JPS61238360A - 流量制御装置 - 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） 本発明はシーリング材、粘着材等の粘性材料を吐出ガン
から所望の量吐出し得るようにした流量制御装置に関す
る。

（従来の技術） 粘性材料でおるシーリング材は、例えば自動車車体のパ
ネルの合わせ目に盛り付けて車体の気密と水密の保持及
び防錆を図るために用いられている。このような粘性材
料をパネルの合わせ目に盛り付けるには、従来第７図及
び第８図に示すような粘性材料吐出装置によって行なっ
ていた。

第７図は自動車用のパネル材を被塗物Ｐとし、この内面
に粘性材料であるシーリング材Ｗを塗布するための粘性
材料吐出装置を示す図であり、シーリング材Ｗは容器１
内に収容されており、支持台２に取付けられた吐出ポン
プ３からの粘性材料を送るホース４の先端には吐出ガン
５が取付けられている。容器１内からのシーリング材Ｗ
は、吐出ガン５に設けられたノズル６から吐出するよう
になっている。

このような吐出ガン５による塗布作業を自動化するため
に、工業用ロボットのアームに吐出ガン５を装着して塗
布作業を行なっている。そして、被塗物Ｐの塗布位置に
よって吐出量を可変させる必要があることから、ポンプ
３の回転をＤＣサーボモータにより制御して吐出量の制
御を行なっている。しかしながら、第７図に示す吐出装
置にあっては、ノズル６からの粘性材料の吐出量を、ノ
ズル６から離れた吐出ポンプ３自体で制御しているため
、特にシーリング材Ｗの粘度が高いことから、ノズル６
の先端からの流量が変化するまでに時間が掛り応答性が
悪い。

モータによるポンプ３の駆動を行なうことなく、空圧式
のアクチュエータを用いて吐出量の制御を行なうように
したものが、特願昭５９−２３５１６０号として出願さ
れている。これを示すと第８図の通りである。

図示するように、粘性材料であるシーリング材Ｗは、容
器１１内に収容されており、容器１１の近傍には、容器
１１内に設けられる吸込み口１２を有する吸引配管１３
が取付けられた一次側ポンプ１４が設けられている。こ
の−次側ポンプ１４には空圧源Ｔからの圧縮空気がエア
配管Ｑにより供給されており、これにより所定の吐出圧
力で粘性材料が吐出するようになっている。吐出圧力は
エア配管Ｑに設けられたエアレギュレータＲＯにより設
定される。この−次側ポンプ１４と、このポンプ１４か
ら吐出された粘性材料が入り込む材料シリンダ１５とが
一次側圧送配管１６により接続されている。この−次側
圧送配管１６には、この中の粘性材料Ｗの逆流を防止す
るため、逆止弁１７が取付けられている。

粘性材料Ｗを吐出する吐出ガン１８は工業用ロボット１
９のアーム２０に取付けられており、吐出ガン１８と材
料シリンダ１５とが、−次側圧送配管１６のうち逆止弁
１７と材料シリンダ１５との間の部分に連結された二次
側圧送配管２１により接続されている。材料シリンダ１
５に隣接してエアシリンダ２２が取付けられ、このエア
シリンダ２２内に設けられたエアピストン２３と、材料
シリンダ１５内に設けられた材料ピストン２４はロッド
２５により連結されている。エアシリンダ２２の圧力室
２６には、圧力調整手段２７を介してエア配管Ｑに接続
された空気供給管２８が接続されている。

圧力調整手段２７はそれぞれモータバルブＭ１、Ｍ２、
Ｍ３が設けられた３本の管路２９ａ、２９ｂ、２９Ｇを
有している。それぞれの管路２９ａ。

２９ｂ、２９ｃにはエアレギュレータＲ１、Ｒ２、Ｒ３
が設けられ、エアレギュレータＲ１により設定され管路
２９ａを通って圧力室１６に流入する空気の圧力が最大
となり、管路２９ｂを通って圧力室２６に流入する空気
が、管路２９ａを通って流入する空気の圧力よりも低く
なっており、更に管路２９Ｃを通って圧力室２６内に流
入する空気は、管路２９ｂを通って流入する空気の圧力
より低くなっている。これらの圧力の大小はエアレギュ
レータＲ１、Ｒ２、Ｒ３により設定される。

３本の管路２９ａ、２９ｂ、２９ｃの開閉は制御手段３
０からの電気信号によりそれぞれのモータバルブＭＬ　
Ｍ２、Ｍ３を作動することによりなされる。エアシリン
ダ２２の圧力室２６内の空気を外部に排出するため、エ
アシリンダ２２には排気管３１が取付けられ、この排気
管３１の開閉は、制御手段３０からの信号により作動す
るモータバルブＭ４によりなされる。

（発明が解決しようとする問題点） このような従来の吐出装置にあっては、エアピストン２
３に作用する空気圧によって、吐出ガン１Ｂからの粘性
材料の吐出量を制御するようにしてあり、エアピストン
２３に作用する空気自体が圧縮性流体でおるので、応答
性が悪い。また、吐出量の制御はオープンループ式の制
御でおるため、吐出量を高精度で制御することができな
いという問題点があった。

本発明は上記従来技術の問題点に看目し、吐出カンのノ
ズル内にニードル弁を用い、このニードルの往復動をモ
ータに直結した送りねじによりサーボ制御することによ
って、高い応答性を維持しつつ高精度で粘性流体を吐出
し得るようにすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するための本発明は、吐出ガン本体に
一体となったノズルに装着されて前記ノズルから吐出さ
れる粘性材料の量を調整する弁と、当該弁を駆動してこ
れの開度を調整する弁駆動手段と、前記弁の開度を指令
する信号入力手段と、当該信号入力手段からの信号に基
いて前記弁の開度目標値を算出する開度演算手段と、前
記弁の開度を検出する開度検出手段からの信号と前記開
度演算手段からの信号とを比較して前記弁駆動手段に作
動指令信号を送る比較手段とを有する流量制御装置でお
る。

（実施例） 以下、図示する本発明の一実施例について説明する。第
２図は粘性材料吐出用の吐出ガンＧを示す断面図であり
、ガン本体４０には図外の吐出ポンプに接続されたホー
ス４１が接続され、ガン本体４０内に形成された粘性材
料収容室４２内にホース４１から粘性材料が供給される
ようになっている。ガン本体４０には粘性材料収容室４
２と連通したノズル４３が固着され、このノズル４３か
ら粘性材料を吐出するようになっている。

ガン本体４０と固定ブラケット４４とが、連結ロッド４
５により一体となり、この固定ブラケット４４と一体と
なった支軸５９に工業用ロボットのアームが取付けられ
るようになっている。また、この固定ブラケット４４に
は直流モータ４６が弁駆動手段として取付けられている
。

ガン本体４０にはノズル４３のからの粘性材料の吐出量
を調整するためのニードル弁４７が、軸方向に摺動自在
に装着されている。直流モータ４６の主軸４８の回転を
ニードル弁４７の軸方向移動に変換するために、固定ブ
ラケット４４と一体となった支持ブラケット４９に摺動
自在に設けられたジヨイント５０がニードル弁４７に結
合されており、主軸４８に結合された送りねじ５１に螺
合された送りナツト５２が、支持ブラケット４９に形成
された長孔５３を貫通するガイドピン５４により、ジヨ
イント５０と結合されている。支持ブラケット４９に固
定されたガイドロッド５５が、送りナツト５２に形成さ
れた孔５６を貫通しており、このガイドロッド５５によ
って送りナツト５２の移動が案内されるようになってい
る。

固定ブラケット４４には、ニードル弁４７の開度を検出
するための開度検出検出手段としてのりニヤポテンショ
メータ５７が取付けられ、このポテンショメータ５７の
ロッド５８がジヨイント５０に固着されている。尚、モ
ータ４６とナツト５２の間に減速機を介在させても良い
。

第１図は第２図に示す吐出ガンＧの吐出量を制御する流
量制御装置を示す基本ブロック図であり、第３図は第１
図の詳細ブロック図である。吐出ガンＧは図示しない工
業用ロボットのアームに取付けられるようになっており
、そのロボットを制御するためのロボット制御装置６０
ａから、被塗物に対するノズル４３の位置に応じたニー
ドル弁４３の開度を指令する開度指令信号がデジタル入
力部６０ｂに送られる。これらのロボット制御装置６０
ａとデジタル入力部６０ｂとにより信号入力手段６０が
溝成されている。尚、図示実施例にあっては、７段階の
指令を受は得るように、３本の信号線が用いられている
。

デジタル入力部６０ｂからの信号は、開度演算手段とし
ての指令演算部６１に送られる。この指令演算部６１は
、デジタル入力部６０ａからの指令に基づいてニードル
弁４７の開度目標値を、開度データテーブル６２より求
めて算出し、Ｄ／Ａ変換器６３に出力する。開度データ
テーブル６２は、ロボット制御装置６０からの例えば７
段階の各開度指令に応じたニードル弁４７の開度の目標
値を設定しておく定数データである。

Ｄ／Ａ変換器６３からの電圧信号は、比較手段６４、リ
ミッタ−６５、及びサーボアンプ６６を経てモータ４６
に送られる。一方、ポテンショメータ５７からの電圧信
号は比較手段６４にフィードバックされるようになって
おり、Ｄ／Ａ変換器６３を通過したデジタル入力部６０
ｂからの弁４７の開度目標電圧信号と、ポテンショメー
タ５７からの実際の弁４７の開度を示す電圧信号とを比
較して、偏差の信号がリミッタ−６５に送られる。

このリミッタ−６５は偏差が大きい場合でもそれが一定
値以上とならないように制限し、モータ４６の作動速度
があまり大きくならないように制御するためのものであ
る。サーボアンプ６６はりミツタ−６５からの指令電圧
を増幅してモータ４６に電力を供給するためのものでお
る。尚、図示実施例にあっては、開度検出手段としてリ
ニヤポテンショメータを用いたが、差動トランス等を用
いても良い。また、ニードル弁４７に開度検出手段５７
としてのポテンショメータを直結し、モータ４６にはパ
ルスエンコーダ等の回転センサを直結するようにしても
良い。

次に作用について説明する。

吐出ガンＧを用いて被塗物に対して粘性材料を塗布する
には、吐出ガンＧを図示しない工業用ロボットのアーム
に装着し、アームの移動によってノズル４３を被塗物に
対して所定の位置に移動させつつノズル４３から粘性材
料の塗布を行なう。

このときに、被塗物の塗布位置によってノズル４３を被
塗物に対して移動させる速度を変化させる場合がある。

例えば、直線状の部位とコーナ一部のような曲線状の部
位とでは、ノズル４３の移動速度に変化をもたせており
、この速度に応じて粘性材料がノズル４３から吐出する
量を変化させ、全体的に均一に粘性材料を塗布する必要
がある。

そのため、ノズル４３を移動させる速度に応じてロボッ
ト制御装置６０ａから弁４７の開度を変化させる開度指
令信号がデジタル入力部６０ｂに入力される。

このデジタル入力部６０ｂからの信号により指令演算部
６１において開度データテーブル６２から開度指令に対
応したポテンショ目標値が選びだされる。指令演韓部６
１で計算された弁開度の目標値は、Ｄ／Ａ変換器６３に
よってアナログ電圧に変換され、ポテンショメータ５７
からの出力電圧との差の電圧を指令信号としてリミッタ
−６５を通してサーボアンプ６６に出力し、モータ４６
を回転させる。このモータ４６の回転により弁４７はノ
ズル４３の弁開度が所定の開度となるようにする。これ
により、ホース４１により図示しない吐出ポンプから粘
性材料収容室４２内に供給された粘性材料は弁４７０開
度に応じた借が吐出される。この吐出する粘性材料は第
３図に示す制御装置がクローズトループのサーボ制御系
を構成していることから、高精度で所望量が吐出するこ
ととなる。

第４図は本発明の他の実施例に係る流量制御装置を示す
基本ブロック図であり、第５図は第４図の詳細ブロック
図であり、吐出ガンＧの構成は第２図に示したものと同
様でおる。

この実施例の制御装置にあっては、弁４７がノズル４３
を閉じたときにはモータ４６には電流が流れないように
してあり、ロボット制御装置６０ａとデジタル入力部６
０ｂとからなる信号入力手段６０から、弁４７の弁開度
を零とすべき開度零指令が送られてきたか否かを検知す
る開度零指令検出手段７０が設けられている。尚、この
実施例では、ロボット制御装置６０ａとデジタル入力部
６０ｂの間には、デジタル入力部６０ｂが１６段階の指
令を受けることができるように、４本の信号線が使用さ
れている。

開度演算手段６１と比較手段６４との間には、切換スイ
ッチ７１が設けられている。この切換スイッチ７１は信
号入力手段６０からの信号が弁４７の開度を零とすべき
指令以外であれば、Ａ位置に切換わって開度演算手段６
１からの信号を比較手段６４に送る一方、零とすべき指
令であることを開度零指令検知手段７０が検知すれば、
Ｂ位置に切換わって開度演算手段６１からの信号を比較
手段６４に送らずに、零開度演算手段７２から弁４７を
閉じる信号を受けてこれを弁駆動手段４６に送るための
スイッチである。

弁駆動手段（モータ）４６への電流の供給をオンオフす
る電源スィッチ７３は、タイマー処理手段７４により作
動するようになってあり、信号入力手段６０から弁４７
の開度を零とすべき信号が送られたきた場合には、タイ
マー処理手段７４が作動して所定時間経過後に、電源ス
ィッチ７３がオフし、弁駆動手段４６への通電が解かれ
るようになっている。

開度検出手段５７と比較手段６４との間には、フィード
バックスイッチ７５が設けられており、弁４７の弁開度
を零とすべき開度指令が開度零指令検知手段７０から送
られてきた場合には、タイマー処理手段７４からの信号
によりフィードバックスイッチ７５はオフとなり、オー
プンループ式の制御となる。

次に、第６図に示すフローチ性−トを参照しつつ説明す
る。

まず、弁４７の開度を所定の開度とする場合、つまり開
度零指令検出手段７０が開度指令零以外の信号を検知し
た場合について説明すると、ロボット制御装置６０ａよ
り開度指令がデジタル入力部６０ａに入力され、指令演
算部６１において、開度テーブル６２からの開度指令に
対応したポテンショ目標値が選びだされる。

このとき、開度零指令検出部７０からはリセット信号が
送られてくるので、タイマー処理手段７４からは切換ス
イッチ７１を第５図に示すＡ位置とし、電源スィッチ７
３とフィードバックスイッチ７５をオンとする信号が出
力される。これにより、第４．５図に示す制御回路は、
第１．３図に示す制御回路と同様な制御がなされる。

次いで、弁４７の開度を零として弁４７を閉じる場合、
つまり開度零指令検出手段７０が開度指令零の信号を検
知した場合について説明すると、開度零指令検出手段７
０からの信号によりタイマー処理手段７４内のタイマー
がスタートし、切換スイッチ７１を第５図に示すＢ位置
とし、フィードバックスイッチ７５をオフにする。

切換スイッチ７１がＢ位置となることにより、零開度演
算手段７２からの零開度用指令値が切換スイッチ７１を
介してＤ／Ａ変換器６３に出力される。このときには、
フィードバックスイッチ７５がオフどなっているので、
常に一定の電圧値信号がサーボアンプ６６に出力され、
弁４７は一定電流でノズル４３を押し付けて弁４７が零
開度となる。

そして、タイマー処理手段７４内部においてこの押し付
は時間をカウントアツプすることにより、電源スィッチ
７３がオフとなって、サーボアンプ６６への出力が零と
なり、モータ４６に電流が流れなくなる。このとき、弁
４７を押し広げる方向に反力が作用するが、送りねじ５
１と送りナツト５２とのねじ面の摩擦によりモータ５６
は回転することなく、電源を切った状態でも弁４７に対
してこれを閉じざぜる押付力を発生されることができる
。

第４．５図に示す制御装置によれば、弁４７の開度に応
じた量の粘性材料を高精度で吐出することができるだけ
てく、粘性材料の吐出量を零とする開度零指令時に、ニ
ードル弁を押し付ける方向に一定電流を流し、一定時間
後に電流を零とすることから、モータ４６には弁の閉塞
時に電流を長時間流さないので、モータの耐久性が向上
し、実際に流れる電流の大きざに比較して小型のモータ
４６を使用することがで、吐出ガンＧの軽量、小形化が
可能となる。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、吐出ガン本体に一体と
なったノズルに装着されて前記ノズルから吐出される粘
性材料の量を調整する弁と、当該弁を駆動してこれの開
度を調整する弁駆動手段と、前記弁の開度を指令する信
号入力手段と、当該信号入力手段からの信号に基いて前
記弁の開度目標値を算出する開度演算手段と、前記弁の
開度を検出する開度検出手段からの信号と前記開度演算
手段からの信号とを比較して前記弁駆動手段に作動指令
信号を送る比較手段とを有するので、工業用ロボットの
アームの先端に取付けた吐出ガンを、アームの操作によ
って被塗物に対する送り速度を変化させても、その速度
に対応した量の粘性材料を吐出することができ、均一に
塗布することが可能となる。しかも位置分解能が高いこ
とから、微妙な流量制御が可能となり、更に信号入力手
段からの指令信号により素早く流量を制御させることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る流量制御装置を示す基
本ブロック図、第２図は吐出ガンを示す断面図、第３図
は第１図の詳細プロムケツク図、第４図は本発明の他の
実施例に係る流量制御装置を示す基本ブロック図、第５
図は第４図の詳細ブロック図、第６９４．５図に示す制
御装置の制醪 御工程を示すフローチャート、第７．８図は従来の流量
制御装置を示す概略図である。 Ｇ・・・吐出ガン、４０・・・ガン本体、４３・・・ノ
ズル、４７・・・ニードル弁、４６・・・弁駆動手段（
モータ）、５７・・・開度検出手段（ポテンショメータ
）、６０・・・信号入力手段、６１・・・開度演算手段
、６４・・・比較手段、 特許出願人　　　　　日産自動車株式会社第１図 第６　図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吐出ガン本体に一体となったノズルに装着されて前記ノ
   ズルから吐出される粘性材料の量を調整する弁と、当該
   弁を駆動してこれの開度を調整する弁駆動手段と、前記
   弁の開度を指令する信号入力手段と、当該信号入力手段
   からの信号に基いて前記弁の開度目標値を算出する開度
   演算手段と、前記弁の開度を検出する開度検出手段から
   の信号と前記開度演算手段からの信号とを比較して前記
   弁駆動手段に作動指令信号を送る比較手段とを有する流
   量制御装置。