JPH075012A - 質量流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は塗装用ロボットのアーム等の可動部
の回転運動によるノイズをキャンセルできるよう構成し
た質量流量計を提供することを目的とする。 【構成】 質量流量計１０は塗装用ロボット１の第２ア
ーム５の設置される。質量流量計１０は、センサチュー
ブ３５の流入側にピックアップ３７ａと３８ａとを有
し、センサチューブ３５の流出側にピックアップ３７ｂ
と３８ｂとを有し、流入側のピックアップ３７ａの出力
信号Ｓａからピックアップ３８ａの出力信号Ｓｃを減算
した減算信号Ｓａ−Ｓｃと、流出側のピックアップ３７
ｂの出力信号Ｓｂからピックアップ３８ｂの出力信号Ｓ
ｄを減算した減算信号Ｓｂ−Ｓｄとの位相差を求めるこ
とにより流量を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は質量流量計に係り、特に
可動部分に設置されるよう構成された質量流量計に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えばコンベヤ等により搬送されるワー
クに塗装を施す塗装ラインにおいては、コンベヤの近傍
に塗装用ロボットが設置され自動的に塗装作業が行われ
るようになっている。塗装用ロボットはアーム先端に取
付けられた塗装ガンを予めティーチングされた塗装プロ
グラムにしたがって動作させ、ワーク表面に塗装を施
す。このような塗装用ロボットを用いて自動的に塗装す
るに際して、ワーク表面に吹き付けられる塗料の吐出量
が一定になるように、即ち塗装膜が均一となるように要
望されており、塗装ガンへ供給される塗料をより高精度
に制御することが考えられている。

【０００３】従来の塗装用ロボット装置では、塗料を供
給する塗料供給ユニットと塗装用ロボットのアーム先端
に設けられた塗装ガンとを接続する塗料チューブとの間
に塗料供給量を計測する流量計を設け、流量計からの計
測信号に基づいて塗料送出用ポンプを制御して塗装ガン
からの噴霧される塗料の吐出量を調整していた。そし
て、流量計としては例えば計測精度の高いコリオリ式の
質量流量計が適用され、塗料の吐出量がより高精度に制
御される構成となっている。

【０００４】この種の質量流量計では、塗料が流れるセ
ンサチューブを振動させたときに生ずるコリオリ力が流
量に比例し、センサチューブの流入側と流出側とでコオ
リオ力の作用方向が逆向きになるため、その位相差より
流量が計測される構成となっている。従って、上記のよ
うなコリオリ式の質量流量計では、センサチューブに外
部振動が伝播すると検出信号にノイズが生ずるため、従
来はセンサチューブに外部振動が伝わらないように質量
流量計を塗装用ロボットから離れた床面上等に固定して
質量流量計の計測精度を維持していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
塗装用ロボット装置では、質量流量計が塗装ガンより離
れた床面等の場所に設けられているため、塗装ガンから
質量流量計までの塗料チューブが長く、しかも塗料チュ
ーブには上記塗装ガンの動作を妨げないように弾性を有
するゴム製チューブ等が使用されているので、ポンプで
圧送された塗料の圧力により塗料チューブ内の通路断面
積が半径方向に拡がりやすかった。そのため、例えば塗
装ガンが空気供給停止により塗料噴霧オフになった後も
余剰塗料が送出されるため、塗料チューブ内の通路が塗
料圧力により拡径されて半径方向に膨張する。よって、
塗装が終了しているにも拘わらず質量流量計のセンサチ
ューブ内を塗料が流れることになり、質量流量計は塗装
終了後も塗料の流量計測値を出力し続ける。

【０００６】又、塗装ガンが塗装開始するときは、当初
塗装ガンと質量流量計とを接続する塗料チューブ内に圧
送された余剰塗料が塗装ガンより噴霧されるため、しば
らくの間質量流量計のセンサチューブ内を塗料が流れ
ず、塗装が開始されているにも拘わらず、質量流量計は
流量ゼロを出力してしまう。そのため、従来は質量流量
計の応答性が悪く、計測値が実際に塗装ガンから吐出さ
れる塗料の流量と異なってしまい、ワーク表面の塗装膜
が均一な所定膜厚となるようにポンプ及び塗装ガンのオ
ン、オフ動作を正確に制御することが難しかった。

【０００７】そこで、本出願人は上記問題を解決するた
め塗装ガンが設けられた塗装用ロボットのアームに上記
構成の質量流量計を設置した構成を特願平３−２５２３
１６号により提案した。

【０００８】しかるに、塗装用ロボットのアームに質量
流量計を設置した場合、アームが左右方向，上下方向の
各方向に動作する際に上記センサチューブにコリオリ力
が作用する。従って、センサチューブのコリオリ力によ
る変位を検出するピックアップの出力にアーム動作に伴
うノイズが重畳されてしまい、計測精度が低下してしま
うといった課題がある。

【０００９】即ち、アームの回転運動により生ずるセン
サチューブの変位は、被測流体の流れによる変位と同じ
方向で同一周期，同一位相で起きるため、これを分離さ
せることは難しい。しかし、アームの回転運動によるセ
ンサチューブの変位と被測流体の流れによる変位とは、
夫々Ｊ字状に曲げられたセンサチューブの異なる位置で
大きくなるため、この違いに着目してアームの回転運動
によるセンサチューブの変位をキャンセルすることが考
えられている。

【００１０】つまり、センサチューブはＪ字状に曲げら
れた流入側のチューブと流出側のチューブとを接続して
なり、流入側，流出側の直管部分に被測流体の流れによ
る変位を検出する第１，第２のピックアップを設けると
ともに、直管部分の先端より曲げられた曲部分にアーム
の回転運動による変位を検出する第３，第４のピックア
ップを設けた構成の質量流量計が開発されつつある。そ
して、第１のピックアップの信号と第２のピックアップ
の信号とを加算した出力と、第３のピックアップの信号
と第４のピックアップの信号とを加算した出力との位相
差より流量を算出する。

【００１１】ところが、上記のように第１のピックアッ
プの信号と第２のピックアップの信号とを加算し、第３
のピックアップの信号と第４のピックアップの信号とを
加算してアームの回転運動による変位をキャンセルする
ことができたが、例えばセンサチューブを曲げ加工する
際の加工誤差等によりＪ字状に曲げられた流入側のチュ
ーブと流出側のチューブとが対称な形状に製作されてい
ないとアームの回転運動による変位をキャンセルするこ
とができないといった課題が生じた。

【００１２】そこで、本発明は上記課題を解決した質量
流量計を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１は、流
入路又は流出路に連通し平行に延在する一対の直管部
と、該直管部の先端よりＵ字状に曲げられた曲部と、該
一対の曲部の端部を接続する接続部とを有し、流入側の
直管部から流入された被測流体が該曲部及び接続部を通
過して流出側の直管部より流出するように形成されたセ
ンサチューブと、該センサチューブの一対の直管部を近
接又は離間方向に振動させる加振器と、該加振器により
加振されたセンサチューブ内を流れる被測流体の流量に
応じて発生するコリオリ力による前記一対の直管部の夫
々の変位を検出する第１，第２のピックアップと、前記
センサチューブの一対の曲部の夫々の変位を検出する第
３，第４のピックアップと、流入側の前記第１のピック
アップの出力信号から流入側の前記第３のピックアップ
の出力信号を減算するように接続し、且つ流出側の前記
第２のピックアップの出力信号から流出側の前記第４の
ピックアップの出力信号を減算するように接続し、前記
第１，第２のピックアップの出力信号に発生したノイズ
を除去するノイズ除去手段と、よりなることを特徴とす
る。

【００１４】又、本発明の請求項２は、前記ノイズ除去
手段が、流入側の直管部に設けられた前記第１のピック
アップと流入側の曲部に設けられた前記第３のピックア
ップとを逆極性で直列接続し、流出側の直管部に設けら
れた前記第２のピックアップと流出側の曲部に設けられ
た前記第４のピックアップとを逆極性で直列接続してな
ることを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記請求項１によれば、流入側の第１のピック
アップの出力信号から流入側の第３のピックアップの出
力信号を減算するように接続し、且つ流出側の第２のピ
ックアップの出力信号から流出側の第４のピックアップ
の出力信号を減算するように接続し、第１，第２のピッ
クアップの出力信号に発生したノイズを除去することが
できるので、流入側の出力信号に発生したノイズは流入
側で検出された非振動部分で検出された出力信号により
キャンセルされ、流出側の出力信号に発生したノイズは
流出側で検出された非振動部分で検出された出力信号に
よりキャンセルされ、加工誤差等によりセンサチューブ
の形状が流入側と流出側とで対称でない場合でも第１，
第２のピックアップの出力信号に発生したノイズを除去
することが可能となる。

【００１６】又、請求項２によれば、流入側の直管部に
設けられた第１のピックアップと流入側の曲部に設けら
れた第３のピックアップとを直列接続し、流出側の直管
部に設けられた第２のピックアップと流出側の曲部に設
けられた第４のピックアップとを直列接続することによ
り、センサチューブの形状が流入側と流出側とで対称で
ない場合でも第１，第２のピックアップの出力信号に発
生したノイズを除去することが可能となる。

【００１７】

【実施例】図１及び図２に本発明になる質量流量計の一
実施例が適用された塗装用ロボット装置を示す。

【００１８】両図中、塗装用ロボット１は多関節型のロ
ボットであり、大略基台２と、基台２上に設けられた旋
回テーブル３と、旋回テーブル３上に起立する第１アー
ム４と、第１アーム４の上端より水平方向に延出する第
２アーム５とよりなる。第２アーム５の先端には手首部
６が設けられ、この手首部６には塗装ガン７が取付けら
れている。第２アーム５は後端部が第１アーム４上端に
回動自在に支承されている。

【００１９】８は塗料供給ユニットで、例えば弾性を有
するゴム性の塗料チューブ９ａ，９ｂを介して塗装ガン
７と接続され、後述するように塗料を塗装ガン７に供給
する。

【００２０】１０はコリオリ式の質量流量計で、塗料チ
ューブ９ａと９ｂとの間に介在し、且つ第２アーム５の
上面５ａにベルト１１，１２により固定され、塗料チュ
ーブ９ａを流れる塗料の流量を計測する。質量流量計１
０は塗装ガン７になるべく近接した位置となるように第
２アーム５に取付けられているので、塗装ガン７までの
距離が短い。よって、質量流量計１０から引き出され塗
装ガン７との間を接続する塗料チューブ９ａが従来より
も大幅に短くなり、質量流量計１０は塗装ガン７のオ
ン、オフによる塗料の流量変化を応答性良く計測でき
る。

【００２１】１４は塗装用ロボット１を制御する制御装
置で、ワークの種類に応じた塗装プログラムが入力され
ている。

【００２２】１５は切替バルブ制御部で、後述するよう
に制御装置１４から出力された塗装プログラムの指令に
より塗料供給ユニット８の各バルブへ開又は閉信号を出
力する。塗装用ロボット１は被塗物としてのワーク２１
がコンベヤ２２により塗装開始位置に到着すると、制御
装置１４からの指令に基づいてそのワーク形状に応じた
塗装動作を行いながら塗装ガン７より塗料を噴霧する。

【００２３】又、図２に示す如く、塗料供給ユニット８
は、夫々色の異なる塗料が給送される複数の色替バルブ
１６₁ 〜１６₈ が並列に配設された色替バルブユニット
１６と、色替バルブユニット１６から吐出された塗料の
供給圧力を所定圧力に減圧するレギュレータ１７と、レ
ギュレータ１７からの塗料を加圧して圧送するギヤポン
プ１８と、ギヤポンプ１８からの塗料又はパージ用のシ
ンナ、空気源１９からのエアを切替えるバルブ２０₁ 〜
２０₃ が並列に配設された洗浄バルブユニット２０とよ
りなる。

【００２４】従って、塗装動作時は、色替バルブユニッ
ト１６の指定された塗装色に対応する一のバルブが開弁
し、塗料が塗料チューブ２５へ吐出される。

【００２５】塗料チューブ２５には色替バルブユニット
１６及びレギュレータ１７、ギヤポンプ１８、洗浄バル
ブユニット２０が配設されており、色替バルブユニット
１６により選択された一の塗料がこれらの機器を介して
塗料チューブ９ｂへ圧送される。

【００２６】尚、色替バルブ制御部１５は色替バルブユ
ニット１６の各バルブ１６₁ 〜１６ ₈ を開閉制御すると
ともに、質量流量計１０から出力された流量信号に応じ
てギヤポンプ１８の駆動部１８ａに回転制御信号を出力
する。又、洗浄バルブユニット２０は、色替バルブ制御
部１５からの制御信号により塗装動作時塗装用のバルブ
２０が開弁し、例えばＡ色からＢ色に色替えするとき一
旦バルブ２０₁ が閉弁する。このバルブ２０₁ が閉弁し
ている間にシンナ用のバルブ２０₂ 、エアパージ用のバ
ルブ２０₃ が順次一定時間開弁し、塗料チューブ９ａ，
９ｂ、質量流量計１０及び塗装ガン７の残留塗料をパー
ジする。その後、次のＢ色のバルブ１６ ₂ が開弁し、且
つ洗浄バルブユニット２０のバルブ２０₁ が開弁し塗装
作業が再開される。

【００２７】又、塗装ガン７はエアの供給により塗料チ
ューブ９ｂからの塗料を霧化してワーク２１に吹き付け
る。そのため、塗装ガン７には空気源１９からのエアを
給送するエアチューブ２３が接続され、このエアチュー
ブ２３には塗装ガン７の塗装動作をオン、オフするバル
ブ２４が配設されている。

【００２８】ここで、上記質量流量計１０の構成につい
て説明する。

【００２９】図３，図４に示す如く、質量流量計１０は
大略流量計測部３２と、流量計測部３２を弾力的に支持
する防振部材３４とよりなる。

【００３０】流量計測部３２はセンサチューブ３５、一
対の加振器３６ａ，３６ｂ、流量計測用のピックアップ
３７ａ，３７ｂ、ノイズ検出用のピックアップ３８ａ，
３８ｂを有し、これらが箱状のケース３１内に収納され
ている。ケース３１の両側部開口には蓋３９，４０が嵌
合し固定されている。又、両側の蓋３９，４０はケース
３１の底面側より折曲されたブラケット４１にボルト４
２を介して締結されている。ケース３１の底部には蓋３
９と４０との間に横架された支柱５７を支持する底板３
３が設けられている。

【００３１】塗装ガン７側に設けられた蓋４０には流入
側の塗料チューブ９ｂが接続される流入口４４と流出側
の塗料チューブ９ａが接続される流出口４５とが穿設さ
れている。

【００３２】センサチューブ３５は、塗装用ロボット１
の側方からみるとＪ字状（図３参照）に形成されてお
り、第２アーム５の長手方向の軸線５ｂ（１点鎖線で示
す）と平行に延在する流入側の直管部３５ａ、流出側の
直管部３５ｂと、直管部３５ａ，３５ｂの先端よりＵ字
状に湾曲した曲部３５ｃ，３５ｄと、曲部３５ｃ，３５
ｄとを接続するＵ字状の接続部３５ｅとよりなる。又、
流入側の直管部３５ａの端部は流入口４４に連通する孔
に嵌合する。流出側の直管部３５ｂは端部が流出口４５
に連通する孔に嵌合する。

【００３３】このように、質量流量計１０は直管部３５
ａ，３５ｂが第２アーム５の長手方向の軸線５ｂと平行
となる向きに延在形成されるように取付けられているた
め、第２アーム５に邪魔にならないようにコンパクトに
設けられており、塗装動作を妨げないように設けられて
いる。又、流量計測時、質量流量計１０は塗装動作に伴
う上下方向の外部振動が防振部材３４により流量計測部
３２に伝播することを防止されるとともに、水平方向
（Ａ方向）の外部振動が生じてもピックアップ３７ａ，
３７ｂの出力の位相差を検出する際水平方向の外部振動
はキャンセルされる。

【００３４】５３はコネクタで、蓋４０の上部に固着さ
れ、内部には加振器３６ａ，３６ｂ及びピックアップ３
７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂからの複数のコード５４
が引き込まれている。加振器３６ａ，３６ｂは直管部３
５ａ，３５ｂの先端部分に設けられ、実質電磁ソレノイ
ドと同様な構成であり、センサチューブ３５の直管部３
５ａ，３５ｂの下端に設けられたマグネット（図示せ
ず）と、マグネットをアーム５の移動方向（Ａ方向）に
駆動するコイル（図示せず）とよりなる。

【００３５】又、ピックアップ３７ａ，３７ｂは加振器
３６ａ，３６ｂにより加振される直管部３５ａ，３５ｂ
に設けられている。ピックアップ３７ａ，３７ｂは、加
振器３６ａ，３６ｂと同様な構成であり、マグネット３
７ａ₁ ，３７ｂ₁ と、マグネット３７ａ₁ ，３７ｂ₁ と
の相対変位に応じた電圧を発生する筒状のコイル３７ａ
₂ ，３７ｂ₂ とよりなり、直管部３５ａ，３５ｂのコリ
オリ力によるＡ方向の変位を検出する。

【００３６】又、ピックアップ３８ａ，３８ｂは加振器
３６ａ，３６ｂの上方に位置し、加振器３６ａ，３６ｂ
により加振されない非振動部分である曲部３５ｃ，３５
ｄに設けられている。ピックアップ３８ａ，３８ｂは、
マグネット３８ａ₁ ，３８ｂ ₁ と、マグネット３８
ａ₁ ，３８ｂ₁ との相対変位に応じた電圧を発生する筒
状のコイル３８ａ₂ ，３８ｂ₂ とよりなり、曲部３５
ｃ，３５ｄのアーム回動動作によるＡ方向の変位を検出
する。

【００３７】５５は第１のサポート板で、直管部３５
ａ，３５ｂの端部が貫通し、且つろう付け等により直管
部３５ａ，３５ｂ外周に固着されている。５６は第２の
サポート板で、接続部３５ｅと曲部３５ｃ，３５ｄとの
間に装架され接続部３５ｅの両端を保持するよう固着さ
れている。又、上記ピックアップ３８ａ，３８ｂのコイ
ル３８ａ₂ ，３８ｂ₂ は、第２のサポート板５６により
保持されている。

【００３８】従って、加振器３６ａ，３６ｂにより直管
部３５ａ，３５ｂがＡ方向に加振されると、直管部３５
ａ，３５ｂは第１のサポート板５５を支点とし、曲部３
５ｃ，３５ｄは第２のサポート板５６を支点としてＡ方
向に振動する。このように質量流量計１０はセンサチュ
ーブ３５の直管部３５ａ，３５ｂがアーム５の旋回方向
（Ａ方向）すなわち水平方向に振動するため、塗装用ロ
ボット１の塗装動作時アーム５の旋回動作による外部振
動の影響を受けにくい。

【００３９】そして、ピックアップ３７ａ，３７ｂは振
動する直管部３５ａ，３５ｂ内を流れる流量に比例した
コリオリ力による水平方向（Ａ方向）の変位を検出する
ため、外部信号の上下方向成分を検出せず流量に応じて
直管部３５ａ，３５ｂの変位を正確に検出する。

【００４０】５７は前記センサチューブ３５、加振器３
６ａ，３６ｂ、ピックアップ３７ａ，３７ｂを支持する
支柱で、蓋３９と４０との間に第２アーム５の長手方向
の軸線５ｂと平行となるように設けられている。

【００４１】上記構成になる流量計測部３２は４個の防
振部材３４に支持された底板３３上に横向きに取付けら
れている。防振部材３４は弾性を有するゴム製であり、
内部が空気ばね構造になっており、材質自体の弾性とと
もに内部の空気圧力によりアーム５から伝播される振動
を弾力的に吸収する。

【００４２】５８は取付板で、防振部材３４に対し一体
的に固定されている。又、取付板５８は前述したベルト
１１，１２により第２アーム５に固定される。

【００４３】塗装時塗装ガン７に供給される塗料の流量
を計測する流量計測時は、前述の如く加振器３６ａ，３
６ｂがセンサチューブ３５の直管部３５ａ，３５ｂを水
平方向（Ａ方向）に加振し、一対の直管部３５ａ，３５
ｂが互いに近接又は離間するように水平方向（Ａ方向）
に振動する。被測流体としての塗料はこのように振動す
るセンサチューブ３５の直管部３５ａに流入し曲部３５
ｃ、接続部３５ｅ、曲部３５ｄ、直管部３５ｂを通過し
て流出口４５より下流側の塗料チューブ９ａへ流出す
る。直管部３５ａ，３５ｂでは流量に比例した大きさの
コリオリ力が発生し、流入側と流出側では逆向きのコリ
オリ力が発生する。

【００４４】これにより、直管部３５ａと３５ｂとでは
時間的な遅れが生じ、これがピックアップ３７ａの出力
信号とピックアップ３７ｂの出力信号との位相差となっ
て検出される。尚、流量計測の原理についての詳細は同
出願人により先に出願された例えば特開昭６３−２６２
５２６号のものと同じなのでここでは省略する。

【００４５】ところが、上記構成になる質量流量計１０
には塗装用ロボット１の塗装動作に伴う振動が伝播され
る。

【００４６】しかるに、本実施例では流量計測部３２の
底部に上記空気ばね構造の防振部材３４が設けられてい
るので、第２アーム５からの上下方向の外部振動は防振
部材３４の空気圧及び防振部材３４自体の弾性により弾
力的に吸収される。従って、流量計測部３２には外部信
号（主に上下方向振動成分）が伝播せず、防振部材３４
により外部振動が良好に絶縁される。

【００４７】又、外部振動の水平方向成分（Ａ方向）が
ケース３１、底板３３、支柱５７等に伝播しても、セン
サチューブ３５の直管部３５ａ，３５ｂが第２アーム５
の旋回方向である水平方向に加振され、ピックアップ３
７ａ，３７ｂはＡ方向に発生するコリオリ力による直管
部３５の位相差を検出するため、外部振動の影響が相殺
されて流量計測することができる。そのため、質量流量
計１０は塗装動作する第２アーム５上に設置された状態
でも流量を正確に計測できる。

【００４８】従って、切替バルブ制御部１５は質量流量
計１０から出力された流量信号に基づきギヤポンプ１８
の回転数を制御して塗装ガン７から噴霧される塗料の吐
出量を一定にする。これにより、ワーク２１の吹き付け
られた塗装膜の膜厚がより均一となり高品質の塗装が可
能となる。

【００４９】上記のように塗装用ロボット１の第２アー
ム５上に質量流量計１０を設置した場合、質量流量計１
０は塗装用ロボット１の塗装動作により前後方向への直
線運動の加速度と、第２アーム５の回動による上下方向
及び左右方向への旋回運動の加速度を受けることにな
る。

【００５０】しかし、第２アーム５が前後方向に直線運
動すると、センサチューブ３５の直管部３５ａ，３５ｂ
の長手方向に加速度が作用するので、質量流量計１０の
計測動作には影響しない。ところが、第２アーム５が軸
回りの回転運動すると、センサチューブ３５の直管部３
５ａ，３５ｂに流量計測方向のコリオリ力と同じ方向の
加速度が作用するため、質量流量計１０は誤計測してし
まう。

【００５１】センサチューブ３５の微小部分（長さΔ
Ｌ，質量Δｍ）に作用するコリオリ力ΔＦｃは、次式
（１）で表される。

【００５２】 Ｆｃ＝−２Δｍ（ｖ×ω） … （１） 但し、ｖは微小部分の振動の速度、ωは回転角速度であ
る。

【００５３】ｘ，ｙ，ｚ軸の各軸回りの回転により上記
センサチューブ３５に作用するコリオリ力は、図５
（Ａ）乃至（Ｃ）に示すようになる。このうち、図５
（Ａ）に示すｘ軸回りの回転運動（第２アーム５を上下
方向に旋回）の場合、コリオリ力の作用方向がセンサチ
ューブ３５の軸方向になるため、センサチューブ３５の
変形は少なくピックアップ３７ａ，３７ｂの出力への影
響もほとんどない。

【００５４】又、図５（Ｂ）に示すｙ軸回りの回転運動
の場合、ｚ軸方向のコリオリ力が作用するとともにｘ方
向にもコリオリ力が作用する。又、図５（Ｃ）に示すｚ
軸回りの回転運動（第２アーム５を左右方向に旋回）の
場合、ｙ軸方向にコリオリ力が作用する。

【００５５】従って、第２アーム５がｙ軸回りの回転運
動した場合に生ずるｘ方向のコリオリ力は、被測流体が
センサチューブ３５内を流れる流量に比例して生ずるコ
リオリ力と同一方向、同一周期、同一位相である。その
ため、流量計測時に流量に比例したコリオリ力に第２ア
ーム５の回転運動により生じたコリオリ力がノイズとし
て重畳されてしまう。

【００５６】上記第２アーム５の回転運動により生じた
センサチューブ３５の変形は、図５（Ｂ）に示すｙ軸回
りの回転運動の場合のようにｘ方向のコリオリ力により
生ずる変形と同一方向、同一周期、同一位相で起きる
が、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように被測流体の流れによ
るセンサチューブ３５の変形位置と第２アーム５のｙ軸
回りの回転運動によるセンサチューブ３５の変形位置と
が異なる。そのため、本実施例では、この変形位置の違
いを利用して第２アーム５のｙ軸回りの回転運動による
コリオリ力をキャンセルすることが可能になる。

【００５７】即ち、センサチューブ３５の直管部３５
ａ，３５ｂには流量計測用のピックアップ３７ａ，３７
ｂが設けられ、センサチューブ３５の曲部３５ｃ，３５
ｄにはノイズ検出用のピックアップ３８ａ，３８ｂが設
けられている。そして、図７に示すように流入側の直管
部３５ａに設けられたピックアップ３７ａは、流入側の
曲部３５ｃに設けられたピックアップ３８ａと逆極性と
なるように直列接続され、流出側の直管部３５ｂに設け
られたピックアップ３７ｂは、流出側の曲部３５ｄに設
けられたピックアップ３８ｂと逆極性となるように直列
接続されている。

【００５８】従って、流入側のピックアップ３７ａの出
力信号Ｓａからピックアップ３８ａの出力信号Ｓｃを減
算されてＳａ−Ｓｃの信号が流入側の変位検出信号とし
て出力される。又、流出側のピックアップ３７ｂの出力
信号Ｓｂからピックアップ３８ｂの出力信号Ｓｄを減算
されてＳｂ−Ｓｄの信号が流出側の変位検出信号として
出力される。そのため、比較的簡単な回路構成の変更に
より、後述するようにセンサチューブ３５の形状が流入
側と流出側とで対称でない場合でもピックアップ３７
ａ，３７ｂの出力信号に発生したノイズを除去すること
ができる。

【００５９】各ピックアップ３７ａ，３７ｂ，３８ａ，
３８ｂにより検出される出力信号は次式（２）〜（５）
のように表せる。

【００６０】 Ｘ₁ ｓｉｎωｔ＋（ｘ₁ ＋ｘ’）ｃｏｓωｔ … （２） Ｘ₁ ｓｉｎωｔ−（ｘ₁ ＋ｘ’）ｃｏｓωｔ … （３） Ｘ₂ ｓｉｎωｔ＋（ｘ₂ ＋ｘ’）ｃｏｓωｔ … （４） Ｘ₂ ｓｉｎωｔ−（ｘ₂ ＋ｘ’）ｃｏｓωｔ … （５） 但し、Ｘ₁ はピックアップ３７ａ，３７ｂの取り付け位
置におけるセンサチューブ３５の共振振幅、Ｘ₂ はピッ
クアップ３８ａ，３８ｂの取り付け位置におけるセンサ
チューブ３５の共振振幅、ｘ₁ は被測流体の流れによる
ピックアップ３７ａ，３７ｂの取り付け位置におけるセ
ンサチューブ３５の共振振幅、ｘ₂ は被測流体の流れに
よるピックアップ３８ａ，３８ｂの取り付け位置におけ
るセンサチューブ３５の共振振幅、ｘ’は第２アーム５
のｙ軸回りの回転運動による各ピックアップ３７ａ，３
７ｂ，３８ａ，３８ｂの取り付け位置におけるセンサチ
ューブ３５の共振振幅、である。

【００６１】従来はピックアップ３７ａの出力信号とピ
ックアップ３７ｂの出力信号との位相差より被測流体の
質量流量を得ていたため、第２アーム５のｙ軸回りの回
転運動による出力ｘ’を誤差として含んでいた。つま
り、ピックアップ３７ａの出力信号とピックアップ３７
ｂの出力信号との位相差θは、次式（６）のようにｘ’
を含む形で表される。

【００６２】 θ≒２（ｘ₁ ＋ｘ’）／ｘ₁ … （６） 上記のようなロボット搭載形の質量流量計１０では、流
入側のピックアップ３７ａの出力信号Ｓａからピックア
ップ３８ａの出力信号Ｓｃを減算した減算信号Ｓａ−Ｓ
ｃと、流出側のピックアップ３７ｂの出力信号Ｓｂから
ピックアップ３８ｂの出力信号Ｓｄを減算した減算信号
Ｓｂ−Ｓｄとの位相差を求めることにより流量が算出さ
れる。これにより第２アーム５のｙ軸回りの回転運動に
よる出力ｘ’がキャンセルされ、誤出力の発生を抑える
ことができる。

【００６３】流入側の減算信号Ｓａ−Ｓｃ、流出側の減
算信号Ｓｂ−Ｓｄは次式（７）（８）で表せる。

【００６４】 （Ｘ₁ −Ｘ₂ ）ｓｉｎωｔ＋（ｘ₁ −ｘ₂ ）ｃｏｓωｔ … （７） （Ｘ₁ −Ｘ₂ ）ｓｉｎωｔ−（ｘ₁ −ｘ₂ ）ｃｏｓωｔ … （８） そして、流入側の減算信号Ｓａ−Ｓｃと流出側の減算信
号Ｓｂ−Ｓｄとの位相差は、次式（９）で表せる。

【００６５】 θ≒２（ｘ₁ −ｘ₂ ）／（Ｘ₁ −Ｘ₂ ） … （９） 従って、上記（６）式の位相差に比べて出力が小さくな
るが、第２アーム５のｙ軸回りの回転運動による出力
ｘ’がキャンセルすることができる。そのため、例えば
センサチューブ３５を曲げ加工する際の加工誤差等によ
りＪ字状に曲げられた流入側のチューブと流出側のチュ
ーブとが対称な形状に製作されていない場合でも、第２
アーム５のｙ軸回りの回転運動による誤出力をキャンセ
ルして被測流体の流量に比例したコリオリ力による出力
のみの位相差を求めることができる。

【００６６】尚、上記実施例では、コリオリ式の質量流
量計１０を第２アーム５に設けたが、これに限らず、例
えば第１アーム４に質量流量計１０を設ける構成として
も良いのは勿論である。

【００６７】

【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１によれ
ば、流入側の第１のピックアップの出力信号から流入側
の第３のピックアップの出力信号を減算するように接続
し、且つ流出側の第２のピックアップの出力信号から流
出側の第４のピックアップの出力信号を減算するように
接続し、第１，第２のピックアップの出力信号に発生し
たノイズを除去することができるため、流入側の出力信
号に発生したノイズを流入側で検出された非振動部分で
検出された出力信号によりキャンセルでき、流出側の出
力信号に発生したノイズを流出側で検出された非振動部
分で検出された出力信号によりキャンセルすることがで
きる。従って、センサチューブの加工誤差等によりセン
サチューブの形状が流入側と流出側とで対称でない場合
でも第１，第２のピックアップの出力信号に発生したノ
イズを除去することができるので、より正確な流量計測
を行うことができる。

【００６８】又、請求項２によれば、流入側の直管部に
設けられた第１のピックアップと流入側の曲部に設けら
れた第３のピックアップとを直列接続し、流出側の直管
部に設けられた第２のピックアップと流出側の曲部に設
けられた第４のピックアップとを直列接続したため、比
較的簡単な回路構成の変更によりセンサチューブの形状
が流入側と流出側とで対称でない場合でも第１，第２の
ピックアップの出力信号に発生したノイズを除去するこ
とができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる塗装用ロボット装置の一実施例を
示す斜視図である。

【図２】塗料供給ユニット及び塗料給送経路の構成図で
ある。

【図３】アーム上の質量流量計を拡大して示す縦断面図
である。

【図４】質量流量計を上方から見た横断面図である。

【図５】センサチューブの各軸回りの回転運動によるコ
リオリ力を説明するための模式図である。

【図６】センサチューブに発生する流れによる変形と回
転による変形の発生位置を示す図である。

【図７】第１乃至第４のピックアップの接続を説明する
ための回路図である。

【符号の説明】

１ 塗装用ロボット ４ 第１アーム ５ 第２アーム ７ 塗装ガン ８ 塗料供給ユニット ９ａ，９ｂ 塗料チューブ １０ 質量流量計 １４ 制御装置 １５ 切替バルブ制御部 ３２ 流量計測部 ３４ 防振部材 ３５ センサチューブ ３６ａ，３６ｂ 加振器 ３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ ピックアップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入路又は流出路に連通し平行に延在す
   る一対の直管部と、該直管部の先端よりＵ字状に曲げら
   れた曲部と、該一対の曲部の端部を接続する接続部とを
   有し、流入側の直管部から流入された被測流体が該曲部
   及び接続部を通過して流出側の直管部より流出するよう
   に形成されたセンサチューブと、 該センサチューブの一対の直管部を近接又は離間方向に
   振動させる加振器と、 該加振器により加振されたセンサチューブ内を流れる被
   測流体の流量に応じて発生するコリオリ力による前記一
   対の直管部の夫々の変位を検出する第１，第２のピック
   アップと、 前記センサチューブの一対の曲部の夫々の変位を検出す
   る第３，第４のピックアップと、 流入側の前記第１のピックアップの出力信号から流入側
   の前記第３のピックアップの出力信号を減算するように
   接続し、且つ流出側の前記第２のピックアップの出力信
   号から流出側の前記第４のピックアップの出力信号を減
   算するように接続し、前記第１，第２のピックアップの
   出力信号に発生したノイズを除去するノイズ除去手段
   と、 よりなることを特徴とする質量流量計。
2. 【請求項２】 前記ノイズ除去手段は、流入側の直管部
   に設けられた前記第１のピックアップと流入側の曲部に
   設けられた前記第３のピックアップとを逆極性で直列接
   続し、流出側の直管部に設けられた前記第２のピックア
   ップと流出側の曲部に設けられた前記第４のピックアッ
   プとを逆極性で直列接続してなることを特徴とする請求
   項１の質量流量計。