JPS63100328A

JPS63100328A - 塗料流量検出装置

Info

Publication number: JPS63100328A
Application number: JP61245459A
Authority: JP
Inventors: Akio Hirose; 廣瀬　昭夫
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-10-17
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1988-05-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、塗装ロボットを含む自動塗装装置や塗料供
給装置に用いて好適の塗料流量検出装置に関するもので
ある。

［従来の技術］従来、塗料流量検出装置としては第４図に示すようなも
のがある。

この装置は、２重構造でＵ字型のセンサチューブ２０．
２０をステンレス製の密閉ケース２１内に収納しており
、各センサチューブ２０の両端は、それぞれ塗料分岐用
エルボ２２．２２に接続されている。

また、密閉ケース２１内において、センサチューブ２０
．２０には、電磁オシレータ２３（各センサチューブ２
０に固定された永久磁石と、そのまわりを取り囲むドラ
イブコイルとからなるもの）がそなえられるとともに、
同電磁オシレータ２３が取り付けられるセンサチューブ
２０の曲がり部分には、これらの２本のセンサチューブ
２０．２０の脚部相対位置を測定する電磁位盾検出セン
サ２４が設けられている。

そして、エルボ２２．２２にそれぞれ接続形成されたフ
ランジ部２５．２５により、上記装置は、塗料を図示し
ない塗装ガンへ供給するための塗料供給管等に介装され
る。

このような塗料流量検出装置では次のような原理に基づ
いて流量の検出が行なわれる。

すなわち、図示しない塗料供給管等からエルボ２２へ流
入した塗料は、このエルボ２２により２本のセンサチュ
ーブ２０．２０へ均等に分岐して流れ、Ｕ字型のセンサ
チューブ２０．２０を通過した後、出口側のエルボ２２
から上記塗料供給管等へ流出する。

このとき、センサチューブ２０．２０は、電磁オシレー
タ２３により固有振動数で振動しており、各センサチュ
ーブ２ｏ内に塗料が流入すると、センサチューブ２０の
角Ｎ！！Ｉ］（２重管構造のセンサチューブ２０．２０
の固定部を回転運動の軸とする）に伴う加速度が塗料に
加わり、その結果センサチューブ２０．２０自体をわず
かにたわませる力が作用する。

このセンサチューブ２０のたわみ角は、塗料の質量流量
と比例関係にあり、電磁オシレータ２３の曲がり部分の
電磁位置検出センサ２４，２４でセンサチューブ２０．
２０それぞれの相対位置を測定することにより、質量に
比例した時間差（位相差）信号が得られ、この信号から
塗料の流量が求められるのである。

一方、上述したような塗料流量検出装置のほかに、従来
、塗料の流量を検出するために、容積式流量計も用いら
れている。この流量計は、塗料供給管等に介装され、同
流量計に流入する塗料を受けて回転するロータリピスト
ンから、直接的に塗料の流量を測定するものである。

このような容積式流量計を用いた従来の塗料流量制御シ
ステムとしては第５図に示すようなものがある。つまり
、自動塗装装置等において塗料を噴射する塗装ガン１０
には、塗料ホース１１を介して塗料が供給されるように
なっており、この塗料ホース１１に、上述した容積式流
量計１２と、エアオペレートバルブ１３とが介装されて
いる。

このエアオペレートバルブ１３は、同エアオペレートバ
ルブ１３へ供給されるエアの圧力に応じて開度を調節さ
れ、塗料ホース１１内の塗料流量を制御するものであり
、上記エアは、同可変ブースタリレー１７を通過しエア
オペレートバルブ１３へ供給されるようになっている。

また、可変ブースタリレー１７は、電空変換器１６によ
り調節されて、可変ブースタリレー１７を通過するエア
を圧力制御してエアオペレートバルブ１３へ送出するも
のである。

さらに、容積式流量計１２は、流量計コントローラ１４
を介して演算器としての（４’Ｕ１５に接続されるとと
もに、このＣＰＵ１５は、電空変換器１６に接続され、
同電空変換器１６に塗料流量制御信号を出力できるよう
になっている。

上述のような塗料流量制御システムでは、容積式流量計
１２からの検出信号は流量計コントローラ１４を介しＣ
ＰＵ１５に入力され、このＣＰＵ１５で上記検出信号に
基づき塗料流量が演専される。そして、ＣＰＵｌ５は、
演算結果に基づいて、塗料ホース１１内における塗料流
量を制御すべく。

エアオペレートバルブ１３の開度を調節するための制御
信号を電空変換器１Ｇへ出力する。

そして、この電空変換器１６は、制御信号に応じて可変
ブースタリレー１７を調節して、エアオペレートバルブ
１３へ供給されるエアの圧力を制御する。これにより、
エアオペレートバルブ１３は、エアの圧力に応じた所定
の開度に調節され、塗料ホース１１内の塗料流量が制御
されるのである。

なお、第５図では塗料流量検出装置として容積式流量計
１２を用いているが、前述した第４図に示す塗料流量検
出装置も同様にして塗料流量制御システムに適用できる
。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、一般に、塗料現場で用いられる塗装装置にお
いて塗料（顔料粒子と溶剤とから成る）の流量を測定す
る塗料流量検出装置には、次のような条件を満たすこと
が望まれている。

（ａ）防爆機器であること。

（ｂ）塗料流路内に凹凸がなく、流路内の洗浄が容易で
あること。

（Ｃ）耐シンナー性がよいこと。

（ｄ）　塗料色の変化に対応できること。

（ｅ）塗料粘度、密度、温度の変化に対応できること。

（ｆ）小型軽量であること（塗装ロボツ１〜への搭載を
考慮したもの）。

（ｇ）塗料流路の圧力損失が小さいこと。

（ｈ）振動や加速度に影響されないこと。

（ｉ）安価であること。

しかしながら、このような条件から第４図に示した塗料
流量検出装置を評価すると、この塗料流量検出装置では
次のような問題点がある。

（ア）本質的な安全防爆は不可能であり［項目（ａ）］
、耐圧防爆を施す場合かなり大型の装置となる［項目（
ｆ）］。

（イ）流路の分岐、拡大、縮小が必要なため、流路内の
洗浄性が悪く［項目（ｂ）］、塗料の色を変えた場合に
即座に対応できない［項目（ｄ）］。

（つ）塗料の質量流量を測定するものであるため、塗料
の密度や温度を考慮して補正する必要があり［項目（ｅ
）］、別に密度測定器などが必要となって、コスト高を
招く［項目（ｉ）１゜（１）密閉ケース２１のみでかな
り太きく　（２５０Ｘ　２５０Ｘ　１００ｍｍ）、耐圧
防爆のためにさらに大きくなり［項目（ｆ）］、塗装ロ
ボットへの装着は困難である。

（オ）Ｕ字型のセンサチューブ２０を用いるため、塗料
流路の圧力損失が大きい［項目（ｇ）］。

（力）測定に際し塗料に作用する加速度を用いるので、
外部からの振動や加速度の影響を受は易く、静止した場
所に固定する必要がある［項目（ｈ）］。

従って、ホースなどの可動部材に適用することができな
い。

（キ）装置自体が高価である［項目（ｉ）］。

また、後述した容積式流量計の場合も、同様に、流路内
の構造が複雑で洗浄が容易に行なえず、塗料色の変化に
対応できないほか、塗料流路の圧力損失が大きく、さら
に装置の寸法が大きいなどの問題点がある。

このため、上記の２種の塗料流量検出装置のいずれとも
適用できる塗料流量制御システムは、塗料の色替えがな
いか、または色替えのために長時間質やしても支障を来
さないものに限られることになる。

従って、第６図に示すようなカラーチェンジバルブ（Ｃ
ＣＶ）９を有し高速色替えを必要とするシステムには、
上記の塗料流量検出装置を適用することはできない。

そこで、第６図に示すように、カラーチェンジバルブ９
を有する場合には、塗料流量検出装置を用いずに、熱電
対１８により、塗料ホース１１外部から、塗料に接触す
ることなく、塗装ガン１０付近における塗料ホース１１
内の塗料温度を検出して、この検出温度に基づきエアオ
ペレートバルブ１３へのエアの指令圧力を補正し、塗料
ホース１１内の塗料流量すなわち塗装ガン１０からの塗
料の吐出量を安定させることが行なわれている。

なお、この熱電対１８を用いる場合は、塗料合材を積極
的に制御するものではなく、あくまで塗料流量の安定化
をはかることを目的としている。

また、第６図中、符号１９はＣＰＵ１５と熱電対１８と
の間に介装されたコントローラを示す。

しかしながら、熱雷対１８を用いた場合には、塗料流量
の積極的な制御ができないほか、温度による補正係数決
定が困難であるとともに、吐出量不安定は温度変化によ
るものだけではないため、補正が不十分であり、精度が
悪いという問題点がある。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高速色替えを行なう塗料流星制御システムに
おいても、容易に且つ精度良く塗料流量を測定できると
ともに、塗料流路内の洗浄性の向上をはかった、塗料流
量検出装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る塗料流量検出装置は、顔料等の固形成分
粒子と溶剤等の液体成分とから成る塗料を流通させる塗
料通路内へ向け超音波信号を発信する発信器と、上記塗
料通路内を流通する上記固形成分粒子に当たって反射し
た反射超音波信号を受信する受信器とをそなえ、上記発
信器から発信される超音波信号情報と上記受信器によっ
て受信される反射超音波信号情報とに基づき上記塗料の
流速を演算する演算器が設けられたことを特徴としてい
る。

［作　　　用コこの発明における塗料流量検出装置では、ドツプラー効
果を利用し、演算器において、発信器から発信される超
音波信号情報と受信器によって受信される反射超音波信
号情報とに基づき、塗料の流速が演算される。

［発明の実施例コ以下、図面によりこの発明の一実施例としての塗料流量
検出装置について説明すると、第１図はその模式的な縦
断面図、第２図は同装置を適用される塗料流量制御シス
テムを示す模式図、第３図は同装置を適用される塗料流
量制御システムの変形例を示す模式図である。

第１図に示すように、本実施例の塗料流量検出装置３は
、発信器１と受信器２と演算器４とから構成されている
。

発信器１は、固形成分粒子としての顔料粒子５と液体成
分としての溶剤６とから成る塗料を流通させる塗料通路
としての塗料ホース１１内へ向け超音波信号（周波数ｆ
□）を放射角θ（ただしＯ≠Ｏ）で発信するものであり
、受信器２は、塗料ホースｌｌ内を流通する顔料粒子５
に当たって反射した反射超音波信号（周波数ｆ２）を受
信するものである。

また、演算器４は、発信器１から発信される超音波信号
情報と受信器２によって受信される反射超音波信号情報
とに基づき顔料粒子５つまり塗料の流速Ｖを演算するも
のである。

このとき、流速Ｖで流れている顔料粒子５に当たる周波
数ｆ１の超音波信号は、ドツプラー効果により偏移して
反射され、周波数ｆ２の反射超音波信号となるのである
。これらの周波数ｆ工とｆ２との間には、ドツプラー効
果により次のような関係が成り立つ。

ただし、Ｃは塗料の溶剤６中の音速を示し、ｖ＜ｃとす
る。

従って、演算器４においては、上式から、２ｃｏｓＯＬなる式により、顔料粒子５すなわち塗料の流速Ｖが演算
され、この流速Ｖに接材ホース１１の断面積を乗算する
ことによって、塗料流量が得られるようになっている。

なお、演算器４は、流速Ｖの演算処理のほか、超音波の
発信受信、信号変換処理、演算結果の表示・外部への出
力などの機能ももつ。

上述のように構成される塗料流量検出装置３は、第２図
に示すような塗料流量制御システムに適用される。この
塗料流量制御システムは、第５図に示したものとほぼ同
様に構成されており、塗装ロボットを含む自動塗装装置
等において塗料を噴射する塗装ガン１０には、カラーチ
ェンジバルブ９および塗料ホース１１を介して塗料が供
給されるようになっており、この塗料ホース１１に、上
述した塗料流量検出装置３と、エアオペレートバルブ１
３とが介装されている。なお、このエアオペレートバル
ブ１３や電空変換器１６．可変ブースタリレー１７は第
５図において説明したものと全く同じであるため、その
詳細な説明は省略する。

そして、塗料流量検出装置３の演算器４は、ＣＰＵ１５
に接続されるとともに、このＣＰＵ１５は、電空変換器
１６に接続され、同電空変換器１６に塗料流量制御信号
を出力できるようになっている。

上述のような塗料流量制御システムでは、塗料流量検出
装置３の演算器４において演算されて得られた塗料流量
の検出信号は、ＣＰＵ１５に入力される。そして、ＣＰ
Ｕ１５は、上記検出信号に基づいて、塗料ホース１１内
における塗料流量を制御すべく、エアオペレートバルブ
１３の開度を調節するための制御信号を電空変換器１６
へ出力する。

なお、本実施例の塗料流量検出装置３は、第３図に示す
ような塗料流量制御システムにも同様にして適用される
。この塗料流量制御システムでは、第２図に示した塗料
流量制御システムにおけるエアオペレートバルブ１３．
電空変換器１６．可変ブースタリレー１７の代わりに、
流量制御弁コントローラ７、流量制御弁８がそなえられ
ている。

すなわち、塗料ホース１１には、流量制御弁８が介装さ
れて、この流量制御弁８の開度を流量制御弁コントロー
ラ７により調節することで、塗料ホース１１内の塗料流
量の制御が行なわれるようになっている。従って、ＣＰ
Ｕ１５からの制御信号は流量制御弁コントローラ７へ入
力される。

このような塗料流量制御システムにおいても第２図に示
したものと全く同様の作用が得られる。

上述したように、本実施例によれば、超音波のドツプラ
ー効果により、極めて容易に且つ精度良く塗料流量を検
出できるだけでなく、前述の塗料流量検出装置の条件［
項目（ａ）〜（ｉ）］がすべて満たされるようになる。

すなわち、塗料流量検出装置自体が直接塗料に接触する
ことがなくなるので、装はのために特別な防爆構造を付
加する必要がないほか、塗料の流路内に凹凸がなく、洗
浄が極めて容易になる。

従って、カラーチェンジバルブ９により塗料の色を高速
で替える場合にも、即座に対応できる。

また、顔料粒子５の流速を計測して、流量を求めるので
、塗料粘度、密度、温度の変化に全く無関係に塗料流量
の測定が可能となる。

一方、塗料ホース１１に取り付けられる発信器１や受信
器２は極めて小型軽量であり、塗装ロボットへの装置の
装着も極めて容易に行なわれる。

また、塗料流量検出袋［１３による塗料流路の圧力損失
は全くないほか、流量測定に際し、振動や加速度の影響
を受けることもなくなるのである。

さらに、上述したように防爆構造等が不要であるため、
装置に要するコストが大幅に削減される利点もある。

なお、上記実施例では塗料流量検出装置３の発信器１お
よび受信器２を、塗料ホース１１の外部に配設したが、
塗料ホース１１に埋め込むようにしてもよく、この場合
、塗料ホース１１の壁面での超音波の反射がなくなって
、受信器２で受信する反射超音波信号が安定する効果が
ある。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、ドツプラー効果を利
用し、演算器において、発信器から発信される超音波信
号情報と、受信器によって受信される顔料等の固形成分
粒子からの反射超音波信号情報とに基づき、塗料の流速
を演算するように構成したので、極めて容易に且つ精度
良く塗料流量を測定できるようになるとともに、塗料通
路内の洗浄性が向上し、高速色替えを行なう塗料流量制
御システムにおいても適用できる効果がある。

また、装置に要するコストを大幅に削減できるほか、装
置の小型軽量化を実現でき、塗装ロボットなどにも支障
なく適用できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図はこの発明の一実施例としての塗料流量検出
装置を示すもので、第１図はその模式的な縦断面図、第
２図は同装置を適用される塗料流量制御システムを示す
模式図、第３図は同装置を適用される塗料流量制御シス
テムの変形例を示す模式図であり、第４〜６図は従来の
塗料流量検出装置を示すもので、第４図は従来のマイク
ロモーション流量計を一部破断して示す斜視図、第５図
は従来の容積式流量計を塗料流量制御システムに適用し
た場合を示す模式図、第６図は熱電対を用いて補正制御
を行なう塗料流量制御システムを示す模式図である。図において、１・−・−発信器、２−受信器、３−・−
塗料流量検出装置、４・・−演算器、５−・固形成分粒
子としての顔料粒子、６−・液体成分としての溶剤、１
１、−・塗料通路としての塗料ホース。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）顔料等の固形成分粒子と溶剤等の液体成分とから
成る塗料を流通させる塗料通路内へ向け超音波信号を発
信する発信器と、上記塗料通路内を流通する上記固形成
分粒子に当たつて反射した反射超音波信号を受信する受
信器とをそなえ、上記発信器から発信される超音波信号
情報と上記受信器によつて受信される反射超音波信号情
報とに基づき上記塗料の流速を演算する演算器が設けら
れたことを特徴とする塗料流量検出装置。
（２）上記演算器が次式から上記塗料の流速ｖを演算す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の塗料
流量検出装置。ｆ＿２＝（２ｖ・ｃｏｓθ）／ｃ・ｆ＿１ここで、ｆ＿１は上記発信器から発信される超音波信号
の周波数、ｆ＿２は上記受信器で受信される反射超音波
信号の周波数、ｃは上記の塗料の溶剤中における音速、
θは上記超音波信号の放射角である。