B2
Application number: JP08761996A
Authority: JP
Inventors: 和昭佐藤; 文洋村野
Original assignee: Anest Iwata Corp
Current assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2016-03-15
Also published as: JPH09248498A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、塗料等の液体材料の供給流量安定化に関し、例えば塗装分野におけるスプレーガン等の吐出手段に供給する塗装材料の流量を制御して、スプレーガン等の吐出量を一定に維持して塗装品質の安定化を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
複式ダイヤフラムポンプを用いて塗料等の液体材料をスプレーガン等に圧送供給する塗料供給装置はペイントポンプと称して市場で広く使用されている。
復動式ダイヤフラムポンプは、圧縮空気を駆動源とし、ダイヤフラムポンプの駆動軸の両サイドに取付けられるダイヤフラムで、ポンプ室を形成し、ポンプ室のポンピングによって、作動空気圧力と同圧の液体材料がポンプ室より左右交互に吐出される容積型のポンプである。したがって、ダイヤフラムポンプから吐出される液体材料は、略一定圧力で吐出され調圧弁等を介して、スプレーガン等の吐出手段に供給されている。そして、ダイヤフラムポンプの作動は、スプレーガン等から吐出される吐出量に応じて自動的に制御されるサイクル数で作動する空気圧制御機構となっている。
【０００３】
上記復動式ダイヤフラムポンプを用いた塗料供給装置において、従来スプレー塗装等の場合は、塗装に適する適正なスプレーパターンに、感覚的に調節し、その時の塗料調圧弁の圧力または、スプレーガンの塗料噴出量調節弁の開度を固定した状態で塗装作業を行っている。ところが、塗装作業を行う場合、特に塗装を自動化する自動塗装装置や、塗装ロボットで長時間塗装作業を行う場合に、朝夕等の環境温度の変化で塗料粘度が変化し、塗料粘度変化によってスプレーガン等からの吐出量が変化することや、塗料ホース等の塗料供給流路または、スプレーガン等に塗料固着、異物混入等の何等かの障害が生じて、吐出流量が変動することがあり、吐出流量の安定維持の信頼性に欠ける面がある。
【０００４】
また、塗装の機械化と共に塗装品質の安定向上と、塗装を数値で管理できる塗装システムの構築のために、塗料吐出量を常時数値的に自動管理できる塗料供給装置の要望が市場的に高まってきている。この要望を満たすために塗料流量計を供給流路に付設して、流量計からの信号によって、供給流量を制御して吐出流量を安定化する機構は、既に公知技術として存在している。例えば、本出願人が出願した特開平７ー８８４０８”流量安定化装置”も流量計を用いた流量制御機構の一例である。
【０００５】
ところが、流体材料供給流路に流量計を設けた流量制御機構は、最もオーソドックスな制御機構であるが、体質顔料、着色顔料を含む粘性をもつ塗料でかつ、塗料の種類によって粘性も異なる液体材料を流量計によって計測しようとすると、流量計の耐久性、計測値の長期安定性がなく信頼性に欠ける問題をもっている。また、前記液体材料も使用できる信頼性の高い流量計を用いようとすると、流量計の価格が非常に高いものとなり、汎用型の塗料供給装置に適応することが殆ど困難な状況にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、塗料等の液体材料を圧送圧力によってスプレーガン等の吐出手段に供給しようとする場合に、周囲環境温度変化による液体材料の粘度変化に起因する吐出流量変動、または塗料流路への障害等による吐出流量変動によって、吐出手段の吐出量の安定維持が保たれていない問題をもっている。
【０００７】
本発明は、機械的に信頼性の高い復動式ダイヤフラムポンプの、一サイクル当りの吐出容量が、通常の使用範囲において、液体材料の密度や粘度に関係なく略一定であることより、ダイヤフラムポンプの単位時間当たりの駆動サイクル数を、電空変換器を介した、液体流量制御バルブを用いて制御することによって、粘度変化等によって変動するスプレーガン等の吐出手段の吐出量を設定した目標値で常に一定に維持管理できるようにすることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、復動式ダイヤフラムポンプを用いて塗料等の液体材料をスプレーガン等の吐出手段に供給する液体材料供給装置において、復動式ダイヤフラムポンプの駆動軸に受信体を付設し、光電素子または、流体素子によって、該駆動軸の単位時間に作動するサイクル数を検知し、あらかじめ設定記憶させたサイクル数と比較する演算回路をもつ制御回路を配設し、該制御回路からの指令信号によって作動する電空変換器を介して、制御された空気圧を液体流量制御バルブに供給して、液体流量を制御することによって、復動式ダイヤフラムポンプの作動サイクルを制御すると共に、前記吐出手段に供給する流量を一定に制御する液体材料供給装置の流量制御機構である。
【０００９】
また、復動式ダイヤフラムポンプの単位時間に作動するサイクル数を検知するとき、サイクル数の検知は、空気圧によって作動する吐出手段から液体材料が吐出している、吐出手段作動状態時のみ単位時間を計測する制御回路であり、また、単位時間に作動するサイクル数を検知するとき、検知するサイクル数が、少なくとも数回以上で積算できる単位時間に設定されている制御回路である。
【００１０】
さらに、制御回路にあらかじめ設定記憶させる単位時間当たりのサイクル数は、復動式ダイヤフラムポンプの単位時間の作動サイクル数と液体材料吐出量の比例相関値から、目標とする液体材料吐出量の容量表示値で調整可能に設定できるようにした流量制御機構である。
【００１１】
【作用】
本発明は、圧縮空気を駆動源とする復動式ダイヤフラムポンプで液体材料を吸引吐出し、液体材料供給流路を介して、スプレーガン等の供給手段に供給する液体材料供給装置において、復動式ダイヤフラムポンプの駆動軸の往復作動を検知するために、該駆動軸に検知体を付設し、光電素子または、流体素子からなるセンサーによって通過量を検知し、検知信号をコントローラに収納される制御装置に送信する。センサーを光電素子または、流体素子とするのはダイアフラムポンプ部で塗料等の引火性の高い危険物を扱う関係から防爆機能を必要とし、電気信号を使用するのを回避するために用いられる。コントローラにはマイコンを用いて、単位時間当たりのサイクル数を計数する計数機能と、ダイヤフラムポンプのサイクル数と液体材料吐出量との相関をあらかじめ計測した相関値が記憶されていて、記憶されているサイクル数と比較する演算機能が組み込まれている。そして記憶されているサイクル数はコントローラ表面パネルにサイクル数を吐出量に換算した容量値が表示されるようになっている。
【００１２】
吐出容量値は、コントローラのパネル表面に付設される調整器の操作によって、あらかじめ設定する吐出手段からの吐出容量が調整して表示される。表示される吐出容量値に対して、実際の吐出量が変動した場合、マイコン機能が働き、マイコンからの指令によって、電空変換器が前記変動量に応じて作動し、液体流量制御バルブに送られる空気圧力が前記変動量に応じて調整され、液体流量制御バルブのバルブ開度が調整される。
【００１３】
液体流量制御バルブの開度の調整制御に際して、ダイヤフラムポンプの吐出容量が増加変動した場合には、ダイヤフラムポンプのサイクル数が増加するので比較演算回路の指令で、電空変換器からの空気圧が低くなり、液体流量制御バルブの開度が閉じる方向に作動し、吐出量が絞られる。吐出容量が減少変動した場合は、上記と逆の働きで調整される。
【００１４】
サイクル数の計測は、空気圧で作動する吐出手段が液体材料を吐出している電磁弁オン時のみ単位時間を計数する回路となっていて、サイクル数計測単位時間は、サイクル数が数回以上通常は略１０サイクルの吐出量を積算し、その平均値で、あらかじめ設定された吐出量と比較対比して、吐出量の変動誤差が生じたときに、その誤差に応じた信号が電空変換器に送られる。したがって、サイクル数を計測する単位時間は、吐出手段の吐出量が少なく、ダイヤフラムポンプの作動サイクルが遅いときは長く、早いときは短く設定される。
【００１５】
以上説明した作用によって、吐出手段からの吐出容量に直接連動するダイヤフラムポンプのサイクル数を制御することによって、安定した一定の吐出量の維持が可能となる。そしてこの機構は、信頼性に不安のある流量計を流体材料供給流路に設けずに、液体流量制御バルブで制御するので、制御の信頼性が高く長期安定した機械的性能維持が可能となるものである。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の図面に一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の復動式ダイヤフラムポンプを用いてスプレーガンに液体材料を供給する液体材料供給装置に、流量制御機構を配設した構成を模式図的に示した一例を示すものである。そしてこの液体材料供給装置の流量制御機構は、塗装分野の塗料に限定するものでなく、薬液、食品、油等前記ダイヤフラムポンプが容易に吸引吐出できる粘性液体を、定量的に吐出供給する液体材料供給装置に適応可能な流量制御機構である。
【００１７】
図１において、復動式ダイヤフラムポンプ１に取付けられる吸上管２より液体材料が吸上げられ、復動式ダイヤフラムポンプ１の左右のポンプ室より交互に吐出される。そしてスプレーガン６に供給する塗料圧力の概略の調節と、ダイヤフラムポンプ１の左右の死点で生ずる吐出脈動を無くすために使用される、塗料圧力調整器３を介して、液体材料供給流路４を経て、スプレーガン６に供給される。液体材料供給流路４の途中にエアオペレート式の液体流量制御バルブ５が配設される。スプレーガン６はスプレーガン制御盤９から指令される電磁弁７の開閉駆動に連動して、空気圧力によって、スプレーガン６の作動ニードル弁が駆動され、これに応じてスプレーガン６からの塗料噴射のオン／オフが行われる。また電磁弁７の開閉駆動に連動してスプレーガン６の吹付エアのオン／オフも行われる。さらに電磁弁７の開閉駆動制御信号は、制御盤９より演算機能をもつコントローラ１０にも同時に送信される。
【００１８】
上記において、復動式ダイヤフラムポンプ１の駆動サイクル数を計測するために、ポンプ１の駆動軸に受信体を付設し、受信体の移動量を光電素子または、流体素子で検知し、コントローラ１０内に収納されるマイコンに送信される。送信された信号は、あらかじめ設定入力して、パネル表示板１４に表示される吐出容量値と計数機能１１からの入力値と比較し、比較値が異なるとき、誤差信号を出力する。当該出力信号は、電空変換器１３に送信される。電空変換器１３は、空気源から圧力調整弁を介して供給されている圧縮空気の流量を、マイコンの演算機能からの出力信号レベルに応じて調整し、エアオペレート式の液体流量制御バルブ５に制御空気として供給する。そして、液体流量制御バルブ５は供給される制御空気の空気圧力に応じてバルブ開度を調整し、復動式ダイヤフラムポンプ１の作動を調整し、設定値との偏差が最小になるようにダイヤフラムポンプのサイクル数が制御される。
【００１９】
液体流量制御バルブ５によって制御される液体流路４の液体材料は、ダイヤフラムポンプ１のサイクル数を制御すると共に制御された流量でスプレーガン６に供給され吐出される。スプレーガン６の噴射が停止されると自動的にダイヤフラムポンプ１の作動も停止するが、スプレーガン６の噴射停止時は、電磁弁７のオフ信号がコントローラ１０の制御回路に入力され単位時間のカウントが停止される。
【００２０】
図２は公知の液体流量制御バルブ５の一例を断面図で示すもので、電空変換器１３で制御された空気圧力が供給口５１から供給されダイヤフラム５２の上部室に入りダイヤフラム５２を押圧している。そしてダイヤフラム５２にボール弁５４の開度を調整する弁棒５３が螺設されている。複動式ダイヤフラムポンプ１からの液体材料は導入口５５から入り、調整されたボール弁５４の開度からダイヤフラム５２の下部室に入り、電空変換器１３からの制御空気圧とバランスして液体圧力が調整される。調整された液体材料を吐出口５６から可撓性の塗料ホース等によってスプレーガンに供給される。
【００２１】
電空変換器１３も公知の制御機器で、制御回路から入力した信号を圧電素子を用いて機械作動に変換し、空気源からの供給空気圧を制御するもので、空気源からの主流の空気量制御は、図２の原理と略同じで、ダイヤフラム式弁構成のダイヤフラムに加わる圧力を、前記圧電素子からなるフラッパ弁で調整するようにしたものである。
【００２２】
本発明の液体材料の吐出手段に自動スプレーガンを例として、スプレーガンのニードル弁作動オン／オフを電磁弁からの空気圧で作動させる方式とし、電磁弁に入力する信号を制御回路に同時に入力する回路としたが、制御回路への入力方法は上記に限定するものではなく、例えば吐出手段が手吹きスプレーガンの如く吐出手段自体でオン／オフ作動を行う場合においては、吐出手段でのオン／オフを信号に変換してコントローラの制御回路に入力する方法が取られる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００２４】
復動式ダイヤフラムポンプの液体材料の密度、粘度に影響されない吐出容量の定量性を利用して、ダイヤフラムポンプ自体の作動サイクルを制御するようにしたことによって、流体材料供給流路に流量計を設けずに、数値管理可能な定量吐出が可能となり、信頼性が高く、安価な液体材料供給装置となる。
【００２５】
復動式ダイヤフラムポンプを用いた流量制御機構としたことによって、他の容積型ポンプ、例えばギヤポンプまたは、プランジャーポンプと比較して、ギヤポンプの塗料顔料等によるギヤの磨耗や、プランジャーポンプのパッキン摺動磨耗等の問題がなく、信頼性が高く、長期安定性が維持できる液体材料供給装置となる。
【００２６】
ダイヤフラムポンプの流量計測を吐出手段が吐出している時のみの単位時間を、比較的長く、数サイクル以上のサイクル数で平均した吐出容量値としたことによって、信頼性が高く、安定した吐出量が得られる。
【００２７】
流量制御機構が、マイコンを用いた制御回路と電空変換器を介した、液体流量制御バルブで制御する簡素な機構で、低原価で吐出流量管理のできる液体材料供給装置となる。
【００２８】
コントローラの表面パネルに目標の吐出容量が表示され、その目標値は簡単に調整設定できるので、取扱の簡単な流量制御機構となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体材料供給装置の流量制御機構の一例を示す構成模式図である。
【図２】本発明に利用する液体流量制御バルブの断面図である。
【符号の説明】
１復動式ダイヤフラムポンプ
３塗料圧力調整器
４液体材料供給流路
５液体流量制御バルブ
６スプレーガン
７制御盤電磁弁
１０コントローラ
１２マイコン
１３電空変換器
１４表示パネル

Claims

復動式ダイヤフラムポンプを用いて塗料等の液体材料をスプレーガン等の吐出手段に供給する液体材料供給装置において、復動式ダイヤフラムポンプの駆動軸に受信体を付設し、光電素子または流体素子によって検知された単位時間に作動する該駆動軸のサイクル数と、あらかじめ設定記憶させた前記ポンプの吐出流量に対応するサイクル数とを比較する演算回路をもつ制御回路を配設し、該制御回路からの指令信号によって作動する電空変換器を介して、制御された空気圧を液体流量制御バルブに供給し前記吐出手段へ供給する液体流量を制御すると共に、復動式ダイヤフラムポンプの作動サイクルを制御して前記液体流量制御バルブに所定の吐出流量を供給し、流量を一定に制御する液体材料供給装置の流量制御機構。
復動式ダイヤフラムポンプの単位時間に作動するサイクル数を検知するとき、サイクル数の検知は、空気圧によって作動する吐出手段から液体材料が吐出している、吐出手段作動状態時のみ単位時間を計測する制御回路である請求項１記載の液体材料供給装置の流量制御機構。
復動式ダイヤフラムポンプの単位時間に作動するサイクル数を検知するとき、検知するサイクル数が、少なくとも数回以上で積算できる単位時間に設定されている制御回路である請求項１記載の液体材料供給装置の流量制御機構。
制御回路にあらかじめ設定記憶させる単位時間当たりのサイクル数は、復動式ダイヤフラムポンプの単位時間の作動サイクル数と液体材料吐出量の比例相関値から、目標とする液体材料吐出量の容量表示値で調整可能に設定できるようにした請求項１記載の液体材料供給装置の流量制御機構。