JPS62152567A - 給気付塗装ブ−スの運転方法 - Google Patents

給気付塗装ブ−スの運転方法

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JPS62152567A
JPS62152567A JP60293216A JP29321685A JPS62152567A JP S62152567 A JPS62152567 A JP S62152567A JP 60293216 A JP60293216 A JP 60293216A JP 29321685 A JP29321685 A JP 29321685A JP S62152567 A JPS62152567 A JP S62152567A
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booth
air
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大澤 迪昭
Hidetoshi Omori
英俊 大森
Hidemasa Inoue
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Yoshihiro Shibata
柴田 良弘
Hideyuki Takada
高田 秀行
Yasuo Tokushima
徳島 保男
Shunichi Akiyama
俊一 秋山
Masayuki Kojima
正行 小島
Joji Ito
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    • F24F11/0001Control or safety arrangements for ventilation
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    • B05B16/60Ventilation arrangements specially adapted therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B16/95Spray booths comprising conveying means for moving objects or other work to be sprayed in and out of the booth, e.g. through the booth the objects or other work to be sprayed lying on, or being held above the conveying means, i.e. not hanging from the conveying means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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    • B05B13/02Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
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    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Coating Apparatus (AREA)

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、給気ファンによってプレナムチャンバに供給
される空調空気をフィルタを通じて所定の風速でトンネ
ル形の塗装ブース内に押し込むと共に、該塗装ブース内
の空気を排気ファンによって塗料ミスト蒸発有機溶剤等
と一緒に床下に吸引排出するようにした給気付塗装ブー
スの運転方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
例えば、コンベアで連続的に搬送される自動車ボディを
塗装する比較的大型の給気付塗装ブースは、給気ファン
によってプレナムチャンバに供給された空調空気をフィ
ルタを通じて塗装ブース内に押し込み、該塗装ブース内
を所定の風速で流下させて塗料ミスト、蒸発有機溶剤等
と一緒に床下から吸引排出することにより、塗膜に悪影
習を及ぼす塗料ミスト、塵埃等の舞い上がりを防止して
塗装品質を良好に維持すると共に、塗装ブース内で塗装
の準備あるいは手吹塗装を行う作業者の健康維持を図っ
ている。
ここで、フィルタを通じて塗装ブース内に押し込まれる
空調空気の風速は、通常的0.2〜0.5 m/sec
程度に設定されている。
しかしながら、プレナムチャンバに供給された空調空気
を塗装ブース内に押し込むフィルタは、時間の経過に伴
って埃やゴミが付着して目詰まりを生じ、該フィルタを
通じて塗装ブース内に押し込まれる空調空気の風速が漸
次低下して行くという問題がある。
即ち、経時と共に塗装ブース内に押し込まれる空調空気
の風速が低下すると、吹付塗装によって生じた塗料ミス
ト蒸発有機溶剤や塵埃等が塗装ブース内に浮遊して、塗
装品質を損なうと同時に作業環境を悪化させるという弊
害が生ずる。
また、排気ファンによる排気量とのバランスが崩れ、塗
装ブース内に出入口部から外気が浸入して塗装品質を損
なうという弊害が生ずる。
この弊害を防止するためには、フィルタを頻繁に取り換
えればよいのであるが、その交換作業は非常に面倒であ
る。
そこで近年、塗装ブース内への給気風速を測定し、その
測定値に合わせて給気ファンの回転数を制御することも
試みられているが、フィルタ下面の通過風速が0.2〜
0.5 m/secと微弱な上に、空調装置等からの種
々の外乱要因が重なって充分満足のいく制御が行えてい
なかった。
即ち、塗装ブース内に空調空気を供給する空調装置のギ
ヤラリ−(吸入口)から突風が流入し給気量が急増した
り、空調装置内に配設された予熱し−タの温度変化によ
る空気密度の変化や、空調装置内に配設された加湿用シ
ャワーの噴出水量の増減による圧力損失の変化に起因し
て給気量が変動するばかりでなく、空調空気が風速を測
定する風速センサに接触してその流れが乱れ、空調空気
の風速を正確に検出することができなかった。
そこで、本発明者らは、塗装ブース内への給気風速の測
定及び給気ファンの制御について種々の実験を重ねた結
果、給気風速を風速センサで連続−的に測定した場合、
その測定信号中には風速センサ自体の特性に起因すると
思われる1〜4秒の周期を有する第一〇外乱波動と、空
調装置への吸引外気や加温、加湿装置の作動状態の変化
に起因すると思われる第二の外乱波動とが含まれており
、これらの外乱波動を除去した信号によって給気ファン
の制御を行うことにより正確な制御が可能となることを
見い出した。
〔発明の目的〕
そこで本発明は、プレナムチャンバからフィルタを通じ
て塗装ブース内に押し込まれる空調空気の風速を検出し
、フィルタの目詰まりによって低下した空調空気の風速
を誤差なく確実に測定し、これを所定の風速と比較して
その偏差に応じて給気ファンの給気量を可変制御し、フ
ィルタの目詰まり如何に拘わらず塗装ブース内を流下せ
られる空調空気の風速を一定に維持することのできる給
気付塗装ブースの運転方法を提供することを目的とする
〔発明の構成〕
この目的を達成するために、本発明は、給気ファンによ
ってプレナムチャンバに供給される空調空気をフィルタ
を通じて所定の風速でトンネル形の塗装ブース内に押し
込み、該塗装ブース内を所定の風速で流下させて塗料ミ
スト蒸発有機溶剤等と一緒に床下に吸引排出するように
した給気付塗装ブースの運転方法において、前記プレナ
ムチャンバからフィルタを通じて塗装ブース内に流入す
る空調空気の風速を風速センサで連続的に検出し、この
風速検出信号を一定のサンプリング周期でサンプリング
して第一の平均処理を施し、更にこの第一の平均処理が
なされた信号を一定のサンプリング周期でサンプリング
して第二の平均処理を施し、この第二の平均処理がなさ
れた信号から得られた値を予め設定された風速値と比較
し、その偏差に応じて給気ファンの給気量を可変制御す
ることによって、塗装ブース内に流入する空調空気の風
速を一定に維持することを特徴とする。
〔発明の作用〕
本発明方法によれば、フィルタの目詰まりによって塗装
ブース内に流入する空調空気の風速が低下すると、低下
した風速を検出してこれを予め設定した風速(例えば、
0.4 m/sec )と比較し、その偏差に応じて給
気ファンの給気量を所要量増大させて、塗装ブース内を
流下する空調空気の風速低下を防止することができる。
また、塗装ブース内に流入する空調空気の風速を検出す
る風速センサからの検出信号中には、風速センサの特性
や該セン号に接触して流れる空調空気の乱れにより発生
すると思われる1〜4秒の周期を有する第一の外乱波動
と、空調空気への吸引外気の影響や空調装置内の加温装
置、加湿装置等の作動状態の変化から発生すると思われ
る10〜30秒の周期を有する第二の外乱波動が含まれ
ており、これらの波動が給気量の安定した制御を困難に
しているが、本発明方法によれば風速センサからの風速
検出信号を一定のサンプリング周期でサンプリングして
第一の平均処理を施すことにより第一〇外乱波動による
影響を排除し、更にその平均処理がなされた信号を一定
のサンプリング周期でサンプリングして第二の平均処理
を施すことにより第二〇外乱波動による影響を排除する
こととしているから、前記外乱波動による影響を受ける
ことなくフィルタの目詰まり等による風速の変化を正確
に測定して塗装ブース内を流下する空調空気の風速を一
定に維持することができる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。
第1図は本発明方法を用いた給気付塗装ブースを示すフ
ローシートである。
図中、lはフロアコンベア2等によって連続的に搬送さ
れる自動車ボディ3,3−に吹付塗装を行うトンネル形
の塗装ブースであって、その両端に開口せられた入口4
及び出口5が夫々塗装ブース1の前段にある前処理装置
と後段にある乾燥炉(いずれも図示せず)に連通されて
いる。
塗装ブース1には、その天井部に沿ってプレナムチャン
バ6が配設され、給気ファン7によって空調装置8から
給気ダクト9を通じてプレナムチャンバ6内に供給され
た空調空気がフィルタ10を通じて塗装ブース1内に押
し込まれるように成されている。
塗装ブース1内に押し込まれた空調空気は、該ブースl
内を所定の風速(0,2〜0.5 m/sec )で流
下されて、塗装ブース1内に発生した塗料ミスト蒸発有
機溶剤等と共に排気ファンllによって床面12下のミ
スト処理室13に吸引され、該ミスト処理室13内で気
液接触により塗料ミストが分離除去された後、排気ダク
ト14を通じて外部に排出されるように成されている。
15は、プレナムチャンバ6からフィルタ10を通じて
塗装ブース1内に流入される空調空気の風速を検出する
風速センサであって、例えば空気流にさらされた熱線の
抵抗変化による電圧変化又は電流変化を風速検出信号と
して制御装置16に出力する感熱式風速センサが用いら
れている。
制御装置16は、連続的に入力された風速検出信号を処
理して塗装ブースl内に流入する空調空気の風速を測定
し、該風速と予め設定された風速(例えば、0.4 m
/5ec)とを比較し、その偏差に応じて給気ファン7
の回転数又は翼角度を可変する制御信号を操作部17に
出力して給気ファン7の給気量を調節し、塗装ブース1
内に押し込まれた空調空気が予め設定された一定の風速
で流下するように制御している。
なお、18F及び18Rは塗装ブース1の入口4及び出
口5から流入出する空気の風速を検出するための風速セ
ンサ、19は排気ファン1)のモータ20の回転数をイ
ンバータ制御する制御装置であって、前記風速サンセ1
8F及び18Rで検出された風速から算出される空気の
流入量又は流出量に応じて排気ファン1)の回転数を可
変制御することにより排気量を調節し、排気量と給気量
のバランスを維持して入口4及び出口5からの空気の流
入及び流出を抑止している。
第2図は、前記制御装置16の構成を示すブロック線図
であって、風速センサ15から出力される風速検出信号
を所定のサンプリング周期(例えば0.2秒)で連続的
にサンプリングするサンプラ21と、−次遅れ系の伝達
関数ををするデジタルフィルタ22と、該デジタルフィ
ルタ22の出力信号を所定のサンプリング周期(例えば
4秒)でサンプリングし移動平均処理してその時点にお
ける風速を決定する移動平均処理部23と、該処理部2
3で決定された風速と設定器24で予め設定された風速
とを比較する比較器25と、該比較器25の出力に基づ
いて所定のPID演算処理を実行する調節器26等とか
ら成り、該調節器26から給気ファン7の回転数又は翼
角度を可変調節する操作部17に給気量を制御する操作
信号が出力される。
なお、27は前記調節器26における演算処理を所定時
間ごとに実行するように指令する間歇シーケンサであっ
て、例えば第3図に示すように、運転開始から最初の1
時間は調節器26をオフして給気ファン7の回転数又は
翼角度を固定することによりプレナムチャンバ6に一定
の給気量で空調空気を供給し、その後、フィルタ10の
目詰まりが進行して塗装ブース1内の風速に多少の変化
が表れる1時間経過ごとに調節器26をオンして約5分
間にわたって上記給気量制御を実行させ、塗装ブース1
内の風速を設定風速に維持するように給気ファン7の回
転数又は翼角度を調節する。
第4図及び第5図は、制御装置16の各点における信号
波形の例を示す説明図である。
風速センサ15から出力された風速検出信号に、例えば
第4図(alに示すように、20cyc夏/min程度
の第一〇外乱波動と、4cycl/min程度の第二〇
外乱波動とが含まれている場合、該検出信号はまずサン
プラ21により0.2秒周期でサンプリングされて第4
図(blに示すようなパルス列で表されるデジタル信号
となる。
次いで、このデジタル信号がデジタルフィルタ22に入
力されると、該デジタルフィルタ22は一次遅れ系の伝
達関数1/(1+Ts)を有するから、その信号が整形
処理されて第4図(e)に示すように20cycl/m
inの第一の外乱波動が除去された信号となり、これが
更に移動平均処理部23に入力されて移動平均処理され
る。
ここで移動平均処理とは、所定の移動平均時間T内にお
いて周期T/(n−1)でサンプリングされたn個の入
力信号の値の平均値をその時点における風速とする処理
方法であり、塗装ブース1内で空気流が揺らいだり乱れ
たときの影響を排除するために行われる。
いま、移動平均時間Tを60秒、移動平均処理部23に
おけるサンプリング周期を4秒とすると、サンプリング
された信号の数n = 60 / 4 + 1−16と
なり、第5図に示すように、4秒周期でサンプリングさ
れた16個の入力信号の値の平均値によって風速が求め
られることとなる。
即ち、移動平均処理部23でサンプリングされた入力信
号をHi とすれば、風速■は、で算出されることにな
る。
なお、移動平均処理部23へは0.2秒周期で信号が入
力されるから、新たな入力があるたびごとに移動平均処
理されてその値が出力される(第5図参照)。
このように移動平均処理は、サンプリング周期(4秒)
に比して十分長い移動平均時間(例えば60秒)内の平
均を求めるから、塗装ブース1内で外乱による瞬間的も
しくは一時的な空気流の揺らぎや乱れによる変動があっ
ても平均化されて第二〇外乱波動が除去された信号とな
り、該波動に影響されて給気量が増減せられることが抑
止される(第5図下図参照)。
次いで、比較器25において、前記移動平均処理部23
で算出された風速と、設定器24に予め設定された風速
(例えば0.4m/sec )とが比較され、その偏差
が調節器26に入力されてPID演算がなされる。
PID演算処理とは、比例動作P、積分動作I及び微分
動作りの三動作調節針を用いて操作信号を得るものであ
るが、一般に、流量制御においては微分動作が不要とさ
れているので、本実施例のようなデジタル信号のPID
演算における調節器26の出力(操作信号)Mは、前回
出力をMl、現在の入力(偏差)をE、前回の入力をE
l、比例ゲインをK、入力信号の周期をt、積分時間を
Ti とすれば、 M=M1 +dM =M1 +K (E−El + (t/Ti ) E)
で表される。
そして、このように求められた出力Mが操作信号として
操作部17に出力され、該操作部17により給気ファン
7の回転数又は翼角度が調節されて塗装ブース1内の風
速が設定風速に維持されるように給気量が制御される。
以上が、本発明方法を用いた給気付塗装ブースの一例構
成であり、次にその運転方法について説明する。
まず、塗装ブース1内に供給される空調空気の風速(例
えば0.4m/sec )を設定器24で設定して所定
の回転数又は翼角度で給気ファン7を駆動すると共に、
該給気ファン7の給気量と排気ファン1)の排気量が一
定になるように所定の回転数で排気ファン1)を駆動さ
せる。
このとき、塗装ブース1内における自動車ボディ3の搬
送数量等により排気量と給気量のバランスが崩れたとき
は、該ブース1の入口4及び出口5に配設された風速セ
ンサ18F及び18Rにより前記出入口4及び5から流
入又は流出する空気の風速が検知され、制御装置19に
より排気ファン1)の回転数を可変制御することにより
給気量と排気量のバランスが維持される。
給気ファン7は、空調空気の風速が一定になるように所
定の回転数又は翼角度で駆動されているが、塗装ブース
1を長時間運転すると経時と共にフィルタ10に目詰ま
りが生じ、該フィルタIOを通じて塗装ブース1内に流
入される空調空気の風速が徐々に低下していく (第3
図参照)。
そこで、塗装ブースl内に流入される空調空気の風速に
多少の変化が表れる所定時間(例えば1時間)経過する
ごとに間歇シーケンサ27が作動して調節器26がオン
され、給気ファン7の給気量を制御するPID演算処理
が間歇的に実行開始される。
ここでまず、フィルタ10を通じて塗装ブースI内に流
入される空調空気の風速が、風速センサ15により例え
ば0.2秒のサンプリング周期で連続的に検出され、検
出された風速データに基づいてデジタルフィルタ22及
び移動平均処理部23で夫々−次遅れ処理及び移動平均
処理が行われてフィルタIOの目詰まりで低下した塗装
ブース内の風速が測定され、該風速と設定風速(0,4
m/sec )とが比較される。
そして、調節器26においてPID演算がなされ、その
偏差に応じてプレナムチャンバ6への給気量を増大させ
るように給気ファン7の回転数又は翼角度を調節する制
御信号が操作部17に出力され、操作部17によって給
気ファン7の回転数又は翼角度が調節される。そして、
所要時間(約5分間)が経過して塗装ブース1内に供給
される空調空気の風速と設定風速とが一致すると、間歇
シーケンサ27により調節器26がオフされ、給気ファ
ン7の回転数又は翼角度はその時点における最適な回転
数又は翼角度に固定されて次の1時間継続して運転され
る。
このように、所定時間ごとに塗装ブース1内に流入する
空調空気の風速を検出し、これを予め設定した風速(例
えば、0.4 m/sec )と比較し、その偏差に応
じて給気ファン7の給気量を所要量増大させてフィルタ
10の目詰まりによる空調空気の風速低下を防止すれば
、従来の如くフィルタ10を頻繁に交換する面倒もなく
塗装環境が常に良好に維持され、塗料ミストや塵埃等の
舞い上がりによる塗装品質の悪化や作業環境の悪化が確
実に防止される。
また、本実施例のように、風速セン号15からの風速検
出信号を0.2秒のサンプリング周期でサンプリングし
第一の平均処理として一時遅れ平均処理を施せば、プレ
ナムチャンバ6からフィルタ10を通じて塗装ブース1
に流入する空気が風速センサ15に接触して空気流の乱
れを生じ、風速センサの検出信号に20 cycl /
 min程度の第一〇外乱波動が含まれている場合にも
該波動を完全に除去することができ、更にこの第一の平
均処理された信号を4秒のサンプリング周期でサンプリ
ングし第二の平均処理として移動平均処理を施せば、風
速センサ15の検出信号に空調装置等の作動状態の変化
に伴う4cycl/+sin程度の第二の外乱波動が含
まれている場合は勿論のこと、その他の要因によって塗
装ブース1内に瞬間的もしくは一時的に生じた空気の揺
らぎや乱れにも全く影響を受けることがなく、フィルタ
10の目詰まりの度合による風速の変化のみを正確に検
出して塗装ブース1内を流下する空調空気の風速を常時
一定に維持することができる。
更に、給気量の制御を連続的に行うのではなく、間歇シ
ーケンサ27を用いて所定時間ごとに間歇的に制御する
ことにより、排気量への干渉作用を最小限に抑えること
ができ、より安定した制御を行うことができる。
なお、実施例では、調節器26における制御手段として
PID演算処理を行う場合についてのみ説明したが、本
発明はこれに限るものではなく任意の制御手段を採用す
ることができる。
また、実施例の説明では、第一の平均処理として一時遅
れ平均処理を施した場合について説明したが、これに代
えて移動平均処理を施すこともできる。ただし、その場
合は、第一の外乱波動(2〜4秒周期)をより完全に排
除するために、移動平均処理時間を2〜30秒に設定す
ることが好ましい。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明方法によれば、プレナ、′f
′ヤンバからフィルタを通じて塗装ブース内に流入され
る空調空気の風速を検出し、これを予め設定した風速と
比較し、その偏差に応じて給気ファンの給気量を可変制
御するようにしているから、従来の如く面倒なフィルタ
交換作業を頻繁に行うことな(フィルタの目詰まりによ
る空調空気の風速低下を防止して、塗装ブース内におけ
る塗料ミストや塵埃等の舞い上がりを確実に防止するこ
とができるという効果がある。
また、本発明方法によれば、風速センサからの風速検出
信号を一定のサンプリング周期でサンプリングして第一
の平均処理を施すようになされているから、風速検出信
号に風速センサ自体の特性等に起因する1〜4秒の周期
を有する第一の外乱波動が含まれている場合にも該波動
を完全に除去することができ、更にこの第一の平均処理
がなされた信号を一定のサンプリング周期でサンプリン
グして第二の平均処理を施し、この第二の平均処理がな
された信号により風速を検出するようになされているか
ら、風速センサの風速検出信号に空調装置の作動状態等
に起因する10〜30秒の周期を有する第二の外乱波動
が含まれている場合は勿論のこと、塗装ブース内に瞬間
的もしくは一時的に生じた空気の揺らぎや乱れにも全く
影響を受けることがなく、フィルタの目詰まりの度合に
よる風速の変化を正確に検出して塗装ブース内を流下す
る空調空気の風速を常時一定に維持することができると
いう優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を使用した塗装ブースの一例を示す
フローシート、第2図はその制御装置の一例を示すブロ
ック線図、第3図は塗装ブース内の風速変化の例を示す
説明図、第4図及び第5図は制御装置の各点における信
号波形の例を示す説明図である。 符号の説明 1・−塗装ブース、3−・自動車ボディ、6−プレナム
チャンバ、7−給気ファン、8−空調装置、10−フィ
ルタ、1)−排気ファン、12−・床面、15−風速セ
ンサ、16−制御装置、17・−回転数又は翼角度を調
節する操作部、22−−−−一次遅れ系の伝達関数を有
するデジタルフィルタ、23−移動平均処理部。 第1図 第2図 児

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)給気ファンによってプレナムチャンバに供給され
    る空調空気をフィルタを通じて所定の風速でトンネル形
    の塗装ブース内に押し込み、該塗装ブース内を所定の風
    速で流下させて塗料ミスト、蒸発有機溶剤等と一緒に床
    下に吸引排出するようにした給気付塗装ブースの運転方
    法において、前記プレナムチャンバからフィルタを通じ
    て塗装ブース内に流入する空調空気の風速を風速センサ
    で連続的に検出し、この風速検出信号を一定のサンプリ
    ング周期でサンプリングして第一の平均処理を施し、更
    にこの第一の平均処理がなされた信号を一定のサンプリ
    ング周期でサンプリングして第二の平均処理を施し、こ
    の第二の平均処理がなされた信号から得られた値を予め
    設定された風速値と比較し、その偏差に応じて給気ファ
    ンの給気量を可変制御することによって、塗装ブース内
    に流入する空調空気の風速を一定に維持することを特徴
    とする給気付塗装ブースの運転方法。
  2. (2)前記第一の平均処理のサンプリング周期が、2秒
    以下である前記特許請求の範囲第1項記載の給気付塗装
    ブースの運転方法。
  3. (3)前記第二の平均処理のサンプリング周期が、15
    秒以下である前記特許請求の範囲第1項記載の給気付塗
    装ブースの運転方法。
  4. (4)前記第一の平均処理が、一時遅れ系の伝達関数を
    有するデジタルフィルタによって施される特許請求の範
    囲第1項乃至第3項記載の給気付塗装ブースの運転方法
  5. (5)前記第一の平均処理が、2秒乃至30秒の移動平
    均時間を有する移動平均処理によって行われる特許請求
    の範囲該1項乃至第3項記載の給気付塗装ブースの運転
    方法。
  6. (6)前記第二の平均処理が、10秒乃至180秒の移
    動平均時間を有する移動平均処理によって行われること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第5項記載の給
    気付塗装ブースの運転方法。
  7. (7)前記移動平均処理が、次式で示すように移動平均
    時間T内において周期T/(n−1)でサンプリングさ
    れたn個の入力信号の値の平均値として定義される前記
    特許請求の範囲第5項又は第6項記載の給気付塗装ブー
    スの運転方法。 V=〔Σ^n_i_=_1Hi〕/n V:移動平均処理して得られた信号 Hi:サンプリングされた入力信号
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