JP5451170B2

JP5451170B2 - 静電塗装機用測定装置

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Publication number: JP5451170B2
Application number: JP2009109164A
Authority: JP
Inventors: 公好永井
Original assignee: YUSING CO.,LTD.
Current assignee: YUSING CO.,LTD.
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: JP2010253434A

Description

本発明は塗装ロボットに備えられる静電塗装機の電圧等を測定する静電塗装機用測定装置に関するものである。

自動車塗装ラインには塗装ロボットが備えられており、この塗装ロボットには図７に示すように静電塗装機２０１が備えられている。静電塗装機２０１のハウジング２０３にはエアモータ２０５が内蔵されている。エアモータ２０５のエアタービン付き回転軸２０６の先端側には回転霧化頭２０７が取り付けられている。回転軸２０６内には回転霧化頭２０７に塗料を供給する塗料供給管２０９が挿通されており、この塗料供給管２０９の基端はバルブユニット２１１の先端側開口と連通している。バルブユニット２１１を貫通する供給路は基端側で２つに分岐しており、基端側開口は２つになっている。そして、２つの基端側開口はそれぞれバルブ２１２によって開閉できるようになっている。バルブユニット２１１の２つの基端側開口はそれぞれ色別に塗料通路管２１３の一端側開口と連通している。

また、静電塗装機２０１のハウジング２０３には直流高電圧発生装置の回路封入樹脂部２１７が内蔵されている。回路封入樹脂部２１７で発生した高電圧により、エアモータ２０５、回転霧化頭２０７等が高電圧部となり、塗料はかかる高電圧部を通るときに帯電して、高速回転する回転霧化頭２０７で霧化されて噴霧されるようになっている。
塗料供給管２０９、回路封入樹脂部２１７等の基端側はジョイントプレート２１５により１つにまとめられており、静電塗装機２０１はジョイントプレート２１５を介して塗装ロボットに連結されている。なお、このジョイントプレート２１５はアースされている。

自動車塗装ラインの稼動中には静電塗装する塗料の色を頻繁に変更し、その度に洗浄溶剤をするが、上記した構成では、バルブユニット２１１をエアモータ２０５の背面に配置しているので、洗浄する範囲は回転霧化頭２０７と塗料供給管２０９とバルブユニット２１１に限られており、洗浄に伴う塗料のロスや洗浄溶剤の使用量を極力減少させることに成功している。この構成は、特許文献１に記載の教示に従ったものである。

特開平７−２１３９５７号公報

しかしながら、バルブユニット２１１をエアモータ２０５の背面に配置すると、バルブユニット２１１も高電圧部となり、塗料通路管２１３を流れる塗料に通じてリーク電流が発生してしまう。リーク電流が大きいと塗料が過度に高温になってしまい、場合によっては塗料が発火して火災事故が起きてしまう危険性が考えられる。
従って、安全確保のために、塗料通路管２１３を実際に流れる塗料に通じるリーク電流値を正確に把握すべきである。
また、塗装品質や塗着効率を維持するためには、定期的に静電塗装機の高電圧部の電圧値と静電塗装機の回転霧化頭の回転数値も把握すべきである。

本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、静電塗装機の定期点検作業で簡単に使用でき、塗料通路管内の塗料に通じるリーク電流値と、静電塗装機の高電圧部の電圧値と、静電塗装機の回転霧化頭の回転数値とを信頼性高く得られる静電塗装機用測定装置を提供することを、その目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、メータ本体部と、静電塗装機の高電圧部の電圧値と静電塗装機の回転霧化頭の回転数値とを測定する測定部と、前記メータ本体部に着脱自在に連結され、塗料に浸けて前記塗料の体積抵抗値を検出する塗料抵抗プローブ部とを備え、前記メータ本体部は前記電圧値、前記回転数値及び前記体積抵抗値を受け取り、前記電圧値と前記体積抵抗値とから静電塗装機の塗料通路管内の塗料に流れるリーク電流値を算出し、前記電圧値、前記回転数値及び前記リーク電流値を表示するものであって、前記測定部では、電圧値の測定用に、前記静電塗装機の高電圧部に接触させて導通させる導電性の接触部と前記接触部に接続される抵抗部と前記抵抗部を周囲から絶縁した状態で収容する抵抗部収容部とが設けられ、回転数値の測定用に、前記静電塗装機の回転霧化頭の回転により発生する音を集めて伝達する集音用孔と前記集音用孔の底部に配置されたマイクロホンとが設けられており、前記接触部は前記静電塗装機のリング状電極への掛け具を兼ねて構成されていることを特徴とする静電塗装機用測定装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載した静電塗装機用測定装置において、測定部には測定側送受信部が設けられ、メータ本体部には本体側送受信部が設けられ、前記メータ本体部は前記測定側送受信部と前記本体側送受信部との無線通信によって前記測定部から電圧値と回転数値とを受け取ることを特徴とする静電塗装機用測定装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載した静電塗装機用測定装置において、測定部には電源ＯＮ状態に常時保持し、メータ本体部が電源ＯＦＦ状態にされたときにのみ保持を解除して電源ＯＦＦ状態にする自己保持手段を備えることを特徴とする静電塗装機用測定装置である。

本発明の静電塗装機用測定装置によれば、定期点検作業で簡単に使用でき、塗料通路管内の塗料に通じるリーク電流値と、静電塗装機の高電圧部の電圧値と静電塗装機の回転霧化頭の回転数値とが信頼性高く得られる。

本発明の実施の形態１に係る静電塗装機用測定装置の測定部の外観を示す正面図である。本発明の実施の形態１に係る静電塗装機用測定装置のメータ本体部の外観を示す正面図である。図１の測定部の電気的構成図である。図２のメータ本体部の電気的構成図である。本発明の実施の形態１に係る静電塗装機用測定装置の使用方法を説明するための図である。本発明の実施の形態２に係る静電塗装機用測定装置の使用方法を説明するための図である。本発明の測定装置で測定される静電塗装機の構成を説明するための図である。

本発明の実施の形態１に係る静電塗装機用測定装置１を図１から図５にしたがって説明する。
静電塗装機用測定装置１は、図１における測定部３と、図２におけるメータ本体部７１とからなる。この測定部３とメータ本体部７１は物理的に分離されており、離間した位置で使用される。

先ず、測定部３について、図１、図３にしたがって説明する。測定部３はプローブ本体４と、無線ＢＯＸ５１と、それらを連結する通信ケーブル５３とよって構成されている。
プローブ本体４の詳細な構成について説明する。
符号５は抵抗部収容部を示し、この抵抗部収容部５は絶縁体によって構成されている。抵抗部収容部５は上下に棒状に延びており、断面が円形になっている。抵抗部収容部５には入力抵抗部７（１０ＧΩ）が埋設されて収容されている。入力抵抗部７は２.５ＧΩ抵抗９を上下に４つ直列接続して構成されている。抵抗部収容部５の上端側には接触部としてのフック１１の基端が埋設され固定されている。このフック１１は導通するように金属で形成されており、フック１１の基端は入力抵抗部７の最も上側の抵抗９の上端に接続され導通している。

抵抗部収容部５内において上記した入力抵抗部７は左側に寄った位置に収容されており、右側には上下方向に延び、上下端で開口した細長い断面円形の貫通孔１７が形成されている。この貫通孔１７が音を集めて伝達する集音用孔として利用される。貫通孔１７は入力抵抗部７と並列に形成されている。このように、抵抗部収容部５内に貫通孔１７を形成しているので、すなわち、貫通孔１７用のパイプを設ける必要がないので、軽量化でき、且つ材料コストを軽減できる。

符号２１は制御部を示し、この制御部２１は抵抗部収容部５の下端側に固定されている。制御部２１の内部構成について図３にしたがって説明する。
符号２３は分圧抵抗部（１ＭΩ）を示し、この分圧抵抗部２３の一端は入力抵抗部７の下端に接続されており、分圧抵抗部２３の他端はアースライン２５に接続されている。また分圧抵抗部２３の一端はＣＰＵ２７に信号接続されており、ＣＰＵ２７は分圧抵抗部２３に印加される電圧値を信号として読み取るようになっている。

符号３１はマイクロホンを示し、このマイクロホン３１は集音用の貫通孔１７の底部側に配置されており、マイクロホン３１の入力端は貫通孔１７に対向している。マイクロホン３１の出力端にはｆ／Ｖ変換回路３３の入力端が接続されている。このｆ／Ｖ変換回路３３は、マイクロホン３１が出力した音信号の周波数を電圧値に変換して出力するようになっている。ｆ／Ｖ変換回路３３の出力端はＣＰＵ２７に接続されており、ＣＰＵ２７はｆ／Ｖ変換回路３３から出力される電圧値を信号として読み取るようになっている。

符号３５はバッテリを示し、このバッテリ３５のプラス端子はボタンスイッチ３７を介して電源供給ライン３９に接続されており、電源供給ライン３９はＣＰＵ２７等の電子部品に接続されている。バッテリ３５のマイナス端子はアースライン２５に接続されている。
また、バッテリ３５のプラス端子はＣＰＵ２７に信号接続されており、電源供給ライン３９の電圧値、即ちバッテリ３５の電圧値を信号として読み取るようになっている。

符号４１は光ＭＯＳＦＥＴを示し、この光ＭＯＳＦＥＴ４１のＦＥＴ部４３はボタンスイッチ３７と並列に接続されている。光ＭＯＳＦＥＴ４１はＣＰＵ２７からの信号によってＦＥＴ部４３が導通するＯＮ状態と、ＦＥＴ部４３が遮断するＯＦＦ状態とに制御されるようになっている。

続いて、無線ボックス５１の内部構成について説明する。
無線ボックス５１には測定側送受信部５５とアース端子５７とが設けられている。測定側送受信部５５は通信ケーブル５３を介して制御部２１のＣＰＵ２７に接続されている。測定側送受信部５５にはアンテナ６１が設けられている。アース端子５７にはアースライン６３が接続されており、アースライン６３は（先の図示を省略するが）通信ケーブル５３を介して制御部２１のアースライン２５に接続されている。

メータ本体部７１の内部構成について図４にしたがって説明する。
符号７３はＣＰＵを示し、このＣＰＵ７３には、定格電圧値等が記憶されるメモリ７５と、表示部７７と、本体側送受信部７９が接続されている。本体側送受信部７９にはアンテナ８１が設けられている。
符号８３はバッテリを示し、このバッテリ８３のプラス端子はメインスイッチ８５を介して電源供給ライン８７に接続されており、電源供給ライン８７はＣＰＵ７３やメモリ７５等の電子部品に接続されている。バッテリ８３のマイナス端子はアースライン８９に接続されている。

バッテリ８３のプラス端子はＣＰＵ７３に信号接続されており、電源供給ライン８７の電圧値、即ちバッテリ８３の電圧値を信号として読み取るようになっている。
ＣＰＵ７３は、電源供給ライン８７の断線による電源ＯＦＦ状態を検出すると、測定部３のＣＰＵ２７に信号を送って、光ＭＯＳＦＥＴ４１をＯＦＦにする。このように、ＣＰＵ７３、ＣＰＵ２７および光ＭＯＳＦＥＴ４１によって自己保持手段が構成されており、測定部３はボタンスイッチ３７が開放されても電源ＯＮ状態のままとなる。すなわち、電源ＯＮの自己保持状態となる。

符号９１は塗料抵抗プローブ部を示し、この塗料抵抗プローブ部９１には把持部９３が設けられている。また、把持部９３の先端側には接続ケーブル９５の一端が連結されており、接続ケーブル９５の他端はメータ本体部７１に着脱自在に連結されている。塗料抵抗プローブ部９１の抵抗検出部（図示省略）は接続ケーブル９５を介してメータ本体部７１のＣＰＵ７３に接続されている。

次に、静電塗装機用測定装置１の使用方法について説明する。
メータ本体部７１のメインスイッチ８５を押して、メータ本体部７１を電源ＯＮ状態にする。そして、塗料機仕様として静電塗装機２０１の塗料通路管２１３の断面積の値（例えば０．０５ｃｍ^２）と、塗料通路管２１３の長さの値（例えば２０ｃｍ）を測定作業の前に適宜な入力手段の操作により予めメモリ７５に登録しておく。

次に、塗料抵抗の測定作業を行う。
塗料抵抗プローブ部９１をメータ本体部７１に連結した後、把持部９３を手で持ちながら実際の塗装に用いられる塗料に一定時間浸漬させてから引き上げる。これにより塗料抵抗プローブ部９１が塗料の体積抵抗値（例えば１２．５ＭΩ・ｃｍ）を測定して、その体積抵抗値がメータ本体部７１のメモリ７５に登録される。
その後は、塗料抵抗プローブ部９１をメータ本体部７１から取り外しておく。

次に、静電塗装機の高電圧部の電圧値と、静電塗装機の回転霧化頭の回転数値の測定作業を行う。
図５に示すように測定部３のアース端子５７をアースされたブースベースＢにリード線Ｌを介して接続してアースライン２５をアース接続する。また、プローブ本体４のフック１１を塗装ロボットＡに装着された静電塗装機２０１の（エアモータ２０５に連結された）リング状電極２２１に掛け、プローブ本体４を吊り下げ状態にする。そして、制御部２１のボタンスイッチ３７を押す。ボタンスイッチ３７を押すと、各電子部品に電源が供給されて、測定部３が電源ＯＮ状態になる。
また、ＣＰＵ２７は光ＭＯＳＦＥＴ４１に信号を送り、光ＭＯＳＦＥＴ４１をＯＮにする。

次に、作業者は静電塗装機２０１から十分に離れ、その場所から直流高電圧発生装置を作動させる。直流高電圧発生装置を作動させると回路封入樹脂部２１７（図７参照）が高電圧（例えば１００ｋＶ）を発生させ、その高電圧がリング状電極２２１からフック１１に入力され、さらに入力抵抗部７と分圧抵抗部２３とによって分圧される。ＣＰＵ２７は分圧抵抗部２３に印加される電圧値を信号として読み取り、静電塗装機２０１のリング状電極２２１の電圧値を算出する。このように、測定部３は静電塗装機２０１のリング状電極２２１の電圧値を測定する。

また、静電塗装機２０１のエアモータ２０５を作動させる。エアモータ２０５を作動させると、回転霧化頭２０７が回転軸２０６と共に回転する。そして、回転軸２０６の羽板の風切り音が発生する。
音源に先端開口が近い貫通孔１７によって羽板の風切り音がマイクロホン３１に向かって集められ、この風切り音はマイクロホン３１によって音信号に変換される。そして音信号の周波数がｆ／Ｖ変換回路３３によって電圧値に変換される。ＣＰＵ２７はｆ／Ｖ変換回路３３から出力される電圧値を信号として読み取り、回転霧化頭２０７の回転数値を算出する。例えば風切り音の周波数（１０ｋＨｚ）、羽板の数（２０枚）から、［回転数値＝周波数／羽板の数］の計算式によって回転数値（５００ｒｐｓ）が算出される。このように、測定部３は風切り音によって回転霧化頭２０７の回転数値を測定する。

メータ本体部７１は測定側送受信部５５と本体側送受信部７９との無線通信によって測定部３で測定された電圧値と回転数値とを受け取る。メータ本体部７１では、電圧値（１００ｋＶ）、体積抵抗値（１２．５ＭΩ・ｃｍ）、塗料通路管２１３の断面積（０．０５ｃｍ^２）及び塗料通路管２１３の長さ（２０ｃｍ）から、［リーク電流値＝電圧値／（体積抵抗値×長さ／断面積）］の計算式によってリーク電流値（２０μＡ）が算出される。またメータ本体部７１では、予め登録された定格電圧値、定格回転数値又は定格リーク電流値に対し、測定された電圧値、回転数値又は算出されたリーク電流値が許容範囲内にあるか否かの判定が行われる。

メータ本体部７１の表示部７７には、電圧値、回転数値及びリーク電流値が表示され、更に上記の判定結果も表示される。従って、リーク電流値が許容範囲外であると判定した場合には、その塗料の使用を中止することができる。
なお、測定部３とメータ本体部７１との通信レベルや、測定部３の電源電圧レベルやメータ本体部７１の電源電圧レベルも表示される。

このように静電塗装機２０１の定期点検の際には、静電塗装機用測定装置１を簡便に操作するだけで、安全確認と、塗装品質および塗着効率の維持に必要な情報である塗料通路管２１３内の塗料に通じるリーク電流値と、静電塗装機２０１の高電圧部の電圧値と、静電塗装機２０１の回転霧化頭２０７の回転数値が信頼性高く得られる。
また、上述したように、無線通信を利用しているので、作業者は、静電塗装機２０１から離れた場所で遠隔操作しながら、静電塗装機２０１の高電圧部の電圧値や回転霧化頭２０７の回転数値の測定作業を行うことができる。すなわち、測定作業中に塗装ロボットＡの動作範囲内に作業者が立ち入る必要がない。従って、誤操作によりロボットが誤動作しても、作業者が危険な状況に陥ることはない。また、測定部３とメータ本体部７１との間にケーブルが連結されていると、そのケーブルが床等に付着している塗料に付着するなどして扱い難いが、そのような不都合もない。

測定を終了する場合にはメータ本体部７１のメインスイッチ８５を押して、メータ本体部７１を電源ＯＦＦ状態にする。メータ本体部７１が電源ＯＦＦ状態にされると、測定部３は測定側送受信部５５と本体側送受信部７９との無線通信によってメータ本体部７１からの電源ＯＦＦ信号を受け取る。そして測定部３のＣＰＵ２７は光ＭＯＳＦＥＴ４１に信号を送り、光ＭＯＳＦＥＴ４１はＣＰＵ２７からの信号によってＯＦＦになり、電源ＯＮ状態での保持を解除する。これにより各電子部品への電源供給が停止されて、測定部３が電源ＯＦＦ状態になる。
このようにメータ本体部７１を電源ＯＦＦ状態にしなければ、測定部３を電源ＯＦＦ状態に切換えることはできないようになっており、誤って測定部３の電源がＯＦＦになるのを防止している。

図６に示す実施の形態２に係る静電塗装機用測定装置１５１について説明する。
この静電塗装機用測定装置１５１は、実施の形態１に係る静電塗装機用測定装置１と同様の構成部分を有するので、静電塗装機用測定装置１と同じ構成部分については、実施の形態１と同じ符号を付すことで説明を省略し、静電塗装機用測定装置１と相違する構成部分のみを説明する。
この測定部１５３は、２つのプローブ本体４がそれぞれ無線ＢＯＸ５１と通信ケーブル５３を介して接続されている点が異なる。

そして、一方のプローブ本体４ａのフック１１ａを静電塗装機２０１ａのリング状電極２２１ａに掛け、プローブ本体４ａを吊り下げ状態にする。またプローブ本体４ｂのフック１１ｂを別の静電塗装機２０１ｂのリング状電極２２１ｂに掛け、プローブ本体４ｂを吊り下げ状態にして測定作業を行う。
この実施の形態２では、静電塗装機２０１ａのリング状電極２２１ａの電圧値、回転霧化頭２０７ａの回転数値と、静電塗装機２０１ｂのリング状電極２２１ｂの電圧値、回転霧化頭２０７ｂの回転数値とを測定することになる。そして、メータ本体部７１の表示部７７には、プローブ本体４ａで測定された電圧値、回転数値とプローブ本体４ｂで測定された電圧値、回転数値との差分値も表示される。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
上記実施の形態は、保持手段を光ＭＯＳＦＥＴ４１によって構成したが、フォトカプラやリレースイッチ等で構成してもよい。ただし、光ＭＯＳＦＥＴ４１の方が省電力なので、電池式機器では好ましい。

上記実施の形態は、測定部に１つ又は２つのプローブ本体を設ける構成にしたが、３つ以上のプローブ本体を設ける構成にしてもよい。
上記実施の形態は、プローブ本体の制御部に通信ケーブルを連結し、この通信ケーブルを無線ＢＯＸ５１に連結したが、通信ケーブルを設けずにプローブ本体の制御部と無線ＢＯＸ５１とを一体に形成してもよい。
上記実施の形態は、接触部をフックによって構成してリング状電極２２１の有るタイプの静電塗装機２０１に適応したが、接触部を環状のワイヤーで構成してエアモータ２０５等に形成した凸部に掛けるようにしてもよい。
また、上記実施の形態は、貫通孔とマイクロンホンを設けて羽板の風切り音から回転数値を測定しているが、静電塗装機２０１に振動センサーを接触させて、発生する機体振動から回転数値を測定するようにしてもよい。いずれにしても音や振動数に着目して回転数値を測定しているので、測定部３をコンパクト且つ軽量に設計できる。

本発明は、静電塗装機の定期点検に用いられる静電塗装機用測定装置の製造業に利用可能である。

１…静電塗装機用測定装置３…測定部４…プローブ本体
５…抵抗部収容部７…入力抵抗部９…抵抗
１１…フック１７…貫通孔
２１…制御部２３…分圧抵抗部２５…アースライン
２７…ＣＰＵ３１…マイクロホン３３…ｆ／Ｖ変換回路
３５…バッテリ３７…ボタンスイッチ３９…電源供給ライン
４１…光ＭＯＳＦＥＴ４３…ＦＥＴ部
５１…無線ＢＯＸ５３…通信ケーブル５５…測定側送受信部
５７…アース端子６１…アンテナ６３…アースライン
７１…メータ本体部７３…ＣＰＵ７５…メモリ
７７…表示部７９…本体側送受信部８１…アンテナ
８３…バッテリ８５…メインスイッチ
８７…電源供給ライン部８９…アースライン
９１…塗料抵抗プローブ部９３…把持部９５…接続ケーブル
１５１…静電塗装機用測定装置１５３…測定部
２０１…静電塗装機２０３…ハウジング２０５…エアモータ
２０６…回転軸２０７…回転霧化頭２０９…塗料供給管
２１１…バルブユニット２１３…塗料通路管
２１５…ジョイントプレート２１７…回路封入樹脂部
２２１…リング状電極
Ａ…塗装ロボットＢ…ブースベースＬ…リード線

Claims

メータ本体部と、静電塗装機の高電圧部の電圧値と静電塗装機の回転霧化頭の回転数値とを測定する測定部と、前記メータ本体部に着脱自在に連結され、塗料に浸けて前記塗料の体積抵抗値を検出する塗料抵抗プローブ部とを備え、前記メータ本体部は前記電圧値、前記回転数値及び前記体積抵抗値を受け取り、前記電圧値と前記体積抵抗値とから静電塗装機の塗料通路管内の塗料に流れるリーク電流値を算出し、前記電圧値、前記回転数値及び前記リーク電流値を表示するものであって、
前記測定部では、電圧値の測定用に、前記静電塗装機の高電圧部に接触させて導通させる導電性の接触部と前記接触部に接続される抵抗部と前記抵抗部を周囲から絶縁した状態で収容する抵抗部収容部とが設けられ、回転数値の測定用に、前記静電塗装機の回転霧化頭の回転により発生する音を集めて伝達する集音用孔と前記集音用孔の底部に配置されたマイクロホンとが設けられており、
前記接触部は前記静電塗装機のリング状電極への掛け具を兼ねて構成されていることを特徴とする静電塗装機用測定装置。
請求項１に記載した静電塗装機用測定装置において、
測定部には測定側送受信部が設けられ、メータ本体部には本体側送受信部が設けられ、前記メータ本体部は前記測定側送受信部と前記本体側送受信部との無線通信によって前記測定部から電圧値と回転数値とを受け取ることを特徴とする静電塗装機用測定装置。
請求項２に記載した静電塗装機用測定装置において、
測定部には電源ＯＮ状態に常時保持し、メータ本体部が電源ＯＦＦ状態にされたときにのみ保持を解除して電源ＯＦＦ状態にする自己保持手段を備えることを特徴とする静電塗装機用測定装置。