JPH0755525A - 振動式測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は複数のコリオリ式計測器を近接配置
させる際の計測誤差をなくすように構成した振動式測定
装置を提供することを目的とする。 【構成】 振動式測定装置１０は塗装用ロボット１の第
２アーム５の設置される。振動式測定装置１０は、２台
の質量流量計１０Ａ，１０Ｂを有し、各質量流量計１０
Ａ，１０Ｂは同一のブラケット上に載置固定される。各
質量流量計１０Ａ，１０Ｂに設けられたセンサチューブ
を加振する加振器の支持部材にはセンサチューブ３５の
固有振動数を異ならせるウエイト調整機構が設けられて
いる。２台の質量流量計１０Ａ，１０Ｂは相互に干渉し
あうことなく計測でき、塗料の色替え時に質量流量計１
０Ａ，１０Ｂをパージする必要がないので、色替え時間
を短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動式測定装置に係り、
特に複数のコリオリ式計測器が近接配置された振動式測
定装置に関する。

【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質
量流量計（以下「質量流量計」と言う）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なり、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
を有する可撓性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】又、例えば自動車のボディ 等を自動的に塗
装する塗装ラインでは、色替えバルブの切替え動作によ
る塗装色の色替えが頻繁に行われるため、塗料チューブ
が長いと色替え時にパージされる塗料が増加して無駄が
多いばかりか、色替え時間が長くかかる等の問題があっ
た。

【０００８】そこで、本出願人は、上記問題を解決する
ため特開平５−９２１５５公報により開示された構成
（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）を提案した。

【０００９】しかるに、上記アームに質量流量計を設置
した塗装用ロボットのおいては、塗装工程での色替え時
間を短縮するため、２台の質量流量計をアームに取り付
けることが考えられている。つまり、Ａ色の塗料が一方
の質量流量計で流量計測されながら塗装ガンに供給され
てワークに吹き付けられている間に、次に塗装されるＢ
色の塗料が他方の質量流量計に供給されて待機状態とな
っており、色替えバルブの切替え動作により、Ｂ色の塗
料が塗装ガンからワークに吹き付けられる。従って、色
替え時には、塗装ガンに残留しているＡ色の塗料をパー
ジするだけで良いので、センサチューブ内をパージする
よりもパージ時間が短縮され、次のＢ色の塗装開始が早
まる。

【００１０】ところが、このように２台の質量流量計が
近接して塗装用ロボットのアームに取り付けられると、
双方のセンサチューブの固有振動数がほとんど等しいた
め、相互に干渉しあうことになる。即ち、一方の質量流
量計のセンサチューブの振動が他方の質量流量計のセン
サチューブに影響し、互いにセンサチューブの固有振動
数が変動してコリオリ力が流量に比例しなくなり、計測
誤差が生ずるといった課題がある。

【００１１】そこで、本発明は上記課題を解決した振動
式測定装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記請求項１の発明は、
流体が通過するセンサチューブを振動させて計測を行う
一のコリオリ式計測器を他のコリオリ式計測器が取り付
けられた取付部に近接させて取り付け、前記各コリオリ
式計測器のセンサチューブの固有振動数を夫々異ならせ
てなることを特徴とする。

【００１３】又、請求項２の発明は、前記一のコリオリ
式計測器のセンサチューブの固有振動数と前記他のコリ
オリ式計測器のセンサチューブの固有振動数との差が５
Hz以上であることを特徴とする。

【００１４】又、請求項３の発明は、前記複数のコリオ
リ式計測器の各センサチューブの形状を異ならせてなる
ことを特徴とする。

【００１５】又、請求項４の発明は、前記複数のコリオ
リ式計測器が、ロボットの可動部に設けられた同一の取
付部に取り付けられたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記請求項１によれば、各コリオリ式計測器の
センサチューブの固有振動数を夫々異ならせてなるた
め、計測時に相互に干渉しあうことを防止しうる。

【００１７】又、請求項２によれば、各コリオリ式計測
器におけるセンサチューブの固有振動数の差を５Hz以上
とすることにより、計測時に相互に干渉しあうことを防
止しうる。

【００１８】又、請求項３によれば、各センサチューブ
の形状を異なるように形成することにより、計測時に相
互に干渉しあうことを防止しうる。

【００１９】又、請求項４によれば、前記複数のコリオ
リ式計測器をロボットの可動部の取付部に取り付けるこ
とにより、塗装用ロボットに供給される塗料の流量を計
測するのに好適である。

【００２０】

【実施例】図１及び図２に本発明になる振動式測定装置
の一実施例が適用された塗装用ロボット装置を示す。

【００２１】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。

【００２２】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９（９ａ〜９ｄ）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。

【００２３】１０は振動式測定装置で、コリオリ式計測
器としてのコリオリ式質量流量計１０Ａ，１０Ｂが並設
されている。この振動式測定装置１０は、塗装ガン７の
近傍に位置するように設けられている。即ち、振動式測
定装置１０は、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９を流れる塗料の流
量を計測する。

【００２４】そして、一方の質量流量計１０ＡはＡ色の
塗料を計測するようにＡ色の塗料供給経路に配設され、
他方の質量流量計１０ＢはＢ色の塗料を計測するように
Ｂ色の塗料供給経路に配設されている。従って、質量流
量計１０Ａは、Ａ色用の塗料チューブ９ａ及び三方電磁
弁よりなる切替バルブ１３を介して塗装ガン７と接続さ
れ、Ａ色用の塗料チューブ９ｃを介して塗料供給ユニッ
ト８と接続されている。又、質量流量計１０Ｂは、Ｂ色
用の塗料チューブ９ｂ及び切替バルブ１１を介して塗装
ガン７と接続され、Ｂ色用の塗料チューブ９ｄを介して
塗料供給ユニット８と接続されている。

【００２５】振動式測定装置１０は上記のように塗装ガ
ン７に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１０Ａ，１０Ｂ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，９ｂが短くな
り、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。

【００２６】又、Ａ色の塗料による塗装が行われている
間に、次に塗装されるＢ色の塗料が質量流量計１０Ｂに
供給されて待機状態となっており、色替バルブ１３の切
替え動作により、直ちにＢ色の塗料が塗装ガン７から噴
射される。従って、色替え時には、塗装ガン７に残留し
ているＡ色の塗料をパージするだけで良いので、質量流
量計１０Ａをパージする必要がないので、パージ時間が
短縮され、次のＢ色の塗装開始が早まる。

【００２７】さらに、２台の質量流量計１０Ａ，１０Ｂ
が塗装ガン７に近接したアーム５の先端に設けられてい
るので、質量流量計１０Ａ，１０Ｂと塗装ガン７との距
離をできるだけ短くすることができるとともに、色替え
時間を短縮することができ、塗装作業の能率を高めるこ
とができる。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】又、図２に示す如く、塗料供給ユニット８
には、色替えバルブユニット，ポンプ、シンナ供給源，
空気源（共に図示せず）が設けられており、加圧された
各塗料は色替えバルブ（図示せず）の開弁により塗料チ
ューブ９ｃ，９ｄを介して質量流量計１０Ａ，１０Ｂに
供給される。そして、切替バルブ１３の切替え動作によ
りＡ色又はＢ色の塗料が塗装ガン７に供給される。

【００３１】ここで、上記振動式測定装置１０の構成に
ついて図３乃至図５を参照して説明する。尚、振動式測
定装置１０の質量流量計１０Ａと１０Ｂとは、後述する
ブラケット４１に並設されるように載置固定され、且つ
同一構成であるので、ここでは一方の質量流量計１０Ａ
の構成について説明する。

【００３２】質量流量計１０Ａは、大略、ケース３１内
に収納された流量計測部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。

【００３３】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を有する。ケース３１の両側部開口には、蓋３
９，４０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４
１にボルト４２を介して締結されている。ケース３１の
底部には底板３３が設けられている。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】このように、質量流量計１０Ａは直管部３
５ａ，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１０Ａ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３７
ａ，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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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１０Ａ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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】ところが、上記構成になる質量流量計１０
Ａ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。

【００４９】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３
４により外部振動が良好に絶縁される。

【００５０】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１０Ａ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。

【００５１】従って、切替バルブ制御部１５は質量流量
計１０Ａから出力された流量信号に基づきギヤポンプ１
８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。

【００５２】上記構成の質量流量計１０Ａでは、図６に
示すような流入側の直管部３５ａの変位と流出側の直管
部３５ｂの変位とを比較して流入側と流出側との位相
差、即ち時間差Ｔを検出している。そして、１台の質量
流量計がアーム５に取り付けられた場合の時間差Ｔは、
図７（Ａ）に示すように、時間系列で示す一定値とな
る。

【００５３】しかし、本発明のように２台の質量流量計
１０Ａ，１０Ｂがアーム５に取り付けられた場合、図７
（Ｂ）に示すように、各質量流量計１０Ａ，１０Ｂのセ
ンサチューブ３５の振動周波数ｆ_A とｆ_B とが非常に近
い値（ｆ_A ≒ｆ_B ）となり、相互に干渉し合うため、そ
のときの時間差Ｔは１／（ｆ_A −ｆ_B ）周期のうねりと
なり、このうねりが計測誤差の原因となる。

【００５４】図８は、センサチューブの固有振動数差と
計測誤差との関係を示す線図である。同図に示すよう
に、一対の質量流量計１０Ａ，１０Ｂにおけるセンサチ
ューブ３５の固有振動数の差と流量に比例する時間差の
誤差量は、一次関数で比例するのではなく、指数関数的
となる。従って、一対の質量流量計１０Ａ，１０Ｂのセ
ンサチューブ３５の各振動周波数が一致して固有振動数
差がほとんどない場合、上記うねりが大きくなり、計測
誤差は非常に大きくなってしまう。

【００５５】又、図８より、一対の質量流量計１０Ａ，
１０Ｂのセンサチューブ３５の各振動周波数差が５Hz以
上となると、上記うねりが小さくなり、計測誤差はほと
んど無視できる程度に減少することが分かる。

【００５６】そこで、本実施例では、図９及び図１０に
示すように、上記センサチューブ３５の直管部３５ａ，
３５ｂに設けられた加振器３６ａ，３６ｂに振動周波数
変更手段としてのウエイト調整機構６１を設けてなる。
このウエイト調整機構６１は、加振器３６ａ，３６ｂの
マグネット６２を支持する支持部材６３のおねじ６３ａ
にリング状のウエイト６４とワッシャ６５とを交互に挿
通させる。そして、ナット６６をおねじ６３ａの端部に
螺入させてウエイト６４及びワッシャ６５を脱落しない
ように固定する。

【００５７】尚、ウエイト６４の重量あるいは個数は、
センサチューブ３５の質量によって適宜選択される。従
って、ウエイト６４には、大きさ及び重量の異なる複数
種のものを予め用意しておく。そして、組立作業時に質
量流量計１０Ａと１０Ｂの夫々の固有振動数差が５Hz以
上となるにウエイト６４の大きさ及び数を調整する。

【００５８】従って、２台ある質量流量計１０Ａ，１０
Ｂのうちいずれか一方のウエイト調整を行えば良い。

【００５９】これにより、質量流量計１０Ａ，１０Ｂの
各センサチューブ３５の固有振動数差を５Hz以上に調整
することができ、その結果前述したような時間差Ｔのう
ねりをなくして計測誤差の発生を防止することができ
る。よって、塗装用ロボット１のアーム５に２台の質量
流量計１０Ａ，１０Ｂを取り付けて色替え時間の短縮化
を図ることが可能となる。

【００６０】尚、上記ウエイト調整機構６１は、上記構
成以外の構成としても良い。即ち、要は質量流量計１０
Ａ，１０Ｂの各センサチューブ３５の固有振動数が異な
るようにすれば良いので、例えば上記マグネット６２を
支持する支持部材６３のおねじ６３ａに複数個のナット
６６を螺入させるようにしても良いし、あるいはウエイ
ト６４の取り付け位置を調整ねじ等により変更すること
ができるようにしても良い。又、ウエイト６４を接着剤
により支持部材６３に固着するようにしても良いし、あ
るいは大きさ及び重量の異なる支持部材６３を複数種用
意しておき、支持部材６３を選択的に取り付けるように
しても良い。

【００６１】又、本実施例では、上記ウエイト調整機構
６１が支持部材６３に設けられたが、これに限らず、例
えばセンサチューブ３５に取り付けられたピックアップ
３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂの支持部材（図示せ
ず）に上記ウエイト６４を固着するようにしても良いの
は勿論である。

【００６２】図１１に示すように、各質量流量計１０
Ａ，１０Ｂ毎に塗装ガン７，７’を配設する構成として
も良い。この場合、一方の塗装ガン７で塗装していると
きには一方の質量流量計１０Ａが流量を計測しているの
で、その間に他方の塗装ガン７’及び他方の質量流量計
１０Ｂ内に残留している塗料をパージして別の色の塗料
を質量流量計１０Ｂ及び塗装ガン７’に供給することが
できる。そのため、色替え時間が大幅に短縮することが
できる。

【００６３】さらに、上記構成の質量流量計１０Ａ，１
０Ｂを塗装用ロボット１の第２アーム５上に設置した場
合、質量流量計１０Ａ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。

【００６４】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１０Ａ
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
３５ａ，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。

【００６５】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。

【００６６】 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。

【００６７】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１２
（Ａ）乃至（Ｃ）に示すようになる。このうち、図１２
（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。

【００６８】又、図１２（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１２（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。

【００６９】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。

【００７０】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１２（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１３（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。

【００７１】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１４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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】 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。

【００７５】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。

【００７６】 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。

【００７７】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。

【００７８】 （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。

【００７９】 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。

【００８０】尚、上記実施例では、同一形状のセンサチ
ューブ３５を有する質量流量計１０Ａ，１０Ｂをアーム
５に取り付ける構成を一例として挙げたが、本発明の変
形例としては、例えばセンサチューブ３５の形状の異な
るコリオリ式質量流量計（例えば、上記Ｊ字状に形成さ
れたセンサチューブの質量流量計と、直管状のチューブ
に形成されたセンサチューブの質量流量計と）をアーム
５に取り付ける構成も考えられる。つまり、形状の異な
るセンサチューブ３５を有する質量流量計を近接配置さ
せた場合、固有振動数が異なるため相互に干渉しあうこ
とが防止できる。

【００８１】又、上記実施例では、質量流量計１０Ａ，
１０Ｂをアーム５の上面５ａで平行となるように配設し
たが、本発明は、一対の質量流量計１０Ａ，１０Ｂがア
ーム５の上面５ａで一列になるように配設した構成にも
適用することができる。

【００８２】又、上記実施例では、塗装用ロボット１の
アーム５に一対の質量流量計１０Ａ，１０Ｂを取り付け
た場合を一例として挙げたが、本発明は、これ以外の塗
装装置あるいは塗装に関係のない機械、あるいは工場内
の柱や梁などの構造物に一対の質量流量計１０Ａ，１０
Ｂを近接させて同一の取付部に取り付けるよう構成した
場合にも適用することができるのは勿論である。

【００８３】又、２台以上の質量流量計を近接配置する
場合にも、本発明が適用することができるのは言うまで
もない。

【００８４】さらに、質量流量計以外のコリオリ式計測
器を近接配置する場合、例えば複数の振動式密度計を近
接配置する場合にも、本発明を適用することができる。

【００８５】

【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１によれ
ば、各コリオリ式計測器のセンサチューブの固有振動数
を夫々異ならせてなるため、近接配置された各コリオリ
式計測器が計測時に相互に干渉しあうことを防止でき、
計測誤差の発生を防止して計測精度を保つことができ
る。

【００８６】又、請求項２によれば、各コリオリ式計測
器におけるセンサチューブの固有振動数の差を５Hz以上
とすることにより、計測時に相互に干渉しあうことを防
止することが可能になるとともに、必要以上に固有振動
数の差を大きくせずに済む。

【００８７】又、請求項３によれば、各センサチューブ
の形状を異なるように形成することにより、各コリオリ
式計測器のセンサチューブの固有振動数を異ならせるこ
とができるので、上記請求項１と同様な効果が得られ
る。

【００８８】又、請求項４によれば、前記複数のコリオ
リ式計測器をロボットの可動部の取付部に取り付けるこ
とにより、複数のコリオリ式計測器を塗装ガンに近接し
たアーム先端に設けることができるので、塗装ガンのオ
ン、オフによる塗料の流量変化を応答性良く計測でき、
塗装ガンから噴霧される塗料の流量をより正確に計測す
ることができる。

【００８９】又、他のコリオリ式計測器に次に使用する
塗料を供給しておくことにより塗装ラインにおける色替
え時間を短縮することができ、塗装作業の能率を高める
ことができる。さらに、複数のコリオリ式計測器と塗装
ガンとの距離をできるだけ短くできるとともに、ロボッ
トの可動部などの限られた設置場所に複数のコリオリ式
計測器を効率良く設置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】本発明になる振動式測定装置の一実施例が適用
された塗装用ロボット装置を示す斜視図である。

【図２】塗料給送経路を示す系統図である。

【図３】振動式測定装置の正面図である。

【図４】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５】質量流量計を上方から見た横断面図である。

【図６】ピックアップにより検出された位相差を示す線
図である。

【図７】位相差の時間系列の変動を示す線図である。

【図８】センサチューブの固有振動数差と計測誤差との
関係を示す線図である。

【図９】ウエイト調整機構が取り付けられた状態を示す
斜視図である。

【図１０】ウエイト調整機構を拡大して示す縦断面図で
ある。

【図１１】各質量流量計毎に塗装ガンを設けた場合の塗
料給送経路を示す系統図である。

【図１２】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１３】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１４】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 振動式測定装置 １０Ａ，１０Ｂ 質量流量計 １４ 制御装置 ３５ センサチューブ ３６ａ，３６ｂ 加振器 ３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ ピックアップ ６１ ウエイト調整機構 ６４ ウエイト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が通過するセンサチューブを振動さ
   せて計測を行う一のコリオリ式計測器を他のコリオリ式
   計測器が取り付けられた取付部に近接させて取り付け、
   前記各コリオリ式計測器のセンサチューブの固有振動数
   を夫々異ならせてなることを特徴とする振動式測定装
   置。
2. 【請求項２】 前記一のコリオリ式計測器のセンサチュ
   ーブの固有振動数と前記他のコリオリ式計測器のセンサ
   チューブの固有振動数との差が５Hz以上であることを特
   徴とする請求項１の振動式測定装置。
3. 【請求項３】 前記複数のコリオリ式計測器は、各セン
   サチューブの形状を異ならせてなることを特徴とする請
   求項１の振動式測定装置。
4. 【請求項４】 前記複数のコリオリ式計測器は、ロボッ
   トの可動部に設けられた同一の取付部に取り付けられた
   ことを特徴とする請求項１の振動式測定装置。