JP2004337710A - 塗装ロボットの制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗装機が設定された目標経路から外れてスケや塗りムラを生じる場合に、面倒なパスの設定を変更するまでもなく、予め設計された塗膜が形成できるように塗装条件を最適なタイミングで変更しながら塗装できるようにする。
【解決手段】目標経路を設定したプログラム（ＰＲＧ）に従って移動される塗装機（４）の位置データを検出する位置検出手段（６）と、これを前記プログラム（ＰＲＧ）に同期した時刻データに対応させて登録する位置データ登録手段（９）と、位置データに応じて算出された塗料供給量、シェーピングエア供給圧又は回転霧化頭のドライブエア供給圧などの塗装条件（ＰＣｎ）の少なくとも一を時刻データに対応させて予め登録する塗装条件登録手段（１１）と、時刻データに対応した塗装条件（ＰＣｎ）に従って塗装を行わせる制御信号を出力する塗装制御手段（１２）を備えた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標経路を設定したプログラムに従って塗装機を移動させながら塗装を行う塗装ロボットの制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車ボディの上塗りなどを行う塗装ラインでは、複雑な曲面形状を有する被塗装面に応じて塗装機を動かすことにより高品質な塗装を行うことができるように、塗装機の位置や姿勢を自在に制御することのできる垂直多関節型ロボットが導入されている。
【０００３】このようなロボットを用いて塗装を行わせる場合に、まず、ロボットアームをマニュアルで動かすことのできるティーチングマシンを使用し、自動車の車種ごとに、塗装開始位置から塗装終了位置まで塗装機を少しずつ動かしては位置を記憶させるということを繰り返して、塗装機を移動させる目標経路を記憶させている。
【０００４】このロボットに取り付けられた塗装機は、予め設定された目標経路に沿って移動するので、被塗物の形状に応じた最適な塗装を行うことができる筈である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際に塗装を行ってみると、ロボットの性能により追従できる目標経路に限界があり、例えば、その移動速度によってはロボットアームやその先端に取り付けられた塗装機の慣性力により、設定された目標経路通りに塗装機を動かすことができない場合があることが判明した。
【０００６】特に、塗装機がＵターンしたり、急角度で方向を変えたりするような場合は設定された目標経路よりパスが膨らんでしまい、塗装パターンが重ならずにスケを生じたり、スケを生じないまでも塗装パターンの重なり具合が不均一になって塗りムラを生じたりするという問題があった。
このため従来は、自動塗装によりそのような塗りムラを生じる場合は、塗装機のパスを最初から設定し直さなければならず、試し塗りを何度も繰り返し、試行錯誤の結果、最適のパスや塗装条件を決定しなければ成らないという面倒があった。
【０００７】そこで本発明は、塗装機が設定された目標経路から外れてスケや塗りムラを生じる場合でも、パスを変更するまでもなく塗装条件を最適なタイミングで変更しながら予め設計された塗膜が形成できるようにすることを技術的課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、目標経路を設定したプログラムに従って塗装機を移動させながら塗装を行う塗装ロボットの制御装置において、前記塗装ロボットにより移動される塗装機の位置データを検出する位置検出手段と、塗装前に前記プログラムに従って塗装機を移動させたときに前記位置検出手段により検出された位置データを前記プログラムに同期した時刻データに対応させて登録する位置データ登録手段と、その位置データ及び時刻データに基づいて各時刻における塗装機の移動速度を算出しこれを時刻データに対応させて登録する速度データ登録手段と、この位置データ及び速度データに基づいて塗料供給量、シェーピングエア供給圧又は回転霧化頭のドライブエア供給圧などの塗装条件の少なくとも一を時刻データに対応させて予め登録しておく塗装条件登録手段と、塗装ロボットを稼動させて塗装する際に前記時刻データに対応した塗装条件を読み出し、その塗装条件に応じた制御信号を出力する塗装制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】本発明によれば、塗装を行う前に、目標経路を設定したプログラムに従って塗装機を移動させて、その塗装機の位置データを検出して時刻データと対応して登録すると共に、これらの各データに基づいて塗装機の速度データを算出して時刻データと対応して登録する。
したがって、これらのデータに基づいて塗装機の移動経路、移動速度がわかるので、塗装機を移動させて一定の塗装パターンで塗装したときにスケや塗りムラを生じるか否かについて、塗装実験をするまでもなく判断することができる。
【００１０】この結果に基づいて、スケや塗りムラを生じる部分については塗料供給量、シェーピングエア供給圧又は回転霧化頭のドライブエア供給圧などの塗装条件を調整し、例えば均一な塗膜が得られる最適な塗装条件を時刻データに対応させて登録する。
そして、目標経路を設定したプログラムに従って塗装機を移動させながら塗装する際に、時刻データに対応して設定された塗装条件を読み出して塗装することにより、塗装機が目標経路から外れることがあっても、時刻データに対応した正確なタイミングで塗装条件が変更されるので、スケや塗りムラを生じることがない。
【００１１】なお、塗装ロボットには通常位置検出用のセンサが組み込まれているので、そのセンサからの位置データを取り出すことができれば、塗装機の移動経路を容易に検出することができるが、汎用ロボットではユーザが位置データを取り出して利用することができないようになっていることが多い。
このような場合でも本発明によれば他の位置検出手段を用いて塗装機の位置を検出することができ、塗装機の位置や速度に応じた最適な塗装条件が時刻データに対応して登録されているので、最適のタイミングで塗装条件が変更され、設計されたとおりの均一塗膜が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る塗装ロボットの制御装置を示す説明図、図２は位置データ、時刻データ、運動データ、塗装条件の関係を示す説明図である。
【００１３】図１に示す塗装ロボット１は、垂直多関節型ロボット２のアーム３の先端に回転霧化式の静電塗装機４が取り付けられ、制御装置５から出力される制御信号により塗装機４の位置や姿勢が制御されると共に、塗装機４の塗料供給量、シェーピングエア供給圧、塗装機４の回転霧化頭のドライブエア供給圧などの塗装条件が制御されるように成されている。
【００１４】制御装置５には、その入力側に、塗装ロボット１により移動される塗装機４の位置データを検出する位置検出手段６が接続されると共に、出力側には、垂直多関節型ロボット２の駆動装置７と、塗装機４から噴霧される塗料のオンオフを行う塗料バルブＰＶと、その塗料供給量を調整するポンプ８、シェーピングエア供給圧を調整するシェーピングエアバルブＳＶ、回転霧化頭のドライブエア供給圧を調整するドライブエアバルブＤＶなどが接続されている。
【００１５】また、制御装置５の記憶装置には、塗装機４の目標経路を設定した塗装機移動プログラムＰＲＧと、塗装前にそのプログラムＰＲＧに従い塗装機４を移動させたときに位置検出手段６により検出された位置データＰＤを前記プログラムＰＲＧに同期した時刻データＴＤに対応させて登録させる位置データ登録手段９（図２（ａ）参照）と、その位置データＰＤ及び時刻データＴＤに基づいて各時刻における塗装機４の速度データＶＤを算出しこれを時刻データＴＤに対応させて登録する速度データ登録手段１０（図２（ｂ）参照）と、位置データＰＤ及び速度データＶＤに基づいて、塗料供給量、シェーピングエア供給圧又は回転霧化頭のドライブエア供給圧などの塗装条件ＰＣｎの少なくとも一を時刻データＴＤに対応させて予め登録しておく塗装条件登録手段１１（図２（ｃ）参照）と、塗装ロボット１を稼動させて塗装する際に前記時刻データＴＤに対応した塗装条件ＰＣｎを読み出し、その塗装条件ＰＣｎに応じた制御信号を出力する塗装制御手段１２を備えている。
【００１６】位置検出手段６としては、塗装ロボット１に内蔵された位置検出センサから位置検出信号を出力させても良いが、内蔵センサからの位置検出信号が取り出せない場合には、塗装機４の位置を撮像する撮像装置の画像データを演算装置（図示せず）で画像処理することにより位置データを算出したり、塗装機４に取り付けられた加速度センサ及び傾斜角センサ（図示せず）の出力信号に基づいて演算装置（図示せず）で位置データを算出したりすれば良い。
【００１７】塗装条件登録手段１１には、例えば、塗装機４の移動速度が変化しても一定の膜厚が得られるように移動速度に応じた塗料供給量が設定されたり、塗料を供給したときに一定の霧化状態が得られるように塗料供給量に応じた回転霧化頭のドライブエア供給圧が設定されたり、塗装機４を移動させながら塗装したときにその移動経路に応じてスケが生じない径の塗装パターンが得られるようにシェーピングエア供給圧が設定されている。
なお、塗装条件登録手段１１で設定し得る塗装条件は、上述に限るものでなく、塗装パターンの形状や塗膜の性状に影響を与える任意のパラメータを採用し得る。
【００１８】以上が本発明の一例であって、次にそれを用いた制御方法について説明する。
例えば、自動車ボディの塗装ラインに塗装ロボット１を用いる場合について説明すると、まず、制御装置５に塗装機４の目標経路を設定した塗装機移動プログラムＰＲＧを記憶させる。
この場合、ロボットアーム３をマニュアルで動かすことのできるティーチングマシンを使用し、従来公知の方法により、自動車の車種ごとに、塗装開始位置から塗装終了位置まで目標経路に沿って塗装機４を少しずつ動かしては位置を記憶させることを繰り返して目標経路を記憶させ、塗装機移動プログラムＰＲＧを構築する。
【００１９】次いで、塗装を行う前に、塗装機移動プログラムＰＲＧに従って塗装機４を移動させたときの塗装機４の位置データＰＤを位置検出手段６により検出し、塗装機移動プログラムＰＲＧに同期した時刻データＴＤと対応させて位置登録手段９により所定の記憶領域に登録していく。
【００２０】そして、塗装終了位置まで塗装機４を移動させて位置データＰＤの登録が終了したところで、その位置データ及び時刻データに基づいて塗装機４の移動経路や各時刻における塗装機４の速度データＶＤを算出し、この速度データＶＤを時刻データＴＤと対応させて速度データ登録手段１０により所定の記憶領域に登録させる。
【００２１】ここで、塗装機４の移動経路と、その経路上の各点における移動速度が記録された運行マップを出力させ、塗装機４への塗料供給量、シェーピングエア供給圧又は回転霧化頭制御エア供給圧を基準値に設定したときの塗装条件ＰＣ_０で塗装したときにスケや塗装ムラなどが生じる場合に、その位置において均一な塗膜が得られるような最適の塗装条件ＰＣｎを決定し、塗装条件登録手段１１により時刻データＴＤに対応させて予め登録しておく。
【００２２】例えば、塗装機４の移動速度が標準的な移動速度Ｖ_０より速い場合は塗膜が薄くなって塗装ムラを生じるので、塗装パターン径及び塗料の霧化状態を一定に維持しつつ塗膜が厚くなるように塗装条件ＰＣ_１１を設定する。
塗装条件ＰＣ_１１としては、基準値に比較して、塗料供給量が多く、シェーピングエア供給圧が高く、回転霧化頭の回転数が上昇するようにドライブエア供給圧が高く設定される。
【００２３】塗装機４の移動速度が標準的な移動速度Ｖ_０より遅い場合は塗膜が厚くなって塗装ムラを生じるので、塗装パターン径及び塗料の霧化状態を一定に維持しつつ塗膜が薄くなるように塗装条件ＰＣ_１２を設定する。
塗装条件ＰＣ_１２としては、基準値と比較して、塗料供給量が少なく、シェーピングエア供給圧が低く、回転霧化頭の回転数が低下するようにドライブエア供給圧が低く設定される。
【００２４】また，隣り合う移動経路の間隔が広くなりすぎる場合は、塗装条件ＰＣ_０で塗装したときの塗装パターンではスケを生じたり塗膜が薄くなる塗装ムラを生じるので、塗膜厚さ及び塗料の霧化状態を一定に維持しつつ塗装パターン径が大きくなるように塗装条件ＰＣ_２１を設定する。
塗装条件ＰＣ_２１としては、基準値と比較して、塗料供給量が多く、シェーピングエア供給圧が低く、回転霧化頭の回転数が上昇するようにドライブエア供給圧が高く設定される。
【００２５】隣り合う移動経路の間隔が狭くなりすぎる場合は、塗装条件ＰＣ_０で塗装したときの塗装パターンでは塗膜が厚くなる塗装ムラを生じるので、塗膜厚さ及び塗料の霧化状態を一定に維持しつつ塗装パターン径が小さくなるように塗装条件ＰＣ_２２を設定する。
塗装条件ＰＣ_２２としては、基準値と比較して、塗料供給量が少なく、シェーピングエア供給圧が高く、回転霧化頭の回転数が低下するようにドライブエア供給圧が高く設定される。
【００２６】このように、塗装しようとする自動車ボディごとに塗装条件ＰＣｎを時刻データＴＤに対応させて登録した制御装置５を用いて塗奏する場合、自動車ボディが所定の塗装位置に到来すると、塗装ロボット１が塗装機移動プログラムＰＲＧに従い稼動されて、塗装機４を塗装開始点まで移動させる。
【００２７】そして、塗装機４が塗装開始点まで移動されると、塗装ロボット１により塗装終了点に向って予め設定された目標経路に沿って移動されて塗装を行う。
この場合に、塗装機４の位置データＰＤや速度データＶＤは塗装機移動プログラムＰＲＧに同期した時刻データＴＤに対応して設定されており、その時刻データＴＤに対応して塗装条件ＰＣｎが登録されているので、塗装機移動プログラムＰＲＧが起動されてからその時刻データＴＤに対応した塗装条件ＰＣｎが読み出され、その塗装条件ＰＣｎに従い塗装が実行される。
【００２８】したがって、塗装機４の塗装条件ＰＣｎは常に時刻データＴＤに従ってコントロールされることとなり、塗装機４の移動経路が目標経路から外れてスケや塗りムラを生じる場合であっても、そこに塗装機４が到来したときに均一塗膜が形成される最適な塗装条件ＰＣｎが時刻データＴＤに対応して設定されているので、塗装機４が目標経路から外れた時点で、最適な塗装条件に最適なタイミングで変更されることとなり、スケや塗りムラを生じることがない。
【００２９】なお、塗装ロボットには通常位置検出用のセンサが組み込まれているので、位置データを取り出すことができれば、そのセンサを位置検出手段６として使用しても良いことはもちろんである。
ただし、通常の汎用ロボットではユーザが位置データを取り出して利用することができないようになっており、そのような場合でも本発明によれば他の位置検出手段を用いて塗装機の位置を検出することができ、塗装機の位置や速度に応じた最適塗装条件を時刻データに対応させて登録しているので、最適のタイミングで塗装条件が変更され、均一塗膜が得られる。
【００３０】なお、塗膜の設計は、膜厚を均一にする場合に限らず、塗装部位に応じて膜厚が異なるようにしてもよい。
その場合に、塗装条件ＰＣｎとして、パターン径を調整する場合に限らす、同一パターン径で任意の塗膜厚さが得られるように、塗料供給量、シェーピングエア供給圧又は回転霧化頭のドライブエア供給圧などを調整しても良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、塗装機の位置や移動速度に応じて均一塗膜が得られる最適の塗装条件が、塗装機移動プログラムに同期した時刻データに対応して設定されているので、塗装機移動プログラムに従って塗装機を移動させながら時刻データに対応した塗装条件に従って塗装することにより、塗装機が目標経路から外れることがあっても、その時点で最適な塗装条件に正確に変更され、スケや塗りムラのない均一な塗膜を形成することができるという大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る塗装ロボットの制御装置を示す説明図。
【図２】位置データ、時刻データ、運動データ、塗装条件の関係を示す説明図。
【符号の説明】
１………塗装ロボット
４………塗装機
５………制御装置
６………位置検出手段
９………位置データ登録手段
１０………速度データ登録手段
１１………塗装条件登録手段
１２………塗装制御手段
ＰＲＧ……塗装機移動プログラム
ＰＣｎ……塗装条件

Claims (7)

1. 目標経路を設定したプログラムに従って塗装機を移動させながら塗装を行う塗装ロボットの制御装置において、
   前記塗装ロボットにより移動される塗装機の位置データを検出する位置検出手段と、
   塗装前に前記プログラムに従って塗装機を移動させたときに前記位置検出手段により検出された位置データを前記プログラムに同期した時刻データに対応させて登録する位置データ登録手段と、
   その位置データ及び時刻データに基づいて各時刻における塗装機の移動速度を算出しこれを時刻データに対応させて登録する速度データ登録手段と、
   この位置データ及び速度データに基づいて塗料供給量、シェーピングエア供給圧又は回転霧化頭のドライブエア供給圧などの塗装条件の少なくとも一を時刻データに対応させて予め登録しておく塗装条件登録手段と、
   塗装ロボットを稼動させて塗装する際に前記時刻データに対応した塗装条件を読み出し、その塗装条件に応じた制御信号を出力する塗装制御手段を備えたことを特徴とする塗装ロボットの制御装置。
2. 前記位置検出手段が、塗装機の位置を撮像する撮像装置の画像データに基づいて塗装機位置データを取得するように成された請求項１記載の塗装ロボットの制御装置。
3. 前記位置検出手段が、塗装機に取り付けられた加速度センサ及び傾斜角センサであって、これら各センサの出力信号に基づいて位置データを算出する演算装置を備えた請求項１記載の塗装ロボットの制御装置。
4. 前記塗装条件登録手段には、塗装機の移動速度が変化しても一定の膜厚が得られるように前記移動速度に応じた塗料供給量が設定されて成る請求項１乃至３記載の塗装ロボットの制御装置。
5. 前記塗装条件登録手段には、塗料を供給したときに一定の霧化状態が得られるように塗料供給量に応じて回転霧化頭のドライブエア供給圧が設定されて成る請求項４記載の塗装ロボットの制御装置。
6. 前記塗装条件登録手段には、前記移動経路上を移動する塗装機で塗装したときにスケが生じない径の塗装パターンが得られるようにシェーピングエア供給圧が設定されて成る請求項１乃至３記載の塗装ロボットの制御装置。
7. 目標経路を設定したプログラムに従って塗装機を移動させながら塗装を行う塗装ロボットの制御方法において、
   塗装前に前記プログラムに従って塗装機を移動させたときの塗装機の位置データを検出して該プログラムに同期した時刻データに対応させて登録し、
   その位置データ及び時刻データに基づいて各時刻における塗装機の速度データを算出して時刻データに対応させて登録し、
   この位置データ及び速度データに基づいて塗料供給量、シェーピングエア供給圧又は回転霧化頭のドライブエア供給圧などの塗装条件の少なくとも一を時刻データに対応させて予め登録しておき、
   塗装ロボットを稼動させて塗装する際に前記時刻データに対応した塗装条件に従って塗装を行わせることを特徴とする塗装ロボットの制御方法。

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