JP2001205184A - 船の表面のフェアリング及び塗装のためのコンピュータで制御された方法及び装置 - Google Patents

船の表面のフェアリング及び塗装のためのコンピュータで制御された方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 船１８の船殻及び甲板上構造物のフェアリン
グ及び塗装を自動化すること。 【解決手段】 本発明は、ロボット１４、２２を用いた
コンピュータ１２により制御された方法及び装置であ
り、船殻或いは甲板上構造物の欠陥部分を解析する過程
と、欠陥部分へフェアリング用コンパウンドを適用する
過程と、欠陥部分を船殻或いは甲板上構造物に整合する
よう平滑化する過程と、船殻或いは甲板上構造物へ最終
的な塗装仕上げを適用する過程とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、概ね、自動化された船
のフェアリング及び塗装に係り、本発明は、特に、表面
の欠陥部分を解析し、フェアリングを行い、噴霧可能な
フェアリング用コンパウンドを適用し、塗装するための
コンピュータで制御されたロボット装置を用いることに
係る。
【０００２】
【従来の技術】慣用の船は、今日、時間証明技術及び方
法を用いて構築されている。このプロセスの一部は、フ
ェアリングとして知られている。フェアリングは、平滑
でない表面が充填され、砂磨され、塗装の準備のために
下塗りされるプロセスである。造船産業に於いて適用さ
れている如きフェアリングは、ほとんど、ヨットの外部
に対してなされており、専門的にフェアリングされた船
殻若しくは甲板上構造物に於ける塗装の大幅に向上され
た美的な品質は、塗装仕上げに対して均一な鏡のような
品質を与える。このようなプロセスの純粋に美的な特性
と共にそれに係る費用及び時間の関係で、商業的若しく
は軍事的船舶は殆どフェアリングされない。
【０００３】フェアリングは、船体外部表面を欠陥部分
について解析し、船殻若しくは甲板上構造物から欠陥部
分を除去するためのある技術を用いることによりなされ
る。伝統的には、手にて操作される空気式工具と、手に
て操作される電気式工具と、単純な手工具若しくはそれ
らの任意の組み合わせを用いる熟練工のクルーがこのプ
ロセスを実行している。第一の過程は、真直ぐに縁取り
された細長い板若しくはバッテンを用いて船体表面に於
ける欠陥部分のマッピング若しくは印を付けることによ
り、船殻若しくは甲板上構造物の表面に於ける欠陥部分
を解析することである。次の過程は、下塗り（通常、噴
霧により適用される）を適用することを含む。マッピン
グと下塗りの過程の後には、約１／８インチ（０．３２
ｃｍ）の深さを越える欠陥部分は、手ごて及び長い金属
製延展器具を用いて適用されることにより塗ることので
きるフェアリング用コンパウンドで手動的に充填され
る。塗られたフィラー又は充填材が硬化すると、サンド
ペーパーが取付けられた手持ちブロック及び「長板」を
用いて、及び手動的に作動されるパワーサンダーを用い
て手動的に砂磨される。フェアリングされる表面が比較
的スムースであり成形されると、噴霧可能なフェアリン
グ用コンパウンドの最終的な追加的な適用が手動的に作
動される噴霧装置を用いて適用されてよい。フェアリン
グ用コンパウンドの全てが適用され手動的に砂磨される
と、フェアリングされた船殻若しくは甲板上構造物の下
塗り及び塗装が行われ、フェアリング及び塗装プロセス
が完了する。
【０００４】現在の方法を用いて、５０００平方フィー
ト（４６４．５ｍ2）のフェアリング可能な領域の表面
は、フェアリングされていない表面から高品質、即ち
「ヨット品質」の塗装仕上げまでフェアリングするのに
４平方フィート（０．３７ｍ2）当り約２．２人−時間
若しくは全部で１１０００人−時間かかる。関連する産
業、例えば自動車製造業は、製造の或る局面を自動化す
ることにより、手で実行される多大な労力に対応する非
効率性を解決することを試みている。例えばベシエロ
（Veciello）への米国特許第４，５３２，１４８号は、
ロボットアームへ取付けられた回転ベル型噴霧装置を有
するロボットにより主として実行される自動車のための
自動化された塗装システムを記載している。この発明
は、大量生産の自動車を塗装するために適当であるが、
塗装だけ行うものである。
【０００５】キバ等（Kiba）への米国特許第４，４９
８，４１４号は、自動車用塗装ロボットを記載してい
る。このロボットは、塗装するためのアクセスをし易く
するように、車のドアを開けることのできる追加的な構
造を有する組立てラインに於いて、自動車を塗装するよ
う構成されている。
【０００６】上記の特許は、自動化された塗装ロボット
及びロボットによる塗装のためのシステムに関するもの
であるが、アンドエン（Andoe）への米国特許第５，５
７１，３１２号は、ロボットにより船へ適用され得る被
覆材料を記載している。
【０００７】上記の文献（それらの各々は、参照するこ
とにより本明細書に組み込まれる）は、何れも、船のフ
ェアリングをするための方法を記載していない。更に、
造船産業は、船殻及び甲板上構造物をフェアリングする
のに費やされる時間及び費用を節約する自動化された方
法を開発していない。
【０００８】結果として、時間及び費用を節約し正確な
フェアリングを確実にするための船の自動化されたフェ
アリングの方法がこの分野に求められている。
【０００９】更に、相互交換可能な作動ヘッドを有する
多機能ロボットを採用して自動化されたフェアリングの
方法がこの分野に於いて求められている。
【００１０】
【発明の概要】本発明は、材料コスト及び労力を節約し
コンピュータ制御された正確なフェアリングを提供する
ために、船の船殻及び甲板上構造物を解析し、フェアリ
ングし、塗装するための自動化技術を提供することによ
り、この分野に於ける必要を満足する。
【００１１】本発明の好ましい実施態様は、船の船殻若
しくは甲板上構造物をフェアリングするためのコンピュ
ータで実行される方法であって、移動可能な手段上に配
置され種々の制御軸線周りに移動可能な種々のアタッチ
メントが設けられたアームを有する多数のロボットを含
むロボットシステムを用い、船殻及び甲板上構造物へロ
ボットがアクセスできるよう船体を配置する過程と、欠
陥部分について船殻及び甲板上構造物を解析する過程
と、欠陥部分へフェアリング用コンパウンドを適用する
過程と、船殻若しくは甲板上構造物に整合するようフェ
アリング用コンパウンドを砂磨する過程と、砂磨過程に
より生成されたコンパウンドの埃を除去する過程と、船
殻若しくは甲板上構造物を下塗りし塗装する過程とを含
む方法である。
【００１２】もう一つの好ましい実施態様に於いては、
ロボットが、移動のための滑動トラック若しくは構台上
に配置される。
【００１３】もう一つの好ましい実施態様に於いては、
ロボットは、種々のアタッチメントを取付けて用いるよ
う適合可能なアームが設けられている。
【００１４】もう一つの好ましい実施態様に於いては、
解析過程が、更に、ロボットへ取付けられたレーザーを
用いて表面マッピングシステムを用いることを含む。
【００１５】もう一つの好ましい実施態様に於いては、
解析過程が、更に、ロボットに取付けられたレーダーを
用いて表面マッピングシステムを用いることを含む。
【００１６】もう一つの好ましい実施態様に於いては、
フェアリング用コンパウンドの適用過程が、更に、ロボ
ットのアームの端部へ取付けられた噴霧装置を用いるこ
とを含む。
【００１７】もう一つの好ましい実施態様に於いては、
フェアリング過程が、更に、ロボットのアームの端部へ
取付けられた互いに関連したミリング装置及びバキュー
ム装置を用いることを含む。
【００１８】もう一つの好ましい実施態様に於いては、
塗装過程が、更に、ロボットアームの端部へ取付けられ
た第二の噴霧装置を用いることを含む。
【００１９】もう一つの好ましい実施態様に於いては、
過程が、更に、ロボットに使用されるための相互交換可
能なアタッチメントを用いることを含む。
【００２０】従って、本発明の一つの目的は、ロボット
を使って、表面マッピング用レーザー若しくはレーダー
を用いることにより船舶の船殻若しくは甲板上構造物に
於ける欠陥部分を解析することである。
【００２１】本発明のもう一つの目的は、ロボットを使
って、フェアリング用コンパウンドを適用するための噴
霧装置を用いることによって船の船殻若しくは甲板上構
造物に於ける検出された欠陥部分を修正するのに必要な
任意の噴霧可能なフェアリング用コンパウンドを適用す
ることである。
【００２２】本発明のもう一つの目的は、ロボットを使
って、ミリング若しくは砂磨ヘッドを用いて平滑な表面
を得るために船体へ適用されたフェアリング用コンパウ
ンドを砂磨することである。
【００２３】本発明の更にもう一つの目的は、作業領域
から砂磨プロセスにより生成されたフェアリング用コン
パウンドの埃をバキュームチューブ若しくはその他の類
似の清掃手段により除去することである。
【００２４】本発明の更にもう一つの目的は、ロボット
を使って、塗装を適用するための噴霧装置を用いること
により、船の表面へ、最終塗装被覆を適用することであ
る。
【００２５】更にもう一つの目的は、船の船殻及び甲板
上構造物の表面へロボットが完全にアクセスできるよう
にする目的でロボットのための移動可能な手段を提供す
ることである。
【００２６】本発明のもう一つの目的は、欠陥部分につ
いて船殻を解析することと、フェアリング用コンパウン
ドを適用することと、船殻を砂磨することと、塗装する
こととの仕事を達成するための相互交換可能なヘッドを
有するロボットを提供することである。
【００２７】本発明の上記の目的及び利点は、本発明の
幾つかの好ましい実施態様の例により示されている添付
の図面に関連して以下の詳細な説明から明らかになるで
あろう。
【００２８】
【好ましい実施態様の説明】図面、特に図１を参照し
て、自動化されたフェアリングシステム１０が示されて
おり、システムは、ロボット１４の動きのためのコント
ローラ１２を含む。コントローラは、予めプログラムさ
れた作動シーケンスに従ってロボット１４の作動を開始
するための種々の電気的入力信号を受信することができ
る。ロボット１４は、船体１８の長手方向軸線に沿って
移動するよう平行トラック１６上に配置されている。船
体１８は、トラック１６の間のロボット１４の作動領域
内に配置され、ロボットは、船体１８の長さ方向に沿っ
て完全にアクセス可能となっている。
【００２９】図２は、システム１０のもう一つの実施態
様の斜視図を示し、そこに於いてトラック１６上のロボ
ット１４が構台２０及び構台に装着されたロボット２２
と関連して船体１８上にて機能することが判る。構台２
０と構台に装着されたロボット２２は、また、コントロ
ーラ１２によって制御される。このもう一つの実施態様
によれば、構台２０は船体１８の長手方向軸線に沿った
上下の直線運動２４を行うことができ、構台２０上のロ
ボット２２は、側部から側部へ動くことができ、作業表
面に対して上昇若しくは下降する入子式手段３５を有す
ることとなろう。図１の説明に於いて述べた如く、本発
明は、構台２０のなしで、ロボット１４を作動し、本発
明の装置は、ロボット１４を含む。更に、構台２０が用
いられる際、例えば、図２に示されている如き「脚部」
又は上から構台に懸垂する「脚部」など、種々の別の構
造が本発明の範囲内で作動する。
【００３０】図３に於いて示されている如く、ロボット
１４及び２２は、液圧式に作動されるユニットであり、
ベース３０と主アーム３２と第二アーム３４とサポート
ヘッド３８に於いて終了するリスト３６を含み、ヘッド
３８は、相互交換可能な工具５０、６０、７０及び８０
の何れか一つを固定する。コントローラ１２及びベース
３０、主アーム３２、第二アーム３４、リスト３６、サ
ポートヘッド３８及び相互交換可能な工具５０、６０、
７０及び８０は、所望の態様にて相互交換可能な工具５
０、６０、７０及び８０の目的とする動きを達成するべ
く作動的に接続される。
【００３１】図４Ａ−４Ｄは、自動化されたフェアリン
グシステム１０に用いられる如き種々の相互交換可能な
工具５０、６０、７０及び８０を例示している。図４Ａ
に於ける任意的なアナライザー工具５０は、表面マッピ
ングレーザー若しくはレーダー５３を用いることにより
船体の表面１９の解析をするために用いられる。この工
具は、リスト３６に固定される接続手段５１を用いて固
定される。解析プロセスは、第二アーム３４の端部では
なくロボット１４及び２２のベース３０へ取付けられた
解析手段により達成され得る。
【００３２】図４Ｂに於けるフェアリング用コンパウン
ド適用工具６０は、ホース６５及び６７を介して、各々
圧縮空気６４及びフェアリング用コンパウンド６６が供
給されるスプレーノズル６２を採用する。この工具は、
リスト３６に接続される接続手段６１を用いて固定され
る。
【００３３】図４Ｃは、フェアリング用コンパウンド６
６で処理された領域を砂磨するために用いることのでき
る相互交換可能な砂磨工具７０を示している。この工具
は、フェアリング用コンパウンド６６を平滑化すること
から生ずる毒性のある埃の除去のためにバキュームホー
ス７４と関連して砂磨するための手段７２を用いる。フ
ード７６が砂磨手段７２とバキュームホース７４を囲繞
する。バキュームホースは、工具７０を通って砂磨手段
７２に近接してフード７６内に突出する。砂磨手段７２
は、図４Ｃに於いて明瞭にする目的で示されていない
が、前記の記載より理解されるべきである。フード７６
は、埃が飛散することを防ぐために用いられ、又、バキ
ューム７４の吸引能力を増大するために用いられる。砂
磨工具７０は、接続手段７１によりリスト３６へ相互交
換可能に固定される。また、解析されフェアリング用コ
ンパウンド６６にて処理された表面を清掃するために用
いられる種々の別の手段があり、例えば、水噴射手段
は、かかる工具のうちの一つに於いて用いられるが、こ
の手段は、水を取り扱うための十分な接続を必要とし、
水の噴射若しくは粉体の洗い流しの後に用いられる乾燥
手段を潜在的に必要とする。水噴射手段が清掃のために
用いられる際、圧力は、船体の寸法に応じて調節される
（ヨットについては弱く、大きな船舶についてはそれ以
上）。更に、特に大きな船舶について、本発明の方法
は、船体を位置決めする過程と、水噴射により清掃する
過程と、修理又は塗装の前に欠陥部分若しくは輪郭を解
析する過程のみ含むようになっていて良い。
【００３４】相互交換可能な塗装工具８０が図４Ｄの斜
視図に示されている。塗料８６が、圧縮空気８４と塗料
８６について各々のホース８５及び８７により供給され
るスプレーノズル８２を介して適用される。塗装工具８
０は、接続手段８１によりリスト３６へ相互交換可能に
固定される。
【００３５】本発明の好ましい実施態様は、例のために
開示されており、特許請求の範囲及び概念から逸脱する
ことなく当業者がその他の変更及び修正をすることは可
能であるということは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動化されたフェアリングシステ
ムの作動領域内に配置された船体と該システムの概ねの
レイアウトを示す平面図。
【図２】好ましい実施態様による構台に装着されたロボ
ットを含む自動化されたフェアリングシステムの斜視
図。
【図３】本発明による自動化されたフェアリングシステ
ム及び方法に於いて用いられる如きトラックに装着され
たフェアリング用ロボット及び構台に装着されたロボッ
トを例示する側面図。
【図４】本発明によるロボットに関連して用いられる種
々のヘッドの斜視図。
【符号の説明】
１０…フェアリングシステム １２…コントローラ １４…ロボット １６…平行トラック １８…船体 １９…船体の表面 ２０…構台 ２２…ロボット ３０…ベース ３２…主アーム ３４…第二アーム ３６…リスト ３８…サポートヘッド ５０…アナライザー工具 ５３…表面マッピングレーザー若しくはレーダー ６０…フェアリング用コンパウンド適用工具 ６２…スプレーノズル ６５、６７…ホース ７０…砂磨工具 ７２…砂磨手段 ７４…バキュームホース ７６…フード ８０…塗装工具 ８２…スプレーノズル ８５、８７…ホース

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】船の船殻又は甲板上構造物をフェアリング
    し塗装するためのコンピュータで実行される方法にし
    て、移動可能な手段上に配置され種々の制御軸線周りに
    移動可能な種々のアタッチメントが設けられたアームを
    有する多数のロボットを含むロボットシステムを用い、 Ａ．前記船殻及び甲板上構造物へ前記ロボットがアクセ
    スできるよう前記船の船体を配置する過程と、 Ｂ．欠陥部分について前記船殻及び甲板上構造物を解析
    する過程と、 Ｃ．前記欠陥部分へフェアリング用コンパウンドを適用
    する過程と、 Ｄ．前記船殻若しくは甲板上構造物に整合するよう前記
    フェアリング用コンパウンドを砂磨する過程と、 Ｅ．前記砂磨過程により生成されたコンパウンドの埃を
    除去する過程と、 Ｆ．前記船殻若しくは甲板上構造物を塗装する過程とを
    含む方法
  2. 【請求項２】請求項１の方法であって、前記ロボットが
    滑動トラック若しくは運動のための構台上に配置されて
    いる方法。
  3. 【請求項３】請求項１の方法であって、前記ロボットに
    種々のアタッチメントを取付け使用するよう適合可能な
    アームが設けられている方法。
  4. 【請求項４】請求項１の方法であって、前記解析過程
    が、更に、前記ロボットへ固定されたレーザを用いた表
    面マッピングシステムを含んでいる方法。
  5. 【請求項５】請求項１の方法であって、前記解析過程
    が、更に、前記ロボットへ固定されたレーダーを用いる
    表面マッピングシステムを含んでいる方法。
  6. 【請求項６】請求項１による方法であって、前記フェア
    リング用コンパウンド適用過程が、更に、前記アームの
    端部へ固定された噴霧装置を含んでいる方法。
  7. 【請求項７】請求項１の方法であって、前記フェアリン
    グ過程が、更に、前記アームの端部へ固定される互いに
    関連して動作する研削、ミリング若しくは砂磨装置及び
    バキューム装置を含んでいる方法。
  8. 【請求項８】請求項１の方法であって、前記塗装過程
    が、更に、前記アームの端部へ固定される第二の噴霧装
    置を含んでいる方法。
  9. 【請求項９】船の少なくとも船殻を仕上げるためのコン
    ピュータで制御された方法にして、ロボットの運動のた
    めのコンピュータを含み、前記ロボットが構台、トラッ
    ク若しくは構台とトラックの組合せの如き移動可能な手
    段上に配置され、前記ロボットの各々がベースと主アー
    ムと第二アームと支持ヘッドにて終了するリストと、前
    記リスト若しくは前記ベースへ取付け可能な種々の工具
    とを有している方法であって、（ａ）前記ロボットが前
    記船により郭定される表面へ作動的にアクセス可能とな
    るよう前記ロボットに対して前記船を配置する過程と、
    （ｂ）前記船の表面を解析し輪郭及び欠陥部分を検出す
    るための前記ロボットのうちの各々上にアナライザ工具
    を取付け使用する過程と、（ｃ）塗装のために前記表面
    を調製するための前記ロボットの各々に於いて表面感知
    工具を取付け使用する過程と、（ｄ）前記表面を塗装す
    るために前記ロボットの各々の上に塗装工具を取付け使
    用する過程と、を含む方法。
  10. 【請求項１０】請求項９の方法であって、前記解析過程
    が、更に、前記ロボットへ取付けられたレーザーを用い
    ることにより表面マップを生成することを含む方法。
  11. 【請求項１１】請求項９の方法であって、前記解析過程
    が、更に、前記ロボットへ取付けられたレーダーシステ
    ムを用いることにより表面マップを生成することを含む
    方法。
  12. 【請求項１２】請求項９の方法であって、前記配置過程
    の後、水噴射工具が前記ロボットの各々へ取付けられ、
    前記表面を清掃するために用いられる方法。
  13. 【請求項１３】請求項９の方法であって、前記解析過程
    の後、フェアリング用コンパウンド適用工具が前記ロボ
    ットの各々へ取付けられ、前記欠陥部分へフェアリング
    用コンパウンドを適用するために用いられる方法。
  14. 【請求項１４】請求項９の方法であって、前記フェアリ
    ング用コンパウンド適用過程が、更に、前記ロボットへ
    取付けられた噴霧装置を用いることを含む方法。
  15. 【請求項１５】船殻を有する船の表面を仕上げ、その船
    殻及び甲板上構造物の表面の塗装を行うためのコンピュ
    ータで制御された装置であって、前記コンピュータによ
    り制御され前記船に対して移動可能な手段上に装着され
    た複数のロボットと、前記ロボットへ取付け可能であ
    り、前記船の表面輪郭をマッピングするため及び前記表
    面を塗装するための複数の工具とを含む装置。
  16. 【請求項１６】請求項１５による装置であって、欠陥部
    分が発見された前記表面へフェアリング用コンパウンド
    を適用するための工具が設けられ、塗装のために前記表
    面を準備するべく前記表面を砂磨するための工具が設け
    られている装置。
  17. 【請求項１７】請求項１５による装置であって、一対の
    トラックにして前記船殻の各々の側上に一つずつあるよ
    う配置された一対のトラックと、前記トラックのうちの
    一つに沿って各々移動可能な一対のロボットとを含む装
    置。
  18. 【請求項１８】請求項１５による装置であって、前記工
    具のうちの一つが前記塗装のために前記表面を準備する
    べく砂磨するための手段を含んでいる装置。
  19. 【請求項１９】請求項１５による装置であって、前記工
    具のうちの一つが前記表面を清掃するために水を噴射す
    るための手段を含んでいる装置。
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