JPH07501976A - 流体の移送方法及びシステム - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 流体の移送方法及びシステム並びにそこで使用する非接触センサ 【１豆Ｊ 本発明はロボットのような流体移送装置によって、例えばペイントのような流体 を流体移送する方法及びシステム、並びにその方法及びシステムに使用する非接 触センサとに関する。

ＪＬＪＬＭ 製品のペイント塗装作業においては、塗装作業者は１つのペイント供給ラインの ペイントドロップからそのスプレーガンを外して、　それを別の異る色のもうひ とつのペイントドロップに接続させることによってスプレーされるペイントの色 を変える。古いペイントカラーはスプレーガンを通って少量の新しいカラーを排 出することによって一掃される。

手動ペイント塗装機械とは異り、自動塗装機械はさらに自動カラー変換器を必要 とする。これらの装置は弁やマニホルドを必要とし、時には、スプレーガンに異 るカラーペイントを接続させ、ラインや弁やマニホルドやスプレーガンを溶剤で きれいにし、新しいカラーペイントを再充填するために、長い管を必要とする。

その長い管は価値あるペイント材料を著しく無駄にし、　また、　カラー変換中 、それらの管を一掃してきれいに清掃するために多くの溶剤を使用することにな る。また、そのような材料の処分について環境問題が取り沙汰されるようになり 、ペイントカラーを変換するためにもつと経済的な方法が緊急に必要となった。

環境問題を解決する１つの方法は、　１００ＫＶをこえるような高電圧の静電気 の電荷をペイント材料に荷電する方法であった。この方法はその被覆効率を上げ 、ペイント塗装の経済性を改善する。溶剤をベースにしたペイントはその自然の 絶縁特性によって静電荷でうまくスプレーされた。

環境問題を解決するもうひとつの望ましい方法は、溶剤をベースにしたペイント より環境にやさしいとされる水をベースにしたペイントを使用することであった 。不幸なことに１．そのようなペイントは導電性であって、金属製容器をペイン ト供給ラインから遮断し、絶縁した場合にのみ静電気的にスプレーが可能となる 。そのような金属製容器の充填やその清浄やクリーニング、さらには異るペイン トカラーの再充填は、特に頻繁にカラー変換を必要とする大量生産作業の場合、 経済的解決を緊急にめる１つの挑戦の対象となった。

ウィゲンスの米国特許第４．３１３．４７５は供給ラインシステムとカラー変換 器とバルブ装置により、　さらに静電荷が遮断された時、供給ラインから容器に 充填するための空気取入れ容器によって、　これらの挑戦に挑んだ。弁が作動す ると、電圧ブロックと呼ばれる遮断が供給ラインで生じる。それは金属製容器内 の荷電ペイントからその供給ラインを絶縁する。容器内にあって金属製容器の充 填により加圧される空気はペイントを金属製容器からスプレー装置へ流動させる 。その時、そのペイントは静電気が荷電されている。

グラナート外の米国特許第４、７７１．７２９号、　ダイアナの第４、９３２． ５８９　号、ベール外の第４，８７９．１３７号、ティリーの第４．９２１．１ ６９号は全て、スプレーされるペイントを測定した量だけ導入される貯槽を含む 、電気絶縁メカニズムを利用して導電材料を静電気的に被覆する種々の方法と装 置を開示している。

ロボットの出現により、量産スプレー式ペイント塗りは一層効率的となり、品質 も高度となった。ロボットの場合のカラー変換は自動カラー変換器を使用するこ とによって自動スプレー機械の先導に従った。　しかしながら、ロボットの機動 性により、スプレーラインもそれだけ長くなり、−掃し、清掃するための溶剤の 使用量もそれぞれ多く必要となった。長い可撓性供給ラインが接地面に接触する 時、　その供給ラインが静電気により損傷を受け、結局、だめになってしまう。

特に水をベースにしたペイントの場合、静電気の使用を続けるには、ペイントの 分配やカラー変換について、更に、ロボットによるペイントスプレー装置の場合 には静電気の絶縁についてもっとすぐれた方法が追求される必要がある。

現在のアプローチはスプレー塗装器を流体ラインによってペイントカラー変換器 の出口に接続させることである。カラー変換器は一連のペイントの出口（カラー ドロップ）に管で接続される。カラー変換器は弁装置により塗装器へのペイント 、空気、　クリーニング溶剤の流れをコントロールする。適切なペイントカラー を塗装器へ送り、流体ラインを空気又は溶剤で清掃し、ライン間を清浄にするた めに弁を選択的に開閉する。

ロボットによってペイントを被加工部材へ分配する多くの方法は、　そのロボッ トをホースによって供給ラインに接続させた状態に保持する。ホースが長くなる と、カラー変換中、ペイントを無駄にし、清掃やカラー変換のために休止するた めに、　ロボットの時間の損失となり１、また、ロボットの機動性を制限するこ とにもなる。

例えば、水をベースにしたペイントのように導電性ペイントで静電塗装する場合 、ペイントの荷電により、変電圧の電荷がペイントラインを通ってペイント供給 システムの残りのペイントに通してしまうので、そのようなペイントは環境的効 果にも拘らず、使用できなくなる。

ロボットで塗装する最近の方法は、ロボットのスプレーガンに適切なカラーを接 続させ、そしてカラー変換やラインの清掃のために一連の作業を行ったやに、多 くの弁や制御ソレノイドを備えた自動カラー変換器を必要とする。これは常時、 必要とされるものではなくて、塗装工程をより高価にし、複維さも増すことにな る。

前述のこととは対照的に、手動塗装では、作業者が自分のスプレーガンを所望の カラー１こ直接接続させ、その色を使って仕上げをした時には、それを外すこと ができるので、カラー変換器を必要としない。また、ペイント分配ラインは、そ れが異るカラーペイントを送らない時には清掃する必要はないので、クリーニン グもスプレーノズルだけすればよい。かくして、手動塗装はクリーニング溶剤の 使用が非常に少い。さらに、ペイントラインのクリーニングをしないで１つのカ ラーから次のカラーへの切換え時間が短くてすむので、製造工程における塗装に 多くの時間をかけることができる。　しかしながら、手動による塗装は品値が落 ちることが知らされている。

ソロムの米国特許第４．７８５．７６０号は、　ロボットと、　そのロボットに よって支持されるスプレーガンと、スプレーされ、　またロボットによって支持 される例えばペイントのような流体の保管タンクとを包含するスプレー装置装置 を開示している。

ロボットの機動性はその作業を簡素化し、　自動カラー変換装置を必要としない 。ロボットの機動性はまた、ペイント供給ラインからスプレー装置を隔離するた め特別の絶縁設備を必要とせずに使用される。そのロボットは自動塗装機の作業 により、手動塗装作業に似ているので、自動カラー変換器を必要とせず、静電塗 装スプレーの間、特殊な電圧ブロックを必要としない。

カーボネッティＪ　ｒ、外の米国特許第３、６７４．２０７号、ワタナベ外の第 ４．９４４，４５９号、及びシュミット外の第５，０２９．７５５号は全て、ペ イントカラーの変換するために他の装置に使用されるロボット又はマニプレータ の使用を開示している。

ＥＬＭ、Ｊｌ！−概−！ 本発明の目的は、移送装置を使って製造工程における塗装作業を行う際のカラー 変換を行う実際的方法とシステムを提供し、移送装置に歪を与えることなく、捕 捉的な自動カラー変換器の必要を無くすることである。

本発明のもうひとつの目的は、移送装置に歪を与えることなく、容器に流体を充 填するため、移送装置によって支持された容器を加圧流体源にドツキングさせる システムと方法を提供することである。

本発明のさらにもうひとつの目的は、製造時間を損失することなしに容器（キャ ニスタ）の充填と充填との間で、移送装置によって支持された塗装容器を清掃す る方法とシステムを提供することである。

本発明のさらにもうひとつの目的は、溶剤使用量が少なく環境に優しいロボット の金属製容器を清掃する方法とシステムを提供することであり、従って、　これ は環境によりなじむ方法である。

本発明のもうひとつの目的は容器内の流体の流れを測定する非接触センサを提供 することである。

本発明の更にもうひとつの目的は、ロボットが塗装される物体にとってその所望 の量のペンキを貯槽に含み、その貯槽に新しいカラーペイントを充填する前にそ 望の貯槽を清掃するようにした改良されたロボット式塗装の方法とシステムを提 供することである。これは、　ロボットをペイント源のラインに接続させる長く てわづられしいペイントラインを必要としないので、ペイントの無駄を少くし、 環境に危険な溶剤を使用する必要も少くするものである。

本発明の１つの目的は、ペイント供給ラインから静電ロボット式塗装工程を隔離 する必要をなくし、環境にとって望ましい導電性の水をベースにしたペイント材 料を使用することができるようにした方法及びシステムを提供することにある。

最後に、本発明の更にもうひとつの目的は、ロボットと、ペイントスプレ一手段 と、ペイント貯槽と、貯槽をペイントドロップにドツキングさせる手段と、カラ ー変換に必要とされるような、金属製容器の充填と充填との間でペイントの流路 を清掃する手段と、実際の塗装作業中、充填の界面をきれいに保持する手段と、 金属製容器のドツキングシーケンス、充填シーケンス及びクリーニングシーケン スで成るロボット化したベイントスプレー方法とシステムを提供することである 。

本発明の前述の目的及びその他の目的を実施するために、加圧流体源から流体を 移動させる方法が提供される。

この方法は、加圧流体源に流体弁を配備するステップと、入口弁（インレットパ ルプ）と流体分配装置を有する流体貯槽を移送装置に配備するステップを含む。

この方法はまた、貯槽の大口弁が加圧流体源の出口弁（アウトレットバルブ）の すぐ近くに位置づけられるように貯槽と共に移送装置をドツキング位置へ移動さ せるステップと、大口弁を出口弁に密閉的に結合させるステップと、貯槽の充填 口と加圧流体源の流体の出口とを流体的に連絡させるため流体弁と出口弁とを開 放させるステップとを含む。最後に、　この方法は、加圧流体源から所定量の流 体を貯槽に充填するステップと、入口弁と出口弁を閉鎖するステップと、充填し た貯槽と共に移送装置を流体分配位置へ移動させるステップと、流体を貯槽から 分配装置へ流体的に連絡させるステップを含む。

好ましくは、大口弁と出口弁は事実上同時に開かれ、その人口弁と出口弁は事実 上同時に閉鎖される。

また、好ましくは、　この方法はさらにホーム位置と、密閉位置と、アクチュエ イト位置（付勢・駆動位置）との間で移動可能なアクチュエイト手段（付勢・駆 動手段）を提供するステップを含み、前記開放ステップは、大口弁とを結合させ るように密閉力をかけるためそのホーム位置から密閉位置へアクチュエイト手段 を移動させ、そして大口弁及び出口弁を開放するためそのアクチュエイト位置へ 移動させるステップを含む。

好ましくは、大口弁は開放ステップ、充填ステップ及び閉鎖ステップ中、出口弁 と密閉状に結合される。

また、好ましくは、　この方法はさらに、　少くとも、移送装置を流体分配位置 へ移動させるステップ中、充填口を汚染から密閉状に保護するステップを含む。

また、上記ステップの各々を実施するシステムが提供される。

さらに、本発明の上記目的及びその他の目的を実行するために、成る環境をリニ ア（直線的）に移動する物体のリニアな位置を感知する非接触センサが配備され る。

このセンサはその環境から隔離された空所（キャビティ）を限定する手段と、そ の空所に磁場を発生させる磁場発生装置とを有する組立体を含む。磁場発生手段 は上記物体に連結され、それと共にリニアに移動するように仕組まれている。そ の組立体は空所内に配置されたセンサエレメントと、前記磁場発生手段とその磁 場とがセンサエレメントに沿って移動する動きに応答して移動するため、空所内 でリニアな運動をするように支持された強磁性装置とを有する。センサエレメン トは、空所内でそのセンサエレメントに沿って移動する強磁性装置の位置の変化 に従って変化する特性を有する。そのセンサはセンサエレメントの特性を表わす 信号を発するようになっており、それによって、空所内でセンサエレメントに沿 った強磁性装置の位置が指示される。

好ましくは、磁場発生手段は磁石を有する。

本発明の前記目的及びその他の目的・特徴及び効果は、添付図面に関連して説明 した本発明の最良の実施の態様に関する以下の詳細な説明がら容易に明らかとな るであろ　う。

区ＪｉＪΣ」［」１力＝説−明 図１は本発明の方法とシステムを示す概略側図面であって、一部が切除され、ま た一部が断面で示されている。

図２は金属製容器とアクチュエイトシリンダの横断面図であり、　スプレーガン コントロール用マニホルド供給する通路を示す。

図３は種々のカラードロップが単一ケーシングを共有しているペイントドロップ フラスターの側面図であって、一部が切除して示されている。

図４〜図７は金属製容器を充填する機構の詳細とそれを行う手順とを示す拡大側 面図であり、一部切除した状態で、一部横断図で示している。

図８は図４〜図７の類似図であるが、金属製容器の内容物を密閉状態に保持する ステップを示している。

図９は図１の類似図であるが、発明のもうひとつの実施例を示している。

図１０は非接触センサを備えた図１の金属製容器を示す拡大側面図であり、一部 が切除して示され、また一部が横断面図で示す。

図１１は図１０の金属製容器の端部からみた断面図であ　る。

ＩＩ　ヅ　能 曇ＩＪＬ朋 図１を参照すると、本発明の方法とシステムにおいて、全体を符号１０で示す例 えばロボットのような移送装置は、全体を符号１２で示す貯槽、即ち金属製容器 を支持し、その移送装置は、　スプレーガン１４のようなスプレー装置によって 対象物をスプレーするためにその中に含まれる流体を使用する。この金属製容器 １２は所望の色のペイントの如き流体的に充填され、そして図９に示されるよう にロボットのりスト１６のようなロボット部分、即ちロボットの腕部分１１　に 固定的に取付られる。

金属製容器１２が空になると、ロボット１０はペイント供給ステーションに“ド ック入り”し、手動ペイント塗装の場合に使用されるものと同じ逆止弁接続部に よって金属製容器をペイント源に接続させ、そしてそのロボット１０は金属製容 器１２に所塗のペイントを再充填させることができる。その色を変える時、　ロ ボット１０は再充填の前に、金属製容器１２を清浄にするシーケンスを開始し、 その前に使用したペイントの色とは異る色のペイントを、残留物によって汚染さ れる危険がないようにして受容れるようにその金属製容器を準備する。

一実施例において、清浄シーケンスはロボット１ｏの内部で開放され、そのロボ ット１０は個々のペイントのドロップに接続し、各ドロップは異なる種々の色の ペイントを有するので、自動式カラー変換器を必要としない。

この方法は、　ロボット１０がそれ自体の溶剤及び空気清浄ラインを支持するか 、或いはロボット１ｏが溶剤及び空気ラインのドツキング位置へ、好ましくはペ イント供給ラインのドツキング位置の近くへ行くようプログラム編成される。

もうひとつの実施例において、ロボット１ｏはカラー変換器に接続され、そのカ ラー変換器の弁を通して清掃シーケンスが開始される。このアプローチはカラー 変換器の費用がかかるけれども、それは清掃ラインを支持することからロボット １０を開放するので、　すでに自動カラー変換器を有する現在の設備のロボット にそのアプローチを適用することができる。この方法とシテスムはさらに、　長 いペイント供給ラインを必要としないという効果を有し、　また、溶剤をベース にしたペイントと共に、静電水をベースにしたペイントを容れることができ、そ の排出や充填のために特殊な絶縁手段を必要としないという効果をも有する。

この発明の方−法及びシステムを支又るものとして、金属製容器１２をペイント ドロップに取付けることのできるドツキング弁装置が備えられ、それは、種々の 接続が行われる前に界面を清浄にし、そして、スプレー作業中、充填界面に保護 カバーを保持するので、金属製容器の充填と充填との間でカラーの汚染を防ぐと こができる。

さらに、既知の対象物のベーイント望装を仕上げるのに必要なだけ、正確な量の ペイントを使用するために、金属製容器１２の充填量を測ることのできる非接触 センサが使用される。

本発明の一実施例はまた、ペイントを置換させ、使用されるペイントの量を測定 し、金属製容器１２及びペイントスプレー装置を清浄にし、金属製容器１２を周 知のペイント供給位置へドツキングさせる手段を有する、金属製容器とロボット との一体的システムについて記載されている。

本発明の方法とシステムは、ペイント貯槽をペイント供給ラインに接続させるラ インを使用しないで、静電気が荷電される導電性ペイント材料に使用するのに理 想的である。この方法とシステムはまた、漏電ラインがら通常の接地したペイン ト供給ラインまで静電電荷を保持するために、電圧ブロックとして知られている 精巧で複雑で、高価な絶縁方法の必要性をなくした。

１１立１ｊ ここで再度、図１を参照すれば、金属製容器には、例えば中空リスト１６のよう なロボット１ｏの一部に取付られ、そして、全体を符号２ｏで示す逆止弁、即ち ペイントドロップのような流体供給出口と、全体を符号１８で示す逆止弁、即ち 弁組立体とをドツキングさせ、そしてペイントドロップ２ｏと金属製容器にとの 間で流体を連絡させるために、全体を符号２２で示すアクチュエイトシリンダに よってそれらを一緒に締めっけることによって金属製容器１２に流体が充填され る。中空リスト１６は一般に、　アキール（＾ｋｅｅｌ）の米国特許第４．７０ ８．５８０号に開示されている型のものである。

金属製容器１２は、　ピストン２６を包囲するシリンダ２４で構成され、そのピ ストン２６は、　ピストン２６の前面に取付られたスクレーバーシール２８を有 し、　シリンダ２４の内側円筒面３ｏと摺動接触してその内側円筒面３０に付着 したペイントをすくい取る。

ピストン２６の周囲に取付られ、間隔を隔てて位置する軸受リング３２は、　シ リンダ２４の内部のスクレーバーシール２８の動きにより生じる摩擦モーメント に対してピストン２８を側部がら支持する。

ピストン２６のリニアな運動を案内するため、　さらに、下文で説明するように 、　ピストン位置感知装置を包含するために中心支柱３４が使用される。

シリンダライナー３６はスクレーバーシール２８のために好ましい摺動前すくい 取り表面を提供する。ピストン２６は、マニホルド４４の通孔４２を通り、金属 製容器１２の円筒形キャップ４６にある通口を通ってピストン２６の一側にある 空所４０へ導入される。空気のような加圧流体によって金属製容器１２にある通 孔３８へ推進される・　金属製容器１２の空所、即ち貯槽４８が例えばペイント のような流体で充満するとき、　その流体はピストン２６の反対側で推し進めら れ例えばスプレー式ペイント塗装のような製造工程における使用のために通孔３ ８を通って出口する。

図４に詳細に示すように、逆止弁１８はケーシング５０と・　ばね５４を包囲す る端部キャップ５２とを有する。

このばね５４は図７に最もよく示すように、　ケーシング５０の通孔５８を閉鎖 するために逆止弁ポペット５６に作用する。逆止弁１８は図１に示すように、　 シリンダ２４に取付られており、　その結果、シリンダ２４の通孔６０とケーシ ング５ｏの通孔６２とは流体的に連絡する。

アクチュエイトシリンダ２２はシリンダ本体６４を有し、このシリンダ本体６４ は一端を端部キャップ６６により閉鎖され、他端をプランジャー６８と円形シー ル７０のようなシール手段とのシール結合によって閉鎖される。　ピストン７２ はシール７３によりシリンダ本体６４内で摺動するように密閉状に取付られる。

　ピストン７２は逆止弁ポペット７４に接続され、　その逆止弁ポペット７４に よってプランジャー６８の通孔７８を閉鎖するためそこを通ってリニアに移動し 、ばね７６によってプランジャー６８から離れる方向へ押しやられる。

シール７０はピストン７２が通孔８４、８６の所でそれぞれ、円筒形空所８０， ８２へ導入される加圧流体によって摺動自在にアクチュエイトされることを可能 にする。シリンダ本体６４は、通孔８４と８６が、例えば図１に示す通路８８の ような流体供給通路と流体的に連絡するように金属製容器、即ちシリンダ２４に 取付もれる。

通路８８は、端部キャップ４６及びマニホルド４４にある通孔９０のような通孔 を通って外部制御弁（図せず）に連絡される。また、通孔８４及び８６は図９に 示すような硬い又は可撓性管財によってそのような外部制御弁に連絡される。

図８に示すように、　シリンダ２２は逆止弁１Ｂと軸方向へ整列して取付られる ので、プランジャー６８が伸長すると、　ポペット７４は逆止弁ポペット５６と 合致結合する。その目的については後述する。

ここで、図２を参照すれば、スプレーガン制御機能のためにマニホルド９３へ供 給するシリンダ２４に形成された制御通路９１が示されている。

ここで図３を参照すれば、全体を符号１９で示すペイントドロップクラスターが 示されており、　これは単一ケーシングを共有する種々異るカラードロップ２ｏ 、　２０′を有する。

図４に示すように、ペイントドロップ２ｏは供給通孔９４と戻り通孔９６とを備 えたケーシング９２を有し、さらに、端部キャップ１０２と共に逆止弁ポペット １００を包含するカートリッジ９８を有する。ばね１０４は、端部キャップ１０ ２に作用するばね１０４がカートリッジ９８の弁座１０６に対してポペット１０ ０を押しやる時、逆止弁２０を閉鎖状態に保持する。ばねハウジング１０８は逆 止弁組立体に汚染物資が侵入しないように保護する。

普通、ペイントのような流体は、それが供給通孔９４を通って入口し、戻り通孔 ９６を通って出口する時、ペイントドロップ２０を通って連続的に循環する。ペ イントの循環はカートリッジ９８内のペイントドロップ空所１１０内に沈澱物が 形成されないようにペイントピグメントを保持し、ペイントの色彩を均一に保持 する。

ペイントドロップ２０は支持体１１８によっていかなる固定構造体にも取付られ る。これらの支持体１１８は、ペイントドロップ２０と逆止弁１８との間の界面 でしつかりした密閉結合を保証するのに必要な、横方向の動きに適応する。

ペイントドロップ２０からペイントの金属製容器１２に充填するために、　ロボ ットのりスト１６が移動して、逆止弁１８とシリンダ２２がＩｉｌ！１１に示す ように、ペイントドロップ２０に股かけして位置づけられるようにする。

リスト１６はそして移動して、逆止弁１８をペイントドロップ２０に結合させ、 図５に示すように当接状態にする。円錐形結合面１１２及び１１４がその結合を 案内する。そして、通孔８４から空所８０へ加圧流体を導入させることによって シリンダ２２をアクチュエイトし、図６に示すように、プランジャー６８をばね ハウジング１０８に接触させ、ケーシング５０内でシール１１６を圧縮すること により表面１１２．１１４のシール結合を確実にする。

ピストン７２がさらに移動すると、ばね７６が圧縮され、弁ポペット７４を端部 キャップ１０２に対して前進させ、　ばね１０４を圧縮し、　ポペット１００と ポペット５６が両方とも同一方向へ漸進的に移動する時、それらのポペットが結 合して両逆止弁が開き、図７に示すように、通孔５８と空所１１０との間で流体 が連絡する。そしてペイントがペイントドロップ２０の供給通孔９４から通孔５ ８、６２．６０を通って金属製容器４８へ流れる。

通常、空所４８が最少量になるとき、充填が開始される。ペイントが金属製容器 １２へ流れる時、空所４日を増大させたり、その空所４８を減少させたりするよ うにピストン２６を移動させ、それは金属製容器１２内へ所望量のペイントが入 口するまで続く。そのペイントの量は、　シリンダへ入口するペイントの入口時 間を測り、例えば、線形ポテンショメータによってピストンの移動をモニターし 、或いは何らかの流量測定法を使って測定することができる。

所望量のペイントが金属製容器１２にたまると、プログラム可能なコントローラ （図示せず）が通孔８４からの加圧流体、即ち空気を遮断し、ばね７６を伸長さ せるので、　ピストン７２と逆止弁ポペット７４が引っ込み、ペイントドロップ ２０から離れる。そこで、ばね１０４が伸長し、ポペット１００を引っ込ませ、 通孔１０６を閉鎖するので、弁１８及び金属製容器１２へのペイントの流れが遮 断される。同時に、ポペット５６はそのばね５４の作用により移動して、ポペッ ト５８を閉鎖し、かくして、ペイントを金属製容器１２内にとじ込める。

通孔８６を通ってシリンダ本体６４へ空気が入口する時、　ピストン７２は空所 ８０へ移動し、　かくして、　プランジャー６８がシリンダ本体６４へ退くので 、ペイントドロップ２０との結合から解放される。そこで、　ロボット１０はペ イントドロップ２０から離れる方向へ移動し、通孔８４の所からシリンダ本体４ ０へ空気が入口して、プランジャー６８を逆止弁１８と接触するように移動させ るので、通孔５８は汚染されないように清潔さが保持され、金属製容器には同一 ペイント又は新しいカラーペイントを充填する準備ができる。そして、　ロボッ ト１０は金属製容器１２に含まれたペイントを使ってそのペイント塗装シーケン スを開始する。

同一ペイントを再充填する場合、同一ペイントドロップ２０の位置で、前述のシ ーケンスをくり返す。

カラーを変える場合、図３に示す新しい所望のペイントカラーのもうひとつのカ ラードロップ２０’の位置で前述のシーケンスを反復する前に、金属製容器１２ をまずはじめに清浄にする。

釦１ プランジャー６８が図８に示されるように、弁組立体１８と密閉結合状態にある 時、金属製容器１２の清浄が行われる。通孔８４から、空気の如き高圧流体が入 口して、ポペット７４をポペット５６に結合させ１通孔７８と通孔５８との間に 流体の連結を生じさせる。清掃流体、好ましくは、清掃用溶媒及び空気のショッ トを通孔８６から空所８２、通孔７８．５８．６２．６０を通って金属製容器１ ２へ導入し、モして通孔３８を通ってスプレーガン１４又はダンプ弁（図示せず ）へ送り、かくして金属製容器に及びそこに含まれる部品の表面にくっついた残 留ペイントを洗い流す。クリーニングが終わると、金属製容器１２は通孔８６を 通ってのみ空気を送りこむことによって乾燥される。クリーニングと乾燥が完了 する時、金屑製容器１２はそこで、新カラーペイントを保管又は充填する準備が できる。

金属製容９Ｓ１２と装着用ロボット部分との間に誘電性絶縁体を提供することに よって、ペイントは高電圧静電電荷が荷電され、電荷が接地されたロボット部分 へもれることがない。結合を外した後、金属製容器とペイントドロップ２０、２ ０′等との間で接続をさせないで、そのシステムは先行技術に説明されるような 、電圧ブロック装置により絶縁を高価な黄用で行う必要はない。

ここで図９を参照すれば、本発明の方法とシステムの第２実施例が示され、この 場合、第１実施例の部品と同−又は類似機能を行う部品には、ダッシュ記号をつ けて示す。図９において、全体を符号１２′で示す金属製容器は全体を符号１０ −で示すロボットの腕１１′に取付られる。外部ペイントホース１３′はスプレ ーガン１４′へペイントを送る。外部ガンコントロールライン９０″、　４２′ は金属製容器１２′の機能をコントロールするためにコントロール信号を出す。

ロボット腕１１′及びリスト１６゛より内部のスープレーガンコントロールライ ン（図示せず）はスプレーガン１４′へコントロール信号を送る。

全てのロボット装置におけるように、そのシステムは普通、時間を測る所望のシ ーケンスで種々異る弁を通って流体を導入するようにプログラムされたプログラ ム可能なコントローラによってコントロールされる。

ＬＬ８１ｍり」 ピストン２６と接触することなしに金属製容器１２内のピストンのリニアな位置 を感知するために、全体を符号１２０で示す非接触位置センサが図９、１０に示 すように備えられている。空所４８内のペイントは静電気的に、高電圧が、典型 的には１００ＫＶが荷電される。前述のように、　ピストン２６は通孔６０から 空所４８へ入口する加圧ペイントによって動かされ、通孔６０が逆止弁（図示せ ず）によって閉鎖される時、通孔４２を通って加圧空気を空所４０へ導入するこ とによって通孔３８を通ってスプレー装置１４へ放出される。ガイドリング３２ と共働するシール２８はペイント室４８と空気室４０とを分離させるのに役立つ 。スペーサ９３はピストン２６がシリンダ２４の端部と接触することを防ぐ。

センサ１２０が金属製容器１２へ入口したりそこから排出されるペイントの量を 測定できるように金属容器１２の内部を移動する時、そのセンサ１２０はピスト ン２６の位置をモニターし、コントロールする。例えば、ポテンショメータ、電 極、線形可変差動変圧器（Ｌ　Ｖ　Ｄ　Ｔ＋等のような通常のセンサがペイント に露出することは実際的でない。従って、　ピストン２６のペイントの環境がら 隔離された非接触センサが必要となる。金属製容器１２の外側からピストンを追 跡するセンサを備えることは可能であるが、スペースが制限される時、内部セン サが必要となり、その内部センサはペイントからも静電環境から絶縁されねばな らない。

図１０に示すように、センサ１２０は、センサエレメント１２４、　ガイドワイ ヤ即ち、　ガイドエレメント１２６、及び追跡エレメント１２８を含む中空のプ ラスチック中心支柱３４を含む。センサエレメント１２４は、例えば、ポテンシ ョメータ抵抗エレメント、歯付エンコーダエレメント、光学的又は磁気的にエン コードされるエレメント等のようないかなる通常の型のものでもよい。

例えば磁石１３０のような磁場を発生させる機構は、ピストン２６と共に移動す るように取付られ、　それが追跡エレメント１２８をその磁場によって追跡する ように取付られる。追跡エレメント１２８は、磁気１３０の磁場に対して応答す るように強磁性材料で形成され、モしてガイドエレメント１２６に沿って摺動す るように取付られる。その時、追跡エレメント１２８は直接接触によって、或い は電磁又は光学的カプリングを有してセンサエレメント１２４に接触する。

従って、　ピストン２６が金属製容器１２の内部を移動する時、追跡エレメント １２８はピストン２６と磁石１３０の動きに応答してガイドエレメント１２６に 沿って移動する。センサエレメント１２４は追跡エレメント１２８の位置を、ひ いてはピストン２６の位置を示す信号を出す。その信号は端子１３２、１３４に よって金属製容器１２の外側へ連絡され、その信号は金属製容器１２への流体の 流れ、或いは流体を押しやるピストン２６の移動を調整するために、通常の制御 手段又はコントローラによって使用される。追跡エレメント１２８は、センサエ レメント１２４が抵抗式ポテンショメータである時、例えば、コンタクトワイパ ーのような簡単な構造でできている。

ピストン２６の位置を示す信号はそして、　いくつ力１のよく知られた方法によ って測定される。例えば、端子１３２と１３４との間に、電圧ｖＯがかかる時、 ガイドワイヤ１２６を通ってポテンショメータ１２４へ流れる電流の測定値は、 金ｍ製容器１２内のピストンの位置の測定値を示す。

ポテンショメータ１２４の２個の末端子１３２間に電圧Ｖｏ−がかけられる時、 ２Ｍの末端子１３２の片方と・端子１３４との間の電圧は、追跡エレメントの測 定値であり、ひいては、　ピストン２６の測定値である。

ホイールストーンブリッジとして知られている従来の配置において、端子１３２ に２個の著しい抵抗が接続され、それらの端子１３２間に電圧■０＃がかけられ る場合、端子１３４と抵抗接合部との間の電圧は、追跡エレメント１２８の位置 の測定値である。

これらの方法は、追跡エレメント１２８がポテンショメータ又はセンサエレメン ト１２４と電気接触することを要求し、ガイドエレメント１２６がまた導電性で あるということを要求する。摩擦を減らすために、ガイドエレメント１２６と追 跡エレメント１２８との間で支持面に導電性潤滑材を使用することができる。こ れは磁場力）らの制限や逸脱を防ぐことによってセンサの応答性や分解能を改善 する。

１−と−め この新規な方法とシステムは、スプレー式塗布器へ管接続される容器を支持する ためにロボット式マニプレータを使用し、　それを直接、ペイントカラー出口（ ペイントドロップ）に接続させ、カラー変換器を必要としない。

従って、　ロボット式マニプレータはその制御プログラムを介して、所望のカラ ーのペイントドロップをめ、充填のためにその容器を所望のペイントカラーに接 続させ、そして、豊かなペイントのスプレー使用のためにスプレー式塗布器をア クチュエータする。そのマニプレータは、クリーニング流体源に接近できると共 に、ペイントの分配のため、またラインの清掃のために加圧空気源に接近できる 。ペイント塗装シーケンスや清掃シーケンスに従って流体の流れをコントロール するために、　マニプレータに弁装置が備えられている。

この方法とシステムは２個の逆止弁を密閉状態で合致させ、流体を流体源から容 器へ流動させるために２ｍの弁を同時に開放させるステップを含む。これらの２ 個の弁の片方は内部から容器へ開き、他方の弁は流体出口から外部へ開く。　１ 個の弁のばねで押圧されるステムをそのばねに従って押しやるためにアクチュエ ータが加勢されるまで、ばねは２錫の弁を普通、閉鎖状態に保持する。

かくして、片方の弁が開き、同時に、他方の弁をも押しやることによってそれも 開く、かくして、容器と流体の出口はこの間で流体が連絡する。

この方法とシステムは密閉状態で容器を充填させる。

この場合、　２個の弁のタンデムな動きによって、界面はきれいに清拭され、従 って、開放又は閉鎖作業の狐　いつでも、弁と弁との間にスペースが存在しない ようにするので、流体の損失を最小限にすることができ、界面の過度のクリーニ ング効果の必要をも最小限にする。

この方法とシステムはまた。外部の汚染物賀が充填通孔に入らないようにするた め保護界面を使用し、また、外れることなく金属製容器へクリーニング流体を連 絡させるために保護用界面を使用し、さらにまた、次の充填作業の間、充填通孔 と流体の出口とを確実に結合させるために同一の保護用界面を使用する。

このシステム及び方法に使用する非接触センサは、線形トランスジューサーであ って、　これは、所望の量の流体が容器に入口したことを示す位置にピストンが 達する時、充填の終了を感知し、充填流行によって動かされるピストンの位置を 感知する。

非接触センサは、磁気カプリングによるピストンの動きに応答し、移動物体とセ ンサのどこかの部分との間に物理的接触は行われない。ＬＶＤＴのセンサはコン トラストにより、磁気カプリングによる動きを感知するが、それは、物体がセン サエレメントの片方を他方に対して物理的に押圧することを要求する。

ピストンはセンサのそれぞれの強磁性トレーサーと共働する磁石のような磁場発 生機構を支持する。センサエレメントは、導電性強磁トレーサーと共働する電気 抵抗型ポテンショメータである。

センサにある強磁性トレーサーは、好ましくは導電性強磁材料でてきたビードで あって、　これは導電性ガイドワイヤに沿って案内され、磁力によってセンサエ レメントと強制的に接触させられる。ガイドワイヤ、即ちガイドエレメントは導 電性であるので、　それはセンサの信号をコントローラに連絡させることができ る。センサエレメントはピストン及びその環境から静電気的に、また流体的に隔 離される。

これまで、本発明を実施する最良の実施の態様について詳細に説明してきたけれ ども、本発明が関係する技術に精通した人々は、請求の範囲によって限定される 本発明を実施するために他の種々の設計や実施例を認識するであろう。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 平成６年４月１日

Claims (48)

【特許請求の範囲】
1. １．加圧流体源に出口弁を配備するステップと、流体の入口弁と流体の分配装置 とを有する流体貯槽を移送装置に配備するステップと、 貯槽の入口弁が加圧流体源の出口弁のすぐ近くに位置づけられるように、貯槽と 共に移送装置をドッキング位置へ移動させるステップと、 入口弁を出口弁に密閉状に組み合わせるステップと、加圧流体源の流体の出口と 貯槽の充填口とを流体的に連絡させるための入口弁と出口弁を開放させるステッ プと、 加圧流体源から所定量の流体を貯槽に充填するステップと、 入口弁と出口弁とを閉鎖するステップと、充填された貯槽と共に移送装置を流体 分配位置へ移動させるステップと、 貯槽からこの流体を分配装置へ流体的に連絡させるステップとで成る、加圧流体 源から流体を移送させる方法。
2. ２．入口弁及び出口弁は実質的に同時に開くようにした、請求項１に記載の方法 。
3. ３．入口弁及び出口弁は実質的に同時に関鎖されるようにした、請求項１又は請 求項２に記載の方法。
4. ４．ホーム位置と、密閉位置と、アクチュエイト位置との間を移動するアクチュ ェイト手段を提供するステップをさらに有し、開放ステップは、入口弁と出口弁 とを組合わせるように密閉力をかけるためそのホーム位置から密閉位置ヘアクチ ュエイト手段を移動させ、そして、入口弁と出口弁を開くためそのアクチュエイ ト位置へ移動させるステップを含むようにした、請求項１に記載の方法。
5. ５．入口弁及び出口弁は、入口弁及び出口弁を実質的に同時に開くため、アクチ ュエイト手段の移動中、その密閉位置からそのアクチュエイト位置へ向つてアク チュエイト手段とタンデムで移動するよいにした。請求項４に記載の方法。
6. ６．弁の各々は押しやられ、閉鎖ステップ中、入口弁及び出口弁はアクチュエイ ト手段とタンデムで移動し、そのアクチュエイト手段はそのアクチュエイト位置 からそのホーム位置へ向って移動するようにした、請求項４に記載の方法。
7. ７．入口弁は開放ステップ、充填ステップ及び閉鎖ステップ中、出口弁と密閉状 態で結合するようにした。 請求項１に記載の方法。
8. ８．少くとも移送装置を流体分配位置へ移動させるステップ中、充填通孔が汚染 されないように密閉状に保護するステップをさらに有するような、請求項１に記 載の方法。
9. ９．入口弁は、入口弁と出口弁との結合表面ヘアクチュエイト手段の密閉力を移 転させることのできるしなやかなエレメント上に支持されるようにした、請求項 ４に記載の方法。
10. １０．入口弁及び出口弁の各々はそれぞれの弁をそれぞれの閉鎖位置へ押しやる 押圧手段を有し、前記押圧手段の各々は、アクチュエイト手段がそのアクチュエ イト位置からそのホーム位置へ向って移動する時、それぞれの弁をアクチュエイ ト手段とタンデムで移動させるようにした。請求項４に記載の方法。
11. １１．アクチュエイト手段はそれが入口弁と密閉状に結合するような保護位置を 有し、前記方法はさらに、入口弁と出口弁の閉鎖ステップの後、充填通孔を汚染 しないように密閉状に保護するためアクチュエイト手段をその保護位置へ移動さ せるステップで成るようにした、請求項４に記載の方法。
12. １２．アクチュエイト手段は入口弁と整列して移送装置に取付られるようにした 、請求項４又は１１に記載の方法。
13. １３．流体を対象物に分配するため分配装置をコントロールするステップをさら に含むようにした、請求項１に記載の方法。
14. １４．アクチュエイト手段は、それが入口弁を開放させるようなクリーニング位 置を有し、前記方法は、さらに次のステップで成る、即ち、 対象物に流体の少くとも一部分を分配するため分配装置をコントロールするステ ップと、 加圧クリーニング流体源に流体の出口を備えるステップと、 アクチュエイト手段をそのクリーニング位置へ移動させるステップと、 貯槽を清掃するためのアクチュエイト手段のクリーニング位置において、加圧ク リーニング流体源の流体の出口と貯槽の充填口とを流体的に連絡させるステップ とで成るような、請求項４又は請求項１１に記載の方法。
15. １５．充填口を流体的に連絡させるステップは、アクチュエイト手段に加圧クリ ーニング流体源の流体の出口を流体的に連絡させ、そしてアクチュエイト手段を 貯槽の充填口に流体的に連絡させるステップを含むようにした、請求項１４に記 載の方法。
16. １６．加圧液体源と流体的に連絡するようになった流体弁と、 リストを有するロボットと、 リストと共に移動するようにそのリストに取付られた流体の分配装置と、 入口弁と流体の充填口とを有する貯槽と、その貯槽は分配装置と流体的に連絡す るようにロボットに支持されている事と、 貯槽の充填口を加圧流体源の流体の出口に流体的に連絡させて、その貯槽に加圧 流体源から、流体を充填させるために、入口弁と出口弁とを密閉状に結合させ、 そしてそれらの弁を開放させるアクチュエイト手段とで成り、加圧流体源から流 体をロボットで移すシステム。
17. １７．アクチュエイト手段は入口弁と出口弁とを実質的に同時に開くことにした 、請求項１６に記載のシステム。
18. １８．アクチュエイト手段は入口弁と出口弁とを実質的に同時に閉鎖させるよう にした、請求項１６又は請求項１７に記載のシステム。
19. １９．アクチュエイト手段はホーム位置と、入口弁と出口弁とを結合させるため アクチュエイト手段が密閉力をかけるような密閉位置と、アクチュエイト手段が 入口弁と出口弁ととを開くようなアクチュエイト位置との関で移動可能にした、 請求項１６に記載のシステム。
20. ２０．アクチュエイト手段はそれがその密閉位置からそのアクチュエイト位置へ 向って移動する時、前記入口弁及び出口弁をタンデムをなして移動させるように した、請求項１９に記載のシステム。
21. ２１．入口弁及び出口弁の各々はそれぞれの弁をそれぞれの閉鎖位置へ押しやる 押圧手段を有し、その押圧手段の各々は、アクチュエイト手段がそのアクチュエ イト位置からそのホーム位置へと向って移動する時、アクチュエイト手段とタン デムをなしてそれぞれの弁を移動させるようにした、請求項１９に記載のシステ ム。
22. ２２．アクチュエイト手段のアクチュエイト位置において入口弁及び出口弁をシ ールするシール手段を更に含むようにした、請求項１６に記載のシステム。
23. ２３．アクチュエイト手段は保護位置を有し、このシステムはさらに、アクチュ エイト手段の保護位置において、入口弁を汚染しないように密閉状に保護するた めアクチュエイト手段と入口弁をシールするシール手段をさらに含むようにした 、請求項１６に記載のシステム。
24. ２４．アクチュエイト手段は入口弁と整列してロボットに装着されるようにした 、請求項１６又は２３に記載のシステム。
25. ２５．アクチュエイト手段は入口弁と整列してロボットに装着されるようにした 、請求項１６又は請求項２３に記載のシステム。
26. ２６．システムはさらに、流体の出口を有する加圧クリーニング流体源を有し、 アクチュエイト手段はクリーニング位置を有し、その位置において、アクチュエ イト手段は貯槽を清掃するため加圧クリーニング源の流体出口と貯槽の充填口と を流体的に連絡させるように入口弁を開くようにした、請求項１６又は請求項２ ３に記載のシステム。
27. ２７．リストは中空であって、出口アクチュエイト軸を有し、貯槽はリストに装 着され、そして出口アクチュエイト軸と完全に一致した縦軸を有するようにした 、請求項１６に記載のシステム。
28. ２８．貯槽は分配装置をコントロールするため中空リストから分配装置まで制御 流体を連絡させるためそこを通って伸長する複雑の縦方向へ伸長するコントロー ル開口を有するようにした、請求項２６に記載のシステム。
29. ２９．流体はペイントであり、分配装置はペイントスプレー手段であるようにし た、請求項１又は請求項１６に記載の発明。
30. ３０．ペイントは水を主にしたペイントであるような、請求項２９に記数の発明 。
31. ３１．ペイントは溶媒を主にしたペイントであるような、請求項２９に記載の発 明。
32. ３２．貯槽はシリンダと、そのシリンダ内に装着され、その中でリニアな運動を するピストンを含むようにした、請求項１又は請求項１６に記載のシステム。
33. ３３．シリンダ内のピストンのリニアな位置を感知し、それを信号で指示する手 段をさらに含むようにした、請求項３２に記載のシステム。
34. ３４．アクチュエイト手段は、そのアクチュエイト手段が入口弁を開くようなク リーニング位置を有し、このシステムはさらに、 流体の出口を備えた加圧クリーニング流体源を有し、貯槽を清掃するためアクチ ュエイト手段がクリーニング位置にある時、貯槽の充填口と加圧クリーニング源 の流体出口とを液体的に連絡する手段を有するようにした。 請求項１６に記載のシステム。
35. ３５．充填口を流体的に連絡させる手段は、加圧クリーニング流体源の流体の出 口をアクチュエイト手段に流体で連絡させる手段と、 アクチュエイト手段を貯槽の充填口に流体的に連絡させる手段とを含むようにし た、請求項３４に記載のシステム。
36. ３６．前記感知手段は線形ボテンショメータと、導電性ガイドワイヤと、ピスト ンの動きと同期をなしてボテンショメータに沿って動くようにガイドワイヤに取 付られたトレーサとを含むようにした、請求項３３に記載のシステム。
37. ３７．ピストンはそれと共に移動するように磁場を発生させる手段を備え、トレ ーサーは導電強磁性材料で構成され、それがボテンショメータ及びガイドワイヤ に電気的に接触した状態にある時、磁場発生手段とピストンとの動きに従う事、 ピストンの位置は、導電性ガイドワイヤとボテンショメータの端子との間の抵抗 測定値及び電圧測定値の１つにより決定されるようにした、請求項３６に記載の システム。
38. ３８．磁場発生手段は磁石を含むような、請求項３７に記載のシステム。
39. ３９．周囲から隔離された空所を限定する手段と、その空所内に磁場を発生させ る磁場発生手段とを含む組立体で成り、前記磁場発生手段はそれと共にリニアに 移動するように物体に連結される事と、前記組立体は、空中内に配置されたセン サエレメントと、そのセンサエレメントに沿って磁場発生手段とその磁場との動 きに応じて移動するために空所内でリニアな動きをするよう支持された強磁性装 置とを含み、前記センサエレメントは空所内でセンサエレメントに沿って強磁性 装置の位置の変化に従って変化する特性を有し、センサはセンサエレメントの特 性を表わす信号も出すようになっており、それによって、空所におけるセンサエ レメントに沿った強磁性装置の位置が指示される事とで成り、或る環境でリニア に移動する物体のリナな位置を感知する非接触センサ。
40. ４０．磁場発生手段は磁石を含むようにした、請求項３９に記載のセンサ。
41. ４１．磁石は強磁性装置とセンサエレメントのまわりに配置された円筒形磁石で あるようにした、請求項４０に記載のセンサ。
42. ４２．センサエレメントに電気抵抗型ボテンショメータであり、強磁性装置は導 電性であるようにした。請求項３９に記載のセンサ。
43. ４３．前記組立体はさらに、導電柱ガイドワイヤを含み、強磁性装置は導電性で あり、しかもそれは導電性ガイドワイヤ上で空所内にリニアな動きをするように 装着されており、前記強磁性装置は磁場デセンサエレメントに電気的に連結され るようにした、請求項３９に記載のセンサ。
44. ４４．組立体は導電性ガイド手段を有し、強磁性装置もまた、導電性であり、し かも導電性ガイド手段上をリニアに移動するように支持されているような、請求 項３９に記載のセンサ。
45. ４５．前記ガイド手段は導電性ワイヤであって、その上に強磁性装置が支持され 、かつ電気的に連結されているような、請求項４４に記載のセンサ。
46. ４６．センサエレメントは、物体が移動する環境から静電気的に絶縁されている ような、請求項３９に記載のセンサ。
47. ４７．前記物体はシリンダ内でリニアに移動するように取付られたピストンであ るような、請求項３９に記載のセンサ。
48. ４８．空所限定手段は物体を摺動自在に支持するようにした中空中心ガイド部材 を含み、その中で強磁性装置が移動するように支持されているようにした、請求 項３９に記載のセンサ。