JPH04501317A - 塗料導電率測定システム - 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】 塗料導電率測定システム ［発明の背景］ １、発明の技術分野 本発明は、一般的に液体の計量と液体の輸送の為のオートメーションシステムに 関する。特に本発明は、静電塗料を塗装するのに使われる自動化されたスプレー 塗装システムに関する。

２、関連技術の説明 多くの様々な産業は、大量生産物に最終保護塗装を行う為にオートメーションス プレー塗装システムを利用している。

この様なオートメーション塗装システムは、大量の車を生産する為と、浸食を抑 制し魅力的な外観を提供する為に高品質塗装の完成品を作成しなければならない 要求の為、自動車産業で広く使われている。

静電塗料は、その様な塗料で達成される塗装範囲が改良でき無駄を減少出来る為 、オートメジョンスプレー塗装システムで幅広く使われている。自動車の様に塗 装されるべき物は静電気的に充電され、そしてその静電気的に充電された塗料は 、自動車に引き付けられる。スプレーをする間に塗料に存在する電荷は、ある望 ましい限界内にある事が重要である。

さもなくば、不十分な塗装範囲あるいは過大なオーバースプレーが生じる。この ように、静電塗装スプレープロセスの能率は、塗料の電気的導電率の正確な制御 による。

代表的には、塗料の導電率は、塗料貯蔵所（リザーバ）内に手で操作したプロー ブを位置ずける事によりモニタ（監視）され、そのリザーバは、塗料の直流導電 率を測定する為に設計されている。この様なモニタシステムはいくつかの状況に 適合するとはいえ、それは直流測定が集中分極効果にさらされて、分極された種 及び電場は電極に集中され、電極へのイオン電流を低め、そして不正確な測定を 生むという確かな欠点を有している。さらに、この様な直流導電率測定システム では、一番重要な場所、即ち、塗料が微粒子化の為にスプレー銃に入れられる場 所で塗料導電率の正確な測定ができない。

塗料導電率は、自動化されたスプレーシステムを通って塗料が動くにつれて変化 可能であり、その結果、塗料がスプレー銃に到達した時の塗料導電率は塗料貯蔵 所で測定された導電率と実質上具なっている。塗料の電気導電率が、スプレーの ような塗料の輸送位置に近いところで正確にモニタされる自動化された静電塗装 スプレーシステムが望まれている。

さらに、はとんどの自動化された塗装システムは一色以上の塗料をスプレーする ように設計されている。代表的には、溶剤は塗料を交換するシステムを通して吸 い上げられる。システムから塗料を流す為に必要、であり、異なった塗料をスプ レーし始める為に必要な時間と溶剤の量は経験的に決められている。結果として 、溶剤と塗料は浪費される。というのは過剰の溶剤あるいは塗料は一般に、シス テムを完全にし塗料の転換を保証する為に、システムを通して吸い上げられるか らである。塗料の転換が溶剤と塗料の最小限の浪費で連続的にモニタされ成就す る事が出来る自動化された塗料システムを用意する事が望ましい。

［発明の概要］ 本発明に従って、液体の輸送計量の為のシステムが以下の様に提供される。液体 の導電率は、計量装置またはスプレー銃の近くまたは内で測定され、液体導電率 の絶え間のない管内モニタが可能である。そのシステムは単一の液体あるいは塗 料の輸送をモニタする為に使用可能であり、液体の導電率が希望されたスペック 内であるように保証する。本発明の特徴として、そのシステムは、多少異なった 導電率を持っている液体が連続的にスプレーまたは計量される時に使われる。

計量装置におけるあるいはその近くでの液体導電率の測定により、計量装置に実 際に存在する液体の正確な計量と制御が可能となる。結果として、溶剤または塗 料浪費を、多重塗装システムにおける塗料交換時に最小にできる。

本発明に従って可能な様々なシステムは、計量装置またはスプレー銃内あるいは 近い場所における導電セルを提供する事に基づいている。この場所で導電測定セ ルを位置ずけることは、塗料の導電率が塗料貯蔵所でしか測定できないシステム では不可能な多数の利点を提供する。連続的な塗料のモニタにより、これらの利 点が含められ、導電率が希望した範囲内にある事を保証する。さらに、銃への塗 料と溶剤の流れはスプレー銃で測定した導電率に応じて正確に制御されている。

これにより、システムを通して吸い上げらる不必要な過度の材料に基づく塗料と 溶剤の浪費が減少する。本発明のある実施例の更なる利点は、導電率を交流を使 って測定する事であリ、それにより先行技術における集中分極効果を排除する。

本発明の上述した多数の技術と別の利点は、添付図面と共に次の詳細な記載を参 照すればより良く理解される。

［図面の簡単な説明］ 図１は、塗料を連続的に自動車にスプレー塗装する為の本発明による模範的なシ ステムの概要図である。

図２は、本発明によるより良い導電セルと測定装置の詳細図である。

図３は、よりよく混合したバッフルを描いている図２の断面図である。

［実施例の説明］ 本発明は、様々な液体の計量に使われるシステムの広大な適用を有している。以 下の記載は、自動車のような広大な様々な対象物へ静電塗料を塗布する為に設計 されたスプレー塗装システムに限定される。以下の記載は塗料を施す為のスプレ ーシステムに限るが、当業者によって、本発明はスプレー塗装システムに限られ ず、別の液体計量システムにも応用出来る事が理解される。

より良い模範的な静電スプレーシステムは、図１に概略的に示しである。そのシ ステムは、自動車１０の様な物に静電塗料を塗布する為に設計されている。周知 の様に、自動車１０は参照符号１２で表現された様に電気的に荷電された表面を 形成し、その表面に静電塗料が引かれる。静電塗料は、複数の貯蔵所１４．１６ ．１８に含まれている。静電塗料やそれらを作る方法はすべてよく知られている し、自動車産業で何年もの間使われて来ている。このシステムでは、様々な貯蔵 所の静電塗料が測定上異なった導電率を持っている事が望ましい。例えば、液体 はキロオームセンチメートルまたはメガオームセンチメートルの範囲の抵抗を持 っている。様々な塗料と貯蔵所１４．１６．１８との転換の間、システムを洗浄 する為に使われる溶剤は、貯蔵所２０に含まれている。

貯蔵所１４，１６．１８の静電塗料は、それぞれのポンプ２４．２６．２８によ ってマニホールド２２に吸い上げられる。ポンプ２４，２６．２８はマスターコ ントローラ３０によって十分なフローポジションとオフポジションの間で制御さ れる可変の流動ポンプである。バルブ３２，３４．３６も貯蔵所１４．１６．１ ８のそれぞれから塗料の流動を制御する為に設けられている。バルブ３２．３４ ．３６は、ソレノイド３８．４０．４２によって制御されており、ソレノイド３ ８．４０．４２はかわるがわるマスターコントロール３０によって制御されてい る。貯蔵所２０からの溶剤をボンピングする事も、ポンプ４４、バルブ４６、ソ レノイド４８によって達成され、それらもすべてマスターコントローラ３０によ って制御されている。ポンプ２４．２６．２８．４４の代わりに、圧縮空気技術 の様な他の公知の液体輸送方法がシステムを通して液体を移動する為に使用出来 る。

塗料と溶剤はマニホールド２２を介して液体導管２３と次のスプレー銃５０に選 択的に送られる。もし必要なら、加圧された空気または他のガスが塗料の微粒子 化の為にライン５２を通ってスプレー銃に供給される。スプレー銃５０はスプレ ー銃を通る液体の流動を制御する為の流動制動器５１を含み、聞流位置と間流位 置の間で可変動作可能である。この流動制動器５１は、ライン３１で表現した様 にマスターコントロール３０によって制御されている。

本発明の一つの実施例によれば、導電セル５４は、スプレー銃５０を通って流れ る塗料や溶剤の導電率や抵抗を連続的にモニタする為のスプレー銃５０に設けら れている。導電セル５４は、コントローラ５６に接続されていて、コントローラ ５６は導電セル５４を通って流れる塗料の導電率の測定と表示を行う。コントロ ーラ５６からの導電率の測定値は連続的にマスターコントローラ３０に入力され る。

導電セル５４とコントローラ５６は、図２と図３に詳しく示されている。導電セ ル５４は、入口５８と出口６０を有する。

セル５４の内側は塗料または溶剤が流れるチャンバーや流動地帯を規定している 。セル壁は、好ましくはプラスチックやセラミックのような不導体から作られて いる。セル５４は二つの平行の電極６２．６４を含んでいる。電極は受諾されう る１平方センチメーターのできる限り小さいサイズが望ましい。電極６２と６４ は導電セル５４のサイズを最小限にする為にできるだけ近い所に位置する事が望 ましい。電極は、約１センチから３センチの間の間隔を開けた方が望ましい。そ の電極６２と６４はコントローラ５６にワイヤー６６によって接続されている。

コントローラ５６は、交流導電率測定をなすために必要なすべての電子部品を含 む。前に記されたように、交流導電率測定は、直流測定の代わりになされる事が より良く、それは、直流測定に悪影響する恐れがある集中分極効果を回避するた めである。電流は、それぞれの電極で交番されるので、分極効果は発生しない。

望ましくは、約１−１０ボルトの間の少量の交流電圧が電極を交差して印加され る。５ボルトの電位を持つ交流がより望ましい。交流電流の周波数は広い範囲に 亘って可変でき、１，０００Ｈｚの付近の周波数が適当である。電極６２と６４ の間を流れる電流はモニタされ、その導電率はＣ−Ｌ　Ｉ／　（ＥＡ）の式によ って計算される。Ｃは、相互のオームセンチメートルで表現された塗料の導電率 で、Ｌは、センナメーターで表現された電極間の距離で、Ａは、平方センチメー ターで表現された電極の面積で、■は、アンペア表現された交流電流で、Ｅは、 ボルトで表現された印加交流電圧を表している。

コントローラ５６は電圧を供給して、電極６２と６４の間の電流測定を行い、塗 料の導電率を計算する。望ましくは、コントローラ５６は塗料の導電率の許容範 囲を規定する情報と塗料の導電率がスペックからはずれたときを決定する適当な アルゴリズムを含んでいる。コントローラ５６はまた、液晶表示５７の様なリー ドアウトも含んでいる。導電率の測定はおよそ５０−１００マイクロ秒ごとに周 期的になされる。

もし比例、積分あるいは微分制御式を有する数々の継続的な測定値、あるいは継 続的な測定値の動平均が制御バンド外になると、警報状態が知らされる。発信ラ イト６８が設けられ、導電率がスペックを満たしていないことをコントローラが 感知すると、点灯する。さらに、希望により、継電器や、別の電気的な活性装置 あるいは回路が設けられ、アラームの音に応答して開き、塗装スプレーシステム を不動作状態にする。

導電セル５４を通る塗料または溶剤は、導電率測定の間の望ましくない分極を防 ぐ為に徹底的に混合する事が望ましい。

よって、ミキシングバフル７０（図３）が設けられ、電極６２と６４間を塗料が 流れる時に激しく塗料混合するために方向付けられたり、成形されたりする。バ フル７０は、すべての塗料の流動に悪影響を及ぼさずに塗料を十分に混合するた めに、図３で示しているように望ましく形成されている。

以下は自動車１０に連続的に異なった塗料を塗布するための図】で示したシステ ムの動作の模範的な説明である。マスターコントロール３０は、ポンプ４４を作 動させ、バルブ４６を開けるようにプログラムされており、貯蔵所２０からの溶 剤は、マニホールド２２を介してとスプレー銃５０に吸い上げられる。溶剤の導 電率は、静電塗料の導電率よりも小さい。コントローラ５６により制御されてマ スターコントロール３０は、すべての汚染物がシステムから洗い流されて、純粋 な溶剤がセル５４を通って流動している時を検出する。この時点で、バルブ４６ は閉められ、ポンプ４４は停止する。

ポンプ２４とバルブ３２は、マニホールド２２を通って貯蔵所１４からスプレー 銃５０に塗料を送るために開けられる。

マスターコントロール３０は、コントローラー５６によって、貯蔵所１４からの 塗料が導電セル５４に到達する時を検出する。この時点で、あるいはまもなくそ の後に、マスターコントロールは、自動車１０の塗装開始準備がなされていると いう事を知らせる。貯蔵所１４からの塗料スプレーの間、コントローラー５６は 連続的に塗料の導電率をモニタし、その導電率が希望の導電率スペック内にある ことを保証する。

貯蔵所１４からの塗料スプレーが完成した時、バルブ３２は閉められ、ポンプ２ ４はマスターコントロール３０によって停止される。その時、溶剤洗浄サイクル は次の様に実行される。ポンプ４４はその時作動し、バルブ４６はシステムから 塗料を流す為にシステムを通って貯蔵所２０から溶剤を吸い上げる為に開かれる 。再び、コントローラー５６はセル５４内の導電率をモニタし、溶剤が銃５０に 到達した時を決定する。導電率測定により溶剤が銃５０に到達し、すべての塗料 がシステムから流れたことを指示するとすぐに、マスターコントロールはバルブ ４６を閉めポンプ４４を停止する。ポンプ２６はその時作動し、バルブ３４は貯 蔵所１６から銃５０へ第２塗料を吸い上げる為開かれる。前述した様に、異なる 貯蔵所の塗料は測定可能な異なった導電率を有することが好ましく、そしてその スプレーされる特定の塗料はコントローラ５６によって簡単に確認出来る。しか し、希望ならその塗料は同じ導電率を持７ても良い。

セル５４の導電率は、貯蔵所１６の塗料がスプレー銃５０に到達する時の指示を 与える為にコントローラ５６で連続的にモニタされる。セル５４の導電率が、貯 蔵所１６からの塗料がスプレー銃に到達したことを指示したら、ただちにマスタ ーコントロールは、その自動車１０あるいは次の自動車に次の塗料を塗布する準 備を始めるよう指示する。貯蔵所１６からの塗料のスプレー塗装が完成した後、 溶剤洗浄サイクルが再び実行される。溶剤洗浄サイクルの後、貯蔵所１８の塗料 切り換えは貯蔵所１４から１６に塗料を切り換えた様な先と同じ方法で成就され る。代わりに、マスターコントロールは再びシステムに貯蔵所１４から塗料を吸 い上げるようプログラムされる。

上記の記述から明らかなように、本発明のシステムは、スプレー銃５０に存在す る溶剤や静電塗料の様な特定の液体の正確で即座の測定を提供する。コントロー ラ５６からのこの情報をマスターコントロール３０に入力する事によって、塗料 貯蔵所１４．１６．１８からの連続したスプレーが正確に制御され、塗料あるい は溶剤の浪費が最小数量にされる。さらに、スプレー塗装作業間の導電セル５４ によってなされる連続的なモニタによって、静電塗料の導電率が決められた範囲 内ではない場合を、即座に検出し警報する事ができる。本発明の特徴は、上述の ような多種類の塗料を用いる場合だけでなく、一つの塗料を用いる場合にも有利 である。０本発明のシステムは、前に述べた様に一つの塗料貯蔵所、ポンプ、バ ルブ、ソレノイドと溶剤洗浄システムを設ける事によって、一つの塗料に対して もすることができる。

図１に示した本発明の実施例はスプレー銃５０内に導電セル５４を有しているが 、これは単に一つの選択にすぎない事を理解すべきである。導電セル５４は、マ ニホールド２２からスプレー銃５０に導く液体導管２３内のどこにでも随意に位 置付けてもよく、好ましくはスプレー銃に接近して配置する事が望ましい。

この様に本発明の模範的な実施例を記述してきたが、開示されたのは模範的なも のであって、様々な他の変更、応用、変形が本発明の技術範囲内で可能であるこ とが当業者によって理解される。よって、本発明はここに示された特定の実施例 に限られなく、次の請求の範囲によって特定される。

、　ど 国際調査報告 国際調査報告 、ＰＣＴ／ＵＳ　９０１０３７３９ ＳＡ　３９６０２

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．測定上異なった導電率を持つ液体を含む複数の貯蔵所を設け、貯蔵所から計 量装置を通る液体の導電率を連続的に測定する計量装置と計量装置に接近して位 置している導電セルとを設け、導電セルによってなされた導電率の測定に基づい て計量装置に流れる液体の流量を選択的に制御することを特徴とする異なる導電 率を有する液体の輸送を計量する方法。
2. ２．前記貯蔵所は少なくとも一つの静電塗料と少なくとも一つの溶剤を含んでい る事を特徴とする請求の範囲１に記載の液体の輸送計量方法。
3. ３．前記導電セルの導電率が、導電セルを通る液体内の離隔した場所に位置して いる二つの測定板間で測定されることを特徴とする請求の範囲１に記載の液体輸 送計量方法。
4. ４．前記導電セルを通って流動する液体の交流導電率が測定される事を特徴とす る請求の範囲３に記載の液体輸送計量方法。
5. ５．前記システムは、第一導電率を有する第一液体を含んでいる第一貯蔵所と、 第一導電率とは異なる第二導電率を有している第二液体を含む第二貯蔵所と、第 一と第二の液体を受ける第一と第二の入口と出口を有するマニホールドと、第一 貯蔵所からマニホールドへ第一液体を吸い上げ、オンとオフの吸い上げ位置の間 で動作可能な第一ポンプ手段と、第二貯蔵所からマニホールドへ第二液体を吸い 上げ、オンとオフの吸い上げ位置の間で動作可能な第二ポンプ手段と、マニホー ルドの出口からの第一あるいは第二液体を受ける入口と第一または第二液体が放 出されるノズルとを有する計量装置と、マニホールド出口と計量装置の入口の間 に接続され、その間に液体流動コミュニケーションを行う液体導管と、液体導管 と計量装置のノズルとの間に設けられ、その間を流れる液体の導電率を測定する 手段を有する導電セルと、導電セルと第一と第二ポンプ手段に接続されていて、 導電セルで測定した導電率をもとにオンとオフの位置の間で第一と第二のポンプ 手段の動作を制御する制御手段とを有している事を特徴とする請求の範囲１に記 載の様々な導電率を持つ液体の輸送を計量するシステム。
6. ６．第一と第二液体は、静電塗料と溶剤からなるグループから選ばれる事を特徴 とする請求の範囲５に記載の計量システム。
7. ７．十分な量の圧縮空気を計量装置に取り入れて、ノズルから第一あるいは第二 液体のエアロゾル霧をスプレーする手段を更に有する事を特徴とする請求の範囲 ５に記載の計量システム。
8. ８．前記計量装置は、計量装置を通る液体の流動を制御する為の流動トリガを含 んでおり、前記流動トリガは、開流位置と停流位置の間で可変的に動作する事を 特徴とする請求の範囲７に記載の計量システム。。
9. ９．前記導電セルは、液体流動ゾーンを規定するチャンバーと、前記流動ゾーン の一方の側の離隔した位置に設けられた少なくとも二つの導電率測定板と、導電 率測定板の間を通る液体の導電率を測定する手段とを有している事を特徴とする 請求の範囲５に記載の計量システム。
10. １０．前記導電セルは、液体流動ゾーン内に位置しているバフル板を含み、その バフル板は液体が流動ゾーンを通り過ぎる時に、前記液体を混合する為に流動ゾ ーン内に形成され、方向づけられている事を特徴とする請求の範囲９に記載の計 量システム。
11. １１．導電セルを通って流れる液体の導電率を測定する手段は交流導電率を測定 する手段を具備している事を特徴とする請求の範囲５に記載の計量システム。
12. １２．導電セルは、測定装置内に設けられている事を特徴とする請求の範囲５に 記載の計量システム。