JPH05317764A - 塗料流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は粘度の異なる流体に切替えられたと
き流量変化を防止するよう構成した塗料流量制御装置を
提供することを防止する。 【構成】 色替バルブユニット１からの塗料は、塗料チ
ューブ１１を通り流量制御弁２、振動式質量流量計３を
介して塗装ガン１６へ供給されて噴霧される。色替時、
色替バルブユニット１のバルブ切替により塗装ガン１６
に残留する前回の塗料をシンナ、エアによりパージす
る。制御回路４は粘度の異なる塗料、シンナに切替えら
れても流量制御系の一巡伝達ゲインを一定に保ち、流量
制御弁２の急激な動作による流量変化を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は塗料流量制御装置に係
り、特に高度な塗装品質が要求される塗装作業に使用さ
れる塗料流量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のエレクトロニクス技術の進歩によ
り工業用ロボットの普及が進められている。塗装の分野
においても環境改善、省力化、更には塗装品質の向上を
目的として自動化が進められている。

【０００３】この塗装工程の自動化において、実際の塗
装に関わる塗装用ロボットの高度な塗装作業性が要求さ
れるとともに、ワークの種類に応じて塗料の色を自動的
に切替え且つ色替時前回の塗料をシンナ、エアにより自
動的にパージして塗装用ロボットに塗料を供給する塗料
供給装置の高度な流量制御性能が要求されている。

【０００４】そのため、塗料流量制御装置においては、
異なる色の塗料を供給する色替バルブユニットと塗装用
ロボットに設けられた塗装ガンとを接続する塗料管路
に、塗料流量制御を行う流量制御弁、流量計測を行う質
量流量計が設けられ、塗装ガンへ供給される塗料の流量
制御をするようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の塗料
流量制御装置においては、塗料の流量制御系にフィード
フォワード制御が用いられる傾向にあり、塗料流量制御
にリアルタイムのフィードバック制御は行われていなか
った。

【０００６】特に自動車のボディーを塗装する塗装用ロ
ボットが配された塗装ラインでは、一つの塗装ラインで
数種類の色の異なる塗料を塗装できるようになってお
り、制御装置からの制御信号により色替バルブユニット
の各切替バルブが切り替えられ、例えば色替バルブユニ
ットのＡ色の切替バルブを閉じた後、Ｂ色の切替バルブ
を開にしてＢ色の塗装を行う。そして、色替バルブユニ
ットでは、色替時Ａ色の切替バルブを閉じた後、シンナ
を塗料管路に供給して塗料管路及び塗装ガンに残留して
いるＡ色の塗料をパージし、パージ完了後にＢ色の切替
バブルを開にして塗料の色替えが完了する。

【０００７】ところが、塗料は粘性が高く、シンナは粘
性が低いので、塗料とシンナとを同じように流量制御す
ることが難しく、従来は粘度の差による流量変化が生じ
て塗料管路及び塗装ガン内の洗浄にかなりの時間がかか
るといった課題があった。

【０００８】つまり、塗料の流量制御を行うときは塗料
の粘度が大きいため流量制御の応答が遅れやすくなるた
め、流量制御系のゲインが大きくなるようにゲイン設定
を行い、上記色替時にシンナを供給するときはシンナの
粘度が小さいため、ゲインを小さく必要がある。そのた
め、従来はＡ色の塗料供給からシンナ供給に切替えると
き、色替バルブユニットのバルブ切替えと同時に流量制
御系のゲインを切替えて小さくしており、例えばＡ色の
塗料供給からシンナ供給に切替わった時点で一時的に流
量制御弁からの流量が減少して、前回の残留塗料をパー
ジするのに時間がかかった。

【０００９】又、シンナ供給からＢ色塗料供給に切替え
られたときは、逆に流量制御系のゲインが大きくなるよ
うに切り替えられるため、切替え後流量制御弁からの流
量がオーバシュートとなりＢ色塗料が一時的に供給過剰
となってしまい、塗装ガンから噴霧される塗料が増大し
てワークの一部分の塗膜が厚くなって塗装が均一に行え
ないといった課題が生ずる。あるいは、Ｂ色塗料の供給
が安定するまでワークへの塗装が行えず色替時間が長引
くばかりか流量が安定するまで塗料が無駄に吐出される
ことになる。

【００１０】そこで、本発明は上記課題を解決した塗料
流量制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記請求項１の発明は、
色の異なる塗料又はシンナを選択的に供給する塗料色替
手段と、該塗料色替手段より送出された塗料を塗装ガン
に供給する塗料管路と、該塗料管路に配設され該塗装ガ
ンに供給される塗料の流量を制御する流量制御手段と、
該塗料管路に配設され該塗料管路内に給送される塗料の
流量を計測する流量計測手段と、予め設定された指令流
量の流量値に応じた制御信号を形成するフィードフォワ
ード動作及び該指令流量の流量値と該流量計測手段から
の流量計測値との差に基づいた制御信号を形成するフィ
ードフォワード動作により前記流量制御手段に制御信号
を供給し該塗料管路を介して供給される塗料の流量を制
御する制御手段と、を有してなり、前記制御手段は、前
記流量計測手段から出力された流量計測値及び前記制御
信号を記憶する記憶手段と、前記塗料色替手段の切替動
作時、該記憶手段に記憶された流量計測信号及び制御信
号に基づいて流量制御系のゲインの平均値を求めてゲイ
ンを補正するゲイン補正手段と、を有することを特徴と
する。

【００１２】又、請求項２の発明は、色の異なる塗料又
はシンナを選択的に供給する塗料色替手段と、該塗料色
替手段より送出された塗料を塗装ガンに供給する塗料管
路と、該塗料管路に配設され該塗装ガンに供給される塗
料の流量を制御する流量制御手段と、該塗料管路に配設
され該塗料管路内に給送される塗料の流量を計測する流
量計測手段と、予め設定された指令流量の流量値に応じ
た制御信号を形成するフィードフォワード動作及び該指
令流量の流量値と該流量計測手段からの流量計測値との
差に基づいた制御信号を形成するフィードフォワード動
作により前記流量制御手段に制御信号を供給し該塗料管
路を介して供給される塗料の流量を制御する制御手段
と、を有してなり、前記制御手段は、前記塗料色替手段
の切替動作時、流量制御系のゲインを切替えるゲイン切
替手段と、該ゲイン切替手段によるゲイン切替を前記塗
料色替手段の切替動作後に遅延させる遅延手段と、を有
することを特徴とする。

【００１３】又、請求項３の発明は色の異なる塗料又は
シンナを選択的に供給する塗料色替手段と、該塗料色替
手段より送出された塗料を塗装ガンに供給する塗料管路
と、該塗料管路に配設され該塗装ガンに供給される塗料
の流量を制御する流量制御手段と、該塗料管路に配設さ
れ該塗料管路内に給送される塗料の流量を計測する流量
計測手段と、予め設定された指令流量の流量値に応じた
制御信号を形成するフィードフォワード動作及び該指令
流量の流量値と該流量計測手段からの流量計測値との差
に基づいた制御信号を形成するフィードフォワード動作
により前記流量制御手段に制御信号を供給し該塗料管路
を介して供給される塗料の流量を制御する制御手段と、
を有してなり、前記制御手段は、予め切替の割合を記憶
する記憶手段と、前記塗料色替手段の切替動作時、前記
記憶手段に記憶されたゲインの切替の割合に基づいて流
量制御系のゲインを徐々に切替えるゲイン切替手段と、
を有することを特徴とする。

【００１４】又、請求項４の発明は、色の異なる塗料又
はシンナを選択的に供給する塗料色替手段と、該塗料色
替手段より送出された塗料を塗装ガンに供給する塗料管
路と、該塗料管路に配設され該塗装ガンに供給される塗
料の流量を制御する流量制御手段と、該塗料管路に配設
され該塗料管路内に給送される塗料の流量を計測する振
動式質量流量計と、予め設定された指令流量の流量値に
応じた制御信号を形成するフィードフォワード動作及び
該指令流量の流量値と該振動式質量流量計からの流量計
測値との差に基づいた制御信号を形成するフィードフォ
ワード動作により前記流量制御手段に制御信号を供給し
該塗料管路を介して供給される塗料の流量を制御する制
御手段と、を有してなり、前記制御手段は、前記振動式
質量流量計の振動周期に基づいて前記塗料管路を流れる
流体の密度を算出する密度演算手段と、該密度演算手段
から出力された密度信号と前記振動式質量流量計から出
力された流量計測信号とに基づいて算出された体積流量
フィードバック値と、体積流量指令値との偏差を求め、
前記流量制御手段に出力される制御信号を補正する補正
手段と、を有することを特徴とする。

【００１５】

【作用】請求項１の発明では、塗料管路を介して塗装ガ
ンに供給される塗料、シンナ、などの流体の種類に拘わ
らず記憶手段に記憶された流量計測値及び制御信号に基
づいてゲインの平均値を求めてゲインを一定値に保つこ
とにより色替時の流量変化を防止してパージ時間の短縮
及び塗装の均一化が図れる。

【００１６】請求項２の発明では、色替時のゲイン切替
えを遅らせて流量制御手段の流量制御動作による流量変
化を防止する。

【００１７】請求項３の発明では、色替時に徐々にゲイ
ンを切替えて流量制御手段の流量制御動作による流量変
化を防止する。

【００１８】請求項４の発明では、密度演算手段からの
密度信号より塗料管路を流れる体積流量を求め、この体
積流量値が一定となるように流量制御手段を制御して色
替時の流量変化を防止する。

【００１９】

【実施例】図１乃至図３に本発明になる塗料流量制御装
置の第１実施例を示す。

【００２０】各図中、塗料流量制御装置は、色の異なる
塗料を選択的に供給する色替バルブユニット１（塗料切
替手段）、塗料、シンナの流量を制御する流量制御弁２
（流量制御手段）、塗料、シンナの流量を計測する振動
式質量流量計３（流量計測手段、以下質量流量計とい
う）、流量制御弁２を制御する制御回路４（制御手段）
より大略構成されている。

【００２１】色替バルブユニット１はマニホールド１ａ
に洗浄用シンナ供給用の切替バルブ５、洗浄用エア供給
用の切替バルブ６、加圧された色の異なる塗料が供給さ
れる複数の塗料切替バルブ７〜１０が接続されている。
又、色替バルブユニット１は制御回路４の制御により各
切替バルブ５〜１０が切替えられ、任意の色の塗料また
はシンナ、エアのいずれかを選択的に供給するようにな
っている。

【００２２】マニホールド１ａの出口側には塗料を給送
する塗料管路としての塗料チューブ１１の一端が接続さ
れており、この塗料チューブ１１には上記流量制御弁
２、質量流量計３が配設されている。

【００２３】流量制御弁２はエアオペレート塗料レギュ
レータと呼ばれる塗料の流量制御に使用される制御弁で
あり、オペレートエアの圧力の大きさにより塗料流量及
び塗料圧力を制御するようになっている。

【００２４】１３は電気信号を空気信号に変換する電空
変換器で、エア供給源（図示せず）と流量制御弁２とを
接続する空気配管１４に配設され、制御回路４から制御
信号ｃが入力されると、制御信号ｃに応じてエア圧を調
整して流量制御弁２へ出力する。尚、流量制御弁２とし
ては、上記エアオペレート式に限らず、電気式の制御弁
を使用しても良い。

【００２５】質量流量計３は振動するチューブに流体を
流すとその流量に比例したコリオリ力が発生することを
利用して塗装ガンに色替バルブユニット１から供給され
る塗料及びシンナの流量を計測するコリオリタイプの流
量計である。そして、質量流量計３は計測した流量検出
信号ａを発信器３ａより制御回路４へ出力する。

【００２６】制御回路４は後述するように塗料、シン
ナ、エアの切替え及び塗料の流量を指示する指令信号ｂ
が入力されて流体の種類及び流量が設定されており、質
量流量計３から流量検出信号ａが設定された流量となる
ように電空変換器１３へ制御信号ｃを出力する。従っ
て、流量制御弁２は電空変換器１３からのエア圧に応じ
て塗料チューブ１１を流れる塗料、シンナ、エアの流量
を制御する。

【００２７】塗料チューブ１１の端部は塗装用ロボット
１５のアーム先端に設けられた塗装ガン１６に接続され
ている。

【００２８】図１中、塗装ガン１６の近傍に設けられた
バルブ１７はトリガバルブと称され、塗料チューブ１１
の弾性により、塗料の吹き出し時及び停止時の切れが悪
くなることを防止する目的で設けられている。又、この
バルブ１７は実際には塗装ガン１６に内蔵されており、
図１では説明の便宜上塗装ガン１６に隣接して示してあ
る。

【００２９】図２は、本発明の塗料流量制御装置が適用
された塗装用ロボットの斜視図を示す。同図中、被塗装
物としてのワーク２１がコンベヤ装置２２によりＸ方向
に搬送される塗装工程においては、コンベヤ装置２２の
近傍に塗装用ロボット１５が設置されており、塗装用ロ
ボット１５は各可動部が制御装置３８により駆動制御さ
れ、ワーク２１が塗装作業位置を通過する間に予めティ
ーチングされた所定の塗装作業を実行する。

【００３０】図２において、ベース２４の上には、旋回
駆動部２５が設けられている。旋回駆動部２５の上に
は、ベース２４に固定された軸線Ａを中心として回動す
る旋回ベース２６が設けられている。旋回ベース２６上
のブラケット２６ａには、旋回ベース２６の軸線Ａと直
交する軸線Ｂを中心として回動する第１アーム２７が設
けられている。又、旋回ベース２６上のブラケット２６
ａには、第１アーム駆動部２８が設けられている。

【００３１】そして、第１アーム２７の上端には、第１
アーム２７の軸線Ｂと平行な軸線Ｃを中心として回動す
る第２アーム２９が回動自在に設けられている。この第
２アーム２９と第１アーム２７との連結部には、第２ア
ーム駆動部３０が設けられている。又、第２アーム２９
の後部には、手首駆動部３１が設けられている。

【００３２】更に、第２アーム２９の先端には、手首機
構３２が設けられている。手首機構３２には、ケース３
３、３４及び取付軸３５が設けられている。ケース３３
は、第２アーム２９の軸線Ｃと平行な軸線Ｄを中心とし
て回動するようになっている。ケース３４は、ケース３
３の軸線Ｄと直交する軸線Ｅを中心として回動するよう
になっている。又、取付軸３５は塗装ガン１６の取付部
であり、ケース３４の軸線Ｅと直交する軸線Ｆを中心と
して回動するようになっている。

【００３３】塗装ガン１６は上記機構により、予め入力
されたティーチングデータにしたがって自在に移動しな
がら、塗料を噴霧してワーク２１に指定された色の塗料
を吹き付ける。

【００３４】図３は制御回路４のうち指令部分のブロッ
ク図を示す。同図の指令部分は全体がシーケンサと称さ
れるマイクロコンピュータにより構成される。

【００３５】同図中、４１はマイクロプロセッサであ
り、図示しない上位コンピュータから塗料、シンナ、エ
アの種類と流量が指示され、それにしたがってデジタル
アナログ変換器４２を介して流量指令信号を出力し、並
列入出力ポート４３、４４を介して後述するフィードバ
ック・オン／オフ信号、積算計オン／オフ信号及びバル
ブ制御信号を出力する。

【００３６】図３は制御回路４のうち流量制御回路の回
路ブロック図を示す。

【００３７】同図中、流量指令信号はアンプ４６にて増
幅され、加算器４７にてスイッチ４８を介して供給され
るフィードバック信号と加算される。更に、ゲイン設定
回路７２、スイッチ５１、Ｖ／Ｉ変換アンプ５２を介し
て電空変換器１３に供給される。

【００３８】電空変換器１３はＶ／Ｉ変換アンプ５２か
らの電流に応じた電気信号を流量制御弁２へ出力する。

【００３９】７１はゲイン一定制御回路（ゲイン補正手
段）で、質量流量計３から出力された流量検出信号ａ，
アンプ４６から出力された流量指令信号ｂ、スイッチ５
１を介して出力される制御信号ｃが入力されるＡ／Ｄ変
換器７３と、Ａ／Ｄ変換器７３からのデジタル信号が入
力され記憶されている過去のデータに基づいて制御信号
を補正するＣＰＵ７４と、ＣＰＵ７４で演算された各演
算値を記憶するメモリ７５（記憶手段）とよりなる。

【００４０】ゲイン一定制御回路７１は本実施例の要部
を構成する回路であり、ＣＰＵ７４は質量流量計３から
の流量検出信号ａが入力されると、制御信号ｃと流量検
出信号ａとの比ｃ／ａを求め、この比ｃ／ａに一定値
（定数Ｋ）を乗算し、さらに乗算値のバラツキを無くす
ため平均化の処理を行う。

【００４１】ＣＰＵ７４により演算されたゲイン補正値
ｄは流量制御系のメインループ（質量流量計３、減算器
５５、ＰＩＤコントロールアンプ５６、スイッチ４８、
加算器４７、スイッチ５１、Ｖ／Ｉ変換アンプ５２、電
空変換器１３、流量制御弁２よりなる）内に設けられた
ゲイン設定回路７２へ出力される。そして、ゲイン設定
回路７２では、このゲイン補正値ｄに基づいて流量制御
系のゲインを設定する。

【００４２】又、アンプ４６にて増幅された信号は遅延
器５４により質量流量計３が有する動作遅れ時間に等し
い時間遅延されて減算器５５に供給される。又、質量流
量計３から供給される流量値は流速値に変換されアナロ
グ信号の流速検出信号として減算器５５に供給される。

【００４３】ここで、遅延器５４から出力された流速指
令信号から流速検出信号が減算され指令流速と実際の流
速値との差、即ち誤差信号が生成される。この遅延器５
４で質量流量計３の動作遅れ時間と等しい時間遅延され
るようにしたため、流量指令信号に基づいて流量制御弁
２を介して塗料の流量が制御され、その結果質量流量計
３により検知されフィードバックされる間の、特に質量
流量計３の動作遅れに起因する時間遅れにより誤差が除
去される。

【００４４】上記減算器５５からの誤差信号はアンプ５
６、スイッチ４８を介して直接供給された流速指令信号
と誤差信号とが加算され、これにより流速指令信号が誤
差信号により補正される。

【００４５】更に、並列入出力ポート４３から流量積算
オン／オフ信号が供給されたときは、スイッチ５７が開
成され、質量流量計３からのパルス状の流量出力が積算
計５８に供給され、積算される。

【００４６】このように、上記構成の流量制御回路によ
って、質量流量計３の動作遅れ及び気泡混入による質量
流量計３の不正確な計測値による悪影響が解消され、正
確な流量制御の実現を図ることができる。

【００４７】図５は、図２のワーク２１への塗装の際の
塗料流量制御装置の動作パターンのタイムチャートを示
す。同図に示す如く、ワークへの塗装時はフィードバッ
ク・オン／オフ信号が供給されるとともに、流量積算オ
ン／オフ信号が供給される。

【００４８】又、色替時は、フィードバック・オン／オ
フ信号、流量積算オン／オフ信号がとも出力されず、シ
ンナ、エア等に対する流量制御は行わない。

【００４９】ここで、上記ゲイン一定制御回路７１のＣ
ＰＵ７４が実行する処理につき図６を参照して説明す
る。

【００５０】図６において、ＣＰＵ７４はゲイン一定制
御回路７１が起動しているときゲイン補正値ｄを算出で
きないため、ステップＳ１（以下ステップを省略する）
で、メモリ７５に記憶されているデータの中からゲイン
Ｇ₀ （初期値）を読みだし、Ｓ２でゲインＧ₀ を設定す
る。

【００５１】次のＳ３ではサンプリングカウンタ値を１
インクリメントした後、Ｓ４でＡ／Ｄ変換器７３により
デジタル化された流量検出信号ａ，流量指令信号ｂ、制
御信号ｃをサンプリングする。

【００５２】続いて、Ｓ５で流量指令信号ｂが予め設定
された計測可能な流量下限値ｓ以上かどうかをチェック
する。Ｓ５において、ｂ＞ｓであるときは、Ｓ６に移り
流量指令信号ｂと流量検出信号ａとからセトリング時間
を判定する。このセトリングとは、流量検出信号ａの応
答波形が最終値つまり指令信号ｂのある割合（例えば５
％以内）の範囲に収まり、その範囲内をはみ出さない状
態をいう。そして、流量検出信号ａの応答波形によって
最終値の所定範囲に到達するまでのセトリング時間が異
なり、例えば応答波形の立上がりが速くても最終値の範
囲内で安定しなければ、セトリング時間が長く、逆に応
答波形がゆっくりと立上がる場合でもすぐに最終値の範
囲内で安定すればセトリング時間が短くなる。

【００５３】Ｓ６において、流量検出信号ａの応答波形
が良好でセトリング時間が標準であるときは、次のＳ７
に移り制御信号ｃと流量検出信号ａとの比ｃ／ａを整数
化し、これにある一定値（定数Ｋ）を除算する。

【００５４】次のＳ８では、サンプリング回数がｎ₀ 回
以上経過しているかどうかをチェックしており、サンプ
リングカウンタ値がｎ＞ｎ₀ のときはＳ９に移り過去ｎ
₀ 個のサンプリング値を平均化する演算を行い平均値Ｇ
ｎを求める。

【００５５】そして、Ｓ１０でゲイン補正値ｄを出力し
てゲイン設定回路７２に平均化される補正ゲインＧｎを
設定する。その後、再びＳ３に戻りＳ３〜Ｓ１０の処理
を繰り返す。

【００５６】尚、Ｓ５においてｓ以下の微小流量である
とき、あるいはＳ６においてセトリング判定が良好でな
いとき、あるいはＳ８においてサンプリング回数がｎ₀
回以下のときは上記Ｓ７〜Ｓ９の補正ゲインＧｎの平均
化処理及び補正ゲインの設定を行わない。

【００５７】このようにして、過去ｎ₀ 回サンプリング
された流量検出信号ａ，流量指令信号ｂ、制御信号ｃに
より算出されたゲインの平均値をゲイン設定回路７２に
設定するため、流量制御系のゲインは急激に変化せず略
一定値に保たれる。

【００５８】次に、図７を参照して上記ゲイン補正処理
による流量制御動作について説明する。同図中、（Ａ）
〜（Ｃ）は従来の制御方式の特性を示し、（Ｄ）〜
（Ｆ）は本実施例の制御方式の特性を示す。

【００５９】例えば図７（Ｂ）に示すように標準的な粘
度の塗料を使用した場合の塗料流量制御系の最適ループ
ゲインを設定する。流量制御弁２はゲイン設定回路７２
を介して出力される制御信号ｃに比例して弁開度が調整
される。

【００６０】上記のように流量制御系のゲインが設定さ
れた場合、例えば色替時に塗料チューブ１１及び塗装ガ
ン１６に残留する前回の塗料を洗浄する際に色替バルブ
ユニット１から供給されるシンナは塗料よりも粘度が低
いため、流量制御弁２の弁開度に対して流量が増大して
しまい、図７（Ａ）に示すように一巡伝達ゲインが大き
すぎて流量が安定せず発振状態となってしまう。

【００６１】又、図７（Ｃ）に示すように標準的な塗料
よりも粘度の大きい塗料の場合、ゲインが小さすぎてア
ンダシュートとなり流量不足となってしまう。これに対
し、本実施例では、質量流量計３により計測された塗料
の流量計測値と流量指令値との比（ｃ／ａ）を求め、こ
の比の逆数に定数Ｋを掛けた後ｎ₀ 回のゲインの平均値
を算出して一巡伝達ゲインを補償するようにしたため、
塗料又はシンナの切替え温度変化により粘度が変化して
も標準的な粘度の塗料と同様図７（Ｄ）〜（Ｆ）に示す
如く安定した流量制御が行える。

【００６２】よって、塗料供給からシンナ供給に切替え
るとき、色替バルブユニット１のバルブ切替時に流量制
御系のゲインがほぼ一定であるので、例えば塗料供給か
らシンナ供給に切替わった時点で流量制御弁２からの流
量が減少せず、前回の残留塗料を短時間でパージするこ
とができる。

【００６３】又、シンナ供給から塗料供給に切替えられ
たときも、流量制御系のゲインが一定であるため、切替
後流量制御弁２からの流量がオーバシュートせず塗料が
切替直後から、指令された流量の塗料が塗装ガンから噴
霧されワーク２１の塗膜が均一になり高品質の塗装が行
うことができる。

【００６４】尚、上記実施例では空気信号により制御動
作を行う流量制御弁を一例として説明したが、これ以外
の構成されたバルブをしようしても良いし、あるいは流
量制御弁の代わりにポンプを設けてポンプからの吐出流
量を制御するようにしても良い。

【００６５】図８及び図９に本発明の第２実施例を示
す。

【００６６】図１に示す塗料流量制御装置の制御回路４
は色替バルブユニット１のバルブ切替時図８に示す処理
を実行する。

【００６７】図８中、切替指令信号が入力されたかどう
かをチェックする。Ｓ１１で切替指令信号の入力がある
と、色替バルブユニット１の切替バルブ５〜１０が切替
わり、Ｓ１２に移り切替指令信号の内容をチェックす
る。即ち、Ｓ１２において、切替指令信号が塗料からシ
ンナに切り替える内容の信号のときはＳ１３に移りタイ
マをオンにする。

【００６８】そして、Ｓ１４では予め設定された遅延時
間ｔ₁ が経過したかどうかをチェックする。即ち、色替
バルブユニット１の切替え動作により塗料用の切替バル
ブ７が開弁してから時間ｔ₁ が経過したかどうかをチェ
ックする。

【００６９】従って、色替バルブユニット１の切替動作
により塗料用の切替バルブ７が閉弁してシンナ用の切替
バルブ５が開弁してから時間ｔ₁ が経過すると、予めシ
ンナの粘度に合わせメモリに記憶されたシンナ用のゲイ
ンＧ₂ を選択して設定する（Ｓ１５）。

【００７０】続いて、シンナ用のゲインＧ₂ に基づいて
制御信号を演算し（Ｓ１６）、電空変換器１３へ制御信
号を出力する（Ｓ１７）。

【００７１】尚、上記遅延時間ｔ₁ は上記色替バルブユ
ニット１の切替動作により塗料供給が止まりシンナの供
給により塗料チューブ１１内の塗料が除去されるまでの
時間である。つまり、切替指令信号の入力により塗料チ
ューブ１１内が塗料とシンナとの混合からシンナのみに
切替えるまでの時間である。

【００７２】従って、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、
上記のように制御信号ｃの出力が遅延されることにより
ほぼ塗料チューブ１１内がシンナに入れ替わった時点で
シンナ用のゲインＧ₂ による流量制御が行われるため、
流体の粘度が小さくなってもゲイン切替時の流量変化が
小さくゲイン切替後すぐに安定状態となる。

【００７３】又、切替指令信号の内容がシンナから塗料
への切替の場合はＳ１２からＳ１８に移り、Ｓ１９でタ
イマをオンにする。そして、Ｓ２０で遅延時間ｔ₂ が経
過したかどうかをチェックする。この遅延時間ｔ₂ は塗
料からシンナへ切り替えるときの遅延時間ｔ₁ よりも短
く設定されている。これはシンナから塗料に切り替える
際は、シンナよりも塗料の方が粘度が大きく流量変化の
割合が小さいからである。

【００７４】従って、Ｓ２０で遅延時間ｔ₂ が経過する
と、Ｓ２１に移り塗料用のゲインＧ ₁ （Ｇ₁ ＞Ｇ₂ ）が
設定され、続いて上記Ｓ１６，１７の処理が行われる。

【００７５】そのため、図９（Ｃ）（Ｄ）に示す如く、
バルブ切替直後にゲインを切り替えても、一時的に流量
が増加するだけですぐに流量は安定する。

【００７６】又、切替指令信号がシンナ又は塗料からエ
アに切り替える信号であるときは、Ｓ１８からＳ２２に
移りエア用のゲインＧ₃ （Ｇ₃ ＞Ｇ₂ ）を設定したあ
と、上記Ｓ１６，１７の処理を実行する。

【００７７】図１０及び図１１に本発明の第３実施例を
示す。

【００７８】図１０中、制御回路４は、Ｓ３１で切替指
令信号が入力されたかどうかをチェックする。Ｓ３１で
切替指令信号の入力があると色替バルブユニット１の切
替バルブ５〜１０が切り替わり、Ｓ３２に移る。Ｓ３２
では切替指令信号の内容、即ち塗料からシンナに切り替
える信号のときはＳ３３に移り、ゲインを若干小さくし
てＳ３４で変更されたゲインを設定する。

【００７９】そして、変更されたゲインに基づいて制御
信号を演算し（Ｓ３５）、電空変換器１３へ制御信号を
出力する（Ｓ３６）。

【００８０】Ｓ３７ではＳ３３で変更したゲインがシン
ナ用のゲインＧ₂ に達したかどうかをチェックしてお
り、ゲインがシンナ用のゲインＧ₂ に達していないとき
はＳ３３に戻りゲインを小さくした後Ｓ３３〜３７の処
理を繰り返す。このように、Ｓ３３〜３７の処理を繰り
返すことにより流量制御系のゲインが徐々に減少しゆる
やかにシンナ用のゲインＧ₂ に変更される。

【００８１】尚、Ｓ３３におけるゲインの減少割合は予
め設定されており、本実施例では、塗料用のゲインＧ₁
からシンナ用のゲインＧ₂ に変化するまでの時間がほぼ
塗料チューブ１１内が塗料からシンナに入れ替わる時間
と等しくなるように設定されている。

【００８２】従って、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すよう
に、色替バルブユニット１の切替動作により塗料チュー
ブ１１内が塗料からシンナに入れ替わる間にゲインが徐
々に変化するため、バルブ切替動作に伴って流量変化が
ほとんど発生せず安定した流量制御が可能となる。又、
切替指令信号の内容がシンナから塗料への切替えであっ
たときは、Ｓ３２からＳ３８、３９に移り塗料用のゲイ
ンＧ₁ を選択する。そして、Ｓ４０〜４では上記Ｓ３４
〜３６と同様設定されたゲインＧ₁ に基づいて制御信号
を演算して出力する。

【００８３】図１１（Ｃ）（Ｄ）に示すように、シンナ
から塗料への切替時は流体の粘度が大きくなるので、ゲ
インが急激に変化しても流量変化が小さいため、シンナ
用のゲインＧ₂ を塗料用のゲインＧ₁ に切替える際は時
間をかけずに変更する。又、切替指令信号によりエアに
切り替えるときはＳ３８からＳ４３に移りエア用のゲイ
ンＧ₃ を選択して上記Ｓ４０〜４２の処理を実行する。

【００８４】図１２に本発明の第４実施例を示す。

【００８５】同図中、質量流量計３の発信器３ａから出
力された流量検出信号ａは密度演算器８１に入力され、
流量信号ｅ，密度信号ｆに変換されて制御回路４に入力
される。

【００８６】質量流量計３は前述したように流体が流れ
るチューブを振動させてコリオリ力による流入側と流出
側との位相差を検出して流量検出信号ａを出力する構成
であるので、振動式の密度計としても使用することが可
能である。つまり、密度計の場合、振動するチューブに
流体を流すと、チューブの振動数が流体の密度によって
変化することを利用している。

【００８７】密度演算器８１は、質量流量計３の発信器
３ａから出力された流量検出信号ａをアナログ化する流
量アナログ化回路８２と、流量アナログ化回路８２から
の信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器８３と、
Ａ／Ｄ変換器８３からのデジタル信号に基づいて密度を
演算する密度演算回路８４と、密度演算回路８４からの
信号をアナログ化するＤ／Ａ変換器８５とよりなる。

【００８８】従って、密度演算器８１は質量流量計３に
より計測された流量に基づいて流量信号ｅを制御回路４
へ出力するとともに密度信号ｆを出力する。

【００８９】制御回路４では密度演算器８１より入力さ
れた流量信号ｅを密度信号ｆで割って体積流量信号ｇに
基づいて電空変換器１３へ出力する。そのため、流量制
御弁２は体積流量が一定になるようにその弁開度が制御
される。

【００９０】従って、本実施例では粘度の異なる流体
（塗料、シンナ）に切替えられても粘度に応じた流体の
密度を計測して体積流量を求めて流量制御するため、流
量制御の応答性を高めるとともに塗料チューブ１１より
供給される塗料又はシンナの流量を一定に制御すること
ができる。

【００９１】尚、Ａ／Ｄ変換器８３より流量信号ｅを制
御回路４に出力したのは、密度演算回路８４を介すると
その分密度演算時間が余計にかかり応答性が若干遅れて
しまうからである。

【００９２】

【発明の効果】上述の如く、本発明になる塗料流量制御
装置は、次のような特長を有する。

【００９３】請求項１によれば、塗料管路を介して塗
装ガンに供給される塗料、シンナ等の粘度の異なる流体
に切替えられても、記憶手段に記憶された流量計測値及
び制御信号に基づいてゲインの平均値を求めて流量制御
系のゲインを一定値に保つことにより色替時の流量変化
を防止して流体の種類にかかわらず流量を一定に保つこ
とができる。

【００９４】そのため、塗料供給からシンナ供給に切替
えるとき、塗料切替手段の切替動作時に流量制御系のゲ
インがほぼ一定であるので、例えば塗料供給からシンナ
供給に切替わった時点で流量制御手段からの流量が減少
せず、前回の残留塗料を短時間でパージすることができ
る。

【００９５】さらに、シンナ供給から塗料供給に切替え
られたときも、流量制御系のゲインが一定であるため、
切替後流量制御手段からの流量がオーバシュートせず塗
料が切替直後から、指令された流量の塗料が塗装ガンに
供給されワークの塗膜が均一になり高品質の塗装が行う
ことができる。

【００９６】請求項２によれば、色替時の流量制御系
のゲイン切替えを遅らせて流量制御弁の流量制御動作を
色替動作より遅らせることにより流量変化を小さく抑え
ることができ、安定した流量で塗料を供給できる。

【００９７】請求項３によれば、色替時の流量制御系
のゲイン切替えを徐々に行うことにより流量変化を小さ
く抑えることができ、安定した流量で塗料を供給でき
る。

【００９８】請求項４によれば、密度演算手段からの
密度信号により塗料管路を流れる体積流量を求め、流量
制御弁を体積流量が一定となるように制御するため、密
度の異なる流体に切り替えられても色替時応答性良く流
量制御でき、流量変化を抑えて安定した流量で塗料を供
給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる塗料流量制御装置の第１実施例の
構成図である。

【図２】塗装用ロボットの斜視図である。

【図３】制御回路のブロック図である。

【図４】制御回路のうち流量制御回路のブロック図であ
る。

【図５】第１実施例の動作タイムチャートである。

【図６】色替時、制御回路が実行するフローチャートで
ある。

【図７】従来と第１実施例の制御特性を示す図である。

【図８】本発明の第２実施例の制御回路が実行するフロ
ーチャートである。

【図９】第２実施例の制御特性を示す図である。

【図１０】本発明の第３実施例の制御回路が実行するフ
ローチャートである。

【図１１】第３実施例の制御特性を示す図である。

【図１２】本発明の第４実施例の構成図である。

【符号の説明】

１ 色替バルブユニット ２ 流量制御弁 ３ 振動式質量流量計 ４ 制御回路 ５〜１０ 切替バルブ １１ 塗料チューブ １３ 電空変換器 １５ 塗装用ロボット １６ 塗装ガン ７１ ゲイン一定コントロール回路 ７２ ゲイン設定回路 ８１ 密度演算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 11/13 Ｍ 7314−3Ｈ 24/02 7314−3Ｈ (72)発明者 菊田 聡史 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内 (72)発明者 澤本 幸治 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色の異なる塗料又はシンナを選択的に供
   給する塗料色替手段と、 該塗料色替手段より送出された塗料を塗装ガンに供給す
   る塗料管路と、 該塗料管路に配設され該塗装ガンに供給される塗料の流
   量を制御する流量制御手段と、 該塗料管路に配設され該塗料管路内に給送される塗料の
   流量を計測する流量計測手段と、 予め設定された指令流量の流量値に応じた制御信号を形
   成するフィードフォワード動作及び該指令流量の流量値
   と該流量計測手段からの流量計測値との差に基づいた制
   御信号を形成するフィードフォワード動作により前記流
   量制御手段に制御信号を供給し該塗料管路を介して供給
   される塗料の流量を制御する制御手段と、を有してな
   り、 前記制御手段は、前記流量計測手段から出力された流量
   計測値及び前記制御信号を記憶する記憶手段と、 前記塗料色替手段の切替動作時、該記憶手段に記憶され
   た流量計測信号及び制御信号に基づいて流量制御系のゲ
   インの平均値を求めてゲインを補正するゲイン補正手段
   と、 を有することを特徴とする塗料流量制御装置。
2. 【請求項２】 色の異なる塗料又はシンナを選択的に供
   給する塗料色替手段と、 該塗料色替手段より送出された塗料を塗装ガンに供給す
   る塗料管路と、 該塗料管路に配設され該塗装ガンに供給される塗料の流
   量を制御する流量制御手段と、 該塗料管路に配設され該塗料管路内に給送される塗料の
   流量を計測する流量計測手段と、 予め設定された指令流量の流量値に応じた制御信号を形
   成するフィードフォワード動作及び該指令流量の流量値
   と該流量計測手段からの流量計測値との差に基づいた制
   御信号を形成するフィードフォワード動作により前記流
   量制御手段に制御信号を供給し該塗料管路を介して供給
   される塗料の流量を制御する制御手段と、を有してな
   り、 前記制御手段は、前記塗料色替手段の切替動作時、流量
   制御系のゲインを切替えるゲイン切替手段と、 該ゲイン切替手段によるゲイン切替を前記塗料色替手段
   の切替動作後に遅延させる遅延手段と、 を有することを特徴とする塗料流量制御装置。
3. 【請求項３】 色の異なる塗料又はシンナを選択的に供
   給する塗料色替手段と、 該塗料色替手段より送出された塗料を塗装ガンに供給す
   る塗料管路と、 該塗料管路に配設され該塗装ガンに供給される塗料の流
   量を制御する流量制御手段と、 該塗料管路に配設され該塗料管路内に給送される塗料の
   流量を計測する流量計測手段と、 予め設定された指令流量の流量値に応じた制御信号を形
   成するフィードフォワード動作及び該指令流量の流量値
   と該流量計測手段からの流量計測値との差に基づいた制
   御信号を形成するフィードフォワード動作により前記流
   量制御手段に制御信号を供給し該塗料管路を介して供給
   される塗料の流量を制御する制御手段と、を有してな
   り、 前記制御手段は、予めゲイン切替の割合を記憶する記憶
   手段と、 前記塗料色替手段の切替動作時、前記記憶手段に記憶さ
   れたゲインの切替の割合に基づいて流量制御系のゲイン
   を徐々に切替えるゲイン切替手段と、 を有することを特徴とする塗料流量制御装置。
4. 【請求項４】 色の異なる塗料又はシンナを選択的に供
   給する塗料色替手段と、 該塗料色替手段より送出された塗料を塗装ガンに供給す
   る塗料管路と、 該塗料管路に配設され該塗装ガンに供給される塗料の流
   量を制御する流量制御手段と、 該塗料管路に配設され該塗料管路内に給送される塗料の
   流量を計測する振動式質量流量計と、 予め設定された指令流量の流量値に応じた制御信号を形
   成するフィードフォワード動作及び該指令流量の流量値
   と該振動式質量流量計からの流量計測値との差に基づい
   た制御信号を形成するフィードフォワード動作により前
   記流量制御手段に制御信号を供給し該塗料管路を介して
   供給される塗料の流量を制御する制御手段と、を有して
   なり、 前記制御手段は、前記振動式質量流量計の振動周期に基
   づいて前記塗料管路を流れる流体の密度を算出する密度
   演算手段と、 該密度演算手段から出力された密度信号と前記振動式質
   量流量計から出力された流量計測信号とに基づいて算出
   された体積流量フィードバック値と、体積流量指令値と
   の偏差を求め、前記流量制御手段に出力される制御信号
   を補正する補正手段と、 を有することを特徴とする塗料流量制御装置。