WO2021033308A1 - 液圧レギュレータを用いた塗装装置および塗装方法 - Google Patents

液圧レギュレータを用いた塗装装置および塗装方法 Download PDF

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WO2021033308A1
WO2021033308A1 PCT/JP2019/032806 JP2019032806W WO2021033308A1 WO 2021033308 A1 WO2021033308 A1 WO 2021033308A1 JP 2019032806 W JP2019032806 W JP 2019032806W WO 2021033308 A1 WO2021033308 A1 WO 2021033308A1
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WO
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paint
pressure
gun
painting
coating
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PCT/JP2019/032806
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English (en)
French (fr)
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健太 下田
池内　秀樹
浩二 玉井
友久 笠置
敏昌 泥谷
Original Assignee
株式会社水登社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/24—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with means, e.g. a container, for supplying liquid or other fluent material to a discharge device

Definitions

  • the present invention relates to a painting apparatus that sprays paint to perform painting.
  • the present invention relates to a coating apparatus to which a hydraulic pressure regulator for controlling a hydraulic pressure suitable for coating a paint is applied.
  • Paint work is required for various purposes. There are many technical fields that require painting equipment such as piping painting, parts painting, and wall painting. Mechanical process painting requires a large number of paints, and each paint must always be painted in the same color. Painting is performed through a paint injection device called a paint gun, and it is necessary to supply paint with the same color tone and quality to each paint gun at an appropriate pressure.
  • FIG. 7 is a diagram showing briefly the coating system 50 in the prior art.
  • the coating tank 1, the gear pump 2, the relief valve 10, the trigger dump valve 3 and the coating gun 4 are connected by the coating pipes 5, 6, 7 and 9. There is.
  • the paint tank 1 is provided with a valve unit in which a large number of switching valves 1-2 are provided on the valve body 1-1, and the switching valve 1-2 at the base end of the valve body 1-1 is provided with a cleaning thinner. Cleaning air is supplied. Paints of each paint color (A color, B color ..., Z color) are supplied to the other switching valves 1-2. The cleaning thinner and the paint of each paint color are pumped to the color change valve of the paint tank 1 by the paint pump. The paint selected by the color change valve 1 is sent to the gear pump 2 via the paint supply pipe 5, and a certain amount of paint is supplied by the gear pump 2 to the trigger dump valve and the paint gun of the paint mixing unit 3 via the relief valve 10. It is supplied to 4.
  • the trigger dump valve of the paint mixing unit 3 is provided with a valve unit in which a plurality of (four in this case) switching valves 32 are provided in the valve body 31, and the switching valves 32 and 32 at the base ends of the valve body 31 are provided with. Cleaning thinner and cleaning air are supplied.
  • One of the other two switching valves 32, 32 is supplied with the paint supplied from the gear pump 2, and the other is connected to the paint pipe 9 for guiding to the waste liquid tank 8 via the relief valve 10.
  • the paint from the trigger dump valve of the paint mixing unit 3 is sent to the paint gun 4 via the paint pipe 7.
  • the gear pump 2 pumps the paint supplied from the paint tank 1 to the downstream side in a fixed amount, whereby a fixed amount of paint is supplied to the trigger dump valve of the paint mixing unit 3 via the paint hose 6.
  • the paint supplied to the trigger dump valve of the paint mixing unit 3 is supplied to the paint gun 4 and applied to the object to be coated.
  • the relief valve 10 temporarily applies paint when the paint pressure in the paint hose 6 rises due to a malfunction of the trigger dump valve of the paint mixing unit 3 and the quantitative pressure feeding of the paint by the gear pump 2 becomes overloaded. It is a valve to escape to.
  • a coil spring is installed in the relief valve 10, and the valve port is kept closed until the paint pressure overcomes the load of the coil spring, but the paint pressure in the paint hose 6 rises, which is the coil spring.
  • the needle valve rises and the valve opening opens, and the paint in the paint hose 6 is guided to the waste liquid tank 8 via the paint hose 9 for overflow.
  • the detection signal is sent to the controller 12, and the controller 12 receives the detection signal from the limit switch 11 and sends a stop signal to the gear pump 2. As a result, the gear pump 2 is stopped to stop the supply of more paint, and the paint in the paint hose 6 is released to the waste liquid tank 8 side to adjust the paint pressure.
  • FIG. 8 As shown in FIG. 8, as a paint supply system, there are a paint tank 1, a gear pump 2, a paint mixing unit 3, a relief valve 10, and a controller 12 shown in FIG. 7, and paint is supplied to the paint gun 4 by pumping the gear pump 2. Will be done.
  • the air supplied from the air compressor 21 is pumped to the air regulator 24 after removing excess oil components with an oil mist separator. Air adjusted to a predetermined air pressure by the air regulator 24 is supplied to the coating gun 4. In this way, the paint is supplied to the coating gun 4 at a predetermined hydraulic pressure, air for injection is supplied at a predetermined pressure, and a predetermined amount of paint mixed air is injected from the coating gun 4 at a predetermined pressure. ing.
  • the present invention accurately controls the physical characteristics such as the density and viscosity of the paint, the energy control in the paint circulation of the pipe, and the like, and reduces the cost.
  • the purpose is to provide.
  • the coating apparatus of the present invention supplies a paint supply means including a paint tank, a metering pump, and a paint supply pipe for supplying paint, an air compressor, an air regulator for adjusting air supply pressure, and air.
  • the paint is supplied from the air supply means provided with the air supply pipe and the paint supply pipe of the paint supply means, and the air is supplied from the air supply pipe of the air supply means to supply the paint.
  • an apparatus configuration including a paint gun that injects at a predetermined air pressure, the paint to be supplied to the paint gun is received and predetermined in a path before reaching the paint gun in the middle of the paint supply pipe of the paint supply means.
  • a coating apparatus provided with a paint hydraulic pressure regulator that pressure-feeds the paint gun by pressure, and controls the hydraulic pressure of the paint supplied to the paint gun.
  • the paint hydraulic regulator can be arranged in the path before reaching the paint gun, for example, in the vicinity of the paint gun, and the paint can be pumped to the paint gun at a predetermined pressure by the paint hydraulic regulator. You will be able to accurately control the paint pressure on the paint gun.
  • the paint pipe is long, it is difficult to accurately pump by one metering pump in the path, and there are multiple paint guns, and in an environment where paint is sprayed arbitrarily from the paint gun, the paint pipe is in use.
  • there is a paint hydraulic pressure regulator near the paint gun to control the paint hydraulic pressure to the paint gun.
  • paint hydraulic pressure regulators at a plurality of places in the path of the paint supply means and connect the plurality of paint hydraulic pressure regulators in cascade.
  • the one closer to the paint tank is the primary side paint hydraulic regulator
  • the one closer to the paint gun is the secondary side paint hydraulic regulator
  • the primary side paint hydraulic regulator It is possible to configure the pressure control accuracy of the paint hydraulic regulator on the secondary side to be higher than the pressure control accuracy of.
  • the above configuration is particularly advantageous in precision coating applications.
  • precision coating that is, when precise control of the paint supply pressure to the paint gun is required, for example, when control of the paint supply pressure in 1 pascal unit is required, the entire paint pipe is in 1 pascal unit. It is difficult to control.
  • a diaphragm type hydraulic regulator when the accuracy of the diaphragm transition is high, the fluctuation range of the hydraulic pressure that can be handled becomes small, and it becomes difficult to control the entire long paint pipe.
  • the paint hydraulic regulator is connected in cascade, and the paint pipe on the primary side up to the paint hydraulic regulator on the primary side is controlled with an accuracy of up to 10 pascals, and the paint on the secondary side is used.
  • the hydraulic pressure regulator is a high-precision regulator in units of 1 pascal, it becomes easy to control the paint piping on the secondary side in units of 1 pascal.
  • the above values are just an example, but even for long paint pipes, the primary side is responsible for rough paint hydraulic pressure control as a whole, and the secondary side is responsible for precise paint pressure control for paint guns that require precision coating. It becomes possible to carry.
  • feedback loop control is performed in which the difference between the pressure on the input side of the paint hydraulic regulator and the pressure on the output side of the paint hydraulic regulator is fed back as a feedback signal with respect to the operating amount of the metering pump. It is also preferable to provide.
  • the injection pressure of the painting gun is changed, the number of operating painting guns is changed, or the type of paint used is changed, it becomes necessary to change the pumping amount of the base metering pump.
  • the configuration includes at least one physical quantity related to the coating condition and a state observing unit for observing at least one state variable composed of the coating condition during or after the coating is executed.
  • At least one physical quantity is of paint density, paint viscosity, paint pipe length, paint pipe diameter, paint fluid resistance in paint pipe, pumping amount of metering pump, paint output hydraulic pressure of paint hydraulic regulator.
  • At least one coating condition includes at least one of the paint injection pressure of the paint gun, the paint injection amount of the paint gun, the paint injection wide angle of the paint gun, and the number of paint guns in operation.
  • the learning unit shall learn to determine at least one coating condition by updating the behavioral value function that determines at least one coating condition based on the state variable.
  • the learning unit is a reward calculation unit that calculates the reward for the result of determining at least one painting condition based on the state variable, and a function update unit that updates the action value function based on the reward calculated by the reward calculation unit. By repeating the update of the action value function by the function update unit, at least one painting condition in which the reward is most obtained is learned.
  • a paint hydraulic regulator is arranged in the path before reaching the paint gun, for example, in the vicinity of the paint gun, and the paint is pumped to the paint gun at a predetermined pressure by the paint hydraulic regulator. This allows you to accurately control the paint pressure on the paint gun.
  • the primary side is responsible for rough paint hydraulic pressure control as a whole. On the secondary side, it is possible to take charge of precise paint pressure control for a paint gun that requires precision painting.
  • a feedback loop control in which the difference between the pressure on the input side of the paint hydraulic regulator and the pressure on the output side of the paint hydraulic regulator is fed back as a feedback signal to the operating amount of the metering pump, painting is performed. Even if there is a change in physical quantity that may affect the work process, it will be possible to follow it accurately. It is possible to adjust the pumping amount of the base metering pump without stopping the work process. Further, as a variation of the present invention, if a machine learning device equipped with a learning unit for learning to determine painting conditions by a painting gun in consideration of changes in physical quantities that may affect the painting work process is incorporated, so-called AI It is possible to build a painting work system with functions.
  • FIG. It is a figure which shows the whole structural example of the coating apparatus 100 of this invention which concerns on Example 1.
  • FIG. It is the figure which compared the measured value of the paint pressure with respect to the paint gun 140 and summarized in the table.
  • FIG. It is a figure which shows the whole structural example of the coating apparatus 100b of this invention which concerns on Example 3.
  • FIG. It is a figure which showed the structural example of the AI coating system 200 concerning the coating work which concerns on Example 4 briefly.
  • It is a flowchart which shows the operation of the machine learning apparatus 180.
  • the first embodiment is a basic form of the coating apparatus of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall structural example of the coating apparatus 100 of the present invention according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a simple block diagram, and the detailed structure of each component is not shown.
  • the coating apparatus 100 of the first embodiment includes a paint supply pipe 110 as a liquid supply path, an air supply pipe 120 as an air supply path, a paint hydraulic regulator 130, and a coating gun 140.
  • the liquid return pipe as a liquid return path for circulating the paint is not provided, the liquid return pipe may be provided and the whole may be used as a paint circulation system.
  • the coating apparatus 100 according to the configuration example of the first embodiment has a configuration including a paint supply means 110, an air supply means 120, a paint hydraulic pressure regulator 130, and a paint gun 140.
  • the paint supply means 110 includes a paint tank 111, a metering pump 112, a paint mixing unit 113 for mixing paint, a relief valve 114, a drain tank 115, and a controller 116, and includes a paint supply pipe that connects them to supply paint. ing.
  • the paint tank 111 is located at the base end of the paint supply means 110, and the paint stored in the paint tank 111 is pressurized and supplied by a metering pump 112 at a predetermined pressure set in advance.
  • a metering pump 112 is pressurized and supplied by a metering pump 112 at a predetermined pressure set in advance.
  • the filters are not shown, foreign matter mainly contained in the paint can be removed by passing through the filters.
  • the metering pump 112 pumps a fixed amount of paint supplied from the paint tank 111 to the downstream side, whereby the fixed amount of paint is supplied via the paint supply pipe.
  • Various metering pumps 112 can be applied, for example, gear pumps, rotary pumps, vane pumps, piston pumps, plunger pumps, and even diaphragm pumps.
  • the paint mixing unit 113 is used when the paint sprayed from the paint gun 140 needs to dynamically mix and supply a plurality of types of paint, and in this example, the paint is supplied from three paint tanks 111. It is a mixture of the three types of paints that are used.
  • the relief valve 114 discharges a part or all of the paint to the drain tank 115, and in the paint supply pipe.
  • a pressure control valve that holds the pressure at a set value.
  • the relief valve 114 opens the valve opening and allows a part of the paint to escape to the drain tank 115, the paint directed to the paint gun 140 is secured and only the excess is drain tank. It is preferable to have a mechanism for collecting at 115.
  • the paint gun 140 is located at the end of the paint supply means, and the paint gun 140 is provided with a paint injection operation unit such as a handle, and the paint is ejected by operating the paint injection operation unit of the paint gun 140. be able to.
  • the paint gun 140 is arranged so as to be freely movable.
  • the paint gun 140 receives paint from the paint supply pipe of the paint supply means 110, receives air from the air supply pipe of the air supply means 120 described later, and injects the paint at a predetermined air pressure.
  • a back pressure valve not shown
  • the paint hydraulic regulator 130 receives the paint, adjusts it to a predetermined pressure, and pumps it to the paint gun 140 in the route before reaching the paint gun 140 in the middle of the paint supply pipe of the paint supply means 110.
  • the hydraulic pressure of the coating material supplied to the coating gun 140 can be controlled with high accuracy.
  • the length and diameter of the paint supply pipe of the paint supply means 110 vary depending on the paint device to be applied. For example, when it comes to a coating device applied to a large-scale coating factory, the paint supply pipe may be long and its diameter may be various. In general, if the physical properties such as the type and viscosity of the paint are different, it is difficult to accurately control the paint pressure in the paint gun 140 via such a long and various diameter paint supply pipe.
  • the paint pumped by the metering pump 112 may have a rough value or rough accuracy to some extent, and has a rough value or rough accuracy with respect to the paint hydraulic regulator 130. It should be supplied.
  • the coating hydraulic pressure regulator 130 can accurately adjust and supply the coating pressure actually supplied to the coating gun 140, the length and diameter of the coating supply pipe, the type of coating material, and the like can be used. It can be made less susceptible to the influence of viscosity and the like.
  • the air supply means 120 includes an air compressor 121, an oil mist separator 122, an air regulator 123 for adjusting the air supply pressure, and an air supply pipe for supplying air.
  • the type of the air compressor 121 is not limited as long as it compresses air at a predetermined pressure and injects compressed air at a predetermined pressure.
  • the oil mist separator 122 may have oil, which is a fine paint solvent, floating in the painting factory, and the oil mixed in the air may hinder air pressure control or cause clogging of piping. It removes the oil component from the air because it becomes a solvent.
  • the recovered oil component may be recovered by a drain (not shown).
  • the air regulator 123 regulates the air pressure of the air supply means 120, and supplies a predetermined air pressure to the coating gun 140.
  • the paint hydraulic regulator 130 can pump the paint to the paint gun at a predetermined pressure, and the paint pressure on the paint gun 140 can be accurately controlled.
  • the improvement of the accuracy of the control of the coating pressure on the coating gun 140 by the coating apparatus 100 of the present invention was verified.
  • the coating pressure on the coating gun 140 according to the conventional configuration shown in FIG. 7 without the coating hydraulic pressure regulator 130 was also measured and verified.
  • FIG. 2 is a diagram in which the measured values of the paint pressure with respect to the paint gun 140 are compared and summarized in a table.
  • the output values of the metering pump 112 were set to 100,000 Pa and 120,000 Pa, and what kind of value the paint injection pressure of the paint gun 140 would be was verified. If the injection pressure value of the coating gun 140 is set by using the coating hydraulic pressure regulator 130, the injection pressure value of the coating gun 140 will be adjusted even if the metering pump 112 has a slight fluctuation range. Since it is difficult to determine the comparison in the case of the conventional configuration in which the hydraulic pressure regulator 130 is not used, it was verified from the viewpoint of how much the injection pressure of the coating gun 140 varies when the output value of the metering pump 112 is determined.
  • the injection experiment was performed 5 times using the paint gun 140. Ideally, the injection pressures of the paint guns 140 should all be the same, but the measured values varied as shown in FIG.
  • the minimum value was 105,287 Pa and the maximum value was 109 in the conventional configuration without using the paint hydraulic regulator 130. There was a variation of about 4,600 Pa, which was 8,85 Pa.
  • the minimum value was 102,069 Pa and the maximum value was 105,287 Pa, which could be suppressed to a variation of about 3,200 Pa.
  • it was set to increase by 3,000 Pa so as to slightly increase the pressure.
  • the injection pressure of the coating gun 140 can be easily adjusted in the coating apparatus 100 of the present invention, and the coating injection pressure can be accurately approached to the set value. ..
  • the coating apparatus 100 of the present invention by using the coating hydraulic pressure regulator 130, the output value of the metering pump 112 is somewhat rough with respect to the set value of the coating injection pressure of the coating gun 140. Even if it is a value, the paint injection pressure can be brought close to the set value with high accuracy. In addition, it is possible to suppress variations in the jet pressure of the paint from the paint gun 140.
  • the second embodiment is a variation of the coating apparatus of the present invention, which is a coating apparatus in which a plurality of paint hydraulic pressure regulators are installed in the path of the paint supply means, and the plurality of paint hydraulic pressure regulators are cascade-connected.
  • the paint hydraulic regulator 130a will be described as an example in which the paint hydraulic regulator 131 and the paint hydraulic regulator 132 are used and the two are cascade-connected.
  • FIG. 3 is a diagram showing an overall structural example of the coating apparatus 100a of the present invention according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a simple block diagram, and the detailed structure of each component is not shown.
  • the coating apparatus 100a of the second embodiment has a paint supply pipe 110 as a liquid supply path, an air supply pipe 120 as an air supply path, and a paint hydraulic pressure regulator 130, as in FIG.
  • the paint gun 140 is mainly drawn, and the liquid return pipe as a liquid return path for circulating the paint is not provided, but the liquid return pipe may be provided and the whole may be used as a paint circulation system.
  • the coating apparatus 100a has a configuration including a paint supply means 110, an air supply means 120, a paint hydraulic regulator 130a, and a paint gun 140.
  • the hydraulic pressure regulator 130a has a configuration in which the paint hydraulic pressure regulator 131 and the paint hydraulic pressure regulator 132 are cascade-connected.
  • the paint supply means 110 is the same as in the first embodiment, and includes a paint tank 111, a metering pump 112, a paint mixing unit 113 for mixing paint, a relief valve 114, a drain tank 115, and a controller 116, and the paint is connected to the paint.
  • the paint supply pipe is provided, and the paint hydraulic regulator 130a at the end of the pipe is characterized.
  • the one on the primary side is the paint hydraulic regulator 131
  • the one on the secondary side is the paint hydraulic regulator 132. is there. That is, in the cascade connection of a plurality of installed paint hydraulic regulators, the one closer to the paint tank 111 is the primary side paint hydraulic regulator 131, and the one closer to the paint gun 140 is the secondary side paint hydraulic regulator 132.
  • the accuracy of the pressure control of the paint hydraulic regulator 132 on the secondary side is higher than the accuracy of the pressure control of the paint hydraulic regulator 131 on the primary side.
  • the paint hydraulic pressure regulator 130 has the ability to boost or lower the pressure of the input paint pressure and adjust the paint pressure to adjust the pressure, but in general, those capable of high-precision pressure adjustment have high precision. Instead, the pressure adjustment range becomes narrower, which makes it difficult to handle large fluctuations.
  • a plurality of paint pressure regulators 130 are connected in cascade, and the pressure control of the paint pressure regulator 131 on the primary side adopts a specification capable of withstanding a relatively large pressure fluctuation.
  • the paint on the primary side as a whole of the paint supply means 110, even if the pressure control by the metering pump 112 is a rough value to some extent. It can be handled by the hydraulic pressure regulator 131, and pressure control is performed for pressure that fluctuates in a rough width. Then, the paint pressure regulator 132 on the secondary side can perform highly accurate pressure control with respect to the paint pressure adjusted to a certain fluctuation range by the paint pressure regulator 131 on the primary side.
  • the paint hydraulic regulator 131 capable of dealing with rough paint pressure fluctuations to some extent is arranged on the primary side, and the paint liquid can be adjusted with high accuracy by cascading. By arranging the pressure regulator 132 on the secondary side, the coating apparatus 100a can be manufactured at a relatively low cost.
  • the third embodiment is a variation of the coating apparatus of the present invention, in which the difference amount between the pressure on the input side of the paint hydraulic regulator 130 and the pressure on the output side of the paint hydraulic regulator 130 is a feedback signal to the operating amount of the metering pump 111. It is a painting device equipped with a control means for performing feedback loop control.
  • FIG. 4 is a diagram showing an overall structural example of the coating apparatus 100b of the present invention according to the third embodiment.
  • FIG. 4 is a simple block diagram, and the detailed structure of each component is not shown.
  • the coating apparatus 100b of the third embodiment has a paint supply pipe 110 as a liquid supply path, an air supply pipe 120 as an air supply path, and a paint hydraulic regulator 130b, as in FIG.
  • the paint gun 140 is mainly drawn, and the liquid return pipe as a liquid return path for circulating the paint is not provided, but the liquid return pipe may be provided and the whole may be used as a paint circulation system.
  • the coating apparatus 100b has a configuration including a paint supply means 110, an air supply means 120, a paint hydraulic regulator 130b, and a paint gun 140.
  • the hydraulic regulator 130b is configured to include a feedback loop 135.
  • the paint supply means 110 is the same as in the first embodiment, and includes a paint tank 111, a metering pump 112b, a paint mixing unit 113 for mixing paint, a relief valve 114, a drain tank 115, and a controller 116, and the paint is connected to the paint.
  • the paint supply pipe is provided, and a feedback loop 135 is provided from the paint hydraulic pressure regulator 130b to the metering pump 112b.
  • the paint hydraulic regulator 130b is a single number and is drawn as a configuration example of the first embodiment.
  • the paint hydraulic regulator 130b is a plurality of paint hydraulic regulators 131. It is possible even if the configuration is provided with the paint pressure regulator 132. In this case, feedback from either the paint pressure regulator 131 on the primary side or the paint pressure regulator 132 on the secondary side may be used.
  • the paint pressure in the paint hydraulic pressure regulator 130 arranged between the metering pump 112b and the paint gun 140 is compared with the preset set value.
  • the paint hydraulic regulator 130b returns a feedback signal (control signal) to the metering pump 112b so that the deviation becomes zero.
  • the metering pump 112b has a servomotor (not shown) and the like, and the mechanism is such that a fixed amount of paint is pumped by its rotation. Therefore, it is possible to pump the paint at a more appropriate flow rate.
  • the pumping energy of the entire paint supply means 110 can be suppressed, and the pressure loss in various parts of the coating apparatus can also be suppressed.
  • Example 4 is a so-called AI coating system 200 including the coating apparatus 100 of the present invention.
  • a machine learning device 180 including a learning unit 170 that learns to determine painting conditions by at least one painting gun 140 for the painting devices 100, 100a, 100b of the present invention described in Examples 1 to 3.
  • This is an example of constructing an AI painting system 200 for painting work.
  • the painting gun 140 can be automatically painted by a robot arm.
  • the AI painting system 200 related to the painting work is constructed by using the machine learning device 180 while using the painting devices 100, 100a, 100b of the present invention described in the first to third embodiments.
  • FIG. 5 is a diagram briefly showing a configuration example of the AI coating system 200 relating to the coating operation according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 5, in the AI coating system 200 related to the coating operation, the coating devices 100, 100a, 100b of the present invention described in the first to third embodiments are adopted as control targets.
  • the machine learning device 180 includes a state observation unit 160 and a learning unit 170.
  • the state observing unit 160 has at least one physical quantity related to the painting condition in the painting gun 140 and at least one state composed of the painting condition at least during or after the painting. It observes variables.
  • the "at least one physical quantity" observed by the state observing unit 160 is the paint density, the paint viscosity, the length of the paint pipe, the diameter of the paint pipe, the fluid resistance of the paint in the paint pipe, and the metering pump. It is assumed that at least one of the pumping amount and the paint output hydraulic pressure of the paint hydraulic regulator is included.
  • the "at least one painting condition" observed by the state observation unit 160 is at least one of the paint injection pressure of the paint gun, the paint injection amount of the paint gun, the paint injection wide angle of the paint gun, and the number of operating paint guns. It shall include one. These are physical characteristics that should be considered in painting, and the viewpoint of learning how to adjust the painting conditions changes depending on which of these is focused on.
  • the learning unit 170 updates the behavior value function unit 173 that stores the behavior value function that determines the painting conditions, and the behavior value function that determines at least one painting condition based on the state variables obtained by the state observation unit 160.
  • the function update unit 172 and the function update unit 172 learn how to determine at least one coating condition.
  • the learning unit 170 uses a score called reward as an index for learning the quality of the behavior value function update.
  • This reward is paid by the reward calculation unit 171 that calculates the reward for the result of determining at least one coating condition based on the state variable obtained by the state observation unit 160.
  • the reward is a score of how efficiently the painting conditions of the painting gun 140 converge with respect to the design value by updating the action value function, and the magnitude of this reward determines the quality of the learning result.
  • the learning unit 170 will proceed with the learning.
  • the learning unit 170 can perform various machine learning such as supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, reinforcement learning, transduction, and multi-task learning.
  • the reward calculation unit 171 includes a reward condition setting unit for setting the reward condition, and the reward calculation unit 171 calculates the reward based on the reward condition set by the reward condition setting unit.
  • the reward conditions set by the reward condition setting unit are determined according to, for example, the stability of physical quantity, coating cycle time, coating quality, paint consumption, and energy consumption. For example, if it is judged that the physical quantity is stable, that is, the fluctuation of the physical quantity is small, the reward increases, and if not, the reward decreases. In addition, the longer the painting cycle time, the lower the reward, and the shorter the painting cycle time, the higher the reward. Furthermore, the higher the paint quality, the higher the reward, and the lower the paint quality, the lower the reward. In addition, higher paint wire consumption reduces rewards and lower paint wire consumption increases. The higher the energy consumption, the lower the reward, and the lower the energy consumption, the higher the reward. For such a determination, it is assumed that means for acquiring each data is provided and individual threshold values and the like are set in advance for each.
  • the machine learning device 180 includes a decision-making unit that determines at least one coating condition and an optimum adjustment amount of the at least one coating condition from the current state variable based on the learning result of the learning unit 170. It is assumed that there is. This decision-making unit learns better action choices (decision-making). The decision-making unit may not be included in the machine learning device 180 but may be included in an external controller (not shown). Further, the machine learning device 180 determines the operation of the robot arm that automatically operates the painting gun 140 that executes painting based on the obtained result.
  • the function update unit 172 has a mechanism for updating the action value function based on the reward calculated by the reward calculation unit 171, and the action value function of the action value function unit 173 by the function update unit 172. By repeating the update, at least one painting condition that gives the most reward is learned.
  • the learning unit 170 includes a learning result storage unit that stores the learning result of the function update unit 172. As a result, the AI coating system 200 shown in the fourth embodiment adjusts the coating conditions in the coating devices 100, 100a, and 100b more efficiently than manually adjusting by deep learning using the machine learning device 180. It becomes possible.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the machine learning device 180.
  • the operation shown in FIG. 6 shall be performed every time the robot arm of the painting gun 140 is painted.
  • step S1 of FIG. 6 at least one coating condition and its contents (value, etc.) are selected.
  • the content of at least one coating condition is randomly selected from each predetermined range.
  • step S2 at least one physical quantity is selected, a plurality of continuous data are detected for the physical quantity, and it is determined whether or not the fluctuation of the plurality of data is large.
  • the fluctuation is small, that is, when the physical quantity is stable (step 2: Y)
  • the reward increases in step S3.
  • step 2: N it is determined that the physical quantity is not stable, and the reward is reduced or remains unchanged in step S12.
  • step S4 the coating cycle time is detected and compared with the respective specified values. Then, when the coating cycle time is smaller than each specified value (step 4: Y), the reward increases in step S5, and when the coating cycle time is not smaller than each specified value (step 4: N). ), The reward is reduced or remains the same in step S12.
  • step S6 the amount of paint consumed from the paint gun 140 is detected and compared with the respective specified values. Then, when the paint consumption is smaller than each specified value (step 6: Y), the reward increases in step S7, and when the coating cycle time is not smaller than each specified value (step 6: N). ), The reward is reduced or remains the same in step S12.
  • step S8 it is determined whether or not the coating quality is high. Then, when the coating quality is high (step 8: Y), the reward increases in step S9, and when the coating quality is not high (step 8: N), the reward decreases or remains as it is in step S12. Whether or not the coating quality is high may be determined from an image of the coating state or the like. Alternatively, it may be determined whether or not the coating quality is high based on the presence or absence of coating defects. If the painted image includes, for example, pits, missing paint, presence / absence of uneven painting, insufficient preset coating thickness, presence / absence of preset coating height, etc., it is determined that the coating is defective. To do.
  • step S10 energy consumption is detected, and they are compared with their respective specified values. Then, when the energy consumption is smaller than each specified value (step 10: Y), the reward increases in step S11, and when the energy consumption is not smaller than each specified value (step 10: N). ), The reward is reduced or remains the same in step S12.
  • Such increase / decrease in reward is calculated by the reward calculation unit 71. Further, the amount of increase / decrease in the reward may be set so that the value differs depending on the step. It is also possible to omit at least one determination step of steps S2, S4, S6, S8, S10 and the associated reward increase step.
  • the function update unit 72 updates the action value function 73.
  • the Q-learning carried out by the learning unit 170 is a method of learning the value Q (s, a) of selecting the action a (value of the action) under a certain environmental state s. Then, in Q-learning, the action a having the highest Q (s, a) is selected in a certain state s. In Q-learning, various actions a are taken under a certain state s by trial and error, and the correct Q (s, a) is learned using the reward at that time.
  • the update formula of the action value function Q (s, a) is represented by the following number (1).
  • st and at represent the environment and behavior at time t.
  • the environment changes to st + 1 by the action at, and the reward rt + 1 is calculated by the change in the environment.
  • the term with max is the Q value multiplied by ⁇ when the action a having the highest Q value (known at that time) is selected under the environment st + 1.
  • ⁇ is a discount rate of 0 ⁇ ⁇ 1 (usually 0.9 to 0.99)
  • ⁇ is a learning coefficient of 0 ⁇ ⁇ 1 (usually about 0.1).
  • step S13 the function update unit 72 updates the action value function 73 using the above-mentioned number (1). Then, the process returns to step S1, another content of at least one painting condition is selected, and the action value function 73 is updated in the same manner.
  • the action value table may be updated instead of the action value function 73.
  • the reliability of the action value function 73 is enhanced by repeating the process shown in FIG. 6 many times. Then, in step S11, based on the highly reliable action value function 73, it is possible to more optimally determine the content of at least one coating condition so that, for example, the Q value becomes high. In this way, the content updated by the function update unit 72 of the machine learning device 180 of the present invention can be automatically determined as the content of more optimum coating conditions when painting is executed. Then, by introducing such a machine learning device 180 into the coating gun 140 operated by the robot arm, the optimum welding conditions can be automatically created. As a result, production efficiency can be improved.
  • Paint equipment 110 Paint supply means 111 Paint tank 112 Metering pump 113 Paint mixing unit 114 Relief valve 115 Drain tank 116 Controller 120 Air supply means 130 Paint hydraulic regulator 150 Paint gun 121 Air compressor 122 Oil mist separator 123 Air regulator 130 Paint liquid Pressure regulator 131 Primary side paint hydraulic regulator 132 Secondary side paint hydraulic regulator 135 Feedback loop 140 Paint gun 160 State observation unit 170 Learning unit 171 Reward calculation unit 172 Function update unit 173 Action value function unit 180 Machine learning device 200 AI painting system

Landscapes

  • Nozzles (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】　塗料の密度や粘性などの物理的な特性、配管の塗料循環におけるエネルギー制御などを的確に行い、コストを低減せしめた塗装装置を提供する。 【解決手段】　塗装装置１００は、塗料供給手段１１０として、塗料タンク１１１と定量ポンプ１１２と塗料を供給する塗料供給配管を備える。また、エア供給手段１２０として、エアコンプレッサー１２１とエア供給圧力を調整するエアレギュレータ１２３を備える。塗装ガン１４０は、塗料供給手段１１０から塗料の供給を受けるとともに、エア供給手段１２０からエアの供給を受け、塗料を所定のエア圧で噴射する。塗料供給手段１１０の塗料供給配管の途中で塗装ガン１４０に至る前の経路において、塗装ガン１４０に供給する塗料を受け取り所定圧力にて塗装ガンに圧送する塗料液圧レギュレータ１３０を備えた構成とし、塗料液圧レギュレータ１３０によって塗装ガン１４０に供給する塗料の液圧を制御せしめる。

Description

液圧レギュレータを用いた塗装装置および塗装方法
　本発明は、塗料を噴射して塗装を行う塗装装置に関する。特に、塗料の塗装に好適な液圧を制御する液圧レギュレータを適用した塗装装置に関する。
　塗装作業は様々な用途で必要とされる。配管塗装、部品塗装、壁面塗装など塗装装置が必要とされる技術分野は多い。機械的なプロセス塗装では、数多くの塗料を必要とし、かつ各塗料が常に同じ色調で塗装されることが必要とされている。塗装は塗装ガンとよばれる塗料噴射装置を介して行われるが、それぞれの塗装ガンに対して色調や品質が同じ塗料を適切な圧力で供給する必要がある。
　もしも、複数の塗装ガンを使用して複数の塗装作業を並行して行う場合、塗料ガンに対して安定した所定圧力で塗料を供給する必要ある。そのため、各塗装ガンを配管で接続するようにし、その配管に対する圧力を制御する必要がある。
　塗装ガンにおいて多少の圧力調整は可能であるが、やはり配管に印加する圧力を調整することが重要である。しかし、従来技術において、この塗装ガンへ塗料を供給する配管における塗料圧力を精細に調整することが難しかった。
　図７は、従来技術における塗装システム５０を簡単に示した図である。
　図７に示した従来技術における塗装システム５０の構成例では、塗料タンク１、ギヤポンプ２、リリーフ弁１０、トリガダンプバルブ３および塗装ガン４が塗料供給管５，６，７および９で接続されている。
　塗料タンク１は、バルブボディ１－１に多数の切替バルブ１－２が設けられたバルブユニットを備えており、バルブボディ１－１の基端の切替バルブ１－２には、洗浄用シンナと洗浄用エアが供給される。その他の切替バルブ１－２には、各塗色の塗料（Ａ色、Ｂ色…、Ｚ色）が供給される。これら洗浄用シンナおよび各塗色の塗料は、塗料圧送ポンプにより塗料タンク１のカラーチェンジバルブに圧送される。
　カラーチェンジバルブ１にて選択された塗料は、塗料供給管５を介してギヤポンプ２に送られ、当該ギヤポンプ２によって定量の塗料がリリーフ弁１０を介して塗料混合ユニット３のトリガダンプバルブおよび塗装ガン４に供給される。
　塗料混合ユニット３のトリガダンプバルブはバルブボディ３１に複数（ここでは４つ）の切替バルブ３２が設けられたバルブユニットを備えており、バルブボディ３１の基端の切替バルブ３２，３２には、洗浄用シンナと洗浄用エアが供給される。他の２つの切替バルブ３２，３２の一方には、ギヤポンプ２から供給される塗料が供給され、他方にはリリーフ弁１０を介して廃液タンク８へ導くための塗料管９が接続されている。なお、塗料混合ユニット３のトリガダンプバルブからの塗料は塗料管７を介して塗装ガン４に送られる。
　ギヤポンプ２は、塗料タンク１から供給された塗料を下流側へ定量圧送するものであり、これにより塗料ホース６を介して塗料混合ユニット３のトリガダンプバルブに定量の塗料が供給される。
　正常時において塗料混合ユニット３のトリガダンプバルブに供給された塗料は塗装ガン４に供給され、被塗物に塗布される。
　リリーフ弁１０は、塗料混合ユニット３のトリガダンプバルブの動作不良などによって塗料ホース６内の塗料圧力が上昇し、ギヤポンプ２による塗料の定量圧送が過負荷となった場合などに、塗料を一時的に逃がす弁である。リリーフ弁１０にはコイルスプリングが仕込まれており、塗料圧力がコイルスプリングの荷重に打ち勝つまでは、弁口は閉じた状態とされるが、塗料ホース６内の塗料圧力が上昇し、これがコイルスプリングの荷重を超えると、ニードル弁が上昇して弁口が開き、塗料ホース６内の塗料がオーバーフロー用の塗料ホース９を介して廃液タンク８へ導かれる仕組みなっている。その検出信号がコントローラ１２に送出され、コントローラ１２は、このリミットスイッチ１１からの検出信号を受けて、ギヤポンプ２に停止信号を送出する。この結果、ギヤポンプ２が停止してそれ以上の塗料の供給を停止するとともに、塗料ホース６内の塗料が廃液タンク８側へ逃がされて塗料圧力が調整される。
　次に、従来技術において、噴射をエア圧力で制御するタイプとして、エアレギュレータを加えた構成は、図８のように示される。
　図８に示すように、塗料供給系として、図７に示した塗料タンク１、ギヤポンプ２、塗料混合ユニット３、リリーフ弁１０、コントローラ１２があり、ギヤポンプ２の圧送により塗料が塗装ガン４に供給される。
　一方、エア供給系として、図８に示すように、エアコンプレッサー２１から供給されたエアがオイルミストセパレータで余分なオイル成分を除去したあと、エアレギュレータ２４に圧送される。エアレギュレータ２４で所定のエア圧に調整されたエアが塗装ガン４に供給される。
　このように塗装ガン４には、所定の液圧で塗料が供給され、所定の圧力で噴射用のエアが供給され、塗装ガン４から塗料混合エアが所定圧力で所定量噴射される仕組みとなっている。
特開２００１－１０４８４９号公報
　塗装ガンを用いた塗料塗布装置は、上記従来のものなど多様なものがあるが、下記の条件を踏まえて設計することとなり、塗料の種類、配管の長さや規模、噴霧に求められる圧力制御の精度などにより、細かく設定を変更し、試行錯誤しながら塗装ガンの噴射を制御する必要があった。
　まず、塗料の密度や粘性などの物理的な特性の考慮がある。塗料の種類としても用途に応じて多種多様のものがあり、溶媒の中に粒子状の塗料物質が混入されているタイプのものも多い。このように塗料が変更されるたび、その密度や粘性などの物理的な特性も考慮しなければならない。そのため、塗料として異なるものを使用すると、塗料の粘性などの物理的な特性を織り込んだ制御が必要となってくるが、その調整は一般には困難で試行錯誤的にならざるを得なかった。
　また、配管の塗料循環における全体のエネルギー制御が必要である。近年においては、環境負荷の低減のため塗料の水系化が進められている。この水系の塗料は一般に溶剤系に比較して粘度が高いため、循環に必要なエネルギーが大きく高圧で送り出す必要がある。大規模工場で用いられる塗装装置においては、塗装ガンの総数が数百にもなるものがあり、その規模に応じて塗料循環の配管の総延長が相当長くなる場合もあり得る。塗料に対して適切な圧力をかけてこれらの配管の中を循環させ続けるためには多くのエネルギーを必要としている。
　上記問題点に鑑み、本発明は、従来のように、塗料の密度や粘性などの物理的な特性、配管の塗料循環におけるエネルギー制御などを的確に行い、コストを低減せしめた塗装装置および塗装方法を提供することを目的とする。
（この段落００１５は、特許独特の文章部分ですので、特許請求の範囲の請求項１と併せて後で読んでください。）
　上記目的を達成するため、本発明の塗装装置は、塗料タンクと定量ポンプと塗料を供給する塗料供給配管を備えた塗料供給手段と、エアコンプレッサーとエア供給圧力を調整するエアレギュレータとエアを供給するエア供給配管を備えたエア供給手段と、前記塗料供給手段の前記塗料供給配管から前記塗料の供給を受けるとともに、前記エア供給手段の前記エア供給配管から前記エアの供給を受け、前記塗料を所定のエア圧で噴射する塗装ガンを備えた装置構成において、前記塗料供給手段の前記塗料供給配管の途中で前記塗装ガンに至る前の経路において、前記塗装ガンに供給する前記塗料を受け取り、所定圧力にて前記塗装ガンに圧送する塗料液圧レギュレータを備え、前記塗装ガンに供給する塗料の液圧を制御せしめることを特徴とする塗装装置である。
　上記構成により、塗装ガンに至る前の経路中、例えば、塗装ガンに近い付近において、塗料液圧レギュレータを配置し、塗料液圧レギュレータにより所定圧力にて塗装ガンに塗料を圧送することができ、塗装ガンに対する塗料圧力を正確に制御できるようになる。
　特に、塗料の配管が長大な場合、経路中の１つの定量ポンプによる正確な圧送が難しく、かつ、塗装ガンが複数あり、塗装ガンからの塗料噴射が任意に行われる環境下では、塗料配管中の塗料の圧送を正確に制御することが難しいところ、本発明であれば、塗装ガンに近い付近に塗料液圧レギュレータがあって、塗装ガンへの塗料液圧を制御するので、上記環境であっても塗料配管中の塗料の圧送を正確に制御することが可能となる。
　次に、上記構成において、塗料供給手段の経路中に塗料液圧レギュレータを複数個所に設置し、複数の塗料液圧レギュレータをカスケード接続した構成も可能である。
　特に、この塗料液圧レギュレータのカスケード接続において、塗料タンクに近い方を一次側の塗料液圧レギュレータとし、塗装ガンに近い方を二次側の塗料液圧レギュレータとし、一次側の塗料液圧レギュレータの圧力制御の精度よりも二次側の塗料液圧レギュレータの圧力制御の精度が高いものとする構成が可能である。
　上記構成は、特に、精密塗装用途において有利である。精密塗装の場合、つまり、塗装ガンへの塗料の供給圧力の精密な制御が求められる場合、例えば、１パスカル単位での塗料供給圧力の制御が求められる場合、塗料配管全体にわたって１パスカル単位での制御は困難である。例えば、ダイヤフラム型の液圧レギュレータでは、ダイヤフラム変移の精度が高くなると、対応できる液圧の変動幅が小さくなり、長大な塗料配管全体にわたる制御は難しくなる。しかし、本発明のバリエーションのように、塗料液圧レギュレータをカスケード接続し、一次側の塗料液圧レギュレータまでの一次側の塗料配管では１０パスカル単位までの精度で制御をし、二次側の塗料液圧レギュレータを１パスカル単位での高精度のレギュレータとすれば、二次側の塗料配管においては１パスカル単位での制御が行いやすくなる。
　上記数値は一例であるが、長大な塗料配管であっても、一次側は全体としてラフな塗料液圧制御を担い、二次側において、精密塗装が求められる塗装ガンに対する精密な塗料液圧制御を担わせることが可能となる。
　次に、さらなるバリエーションとして、塗料液圧レギュレータの入力側の圧力と塗料液圧レギュレータの出力側の圧力との差分量を定量ポンプの作動量に対するフィードバック信号として帰還させるフィードバックループ制御を行うこと制御手段を備えることも好ましい。
　塗装作業の工程において、塗装ガンでの噴射圧力を変えたり、塗装ガンの稼働数を変えたり、使用する塗料の種類を変えたりすると、ベースとなる定量ポンプの圧送量を変更する必要が生じる場合があるが、従来技術であれば、ベースとなる定量ポンプの圧送量が適しているかどうか試行錯誤しなければならなかった。作業工程を止めるほどの大きな変動でない場合でも、試行錯誤がうまく行かない場合、作業工程を止める事態もあり得た。そこで、本発明のバリエーションのように、塗料液圧レギュレータと定量ポンプの間に塗料の圧送量に関する帰還フィードバックループを形成すれば、塗装作業の工程に影響を与え得る物理量の変化があっても、精度良く追随できるようになる。作業工程を止めることなく、ベースとなる定量ポンプの圧送量の調整が可能となる。
（この段落００２０は、特許独特の文章部分ですので、特許請求の範囲の請求項５と併せて後で読んでください。）
　次に、塗装作業の工程に影響を与え得る物理量の変化を考慮して塗装ガンによる塗装条件を決定することを学習する学習部を備えた機械学習装置を組み込むことも可能である。いわゆるＡＩ機能付きの塗装作業システムの構築である。
　例えば、塗装実行中または塗装実行後の少なくとも一方において、塗装条件に関する少なくとも１つの物理量と、当該塗装条件から構成される少なくとも１つの状態変数を観測する状態観測部を備えた構成とする。少なくとも１つの物理量は、塗料密度、塗料粘度、塗料配管の長さ、塗料配管の径、塗料配管内の塗料の流体抵抗、定量ポンプの圧送量、塗料液圧レギュレータの塗料出力液圧のうちの少なくとも１つを含んでいる。少なくとも１つの塗装条件は、塗装ガンの塗料噴射圧力、塗装ガンの塗料噴射量、塗装ガンの塗料噴射広角、稼働する塗装ガンの数のうちの少なくとも１つを含んでいる。学習部は、状態変数に基づいて、少なくとも１つの塗装条件を決定する行動価値関数を更新することによって、少なくとも１つの塗装条件を決定することを学習するものとする。学習部は、状態変数に基づいて、少なくとも１つの塗装条件を決定した結果に対する報酬を計算する報酬計算部と、報酬計算部により計算された報酬に基づいて、行動価値関数を更新する関数更新部を含み、関数更新部による行動価値関数の更新を繰り返すことによって、報酬が最も多く得られる少なくとも１つの塗装条件を学習する。このような機械学習装置を組み込めば、いわゆるＡＩ機能付きの塗装システムを構築することができる。
　本発明の塗装装置によれば、塗装ガンに至る前の経路中、例えば、塗装ガンに近い付近において、塗料液圧レギュレータを配置し、塗料液圧レギュレータにより所定圧力にて塗装ガンに塗料を圧送することができ、塗装ガンに対する塗料圧力を正確に制御できるようになる。
　本発明のバリエーションとして、塗料供給手段の経路中に塗料液圧レギュレータを複数個所に設置し、複数の塗料液圧レギュレータをカスケード接続した構成では、一次側は全体としてラフな塗料液圧制御を担い、二次側において、精密塗装が求められる塗装ガンに対する精密な塗料液圧制御を担わせることが可能となる。
　本発明のバリエーションとして、塗料液圧レギュレータの入力側の圧力と塗料液圧レギュレータの出力側の圧力との差分量を定量ポンプの作動量に対するフィードバック信号として帰還させるフィードバックループ制御を導入すれば、塗装作業の工程に影響を与え得る物理量の変化があっても、精度良く追随できるようになる。作業工程を止めることなく、ベースとなる定量ポンプの圧送量の調整が可能となる。
　また、　本発明のバリエーションとして、塗装作業の工程に影響を与え得る物理量の変化を考慮して塗装ガンによる塗装条件を決定することを学習する学習部を備えた機械学習装置を組み込めば、いわゆるＡＩ機能付きの塗装作業システムの構築が可能となる。
実施例１にかかる本発明の塗装装置１００の全体の構造例を示す図である。 塗装ガン１４０に対する塗料圧力の計測値を比較して表にまとめた図である。 実施例２にかかる本発明の塗装装置１００ａの全体の構造例を示す図である。 実施例３にかかる本発明の塗装装置１００ｂの全体の構造例を示す図である。 実施例４にかかる塗装作業に関するＡＩ塗装システム２００の構成例を簡単に示した図である。 機械学習装置１８０の動作を示すフローチャートである。 従来の特許文献１（特開２００１－１０４８４９号公報）に開示された従来技術における塗装システム５０を簡単に示した図である。 従来技術における噴射をエア圧力で制御するタイプとして、エアレギュレータを加えた構成例を示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の塗装装置の実施例を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に示した具体的な用途、形状、個数などには限定されないことは言うまでもない。
　実施例１は、本発明の塗装装置の基本形である。
　図１は、実施例１にかかる本発明の塗装装置１００の全体の構造例を示す図である。
　図１は簡単なブロック図となっており、各構成要素の細かい構造については図示していない。　
　図１に示す構成例では、本実施形態１の塗装装置１００は、液体供給路としての塗料供給配管１１０と、エア供給路としてのエア供給配管１２０と、塗料液圧レギュレータ１３０と、塗装ガン１４０を中心に描いており、塗料を循環させるための液体戻し路としての液体戻し配管などは設けていないが、液体戻し配管を設けて全体を塗料循環系としても良い。
　本実施例１の構成例にかかる塗装装置１００は、塗料供給手段１１０、エア供給手段１２０、塗料液圧レギュレータ１３０、塗装ガン１４０を備えた構成となっている。
　塗料供給手段１１０は、塗料タンク１１１と定量ポンプ１１２と塗料を混合する塗料混合ユニット１１３とリリーフ弁１１４とドレンタンク１１５とコントローラ１１６を含み、それらを接続して塗料を供給する塗料供給配管を備えている。
　塗料タンク１１１は、塗料供給手段１１０の基端部にあり、塗料タンク１１１に貯留された塗料が定量ポンプ１１２により予め設定された所定の圧力で加圧供給されるようになっている。なお、フィルタ類は図示していないが、フィルタを通すことにより主として塗料に含まれている異物の除去が可能となる。
　定量ポンプ１１２は、塗料タンク１１１から供給された塗料を下流側へ定量分を圧送するものであり、これにより塗料供給配管を介して定量の塗料が供給される。
　定量ポンプ１１２としては、様々なものが適用可能であり、例えば、ギヤポンプ、ロータリーポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、さらにダイヤフラムポンプもあり得る。
　塗料混合ユニット１１３は、塗装ガン１４０から噴射する塗料が、複数種類の塗料を動的に混合して供給する必要がある場合に用いられるものであり、この例では、３つの塗料タンク１１１から供給される３種類の塗料を混合するものとなっている。
　リリーフ弁１１４は、定量ポンプ１１２により塗料供給手段１１０の塗料供給配管に圧送される塗料液圧が設定値に達したら、塗料の一部または全量をドレンタンク１１５に排出させ、塗料供給配管内の圧力を設定値に保持する圧力制御弁である。
　ただし、塗料は所定圧力で圧送されるので、リリーフ弁１１４が弁口を開いてドレンタンク１１５に塗料の一部を逃がしても、塗装ガン１４０へ向かう塗料は確保され、余剰分のみがドレンタンク１１５に回収される仕組みとすることがこのましい。
　塗装ガン１４０は、塗料供給手段の終端部にあり、塗装ガン１４０にはハンドルなどの塗料噴射操作部が設けられており、塗装ガン１４０の塗料噴射操作部を操作することにより、塗料を噴射することができる。塗装ガン１４０は、移動自由に配設されている。
　塗装ガン１４０は、塗料供給手段１１０の塗料供給配管から塗料の供給を受けるとともに、後述するエア供給手段１２０のエア供給配管からエアの供給を受け、塗料を所定のエア圧で噴射する。
　液体の戻り経路が形成されている場合、塗装ガン１４０付近まで供給され、塗料供給配管を通過した塗料は、塗料供給配管の先端部分に配設された背圧弁（図示せず）を介して塗料タンク１１１に戻されるようになっている。
　塗料液圧レギュレータ１３０は、塗料供給手段１１０の塗料供給配管の途中で塗装ガン１４０に至る前の経路において、塗料を受け取って所定圧力に整えて塗装ガン１４０に圧送するものである。本発明の塗装装置１００では、この塗料液圧レギュレータ１３０を設けることにより、塗装ガン１４０に供給する塗料の液圧を精度よく制御せしめることができる。
　塗料供給手段１１０の塗料供給配管は、適用する塗料装置によりその長さや径が多様である。例えば、大規模な塗装工場に適用される塗装装置となると、塗料供給配管は長大なものとなる場合があり、その径も多様となる。一般には、塗料の種類や粘性などの物理的性質も異なれば、そのような長大で径が多様な塗料供給配管を介して塗装ガン１４０における塗料圧力を正確に制御することが困難である。しかし、本発明の塗装装置１００によれば、定量ポンプ１１２により圧送される塗料は、ある程度ラフな値やラフな精度で良く、塗料液圧レギュレータ１３０に対してそのラフな値やラフな精度で供給されれば良い。本発明の塗装装置１００では、この塗料液圧レギュレータ１３０が塗装ガン１４０に実際に供給される塗料圧力を精度良く整えて供給することができるため、塗料供給配管の長さや径、塗料の種類や粘性などによる影響を受けにくいものとすることができる。
　次に、エア供給手段１２０を説明する。
　エア供給手段１２０は、エアコンプレッサー１２１と、オイルミストセパレータ１２２と、エア供給圧力を調整するエアレギュレータ１２３と、エアを供給するエア供給配管を備えたものとなっている。
　エアコンプレッサー１２１は所定圧力でエアを圧縮し、圧縮エアを所定圧力で噴射するものであれば種類などは限定されない。
　オイルミストセパレータ１２２は、塗装工場には微細な塗料溶剤であるオイルが浮遊している場合もあり、このエアに混在するオイルはエア圧力制御の阻害要因となったり、配管の目詰まりの原因になったりするため、エアからオイル成分を除去するものである。回収したオイル成分はドレイン（図示せず）により回収すれば良い。
　エアレギュレータ１２３は、エア供給手段１２０のエア圧を整えるものであり、塗装ガン１４０に所定のエア圧を供給するものとなる。
　上記構成による本発明の塗装装置１００を用いれば、従来技術では難しかった塗料供給配管の長さや径や塗料の種類や粘性などによる影響を受けにくくし、塗装ガン１４０に至る前の塗料供給経路中の塗料液圧レギュレータ１３０により所定圧力にて塗装ガンに塗料を圧送することができ、塗装ガン１４０に対する塗料圧力を正確に制御できるようになる。
　本発明の塗装装置１００による塗装ガン１４０に対する塗料圧力の制御の精度向上について検証してみた。
　比較上、本発明の塗装装置１００による塗装ガン１４０に対する塗料圧力のほか、塗料液圧レギュレータ１３０を設けない図７に示した従来構成による塗装ガン１４０に対する塗料圧力についても測定して検証した。
　図２は、塗装ガン１４０に対する塗料圧力の計測値を比較して表にまとめた図である。
　比較条件として、定量ポンプ１１２の出力値を１００,０００Ｐａおよび１２０,０００Ｐａとなるよう設定し、塗装ガン１４０での塗料噴射圧力がどのような値になるかを検証した。
　なお、塗料液圧レギュレータ１３０を用いて塗装ガン１４０の噴射圧力値の方を設定してしまうと、定量ポンプ１１２に多少の変動幅があっても塗装ガン１４０の噴射圧力値が整うため、塗料液圧レギュレータ１３０を用いない従来構成の場合の比較が定まりにくいため、定量ポンプ１１２の出力値を決めた場合に、塗装ガン１４０の噴射圧力がどの程度ばらつくのかという観点で検証した。
　塗装ガン１４０を用いて噴射実験を５回行った。理想的には塗装ガン１４０噴射圧力はすべて同じ値に揃うはずであるが、実測値は図２に示すようなばらつきがあった。
　１回目の実験では、図２に見るように、定量ポンプ１１２の出力値を１００,０００Ｐａとしたところ、塗料液圧レギュレータ１３０を用いない従来構成では、最小値が１０５,２８７Ｐａ、最大値が１０９,８８５Ｐａと、約４,６００Ｐａのばらつきが生じた。しかし、塗料液圧レギュレータ１３０を用いた本発明の構成では、最小値が１０２,０６９Ｐａ、最大値が１０５,２８７Ｐａと、約３,２００Ｐａのばらつきに抑えることができた。なお、塗料液圧レギュレータ１３０を作動させるため、若干の昇圧となるよう３,０００Ｐａ上昇するよう設定した。
　２回目の実験では、図２に見るように、定量ポンプ１１２の出力値を１２０,０００Ｐａとしたところ、塗料液圧レギュレータ１３０を用いない従来構成では、最小値が１１９,５４０Ｐａ、最大値が１２５,０５７Ｐａと、約５,５００Ｐａのばらつきが生じた。しかし、塗料液圧レギュレータ１３０を用いた本発明の構成では、最小値が１１４,０２３Ｐａ、最大値が１１６,３２１Ｐａと、約２,２００Ｐａのばらつきに抑えることができた。なお、塗料液圧レギュレータ１３０を作動させるため、若干の減圧となるよう５,０００Ｐａ降下するよう設定した。
　以上の検証実験から、塗料液圧レギュレータ１３０を用いることで、本発明の塗装装置１００では、塗装ガン１４０の噴射圧力が整いやすくなり、精度よく塗料噴射圧を設定値に近づけることができることが分かる。
　以上、実施例１にかかる本発明の塗装装置１００によれば、塗料液圧レギュレータ１３０を用いることで、定量ポンプ１１２の出力値が塗装ガン１４０の塗料噴射圧力の設定値に対してある程度ラフな値であっても、精度よく塗料噴射圧を設定値に近づけることができる。また、塗装ガン１４０からの塗料の噴射圧力のばらつきを抑えることができる。
　実施例２は、本発明の塗装装置のバリエーションであり、塗料供給手段の経路中に塗料液圧レギュレータを複数に設置し、それら複数の塗料液圧レギュレータをカスケード接続した塗装装置である。
　以下の例では、塗料液圧レギュレータ１３０ａは塗料液圧レギュレータ１３１と塗料液圧レギュレータ１３２の２つとし、その２つをカスケード接続したものを例に説明する。
　図３は、実施例２にかかる本発明の塗装装置１００ａの全体の構造例を示す図である。
　図３は簡単なブロック図となっており、各構成要素の細かい構造については図示していない。　
　図３に示す構成例では、本実施例２の塗装装置１００ａは、図１と同様、液体供給路としての塗料供給配管１１０と、エア供給路としてのエア供給配管１２０と、塗料液圧レギュレータ１３０と、塗装ガン１４０を中心に描いており、塗料を循環させるための液体戻し路としての液体戻し配管などは設けていないが、液体戻し配管を設けて全体を塗料循環系としても良い。
　本実施例２の構成例にかかる塗装装置１００ａは、実施例１と同様、塗料供給手段１１０、エア供給手段１２０、塗料液圧レギュレータ１３０ａ、塗装ガン１４０を備えた構成となっているが、塗料液圧レギュレータ１３０ａが、塗料液圧レギュレータ１３１と塗料液圧レギュレータ１３２の２つをカスケード接続した構成となっている。
　塗料供給手段１１０は、実施例１と同様であり、塗料タンク１１１と定量ポンプ１１２と塗料を混合する塗料混合ユニット１１３とリリーフ弁１１４とドレンタンク１１５とコントローラ１１６を含み、それらを接続して塗料を供給する塗料供給配管を備えているが、その先にある塗料液圧レギュレータ１３０ａに特徴がある。
　図３の構成例では、塗料液圧レギュレータ１３０ａのうち、一次側（上流側）にある方が塗料液圧レギュレータ１３１であり、二次側（下流側）にある方が塗料液圧レギュレータ１３２である。つまり、複数設置した塗料液圧レギュレータのカスケード接続において、塗料タンク１１１に近い方を一次側の塗料液圧レギュレータ１３１とし、塗装ガン１４０に近い方を二次側の塗料液圧レギュレータ１３２としている。
　ここで、工夫として、本実施例２では、一次側の塗料液圧レギュレータ１３１の圧力制御の精度よりも二次側の塗料液圧レギュレータ１３２の圧力制御の精度が高いものとしている。
　塗料液圧レギュレータ１３０は、入力された塗料圧力に対して、昇圧したり降圧したり塗料圧力を調整して整える能力があるが、一般に、高精度な圧力調整ができるものは、高精度になる代わりに圧力の調整幅が狭くなるため、逆に大きな変動には対応しづらくなる。ここで、本発明では、複数の塗料液圧レギュレータ１３０をカスケード接続し、さらに、一次側の塗料液圧レギュレータ１３１の圧力制御は比較的大きな圧力変動に耐え得る仕様のものを採用する一方、二次側の塗料液圧レギュレータ１３２の圧力制御の精度が高い仕様のものを採用することにより、塗料供給手段１１０全体としては、定量ポンプ１１２による圧力制御はある程度ラフな値としても、一次側の塗料液圧レギュレータ１３１により対応可能であり、ラフな幅で変動する圧力に対する圧力制御を行う。そして、一次側の塗料液圧レギュレータ１３１によってある程度の変動幅に整えられた塗料圧力に対して、二次側の塗料液圧レギュレータ１３２により精度の高い圧力制御を行うことができる。
　もし、１つの塗料液圧レギュレータ１３０によって、入力値がラフな変動幅の圧力であっても対応でき、かつ、高精度な圧力制御を行おうとすると、特殊な塗料液圧レギュレータ１３０を開発しなければならないが、それは設計コスト、製造コストが高くついてしまう。その一方、本実施例２のように、ある程度ラフな塗料圧力の変動にも対応できる塗料液圧レギュレータ１３１を一次側に配置し、カスケード接続により、高精度な塗料圧力の調整が可能な塗料液圧レギュレータ１３２を二次側に配置することにより、比較的安価に塗装装置１００ａを製作することができる。
　実施例３は、本発明の塗装装置のバリエーションであり、塗料液圧レギュレータ１３０の入力側の圧力と塗料液圧レギュレータ１３０の出力側の圧力との差分量を定量ポンプ１１１の作動量に対するフィードバック信号として帰還させるフィードバックループ制御を行うこと制御手段を備えた塗装装置である。
　図４は、実施例３にかかる本発明の塗装装置１００ｂの全体の構造例を示す図である。
　図４は簡単なブロック図となっており、各構成要素の細かい構造については図示していない。　
　図４に示す構成例では、本実施例３の塗装装置１００ｂは、図１と同様、液体供給路としての塗料供給配管１１０と、エア供給路としてのエア供給配管１２０と、塗料液圧レギュレータ１３０ｂと、塗装ガン１４０を中心に描いており、塗料を循環させるための液体戻し路としての液体戻し配管などは設けていないが、液体戻し配管を設けて全体を塗料循環系としても良い。
　本実施例３の構成例にかかる塗装装置１００ｂは、実施例１と同様、塗料供給手段１１０、エア供給手段１２０、塗料液圧レギュレータ１３０ｂ、塗装ガン１４０を備えた構成となっているが、塗料液圧レギュレータ１３０ｂが、フィードバックループ１３５を備えた構成となっている。
　塗料供給手段１１０は、実施例１と同様であり、塗料タンク１１１と定量ポンプ１１２ｂと塗料を混合する塗料混合ユニット１１３とリリーフ弁１１４とドレンタンク１１５とコントローラ１１６を含み、それらを接続して塗料を供給する塗料供給配管を備えているが、その先にある塗料液圧レギュレータ１３０ｂから定量ポンプ１１２ｂに対してのフィードバックループ１３５が設けられている点に特徴がある。
　図４の構成例では、塗料液圧レギュレータ１３０ｂが単数であり、実施例１の構成例として描いているが、実施例２のように、塗料液圧レギュレータ１３０ｂが複数の塗料液圧レギュレータ１３１と塗料液圧レギュレータ１３２を備えた構成であっても可能である。この場合、一次側の塗料液圧レギュレータ１３１、二次側の塗料液圧レギュレータ１３２のいずれからのフィードバックでも良い。
　図４に示すように、本実施例３の構成例では、定量ポンプ１１２ｂと塗装ガン１４０との間に配置された塗料液圧レギュレータ１３０において、塗料圧力が、予め設定された設定値と比較して偏差がある場合、塗料液圧レギュレータ１３０ｂは、その偏差がゼロとなるようにフィードバック信号（制御信号）を定量ポンプ１１２ｂに帰還させる。定量ポンプ１１２ｂには図示しないサーボモータなどがありその回転により定量の塗料が圧送される仕組みとなっているが、定量ポンプ１１２ｂはこのフィードバック信号に基づいて圧送する塗料の流量の増減の制御が可能となり、より適正な流量の塗料の圧送を行うことができる。つまり、ベースとなる定量ポンプ１１２ｂからの塗料吐出圧力が大きい傾向にあれば、圧送する流量を減少させ、ベースとなる定量ポンプ１１２ｂからの塗料吐出圧力が小さい傾向にあれば、圧送する流量を増加させる。この結果、本実施例３では、塗料供給手段１１０全体の圧送エネルギーを抑制することができ、塗装装置の各所における圧力損失も抑制することができる。
　実施例４は、本発明の塗装装置１００を含むいわゆるＡＩ塗装システム２００としたものである。実施例１から実施例３に記載した本発明の塗装装置１００、１００ａ、１００ｂに対して、少なくとも１つの塗装ガン１４０による塗装条件を決定することを学習する学習部１７０を備えた機械学習装置１８０を伴う、塗装作業に関するＡＩ塗装システム２００を構築した例である。
　この例では、塗装ガン１４０はロボットアームにより自動塗装の操作が可能となっている。
　現在、ディープラーニング理論に基づくＡＩ（人工知能）システムが普及し始めている。
　しかし、ディープラーニング理論は一般的な理論であり、各技術分野において如何にＡＩシステムを組み上げれば良いかまでは必ずしも明らかでなく創作容易のレベルにはない。
　実施例４は、実施例１から実施例３に記載した本発明の塗装装置１００、１００ａ、１００ｂを用いつつ、機械学習装置１８０を用いて塗装作業に関するＡＩ塗装システム２００を構築するものである。
　図５は、実施例４にかかる塗装作業に関するＡＩ塗装システム２００の構成例を簡単に示した図である。
　図５に示すように、塗装作業に関するＡＩ塗装システム２００は、制御対象として、実施例１から実施例３に記載した本発明の塗装装置１００、１００ａ、１００ｂが採用されている。
　機械学習装置１８０として、状態観測部１６０と学習部１７０を備えたものとなっている。
　状態観測部１６０は、塗装装置１００、１００ａ、１００ｂにおいて、塗装実行中または塗装実行後の少なくとも一方において、塗装ガン１４０における塗装条件に関する少なくとも１つの物理量と、塗装条件から構成される少なくとも１つの状態変数を観測するものである。
　なお、この例では、状態観測部１６０によって観測される「少なくとも１つの物理量」は、塗料密度、塗料粘度、塗料配管の長さ、塗料配管の径、塗料配管内の塗料の流体抵抗、定量ポンプの圧送量、塗料液圧レギュレータの塗料出力液圧のうちの少なくとも１つを含むものとする。また、状態観測部１６０によって観測される「少なくとも１つの塗装条件」は、塗装ガンの塗料噴射圧力、塗装ガンの塗料噴射量、塗装ガンの塗料噴射広角、稼働する塗装ガンの数のうちの少なくとも１つを含むものとする。
　これらは、塗装において考慮すべき物性であり、これらのどれに注目するかにより塗装条件を如何に調整するかという学習の観点が変わってくる。
　学習部１７０には、塗装条件を決める行動価値関数を格納した行動価値関数部１７３と、状態観測部１６０で得られた状態変数に基づいて、少なくとも１つの塗装条件を決定する行動価値関数を更新する関数更新部１７２と、関数更新部１７２においてどのように少なくとも１つの塗装条件を決定することを学習する。
　ここで、学習部１７０は、その行動価値関数更新の良否を学習する指標として、報酬というスコアを用いる。この報酬は、状態観測部１６０で得られた状態変数に基づいて少なくとも１つの塗装条件を決定した結果に対する報酬を計算する報酬計算部１７１により行う。結局、報酬は、行動価値関数を更新することにより、塗装ガン１４０の塗装条件が設計値に対して如何に効率よく収束するかというスコアであり、この報酬の大きさが学習成果の良否を決めるように学習部１７０は学習を進めてゆくこととなる。ここで、学習部１７０は、教師あり学習、教師なし学習、半教師あり学習、強化学習、トランスダクション、マルチタスク学習など各種の機械学習を行い得る。以下においては、学習部１７０はＱ学習（Ｑ－ｌｅａｒｎｉｎｇ）により強化学習を行うものとして説明を続ける。
　なお、報酬計算部１７１は、報酬条件を設定する報酬条件設定部を含んでおり、報酬計算部１７１は、報酬条件設定部により設定された報酬条件に基づいて報酬を計算する。
　報酬条件設定部により設定される報酬条件としては、例えば物理量の安定度、塗装サイクル時間、塗装品質、塗料消費量、エネルギー消費量の度合いに応じて定まる。例えば物理量が安定、つまり物理量の変動が小さいと判断されれば、報酬が増え、そうでない場合には報酬は減る。さらに、塗装サイクル時間が長ければ報酬は減り、短ければ増える。さらに、塗装品質が高ければ報酬が増え、低ければ減る。さらに、塗料ワイヤ消費量が多ければ報酬は減り、少なければ増える。エネルギー消費量が多ければ報酬は減り、少なければ増える。このような判定については、それぞれのデータを取得する手段が設けられ、それぞれについて個別の閾値などが予め設定されているものとする。
　さらに、機械学習装置１８０は、学習部１７０の学習結果に基づいて、現在の状態変数から少なくとも一つの塗装条件と、該少なくとも一つの塗装条件の最適調整量とを決定する意思決定部を含んでいるものとする。この意思決定部は、より良い行動の選択（意思決定）を学習するものである。なお、意思決定部が機械学習装置１８０に含まれなくて外部のコントローラ（図示せず）に含まれていてもよい。さらに、機械学習装置１８０は得られた結果に基づいて塗装を実行する塗装ガン１４０を自動的に作動させるロボットアームの動作を決定する。
　なお、関数更新部１７２は、この報酬計算部１７１により計算された報酬に基づいて、行動価値関数を更新する仕組みとなっており、この関数更新部１７２による行動価値関数部１７３の行動価値関数の更新を繰り返すことによって、報酬が最も多く得られる少なくとも１つの塗装条件を学習するものである。
　学習部１７０は、関数更新部１７２が学習した結果を記憶する学習結果記憶部を含んでいる。
　その結果、本実施例４に示すＡＩ塗装システム２００は、機械学習装置１８０を用いたディープラーニングにより、人手で調整するよりも効率的に、塗装装置１００，１００ａ，１００ｂにおける塗装条件の調整を行うことが可能となる。
　図６は機械学習装置１８０の動作を示すフローチャートである。図６に示される動作は、塗装ガン１４０のロボットアームが塗装する毎に実施されるものとする。
　はじめに、図６のステップＳ１において、少なくとも一つの塗装条件およびその内容（値など）が選択される。少なくとも一つの塗装条件の内容はそれぞれの所定範囲からランダムに選択される。
　次いで、ステップＳ２においては、少なくとも一つの物理量が選択され、その物理量について連続する複数データが検出され、それら複数データの変動が大きいか否かが判定される。変動が小さい場合、つまり物理量が安定している場合には（ステップ２：Ｙ）、ステップＳ３において報酬が増える。これに対し、変動が大きい場合には（ステップ２：Ｎ）、物理量が安定していないと判断され、ステップＳ１２において報酬が減るかまたはそのままとなる。
　次いで、ステップＳ４においては、塗装サイクル時間が検出され、それらが、それぞれの規定値と比較される。そして、塗装サイクル時間がそれぞれの規定値よりも小さい場合には（ステップ４：Ｙ）、ステップＳ５において報酬が増え、塗装サイクル時間がそれぞれの規定値よりも小さくない場合には（ステップ４：Ｎ）、ステップＳ１２において報酬が減るかまたはそのままとなる。
　次いで、ステップＳ６においては、塗装ガン１４０から噴射された塗料消費量が検出され、それらが、それぞれの規定値と比較される。そして、塗料消費量がそれぞれの規定値よりも小さい場合には（ステップ６：Ｙ）、ステップＳ７において報酬が増え、塗装サイクル時間がそれぞれの規定値よりも小さくない場合には（ステップ６：Ｎ）、ステップＳ１２において報酬が減るかまたはそのままとなる。
　次いで、ステップＳ８においては、塗装品質が高いか否かが判定される。そして、塗装品質が高い場合には（ステップ８：Ｙ）、ステップＳ９において報酬が増え、塗装品質が高くない場合には（ステップ８：Ｎ）、ステップＳ１２において報酬が減るかまたはそのままとなる。なお、塗装品質が高いか否かは、塗装状態の画像などで判断してもよい。あるいは、塗装不良の有無を通じて塗装品質が高いか否かを判断してもよい。塗装の画像が、例えばピット、塗装抜け、塗装ムラの有無、予め設定された塗装厚の不足、予め設定された塗装盛り高さの有無などを含んでいる場合には、塗装不良であると判断する。
　次いで、ステップＳ１０においては、エネルギー消費量が検出され、それらが、それぞれの規定値と比較される。そして、エネルギー消費量がそれぞれの規定値よりも小さい場合には（ステップ１０：Ｙ）、ステップＳ１１において報酬が増え、エネルギー消費量がそれぞれの規定値よりも小さくない場合には（ステップ１０：Ｎ）、ステップＳ１２において報酬が減るかまたはそのままとなる。
　このような報酬の増減は報酬計算部７１によって算出される。また、報酬の増減の額については、ステップに応じてその値が異なるように設定されていても良い。また、ステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０のうちの少なくとも一つの判定ステップおよび関連する報酬増のステップを省略することもできる。
　その後、ステップＳ２１においては、関数更新部７２が行動価値関数７３を更新する。ここで、学習部１７０が実施するＱ学習は、或る環境状態ｓの下で、行動ａを選択する価値（行動の価値）Ｑ（ｓ、ａ）を学習する方法である。そして、Ｑ学習では、或る状態ｓのときに、Ｑ（ｓ、ａ）の最も高い行動ａを選択する。Ｑ学習では、試行錯誤により、或る状態ｓの下で様々な行動ａをとり、そのときの報酬を用いて正しいＱ（ｓ、ａ）を学習する。
　行動価値関数Ｑ（ｓ、ａ）の更新式は以下の数（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ここでｓｔ，ａｔは、時刻ｔにおける環境と行動を表す。行動ａｔにより、環境はｓｔ＋１に変化し、その環境の変化によって、報酬ｒｔ＋１が算出される。また、ｍａｘの付いた項は、環境ｓｔ＋１の下で、最も（その時に分かっている）Ｑ値の高い行動ａを選んだ場合のＱ値にγを掛けたものになる。ここでγは０＜γ≦１（通常は０．９～０．９９）の割引率であり、αは０＜α≦１（通常は０．１程度）の学習係数である。
　この更新式は、状態ｓに於ける行動ａの評価値Ｑ（ｓｔ，ａｔ）よりも、ａによる次の環境状態に於ける最良の行動の評価値Ｑ（ｓｔ＋１，ｍａｘａｔ＋１）の方が大きければ、Ｑ（ｓｔ，ａｔ）を大きくするし、逆に小さければ、Ｑ（ｓｔ，ａｔ）も小さくする事を示している。つまり、或る状態に於ける或る行動の価値を、それによる次の状態に於ける最良の行動の価値に近づけるようにしている。言い換えれば、学習部１７０は、ロボットアームによる塗装を実行するのに最も適した状態、つまり少なくとも一つの最適な塗装条件を更新する。
　このようにして、ステップＳ１３においては、前述した数（１）を用いて関数更新部７２が行動価値関数７３を更新する。そして、ステップＳ１に戻り、少なくとも一つの塗装条件の他の内容が選択され、同様にして行動価値関数７３が更新される。なお、行動価値関数７３の代わりに、行動価値テーブルを更新するようにしてもよい。
　図６に示される処理が多数回にわたって繰返し行われることにより、行動価値関数７３の信頼度が高められる。そして、ステップＳ１１において、信頼性の高い行動価値関数７３に基づいて、例えばＱ値が高くなるように少なくとも一つの塗装条件の内容をより最適に決定することが可能となる。
　このようにして、本発明の機械学習装置１８０の関数更新部７２により更新された内容を、塗装を実行するときの、より最適な塗装条件の内容として自動的に決定することができる。そして、そのような機械学習装置１８０をロボットアームにより作動する塗装ガン１４０に導入することによって、最適な溶接条件を自動的に作成することができる。その結果、生産効率を向上させられる。
　本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
　以上、本発明の好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明は、塗装装置として広く適用することができる。
　１００　塗装装置
　１１０　塗料供給手段
　１１１　塗料タンク
　１１２　定量ポンプ
　１１３　塗料混合ユニット
　１１４　リリーフ弁
　１１５　ドレンタンク
　１１６　コントローラ
　１２０　エア供給手段
　１３０　塗料液圧レギュレータ
　１５０　塗装ガン
　１２１　エアコンプレッサー
　１２２　オイルミストセパレータ
　１２３　エアレギュレータ
　１３０　塗料液圧レギュレータ
　１３１　一次側の塗料液圧レギュレータ
　１３２　二次側の塗料液圧レギュレータ
　１３５　フィードバックループ
　１４０　塗装ガン
　１６０　状態観測部
　１７０　学習部
　１７１　報酬計算部
　１７２　関数更新部
　１７３　行動価値関数部
　１８０　機械学習装置
　２００　ＡＩ塗装システム

Claims (8)

  1. 　塗料タンクと定量ポンプと塗料を供給する塗料供給配管を備えた塗料供給手段と、
    　エアコンプレッサーとエア供給圧力を調整するエアレギュレータとエアを供給するエア供給配管を備えたエア供給手段と、
    　前記塗料供給手段の前記塗料供給配管から前記塗料の供給を受けるとともに、前記エア供給手段の前記エア供給配管から前記エアの供給を受け、前記塗料を所定のエア圧で噴射する塗装ガンを備えた装置構成において、
    　前記塗料供給手段の前記塗料供給配管の途中で前記塗装ガンに至る前の経路において、前記塗装ガンに供給する前記塗料を受け取り所定圧力にて前記塗装ガンに圧送する塗料液圧レギュレータを備え、
    　前記塗料液圧レギュレータによって前記塗装ガンに供給する塗料の液圧を制御せしめることを特徴とする塗装装置。
  2. 　前記塗料供給手段の経路中に前記塗料液圧レギュレータを複数個所に設置し、複数の前記塗料液圧レギュレータをカスケード接続したことを特徴とする請求項１に記載の塗装装置。
  3. 　複数設置した前記塗料液圧レギュレータのカスケード接続において、前記塗料タンクに近い方を一次側の前記塗料液圧レギュレータとし、前記塗装ガンに近い方を二次側の前記塗料液圧レギュレータとし、一次側の前記塗料液圧レギュレータの圧力制御の精度よりも二次側の前記塗料液圧レギュレータの圧力制御の精度が高いものとしたことを特徴とする請求項２に記載の塗装装置。
  4. 　前記塗料液圧レギュレータの入力側の圧力と前記塗料液圧レギュレータの出力側の圧力との差分量を前記定量ポンプの作動量に対するフィードバック信号として帰還させるフィードバックループ制御を行うこと制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の塗装装置。
  5. 　請求項１から４のいずれかに記載の塗装装置に対して、少なくとも１つの前記塗装ガンによる塗装条件を決定することを学習する学習部を備えた塗装作業に関するＡＩ塗装システム。
  6. 　塗装実行中または塗装実行後の少なくとも一方において、前記塗装条件に関する少なくとも１つの物理量と、前記塗装条件から構成される少なくとも１つの状態変数を観測する状態観測部を備え、
    　前記少なくとも１つの物理量は、塗料密度、塗料粘度、塗料配管の長さ、塗料配管の径、塗料配管内の塗料の流体抵抗、定量ポンプの圧送量、塗料液圧レギュレータの塗料出力液圧のうちの少なくとも１つを含んでおり、
    　前記少なくとも１つの塗装条件は、塗装ガンの塗料噴射圧力、塗装ガンの塗料噴射量、塗装ガンの塗料噴射広角、稼働する塗装ガンの数のうちの少なくとも１つを含んでおり、
    　前記状態変数に基づいて、前記少なくとも１つの塗装条件を決定する行動価値関数を更新することによって、前記少なくとも１つの塗装条件を決定することを学習する学習部を備え、
    　前記学習部は、前記状態変数に基づいて、前記少なくとも１つの塗装条件を決定した結果に対する報酬を計算する報酬計算部と、前記報酬計算部により計算された報酬に基づいて、前記行動価値関数を更新する関数更新部を含み、前記関数更新部による前記行動価値関数の更新を繰り返すことによって、前記報酬が最も多く得られる前記少なくとも１つの塗装条件を学習する、塗装装置に関する請求項５に記載のＡＩ塗装システム。
  7. 　前記報酬計算部は、報酬条件を設定する報酬条件設定部を含んでおり、前記報酬計算部は、前記報酬条件設定部により設定された報酬条件に基づいて報酬を計算する機械学習装置を含む請求項６に記載のＡＩ塗装システム。
  8. 　塗料タンクと定量ポンプと塗料を供給する塗料供給配管を備えた塗料供給手段と、エアコンプレッサーとエア供給圧力を調整するエアレギュレータとエアを供給するエア供給配管を備えたエア供給手段と、前記塗料供給手段の前記塗料供給配管から前記塗料の供給を受けるとともに、前記エア供給手段の前記エア供給配管から前記エアの供給を受け、前記塗料を所定のエア圧で噴射する塗装ガンを備えた装置構成において、
    　前記塗料供給手段の前記塗料供給配管の途中で前記塗装ガンに至る前の経路において、前記塗装ガンに供給する前記塗料を受け取り所定圧力にて前記塗装ガンに圧送する塗料液圧レギュレータを配置し、前記塗料液圧レギュレータにより前記塗装ガンに供給する塗料の液圧を制御せしめることを特徴とする塗装方法。
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