JP5338100B2 - 塗装装置の噴射量制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、スプレーガンによって噴射される塗料の量を精度良く調節できるようにした塗装装置の噴射量制御方法及び装置に関する。

例えば、耐熱コーティングの塗装にはアルミニウム等の金属粉が混合された水性の塗料が用いられ、部品の表面に１０μｍ以下程度の薄い厚さで塗装し、この塗装を例えば６〜７回行う重ね塗りによって５０〜６０μｍ前後の塗装膜を形成するようにしている。上記塗装には塗装膜の膜厚の均一性が厳しく要求されるため、一回で塗装する塗料の量を微流量で調節することにより薄く且つ均一な厚さの塗装膜を形成する必要がある。

一方、塗料には目的に応じて種々の溶媒に金属粉体等を混合したものが用いられており、このような塗料には粉体が沈殿して溶媒と分離し易いものがあり、前記したような水性の塗料の場合にも粉体と溶媒とが分離し易いものがある。

このように粉体と溶媒とが分離し易い塗料を使用する塗装装置としては、塗料を循環供給することで粉体の沈殿を防ぐようにしたもの（特許文献１）、或いは、粉体と溶媒とを噴射直前に混合するようにしたもの（特許文献２）等がある。又、スプレーガンへ供給する塗料を循環させる際に、バイパス路を設けてバイパス流路の流量を絞ることで、スプレーガンへの塗料の流量を調整するようにしたもの（特許文献３）がある。

しかし、上記特許文献１〜３では供給ポンプによって塗料を供給するようにしているために、供給ポンプによる圧力の変動の影響を受けてスプレーガンから噴射する塗料の噴射量が安定せず、このために塗料を微流量で噴射する際に噴射量を安定させることが困難であり、よって前記したように塗装膜の膜厚の均一性が厳しく要求されるような塗装の場合には適用することができなかった。

一方、塗料供給タンクに圧送用エアを供給してエア圧力によって塗料をスプレーガンに供給し、更に、スプレーガンに霧化用エアを供給して塗料を噴射させるようにしたものがある（特許文献４）。又、循環流路をスプレーガンの内部まで通すようにした循環式スプレーガンがある（特許文献５）。

上記特許文献４及び特許文献５によれば、前記特許文献１〜３と比較するとスプレーガンから噴射する塗料の噴射量を安定させることができる。
特開２００４−３３０１１９号公報 特開２００３−０３３６８１号公報 特開平０６−０４７３３０号公報 特開２０００−３２５８３７号公報 特開２００６−０５５７３６号公報

しかしながら、特許文献４、５のように、圧送用エアのエア圧力によって塗料をスプレーガンに供給して噴射させるようにした場合、スプレーガンに塗料を供給する供給流路の流路抵抗によって塗料が脈動する問題があり、更に、塗料を微流量で噴射しようとすると、粉体が混合した塗料はスプレーガン内部の塗料の分岐部分において分岐されるときに流れの乱れを生じ、この乱れによって前記圧力を更に変動させる問題があり、このために塗料を微流量で噴射させる際に噴射量を安定させることが困難であった。そのために、微流量の塗料を噴射して薄い均一な塗装膜を精度良く形成することが要求されるような場合には適用できなかった。又、スプレーガンに流量検出器を設けて噴射する塗料の流量を計測することも考えられるが、特に塗料のように粉体が混合された流体の流量を微流量で精度良く簡単に計測できる流量検出器は存在しておらず、又、計測が可能になったとしてもスプレーガンの狭い内部に複雑な構造の流量検出器を組み込むことは構造上、技術的に困難である。

本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、スプレーガンから吐出される微流量の塗料を容易に精度良く計測してスプレーガンによる塗布量を精度良く制御できるようにした塗装装置の噴射量制御方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、塗料供給タンクに圧力を調整した圧送用エアを供給することにより塗料をスプレーガンに供給して吐出させると共に、スプレーガンに霧化用エアを供給して塗料を噴射させ、スプレーガンから吐出されない塗料は戻り管により回収するようにしている塗装装置の噴射量制御方法であって、
霧化用エアの供給を停止した状態で塗料供給タンクに圧送用エアを供給することによりスプレーガンに塗料を供給し、スプレーガンから吐出されて滴下する液滴の滴下間隔を計測し、
液滴の滴下間隔が設定範囲内になるように前記圧送用エアの圧力を調節し、この状態でスプレーガンに霧化用エアを供給することにより、
スプレーガンから設定された噴射量の塗料を噴射することを特徴とする塗装装置の噴射量制御方法、に係るものである。

本発明は、塗料を収容する塗料供給タンクと、該塗料供給タンクに供給する圧送用エアの圧力を調整するレギュレータと、圧送用エアの圧力により塗料供給タンクから供給された塗料の一部を吐出するスプレーガンと、該スプレーガンに霧化用エアを供給して塗料を噴射させる霧化用エア供給装置とを有する塗装装置の噴射量制御装置であって、
スプレーガンから吐出されて滴下する液滴の滴下を計測する滴下検出装置と、
該滴下検出装置により検出した滴下信号を取り入れて液滴の滴下間隔を計測し、該滴下間隔が目標の滴下間隔の設定範囲内になるように前記レギュレータによる圧送用エアの設定圧を調節し、この状態で、霧化用エア供給装置によりスプレーガンに霧化用エアを供給して塗料を噴射させる制御器と、
を有することを特徴とする塗装装置の噴射量制御装置、に係るものである。

上記塗装装置の噴射量制御装置において、制御器は、滴下検出装置による液滴の滴下の検出に先立って霧化用エア供給装置による霧化用エアの供給を停止させるようにしている。

又、上記塗装装置の噴射量制御装置において、滴下検出装置が、液滴によって光が遮られることで液滴の滴下を検出するようにした光学センサであることは好ましい。

又、上記塗装装置の噴射量制御装置において、滴下検出装置が、液滴の落下による衝撃によって液滴の滴下を検出するようにした衝撃センサであることは好ましい。

本発明の塗装装置の噴射量制御方法及び装置によれば、霧化用エアの供給を停止した状態において塗料供給タンクに圧送用エアを供給してスプレーガンに塗料を供給し、スプレーガンから吐出されて滴下する塗料の液滴の滴下間隔を計測し、液滴の滴下間隔が設定範囲内になるように圧送用エアの圧力を調節するようにしたので、スプレーガンから噴射される塗料の噴射量を容易に精度良く制御できるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中、１は塗料ａを収容する塗料供給タンクであり、該塗料供給タンク１の塗料ａ上部の空間には圧送用エア供給装置２からの圧送用エア３が圧力調整可能なレギュレータ４を介して供給されるようになっている。

５はスプレーガンであり、該スプレーガン５には、前記塗料供給タンク１の塗料ａが圧送用エア３の圧力により供給管６を介し供給されて一部がスプレーガン５の先端から吐出され、スプレーガン５から吐出されなかった残りの塗料ａ'は戻り管７により塗料回収タンク８に回収されるようになっている。塗料回収タンク８の上部は開口９により大気開放されている。１０は攪拌用エア供給装置１１からの攪拌用エア１２によって塗料供給タンク１内の塗料ａ及び塗料回収タンク８内の塗料ａ'を攪拌するようにした攪拌機である。図１では塗料供給タンク１と塗料回収タンク８が独立して設けられた場合を示しているが、塗料回収タンク８で回収した塗料ａ'を塗料供給タンク１に戻して循環させるように連結してもよい。

前記スプレーガン５には霧化用エア供給装置１３からの霧化用エア１４が供給されるようになっており、又、スプレーガン５にはニードル弁等の開閉手段１５が備えられて塗料の吐出と閉止が行われるようになっている。

前記スプレーガン５によって塗料を噴射する先端５ａの下部には、スプレーガン５の先端５ａから吐出されて落下する塗料の液滴Ｘの滴下を検出する滴下検出装置１６を設けている。図１の滴下検出装置１６は、投光器１７ａと受光器１７ｂを備えて滴下する塗料の液滴Ｘによって光が遮られることで液滴Ｘが滴下したことを計測するようにした光学センサ１８の場合を示している。１９は塗料受けである。

また、滴下検出装置１６には、図２に示すような衝撃センサ２０を用いることができる。即ち、塗料受け１９の下部或いは内部に、衝撃を与えると電圧が発生して計測を行う圧電素子のような衝撃センサ２０を設け、塗料の液滴Ｘが滴下するとその衝撃によって生じる電気信号によって液滴Ｘが滴下したことを計測するようにしている。

２１は制御器であり、該制御器２１は、前記滴下検出装置１６で検出した滴下信号２２を取り入れて前回の液滴Ｘの滴下と今回の液滴Ｘの滴下との間の所要時間である滴下間隔を計測するようにしており、更に制御器２１は前記滴下間隔が目標の滴下間隔の設定範囲内になるように前記レギュレータ４に制御信号２３を送って塗料供給タンク１に供給する圧送用エア３の供給圧力を制御するようにしている。

また、制御器２１は、前記圧送用エア供給装置２に作動信号２４を送って作動・停止を行うようになっており、更に、前記スプレーガン５に備えたニードル弁等の開閉手段１５に開閉信号２５を送って塗料の吐出と閉止を指令するようになっていると共に、前記霧化用エア供給装置１３に開閉信号２６を送って霧化用エア１４の供給・停止を行うようになっている。

次に、上記図示例の作動を説明する。

図１の塗装装置において、スプレーガン５から噴射される塗料の噴射量を調整する際には、図３に示すように、先ず、制御器２１により霧化用エア供給装置１３に開閉信号２６の閉信号を送って霧化用エア１４の供給を停止すると共に、開閉手段１５に開閉信号２５の閉止信号を送って塗料の吐出を閉止する。この状態において、圧送用エア供給装置２を作動して、塗料供給タンク１に圧送用エア３を供給して塗料供給タンク１の塗料ａを圧送用エア３の圧力によってスプレーガン５に供給する。すると、開閉手段１５が閉止されているため、塗料ａ'はすべて戻り管７から塗料回収タンク８に回収される。

この時、制御器２１は、図４に示すようにスプレーガン５で噴射する塗料の目標の噴射量に応じた初期の設定圧Ｐ０をレギュレータ４に予め設定しており、圧送用エア３の圧力が上記初期の設定圧Ｐ０になると、前記スプレーガン５の開閉手段１５を開作動させる。すると、スプレーガン５の先端５ａからは塗料が吐出されて塗料が液滴Ｘとなって滴下する。

スプレーガン５の先端５ａの下部には滴下検出装置１６が設けてあり、塗料の液滴Ｘの滴下は滴下検出装置１６によって正確に検出される。図１の光学センサ１８による滴下検出装置１６では、液滴Ｘが落下すると、液滴Ｘによって光が遮られることで液滴Ｘの滴下が検出される。一方、図２に示すように、衝撃センサ２０による滴下検出装置１６を備えた場合には、液滴Ｘが滴下したときの衝撃によって液滴Ｘの滴下が検出される。

上記滴下検出装置１６によって検出された滴下信号２２は制御器２１に送られ、制御器２１では、前回の液滴Ｘの滴下と今回の液滴Ｘの滴下との間の所要時間である滴下間隔を計測する。

前記制御器２１は前記滴下間隔が図４における目標値Ｔｄに対して範囲を定めた設定範囲Ｌ内になるように前記レギュレータ４に制御信号２３を送って塗料供給タンク１に供給する圧送用エア３の設定圧を補正する制御を行う。

設定圧が補正されると、スプレーガン５に供給される塗料ａの圧力が変化することにより、スプレーガン５から吐出する塗料の量が変化される。塗料ａの圧力が増加されてスプレーガン５から吐出する塗料の吐出量が増加すると、液滴Ｘの滴下間隔は短くなり、又、塗料ａの圧力が低下されてスプレーガン５から吐出する塗料の吐出量が低下すると、液滴Ｘの滴下間隔は長くなる。

前記設定圧の補正によって、液滴Ｘの滴下間隔が図４における設定範囲Ｌ内である場合には、スプレーガン５からは設定した吐出量の塗料が吐出されているので、この状態で霧化用エア１４をスプレーガン５に供給すると、スプレーガン５からは設定された噴射量の塗料が精度良く噴射される。

一方、図４に示すように、設定圧Ｐ０に対して前記滴下検出装置１６によって検出し制御器２１で計測した設定間隔がＴ０のように設定範囲Ｌより大きい（長い）場合には、前記スプレーガン５からの塗料の吐出量が不足しているので、制御器２１は塗料供給タンク１に供給する圧送用エア３の設定圧を増加させる補正の制御信号２３をレギュレータ４に送り、これによりスプレーガン５から吐出する塗料の吐出量を増加し、前記と同様にして滴下間隔を計測する。

計測した滴下間隔が図５に示すように設定範囲Ｌより小さい（短い）滴下間隔Ｔ１である場合には、前記スプレーガン５からの塗料の吐出量が多過ぎるので、制御器２１は塗料供給タンク１に供給する圧送用エア３の設定圧を低下させる補正を行う制御信号２３を送り、これによりスプレーガン５から吐出する塗料の噴射量を減少し、このときの滴下間隔を前記と同様に計測する。

計測した滴下間隔が図６に示すように設定範囲Ｌ内の滴下間隔Ｔ２である場合には、スプレーガン５からは設定した塗料が吐出されているので、この状態で霧化用エア１４をスプレーガン５に供給すると、スプレーガン５からは設定された噴射量の塗料が精度良く噴射される。

図３においては、上記滴下間隔の計測とレギュレータ４の設定圧の補正を行って滴下間隔を設定範囲Ｌ内に調整する回数を設定しており、この調整回数が上限を越えた場合には、流量調整失敗とし、装置の点検或いは設定圧の変更等を行って、再度塗料の吐出量を設定する作業を行う。

上記したように、霧化用エア１４の供給を停止した状態において、塗料供給タンク１に圧送用エア３を供給してスプレーガン５に塗料を供給し、スプレーガン５から吐出されて滴下する塗料の液滴Ｘの滴下間隔を計測し、制御器２１より液滴Ｘの滴下間隔が設定範囲Ｌ内になるようにレギュレータ４を調節して圧送用エア３の圧力を制御するようにしたので、スプレーガン５からは微少な噴射量においても精度良く塗料を噴射することができ、よって塗装品質を向上することができる。

尚、滴下間隔について説明したが、設定時間に滴下する液滴の数をカウントするようにしてもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示すブロック図である。 図１とは異なる滴下検出装置の例を示すブロック図である。 本発明の制御方法の一例を示すフローチャートである。 滴下間隔が設定範囲より大きい場合を示すグラフである。 滴下間隔が設定範囲より小さい場合を示すグラフである。 滴下間隔が設定範囲になった場合を示すグラフである。

符号の説明

１ 塗料供給タンク
３ 圧送用エア
４ レギュレータ
５ スプレーガン
７ 戻り管
１３ 霧化用エア供給装置
１４ 霧化用エア
１６ 滴下検出装置
１８ 光学センサ
２０ 衝撃センサ
２１ 制御器
２２ 滴下信号
Ｌ 設定範囲
Ｘ 液滴
ａ 塗料
ａ'塗料

Claims (5)

1. 塗料供給タンクに圧力を調整した圧送用エアを供給することにより塗料をスプレーガンに供給して吐出させると共に、スプレーガンに霧化用エアを供給して塗料を噴射させ、スプレーガンから吐出されない塗料は戻り管により回収するようにしている塗装装置の噴射量制御方法であって、
   霧化用エアの供給を停止した状態で塗料供給タンクに圧送用エアを供給することによりスプレーガンに塗料を供給し、スプレーガンから吐出されて滴下する液滴の滴下間隔を計測し、
   液滴の滴下間隔が設定範囲内になるように前記圧送用エアの圧力を調節し、この状態でスプレーガンに霧化用エアを供給することにより、
   スプレーガンから設定された噴射量の塗料を噴射することを特徴とする塗装装置の噴射量制御方法。
2. 塗料を収容する塗料供給タンクと、該塗料供給タンクに供給する圧送用エアの圧力を調整するレギュレータと、圧送用エアの圧力により塗料供給タンクから供給された塗料の一部を吐出するスプレーガンと、該スプレーガンに霧化用エアを供給して塗料を噴射させる霧化用エア供給装置とを有する塗装装置の噴射量制御装置であって、
   スプレーガンから吐出されて滴下する液滴の滴下を計測する滴下検出装置と、
   該滴下検出装置により検出した滴下信号を取り入れて液滴の滴下間隔を計測し、該滴下間隔が目標の滴下間隔の設定範囲内になるように前記レギュレータによる圧送用エアの設定圧を調節し、この状態で、霧化用エア供給装置によりスプレーガンに霧化用エアを供給して塗料を噴射させる制御器と、
   を有することを特徴とする塗装装置の噴射量制御装置。
3. 制御器は、滴下検出装置による液滴の滴下の検出に先立って霧化用エア供給装置による霧化用エアの供給を停止させる請求項２に記載の塗装装置の噴射量制御装置。
4. 滴下検出装置は、液滴によって光が遮られることで液滴の滴下を検出するようにした光学センサである請求項２又は３に記載の塗装装置の噴射量制御装置。
5. 滴下検出装置は、液滴の落下による衝撃によって液滴の滴下を検出するようにした衝撃センサである請求項２又は３に記載の塗装装置の噴射量制御装置。

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