JPH02203957A - 補助気体を用いた液体物質の吐出装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は加工物へ流体物質を吐出する装置及び方法に関
する。特に、本発明は、加工物の表面上に所望の形態を
有する物質の付着物を形成させるため吐出銃から液体と
ガス（気体）を両方放出する型式の流体物質吐出装置及
び方法に関する。

［従来の技術］ 従来の流体吐出装置は加工物上に形成される物質の付着
物に含まれるべき単位長さ当りの流体物質の量を精確に
制御できるが、付着物の形態を制御できる能力をも備え
た方が望ましい場合がしばしばある。本明細書において
、「形態」という用語は、付着物としてのビードの断面
における輪郭及び表面形状を言うものとする。例えば、
十分に丸みを帯びた平滑な表面を有する背の高い物質の
ビードをＪ［シ成したい場合もあろうし、波状の表面を
有する幅広で平坦なビードを望む場合もある。

更に、同一の加工物上の別の領域に、相互に離間又は連
続した種々の形態のビードを形成する必要又は希望があ
る場合もある。連続ビートの形をしていないスプレー又
はスパッタ形の物質付着物の場合は、「形態」という用
語は、パターン（模様）の幅の如き特徴や、加工物上に
付着させる物質の間隔、寸法及び（又は）形状の特徴を
言うものとする。

［発明が解決しようとする課題］ 従って、一定のノズルから一定の圧力で通常形成される
形態とは実質上界なった形態を有しかつ液体流量の変化
や吐出装置と加工物との相対速度の変化に無関係に一定
の形態を維持できる付着物として加工物−ＬＩこ液体物
質を吐出するための簡単で有効な装置及び方法が必要と
なる。更に、予測可能な状態で迅速に形態を選択的に変
更できる流体物質吐出装置及び方法も必要である。また
、吐出装置へ液体物質を供給するポンプのボンピンクサ
イクルのうちの吸入行程に関連して生じる可能性のある
液体供給圧力の瞬間的な変動により生起される恐れのあ
る形態の不当な分断を阻止できる流体物質吐出装置及び
方法も必要である。

［課題を解決するための手段］ 本発明ｉｔ加工物の表面に所望の形態を有するイ・−１
着物を形成するための改良した液体物質吐出装置及び方
法を提供する。液体物質は、プログラムしたパターンに
沿って付着物を配置するようにロボットにより操作でき
る吐出銃のノズルから、加圧状態で放出される。ノズル
から液体物質を放出した後に、１以上のガスジェット（
気流）を液体物質の方へ導き、物質の付着物に対する所
望に形態を与える。本発明の一実施例によれば、ガスジ
ェットの流量は、物質の流量のバラツキに無関係に付着
物の形態を実質士一様に維持するため、ノズルから放出
された物質の流量の如き少なくとも１つのパラメータに
従って、電気空気式のトランスジユーザにより調整せし
められる。パターンに沿って単位長さ当り制御された一
定量の液体物質を含む付着物を提供するため、加工物と
吐出銃との相対速度の変化に応じて物質流量自体を制御
する場合は、本発明の別の実施例では、上述の同し相対
速度に関連する工具速度信号に応じてガスシェットの流
れを調整するようにしている。本発明の更に別の実施例
では、便宜的にはロボット制御器から発生されたプログ
ラム信号から成る補助信号に応じてガスジェットの流量
を調整することにより、１つの加工物や別々の加工物上
に形成されたパターンの異なる領域における液体物質の
付着物の形態を選択的に変更できる装置及び方法を提供
する。この補助信号を液体流量信号と組合せて、液体流
量のバラツキに無関係に補助信号により選択された各形
態を実質上一様に維持するようにしてもよい。工具速度
信号に応じて液体流量を調整する場合には、本発明にお
いては、工具速度信号をガスジェット流を調整するため
の制御信号を誘起させるために利用してもよい。

上述のような装置にも拘らず、ある種の流体吐出装置に
おいて付着物の形態に不当な分断面が依然として発生す
る場合があることが判った。例えば、物質のビードを吐
出したときに、不当な飛散領域がしばしば生じる。本出
願人は、液体を吐出銃に供給する方法において液体圧力
の過渡的な変化により上述の分断が発生することをつき
とめた。例えば、吐出銃に加圧液体物質を供給するため
に往復運動ピストンポンプを使用した場合、ポンピング
サイクルの吸気行程に関連して瞬間的な圧力降下が発生
し第６Ｂ図に示すような分断を発生させることが判った
。従って、本発明の他の実施例では、液体物質を吐出銃
ヘポンビングする際の不規則性即ち変動に起因する所望
形態の分断を排除する。液体ポンピングサイクルが吐出
装置へ供給される液体の圧力の重大な変化に関連する１
以上のインターバル（期間）を含む場合は、このような
インターバルを感知し、付着物の形態の不当な分断を阻
止するため圧力変化を補償するようにガスジェット流を
調整する。

［実施例］ 第１図には、好適な実施例に係る本発明の吐出銃ＩＯを
示す。吐出銃１０は、１以上の止めネジ１４及び整合ビ
ン１５によりロボットアーム（図示せず）の工具装着面
１３に固定される装着板１２を有するＣ字状のフレーム
１１を具備する。

フレーム１１は好適には、アルミニウム合金の如き剛直
で軽量な材料で構成され、装着毎１２から外方に延びた
上方部分１６と、これに対向した下方部分１７とを更に
有する。フレーム１１の上方部分１６は往復運動可能な
ピストンロッド２０を有する複動空気シリング１９の如
き電気空気式のサーボアクチュエータ１８を担持し、ピ
ストンロッド２０の延長部はこのピストンロッド２０に
取り付けたピストン２２の前後の圧力バランスに応じて
電動空気サーボ弁２１により制御される。

サーボ弁２１は便宜的には空気シリンダ１９の側部に位
置する。フレーム１１の下方部分１７は、剛直で非弾性
材料、好適には金属でできた弁本体２４を有する計量弁
組立体２３を担持している。

弁本体２４は半径方向の流体入口２５を備え、この入口
にはネジ部が設けてあって、銃１０を吐出すべき流体物
質の加圧供給源に接続するためホスを接続することがで
きる。流体入口２５はニドル弁２７を内蔵した軸方向の
液体通路２６に連通している。弁本体２４の末端は液体
通路２６に接続する軸方向ボア２９ｂを有する流れ制限
ノズル２９を螺合接続できる。ノズル２９はボア２９ｂ
内に形成したポケットに着脱可能に収容した硬質金属又
はセラミック製の交換可能なノズルインサート２８を有
する。インサート２８は減径した円形の液体出口３０を
画定し、吐出すべき液体はこの出口３０から流れ３１と
して加工物Ｗの方へ放出され、加工物上にビードＢを形
成する。

液体出口３０は、弁本体２４の末端の外側にネジ固定し
たガスキャップ３３内に形成された一連の６個の通路３
２により包囲されている。各通路３２は直径が約０．３
６インチ（約９ｍｍ）で、出口３０の外側で半径方向に
均一に離れており、また、図示のように下方へ傾斜して
いて出口３０がら約０．６．７１インチ（約１７ｍｍ）
の共通地点で流れ３１上において集結する６つのガスジ
ェット３４を形成するようになっている。通路３２には
、弁本体２４に設けたガス入口４０を介して空気の如き
加圧ガスを供給する。ガス入口４０は、ノズル２９、弁
本体２４及びガスキャップ３３により包囲された環状室
３５に連通している。ノズル２９は室３５を環状マニホ
ルド３７に接続する複数個のベント３６を具備し、この
マニホルドに各通路３２が接続している。

最良の制御にとって、ニードル弁２７は実際上ノズル２
９のできるだＧづ近くに位置する。弁２７は、実質上円
錐状にテーバした端部を有する弁ステム２７ａと、これ
と相補的にテーバした弁座２７ｂとを備え、これらは好
適には焼結タングステンカーバイドの如き硬質材料でつ
くる。弁ステム２７ａはピストンロッド２０に接続して
おり、従って、弁ステムの円錐状端部は、ノズル２９の
出口３０から放出される液体の流量を電気空気式サーボ
弁２１の電気人力に応じて制御できるように、弁座２７
ｂに対して近づいたり遠のいたりするように軸方向に移
動できる。

流量センサ３８はノズル２９の出口３０から放出される
流体の流量に関連した電気的な流量信号３９を発生させ
る。好適には、流量セン→ノー３８は、弁本体２４の壁
にネジ装着されていて、液体出口３０のすく上流側及び
ニードル弁２７の下流側の位置て吐出されている液体の
圧力を感知するための圧力センサから成る。後に詳述す
るか、流量信号３９は好適には、所望の流量を表わす駆
動信号に応して出口３０から放出される流体の流量を制
御するために構成したフィードバック制御ループの数個
の経路（後述する）のうちの１つの経路内てフィードバ
ック信号として使用される。

ロボット制御を伴う応用においては、このような駆動信
号は便宜的には、出口３０と加工物Ｗとの間の相対速度
に応して変化する工具速度信号から導き出すことかてき
る。ロボット制御器へ供給される工具速度信号は、吐出
銃１０により加工物Ｗの表面に付着されるビートＢ内に
含まれる単位長さ当りの液体物質の量を精確に制御する
と共に、加工物Ｗ」−に付着した液体物質の形態を一様
に維持したり後述の方法て液体物質の形態を選択的に変
更したりする補助を行なうために使用てきる。

流量センサ３８は、米国オハイオ州のセンソテツク・オ
ブ・コロンブス社 （Ｓｅｎｓｏｔｅｃ　ｏｆ　Ｃｏｌｕｍｂｕｓ）製のモ
デルＡ２０５の如き、ノズル２９から吐出される流体の
流量を示す流量信号３９を発生できる任意の適当なセン
サでよい。

サーボアクチュエータ１８は、ジェットバイブ、ノズル
及びフラッパを含む迅速応答性の電動サーボ弁の適当な
型式のもの、又はスプール型式のものを合体することが
できる。

第１図に示す好適な実施例においては、アクチュエータ
１８は複動空気シリンダ２２を作動させるジェットパイ
プ型の電気空気式サーボ弁２１から成る。サーボ弁２１
はハウジング４２を備え、このハウジングにはネジ４４
によりネジ付き電気コネクタ４３を固定する。コネクタ
４３はリード線４５により一対の直列接続したコイル４
６に接続され、これらのコイルはピボット軸５１のまわ
りで枢動できるアーマチュア５０の両端４９を包囲して
いる。中空で逆Ｕ字状のジェットパイプ５２の一方の脚
部は、粒子を捕捉するための着脱可能なスクリーン又は
フィルタ５４を介して空気シリンダ１９内のネジ付き入
口５３を通して、約１００プサイの公称圧力を有する調
整空気源（図示せず）に接続している。ジェットバイブ
５２の使方の脚部はその中心近くでアーマチュア５０に
固定されていて、コイル４６を一極性で付勢することに
よりアーマチュア５０を右まわりに枢動させたときに、
ジェットバイブ５２からの流れがピストン２２上方の空
間に連通した第１ポート６０の方へ逸れるようになって
いる。同様に、コイル４６が反対の極性で付勢されたと
き、アーマチュア５０は左まわりに枢動し、ジェットバ
イブ５２からの流れを、空気シリンダ１９のピストン２
２下方の空間に開通した第２ポート６１の方へ逸らす。

いずれの極性においても、ジェットバイブ５２の偏向度
合、従ってポート６０．６１内の圧力の度合はコイル４
６を流れる制御電流の大きさに比例する。アーマチュア
５０はバネ式にセンタリングされ磁気的に偏倚せしめら
れていて、コイル４６が去勢状態のときには、ジェット
パイプ５２が図示のようにボート６０．６１に関して中
央に位置するニュートラル位置を占め、ボート６０．６
１内の圧力を同値に平衡させるようにしている。磁気的
な偏倚（バイアス）は図示のような極性を有する−・対
の永久磁石６３により提供される。各磁石６３はエアギ
ヤプロ５を横切る磁束を介してアーマチュアの磁場に関
与する。この磁束は図示のように配置した４つの磁気的
に浸透性の部材６６によりエアギヤプロ５へ案内される
。

空気シリンダ１９は複動式のもので、アルミニウム合金
製のシリンダ本体７０を備え、この本体は、この本体７
０をネジ７３によりフレーム１１の上方部分１６に固定
するために使用する下方フランジ７２を有する。シリン
ダ本体７０は、第１及び第２ボート６０．６１と、ネジ
付き空気供給入口５３と、フィルタ５４と、軸方向のシ
リンダボア７５とを含む。ピストン２２はボア７５内に
収容され、ピストンロッド２０に連結している。

ピストン２２は一対の対向したカップシール７８を有す
る。ピストン２２の上方に位置したボア７５内の空間は
第１ポート６０に連通し、ピストン２２′下方の空間は
第２ポート６１に接続している。ピストン２２がニード
ル弁２７を駆動する方向及び速度はピストン２２の両側
に存在するホト６０．６１間の圧力差に依存する。上述
のように、この差圧はコイル４６を流れる制御電流によ
るジェットバイブ５２の偏向により決定される。

ピストン２２はキャップ８０によりシリンダボアの下端
内部に保持され、ピストンロッド２０の下方部分２０ａ
はこのキャップを貫通している。

空気漏洩を阻止するため、キャップ８０は、ピストンロ
ッド２０に隣接した内側のカップシール８１と、キャッ
プ８０の外面とシリンダポア７５との間に位置した外側
のＯ−リングシール８２とを具備する。カップシール８
１はスナップリング８３によりキャップ８０内部に保持
される。キャップ８０はシリンダ本体７０の壁の下方部
分に設けたグループに係合するスナップリング８４によ
りシリンダボア７５の端部に保持される。

弁本体２４はボンネット９７の下端にネジ係合し、０−
リングシール９８によりボンネットに対してシ・−ルさ
れでいる。ボンネット９７は複数個のＰ　Ｔ’　Ｆ　Ｅ
製の環状パツキンシール１００を保持する内側パツキン
押え９９を有する。シール１００は、ボンネット９７の
頂部にネジ係合した調整可能なパツキン押えナツト１０
１により弁ステム２７ａのまわりにおいて非結合圧縮で
シール状態に保持されている。計量弁組立体２３をフレ
ーム１１に取り付けるため、ボンネット９７をフレム１
１の延長下方部分１７に収容し、止めナツト１０２によ
り所望の角度方位で下方部分１７に固定する。この特徴
は、例えば、流体入口２５に接続する流体供給ホース（
図示せず）が特定の応用においである構造体と干渉する
場合に有用である。この場合、必要なら、止めナツト１
．０２を緩め、弁本体２４を別の角度位置へ回転させて
、上記構造体とホースの干渉を回避すればよい。

計量弁組立体２３は、ピストンロッド２０の下方部分２
０ａを螺入した軸方向のネジ付きボア１０６を有する継
手１０５によりピストンロッド２０に連結される。継手
１０５の下端はネジみぞ１０７を有し、このみぞは軸方
向のボア１０９を有するブツシュ１０８を収容し、ボア
１０９には弁ステム２７ａの上端を収容して圧入により
固定する。アレンヘッド型の止めネジ１１０によりピス
トンロッド２０からの継手１０５のネジのゆるみによる
脱落を防止する。

吐出銃１０はキャップ８０と継手１０５に設けた環状肩
部１１６との間に位置した圧縮バネ１１５を有する。バ
ネ１．１５は、サーボ弁２１へ供給される制御信号又は
アクチュエータ１８への空気の供給が中断した場合に弁
２７を閉じて、吐出銃１０から制御されていない物質の
放出を回避する。

オプションとして、吐出銃ｌＯは好適には、位置に依存
する速度信号１２０を発生させるためのトランスジュー
サ組立体１１９を含む。トランスジューサ組立体１１９
の詳細な構造及び作動は本出願人に係る米国特許出願番
号第０７７１６４．５３６号明細書に詳細に記載されて
いる。ただし、本発明を理解するためには、トランスジ
ューサ絹立体１１９の一実施例が計量弁２７のステム２
７ａと弁座２７ｂとの間の相対運動を追従するように相
対運動できるコイル１３４と磁石１５０とを含んでいる
ことが判れば十分である。磁石１５０はピストンロッド
２０に連結していて弁ステム２７ａと緒に軸方向に動（
ことができ、コイル１３４は弁座２７ｂに関して静止の
位置に維持されている。

コイル１３４と磁石１５０間の軸方向の相対運動により
、位置依存型の速度信号１２０の形をした電圧がコイル
１３４を横切って誘起され、この信号は、弁２７が閉し
る位置へ動いているときには一極性を有し、弁２７が開
く位置へ動いているときには反対の極性を有する。位置
依存型の速度信号１２０は、ステム２７ａと弁座２７ｂ
との間の相対速度に応じて直接的に変化し、ステム２７
’ａと弁座２７ｂとの間の距離に応じて逆比例的に変化
する。サーボ弁２１へ供給される制御信号の大きさを弁
２７の位置及び速度の両方に関係づけることにより、ト
ランスジューサ１１９は、弁２７が−層遅鈍に作動した
り一層開放した位置へ動いた場合の不当な制限応答時間
を伴わずに弁２７が層間したときの安定性を保証する補
助をなし、従って弁２７のフルレンジ即ち全範囲に亘っ
て不安定となる危険を伴わずに十分に高いループゲイン
での作動を許容する。

第２図に示すように、吐出銃１０は、所望のパターンで
加工物Ｗ土に液体のビードＢを付着させるため加工物の
表面上の所定の経路内でノズル２９の出口３０を案内す
るようにプログラムしたロボット制御器（図示せず）を
有するロボットマニプレータの工具装着面１３により担
持されている。銃ＩＯの計量弁組立体２３はその流体入
口２５で吐出すべき液体の加圧供給源（第２図に示さな
い）に接続している。所望の形態のビードＢを提供する
ため、ノズル２９の出口３０から放出した液体物質の流
れ３１は、出口３０と加工物Ｗとの間に位置した共通地
点て流れ３１−ヒに集結する一連の下向きに傾斜したガ
スジェット３４と衝突する。各ガスジェット３４はガス
キャブ３３に設けた対応するカス通路３２から噴出する
。第２図に略示するように、ガス入口４０を電気空気式
トランスジューサ１４６のガス出口１４５に接続するホ
ース１４４によりガスキャップ３３へ加圧ガスが供給さ
れる。出口１４５から通路３２へのガスの流れは制御信
号１４７により連続的な閉ループ方式で電気空気式トラ
ンスジューサ１４６により調整せしめられる。

電気空気式トランスジューサ１４６は入口１４８を介し
て供給源（図示せず）からガスを受ける。

好適には、電気空気式トランスジューサ１４６は、米国
ノースカロライナ州つインストンサレム（Ｗｉｎｓ　Ｌ
ｏｎ−８ａ　ｌｅｍ）のフェアチャイルド・インダスト
リアル・ブロタクッ社（Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ　Ｉｎｄｕ
ｓｔｒｉａｌＰｒｏｄｕｃｔｓ　Ｇｏ、）から入手でき
るカタログＮｏＴ５２２６−４の如き市販の、出力ブー
スタを備えた電流／空気変換トランスジューサから成る
。このようなトランスジューサを使用した場合、ガス入
口１４８は１００プサイの公称圧力の空気供給源に適当
に接続する。代りに、電気空気式トランスジユーザ１４
６は電気人力信号に応して予測可能な方法で出力が変化
する電動ガス（例えば、空気）ポンプの如きポンプから
成ってもよい。この場合、ポンプの入口は大気に適当に
連通ずるとよい。電気空気式トランスジューサ１４６は
好適には、ロボットが担う負荷の大きさを最小にするた
め吐出銃１０から遠く離れた一定位置に装着される。同
時に、ホース１４４はできる限り短くして空気的な時間
遅れを減少させるべきである。電気空気式トランスジュ
ーサ１４６の流量容積が不充分で加工物上に形成する液
体物質の付着物に所望の形態を与えることができない場
合は、米国コロラド州リトルトン（Ｌｉｔｔｌｅｔｏｎ
）のシー・エイ・ノルグレン社（Ｃ，Ａ、Ｎｏｒｇｒｅ
ｎ　Ｃｏ、ｌ製のモデル１ｌ−０４２−００５の圧縮空
気を利用したパイロット作動レギュレータの如き空気パ
イロットレギュレータを容積ブースタとしてホース１４
４に直列に接続すればよい。

ビードＢに含まれる単位長さ当りの液体物質の体積を制
御するため、計量弁２７は液体滝量制御器２００により
生起された流れ制御信号２４６に従って閉ループサーボ
方式で制御される。制御器２００の構造及び作動は前述
の米国特許出願第０７７１６４、５３６号明細書に詳細
に記載されている。本発明を理解するためには、制御器
２００が出口３０から放出される液体の所望の量を与え
るため全開位置と全開位置との間で計量弁２７を必要に
応じて調整できることが判れば十分である。制御器２０
０は、所望の液体放出量を表わし工具速度信号２２８に
応じて増幅器２２７により発生せしめられる駆動信号２
２２を受ける。

工具速度信号２２８は加工物Ｗに関する出口３０の運動
速度に応じて変化しロボット制御器から得られる信号で
ある。ロボット制御器を通して、信号２２８のゲインは
、運動速度の関数として所望の流量を提供するように選
定した工具速度マニプレータにより調整できる。標準の
ロボット制御器は、ある時間、普通は数十秒だけ工具装
着面１３の運動に先立つ工具速度信号２２８を利用でき
る。このような先行工具速度信号を利用する場合、増幅
器２２７と制御器２００との間に遅延手段２２９を設け
る。遅延手段２２９は、工具速度信号２２８が銃１０の
運動より先行している時間量と、駆動信号２２２におけ
るステップ変化と出口３０から噴出する流れにおける対
応する変化との間の応答についての実際の時間遅れと、
の間の時間のずれをなくすように調整される。従って、
遅延手段２２９は装置の液体動作部分と空気動作部分の
応答時間の差による効果を減少させる機能を果す。

流量センサ３８はノズル２９を横切る圧力降下を連続的
に感知し、ノズル２９の出口３０から放出される液体の
実際の流量に関連する流量信号３９を発生させる。信号
３９は液体流量制御器２００へ送られ、制御器２００は
この信号を流量フィードバック信号として利用し、流れ
制御信号２４６を発生させ、この信号２４６は、前述の
ように、出口３０からの液体の流量を制御するためのサ
ーボ弁２１へ送られる。また、信号３９は便宜的には、
液体の実際の流量の変化に応じて加工物Ｗ土に付着され
る液体物質の形態を制御するため通路３２から噴出する
ガスジェットの流量を調整するためにノズル２９の上流
の流体の圧力を監視する手段としての機能を果す。この
目的のため、信号３９はプレアンプ２１１へ送られて増
幅され、増幅流量信号２１２を発生し、この信号は加算
中継部２１４へ送られる。加算中継部２１４は増幅器２
２７の無遅延出力をも受ける。通常、装置の空気部分の
応答時間はかなり遅鈍であり、増幅器２２７と加算中継
部２１４との間で必要な時間遅延のために付加的な時間
を与えなくてよい。しかし、工具速度信号２２８が装置
の空気部分の応答時間の遅れよりも実質的に長い時間だ
け銃１０の運動よりも先行している場合には、この時間
差をなくすための別の遅延手段（図示せず）を増幅器２
２７の出力部と加算中継部２１４との間に設けるべきで
ある。

増幅器２２７は好適には、演算増幅器であり、そのゲイ
ンは、駆動信号２２２及び加算中継部２１４への入力が
回路の残部に匹敵する範囲内に存在するようにＩ真速度
信号２２８を定めるために適正に選定しである。増幅器
２２７は好適には、０ボルトから調整可能なスレッショ
ルド電圧ま〒の入力に対して、駆動信号２２２の電圧が
ニードル弁２７を閉じるに適した極性方向で決定ステッ
プを実行できるようにするため、精密リミッタとして接
続されている。典型的には、スレッショルド電圧は、工
具速度信号２２８がおよそ５０ミリボルト以下になった
ときにニードル弁２７を確実に作動させて閉じるように
調整される。これにより、工具速度信号２２８がなくな
るか極めて小さくなったときに弁２７を確実に閉じるよ
うに駆動するのに有効なサーボ弁２１への負バイアス電
流を提供することによって、ニードル弁２７かリークす
るのを阻止する。

加算中継部２１４は信号２３１を発生し、この信号の大
きさ及び極性は信号２１２及び増幅器２２７からの出力
信号の代数学的合計に相当する。必要ならば、信号２３
１はスケ−リンク増幅器２３５へ入力される。スケ−リ
ンク増幅器２３５の出力は電圧／電流変換器２３７へ入
力され、トランスジューサ１４６により送給され通路３
２へ送られる空気の量を調整する４ないし２０ミリアン
ペアの制御信号１４７を発生さゼる。

作動において、第２図の装置は出口３０から放出される
液体の流量及び通路３２から噴出するカスの流れを調整
するように閉ループ制御システムとして作用する。装置
の液体部分及び空気部分は流量センサ３８により感知さ
れるようなノズル２９を横切る圧力降下に応答する。ト
ランスジューサ１１９をオプションで使用した場合、装
置の液体部分はまた、位置依存型の速度信号１２０に従
って制御される。ニードル弁２７は最初は閉じており、
従って、液体の流れは発生せず、ノズル２９を横切る圧
力降下もない。工具速度信号２２８が増幅器２２７に関
連するスレッショルド電圧より小さいと仮定すると、増
幅器２２７は、シェツトバイブ５２を第１ポート６０の
方へ偏向させるに有効な制御電流２４６を制御器２００
から発生させるに十分な大きさで適正な極性の駆動信号
２２２を発生させる。このため、ピストン２２が下降し
、ニードル弁２７が閉じられ液体の漏洩を阻止する。装
置の空気部分を考えた場合、弁２７が閉したときには、
加算中継器２１４への両人力信号は共に小さく、その結
果信号２３１は制御信号１４７と同様に小さくなる。従
って、電気空気式トランスジューサ１４６はガス出０１
４５からの空気の流出をほとんど又はまったく許さず、
通路３２からの空気の噴出はない。

上述の状態は、工具速度信号２２８が液体の流れを開始
させるべきことを示す増幅器２２７のスレッショルド電
圧以上に上昇するまで、維持される。工具速度信号２２
８がスレッショルド電圧以上に」二昇したとき、駆動信
号２２２は逆極性となる。最初は流れがないので、増幅
流量信号２１２はゼロ値にある。最初はステム２７　ａ
と弁座２７ｂとの間に相対運動がないので、位置依存型
速度信号１２０もゼロである。制御器２００はジェット
バイブ５２を第２ポート６１の方へ偏向させるような極
性で制御電流２４６をコイル４６へ供給する。これに応
答して、ピストン２２が−Ｊ二方へ動き始め、弁ステム
２７　ａを弁座２７ｂがら引き離すように」二昇さぜる
ことにより、ニードル弁２７を開く。この運動が生した
とき、位置依存型速度信号１２０はステム２７ａの運動
に抵抗する傾向の極性を持つゼロでない値となる。セン
サ３８により発せられた圧力信号３９が弁２７の開放に
応答して上昇すると、制御器２００は制御電流２４６を
減少させる。ジェットバイブ５２はそのニュトラル位置
へ動き、位置依存型速度信号１２０はゼロに向かって減
少する。ノズル２９を横切る電圧降下が駆動信号２２２
により提供された所望の流量に対応する定常値に近づ（
と、ジェットバイブ５２はこの値でノズル２９を横切る
圧力降下を維持するのにちょうど十分な量だけ弁２７を
開いた状態に維持する。

装置の空気部分を考えた場合、工具速度信号２２８が増
幅器２２７のスレッショルド電圧以上に上昇すると、増
幅器２２７の出力は逆極性となる。液体の流れが開始す
ると、信号２１２は信号３９と共に上昇し、加算中継器
２１４により増幅器２２７の出力に加算され、信号２３
１を増大させ、これに対応して増幅器２３５の出力及び
電圧／電流変換器２３７により発生した制御信号１４７
を増大させる。電気空気式トランスジューサ１４６がこ
れに応答してホース１４４を通しての出口１４５からの
ガス流の流出を許容し、最終的には通路３２からの一連
のガスシェツト３４としてのガス流の噴出を許容する。

図示の実質例においては、ガスジェット３４は、第２図
に示すように、下向きに半径方向内方に傾斜しており、
出「］３０から放出された液体の流れ３１上の共通地点
で集結する。ガスジェット３４が流れ３１に衝突すると
、加工物Ｗ上に付着される液体物質のビードＢに所望の
形態、例えば、（ガス流れがない場合に形成されるビー
ドに比べて）平坦で幅広い輪郭を持ち第６Ａ図に示すよ
うな顕著な起伏を有する形態を与えることができる。代
りに、ガスシェツト３４を流れ３１に実質上平行に向け
、加工物Ｗ上に付着される液体物質のビードＢに衝突さ
せ、その形態を制御してもよい。通路３２から発するガ
スの総量は液体流れ３１の流量の増減に伴って増減する
。液体流量に応してガス流量をこのように連続的に調整
することにより、工具速度信号２２８や駆動信号２２２
の変化に起因する液体流量の変化に拘らず、ビードＢの
実質的に一様な形態を維持することができる。同時に、
このような状態を希望しない場合は、本発明は第６Ｂ図
に示すようなビードＢの飛散を防止する。このような飛
散現象は通路３２から出るガス流が液体流量に比べて過
剰な場合に発生することが判明している。代りに、第５
図に示すような一層丸みのある輪郭を持ち平滑な表面を
有するビードを形成したい場合は、ガスジェット３４を
選択的に遮断する。第６Ｂ図の領域Ｓにて示すような液
体付着物の飛散したパターンを希望する場合さえある。

このような形態はノズル２９の出口３０から放出される
液体流れを分裂させるに十分な流量のガスを噴出させる
ことにより形成できる。

第３．４図は本発明の第１、第２変形例をそれぞれ示し
、これらの変形例は加算中継器２１４への信号を修正し
たものである。まず、第３図を参照すると、本発明の第
１変形例では、加算中継器２１４へ補助信号２５０をも
供給し、別々の加工物上又は一定の加工物の別々の領域
上に別の形態のビードを付着できるようにする。ロボッ
ト制御器は、第６Ａ図のビード形態を形成したい場合に
は、補助信号２５０の大きさを実質上ゼロにして装置が
第２図に関連して既述した通りに作動するような補助信
号２５０を提供するようにプログラムされる。しかし、
第５図に示すようなビード形態を形成したい場合には、
ロボット制御器は、制御信号１４７により電気空気式ト
ランスジューサ１４６が通路３２から噴出されるガスジ
ェットを選択的に遮断するように、加算中継器２１４に
受信された他の信号の加算による信号を少なくとも相殺
するに十分な大きさと極性とを有する補助信号２５０を
提供する。この場合は、ビードＢは第６Ａ図の形態では
なく第５図の形態をとる。従って、別々の加工物上又は
同一の加工物の別々の領埴土に異なるビード形態を容易
に形成することができる。第６Ｂ図の領域Ｓにて示すよ
うな飛散した形態を形成したい場合は、加算中継器２１
４に受信された他の信号に加算できる大きさと極性とを
有するように補助信号２５０を選択し、制御信号１４７
によりトランスジューサ１４６が銃１゜から放出される
液体の流れ３１を分断するのに十分大きなガスジェット
３４でのガス流量を生じさせるようにする。

ある応用においては、銃ＩＯの出口３ｏと加工物Ｗとの
間の相対速度に関連して付着物の形態を制御する希望又
は必要がない場合がある。例えば、少なくとも流体物質
が出口３０から放出されている期間において上記相対速
度が実質上一定の場合である。このような場合、第４図
に示すように、加算中継器２１４は増幅器２２７に接続
せずに、補助制御信号２５０及びプレアンプ２１１から
の信号２１２に接続するとよい。この状態においては、
別々の加工物上又は同一の加工物の別々の領域上に形成
すべき付着物の形態を選択的に変化させることができる
が、銃１０と加工物Ｗとの間の相対速度の変化により生
しる流量の変化は補償しない。

上述した液体吐出装置は、入口２５を介して銃１０へ供
給される液体のかなり急激な圧力降下が生じない限り、
満足に作動することが判明した。

液体圧力が急激に変化した場合には、通路３２からのガ
ス流がノズル２９内の液体圧力に関して大きくなり過ぎ
、付着物の形態を十分に制御できなくなる。この場合、
第６Ｂ図に示すように、ビドＢの形態が分断されて加工
物Ｗの表面上に液体物質の飛散領域Ｓが発生する。この
現象は液体供給圧力の変化に適応するようにガス流を適
当に補償することにより、回避することができる。ここ
で、本発明の第３及び第４変形例に係るこのような補償
を実施する２つのシステムにつき、第７図を参照して説
明する。

第７図を参照すると、操作ロボット（図示せず）の工具
装着面１３に担持された液体吐出銃１０の出口３０から
放出される液体の流量は、第２図について既述した方法
で液体流量制御器２υ０により制御される。制御器２０
０は流量センサ３８からの圧力フィードバック（Ｓ号３
９、増幅器２２７及び遅延手段２２９により処理される
ような工具速度信号２２８から得られた駆動信号２２２
、及びオプションとしてのトランスジューサ１１９で発
生した随意の位置依存型速度信号１２０を受信する。こ
れらの人力に基づき、制御器２００は液体流量制御信号
２４６を発生し、これを銃１０のサーボ弁２１へ送って
、上述した方法で液体流量を制御する。銃］、Ｏはカス
キャップ３３を備え、このガスキャップは出口３０から
放出された液体の流れ３１に衝突するガスジェット３４
を形成するように指向した複数個の通路３２を有する。

ガスは上述した方法でホース１４４を介して電気空気式
トランスジユーザ１４６からガスキャップ３３へ案内さ
れる。トランスジューサ１４６から放出されるガスの流
量は以下に述べる方法で送給される制御信号１４７ａに
従って調整せしめられる。

第７図に略述するように、液体物質は往復流体ポンプ２
５５の出口に接続した逆止め弁２５３及びホース２５２
を介して銃】Ｏの入口２５へ供給される。ポンプ２５５
は第２ボース２５８及び逆止め弁２６０を介して液体供
給タンク２５７から液体物質を受ける。適当な電源に接
続した電気的な動力インプット２６３を有する電気モー
タ２６１によりポンプ２５５を駆動する。ポンプ２５５
は往復プランジャ２６５を備え、このプランジャは、本
発明の第３変形例によれば、プランジャ２６５が液体排
出ストロークの終端に到達したときにリミッ１〜スイッ
ヂ２６９を作動させる適当なリミットスイッチ作動器２
６７に結合している。

プランジャ２６５が液体排出ストロークの終端に到達し
たとき、供給タンク２５７からの液体でポンプ２５５を
再充填する吸入ストロークを実施するためにピストン２
６５が引き戻されるので、銃１０へ供給されている液体
の圧力は瞬間的むこ大きく降下する。銃］０へ伝達され
る圧力降下の時間の長さは、吐出されでいる液体の特性
及びホース２５２の長さ並びに弾力性に応じて幾分変る
。

本発明の第３変形例によれば、リミットスイッチ２６９
は遅延回路２７３に接続した単安定器２７１に接続され
ている。遅延回路２７３は単安定器２７１からの信号を
遅延させるように調整される。その遅延時間は、装置の
液体部分及び空気部分の双方に関連する時間遅れを勘案
して、通路３２でのガス圧力が吐出されるビードＢの形
態の破壊を回避するに十分な量だけ周期的に減少するの
を保証するのに十分な時間長さであり、このガス圧力の
減少時間は、銃１０の液体出口３０ての圧力降下の発生
時から始まり、出口３０近傍局部液体圧力が正常な配給
レベルに達するまでガス圧力の減少レベルは続行する。

前述のように、装置の液体部分の時間遅れ、即ち銃１０
の出０３０て現れる（この実施例ではリミットスイッチ
２６９により感知されるような）ポンプ２５５での流体
圧力の降下のための時間長さは、ホース２５２の長さや
弾力性及び吐出されている特定の液体の特性に応じて若
干変る。同様に、装置の空気部分の時間遅れ、即ち電気
空気式トランスジューサ１４６に関する作動遅れと、ト
ランスジューサ１４６の出口１４５から通路３２への圧
力変化の伝達に関する伝達遅れとの合計である時間長さ
は、ホース１４４の長さ及び弾力性の如きファクタによ
り変る。遅延回路２７３は又ケーリング増幅器２７５に
接続され、その出力はソリッドステートスイッヂ２７７
に接続しである。図を明瞭にするため、第７図において
は、スイッチ２７７は作動コイルＣを有する電気機械リ
レーとして略示しである。

スイッチ２７７の出力は制御信号１４７ａの形で電気空
気式トランスジューサ１４６へ送られる。

図示のように、制御信号１４７ａは通常制御信号１４７
に接続する。制御信号１４７は便宜的には、第２図を参
照して既述し第３．４図の変形例においても述べた方法
で発生ずる。説明を簡単にし図面を明瞭にするため、第
２．３．４図に示したような制御信号１４７を発生させ
る回路は第７図には示さず、その回路の作動説明を繰り
返さない。増幅器２７５によりスイッチ２７７が作動し
たとき、制御信号１４７ａは、制御信号１４７から、ビ
ードＢの形態の不当な破壊を回避するためトランスジュ
ーサ１４６により放出されるガス流量を十分に減少させ
るように作用する減少圧力信号２７９に変化する。この
目的のため、減少圧力信号２７９は便宜的に、固定基準
電圧から成ってもよい。

作動において、ポンプ２５５のプランジャ２６５はモー
タ２６１により前方に駆動せしめられ、ホース２５２を
介して銃ＩＯへ加圧液体を供給する。液体排出ストロー
クの終端に到達したとき、プランジャ２６５はモータ２
６１により引き戻されて吸入ストロークを実行し、液体
供給タンク２５７からの液体でポンプ２５５を満たす。

ポンプ２５５の吸入ストロークに関連する瞬間的な圧力
降下はリミットスイッチ２６９により感知される。この
圧力降下は、ホース２５２を介してポンプ２５５から銃
１０へ圧力降下を伝達するに十分な時間が経過した後に
銃ＩＯにおいて現れる。加工物Ｗに施される液体物質の
ビードＢの形態の不当な破壊（例えば、第６Ｂ図に示す
飛散）を阻止するため、本発明は、銃１０において圧力
降下が現れたときに通路３２から噴出するガスジュツト
３４の流れを補償する。本発明の第３変形例によれば、
リミットスイッチ２６９はプランジャ２６５がその液体
排出ストロークの終端に到達したときに作動子２６７に
より作動せしめられ、液体圧力降下の開始を表示する。

リミットスイッチ２６９は単安定器２７１をトリガして
、圧力降下の予測長さに対応する幅Ｗを有するパルスＰ
を発生させる。回路２７３により与えられた時間遅れの
後、パルスＰは増幅器２７５へ伝達されて、スイッチ２
７７を切り換え、パルスＰの幅Ｗに相当する時間長さだ
け制御ライン１４７ａ上に減少圧力信号２７９を生じさ
せる。上記の空気的な時間遅れが終了した後、ポンプ２
５５からの圧力降下が出口３０において現れた実質上瞬
間に通路３２でのガス圧力を減少させ、それによって加
工物Ｗ上に付着される液体のビードＢの形態の重大な破
壊を阻止する。

本発明の第４変形例を第７図に破線で示す。この変形例
によれば、先の第３変形例に類似しているが、リミット
スイッチ２６９、その作動器２６７及び単安定器２７１
は存在しない。その代り、遅延回路２７３は固定基準入
力２８１と逆転入力２８２とを有する比較器２８０の出
力の接続しており、逆転入力２８２はモータ２６１駆動
ポンプ２５５の動力人力２６３に直列に接続した電流／
電圧変換器２９０に接続している。

作動において、比較器２８０の固定基準電圧入力２８１
は、入力２８２に供給された電圧信号がモータ２６１に
より引き出された動力とポンプ２５５の液体吸入ストロ
ークに関連する低動力レベルとが対応することを表示す
る限り、比較器２８０がハイレベル出力信号０を発生す
るように、選定されている。プランジャ２６５がポンプ
２５５の排出ストロークのためモータ２６１により前方
へ動き始めると、信号０はロウレベルへ変化し、低液体
圧力期間の終了を表示する。信号０は遅延回路２７３に
より上述の方法で遅延せしめられ、ポンプ２５５のポン
ピングサイクルにより生起された各低液体圧力期間が液
体出口３０において現れた実質上瞬間に通路３２からの
ガス流の圧力を減少させる。このようにして、本発明は
、銃１０に供給される液体の圧力の変化に拘らず加工物
Ｗへ施される流体物質のビードＢの形態を実質上一様に
維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吐出装置の概略断面図、第２図は本発
明の流体物質吐出装置の好適な実施例を示す概略ブロッ
ク線図、 第３図は第２図の装置を修正した本発明の第１変形例を
示す概略ブロック線図、 第４図は第２図の装置を修正した本発明の第２変形例を
示す概略ブロック線図、 第５図は第１形態を有する流体物質のビードＢの概略斜
視図、 第６Ａ図は第２形態を有する流体物質のビードＢの概略
斜視図、 第６Ｂ図は第２形態を有し飛散領域Ｓをも含む流体物質
のビートＢの概略斜視図、 第７　［ｇは本発明の第３及び第４変形例を示す概略フ
ロック線図である。 ［主要部分の符号の説明］ ｌＯ：配給銃　　　　２トサーボ弁 ２７、ニードル弁　　２８：ノズル ３０：出口　　　　　３１：液体流れ ３２：通路　　　　　３３　ガスキャッフ３４ニガスジ
エツト　５２　シェツトバイフロ０．６１：ポート　２
００：制御器 Ｗ：加工物　　　　　Ｂ：ビート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加工物へ流体物質を吐出する装置において、 （イ）流体物質源から流体物質を受取るため該流体物質
   源に接続できる入口手段と、 （ロ）前記入口手段に連通し、加工物上に流体物質の付
   着物を形成するため加工物の方へ流体物質の流れを放出
   する出口を有するノズル手段と、 （ハ）前記付着物を所望の形態にするため前記流体物質
   の流れと前記付着物とのうちの少なくとも一方に衝突す
   る少なくとも１つのガスジェットを形成するガスジェッ
   ト形成手段と、 （ニ）流体物質の流量に関連する第１信号を発生する感
   知手段と、 （ホ）前記ガスジェット形成手段に接続さ れ、少なくとも前記第１信号を利用して、流体物質の前
   記付着物の前記形態を実質上一様に維持すべく該ガスジ
   ェット形成手段から発したガス流を調整するための制御
   信号を発生する制御手段と、 を設けて成る流体物質吐出装置。 ２、請求項１に記載の装置において、前記制御手段が、
   前記ガスジェットによる前記加工物上での前記流体物質
   の飛散を阻止するためパラメータが流体物質における圧
   力降下を示したときに前記ガスジェット形成手段から発
   する前記ガス流を減少させる手段を含む流体物質吐出装
   置。 ３、請求項１に記載の装置において、前記入口手段に接
   続されていて流体物質に圧力を加えるポンプ手段を更に
   備え、該ポンプ手段が、前記流体物質における圧力降下
   に関連する少なくとも１つのインターバルを含むポンプ
   作動サイクルを画定し、前記感知手段が該ポンプ作動サ
   イクルを感知することにより前記インターバルを決定す
   るように作動する流体物質吐出装置。 ４、加工物へ流体物質を吐出する装置において、 （イ）流体物質源から流体物質を受取るため該流体物質
   源に接続できる入口手段と、 （ロ）前記入口手段に連通し、加工物上に流体物質の付
   着物を形成するため加工物の方へ流体物質の流れを放出
   するノズル手段と、 （ハ）前記付着物を所望の形態にするため前記流体物質
   の流れと前記付着物とのうちの少なくとも一方に衝突す
   る少なくとも１つのガスジェットを形成するガスジェッ
   ト形成手段と、 （ニ）所定の経路に沿って前記ノズル手段と前記加工物
   との間に相対運動を生じさせるためのマニプレータ手段
   と、 （ホ）前記ガスジェット形成手段に接続さ れ、少なくとも補助信号を利用して、前記付着物の前記
   形態を前記経路の種々の部分において選択的に変化させ
   るべく該ガスジェット形成手段から発したガス流を調整
   するための制御信号を発生する制御手段と、 を設けて成る流体物質吐出装置。 ５、加工物へ流体物質を吐出する装置において、 （イ）加工物の方へ向いた出口を有するノズルから加圧
   流体物質の流れを放出する手段 と、 （ロ）加工物上にビードの形で流体物質を付着させるた
   め所定の経路に沿って前記ノズルと前記加工物との間に
   相対運動を生じさせる手段と、 （ハ）前記ビードを所望の形態にするため前記流体物質
   の流れと前記ビードとのうちの少なくとも一方の方へガ
   ス流を導く手段と、 （ニ）流体物質の圧力が降下したときに、加工物上の流
   体物質の飛散を阻止するに十分なだけ前記ガス流を減少
   させる手段と、 を設けて成る流体物質吐出装置。 ６、請求項５に記載の装置において、更に、前記出口の
   上流側位置で流体物質の圧力を 感知する手段と、 前記圧力の降下を感知したときに前記ガス 流の減少を開始させる手段と、 を備えた流体物質吐出装置。 ７、請求項５に記載の装置において、更に、減少ポンプ
   圧力のための少なくとも１つの インターバルを含むポンピングサイクルに応じて前記ノ
   ズルへ流体物質をポンピングする手段と、 前記インターバルと調時関係で前記ガス流 の減少を開始させる手段と、 を備えた流体物質吐出装置。 ８、加工物へ流体物質を吐出する方法において、 （イ）ノズルから加圧流体物質の流れを放出する段階と
   、 （ロ）加工物上にビードの形で流体物質を付着させるた
   め前記ノズルと加工物との間に相対運動を生じさせる段
   階と、 （ハ）前記ビードを所望の形態にするため前記流体物質
   の流れと前記ビードとのうちの少なくとも一方の方へガ
   ス流を導く段階と、 （ニ）流体物質の圧力が降下したときに前記ガス流を減
   少させる段階と、 から成る流体物質吐出方法。 ９、加工物へ流体物質を吐出する方法において、 （イ）ノズルから加圧流体物質の流れを放出する段階と
   、 （ロ）加工物上にパターンとして流体物質の付着物を形
   成させるため前記ノズルと加工物との間に相対運動を生
   じさせる段階と、 （ハ）前記付着物を所望の形態にするため前記流体物質
   の流れと前記付着物とのうちの少なくとも一方の方へガ
   ス流を導く段階と、 （ニ）前記パターンの少なくとも一部上で前記付着物の
   前記形態を実質上一様に維持するため前記流体物質の圧
   力に応じて前記ガス流を調整する段階と、 から成る流体物質吐出方法。