JPH09178457A - 非接触センサ - Google Patents

非接触センサ

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JPH09178457A
JPH09178457A JP8234666A JP23466696A JPH09178457A JP H09178457 A JPH09178457 A JP H09178457A JP 8234666 A JP8234666 A JP 8234666A JP 23466696 A JP23466696 A JP 23466696A JP H09178457 A JPH09178457 A JP H09178457A
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sensor
paint
piston
metal container
fluid
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JP8234666A
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Inventor
Hadi A Akeel
ハディ エイ アキール
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Fanuc Robotics North America Inc
Original Assignee
Fanuc Robotics North America Inc
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Publication date
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    • G01D5/06—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means acting through a wall or enclosure, e.g. by bellows, by magnetic coupling
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンなどの位置・動きを非接触で検出す
るセンサ。 【解決手段】 センサ１２０は、中空のプラスチック中
心支柱３４に取り付けられたセンサエレメント１２４、
ガイドワイヤ１２６、追跡エレメント１２８をを含む。
センサエレメント１２４は、ポテンショメータ等からな
る。磁石１３０は、ピストン２６と共に移動し、追跡エ
レメント１２８を追跡する。追跡エレメント１２８は、
強磁性材料で形成され、ガイドエレメント１２６に沿っ
て摺動する。追跡エレメント１２８は直接接触、或いは
電磁、光学的カプリングによりセンサエレメント１２４
に結合する。ピストン２６が移動すると、追跡エレメン
ト１２８はピストン２６と磁石１３０の動きと同時に同
じようにガイドエレメント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（ピスト
ン２６）の位置を示す信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は物体の位置を非接触
で検出するセンサに関する。本発明のセンサは、例え
ば、ロボットのような流体移送装置を用いてペイント等
の流体を移送するシステムで使用される容器内の流体の
流れを測定するピストンの位置を知るために使用され
る。
【０００２】
【従来の技術】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。
【０００３】手動ペイント塗装機械とは異り、自動塗装
機械は更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っと経
済的な方法が緊急に必要となった。
【０００４】環境問題を解決する１つの方法は、１００
ＫＶ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。
【０００５】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、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、更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
決を緊急に求める１つの挑戦の対象となった。
【０００６】ウィゲンスの米国特許第４、３１３、４７
５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、更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。プラナート外の
米国特許第４、７７１、７２９号、ダイアナの第４、９
３２、５８９号、ベール外の第４、８７９、１３７号、
ティリーの第４、９２１、１６９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。
【０００７】ロボットの出現により、量産スブレー式ペ
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、一掃し、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。
【０００８】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。
【０００９】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、また、ロボットの機動性を制限することにも
なる。
【００１０】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じてしまうので、
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。
【００１１】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うため
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、複雑さも増すことにな
る。
【００１２】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源に直接接
続させ、その色を使って仕上げをした時には、それを外
すことが出来るので、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。更に、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出来る。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。
【００１３】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
レーヤーと、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
含するスプレーヤー装置を開示している。
【００１４】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。
【００１５】カーボネッティＪｒ．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。
【００１６】例えばこのような流体移送システムにおい
て、容器内の流体の流れを測定するピストンの位置を知
るために非接触センサが望まれる。公知の非接触センサ
として、例えば実開昭６２−１２６７０８号あるいは実
開平１−１４８８１２号がある。しかし、これら公知の
センサには、検出対象の物体を特定のの位置でしか検出
出来ないという問題点がある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点のない新規な非接触センサを提供することにあ
り、例えば、本明細書で開示されるような流体移送シス
テムで使用されるピストンなどの物体の位置を非接触で
測定するに適したセンサを提供しようとするものであ
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明のセンサの適用対
象例として、加圧流体源から流体を移動させる方法が開
示される。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（インレットバルブ）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、貯槽の入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。
【００１９】好ましくは、入口弁と出口弁は事実上同時
に開かれ、その入口弁と出口弁は事実上同時に閉鎖され
る。
【００２０】また、好ましくは、この方法は更にホーム
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、入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、そして入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。
【００２１】好ましくは、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、出口弁と密閉状に結合さ
れる。
【００２２】また、好ましくは、この方法は更に、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開
示される。
【００２３】そして、上記システムに、或る環境をリニ
ア（直線的）に移動する物体のリニアな位置を感知する
本発明の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
て移動する動きと同時に同じ動きをするため、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。
【００２４】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から容易に明ら
かとなるであろう。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明の非接
触センサを使用するに適したシステムの例が示されてい
る。同図において、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。
【００２６】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
ロボットのリスト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。
【００２７】金属製容器１２が空になると、ロボット１
０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出来る。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。
【００２８】一つのシステム例においては、清浄シーケ
ンスはロボット１０の内部で開放され、そのロボット１
０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ため、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１０が溶剤及び空気ラインのドッキング位置
へ、好ましくはペイント供給ラインのドッキング位置の
近くへ行くようプログラム編成される。
【００２９】もうひとつのシステム例においては、ロボ
ット１０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出来る。この方
法とシテスムは更に、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。
【００３０】このような方法及びシステムを支えるもの
として、金属製容器１２をペイントドロップに取付ける
ことの出来るドッ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こと
が出来る。
【００３１】本発明の非接触センサは、ここでは、既知
の対象物のペイント塗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べく、金属製容器１２の充填
量を測るために使用される。
【００３２】本発明の非接触センサが使用される一つの
システム例は、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
ト供給位置へドッ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を開示する。
【００３３】本方法とシステムは、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、漏電ラインか
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。
【００３４】［システムの細部］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１０の一部に取付られ、そして、全体を符号２０
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
をドッキングさせ、そしてペイントドロップ２０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
緒に締めつ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（Akeel)
の米国特許第４、７０８、５８０号に開示されている型
のものである。
【００３５】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パーシール２８を
有し、シリンダ２４の内側円筒面３０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。
【００３６】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
スクレーパーシール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を側部から支持する。
【００３７】ピストン２６のリニアな運動を案内するた
め、更に、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。
【００３８】シリンダライナー３６はスクレーパーシー
ル２８のために好ましい摺動兼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３８を通って出口する。
【００３９】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５０の通孔６２とは流体
的に連絡する。
【００４０】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。
【００４１】シール７０はピストン７２が通孔８４、８
６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
に取付られる。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。
【００４２】図８に示すように、シリンダ２２は逆止弁
１８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。
【００４３】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２
４に形成された制御通路９１が示されている。
【００４４】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
２０、２０´を有する。
【００４５】図４に示すように、ペイントドロップ２０
は供給通孔９４と戻り通孔９６とを備えたケーシング９
２を有し、更に、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１０２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１００
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。
【００４６】普通、ペイントのような流体は、それが供
給通孔９４を通って流入し、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。
【００４７】［金属容器の充填］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との間の界面でしっ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。
【００４８】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、ロボットのリスト１６が
移動して、逆止弁１８とシリンダ２２が図１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。
【００４９】ピストン７２が更に移動すると、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５８、６２、６０を通って金属製容器
４８へ流れる。
【００５０】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４８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流入するまで続く。そのペ
イントの量は、シリンダへ入るペイントの流入時間を測
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
測定することが出来る。
【００５１】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。
【００５２】通孔８６を通ってシリンダ本体６４へ空気
が流入する時、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４０へ空
気が流入して、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出来る。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。
【００５３】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。
【００５４】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。
【００５５】［金属容器の清掃］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流入して、ポペット７４をポ
ペット５６に結合させ、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１２へ導入
し、そして通孔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。
【００５６】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、金属製容
器１２はそこで、新カラーペイントを保管又は充填する
準備が出来る。
【００５７】金属製容器１２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、２０´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費用で行う必要は
ない。
【００５８】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
の部品と同一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１
１´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。
【００５９】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。
【００６０】［非接触センサ］次に非接触センサについ
て説明する。図９、１０に示すように、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
接触位置センサが装備されている。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。
【００６１】前述のように、ピストン２６は通孔６０か
ら空所４８へ流入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。
【００６２】センサ１２０が金属製容器１２へ流入した
りそこから排出されるペイントの量を測定出来るように
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
（ＬＶＤＴ）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
ントの環境か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。
【００６３】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１
２４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。
【００６４】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
石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、そ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。
【００６５】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２
６と磁石１３０の動きに応答して、同時に同じようにガ
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力する。
【００６６】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２
６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。
【００６７】ピストン２６の位置を示す信号はそして、
いくつか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１２
４へ流れる電流の測定値は、金属製容器１２内のピスト
ンの位置の測定値を示す。
【００６８】ポテンショメータ１２４の２個の末端子１
３２間に電圧Ｖｏ´がかけられる時、２個の末端子１３
２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。
【００６９】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Ｖｏ″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。
【００７０】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出来る。
これは磁場か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。
【００７１】本発明の非接触センサを使用した方法とシ
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求め、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
チュエイトする。そのマニプレータは、クリーニング流
体源に接近出来ると共に、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出来る。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。
【００７２】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２個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個の弁を普通、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。
【００７３】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
業の間、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。
【００７４】この方法とシステムはまた、外部の汚染物
質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、更にまた、
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。
【００７５】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流入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。
【００７６】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。
【００７７】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。
【００７８】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出来
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。
【００７９】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。
【００８０】
【発明の効果】本発明によれば、検出対象物体と同時に
同じ動きをする手段を用いて、検出対象物体の位置をと
びとびの特定位置ではなく、任意の位置において非接触
で検出出来るセンサが提供される。本発明のセンサを、
例えば流体移送システムで使用される流体計量用のピシ
トンの位置の検出に用いれば、流体の流れを正確に測る
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセンサが使用され得るシステムの概略
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】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】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】金属製容器を充填する機構の詳細とそれを行う
手順を示す拡大側面図であり、一部切除した状態で、一
部横断図で示されている。
【図５】同じく、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、一部横断図で示されている。
【図６】同じく、金属製容器を充填する機構の詳細とそ
れを行う手順を示す拡大側面図であり、一部切除した状
態で、一部横断図で示されている。
【図７】同じく、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、一部横断図で示されている。
【図８】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】図１の類似図であるが、システムのもうひとつ
の例を示している。
【図１０】図１のシステムで使用されている、本発明の
非接触センサを備えた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さ
れている。
【図１１】図１０の金属製容器を端部からみた断面図で
ある。
【符号の説明】 １０ 移送装置（ロボット） １１´ ロボットの腕部分 １２ 金属製容器 １４ スプレーガン １６ ロボットの中空リスト １８ 逆止弁（弁組立体） ２０ ペイントドロップ ２２ アクチュエイトシリンダ ２４ シリンダ ２６ ピストン ２８ スクレーパーシール ３０ シリンダの内側円筒面 ３２ 軸受リング ３４ 中心支柱 ３６ シリンダライナー ３８，５８，６０，６２，７８，８４，８６，９０，９
４，９６ 通孔 ４０，８０，８２ 空所 ４４ マニホルド ４６ 円筒形キャップ ４８ 貯槽（空所） ５０，９２ ケーシング ５２，６６，１０２ 端部キャップ ５４，７６，１０４ ばね ５６，１００ 逆止弁ポペット ６４ シリンダ本体 ６８ プランジャー ７０，７３ シール ７２ ピストン ８８ 通路 ９８ カートリッジ １１０ ペイントドロップ空所 １１２，１１４ 円錐形結合面 １１６ シール １２０ 非接触位置センサ １２４ センサエレメント（ポテンショメータ） １２６ ガイドエレメント（ガイドワイヤ） １２８ 追跡エレメント １３０ 磁石 １３２，１３４ 端子

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 或る環境において、リニアに移動する物
    体の位置を感知するセンサであって、 前記センサは、その環境から隔離された空所を限定する
    手段と、その環境の外部へ前記物体の動きを連結させる
    連結手段とを含む組立体を備え、 前記連結手段は、前記物体に接続され、それと共にリニ
    アに移動するようになっており、 前記組立体は更に、前記空所内に配置されたセンサ部分
    を有し、該センサ部分は、前記物体の動きと同時に同じ
    動きをするように連結手段によって連結されており、 前記組立体は、前記センサ部分の位置の関数であるよう
    な特性を有している、前記センサ。
  2. 【請求項２】 前記連結手段は磁場を有する磁石であ
    り、該磁石はセンサ部分に磁気的に連結されるようにし
    た、請求項１に記載のセンサ。
  3. 【請求項３】 前記組立体は更に、空所内に配置された
    センサエレメントを有し、 前記センサ部分は強磁装置であって、それは前記磁石と
    その磁場の動きに応じて前記センサエレメントに沿って
    移動するために空所内でリニアな動きをするように支持
    されている、請求項２に記載のセンサ。
  4. 【請求項４】 前記センサエレメントは電気抵抗型ポテ
    ンショメータであり、前記強磁性装置は導電性である、
    請求項３に記載のセンサ。
  5. 【請求項５】 前記組立体は更に、導電性ガイドワイヤ
    を含み、前記強磁性装置は導電性であり、且つそれは前
    記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で前記セ
    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３に記載のセンサ。
  6. 【請求項６】 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、請求項１に記載の
    センサ。
  7. 【請求項７】 前記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３に記載のセンサ。
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