JP2000167450A

JP2000167450A - 塗装用ロボット

Info

Publication number: JP2000167450A
Application number: JP10340581A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Murata; 修一村田; Yuji Fujinuma; 勇二藤沼
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2000-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は塗料を給送する塗料管路を保護する
ことを課題とする。【解決手段】塗装用ロボットの手首部１７の内部に
は、複合チューブ４６を塗装ガン１８へ導く挿通路６
３，７４，８３が形成されている。複合チューブ４６
は、塗料供給ポンプ２５から送液された塗料が通過する
塗料チューブ４７と、塗料チューブ４７の外周を囲むよ
うに複数のエアチューブ４８（４８₁〜４８_n）が配設
されている。そのため、塗装ガン１８が塗装動作すると
き、手首部１７の内部に挿通された複合チューブ４６
は、手首部１７が駆動されると共に捩じれたり、周囲の
壁部に接触するが、塗料チューブ４７の外周を囲むエア
チューブ４８（４８₁〜４８_n）がクッションとなって
塗料チューブ４７自体の損傷が防止される。よって、塗
料チューブ４７から塗料が流出することがなく、手首部
１７の内部が塗料チューブ４７から流出した塗料によっ
て汚されることが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塗装ガンに接続され
た塗料管路と気体管路とを有する塗装用ロボットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば塗装用ロボットによりワーク表面
を塗装する塗装工程では、ワークがコンベヤにより搬送
されると、塗装用ロボットが予めティーチングされた塗
装プログラムにしたがって所定の塗装作業を行う。即
ち、塗装用ロボットは、ワークが作業エリアに到着する
と、自動的に塗装作業を開始し、ワークが作業エリアを
通過するまでに所定の塗装作業を終了させる。そして、
所定の塗装作業が終了すると、塗装用ロボットは、アー
ムを旋回させて塗装開始位置に戻す。

【０００３】このように塗装用ロボットを使用して自動
的に塗装作業を行う塗装システムでは、ワークによって
塗料の色が指定されており、ワークの塗装色が切り替わ
る場合、ワークの搬送に連動して所謂色替えを行ってい
る。また、塗装用ロボットにおいては、アームの先端に
装着された塗装ガンへアームに沿って形成された塗料供
給系路を介して１種類の塗料を選択的に供給するよう構
成された塗装制御装置が搭載されており、塗装制御装置
の塗料供給系路には色替バルブユニットが設けられてい
る。尚、色替バルブユニットは、塗装用ロボットのアー
ム上に搭載される構成のものと、アーム以外の場所（例
えば基台あるいはロボット近傍の位置など）に設置され
るものがある。

【０００４】この色替バルブユニットには、夫々色の異
なる複数の塗料が各塗料供給源から延在された複数の塗
料チューブが接続される複数のバルブがマニホールドに
並列接続されている。そして、色替バルブユニットのマ
ニホールドの吐出側から引き出された塗料チューブ、エ
アチューブ、シンナチューブは、手首部の動作を邪魔し
ないように配設されて塗装ガンに接続される。

【０００５】このように塗装ガンと色替バルブユニット
との間を連通する塗料チューブからなる塗料供給系路に
は、色替バルブユニットから供給された塗料を加圧して
塗装ガンへ吐出するポンプや流量計等の機器が設けられ
ている。上記のように色替バルブユニットが設けられた
塗装用ロボットでは、複数の塗料チューブ及びエアチュ
ーブ、シンナチューブ等が束ねた状態で配設されてい
る。また、塗装ガンが装着される手首部では、塗装ガン
を３軸方向に回動させるため、各チューブが絡み易い。
そのため、手首部の軸心内部の空間内に各チューブを挿
通して塗装動作により各チューブが絡むことを防止して
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に塗装ガンが装着された塗装用ロボットにおいては、塗
装ガンを３軸方向に駆動させながら塗装を行なうと、手
首部の内部で各チューブが捩じれたり、擦れたりしてチ
ューブが損傷するおそれがあった。また、塗装ロボット
では、色替えや洗浄などのため複数本のチューブが手首
部の内部に挿通されているため、塗装動作によりチュー
ブ同士が絡まることや、塗料チューブが押されてつぶれ
たりすることがある。その場合には、塗料の流量や吐出
圧あるいは、エア圧を一定に保つことができなくなるた
め、塗装品質が低下するといった問題がある。

【０００７】さらに、手首部の内部において、塗料チュ
ーブ又はシンナチューブ等の液体を供給するチューブが
破損した場合には、手首部の内部に塗料やシンナ等の液
体が流出してしまい、手首部の内部に設けられた駆動軸
やギヤ等の伝達機構に付着して手首部の分解作業及び洗
浄作業が必要となる。そこで、本発明は上記課題を解決
した塗装用ロボットを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。上記請求項１
記載の発明は、アーム先端に装着された塗装ガンに接続
される塗料管路と前記塗装ガンに接続され前記塗装ガン
で消費される気体を供給する気体管路とが前記アームに
沿って装架される塗装用ロボットにおいて、前記塗料管
路の長手方向に沿って前記塗料管路の外周を囲むように
前記気体管路を配置したことを特徴とするものである。

【０００９】従って、請求項１記載の発明によれば、塗
料管路の長手方向に沿って前記塗料管路の外周を囲むよ
うに前記気体管路を配置したため、塗装用ロボットの内
部で塗料管路が損傷することを防止でき、手首部等の内
部に塗料が流出することを防止できる。また、複数のチ
ューブが絡んでも複数の気体管路の一部が押圧されるだ
けであり、塗料の流量や吐出圧あるいは、エア圧への影
響が小さい。

【００１０】また、上記請求項２記載の発明は、前記請
求項１記載の塗装用ロボットであって、前記気体管路に
気体圧力を検出する圧力検出手段を設けたことを特徴と
するものである。従って、上記請求項２記載の発明によ
れば、気体管路に気体圧力を検出する圧力検出手段を設
けたため、気体管路の圧力変化から気体管路の損傷の有
無を検出することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の実施の
形態について説明する。図１は本発明になる塗装用ロボ
ットの一実施例の構成を示す側面図である。図１に示さ
れるように、塗装用ロボット１１は、塗装作業を行う塗
装エリア内に設置されており、ワークが搬送されると、
予めティーチングされた塗装動作を行うプレイバック形
の多関節ロボットである。

【００１２】塗装用ロボット１１は、大略、基台１３
と、基台１３上でＡ軸回りに旋回する旋回ベース１４
と、旋回ベース１４上で起立しＢ軸回りに揺動する第１
アーム１５と、第１アーム１５の上端から水平方向に延
在しＣ軸回りに揺動する第２アーム１６と、第２アーム
１６の先端に設けられＤ，Ｅ，Ｆ軸回りに回動する手首
部１７とよりなる。

【００１３】手首部１７の先端には、塗装ガン１８が取
り付けられている。塗装ガン１８は、第１アーム１５及
び第２アーム１６の揺動により所定の塗装高さ位置に移
動し、手首部１７の動作により塗料噴射方向が変更され
る。上記のように構成された塗装用ロボット１１は、各
可動部がモータ（図示せず）により駆動されて塗装ガン
１８の位置や塗装方向を調整するようになっており、各
モータは制御装置としてのロボットコントローラ２０か
らの制御信号により旋回ベース１４、第１アーム１５、
第２アーム１６、手首部１７を駆動するように制御され
る。また、塗装用ロボット１１の各関節部分には、各可
動部の角度を検出するためのエンコーダ（図示せず）が
組み込まれており、各可動部の回動位置検出信号がロボ
ットコントローラ２０にフィードバックされる。

【００１４】第２アーム１６の上面には、塗料供給源
（図示せず）から供給される塗料を塗装ガン１８に供給
する塗料供給系路２１を有する塗装制御装置１０が設け
られている。また、第２アーム１６の上面には、塗料供
給系路２１と平行に配設されたエアチューブ２２も配設
されている。塗料供給系路２１には、上流側から順に色
替バルブユニット２３と、塗装ガン１８へ供給される塗
料の流量制御を行う塗料供給ポンプ２５と、塗料供給ポ
ンプ２５から送液された塗料の流量を計測する流量計２
６とが配設されている。

【００１５】色替バルブユニット２３には、各色の塗料
チューブ２７（２７₁〜２７_n）、洗浄用のシンナチュ
ーブ２８、エアチューブ２９が接続されている。また、
流量計２６は、圧力損失が小さく、且つ色替時の洗浄時
間が短いコリオリ式質量流量計からなる。尚、コリオリ
式質量流量計は、周知であるので、ここではその説明を
省略する。

【００１６】図２は手首部１７の内部構成を示す縦断面
図である。また、図３は手首部１７の内部に挿通される
複合チューブの横断面図である。図２に示されるよう
に、第２アーム１６の内部には、手首部１７を駆動する
駆動軸３３〜３５が装架されており、第２アーム１６の
先端部には、駆動軸３３〜３５を軸承する軸受４０（４
０ａ〜４０ｃ）が保持されている。この軸受４０ａ〜４
０ｃより手首部７側に延在する駆動軸３３〜３５の端部
には、ギヤ３６〜３８が支持される。

【００１７】また、第２アーム１６の先端部に取り付け
られた支持ケース４１の内側には、軸受５１を介して円
筒軸５２がＤ軸回りに回転可能に支持されている。そし
て、円筒軸５２の一端に設けられたギヤ５３は、上記駆
動軸３３のギヤ３６と噛合している。また、円筒軸５２
の他端には、フランジ５４が設けられている。さらに、
円筒軸５２の内側には、軸受５５ａ，５５ｂが嵌合され
ており、軸受５５ａ，５５ｂの内周側には、円筒軸５６
がＤ軸回りに回転可能に支持されている。そして、円筒
軸５６の一端には、ギヤ５７が取り付けられており、ギ
ヤ５７には駆動軸３４のギヤ３７が噛合している。

【００１８】また、円筒軸５６の他端には、ベベルギヤ
５８が取り付けられている。そして、円筒軸５６の内周
には、軸受５９ａ，５９ｂが嵌合されており、軸受５９
ａ，５９ｂの内周には、円筒軸６０がＤ軸回りに回転可
能に支持されている。円筒軸６０の一端には、ギヤ６１
が取り付けられており、ギヤ６１には駆動軸３５のギヤ
３８が噛合している。また、円筒軸６７の他端には、ベ
ベルギヤ６２が取り付けられている。

【００１９】そして、円筒軸６０の内側に形成された挿
通路６３には、複合チューブ４６が挿通される。すなわ
ち、挿通路６３は、複合チューブ４６を塗装ガン１８へ
導くためのガイド通路を形成している。この複合チュー
ブ４６は、図３に示されるように、塗料供給ポンプ２５
から送液された塗料が通過する塗料チューブ（液体管
路）４７と、塗料チューブ４７の外周を囲むように複数
のエアチューブ（気体管路）４８（４８₁〜４８_n）が
配設されている。この複数のエアチューブ４８（４８₁
〜４８_n）は、塗料チューブ４７の長手方向と平行とな
るように配設された状態で複数の結束ベルト４９により
所定間隔毎に塗料チューブ４７と一体的に結束されてい
る。

【００２０】また、複数のエアチューブ４８（４８₁〜
４８_n）は、圧縮空気を塗装ガン１８へ供給すると共
に、中心部分に位置する塗料チューブ４７を保護するよ
うに配設されている。そのため、塗装ガン１８が塗装動
作するとき、手首部１７の内部に挿通された複合チュー
ブ４６は、手首部１７が駆動されると共に捩じれたり、
周囲の壁部に接触するが、塗料チューブ４７の外周を囲
むエアチューブ４８（４８₁〜４８_n）がクッション
（緩衝材）となって塗料チューブ４７自体の損傷が防止
される。

【００２１】よって、塗料チューブ４７から塗料が流出
することがなく、手首部１７の内部が塗料チューブ４７
から流出した塗料によって汚されることが防止される。
また、エアチューブ４８（４８₁〜４８_n）のいずれか
が損傷しても空気が流出するだけであり、手首部１７の
内部が汚されることもない。また、エアチューブ４８
は、複数本配設されているので、そのうちの１本が損傷
しても塗装ガン１８へ供給される圧縮空気が不足してし
まう心配がない。

【００２２】また、図２において、上記円筒軸５２のフ
ランジ５４には、手首部１７のケース６４が設けられて
いる。このケース６４は、内側の軸受６５を介して円筒
軸６６をＥ軸回りに回動可能に支持している。円筒軸６
６の一端には、上記ベベルギヤ５８と噛合するベベルギ
ヤ６７が取り付けられている。また、円筒軸６６の他端
には、フランジ６８が取り付けられている。

【００２３】さらに、円筒軸６６は、内周に軸受６９
ａ，６９ｂが嵌合され、軸受６９ａ，６９ｂを介して内
周の円筒軸７０をＥ軸回りに回動可能に支持している。
また、円筒軸７０は、一端に上記ベベルギヤ６２と噛合
するベベルギヤ７ｌが取り付けられている。さらに、円
筒軸７０は、他端にはベベルギヤ７２が取り付けられて
いる。そして、円筒軸７０の内側に形成された挿通路７
４は、上記中空部材６３の挿通路５３と所定角度に傾斜
した状態で対向しており、内部には、挿通路６３から引
き出された上記複合チューブ４６が挿通される。すなわ
ち、挿通路７４は、上記中空部材６３と共に、複合チュ
ーブ４６を塗装ガン１８へ導くためのガイド通路を形成
している。

【００２４】また、円筒軸６６のフランジ６８には、手
首部１７のケース７７が取り付けられている。このケ―
ス７７は、内周に軸受７８が嵌合されており、軸受７８
の内周に嵌合する円筒軸７９をＦ軸回りに回動可能に支
持している。さらに、円筒軸７９の一端には、上記ベベ
ルギヤ７２に噛合するベベルギヤ８０が取り付けられて
いる。また、円筒軸７９の他端には、塗装ガン１８が取
り付けられている。

【００２５】円筒軸７９の内側に形成された挿通路８３
の内部には、挿通路７４から引き出された複合チューブ
４６が挿通される。すなわち、挿通路８３は、上記挿通
路６３，７４と共に、複合チューブ４６を塗装ガン１８
へ導くためのガイド通路を形成している。図４は塗装制
御装置１０の構成を示す系統図である。

【００２６】図４に示されるように、塗装制御装置１０
は、上記塗料供給系路２１、塗装ガン１８、色替バルブ
ユニット２３、塗料供給ポンプ２５、流量計２６から構
成されている。ロボットコントローラ２０は、ホストコ
ンピュータ（図示せず）からの指令に基づいて塗装用ロ
ボット１１及び塗装ガン１８、色替バルブユニット２
３、塗料供給ポンプ２５を駆動制御すると共に、塗装用
ロボット１１の旋回ベース１４、第１アーム１５、第２
アーム１６、手首部１７を駆動するサーボモータ８４₁
〜８４₆を駆動制御する。

【００２７】色替バルブユニット２３は、塗料供給源
（図示せず）から供給される複数種の塗料のうち指定さ
れた一の塗料を選択的に塗装ガン１８へ供給するように
動作するものであり、複数のエアオペレーションバルブ
を有する。従って、色替バルブユニット２３で選択され
た塗料は、塗料供給ポンプ２５により加圧されて塗料チ
ューブ４７に送液され、流量計２６で流量を計測された
後、複合チューブ４６を介して塗装ガン１８へ供給され
る。

【００２８】一方、空気源（コンプレッサ）８５で生成
された圧縮空気は、レギュレータ８６で所定の圧力に調
整された後、エアチューブ２２及び複合チューブ４６の
エアチューブ４８（４８₁〜４８_n）を介して塗装ガン
１８に供給される。エアチューブ２２の途中には、圧力
計８７が設けられている。この圧力計８７は、エアチュ
ーブ２２の空気圧力を検出しており、その圧力検出信号
をロボットコントローラ２０へ出力する。そして、ロボ
ットコントローラ２０は、圧力計８７から入力される圧
力検出信号の信号レベルを監視しており、検出圧力が所
定圧力以下に低下したかどうかを判別している。

【００２９】例えば、エアチューブ４８（４８₁〜４８
_n）の一部が損傷して空気漏れが生じた場合、圧力計８
７の圧力検出信号の変化から空気漏れを判別することが
できる。このように、ロボットコントローラ２０は、圧
力計８７によりエアチューブ２２の空気圧力が所定圧以
下に低下したと判断したとき、警報装置（例えばパトラ
イト、ブザーなど）８８より警報を発生させる。

【００３０】図５はロボットコントローラ２０及び各機
器との構成を示すブロックである。図５に示されるよう
に、ロボットコントローラ２０は、ＣＰＵ９１を有し、
ＣＰＵ９１には、ＲＯＭ９２と、ＲＡＭ９３と、ロボッ
ト駆動用のサーボモータ８４₁〜８４₆を駆動するサー
ボコントローラ９５と、塗料供給ポンプ２５のポンプモ
ータ９６を駆動するモータコントローラ９７と、流量計
２６及び圧力計８７からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換器９８と、警報装置８８へ警報信号を出力するｉ／
ｏモジュール９９とが接続されている。

【００３１】ＲＯＭ９２には、後述するようにＣＰＵ９
１が実行する制御プログラムが記憶されている。よっ
て、ＣＰＵ９１は、この制御プログラムに基づいて塗装
制御処理及び色替処理、洗浄処理等を実行する。図６は
ロボットコントローラ２０が実行する圧力チェック処理
を説明するためのフローチャートである。

【００３２】図６において、ロボットコントローラ２０
は、ステップＳ１１（以下「ステップ」を省略する）
で、塗装用ロボット１１が起動されると、Ｓ１２に進
み、予め設定された一定時間が経過するまで待機する。
この待機時間は、レギュレータ８６によりエアの圧力が
規定値まで上昇して安定するまでにかかる時間である。
Ｓ１２で一定時間が経過すると、Ｓ１３に進み、圧力計
８７からの圧力検出信号を読み込む。そして、Ｓ１４で
は、圧力計８７により測定されたエアチューブ２２の空
気圧力が閾値以下かどうかをチェックする。

【００３３】Ｓ１４において、圧力計８７により測定さ
れた圧力値が閾値以下でないときときは、正常であるの
で、Ｓ１５で一定時間待機する。すなわち、一定時間毎
に圧力の測定を行うため数ミリ秒の待機時間を経過させ
る（本来はタイマー割り込みを用いるべきであるが、フ
ローチャートを簡単にするためにこの方法で記述し
た）。その後、上記Ｓ１３に戻り、圧力測定を再度行な
う。

【００３４】しかし、上記Ｓ１４において、圧力計８７
により測定された圧力値が閾値以下であるときは、空気
漏れが生じているものと判断する。すなわち、Ｓ１４か
らＳ１６に移行して圧力異常処理を実行する。尚、圧力
異常処理の詳細については、後述する。これで、今回の
圧力チェック処理を終了する。図７はロボットコントロ
ーラ２０が実行する圧力異常処理を説明するためのフロ
ーチャートである。

【００３５】図７において、ロボットコントローラ２０
は、上記Ｓ１６の圧力異常処理に移行すると、まずＳ２
１でパトライト又はブザーなどからなる警報装置８８に
よってオペレータに異常を通知する。次のＳ２２では、
塗装用ロボット１１の動作状態が塗装中であるかどうか
をチェックする。このＳ２２において、塗装用ロボット
１１が塗装中であるときはＳ２３に進み、一定時間待機
する。そして、一定時間毎に塗装用ロボット１１の塗装
作業が終了したかどうかを確認する。

【００３６】また、Ｓ２２において、塗装用ロボット１
１の塗装作業が終了したときはＳ２４に進み、塗装用ロ
ボット１１の第１アーム１５及び第２アーム１６を所定
の待機位置に退避させる。これで、今回の圧力異常処理
を終了する。このように、エアチューブ４８（４８₁〜
４８_n）の一部で空気漏れが生じて圧力計８７により測
定された圧力値が閾値以下であるときは、塗装作業が終
了した時点で塗装用ロボット１１の第１アーム１５及び
第２アーム１６が所定の待機位置に移動するため、エア
チューブ４８（４８₁〜４８_n）の点検、修理を安全に
行なうことができる。しかも、複数本あるエアチューブ
４８（４８₁〜４８_n）の一部が損傷しただけであるの
で、塗装ガン１８へ供給される空気圧が不足することは
なく、塗装用ロボット１１の塗装作業を直ちに中断させ
る必要がないので、一のワークに対する一連の塗装作業
が終了した時点で破損したエアチューブ４８の修理ある
いは交換を行なえる。

【００３７】尚、上記実施の形態において、気体管路に
空気以外の気体（例えば窒素ガス等）を供給することも
可能である。

【００３８】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、塗料管路の長手方向に沿って前記塗料管路の外周を
囲むように前記気体管路を配置したため、塗装用ロボッ
トの内部で塗料管路が損傷することを防止でき、手首部
等の内部に塗料が流出することを防止でき、管路破損に
よる被害を最小に抑えられる。また、複数の管路が絡ん
でも複数の気体管路のうち一部が押圧されるだけであ
り、塗料の流量や吐出圧への影響が小さい。さらに、気
体管路が複数本に別れているので、例え数本が押圧され
て潰れても気体供給の低下が小さく、塗装品質の低下を
最小限に抑えることができる。

【００３９】また、上記請求項２記載の発明によれば、
気体管路に気体圧力を検出する圧力検出手段を設けたた
め、気体管路の圧力変化から気体管路の損傷の有無を検
出することができる。そのため、気体管路の破損を即時
に検知するので塗装不良率を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる塗装用ロボットの一実施例の構成
を示す側面図である。

【図２】手首部１７の内部構成を示す縦断面図である。

【図３】手首部１７の内部に挿通される複合チューブの
横断面図である。

【図４】塗装制御装置１０の構成を示す系統図である。

【図５】ロボットコントローラ２０及び各機器との構成
を示すブロックである。

【図６】ロボットコントローラ２０が実行する圧力チェ
ック処理を説明するためのフローチャートである。

【図７】ロボットコントローラ２０が実行する圧力異常
処理を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１０塗装制御装置１１塗装用ロボット１３基台１４旋回ベース１５第１アーム１６第２アーム１７手首部１８塗装ガン２０ロボットコントローラ２１塗料供給系路２３色替バルブユニット２５塗料供給ポンプ２６流量計４６複合チューブ４７塗料チューブ４８（４８₁〜４８_n）エアチューブ４９結束ベルト６３，７４，８３挿通路８７圧力計８８警報装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アーム先端に装着された塗装ガンに接続
される塗料管路と前記塗装ガンに接続され前記塗装ガン
で消費される気体を供給する気体管路とが前記アームに
沿って装架される塗装用ロボットにおいて、前記塗料管路の長手方向に沿って前記塗料管路の外周を
囲むように前記気体管路を配置したことを特徴とする塗
装用ロボット。
【請求項２】前記請求項１記載の塗装用ロボットであ
って、前記気体管路に気体圧力を検出する圧力検出手段を設け
たことを特徴とする塗装用ロボット。